KR102478675B1 - 유기발광 표시장치와 그 구동방법 - Google Patents

유기발광 표시장치와 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 유기발광 표시장치는 OLED를 각각 갖는 다수의 화소들이 마련되고, 상기 화소들 중 일부가 비 발광 화소로 동작하는 표시패널과, 상기 비 발광 화소에 포함된 구동 TFT의 게이트전극과 소스전극 간의 전압을 설정하기 위한 프로그래밍 기간 동안 온 레벨의 제1 게이트신호와 온 레벨의 제2 게이트신호를 생성하는 게이트 구동회로와, 상기 프로그래밍 기간 동안 상기 제1 게이트신호에 동기하여, 상기 구동 TFT의 NBTiS 특성을 개선하기 위한 보상 전압을 상기 구동 TFT의 게이트전극에 인가한 후에, 상기 보상 전압보다 낮으며 상기 구동 TFT를 턴 오프 시킬 수 있는 블랙 전압을 상기 구동 TFT의 게이트전극에 인가하는 데이터 구동회로를 구비한다.

Description

유기발광 표시장치와 그 구동방법{Organic Light Emitting Display And Driving Method Thereof}
본 발명은 유기발광 표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.
액티브 매트릭스 타입의 유기발광 표시장치는 스스로 발광하는 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함하며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
자발광 소자인 OLED는 애노드전극 및 캐소드전극과, 이들 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 전원전압이 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.
유기발광 표시장치는 OLED를 각각 포함한 화소들을 매트릭스 형태로 배열하고 비디오 데이터의 계조에 따라 화소들의 휘도를 조절한다. 화소들 각각은 자신의 게이트전극과 소스전극 사이에 걸리는 전압에 따라 OLED에 흐르는 구동전류를 제어하는 구동 TFT(Thin Film Transistor)를 포함하며, 구동전류에 비례하는 OLED의 발광량으로 표시 계조(휘도)를 조절한다.
이러한 종래 유기발광 표시장치에서, 구동 TFT의 NBTiS(Negative Bias Temperature Illumination Stress) 특성은 주변 광에 민감한 영향을 받는다. 예컨대, 도 1과 같이, 특정 화상을 구현하기 위해 서로 이웃한 2개의 화소들(P1,P2) 중에서 제1 화소(P1)만이 발광되고 제2 화소(P2)는 비 발광 된다고 가정할 때, 제2 화소(P2)의 구동 TFT(DT2)에 대한 NBTiS 특성은 제1 화소(P1)에서 발생된 광(즉, OLED1 발광)에 의해서 열화될 수 있다. 다시 말해, 제2 화소(P2)에 속한 구동 TFT(DT2)의 문턱전압은 (-) 방향으로 쉬프트되어 정해진 보상 범위를 벗어날 수 있다. 구동 TFT의 NBTiS 특성이 보상 범위를 벗어나면 구동 TFT의 전류 특성 커브가 왜곡되므로 원하는 화상을 구현하기 어렵다. 도 1에서, SWC1는 제1 화소(P1)의 스위치회로를, DT1은 제1 화소(P1)의 구동 TFT를 각각 지시한다. 그리고, SWC2는 제2 화소(P2)의 스위치회로를, DT2은 제2 화소(P2)의 구동 TFT를 각각 지시한다. 그리고, GL은 게이트라인을, DL은 데이터라인을 각각 지시한다.
따라서, 본 발명의 목적은 발광 화소와 비 발광 화소가 혼재된 화면 내에서, 비 발광 화소에 포함된 구동 TFT의 NBTiS 특성을 개선할 수 있도록 한 유기발광 표시장치와 그 구동방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 유기발광 표시장치는 OLED를 각각 갖는 다수의 화소들이 마련되고, 상기 화소들 중 일부가 비 발광 화소로 동작하는 표시패널과, 상기 비 발광 화소에 포함된 구동 TFT의 게이트전극과 소스전극 간의 전압을 설정하기 위한 프로그래밍 기간 동안 온 레벨의 제1 게이트신호와 온 레벨의 제2 게이트신호를 생성하는 게이트 구동회로와, 상기 프로그래밍 기간 동안 상기 제1 게이트신호에 동기하여, 상기 구동 TFT의 NBTiS 특성을 개선하기 위한 보상 전압을 상기 구동 TFT의 게이트전극에 인가한 후에, 상기 보상 전압보다 낮으며 상기 구동 TFT를 턴 오프 시킬 수 있는 블랙 전압을 상기 구동 TFT의 게이트전극에 인가하는 데이터 구동회로를 구비한다.
상기 보상 전압은 최상위 계조 전압을 포함하고, 상기 블랙 전압은 최하위 계조 전압으로 이루어진다.
상기 보상 전압은, 상기 최상위 계조 전압의 단일 전압 레벨로 이루어진다.
상기 보상 전압은, 상기 최상위 계조 전압, 및 상기 최상위 계조 전압과 상기 최하위 계조 전압 사이에 존재하는 적어도 하나 이상의 중간 계조 전압을 포함한 멀티 전압 레벨로 이루어진다.
상기 데이터 구동회로는, 상기 프로그래밍 기간 동안 상기 제2 게이트신호에 동기하여, 상기 OLED의 애노드전극에 연결된 상기 구동 TFT의 소스전극에 상기 OLED의 동작점 전압보다 낮은 기준전압을 인가한다.
또한, 본 발명에 따라 OLED를 각각 갖는 다수의 화소들이 마련되고, 상기 화소들 중 일부가 비 발광 화소로 동작하는 유기발광 표시장치의 구동방법은, 상기 비 발광 화소에 포함된 구동 TFT의 게이트전극과 소스전극 간의 전압을 설정하기 위한 프로그래밍 기간 동안 온 레벨의 제1 게이트신호와 온 레벨의 제2 게이트신호를 생성하는 단계와, 상기 프로그래밍 기간 동안 상기 제1 게이트신호에 동기하여, 상기 구동 TFT의 NBTiS 특성을 개선하기 위한 보상 전압을 상기 구동 TFT의 게이트전극에 인가한 후에, 상기 보상 전압보다 낮으며 상기 구동 TFT를 턴 오프 시킬 수 있는 블랙 전압을 상기 구동 TFT의 게이트전극에 인가하는 단계를 포함한다.
본 발명은 프로그래밍 기간 동안 비 발광 화소를 대상으로, 비 발광 조건에 해당되는 블랙 전압을 구동 TFT의 게이트전극에 인가하기에 앞서, 그 구동 TFT의 NBTiS 특성을 개선하기 위한 보상 전압을 구동 TFT의 게이트전극에 먼저 인가한다. 이를 통해 본 발명은 발광 화소와 비 발광 화소가 혼재된 화면 내에서, 비 발광 화소에 포함된 구동 TFT의 NBTiS 특성을 효과적으로 개선하여 표시 품위를 높이고, 수명을 연장할 수 있다.
도 1은 종래 유기발광 표시장치에서, 비 발광 화소의 구동 TFT에 대한 NBTiS 특성이 발광 화소에서 발생된 광에 의해서 열화되는 것을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 보여주는 블럭도.
도 3은 도 2의 표시패널에 구비된 화소 어레이를 보여주는 도면.
도 4는 도 3의 화소 어레이에 구비된 화소의 등가 회로를 보여주는 도면.
도 5는 도 4의 화소에 인가되는 게이트신호를 보여주는 도면.
도 6은 도 3의 화소 어레이에 구비된 화소들 중 일부가 비 발광 화소로 동작하는 일 예를 보여주는 도면.
도 7은 도 3의 화소 어레이에 구비된 화소들 중 일부가 비 발광 화소로 동작하는 다른 예를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 비 발광 화소에 인가되는 게이트신호와 데이터전압의 제1 실시예를 보여주는 도면.
도 9는 본 발명의 비 발광 화소에 인가되는 게이트신호와 데이터전압의 제2 실시예를 보여주는 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
이하, 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 보여준다. 그리고, 도 3은 도 2의 표시패널에 구비된 화소 어레이를 보여준다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 유기발광 표시장치는 표시패널(10), 타이밍 콘트롤러(11), 데이터 구동회로(12), 게이트 구동회로(13)를 구비한다.
표시패널(10)에는 다수의 데이터라인들(14) 및 기준 라인들(15)과, 다수의 게이트라인들(16,17)이 교차되고, 이 교차영역마다 화소들(P)이 매트릭스 형태로 배치되어 화소 어레이를 구성한다. 화소 어레이에는 다수의 수평 화소라인들(L#1~L#n)이 구비된다. 1 수평 화소라인에는 수평 방향을 따라 서로 이웃하게 배치된 다수의 화소들이 포함된다.
게이트라인들(16,17)은 제1 게이트 신호가 인가되는 제1 게이트라인들(161~16n)과 제2 게이트 신호가 인가되는 제2 게이트라인들(171~17n)을 포함할 수 있다. 각 화소(P)는 데이터라인들(141~14m) 중 어느 하나에, 기준 라인들(151~15m) 중 어느 하나에, 제1 게이트라인들(161~16n) 중 어느 하나에, 그리고 제2 게이트라인들(171~17n) 중 어느 하나에 접속될 수 있다. 각 화소(P)는 구동전류를 생성하는 구동 TFT와, 구동전류에 따라 발광하는 OLED를 포함하며, 구동전류에 비례하는 OLED의 발광량으로 표시 계조(휘도)를 구현한다.
이러한 화소(P)는 전원 블록으로부터 고전위 구동전압(EVDD)과 저전위 구동전압(EVSS)을 공급받는다. 화소(P)를 구성하는 TFT들은 p 타입으로 구현되거나 또는, n 타입으로 구현되거나 또는, 하이브리드 타입으로 구현될 수 있다. 또한, 화소(P)를 구성하는 TFT들의 반도체층은, 아몰포스 실리콘 또는, 폴리 실리콘 또는, 산화물을 포함할 수 있다.
데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 입력 영상 데이터(DATA)와 블랙 데이터(BD)와 보상 데이터(CD)를 데이터전압으로 변환하고, 이 데이터전압을 데이터라인들(141~14m)에 공급한다. 데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 기준 전압을 생성하여 기준라인들(151~15m)에 공급한다. 데이터전압은 풀 화이트(Full White) 계조를 구현하기 위한 최상위 계조 전압과, 풀 블랙(Full Black) 계조를 구현하기 위한 최하위 계조 전압과, 중간 계조를 구현하기 적어도 하나 이상의 다수의 중간 계조 전압을 포함한다. 최하위 계조 전압은 구동 TFT를 턴 오프 시킬 수 있는 블랙 전압으로서, 비 발광 화소에서 비 발광 조건에 맞게 프로그래밍하는 데 이용된다. 중간 계조 전압과 최상위 계조 전압은 구동 TFT를 턴 온 시킬 수 있는 데이터전압으로서, 발광 화소에 인가될 때에는 발광 계조에 맞게 프로그래밍 하는 데 이용될 수 있는 데 반해, 비 발광 화소에 인가될 때에는 주변 광에 따라 (-) 쪽으로 쉬프트 된 구동 TFT의 바이어스 특성을 (+) 방향으로 원복시키는 데 이용될 수 있다.
데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에, 프로그래밍 기간 동안 발광 화소에 포함된 구동 TFT의 게이트전극에 블랙 전압보다 높은 보상전압 즉, 중간 계조 전압 또는 최상위 계조 전압을 인가하여, 구동 TFT의 게이트-소스 간 전압을 발광 계조에 맞게 프로그래밍 할 수 있다. 발광 화소의 구동 TFT에서 생성되는 구동전류의 크기는 데이터전압의 크기에 비례하며, 발광 화소의 OLED에서 생성되는 광의 휘도는 구동전류의 크기에 비례한다.
한편, 데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에, 프로그래밍 기간 동안 비 발광 화소에 포함된 구동 TFT의 게이트-소스 간 전압을 비 발광 조건에 맞게 프로그래밍한다. 특히, 데이터 구동회로(12)는 프로그래밍 기간 내에서, 비 발광 조건에 해당되는 블랙 전압을 구동 TFT의 게이트전극에 인가하기에 앞서, 그 구동 TFT의 NBTiS 특성을 개선하기 위한 보상 전압을 구동 TFT의 게이트전극에 먼저 인가한다. 다시 말해, 데이터 구동회로(12)는 프로그래밍 기간 내에서 비 발광 화소의 구동 TFT에 블랙 전압을 공급하기에 앞서 보상 전압을 인가함으로써, 비 발광 화소의 구동 TFT에 대한 바이어스 특성이 발광 화소들의 주변 광에 따라 열화 되는 것을 경감한다. 여기서, 보상 전압은 보상 데이터에 대응되는 아날로그 전압으로서, 최상위 계조 전압 또는, 최상위 계조 전압과 하나 이상의 중간 계조 전압을 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 기준 전압은 모든 화소들에 동일한 값으로 인가되며, 프로그래밍 기간 동안에 OLED가 비 정상적으로 발광되지 않도록 OLED의 동작점 전압보다 충분히 낮은 전압 레벨로 인가된다.
게이트 구동회로(13)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에, 데이터전압에 동기되는 제1 게이트 신호를 생성하여 제1 게이트라인들(161~16n)에 공급하고, 기준전압에 동기되는 제2 게이트 신호를 생성하여 제2 게이트라인들(171~17n)에 공급한다. 게이트 구동회로(13)는 제1 및 제2 게이트 신호를 동기시킬 수 있다. 게이트 구동회로(13)는 충전시간을 충분히 확보하기 위해, 이웃한 수평 화소라인들(L#1~L#n)에 인가되는 제1 게이트신호들을 부분적으로 서로 중첩시킬 수 있고, 또한 이웃한 수평 화소라인들(L#1~L#n)에 인가되는 제2 게이트신호들을 부분적으로 서로 중첩시킬 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 게이트 구동회로(13)는 이웃한 수평 화소라인들(L#1~L#n)에 인가되는 제1 게이트신호들을 서로 비 중첩시킬 수 있고, 또한 이웃한 수평 화소라인들(L#1~L#n)에 인가되는 제2 게이트신호들을 서로 비 중첩시킬 수 있다. 게이트 구동회로(13)는 표시패널(10)의 비 표시영역에 내장되거나 또는 IC 형태로 표시패널(10)에 접합될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 인터페이스 회로를 통해 호스트 시스템(미도시)으로부터 입력 영상 데이터(DATA)를 전송 받고, 이 영상 데이터(DATA)를 mini-LVDS 등의 다양한 인터페이스 방식을 통해 데이터 구동회로(12)에 공급할 수 있다. 또한, 타이밍 콘트롤러(11)는 영상 데이터(DATA)의 분석 결과에 기초하거나, 또는 미리 정해진 센싱 시퀀스에 기초하여 비 발광 화소의 위치를 판단하고, 비 발광 화소의 위치에 블랙 데이터(BD)와 함께 보상 데이터(CD)를 맵핑한다. 그리고, 비 발광 화소의 위치에 맵핑된 보상 데이터(CD)와 블랙 데이터(BD)를 데이터 구동회로(12)에 공급할 수 있다. 여기서, 영상 데이터(DATA)의 분석 결과에 따른 비 발광 화소의 위치는 도 6에 예시되어 있으며, 미리 정해진 센싱 시퀀스에 따른 비 발광 화소의 위치는 도 7에 예시되어 있다. 이들에 대해서는 도 6 및 도 7을 통해 후술한다.
타이밍 콘트롤러(11)는 호스트 시스템(14)로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들을 생성한다. 제어신호들은 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와, 데이터 구동회로(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 소스 타이밍 제어신호(DDC)를 포함한다.
도 4는 도 3의 화소 어레이에 구비된 화소의 등가 회로를 보여준다. 그리고, 도 5는 도 4의 화소에 인가되는 게이트신호를 보여준다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 기술적 사상, 즉 비 발광 화소에 포함된 구동 TFT의 NBTiS 특성을 개선하기 위한 보상 전압이 인가되는 화소와 그 구동 파형의 일 예시에 불과하다. 본 발명의 기술적 사상은 도 4 및 도 5에 도시된 것에 한정되지 않는다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 화소는 OLED, 구동 TFT(Thin Film Transistor)(DT), 스토리지 커패시터(Cst), 제1 스위치 TFT(ST1), 및 제2 스위치 TFT(ST2)를 구비할 수 있다.
OLED는 소스 노드(N2)에 접속된 애노드전극과, 저전위 구동전압(EVSS)의 입력단에 접속된 캐소드전극과, 애노드전극과 캐소드전극 사이에 위치하는 유기화합물층을 포함한다.
구동 TFT(DT)는 게이트 노드(N1)와 소스 노드(N2) 간 전압차에 따라 OLED에 흐르는 구동 전류를 제어한다. 구동 TFT(DT)는 게이트 노드(N1)에 접속된 게이트전극, 고전위 구동전압(EVDD)의 입력단에 접속된 드레인전극, 및 소스 노드(N2)에 접속된 소스전극을 구비한다.
제1 스위치 TFT(ST1)는 제1 게이트 신호(SCAN)에 응답하여 데이터라인(14)과 게이트 노드(N1) 사이의 전류 흐름을 스위칭함으로써, 데이터라인(14) 상의 데이터전압을 게이트 노드(N1)에 인가한다. 데이터전압은 영상 데이터에 대응되는 계조 전압, 보상 데이터에 대응되는 보상 전압, 및 블랙 데이터에 대응되는 블랙 전압을 포함한다. 제1 스위치 TFT(ST1)는 제1 게이트라인(16)에 접속된 게이트전극, 데이터라인(14)에 접속된 드레인전극, 및 게이트 노드(N1)에 접속된 소스전극을 구비한다.
제2 스위치 TFT(ST2)는 제2 게이트 신호(SEN)에 응답하여 기준 라인(15)과 소스 노드(N2) 사이의 전류 흐름을 스위칭함으로써, 기준 라인(15) 상의 기준전압(Vref)을 소스 노드(N2)에 인가한다. 제2 스위치 TFT(ST2)는 제2 게이트라인(17)에 접속된 게이트전극, 기준 라인(15)에 접속된 드레인전극, 및 소스 노드(N2)에 접속된 소스전극을 구비한다.
스토리지 커패시터(Cst)는 게이트 노드(N1)와 소스 노드(N2) 사이에 접속된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 한 프레임은, 제1 및 제2 게이트 신호(SCAN,SEN)가 모두 온 레벨(Lon)로 인가되어 제1 및 제2 스위치 TFT(ST1,ST2)를 턴 온 시키는 프로그래밍 기간(Tp)과, 제1 및 제2 게이트 신호(SCAN,SEN)가 모두 오프 레벨(Loff)로 인가되어 제1 및 제2 스위치 TFT(ST1,ST2)를 턴 오프시키는 유지 기간(Te)으로 구성될 수 있다.
프로그래밍 기간(Tp) 동안, 발광 화소의 게이트 노드(N1)와 소스 노드(N2) 간 전압은 발광 조건에 맞게 영상 데이터에 대응되는 계조전압-기준전압으로 프로그래밍 된다.
반면, 프로그래밍 기간(Tp) 동안, 비 발광 화소의 게이트 노드(N1)와 소스 노드(N2) 간 전압은 보상 데이터에 대응되는 보상 전압-기준전압으로 셋팅 및 유지된 후에, 비 발광 조건에 맞게 블랙 데이터에 대응되는 블랙 전압-기준전압으로 프로그래밍 된다.
유지 기간(Te) 동안, 발광 화소의 게이트 노드(N1)와 소스 노드(N2) 간 전압은 계조전압-기준전압으로 유지되며, 계조전압-기준전압에 비례하는 구동전류가 발광 화소의 구동 TFT에서 생성되어 발광 화소의 OLED에 인가된다. 발광 화소의 OLED는 구동전류에 따라 발광되어 구동전류의 크기에 비례하는 휘도를 발휘한다.
유지 기간(Te) 동안, 비 발광 화소의 게이트 노드(N1)와 소스 노드(N2) 간 전압은 블랙 전압-기준전압으로 유지되어 비 발광 화소의 구동 TFT를 턴 오프 상태로 유지시킨다. 유지 기간(Te) 동안, 비 발광 화소의 OLED는 비 발광 상태를 유지한다.
도 6은 도 3의 화소 어레이에 구비된 화소들 중 일부가 비 발광 화소로 동작하는 일 예를 보여준다.
도 6을 참조하면, 화소들은 적색(R) 구현을 위한 R 화소와, 백색(W) 구현을 위한 W 화소와, 녹색(G) 구현을 위한 G 화소와, 청색(B) 구현을 위한 B 화소를 포함할 수 있다. 비 발광 화소의 위치는 영상 데이터(DATA)의 속성에 따라 다양하게 나타날 수 있다. 예를 들어, 도 6의 (A)와 같은 컬럼 패턴에서는 W,G,B 화소들이 블랙 전압에 따라 비 발광 화소가 되며, 도 6의 (B)와 같은 모자이크 패턴(또는,체크 보드 패턴)에서는 R,W,G,B 화소들이 선택적으로 블랙 전압에 따라 비 발광 화소가 될 수 있다. 그리고, 도 6의 (C)와 같은 컬럼 패턴에서는 R 화소들이 블랙 전압에 따라 비 발광 화소가 되며, 도 6의 (D)와 같은 랜덤 패턴에서는 R,W,G,B 화소들이 선택적으로 블랙 전압에 따라 비 발광 화소가 될 수 있다. 타이밍 콘트롤러는 공지의 분석 알고리즘으로 영상 데이터의 계조 분포를 분석함으로써, 블랙 데이터가 인가될 비 발광 화소들의 위치를 파악할 수 있다. 그리고, 비 발광 화소들에게 블랙 데이터에 앞서 보상 데이터를 할당할 수 있다.
도 7은 도 3의 화소 어레이에 구비된 화소들 중 일부가 비 발광 화소로 동작하는 다른 예를 보여준다.
도 7을 참조하면, 화소들은 적색(R) 구현을 위한 R 화소와, 백색(W) 구현을 위한 W 화소와, 녹색(G) 구현을 위한 G 화소와, 청색(B) 구현을 위한 B 화소를 포함할 수 있으며, 센싱 구동을 위해 4개의 화소들(R,W,G,B)이 하나의 기준 라인을 공유할 수 있다. 여기서, 센싱 구동이란 각 화소의 OLED 동작점 전압을 센싱하기 위한 일련의 동작 시퀀스를 의미한다. 기준 라인은 기준 전압을 각 화소들에 인가하기 위해 사용됨과 아울러, 각 화소들의 OLED 동작점 전압을 순차적으로 센싱하기 위해 사용될 수 있다.
4개의 화소들(R,W,G,B)이 하나의 기준 라인을 공유하는 경우, 4개의 화소들(R,W,G,B)에 대한 센싱 구동은 4회에 걸쳐 이뤄질 수 있다. 제1회 센싱시 R 화소에만 온 레벨의 센싱용 데이터전압(VON)을 인가하여 R 화소를 발광시키면서 R 화소를 센싱하고, 제2회 센싱시 W 화소에만 온 레벨의 센싱용 데이터전압(VON)을 인가하여 W 화소를 발광시키면서 W 화소를 센싱하고, 제3회 센싱시 G 화소에만 온 레벨의 센싱용 데이터전압(VON)을 인가하여 G 화소를 발광시키면서 G 화소를 센싱하고, 제4회 센싱시 B 화소에만 온 레벨의 센싱용 데이터전압(VON)을 인가하여 B 화소를 발광시키면서 B 화소를 센싱할 수 있다. 한편, 제1회 센싱시에는 W,G,B 화소들이 블랙 전압(VOFF)에 따라 비 발광 화소가 되고, 제2회 센싱시에는 R,G,B 화소들이 블랙 전압(VOFF)에 따라 비 발광 화소가 된다. 그리고, 제3회 센싱시에는 R,W,B 화소들이 블랙 전압(VOFF)에 따라 비 발광 화소가 되고, 제4회 센싱시에는 R,W,G 화소들이 블랙 전압(VOFF)에 따라 비 발광 화소가 된다.
타이밍 콘트롤러는 입력 영상 표시를 위한 표시 구동 모드와 별개로 센싱 구동 모드를 더 설정하고, 센싱 구동 모드에서 각 화소들의 OLED 동작점 전압이 순차적으로 센싱되도록 데이터 구동회로와 게이트 구동회로의 동작을 제어할 수 있다. 센싱 구동 모드가 활성화될 때, 타이밍 콘트롤러는 미리 정해진 센싱 시퀀스에 기초하여 블랙 데이터가 인가될 비 발광 화소들의 위치를 파악할 수 있다. 그리고, 비 발광 화소들에게 블랙 데이터에 앞서 보상 데이터를 할당할 수 있다.
도 8은 본 발명의 비 발광 화소에 인가되는 게이트신호와 데이터전압의 제1 실시예로서, 제i-1, 제i, 및 제i+1 수평 화소 라인에 각각 배치되며 수직으로 이웃한 제1 내지 제3 비 발광 화소(P1,P2,P3)에 인가되는 게이트신호와 데이터전압을 보여주고 있다.
제1 내지 제3 비 발광 화소(P1,P2,P3) 각각에 대한 구동 TFT의 게이트전극과 소스전극 간의 전압을 설정하기 위한 프로그래밍 기간은, 연속된 제1 기간과 제2 기간으로 이뤄진다. 제1 기간에서는 구동 TFT의 NBTiS 특성을 개선하기 위한 하이 레벨(HL)의 보상 전압이 구동 TFT의 게이트전극에 인가된다. 이어서, 제2 기간에서는 보상 전압보다 낮으며 구동 TFT를 턴 오프 시킬 수 있는 로우 레벨(BL)의 블랙 전압이 구동 TFT의 게이트전극에 인가된다. 여기서, 보상 전압은 최상위 계조 전압을 포함하고, 상기 블랙 전압은 최하위 계조 전압으로 이루어진다.
보상 전압은, NBTiS 특성을 효과적으로 개선하기 위해, 즉 (-) 쪽으로 쉬프트된 된 구동 TFT의 문턱전압을 빠르게 원래 상태로 원복시키기 위해 최상위 계조 전압의 단일 전압 레벨(HL)로 이루어질 수 있다. 프로그래밍 기간 내에서 보상 전압 인가를 위한 제1 기간을 길게 설정할수록 NBTiS 개선 효과는 커진다.
도 9는 본 발명의 비 발광 화소에 인가되는 게이트신호와 데이터전압의 제2 실시예로서, 제i-1, 제i, 및 제i+1 수평 화소 라인에 각각 배치되며 수직으로 이웃한 제1 내지 제3 비 발광 화소(P1,P2,P3)에 인가되는 게이트신호와 데이터전압을 보여주고 있다.
제1 내지 제3 비 발광 화소(P1,P2,P3) 각각에 대한 구동 TFT의 게이트전극과 소스전극 간의 전압을 설정하기 위한 프로그래밍 기간은, 연속된 제1 기간과 제2 기간으로 이뤄진다. 제1 기간에서는 구동 TFT의 NBTiS 특성을 개선하기 위한 하이 레벨(HL)의 보상 전압과 중간 레벨(ML)의 보상 전압이 구동 TFT의 게이트전극에 순차적으로 인가된다. 이어서, 제2 기간에서는 보상 전압보다 낮으며 구동 TFT를 턴 오프 시킬 수 있는 로우 레벨(BL)의 블랙 전압이 구동 TFT의 게이트전극에 인가된다. 여기서, 보상 전압은 최상위 계조 전압을 포함하고, 상기 블랙 전압은 최하위 계조 전압으로 이루어진다.
보상 전압은, NBTiS 특성을 효과적으로 개선하기 위해, 즉 (-) 쪽으로 쉬프트된 된 구동 TFT의 문턱전압을 빠르게 원래 상태로 원복시키기 위해 최상위 계조 전압을 포함한 멀티 전압 레벨(HL,ML)로 이루어질 수 있다. 멀티 전압 레벨은 하이 레벨(HL)의 최상위 계조 전압, 및 최상위 계조 전압과 최하위 계조 전압 사이에 존재하는 적어도 하나 이상의 중간 레벨(ML)을 갖는 중간 계조 전압을 포함할 수 있다.
프로그래밍 기간 내에서 보상 전압 인가를 위한 제1 기간을 길게 설정할수록 NBTiS 개선 효과는 커진다. 다만, 이 경우 프로그래밍 기간의 제2 기간이 상대적으로 짧아지게 되어 구동 TFT의 게이트전위가 블랙 전압까지 충분히 방전되지 못할 수 있다. 이때, 보상 전압을 멀티 전압 레벨(HL,ML) 형태로 구성하고, 하이 레벨(HL)에서 시작하여 중간 레벨(ML)로 단계적으로 낮추면 보상 전압에서 블랙 전압까지 방전하는데 소요되는 시간이 단축되어, 제한된 프로그래밍 기간 내에서 제1 기간을 최대한 길게 설정하더라도 제2 기간 동안 빠르게 블랙 전압을 구현할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 프로그래밍 기간 동안 비 발광 화소를 대상으로, 비 발광 조건에 해당되는 블랙 전압을 구동 TFT의 게이트전극에 인가하기에 앞서, 그 구동 TFT의 NBTiS 특성을 개선하기 위한 보상 전압을 구동 TFT의 게이트전극에 먼저 인가한다. 이를 통해 본 발명은 발광 화소와 비 발광 화소가 혼재된 화면 내에서, 비 발광 화소에 포함된 구동 TFT의 NBTiS 특성을 효과적으로 개선하여 표시 품위를 높이고, 수명을 연장할 수 있다.
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 구동회로 13 : 게이트 구동회로
14: 데이터라인 15 : 기준 라인
16,17 : 게이트라인

Claims (10)

  1. OLED를 각각 갖는 다수의 화소들이 마련되고, 상기 화소들 중 일부가 비 발광 화소로 동작하는 표시패널;
    상기 비 발광 화소에 포함된 구동 TFT의 게이트전극과 소스전극 간의 전압을 설정하기 위한 프로그래밍 기간 동안 온 레벨의 제1 게이트신호와 온 레벨의 제2 게이트신호를 생성하는 게이트 구동회로; 및
    상기 프로그래밍 기간 동안 상기 제1 게이트신호에 동기하여, 상기 구동 TFT의 NBTiS 특성을 개선하기 위한 보상 전압을 상기 구동 TFT의 게이트전극에 인가한 후에, 상기 보상 전압보다 낮으며 상기 구동 TFT를 턴 오프 시킬 수 있는 블랙 전압을 상기 구동 TFT의 게이트전극에 인가하는 데이터 구동회로를 구비하는 유기발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보상 전압은 최상위 계조 전압을 포함하고, 상기 블랙 전압은 최하위 계조 전압으로 이루어지는 유기발광 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보상 전압은,
    상기 최상위 계조 전압의 단일 전압 레벨로 이루어지는 유기발광 표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 보상 전압은,
    상기 최상위 계조 전압; 및
    상기 최상위 계조 전압과 상기 최하위 계조 전압 사이에 존재하는 적어도 하나 이상의 중간 계조 전압을 포함한 멀티 전압 레벨로 이루어지는 유기발광 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 구동회로는,
    상기 프로그래밍 기간 동안 상기 제2 게이트신호에 동기하여, 상기 OLED의 애노드전극에 연결된 상기 구동 TFT의 소스전극에 상기 OLED의 동작점 전압보다 낮은 기준전압을 인가하는 유기발광 표시장치.
  6. OLED를 각각 갖는 다수의 화소들이 마련되고, 상기 화소들 중 일부가 비 발광 화소로 동작하는 유기발광 표시장치의 구동방법에 있어서,
    상기 비 발광 화소에 포함된 구동 TFT의 게이트전극과 소스전극 간의 전압을 설정하기 위한 프로그래밍 기간 동안 온 레벨의 제1 게이트신호와 온 레벨의 제2 게이트신호를 생성하는 단계; 및
    상기 프로그래밍 기간 동안 상기 제1 게이트신호에 동기하여, 상기 구동 TFT의 NBTiS 특성을 개선하기 위한 보상 전압을 상기 구동 TFT의 게이트전극에 인가한 후에, 상기 보상 전압보다 낮으며 상기 구동 TFT를 턴 오프 시킬 수 있는 블랙 전압을 상기 구동 TFT의 게이트전극에 인가하는 단계를 포함하는 유기발광 표시장치의 구동방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보상 전압은 최상위 계조 전압을 포함하고, 상기 블랙 전압은 최하위 계조 전압으로 이루어지는 유기발광 표시장치의 구동방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보상 전압은,
    상기 최상위 계조 전압의 단일 전압 레벨로 이루어지는 유기발광 표시장치의 구동방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 보상 전압은,
    상기 최상위 계조 전압; 및
    상기 최상위 계조 전압과 상기 최하위 계조 전압 사이에 존재하는 적어도 하나 이상의 중간 계조 전압을 포함한 멀티 전압 레벨로 이루어지는 유기발광 표시장치의 구동방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로그래밍 기간 동안 상기 제2 게이트신호에 동기하여, 상기 OLED의 애노드전극에 연결된 상기 구동 TFT의 소스전극에 상기 OLED의 동작점 전압보다 낮은 기준전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 유기발광 표시장치의 구동방법.
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