KR102631136B1 - 유기발광 표시장치와 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기발광 표시장치와 그 구동방법에 관한 것으로서, 본 발명의 유기발광 표시장치는, 센싱라인에 연결된 픽셀들이 형성된 표시패널; 및 전원 오프 시 수행되는 제1 센싱모드와 디스플레이 모드 구동 중에 수행되는 제2 센싱모드에서 상기 센싱라인을 통해 상기 픽셀의 센싱전압을 입력받아 센싱데이터로 출력하는 센싱부를 포함하고, 상기 표시패널은, 상기 센싱라인에 연결되어 상기 제1 센싱모드의 센싱전압을 저장하여 상기 센싱부에 제공하는 제1 캐패시터; 및 상기 센싱라인에 연결되어 상기 제2 센싱모드의 센싱전압을 저장하여 상기 센싱부에 제공하는 제2 캐패시터;를 포함한다.

Description

유기발광 표시장치와 그 구동방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 유기발광 표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.
유기발광 표시장치는 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "발광소자"라 함)를 각각 포함한 서브 픽셀들을 매트릭스 형태로 배열하고 영상 데이터의 계조에 따라 서브 픽셀들의 휘도를 조절하여 영상을 표시한다. 서브 픽셀들은 발광소자와 발광소자에 입력되는 구동전류를 제어하는 구동 TFT(Thin Film Transistor)를 포함한다.
구동 TFT는 구동시간이 경과 함에 따라 문턱전압이 변동되는 열화 특성을 갖는다. 문턱전압이 변동되면 동일한 데이터 전압(Vdata)을 인가하더라도 유기발광 다이오드(OLED)에 흐르는 전류의 편차로 인해 화질이 열화되는 문제점이 있다. 이러한, 문제점을 개선하기 위해, 표시장치의 온/오프 시에 구동 TFT의 특성을 센싱하거나 구동 중에 실시간 센싱을 수행하여 보상하는 다양한 보상 방법들이 알려져 있다.
그런데, 실시간 센싱의 경우 표시중인 영상에 대한 영향을 최소화 하기 위해 블랭크(blank) 기간에 수행된다. 따라서, 실시간 센싱 시에는 획득할 수 있는 데이터가 한정적이라는 문제점이 있다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 실시간 센싱 시 구동 TFT의 문턱전압을 센싱하여 보상할 수 있는 유기발광 표시장치와 그의 구동방법을 제공하는 데 있다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명의 유기발광 표시장치는, 센싱라인에 연결된 픽셀들이 형성된 표시패널; 및 전원 오프 시 수행되는 제1 센싱모드와 디스플레이 모드 구동 중에 수행되는 제2 센싱모드에서 상기 센싱라인을 통해 상기 픽셀의 센싱전압을 입력받아 센싱데이터로 출력하는 센싱부를 포함하고, 상기 표시패널은, 상기 센싱라인에 연결되어 상기 제1 센싱모드의 센싱전압을 저장하여 상기 센싱부에 제공하는 제1 캐패시터; 및 상기 센싱라인에 연결되어 상기 제2 센싱모드의 센싱전압을 저장하여 상기 센싱부에 제공하는 제2 캐패시터;를 포함한다.
상기 제1 캐패시터의 용량보다 상기 제2 캐패시터의 용량이 작을 수 있다.
상기 제1 센싱모드 선택신호에 따라 상기 제1 캐패시터와 상기 센싱라인을 연결하는 제1 스위치; 및 상기 제2 센싱모드 선택신호에 따라 상기 제2 캐패시터와 상기 센싱라인을 연결하는 제2 스위치;를 포함할 수 있다.
상기 센싱부는, 상기 센싱라인과 제1기준 전압원과 연결하는 제4스위치; 상기 센싱라인과 제2기준 전압원과 연결하는 제3스위치; 및 상기 센싱라인과 아날로그 디지털 컨버터를 연결하여 상기 센싱전압을 샘플링하는 제5스위치를 포함할 수 있다.
상기 제1 센싱모드에서 상기 픽셀에 제1 센싱모드용 데이터를 공급하고, 상기 제2 센싱모드에서 수직 동기 신호를 기준으로 액티브 시간 사이의 블랭크 시간에는 제2 센싱모드용 데이터를 공급하는 전압 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 전압 공급부는, 상기 액티브 시간에 영상 표시를 위한 영상 데이터를 공급할 수 있다.
상기 픽셀은 구동 TFT와 상기 구동 TFT에 따라 발광량이 제어되는 OLED를 포함하고, 상기 센싱전압은 상기 구동 TFT의 문턱전압일 수 있다.
상기 전원 오프 시 상기 제1 센싱모드 선택신호를 출력하고 상기 디스플레이 모드 구동 중에는 상기 제2 센싱모드 선택신호를 출력하여 상기 센싱부로부터 상기 센싱데이터를 입력받고, 상기 센싱데이터에 기초하여 상기 디스플레이 모드 구동 중에 표시되는 영상데이터를 보상하는 타이밍 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 타이밍 제어부는, 수직 동기 신호를 기준으로 액티브 시간 사이의 블랭크 시간에 상기 제2 센싱모드 선택신호를 출력할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명의 유기발광 표시장치의 구동방법은, 전원 오프 시 제1 센싱모드로 구동되어 센싱라인에 연결된 제1 캐패시터를 통해 상기 센싱라인에 연결된 픽셀의 센싱데이터를 입력받는 단계; 디스플레이 모드 구동 시 수직 동기 신호를 기준으로 액티브 시간에 상기 픽셀에 영상 표시를 위한 영상데이터를 공급하는 단계; 및 상기 액티브 시간 사이의 블랭크 시간에 제2 센싱모드로 구동되어 센싱라인에 연결된 제2 캐패시터를 통해 상기 센싱라인에 연결된 픽셀의 센싱데이터를 입력받는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1 캐패시터의 용량보다 상기 제2 캐패시터의 용량이 작을 수 있다.
상기 픽셀은 구동 TFT와 상기 구동 TFT에 따라 발광량이 제어되는 OLED를 포함하고, 상기 센싱전압은 상기 구동 TFT의 문턱전압일 수 있다.
상기 센싱데이터에 기초하여 상기 영상데이터를 보상하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 유기발광 표시장치와 그의 구동방법은 센싱라인에 실시간 센싱 시 적용 가능한 작은 용량의 캐패시터를 추가함으로써 프레임들 간의 블랭크(blank) 기간에도 구동 TFT의 문턱전압을 센싱할 수 있도록 한다. 그 결과 구동 TFT의 문턱전압을 실시간 센싱하여 보상할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기발광 표시장치와 그의 구동방법은 장시간 오프되지 않고 구동상태를 유지하며, 동일프레임을 반복 주사하는 환경에 놓여있는 유기발광 표시장치, 예컨대, 전광판이나 게시판 등에 이용되는 표시장치에 대해서도 구동 TFT의 문턱전압을 센싱하여 변동된 문턱전압을 보상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전류 센싱 기능을 갖는 표시장치의 개략적인 블럭도이다.
도 2는 도 1의 표시패널에 형성된 픽셀 회로의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 제어부와 데이터 구동부를 이용한 외부 보상 회로의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 센싱 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 1 프레임 중에서 픽셀 전류의 센싱이 이뤄지는 기간을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 서브픽셀 회로와 센싱 구조에 대한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 센싱 동작 시 구동 타이밍도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 센싱모드 동작과 N1 노드의 전압 파형을 나타낸 도면이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 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.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용될 수 있으나, 이 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 실질적으로 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서, 본 명세서와 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 개략적인 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 표시장치는, 다수의 픽셀이 형성된 표시패널(10), 스캔 구동부(13), 데이터 구동부(12) 및 타이밍 제어부(11) 등을 포함한다. 표시장치는 영상 표시를 위한 디스플레이 모드와 전기적 특성을 센싱하는 센싱모드로 동작할 수 있다.
표시패널(10)에는 다수의 데이터라인들(14A), 다수의 센싱라인들(14B) 및 다수의 스캔 라인들(15)이 배치된다. 다수의 데이터라인들(14A), 다수의 센싱라인들(14B) 및 다수의 스캔 라인들(15)의 교차 영역에는 픽셀들(PXL)이 배치된다. 각각의 픽셀들(PXL)은 발광소자(이하 OLED)와 이를 구동하기 위한 구동 TFT(이하 구동 TFT) 등을 포함한다. OLED와 구동 TFT 등의 소자들은 구동 시간이 경과될 수록 열화가 발생한다. 센싱모드 동작 시 각 소자들의 전기적 특성을 센싱함으로써 열화를 보상할 수 있다.
스캔 구동부(13)는 타이밍 제어부(11)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔신호를 출력한다. 스캔 구동부(13)는 스캔라인들(15)을 통해 스캔하이전압과 스캔로우전압으로 이루어진 스캔신호를 출력한다.
데이터 구동부(12)는 디스플레이 모드 동작 시 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 따라 데이터신호(DATA)를 아날로그 형태의 데이터전압으로 변환하여 표시패널(10)에 공급한다. 센싱모드 시 동작 시 데이터 구동부(12)는 픽셀들(PXL) 중 적어도 하나의 픽셀에 포함된 소자의 특성을 센싱하고 센싱된 센싱 데이터(SD)를 타이밍 제어부(11)로 피드백한다.
타이밍 제어부(11)는 영상 표시를 위한 디스플레이 모드와 픽셀들(PXL)의 전기적 특성을 센싱하는 센싱모드로 동작할 수 있다.
디스플레이 모드에서 타이밍 제어부(11)는 영상 처리부로부터 데이터 인에이블 신호(DE) 또는 수직 동기신호, 수평 동기신호 및 클럭신호 등을 포함하는 구동신호와 영상 표시를 위한 데이터신호(DATA)를 공급받는다. 타이밍 제어부(11)는 구동신호에 기초하여 스캔 구동부(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 생성한다. 타이밍 제어부(11)는 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 데이터신호(DATA)를 데이터 구동부(12)에 전송하고, 게이트 타이밍 제어신호(GDC)를 스캔 구동부(13)에 전송한다.
센싱모드에서 타이밍 제어부(11)는 스캔 구동부(13) 및 데이터 구동부(12)에 센싱모드 신호를 전송하여 픽셀들(PXL) 중 적어도 하나의 픽셀에 포함된 소자의 특성을 센싱 데이터(SD)로 피드백 받는다. 타이밍 제어부(11)는 데이터 구동부(12)로부터 피드백된 센싱 데이터(SD)에 기초하여 픽셀(P)에 기입할 데이터신호(DATA)를 보정할 수 있다.
도 2는 도 1의 표시패널에 형성된 픽셀 회로의 예시도이다.
도 2를 참조하면, 픽셀 내 구동회로는, OLED, 구동 TFT(DT), 스위칭을 위한 제1 스위치 TFT(ST1), 센싱을 위한 제2 스위치 TFT(ST2) 및 1개의 캐패시터(스토리지 캐패시터(Ct: Storage Capacitor))를 포함할 수 있다.
OLED는 애노드 전극 및 캐소드 전극을 갖는다. OLED에서 애노드 전극은 기저전압(EVSS)에 연결되고 캐소드 전극은 구동 TFT(DT)의 소스 노드 또는 드레인 노드와 연결된다. 이에, OLED는 캐소드 전극으로 입력되는 구동 전류의 크기에 따라 발광 휘도가 조절될 수 있다.
구동 TFT(DT)는 게이트 전극과 소스 전극 간 전위차에 따라 OLED에 구동 전류를 공급한다. 구동 TFT(DT)는 게이트 전극과 제1 전극 및 제2 전극을 갖는다. 여기서 제1 전극은 드레인 전극이고 제2 전극은 소스 전극일 수 있다. 제1 전극은 EVDD에 연결되고 제2 전극은 OLED의 애노드 전극과 연결된 제1 노드(N1)에 연결된다. 게이트 전극은 제1 트랜지스터(ST1)와 연결된 제2 노드(N2)에 연결된다.
제1 스위치 TFT(ST1)는 구동 TFT(DT)의 게이트 노드에 데이터전압(Vdata)을 전달한다. 제1 스위치 TFT(ST1)는 게이트 전극에 인가되는 스캔 신호(SCAN)에 따라 온/오프 제어되어 구동 TFT(DT)의 N2 노드와 데이터 라인(14A) 사이를 전기적으로 연결하거나 연결을 해제한다.
스토리지 캐패시터(Cst)는 구동 TFT(DT)의 N1 노드와 N2 노드 사이에 연결된다. 스토리지 캐패시터(Cst)는 한 프레임 시간 동안 구동 TFT(DT)의 게이트 및 소스 간 전압을 일정 전위로 유지한다.
제2 스위치 TFT(ST2)는 게이트 전극에 스캔라인(15B)이 연결되고 제1 전극은 제1노드(N1)와 연결되고 제2 전극은 센싱라인(14B)과 연결된다. 제2 스위치 TFT(ST2)는 게이트 전극으로 입력되는 센싱신호(SENSE)에 따라 제1노드(N1)와 센싱라인(14B)를 연결한다. 제2 스위치 TFT(ST2)는 센싱신호(SENSE)에 의해 턴 온되어 센싱라인(14B)으로 공급되는 기준 전압(Vref)을 N1 노드에 공급할 수 있으며 N1 노드의 전압을 센싱라인(14B)을 통해 데이터 구동부(12)로 전달할 수 있다.
이상 설명한 3T1C의 픽셀 구조 이외에도 4T1C, 5T1C, 7T1C 등 다양한 픽셀 구조들이 적용될 수 있으며 상술한 실시예에 한정되지 아니한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 제어부와 데이터 구동부를 이용한 외부 보상 회로의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다. 픽셀에 포함된 소자를 센싱하는 회로는 데이터 구동부(12)가 아닌 별도의 센싱 회로로 구현될 수 있다. 그러나 이하에서는 센싱 회로가 데이터 구동부(12)의 내부에 포함된 것을 일례로 설명한다.
도 3을 참조하면, 타이밍 제어부(11)는 데이터 보상을 위한 센싱 데이터(SD)가 저장되는 보상 메모리(28)와 센싱 데이터(SD)에 기초하여 픽셀(P)에 기입될 데이터신호(DATA)를 보상하는 보상부(26)를 포함한다.
센싱모드에서 타이밍 제어부(11)는 미리 정해진 센싱 프로세스에 따라 센싱모드 구동을 위한 제반 동작을 제어할 수 있다.
보상부(26)는 보상 메모리(28)에 저장된 센싱 데이터(SD)에 기초하여 픽셀(P)에 기입될 데이터신호(DATA)를 보정한 후 데이터 구동부(12)로 출력한다.
데이터 구동부(12)는 픽셀(P)에 기입할 데이터전압을 출력하는 전압 공급부(20)와 픽셀(P)에 포함된 소자의 특성을 센싱하는 센싱부(24)를 포함한다.
전압공급부(20)는 데이터라인(14A)에 연결된 데이터 채널을 통해 디스플레이용 데이터전압이나 센싱용 데이터전압을 출력할 수 있다. 전압공급부(20)는 다수의 데이터 채널을 가질 수 있다. 전압공급부(20)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog converter, DAC) 등을 포함하며 디스플레이용 데이터전압 또는 센싱용 데이터전압을 생성한다.
전압공급부(20)는 디스플레이 모드 시 타이밍 제어부(11)가 제공하는 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 디스플레이용 데이터전압을 생성한다. 전압공급부(20)는 디스플레이용 데이터전압을 데이터라인(14A)에 공급한다. 디스플레이 모드 시, 데이터라인(14A)에 공급된 디스플레이용 데이터전압은 디스플레이용 스캔신호(SCAN)의 턴 온 타이밍에 동기하여 픽셀(P)에 인가된다.
전압공급부(20)는 센싱모드 시, 미리 설정된 센싱용 데이터전압을 생성하여 데이터라인(14A)에 공급한다. 센싱모드 시, 데이터라인(14A)에 공급된 센싱용 데이터전압은 센싱용 스캔신호(SEN)의 턴 온 타이밍에 동기하여 픽셀(P)에 인가된다. 센싱용 데이터전압에 의해 픽셀(P)에 포함된 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압(N1 및 N2 노드 간 전압)이 프로그래밍된다.
센싱부(24)는 센싱라인(14B)에 연결된 센싱라인(14B)을 통해 픽셀(P)에 포함된 소자의 특성을 센싱한다. 센싱부(24)는 픽셀(P)에 포함된 구동 TFT(DT)의 제1노드(N1)의 전압을 센싱할 수 있다. 센싱부(24)는 타이밍 제어부(11)의 제어에 의해 센싱모드 구동을 한다. 센싱부(24)는 픽셀(P)로부터 신호를 센싱 및 샘플링하고 샘플링 결과를 아날로그-디지털 컨버터(Analog to Digital converter, 이하, ADC라 함)로 변환하여 타이밍 제어부(11)로 출력한다.
타이밍 제어부(11)는 미리 정해진 센싱 프로세스에 따라 센싱모드 구동을 위한 제반 동작을 제어할 수 있다. 센싱모드 구동은 디스플레이 구동 중의 수직 블랭크 기간에서 수행되거나, 또는 디스플레이 구동이 시작되기 전의 파워 온 시퀀스 기간에서 수행되거나, 또는 디스플레이 구동이 끝난 후의 파워 오프 시퀀스 기간에서 수행될 수 있다. 이하, 본원발명의 실시예에 따른 센싱모드 구동 방식에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 센싱모드 구동 방식을 설명하기 위한 도면이고 도 5는 1 프레임 중에서 픽셀 전류의 센싱이 이뤄지는 기간을 보여주는 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 전원 오프 시에는 제1 센싱모드로 센싱하고 디스플레이 구동시에는 제2 센싱모드로 센싱을 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는, 사용자 입력 등에 따라 파워 오프 신호가 발생한 이후, 표시패널(10)에 형성된 픽셀 내 구동 TFT(DT)의 문턱전압(Vth)을 센싱할 수 있다. 이와 같이, 파워 오프 신호의 발생 이후 진행되는 센싱을 "오프-센싱(Off-Sensing)"이라고 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는, 사용자 입력 등에 따라 파워 온 신호가 발생한 이후, 영상을 표시하는 디스플레이 모드 구동 중에 픽셀 내 구동 TFT(DT)의 문턱전압(Vth)를 센싱할 수 있다. 이와 같이, 디스플레이 모드 중에 진행되는 센싱을 "실시간 센싱(Real-Time Sensing)"이라고 한다. 실시간 센싱은 수직 동기 신호(Vsync)를 기준으로 액티브 시간(Active Time) 사이의 블랭크 시간(Blank Time) 마다 진행될 수 있다. 실시간 센싱의 경우, 수직 동기 신호(Vsync)를 기준으로 액티브 시간(Active Time) 구간 사이의 블랭크 시간(Blank Time) 구간 마다 센싱이 진행될 수 있다.
도 5를 참조하면, 1 프레임 중 수직 블랭크 기간(BP)에서 구동 TFT(DT)의 문턱전압(Vth)을 센싱할 수 있다. 1 프레임은 수직 액티브 기간(AP)과 수직 블랭크 기간(BP)을 포함하는데, 수직 액티브 기간(AP)은 픽셀들에 영상 표시를 위한 데이터(DATA)가 기입되는 기간으로 정의되고, 수직 블랭크 기간(BP)은 데이터(DATA)의 기입이 중지되는 기간으로 정의될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 오프-센싱 및 실시간 센싱 모드에서 구동 TFT(DT)의 문턱전압(Vth)을 센싱할 수 있다.
구동 TFT(DT)의 문턱전압(Vth)은 구동 TFT(DT)의 제1노드(N1)의 전압 포화 시간이 필요하기 때문에, 이동도(Mobility) 등의 다른 특성을 센싱하는 것보다 상대적으로 오랜 시간이 걸린다. 이에, 기존에는 오프-센싱 시에만 구동 TFT(DT)의 문턱전압(Vth)을 센싱할 수 있었던 것에 반해, 본원발명은 실시간 센싱 모드에서도 구동 TFT(DT)의 문턱전압(Vth)을 센싱할 수 있다. 이상과 같이 리얼 센싱모드에서도 구동 TFT(DT)의 문턱전압(Vth) 센싱이 가능하도록 하기 위해, 표시패널(10)에는 도 6과 같은 센싱 구조가 형성된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 픽셀 회로와 센싱 구조를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면 픽셀 회로는 OLED, 구동 TFT(DT), 스토리지 캐패시터(Cst), 제1 스위치 TFT(ST1), 및 제2 스위치 TFT(ST2)를 포함한다. 제1 스위치 TFT(ST1)와 연결된 데이터라인(14A)은 데이터 구동부(12, 도 3)의 전압 공급부(20)와 연결된다. 제2 스위치 TFT(ST2)와 연결된 센싱라인(14B)은 데이터 구동부(12, 도 3)의 센싱부(24)와 연결된다. 이러한 픽셀 회로의 연결관계와 동작 방법은 도 3의 픽셀 회로와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 데이터라인(14A)은 전압 공급부(20)의 디지털-아날로그 변환부(DAC)에 연결되어 디스플레이용 데이터전압 또는 센싱용 데이터전압을 공급한다. 전압공급부(20)는 디스플레이 모드 시 디스플레이용 데이터전압을 생성한다. 디스플레이 모드 시, 제1 스위치 TFT(ST1)는 스캔신호(SCAN)에 의해 턴 온되어 데이터라인(14A)에 공급된 디스플레이용 데이터전압을 제2 노드(N2)로 인가한다. 전압공급부(20)는 오프-센싱 모드 및 실시간 센싱 모드 시, 미리 설정된 센싱용 데이터전압을 생성하여 데이터라인(14A)에 공급한다. 센싱모드 시 데이터라인(14A)에 공급된 센싱용 데이터전압은 제1 스위치 TFT(ST1)를 통해 제2 노드(N2)로 인가된다. 이에, 센싱용 데이터전압에 의해 픽셀(P)에 포함된 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압(N1 및 N2 노드 간 전압이 프로그래밍된다.
센싱라인(14B)은 센싱부(24)에 연결되어 픽셀에서 감지된 센싱전압을 센싱부(24)로 전달한다. 센싱라인(14B)에는 타이밍 제어부(11)의 제1 센싱모드 선택신호(mode_1)에 따라 턴온되어 제1 캐패시터(Cap_1)를 센싱라인(14B)에 연결하는 제1 스위치(SW1)와 제2 센싱모드 선택신호(mode_2)에 따라 턴온되어 제2 캐패시터(Cap_2)를 센싱라인(14B)에 연결하는 제2 스위치(SW2)가 연결된다. 이하 설명에서, 제1 센싱모드는 오프-센싱 모드이고 제2 센싱모드는 실시간 센싱모드인 것으로 예시하기로 한다.
제1 캐패시터(Cap_1)는 오프-센싱 모드에서 센싱라인(14B)에 연결되어 제1 노드(N1)의 전압을 저장한다. 제2 캐패시터(Cap_2)는 실시간 센싱 모드에서 센싱라인(14B)에 연결되어 제1 노드(N1)의 전압을 저장한다. 실시간 센싱 모드는 수직 동기 신호를 기준으로 액티브 시간 사이의 블랭크 시간에 실행된다.
예컨대, 120Hz 프레임 주파수로 동작하는 경우 보상에 사용한 수직 블랭크 시간(Vertical Blank 90Line Time)은 0.04sec 이다. 통상적으로 오프-센싱 모드에서, 1Line을 센싱하는 데 걸리는 시간은 적색(R)의 경우 29.239us, 백색(W)의 경우 37,236us, 녹색(G)의 경우 30,236us, 청색(B)의 경우 36,238us가 소요된다. 1Line 센싱에 가장 많은 시간이 소요되는 백색(W)을 기준으로 제1 캐패시터(Cap_1)를 적용할 시 0.37236초가 소요된다. 반면, 용량이 1/12배인 제2 캐패시터(Cap_2)를 적용할 시 0.03083초 (0.37236/12)가 소요된다. 실시간 센싱 모드에서 블랙 프레임을 삽입하는데 소요되는 시간은 0.00833초(1/120)이다. 따라서, 총 소요되는 시간은 0.03083 + 0.00833 = 0.03917초로 수직 블랭크 시간(Vertical Blank 90Line Time)인 0.04sec 보다 짧다. 캐패시터의 용량은
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로 정의된다. 캐패시터의 비저항과 거리(d)가 같다면 용량이 작을수록 센싱 캐패시터에 저장되는 전하(Q)가 작아진다. 따라서, 센싱을 위해 사용되는 캐패시터의 전하(Q)가 작아지므로 전압까지 차징(Charging)되는 포화 시간(Saturation) 역시 짧아진다. 이에, 오프-센싱 모드에서 적용되는 제1 캐패시터(Cap_1)보다 용량이 1/12배인 제2 캐패시터(Cap_2)를 적용함으로써 단시간에 센싱이 가능하여 실시간 센싱 모드에서도 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N1)의 전압을 저장할 수 있다.
센싱부(24)는 센싱라인(14B)에 연결된 아날로그-디지털 변환부(ADC), 제1 기준전압원(Vref1)과 센싱라인(14B) 간의 전기적 접속을 제어하는 제4 스위치(SW4), 제2 기준전압원(Vref2)과 센싱라인(14B) 간의 전기적 접속을 제어하는 제3 스위치(SW3), 및 아날로그-디지털 변환부(ADC)와 센싱라인(14B) 간의 전기적 접속을 제어하는 제5 스위치(SW5)를 포함한다.
제4 스위치(SW4)는 제1 초기화 신호(RPRE)에 따라 제1 기준전압원(Vref1)과 센싱라인(14B)을 연결해줄 수 있다. 제3 스위치(SW3)는 제2 초기화 신호(SPRE)에 따라 제2 기준전압원(Vref2)과 센싱라인(14B)을 연결해줄 수 있다. 여기서, 제2 기준전압원(Vref2)은 제1 기준전압원(Vref1)보다 낮은 전압 값을 가질 수 있다. 제5스위치(SW5)는 샘플링 신호(SAM)에 따라 센싱라인(14B) 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 간을 연결해줄 수 있다.
아날로그-디지털 컨버터(ADC)는 센싱라인(14B)을 통해 전달되는 센싱데이터의 샘플링 결과를 디지털 형식으로 변환하여 타이밍 제어부(11)로 출력한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 센싱 동작 시 구동 타이밍도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치(100)의 센싱 구동은, 초기화 단계(S10), 센싱 단계(S20) 및 샘플링 단계(S30)로 진행될 수 있다.
초기화 단계(S10)에서, 온 레벨의 스캔 신호(SCAN)에 따라 제1 스위치 TFT(ST1)가 턴 온 되고, 오프 레벨의 센싱신호(SENSE)에 따라 제2 스위치 TFT(ST2)가 턴 오프된다. 제2 초기화 신호(SPRE)에 따라 제2 기준전압원(Vref2)이 센싱라인(14B)에 연결되어 센싱라인(14B)의 전위가 제2 기준전압(Vref2)으로 초기화 된다.
센싱 단계(S20)에서, 온 레벨의 스캔 신호(SCAN)에 따라 제1 스위치 TFT(ST1)가 턴 온 되고, 온 레벨의 센싱신호(SENSE)에 따라 제2 스위치 TFT(ST2)가 턴 온된다. 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)에는 센싱용 데이터전압이 인가되어 드레인-소스 간에는 픽셀 전류가 흐르게 되므로 픽셀 전류에 의해 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N2) 전위는 상승한다. 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N1)에 접속된 센싱라인(14B)은 센싱 기간 동안 플로팅 된다. 따라서, 센싱라인(14B)의 전위도 소스 노드(N1)와 마찬가지로 증가하고 이에 센싱라인(14B)에 연결된 제2 캐패시터(Cap_2)의 전위도 증가한다.
샘플링 단계(S30)에서, 오프 레벨의 센싱신호(SENSE)에 따라 제2 스위치 TFT(ST2)가 턴 오프된다. 샘플링 신호(SAM)에 따라 제5스위치(SW5)는 센싱라인(14B) 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 간을 연결한다. 이에, 센싱라인(14B)에 연결된 제2 캐패시터(Cap_2)의 전위, 즉, 소스 노드(N1)의 전위가 샘플링되어 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 통해 센싱데이터로 출력된다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 실시간 센싱모드 시 동작과 N1 노드의 전압 파형을 나타낸 도면으로서, 도 8a 및 도 8b는 초기화 단계(S10), 도 9a 및 도 9b는 센싱 단계(S20), 도 10a 및 도 10b는 샘플링 단계(S30)를 나타낸다. 실시간 센싱모드 시에는 타이밍 제어부(11)의 제2 센싱모드 선택신호(mode_2)에 따라 제2 스위치(SW2)가 턴온되어 제2 캐패시터(Cap_2)가 센싱라인(14B)에 연결된다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 초기화 단계(S10)에서, 온 레벨의 스캔 신호(SCAN)에 따라 제1 스위치 TFT(ST1)가 턴 온 되고, 오프 레벨의 센싱신호(SENSE)에 따라 제2 스위치 TFT(ST2)가 턴 오프된다. 제2 초기화 신호(SPRE)에 따라 제2 기준전압원(Vref2)이 센싱라인(14B)에 연결되어 센싱라인(14B)의 전위가 제2 기준전압(Vref2)으로 초기화 된다. 따라서 센싱라인(14B)에 연결된 제2 캐패시터(Cap_2)의 전위도 제2 기준전압원(Vref2)으로 초기화 된다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 센싱 단계(S20)에서, 온 레벨의 스캔 신호(SCAN)에 따라 제1 스위치 TFT(ST1)가 턴 온 되고, 온 레벨의 센싱신호(SENSE)에 따라 제2 스위치 TFT(ST2)가 턴 온된다.
구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)에는 센싱용 데이터전압이 인가되어 드레인-소스 간에는 픽셀 전류가 흐르게 되므로 픽셀 전류에 의해 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N2) 전위는 상승한다. 즉, 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N2)의 전압이 게이트 노드(N1 노드)의 전압을 팔로잉(Following) 하는 소스 팔로잉(Source Following) 동작을 하도록 만들어 주고, 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N2)의 전압이 포화한 이후, 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N2)의 전압을 센싱 전압(Vsense)으로서 센싱한다. 이때 센싱된 센싱 전압(Vsense)을 토대로 구동 TFT(DT)의 문턱전압 변동을 파악할 수 있다. 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N1)에 접속된 센싱라인(14B)은 센싱 기간 동안 플로팅 된다. 따라서, 센싱라인(14B)의 전위도 소스 노드(N1)와 마찬가지로 증가하고 이에 센싱라인(14B)에 연결된 제2 캐패시터(Cap_2)의 전위도 증가한다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 샘플링 단계(S30)에서, 오프 레벨의 센싱신호(SENSE)에 따라 제2 스위치 TFT(ST2)가 턴 오프된다. 샘플링 신호(SAM)에 따라 제5스위치(SW5)는 센싱라인(14B) 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 간을 연결한다. 이에, 센싱라인(14B)에 연결된 제2 캐패시터(Cap_2)의 전위, 즉, 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N1)의 전위가 샘플링되어 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 통해 센싱데이터로 출력된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 유기발광 표시장치와 그의 구동방법은 센싱라인에 실시간 센싱 시 적용 가능한 작은 용량의 캐패시터를 추가함으로써 프레임들 간의 블랭크(blank) 기간에도 구동 TFT의 문턱전압을 센싱할 수 있도록 한다. 그 결과 구동 TFT의 문턱전압을 실시간 센싱하여 보상할 수 있다. 또한, 본 발명의 유기발광 표시장치와 그의 구동방법은 장시간 오프되지 않고 구동상태를 유지하며, 동일프레임을 반복 주사하는 환경에 놓여있는 유기발광 표시장치, 예컨대, 전광판이나 게시판 등에 이용되는 표시장치에 대해서도 구동 TFT의 문턱전압을 센싱하여 변동된 문턱전압을 보상할 수 있다.
10: 표시패널 11: 타이밍 제어부
12: 데이터 구동부 13: 스캔 구동부
20: 전압공급부 24: 센싱부
26: 보상부 28: 보상 메모리

Claims (13)

  1. 센싱라인에 연결된 픽셀들이 형성된 표시패널; 및
    전원 오프 시 수행되는 제1 센싱모드와 디스플레이 모드 구동 중에 수행되는 제2 센싱모드에서 상기 센싱라인을 통해 상기 픽셀의 센싱전압을 입력받아 센싱데이터로 출력하는 센싱부를 포함하고,
    상기 표시패널은,
    상기 센싱라인에 연결되어 상기 제1 센싱모드의 센싱전압을 저장하여 상기 센싱부에 제공하는 제1 캐패시터; 및
    상기 센싱라인에 연결되어 상기 제2 센싱모드의 센싱전압을 저장하여 상기 센싱부에 제공하는 제2 캐패시터;
    를 포함하는 유기발광 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 캐패시터의 용량보다 상기 제2 캐패시터의 용량이 작은 유기발광 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센싱모드를 선택하는 제1 센싱모드 선택신호에 따라 상기 제1 캐패시터와 상기 센싱라인을 연결하는 제1 스위치; 및
    상기 제2 센싱모드를 선택하는 제2 센싱모드 선택신호에 따라 상기 제2 캐패시터와 상기 센싱라인을 연결하는 제2 스위치;
    를 포함하는 유기발광 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부는,
    상기 센싱라인과 제1기준 전압원과 연결하는 제4스위치;
    상기 센싱라인과 제2기준 전압원과 연결하는 제3스위치; 및
    상기 센싱라인과 아날로그 디지털 컨버터를 연결하여 상기 센싱전압을 샘플링하는 제5스위치를 포함하는 유기발광 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센싱모드에서 상기 픽셀에 제1 센싱모드용 데이터를 공급하고, 상기 제2 센싱모드에서 수직 동기 신호를 기준으로 액티브 시간 사이의 블랭크 시간에는 제2 센싱모드용 데이터를 공급하는 전압 공급부를 더 포함하는 유기발광 표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전압 공급부는,
    상기 액티브 시간에 영상 표시를 위한 영상 데이터를 공급하는 유기발광 표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀은 구동 TFT와 상기 구동 TFT에 따라 발광량이 제어되는 OLED를 포함하고,
    상기 센싱전압은 상기 구동 TFT의 문턱전압인 유기발광 표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전원 오프 시 상기 제1 센싱모드를 선택하는 제1 센싱모드 선택신호를 출력하고 상기 디스플레이 모드 구동 중에는 상기 제2 센싱모드를 선택하는 제2 센싱모드 선택신호를 출력하여 상기 센싱부로부터 상기 센싱데이터를 입력받고, 상기 센싱데이터에 기초하여 상기 디스플레이 모드 구동 중에 표시되는 영상데이터를 보상하는 타이밍 제어부를 더 포함하는 유기발광 표시장치.
  9. 제8항에 있어
    상기 타이밍 제어부는,
    수직 동기 신호를 기준으로 액티브 시간 사이의 블랭크 시간에 상기 제2 센싱모드 선택신호를 출력하는 유기발광 표시장치.
  10. 전원 오프 시 제1 센싱모드로 구동되어 센싱라인에 연결된 제1 캐패시터를 통해 상기 센싱라인에 연결된 픽셀의 센싱데이터를 입력받는 단계;
    디스플레이 모드 구동 시 수직 동기 신호를 기준으로 액티브 시간에 상기 픽셀에 영상 표시를 위한 영상데이터를 공급하는 단계; 및
    상기 액티브 시간 사이의 블랭크 시간에 제2 센싱모드로 구동되어 센싱라인에 연결된 제2 캐패시터를 통해 상기 센싱라인에 연결된 픽셀의 센싱데이터를 입력받는 단계;
    를 포함하는 유기발광 표시장치의 구동방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 캐패시터의 용량보다 상기 제2 캐패시터의 용량이 작은 유기발광 표시장치의 구동방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 픽셀은 구동 TFT와 상기 구동 TFT에 따라 발광량이 제어되는 OLED를 포함하고,
    상기 센싱데이터는 상기 픽셀의 센싱전압에 기초하며, 상기 센싱전압은 상기 구동 TFT의 문턱전압인 유기발광 표시장치의 구동방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 센싱데이터에 기초하여 상기 영상데이터를 보상하는 단계를 더 포함하는 유기발광 표시장치의 구동방법.
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