KR20160050832A - 유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진행성 휘점 불량을 센싱하여 보정할 수 있는 OLED 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명의 OLED 표시 장치는 각 서브픽셀에서 발광 소자를 구동하는 구동 TFT에 오프 구동 전압을 공급하고, 구동 TFT의 누설 전류를 전압으로 센싱하는 데이터 드라이버와; 데이터 드라이버를 통해 센싱된 전압값을 기준값과 비교하여 해당 서브픽셀의 진행성 휘점을 예측하고, 진행성 휘점으로 예측된 서브픽셀을 암점화시켜 보정하는 휘점 예측부를 포함한다.

Description

유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그 구동 방법{ORGAINC EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; 이하 OLED) 표시 장치에 관한 것으로, 특히 진행성 휘점 불량을 센싱하여 보정할 수 있는 OLED 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근 디지털 데이터를 이용하여 영상을 표시하는 평판 표시 장치로는 액정을 이용한 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), OLED를 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 픽셀 또는 서브픽셀 각각은 애노드 및 캐소드 사이의 유기 발광층으로 구성된 OLED 소자와, OLED 소자를 독립적으로 구동하는 픽셀 회로를 구비한다.
픽셀 회로는 데이터 전압을 공급하여 스토리지 커패시터에 데이터 전압에 상응하는 전압이 충전되게 하는 스위칭 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)와, 스토리지 커패시터에 충전된 전압에 따라 전류를 제어하여 OLED 소자로 공급하는 구동 TFT 등을 포함하고, OLED 소자는 전류에 비례하는 광을 발생한다. OLED 소자에 공급되는 전류는 구동 TFT의 임계 전압(Vth) 및 이동도 등과 같은 구동 특성의 영향을 받는다.
그러나, 구동 TFT의 임계 전압이나 이동도 등은 여러가지 원인에 의해 서브픽셀별로 차이를 갖는다. 예를 들면, 공정 편차 등에 의해 구동 TFT의 초기 임계 전압 및 이동도 등이 서브픽셀별로 차이가 있고, 구동 시간의 경과에 따라 나타나는 구동 TFT의 열화 등으로 인하여 서브픽셀별로 차이가 발생한다. 이로 인하여, 동일 데이터에 대한 서브픽셀별 전류가 불균일하여 휘도 불균일 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위하여, OLED 표시 장치는 구동 TFT의 구동 특성을 센싱하여 데이터를 보상하는 외부 보상 방법을 이용하고 있다.
예를 들면, 외부 보상 방법은 각 구동 TFT의 구동 특성을 나타내는 전압(또는 전류)을 센싱하고 센싱값을 바탕으로 구동 TFT의 임계 전압과, 이동도 편차를 보상하기 위한 보상값들을 산출하여 메모리에 저장하거나 업데이트한 다음, 저장된 보상값을 이용하여 각 서브픽셀에 공급될 데이터를 보상한다.
OLED 표시 장치는 제조 공정시 유입되는 파티클 등으로 인한 미세한 쇼트 불량이 발생되는 문제점이 있다. 미세한 쇼트 불량은 제품 출하 이전의 검사 공정 등에서는 검출되지 않으나, 제품 출하 이후 구동 시간이 경과함에 따라 파티클에 의한 저항 성분이 점점 작아지면서 쇼트가 진행되어 진행성 휘점 불량으로 나타나는 문제점이 있다.
따라서, 검사 공정에서 검출되는 쇼트 불량은 리페어를 통해 암점화시키는 보정이 가능하지만 검사 공정에서 검출되지 않지만 미세한 쇼트 불량에 의해 구동 시간이 경과할수록 나타나는 진행성 휘점 불량은 검출 및 보정이 불가능한 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 진행성 휘점 불량을 센싱하여 보정할 수 있는 OLED 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 각 서브픽셀에서 발광 소자를 구동하는 구동 TFT에 오프 구동 전압을 공급하고, 구동 TFT의 누설 전류를 전압으로 센싱하는 데이터 드라이버와; 데이터 드라이버를 통해 센싱된 전압값을 기준값과 비교하여 해당 서브픽셀의 진행성 휘점을 예측하고, 진행성 휘점으로 예측된 서브픽셀을 암점화시켜 보정하는 휘점 예측부를 포함한다.
데이터 드라이버는 해당 서브픽셀의 구동 TFT의 제1 및 제2 노드 각각에 블랙 데이터 전압 및 레퍼런스 전압을 공급하여 블랙 데이터 전압과 레퍼런스 전압의 차전압을 구동 TFT에 오프 구동 전압으로 공급한다.
데이터 드라이버는 구동 TFT의 상기 오프 구동 전압에 의한 누설 전류가 미리 설정된 발광 기간동안 발광 소자로 흐른 후, 그 누설 전류를 레퍼런스 라인과 접속된 커패시터에 저장하여 그 커패시터에 저장된 전압을 센싱한다.
휘점 예측부는 센싱된 전압값을 블랙 데이터와 비교하여, 센싱된 전압값이 블랙 데이터 이상이면 해당 서브픽셀을 진행성 휘점으로 예측하고, 진행성 휘점으로 예측된 서브픽셀에 블랙 데이터가 공급되게 하고, 센싱된 전압값에 따라 레퍼런스 전압을 증가시켜서 암점화한다.
휘점 예측부를 포함하는 화상 처리부는 데이터 드라이버를 통해 각 구동 TFT의 임계 전압을 센싱하고, 센싱된 임계 전압을 미리 설정된 최소 임계 전압과 비교하여 센싱된 임계 전압이 최소 임계 전압보다 작은 노멀 휘점을 센싱하고, 노멀 휘점으로 센싱된 서브픽셀에 블랙 데이터를 공급하여 암점화한다.
휘점 예측부는 고전위 전압의 공급 라인과 구동 TFT의 게이트 노드 사이의 파티클에 의한 미세 쇼트에 의해 구동 시간이 경과할수록 진행성 휘점이 발생될 서브픽셀을 예측 센싱한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 구동 방법은 각 서브픽셀에서 발광 소자를 구동하는 구동 TFT의 오프 구동 전압에 대한 누설 전류를 전압으로 센싱하는 단계와, 센싱된 전압을 기준값과 비교하여 해당 서브픽셀의 진행성 휘점을 예측하는 단계와, 진행성 휘점으로 예측된 서브픽셀을 암점화시켜 보정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 OLED 표시 장치 및 그 구동 방법은 블랙 데이터에 대한 구동 TFT의 누설 전류를 센싱함으로써 미세한 쇼트에 의해 구동 시간이 경과함에 따라 진행성 휘점 불량으로 발생될 서브픽셀을 예측 센싱할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 OLED 표시 장치 및 그 구동 방법은 진행성 휘점 불량으로 예측 센싱된 서브픽셀은 블랙 데이터 전압과 상대적으로 높은 레퍼런스 전압을 이용하여 구동 TFT의 게이트-소스간 전압(Vgs)이 임계 전압(Vth)보다 작아지게 보정하여 암점화시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 OLED 표시 장치 및 그 구동 방법은 진행성 휘점 불량을 예측 센싱하여 보정함으로써 화질을 향상시킬 수 있음과 아울러 수명을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 OLED 표시 장치에서 진행성 휘점 불량의 서브픽셀을 예를 들어 나타낸 등가 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 구동 TFT의 미세한 쇼트 불량에 의한 전압 대 전류의 변화 특성을 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 진행성 휘점 예측 센싱 및 보정이 가능한 OLED 표시 장치의 일부를 나타낸 등가 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 OLED 표시 장치에서 누설 전류를 센싱하기 위한 구동 파형도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 3에 도시된 서브픽셀의 누설 전류 센싱 과정을 순차적으로 보여주는 도면들이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치에서 구동 TFT의 미세한 쇼트의 저항값에 따라 누설 전류를 센싱한 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면들이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 진행성 휘점 예측 센싱 및 보정 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명에 앞서 미세한 쇼트에 의한 진행성 휘점 불량의 원인을 먼저 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 OLED 표시 장치에서 진행성 휘점 불량이 예측되는 서브픽셀을 예를 들어 나타낸 등가 회로도이고, 도 2는 도 1에 도시된 구동 TFT의 구동 전압에 대한 전류의 변화 특성을 보여주는 그래프이다.
도 1에 도시된 서브픽셀(SP)은 OLED 소자와, OLED 소자를 독립적으로 구동하기 위하여 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2) 및 구동 TFT(DT)와 스토리지 커패시터(Cst)를 포함하는 픽셀 회로를 구비한다.
제1 스위칭 TFT(ST1)는 한 게이트 라인의 스캔 신호(SC)에 따라 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 전압(Vdata)을 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)에 공급한다.
제2 스위칭 TFT(ST2)는 다른 게이트 라인의 센싱 제어 신호(SE)에 따라 레퍼런스 라인(RL)으로부터의 레퍼런스 전압(Vref)을 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N2)에 공급한다. 제2 스위칭 TFT(ST2)는 센싱 모드에서 센싱 제어 신호(SE)에 따라 구동 TFT(DT)로부터의 전류를 레퍼런스 라인(RL)으로 출력하는 경로로 더 이용된다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 스위칭 TFT(ST1)를 통해 게이트 노드(N1)로 공급된 데이터 전압(Vdata)과, 제2 스위칭 TFT(ST2)를 통해 소스 노드(N2)로 공급된 레퍼런스 전압(Vref)의 차전압(Vdata-Vref)을 충전하여 구동 TFT(DT)의 구동 전압(Vgs)으로 공급한다.
구동 TFT(DT)는 고전위 전압(EVDD)의 공급 라인으로부터 공급되는 전류를 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 구동 전압(Vgs)에 따라 제어하여 구동 전압(Vgs)에 비례하는 전류(Ids)를 OLED 소자로 공급함으로써 OLED 소자를 발광시킨다.
도 1에서 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)와 고전위 전압(EVDD) 공급 라인 사이에 파티클로 인한 미세한 쇼트를 저항 성분(R)으로 나타내고 있다. 초기에는 파티클로 인한 미세한 쇼트는 저항 성분(R)이 커서 검사 공정 등에서 쇼트 불량으로 검출되지 않는다.
그러나, 구동 시간이 경과함에 따라 미세한 쇼트의 저항 성분(R)이 점진적으로 작아지면서 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)가 고전위 전압(EVDD)에 의해 점진적으로 상승하여 도 2에 도시된 바와 같이 구동 전압(Vgs)으로 임계 전압보다 작은 오프 전압(블랙 데이터 전압)이 공급되는 경우에도 누설 전류가 발생함을 알 수 있다. 이 누설 전류에 의해 OLED 소자가 발광함으로써 휘점으로 보이는 진행성 휘점 불량이 발생된다.
이러한 진행성 휘점 불량을 방지하기 위하여, 본 발명에서는 구동 TFT의 장시간 구동을 통해 누설 전류를 센싱하여 미세한 쇼트 불량으로 인한 진행성 휘점을 예측하고, 진행성 휘점으로 예측된 서브픽셀은 전압 보정을 통해 암점화시키는 방안을 제안한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 진행성 휘점 예측 센싱 및 보정이 가능한 OLED 표시 장치의 일부를 나타낸 등가 회로도이다.
도 3은 도 1과 대비하여 데이터 라인(DL) 및 레퍼런스 라인(RL)과 접속된 데이터 드라이버(20) 및 휘점 예측부(50)를 추가로 나타낸 것이므로, 도 1과 중복된 구성 요소들에 대한 설명은 생략하기로 한다.
데이터 드라이버(20)는 각 서브픽셀에 블랙 데이터 전압(Vdata)을 공급하여 구동 TFT(DT)의 누설 전류에 의한 발광 시간을 충분히 확보된 다음, 레퍼런스 라인(RL)을 통해 구동 TFT(DT)의 누설 전류에 대응하는 전압을 센싱하여 출력한다.
데이터 드라이버(20)는 데이터 라인(DL)으로 데이터 전압(Vdata)을 공급하는 데이터 구동부(22)와, 레퍼런스 라인(RL)을 통해 구동 TFT(DT)의 전류에 대응하는 전압을 센싱하는 센싱부(26)와, 레퍼런스 라인(RL)으로 레퍼런스 전압(Vref)을 공급하는 스위치(SW)를 구비한다.
데이터 구동부(22)는 입력 디지털 데이터를 아날로그 데이터 전압(Vdata)로 변환하여 데이터 라인(DL)으로 출력하는 디지털-아날로그 변환기(이하 DAC) 등을 포함한다.
스위치(SW)는 레퍼런스 공급 기간(초기화 기간, 발광 기간)에만 턴-온되어 레퍼런스 전압(Vref)을 레퍼런스 라인(RL)으로 공급한다.
센싱부(24)는 레퍼런스 라인(RL)를 통해 센싱된 전압을 샘플링 및 홀딩하는 샘플링 및 홀딩부(SH)와, 샘플링 및 홀딩부(SH)로부터의 센싱 전압을 디지털 데이터로 변환하여 휘점 예측부(50)로 출력하는 아날로그-디지털 변환기(이하 ADC) 등을 포함한다. 샘플링 및 홀딩부(SH)는 샘플링 스위치(SA) 및 커패시터(Ch)를 포함한다. 샘플링 스위치(SA)는 레퍼런스 라인(RL)을 통해 구동 TFT(DT)의 누설 전류에 대응하는 센싱 전압을 샘플링하여 커패시터(Ch)에 저장하고, 커패시터(Ch)는 저장된 센싱 전압을 ADC로 공급한다.
휘점 예측부(50)는 센싱 모드에서 데이터 드라이버(20)로부터의 센싱값을 이용하여 해당 서브픽셀의 진행성 휘점 불량 여부를 예측하고, 표시 모드에서 진행성 휘점 불량으로 예측된 해당 서브픽셀이 암점화되도록 해당 서브픽셀에 공급될 데이터 전압(Vdata) 및 레퍼런스 전압(Vref)을 보정하여 데이터 드라이버(20)로 공급한다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 3에 도시된 OLED 표시 장치는 미세한 쇼트로 인한 진행성 휘점을 예측하기 위하여 도 4 내지 도 5d와 같이 해당 서브픽셀의 누설 전류를 센싱하는 누설 전류 센싱 모드를 진행한다.
도 4는 누설 전류 센싱 모드에서 도 3에 도시된 OLED 표시 장치의 구동 파형도이고, 도 5a 내지 도 5d는 도 3에 도시된 해당 서브픽셀의 누설 전류 센싱 과정을 순차적으로 보여주는 도면들이다.
누설 전류 센싱 모드는 초기화 기간(도 5a), 발광 기간(도 5b), 센싱 기간(도 5c-5d)을 포함한다.
도 4 및 도 5a를 참조하면, 초기화 기간에 있어서, 데이터 드라이버(20; 도 3)는 데이터 라인(DL)으로 블랙 데이터 전압(Vblack)을 공급하고, 레퍼런스 라인(RL)으로 초기화 전압인 레퍼런스 전압(Vref)을 공급한다. 제1 스위칭 TFT(ST1)는 스캔 신호(SC)의 게이트 온 전압(Von)에 따라 온되어 블랙 데이터 전압(Vblack)을 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)로 공급하고, 동시에 제2 스위칭 TFT(ST2)는 센싱 제어 신호(SE)의 게이트 온 전압(Von)에 따라 온되어 레퍼런스 전압(Vref)을 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N2)로 공급한다. 이에 따라, 스토리지 커패시터(Cst)는 블랙 데이터 전압(Vblack)과 레퍼런스 전압(Vref)과의 차전압(Vblack-Vref)을 충전하고, 이 차전압(Vblack-Vref)은 구동 TFT(DT)의 임계 전압(Vth) 보다 작은 전압이다. 도 4에 도시된 초기화 기간에서, 센싱 제어 신호(SE)에 의한 제2 스위칭 TFT(ST2)의 온 기간이 스캔 신호(SC)에 의한 제1 스위칭 TFT(ST1)의 온 기간보다 클 수 있다.
도 4 및 도 5b를 참조하면, 발광 기간에 있어서, 제1 스위칭 TFT(ST1)는 스캔 신호(SC)의 게이트 오프 전압(Voff)에 따라 오프되고, 제2 스위칭 TFT(ST1)는 센싱 제어 신호(SE)의 게이트 오프 전압(Voff)에 따라 오프되며, 레퍼런스 라인(Vref)은 데이터 드라이버(20)로부터 공급되는 레퍼런스 전압(Vref)을 유지한다. 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 구동 전압(Vgs=Vblack-Vref)이 구동 TFT(DT)의 임계 전압(Vth) 보다 작으므로 정상 서브픽셀인 경우 구동 TFT(DT)는 오프되고 OLED 소자는 발광하지 않는다. 그러나, 고전위 전압(EVDD) 공급 라인과 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1) 사이에 파티클에 의한 미세한 쇼트 불량이 있는 서브픽셀인 경우, 발광 기간이 경과할 수록 미세한 쇼트의 저항 성분(R)이 점진적으로 작아지면서 고전위 전압(EVDD)에 의해 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)의 전압이 상승하여 구동 TFT(DT)의 구동 전압(Vgs)이 증가함으로써 누설 전류가 증가하여 OLED 소자가 발광한다. 미세한 쇼트에 의한 누설 전류를 센싱하기 위하여 발광 기간은 50msec 이상으로 충분히 길게 설정한다.
도 4 및 도 5c를 참조하면, 센싱 기간에 있어서, 데이터 드라이버(20; 도 3)에서 레퍼런스 전압(Vref)을 공급하는 스위치(SW)가 게이트 오프 전압(Voff)에 따라 오프되어 레퍼런스 라인(RL)은 플로팅된다. 제2 스위칭 TFT(ST1)는 센싱 제어 신호(SE)의 게이트 온 전압(Von)에 따라 온되어, 구동 TFT(DT)의 누설 전류를 레퍼런스 라인(RL)으로 공급한다. 이에 따라, 레퍼런스 라인(RL)의 기생 커패시턴스(Cref)에 구동 TFT(DT)의 누설 전류에 대응하는 센싱 전압, 즉 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N2) 전압이 충전된다.
도 4 및 도 5c를 참조하면, 센싱 기간의 후반부인 샘플링 기간에서, 도 3에 도시된 데이터 드라이버(20)의 샘플링 스위치(SA)가 게이트 온 전압(Von)에 따라 온됨으로써 샘플링 및 홀딩부(SH)는 레퍼런스 라인(RL)에 저장된 센싱 전압을 샘플링 및 홀딩하여 ADC로 공급하고, ADC는 센싱 전압을 디지털 센싱값으로 변환하여 휘점 예측부(50)로 공급한다.
도 3에 도시된 휘점 예측부(50)는 데이터 드라이버(20)로부터의 센싱값을 데이터 드라이버(20)로 공급된 블랙 데이터 값과 비교하여, 센싱값이 블랙 데이터 값 이상인 경우 진행성 휘점 불량이 발생될 서브픽셀로 예측하고, 센싱값이 블랙 데이터 값 미만인 경우 정상 서브픽셀로 예측한다.
진행성 휘점 불량으로 예측된 해당 서브픽셀에 대하여, 휘점 예측부(50)는 해당 서브픽셀에 공급될 데이터 및 레퍼런스 전압(Vref1)을 보정하여 표시 모드에서 암점화시킨다.
구체적으로, 휘점 예측부(50)는 진행성 휘점 불량으로 예측된 해당 서브픽셀의 데이터를 블랙 데이터로 보정하여 데이터 드라이버(20)로 공급함으로써 데이터 드라이버(20)는 해당 서브픽셀에 블랙 데이터 전압(Vblack)이 공급되게 한다. 더불어, 휘점 예측부(50)는 진행성 휘점 불량으로 예측된 해당 서브픽셀에 공급될 레퍼런스 전압(Vref)을 높게 보정하여 데이터 드라이버(20)를 통해 해당 서브픽셀에 보정된 레퍼런스 전압(Vref')이 공급되게 한다. 휘점 예측부(50)는 센싱값에 따라 레퍼런스 전압(Vref)을 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 표시 모드에서 해당 서브픽셀의 구동 TFT(DT)에는 항상 임계 전압(Vth)보다 작은 구동 전압(Vgs=Vblack-Vref'<Vth)이 공급되어 구동 TFT(DT)가 오프됨으로써 해당 서브픽셀은 암점화된다. 또한, 미세한 쇼트의 저항 성분(R)이 점진적으로 감소하여 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)가 상승하더라도 보정된 레퍼런스 전압(Vref')에 의해 구동 TFT(DT)에는 항상 임계 전압(Vth)보다 작은 구동 전압(Vgs=Vblack-Vref'<Vth)이 공급되어 구동 TFT(DT)가 오프됨으로써 해당 서브픽셀은 암점화 상태를 유지한다.
따라서, 본 발명에 따른 OLED 표시 장치는 구동 TFT의 장시간 구동을 통해 누설 전류를 센싱하여 미세한 쇼트 불량으로 인한 진행성 휘점을 예측하고, 진행성 휘점으로 예측된 서브픽셀은 암점화로 보정함으로써 진행성 휘점 불량을 방지할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치에서 구동 TFT(DT)의 누설 전류를 센싱한 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면들이다.
도 6은 도 3에 도시된 미세한 쇼트의 저항(R)이 10G인 경우, (a)에서 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)의 전압과, 소스 노드(N2)의 전압과, 레퍼런스 라인(RL)의 전압과, OLED 소자의 전류(Ioled)를 센싱한 결과를 나타내고 있고, (b)에서 구동 TFT(DT)의 구동 전압(Vgs)에 대한 전류의 변화 특성을 나타내고 있다.
도 6(a)를 참조하면, 발광 기간에서 미세한 쇼트의 저항(R)에 의해 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)의 전압이 상승하고, 이로 인한 구동 TFT(DT)의 누설 전류에 의해 소스 노드(N2)의 전압 및 OLED 전류(Ioled)가 증가하여 OLED 소자가 비정상적으로 발광함을 알 수 있으며, 발광 기간 이후의 센싱 기간에서 구동 TFT(DT)의 누설 전류에 의해 상승된 소스 노드(N2)의 전압에 따라 레퍼런스 라인(RL)의 전압이 상승하였음을 알 수 있다. 따라서, 레퍼런스 라인(RL)을 통해 구동 TFT(DT)의 누설 전류에 대응하는 전압을 센싱할 수 있다.
도 6(b)를 참조하면, 파티클에 의해 10G의 미세한 쇼트 저항(R)을 갖는 서브픽셀은 구동 TFT(DT)는 구동 전압(Vgs)이 임계 전압보다 작은 오프 영역에서 누설 전류가 허용 범위보다 크게 상승하여 진행성 휘점 불량임을 알 수 있다.
도 7은 도 3에 도시된 미세한 쇼트의 저항(R)이 도 6보다 10배 증가된 100G인 경우, (a)에서 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)의 전압과, 소스 노드(N2)의 전압과, 레퍼런스 라인(RL)의 전압과, OLED 소자의 전류(Ioled)를 센싱한 결과를 나타내고 있고, (b)에서 구동 TFT(DT)의 구동 전압(Vgs)에 대한 전류의 변화 특성을 나타내고 있다.
도 7(a)를 참조하면, 발광 기간에서 미세한 쇼트의 저항(R)에 의해 점진적으로 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)의 전압이 상승하고, 이로 인한 구동 TFT(DT)의 누설 전류에 의해 소스 노드(N2)의 전압 및 OLED 전류(Ioled)가 점진적으로 증가하여 OLED 소자가 비정상적으로 발광함을 알 수 있으며, 발광 기간 이후의 센싱 기간에서 구동 TFT(DT)의 누설 전류에 의해 상승된 소스 노드(N2)의 전압에 따라 레퍼런스 라인(RL)의 전압이 상승하였음을 알 수 있다. 따라서, 레퍼런스 라인(RL)을 통해 구동 TFT(DT)의 누설 전류에 대응하는 전압을 센싱할 수 있다.
도 7(b)를 참조하면, 파티클에 의해 100G의 미세한 쇼트 저항(R)을 갖는 서브픽셀은 구동 TFT(DT)의 오프 영역에서 누설 전류가 허용 범위보다 크게 상승하여 진행성 휘점 불량임을 알 수 있다.
도 8은 도 3에 도시된 미세한 쇼트의 저항(R)이 도 7보다 10배인 1000G인 경우, (a)에서 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)의 전압과, 소스 노드(N2)의 전압과, 레퍼런스 라인(RL)의 전압과, OLED 소자의 전류(Ioled)를 센싱한 결과를 나타내고 있고, (b)에서 구동 TFT(DT)의 구동 전압(Vgs)에 대한 전류의 변화 특성을 나타내고 있다.
도 8(a)를 참조하면, 저항 성분(R)이 1000G로 큰 경우 구동 시간이 경과하더라도 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)의 전압, 소스 노드(N2)의 전압, 레퍼런스 라인(RL)의 전압 및 OLED 전류(Ioled)가 문제가 될 정도로 증가하지 않음을 알 수 있다.
도 8(b)를 참조하면, 1000G로 큰 저항(R)을 갖는 서브픽셀은 구동 TFT(DT)의 오프 영역에서의 누설 전류가 허용 범위에 있는 정상임을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 9에 도시된 OLED 표시 장치는 제어 신호 생성부(100) 및 화상 처리부(200)를 포함하는 타이밍 컨트롤러(10)와, 메모리(M), 데이터 드라이버(20), 게이트 드라이버(30), 표시 패널(40) 등을 구비한다. 여기서, 화상 처리부(200) 및 데이터 드라이버(20)는 데이터 처리부로 표현될 수 있다.
화상 처리부(200)는 도 9와 같이 타이밍 컨트롤러(10)에 내장되어 하나의 IC로 구성되거나, 도시하지 않았지만 타이밍 컨트롤러(10)와 분리되어 별개의 IC로 구성될 수 있으며 이 경우 타이밍 컨트롤러(10)는 화상 처리부(200)와 데이터 드라이버(20) 사이에 접속될 수 있다. 이하에서는 타이밍 컨트롤러(10)가 화상 처리부(200)를 포함한 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.
메모리(M)에는 각 서브픽셀의 균일한 전류를 위하여 각 서브픽셀의 특성에 따라 설정된 보상 정보가 저장된다. 보상 정보는 각 서브픽셀의 구동 TFT의 임계 전압(Vth)를 보상하기 위한 임계 전압 보상값과, 구동 TFT의 이동도 편자를 보상하기 위한 이동도 보상값을 포함한다. 보상 정보는 제품 출하전 각 서브픽셀의 구동 특성인 임계 전압 및 이동도를 센싱한 센싱값을 기초로 미리 설정되어 메모리(M)에 저장된다. 제품 출하 이후, 메모리(M)에 저장된 보상 정보는 원하는 구동 시간마다 센싱 모드를 통해 각 서브픽셀의 특성이 다시 센싱되어 업데이트된다. 파워-온시 부팅 시간, 파워-오프시 종료 시간, 각 프레임의 블랭킹 기간 등을 포함하는 적어도 하나의 원하는 시간마다 센싱 모드가 실행되어 메모리(M)에 저장된 보상 정보가 업데이트될 수 있다.
예를 들면, 이동도는 외부 환경 조건인 온도 및 빛 등의 영향을 많이 받으므로 파워-온시 부팅 시간 및 각 프레임의 블랭킹 기간 중 적어도 하나의 시간마다 센싱되어 메모리(M)에 저장된 이동도 보상값이 업데이트될 수 있다. 임계 전압은 각 프레임의 블랭킹 기간 및 파워-오프시 종료 시간 중 적어도 하나의 시간마다 센싱되어 메모리(M)에 저장된 임계 전압 보상값이 업데이트될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(10)에서 제어 신호 생성부(100)는 외부 시스템(도시하지 않음)으로 입력되는 다수의 타이밍 신호를 이용하여 데이터 드라이버(20) 및 게이트 드라이버(30)의 구동 타이밍을 각각 제어하는 데이터 제어 신호 및 게이트 제어 신호를 생성하여 데이터 드라이버(20) 및 게이트 드라이버(30)로 출력한다. 예를 들면, 제어 신호 생성부(100)는 외부 시스템으로부터의 클럭 신호, 데이터 이네이블 신호, 수평 동기 신호, 수직 동기 신호 등과 같은 다수의 타이밍 신호를 이용하여 데이터 드라이버(20)의 구동 타이밍을 제어하는 소스 스타트 펄스, 소스 쉬프트 클럭, 소스 출력 이네이블 신호 등을 포함하는 다수의 데이터 제어 신호와, 게이트 드라이버(30)의 구동 타이밍을 제어하는 게이트 스타트 펄스, 게이트 쉬프트 클럭 등을 포함하는 다수의 게이트 제어 신호를 생성하여 출력한다.
타이밍 컨트롤러(10)에서 화상 처리부(200)는 외부 시스템부터 입력된 화상 데이터를 메모리(M)의 보상 정보를 이용하여 보상하고 보상된 데이터를 데이터 드라이버(20)로 출력한다. 화상 처리부(200)는 데이터 드라이버(20)를 통해 센싱된 각 서브픽셀의 센싱 정보를 정해진 연산에 따라 가공하여 보상 정보로 변환하고 메모리(M)의 보상 정보를 업데이트한다.
또한, 화상 처리부(200)는 소비 전력 절감을 위하여, 입력 화상 데이터를 이용하여 각 프레임의 화상에 따른 피크 휘도를 결정하고 총전류를 계산하며, 피크 휘도 및 총전류에 따라 고전위 전압을 결정하여 데이터 드라이버(20)로 공급하기도 한다.
또한, 화상 처리부(200)는 외부 시스템으로 화상 데이터로써 R/G/B 데이터가 입력되면, 미리 정해진 연산을 통해 R/G/B 데이터를 R'/G'/B'/W 데이터로 변환하여 전술한 화상 처리에 이용할 수 있다. 예를 들면, 화상 처리부(200)는 미리 정해신 연산에 따라 R/G/B 데이터 중 최소 계조값(또는 공통 계조값)을 W 데이터로 생성하고, W 데이터와 R/G/B 데이터를 각각 감산 연산함으로써 나머지 R'/G'/B' 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 화상 처리부(200)는 원하는 센싱 모드에서 각 서브픽셀로부터 센싱된 구동 TFT의 임계 전압을 최소 임계 전압과 비교하여 센싱된 임계 전압이 최소 임계 전압보다 작은 노멀 휘점 불량을 센싱하고, 노멀 휘점 불량으로 센싱된 서브픽셀은 표시 모드에서 블랙 데이터를 공급하여 암점화시킬 수 있다.
특히, 화상 처리부(200)는 도 3에 도시된 휘점 예측부(50)를 포함하여, 원하는 센싱 모드에서 각 서브픽셀의 구동 TFT의 누설 전류를 센싱하여 미세한 쇼트 불량으로 인한 진행성 휘점을 예측하고, 진행성 휘점으로 예측된 서브픽셀은 표시 모드에서 블랙 데이터를 공급하고 레퍼런스 전압을 보정하여 암점화시킴으로써 진행성 휘점 불량을 방지할 수 있다.
예를 들면, 화상 처리부(200)의 노멀 휘점 불량 센싱과, 진행성 휘점 불량 예측 센싱은 각 구동 TFT의 임계 전압을 센싱하여 업데이트하는 전원 오프의 센싱 모드에서 진행될 수 있으나, 이것으로 한정되지 않는다.
데이터 드라이버(20)는 표시 모드 및 센싱 모드에서 타이밍 컨트롤러(10)로부터 공급된 데이터 제어 신호를 이용하여, 타이밍 컨트롤러(10)로부터 공급된 데이터를 아날로그 데이터 신호로 변환하여 표시 패널(40)로 공급한다. 데이터 드라이버(20)는 내장된 감마 전압 생성부(도시하지 않음)로부터의 감마 전압세트를 이용하여 디지털 데이터를 아날로그 데이터 전압으로 변환한다.
또한, 데이터 드라이버(20)는 표시 모드 및 센싱 모드에서 타이밍 컨트롤러(10)의 전류 제어부(210)로부터 공급된 디지털 고전위 전압을 아날로그 고전위 전압으로 변환하거나, 디지털 고전위 전압에 따라 아날로그 고전위 전압을 조정하여 표시 패널(40)로 공급한다. 감마 전압 생성부는 아날로그 고전위 전압을 저항 스트링을 통해 분압하여 다수의 감마 전압을 포함하는 감마 전압 세트를 생성한다.
또한, 데이터 드라이버(20)는 센싱 모드에서 표시 패널(50)의 각 서브픽셀로부터 레퍼런스 라인을 통해 센싱된 전압(또는 전류)을 디지털 센싱값으로 변환하여 타이밍 컨트롤러(10)로 공급한다.
데이터 드라이버(20)는 적어도 하나의 데이터 드라이브 IC로 구성되어 TCP(Tape Carrier Package), COF(Chip On Film), FPC(Flexible Print Circuit) 등과 같은 회로 필름에 실장되고, 표시 패널(40)에 TAB(Tape Automatic Bonding) 방식으로 부착되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 표시 패널(40)의 비표시 영역 상에 실장될 수 있다.
게이트 드라이버(30)는 타이밍 컨트롤러(10)로부터 공급된 게이트 제어 신호를 이용하여 표시 패널(40)의 다수의 게이트 라인을 구동한다. 게이트 드라이버(30)는 게이트 제어 신호를 이용하여 각 게이트 라인에 해당 스캔 기간에서 게이트 온 전압의 스캔 펄스를 공급하고, 나머지 기간에서는 게이트 오프 전압을 공급한다. 게이트 드라이버(30)는 타이밍 컨트롤러(10)로부터 직접 게이트 제어 신호를 공급받거나, 타이밍 컨트롤러(10)로부터 데이터 드라이버(20)를 경유하여 게이트 제어 신호를 공급받을 수 있다.
게이트 드라이버(30)는 적어도 하나의 게이트 드라이브 IC로 구성되고 TCP, COF, FPC 등과 같은 회로 필름에 실장되어 표시 패널(40)에 TAB 방식으로 부착되거나, COG 방식으로 표시 패널(40)의 비표시 영역 상에 실장될 수 있다. 이와 달리, 게이트 드라이버(30)는 표시 패널(40)의 픽셀 어레이에 형성되는 TFT 어레이와 함께 TFT 기판의 비표시 영역에 형성됨으로써 표시 패널(40)에 내장된 GIP(Gate In Panel) 타입으로 형성될 수 있다.
표시 패널(40)은 매트릭스 형태의 픽셀 어레이를 포함한다. 픽셀 어레이의 각 픽셀은 R/W/B/G 서브픽셀들을 포함하여 구성된다. 이와 다르게, 각 픽셀은 R/G/B 서브픽셀들을 포함하여 구성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 진행성 휘점 예측 센싱 및 보상 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도이다.
단계 2(S2)에서 데이터 드라이버(20)는 화상 처리부(200)로부터 공급된 센싱용 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 표시 패널(40)의 각 서브픽셀로 공급하고, 화상 처리부(200)는 데이터 드라이버(20)를 통해 각 서브픽셀의 임계 전압(Vth) 센싱한다.
단계 4(S4)에서 화상 처리부(200)는 각 서브픽셀의 센싱된 임계 전압(Vth)을 미리 설정된 최소 임계 전압과 비교하여 노멀 휘점 불량을 센싱한다. 화상 처리부(200)는 센싱된 임계 전압(Vth)이 최소 임계 전압 미만인 경우 해당 서브픽셀을 노멀 휘점 불량으로 판단하고, 단계 6(S6)으로 진행하여 해당 서브픽셀에 블랙 데이터를 공급함으로써 암점화시킨다.
화상 처리부(200)는 센싱된 임계 전압(Vth)이 최소 임계 전압 이상인 경우 정상 서브픽셀로 판단하고, 단계 8(S8)로 진행하여 정상 서브픽셀들을 정상 구동한다.
단계 10(S10)에서 데이터 드라이버(20)는 화상 처리부(200)로부터 공급된 블랙 데이터를 블랙 데이터 전압으로 변환하여 표시 패널(40)의 각 서브픽셀로 공급하고, 충분한 발광 기간 이후에 구동 TFT의 누설 전류에 대응하는 전압을 레퍼런스 라인을 통해 센싱한다. 화상 처리부(200)는 데이터 드라이버(20)로부터의 센싱값을 블랙 데이터와 비교하여 진행성 휘점 불량 여부를 예측한다. 화상 처리부(200)는 센싱값이 블랙 데이터 이상이면 진행성 휘점 불량으로 판단하고, 단계 12(S12)로 진행하여 해당 서브픽셀에 블랙 데이터를 공급하고 센싱값에 따라 레퍼런스 전압(Vref)를 증가시켜서 암점화시킨다. 센싱값이 클수록 레퍼런스 전압(Vref)이 증가되어 구동 TFT에서 미세한 쇼트가 발생되더라도 구동 TFT의 구동 전압(Vgs)은 임계 전압(Vth)보다 작으므로 해당 서브픽셀은 암점화된다.
화상 처리부(200)는 센싱값이 블랙 데이터 미만이면 정상 서브픽셀로 판단하고, 단계 14(S14)로 진행하여 정상 서브픽셀들을 정상 구동한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 OLED 표시 장치 및 그 구동 방법은 블랙 데이터에 대한 구동 TFT의 누설 전류를 센싱함으로써 미세한 쇼트에 의해 구동 시간이 경과함에 따라 진행성 휘점 불량으로 발생될 서브픽셀을 예측 센싱할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 OLED 표시 장치 및 그 구동 방법은 진행성 휘점 불량으로 예측 센싱된 서브픽셀은 블랙 데이터 전압과 상대적으로 높은 레퍼런스 전압을 이용하여 구동 TFT의 게이트-소스간 전압(Vgs)이 임계 전압(Vth)보다 작아지게 보정하여 암점화시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 OLED 표시 장치 및 그 구동 방법은 진행성 휘점 불량을 예측 센싱하여 보정함으로써 화질을 향상시킬 수 있음과 아울러 수명을 증가시킬 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.
10: 타이밍 컨트롤러 20: 데이터 드라이버
30: 게이트 드라이버 40: 표시 패널
100: 제어 신호 생성부 200: 화상 처리부
50: 휘점 예측부 M: 메모리
22: 데이터 구동부 24: 센싱부

Claims (10)

  1. 각 서브픽셀에서 발광 소자를 구동하는 구동 박막 트랜지스터(이하, TFT)에 오프 구동 전압을 공급하고, 상기 구동 TFT의 누설 전류를 전압으로 센싱하는 데이터 드라이버와;
    상기 데이터 드라이버를 통해 센싱된 전압값을 기준값과 비교하여 해당 서브픽셀의 진행성 휘점을 예측하고, 상기 진행성 휘점으로 예측된 서브픽셀을 암점화시켜 보정하는 휘점 예측부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드(이하 OLED) 표시 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 드라이버는
    해당 서브픽셀의 상기 구동 TFT의 제1 및 제2 노드 각각에 블랙 데이터 전압 및 레퍼런스 전압을 공급하여 상기 블랙 데이터 전압과 레퍼런스 전압의 차전압을 상기 구동 TFT에 상기 오프 구동 전압으로 공급하고,
    상기 구동 TFT의 상기 오프 구동 전압에 의한 상기 누설 전류가 미리 설정된 발광 기간동안 상기 발광 소자로 흐른 후, 상기 구동 TFT의 누설 전류를 레퍼런스 라인과 접속된 커패시터에 저장하여 그 커패시터에 저장된 전압을 센싱하는 것을 특징으로 하는 OLED 표시 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 휘점 예측부는
    상기 센싱된 전압값을 블랙 데이터와 비교하여, 상기 센싱된 전압값이 상기 블랙 데이터 이상이면 해당 서브픽셀을 상기 진행성 휘점으로 예측하고,
    상기 진행성 휘점으로 예측된 서브픽셀에 상기 블랙 데이터가 공급되게 하고, 상기 센싱된 전압값에 따라 상기 레퍼런스 전압을 증가시켜서 암점화하는 것을 특징으로 하는 OLED 표시 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 휘점 예측부를 포함하는 화상 처리부를 추가로 구비하고,
    상기 화상 처리부는
    상기 데이터 드라이버를 통해 상기 각 구동 TFT의 임계 전압을 센싱하고,
    상기 센싱된 임계 전압을 미리 설정된 최소 임계 전압과 비교하여 상기 센싱된 임계 전압이 상기 최소 임계 전압보다 작은 노멀 휘점을 센싱하고,
    상기 노멀 휘점으로 센싱된 서브픽셀에 블랙 데이터를 공급하여 암점화하는 것을 포함하는 OLED 표시 장치.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 휘점 예측부는
    고전위 전압의 공급 라인과 상기 구동 TFT의 게이트 노드 사이의 파티클에 의한 미세 쇼트에 의해 구동 시간이 경과할수록 상기 진행성 휘점이 발생될 서브픽셀을 예측 센싱하는 것을 특징으로 하는 OLED 표시 장치.
  6. 각 서브픽셀에서 발광 소자를 구동하는 구동 TFT의 오프 구동 전압에 대한 누설 전류를 전압으로 센싱하는 제1 단계와,
    상기 센싱된 전압을 기준값과 비교하여 해당 서브픽셀의 진행성 휘점을 예측하는 제2 단계와,
    상기 진행성 휘점으로 예측된 서브픽셀을 암점화시켜 보정하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 표시 장치의 구동 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 단계는
    해당 서브픽셀의 상기 구동 TFT의 제1 및 제2 노드 각각에 블랙 데이터 전압 및 레퍼런스 전압을 공급하여 상기 블랙 데이터 전압과 레퍼런스 전압의 차전압을 상기 구동 TFT에 상기 오프 구동 전압으로 공급하는 단계와,
    상기 구동 TFT의 상기 오프 구동 전압에 의한 상기 누설 전류가 미리 설정된 발광 기간동안 상기 발광 소자로 흐르게 하는 단계와,
    상기 구동 TFT의 누설 전류를 레퍼런스 라인과 접속된 커패시터에 저장하여 그 커패시터에 저장된 전압을 센싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 표시 장치의 구동 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 단계는
    상기 센싱된 전압을 상기 블랙 데이터 전압과 비교하여, 상기 센싱된 전압이 상기 블랙 데이터 전압 이상이면 해당 서브픽셀을 상기 진행성 휘점으로 예측하는 단계를 포함하는 것을 OLED 표시 장치의 구동 방법.
  9. 청구항 7 있어서,
    상기 제3 단계는
    상기 진행성 휘점으로 예측된 서브픽셀에 상기 블랙 데이터 전압을 공급하고, 상기 센싱된 전압에 따라 상기 레퍼런스 전압을 조정하여 암점화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 표시 장치의 구동 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 단계 이전에,
    상기 각 구동 TFT의 임계 전압을 센싱하는 단계와,
    상기 센싱된 임계 전압을 미리 설정된 최소 임계 전압과 비교하여 상기 센싱된 임계 전압이 상기 최소 임계 전압보다 작은 노멀 휘점을 센싱하는 단계와;
    상기 노멀 휘점으로 센싱된 서브픽셀에 상기 블랙 데이터 전압을 공급하여 암점화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 표시 장치의 구동 방법.
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