KR20170078979A - 유기발광 표시장치의 구동방법 - Google Patents

유기발광 표시장치의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속적으로 이뤄지는 데이터기입 기간, 부스팅 기간, 및 센싱 기간 각각에서 센싱용 스캔 신호를 온 레벨, 오프 레벨, 및 온 레벨로 출력하는 단계와, 상기 데이터기입 기간에서 상기 구동 TFT의 전기적 특성에 따른 온 레벨의 제1 센싱용 데이터전압을 상기 구동 TFT의 게이트전극에 공급하고, 상기 센싱 기간에서 상기 구동 TFT의 전기적 특성에 따른 오프 레벨의 제2 센싱용 데이터전압을 상기 구동 TFT의 게이트전극에 공급하는 단계와, 상기 데이터기입 기간에서 초기화전압을 상기 구동 TFT의 소스전극에 공급하고, 상기 부스팅 기간 동안 상기 OLED의 기생 커패시터에 축적된 전하량을 상기 센싱 기간에서 센싱하는 단계를 포함한다.

Description

유기발광 표시장치의 구동방법{Driving Method Of Organic Light Emitting Display}
본 발명은 유기발광 표시장치에 관한 것으로, 특히 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)의 열화를 보상할 수 있는 유기발광 표시장치의 구동방법에 관한 것이다.
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 TFT(Thin Film Transistor)를 포함하며, 구동전류에 비례하는 OLED의 발광량으로 표시 계조(휘도)를 조절한다.
통상 OLED는 발광시간이 경과 함에 따라서 OLED의 동작점 전압(문턱전압)이 증가하고 발광효율이 감소하는 열화 특성이 있다. 각 픽셀의 OLED에 인가되는 전류 누적치는 해당 픽셀에서 구현된 계조 누적치에 비례하므로, 상기와 같은 OLED 열화 정도는 픽셀마다 달라질 수 있다. 이러한 픽셀들 간 OLED 열화 편차는 휘도 편차를 야기하고, 이것이 심화되면 영상 고착화(Image Sticking) 현상이 발생될 수 있다.
OLED 열화를 보상하기 위해 OLED 열화를 센싱한 후, 이 센싱값을 기초로 외부 회로에서 비디오 데이터를 변조하는 다양한 보상 방식이 제안된 바 있다. 하지만 기존에 알려진 OLED 열화 보상 방식에서는 구동 TFT의 전기적 특성 편차를 고려하지 않았기 때문에 OLED 열화를 정확히 센싱할 수 없었고 그에 따라 보상 성능이 떨어지는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 구동 TFT의 전기적 특성 편차가 OLED의 열화 센싱에 미치는 영향을 최소화하여 OLED 열화 센싱의 정확성과 보상 성능을 높일 수 있도록 한 유기발광 표시장치의 구동방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 구동 TFT와 상기 구동 TFT의 소스전극에 접속된 OLED를 각각 포함한 다수의 픽셀들이 구비된 유기발광 표시장치의 구동방법으로서, 연속적으로 이뤄지는 데이터기입 기간, 부스팅 기간, 및 센싱 기간 각각에서 센싱용 스캔 신호를 온 레벨, 오프 레벨, 및 온 레벨로 출력하는 단계와, 상기 데이터기입 기간에서 상기 구동 TFT의 전기적 특성에 따른 온 레벨의 제1 센싱용 데이터전압을 상기 구동 TFT의 게이트전극에 공급하고, 상기 센싱 기간에서 상기 구동 TFT의 전기적 특성에 따른 오프 레벨의 제2 센싱용 데이터전압을 상기 구동 TFT의 게이트전극에 공급하는 단계와, 상기 데이터기입 기간에서 초기화전압을 상기 구동 TFT의 소스전극에 공급하고, 상기 부스팅 기간 동안 상기 OLED의 기생 커패시터에 축적된 전하량을 상기 센싱 기간에서 센싱하는 단계를 포함하고, 상기 제1 센싱용 데이터전압과 상기 제2 센싱용 데이터전압 간의 전압 차이가 모든 픽셀들에서 동일한 특징을 갖는다.
본 발명은 부스팅 기간에서 센싱 기간으로 변할 때 구동 TFT의 게이트 전위 변화량을 모든 픽셀들에서 동일하게 함으로써, 구동 TFT의 전기적 특성 편차가 OLED의 열화 센싱에 미치는 영향을 최소화하여 OLED 열화 센싱값의 정확성과 보상 성능을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 보여주는 도면.
도 2a 및 도 2b는 센싱 라인과 픽셀의 접속 예를 보여주는 도면.
도 3은 OLED 열화를 센싱하기 위한 픽셀 어레이와 데이터 드라이버 IC의 일 구성을 보여주는 도면.
도 4는 일 픽셀 구성과, 전류 센싱 방식으로 OLED 열화를 센싱하는 일 센싱 유닛의 구성을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 열화 센싱 타이밍을 보여주는 도면.
도 6a 내지 도 6c는 각각 도 5의 데이터기입 기간, 부스팅 기간, 및 센싱 기간에 있어 픽셀과 전류 적분기의 동작 상태를 보여주는 도면들.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 OLED 열화 센싱 타이밍을 보여주는 도면.
도 8은 본 발명에 따라 부스팅 기간에서 센싱 기간으로 변할 때 구동 TFT의 게이트 노드의 전위 변화량을 모든 픽셀들에서 동일하게 하여 OLED 열화 센싱 편차를 없앤 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면.
도 9는 OLED 애노드 전압과 OLED 구동전류 간의 관계를 나타내는 그래프가 OLED 열화에 따라 쉬프트되는 것을 보여주는 도면.
도 10은 OLED 열화 센싱시 인가되는 센싱용 데이터전압을 구동 TFT의 문턱전압 편차에 따라 다르게 설정하는 예를 보여주는 도면.
도 11은 구동 TFT의 문턱전압 변화에 따른 종래 기술 및 본 발명의 OLED 열화 센싱 결과를 서로 비교하여 보여주는 도면.
이하에서는 이러한 본 발명의 기술적 사상을 실시예를 통해 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 보여준다. 도 2a 및 도 2b는 센싱 라인과 픽셀의 접속 예를 보여준다. 그리고, 도 3은 OLED 열화를 센싱하기 위한 픽셀 어레이와 데이터 드라이버 IC의 일 구성을 보여준다.
도 1 내지 도 3을 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 데이터라인들 및 센싱라인들(14A,14B)과, 다수의 게이트라인들(15)이 교차되고, 이 교차영역마다 픽셀들(P)이 매트릭스 형태로 배치된다.
픽셀들(P)은 도 2a 및 도 2b와 같이 서로 수평으로 이웃한 적색 표시용 R 픽셀, 백색 표시용 W 픽셀, 녹색 표시용 G 픽셀, 청색 표시용 B 픽셀을 포함할 수 있다. 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 스캔 신호에 응답하여, 데이터라인(14A)과 전기적으로 연결되어 데이터라인(14A)으로부터 데이터전압을 입력받고, 센싱라인(14B)을 통해 센싱신호를 출력한다.
센싱 라인(14B)은 도 2a 및 도 3과 같이 수평으로 이웃한 각 픽셀에 서로 독립적으로 접속될 수 있다. 이러한 센싱 라인 독립 구조에서, 수평으로 서로 이웃한 R 픽셀, W 픽셀, G 픽셀, B 픽셀 각각이 서로 다른 센싱 라인에 접속될 수 있다. 한편, 센싱 라인(14B)은 도 2b와 같이 수평으로 이웃한 적어도 2개 이상의 픽셀들에 공통으로 접속됨으로써, 표시패널의 개구율을 증가시킬 수도 있다. 예컨대, 수평으로 서로 이웃한 R 픽셀, W 픽셀, G 픽셀, B 픽셀이 서로 동일한 센싱 라인을 공유할 수 있다. 이러한 센싱 라인 공유 구조에서, 센싱 라인은 유닛 픽셀(R 픽셀, W 픽셀, G 픽셀, B 픽셀을 포함)마다 하나씩 할당될 수 있다.
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 입력 영상을 표시하기 위한한 노멀 구동모드와, OLED의 열화를 센싱하기 위한 센싱 구동모드에서 서로 다르게 동작할 수 있다.
센싱 구동은 노멀 구동이 시작되기 전의 파워 온 시퀀스(Power On Sequence) 과정에서 수행되거나 또는, 노멀 구동 중의 수직 블랭크 기간들에서 수행되거나 또는, 노멀 구동이 종료된 이후의 파워 오프 시퀀스(Power Off Sequence) 과정에서 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. OLED 열화 센싱 결과를 기반으로 OLED 열화 편차를 보상하기 위한 보상 데이터를 도출하는 동작과, 보상 데이터를 이용하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 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~CH6)을 통해 센싱라인(14B)들에 연결된 다수의 센싱 유닛들(SU#1~#6)이 포함되어 있다.
데이터 드라이버 IC(SDIC)의 DAC는 노멀 구동 모드에서 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 구동 모드에서 타이밍 콘트롤러(11)로부터 인가되는 센싱용 디지털 데이터와 데이터타이밍 제어신호(DDC)에 따라 온 레벨의 제1 센싱용 데이터전압과 오프 레벨의 제2 센싱용 데이터전압을 생성하여 데이터라인들(14A)에 공급한다.
온 레벨의 제1 센싱용 데이터전압과 오프 레벨의 제2 센싱용 데이터전압 각각에는 OLED 열화 센싱에 대한 정확도가 높아지도록 구동 TFT의 전기적 특성치가 반영된다. 구동 TFT의 전기적 특성치는 본 발명의 OLED의 열화 센싱과 별개로 진행되는 구동 TFT의 열화 센싱을 통해 획득될 수 있다. 구동 TFT의 열화 센싱은 본 발명의 OLED의 열화 센싱에 앞서 수행될 수 있다. 구동 TFT의 전기적 특성치는 구동 TFT의 문턱전압값과 구동 TFT의 전자 이동도값을 포함한다.
센싱 구동 모드에서, 데이터 드라이버 IC(SDIC)의 각 센싱 유닛들(SU#1~#6)은 센싱 대상 픽셀(P)의 전류 정보(구동 전류에 대응하여 센싱 대상 픽셀(P)의 OLED 기생 커패시터에 축적되는 전하량)를 센싱한다. 각 센싱 유닛들(SU#1~#6)은 전류 적분기를 포함하여 구현될 수 있다. 데이터 드라이버 IC(SDIC)에는 센싱 유닛들(SU#1~#6)의 출력단에 연결된 아날로그-디지털 컨버터(이하, ADC)가 더 구비될 수 있다. 데이터 드라이버 IC(SDIC)는 OLED 열화 센싱값을 디지털 처리하여 타이밍 콘트롤러(11)에 전송한다.
게이트 구동회로(13)는 노멀 구동 모드에서 게이트 제어신호(GDC)를 기반으로 화상 표시용 스캔 신호를 생성한 후, 행 순차 방식(L#1,L#2,...)으로 게이트라인들(15)에 순차 공급한다. 게이트 구동회로(13)는 센싱 구동 모드에서 게이트 제어신호(GDC)를 기반으로 센싱용 스캔 신호를 생성한 후, 행 순차 방식(L#1,L#2,...)으로 게이트라인들(15)에 순차 공급한다. 센싱용 스캔 신호는 화상 표시용 스캔 신호와 달리 2개의 온 펄스 구간을 가질 수 있다. 즉, 센싱용 스캔 신호는 도 5 및 도 6에서와 같이 데이터기입 기간(Twrt)과 센싱 기간(Tsen) 각각에서 온 펄스 구간을 가질 수 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 도트클럭신호(DCLK) 및 데이터 인에이블신호(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 구동 모드와 센싱 구동 모드를 구분하고, 각 구동 모드에 맞게 데이터 제어신호(DDC)와 게이트 제어신호(GDC)를 생성할 수 있다. 아울러, 타이밍 콘트롤러(11)는 노멀 구동 모드와 센싱 구동 모드에 맞게 각 센싱 유닛들(SU#1~#6)의 내부 스위치들(도 4의 RST,SAM,HOLD)을 동작시키기 위해 관련 스위칭 제어신호들(CON)을 더 생성할 수 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 센싱 구동 모드에서 온 레벨의 제1 센싱용 데이터전압을 구현하기 위한 제1 센시용 디지털 데이터와, 오프 레벨의 제2 센싱용 데이터전압을 구현하기 위한 제2 센싱용 디지털 데이터를 생성하여 데이터 구동회로(12)에 전송할 수 있다. OLED 열화 센싱을 위한 온 레벨의 제1 센싱용 데이터전압과 오프 레벨의 제2 센싱용 데이터전압 각각에 구동 TFT의 전기적 특성치가 반영되도록, 타이밍 콘트롤러(11)는 OLED의 열화 센싱과 별개로 진행되는 구동 TFT의 열화 센싱을 통해 미리 획득된 구동 TFT의 전기적 특성치를 참조로 제1 센싱용 디지털 데이터와 제2 센싱용 디지터를 보정할 수 있다.
이에 따라 OLED 열화 센싱을 위한 온 레벨의 제1 센싱용 데이터전압은 구동 TFT의 전기적 특성이 다른 픽셀들에 서로 다른 값으로 공급될 수 있다. 더욱이, OLED 열화 센싱을 위한 오프 레벨의 제2 센싱용 데이터전압도 구동 TFT의 전기적 특성이 다른 픽셀들에 서로 다른 값으로 공급됨으로써, 제1 센싱용 데이터전압과 제2 센싱용 데이터전압 간의 전압 차이가 모든 픽셀들에서 동일하게 될 수 있다. 이렇게 하면, 픽셀들 간 구동 TFT의 전기적 특성 편차로 인해 OLED 열화 센싱값이 왜곡되는 것을 최대한 억제할 수 있다.이에 대해서는 도 6을 통해 후술한다.
타이밍 콘트롤러(11)는 센싱 구동 모드에서 데이터 구동회로(12)로부터 전송되는 디지털 센싱값(SD)을 기반으로 각 픽셀(P)의 OLED 열화를 검출하고, 픽셀들(P) 간 열화 편차 보상할 수 있는 보상 데이터를 메모리(16)에 저장할 수 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 노멀 구동 모드에서 메모리(16)에 저장된 보상 데이터를 참조로 입력 영상을 구현하기 위한 디지털 비디오 데이터(RGB)를 변조한 후 데이터 구동회로(12)에 전송할 수 있다.
이러한 본 발명은 센싱 구동 모드에서 OLED 열화를 센싱하기 위해 전류 센싱 방식을 채용함으로써, 저전류 및 고속 센싱을 구현하여 센싱 시간을 줄이고 센싱의 정확도를 높인다. 이러한 전류 센싱 방식의 일환으로, 본 발명은 데이터 구동회로 내에 적어도 하나 이상의 센싱 유닛을 설치하고, 센싱 대상 픽셀의 OLED의 기생 커패시터에 축적되는 전하량을 센싱 유닛을 통해 전류 센싱한다.
도 4는 일 픽셀 구성과, 전류 센싱 방식으로 OLED 열화를 센싱하는 일 센싱 유닛의 구성을 보여준다.
도 4를 참조하면, 각 픽셀(P)은 OLED, 구동 TFT(Thin Film Transistor)(DT), 스토리지 커패시터(Cst), 제1 스위치 TFT(ST1), 및 제2 스위치 TFT(ST2)를 구비할 수 있다.
OLED는 제2 노드(N2)를 통해 구동 TFT(DT)의 소스전극에 접속된 애노드전극과, 저전위 구동전압(EVSS)의 입력단에 접속된 캐소드전극과, 애노드전극과 캐소드전극 사이에 위치하는 유기화합물층을 포함한다. 애노드전극과 캐소드전극, 그들 간에 존재하는 다수의 절연막들에 의해 OLED에는 기생 커패시터(Coled)가 생성된다. 이러한 OLED 기생 커패시터(Coled)의 커패시턴스는 수 pF으로서, 센싱 라인(14B)에 존재하는 기생 커패시턴스인 수백 ~ 수천 pF에 비해 아주 적다. 본 발명은 전류 센싱을 위해 OLED 기생 커패시터(Coled)를 이용한다.
구동 TFT(DT)는 게이트-소스 간 전압(Vgs)에 따라 OLED에 입력되는 구동전류를 제어한다. 구동 TFT(DT)는 제1 노드(N1)에 접속된 게이트전극, 고전위 구동전압(EVDD)의 입력단에 접속된 드레인전극, 및 제2 노드(N2)에 접속된 소스전극을 구비한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이, 즉 구동 TFT(DT)는 게이트전극과 소스전극 사이에 접속된다. 제1 스위치 TFT(ST1)는 스캔 신호(SCAN)에 응답하여 데이터라인(14A) 상의 데이터전압(Vdata)을 제1 노드(N1)에 인가한다. 제1 스위치 TFT(ST1)는 게이트라인(15)에 접속된 게이트전극, 데이터라인(14A)에 접속된 드레인전극, 및 제1 노드(N1)에 접속된 소스전극을 구비한다. 제2 스위치 TFT(ST2)는 스캔 신호(SCAN)에 응답하여 제2 노드(N2)와 센싱 라인(14B) 간의 전류 흐름을 스위칭한다. 제2 스위치 TFT(ST2)는 게이트라인(15)에 접속된 게이트전극, 센싱 라인(14B)에 접속된 드레인전극, 및 제2 노드(N2)에 접속된 소스전극을 구비한다.
또한, 상기 픽셀(P)에 접속된 센싱 유닛(SU#k, k는 양의 정수)은 전류 적분기(CI)와 샘플&홀드부(SH)를 포함할 수 있다.
전류 적분기(CI)는 픽셀로부터 유입되는 전류정보(Ipixel)를 적분하여 센싱 전압(Vsen)을 생성한다. 전류 적분기(CI)는, 센싱 채널(CH)을 통해 센싱 라인(14B)에 연결되어 센싱 라인(14B)으로부터 픽셀의 전류정보(Ipixel) 즉, 픽셀(P)의 OLED 기생 커패시터(Coled)에 축적된 전하를 입력받는 반전 입력단자(-), 초기화전압(Vpre)을 입력받는 비 반전 입력단자(+), 및 출력 단자를 포함한 앰프(AMP)와, 앰프(AMP)의 반전 입력단자(-)와 출력 단자 사이에 서로 병렬로 접속된 적분 커패시터(Cfb)와 리셋 스위치(RST)를 포함한다.
전류 적분기(CI)는 샘플&홀드부(SH)를 통해 ADC에 연결된다. 샘플&홀드부(SH)는 앰프(AMP)로부터 출력되는 센싱 전압(Vsen)을 샘플링하여 샘플링 커패시터(Cs)에 저장하는 샘플링 스위치(SAM), 샘플링 커패시터(Cs)에 저장된 센싱 전압(Vsen)을 ADC에 전달하기 위한 홀딩 스위치(HOLD)를 포함한다.
적분 커패시터(Cfb)의 커패시턴스는 센싱 라인(14B)에 존재하는 기생 커패시턴스에 비해 수백 분의 1만큼 작아, 본 발명의 전류 센싱 방식은 센싱 가능한 수준까지 전류를 인입하는 데 소요되는 시간이 일반적인 전압 센싱 방식에 비해 획기적으로 짧아진다. 또한, 적분 커패시터(Cfb)는 센싱 라인(14B)의 기생 커패시터와 달리, 표시 부하에 따라 저장값이 변동되지 않아 정확한 센싱값 획득이 가능하다. 이와 같이 본 발명은 전류 적분기(CI)를 이용한 전류 센싱 방식을 통해 저전류 및 고속 센싱을 구현하여 센싱 시간을 크게 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 열화 센싱 타이밍을 보여준다. 도 6a 내지 도 6c는 각각 도 5의 데이터기입 기간, 부스팅 기간, 및 센싱 기간에 있어 픽셀과 전류 적분기의 동작 상태를 보여준다. 그리고, 도 7은 도 5에 대한 비교예로서, 구동 TFT의 전기적 특성에 따라 온 레벨의 제1 센싱용 데이터전압을 설정하되, 오프 레벨의 제2 센싱용 데이터전압을 구동 TFT의 전기적 특성에 상관없이 일정하게 한 경우를 보여준다. 도 8은 본 발명에 따라 부스팅 기간에서 센싱 기간으로 변할 때 구동 TFT의 게이트 노드의 전위 변화량을 모든 픽셀들에서 동일하게 하여 OLED 열화 센싱 편차를 없앤 시뮬레이션 결과를 보여준다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따라 OLED 열화를 센싱하기 위한 센싱 프로세서는 연속적으로 이뤄지는 데이터기입 기간(Twrt), 부스팅 기간(Tbst), 및 센싱 기간(Tsen)을 포함할 수 있다. 센싱 프로세서는 센싱 기간(Tsen)에 이어 샘플링 기간(Tsam)을 더 포함할 수 있다. 도 6a 내지 도 6c를 결부하여 센싱 프로세서를 설명하면 다음과 같다.
도 5 및 도 6a과 같이, 데이터기입 기간(Twrt)에서 리셋 스위치(RST)의 턴 온으로 인해 앰프(AMP)는 이득이 1인 유닛 게인 버퍼로 동작하여, 앰프(AMP)의 입력 단자들(+,-)과 출력 단자, 센싱 라인(14B)은 모두 초기화전압(Vpre)으로 초기화된다. 데이터기입 기간(Twrt)에서 데이터 드라이버 IC(SDIC)의 DAC를 통해 온 레벨의 제1 센싱용 데이터전압(Vdata1)이 데이터라인(14A)에 인가된다. 온 레벨의 제1 센싱용 데이터전압(Vdata1)은 구동 TFT(DT)를 턴 온 시킬 수 있는 정도의 충분히 높은 전압 범위 내에서 설정된다.
데이터라인(14A) 상의 제1 센싱용 데이터전압(Vdata1)은 온 레벨의 센싱용 스캔 신호(SCAN)에 따라 턴 온 된 제1 스위치 TFT(ST1)를 경유하여 제1 노드(N1)에 인가되고, 센싱 라인(14B) 상의 초기화전압(Vpre)은 온 레벨의 센싱용 스캔 신호(SCAN)에 따라 턴 온 된 제2 스위치 TFT(ST2)를 경유하여 제2 노드(N2)에 인가된다. 그에 따라 구동 TFT(DT)에는 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2)의 전위차{(Vdata1)-Vpre}에 상응하는 소스-드레인 간 전류(Ids), 즉 OLED 구동전류가 흐른다. 이때, 앰프(AMP)는 계속해서 유닛 게인 버퍼로 동작하므로, 데이터기입 기간(Twrt) 동안 앰프(AMP)의 출력 단자에서는 초기화전압(Vpre)이 출력된다.
도 5 및 도 6b와 같이, 부스팅 기간(Tbst)에서 제1 및 제2 스위치 TFT(ST1,ST2)는 오프 레벨의 센싱용 스캔 신호(SCAN)에 따라 턴 오프 된다. 이에 따라 구동 TFT(DT)의 소스-드레인 간 전류(Ids)에 의해 제2 노드(N2)의 전위, 즉 OLED의 애노드전압(Vanode)은 OLED의 동작점 전압까지 상승한다. OLED의 동작점 전압(Vanode)은 OLED의 열화 정도에 비례하여 증가하게 되며, 이때 OLED의 기생 커패시터(Coled)에 축적되는 전하량도 열화 정도에 비례하여 증가하게 된다(Q=Coled*Vanode). 한편, 부스팅 기간(Tbst) 동안 앰프(AMP)는 계속해서 유닛 게인 버퍼로 동작하므로, 부스팅 기간(Tbst) 동안에도 앰프(AMP)의 출력 단자에서는 초기화전압(Vpre)이 출력된다.
도 5 및 도 6c와 같이, 센싱 기간(Tsen)에서 제1 및 제2 스위치 TFT(ST1,ST2)는 온 레벨의 센싱용 스캔 신호(SCAN)에 따라 턴 온 되고, 리셋 스위치(RST)는 턴 오프 된다. OLED 기생 커패시터(Coled)에 충전된 전하는 제2 스위치 TFT(ST2)를 통해 전류 적분기(CI)의 적분 커패시터(Cfb)에 저장되면서 OLED 열화 센싱을 위한 적분 동작이 이뤄진다. 이때, 데이터 드라이버 IC(SDIC)의 DAC를 통해 오프 레벨의 제2 센싱용 데이터전압(Vdata2)이 데이터라인(14A)에 인가되며, 구동 TFT(DT)는 제1 스위치 TFT(ST1)를 통해 인가되는 오프 레벨의 제2 센싱용 데이터전압(Vdata2)에 의해 턴 오프 됨으로써, 구동 TFT(DT)에 흐르는 구동 전류에 의해 OLED 열화 센싱값이 왜곡되는 것을 방지한다. 오프 레벨의 제2 센싱용 데이터전압(Vdata2)은 구동 TFT(DT)를 턴 오프 시킬 수 있는 정도의 충분히 낮은 전압 범위 내에서 설정된다.
센싱 기간(Tsen)에서 앰프(AMP)의 반전 입력단자(-)에 유입되는 전하에 의해 적분 커패시터(Cfb)의 양단 전위차는 센싱 시간이 경과 할수록, 즉 축적되는 전류량(Ipixel)이 증가할수록 커진다. 그런데, 앰프(AMP)의 특성상 반전 입력단자(-) 및 비 반전 입력단자(+)는 가상 접지(Virtual Ground)를 통해 쇼트되어 서로 간 전위차가 0이므로, 센싱 기간(2)에서 반전 입력단자(-)의 전위는 적분 커패시터(Cfb)의 전위차 증가에 상관없이 초기화전압(Vpre)으로 유지된다. 그 대신, 적분 커패시터(Cfb)의 양단 전위차에 대응하여 앰프(AMP)의 출력 단자 전위가 낮아진다. 이러한 원리로 센싱 기간(2)에서 센싱 라인(14B)을 통해 유입되는 전하는 적분 커패시터(Cfb)를 통해 적분값인 센싱 전압(Vsen)으로 출력되며, 이 경우 센싱 전압(Vsen)은 초기화전압(Vpre)보다 낮은값으로 출력될 수 있다. 이는 전류 적분기(CI)의 입출력 특성에 기인한 것이다.
도 5의 샘플링 기간(Tsam)에서, 센싱 전압(Vsen)은 샘플링 스위치(SAM)를 경유하여 샘플링 커패시터(Cs)에 저장된다. 샘플링 기간(Tsam)에서, 홀딩 스위치(HOLD)가 턴 온 되면, 샘플링 커패시터(Cs)에 저장된 센싱 전압(Vsen)이 홀딩 스위치(HOLD)를 경유하여 ADC에 입력된다. 센싱 전압(Vsen)은 ADC에서 디지털 센싱값(SD)으로 변환된 후 타이밍 콘트롤러(11)에 전송된다. 그러면, 타이밍 콘트롤러(11)는 디지털 센싱값(SD)을 미리 저장된 보상 알고리즘에 적용하여, OLED 열화 편차와 함께, 이 편차를 보상하기 위한 보상 데이터를 도출한다. 보상 알고리즘은 룩업 테이블 또는, 연산 로직으로 구현될 수 있다.
한편, 구동 TFT(DT)의 전기적 특성편차가 OLED 열화 센싱값에 영향을 미치지 못하도록 하는 방안을 더욱 자세히 설명한다. 도 5 및 도 7의 예에서는 제1 픽셀(PXL1)과 제2 픽셀(PXL2)이 TFT(DT)의 전기적 특성값은 서로 다르고 OLED 열화값은 서로 동일하다고 전제한다.
본 발명에서, 픽셀들 간 구동 TFT(DT)의 전기적 특성편차가 OLED 열화 센싱값에 영향을 미치지 못하도록 구동 TFT(DT)의 전류 능력을 보상하기 위해, 데이터기입 기간(Twrt) 동안 인가되는 온 레벨의 제1 센싱용 데이터전압(Vdata1)에는 구동 TFT(DT)의 전기적 특성값이 반영된다. 그 결과, 제1 센싱용 데이터전압(Vdata1)은 구동 TFT(DT)의 전기적 특성값이 서로 다른 제1 픽셀(PXL1)과 제2 픽셀(PXL2)에서 ΔV만큼 차이가 날 수 있다. 따라서, 부스팅 기간(Tbst)에서 OLED의 기생 커패시터(Coled)에 축적되는 전하량은 구동 TFT(DT)의 전기적 특성편차에 영향을 받지 않는다. 하지만, 부스팅 기간(Tbst)에서 센싱 기간(Tsen)으로 변할 때, 구동 TFT(DT)의 게이트 전위 변화량(즉, 제1 노드의 전위(VN1) 변화량)(ΔVN1)을 모든 픽셀들에서 동일하게 하지 않으면, 도 7과 같이 스토리지 커패시터(Cst)를 통해 커플링되어 있는 구동 TFT(DT)의 소스 전위(즉, 제2 노드의 전위(VN2))가 픽셀들 간 구동 TFT(DT)의 게이트 전위 변화량(ΔVN1) 차이에 영향을 받게 되고, 그에 따라 OLED 열화 센싱값(Vsen)에 편차가 유발되게 된다. 도 7은, 온 레벨의 제1 센싱용 데이터전압(Vdata1)을 구동 TFT(DT)의 전기적 특성을 고려하여 제1 픽셀(PXL1)과 제2 픽셀(PXL2)에서 ΔV만큼 서로 다르게 설정함과 동시에, 오프 레벨의 제2 센싱용 데이터전압(Vdata2)을 구동 TFT(DT)의 전기적 특성에 상관없이 제1 픽셀(PXL1)과 제2 픽셀(PXL2)에서 동일하게 한 경우에 있어, OLED 열화 센싱값(Vsen)이 구동 TFT(DT)의 전기적 특성 편차로 인해 왜곡되는 것을 보여주고 있다.
이에 본 발명은 구동 TFT(DT)의 전기적 특성을 고려하여 제1 센시용 디지털 데이터를 보정함으로써 도 6 및 도 8과 같이 온 레벨의 제1 센싱용 데이터전압(Vdata1)을 제1 픽셀(PXL1)과 제2 픽셀(PXL2)에서 ΔV만큼 서로 다르게 설정한다. 그리고 본 발명은 구동 TFT(DT)의 전기적 특성을 고려하여 제2 센시용 디지털 데이터를 보정함으로써 오프 레벨의 제2 센싱용 데이터전압(Vdata2)도 제1 픽셀(PXL1)과 제2 픽셀(PXL2)에서 ΔV만큼 서로 다르게 하고, 제1 센싱용 데이터전압(Vdata1)과 제2 센싱용 데이터전압(Vdata2) 간의 전압 차이(ΔVdata)가 모든 픽셀들에서 동일하게 한다. 이를 통해 본 발명은 부스팅 기간(Tbst)에서 센싱 기간(Tsen)으로 변할 때, 구동 TFT(DT)의 게이트 전위 변화량(즉, 제1 노드의 전위(VN1) 변화량)(ΔVN1)을 모든 픽셀들에서 동일하게 함으로써, OLED 열화 센싱값(Vsen)에 구동 TFT(DT)의 전기적 특성 편차로 인해 왜곡되는 것을 최대한 억제할 수 있다.
도 9는 OLED 동작점 전압과 OLED 구동전류 간의 그래프가 OLED 열화에 따라 쉬프트되는 것을 보여준다. 도 9를 참조하면, 동일 OLED 구동전류(Ioled)에 대응되는 OLED 동작점 전압(Vanode)이 열화 전에 비해 열화 후에 더 증가 되어 있음을 알 수 있다.
도 10은 OLED 열화 센싱시 인가되는 센싱용 데이터전압을 구동 TFT의 문턱전압 편차에 따라 다르게 설정하는 예를 보여준다. 그리고, 도 11은 구동 TFT의 문턱전압 변화에 따른 종래 기술 및 본 발명의 OLED 열화 센싱 결과를 서로 비교하여 보여준다.
도 10을 참조하면, 구동 TFT의 문턱전압 변화량(ΔΦ)이 -1V인 제1 픽셀(P1), 0V인 제2 픽셀(P2), +1V인 제3 픽셀(P1)이 표시패널(10)에 구비된 경우, 본 발명은 구동 TFT의 문턱전압 변화량(ΔΦ)을 기초로 픽셀들(P1,P2,P3)마다 온 레벨의 제1 센싱용 데이터전압(Vdata1)을 서로 다르게 설정함과 아울러, 구동 TFT의 문턱전압 변화량(ΔΦ)을 기초로 픽셀들(P1,P2,P3)마다 오프 레벨의 제2 센싱용 데이터전압(Vdata2)을 서로 다르게 설정한다. 특히, 본 발명은 제1 센싱용 데이터전압(Vdata1)과 제2 센싱용 데이터전압(Vdata1) 간의 전압 차이(ΔVdata, 예를 들어 5.5V)가 모든 픽셀들(P1,P2,P3)에서 동일하게 되도록 데이터전압들을 설정함으로써, 부스팅 기간에서 센싱 기간으로 변할 때 구동 TFT의 게이트 전위 변화량을 모든 픽셀들(P1,P2,P3)에서 동일하게 하여 OLED 열화 센싱값이 구동 TFT의 문턱전압 편차에 의해 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 본 발명은 제1 픽셀(P1)에는 6V의 제1 센싱용 데이터전압(Vdata1)과 0.5V의 제2 센싱용 데이터전압(Vdata2)을 인가하고, 제2 픽셀(P2)에는 7V의 제1 센싱용 데이터전압(Vdata1)과 1.5V의 제2 센싱용 데이터전압(Vdata2)을 인가하고, 제3 픽셀(P3)에는 8V의 제1 센싱용 데이터전압(Vdata1)과 2.5V의 제2 센싱용 데이터전압(Vdata2)을 인가함으로써, 구동 TFT의 문턱전압 편차가 OLED 열화 센싱값에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
도 11의 (A)와 같이 부스팅 기간에서 센싱 기간으로 변할 때 구동 TFT의 게이트 전위 변화량을 모든 픽셀들(P1,P2,P3)에서 동일하게 하지 않으면 구동 TFT의 전기적 특성 편차에 따라 OLED의 열화 센싱값(Vsen)이 왜곡되게 된다. 그에 반해, 본 발명은 부스팅 기간에서 센싱 기간으로 변할 때 구동 TFT의 게이트 전위 변화량을 모든 픽셀들(P1,P2,P3)에서 동일하게 함으로써, 도 11의 (B)와 같이 구동 TFT의 전기적 특성 편차가 OLED의 열화 센싱에 미치는 영향을 최소화하여 OLED 열화 센싱값(Vsen)의 정확성을 높이고 보상 성능을 높일 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10 : 표시패널 11 : 타이밍 콘트롤러
12 : 데이터 구동회로 13 : 게이트 구동회로
14A : 데이터라인 14B : 센싱 라인
15 : 게이트라인 SU : 센싱 유닛

Claims (4)

  1. 구동 TFT와 상기 구동 TFT의 소스전극에 접속된 OLED를 각각 포함한 다수의 픽셀들이 구비된 유기발광 표시장치의 구동방법에 있어서,
    연속적으로 이뤄지는 데이터기입 기간, 부스팅 기간, 및 센싱 기간 각각에서 센싱용 스캔 신호를 온 레벨, 오프 레벨, 및 온 레벨로 출력하는 단계;
    상기 데이터기입 기간에서 상기 구동 TFT의 전기적 특성에 따른 온 레벨의 제1 센싱용 데이터전압을 상기 구동 TFT의 게이트전극에 공급하고, 상기 센싱 기간에서 상기 구동 TFT의 전기적 특성에 따른 오프 레벨의 제2 센싱용 데이터전압을 상기 구동 TFT의 게이트전극에 공급하는 단계; 및
    상기 데이터기입 기간에서 초기화전압을 상기 구동 TFT의 소스전극에 공급하고, 상기 부스팅 기간 동안 상기 OLED의 기생 커패시터에 축적된 전하량을 상기 센싱 기간에서 센싱하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 센싱용 데이터전압과 상기 제2 센싱용 데이터전압 간의 전압 차이가 모든 픽셀들에서 동일한 유기발광 표시장치의 구동방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 센싱용 데이터전압은 상기 구동 TFT의 전기적 특성이 다른 픽셀들에 서로 다른 값으로 공급되고,
    상기 제2 센싱용 데이터전압은 상기 구동 TFT의 전기적 특성이 다른 픽셀들에 서로 다른 값으로 공급되는 유기발광 표시장치의 구동방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부스팅 기간에서 상기 센싱 기간으로 변할 때, 상기 구동 TFT의 게이트 전위 변화량이 모든 픽셀들에서 동일한 유기발광 표시장치의 구동방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터기입 기간에서 상기 제1 센싱용 데이터전압과 상기 초기화전압에 의해 상기 구동 TFT의 게이트-소스 간 전압이 미리 설정된 구동전류에 맞게 초기화되고,
    상기 부스팅 기간에서 상기 OLED에 인가되는 상기 구동전류에 의해 상기 OLED의 동작점 전압이 상기 OLED의 기생 커패시터에 저장되고,
    상기 센싱 기간에서 상기 제2 센싱용 데이터전압에 의해 상기 구동전류는 차단되고, 상기 구동전류가 차단된 상태에서 상기 OLED의 기생 커패시터에 축적된 전하량이 센싱되는 유기발광 표시장치의 구동방법.
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