KR102512487B1 - 유기발광 표시장치와 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 유기발광 표시장치는 다수의 픽셀들이 구비된 표시패널과, 상기 픽셀들에 연결된 신호 라인들을 구동하는 표시패널 구동부와, 픽셀 별 휘도 편차를 포함한 휘도 맵을 저장하는 메모리와, 타이밍 콘트롤러를 포함한다. 타이밍 콘트롤러는 한 프레임을 입력 영상의 픽셀 데이터를 상기 픽셀들에 기입하기 위한 구동 서브 프레임과, 상기 픽셀 별 휘도 편차를 보상하기 위한 보상 서브 프레임으로 분리하고, 상기 보상 서브 프레임 동안 상기 표시패널 구동부의 동작을 제어함으로써 상기 픽셀들의 보상 계조 또는 상기 픽셀들의 보상 듀티를 조정하여 상기 픽셀 별 휘도 편차를 보상한다.

Description

유기발광 표시장치와 그 구동방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE 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 화합물층(HIL, HTL, EML, ETL, EIL)을 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.
유기발광 표시장치는 OLED를 각각 포함한 픽셀들을 매트릭스 형태로 배열하고 비디오 데이터의 계조에 따라 픽셀들의 휘도를 조절한다. 픽셀들 각각은 게이트전극과 소스전극 사이에 걸리는 전압에 따라 OLED에 흐르는 구동전류를 제어하는 구동 소자 즉, 구동 TFT(Thin Film Transistor)를 포함한다. OLED와 구동 TFT는 온도나 열화에 의해 그 전기적 특성이 변한다. 이러한 OLED의 동작점 전압, 구동 TFT의 문턱전압 및 이동도 등은 구동 시간 경과에 따른 소자 열화로 인해 그 전기적 특성에 차이가 생기기도 하고, 또한 제조 공정 상의 편차로 인해 그 전기적 특성에 차이가 생기기도 한다. OLED 및/또는 구동 TFT의 전기적 특성이 픽셀들마다 달라지면 동일 비디오 데이터에 대해 픽셀들 간 휘도가 달라지므로 원하는 화상 구현이 어렵다.
한편, 유기발광 표시장치의 표시패널에서는 고전위 픽셀 전원의 배선저항에 의해 IR 드롭이 발생할 수 있다. 따라서, 표시패널 상에서 픽셀라인(수평 방향으로 이웃한 픽셀들로 이루어진 1 라인을 지시함)과 고전위 픽셀 전원 간의 이격 거리에 따라 각 픽셀라인에 인가되는 고전위 픽셀 전원의 크기가 다르게 되어 픽셀 라인 간 휘도 편차가 생길 수 있다. 픽셀라인 간 휘도 편차도 표시 화상을 왜곡하는 일 요인이 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 각 프레임 내에 포함된 보상 서브 프레임을 이용하여 표시패널 상에서 나타나는 휘도 편차를 제거할 수 있도록 한 유기발광 표시장치와 그 구동방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 다수의 픽셀들이 구비된 표시패널과, 상기 픽셀들에 연결된 신호 라인들을 구동하는 표시패널 구동부와, 픽셀 별 휘도 편차를 포함한 휘도 맵을 저장하는 메모리와, 타이밍 콘트롤러를 포함한다. 타이밍 콘트롤러는 한 프레임을 입력 영상의 픽셀 데이터를 상기 픽셀들에 기입하기 위한 구동 서브 프레임과, 상기 픽셀 별 휘도 편차를 보상하기 위한 보상 서브 프레임으로 분리하고, 상기 보상 서브 프레임 동안 상기 표시패널 구동부의 동작을 제어함으로써 상기 픽셀들의 보상 계조 또는 상기 픽셀들의 보상 듀티를 조정하여 상기 픽셀 별 휘도 편차를 보상한다.
상기 휘도 맵 상에서 동일 계조에 대응되는 제1 픽셀의 휘도가 제2 픽셀의 휘도 보다 낮을 때, 상기 보상 서브 프레임 동안 상기 제1 픽셀의 보상 계조는 상기 제2 픽셀의 보상 계조 보다 높게 조정된다.
상기 휘도 맵 상에서 동일 계조에 대응되는 제1 픽셀의 휘도가 제2 픽셀의 휘도 보다 낮을 때, 상기 보상 서브 프레임 동안 상기 제1 픽셀의 보상 듀티는 상기 제2 픽셀의 보상 듀티 보다 길게 조정된다.
상기 휘도 맵에는 고전위 픽셀 전원으로부터의 이격 거리에 따른 픽셀라인 별 휘도 편차가 더 포함되고, 상기 타이밍 콘트롤러는 상기 보상 서브 프레임 동안 상기 표시패널 구동부의 동작을 제어함으로써 상기 픽셀들의 보상 계조 또는 상기 픽셀들의 보상 듀티를 조정하여 상기 픽셀라인 별 휘도 편차를 추가로 보상한다.
상기 휘도 맵 상에서 동일 계조에 대응되는 제1 픽셀라인의 휘도가 제2 픽셀의 휘도 보다 낮을 때, 상기 보상 서브 프레임 동안 상기 제1 픽셀라인의 보상 계조는 상기 제2 픽셀라인의 보상 계조 보다 높게 추가로 조정된다.
상기 휘도 맵 상에서 동일 계조에 대응되는 제1 픽셀라인의 휘도가 제2 픽셀라인의 휘도 보다 낮을 때, 상기 보상 서브 프레임 동안 상기 제1 픽셀라인의 보상 듀티는 상기 제2 픽셀라인의 보상 듀티 보다 길게 추가로 조정된다.
상기 고전위 픽셀 전원은 상기 픽셀들에 구비된 구동 TFT의 액티브 구간 내에 존재하며, 상기 액티브 구간은 상기 구동 TFT의 드레인-소스 간 전압(Vds)에 따라 드레인-소스 간 전류(Ids)가 변하는 전압 구간을 지시한다.
상기 구동 서브 프레임은 상기 한 프레임 내에 복수 개로 구비된다.
또한, 다수의 픽셀들이 구비된 표시패널과 상기 픽셀들에 연결된 신호 라인들을 구동하는 표시패널 구동부를 갖는 유기발광 표시장치의 구동방법으로서, 픽셀 별 휘도 편차를 포함한 휘도 맵을 메모리에 저장하는 단계와, 한 프레임을, 입력 영상의 픽셀 데이터를 상기 픽셀들에 기입하기 위한 구동 서브 프레임과, 상기 픽셀 별 휘도 편차를 보상하기 위한 적어도 하나 이상의 보상 서브 프레임으로 분리하고, 상기 보상 서브 프레임 동안 상기 표시패널 구동부의 동작을 제어함으로써 상기 픽셀들의 보상 계조 또는 상기 픽셀들의 보상 듀티를 조정하여 상기 픽셀 별 휘도 편차를 보상하는 단계를 포함한다.
본 발명은 각 프레임 내에 포함된 보상 서브 프레임을 통해 픽셀들의 보상 계조 또는 픽셀들의 보상 듀티를 조정하여 픽셀 별 휘도 편차를 효과적으로 보상할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따라 한 프레임이 구동 서브 프레임과 보상 서브 프레임으로 시분할 구동되는 것을 보여주는 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 적용되는 픽셀의 등가회로를 보여주는 도면들.
도 5는 픽셀 별 휘도 편차를 보상하기 위해 보상 서브 프레임 동안 픽셀들의 보상 계조를 조정하는 일 예를 보여주는 도면.
도 6은 픽셀 별 휘도 편차를 보상하기 위해 보상 서브 프레임 동안 픽셀들의 보상 듀티를 조정하는 일 예를 보여주는 도면.
도 7 및 도 8은 고전위 픽셀 전원에 따른 구동 TFT의 동작 특성을 설명하기 위한 도면들.
도 9는 IR 드롭으로 인해 표시패널의 위치에 따라 휘도 편차가 생기는 것을 보여주는 도면.
도 10은 고전위 픽셀 전원이 구동 TFT의 액티브 구간 내에 존재할 때, IR 드롭으로 인한 픽셀 라인간 휘도 편차를 보상 서브 프레임을 통해 보상하는 것을 보여주는 도면.
도 11은 보상 계조에 따른 휘도를 보여주는 도면.
도 12는 표시라인 별 휘도 편차를 보상하기 위해 보상 서브 프레임 동안 픽셀들의 보상 계조를 조정하는 일 예를 보여주는 도면.
도 13은 표시라인 별 휘도 편차를 보상하기 위해 보상 서브 프레임 동안 픽셀들의 보상 듀티를 조정하는 일 예를 보여주는 도면.
도 14는 계조 표현 능력을 극대화하기 위해 한 프레임 내에 구동 서브 프레임을 복 수개 구비하는 일 예를 보여주는 도면.
도 15 및 도 16은 계조 표현 능력을 15% 증대시킨 경우에 있어, 표현 가능한 계조 개수와 계조 커브를 보여주는 도면들.
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.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 보여준다. 그리고, 도 3은 본 발명에 따라 한 프레임이 구동 서브 프레임과 보상 서브 프레임으로 시분할 구동되는 것을 보여준다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 표시장치는 표시패널(10), 입력 영상의 픽셀 데이터를 표시패널(10)의 픽셀 어레이에 기입하는 표시패널 구동부(12, 13), 표시패널 구동부(12,13)를 제어하는 타이밍 콘트롤러(Timing controller)(11), 및 휘도 맵이 저장된 메모리(14)를 포함한다. 표시패널 구동부는 데이터 구동부(12)와 게이트 구동부(13)를 포함한다.
표시패널(10)의 픽셀 어레이에는 다수의 데이터 라인들(15)과 다수의 게이트 라인들(16)이 교차된다. 표시패널(10)의 픽셀 어레이는 매트릭스 형태로 배치되어 입력 영상을 표시하는 픽셀들(PXL)을 포함한다. 픽셀들(PXL) 각각은 R 픽셀, G 픽셀, B 픽셀, 및 백색(W) 픽셀 중 어느 하나일 수 있다. 픽셀들(PXL) 각각은 다수의 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT), OLED(Organic Light Emitting Diode), 커패시터 등을 포함할 수 있다. 게이트 라인들(16) 각각은 스캔 제어라인만으로 구성될 수도 있고(도 4a 참조), 스캔 제어라인 이외에 발광 제어라인을 더 포함할 수도 있다(도 4b 참조).
타이밍 콘트롤러(11)는 도시하지 않은 호스트 시스템으로부터 입력 영상의 픽셀 데이터(RGB)와, 타이밍 신호들(Vsync,Hsync,DE,DCLK)을 수신한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 타이밍 신호들(Vsync,Hsync,DE,DCLK)을 기초로 도 3과 같이 한 프레임을 구동 서브 프레임(DSF)과 보상 서브 프레임(CSF)으로 시분할한다. 구동 서브 프레임(DSF)은 입력 영상의 픽셀 데이터(RGB)를 픽셀들(PXL)에 기입하기 위한 것이고, 보상 서브 프레임(CSF)은 픽셀 별 휘도 편차를 보상하기 위한 것이다. 타이밍 콘트롤러(11)는 보상 서브 프레임(CSF) 동안 표시패널 구동부(12,13)의 동작을 제어함으로써 픽셀들(PXL)의 보상 계조 또는 픽셀들(PXL)의 보상 듀티를 조정하여 픽셀 별 휘도 편차를 보상할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(11)는 픽셀들(PXL)의 보상 계조 또는 픽셀들(PXL)의 보상 듀티를 조정하기 위해, 메모리(14)에 저장된 휘도 맵을 참조할 수 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 타이밍 신호들(Vsync,Hsync,DE,DCLK)을 기초로 구동 서브 프레임(DSF), 및 보상 서브 프레임(CSF) 각각에서 데이터 구동부(12)의 동작 타이밍을 제어하는 소스 타이밍 제어신호(DDC)와, 게이트 구동부(13)의 동작 타이밍을 제어하는 게이트 타이밍 제어신호(GDC)를 생성한다. 타이밍 신호들은 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 도트 클럭(DCLK) 등을 포함한다.
타이밍 콘트롤러(11)는 구동 서브 프레임(DSF)에서 입력 영상의 픽셀 데이터(RGB)를 데이터 구동부(12)에 공급할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(11)는 보상 서브 프레임(CSF)에서 픽셀들(PXL)의 휘도 편차를 보상하기 위한 보상 데이터를 데이터 구동부(12)에 공급함으로써 보상 계조를 픽셀 단위로 조정할 수 있다. 또한, 타이밍 콘트롤러(11)는 보상 서브 프레임(CSF)에서 픽셀들(PXL)의 휘도 편차를 보상하기 위한 블랙 데이터를 데이터 구동부(12)에 공급함으로써 보상 계조를 픽셀 단위로 조정할 수도 있다. 또한, 타이밍 콘트롤러(11)는 보상 서브 프레임(CSF)에서 게이트 구동부(13)의 동작을 제어하여 발광 제어신호의 생성 타이밍을 제어함으로써 픽셀들(PXL)의 휘도 편차를 보상하기 위한 보상 듀티를 픽셀 단위로 조정할 수도 있다.
한편, 타이밍 콘트롤러(11)는 보상 서브 프레임(CSF)에서 IR 드롭으로 인한 픽셀 라인들의 휘도 편차를 보상하기 위한 보상 데이터를 데이터 구동부(12)에 공급함으로써 보상 계조를 픽셀 라인 단위로 추가 조정할 수 있다. 또한, 타이밍 콘트롤러(11)는 보상 서브 프레임(CSF)에서 IR 드롭으로 인한 픽셀 라인들의 휘도 편차를 보상하기 위한 블랙 데이터를 데이터 구동부(12)에 공급함으로써 보상 계조를 픽셀 라인 단위로 추가 조정할 수도 있다. 또한, 타이밍 콘트롤러(11)는 보상 서브 프레임(CSF)에서 게이트 구동부(13)의 동작을 제어하여 발광 제어신호의 생성 타이밍을 제어함으로써 픽셀들(PXL)의 휘도 편차를 보상하기 위한 보상 듀티를 픽셀 라인 단위로 추가 조정할 수도 있다.
데이터 구동부(12)는 구동 서브 프레임(DSF)에서 소스 타이밍 제어신호(DDC)에 따라 입력 영상의 픽셀 데이터(RGB)를 데이터 전압으로 변환하여 데이터 라인들(15)로 출력할 수 있다. 데이터 구동부(12)는 보상 서브 프레임(CSF)에서 소스 타이밍 제어신호(DDC)에 따라 휘도 편차를 보상하기 위한 보상 데이터를 보상 전압으로 변환하여 데이터 라인들(15)로 출력할 수 있다. 데이터 구동부(12)는 보상 서브 프레임(CSF)에서 소스 타이밍 제어신호(DDC)에 따라 휘도 편차를 보상하기 위한 블랙 데이터를 블랙 전압으로 변환하여 데이터 라인들(15)로 출력할 수 있다. 여기서, 데이터 전압과 보상 전압은 구동 TFT의 드레인-소스 사이에 전류를 흐르게 할 수 있는 전압 범위 내에서 선택되는 것들로서, 계조에 비례하여 그 크기가 증가한다. 반면, 블랙 전압은 구동 TFT의 드레인-소스 사이에 전류를 흐르지 못하게 하는 전압을 지시한다. 보상 계조를 픽셀 단위/픽셀 라인 단위로 제어하는 것은 보상 프레임 내에서 보상 데이터의 크기를 픽셀 단위/픽셀 라인 단위로 제어함으로써 구현 가능하다. 보상 듀티를 픽셀 단위로 제어하는 것은 보상 프레임 내에서 블랙 데이터의 인가 타이밍을 픽셀 단위/픽셀 라인 단위로 제어함으로써 구현 가능하다.
게이트 구동부(13)는 구동 서브 프레임(DSF) 및 보상 서브 프레임(CSF) 각각에서 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 따라 스캔 제어신호를 생성하고, 그 스캔 제어신호를 게이트 라인들(16)(구체적으로, 스캔 제어라인들)에 라인 순차 방식에 따라 공급할 수 있다. 게이트 구동부(13)는 보상 서브 프레임(CSF)에서 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 따라 발광 제어신호를 더 생성하고, 그 발광 제어신호를 게이트 라인들(16)(구체적으로, 발광 제어라인들)에 공급할 수 있다. 여기서, 스캔 제어라인은 동일 픽셀라인에 배치된 픽셀들(PXL)에 공통으로 접속될 수 있다. 반면, 발광 제어라인은 픽셀 단위로 보상 듀티가 제어되도록 하기 위해 모든 픽셀들(PXL)에 개별적으로 접속될 수 있다. 한편, 발광 제어라인은 픽셀 라인 단위로 보상 듀티가 제어되도록 하기 위해 동일 픽셀라인에 배치된 픽셀들(PXL)에 공통으로 접속될 수도 있다. 보상 듀티를 픽셀 단위/픽셀 라인 단위로 제어하는 것은 보상 프레임 내에서 발광 제어신호의 인가 타이밍을 픽셀 단위/픽셀 라인 단위로 제어함으로써 구현 가능하다.
메모리(14)는 동일 계조에 대응되는 픽셀 별 휘도 편차를 포함한 휘도 맵을 저장한다. 휘도 맵은 제품 출하 단계에서 휘도 계측기 등을 통해 미리 측정되어 저장될 수 있다. 휘도 맵은 제품 출하 후에 구동 TFT와 OLED의 전기적 특성 변화에 대한 센싱 결과를 기초로 업데이트 될 수 있다. 휘도 맵에 대한 업데이트 동작은 미리 정해진 주기마다 행해질 수 있다. 휘도 맵에는 고전위 픽셀 전원으로부터의 이격 거리에 따른 픽셀라인 별 휘도 편차가 더 포함될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 적용되는 픽셀(PXL)의 등가회로를 보여준다.
일 예로서, 본 발명의 픽셀(PXL)은 도 4a와 같이 OLED, 구동 TFT(DT), 스위치 TFT(ST), 및 스토리지 커패시터(Cst) 등을 포함할 수 있다. 도 4a의 픽셀 구조는 보상 서브 프레임(CSF)에서 보상 계조를 조정하는 도 5와 같은 보상 방식, 보상 서브 프레임(CSF)에서 보상 듀티를 조정하는 도 6과 같은 보상 방식에 모두 적용될 수 있다.
OLED는 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) 등의 유기 화합물층들이 적층된 구조를 갖는다. OLED는 발광층에서 전자와 정공이 결합할 때 빛을 발생한다. OLED의 애노드 전극은 소스 노드(Ns)에 접속되고, 캐소드 전극은 저전위 픽셀 전원(EVSS)에 접속될 수 있다.
구동 TFT(DT)는 OLED에 드레인-소스 간 전류를 인가하여 OLED를 발광시키는 구동 소자이다. 구동 TFT(DT)는 고전위 픽셀 전원(EVDD)과 OLED 사이에 접속되어 게이트노드(Ng)에 인가되는 데이터전압(Vdata) 또는 보상 전압에 비례하는 크기로 드레인-소스 간 전류를 생성할 수 있다. 한편, 구동 TFT(DT)의 게이트노드(Ng)에 블랙 전압이 인가될 때에는 드레인-소스 간 전류가 생성되지 않는다. 구동 TFT(DT)의 게이트 전극은 게이트 노드(Ng)에, 드레인 전극은 고전위 픽셀 전원(EVDD)에, 그리고, 소스 전극은 소스 노드(Ns)에 접속될 수 있다.
스위치 TFT(ST)는 스캔 제어라인(16)으로부터의 스캔 제어신호(SP)에 따라 턴-온(turn-on) 된다. 스위치 TFT(ST)는 스캔 제어신호(SP)에 응답하여 데이터전압(Vdata), 또는 보상 전압, 또는 블랙 전압을 게이트노드(Ng)에 공급할 수 있다. 스위치 TFT(ST)의 게이트 전극은 스캔 제어라인(16)에, 드레인 전극은 데이터라인(15)에, 그리고 소스 전극은 게이트 노드(Ng)에 접속될 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압을 일정 기간 동안 유지한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 게이트 노드(Ng)와 소스 노드(Ns) 사이에 접속되어 구동 TFT(DT)의 게이트노드(Ng)에 인가된 전압을 유지시킨다.
다른 예로서, 본 발명의 픽셀(PXL)은 도 4b와 같이 OLED, 구동 TFT(DT), 제1 스위치 TFT(ST1), 제2 스위치 TFT(ST2), 및 스토리지 커패시터(Cst) 등을 포함할 수 있다. 도 4b의 픽셀 구조는 보상 서브 프레임(CSF)에서 보상 계조를 조정하는 도 5와 같은 보상 방식, 보상 서브 프레임(CSF)에서 보상 듀티를 조정하는 도 6과 같은 보상 방식에 모두 적용될 수 있다.
OLED, 구동 TFT(DT) 및 스토리지 커패시터(Cst)는 도 4a에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다.
제1 스위치 TFT(ST1)는 스캔 제어라인(16A)으로부터의 스캔 제어신호(SP)에 따라 턴-온(turn-on) 된다. 제1 스위치 TFT(ST1)는 스캔 제어신호(SP)에 응답하여 데이터전압(Vdata), 또는 보상 전압을 게이트노드(Ng)에 공급할 수 있다. 제1 스위치 TFT(ST1)의 게이트 전극은 스캔 제어라인(16)에, 드레인 전극은 데이터라인(15)에, 그리고 소스 전극은 게이트 노드(Ng)에 접속될 수 있다.
제2 스위치 TFT(ST2)는 발광 제어라인(16B)으로부터의 발광 제어신호(EP)에 따라 턴-온(turn-on) 된다. 제2 스위치 TFT(ST2)는 발광 제어신호(EP)에 응답하여 저전위 픽셀 전원(EVSS)을 게이트 노드(Ng)에 연결한다. 제2 스위치 TFT(ST2)의 게이트 전극은 발광 제어라인(16B)에, 소스 전극은 저전위 픽셀 전원(EVSS)에, 그리고 드레인 전극은 게이트 노드(Ng)에 접속될 수 있다. 저전위 픽셀 전원(EVSS)이 게이트 노드(Ng)에 연결될 때, 게이트 노드(Ng)에 저장되어 있던 데이터전압(Vdata)은 저전위 픽셀 전원(EVSS)까지 방전되므로, 구동 TFT(DT)는 드레인-소스 간 전류를 생성하지 않는다. 한편, 구동 TFT(DT)는 게이트노드(Ng)에 인가되는 데이터전압(Vdata) 또는 보상 전압에 비례하는 크기로 드레인-소스 간 전류를 생성할 수 있다.
도 5는 픽셀 별 휘도 편차를 보상하기 위해 보상 서브 프레임 동안 픽셀들의 보상 계조를 조정하는 일 예를 보여준다. 도 5에서는 픽셀 데이터와 보상 데이터가 각각 8비트로 구현되는 경우를 예로 든다.
도 5를 참조하면, 본 발명은 (A)와 같은 휘도 맵을 참조로 하여 보상 서브 프레임(CSF) 동안 표시패널 구동부(12,13)의 동작을 제어함으로써 보상 서브 프레임(CSF)에서 픽셀들(PXL)의 보상 계조를 (B)와 같이 조정하여 픽셀 별 휘도 편차를 (C)와 같이 보상할 수 있다.
구체적으로, (A)와 같은 휘도 맵 상에서 픽셀 P1, P7, P10, P16 각각의 휘도가 100nit, 픽셀 P2, P12 각각의 휘도가 70nit, 픽셀 P3, P9, P15 각각의 휘도가 85nit, 픽셀 P4, P13 각각의 휘도가 95nit, 픽셀 P5, P14 각각의 휘도가 75nit, 픽셀 P6의 휘도가 90nit, 픽셀 P8, P11 각각의 휘도가 80nit라 가정한다.
본 발명은 구동 서브 프레임(DSF) 동안 모든 픽셀들(P1~P16)에 픽셀 데이터를 인가할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 픽셀 데이터는 최대 계조인 255 계조로 모든 픽셀들(P1~P16)에 인가되는 것으로 설명되고 있지만, 픽셀 데이터는 이에 한정되지 않고 픽셀들(P1~P16) 중 적어도 일부에서 서로 다른 계조로 인가될 수도 있다.
이 경우, 본 발명은 (A)와 같은 휘도 맵을 참조로 하여 보상 서브 프레임(CSF) 동안, 픽셀 P1, P7, P10, P16 각각에 200계조의 보상 데이터를 인가하고, 픽셀 P2, P12 각각에 255계조의 보상 데이터를 인가하고, 픽셀 P3, P9, P15 각각에 225계조의 보상 데이터를 인가하고, 픽셀 P4, P13 각각에 205 계조의 보상 데이터를 인가하고, 픽셀 P5, P14 각각에 245 계조의 보상 데이터를 인가하고, 픽셀 P6에 215 계조의 보상 데이터를 인가하고, 픽셀 P8, P11 각각에 235 계조의 보상 데이터를 인가할 수 있다.
이렇게 휘도 맵 상에서 동일 계조에 대응되는 제1 픽셀의 휘도가 제2 픽셀의 휘도 보다 낮을 때, 본 발명은 보상 서브 프레임(CSF) 동안 제1 픽셀의 보상 계조를 제2 픽셀의 보상 계조 보다 높게 조정함으로써, (C)와 같이 모든 픽셀들(P1~P16)의 휘도가 휘도 맵의 가장 낮은 휘도로 보상된다. 본 발명은 데이터 구동회로의 감마 스트링에 인가되는 감마 전원 전압을 높이는 방법 등을 통해 (D)와 같이 보상 휘도를 높일 수 있다.
도 6은 픽셀 별 휘도 편차를 보상하기 위해 보상 서브 프레임 동안 픽셀들의 보상 듀티를 조정하는 일 예를 보여준다. 도 6에서는 픽셀 데이터와 보상 데이터가 각각 8비트로 구현되는 경우를 예로 든다.
도 6을 참조하면, 본 발명은 (A)와 같은 휘도 맵을 참조로 하여 보상 서브 프레임(CSF) 동안 표시패널 구동부(12,13)의 동작을 제어함으로써 보상 서브 프레임(CSF)에서 픽셀들(PXL)의 보상 계조를 (B)와 같이 조정하여 픽셀 별 휘도 편차를 (C)와 같이 보상할 수 있다.
구체적으로, (A)와 같은 휘도 맵 상에서 픽셀 P1, P7, P10, P16 각각의 휘도가 100nit, 픽셀 P2, P12 각각의 휘도가 70nit, 픽셀 P3, P9, P15 각각의 휘도가 85nit, 픽셀 P4, P13 각각의 휘도가 95nit, 픽셀 P5, P14 각각의 휘도가 75nit, 픽셀 P6의 휘도가 90nit, 픽셀 P8, P11 각각의 휘도가 80nit라 가정한다.
본 발명은 구동 서브 프레임(DSF) 동안 모든 픽셀들(P1~P16)에 픽셀 데이터를 인가할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 픽셀 데이터는 최대 계조인 255 계조로 모든 픽셀들(P1~P16)에 인가되는 것으로 설명되고 있지만, 픽셀 데이터는 이에 한정되지 않고 픽셀들(P1~P16) 중 적어도 일부에서 서로 다른 계조로 인가될 수도 있다.
이 경우, 본 발명은 (A)와 같은 휘도 맵을 참조로 하여 보상 서브 프레임(CSF) 동안, 픽셀 데이터(255계조)에 기초한 픽셀 P1, P7, P10, P16 각각의 발광 듀티를 제1 값(D100)으로 제어하고, 픽셀 데이터(255계조)에 기초한 픽셀 P2, P12 각각의 발광 듀티를 제2 값(D70)으로 제어하고, 픽셀 데이터(255계조)에 기초한 픽셀 P3, P9, P15 각각의 발광 듀티를 제3 값(D85)으로 제어하고, 픽셀 데이터(255계조)에 기초한 픽셀 P4, P13 각각의 발광 듀티를 제4 값(D95)으로 제어하고, 픽셀 데이터(255계조)에 기초한 픽셀 P5, P14 각각의 발광 듀티를 제5 값(D75)으로 제어하고, 픽셀 데이터(255계조)에 기초한 픽셀 P6의 발광 듀티를 제6 값(D90)으로 제어하고, 픽셀 데이터(255계조)에 기초한 픽셀 P8, P11 각각의 발광 듀티를 제7값(D80)으로 제어할 수 있다. 발광 듀티는 제2 값(D70), 제5 값(D75), 제7값(D80), 제3 값(D85), 제6 값(D90), 제4 값(D95), 제1 값(D100) 순으로 점점 짧아진다. 다시 말해, 발광 듀티는 제1 값(D100), 제4 값(D95), 제6 값(D90), 제3 값(D85), 제7값(D80), 제5 값(D75), 제2 값(D70) 순으로 점점 길어진다.
이렇게 휘도 맵 상에서 동일 계조에 대응되는 제1 픽셀의 휘도가 제2 픽셀의 휘도 보다 낮을 때, 본 발명은 보상 서브 프레임(CSF) 동안 제1 픽셀의 보상 듀티를 제2 픽셀의 보상 듀티 보다 길게 조정함으로써, (C)와 같이 모든 픽셀들(P1~P16)의 휘도가 휘도 맵의 가장 낮은 휘도로 보상된다. 본 발명은 데이터 구동회로의 감마 스트링에 인가되는 감마 전원 전압을 높이는 방법 등을 통해 (D)와 같이 보상 휘도를 높일 수 있다.
도 7 및 도 8은 고전위 픽셀 전원에 따른 구동 TFT의 동작 특성을 설명하기 위한 도면들이다. 도 9는 IR 드롭으로 인해 표시패널의 위치에 따라 휘도 편차가 생기는 것을 보여준다. 그리고, 도 10은 고전위 픽셀 전원이 구동 TFT의 액티브 구간 내에 존재할 때, IR 드롭으로 인한 픽셀 라인간 휘도 편차를 보상 서브 프레임을 통해 보상하는 것을 보여준다.
도 7을 참조하면, 각 픽셀(PXL)에 구비된 OLED는 구동 TFT(DT)로부터 드레인-소스 간 전류(Ids)를 인가 받아 발광한다. OLED의 발광량은 Ids의 크기에 비례한다. Ids는 구동 TFT(DT)의 게이트전극(G)에 인가되는 전압과 구동 TFT(DT)의 소스전극(S)의 인가되는 전압 간의 차이(Vgs)에 따라 결정된다. 각 픽셀(PXL)에서, 구동 TFT(DT)의 드레인 전극(D)에는 고전위 픽셀 전원(EVDD)이 인가되고, OLED의 캐소드전극에는 저전위 픽셀 전원(EVSS)이 인가된다.
통상 고전위 픽셀 전원(EVDD)은 도 8과 같은 Vds-Ids 평면에서 세츄레이션 구간 내에 존재할 수 있다. 세츄레이션 구간은 구동 TFT(DT)의 드레인-소스 간 전압(Vds)의 변화에도 불구하고 Ids가 실질적으로 변하지 않는 전압 구간을 의미한다. 도 8의 고전위 픽셀 전원(EVDD1)과 같이 세츄레이션 구간 내에서 전원 전압이 설정되는 경우에는 구동 TFT의 동작 안정성 측면에서는 유리하나 전원 전압 레벨이 높아 소비전력이 높은 단점이 있다.
이에, 본 발명은 소비 전력을 줄이기 위해, 고전위 픽셀 전원(EVDD)이 도 8과 같은 Vds-Ids 평면에서 액티브 구간 내에 존재하도록 전원 전압 레벨을 낮춘다. 여기서, 액티브 구간은 Vds의 변화에 따라 Ids가 변하는 전압 구간을 의미한다.
다만, 도 8에서와 같이 액티브 구간에서는 고전위 픽셀 전원(EVDD)의 크기 (즉, 구동 TFT의 Vds)에 따라 Ids도 변하므로, 본 발명과 같이 액티브 구간 내에서 전원 전압을 설정하는 경우에는 IR 드롭(IR drop)으로 인한 휘도 편차를 강구하는 방안을 마련하여야 한다. 표시패널(10)에서 IR 드롭은 고전위 픽셀 전원(EVDD)의 배선저항에 의해 발생하며, 도 9와 같이 고전위 픽셀 전원(EVDD)에서 멀어질수록 그 값이 커진다. IR 드롭이 커지면 픽셀(PXL)에 인가되는 고전위 픽셀 전원(EVDD)의 크기가 저하되므로 휘도는 떨어지고 표시패널(10) 상에서 픽셀 라인 단위로 라인 딤(line dim)이 생길 수 있다.
이러한 IR 드롭으로 인한 픽셀라인 별 휘도 편차를 제거하기 위해, 본 발명은 픽셀라인 별 휘도 편차를 휘도 맵에 미리 저장하고, 도 10과 같은 보상 서브 프레임(CSF) 동안 표시패널 구동부(12,13)의 동작을 제어함으로써 픽셀들(PXL)의 보상 계조 또는 픽셀들(PXL)의 보상 듀티를 조정하여 픽셀라인 별 휘도 편차를 추가로 보상할 수 있다. 한편, 도 10에서는, 고전위 픽셀 전원(EVDD)이 액티브 구간 내에 존재함으로써 전원 전압이 V1에서 V2로 낮아지고, 이 전압 하향분만큼 소비 전력이 저감됨을 알 수 있다.
도 11은 보상 계조에 따라 구현되는 휘도를 보여준다. 도 12는 표시라인 별 휘도 편차를 보상하기 위해 보상 서브 프레임 동안 픽셀들의 보상 계조를 조정하는 일 예를 보여준다. 그리고, 도 13은 표시라인 별 휘도 편차를 보상하기 위해 보상 서브 프레임 동안 픽셀들의 보상 듀티를 조정하는 일 예를 보여준다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명은 IR 드롭으로 인한 픽셀라인 별 휘도 편차를 보상하기 위해, 휘도 맵 상에서 동일 계조에 대응되는 제1 픽셀라인의 휘도가 제2 픽셀의 휘도 보다 낮을 때, 보상 서브 프레임(CSF) 동안 제1 픽셀라인의 보상 계조를 제2 픽셀라인의 보상 계조 보다 높게 추가로 조정할 수 있다.
예를 들어, 한 프레임 내에서 구동 서브 프레임(DSF)과 보상 서브 프레임(CSF)이 6:4의 비율로 설정되는 경우, 본 발명은 보상 서브 프레임(CSF) 동안 고전위 픽셀 전원(EVDD)으로부터 가장 가까운 픽셀 라인(L12)의 픽셀들(PXL)에는 200계조의 보상 데이터를 인가하고, 고전위 픽셀 전원(EVDD)으로부터 가장 먼 픽셀 라인(L1)의 픽셀들(PXL)에는 255계조의 보상 데이터를 인가한다. 그리고, 픽셀 라인(L11)에서 픽셀 라인(L2)으로 갈수록 픽셀 라인과 고전위 픽셀 전원(EVDD) 간의 이격 거리가 점점 커지므로, 이 경우 본 발명은 보상 데이터의 계조를 점점 높인다. 이러한 픽셀 라인 별 보상 데이터의 차등 적용으로 인해, IR 드롭으로 인한 픽셀라인 별 휘도 편차는 상쇄된다.
또한, 도 13을 참조하면, 본 발명은 IR 드롭으로 인한 픽셀라인 별 휘도 편차를 보상하기 위해, 휘도 맵 상에서 동일 계조에 대응되는 제1 픽셀라인의 휘도가 제2 픽셀의 휘도 보다 낮을 때, 보상 서브 프레임(CSF) 동안 제1 픽셀라인의 보상 듀티를 제2 픽셀라인의 보상 듀티 보다 높게 추가로 조정할 수 있다.
예를 들어, 한 프레임 내에서 구동 서브 프레임(DSF)과 보상 서브 프레임(CSF)이 6:4의 비율로 설정되는 경우, 본 발명은 보상 서브 프레임(CSF) 동안 고전위 픽셀 전원(EVDD)으로부터 가장 가까운 픽셀 라인(L12)에 위치하는 픽셀들(PXL)의 발광 듀티(D47.2)를 47.2 nit로 제어하고, 고전위 픽셀 전원(EVDD)으로부터 가장 먼 픽셀 라인(L1)에 위치하는 픽셀들(PXL)의 발광 듀티(D100)를 100 nit로 제어한다. 그리고, 픽셀 라인(L11)에서 픽셀 라인(L2)으로 갈수록 픽셀 라인과 고전위 픽셀 전원(EVDD) 간의 이격 거리가 점점 커지므로, 이 경우 본 발명은 발광 듀티를 점점 늘린다. 이러한 픽셀 라인 별 보상 듀티의 차등 적용으로 인해, IR 드롭으로 인한 픽셀라인 별 휘도 편차는 상쇄된다.
도 14는 계조 표현 능력을 극대화하기 위해 한 프레임 내에 구동 서브 프레임을 복 수개 구비하는 일 예를 보여준다. 그리고, 도 15 및 도 16은 계조 표현 능력을 15% 증대시킨 경우에 있어, 표현 가능한 계조 개수와 계조 커브를 보여준다.
도 14를 참조하면, 본 발명은 한 프레임 내에 픽셀 데이터를 기입하기 위한 구동 서브 프레임(DSF1,DSF2)을 복수 개 할당함으로써 픽셀 데이터에 대한 표현할 수 있는 계조 수를 늘려 휘도 표현력을 증대시킬 수 있다.
구동 서브 프레임의 개수(k)에 따른 표현 가능한 계조 수는 픽셀 데이터가 8비트인 경우 256*2k-1이다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이 구동 서브 프레임의 개수(k)가 2인 경우, 표현 가능한 계조 수는 256*3(DSF1,DSF2=on,on) (DSF1,DSF2=on,off)(DSF1,DSF2=off,on)이 된다.
이때 도 15와 같이 계조 표현력을 15% 증대시키는 경우를 고려해 보면, 768개의 표현 가능한 계조 개수 중에서 295 계조에 가장 근접한 휘도로 계조들을 맵핑하면, 계조별 오차 평균이 0.77%에 불과한 도 16과 같은 계조 커브를 얻을 수 있다. 이를 통해 알 수 있듯이, 본 발명은 한 프레임 내에서 구동 서브 프레임의 개수를 적절히 제어하여 계조 표현력을 극대화할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 각 프레임 내에 포함된 보상 서브 프레임을 통해 픽셀들의 보상 계조 또는 픽셀들의 보상 듀티를 조정하여 픽셀 별 휘도 편차를 효과적으로 보상할 수 있다.
나아가, 본 발명은 고전위 픽셀 전원이 Vds-Ids 평면에서 액티브 구간 내에 존재하도록 전원 전압 레벨을 낮추어 소비전력을 경감시키고, 각 프레임 내에 포함된 보상 서브 프레임을 통해 픽셀들의 보상 계조 또는 픽셀들의 보상 듀티를 조정하여 IR 드롭으로 인한 픽셀라인 별 휘도 편차를 추가적으로 보상할 수 있다.
더 나아가, 본 발명은 한 프레임 내에 픽셀 데이터를 기입하기 위한 구동 서브 프레임을 복수 개 할당함으로써 픽셀 데이터에 대한 표현할 수 있는 계조 수를 늘려 휘도 표현력을 증대시킬 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 구동부 13: 게이트 구동부
14: 메모리

Claims (16)

  1. 다수의 픽셀들이 구비되고, 각 픽셀이 데이터라인과 스캔 제어라인과 발광 제어라인에 연결된 표시패널;
    상기 데이터라인과 상기 스캔 제어라인과 상기 발광 제어라인을 구동하는 표시패널 구동부;
    픽셀 별 휘도 편차를 포함한 휘도 맵을 저장하는 메모리; 및
    한 프레임을, 입력 영상의 픽셀 데이터를 상기 픽셀들에 기입하기 위한 구동 서브 프레임과, 상기 픽셀 별 휘도 편차를 보상하기 위한 보상 서브 프레임으로 분리하고, 상기 보상 서브 프레임 동안 상 기 휘도 맵을 기반으로 상기 표시패널 구동부의 동작을 제어하여 상기 픽셀들 간의 휘도 편차를 보상하는 타이밍 콘트롤러를 포함하고,
    상기 픽셀은,
    게이트 노드에 연결된 게이트전극과 고전위 픽셀 전원에 연결된 드레인 전극과 소스 노드에 연결된 소스 전극을 가지며, 구동 전류를 생성하는 구동 트랜지스터;
    상기 소스 노드와 저전위 픽셀 전원에 연결되고 상기 구동 전류에 따라 발광하는 유기발광 다이오드;
    상기 스캔 제어라인으로부터의 스캔 제어신호에 따라 턴 온 되어 상기 데이터라인과 상기 게이트노드를 연결하는 제1 스위치 트랜지스터; 및
    상기 발광 제어라인으로부터의 발광 제어신호에 따라 턴 온 되어 상기 저전위 픽셀 전원을 상기 게이트노드에 연결하는 제2 스위치 트랜지스터를 포함하고,
    상기 표시패널 구동부는,
    상기 보상 서브 프레임에서 상기 발광 제어신호가 상기 발광 제어라인으로 공급되는 타이밍을 제어함으로써 상기 픽셀들 간의 휘도 편차를 보상하기 위한 보상 듀티를 픽셀 단위 또는 픽셀 라인 단위로 조정하는 유기발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 휘도 맵 상에서 동일 계조에 대응되는 제1 픽셀의 휘도가 제2 픽셀의 휘도 보다 낮을 때,
    상기 표시패널 구동부는,
    상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀 간의 휘도 편차를 보상하기 위해,
    상기 보상 서브 프레임 동안 상기 제1 스위치 트랜지스터를 통해 상기 게이트노드로 공급되는 보상 전압의 크기를 상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀에서 서로 다르게 하여, 상기 제1 픽셀의 보상 계조를 상기 제2 픽셀의 보상 계조 보다 높게 조정하는 유기발광 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 휘도 맵 상에서 동일 계조에 대응되는 제1 픽셀의 휘도가 제2 픽셀의 휘도 보다 낮을 때,
    상기 표시패널 구동부는,
    상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀 간의 휘도 편차를 보상하기 위해,
    상기 보상 서브 프레임 동안 상기 발광 제어신호에 따라 상기 구동 트랜지스터가 오프되는 타이밍을 상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀에서 서로 다르게 하여, 상기 제1 픽셀의 보상 듀티를 상기 제2 픽셀의 보상 듀티 보다 길게 조정하는 유기발광 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 휘도 맵에는 고전위 픽셀 전원으로부터의 이격 거리에 따른 픽셀라인 별 휘도 편차가 더 포함되고,
    상기 타이밍 콘트롤러는 상기 보상 서브 프레임 동안 상기 표시패널 구동부의 동작을 제어함으로써 상기 픽셀들의 보상 계조 또는 상기 픽셀들의 보상 듀티를 픽셀 라인 단위로 더 조정하여 상기 픽셀라인 별 휘도 편차를 추가로 보상하는 유기발광 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 휘도 맵 상에서 동일 계조에 대응되는 제1 픽셀라인의 휘도가 제2 픽셀라인의 휘도 보다 낮을 때,
    상기 표시패널 구동부는,
    상기 제1 픽셀라인과 상기 제2 픽셀라인 간의 휘도 편차를 보상하기 위해,
    상기 보상 서브 프레임 동안 상기 제1 스위치 트랜지스터를 통해 상기 게이트노드로 공급되는 보상 전압의 크기를 상기 제1 픽셀라인과 상기 제2 픽셀라인에서 서로 다르게 하여, 상기 제1 픽셀라인의 보상 계조를 상기 제2 픽셀라인의 보상 계조 보다 높게 추가로 조정하는 유기발광 표시장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 휘도 맵 상에서 동일 계조에 대응되는 제1 픽셀라인의 휘도가 제2 픽셀라인의 휘도 보다 낮을 때,
    상기 표시패널 구동부는,
    상기 제1 픽셀라인과 상기 제2 픽셀라인 간의 휘도 편차를 보상하기 위해,
    상기 발광 제어신호에 따라 상기 구동 트랜지스터가 오프되는 타이밍을 상기 제1 픽셀라인과 상기 제2 픽셀라인에서 서로 다르게 하여, 상기 보상 서브 프레임 동안 상기 제1 픽셀라인의 보상 듀티를 상기 제2 픽셀라인의 보상 듀티 보다 길게 추가로 조정하는 유기발광 표시장치.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고전위 픽셀 전원의 전압은 상기 픽셀들에 구비된 구동 TFT의 액티브 구간 내에 존재하며,
    상기 액티브 구간은 상기 구동 TFT의 드레인-소스 간 전압(Vds)에 따라 드레인-소스 간 전류(Ids)가 변하는 전압 구간을 지시하는 유기발광 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 서브 프레임은 상기 한 프레임 내에 복수 개로 구비되는 유기발광 표시장치.
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