KR102469801B1 - Method of setting driving voltages to reduce power consumption in organic light emitting display device - Google Patents
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Abstract
유기 발광 디스플레이 장치의 소비전력 감소를 위한 구동전압 설정 방법이 개시된다. 다수의 OLED 화소를 포함하는 패널과 상기 다수의 OLED 화소들의 구동을 제어하는 구동회로를 포함하는 OLED 장치의 디밍 제어를 위해, OLED 화소의 휘도 조건에 변경이 생기는지 여부를 체크한다. 휘도 조건에 변경이 있는 경우, OLED 화소의 구동에 관련되는 구동관련 전압들에 생길 수 있는 마진 전압의 범위 내에서, 구동관련 전압들 각각의 레벨을 소비전력을 감소시키는 방향으로 변경하는 설정을 한다. 이 방법은 구동 IC 내의 로직 회로로 구현될 수 있다.A driving voltage setting method for reducing power consumption of an organic light emitting display device is disclosed. For dimming control of an OLED device including a panel including a plurality of OLED pixels and a driving circuit for controlling driving of the plurality of OLED pixels, it is checked whether a luminance condition of an OLED pixel is changed. When there is a change in luminance conditions, settings are made to change the level of each of the driving-related voltages in the direction of reducing power consumption within the range of the margin voltage that can occur in the driving-related voltages related to driving the OLED pixel. . This method can be implemented with a logic circuit in a driving IC.
Description
본 발명은 평판형 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기 발광 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 시스템의 구동에 관한 것이다.The present invention relates to a flat panel display device, and more particularly, to driving an organic light emitting display device and a display system including the same.
유기 발광 디스플레이(Organic Light Emitting Display; OLED) 장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 유기 발광 다이오드를 이용하여 영상을 표시한다. OLED 장치는 다수의 화소들을 포함하며, 각 화소는 OLED 소자와, 그 OLED 소자를 독립적으로 구동하는 화소 회로 및 각 화소 회로들을 구동하는 구동 제어회로를 갖는다. An organic light emitting display (OLED) device displays an image using an organic light emitting diode that generates light by recombination of electrons and holes. An OLED device includes a plurality of pixels, and each pixel has an OLED element, a pixel circuit that independently drives the OLED element, and a drive control circuit that drives each pixel circuit.
OLED 장치는 OLED 소자의 발광을 제어하기 위해 여러 가지 전압, 예컨대 계조전압을 생성하기 위한 전압, 그리고 화소 회로의 스위칭 트랜지스터들을 턴온, 턴오프 하기 위한 전압, 그리고 초기화를 위한 전압 등을 사용한다. 이들 전압들은 각각의 목적에 맞는 레벨로 설정된다. 그런데 기존의 OLED 장치들의 경우, 주변 환경, 예를 들어 실내 또는 실외에서의 주변 밝기 등을 고려하지 않고, 그 전압들의 레벨을 미리 설정하여 사용하였다. 그러다 보니, 그 전압들의 설정 레벨은 최악의 경우(worst case)를 고려하여 매우 넉넉하게 설정하였다. 즉, 예컨대 최대 휘도를 나타내야 하는 경우와 같이, 가장 높은 레벨의 전압(최대 레벨 전압)을 사용해야 하는 경우를 기준으로 하여 각 전압들의 레벨을 충분히 큰 값으로 설정하였다. 그 최대 레벨 전압을 다 사용하지 않아도 되는 경우에도, 언제나 그 최대 레벨 전압을 사용하도록 되어 있다. 전압의 레벨이 크면, 그만큼 스윙폭이 커서 전력소모량이 많다. 전력 소모에 있어서 비효율이 발생한다.OLED devices use various voltages, for example, voltages for generating gradation voltages, voltages for turning on and off switching transistors of pixel circuits, and voltages for initialization to control light emission of OLED devices. These voltages are set to levels suitable for each purpose. However, in the case of existing OLED devices, the levels of the voltages were previously set and used without considering the surrounding environment, for example, the ambient brightness in the room or outdoors. As a result, the set levels of the voltages were set very generously in consideration of the worst case. That is, the level of each voltage is set to a sufficiently large value based on a case where the highest level voltage (maximum level voltage) is to be used, such as when maximum luminance is to be displayed. Even when it is not necessary to use all of the maximum level voltage, the maximum level voltage is always used. The higher the voltage level, the larger the swing width and the higher the power consumption. Inefficiency occurs in power consumption.
위와 같은 점들을 고려하여, 본 발명은 화소의 밝기를 낮추는 디밍(dimming) 제어를 하는 경우에는 OLED 화소의 구동에 필요한 전압들의 레벨을 그에 맞게 낮추어줌으로써 불필요한 전력 소비를 줄여 소비전력을 절감할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In consideration of the above points, the present invention, in the case of dimming control to lower the brightness of a pixel, lowers the level of voltages required to drive an OLED pixel accordingly, thereby reducing unnecessary power consumption and reducing power consumption. It aims to provide a method.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, OLED 장치의 구동전압 설정 방법이 제공된다. 이 방법에 따르면, 다수의 OLED 화소를 포함하는 패널과 상기 다수의 OLED 화소들의 구동을 제어하는 구동회로를 포함하는 OLED 장치의 디밍 제어를 위해, OLED 화소의 휘도 조건에 변경이 생기는지 여부를 체크할 수 있다. 상기 휘도 조건에 변경이 있는 경우 상기 OLED 화소의 구동에 관련되는 구동관련 전압들에 생길 수 있는 마진 전압의 범위 내에서, 상기 구동관련 전압들 각각의 레벨을 소비전력을 감소시키는 방향으로 변경하는 설정을 할 수 있다. According to one embodiment of the present invention for achieving the above object, a method for setting a driving voltage of an OLED device is provided. According to this method, for dimming control of an OLED device including a panel including a plurality of OLED pixels and a driving circuit for controlling driving of the plurality of OLED pixels, it is checked whether a change occurs in the luminance condition of an OLED pixel. can Setting to change the level of each of the driving-related voltages in the direction of reducing power consumption within the range of the margin voltage that may occur in the driving-related voltages related to driving the OLED pixel when the luminance condition is changed. can do.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 설정을 하는 것은, OLED 화소의 휘도 조건에 연관시켜 상기 구동관련 전압들의 레벨을 미리 설정해두는 것과, 상기 휘도 조건의 변경이 있을 때, 상기 구동관련 전압들의 레벨들을 그 변경되는 휘도 조건에 연관되어 설정된 레벨들로 변경하는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the setting includes setting the level of the driving related voltages in advance in association with the luminance condition of the OLED pixel, and when the luminance condition is changed, the level of the driving related voltages. It may include changing the luminance to set levels associated with the changed luminance condition.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 미리 설정해두는 구동관련 전압들은, 상기 휘도 조건의 변경의 정도에 상관없이, 각각 한 가지의 레벨의 전압값으로 설정될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 미리 설정해두는 구동관련 전압들은, 상기 휘도 조건의 변경의 정도 별로 서로 다른 레벨의 전압값들로 설정될 수도 있다. According to an embodiment of the present invention, the previously set driving-related voltages may be set to a voltage value of one level, regardless of the degree of change of the luminance condition. According to another embodiment, the preset driving-related voltages may be set to voltage values having different levels for each degree of change in the luminance condition.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 구동관련 전압들은 상기 OLED 화소의 계조표현전압(VREG1)을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 구동관련 전압들은 상기 OLED 화소의 스위칭 트랜지스터를 턴오프 시키기 위한 턴오프 전압(VGH)을 포함할 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 구동관련 전압들은 상기 OLED 화소의 스위칭 트랜지스터를 턴온 시키기 위한 턴온 전압(VGH)을 포함할 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 구동관련 전압들은 상기 OLED 화소의 구동 트랜지스터의 게이트와 OLED 소자의 양극을 초기화하기 위한 초기화 전압(Vinit)을 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the driving related voltages may include the grayscale expression voltage VREG1 of the OLED pixel. According to another exemplary embodiment, the driving-related voltages may include a turn-off voltage (VGH) for turning off the switching transistor of the OLED pixel. According to another exemplary embodiment, the driving-related voltages may include a turn-on voltage (VGH) for turning on a switching transistor of the OLED pixel. According to another exemplary embodiment, the driving-related voltages may include an initialization voltage Vinit for initializing a gate of a driving transistor of the OLED pixel and an anode of the OLED element.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 설정을 하는 것은, 상기 휘도 조건에 변경이 있는 경우, 변경할 휘도 조건에 대응하여 상기 OLED 화소의 계조표현전압(VREG1)을 설정하는 것을 포함할 수 있다. 나아가, 설정된 상기 계조표현전압(VREG1)에 상기 OLED 화소의 트랜지스터의 턴오프 마진 전압을 더하여 상기 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH)를 구하는 것을 포함할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the setting may include setting the grayscale expression voltage VREG1 of the OLED pixel in response to the changed luminance condition when there is a change in the luminance condition. Furthermore, the turn-off voltage VGH of the transistor may be obtained by adding the turn-off margin voltage of the transistor of the OLED pixel to the set grayscale expression voltage VREG1.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 설정을 하는 것은, 상기 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH)에 헤드 룸 마진(head room margin) 전압값을 더하여 제1 소스전압(VLIN1)을 설정하는 것을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 소스전압(VLIN1)은 상기 계조표현전압(VREG1), 상기 턴오프 전압(VGH), 그리고 상기 OLED 화소의 트랜지스터를 턴온 시키기 위한 턴온 전압(VGL)을 만드는 소스 전압일 수 있다. 또한, 상기 헤드 룸 마진 전압값은 상기 제1 소스전압(VLIN1)에 포함되어 있는 리플 성분에도 불구하고 직류 성분인 상기 계조표현전압(VREG1), 상기 턴오프 전압(VGH)과 상기 턴온 전압(VGL)을 안정적으로 추출할 수 있는 마진 전압일 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the setting may further include setting the first source voltage VLIN1 by adding a head room margin voltage value to the turn-off voltage VGH of the transistor. can include Here, the first source voltage VLIN1 may be a source voltage that generates the gradation expression voltage VREG1, the turn-off voltage VGH, and the turn-on voltage VGL for turning on the transistor of the OLED pixel. In addition, the headroom margin voltage value is the gradation expression voltage VREG1, which is a direct current component, the turn-off voltage VGH and the turn-on voltage VGL despite the ripple component included in the first source voltage VLIN1. ) may be a margin voltage that can stably extract.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 설정을 하는 것은, 상기 휘도 조건에 변경이 있는 경우, 변경할 휘도 조건에 대응하여 상기 OLED 화소의 저 전원전압(ELVSS)을 설정하는 것과, 설정된 상기 저 전원전압(ELVSS)에 상기 OLED 소자의 도통 전압(Vth_EL)을 더한 전압을 초기화 전압(Vinit)으로 설정하는 것을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 초기화 전압(Vinit)은 상기 OLED 화소의 구동 트랜지스터의 게이트와 OLED 소자의 양극을 초기화하기 위한 전압일 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the setting may include, when there is a change in the luminance condition, setting the low power supply voltage (ELVSS) of the OLED pixel in response to the luminance condition to be changed, and the set low power supply voltage ELVSS. A voltage obtained by adding the conduction voltage Vth_EL of the OLED device to the voltage ELVSS may be set as the initialization voltage Vinit. Here, the initialization voltage Vinit may be a voltage for initializing the gate of the driving transistor of the OLED pixel and the anode of the OLED element.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 설정을 하는 것은, 상기 OLED 소자(Do)를 발광시키기에 충분한 레벨의 OLED 발광전압(Vth_Margin)을 상기 초기화 전압(Vinit)에 합한 전압 값을 상기 OLED 화소의 트랜지스터를 턴온 시키기 위한 턴온 전압(VGL) 레벨로 설정하는 것을 더 포함할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, setting the OLED pixel Do to a voltage value obtained by adding the OLED emission voltage Vth_Margin at a level sufficient to emit light to the initialization voltage Vinit. It may further include setting a turn-on voltage (VGL) level for turning on the transistor of .
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 구동전압 설정 방법에 따른 알고리즘은 상기 OLED 장치의 구동 IC 내의 로직 회로로 구현될 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, an algorithm according to the driving voltage setting method may be implemented as a logic circuit in a driving IC of the OLED device.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 OLED 소자의 상기 도통 전압(Vth_EL)은, 상기 휘도 조건의 변경의 정도에 상관없이, 한 가지 레벨의 전압값으로 설정될 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the conduction voltage (Vth_EL) of the OLED device may be set to a voltage value of one level regardless of the degree of change of the luminance condition.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 OLED 소자의 상기 도통 전압(Vth_EL)은, 상기 휘도 조건의 변경의 정도 별로 다른 레벨의 전압값들로 설정될 수도 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the conduction voltage (Vth_EL) of the OLED device may be set to voltage values of different levels according to the degree of change of the luminance condition.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 OLED 장치의 구동전압 설정 방법이 제공된다. 이 구동전압 설정 방법은, 다수의 OLED 화소를 포함하는 패널과 상기 다수의 OLED 화소들의 구동을 제어하는 구동회로를 포함하는 OLED 장치의 디밍 제어를 위해, OLED 화소의 휘도 조건에 연관시켜 상기 구동관련 전압들의 레벨을 미리 설정해둘 수 있다. 그리고 상기 OLED 화소의 휘도 조건에 변경이 생기는지 여부를 체크할 수 있다. 체크 결과, 상기 휘도 조건에 변경이 있는 때, 상기 OLED 화소의 구동에 관련되는 구동관련 전압들에 생길 수 있는 마진 전압의 범위 내에서, 상기 구동관련 전압들 각각의 레벨을 그 변경되는 휘도 조건에 연관되어 설정된 레벨들로 변경하여 소비전력을 감소시킬 수 있다. Meanwhile, a method for setting a driving voltage of an OLED device according to another exemplary embodiment of the present invention for achieving the above object is provided. This driving voltage setting method relates to the luminance condition of an OLED pixel to control the dimming of an OLED device including a panel including a plurality of OLED pixels and a driving circuit for controlling driving of the plurality of OLED pixels. The level of the voltages can be set in advance. And it can be checked whether there is a change in the luminance condition of the OLED pixel. As a result of the check, when there is a change in the luminance condition, within the range of the margin voltage that can occur in the driving-related voltages related to driving the OLED pixel, the level of each of the driving-related voltages corresponds to the changed luminance condition. It is possible to reduce power consumption by changing to relatedly set levels.
본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따르면, 상기 구동관련 전압들은, 상기 OLED 화소의 계조표현전압(VREG1), 상기 OLED 화소의 스위칭 트랜지스터를 턴오프 시키기 위한 턴오프 전압(VGH), 상기 OLED 화소의 스위칭 트랜지스터를 턴온 시키기 위한 턴온 전압(VGH), 그리고 상기 OLED 화소의 구동 트랜지스터의 게이트와 OLED 소자의 양극을 초기화하기 위한 초기화 전압(Vinit) 중 적어도 어느 한 가지를 포함할 수 있다. According to another exemplary embodiment of the present invention, the driving related voltages are a gray scale expression voltage (VREG1) of the OLED pixel, a turn-off voltage (VGH) for turning off a switching transistor of the OLED pixel, and It may include at least one of a turn-on voltage (VGH) for turning on a switching transistor and an initialization voltage (Vinit) for initializing the gate of the driving transistor of the OLED pixel and the anode of the OLED element.
본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따르면, 상기 소비전력을 감소시키는 것은, 상기 휘도 조건에 변경이 있을 때, 변경할 휘도 조건에 대응하여 상기 OLED 화소의 계조표현전압(VREG1)을 설정하는 것과, 설정된 상기 계조표현전압(VREG1)에 상기 OLED 화소의 트랜지스터의 턴오프 마진 전압을 더하여 상기 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH)을 구하는 것과, 상기 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH)에 헤드 룸 마진(head room margin) 전압값을 더하여 제1 소스전압(VLIN1)을 설정하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 소스전압(VLIN1)은 상기 계조표현전압(VREG1), 상기 턴오프 전압(VGH), 그리고 상기 OLED 화소의 트랜지스터를 턴온 시키기 위한 턴온 전압(VGL)을 만드는 소스 전압일 수 있다. 상기 헤드 룸 마진 전압값은 상기 제1 소스전압(VLIN1)에 포함되어 있는 리플 성분에도 불구하고 직류 성분인 상기 계조표현전압(VREG1), 상기 턴오프 전압(VGH)과 상기 턴온 전압(VGL)을 안정적으로 추출할 수 있는 마진 전압일 수 있다. According to another exemplary embodiment of the present invention, reducing the power consumption may include setting the gradation expression voltage VREG1 of the OLED pixel in response to the luminance condition to be changed when the luminance condition is changed, and The turn-off voltage VGH of the transistor is obtained by adding the turn-off margin voltage of the transistor of the OLED pixel to the gradation expression voltage VREG1, and the turn-off voltage VGH of the transistor is added to the head room margin. ) voltage value may be further included to set the first source voltage VLIN1. The first source voltage VLIN1 may be a source voltage that generates the gradation expression voltage VREG1, the turn-off voltage VGH, and the turn-on voltage VGL for turning on the transistor of the OLED pixel. The headroom margin voltage value is based on the gradation expression voltage VREG1, which is a DC component, the turn-off voltage VGH and the turn-on voltage VGL, despite the ripple component included in the first source voltage VLIN1. It may be a margin voltage that can be stably extracted.
본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따르면, 상기 소비전력을 감소시키는 것은, 상기 휘도 조건에 변경이 있을 때, 변경할 휘도 조건에 대응하여 상기 OLED 화소의 저 전원전압(ELVSS)을 설정하는 것과, 설정된 상기 저 전원전압(ELVSS)에 상기 OLED 소자의 도통 전압(Vth_EL)을 더한 전압을 초기화 전압(Vinit)으로 설정하는 것과, 상기 OLED 소자(Do)를 발광시키기에 충분한 레벨의 OLED 발광전압(Vth_Margin)을 상기 초기화 전압(Vinit)에 합한 전압 값을 상기 OLED 화소의 트랜지스터를 턴온 시키기 위한 턴온 전압(VGL) 레벨로 설정하는 것을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 초기화 전압(Vinit)은 상기 OLED 화소의 구동 트랜지스터의 게이트와 OLED 소자의 양극을 초기화하기 위한 전압일 수 있다. According to another exemplary embodiment of the present invention, reducing the power consumption may include setting the low power supply voltage (ELVSS) of the OLED pixel in response to the luminance condition to be changed when there is a change in the luminance condition, and Setting the voltage obtained by adding the conduction voltage (Vth_EL) of the OLED element to the low power supply voltage (ELVSS) as the initialization voltage (Vinit), and setting the OLED emission voltage (Vth_Margin) at a level sufficient to emit light from the OLED element (Do). It may include setting a voltage value obtained by adding the initialization voltage (Vinit) to a turn-on voltage (VGL) level for turning on the transistor of the OLED pixel. Here, the initialization voltage Vinit may be a voltage for initializing the gate of the driving transistor of the OLED pixel and the anode of the OLED element.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 OLED 장치의 구동전압 설정 방법이 제공된다. 이 구동전압 설정 방법은, 다수의 OLED 화소를 포함하는 패널과 상기 다수의 OLED 화소들의 구동을 제어하는 구동회로를 포함하는 OLED 장치의 디밍 제어를 위해, OLED 화소의 휘도 조건에 연관시켜 상기 구동관련 전압들의 레벨을 미리 설정해두는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 OLED 화소의 휘도 조건에 변경이 생기는지 여부를 체크하는 것과, 그 체크 결과, 상기 휘도 조건에 변경이 있는 때, 상기 OLED 화소의 구동에 관련되는 구동관련 전압들에 생길 수 있는 마진 전압의 범위 내에서, 상기 구동관련 전압들 각각의 레벨을 그 변경되는 휘도 조건에 연관되어 설정된 레벨들로 변경하여 소비전력을 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 구동관련 전압들은, 상기 OLED 화소의 계조표현전압(VREG1), 상기 OLED 화소의 스위칭 트랜지스터를 턴오프 시키기 위한 턴오프 전압(VGH), 상기 OLED 화소의 스위칭 트랜지스터를 턴온 시키기 위한 턴온 전압(VGH), 그리고 상기 OLED 화소의 구동 트랜지스터의 게이트와 OLED 소자의 양극을 초기화하기 위한 초기화 전압(Vinit)을 포함할 수 있다.Meanwhile, a method for setting a driving voltage of an OLED device according to another exemplary embodiment of the present invention for achieving the above object is provided. This driving voltage setting method relates to the luminance condition of an OLED pixel to control the dimming of an OLED device including a panel including a plurality of OLED pixels and a driving circuit for controlling driving of the plurality of OLED pixels. It may include setting the level of the voltages in advance. In addition, it is checked whether there is a change in the luminance condition of the OLED pixel, and as a result of the check, when there is a change in the luminance condition, the margin voltage that may occur in driving-related voltages related to driving the OLED pixel Within the range, it may include reducing power consumption by changing the level of each of the driving-related voltages to levels set in relation to the changed luminance condition. The driving-related voltages include a gradation expression voltage (VREG1) of the OLED pixel, a turn-off voltage (VGH) for turning off the switching transistor of the OLED pixel, and a turn-on voltage (VGH) for turning on the switching transistor of the OLED pixel. , and an initialization voltage Vinit for initializing the gate of the driving transistor of the OLED pixel and the anode of the OLED element.
OLED 화소에서의 소비 전력량은 화소를 켰다 끄는 동작을 구동하는 데 관여하는 전압들의 스윙 폭이 클수록 크게 늘어난다. 기존의 OLED 장치에 있어서, 각 OLED 화소를 구동하는 데 관련있는 전압들(계조표현전압(VREG1), 화소 회로의 스위칭 트랜지스터들의 턴오프 전압(VGH)과 턴온 전압(VGL), 화소 회로의 초기화 전압(Vinit), 그리고 이들 전압을 만들어 내는 소스전압(VLIN1) 등)은 OLED 화소의 어떤 구동(휘도) 조건이라도 전부 커버될 수 있는 정도로 충분히 여유 있게 설정되어 있다. 그러므로 디밍 제어를 통해 휘도를 낮추는 경우에는 불필요한 전력소모를 유발한다. The amount of power consumed in an OLED pixel greatly increases as the swing width of voltages involved in driving an operation of turning a pixel on and off increases. In an existing OLED device, voltages related to driving each OLED pixel (gray level expression voltage VREG1, turn-off voltage VGH and turn-on voltage VGL of switching transistors of the pixel circuit, initialization voltage of the pixel circuit (Vinit), and the source voltage (VLIN1) that generates these voltages, etc.) are set with enough margin to cover all driving (luminance) conditions of OLED pixels. Therefore, when the luminance is lowered through dimming control, unnecessary power consumption is caused.
낮은 휘도로 디밍 제어를 하는 경우에는 OLED 구동관련 전압들을 스윙 폭을 줄일 수 있는 마진이 늘어날 수 있다. 이 점에 착안하여, 본 발명은 그렇게 생겨나는 마진 전압을 OLED 구동관련 전압들에게 반영하여 구동관련 전압들의 스윙 폭을 줄임으로써 소비전력을 저감시킬 수 있다. 본 발명에 의하면, 샘플들에 대한 시뮬레이션 결과에 의하면, 적어도 3% 이상의 소비전력 저감 효과를 얻을 수 있다.In the case of dimming control with low luminance, a margin for reducing the swing width of voltages related to OLED driving may increase. In view of this point, the present invention can reduce power consumption by reducing the swing width of the driving-related voltages by reflecting the margin voltage thus generated to the OLED driving-related voltages. According to the present invention, according to simulation results for samples, an effect of reducing power consumption by at least 3% or more can be obtained.
도 1은 본 발명이 적용되는 OLED 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 발명이 적용될 수 있는 OLED 화소의 회로 구성을 예시적으로 도시한다.
도 3은 도 2의 OLED 화소 회로의 구동에 관련되는 신호들의 예시적인 파형도이다.
도 4는 도 2의 OLED 화소 회로의 구동 트랜지스터에 제공되는 계조표현전압(VREG1)과 스위칭 트랜지스터에 제공되는 턴오프 전압(VGH) 및 턴온 전압(VGL)의 파형을 예시적으로 나타낸다.
도 5는 최고 휘도 조건(디밍 제어 비적용)과 저 휘도 조건(디밍 제어 적용) 각각에서의 계조표현전압(VREG1), 스위칭 트랜지스터의 턴온 전압(VGL), 초기화 전압(Vinit), 그리고 제1 소스전압(VLIN1)의 레벨을 대비시켜 표현한 그래프이다.
도 6은 도 2의 OLED 화소 회로의 디밍 제어 시 스위칭 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH)의 감소(계조표현전압(VREG1)의 감소) 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 회로에서 OLED 소자가 최대 휘도로 발광해야 하는 경우 턴오프 전압(VGH) 또는 계조표현전압(VREG1)은 크게 설정할 수밖에 없는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 6의 회로에서 OLED 소자가 저 휘도로 발광해야 하는 경우 턴오프 전압(VGH) 또는 계조표현전압(VREG1)의 레벨을 낮게 설정할 수 있는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 2의 OLED 화소 회로의 디밍 제어 시 스위칭 트랜지스터의 턴온 전압(VGL) 및 초기화 전압(Vinit)의 감소 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9에서 저 휘도 디밍 제어 시 블랙 마진 전압의 증가에 따라 초기화 전압(Vinit)의 레벨을 상승시킬 수 있는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 9에서 저 휘도 디밍 제어 시 데이터 초기화를 위한 초기화 전압(Vinit) 마진의 증가에 의해 초기화 전압(Vinit)의 레벨을 상승시킬 수 있는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명에 따라 OLED 화소 구동 관련 전압들의 레벨 조정 방법의 전반적인 흐름을 간략하게 도시하는 흐름도이다.
도 13은 본 발명에 따른 방법의 제1 알고리즘을 나타낸 것으로서, 디밍 제어가 적용되는 경우 휘도 조건이 어떤지에 상관없이, OLED 소자 구동관련 전압들의 값을 한 가지로 적용하는 알고리즘을 나타낸다.
도 14는 본 발명에 따른 방법의 제2 알고리즘을 나타낸 것으로서, 디밍 제어가 적용되는 경우 휘도 조건에 따라 화질에 관련 있는 OLED 도통 전압(Vth_EL)을 다르게 적용하는 알고리즘을 나타낸다.
도 15는 본 발명의 방법을 적용할 경우, 예상되는 소비전력 절감효과의 정도를 나타내는 그래프이다.1 is a block diagram exemplarily showing the configuration of an OLED device to which the present invention is applied.
2 exemplarily shows a circuit configuration of an OLED pixel to which the invention can be applied.
FIG. 3 is an exemplary waveform diagram of signals related to driving the OLED pixel circuit of FIG. 2 .
FIG. 4 exemplarily shows waveforms of the grayscale expression voltage VREG1 provided to the driving transistor of the OLED pixel circuit of FIG. 2 and the turn-off voltage VGH and turn-on voltage VGL provided to the switching transistor.
5 shows a gray level expression voltage (VREG1), a turn-on voltage (VGL) of a switching transistor, an initialization voltage (Vinit), and a first source voltage under a maximum luminance condition (dimming control is not applied) and a low luminance condition (dimming control is applied), respectively. This is a graph expressed by contrasting the levels of (VLIN1).
FIG. 6 is a diagram for explaining a mechanism of reducing the turn-off voltage VGH (reduction of the gray scale expression voltage VREG1) of the switching transistor during dimming control of the OLED pixel circuit of FIG. 2 .
FIG. 7 is a diagram for explaining that in the circuit of FIG. 6, when the OLED element needs to emit light with maximum luminance, the turn-off voltage VGH or the gray scale expression voltage VREG1 must be set high.
FIG. 8 is a diagram for explaining that in the circuit of FIG. 6, when the OLED element needs to emit light with low luminance, the level of the turn-off voltage VGH or the gray level expression voltage VREG1 can be set low.
FIG. 9 is a diagram for explaining a reduction mechanism of turn-on voltage VGL and initialization voltage Vinit of a switching transistor when controlling dimming of the OLED pixel circuit of FIG. 2 .
FIG. 10 is a diagram for explaining that the level of the initialization voltage Vinit can be increased according to the increase of the black margin voltage when controlling low luminance dimming in FIG. 9 .
FIG. 11 is a diagram for explaining that the level of the initialization voltage Vinit can be increased by increasing the margin of the initialization voltage Vinit for data initialization during the low luminance dimming control in FIG. 9 .
12 is a flowchart briefly showing the overall flow of a method for adjusting the level of voltages related to driving an OLED pixel according to the present invention.
FIG. 13 shows a first algorithm of the method according to the present invention, and shows an algorithm for applying a single value of voltages related to driving an OLED device regardless of a luminance condition when dimming control is applied.
14 shows a second algorithm of the method according to the present invention, and shows an algorithm that differently applies the OLED conduction voltage (Vth_EL) related to image quality according to luminance conditions when dimming control is applied.
15 is a graph showing the expected degree of power consumption reduction effect when the method of the present invention is applied.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 관해 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 1은 본 발명이 적용되는 OLED 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, OLED 장치(100)는 구동 회로(105), 디스플레이 패널(110) 및 파워 서플라이(180)를 포함할 수 있다. First, FIG. 1 is a block diagram exemplarily showing the configuration of an OLED device to which the present invention is applied. Referring to FIG. 1 , an
구동 회로(105)는 타이밍 컨트롤러(130), 데이터 드라이버(150), 스캔 드라이버(160) 및 발광 드라이버(170)를 포함할 수 있다. 실시예에 있어서, OLED 장치(100)는 모드 신호 생성기(190)를 더 포함할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(130), 데이터 드라이버(150), 스캔 드라이버(160) 및 발광 드라이버(170)는 하나의 칩 또는 별개의 칩으로 구현될 수 있으며, 칩온 플렉시블 인쇄 회로(chip on flexible printed circuit; COF), 칩온 글래스(chip on glass; COG), 플렉시블 인쇄 회로(flexible printed circuit; FPC) 형태로 디스플레이 패널(110)에 연결될 수 있다.The driving
디스플레이 패널(110)은 복수의 스캔 라인들(SL1~SLn, n은 2 이상의 자연수)을 통하여 스캔 드라이버(160)와 연결되고, 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm, m은 2 이상의 자연수)을 통하여 데이터 드라이버(150)와 연결되고, 복수의 발광 제어 라인들(EL1~ELn)을 통하여 발광 드라이버(170)와 연결될 수 있다. 디스플레이 패널(110)은 복수의 스캔 라인들(SL1~SLn), 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm) 및 복수의 발광 제어 라인들(EL1~ELn)의 교차부마다 위치되는 복수의 서브 픽셀들(111)들을 포함할 수 있다. The display panel 110 is connected to the
또한, 디스플레이 패널(110)은 파워 서플라이(180)로부터 고 전원 전압(ELVDD) 및 저 전원 전압(ELVSS)을 공급받는다. 또한 발광 드라이버(170)는 파워 서플라이(180)로부터 제1 전압(VGH) 및 제2 전압(VGL)을 공급받을 수 있다. 스캔 드라이버(160)는 제2 구동 제어 신호(DCTL2)에 기초하여 복수의 스캔 라인들(SL1~SLn)을 통해 복수의 화소(200들 각각에 스캔 신호를 제공할 수 있다. Also, the display panel 110 receives a high power supply voltage ELVDD and a low power supply voltage ELVSS from the
데이터 드라이버(150)는 제1 구동 제어 신호(DCTL1)에 기초하여 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 복수의 서브 픽셀(11)들 각각에 데이터 전압을 제공할 수 있다. 데이터 드라이버(150)는 노말 모드에서는 블랙 데이터를 포함하지 않는 제1 디스플레이 데이터(DTA1)에 기초하여 복수의 화소(200들 각각에 데이터 전압을 제공하고, 디밍 모드에서는 블랙 데이터를 포함하는 제2 디스플레이 데이터(DTA2)에 기초하여 복수의 화소(200들 각각에 데이터 전압을 제공할 수 있다.The
발광 드라이버(170)는 제3 구동 제어 신호(DCTL3)에 기초하여 복수의 발광 제어 라인들(EL1~ELn)을 통해 복수의 서브 픽셀(11)들 각각에 발광 제어 신호를 제공할 수 있다. 이 발광 제어 신호에 기초하여 디스플레이 패널(100)의 휘도가 조절될 수 있다. The
파워 서플라이(180)는 전원 제어 신호(PCTL)에 기초하여 고 전원 전압(ELVDD)와 저 전원 전압(ELVSS), 그리고 초기화 전압(Vinit)을 디스플레이 패널(110)에 제공하고, 화소 (200)의 구동에 관여하는 스위칭 트랜지스터들의 턴오프 전압(VGH) 및 턴온 전압(VGL)을 발광 드라이버(170)에 제공할 수 있다. 또한, 파워 서플라이(180)는 상기 턴오프 전압(VGH) 및 턴온 전압(VGL), 초기화 전압(Vinit)을 만들어내는 제1 소스전압(VLIN1)을 생성할 수도 있다. 실시예에 있어서, 파워 서플라이(180)는 재충전 가능한 배터리(181) 및 배터리 감지 모듈(183)을 포함할 수 있다. 배터리 감지 모듈(183)은 재충전 가능한 배터리(181)의 잔량을 감지하여 배터리 감지 신호(BS)를 제공할 수 있다. 또한, 파워 서플라이(180)는 그리고 배터리(182)에서 제공되는 직류 전압을 이용하여 필요한 다른 레벨의 직류전압으로 변환하여 출력하는 DC-DC 컨버터(185)를 더 포함할 수 있다. 이 DC-DC 컨버터(185)는 위에서 언급한 각종 전압들(ELVDD, ELVSS, Vinit, VGH, VGL, VLIN1 등)을 만들어낼 수 있다.The
타이밍 컨트롤러(130)는 입력 이미지 데이터(RGB), 제어 신호(CTL) 및 모드 신호(MS)를 수신하고, 제어 신호(CTL) 및 모드 신호(MS)에 기초하여 제1 내지 제3 구동 제어 신호들(DCTL1~DCTL3) 및 전원 제어 신호(PCTL)를 생성하고, 제1 구동 제어 신호(DCTL1)는 데이터 드라이버(150)에 제공하고, 제2 구동 제어 신호(DCTL2)는 스캔 드라이버(160)에 제공하고, 제3 제어 신호(DCTL3)는 발광 드라이버(170)에 제공할 수 있다. 제3 제어 신호(DCTL3)는 개시 신호(frame line mark, FLM), 제1 클럭 신호(CLK1) 및 제2 클럭 신호(CLK2)를 포함할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(130)는 또한 모드 신호(MS)에 기초하여 입력 이미지 데이터(RGB)를 제1 디스플레이 데이터(DTA1) 또는 제2 디스플레이 데이터(DTA2)로 변환할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(130)는 모드 신호(MS)가 노말 모드를 나타내는 경우에는 입력 이미지 데이터(RGB)를 제1 디스플레이 데이터(DTA1)로 변환하고, 모드 신호(MS)가 디밍 모드를 나타내는 경우에는 입력 이미지 데이터(RGB)를 제2 디스플레이 데이터(DTA2)로 변환하여 데이터 드라이버(150)에 제공할 수 있다. The
구동 회로(105)는 디밍 제어를 관장하는 디밍 제어부(140)를 더 포함할 수 있다. 디밍 제어부(140)는 설정된 소정의 디밍 모드에 따라 영상 데이터(RGB)를 변환하거나 발광 제어신호의 듀티비를 조절하여 화소부(200)의 발광휘도를 조절할 수 있다. 디밍 제어부(140)는 타이밍 제어부(130)의 일부로서 제공될 수도 있고, 그와는 별개의 독립된 모듈로 제공될 수도 있다.The driving
모드 신호 생성기(190)는 OLED 장치(100)에 연결되는 배터리의 전력 상태를 나타내는 배터리 감지 신호(BS)에 응답하여 디스플레이 패널(100)의 모드를 결정하는 모드 신호(MS)를 생성할 수 있다. The
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 OLED 화소(200)의 회로 구성을 예시적으로 도시한다. OLED 화소(200)는 기본적으로 OLED 소자(Do), 이를 구동하기 위한 구동 트랜지스터(T1), 스토리지 캐패시터(Cst), 그리고 OLED 소자(Do)와 구동 트랜지스터(T1)의 동작 제어를 위한 스위칭 트랜지스터들(T2~T7)를 포함한다. 2 exemplarily shows a circuit configuration of an
스위칭 트랜지스터(T2)는 데이터 라인(DLn)에 연결되어 데이터 전압(DATA)이 인가되는 제1 전극, 스캔 라인(SLn)에 연결되어 스캔 신호(Scan[n])를 인가받는 게이트 전극 및 제1 노드(N1)에 연결되는 제2 전극을 갖는 피모스(PMOS) 트랜지스터로 구현될 수 있다. 구동 트랜지스터(T1)는 제1 노드(N1)에 연결되는 제1 전극, 제2 노드(N2)에 연결되는 제2 전극, 그리고 제3 노드(N3)에 연결되는 게이트 전극을 갖는 피모스 트랜지스터일 수 있다. 이 구동 트랜지스터(T1)의 제1 전극과 제2 전극에는 제5 및 제6 스위칭 트랜지스터(T5, T6)가 각각 연결될 수 있다. 제5 트랜지스터(T5)의 제1 전극은 제1 노드에 연결되고, 제2 전극은 고 전원전압(ELVDD)에 연결될 수 있으며, 게이트 전극에는 발광제어라인(ELn)에 연결되어 발광제어신호(EM[n])이 인가될 수 있다. 제6 트랜지스터(T6)의 제1 전극은 OLED 소자(Do)의 양극에 연결되고, 제2 전극은 제2 노드(N2)에 연결되며, 게이트 전극은 발광제어라인(ELn)에 연결되어 발광제어신호(EM[n])이 인가될 수 있다. 저장 캐패시터(Cst)는 제1 전극단자는 고 전원전압(ELVDD)에 연결되고 제2 전극단자는 제3 노들에 연결될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)의 제1 및 제2 전극은 제2 및 제3 노드(N2, N3)에 각각 연결되고, 게이트 전극은 스캔 라인(SLn)에 연결될 수 있다. 제4 트랜지스터(T4)는 제1 전극은 제3 노드(N3)에 연결되고, 제2 전극은 초기화 전압(Vinit)에 연결되며, 게이트 전극은 스캔 라인(SLn-1)에 연결될 수 있다. 제7 트랜지스터는 제1 전극이 OLED 소자(Do)의 양극에 연결되고, 제2 전극은 초기화 전압(Ninit)에 연결되며, 게이트 전극은 스캔 라인(SLn+1)에 연결될 수 있다. OLED 소자(Do)의 음극은 저 전원 전압(ELVSS)에 연결된다.The switching transistor T2 includes a first electrode connected to the data line DLn to receive the data voltage DATA, a gate electrode connected to the scan line SLn to receive the scan signal Scan[n], and a first electrode connected to the scan line SLn to receive the scan signal Scan[n]. It may be implemented as a PMOS transistor having a second electrode connected to the node N1. The driving transistor T1 may be a PMOS transistor having a first electrode connected to the first node N1, a second electrode connected to the second node N2, and a gate electrode connected to the third node N3. can The fifth and sixth switching transistors T5 and T6 may be connected to the first electrode and the second electrode of the driving transistor T1, respectively. The first electrode of the fifth transistor T5 is connected to the first node, the second electrode is connected to the high power supply voltage ELVDD, and the gate electrode is connected to the light emission control line ELn to generate the light emission control signal EM. [n]) may be applied. The first electrode of the sixth transistor T6 is connected to the anode of the OLED element Do, the second electrode is connected to the second node N2, and the gate electrode is connected to the light emission control line ELn to control light emission. A signal EM[n] may be applied. The first electrode terminal of the storage capacitor Cst may be connected to the high power supply voltage ELVDD and the second electrode terminal may be connected to the third node. The first and second electrodes of the third transistor T3 may be connected to the second and third nodes N2 and N3, respectively, and the gate electrode may be connected to the scan line SLn. The fourth transistor T4 has a first electrode connected to the third node N3, a second electrode connected to the initialization voltage Vinit, and a gate electrode connected to the scan
이 OLED 화소(200) 회로는 도 3과 같은 신호들이 인가됨으로써 화소 회로를 초기화 한 후 데이터를 OLED 소자(Do)에 쓰고 다시 초기화 한 다음 다시 OLED 소자(Do)에 데이터를 쓰는 동작을 반복하는 형태로 동작한다. 즉, 저장 캐패시터(Cst)에 저장되어 있는 전하는 제4 스위칭 트랜지스터(T4)가 턴온 될 때 방전되어 초기화 된다. 그런 다음, Scan[n]신호가 인가될 때, 저장 캐패시터(Cst)는 다시 충전되면서 구동 트랜지스터(T1)를 턴온 시킴과 동시에, 제2 및 제3 스위칭 트랜지스터가 턴온되고, 발광제어신호(EM[n])에 의해 제5 및 제6 스위칭 트랜지스터도 턴온 된다. 그에 따라 데이터 신호(DATA)에 상응하는 전류가 구동 트랜지스터(T1)를 흐르고 OLED 소자(Do)로도 흐르게 된다. 그에 따라 OLED 소자(Do)가 발광할 수 있다. 그 후, 스캔신호(SLn+1)가 게이트로 인가되어 제7 스위칭 트랜지스터(T7)가 턴온 되면, OLED 소자(Do)의 양극이 초기화 전압(Vinit)에 연결되어 초기화 된다. 그에 따라 OLED 소자(Do)의 발광도 멈추게 된다.The
OLED 장치는 여러 개의 전원을 사용하도록 구성되어 있다. 즉, OLED 화소(200)의 구동 트랜지스터(T1)를 통해 계조를 표현하는 계조표현전압(VREG1)과, 각 스위칭 트랜지스터들(T2~T7)의 온/오프를 제어하기 위한 턴오프 전압(VGH)과 턴온 전압(VGL), 그리고 OLED 화소(200)의 초기화를 제어하는 초기화 전압(Vinit)들이 있다. 도 4는 계조표현전압(VREG1)이 구동 트랜지스터(T1)에 제공되는 것과, 턴오프 전압(VGH) 및 턴온 전압(VGL)이 스위칭 트랜지스터(T2~T7)에 제공되는 형태를 나타낸다.OLED devices are configured to use multiple power sources. That is, the gradation expression voltage VREG1 expressing the gradation through the driving transistor T1 of the
이들 전원 전압들은 각기 목적에 맞는 전압 레벨로 설정되어 있다. 각 전원별 목적과 설정 조건은 아래와 같을 수 있다.These power supply voltages are each set to a voltage level suitable for the purpose. The purpose and setting conditions for each power source may be as follows.
그런데 이들 OLED 화소(200)의 구동에 관련된 각종 전압들 즉, 턴오프 전압(VGH), 초기화 전압(Vinit), 턴온 전압(VGL), 계조표현전압(VREG1) 등은 그 레벨을 고정적인 값으로 설정하여 사용하는 경우, 어떠한 구동 조건도 다 만족할 수 있는 전압레벨로 설정하여야만 OLED 화소(200)의 안정적인 동작을 보장할 수 있게 된다. 그래서 OLED 장치에 있어서, 각종 전원들은 발생할 수 있는 여러 가지 구동 조건들 중에서 최악의 경우(worst case)를 감안한 전압레벨로 설정될 수 있다. However, various voltages related to the driving of these
이렇게 최악의 조건을 감안한 전압레벨을 채택하면, OLED 장치의 안정적인 동작을 보장해줄 수 있는 장점이 있다. 반면에, 최악의 조건에서도 안정적인 동작을 보장하기 위해서는 그만큼 전압레벨의 스윙폭은 커져야 하고, 그에 따라 소비전력도 많아지게 되는 단점이 있다.If the voltage level considering the worst conditions is adopted, there is an advantage in guaranteeing stable operation of the OLED device. On the other hand, in order to guarantee stable operation even in the worst conditions, the swing width of the voltage level must be increased accordingly, and accordingly, power consumption is increased.
그런데 디밍(Dimming) 제어는 휘도를 낮추는 것이다. 휘도가 낮아진다는 것은 계조표현전압(VREG1) 레벨의 스윙 폭이 줄어들 수 있음을 의미한다. 스위칭 트랜지스터를 턴오프 시키기 위해서는, 트랜지스터의 특성상 턴오프 전압(VGH)이 계조표현전압(VREG1)보다 더 높은 레벨이어야 하므로 VGH = VREG1+ΔV의 관계를 가진다. 여기서, ΔV는 예컨대 대략 0.2[V] 정도의 값을 갖는다. 그러므로 휘도가 낮아지면 스위칭 트랜지스터들의 턴오프 전압(VGH) 레벨의 스윙 폭도 감소할 수 있음을 의미한다. However, dimming control lowers the luminance. The lowering of the luminance means that the swing width of the level of the gray scale expression voltage VREG1 can be reduced. In order to turn off the switching transistor, the turn-off voltage VGH must be at a higher level than the gradation expression voltage VREG1 due to the nature of the transistor, and thus has a relationship of VGH = VREG1 + ΔV. Here, ΔV has a value of about 0.2 [V], for example. Therefore, when the luminance is lowered, it means that the swing width of the turn-off voltage (VGH) level of the switching transistors may also be reduced.
또한, 휘도가 낮아진다는 것은 스위칭 트랜지스터들의 초기화 전압(Vinit)의 레벨이 올라갈 수 있음을 의미한다.In addition, the decrease in luminance means that the level of the initialization voltage Vinit of the switching transistors may increase.
스위칭 트랜지스터들의 턴온 전압(VGL)은 초기화 전압(Vinit)에 OLED 소자(Do)를 발광시키기에 충분한 레벨의 전압(이를 OLED 발광전압(Vth_Margin)이라 함)을 합한 값으로 정해진다. 이를 식으로 나타내면 VGL = Vinit - Vth_Margin이다. OLED 발광전압(Vth_Margin)은 예컨대 대략 4.5V일 수 있다. 그러므로 초기화 전압(Vinit)의 레벨이 올라가는 만큼 스위칭 트랜지스터들의 턴온 전압(VGL)도 상승하여 그 턴온 전압(VGL) 레벨의 스윙 폭도 줄어든다. The turn-on voltage VGL of the switching transistors is determined as a sum of the initialization voltage Vinit and a voltage sufficient to emit light of the OLED element Do (this is referred to as OLED emission voltage Vth_Margin). Expressing this as an equation, VGL = Vinit - Vth_Margin. The OLED emission voltage (Vth_Margin) may be, for example, approximately 4.5V. Therefore, as the level of the initialization voltage Vinit increases, the turn-on voltage VGL of the switching transistors also increases, and the swing width of the turn-on voltage VGL level decreases.
휘도가 낮아지는 것은 또한 이들 전압(VREG1, Vinit, VGH, VGL)을 만들기 위한 제1 소스전압(VLIN1)의 레벨도 낮아질 수 있음을 의미한다.The lowering of the luminance also means that the level of the first source voltage VLIN1 for generating these voltages VREG1, Vinit, VGH, and VGL may also be lowered.
OLED 장치의 각 화소를 구동하기 위해 화소 회로의 트랜지스터들에서 소비되는 동적인 소비전력(Dynamic power: Pc)은 다음 식으로 표현될 수 있다.Dynamic power (P c ) consumed in transistors of a pixel circuit to drive each pixel of an OLED device can be expressed by the following equation.
Pc = C ΔV2 f P c = C ΔV 2 f
여기서, C는 화소 회로의 캐패시턴스로서, 화소 회로의 설계에 따라 자동으로 정해지는 고정값이다. f는 화소의 스위칭 주파수로서, 이 값도 구동 방법에 따라 정해지는 고정값이다. 위에서 언급하였듯이, 휘도를 낮춤에 따라, 화소 회로의 트랜지스터들을 구동하는 데 사용되는 전원 전압들의 크기를 줄일 수 있다. 즉, 계조표현전압(VREG1), 턴온 전압(VGL) 및 턴오프 전압(VGH)의 스윙 폭, 초기화 전압(Vinit) 레벨의 절대값, 제1 소스전압(VLIN1) 레벨이 감소될 수 있다. 이는 위 소비전력의 식에서 ΔV의 감소를 의미한다. 결국, 휘도의 감소는 화소 회로의 구동에 사용되는 전원 전압들의 스윙폭과 레벨을 낮출 수 있음을 의미하고, 그에 따라 화소 회로의 소비 전력을 줄일 수 있다.Here, C is the capacitance of the pixel circuit and is a fixed value automatically determined according to the design of the pixel circuit. f is the switching frequency of the pixel, and this value is also a fixed value determined according to the driving method. As mentioned above, as the luminance is lowered, the magnitude of power supply voltages used to drive the transistors of the pixel circuit can be reduced. That is, the swing width of the gradation expression voltage VREG1, the turn-on voltage VGL and the turn-off voltage VGH, the absolute value of the initialization voltage Vinit level, and the first source voltage VLIN1 level may be reduced. This means a decrease in ΔV in the above power consumption equation. As a result, the decrease in luminance means that the swing width and level of power supply voltages used to drive the pixel circuit can be lowered, and accordingly, the power consumption of the pixel circuit can be reduced.
도 5는 휘도가 예컨대 360nit에서 183nit로 낮아짐에 따라, 전원 전압들의 스윙폭과 레벨의 변동을 도시적으로 나타내고 있다. 도면에서, dim은 183nit로 휘도를 감소한 경우를 표시한다. 예컨대, 255단계의 계조를 표현하는 경우, 360nit에서 183nit로 디밍을 함에 따라, 계조표현전압(VREG1)의 최저 레벨은 오르고 최고 레벨은 내려간다. 결국, 디밍을 하지 않을 때의 계조표현전압(VREG1)의 스윙폭(h1)에 비해, 디밍을 할 때의 계조표현전압(VREG1)의 스윙폭(h1(dim))이 더 작아진다(도 5의 (a)와 (b) 참조). VGH = VREG1+ΔV의 관계에 따라, 도시하지는 않았지만, 턴오프 전압(VGH)의 스윙폭도 줄어들 것이다.FIG. 5 graphically illustrates variations in swing widths and levels of power supply voltages as the luminance decreases, for example, from 360 nits to 183 nits. In the figure, dim indicates a case where the luminance is reduced to 183 nits. For example, when 255 levels of gray are expressed, as dimming is performed from 360 nits to 183 nits, the lowest level of the gray level expression voltage VREG1 rises and the highest level goes down. As a result, compared to the swing width h1 of the gray scale expression voltage VREG1 when dimming is not performed, the swing width h1(dim) of the gray scale expression voltage VREG1 during dimming becomes smaller (FIG. 5). see (a) and (b) of). Depending on the relationship of VGH = VREG1 + ΔV, although not shown, the swing width of the turn-off voltage VGH will also decrease.
또한, 초기화 전압(Vinit)의 레벨이 디밍을 하지 않을 때는 예컨대 약 -3.5V이던 것이, 183nit로 디밍을 하면 예컨대 약 -1.5V 수준으로 올라간다. 그에 따라 디밍을 하지 않을 때 턴온 전압(VGL)의 스윙폭(h2)은 대략 14.4V(=6.4-(-8)) 이던 것이, 183nit로 디밍하는 경우 턴온 전압(VGL)의 스윙폭(h2(dim))은 대략 12V(=6-(-6)) 정도로 감소된다(도 5의 (a)와 (c) 참조).In addition, the level of the initialization voltage Vinit, which is, for example, about -3.5V when dimming is not performed, increases to, for example, about -1.5V when dimming is performed at 183 nits. Accordingly, the swing width h2 of the turn-on voltage VGL when dimming is not approximately 14.4V (= 6.4-(-8)), but when dimming to 183 nit, the swing width h2 ( dim) is reduced to approximately 12V (= 6-(-6)) (see (a) and (c) of FIG. 5).
휘도를 감소시키는 경우, 스위칭 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH)과 턴온 전압(VGL)의 스윙폭도 줄어드는 이유는 다음과 같다. When the luminance is reduced, the reason why the swing widths of the turn-off voltage VGH and the turn-on voltage VGL of the switching transistor are also reduced is as follows.
먼저, 도 6 내지 도 8을 참조하면서 스위칭 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH)과 계조표현전압(VREG1)의 스윙폭이 줄어들 수 있는 메커니즘을 설명한다. EM[n] 신호는 온-오프를 반복한다. 그 EM[n] 신호가 온인 구간에는 구동 트랜지스터(T1)의 양쪽에 연결된 제5 및 제6 스위칭 트랜지스터(T5와 T6)는 턴오프가 된다. 이때는 이론적으로는 구동 트랜지스터(T1)에 전류가 흐르지 않아야 하지만, 실제로는 트랜지스터의 전압-전류 특성에 의하면 전압의 크기에 따라 누설 전류(leakage current)가 흐를 수 있다. 그에 따라 OLED 소자(Do)의 양극 전압(Vanode)이 상승하여 OLED 소자(Do)에 전류가 흐름으로써 OLED 소자(Do)가 발광할 수 있는 도통 전압(Vth_EL)에 접근하게 된다(도 7 참조). EM[n] 신호가 온인 구간에서는 제5 및 제6 스위칭 트랜지스터(T5와 T6)가 오프 상태이고, 이 구간에서는 OLED 소자(Do)는 발광하지 않아야 한다. 이를 보장하기 위해서는, 누설 전류가 흐르더라도 OLED 소자(Do)의 양극 전압(Vanode)이 상기 도통 전압(Vth_EL)에 도달하지 못하도록 할 필요가 있다. First, a mechanism by which the swing width of the turn-off voltage VGH and the grayscale expression voltage VREG1 of the switching transistor can be reduced will be described with reference to FIGS. 6 to 8 . The EM[n] signal repeats on-off. During a period in which the EM[n] signal is on, the fifth and sixth switching transistors T5 and T6 connected to both sides of the driving transistor T1 are turned off. At this time, theoretically, current should not flow through the driving transistor T1, but in practice, according to the voltage-current characteristics of the transistor, leakage current may flow depending on the magnitude of the voltage. Accordingly, the anode voltage (Vanode) of the OLED element (Do) rises and current flows through the OLED element (Do), thereby approaching the conduction voltage (Vth_EL) at which the OLED element (Do) can emit light (see FIG. 7). . In a period in which the EM[n] signal is on, the fifth and sixth switching transistors T5 and T6 are in an off state, and in this period, the OLED element Do should not emit light. To ensure this, it is necessary to prevent the anode voltage Vanode of the OLED element Do from reaching the conduction voltage Vth_EL even when leakage current flows.
OLED 소자(Do)가 최대 휘도(예: 360nit)로 발광해야 하는 경우에는 EM[n] 신호의 온 구간을 최대로 해야 하므로 오프비(AMOLED Off Ratio: AOR)가 작고, 그 때문에 누설 전류량이 많다. 그러므로 누설전류가 거의 흐르지 않도록 하기 위해 턴오프 전압(VGH)을 충분히 높게 설정함으로써 누설전류로 인한 OLED 소자(Do)의 양극 전압(Vanode)이 도통 전압(Vth_EL)에 도달하지 못하도록 할 수밖에 없다. 턴오프 전압(VGH)의 레벨이 높으면, 계조표현전압(VREG1)의 레벨도 당연히 높을 수밖에 없다. 도 5의 (a)의 그래프에서 이를 확인할 수 있는바, OLED 소자(Do)를 디밍 없이 예를 들어 최대 휘도 360nit로 발광 시, 턴오프 전압(VGH)는 예를 들어 6.6V로 설정되고, 그에 따라 계조표현전압(VREG1)은 예를 들어 6.4V로 정해진다.When the OLED element (Do) needs to emit light with maximum luminance (e.g., 360 nit), the on-period of the EM[n] signal must be maximized, so the AMOLED Off Ratio (AOR) is small, and therefore the leakage current is large. . Therefore, by setting the turn-off voltage VGH high enough so that the leakage current almost does not flow, there is no choice but to prevent the anode voltage Vanode of the OLED element Do from reaching the conduction voltage Vth_EL due to the leakage current. When the level of the turn-off voltage VGH is high, the level of the grayscale expression voltage VREG1 is naturally high. As can be seen in the graph of (a) of FIG. 5 , when the OLED element Do emits light at, for example, maximum luminance of 360 nits without dimming, the turn-off voltage (VGH) is set to, for example, 6.6V, and accordingly Accordingly, the gradation expression voltage VREG1 is set to, for example, 6.4V.
이에 비해, 디밍에 의해 OLED 소자(Do)가 저휘도(예: 183nit)로 발광시키는 경우에는, EM[n]의 오프 구간이 늘어 즉, AOR이 증가하고, 그에 따라 누설 전류량이 감소할 수 있다. 누설 전류가 흐르면 양극 전압(Vanode)이 상승한다. 1 초기화 주기 동안, 누설 전류로 인해 상승하는 양극 전압(Vanode)의 레벨이 OLED 소자(Do)의 도통 전압(Vth_EL)에 이르지 못하는 정도 즉, 블랙 마진(Black margin) 전압은 AOR이 증가할수록 증가한다(도 8 참조). 참고로, 도 8의 양극 전압(Vanode)이 단계적으로 상승하는 것은, EM[n]이 온-오프를 반복함에 따라 누설전류가 흐르는 구간과 흐르지 않는 구간이 반복되기 때문에다. 이는 누설 전류가 블랙 마진 전압의 크기에 대응하는 전류보다 크지 않으면, OLED 소자(Do)의 원치 않는 발광은 발생하지 않음을 의미한다. 즉, 트랜지스터의 전류-전압 특성에 의거할 때, 블랙 마진 전압에 대응하는 전류량 미만의 누설 전류의 흐름을 허용한다는 것은 스위칭 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH)의 레벨이 그 만큼 낮아질 수 있음을 의미한다. 당연히, 계조표현전압(VREG1)의 레벨도 그 만큼 낮아질 수 있다. 도 5의 (a)의 그래프에서 이를 확인할 수 있는바, OLED 소자(Do)를 예를 들어 183nit로 디밍 시, 턴오프 전압(VGH)는 예를 들어 6.2V로 낮게 설정될 수 있고, 그에 따라 계조표현전압(VREG1)도 예를 들어 6.0V로 낮게 설정될 수 있다.In contrast, when the OLED element Do emits light with low luminance (eg, 183 nit) by dimming, the off period of EM[n] increases, that is, the AOR increases, and accordingly, the leakage current amount may decrease. . When leakage current flows, the anode voltage (Vanode) rises. During one initialization cycle, the degree to which the level of the anode voltage (Vanode) rising due to the leakage current does not reach the conduction voltage (Vth_EL) of the OLED element (Do), that is, the black margin voltage increases as the AOR increases. (See Fig. 8). For reference, the stepwise rise of the anode voltage Vanode in FIG. 8 is because a period in which leakage current flows and a period in which leakage current does not flow are repeated as EM[n] is turned on and off repeatedly. This means that, unless the leakage current is greater than the current corresponding to the magnitude of the black margin voltage, unwanted light emission of the OLED element Do does not occur. That is, based on the current-voltage characteristics of the transistor, allowing leakage current to flow less than the amount of current corresponding to the black margin voltage means that the level of the turn-off voltage VGH of the switching transistor can be reduced by that much. . Naturally, the level of the gradation expression voltage VREG1 may also be lowered correspondingly. As can be seen in the graph of FIG. 5 (a), when the OLED element Do is dimmed to, for example, 183 nit, the turn-off voltage (VGH) can be set as low as, for example, 6.2V, and accordingly The gradation expression voltage VREG1 may also be set as low as, for example, 6.0V.
블랙 마진 전압의 크기는 디밍 휘도마다 다를 수 있다. 또한, 사용하는 트랜지스터의 특성, 제조 공정 등에도 영향을 받을 수 있다. 따라서 디밍 시 턴오프 전압(VGH)의 스윙폭을 어느 정도 줄일 것인지는 목표 휘도값, 사용하는 트랜지스터의 전류-전압 특성, 수용할 수 있는 오발광 위험도 등을 종합적으로 고려하여 시뮬레이션을 통해 결정할 수 있을 것이다.The size of the black margin voltage may be different for each dimming luminance. In addition, it may be affected by the characteristics of the transistor used, the manufacturing process, and the like. Therefore, how much to reduce the swing width of the turn-off voltage (VGH) during dimming can be determined through simulation by comprehensively considering the target luminance value, the current-voltage characteristics of the transistor used, and the acceptable risk of false light emission. .
다음으로, 도 9 내지 11을 참조하여 디밍 시 스위칭 트랜지스터의 턴온 전압(VGL)의 스윙폭이 줄어들고, 초기화 전압(Vinit)의 레벨이 상승하는 메커니즘을 설명한다. Next, a mechanism in which the swing width of the turn-on voltage VGL of the switching transistor decreases and the level of the initialization voltage Vinit increases during dimming will be described with reference to FIGS. 9 to 11 .
먼저, 도 9와 도 10을 참조하면서 디밍 시 데이터 초기화를 위한 초기화 전압(Vinit)이 마진 증가에 따른 초기화 전압(Vinit)의 레벨 상승 메커니즘을 설명한다. OLED 소자(Do)를 구동을 위해, 캐패시터(Cst)의 전압 즉, 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전압을 주기적으로 초기화를 해줄 수 있다. 초기화를 위해 초기화 전압(Vinit)을 예컨대 -3V를 걸어줌과 동시에 제4 스위칭 트랜지스터(T4)를 턴온 시켜주면, 캐패시터(Cst)에 저장된 전하가 제4 스위칭 트랜지스터(T4)를 통해 빠져나가면서, 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전압이 감소하게 된다. 그런데 제4 스위칭 트랜지스터(T4)는 다시 턴오프 되므로 그것이 턴온 되어 있는 시간이 길지 않기 때문에 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전압은 곧바로 -3V로 내려가지 않는다. 예컨대 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전압이 +3V에서 초기화를 위해 제4 스위칭 트랜지스터(T4)가 턴온 되면 그 시간 동안 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전압이 +1V까지 떨어질 수 있다. 이 상태에서, OLED 소자(Do)에 다시 화이트를 쓸 수 있다. 그 경우에, 만약 디밍에 의해 휘도가 낮아지면, 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전압이 필수로 도달해야 하는 전압이 높아지게 된다(예컨대 +4V로 상승). 이처럼, 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전압이 도달해야 할 레벨이 상승하면(예컨대 +1V 만큼 상승하면), 동일한 초기화 시간 동안 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전압의 레벨을 덜 낮춰줘도 된다. 즉, 초기화 전압(Vinit)의 레벨을 그만큼 상승시킬 수 있다.First, with reference to FIGS. 9 and 10 , a mechanism for increasing the level of the initialization voltage Vinit according to an increase in the margin of the initialization voltage Vinit for data initialization during dimming will be described. To drive the OLED device Do, the voltage of the capacitor Cst, that is, the gate voltage of the driving transistor T1 may be periodically initialized. When the fourth switching transistor T4 is turned on while applying the initialization voltage Vinit, for example, -3V for initialization, the charge stored in the capacitor Cst escapes through the fourth switching transistor T4, The gate voltage of the driving transistor T1 is reduced. However, since the fourth switching transistor T4 is turned off again, the gate voltage of the driving transistor T1 does not immediately drop to -3V because the turn-on time is not long. For example, when the fourth switching transistor T4 is turned on for initialization at a gate voltage of the driving transistor T1 of +3V, the gate voltage of the driving transistor T1 may drop to +1V during that time. In this state, white can be written to the OLED element Do again. In that case, if the luminance is lowered by dimming, the voltage that the gate voltage of the driving transistor T1 must necessarily reach becomes high (eg, rises to +4V). As such, if the level to which the gate voltage of the driving transistor T1 is to be reached rises (for example, by +1V), the level of the gate voltage of the driving transistor T1 may be lowered during the same initialization time. That is, the level of the initialization voltage Vinit can be increased by that much.
예를 들어 OLED 화소(Do)가 블랙 상태에 있다가 화이트 상태로 바뀌어야 하는 경우를 고려하자. 이 경우, 디밍을 하지 않는 경우, 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전압이 블랙 상태의 전압(예컨대 6.4V)에서 화이트(고휘도) 상태의 전압(예컨대, 3.0V)로 바뀌어야 한다. 이런 상태 변화를 위해, 초기화 전압으로 -3.0V를 걸어주고, 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전압을 정해진 시간 안에 3.4V만큼 낮춰져야 한다. 디밍을 하는 경우에는 고휘도(화이트) 상태의 전압은 디밍을 하지 않는 경우에 비해 더 높다(예컨대 4.0V가 될 수 있다.) 즉, 디밍을 적용하는 경우, OLED 소자(Do)를 블랙 상태에서 화이트(고휘도) 상태로 바꾸기 위해서는, 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전압을 정해진 시간 안에 예컨대 6.4V에서 예컨대 4.0V로 낮추면 된다. 즉, 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전압을 예컨대 2.4V만 낮추면 된다. 따라서 초기화 전압(Vinit)의 레벨이 예컨대 1.0V 만큼 높아질 수 있다. For example, consider a case where the OLED pixel Do needs to change from a black state to a white state. In this case, when dimming is not performed, the gate voltage of the driving transistor T1 must change from a black voltage (eg, 6.4V) to a white (high luminance) voltage (eg, 3.0V). For this state change, -3.0V is applied as an initialization voltage, and the gate voltage of the driving transistor T1 must be lowered by 3.4V within a predetermined time. In the case of dimming, the voltage in the high luminance (white) state is higher (for example, it can be 4.0V) than in the case of non-dimming. In order to change to the (high luminance) state, the gate voltage of the driving transistor T1 may be lowered from, for example, 6.4V to, for example, 4.0V within a predetermined time. That is, it is only necessary to lower the gate voltage of the driving transistor T1 by, for example, 2.4V. Accordingly, the level of the initialization voltage Vinit may be increased by, for example, 1.0V.
도 10은 이런 관계를 도식적으로 나타내고 있다. 예컨대 183nit로 디밍 하는 경우, 데이터 초기화를 위한 초기화 전압(Vinit)의 마진이 증가하고, 그에 따라 초기화 전압(Vinit)의 레벨이 올라갈 수 있음을 보여준다. 10 schematically shows this relationship. For example, when dimming to 183 nit, the margin of the initialization voltage Vinit for data initialization increases, and the level of the initialization voltage Vinit can rise accordingly.
또한 앞서 도 8에 나타냈듯이, 예컨대 디밍을 하지 않는 경우에 비해 디밍하는 경우(예: 183nit로 디밍) 블랙 마진 전압을 증가시킬 수 있다. 따라서 그 증가된 블랙 마진 전압의 범위 내에서 OLED 소자(Do)의 양극 전압(Vanode)의 초기 레벨을 상승시킬 수 있다. 그리고 OLED 소자(Do)의 양극 전압(Vanode)의 초기 레벨은 초기화 전압(Vinit)에 대응하므로, 그 초기화 전압(Vinit)을 블랙 마진 전압의 범위 내에서 높일 수 있음을 의미한다. In addition, as shown in FIG. 8 above, the black margin voltage can be increased in the case of dimming (eg, dimming to 183 nits) compared to the case of not dimming. Accordingly, the initial level of the anode voltage Vanode of the OLED element Do may be increased within the range of the increased black margin voltage. And since the initial level of the anode voltage Vanode of the OLED element Do corresponds to the initialization voltage Vinit, it means that the initialization voltage Vinit can be increased within the range of the black margin voltage.
이처럼, 휘도를 낮추는 디밍 제어를 하는 경우, 초기화 전압(Vinit)을 낮출 수 있다. 스위칭 트랜지스터들의 턴온 전압(VGL)은 초기화 전압(Vinit)에 OLED 소자(Do)를 발광시키기에 충분한 레벨의 OLED 발광전압(Vth_Margin)을 합한 값으로 정해진다. 이를 식으로 나타내면 VGL = Vinit - Vth_Margin이다. 따라서, 초기화 전압(Vinit)의 레벨이 상승하면, 턴온 전압(VGL)의 스윙폭도 그 만큼 줄어들게 된다(도 5의 (c) 참조).As such, when the dimming control to lower the luminance is performed, the initialization voltage Vinit may be lowered. The turn-on voltage (VGL) of the switching transistors is determined by adding the initialization voltage (Vinit) and the OLED emission voltage (Vth_Margin) at a level sufficient to cause the OLED device (Do) to emit light. Expressing this as an equation, VGL = Vinit - Vth_Margin. Accordingly, when the level of the initialization voltage Vinit increases, the swing width of the turn-on voltage VGL also decreases by the same amount (see (c) of FIG. 5).
한편, 위와 같이 디밍 제어를 하는 경우에, OLED 화소(Do)의 구동에 관련있는 여러 가지 전압들의 레벨 조정, 즉 휘도 조건에 따라 계조표현전압(VREG1)의 스윙 폭 및 스위칭 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH)의 스윙폭 조절, 그리고 초기화 전압(Vinit) 레벨의 조정 및 스위칭 트랜지스터의 턴온 전압(VGL)의 스윙 폭을 조절하는 방법의 구현에 관해 설명한다. Meanwhile, in the case of dimming control as described above, level adjustment of various voltages related to driving of the OLED pixel Do, that is, the swing width of the gray scale expression voltage VREG1 and the turn-off voltage of the switching transistor ( Adjusting the swing width of VGH, adjusting the level of the initialization voltage Vinit, and adjusting the swing width of the turn-on voltage VGL of the switching transistor will be described.
도 12의 흐름도는 본 발명에 따라 OLED 화소 구동 관련 전압들의 레벨 조정 방법의 전반적인 흐름을 간략하게 도시하고 있다. 이 방법은 구동 IC에 의해 수행될 수 있다. 구동 IC는 디밍 제어가 시작되는지를 모니터링 하고 있다가 디밍 제어 개시 명령이 포착되면(S400), 디밍 제어 명령에서 지시하는 휘도 조건을 판별한다(S410). 그리고 적용하는 휘도 조건에 따라 이하에서 설명하는 여러 가지 설정값들을 적용하여 계조표현전압(VREG1), 스위칭 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH), 초기화 전압(Vinit), 그리고 스위칭 트랜지스터의 턴온 전압(VGL)등을 결정한다(S420). 그리고 스위칭 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH)에 헤드 룸 마진(head room margin)을 적용하여 제1 소스전압(VLIN1)까지 구할 수 있다(S430). 여기서, 헤드 룸 마진 전압값은 제1 소스전압(VLIN1)에 포함되어 있는 리플 성분에도 불구하고 직류 성분인 계조표현전압(VREG1), 스위칭 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH)과 턴온 전압(VGL)을 안정적으로 추출할 수 있는 마진 전압을 말한다.The flowchart of FIG. 12 briefly illustrates the overall flow of a method for adjusting the level of voltages related to driving an OLED pixel according to the present invention. This method may be performed by a driving IC. The driving IC monitors whether the dimming control starts, and when the dimming control start command is captured (S400), it determines the luminance condition indicated by the dimming control command (S410). And, depending on the luminance condition to be applied, various setting values described below are applied to determine the gray level expression voltage (VREG1), the turn-off voltage (VGH) of the switching transistor, the initialization voltage (Vinit), and the turn-on voltage (VGL) of the switching transistor. etc. are determined (S420). Further, up to the first source voltage VLIN1 may be obtained by applying a head room margin to the turn-off voltage VGH of the switching transistor (S430). Here, the headroom margin voltage value is based on the gradation expression voltage VREG1, which is a DC component, and the turn-off voltage VGH and turn-on voltage VGL of the switching transistor, despite the ripple component included in the first source voltage VLIN1. It refers to the margin voltage that can be extracted stably.
S420 단계에서, 적용하는 휘도 조건이 어떤 것인지는 묻지 않고, 상기 전압들을 한 가지로 적용할 수도 있고(후술할 도 13의 제1 알고리즘이 이에 해당), 또는 적용하는 휘도 조건에 따라 상기 전압들을 다르게 적용할 수도 있다(후술하는 도 14의 제2 알고리즘이 이에 해당).In step S420, regardless of which luminance condition to apply, the voltages may be applied as one type (the first algorithm of FIG. 13 to be described later corresponds to this), or the voltages may be applied differently according to the luminance condition to be applied. (The second algorithm of FIG. 14 to be described later corresponds to this).
이들 알고리즘을 구현하는 한 가지 방법은 각 알고리즘을 OLED 장치의 구동 IC 내에 로직 회로로 구현하는 것이다. 예컨대 51h라는 표준으로 정해진 디밍 레지스터와 로직 회로를 이용하여 상기 알고리즘을 구현할 수 있다. OLED 장치의 구동 IC에는 디밍 레지스터(51h)가 내장될 수 있다. 그 디밍 레지스터의 설정값과 연계하여 위의 전압값들을 구할 수 있다. One way to implement these algorithms is to implement each algorithm as a logic circuit within the driver IC of the OLED device. For example, the above algorithm may be implemented using a standard dimming register called 51h and a logic circuit. A dimming
도 13은 상기 제1 알고리즘을 도식적으로 보여준다. 구체적으로, OLED 장치의 구동 IC 내의 디밍 제어부(140)는 51h라는 표준에 따라 설계된 디밍 레지스터(300)를 포함하는 할 수 있다. 본 발명의 방법에 따른 알고리즘을 구현하는 로직 회로가 디밍 레지스터(300)와 연계하여 동작하도록 설계할 수 있다. 디밍 레지스터(300)에는 디밍 제어 시 계조표현전압(VREG1)과 저 전원전압(ELVSS)의 설정값을 정할 수 있는 정보가 기록되어 있을 수 있다(300, 324). 트랜지스터의 턴오프 시키는 데 필요한 전압 마진은 미리 설정해둘 수 있다(312). 이 전압 마진의 최적값은 사용하는 트랜지스터의 특성, 수용할 수 있는 오작동 위험도 등에 따라 정해질 수 있는 값이다(예컨대 0.1V, 0.2V, ... 등으로 설정될 수 있다). 그리고 그 계조표현전압(VREEG1) 설정값과 미리 설정해둔 트랜지스터 턴오프 전압 마진 설정값을 합하여(314) 스위칭 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH) 값을 구할 수 있다(316). 13 schematically shows the first algorithm. Specifically, the dimming
또한, 휘도 값에 따라 저 전원전압(ELVSS) 값을 정하는 것은 이미 기존에 사용되고 있는 기술이다(324). 원하는 휘도값에 따라 저 전원전압(ELVSS)의 값이 정해지면, 저 전원전압(ELVSS)의 설정값에 OLED 소자(Do)를 도통시켜 발광하도록 하는 도통 전압(Vth_EL)의 설정값(326)이 합산되어(328) 초기화 전압(Vinit)값이 얻어지도록 할 수 있다(330). 도통 전압(Vth_EL)은 트랜지스터의 재료나 제조사에 따라 다르게 정해질 수 있는 값이다(예컨대 1.0V, 1.5V, 2.0V, ... 등으로 설정될 수 있다). 그리고 초기화 전압(Vinit)이 정해지면, 그 값에 상기 OLED 발광전압(Vth_Margin)(332)을 합하여(334) 트랜지스터 소자의 턴온 전압(VGL)을 구할 수 있다(336). 상기 OLED 발광전압(Vth_Margin) 값은 트랜지스터의 재료 및 공정 특성, 제조사 등에 따라 다르게 정해질 수 있는 값이다 (예컨대, -3.5V, 4.0V, ... 등의 값으로 정해질 수 있다).In addition, determining the value of the low power supply voltage (ELVSS) according to the luminance value is a technique that has already been used (324). When the value of the low power supply voltage ELVSS is determined according to the desired luminance value, the
이처럼, 디밍 시 적용할 계조표현전압(VREG1)과 초기화 전압(Vinit)의 설정값을 먼저 구하고, 그 값들에 의거하여 스위칭 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH)과 턴온 전압(VGL)까지 정하는 알고리즘에 의거하여 이들 전압을 구할 수 있다. 구동 IC 내에, 디밍 제어를 해야 하는 경우 이 알고리즘을 수행하는 구동회로를 마련해둠으로써, 본 발명에 따른 방법이 실시될 수 있다.As such, based on an algorithm that first obtains the setting values of the gradation expression voltage (VREG1) and the initialization voltage (Vinit) to be applied during dimming, and determines the turn-off voltage (VGH) and turn-on voltage (VGL) of the switching transistor based on those values to obtain these voltages. In the driving IC, the method according to the present invention can be implemented by providing a driving circuit that performs this algorithm when dimming control is required.
이에 더하여, 계조표현전압(VREG1), 스위칭 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH) 과 턴온 전압(VGL)을 만드는 제1 소스전압(VLIN1)도 더 구할 수 있도록 로직 회로를 설계할 수도 있을 것이다. 즉, 스위칭 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH) 값에 헤드 룸 마진(Head Room Margin) 전압값(318)을 더하여(320) 제1 소스전압(VLIN1)을 구할 수 있다(322). 디밍 제어 시 계조표현전압(VREG1), 스위칭 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH) 과 턴온 전압(VGL)의 스윙 폭이 감소되므로, 이들 전압을 만들어내는 소스전압인 제1 소스전압(VLIN1)의 레벨까지도 낮출 수 있다. In addition to this, the logic circuit may be designed to further obtain the first source voltage VLIN1 that makes the gradation expression voltage VREG1 and the turn-off voltage VGH and turn-on voltage VGL of the switching transistor. That is, the first source voltage VLIN1 may be obtained by adding the headroom
계조표현전압(VREG1)의 설정(310), 트랜지스터의 오프 마진의 설정(312), 헤드 룸 마진의 설정(318), OLED 소자의 도통 전압(Vth_EL)의 설정(326), 그리고 OLED 발광전압(Vth_Margin)의 설정(332)은 모두 본 발명의 실시자(엔지니어)가 사용하는 트랜지스터의 특성, 구동 IC의 특성, 수용할 수 있는 오동작의 위험도, 목표하는 소비전력 절감율 등을 종합적으로 고려하여 설정할 수 있을 것이다.Setting of the gradation expression voltage (VREG1) (310), setting of the off margin of the transistor (312), setting of the headroom margin (318), setting of the conduction voltage (Vth_EL) of the OLED device (326), and OLED emission voltage ( Vth_Margin) setting 332 can be set by comprehensively considering the characteristics of the transistor used by the implementer (engineer) of the present invention, the characteristics of the driving IC, the acceptable risk of malfunction, and the target power consumption reduction rate. There will be.
이처럼, 본 발명에 따른 알고리즘을 구동 IC의 로직회로로 구현하고 그것을 디밍 레지스터(300)와 연계하여 동작하게 함으로써, 디밍 제어 시 계조표현전압(VREG1), 스위칭 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH), 초기화 전압(Vinit), 스위칭 트랜지스터의 턴온 전압(VGL)을 연계시켜 구할 수 있다. 이를 위한 구동 IC의 로직 회로를 어떻게 구성할 것인가 하는 것은 로직 게이트의 개수를 최소로 사용하여 설계하는 문제로 귀결될 수 있다. As such, by implementing the algorithm according to the present invention in the logic circuit of the driving IC and operating it in conjunction with the
도 13은 디밍 레벨에 상관없이, 즉 어떤 레벨로 휘도를 감소시키는지에 상관없이 계조표현전압(VREG1), 초기화 전압(Vinit), 스위칭 트랜지스터의 턴오프 전압(VGH) 과 턴온 전압(VGL) 등의 값을 한 가지로 정하여 사용하는 방법이다. 이 방법은 이를 위한 회로 구성은 간단하다는 장점을 지닌 반면, 디밍 제어의 정도에 따라서는 전력소모량을 감소시키기 위한 최적화가 부족할 수도 있는 단점이 있다.13 shows the gradation expression voltage VREG1, the initialization voltage Vinit, the turn-off voltage VGH and the turn-on voltage VGL of the switching transistor regardless of the dimming level, that is, regardless of which level the luminance is reduced. It is a way to set a value and use it. While this method has the advantage that the circuit configuration for this is simple, it has the disadvantage that optimization for reducing power consumption may be insufficient depending on the degree of dimming control.
도 14는 상기 제2 알고리즘 즉, 디밍 레벨에 따라 즉, 휘도 조건에 따라 초기화 전압(Vinit)과 스위칭 트랜지스터의 턴온 전압(VGL) 등의 크기를 다르게 적용하는 알고리즘을 나타낸다. 스위칭 트랜지스터 오프 마진 설정값(312)과 OLED 발광전압(Vth_Margin) 값(332)은 사용하는 트랜지스터의 특성에 관련된 값이고, 헤드 룸 마진 값은 구동 IC의 특성에 관련된 값인데 비해, OLED 소자(Do)의 도통 전압(Vth_EL) 값은 OLED 장치의 화질 특성에 관련이 있는 값이다. 디밍 제어에 따른 휘도값의 변화는 화질과 직접적으로 관련이 있는바, 소비전력의 감소보다는 최상의 화질을 얻는 것이 더 중요한 경우에는, OLED 소자(Do)의 도통 전압(Vth_EL)값을 휘도 조건에 따른 최적값으로 설정할 수 있다(340). 휘도 레벨에 따라 최적의 값으로 OLED 소자(Do)의 도통 전압(Vth_EL)을 정하면, 그 값을 저 전원전압(ELVSS)의 설정값과 합하여(342) 초기화 전압(Vinit)을 구하고(344), 그 초기화 전압(Vinit)을 OLED 발광전압(Vth_Margin) 설정값(332)과 합하여 스위칭 트랜지스터의 턴온 전압(VGL)을 구하는 (336) 절차는 앞에서 설명한 것과 같다. 또한, 계조표현전압(VREG1)의 설정(310)부터 턴오프 전압(VGH)를 정하고(316), 제1 소스전압(VLIN1)까지 설정(322)하는 것은 휘도 조건에 상관없이 한 가지로 설정할 수 있다.14 illustrates the second algorithm, that is, an algorithm that differently applies the size of the initialization voltage Vinit and the turn-on voltage VGL of the switching transistor according to the dimming level, that is, according to the luminance condition. The switching transistor off margin set
이 제2 알고리즘은, 제1 알고리즘에 비해, OLED 소자(Lo)의 구동에 관련된 여러 전압들(VREG1, VHG, Vinit, VGL, VLIN1 등)을 휘도 조건에 맞게 최적화된 값으로 설정할 수 있어, 소비전력 저감의 효율을 더 높일 수 있는 장점이 있다. 반면에, 이를 구현하기 위한 로직 회로의 구성이 더 복잡해지는 단점이 있다.Compared to the first algorithm, this second algorithm can set various voltages (VREG1, VHG, Vinit, VGL, VLIN1, etc.) related to the driving of the OLED device Lo to values optimized for the luminance condition, so that consumption It has the advantage of further increasing the efficiency of power reduction. On the other hand, there is a disadvantage in that the configuration of a logic circuit for implementing this becomes more complicated.
도 15의 그래프는 4개의 샘플에 대하여 디밍 제어에 따른 저휘도 구동 시, 본 발명에 따라 각종 전압들을 변경한 경우(변경 후)와 본 발명을 적용하지 않는 경우(변경 전)의 소비전력을 보여준다. 이에 따르면, 본 발명의 방법을 적용한 경우가 그렇지 않은 경우에 비해 구동 소비전력을 최소 3% 이상 저감할 수 있는 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. The graph of FIG. 15 shows the power consumption when various voltages are changed according to the present invention (after change) and when the present invention is not applied (before change) when driving low luminance according to dimming control for four samples. . According to this, it can be seen that the effect of reducing driving power consumption by at least 3% or more can be obtained when the method of the present invention is applied compared to the case where it is not.
이상에서는 도 2에 예시된 OLED 화소(200)를 예로 하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 도 2와 같은 OLED 화소(200)에만 제한적으로 적용되는 것은 아니다. 데이터 라인의 온/오프 스위칭을 하는 트랜지스터가 있는 OLED 화소라면 널리 적용될 수 있다. 예컨대 초기화 회로를 도 2에 비해 단순화시킨 OLED 화소 회로(예컨대 도 2의 회로에서, 제3 스위칭 트랜지스터(T3), 제4 스위칭 트랜지스터(T4), 제7 스위칭 트랜지스터(T7) 중 적어도 어느 하나가 생략된 회로), 발광제어신호(EM[n])를 이용한 스위칭을 하나의 트랜지스터로만 구현한 것이거나 이 모두를 생략한 OLED 화소 회로(예컨대 제5 스위칭 트랜지스터(T5)와 제6 스위칭 트랜지스터(T6) 중 적어도 어느 하나가 생략된 회로) 등에도 적용될 수 있음은 물론이다. In the above, the present invention has been described by taking the
본 발명의 방법은 로직 회로로 구현될 수 있으며, 그 로직 회로는 OLED 장치의 구동 회로(105)의 일부로서 포함될 수 있다. 그렇지만, 본 발명의 방법은 이의 적어도 일부 기능이 소프트웨어적으로 구현될 수 있음을 배제하지 않는다. 예컨대 로직 회로와 프로그램의 혼합 형태로 구현될 수 있다.The method of the present invention can be implemented in a logic circuit, which logic circuit can be included as part of the
본 발명의 방법은 OLED 소자를 채용하는 디스플레이 장치라면 그 종류의 제한을 받지 않고 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 휴대폰, 스마트 폰, PDA, PMP, 디지털 카메라, 음악 재생기, 휴대용 게임 콘솔, 네비게이션 등에 적용될 수 있다.The method of the present invention can be applied without being limited by the type of display device employing an OLED element. For example, the present invention can be applied to a notebook computer, a tablet computer, a mobile phone, a smart phone, a PDA, a PMP, a digital camera, a music player, a portable game console, a navigation device, and the like.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that you can.
100: OLED 장치 105: 구동 회로
110: 디스플레이 패널 130: 타이밍 제어부
140: 디밍 제어부 150: 데이터 구동부
160: 주사 구동부 170: 발광제어선 구동부
180: 전원공급부 200: OLED 화소
T1: 구동 트랜지스터 T2~T7: 스위칭 트랜지스터
Cst: 저장 캐패시터100: OLED device 105: driving circuit
110: display panel 130: timing controller
140: dimming control unit 150: data driving unit
160: scan driver 170: emission control line driver
180: power supply unit 200: OLED pixel
T1: driving transistor T2 to T7: switching transistor
Cst: storage capacitor
Claims (17)
상기 휘도 조건에 변경이 있는 경우 상기 OLED 화소의 구동에 관련되는 구동관련 전압들에 생길 수 있는 마진 전압의 범위 내에서, 상기 구동관련 전압들 각각의 레벨을 소비전력을 감소시키는 방향으로 변경하는 설정을 하는 단계를 포함하고,
상기 구동관련 전압들은 상기 OLED 화소의 스위칭 트랜지스터를 턴온 시키기 위한 턴온 전압(VGL)을 포함하며,
상기 구동관련 전압들은 상기 OLED 화소의 구동 트랜지스터의 게이트와 OLED 소자의 양극을 초기화하기 위한 초기화 전압(Vinit)을 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 장치의 구동전압 설정 방법.Checking whether a luminance condition of an OLED pixel is changed for dimming control of an OLED device including a panel including a plurality of OLED pixels and a driving circuit for controlling driving of the plurality of OLED pixels; and
Setting to change the level of each of the driving-related voltages in the direction of reducing power consumption within the range of the margin voltage that may occur in the driving-related voltages related to driving the OLED pixel when the luminance condition is changed. Including the step of doing,
The driving-related voltages include a turn-on voltage (VGL) for turning on a switching transistor of the OLED pixel,
The driving-related voltages include an initialization voltage (Vinit) for initializing a gate of a driving transistor of the OLED pixel and an anode of the OLED device.
상기 OLED 화소의 휘도 조건에 연관시켜 구동관련 전압들의 레벨을 미리 설정해두는 단계; 및
상기 휘도 조건에 변경이 있는 때, 상기 OLED 화소의 구동에 관련되는 상기 구동관련 전압들에 생길 수 있는 마진 전압의 범위 내에서, 상기 구동관련 전압들 각각의 레벨을 그 변경되는 휘도 조건에 연관되어 설정된 레벨들로 변경하여 소비전력을 감소시키는 단계를 포함하고,
상기 구동관련 전압들은 상기 OLED 화소의 스위칭 트랜지스터를 턴온 시키기 위한 턴온 전압(VGL)을 포함하며,
상기 구동관련 전압들은 상기 OLED 화소의 구동 트랜지스터의 게이트와 OLED 소자의 양극을 초기화하기 위한 초기화 전압(Vinit)을 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 장치의 구동전압 설정 방법.Checking whether a luminance condition of an OLED pixel is changed for dimming control of an OLED device including a panel including a plurality of OLED pixels and a driving circuit for controlling driving of the plurality of OLED pixels;
setting the levels of driving-related voltages in advance in relation to the luminance conditions of the OLED pixels; and
When there is a change in the luminance condition, within the range of the margin voltage that may occur in the driving-related voltages related to driving the OLED pixel, the level of each of the driving-related voltages is related to the changed luminance condition. Including reducing power consumption by changing to set levels,
The driving-related voltages include a turn-on voltage (VGL) for turning on a switching transistor of the OLED pixel,
The driving-related voltages include an initialization voltage (Vinit) for initializing a gate of a driving transistor of the OLED pixel and an anode of the OLED device.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A107 | Divisional application of patent | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |