KR102636683B1 - 유기 발광 다이오드 표시 장치 - Google Patents

유기 발광 다이오드 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외부 보상 회로의 구성을 단순화하면서도 보상 시간을 단축할 수 있는 OLED 표시 장치에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 화소를 포함하는 표시 패널과, 표시 패널의 데이터 라인 및 센싱 라인을 통해 상기 화소와 접속되고, 스캔 기간 동안 화소로부터 센싱 라인을 통해 흐르는 피드백 전류와 센싱 저항에 의해 생성된 피드백 전압을 피드백 라인을 통해 공급받아, 데이터 입력 전압과 상기 피드백 전압을 비교하면서 데이터 라인을 통해 화소에 공급되는 데이터 출력 전압을 조절하여 화소에서 OLED 소자를 구동하는 타겟 전류를 세팅하는 에러 증폭기를 포함하는 피드백 보상부와, 스캔 기간 중 초반부에서 피드백 라인을 프리차징하는 프리차징부를 구비한다.

Description

유기 발광 다이오드 표시 장치{ORGAINC EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 외부 보상 회로의 구성을 단순화하면서도 보상 시간을 단축할 수 있는 유기 발광 다이오드 표시 장치에 관한 것이다.
최근 디지털 데이터를 이용하여 영상을 표시하는 평판 표시 장치로는 액정을 이용한 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; 이하 OLED)를 이용한 OLED 표시 장치, 전기영동 입자를 이용한 전기영동 표시 장치(ElectroPhoretic Display; EPD) 등이 대표적이다.
이들 중 OLED 표시 장치는 전자와 정공의 재결합으로 유기 발광층을 발광시키는 자발광 소자로 휘도가 높고 구동 전압이 낮으며 초박막화가 가능하여 차세대 표시 장치로 기대되고 있다.
OLED 표시 장치를 구성하는 다수의 화소 각각은 OLED 소자와, OLED 소자를 구동하는 화소 회로를 구비한다. 화소 회로는 스토리지 커패시터에 데이터 전압을 전달하는 스위칭 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)와, 스토리지 커패시터에 충전된 전압에 따라 전류를 제어하여 OLED 소자로 공급하는 구동 TFT 등을 포함하고, OLED 소자는 전류값에 비례하는 광을 발생한다.
OLED 표시 장치는 공정 편차, 구동 환경, 구동 시간 등에 따라 화소별 구동 TFT의 문턱 전압과 구동 특성이 불균일하여 동일 전압 대비 구동 전류가 달라짐으로써 휘도 불균일 현상이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여, OLED 표시 장치는 각 구동 TFT의 구동 특성을 센싱하여 보상하기 위한 외부 보상 동작을 추가적으로 실행하는 방안이 알려져 있다.
예를 들면, OLED 표시 장치는 제조 공정과 실시간 구동 과정에서 외부 보상 동작을 실행함으로써 각 구동 TFT의 구동 특성을 센싱하고, 센싱 정보를 바탕으로 구동 TFT의 특성 편차를 보상하기 위한 보상값을 결정하여 메모리에 저장한다. OLED 표시 장치는 메모리에 저장된 보상값을 이용하여 각 서브화소에 공급될 데이터를 보상하고, 보상된 데이터를 이용하여 각 서브화소를 구동한다.
그러나, 종래의 외부 보상 기능을 갖는 OLED 표시 장치는 제조 공정과 실시간 구동시 전원 온/오프 시간에 외부 보상 동작을 위한 추가적인 패널 센싱 시간이 필요할 뿐만 아니라 보상값을 획득하기 위한 센싱 회로 및 연산 회로와 보상값들을 저장하기 위한 메모리 등이 추가로 필요하므로 시간과 회로 부품 비용의 손실이 크다는 문제점이 있다.
따라서, 종래의 OLED 표시 장치는 외부 보상 회로를 단순화하면서도 보상 시간을 단축할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명은 외부 보상 회로의 구성을 단순화하면서도 보상 시간을 단축할 수 있는 OLED 표시 장치를 제공한다.
일 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 화소를 포함하는 표시 패널과, 표시 패널의 데이터 라인 및 센싱 라인을 통해 상기 화소와 접속되고, 스캔 기간 동안 화소로부터 센싱 라인을 통해 흐르는 피드백 전류와 센싱 저항에 의해 생성된 피드백 전압을 피드백 라인을 통해 공급받아, 데이터 입력 전압과 상기 피드백 전압을 비교하면서 데이터 라인을 통해 화소에 공급되는 데이터 출력 전압을 조절하여 화소에서 OLED 소자를 구동하는 타겟 전류를 세팅하는 에러 증폭기를 포함하는 피드백 보상부와, 스캔 기간 중 초반부에서 피드백 보상부의 피드백 라인 및 에러 증폭기의 출력 단자 중 어느 하나를 프리차징하는 프리차징부를 구비한다.
화소는 OLED 소자를 구동하는 구동 TFT와, 제1 게이트 라인에 의해 제어되고, 스캔 기간 동안 데이터 라인을 구동 TFT의 게이트 전극과 접속되는 제1 스위칭 TFT와, 제2 게이트 라인에 의해 제어되고, 스캔 기간 동안 센싱 라인을 구동 TFT의 소스 전극과 접속되는 제2 스위칭 TFT와, 구동 TFT의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 접속되고, 스캔 기간에 세팅된 타겟 전류에 의해 정해진 구동 TFT의 구동 전압을 저장하고 발광 기간 동안 유지하는 커패시터를 구비한다.
일 실시예에 따른 프리차징부는 데이터 입력 전압을 공급하는 입력 라인과 접속된 에러 증폭기의 제1 입력 단자와, 피드백 라인과 접속된 에러 증폭기의 제2 입력 단자 사이에 접속된 프리차징 스위치와, 데이터 입력 전압과 피드백 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 프리차지 스위치를 제어하는 증폭기를 포함하여, 프리차징 기간에 피드백 라인을 데이터 입력 전압으로 프리차징한다.
일 실시예에 따른 프리차징부는 프리차지 제어 신호에 응답하여 프리차지 기간에 전원부로부터 공급되는 프리차지 전압으로 피드백 라인을 프리차지하는 프리차징 스위치를 포함한다. 프리차지 전압은 전원부에 의해 미리 결정되거나, 표시 패널에 표시되는 영상 데이터를 누적하여 산출한 열화 예측치에 따라 전원부를 통해 조절될 수 있다.
일 실시예에 따른 프리차징부는 프리차지 제어 신호에 응답하여 에러 증폭기의 입력 단자들을 서로 접속시켜서 프리차지 기간에 데이터 입력 전압으로 피드백 라인을 프리차지하는 프리차징 스위치를 포함한다.
일 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 표시 패널의 게이트 라인들을 구동하는 스캔 구동부와, 피드백 보상부와 출력 버퍼를 포함하는 데이터 구동부와, 스캔 구동부 및 데이터 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러를 더 포함한다. 표시 패널의 화소들 각각의 타겟 전류를 세팅하는 스캔 기간은 피드백 보상부를 이용하는 제1 스캔 기간과, 출력 버퍼를 이용하며 제1 스캔 기간 보다 짧은 제2 스캔 기간을 포함한다. 타이밍 컨트롤러는 프레임마다 표시 패널의 화소들 중 적어도 한 화소행이 제1 스캔 기간으로 구동되고, 나머지 화소들은 제2 스캔 기간으로 구동되도록 스캔 구동부 및 상기 데이터 구동부를 제어한다.
제1 스캔 기간 동안, 데이터 구동부는 타이밍 컨트롤러로부터 공급되는 영상 데이터를 데이터 입력 전압으로 변환하고, 피드백 보상부를 통해 데이터 입력 전압과 피드백 전압에 따라 조절된 데이터 출력 전압을 데이터 라인으로 출력하고, 데이터 라인으로 출력되는 데이터 출력 전압을 센싱하고 디지털 데이터로 변환하여 타이밍 컨트롤러에 센싱 데이터로 공급한다. 타이밍 컨트롤러는 데이터 구동부에 공급한 영상 데이터와 데이터 구동부를 통해 센싱된 센싱 데이터를 비교한 결과에 따라 각 화소의 특성 편차를 보정하기 위한 보상값을 산출하고 산출된 보상값을 메모리에 저장한다.
제2 스캔 기간 동안, 데이터 구동부는 타이밍 컨트롤러로부터 공급된 영상 데이터를 데이터 입력 전압으로 변환하고, 출력 버퍼를 통해 데이터 입력 전압을 버퍼링하여 데이터 출력 전압으로 출력한다. 타이밍 컨트롤러는 메모리에 저장된 보상값을 이용하여 입력 영상 데이터를 보상하고, 보상된 영상 데이터를 데이터 구동부로 출력한다.
일 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 데이터 입력 전압과 해당 화소의 구동 전류에 따라 피드백되는 전압을 서로 비교하면서 각 화소에 공급되는 데이터 출력 전압을 실시간으로 보상함으로써 각 화소의 구동 편차와 관계없이 데이터 입력 전압에 맞는 타겟 전류를 세팅하여 각 화소를 발광시킬 수 있음과 아울러 피드백 라인 또는 에러 증폭기의 출력 단자의 프리차징에 의해 피드백 라인의 충전 시간을 단축할 수 있으므로, 외부 보상 회로의 구성을 단순화하면서도 전압 피드백 보상 방식의 스캔 기간을 단축할 수 있다.
일 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 전압 피드백 보상 방식의 스캔 기간을 프레임마다 간헐적으로 수행함으로써 모든 스캔 라인을 피드백 보상 방식으로 스캔하는 경우보다 전체 라인의 스캔 시간을 더욱 감소시킬 수 있으므로 고해상도 표시 장치에도 유리하게 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 일부 구성을 나타낸 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 OLED 표시 장치의 피드백 보상 원리를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 일부 구성을 나타낸 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 OLED 표시 장치의 구동 파형도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 일부 구성을 나타낸 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 구동을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 파형도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 일부 구성을 나타낸 회로도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 스캔 파형도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 스캔 파형도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 일부 구성을 나타낸 회로도이다.
도 11은 도 10에 도시된 OLED 표시 장치의 전압 피드백 보상 방식의 스캔 기간의 동작 원리를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 10에 도시된 OLED 표시 장치의 노멀 스캔 기간의 동작 원리를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 일부 구성을 나타낸 회로도이고, 도 2는 도 1에 도시된 화소의 구동 파형도이다.
도 1을 참조하면. 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 표시 패널(100) 및 데이터 구동부(200)를 포함한다. 표시 패널(100)은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 화소들 중 m번째(m은 자연수) 화소열과 n번째(n은 자연수) 화소행에 위치하는 (m, n)번째 화소(Pmn)를 대표적으로 나타내고 있다. 데이터 구동부(200)는 m번째 데이터 라인(Dm)을 구동하며 m번째 센싱 라인(Sm)과 피드백 구조로 접속된 m번째 피드백 보상부(210)와, 피드백 보상부(210)의 피드백 라인을 프리차징하는 프리차징부(220)를 대표적으로 나타내고 있다.
화소(Pmn)는 OLED 소자, 구동 TFT(DT), 제1 스위칭 TFT(ST1), 제2 스위칭 TFT(ST2), 커패시터(C)를 구비한다. 스위칭 TFT(ST1, ST2) 및 구동 TFT(DT)는 아몰퍼스 실리콘 (a-Si) TFT, 폴리-실리콘(poly-Si) TFT, 산화물(Oxide) TFT, 또는 유기(Organic) TFT 등이 이용될 수 있다.
구동 TFT(DT)는 제1 전원(이하 EVDD) 라인과 OLED 소자의 애노드 사이에 접속되고, EVDD 라인으로부터 공급되는 전류량을 제어하여 OLED 소자에 구동 전류를 공급한다.
구동 TFT(DT)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 접속된 커패시터(C)는 구동 TFT(DT)를 통해 OLED 소자로 흐르는 구동 전류를 유지시키는 타겟 구동 전압(Vgs)을 저장한다.
OLED 소자는 구동 TFT(DT)의 소스 전극와 접속된 애노드와, 제2 전원(이하 EVSS)과 접속된 캐소드와, 애노드 및 캐소드 사이의 유기 발광층을 구비한다. 애노드는 화소별로 독립적이지만 캐소드는 전체 화소들이 공유하는 공통 전극일 수 있다. OLED 소자는 구동 TFT(DT)로부터 구동 전류가 공급되면 캐소드로부터의 전자가 유기 발광층으로 주입되고, 애노드로부터의 정공이 유기 발광층으로 주입되어, 유기 발광층에서 전자 및 정공의 재결합으로 형광 또는 인광 물질을 발광시킴으로써, 구동 전류의 전류값에 비례하는 밝기의 광을 발생한다.
제1 스위칭 TFT(ST1)는 n번째 화소행의 제1 게이트 라인(G1n)의 스캔 신호(SCAN1)에 의해 제어되어 n번째 화소행의 스캔 기간 동안 m번째 화소열의 데이터 라인(Dm)과 구동 TFT(DT)의 게이트 전극을 접속시키고, 제2 스위칭 TFT(ST2)는 n번째 화소행의 제2 게이트 라인(G2n)의 스캔 신호(SCAN2)에 의해 제어되어 n번째 화소행의 스캔 기간 동안 구동 TFT(DT)의 소스 전극을 m번째 화소열의 센싱 라인(Sm)에 접속시킨다.
한편, 제1 및 제2 게이트 라인(G1n, G2n)은 하나의 게이트 라인(Gn)으로 통합 가능하다. 즉, 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2)는 n번째 화소행의 스캔 기간 동안 하나의 게이트 라인(Gn)으로부터 공급되는 동일 스캔 신호에 의해 제어될 수 있다.
피드백 보상부(210)는 도 2에 도시된 바와 같이 센싱 라인(Sm)과 EVSS 사이에 접속된 센싱 저항(Rm)과, 비반전 단자(+)에 데이터 입력 전압(Vdata_i)이 공급되고 반전 단자(-)는 센싱 라인(Sm)과 센싱 저항(Rm) 사이의 센싱 노드(Nm)와 접속된 피드백 라인과 접속되며 출력 단자는 데이터 라인(Dm)과 접속된 에러 증폭기(EAm)를 구비한다.
데이터 구동부(100)는 디지털 화소 데이터를 아날로그 데이터 입력 전압(Vdata_i)으로 변환하여 피드백 보상부(210)에 데이터 입력 전압(Vdata_i)으로 공급한다.
에러 증폭기(EAm)는 스캔 기간 동안, 데이터 입력 전압(Vdata_i)과 해당 화소(Pmn)의 전류(Ifb)에 따라 결정되는 피드백 전압(Vfb)을 비교하면서 피드백 전압(Vfb)이 데이터 입력 전압(Vdata_i)에 수렴하도록 데이터 출력 전압(Vdata_o)을 조절하여 세팅한다. 이에 따라, 에러 증폭기(EAm)는 구동 TFT(DT)의 구동 특성(문턱전압, 이동도)이 반영된 피드백 전압(Vfb)에 따라 데이터 출력 전압(Vdata_o)을 세팅하여 각 화소(Pmn)에 공급함으로써, 구동 TFT(DT)의 구동 특성(문턱전압, 이동도) 편차와 관계없이 데이터 입력 전압(Vdata_i)에 맞는 구동 TFT(DT)의 일정한 타겟 전류를 세팅할 수 있다.
구체적으로, 도 2를 참조하면, 해당 화소(Pmn)의 스캔 기간 동안 에러 증폭기(EAm)는 데이터 입력 전압(Vdata_i)에 상응하는 데이터 출력 전압(Vdata_o)을 데이터 라인(Dm) 및 제1 스위칭 TFT(ST1)를 통해 공급하여 구동 TFT(DT)를 구동하고, 구동 TFT(DT)로부터 제2 스위칭 TFT(ST2)를 통해 센싱 라인(Sm)으로 흐르는 전류(Ifb)와 센싱 저항(R)에 비례하여 센싱 노드(N1)에서 발생되는 피드백 전압(Vfb)을 피드백 라인을 통해 공급받아 데이터 입력 전압(Vdata_i)과 비교하면서 구동 TFT(DT)를 흐르는 전류값(Ifb)이 데이터 입력 전압(Vdata_i)에 맞는지 확인한다. 에러 증폭기(EAm)는 피드백 전압(Vfb)이 데이터 입력 전압(Vdata_i)에 수렴하도록 데이터 출력 전압(Vdata_o)을 조절하여 세팅한다.
예를 들면, 에러 증폭기(EAm)는 피드백 전압(Vfb)이 데이터 입력 전압(Vdata_i) 보다 작으면 데이터 출력 전압(Vdata_o)을 증가시켜 구동 TFT(DT)의 전류량을 증가시키고, 피드백 전압(Vfb)이 데이터 입력 전압(Vdata_i) 보다 크면 데이터 출력 전압(Vdata_o)을 감소시켜 구동 TFT(DT)의 전류량을 감소시킴으로써, 데이터 입력 전압(Vdata_i)에 맞는 구동 TFT(DT)의 타겟 전류를 세팅한다.
커패시터(C)는 스캔 기간에 구동 TFT(DT)의 타겟 전류에 의해 정해진 구동 전압(Vgs)을 저장하고 발광 기간 동안 유지하여, 데이터 입력 전압(Vdata_i) 대비 구동 TFT(DT)의 일정한 타겟 전류에 의해 OLED 소자가 발광할 수 있다.
스캔 기간 동안 OLED 소자의 애노드에는 OLED 소자의 문턱 전압보다 낮은 오프 전압이 인가되어 OLED 소자는 오프된다. 에러 증폭기(EAm)와 센싱 저항(Rm) 등의 설계값을 적절히 설정하여 전류량을 조절함으로써 스캔 기간 동안 OLED 소자의 애노드에 오프 전압이 인가될 수 있다.
그런데, 일 실시예에 따른 전압 피드백 방식은 피드백 라인의 충전 속도가 느리기 때문에 스캔 기간을 확보하기 어려운 문제점이 발생할 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 프리차징부(220)를 이용하여 스캔 기간의 초반부에 피드백 라인 또는 에러 증폭기(EAm)의 출력 단자를 프리차징함으로써 피드백 라인의 충전 시간을 단축하여 스캔 기간을 확보할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 프리차징부(220)에 대한 다양한 실시예들을 설명하기로 한다.
도 3, 도 5, 도 6은 본 발명에 따른 OLED 표시 장치의 프리차징부(220)에 대한 다양한 실시예들을 나타내고 있고, 도 4는 본 발명에 따른 스캔 기간 및 프리차징 기간을 제어하는 구동 파형도이다.
도 3을 참조하면, 프리차징부(220)는 에러 증폭기(EAm)의 입력단(+, -)을 쇼트시킴으로써 데이터 입력 전압(Vdata_i)으로 피드백 라인을 프리차징하는 프리차지 스위치(SW)와, 데이터 입력 전압(Vdata_i)과 피드백 라인의 피드백 전압(Vfb)을 비교하여 프리차지 스위치(SW)를 제어하는 증폭기(Am)를 포함한다.
증폭기(Am)는 데이터 입력 전압(Vdata_i)과 피드백 전압(Vfb)을 비교하여 피드백 전압(Vfb)이 데이터 입력 전압(Vdata_i)과 차이가 크면 프리차지 제어 신호(PRE)로 온 신호를 출력하여 프리차지 스위치(SW)를 턴-온시키고, 피드백 전압(Vfb)과 데이터 입력 전압(Vdata_i)이 유사해지면 프리차지 제어 신호(PRE)로 오프 신호를 출력하여 프리차지 스위치(SW)를 턴-오프시킨다.
도 4를 참조하면, 해당 화소(Pmn)에 공급되는 스캔 신호(SCAN1, SCAN2)에 결정되는 스캔 기간(어드레싱 기간) 중, 데이터 입력 전압(Vdata_i)과 피드백 전압(Vfb)의 차이가 큰 초반부에만 증폭기(Am)로부터 공급되는 프리차지 제어 신호(PRE)에 의해 프리차지 스위치(SW)가 턴-온되어 피드백 라인을 데이터 입력 전압(Vdata_i)과 등전위로 프리차징한다. 이에 따라, 스캔 기간 동안 피드백 라인의 충전 시간을 대폭 감소시킬 수 있다.
그 다음, 스캔 기간(어드레싱 기간) 중, 데이터 입력 전압(Vdata_i)과 피드백 전압(Vfb)이 유사해지면 증폭기(Am)로부터 공급되는 프리차지 제어 신호(PRE)에 의해 프리차지 스위치(SW)는 턴-오프된다. 이에 따라, 에러 증폭기(EAm)는 데이터 입력 전압(Vdata_i)과 피드백 전압(Vfb)을 비교하면서 데이터 출력 전압(Vdata_o)을 조절하여 구동 TFT(DT)의 타겟 전류를 세팅하는 피드백 보상 동작을 수행한다.
도 5를 참조하면, 프리차지 스위치(SW)는 타이밍 컨트롤러(이하 TCON)(400)으로부터 공급되는 프리차지 제어 신호(PRE)에 응답하여 스캔 기간의 초반부에 전원부(500)로부터 공급되는 프리차징 전압(Vpre)으로 피드백 라인을 프리차징할 수 있다.
전원부(500)로부터 공급되는 프리차지 전압(Vpre)은 데이터 입력 전압(Vdata_i)과 유사하거나 다소 작은 전압일 수 있다.
한편, 전원부(500)로부터 공급되는 프리차지 전압(Vpre)은 TCON(400)에서 판단하는 열화 예측치에 따라 조절될 수 있다. TCON(400)은 표시 패널에 공급되는 영상 데이터를 카운트하여 누적함으로써 패널의 열화 예측치를 산출할 수 있고, 열화 예측치를 이용하여 표시 패널에 공급되는 영상 데이터를 보정할 수 있다. 열화 예측치가 증가할수록 영상 데이터도 증가하므로 TCON(400)은 열화 예측치에 따라 프리차징 전압(Vpre)도 증가하도록 전원부(500)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 프리차징 전압(Vpre)은 열화 예측치가 보정된 데이터 입력 전압(Vdata_i)을 따라 조절되므로 피드백 라인의 충전 시간을 더욱 감소시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 프리차지 스위치(SW)는 TCON(400)으로부터의 프리차지 제어 신호(PRE)에 응답하여 데이터 입력 전압(Vdata_i)으로 피드백 라인을 프리차징할 수 있다. 이에 따라, 피드백 라인의 충전 시간을 대폭 감소시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 일부 구성을 나타낸 회로도이다.도 7에 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 프리차징부(220)는 데이터 라인(Dm)과 접속되는 에러 증폭기(EAm)의 출력 단자를 스캔 기간의 초반부에 프리차징할 수 있으며, 이 경우에도 데이터 라인(Dm)의 프리차징을 통해 해당 화소(Pmn)의 출력 전류가 증가되므로 센싱 라인(Sm) 및 피드백 라인의 충전 시간을 단축할 수 있다. 이러한 프리차징부(220)에는 도 3 내지 도 6에서 설명한 일 실시예에 따른 프리차징부(220)의 상세 구성 및 그 구동 방법이 동일하게 적용될 수 있다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 각 스캔 기간에 전압 피드백 방식으로 구동 TFT(DT)의 특성을 반영하여 실시간으로 데이터 출력 전압(Vdata_o)을 보정함으로써 외부 보상 회로의 구성을 단순화시킬 수 있을 뿐만 아니라 피드백 보상부의 프리차징에 의해 피드백 라인의 충전 시간을 단축할 수 있으므로 전압 피드백 보상 방식의 스캔 기간을 감소시킬 수 있다.한편, 전압 피드백 보상 방식의 스캔 기간은 프리차징을 통해 감소하더라도 전압 피드백 보상 방식을 이용하지 않는 보통의 스캔 기간 보다는 여전히 클 수밖에 없으므로, 전압 피드백 보상 방식의 스캔 기간을 모드 스캔 라인에 적용하지 않고 각 프레임마다 간헐적으로 적용함으로써 패널 전체의 스캔 기간을 더욱 감소시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 스캔 방법을 나타낸 구동 파형도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 스캔 방법을 나타낸 구동 파형도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, N개(N은 자연수)의 스캔 라인들 중 각 프레임마다 어느 하나의 스캔 라인에만 앞선 실시예들에서 설명한 전압 피드백(feedback) 방식의 스캔 기간을 적용하고, 나머지 스캔 라인에는 전압 피드백 방식을 이용하지 않는 노멀(Normal) 스캔 방식을 적용한다. 전압 피드백 방식의 스캔 기간이 적용되는 스캔 라인은 프레임마다 달라지게 된다.
예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이 전압 피드백(feedback) 방식의 스캔 기간이 적용되는 스캔 라인의 위치가 순차적으로 변경되거나, 도 9에 도시된 바와 같이 임의적으로 스캔 기간이 적용되는 스캔 라인의 위치가 순차적으로 변경될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 피드백 방식의 스캔 기간을 간헐적으로 적용하기 위한 OLED 표시 장치의 일부 구성을 나타낸 회로도이고, 도 11은 전압 피드백 보상 방식의 스캔 기간의 동작 원리를 나타낸 도면이고, 도 12는 노멀 스캔 기간의 동작 원리를 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 TCON(400), 데이터 구동부(2000) 및 스캔 구동부(300), 표시 패널(100) 등을 포함한다.
표시 패널(100)는 화소들이 매트릭스 형태로 배열된 화소 어레이를 통해 영상을 표시한다. 화소 어레이의 기본 화소는 화이트(W), 레드(R), 그린(G), 블루(B) 화소들 중 컬러 혼합으로 화이트 표현이 가능한 적어도 3개 이상의 화소들(W/R/G, B/W/R, G/B/W, R/G/B, 또는 W/R/G/B)로 구성될 수 있다. 각 화소(Pmn)는 앞서 설명한 실시예들과 같이 OLED 소자와 그 OLED 소자를 독립적으로 구동하기 위하여 구동 TFT(DT)와 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2)와 커패시터(C)를 포함하는 화소 회로를 포함한다.
TCON(400)은 입력 영상 데이터에 대하여 열화 보상이나 소비 전력 감소 등과 같은 영상 처리를 수행하고 영상 처리된 데이터를 데이터 구동부(200)로 출력한다. TCON(400)은 입력 타이밍 제어 신호들을 이용하여 데이터 구동부(200)의 구동 타이밍을 제어하는 데이터 제어 신호와 스캔 구동부(300)의 구동 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호를 생성하고, 데이터 구동부(200) 및 스캔 구동부(300)로 각각 출력한다.
특히, TCON(400)은 데이터 구동부(200) 및 스캔 구동부(300)가 도 8 및 도 9에서 설명한 전압 피드백 보상 방식의 스캔 기간 및 노멀 스캔 기간으로 구동되도록 구동 타이밍을 제어한다. TCON(400)은 데이터 구동부(200) 및 스캔 구동부(300)를 제어하는 제어 신호들을 이용하여 전압 피드백 보상 방식의 스캔 기간을 노멀 스캔 기간 보다 길게 제어할 수 있으며, 예를 들면 각 스캔 기간을 결정하는 클럭 신호 등의 펄스폭을 조절함으로써 스캔 기간을 다르게 할 수 있다.
또한, TCON(400)은 전압 피드백 보상 방식의 스캔 기간 동안, 데이터 구동부(200)에서 피드백 보상을 통해 세팅되어 데이터 라인(Dm)으로 출력되는 데이터 출력 전압(Vdata_o)을 센싱하고, 센싱된 데이터 출력 전압값(Vdata_o)과 데이터 입력 전압값(Vdata_i)을 비교함으로써 각 화소, 즉 각 구동 TFT(DT)의 특성 정보(문턱전압, 이동도 등)를 산출한다. 또한, TCON(400)은 산출된 각 화소의 특성 정보를 이용하여 공지 방법으로 각 화소의 보상값(옵셋, 게인)을 결정하여 메모리(M)에 저장한다.
그리고, TCON(400)은 노멀 스캔 기간 동안, 메모리(M)에 저장된 각 화소의 보상값을 읽어들여 각 화소에 공급될 영상 데이터를 보상하여 데이터 구동부(200)로 출력한다.
스캔 구동부(300)는 TCON(400)로부터 공급된 게이트 제어 신호를 이용하여 표시 패널(100)의 다수의 게이트 라인(G1n, G2n)을 각각 구동한다. 스캔 구동부(300)는 게이트 제어 신호에 응답하여 각 화소행의 스캔 기간에 게이트 온 전압의 스캔 펄스를 공급하고, 나머지 기간에서는 게이트 오프 전압을 공급한다.
스캔 구동부(300)는 TCON(400)의 제어에 따라 전압 피드백 보상 방식의 스캔 기간에는 도 8 및 도 9와 같이 상대적으로 펄스폭이 큰 스캔 펄스를 해당 게이트 라인들(G1n, G2n)에 공급하고, 노멀 스캔 기간에는 상대적으로 펄스폭이 작은 스캔 펄스를 해당 게이트 라인들(G1n, G2n)에 공급한다.
데이터 구동부(200)는 TCON(400)로부터의 데이터 제어 신호 및 영상 데이터를 공급받는다. 데이터 구동부(200)는 데이터 제어 신호에 따라 구동되고, 감마 전압 생성부로부터 공급된 감마 전압들을 이용하여 디지털 영상 데이터를 아날로그 전압으로 변환하여 데이터 입력 전압(Vdata_i)을 생성한다.
데이터 구동부(200)는 TCON(400)의 제어에 따라, 전압 피드백 보상 방식의 스캔 기간에는 피드백 보상 방식을 통해 데이터 입력 전압(Vdata_i)과 피드백 전압(Vfb)을 비교한 결과에 따라 데이터 출력 전압(Vdata_o)을 세팅하여 데이터 라인(Dm)으로 출력함과 아울러 그 데이터 라인(Dm)으로 출력되는 데이터 출력 전압(Vdata_o)을 센싱하고 디지털 센싱 데이터로 변환하여 TCON(400)으로 출력한다.
데이터 구동부(200)는 TCON(400)의 제어에 따라, 노멀 스캔 기간에는 데이터 입력 전압(Vdata_i)을 버퍼링하여 데이터 출력 전압(Vdata_o)을 데이터 라인(Dm)으로 공급한다.
이를 위하여, 데이터 구동부(200)는 디지털-아날로그 변환부(이하 DAC)(230), 디멀티플렉서(이하 DEMUX)(240), 피드백 보상부(210), 출력 버퍼(Am), 멀티플렉서(이하 MUX)(250), 아날로그-디지털 변환부(이하 ADC)(260)를 포함한다.
도 11을 참조하면, 피드백 보상 방식의 스캔 기간 동안, 데이터 구동부(200)에서 DAC(230)은 TCON(400)으로부터 공급받은 디지털 영상 데이터를 아날로그 데이터 전압으로 변환하여, DEMUX(240)를 통해 피드백 보상부(210)의 에러 증폭기(EAm)에 데이터 입력 전압(Vdata_i)으로 공급한다. 피드백 보상부(210)는 앞선 실시예들에 설명한 바와 같이 데이터 입력 전압(Vdata_i)과 피드백 전압(Vfb)을 비교한 결과에 따라 데이터 출력 전압(Vdata_o)을 세팅하여, MUX(250)를 통해 데이터 라인(Dm)으로 출력한다. 이때, ADC(260)는 데이터 구동부(200)에서 데이터 라인(Dm)으로 출력하는 데이터 출력 전압(Vdata_o)를 센싱하여 디지털 센싱 데이터로 변환하고 센싱 데이터를 TCON(400)으로 출력한다.
도 12를 참조하면, 노멀 스캔 기간 동안, 데이터 구동부(200)에서 DAC(230)은 TCON(400)으로부터 공급받은 디지털 영상 데이터를 아날로그 데이터 전압으로 변환하여, DEMUX(240) 및 출력 버퍼(Am)와 MUX(250)를 통해 데이터 라인(Dm)에 데이터 출력 전압(Vdata_o)으로 출력한다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 피드백 보상 방식의 스캔 기간을 프레임마다 간헐적으로 수행함으로써 모든 스캔 라인을 피드백 보상 방식으로 스캔하는 경우보다 전체 라인의 스캔 시간을 더욱 감소시킬 수 있으므로 고해상도 표시 장치에 적용할 수 있다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
100: 표시 패널 200: 데이터 구동부
Pmn: 화소 DT: 구동 TFT
ST1, ST2: 스위칭 TFT 210m : 피드백 보상부
EAm: 에러 증폭기 220: 프리차징부
Am: 증폭기 SW: 프리차지 스위치
300: 스캔 구동부 400: 타이밍 컨트롤러(TCON)
500: 전원부 M: 메모리
230: 디지털-아날로그 변환부(DAC) 240: 디멀티플렉서(DEMUX)
250: 멀티플렉서(MUX) 260: 아날로그-디지털 변환부(ADC)

Claims (9)

  1. 화소를 포함하는 표시 패널과,
    상기 표시 패널의 데이터 라인 및 센싱 라인을 통해 상기 화소와 접속되고, 스캔 기간 동안 상기 화소로부터 상기 센싱 라인을 통해 흐르는 피드백 전류와 센싱 저항에 의해 생성된 피드백 전압을 피드백 라인을 통해 공급받아, 데이터 입력 전압과 상기 피드백 전압을 비교하면서 상기 데이터 라인을 통해 상기 화소에 공급되는 데이터 출력 전압을 조절하여 상기 화소에서 OLED 소자를 구동하는 타겟 전류를 세팅하는 에러 증폭기를 포함하는 피드백 보상부와,
    상기 스캔 기간 중 초반부에서 상기 피드백 보상부를 프리차징하는 프리차징부를 구비하고,
    상기 프리차징부는
    상기 에러 증폭기의 입력 단자에 연결되어 상기 피드백 전압을 공급하는 상기 피드백 라인을 프리차징하는 OLED 표시 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화소는
    상기 OLED 소자를 구동하는 구동 TFT와,
    제1 게이트 라인에 의해 제어되고, 상기 스캔 기간 동안 상기 데이터 라인을 상기 구동 TFT의 게이트 전극과 접속되는 제1 스위칭 TFT와,
    제2 게이트 라인에 의해 제어되고, 상기 스캔 기간 동안 상기 센싱 라인을 상기 구동 TFT의 소스 전극과 접속되는 제2 스위칭 TFT와,
    상기 구동 TFT의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 접속되고, 상기 스캔 기간에 세팅된 상기 타겟 전류에 의해 정해진 상기 구동 TFT의 구동 전압을 저장하고 발광 기간 동안 유지하는 커패시터를 구비하는 OLED 표시 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 프리차징부는
    상기 데이터 입력 전압을 공급하는 입력 라인과 접속된 상기 에러 증폭기의 제1 입력 단자와, 상기 피드백 라인과 접속된 상기 에러 증폭기의 제2 입력 단자 사이에 접속된 프리차징 스위치와,
    상기 데이터 입력 전압과 상기 피드백 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 프리차징 스위치를 제어하는 증폭기를 포함하고,
    상기 데이터 입력 전압과 상기 피드백 전압이 상이한 프리차징 기간에 상기 피드백 라인을 상기 데이터 입력 전압으로 프리차징하는 OLED 표시 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 프리차징부는
    프리차지 제어 신호에 응답하여 프리차징 기간에 전원부로부터 공급되는 프리차지 전압으로 상기 피드백 라인을 프리차지하는 프리차징 스위치를 포함하고,
    상기 프리차지 전압은 상기 전원부에 의해 미리 결정되거나, 상기 표시 패널에 표시되는 영상 데이터를 누적하여 산출한 열화 예측치에 따라 상기 전원부를 통해 조절되는 OLED 표시 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 프리차징부는
    프리차지 제어 신호에 응답하여 상기 에러 증폭기의 입력 단자들을 서로 접속시켜서 프리차징 기간에 상기 데이터 입력 전압으로 상기 피드백 라인을 프리차지하는 프리차징 스위치를 포함하는 OLED 표시 장치.
  6. 화소를 포함하는 표시 패널과,
    상기 표시 패널의 데이터 라인 및 센싱 라인을 통해 상기 화소와 접속되고, 스캔 기간 동안 상기 화소로부터 상기 센싱 라인을 통해 흐르는 피드백 전류와 센싱 저항에 의해 생성된 피드백 전압을 피드백 라인을 통해 공급받아, 데이터 입력 전압과 상기 피드백 전압을 비교하면서 상기 데이터 라인을 통해 상기 화소에 공급되는 데이터 출력 전압을 조절하여 상기 화소에서 OLED 소자를 구동하는 타겟 전류를 세팅하는 에러 증폭기를 포함하는 피드백 보상부와,
    상기 스캔 기간 중 초반부에서 상기 피드백 보상부를 프리차징하는 프리차징부를 구비하고,
    상기 프리차징부는,
    상기 에러 증폭기의 출력 단자를 프리차징하는 OLED 표시 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 표시 패널의 게이트 라인들을 구동하는 스캔 구동부와,
    상기 피드백 보상부와 출력 버퍼를 포함하는 데이터 구동부와,
    상기 스캔 구동부 및 데이터 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 표시 패널의 화소들 각각의 타겟 전류를 세팅하는 스캔 기간은 상기 피드백 보상부를 이용하는 제1 스캔 기간과, 상기 출력 버퍼를 이용하며 상기 제1 스캔 기간 보다 짧은 제2 스캔 기간을 포함하고,
    상기 타이밍 컨트롤러는 프레임마다 상기 표시 패널의 화소들 중 적어도 한 화소행이 상기 제1 스캔 기간으로 구동되고, 나머지 화소들은 상기 제2 스캔 기간으로 구동되도록 상기 스캔 구동부 및 상기 데이터 구동부를 제어하는 OLED 표시 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 스캔 기간 동안
    상기 데이터 구동부는
    상기 타이밍 컨트롤러로부터 공급되는 영상 데이터를 상기 데이터 입력 전압으로 변환하고, 상기 피드백 보상부를 통해 상기 데이터 입력 전압과 상기 피드백 전압에 따라 조절된 상기 데이터 출력 전압을 상기 데이터 라인으로 출력하고,
    상기 데이터 라인으로 출력되는 상기 데이터 출력 전압을 센싱하고 디지털 데이터로 변환하여 상기 타이밍 컨트롤러에 센싱 데이터로 공급하며,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 데이터 구동부에 공급한 영상 데이터와 상기 데이터 구동부를 통해 센싱된 상기 센싱 데이터를 비교한 결과에 따라 각 화소의 특성 편차를 보정하기 위한 보상값을 산출하고 산출된 보상값을 메모리에 저장하는 OLED 표시 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 스캔 기간 동안
    상기 데이터 구동부는
    상기 타이밍 컨트롤러로부터 공급된 영상 데이터를 상기 데이터 입력 전압으로 변환하고, 상기 출력 버퍼를 통해 상기 데이터 입력 전압을 버퍼링하여 상기 데이터 출력 전압으로 출력하고,
    상기 타이밍 컨트롤러는 상기 메모리에 저장된 상기 보상값을 이용하여 입력 영상 데이터를 보상하고, 보상된 영상 데이터를 상기 데이터 구동부로 출력하는 OLED 표시 장치.
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