KR102456428B1 - 백색 서브 픽셀을 가지는 표시장치와 그 구동 방법 - Google Patents

백색 서브 픽셀을 가지는 표시장치와 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 백색 서브 픽셀을 가지는 표시장치와 그 구동 방법에 관한 것으로, 백색 서브 픽셀이 구동 불능 상태인 W 암점 픽셀의 적색, 녹색 및 청색 데이터를 그 W 암점 픽셀과 이웃하는 제1 및 제2 정상 픽셀들로 분할함으로써 W 서브 픽셀이 구동 불능 상태인 픽셀의 녹색 및 청색 인지 휘도를 낮추어 컬러 프린징 현상을 감소시키고, 그 픽셀의 백색 인지 휘도를 높여 표시장치의 화질을 향상시킨다.

Description

백색 서브 픽셀을 가지는 표시장치와 그 구동 방법{Display Device having white sub-pixel and Method of Driving the same}
본 발명은 백색 서브 픽셀을 가지는 표시장치와 그 구동 방법에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD), 유기 발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display : 이하 “OLED 표시장치”라 함), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : PDP), 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display Device: EPD) 등 각종 평판 표시장치가 개발되고 있다. 액정표시장치는 액정 분자에 인가되는 전계를 데이터 전압에 따라 제어하여 화상을 표시한다. 액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 표시장치에는 픽셀 마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)가 형성되어 있다.
액티브 매트릭스 타입의 OLED 표시장치는 스스로 발광하는 유기 발광다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함하며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. OLED는 애노드와 캐소드 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)으로 이루어진다. 애노드전극과 캐소드전극에 구동전압이 인가되면 정공수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동되어 여기자를 형성하고, 그 결과 발광층(EML)이 가시광을 발생하게 된다.
OLED 표시장치의 픽셀들 각각은 OLED에 흐르는 전류를 제어하는 구동 소자를 포함한다. 구동 소자는 TFT(Thin Film Transistor)로 구현될 수 있다. 문턱 전압, 이동도 등과 같은 구동 소자의 전기적 특성은 모든 픽셀들에서 동일하게 설계됨이 바람직하나, 공정 조건, 구동 환경 등에 의해 구동 TFT의 전기적 특성이 균일하지 않다. 구동 소자는 구동 시간이 길어질수록 스트레스(stress)를 많이 받게 되고 데이터 전압에 따라 스트레스 차이가 있다. 구동 소자의 전기적 특성은 스트레스에 영향을 받는다. 따라서, 구동 TFT들은 구동 시간이 경과되면 전기적 특성이 달라진다.
OLED 표시장치에서 픽셀의 구동 특성 변화를 보상하기 위한 보상 방법은 내부 보상 방법과 외부 보상 방법으로 나뉘어진다.
내부 보상 방법은 구동 TFT들 간의 문턱 전압 편차를 픽셀 회로 내부에서 자동으로 보상한다. 내부 보상을 위해서는 OLED에 흐르는 전류가 구동 TFT의 문턱 전압에 상관없이 결정되도록 해야 하기 때문에, 픽셀 회로의 구성이 복잡하게 된다. 내부 보상 방법은 구동 TFT들 간의 이동도 편차를 보상하기가 어렵다.
외부 보상 방법은 구동 TFT들의 전기적 특성(문턱전압, 이동도 등)을 센싱(sensing)하고, 그 센싱 결과를 바탕으로 표시패널 외부의 보상 회로에서 입력 영상의 픽셀 데이터를 변조함으로써 픽셀들 각각의 구동 특성 변화를 보상한다.
외부 보상 방법은 표시패널에서 픽셀들에 연결된 REF 라인을 통해 각 픽셀로부터 센싱 전압을 직접 입력받고, 그 센싱 전압을 디지털 센싱 데이터로 변환하여 센싱값을 발생하여 타이밍 콘트롤러(timing controller)로 전송한다. 타이밍 콘트롤러는 센싱값을 기초로 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 변조하여 픽셀의 구동 특성 변화를 보상한다.
표시장치의 픽셀은 컬러 구현을 위하여 적색(R) 서브 픽셀, 녹색(G) 서브 픽셀, 및 청색(B) 서브 픽셀로 나뉘어진다. 최근, 픽셀이 RGB 서브 픽셀에 추가로 백색(W) 서브 픽셀을 포함하는 표시장치(이하, “WRGB 표시장치”라 함)가 개발되고 있다. OLED 표시장치의 경우에, WRGB 구조의 표시패널을 사용하여 W 서브 픽셀을 최대한 사용하여 RGB 서브 픽셀들의 발광양을 줄임으로써 전류 효율을 높이고 색온도를 보정할 수 있다. 예를 들어, 입력 영상의 픽셀 데이터가 RGB(120, 125, 130) 일 때 그 중 최소 값을 W 데이터 값으로 생성하고, 그 최소값 만큼 RGB 데이터를 차감하여 RGBW(0, 5, 10, 120)으로 변환하여 표시패널의 픽셀에 공급한다. 따라서, OLED 표시장치에서 RGBW 구조의 표시패널을 사용하면 픽셀에서 RGB 서브 픽셀들 중 최소 한 개를 사용하지 않고 그 픽셀의 휘도를 가능한 W 서브 픽셀로 표현한다.
WRGB 표시장치에서 W 서브 픽셀을 사용할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. W 서브 픽셀이 제조 공정 상의 결함으로 인하여 암점화될 수 있다. W 서브 픽셀이 정상 서브 픽셀로 사용자에게 인계되더라고, 사용 시간에 따라 수명이 다한 경우 그 W 서브 픽셀이 발광되지 않는다. 이 경우 픽셀에서 W 서브 픽셀을 구동하지 않고 RGB 서브 픽셀들을 모두 구동하여 픽셀의 휘도를 표현하는 방법을 고려할 수 있다. 그런데, 이 방법은 WRGB 표시장치의 픽셀 구조로 인하여 1 픽셀 내에서 컬러가 분리되는 컬러 프린징(color fringing) 현상이 보일 수 있다. 이는 W를 사이에 두고 RGB 3 원색이 분리되기 때문에 RGB 컬러 파장의 빛이 백색광으로 섞이지 못하기 때문이다.
따라서, 종래의 WRGB 표시장치는 W 서브 픽셀이 암점화되거나 수명이 다하면 표시패널에서 재현되는 영상이 입력 영상과 다르게 왜곡되는 현상이 나타날 수 있다.
본 발명은 WRGB 표시장치에서 W 서브 픽셀이 구동 불능 상태인 픽셀에서 화질을 개선할 수 있는 표시장치와 그 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 표시장치는 다수의 픽셀들을 포함하고, 상기 픽셀들 각각이 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀 및 백색 서브 픽셀로 나뉘어진 표시패널, 상기 픽셀들에 데이터를 기입하는 구동 회로, 및 상기 백색 서브 픽셀이 구동 불능 상태인 W 암점 픽셀의 적색, 녹색 및 청색 데이터를 상기 W 암점 픽셀과 이웃하는 제1 및 제2 정상 픽셀들로 분할하는 휘도 보상부를 포함한다.
상기 제1 정상 픽셀은 상기 W 암점 픽셀의 일측과 이웃하고, 상기 제2 정상 픽셀은 상기 W 암점 픽셀의 타측과 이웃한다.
상기 표시장치의 구동 방법은 백색 서브 픽셀이 구동 불능 상태인 W 암점 픽셀의 적색, 녹색 및 청색 데이터를 그 W 암점 픽셀과 이웃하는 제1 및 제2 정상 픽셀들로 분할한다.
본 발명은 W 서브 픽셀이 구동 불능 상태인 픽셀의 RGB 데이터를 이웃한 정상 픽셀들로 분할함으로써 W 서브 픽셀이 구동 불능 상태인 픽셀의 순색(RGBCMY)의 인지 휘도를 낮추어 컬러 프린징 현상을 감소시키고, 그 픽셀의 백색 인지 휘도를 높여 표시장치의 화질을 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 픽셀을 보여 주는 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 W 암점 픽셀의 보상 전후를 비교한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 W 암점 픽셀의 보상 전후를 비교한 화면 촬영 이미지이다.
도 4a 및 도 4b는 W 암점 픽셀과 그와 이웃한 정상 픽셀의 보상 전후 휘도 변화를 보여 주는 그래프이다.
도 5는 분할 비율 k를 보여 주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 7은 도 6에 도시된 표시장치에서 픽셀의 일 예를 보여 주는 회로도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), OLED 표시장치 등 W 서브 픽셀을 포함하는 WRGB 표시장치로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, OLED 표시장치를 중심으로 설명되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 터치 센서는 픽셀 어레이에 내장 가능한 정전 용량 타입의 터치 센서 예를 들면, 상호 용량(mutual capacitance) 센서 또는 자기 용량(Self capacitance) 센서로 구현될 수 있다. 이하에서 터치 센서를 자기 용량 센서 중심으로 설명하지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 WRGB 표시장치는 다수의 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된 표시패널을 포함한다.
픽셀들 각각은 R 서브 픽셀, G 서브 픽셀, B 서브 픽셀 및 W 서브 픽셀로 나뉘어진다. W 서브 픽셀은 RGB 서브 픽셀들 중 이웃한 컬러들 사이에 배치된다. 예를 들어, W 서브 픽셀은 도 1의 예와 같이, R 서브 픽셀과 B 서브 픽셀 사이에 배치될 수 있다. W 서브 픽셀의 배치는 도 1에 한정되지 않는다.
W 서브 픽셀이 암점화되거나 수명이 다하여 W 서브 픽셀을 구동할 수 없는 픽셀에서, 암점화된 W 서브 픽셀을 사이에 두고 이격된 R 서브 픽셀과 G 서브 픽셀은 그 물리적 거리가 멀지 않다. 그러나 사용자가 픽셀 어레이와 가까운 거리로 접근하면 암점화된 W 서브 픽셀을 사이에 두고 분리된 R 및 G 서브 픽셀에서 R 파장의 빛과 G 파장의 빛이 섞이지 못하여 1 픽셀 내에서 적색과 녹색이 강하게 인지될 수 있다. 이러한 현상을 컬러 프린징(color fringing)이라 한다. 컬러 프린징 현상으로 인하여, 특정 패턴의 입력 영상이 표시장치에 입력되면, 입력 영상이 표시패널에서 재현될 때 왜곡될 수 있다. 예를 들어, 적색 배경에 백색 라인(white line)이 포함된 이미지를 표시패널에 재현하면 백색 줄이 W 서브 픽셀이 구동되지 않는 픽셀에서 꺾여 보인다.
이하에서, W 서브 픽셀이 구동되지 않는 픽셀을 “W 암점 픽셀”이라 하고, W 암점 픽셀 주변에 이웃하고 W 서브 픽셀이 정상적으로 구동되는 픽셀을 “정상 픽셀”이라 칭하기로 한다. 도 1의 예에서, W 암점 픽셀은 W 서브 픽셀이 검게 표시되고 박스로 구분된 픽셀이다.
본 발명은 아래에서 자세하게 설명될 휘도 보상 방법을 이용하여 W 암점 픽셀의 휘도를 그와 이웃한 정상 픽셀들의 RGB 서브 픽셀로 분할하여 W 암점 픽셀에서 순색의 인지 휘도(RGB)를 낮추어 컬러 프린징 현상을 감소시킨다. W 암점 픽셀과 정상 픽셀들에서 동일 컬러의 데이터들간에 데이터가 분할된다. 또한, 본 발명은 W 암점 픽셀의 RGB 데이터를 암점화된 W 서브 픽셀의 양측에 이웃한 RGB 서브 픽셀들(31~35)로 분할하여 이웃한 RGB 서브 픽셀들의 백색 휘도를 높임으로써 W 암점 픽셀의 백색 인지 휘도를 상승시킨다.
본 발명은 소정의 증폭비 만큼 증폭한 W 암점 픽셀의 G 및 B 데이터(Gorg,Borg)와 암점화된 W서브 픽셀의 좌측에 이웃한 제1 정상 픽셀의 G 및 B 데이터(Gsub, Bsub)를 소정의 분할 비율에 따라 서로 나눠 갖는다. 제1 정상 픽셀로 분할 된 G 및 B 데이터는 W 암점 픽셀의 적색 인지 휘도를 낮추어 컬러 프린징 현상을 감소시킨다. 제1 정상 픽셀의 G 및 B 서브 픽셀들(31, 32)과 W 암점 픽셀의 R 서브 픽셀(33)의 빛은 백색광으로 그 서브 픽셀들(31~33)의 백색 인지 휘도가 높아진다. 암점화된 W 서브 픽셀의 좌측에 배치된 RGB 서브 픽셀들(31, 32, 33)에서 녹색 및 청색 광량이 증가하고 그 빛이 W 암점 픽셀의 적색광과 섞여 백색광의 광량이 증가하기 때문에 W 암점 픽셀의 적색 인지 휘도가 낮아지고 백색 인지 휘도가 높아진다.
본 발명은 소정의 증폭비 만큼 증폭한 W 암점 픽셀의 R 데이터(Rorg)와 암점화된 W서브 픽셀의 우측에 이웃한 제2 정상 픽셀의 R 데이터(Rsub)를 소정의 분할 비율에 따라 서로 나눠 갖는다. 제2 정상 픽셀로 분할된 R 데이터는 W 암점 픽셀의 녹색 인지 휘도를 낮추어 컬러 프린징 현상을 감소시킨다. 제2 정상 픽셀의 R 서브 픽셀들(36)과 W 암점 픽셀의 G 및 B 서브 픽셀(34, 35)의 빛은 백색광으로 그 서브 픽셀들(34~36)의 백색 인지 휘도가 높아진다. 암점화된 W 서브 픽셀의 우측에 배치된 RGB 서브 픽셀들(34, 35, 36)에서 적색 광량이 증가하고 그 빛이 W 암점 픽셀의 녹색 및 청색광과 섞여 백색광의 광량이 증가하기 때문에 W 암점 픽셀의 녹색 인지 휘도가 낮아지고 백색 인지 휘도가 높아진다.
W 암점 픽셀의 데이터 값을 이웃한 정상 픽셀들로 분할하면 W 암점 픽셀의 휘도가 낮아져 암점으로 보일 수 있다. 이러한 부작용을 방지하기 위하여, 본 발명은 W 암점 픽셀의 데이터 감소로 인한 부작용을 줄이기 위해 증폭비 만큼 W 암점 픽셀의 RGB 데이터를 증폭한다.
본 발명의 휘도 보상 방법은 아래의 수식과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112015104976917-pat00001
Figure 112015104976917-pat00002
Figure 112015104976917-pat00003
Figure 112015104976917-pat00004
Figure 112015104976917-pat00005
Figure 112015104976917-pat00006
여기서, Rorg, Gorg 및 Borg는 W 암점 픽셀의 RGB 원 데이터(original data) 값이고, R'org, G'org 및 B'org는 W 암점 서브 픽셀의 데이터 분할 후 RGB 데이터 값이다. Rsub, Gsub 및 Bsub는 W 암점 픽셀과 이웃하는 정상 픽셀들의 RGB 원 데이터(original data) 값이고, R'sub, G'sub 및 B'sub는 W 암점 픽셀과 이웃하는 정상 픽셀들의 데이터 분할 후 RGB 데이터 값이다. k는 W 암점 픽셀의 채도에 따라 가변되는 분할 비율이다. 1ⅹ2kp는 W 암점 픽셀 데이터의 증폭비율이다.
k는 W 암점 픽셀의 채도가 높으면 0(zero)에 가까워지고, 채도가 낮을수록 즉, 무채색에 가까울수록 최대값에 가까워진다. W 암점 픽셀이 순색(RGBCMY)이거나 유채색이면 이웃 픽셀로 W 암점 픽셀의 휘도가 이웃 픽셀로 거의 분할되지 않는다. 반면에, 암점 픽셀이 무채색에 가까울수록 W 암점 픽셀의 휘도가 이웃 픽셀로 많이 분할된다. W 암점 픽셀의 데이터가 유채색 데이터일 때 W 암점 픽셀의 데이터를 제1 및 제2 정상 픽셀로 과도하게 분할하면 컬러 왜곡으로 인하여 사용자가 색감 저하를 인지할 수 있다.
k가 높으면 제1 및 제2 정상 픽셀에 더해지는 데이터값이 커져 그 정상 픽셀들이 휘점으로 보일 수 있다. 실험 결과에 따르면, k가 0.5 보다 크면 정상 픽셀의 휘도가 과도하게 상승하여 휘점으로 보일 수 있다. 따라서, 본 발명은 분담 비율 k를 0 ~ 0.5로 제한한다.
p는 0(zero) 보다 큰 값으로 설정된 휘도 증가 비율이다. p는 0 보다 크고 1 이하의 값으로 설정되어 W 암점 픽셀의 데이터 분할로 인하여 W 암점 픽셀의 휘도가 저하되는 현상을 한다. 이웃한 픽셀들 간 데이터 분할로 인하여 자신의 휘도가 과도하게 저하되는 것을 방지하기 위하여 설정된다.
도 2a 및 도 2b는 W 암점 픽셀의 보상 전후를 비교한 도면이다. 도 3a 및 도 3b는 W 암점 픽셀의 보상 전후를 비교한 화면 촬영 이미지이다. 도 4a 및 도 4b는 W 암점 픽셀과 그와 이웃한 정상 픽셀의 보상 전후 휘도 변화를 보여 주는 그래프이다. 도 4a 및 도 4b에서 B 서브 픽셀의 인지 휘도는 생략되어 있다. 도 2a 내지 도 4b는 W 암점 픽셀에서 RGB 서브 픽셀이 고계조의 휘도로 발광된 예이고, 정상 픽셀들에서 W 서브 픽셀만 발광하고 RGB 서브 픽셀들의 휘도가 저계조인 예이다.
W 암점 픽셀은 W 서브 픽셀이 구동되지 않기 때문에 도 2a 및 도 3a와 같이 W 서브 픽셀을 사이에 두고 분리된 RGB 파장의 빛이 백생광으로 섞이지 않고 개별 컬러로 보일 수 있다. 이는 도 4a의 인지 휘도에서 알 수 있다. 도 4a에서 알 수 있는 바와 같이, 보상전 W 암점 픽셀에서 W 암점 서브 픽셀에서 백색 인지 휘도가 낮고 순색(RGBCMY) 휘도가 더 높아져 컬러 프린징 현상이 나타난다. 반면에, 본 발명은 도 4b에서 명백히 알 수 있는 바와 같이 W 암점 픽셀의 RGB 데이터값을 증폭하여 이웃한 정상 서브 픽셀들로 분할함으로써 W 암점 픽셀의 순색(RGBCMY) 휘도를 낮춤과 동시에 암점화된 W 서브 픽셀과 이웃하는 RGB 서브 픽셀(31~36)의 백색 휘도를 높여 W 암점 픽셀의 W 인지 휘도를 높인다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시장치를 보여 주는 블록도이다. 도 7은 도 6에 도시된 픽셀의 일 예를 보여 주는 등가 회로도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시장치는 표시패널(10)과, 그 표시패널(10)에 데이터를 기입하기 위한 구동 회로를 포함한다.
표시패널(10)에는 다수의 데이터 라인들(14)과 다수의 게이트 라인들(15)이 교차되고, 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된다. 표시패널(10)의 픽셀 어레이(Pixel array)에 입력 영상의 데이터가 표시된다. 표시패널(10)은 기준 전압 라인(이하, “REF 라인”이라 함)(REF), 고전위 구동 전압(EVDD)을 픽셀들에 공급하는 EVDD 라인을 포함한다. REF 라인은 기준 전압원으로부터의 기준 전압(Vref)을 픽셀들에 공급한다. 센싱 기간 동안 픽셀의 구동 특성 변화는 REF 라인(REF)를 통해 센싱되고, 정상 구동(Normal drive) 기간 동안 REF 라인(REF)을 통해 픽셀들에 소정의 기준 전압(Vref)이 공급된다. 기준 전압(Vref)은 0 보다 큰 전압 예를 들어, 2V로 설정될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 기준 전압(Vref)은 표시장치의 해상도, 구동 방법 등에 따라 달라질 수 있다.
픽셀들 각각은 컬러 구현을 위하여 R 서브 픽셀, G 서브 픽셀, B 서브 픽셀 및 W 백색 서브 픽셀로 나뉘어진다. 이하의 설명에서, 픽셀은 서브 픽셀을 의미한다. 픽셀들 각각에 하나의 데이터 라인, 하나의 REF 라인, 하나의 EVDD 라인 등의 배선이 연결된다.
구동 회로는 데이터 구동부(12), 게이트 구동부(13), 및 타이밍 콘트롤러(11)를 포함한다.
데이터 구동부(12)는 미리 설정된 센싱 기간 동안 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 센싱용 데이터 전압을 픽셀들에 공급한다. 센싱 기간은 프레임 기간들 사이에서 입력 영상의 데이터가 수신되지 않는 블랭크 기간 즉, 버티컬 블랭크 기간(Vertical Blank Period)으로 할당될 수 있다. 센싱 기간은 표시장치의 전원이 켜진 직후 또는 표시장치의 전원이 꺼진 직후의 소정 기간을 포함할 수 있다. 센싱용 데이터 전압은 센싱 기간 동안 픽셀들의 구동 TFT의 게이트에 인가된다. 센싱용 데이터 전압은 센싱 기간 동안 구동 TFT를 턴-온(turn-on)시켜 그 구동 TFT에서 전류가 흐르게 한다. 센싱용 데이터 전압(SDATA)은 미리 설정된 계조에 대응하는 전압으로 발생된다. 센싱용 데이터 전압(SDATA)은 센싱 계조에 따라 가변될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 센싱 기간 동안 내장 메모리에 미리 저장된 센싱용 데이터를 데이터 구동부(12)로 전송한다. 센싱용 데이터는 입력 영상의 데이터와는 무관하게 미리 설정되어 픽셀의 구동 특성을 센싱하기 위한 데이터이다. 데이터 구동부(12)는 디지털 데이터로 수신된 센싱용 데이터를 디지털 아날로그 컨버터(Digital to Analog Converter, 이하 "DAC"라 함)를 통해 감마 보상 전압으로 변환하여 센싱용 데이터 전압을 출력한다.
센싱 경로는 센싱용 데이터 전압이 픽셀에 공급될 때 그 픽셀의 전류로 발생하는 전압을 디지털 데이터로 변환하여 센싱값(SEN)을 발생한다. 센싱 경로는 REF 라인(REF), 센싱 전압을 디지털 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터(Analog Digital Converter, 이하 “ADC”라 함), 도시하지 않은 샘플 & 홀더(Sample & Holder)를 포함한다. 센싱 경로에는 제1 및 제2 스위치 소자(SW1, SW2)가 연결될 수 있다. 제1 스위치 소자(SW1)는 센싱 기간 동안 턴-온(turn-on)되어 ADC를 픽셀에 연결하고, 정상 구동 기간 동안 턴-오프(turn-off)되어 ADC와 픽셀 사이의 전류 패스를 차단할 수 있다. 반면에, 제2 스위치 소자(SW2)는 센싱 기간 동안 턴-오프되고, 정상 구동 기간 동안 턴-온되어 기준 전압(Vref)을 픽셀에 공급할 수 있다. 샘플 & 홀더는 제1 스위치 소자(SW1)와 REF 라인(REF)에 연결된 커패시터(Capacitor)로 구성될 수 있다. 샘플 & 홀더는 커패시터에 센싱 전압을 저장함으로써 센싱 전압을 샘플링하여 ADC로 공급한다. 데이터 구동부(12)는 픽셀의 센싱값을 타이밍 콘트롤러(11)로 전송한다.
데이터 구동부(12)는 입력 영상을 표시하는 정상 구동 기간 동안 DAC를 통해 타이밍 콘트롤러(11)로부터 수신되는 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(MDATA)를 감마 보상 전압으로 변환하여 데이터 전압을 발생한다. 데이터 전압은 데이터 라인들(14)을 통해 픽셀들에 공급된다. 데이터 구동부(12)에 공급되는 디지털 비디오 데이터(MDATA)는 타이밍 콘트롤러(11)에 의해 변조된 데이터(MDATA)이다. 정상 구동 기간 동안, REF 라인(REF)을 통해 픽셀들에는 소정의 기준 전압이 공급된다. 센싱 경로에 연결된 회로 소자들은 데이터 구동부(12)와 함께 IC(Integrated Circuit) 칩에 집적될 수 있다.
데이터 구동부(12)로부터 출력되는 데이터 전압의 전압 범위는 후술하는 바와 같이 보상 전압 마진 만큼 확대된다. 보상 전압 마진은 구동 TFT의 소스에 인가되는 전압 예를 들어 기준 전압(Vref) 만큼 확보될 수 있다.
게이트 구동부(13)는 스캔 펄스(SCAN)를 발생하여 게이트 라인들(15)에 공급한다. 스캔 펄스(SCAN)는 도 2에 도시된 스위치 TFT(ST)에 공급된다. 게이트 구동부(13)는 시프트 레지스터(Shift register)를 이용하여 스캔 펄스를 시프트시킴으로써 그 스캔 펄스(SCAN)를 게이트 라인들(15)에 순차적으로 공급할 수 있다. 게이트 구동부(13)의 시프트 레지스터는 GIP(Gate-driver In Panel) 공정으로 픽셀 어레이와 함께 표시패널(10)의 기판 상에 직접 형성될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 도시하지 않은 호스트 시스템으로부터 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(DATA)와, 그와 동기되는 타이밍 신호를 수신한다. 타이밍 신호는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 클럭 신호(DCLK) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등을 포함한다. 호스트 시스템은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나일 수 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 호스트 시스템으로부터 수신된 타이밍 신호를 바탕으로서 데이터 구동부(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어 신호(DDC)와, 게이트 구동부(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어 신호(GDC), 제1 및 제2 스위치 소자들(SW1, SW2)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 스위치 제어 신호 등을 발생할 수 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 RGBW 데이터 생성부(21), 휘도 보상부(22), 및 구동 특성 보상부(23)를 포함한다. RGBW 데이터 생성부(21)는 공지된 화이트 게인 산출 알고리즘을 이용하여 입력 영상의 RGB 데이터를 RGBW 데이터로 변환한다.
휘도 보상부(22)는 도 1 내지 도 5를 결부하여 전술한 휘도 보상 방법으로 W 암점 픽셀의 휘도를 보상한다. W 암점 픽셀은 제조 공정에서 발견되어 타이밍 콘트롤러에 그 위치 정보가 미리 저장될 수 있다. 또한, W 암점 픽셀은 센싱 경로를 통해 얻어진 센싱값을 통해 수명이 다할 때 감지될 수 있다.
구동 특성 보상부(23)는 센싱값(SEN)을 바탕으로 픽셀들 각각의 구도 특성 변화를 판단하여 센싱값(SEN)에 따른 보상값으로 픽셀들에 기입될 데이터를 변조한다. 구동 특성 보상부(23)는 픽셀들로부터 수신된 센싱값(SEN)을 바탕으로 픽셀들 각각에서 구동 특성 변화를 보상하기 위한 보상값을 선택한다. 보상값은 픽셀의 구동 특성 변화를 고려하여 미리 설정되어 룩업 테이블(Look-up table, LUT)의 메모리에 저장될 수 있다. 보상값은 공지된 외부 보상 방법에서 제안된 보상 방법으로 적용될 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다. 구동 특성 보상부(23)는 보상값으로 픽셀에 기입될 입력 영상의 데이터를 변조한다. 보상값은 구동 TFT의 문턱 전압 변화를 보상하기 위한 옵셋값(Offset)과, 구동 TFT의 이동도 변화를 보상하기 위한 게인값(gain)을 포함한다. 옵셋값은 픽셀들에 기입될 데이터에 더해져 구동 TFT(DT)의 문턱 전압 변화를 보상한다. 게인값은 픽셀들에 기입될 데이터에 곱해져 구동 TFT(DT)의 이동도 변화를 보상한다.
픽셀들 각각은 OLED, 구동 TFT(DT), 스위치 TFT(ST), 스토리지 커패시터(Cst) 등을 포함한다. 픽셀 회로는 도 7에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다.
OLED는 애노드와 캐소드 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
TFT들(ST, DT)은 도 7에서 n 타입 MOSFET로 예시되었으나 p 타입 MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)로 구현될 수 있다. TFT들은 비정질 실리콘(a-Si) TFT, 폴리 실리콘 TFT, 산화물 반도체 TFT 중 어느 하나 또는 그 조합으로 구현될 수 있다.
OLED의 애노드는 제2 노드(B)를 경유하여 구동 TFT(DT)에 연결된다. OLED의 캐소드는 기저 전압원에 연결되어 기저 전압(EVSS)이 공급된다.
구동 TFT(DT)는 게이트-소스 간 전압(Vgs)에 따라 OLED에 흐르는 전류를 조절한다. 구동 TFT(DT)는 제1 노드(A)에 접속된 게이트, 고전위 구동 전압(EVDD)이 공급되는 드레인, 및 제2 노드(B)에 접속된 소스를 포함한다. 스토리지 커패시터(C)는 제1 노드(A)와 제2 노드(B) 사이에 접속되어 구동 TFT(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)을 유지한다.
스위치 TFT(ST)는 스캔 펄스(SCAN)에 응답하여 데이터 라인(14)으로부터의 데이터 전압(Vdata)을 제1 노드(A)에 공급한다. 스위치 TFT(ST)는 스캔 펄스(SCAN)가 공급되는 게이트, 데이터 라인(14)에 접속된 드레인, 및 제1 노드(A)에 접속된 소스를 포함한다.
구동 TFT(DT)의 문턱 전압을 외부 보상 방법으로 보상할 수 있다. 외부 보상 방법은 구동 TFT(DT)를 소스 팔로워(Source Follower)로 동작시켜서 구동 TFT(DT)의 문턱전압(Vth)을 센싱한다. 이 방법은 ADC에 입력되는 센싱 전압을 바탕으로 구동 TFT(DT)의 문턱 전압(Vth)을 판단한다. 구동 TFT(DT)의 문턱 전압(Vth)을 센싱하기 위하여, 구동 TFT(DT)의 게이트에 문턱 전압(Vth)보다 큰 데이터전압(Vdata)이 인가되고, 구동 TFT(DT)의 소스에 기준 전압(Vref)이 인가된다. 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)는 문턱 전압(Vth)보다 클 때 구동 TFT(DT)가 턴-온 된다. 이 때, 구동 TFT(DT)의 드레인-소스 간 전류(Ids)는 구동 TFT(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)에 의존한다. 구동 TFT(DT)의 드레인-소스 간 전류(Ids)는 고전위 구동 전압(EVDD)으로 인하여 상승하여 구동 TFT(DT)의 소스 전압(Vs)을 높인다. 구동 TFT(DT)의 소스 전압(Vs)이 증가하기 시작하는 센싱 초기(Tx)에 구동 TFT(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)이 크므로 구동 TFT(DT)의 채널 저항이 작고 그 결과 구동 TFT(DT)의 드레인-소스 간 전류(Ids)는 상승한다. 구동 TFT(DT)의 소스 전압(Vs)이 상승할수록 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)은 작아지므로 구동 TFT(DT)의 채널 저항이 커지고, 그 결과 구동 TFT(DT)의 드레인-소스 간 전류(Ids)는 감소된다. 구동 TFT(DT)의 소스 전압(Vgs)이 포화될 때 게이트-소스 간 전압(Vgs)이 문턱 전압(Vth)이다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10 : 표시패널 11 : 타이밍 콘트롤러
12 : 데이터 구동부 13 : 게이트 구동부
14 : 데이터 라인 15 : 게이트 라인
21 : RGBW 데이터 생성부 22 : 휘도 보상부
23 : 구동 특성 보상부

Claims (12)

  1. 다수의 픽셀들을 포함하고, 상기 픽셀들 각각이 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀 및 백색 서브 픽셀로 나뉘어진 표시패널;
    상기 픽셀들에 데이터를 기입하는 구동 회로;
    상기 백색 서브 픽셀이 구동 불능 상태인 W 암점 픽셀의 적색, 녹색 및 청색 데이터를 상기 W 암점 픽셀과 이웃하는 제1 및 제2 정상 픽셀들로 분할하는 휘도 보상부를 포함하고,
    상기 제1 정상 픽셀은 상기 W 암점 픽셀의 일측과 이웃하고, 상기 제2 정상 픽셀은 상기 W 암점 픽셀의 타측과 이웃하는 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 W 암점 픽셀의 데이터는 증폭되어 동일 컬러별로 상기 제1 및 제2 정상 픽셀들의 데이터로 분할되는 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 W 암점 픽셀과 상기 제1 정상 픽셀이 상기 녹색 및 청색 데이터를 소정의 분할 비율로 서로 나눠 가지며,
    상기 W 암점 픽셀과 상기 제2 정상 픽셀이 상기 적색 데이터를 소정의 분할 비율로 서로 나눠 갖는 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 W 암점 픽셀의 데이터 분할 결과, 상기 W 암점 픽셀의 적색, 녹색 및 청색 인지 휘도가 낮아지는 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 W 암점 픽셀의 데이터 분할 결과, 상기 W 암점 픽셀의 백색 휘도가 상승하는 표시장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 휘도 보상부는 아래의 수식을 바탕으로 상기 W 암점 픽셀의 데이터를 상기 제1 및 제2 정상 픽셀들로 분할하는 표시장치.
    Figure 112022079844268-pat00007

    Figure 112022079844268-pat00008

    Figure 112022079844268-pat00009

    Figure 112022079844268-pat00010

    Figure 112022079844268-pat00011

    Figure 112022079844268-pat00012

    여기서, Rorg, Gorg 및 Borg는 상기 W 암점 픽셀의 RGB 원 데이터 값, R'org, G'org 및 B'org는 상기 W 암점 서브 픽셀의 데이터 분할 후 RGB 데이터 값이다. Rsub, Gsub 및 Bsub는 W 암점 픽셀과 이웃하는 정상 픽셀들의 RGB 원 데이터(original data) 값이고, R'sub, G'sub 및 B'sub는 W 암점 픽셀과 이웃하는 정상 픽셀들의 데이터 분할 후 RGB 데이터 값이다. k는 상기 W 암점 픽셀의 채도에 따라 가변되는 분할 비율로서 0~0.5 사이의 값이다. p는 0(zero) 보다 큰 값으로 설정된 휘도 증가 비율로서 0 보다 크고 1 이하의 값이다.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 k가 W 암점 픽셀에 기입될 데이터의 채도가 높을수록 낮아지고, 채도가 낮을수록 커지는 표시장치.
  8. 다수의 픽셀들을 포함하고, 상기 픽셀들 각각이 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀 및 백색 서브 픽셀로 나뉘어진 표시패널을 구비한 표시장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 백색 서브 픽셀이 구동 불능 상태인 W 암점 픽셀의 적색, 녹색 및 청색 데이터를 상기 W 암점 픽셀과 이웃하는 제1 및 제2 정상 픽셀들로 분할하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 정상 픽셀은 상기 W 암점 픽셀의 일측과 이웃하고, 상기 제2 정상 픽셀은 상기 W 암점 픽셀의 타측과 이웃하는 표시장치의 구동 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 백색 서브 픽셀이 구동 불능 상태인 W 암점 픽셀의 적색, 녹색 및 청색 데이터를 상기 W 암점 픽셀과 이웃하는 제1 및 제2 정상 픽셀들로 분할하는 단계는,
    상기 W 암점 픽셀의 데이터를 증폭하여 동일 컬러별로 상기 제1 및 제2 정상 픽셀들의 데이터로 분할하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 W 암점 픽셀과 상기 제1 정상 픽셀이 상기 녹색 및 청색 데이터를 소정의 분할 비율로 서로 나눠 가지며,
    상기 W 암점 픽셀과 상기 제2 정상 픽셀이 상기 적색 데이터를 소정의 분할 비율로 서로 나눠 갖는 표시장치의 구동 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 분할하는 단계는 아래의 수식을 바탕으로 상기 W 암점 픽셀의 데이터를 상기 제1 및 제2 정상 픽셀들로 분할하는 표시장치의 구동 방법.
    Figure 112022079844268-pat00013

    Figure 112022079844268-pat00014

    Figure 112022079844268-pat00015

    Figure 112022079844268-pat00016

    Figure 112022079844268-pat00017

    Figure 112022079844268-pat00018

    여기서, Rorg, Gorg 및 Borg는 상기 W 암점 픽셀의 RGB 원 데이터 값, R'org, G'org 및 B'org는 상기 W 암점 서브 픽셀의 데이터 분할 후 RGB 데이터 값이다. Rsub, Gsub 및 Bsub는 W 암점 픽셀과 이웃하는 정상 픽셀들의 RGB 원 데이터(original data) 값이고, R'sub, G'sub 및 B'sub는 W 암점 픽셀과 이웃하는 정상 픽셀들의 데이터 분할 후 RGB 데이터 값이다. k는 상기 W 암점 픽셀의 채도에 따라 가변되는 분할 비율로서 0~0.5 사이의 값이다. p는 0(zero) 보다 큰 값으로 설정된 휘도 증가 비율로서 0 보다 크고 1 이하의 값이다.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 k가 W 암점 픽셀에 기입될 데이터의 채도가 높을수록 낮아지고, 채도가 낮을수록 커지는 표시장치의 구동 방법.
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