KR20160079564A - Oled 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 패널의 서브 픽셀마다 구비된 구동 TFT의 문턱 전압 보상값을 상기 서브 픽셀에 공급되는 영상 데이터의 계조에 따라 다르게 적용하여 계조에 따라 다른 구동 TFT의 문턱 전압 보상값이 적용된 OLED 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 OLED 표시 장치는, 각 서브 픽셀마다 구비된 구동 TFT의 문턱 전압을 산출하는 문턱 전압 검출부, 상기 구동 TFT의 문턱 전압 정보 및 외부로부터의 영상 데이터의 계조 정보를 입력받아 각 계조별 문턱 전압 보상값을 생성하고, 상기 계조별 문턱 전압 보상값이 적용된 영상 데이터를 생성하여 상기 데이터 드라이버로 전달하는 문턱 전압 보상부를 구비한다.

Description

OLED 표시 장치 및 그 구동 방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE AND DRIVING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 OLED 표시 장치에 관한 것으로, 특히 저계조에서의 보상 전압의 전달율을 높여 보상 성능을 향상시키고 화질을 개선시킬 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 OLED층을 발광시키는 자발광 소자들로 구성된 것으로, 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 OLED층으로 구성된 OLED 소자와, OLED 소자를 독립적으로 구동하기 위하여 적어도 스위칭 박막 TFT(Thin Film Transistor; TFT) 및 스토리지 커패시터와 구동 TFT를 포함하는 픽셀 회로를 구비한다.
OLED 표시 장치는 여러가지 원인으로 인한 서브픽셀별 구동 특성의 차이에 의해 휘도가 균일하지 않은 문제를 갖고 있다. 예를 들면, 공정 편차 등으로 인한 구동 TFT의 문턱 전압(이하, Vth) 및 이동도(mobility) 등과 같은 서브픽셀별 구동 특성이 차이가 있고, 구동 시간의 경과에 따라 나타나는 구동 TFT나 OLED 소자의 열화 등으로 인하여 서브픽셀별 구동 특성이 가변함으로써, 동일 데이터 대비 서브픽셀별 전류가 균일하지 않아 휘도 불균일 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위하여, OLED 표시 장치는 각 서브픽셀의 구동 특성을 센싱하고 센싱된 특성 정보를 이용하여 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 문턱 전압 및 이동도를 보상하기 위한 보상값들을 산출하여 메모리에 저장하거나 업데이트한 다음, 저장된 보상값을 이용하여 각 서브픽셀에 공급될 데이터를 보상하고 있다.
구동 TFT의 문턱 전압 보상은, 상기 구동 TFT의 문턱 전압 보상값을 적용하여 상기 구동 TFT의 게이트에 공급되는 데이터 전압(Vdata)값을 보상함으로써 이루어진다.
상기 구동 TFT의 문턱 전압 보상을 위하여, 각 서브 픽셀은 센싱 기간과 발광 기간을 갖는다. 발광 기간에는 상기 데이터 전압(Vdata)이 각 서브 픽셀에 공급되어 각 서브 픽셀에 구비된 커패시터(Cst)를 충전하고 상기 커패시터(Cst)에 충전된 데이터 전압(Vdata)이 구동 TFT를 온 구동 하여 정전압(EVDD)이 각 서브 픽셀의 OLED 소자(OLED)에 공급되어 상기 OLED 소자(OLED)가 발광한다.
센싱 기간에는, 상기 각 서브 픽셀의 구동 TFT와 OLED 소자 및 커패시터의 일측이 접속된 노드에 인가되는 서브 픽셀 전압을 레퍼런스 라인을 통하여 데이터 드라이버에서 측정하고, 상기 서브 픽셀 전압을 디지털 신호로 변환하여 타이밍 컨트롤러로 전송하여, 문턱 전압을 도출하고, 상기 서브 픽셀에 공급하는 데이터 전압에 문턱 전압에 따른 보상값을 적용하여 보상된 데이터 전압을 각 서브 픽셀에 출력한다.
이 때, 상기 구동 TFT의 채널에 흐르는 전류는 상기 구동 TFT의 게이트-소스 전압(Vgs)에서 문턱 전압(Vth)을 뺀 값(Vgs-Vth)에 비례한다. 그런데, 상기 Vgs값은 센싱 기간과 발광 기간에서 서로 다른값을 나타낸다. 즉, 구동 TFT의 문턱 전압값을 도출해 낸다 하더라도, 센싱 기간의 Vgs값에 비하여 발광 기간의 Vgs값이 작기 때문에, 상기 Vth 값 보상만으로 충분한 데이터 전압의 보상이 이루어지지 않게 된다.
각 서브 픽셀이 고계조 영상을 표시할 때에는 데이터 전압(Vdata)값이 크기 때문에 그에 따라 Vgs값도 커지며, 문턱 전압(Vth)값이 작은 때에는 상기 Vgs Vth 값의 차이가 크게 부각되지 않기 때문에 상기 문제점이 잘 나타나지 않는다. 그러나 저계조 영상을 표시하거나, 문턱 전압(Vth)값이 큰 경우에는, 상기 문제점으로 인하여 표시 패널의 휘도의 편차로 인한 얼룩이 발생하게 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 각 계조별로 서로 다른 문턱 전압 보상 계수를 적용하여 구동 TFT의 문턱 전압 보상을 최적화할 수 있는 OLED 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 OLED 표시 장치는, 각 서브 픽셀마다 구동 TFT의 문턱 전압을 산출하는 문턱 전압 검출부 및 구동 TFT의 문턱 전압 정보 및 외부로부터의 영상 데이터의 계조 정보를 입력받아 각 계조별로 다른 값으로 보상된 영상 데이터를 생성하여 데이터 드라이버로 출력하는 문턱 전압 보상부를 구비한다.
본 발명에 따른 OLED 표시 장치를 구동하는 방법은, 표시 패널의 각 서브 픽셀마다 구비된 구동 TFT의 문턱 전압을 산출하는 단계와, 산출된 구동 TFT의 문턱 전압 정보 및 외부로부터 입력받은 영상 데이터의 계조 정보를 입력받아 각 계조별 문턱 전압 보상값을 산출하고, 상기 문턱 전압 보상값이 적용된 영상 데이터를 생성하여 각 서브 픽셀에 출력하는 단계를 포함한다.
각 서브 픽셀에 공급되는 영상 데이터의 영상에 따라 다른 문턱 전압 보상값이 적용되므로, 저계조 영상을 표시하거나, 문턱 전압(Vth)값이 큰 경우에도 충분한 구동 TFT의 문턱 전압 보상이 이루어지므로, 표시 패널의 휘도의 편차가 해소된다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 OLED 표시 장치의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치를 상세히 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 상기 데이터 드라이버를 상세히 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 각 계조 및 문턱 전압의 크기와 관계없이 동일한 문턱 전압 보상값을 적용하였을 때 보상률의 차이를 상대적으로 도시한 그래프이다.
도 5는 저계조(63gray)에서 보상 계수가 적용된 문턱 전압 보상값을 적용한 경우 상기 발광 소자에 흐르는 보상률의 차이를 상대적으로 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
본 발명을 설명하기 위해, 본 발명에서 예시한 OLED 표시 장치는, 각 서브 픽셀을 정의하도록 교차하는 복수의 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL)을 구비한 표시 패널(2), 외부로부터 입력되는 영상 데이터를 정렬하고, 상기 서브 픽셀의 동작 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러(6), 상기 타이밍 컨트롤러로부터 게이트 드라이버 제어 신호를 입력받아 각 게이트 라인(GL)에 게이트 신호를 출력하는 게이트 드라이버(5), 및 상기 타이밍 컨트롤러(6)로부터 데이터 드라이버 제어 신호를 입력받아 상기 각 데이터 라인(DL)에 데이터 전압을 공급하는 데이터 드라이버(4)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치를 상세히 설명하기 위한 예시도이다.
본 발명에 따른 OLED 표시 장치는, 측정된 각 서브 픽셀의 전압 정보를 입력받아 구동 TFT의 문턱 전압(Vth)을 산출하는 문턱 전압 검출부(9), 및 상기 산출된 구동 TFT의 문턱 전압 정보 및 외부로부터의 영상 데이터의 계조 정보를 입력받아 각 계조별로 다른 값으로 보상된 영상 데이터를 생성하여 상기 데이터 드라이버(4)로 출력하는 문턱 전압 보상부(10)를 구비한다.
이 때, 문턱 전압 보상부(10)가 계조별로 다른 값은 가진 보상된 데이터 신호를 생성하기 위하여, 계조별로 다른 보상 계수가 룩-업 테이블로 저장된 메모리(11)를 더 구비할 수 있다.
상기 문턱 전압 검출부(9), 문턱 전압 보상부(10) 및 메모리(11) 각각은. 상기 OLED 표시 장치 내부에 별도의 회로로 구성될 수도 있고, 타이밍 컨트롤러(6) 내에 형성될 수 있으며, 데이터 드라이버(4) 내에 형성될 수 있다.
도 3은 상기 데이터 드라이버(4)를 상세히 설명하기 위한 예시도이다.
데이터 드라이버(4)는 상기 각 서브 픽셀의 전압 정보를 측정하는 샘플링/홀더를 구비하며, 상기 서브 픽셀의 전압 정보를 디지털 신호로 변환하여 타이밍 컨트롤러로 출력하는 아날로그-디지털 변환기를 구비한다.
이하로는, 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 구동 방법에 관하여 설명한다. 편의상 3T1C 구조를 가지는 OLED 표시 장치를 통하여 설명하지만, 본 구동 방법은 3T1C 구조의 구동 회로 외에도 다양한 구동 회로를 가진 OLED 표시 장치에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 OLED 표시 장치의 표시 패널(2)에 구비된 각 서브 픽셀(3)은 발광 기간 및 센싱 기간을 가진다.
발광 기간의 상기 서브 픽셀의 구동 방법은 종래의 OLED 표시 장치와 같다. 즉, 스위칭 TFT(TR1) 및 구동 TFT(TR2)의 게이트 전극에 하이 신호가 전달되고, 그로 인하여 상기 스위칭 TFT(TR1) 및 구동 TFT(TR2)가 온 구동하면, 데이터 드라이버로부터의 데이터 전압(Vdata)이 커패시터(Cst)에 충전된다. 상기 커패시터(Cst)에 충전된 데이터 전압(Vdata)으로 인하여 데이터 드라이버로부터의 데이터 전압(Vdata)이 공급되지 않을 때에도 구동 TFT(TR2)는 온 구동하며, 그에 따라 정전압(EVDD)이 구동 TFT(TR2)의 채널을 따라 OLED 소자(OLED)에 공급되어 OLED 소자는 발광한다.
센싱 기간에는 게이트 드라이버(5)로부터 제 1 스캔 라인(Scan1) 및 제 2 스캔 라인(Scan2)에 게이트 신호가 인가되고, 그에 따라 스위칭 TFT(TR1) 및 센싱 TFT(TR3)가 온 구동하며, 커패시터, OLED 소자 및 구동 TFT(TR2)와 접속된 제 2 노드(8)에 인가된 전압을 레퍼런스 라인(Ref)을 통하여 데이터 드라이버(4)로 읽어들인 후, 데이터 드라이버(4)는 상기 제 2 노드(8)에 인가된 서브 픽셀 전압을 측정한다.
이 때, 제 2 노드(8)에 인가된 서브 픽셀 전압의 크기는, 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
Vpix = Vdata + Vth
즉 제 2 노드에는 커패시터(Cst)의 영향으로 데이터 전압과 문턱 전압의 합만큼의 전압이 인가되며, 데이터 드라이버(4)는 상기 서브 픽셀 전압을 측정하여 디지털 신호로 변환한 후 문턱 전압 검출부(9)로 출력한다.
데이터 드라이버(4)는 상기 서브 픽셀 전압을 측정하기 위하여 샘플링/홀더 및 아날로그-디지털 변환기를 구비한다. 다시말하면, 상기 샘플링/홀더에서 측정된 서브 픽셀 전압은 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 통해 디지털 신호로 변환된 후 문턱 전압 검출부(9)로 출력된다.
문턱 전압 검출부(9)에서는, 상기 서브 픽셀 전압 및 각 서브 픽셀에 공급된 데이터 전압(Vdata)을 통하여 문턱 전압값(Vth)을 산출한다. 문턱 전압 검출부(9)는 메모리(11)에 저장된 각 서브 픽셀에 공급된 데이터 전압(Vdata)을 읽어들여 상기 수학식1에 대입함으로써 각 서브 픽셀(3)의 문턱 전압(Vth)을 산출할 수 있다.
산출된 각 서브 픽셀(3)의 문턱 전압(Vth)값은 문턱 전압 보상부(10)로 출력된다. 문턱 전압 보상부(10)는, 외부로부터의 영상 데이터(R,G,B 또는 R,G,B,W)를 입력받음과 동시에 각 픽셀별 문턱 전압(Vth)값을 입력받는다.
문턱 전압 보상부(10)는, 상기 각 픽셀별 문턱 전압(Vth)을 통하여 문턱 전압 보상 데이터를 생성하며, 또한 상기 문턱 전압 보상 데이터에 각 계조별 보상 계수를 곱하여 각 서브 픽셀별로 보상된 데이터 신호를 생성한다. 상기 각 계조별 보상 계수를 β라 하면, 수학식 2와 같은 계조별로 보상된 문턱 전압 보상값이 생성된다.
[수학식 2]
ΔVth = βΔVthin
여기서, ΔVth 는 계조별로 보상된 문턱 전압 보상값이며, ΔVthin 은 계조별로 보상값을 적용하지 않은 문턱 전압 보상값이다. 즉, 원래 문턱 전압 보상값에 계조별 문턱 전압 보상 계수(β)를 곱하여 계조별 문턱 전압 보상값을 산출해 낼 수 있다.
문턱 전압 보상부(10)는, 상기 계조별 문턱 전압 보상값과 각 서브 픽셀별 영상 데이터를 합산하여 각 서브 픽셀별로 보상된 데이터 신호를 데이터 드라이버(4)에 출력한다.
데이터 드라이버(4)는, 상기 보상된 데이터 신호를 아날로그 신호로 변환하여 데이터 라인(DL)에 공급함으로써, 각 서브 픽셀에 보상된 데이터 전압(Vdata)을 공급한다.
상기 계조별 문턱 전압 보상 계수(β)는 미리 메모리(11)에 룩-업 테이블로 저장될 수 있다. 문턱 전압 보상부(10)는 각 서브 픽셀별 영상 데이터의 계조 정보를 판독하여 상기 메모리(11)에 저장된 룩-업 테이블로부터 해당 서브 픽셀의 계조에 맞는 문턱 전압 보상 계수(β)를 읽어들여 계조별 문턱 전압 보상값을 산출해 낼 수 있다. 이와 같이 메모리(11)에 계조별 문턱 전압 보상 계수(β)가 저장된 경우, 보다 정밀하게 문턱 전압 보상값을 산출할 수 있는 장점이 있다.
도 4는 각 계조 및 문턱 전압의 크기와 관계없이 동일한 문턱 전압 보상값을 적용하였을 때 보상률의 차이를 상대적으로 도시한 그래프이다.
고계조(255gray)에서는, 문턱 전압의 크기와 상관 없이 문턱 전압 보상값이 동일하더라도 90% 이상의 보상이 이루어지나, 중계조(127gray)에서는 문턱 전압값이 5V인 경우, 약 60% 정도의 보상이 이루어지며, 저계조(63gray)이며 문턱 전압값이 5V인 경우 40% 이하의 보상이 이루어지는 것을 알 수 있다.
도 5는 저계조(63gray)에서 보상 계수가 적용된 문턱 전압 보상값을 적용한 경우 상기 발광 소자에 흐르는 보상률의 차이를 상대적으로 도시한 그래프이다.
보상 계수를 적용하지 않은 그래프의 경우, 40% 이하의 보상이 이루어지며, 1.01의 보상 계수가 적용되는 경우 50-70% 정도의 보상이 이루어지고, 1.02의 보상 계수가 적용되는 경우 80-100% 정의 보상이 이루어지며, 1.03의 보상 계수가 적용되는 경우 문턱 전압값이 5V라면 과다 보상이 이루어짐을 알 수 있다.
따라서, 각 서브 픽셀에 구비된 구동 TFT의 문턱 전압 및 각 영상 데이터의 계조값을 변수로 하여, 보상 계수를 산출하고, 상기 보상 계수를 룩-업 테이블로 메모리에 저장함으로써, 가장 최적화된 문턱 전압 보상값을 산출해 낼 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 OLED 표시 장치는, 각 서브 픽셀에 구비된 구동 TFT의 문턱 전압을 산출하고, 상기 문턱 전압값과 영상 데이터의 계조값에 따라 각기 다른 보상 문턱 전압 보상 계수가 적용된 문턱 전압 보상값을 산출하고, 이를 이용하여 보상된 영상 데이터를 생성하여 각 서브 픽셀에 공급함으로써, 계조 또는 문턱 전압의 크기에 따른 보상값이 적용되며, 그에 따라 계조 또는 문턱 전압별로 불균일한 보상률을 가지는 문제가 해결되어 표시 패널의 표시 품질이 향상된다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
2 : 표시 패널 3 : 서브 픽셀
4 : 데이터 드라이버 5 : 게이트 드라이버
6 : 타이밍 컨트롤러 9 : 문턱 전압 검출부
10 : 문턱 전압 보상부 11 : 메모리

Claims (6)

  1. 각 서브 픽셀을 정의하도록 교차하는 복수의 데이터 라인 및 게이트 라인을 구비한 표시 패널 및 상기 데이터 라인에 데이터 전압을 공급하는 데이터 드라이버를 구비한 OLED 표시 장치에 있어서,
    상기 각 서브 픽셀의 전압 정보를 통하여 각 서브 픽셀마다 구비된 구동 TFT의 문턱 전압을 산출하는 문턱 전압 검출부,
    상기 산출된 구동 TFT의 문턱 전압 정보 및 상기 외부로부터의 영상 데이터의 계조 정보를 입력받아 상기 계조 정보에 따른 계조별 문턱 전압 보상 계수를 이용하여 각 계조별 문턱 전압 보상값을 생성하고, 상기 계조별 문턱 전압 보상값이 적용된 영상 데이터를 생성하여 상기 데이터 드라이버로 전달하는 문턱 전압 보상부를 구비한 것을 특징으로 하는 OLED 표시 장치.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 문턱 전압 보상부가 계조별로 다른 보상된 데이터 신호를 생성하기 위하여, 계조별로 다른 보상 계수가 룩-업 테이블로 저장된 메모리를 더 구비한 것을 특징으로 하는 OLED 표시 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 문턱전압 검출부, 문턱 전압 보상부 및 메모리는,
    별도로 구성되거나, 상기 타이밍 컨트롤러, 또는 데이터 드라이버 중 하나에 포함될 수 있음을 특징으로 하는 OLED 표시 장치.
  4. 표시 패널의 각 서브 픽셀마다 구비된 구동 TFT의 문턱 전압을 산출하는 단계와,
    상기 산출된 구동 TFT의 문턱 전압 및 외부로부터의 영상 데이터의 계조 정보를 입력받아 상기 계조 정보에 따른 계조별 문턱 전압 보상 계수를 이용하여, 각 계조별로 다른 보상된 영상 데이터를 생성하고 상기 각 서브 픽셀에 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 OLED 표시 장치의 구동 방법.
  5. 청구항 4 에 있어서,
    상기 보상된 영상 데이터를 생성하여 상기 각 서브 픽셀에 출력하는 단계는,
    상기 구동 TFT의 문턱 전압에 따른 문턱 전압 보상값에 계조별 문턱 전압 보상 계수를 적용하여 계조별 문턱 전압 보상값을 산출하는 단계와,
    상기 계조별 문턱 전압 보상값과 상기 각 서브 픽셀별 영상 데이터를 합산하여 계조별로 보상된 영상 데이터를 생성하여 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 OLED 표시 장치의 구동 방법.
  6. 청구항 4 에 있어서,
    상기 계조별 문턱 전압 보상값을 출력하는 단계는,
    상기 문턱 전압 보상 계수가 룩-업 테이블로 저장된 것을 특징으로 하는 OLED 표시 장치의 구동 방법.
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