KR102563784B1 - 유기발광다이오드 표시장치 및 이를 이용한 보상방법 - Google Patents

유기발광다이오드 표시장치 및 이를 이용한 보상방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수직블랭킹 초기에 외부 전압을 이용하여 센싱 라인을 고속으로 충전하여 노이즈 발생을 억제할 수 있는 유기발광다이오드 표시장치 및 이를 이용한 보상 방법에 관한 것으로서, 유기발광다이오드, 상기 유기발광다이오드의 발광량을 제어하는 구동 트랜지스터를 각각 포함하며, 데이터 라인들과 센싱 라인들에 연결된 다수의 픽셀들이 형성된 표시패널; 상기 센싱 라인들에 접속된 다수의 센싱 채널들을 통해 상기 픽셀들의 전류 정보를 센싱하는 다수의 전류 적분기 유닛들을 포함한 전류 센싱부; 수직 블랭킹 구간동안 상기 전류 센싱부의 저전류 센싱을 방지하기 위해 상기 센싱 라인을 충전하기 위한 충전 제어신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 타이밍 컨트롤러로부터 제공되는 충전 제어신호에 따라 상기 센싱라인에 충전 전압을 공급하는 전원관리집적회로(power management integrated circuit: PMIC)를 포함하여 이루어진다.

Description

유기발광다이오드 표시장치 및 이를 이용한 보상방법{Organic light emitting device and compensation method using the same}
본 발명은 유기발광다이오드 표시장치 및 이를 이용한 보상 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수직블랭킹 초기에 외부 전압을 이용하여 센싱 라인을 고속으로 충전하여 노이즈 발생을 억제할 수 있는 유기발광다이오드 표시장치 및 이를 이용한 보상 방법에 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 자신의 게이트전극과 소스전극 사이에 걸리는 전압(Vgs)에 따라 OLED에 흐르는 구동전류를 제어하는 구동 소자 즉, 구동 TFT(Thin Film Transistor)를 포함한다. 문턱 전압, 이동도 등과 같은 구동 TFT의 전기적 특성은 구동 시간 경과에 따라 열화 되어 픽셀들마다 편차가 생길 수 있다. 구동 TFT의 전기적 특성이 픽셀들마다 달라지면 동일 비디오 데이터에 대해 픽셀들 간 휘도가 달라지므로 원하는 화상 구현이 어렵다.
구동 TFT의 전기적 특성 편차를 보상하기 위해 내부 보상 방식과 외부 보상 방식이 알려져 있다. 내부 보상 방식은 구동 TFT들 간의 문턱 전압 편차를 화소 회로 내부에서 자동으로 보상한다. 내부 보상을 위해서는 OLED에흐르는 구동전류가 구동 TFT의 문턱 전압에 상관없이 결정되도록 해야 하기 때문에, 화소 회로의 구성이 매우복잡하다. 더욱이, 내부 보상 방식은 구동 TFT들 간의 이동도 편차를 보상하기에는 부적합하다.
외부 보상 방식은 구동 TFT들의 전기적 특성(문턱전압, 이동도)에 대응되는 센싱 전압들을 측정하고, 이 센싱 전압들을 기반으로 외부 회로에서 비디오 데이터를 변조함으로써 전기적 특성 편차를 보상한다. 최근에는 이러한 외부 보상 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 외부 보상 방식은 화소 회로를 복잡하게 구성할 필요가 없는 장점이 있다. 외부 보상 방식의 센싱 유닛에서 구동 TFT의 전기적 특성 변화를 센싱하는 방법에는 전압 센싱 방식과 전류 센싱 방식이 있다.
전압 센싱 방식은 도 1a에 도시한 바와 같이 패널 내부의 구동 TFT에 흐르는 전류를 패널 내 센싱 라인의 라인 커패시터(Cline)에 전압으로 저장한 후, 이 전압을 센싱 유닛에서 센싱한다. 입력받은 전압을 아날로그디지털변환기(ADC)를 사용하여 디지털 정보로 변환한다. 데이터 드라이버 내의 센싱 블록을 단순화할 수 있어 데이터 드라이버가 크기가 작고 외부 노이즈에 의한 영향이 작다. 하지만, 센싱 라인의 라인 커패시턴스는 매우 크기 때문에 센싱 가능한 전압 수준으로 전류를 인입하는 데 많은 시간이 소요되며, 더욱이 표시패널의 표시 부하에 따라 라인 커패시턴스의 크기가 변동되므로 전압 센싱 방식으로는 정확한 센싱값 획득이 어렵다. 또한 문턱전압 보상을 위한 Off-RS 보상이 추가로 필요하다.
이러한 불편함을 해소하기 위해 빠른 시간에 보상을 수행할 수 있는 전류 센싱 방식이 대두되었다. 전류 센싱 방식은 도 1b와 같이 패널 내부의 구동 TFT에 흐르는 전류를 데이터 드라이버로 바로 전달한다. 데이터 드라이버는 입력받은 전류를 데이터 드라이브 내 센싱 커패시터(Csen)를 통해 전압으로 변경한 후 아날로그디지털변환기(ADC)를 사용하여 디지털 정보로 변환한다. 패널 내의 센싱 커패시터와 무관하게 빠른 센싱이 가능하고 실시간으로 문턱 전압(Vth) 및 이동도를 보상할 수 있다. 하지만, 데이터 드라이버 내에 전류 센싱을 위한 블록을 추가하므로 데이터 드라이버의 사이즈가 커지고, 저전류 센싱으로 인한 외부 노이즈에 민감하다는 단점이 여전이 존재한다.
본 발명은 정확한 외부 보상을 수행할 수 있는 유기발광다이오드 표시장치 및 이를 이용한 보상방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 외부 보상을 위한 센싱 시점에 센싱 라인이 적정 전압으로 충전되지 못할 때 발생하는 노이즈를 저감할 수 있는 유기발광다이오드 표시장치 및 이를 이용한 보상방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 외부 보상을 위한 센싱 시점에 센싱 라인을 오버 드라이빙하여 고속으로 충전할 수 있는 유기발광다이오드 표시장치 및 이를 이용한 보상방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 타이밍 컨트롤러에서 제어가능한 전원관리집적회로(Power management integrated circuit: PMIC)의 프리-차지 라인을 센싱 라인과 연결하여 외부 전압을 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 다른 특징은 센싱 초기에 4.5V보다 높은 전압으로 오버 드라이빙하여 센싱 라인을 고속 충전하는 것이다.
본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 구성의 특징은 유기발광다이오드, 상기 유기발광다이오드의 발광량을 제어하는 구동 트랜지스터를 각각 포함하며, 데이터 라인들과 센싱 라인들에 연결된 다수의 픽셀들이 형성된 표시패널; 센싱 구동시 상기 데이터 라인들에 센싱용 데이터 전압을 인가하는 디지털아날로그변환기(Digital-Analog converter: DAC); 상기 센싱 라인들에 접속된 다수의 센싱 채널들을 통해 상기 픽셀들의 전류 정보를 센싱하는 다수의 전류 적분기 유닛들을 포함한 전류 센싱 블록; 및 수직 블랭킹 구간동안 상기 전류 센싱 블록의 저전류 센싱을 방지하기 위해 상기 센싱 라인을 충전하기 위한 충전 제어신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 타이밍 컨트롤러로부터 제공되는 충전 제어신호에 따라 상기 센싱라인에 충전 전압을 공급하는 전원관리집적회로(power management integrated circuit: PMIC)를 포함하여 이루어지는 점이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서 상기 전원관리집적회로로부터 상기 센싱라인으로 제공되는 충전 전압은 프리-차지 라인을 통해 전달된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 타이밍 컨트롤러는 충전 전압의 레벨과 충전 타이밍을 제어할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 충전 제어신호는 패널별 기준전압에 따라 대응하도록 룩업테이블에 저장될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에서 상기 센싱 라인으로 제공되는 충전 전압은 상기 전류 적분기 유닛으로부터 센싱 라인에 제공되는 전압보다 높다.
본 발명에서의 충전 제어신호는 상기 타이밍 컨트롤러로부터 직렬 데이터(SDA) 라인과 직렬 클럭(SCL) 라인을 통해 I2C 통신 프로토콜 방식으로 전원관리집적회로(PMIC)로 전달될 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치를 이용한 보상방법은 픽셀의 정상 구동이 완료된 후 수직 블랭크 구간에서 센싱 라인에 프리-차지 전압 공급 라인을 연결하여 센싱 라인을 충전하는 단계; 상기 센싱 라인들에 접속된 다수의 센싱 채널들을 통해 상기 픽셀들의 전류를 센싱하는 단계; 센싱된 전류를 데이터 드라이버내의 센싱 커패시터를 통하여 전압으로 변환하는 단계; 상기 전압을 디지털 신호를 변환하여 타이밍 컨트롤러로 전송하는 단계; 및 상기 타이밍 컨트롤러에서 상기 디지털 신호에 대응하는 보상 데이터를 추출하여 구동 트랜지스터의 특성을 보상하기 위한 보상 신호를 출력하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치 및 그 보상방법은 다음과 같은 효과를 나타낼 수 있다.
첫째, 정확한 외부 보상을 수행할 수 있다.
둘째, 외부 보상을 위한 센싱 시점에 외부 전원을 이용함으로써 센싱 라인을 오버 드라이빙하여 고속으로 충전할 수 있다.
셋째, 수직 블랭크 구간 동안 센싱 라인을 고속으로 충전함으로써 노이즈 발생을 저감할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 상호 이중 샘플링 방식을 이용한 노이즈 제거 방법을 나타낸 예시도이다.
도 2는 전류 센싱 방식을 구현하기 위한 구성을 구체적으로 나타낸 예시도이다.
도 3은 노이즈가 포함된 센싱 결과를 나타낸 예시도이다.
도 4a 및 도 4b는 상호 이중 샘플링 동작을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 6은 도 5의 표시패널에 형성된 픽셀 어레이와, 전류 센싱 방식을 구현하기 위한 데이터 드라이버 IC의 구성을 보여준다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서 전류 센싱 중 전류 적분기의 동작을 중심으로 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 보상회로를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 9는 도 8의 회로를 이용한 전류 센싱 동작에 따른 타이밍도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 보상회로에 의한 노이즈 감소 동작을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치를 이용한 보상 방법의 진행과정을 나타낸 흐름도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 없는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 나타내는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 흐름도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다.
도 2는 전류 센싱 방식을 구현하기 위한 구성을 구체적으로 나타낸 예시도이다. 전류 적분기(CI)를 포함하도록 센싱 유닛을 구성하여 구동 TFT에 흐르는 전류를 직접 센싱하기 때문에 저전류 및 고속 센싱이 가능하고 표시 부하의 영향이 적어 비교적 정확한 센싱이 가능하다. 전류 센싱 방식에서, 픽셀의 구동 TFT에 흐르는 전류(Ids)는 센싱 라인을 통해 전류 적분기(CI)에 인가되고, 전류 적분기(CI)에서 적분과정을 통해 전압으로 변경된 후 샘플&홀드부(SH)를 거쳐 ADC에 전달되며, ADC를 통해 디지털 센싱값으로 변환된다.
그런데, 통상 센싱의 타겟이 되는 픽셀 전류(Ipix)(구동 TFT의 소스-드레인 전류, Ids)가 매우 작으므로, 전류적분기를 이용한 전류 센싱 방식은 외부 전원 노이즈 등에 취약한 단점이 있다. 노이즈는 전류 적분기(CI)를 구성하는 앰프(AMP)의 비 반전 입력단자(+)에 인가되는 기준전압(VREF)의 변동과, 샘플&홀드부(SH)의 샘플링 커패시터(C) 일측에 인가되는 기준전압(EVREF)의 변동과, 앰프(AMP)의 반전 입력단자(-)에 연결되는 센싱 라인들간 노이즈 소스 차이 등으로 인해 생겨난다. 이러한 노이즈들은 전류 적분기(CI) 내에서 증폭되어 적분값에 반영되기 때문에, 도 3과 같이 센싱 결과를 왜곡시킬 수 있다. 노이즈가 혼입된 도 3과 같은 실제 센싱값은 센싱성능을 저하시키고, 이는 보상 성능을 저하시키는 주요 원인이 된다.
이러한 센싱 저하를 해소하기 위한 상호 이중 샘플링(Correlation Double Sampling) 방식을 이용한 외부 보상 방식은 도 4a에 도시한 바와 같이, 노이즈가 포함된 유효 전류(Valid+Noise)와 노이즈 성분(Noise)만을 갖는 더미 전류를 입력받아, 도 4b에서 나타낸 바와 같이 각각 전압으로 변경한 후, 두 전압을 혼합하면, 유효 전류(Valid+Noise)에 포함된 노이즈 성분(Noise)이 제거된 신호만(Valid signal)을 추출할 수 있다.
도 5는 본 발도명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 보여준다. 도 6은 도 5의 표시패널에 형성된 픽셀 어레이와, 전류 센싱 방식을 구현하기 위한 데이터 드라이버 IC의 구성을 보여준다.
도 5 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 표시패널(10), 타이밍 콘트롤러(11), 데이터 구동회로(12), 게이트 구동회로(13), 및 메모리(16)를 구비한다.
표시패널(10)에는 다수의 데이터라인 및 센싱라인들(14A,14B)과, 다수의 게이트라인들(15)이 교차되고, 이 교차영역마다 픽셀들(P)이 매트릭스 형태로 배치된다.
각 픽셀(P)은 데이터라인들(14A) 중 어느 하나에, 센싱라인들(14B) 중 어느 하나에, 그리고 게이트라인들(15) 중 어느 하나에 접속된다. 각 픽셀(P)은 게이트라인(15)을 통해 입력되는 게이트펄스에 응답하여, 데이터전압 공급라인(14A)과 전기적으로 연결되어 데이터전압 공급라인(14A)으로부터 데이터전압을 입력받고, 센싱라인(14B)을 통해 센싱신호를 출력한다.
픽셀(P) 각각은 도시하지 않은 전원생성부로부터 고전위 구동전압(EVDD)과 저전위 구동전압(EVSS)을 공급받는다. 본 발명의 픽셀(P)은 외부 보상을 위해 OLED, 구동 TFT, 제1 및 제2 스위치 TFT, 및 스토리지 커패시터를 포함할 수 있다. 픽셀(P)을 구성하는 TFT들은 p 타입으로 구현되거나 또는, n 타입으로 구현될 수 있다. 또한, 픽셀(P)을 구성하는 TFT들의 반도체층은, 아몰포스 실리콘 또는, 폴리 실리콘 또는, 산화물을 포함할 수 있다.
픽셀(P) 각각은 화상 구현을 위한 노멀 구동시와, 센싱값 획득을 위한 센싱 구동시에 서로 다르게 동작할 수 있다. 센싱 구동은 노멀 구동에 앞서 소정 시간 동안 수행되거나 또는, 노멀 구동 중의 수직 블랭크 기간들에서 수행될 수 있다.
노멀 구동은 타이밍 콘트롤러(11)의 제어하에 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 일 동작으로 이루어질 수 있다. 센싱 구동은 타이밍 콘트롤러(11)의 제어하에 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 다른 동작으로 이루어질 수 있다. 센싱 결과를 기반으로 편차 보상을 위한 보상 데이터를 도출하는 동작과, 보상 데이터를 이용하여 디지털 비디오 데이터를 변조하는 동작은 타이밍 콘트롤러(11)에서 수행된다.
데이터 구동회로(12)는 적어도 하나 이상의 데이터 드라이버 IC(Intergrated Circuit)(SDIC)를 포함한다. 데이터 드라이버 IC(SDIC)에는 각 데이터라인(14A)에 연결된 다수의 디지털-아날로그 컨버터(이하, DAC)들과, 센싱 채널들(CH1~CHn)을 통해 센싱라인(14B)들에 연결된 센싱 블록, 및 샘플 & 홀드 블록과, 샘플 & 홀드 블록의 출력단에 연결된 ADC가 포함되어 있다.
데이터 드라이버 IC(SDIC)의 DAC는 노멀 구동시 타이밍 콘트롤러(11)로부터 인가되는 데이터타이밍 제어신호(DDC)에 따라 디지털 비디오 데이터(RGB)를 화상 구현용 데이터전압으로 변환하여 데이터라인들(14A)에 공급한다. 한편, 데이터 드라이버 IC(SDIC)의 DAC는 센싱 구동시 타이밍 콘트롤러(11)로부터 인가되는 데이터타이밍 제어신호(DDC)에 따라 센싱용 데이터전압을 생성하여 데이터라인들(14A)에 공급한다.
데이터 드라이버 IC(SDIC)의 센싱 블록은 픽셀(P)의 전류 정보를 적분하는 다수의 전류 적분기 유닛들(CI)을 포함하고, 샘플 & 홀드 블록은 전류 적분기 유닛들(CI)의 출력을 샘플링 및 홀딩하는 다수의 샘플 & 홀드 유닛들(SH)을 포함한다. 데이터 드라이버 IC(SDIC)의 ADC는 샘플 & 홀드 유닛들(SH)의 출력을 순차적으로 디지털 처리하여 타이밍 콘트롤러(11)에 전송한다.
게이트 구동회로(13)는 노멀 구동시 게이트 제어신호(GDC)를 기반으로 화상 표시용 게이트펄스를 생성한 후, 행순차 방식(L#1,L#2,)으로 게이트라인들(15)에 순차 공급한다. 게이트 구동회로(13)는 센싱 구동시 게이트 제어신호(GDC)를 기반으로 센싱용 게이트펄스를 생성한 후, 행 순차 방식(L#1,L#2,)으로 게이트라인들(15)에 순차 공급한다. 센싱용 게이트펄스는 화상 표시용 게이트펄스에 비해 온 펄스 구간이 넓을 수 있다. 센싱용 게이트펄스의 온 펄스 구간은 1 라인 센싱 온 타임에 대응되며, 여기서, 1 라인 센싱 온 타임이란 1 행 픽셀라인((L#1,L#2,)의 픽셀들을 동시에 센싱하는 데 할애되는 스캔 시간을 의미한다.
타이밍 콘트롤러(11)는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 도트클럭신호(DCLK) 및 데이터 인에이블 신호(DE) 등의 타이밍 신호들에 기초하여 데이터 구동회로(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)와, 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)를 생성한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 소정의 참조 신호(구동전원 인에이블신호, 수직 동기신호, 데이터 인에이블 신호등)를 기반으로 노멀 구동과 센싱 구동을 구분하고, 각 구동에 맞게 데이터 제어신호(DDC)와 게이트 제어신호(GDC)를 생성한다.
아울러, 타이밍 콘트롤러(11)는 센싱 구동에 필요한 추가 제어신호(RST,SAM,HOLD 등)를 생성할 수 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 센싱 구동시 센싱용 데이터전압에 대응되는 디지털 데이터를 데이터 구동회로(12)에 전송할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(11)는 센싱 구동시 데이터 구동회로(12)로부터 전송되는 디지털 센싱값(SD)을 미리 저장된 보상 알고리즘에 적용하여, 문턱전압 편차(ㅿVth)와 이동도 편차(ㅿK)를 도출한 후 그 편차들을 보상할 수 있는 보상 데이터를 메모리(16)에 저장한다.
타이밍 콘트롤러(11)는 노멀 구동시 메모리(16)에 저장된 보상 데이터를 참조로 화상 구현을 위한 디지털 비디오 데이터(RGB)를 변조한 후 데이터 구동회로(12)에 전송한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서 전류 센싱 중 전류 적분기의 동작을 중심으로 나타낸 예시도이다. 전류 센싱 보상방식의 외부 보상에서 일반 구동일 때에는 제1스위치(Rpre)가 닫히면서 센싱 라인(SIO)에는 2.5V가 인가된다. 일반 구동이 끝난 후, 수직 블랭킹 구간이 되면, 제1스위치(Rpre)가 오픈되고, 4.5. V의 기준 전압(Vref)이 앰프의 비반전단자(+)에 인가되어 앰프 출력단과 센싱 라인이 프리-차지된다(①).
전류 센싱시 전하가 전류 적분기 내의 커패시터에 충전되면서 앰프의 네가티브 피드백에 의해 앰프 출력단의 전압 레벨이 낮아지게 된다. 낮아진 전압 레벨을 통해 센싱된 전류의 양을 확인하여 이에 대한 보상을 수행하게 된다 (②).
이때, ①스텝에서 센싱 라인(SIO)로의 4.5V 충전을 위한 타이밍이 매우 빨라서, 센싱 라인(SIO)이 4.5V로 완전히 충전되기 전에 전류 센싱이 시작되는 상황이 발생할 수 있다. 이때, 기준 전압이 되는 전압의 레벨이 낮아 앰프 출력단의 전압이 낮아지지 않고 높아지게 되면 노이즈(Back Current)가 발생하게 된다. 즉, 수직 블랭킹 구간이 짧아서 센싱 라인이 4.5V로 충전되지 않은 상태에서 센싱이 이루어지는 상황이 발생할 수 있다.
따라서, 외부 보상시 이러한 노이즈가 발생하는 것을 발생하기 위해서는 도 8에 도시한 바와 같이 보상 회로를 구성할 수 있다.
유기발광다이오드(OLED), 상기 유기발광다이오드의 발광량을 제어하는 구동 트랜지스터(DT)를 각각 포함하며, 데이터 라인(Vdat)과 센싱 라인(SIO)에 연결된 다수의 픽셀들이 형성된 표시패널부; 상기 센싱 라인(SIO)에 접속된 센싱 채널들을 통해 상기 픽셀의 전류 정보를 센싱하는 전류 적분기 유닛들을 포함한 전류 센싱부(18); 및 수직 블랭킹 구간동안 상기 전류 센싱부(18)의 저전류 센싱을 방지하기 위해 상기 센싱 라인을 충전하기 위한 충전 제어신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러(11); 및 상기 타이밍 컨트롤러(11)로부터 제공되는 충전 제어신호에 따라 상기 센싱라인에 충전 전압을 공급하는 전원관리집적회로(power management integrated circuit: PMIC)(17)를 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 전원관리집적회로(PMIC)(17)로부터 상기 센싱라인(SIO)으로 제공되는 충전 전압은 프리-차지 라인(VpreD))을 통해 전달된다.
도 9는 이러한 구성의 회로를 이용한 전류 센싱 동작에 따른 타이밍도이다.
일반 구동시에는 기존과 동일하게 센싱 라인(SIO)에 2.5V의 전압이 공급되어 구동된다. 종래에는 수직 블랭킹 구간동안 센싱 라인에 4.5V의 전류 적분기의 라인에 의해 충전되었으나, 본 실시 예에서는 도시한 바와 같이 센싱 라인(SIO)에는 전원관리집력회로(PMIC)으로부터의 프리-차지 전압 라인이 연결된다. 별도의 라인을 통해 4.5V 이상의 프리-차지 전압을 일정 시간동안 인가하여 고속 충전이 이루어지도록 오버 드라이빙하게 된다. 상기 센싱 라인으로 제공되는 충전 전압은 상기 전류 적분기 유닛(CI)으로부터 센싱 라인에 제공되는 전압보다 높다.
이때, 상기 전원관리집적회로(PMIC)(17)로부터 상기 센싱라인(SIO)으로 제공되는 충전 전압은 프리-차지 라인(VpreD)을 통해 전달된다. 상기 타이밍 컨트롤러(11)는 충전 전압의 레벨과 타이밍을 제어하기 위한 충전 제어신호를 전원관리집적회로(17)로 제공한다.
한편, 상기 충전 제어신호는 상기 타이밍 컨트롤러(11)로부터 직렬 데이터(SDA) 라인과 직렬 클럭(SCL) 라인을 통해 I2C 통신 프로토콜 방식으로 전원관리집적회로(PMIC)(17)로 전달된다.
상기 타이밍 컨트롤러(11)가 출력하는 충전 제어신호는 패널별 기준전압에 따라 대응하도록 메모리(16) 내의 룩업테이블에 저장된 보상값을 기준으로 한다.
이때, 아래의 표 1과 같이 동일한 타이밍(30㎲) 동안 프리-차지의 전압을 가변하는 경우, 프리-차지 전압의 레벨이 높을 수록 저전류 센싱에 의한 노이즈가 감소되는 것을 알 수 있다.
VpreD (V) VpreD Width (㎲) Black current (V)
2.5 30 0.75
3.5 30 0.67
4.5 30 0.56
5.5 30 0.44
6.5 30 0.29
도 10a는 이러한 실험에 따른 프리-차지 전압과 노이즈 감소 사이의 상관 관계를 나타낸 그래프이다.
한편, 아래의 표 2와 같이, 동일한 프리-차지 전압 레벨로 인가하는 타이밍(㎲)을 변경한 경우, 인가하는 타이밍이 길수록 저전류 센싱에 의한 노이즈가 감소되는 것을 알 수 있다.
VpreD (V) VpreD Width (㎲) Black current (V)
6.5 50 -0.3
6.5 40 0.12
6.5 30 0.29
6.5 20 0.35
6.5 10 0.55
도 10b는 이러한 실험에 따른 프리-차지 타이밍과 노이즈 감소 사이의 상관 관계를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치를 이용한 보상 방법의 진행과정을 나타낸 흐름도이다. 픽셀의 정상 구동이 완료된 후 수직 블랭크 구간에서 센싱 라인에 프리-차지 전압 공급 라인을 연결하여 센싱 라인을 충전한다 (S1101).
상기 센싱 라인들에 접속된 다수의 센싱 채널들을 통해 상기 픽셀들의 전류를 센싱한다 (S1102).
센싱된 전류를 데이터 드라이버내의 센싱 커패시터를 통하여 전압으로 변환g한다 (S1103).
상기 전압을 디지털 신호를 변환하여 타이밍 컨트롤러로 전송하면 (S1104), 상기 타이밍 컨트롤러에서 상기 디지털 신호에 대응하는 보상 데이터를 추출하여 구동 트랜지스터의 특성을 보상하기 위한 보상 신호를 출력한다 (S1105).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 타이밍 컨트롤러에서 전원관리집적회로를 제어하여 센싱시점에 센싱 라인을 오버 드라이빙하여 고속으로 충전함으로써, 정확한 외부 보상을 수행할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 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.
10: 패널 11: 타이밍 컨트롤러
12: 데이터 드라이버 13: 게이트 드라이버
14A: 데이터 라인 14B: 센싱 라인
15: 게이트 구동 신호 16: 메모리
17: 전원관리집적회로

Claims (11)

  1. 유기발광다이오드, 상기 유기발광다이오드의 발광량을 제어하는 구동 트랜지스터를 각각 포함하며, 데이터 라인들과 센싱 라인들에 연결된 다수의 픽셀들이 형성된 표시패널;
    상기 센싱 라인들에 접속된 다수의 센싱 채널들을 통해 상기 픽셀들의 전류 정보를 센싱하는 다수의 전류 적분기 유닛들을 포함한 전류 센싱부;
    수직 블랭킹 구간동안 상기 전류 센싱부의 저전류 센싱을 방지하기 위해 상기 센싱 라인을 충전하기 위한 충전 제어신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및
    상기 타이밍 컨트롤러로부터 제공되는 충전 제어신호에 따라 상기 센싱라인에 충전 전압을 공급하는 전원관리집적회로(power management integrated circuit: PMIC)를 포함하고,
    상기 타이밍 컨트롤러는, 패널별 기준전압에 대응하는 프리-차지 전압 및 충전 타이밍이 저장된 룩업 테이블에 따라, 상기 충전 전압의 전압 레벨과 상기 충전 전압의 공급 타이밍이 제어되도록 상기 충전 제어신호를 출력하고,
    상기 전원관리직접회로는 상기 충전제어 신호에 따라 상기 충전 전압의 레벨과 상기 충전 전압의 공급 타이밍을 제어하는 유기발광다이오드 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전원관리집적회로로부터 상기 센싱라인으로 제공되는 충전 전압은 프리-차지 라인을 통해 전달되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 충전 타이밍이 길수록 저전류 센싱에 의한 노이즈가 저감되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 프리-차지 전압이 높을수록 저전류 센싱에 의한 노이즈가 저감되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 센싱 라인으로 제공되는 충전 전압은 상기 전류 적분기 유닛으로부터 센싱 라인에 제공되는 전압보다 높은 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 충전 제어신호는 상기 타이밍 컨트롤러로부터 직렬 데이터(SDA) 라인과 직렬 클럭(SCL) 라인을 통해 I2C 통신 프로토콜 방식으로 전원관리집적회로(PMIC)로 전달되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  10. 제1항에 있어서,
    센싱 구동시 상기 데이터 라인들에 센싱용 데이터 전압을 인가하는 디지털아날로그변환기(Digital-Analog converter: DAC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 다이오드 표시장치.
  11. 픽셀의 정상 구동이 완료된 후 수직 블랭크 구간에서, 패널별 기준전압에 대응하는 프리-차지 전압 및 충전 타이밍이 저장된 룩업 테이블에 따라, 충전 전압의 전압 레벨과 상기 충전 전압의 공급 타이밍을 제어하여 센싱 라인에 프리-차지 전압 공급 라인을 연결하여 센싱 라인을 충전하는 단계;
    상기 센싱 라인들에 접속된 다수의 센싱 채널들을 통해 상기 픽셀들의 전류를 센싱하는 단계;
    센싱된 전류를 데이터 드라이버내의 센싱 커패시터를 통하여 전압으로 변환하는 단계;
    상기 전압을 디지털 신호를 변환하여 타이밍 컨트롤러로 전송하는 단계; 및
    상기 타이밍 컨트롤러에서 상기 디지털 신호에 대응하는 보상 데이터를 추출하여 구동 트랜지스터의 특성을 보상하기 위한 보상 신호를 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 유기발광다이오드 표시장치의 보상방법.
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