KR20180009022A - 유기발광표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 실시예들은 주변 조도 센싱이 가능한 유기발광표시장치에 관한 것으로서, 디스플레이 구동 구간 사이에 조도 센싱 구간을 설정하고 조도 센싱 구간에는 유기발광다이오드에 구동 전압이 인가되는 방향과 반대 방향으로 조도 센싱 전압을 인가하며 인가된 조도 센싱 전압과 외부 광원에 의해 유기발광다이오드에 흐르는 광전류를 이용하여 주변 조도를 측정할 수 있도록 한다. 본 실시예들에 의하면, 각 화소 내 유기발광다이오드를 수광 소자로 이용함으로써 별도의 조도 센서 추가 없이 주변 조도 측정이 가능하도록 하며, 수광 효율에 따라 수광 소자의 종류, 개수 및 위치 등을 조정하여 영상 표시와 조도 센싱이 동시에 가능하도록 한다.

Description

유기발광표시장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE}
본 실시예들은 유기발광표시장치에 관한 것으로서 유기발광표시장치 주변의 조도를 센싱하는 유기발광표시장치에 관한 것이다.
최근 표시장치로서 각광받고 있는 유기발광표시장치는 스스로 발광하는 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)를 이용함으로써 응답속도가 빠르고, 명암비, 발광효율, 휘도 및 시야각 등이 크다는 장점이 있다.
이러한 유기발광표시장치는, 유기발광다이오드(OLED)와 이를 구동하는 구동 트랜지스터를 포함하는 화소를 매트릭스 형태로 배열하고, 스캔 신호에 의해 구동되는 화소의 밝기를 데이터의 계조에 따라 제어함으로써 영상을 표시한다.
이러한 유기발광표시장치는 최근 유기발광표시장치의 주변 조도를 센싱하기 위해 영상이 표시되는 방향에 조도 센서가 부착되고 있으며, 조도 센서는 IC의 형태로 유기발광표시패널 밖에 위치한다.
조도 센서 IC가 유기발광표시패널의 밖에 위치하므로 내로우 베젤(Narrow Bezel)에 장애가 되며, 원형 스마트 워치와 같이 원형 유기발광표시패널을 사용하는 제품에는 조도 센서 IC를 적용하기 어려운 문제점이 존재한다.
또한, 조도 센서 IC는 일반적으로 수광 센서부를 포토 다이오드(Photo Diode)로 구성하게 되는데 통상적인 믹스드-모드(Mixed-Mode) IC 공정으로는 수광 효율이 좋지 않다.
따라서 대부분의 조도 센서 IC는 CMOS 이미지 센서(CIS) 공정으로 제작하며 수광 효율도 높이기 위해 패키지(Package) 시에 렌즈를 형성하기도 한다. 이에 따라 같은 면적에 대비할 때 일반 공정 IC에 비해 가격이 높아지게 된다.
그러므로, 유기발광표시장치의 유기발광표시패널의 형태와 관계없이 적용이 가능하고 높은 수광 효율을 제공하며 유기발광표시장치의 주변 조도를 센싱할 수 있는 조도 센싱 수단이 요구된다.
본 실시예들의 목적은, 유기발광표시장치의 외부 조도에 따라 효과적으로 능동적인 영상 처리가 가능한 유기발광표시장치를 제공하는 데 있다.
본 실시예들의 목적은, 유기발광표시장치의 유기발광표시패널의 형태와 관계없이 적용이 가능하고 내로우 베젤의 한계를 극복하며 주변 조도를 센싱할 수 있는 유기발광표시장치를 제공하는 데 있다.
본 실시예들의 목적은, 높은 수광 효율을 제공하며 주변 조도를 센싱할 수 있는 유기발광표시장치를 제공하는 데 있다.
일 측면에서, 본 실시예들은, 다수의 화소가 배치된 유기발광표시패널을 포함하는 유기발광표시장치를 제공하며, 다수의 화소는 유기발광다이오드와 유기발광다이오드를 구동하는 구동 트랜지스터를 포함한다.
이러한 유기발광표시장치의 유기발광표시패널에 배치된 다수의 화소 중 적어도 하나의 화소는, 디스플레이 구동 구간 동안 구동 전압이 인가되고 디스플레이 구동 구간과 구분되는 조도 센싱 구간 동안 구동 전압이 인가되는 방향과 반대 방향으로 조도 센싱 전압이 인가되는 유기발광다이오드를 포함한다.
그리고, 조도 센싱 구간에서 조도 센싱 전압의 입력단과 유기발광다이오드 사이의 전압을 센싱하고 센싱된 전압에 기초하여 조도를 측정하는 조도 측정부를 더 포함한다.
이러한 조도 측정부는, 조도 센싱 전압의 입력단과 유기발광다이오드 사이에 위치하는 저항을 포함하고 조도 센싱 구간에서 저항과 유기발광다이오드 사이의 전압을 센싱할 수 있다.
이때, 조도 측정부는, 센싱된 전압을 기준 전압과 비교하고 기준 전압과 센싱된 전압의 차이에 기초하여 조도를 측정할 수 있다.
또는, 조도 측정부는, 조도 센싱 전압의 입력단과 유기발광다이오드 사이에 연결된 캐패시터를 포함하고 조도 센싱 구간에서 조도 센싱 전압의 입력단과 캐패시터 사이의 전압 변화를 센싱할 수도 있다.
이때, 조도 측정부는, 조도 센싱 구간에서 조도 센싱 전압의 입력단과 유기발광다이오드 사이에 흐르는 전류에 의해 캐패시터를 충전시키고, 조도 센싱 전압의 입력단과 캐패시터 사이의 전압을 기준 전압과 비교하여 조도 센싱 전압의 입력단과 캐패시터 사이의 전압이 기준 전압과 동일하면 충전된 캐패시터를 방전시키고 카운팅 수를 1만큼 증가시킬 수 있다.
그리고, 기설정된 시간 동안에 증가된 카운팅 수에 기초하여 조도를 측정할 수 있다.
여기서, 조도 측정부는, 조도 센싱 구간에서 조도 센싱 전압의 입력단과 유기발광다이오드 사이에 흐르는 전류를 증폭하여 캐패시터를 충전시킬 수도 있다.
다른 측면에서, 본 실시예는, 다수의 화소가 배치된 유기발광표시패널을 포함하는 유기발광표시장치에 있어서, 다수의 화소 중 일부 화소는, 디스플레이 구동 구간과 구분되는 조도 센싱 구간 동안 구동 전압이 인가되는 방향과 반대 방향으로 조도 센싱 전압이 인가되는 유기포토다이오드를 포함하며, 조도 센싱 구간에서 조도 센싱 전압의 입력단과 유기포토다이오드 사이의 전압을 센싱하고 센싱된 전압에 기초하여 조도를 측정하는 조도 측정부를 포함하는 유기발광표시장치를 제공한다.
본 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동 구간과 구분되는 조도 센싱 구간 동안 화소에 배치된 유기발광다이오드에 역전압을 인가하고 인가된 역전압으로 인해 발생하는 광전류를 측정함으로써, 유기발광표시패널 내 화소를 이용하여 주변 조도를 센싱하는 유기발광표시장치를 제공할 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 유기발광표시패널 내 화소에 배치된 유기발광다이오드를 이용하여 주변 조도를 센싱함으로써, 별도의 조도 센서를 추가하지 않고 주변 조도 센싱이 가능한 유기발광표시장치를 제공할 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 별도의 조도 센서 추가 없이 주변 조도를 센싱할 수 있도록 함으로써, 유기발광표시패널의 형태와 내로우 베젤의 한계를 극복하고 주변 조도 센싱이 가능한 유기발광표시장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치의 유기발광표시패널에 배치된 화소 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치의 유기발광표시패널에 배치된 화소 내 유기발광다이오드를 이용하여 조도를 센싱하는 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치의 조도 측정부 구조의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5a와 도 5b는 제1 실시예에 따른 조도 측정부에 의해 조도를 센싱하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치의 조도 측정부 구조의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7a와 도 7b는 제2 실시예에 따른 조도 측정부에 의해 조도를 센싱하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치가 조도를 센싱하는 구간의 예시를 나타낸 도면이다.
도 9a와 도 9b는 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치에서 조도를 센싱하는 화소 위치의 예시를 나타낸 도면이다.
도 10a와 도 10b는 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치에서 수광 센서로 사용되는 소자의 예시를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 개략적인 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)는, 다수의 게이트 라인(GL)과 다수의 데이터 라인(DL)이 배치되고 다수의 화소(P, Pixel)이 배치된 유기발광표시패널(110)과, 다수의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 드라이버(120)와, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동하는 데이터 드라이버(130)와, 게이트 드라이버(120) 및 데이터 드라이버(130)를 제어하는 컨트롤러(140) 등을 포함한다.
게이트 드라이버(120)는, 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 공급함으로써 다수의 게이트 라인(GL)을 순차적으로 구동한다.
데이터 드라이버(130)는, 다수의 데이터 라인(DL)으로 데이터 전압을 공급함으로써 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다.
컨트롤러(140)는, 게이트 드라이버(120) 및 데이터 드라이버(130)로 각종 제어신호를 공급하여, 게이트 드라이버(120) 및 데이터 드라이버(130)를 제어한다.
게이트 드라이버(120)는, 컨트롤러(140)의 제어에 따라 온(ON) 전압 또는 오프(OFF) 전압의 스캔 신호를 다수의 게이트 라인(GL)으로 순차적으로 공급하여 다수의 게이트 라인(GL)을 순차적으로 구동한다.
게이트 드라이버(120)는, 구동 방식에 따라 유기발광표시패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고, 양 측에 위치할 수도 있다.
또한, 게이트 드라이버(120)는, 하나 이상의 게이트 드라이버 집적회로(Gate Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
각 게이트 드라이버 집적회로는, 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 방식으로 유기발광표시패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 유기발광표시패널(110)에 직접 배치될 수 있다.
또한, 유기발광표시패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있으며, 유기발광표시패널(110)과 연결된 필름상에 실장되는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
데이터 드라이버(130)는, 특정 게이트 라인이 열리면 컨트롤러(140)로부터 수신한 영상 데이터를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환하여 다수의 데이터 라인(DL)에 공급함으로써 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다.
데이터 드라이버(130)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(Source Driver Integrated Circuit)를 포함하여 다수의 데이터 라인(DL)을 구동할 수 있다.
각 소스 드라이버 집적회로는, 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 방식으로 유기발광표시패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 유기발광표시패널(110)에 직접 배치될 수도 있으며, 유기발광표시패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다.
또한, 각 소스 드라이버 집적회로는, 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수 있다. 이 경우, 각 소스 드라이버 집적회로의 일 단은 적어도 하나의 소스 인쇄회로기판(Source Printed Circuit Board)에 본딩되고, 타 단은 유기발광표시패널(110)에 본딩된다.
컨트롤러(140)는, 입력 영상 데이터와 함께 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 입력 데이터 인에이블(DE: Data Enable) 신호, 클럭 신호(CLK) 등을 포함하는 각종 타이밍 신호들을 외부(예: 호스트 시스템)로부터 수신한다.
컨트롤러(140)는, 외부로부터 입력된 입력 영상 데이터를 데이터 드라이버(130)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터를 출력하는 것 이외에, 게이트 드라이버(120) 및 데이터 드라이버(130)를 제어하기 위하여, 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 입력 데이터 인에이블 신호(DE), 클럭 신호(CLK) 등의 타이밍 신호를 입력받아, 각종 제어 신호들을 생성하여 게이트 드라이버(120) 및 데이터 드라이버(130)로 출력한다.
예를 들어, 컨트롤러(140)는, 게이트 드라이버(120)를 제어하기 위하여, 게이트 스타트 펄스(GSP: Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC: Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE: Gate Output Enable) 등을 포함하는 각종 게이트 제어 신호(GCS: Gate Control Signal)를 출력한다.
여기서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 드라이버(120)를 구성하는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적회로의 동작 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 하나 이상의 게이트 드라이버 집적회로에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호(게이트 펄스)의 쉬프트 타이밍을 제어한다. 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적회로의 타이밍 정보를 지정하고 있다.
또한, 컨트롤러(140)는, 데이터 드라이버(130)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(SSP: Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC: Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블 신호(SOE: Source Output Enable) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호(DCS: Data Control Signal)를 출력한다.
여기서, 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 드라이버(130)를 구성하는 하나 이상의 소스 드라이버 집적회로의 데이터 샘플링 시작 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 소스 드라이버 집적회로 각각에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 드라이버(130)의 출력 타이밍을 제어한다.
컨트롤러(140)는, 소스 드라이버 집적회로가 본딩된 소스 인쇄회로기판과 연성 플랫 케이블(FFC: Flexible Flat Cable) 또는 연성 인쇄 회로(FPC: Flexible Printed Circuit) 등의 연결 매체를 통해 연결된 컨트롤 인쇄회로기판(Control Printed Circuit Board)에 배치될 수 있다.
이러한 컨트롤 인쇄회로기판에는, 유기발광표시패널(110), 게이트 드라이버(120) 및 데이터 드라이버(130) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 전원 컨트롤러(미도시)가 더 배치될 수 있다. 이러한 전원 컨트롤러는 전원 관리 집적회로(Power Management IC)라고도 한다.
유기발광표시장치(100)에서 유기발광표시패널(110)에 배치되는 각 화소는 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode), 둘 이상의 트랜지스터, 적어도 하나의 캐패시터 등의 회로 소자로 구성될 수 있다.
각 화소를 구성하는 회로 소자의 종류 및 개수는 제공 기능 및 설계 방식 등에 따라 다양하게 정해질 수 있다.
도 2는 본 실시예들에 따른 유기발광표시패널(110)에 배치된 화소 구조의 예시를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 각 화소는, 유기발광다이오드(OLED)와, 유기발광다이오드(OLED)를 구동하는 구동 트랜지스터(DRT)를 포함한다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 전기적으로 연결된 스토리지 캐패시터(Cst)와, 스캔 신호에 의해 제어되며 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)와 해당 데이터 라인(DL) 사이에 전기적으로 연결된 스위칭 트랜지스터(SWT) 등을 포함할 수 있다.
유기발광다이오드(OLED)는, 제1 전극(예: 애노드 전극 또는 캐소드 전극), 유기층 및 제2 전극(예: 캐소드 전극 또는 애노드 전극)으로 이루어진다.
일 예로, 유기발광다이오드(OLED)의 제1 전극은 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)가 연결되고, 유기발광다이오드(OLED)의 제2 전극은 기저전압(EVSS)이 인가될 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)는, 유기발광다이오드(OLED)로 구동 전류를 공급하여 유기발광다이오드(OLED)를 구동하는 트랜지스터로서, 소스 노드 또는 드레인 노드에 해당하는 제2 노드(N2), 게이트 노드에 해당하는 제1 노드(N1)와, 드레인 노드 또는 소스 노드에 해당하는 제3 노드(N3)를 갖는다.
스위칭 트랜지스터(SWT)는, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)로 데이터 전압을 전달해주는 트랜지스터로서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)와 데이터 라인(DL) 사이에 전기적으로 연결되고, 게이트 노드에 인가되는 스캔 신호에 의해 턴 온 되어, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)로 데이터 전압을 전달해줄 수 있다.
스토리지 캐패시터(Cst)는, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 전기적으로 연결되어 한 프레임 동안 일정 전압을 유지해준다.
본 실시예들은 각각의 화소가 영상을 표시하기 위해 구동하는 구간과 구분되는 조도 센싱 구간을 설정하고, 조도 센싱 구간에서 유기발광다이오드(OLED)에 역전압이 인가되는 구조를 제공하여 화소 내 유기발광다이오드(OLED)를 이용하여 주변 조도를 센싱할 수 있도록 한다.
도 3은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)에서 주변 조도를 센싱할 수 있는 화소 구조의 예시를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 화소 내 유기발광다이오드(OLED)에는 조도 센싱 구간 동안 유기발광다이오드(OLED)에 구동 전압이 인가되는 방향과 반대 방향으로 조도 센싱 전압(Vals)이 인가된다.
즉, 디스플레이 구동 구간에서 유기발광다이오드(OLED)의 제1 전극으로 구동 전압인 인가되고 제2 전극으로 기저전압(EVSS)가 인가되며, 조도 센싱 구간에서 유기발광다이오드(OLED)의 제1 전극으로 그라운드 전압(GND)이 인가되고 제2 전극으로 조도 센싱 전압(Vals)이 인가된다.
유기발광다이오드(OLED)에 인가되는 전압은 유기발광다이오드(OLED)의 제1 전극과 제2 전극에 스위치를 배치하고 디스플레이 구동 구간과 조도 센싱 구간 별로 스위치를 제어함으로써, 유기발광다이오드(OLED)에 인가되는 전압을 제어할 수도 있다.
조도 센싱 구간 동안 유기발광다이오드(OLED)는 제2 전극으로 조도 센싱 전압(Vals)이 인가되고, 조도 센싱 전압(Vals)이 인가되면 주변 조도에 따라 광전류가 흐르게 된다.
본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)는 유기발광다이오드(OLED)와 조도 센싱 전압(Vals)의 입력단 사이에 연결된 조도 측정부(300)를 포함하고, 조도 센싱 구간 동안 유기발광다이오드(OLED)와 조도 센싱 전압(Vals)의 입력단 사이의 전압 또는 전류를 센싱하여 주변 조도를 측정할 수 있도록 한다.
이하에서는, 도면을 참조하여 유기발광표시장치(100)의 주변 조도를 측정하는 조도 측정부(300)의 구체적인 실시예들과 조도 측정 방식에 대하여 설명한다.
도 4는 제1 실시예에 따른 조도 측정부(300)의 구체적인 구조의 예시를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 제1 실시예에 따른 조도 측정부(300)는 조도 센싱 전압(Vals)의 입력단과 유기발광다이오드(OLED) 사이에 위치하는 저항(R)을 포함하고, 저항(R)과 유기발광다이오드(OLED) 사이의 노드 a(Na)에 연결된 증폭기(310)를 포함한다. 그리고, 증폭기(310)에 의해 증폭된 전압을 16bit 코드로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터(320)를 포함한다.
조도 센싱 구간에서 유기발광다이오드(OLED)의 제2 전극으로 조도 센싱 전압(Vals)을 인가하면, 주변 조도에 따라 광전류가 흐르게 된다.
광전류는 주변 조도가 밝을수록 증가하며 외부 광원에 의하여 광전류가 흐르게 되면 저항(R)에 의하여 광전류가 전압으로 변환된다.
즉, 외부 광원에 따라 광전류가 흐르게 되면 광전류와 저항(R)의 크기에 따라 노드 a(Na)의 전압이 변화하게 되며, 노드 a(Na)의 전압은 아래 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에 나타난 바와 같이, 광전류가 클수록 노드 a(Na)의 전압은 낮아지게 되고 광전류가 작을수록 노드 a(Na)의 전압은 높아지게 되므로, 조도 센싱 구간 동안 노드 a(Na)의 전압을 센싱함으로써 주변 조도를 측정할 수 있게 된다.
증폭기(310)는 노드 a(Na)의 전압을 증폭하여 아날로그 디지털 컨버터(320)로 전달하고, 아날로그 디지털 컨버터(320)는 증폭된 값을 16bit 코드로 변환한다.
따라서, 조도 센싱 구간 동안 유기발광다이오드(OLED)에 구동 전압이 인가되는 방향과 반대 방향으로 조도 센싱 전압(Vals)을 인가하고, 인가된 조도 센싱 전압(Vals)과 외부 광원에 의해 발생하는 광전류에 따른 노드 a(Na)의 전압을 센싱함으로써 화소 내 유기발광다이오드(OLED)를 이용하여 주변 조도를 측정할 수 있도록 한다.
제1 실시예에 따른 조도 측정부(300)의 경우에는, 저항(R), 증폭기(310) 및 아날로그 디지털 컨버터(320)가 필요하기 때문에, 데이터 드라이버(130)에 One-Chip화하여 구현될 수 있다.
도 5a와 도 5b는 제1 실시예에 따른 조도 측정부(300)에 의해 주변 조도를 측정하는 방식을 설명하기 위한 것으로서, 도 5a는 저조도인 경우를 나타낸 것이고 도 5b는 고조도인 경우를 나타낸 것이다.
도 5a를 참조하면, 조도 센싱 구간에서 유기발광다이오드(OLED)의 제2 전극으로 조도 센싱 전압(Vals)이 인가된다. 그리고, 인가된 조도 센싱 전압(Vals)과 외부 광원에 의해 유기발광다이오드(OLED)에 광전류가 흐르게 된다.
조도 센싱 전압(Vals)의 입력단과 유기발광다이오드(OLED) 사이에 저항(R)이 배치되어 있으므로, 광전류의 크기에 따라 노드 a(Na)의 전압이 변화하게 된다.
저조도인 경우에는, 외부 광원의 양이 적으므로 조도 센싱 구간에서 흐르는 광전류가 작아지게 된다. 광전류가 작으면 노드 a(Na)의 전압이 높으므로 기준 전압(Vref)과 노드 a(Na)의 전압을 비교할 때, 그 차이가 작은 값을 갖게 된다.
따라서, 조도 센싱 구간에서 센싱되는 노드 a(Na)의 전압을 기준 전압(Vref)과 비교하고, 기준 전압(Vref)과의 노드 a(Na)의 전압의 차이를 기준으로 주변 조도를 측정할 수 있다.
도 5b는 고조도인 경우를 나타낸 것으로서, 고조도인 경우에는 외부 광원의 양이 많으므로 조도 센싱 구간에서 유기발광다이오드(OLED)에 흐르는 광전류가 증가하게 된다.
광전류가 커지므로 노드 a(Na)의 전압은 낮아지게 되고 기준 전압(Vref)과 노드 a(Na)의 전압의 차이가 커지게 된다.
따라서, 기준 전압(Vref)과 노드 a(Na)의 전압의 차이만큼 주변 조도가 밝은 것으로 측정할 수 있다.
제1 실시예에 의하면, 조도 센싱 구간에서 유기발광다이오드(OLED)의 역방향으로 인가되는 조도 센싱 전압(Vals)과 외부 광원에 의해 발생하는 광전류에 따른 노드 a(Na)의 전압을 센싱하는 방식을 통해 주변 조도를 용이하게 측정할 수 있도록 한다.
도 6은 제2 실시예에 따른 조도 측정부(300)의 구체적인 구조의 예시를 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 제2 실시예에 따른 조도 측정부(300)는, 조도 센싱 전압(Vals)의 입력단과 유기발광다이오드(OLED) 사이에 연결된 캐패시터(C)와, 조도 센싱 전압(Vals)의 입력단과 캐패시터(C) 사이의 노드 b(Nb)와 연결된 비교기(330)와, 비교기(330)와 연결된 카운터(340)를 포함한다.
제2 실시예에 따른 조도 측정부(300)는, 외부 광원에 의해 발생하는 광전류를 전압으로 변환하는 방식이 아닌 광전류를 바로 조도를 측정할 수 있는 코드로 변환하는 방식으로서, 외부 광원에 의해 발생하는 광전류에 의해 캐패시터(C)를 충전시키며 노드 b(Nb)의 전압 변화를 센싱한다.
이때, 조도 센싱 전압(Vals)의 입력단과 유기발광다이오드(OLED)의 사이에 제1 트랜지스터(M1)를 배치하고 제1 트랜지스터(M1)와 연결된 제2 트랜지스터(M2)를 배치하여 외부 광원에 의해 발생된 광전류를 증폭하여 캐패시터(C)를 충전할 수 있다.
조도 센싱 구간에서 조도 센싱 전압(Vals)이 유기발광다이오드(OLED)의 제2 전극으로 인가되고 외부 광원에 의해 광전류가 흐르게 되면 제1 트랜지스터(M1)에 광전류의 양에 따른 전압(Vgs)이 잡히게 된다. 이를 K배만큼 W/L이 더 큰 제2 트랜지스터(M2)의 게이트에 인가하면 제2 트랜지스터(M2)에 흐르는 전류가 제1 트랜지스터(M1)에 흐르는 광전류의 K배만큼 증폭되도록 할 수 있다.
증폭된 광전류에 의해 캐패시터(C)가 충전되게 되며 캐패시터(C)가 충전됨에 따라 노드 b(Nb)의 전압이 변화하게 된다.
예를 들어, 외부 광원의 양이 적으면 광전류가 작아 캐패시터(C)가 느리게 충전된다. 따라서, 캐패시터(C)가 충전되는 시간이 많이 걸리게 되므로, 노드 b(Nb)의 전압이 서서히 변화하게 된다.
반면, 외부 광원의 양이 적으면 광전류가 커서 캐패시터(C)가 빠르게 충전되고, 캐패시터(C)의 충전 시간이 짧으므로 노드 b(Nb)의 전압이 빠르게 변화하게 된다.
비교기(330)는 노드 b(Nb)의 전압을 기준 전압(Vref)과 비교하고 노드 b(Nb)의 전압과 기준 전압(Vref)이 동일하면 하이(High)를 출력하여 캐패시터(C)와 연결된 스위치(SW)를 턴 온 시켜 캐패시터(C)가 방전되도록 한다.
그리고, 비교기(330)에서 하이(Hihg)가 출력되면 카운터(340)는 카운팅 수를 1만큼 증가시키게 된다.
따라서, 캐패시터(C)의 충전 속도에 따라 노드 b(Nb)의 전압 변화 속도가 달라지게 되고, 노드 b(Nb)의 전압이 기준 전압(Vref)에 도달할 때마다 카운팅 수가 증가하므로 일정 시간 동안 카운팅 수를 이용하여 주변 조도를 측정할 수 있게 된다.
이때, 제2 실시예에 따른 조도 측정부(300)는, 캐패시터(C), 비교기(330) 및 카운터(340)로 구성되므로 유기발광표시패널(110) 내에 구현될 수 있다.
도 7a와 도 7b는 제2 실시예에 따른 조도 측정부(300)가 조도를 측정하는 방식을 설명하기 위한 것으로서, 도 7a는 저조도인 경우를 나타낸 것이고 도 7b는 고조도인 경우를 나타낸 것이다.
도 7a를 참조하면, 조도 센싱 구간에서 유기발광다이오드(OLED)의 제2 전극으로 조도 센싱 전압(Vals)이 인가되고 인가된 조도 센싱 전압(Vals)과 외부 광원에 의해 광전류가 흐르게 된다.
광전류는 제1 트랜지스터(M1)와 제2 트랜지스터(M2)에 의해 증폭되어 캐패시터(C)에 충전된다.
저조도인 경우에는 외부 광원의 양이 적어 광전류가 작으므로 캐패시터(C)가 느리게 충전된다. 따라서, 노드 b(Nb)의 전압은 캐패시터(C)의 충전 속도에 따라 도 7a에 도시된 바와 같이 서서히 증가하게 된다.
노드 b(Nb)의 전압이 증가하여 기준 전압(Vref)과 동일하게 되면, 비교기(330)가 하이(High)를 출력하여 캐패시터(C)를 방전시키므로, 노드 b(Nb)의 전압은 내려가게 된다.
그리고, 비교기(330)에서 출력된 하이(High)에 의해 카운터(340)가 카운팅 수를 1만큼 증가시키게 된다.
저조도인 경우에는 일정 시간 동안 증가된 카운팅 수가 작으므로, 카운팅 수에 따라 주변 조도가 어두운 것으로 측정할 수 있다.
도 7b는 고조도인 경우를 나타낸 것으로서, 외부 광원의 양이 많은 경우 광전류가 커지므로 캐패시터(C)가 빠르게 충전되게 된다.
캐패시터(C)의 충전 속도가 빠르므로 노드 b(Nb)의 전압이 빠르게 증가하게 되고, 노드 b(Nb)의 전압이 기준 전압(Vref)과 동일해지면 비교기(330)가 하이(High)를 출력하여 노드 b(Nb)의 전압이 내려가게 된다. 그리고, 카운터(340)가 카운팅 수를 1만큼 증가시키게 된다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 고조도인 경우에는 캐패시터(C)의 충전 속도가 빨라 노드 b(Nb)의 전압이 빠르게 상승하므로, 일정 시간 동안 증가된 카운팅 수가 크게 된다.
일정 시간 동안 증가된 카운팅 수가 크므로, 주변 조도가 밝은 것으로 측정할 수 있다.
따라서, 조도 센싱 구간 동안 유기발광다이오드(OLED)에 구동 전압이 인가되는 방향과 반대 방향으로 조도 센싱 전압(Vals)을 인가하고, 유기발광다이오드(OLED)에 흐르는 광전류에 의해 충전되는 캐패시터(C)의 충전 속도에 따른 노드 b(Nb)의 전압 변화량을 센싱함으로써 주변 조도를 측정할 수 있도록 한다.
도 8은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)에서 조도를 측정하는 구간의 예시를 나타낸 것이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)는, 디스플레이 구동을 하는 구간 사이에 조도 센싱 구간을 설정하여, 영상이 표시되는 사이에 주변 조도를 측정할 수 있도록 한다.
디스플레이 구동 구간에서 각각의 화소에 배치된 유기발광다이오드(OLED)의 제1 전극으로 구동 전압이 인가되고, 조도 센싱 구간에서는 유기발광다이오드(OLED)의 제2 전극으로 조도 센싱 전압(Vals)이 인가된다.
따라서, 조도 센싱 구간에서 각각의 화소는 유기발광다이오드(OLED)의 제2 전극으로 전압이 인가되므로 블랙 프레임으로 동작하게 된다.
그리고, 화소 내 유기발광다이오드(OLED)에 흐르는 광전류에 따라 주변 조도를 측정한다.
이를 통해, 유기발광표시패널(110)에 배치된 화소 내 유기발광다이오드(OLED)를 이용하여 영상 표시와 조도 센싱을 시분할하여 수행하여 별도의 조도 센서 없이 주변 조도를 측정할 수 있도록 한다.
도 9a와 도 9b는 본 실시예들에 다른 유기발광표시장치(100)에서 조도를 측정하기 위해 이용되는 화소 배치의 예시를 나타낸 것이다.
도 9a를 참조하면, 유기발광표시패널(110)에 배치된 모든 화소 내 유기발광다이오드(OLED)를 조도 센싱을 위한 수광 소자로 사용하는 경우를 나타낸 것이다.
유기발광표시패널(110)의 모든 화소 내 유기발광다이오드(OLED)를 수광 소자로 사용하는 경우, 디스플레이 구동 구간과 구분되는 조도 센싱 구간에서 모든 화소의 유기발광다이오드(OLED)의 역방향으로 조도 센싱 전압(Vals)이 인가된다.
모든 화소에 배치된 유기발광다이오드(OLED)를 수광 소자로 사용하므로, 유기발광다이오드(OLED)의 수광 효율이 낮은 경우에도 주변 조도를 측정할 수 있도록 한다.
도 9b를 참조하면, 유기발광표시패널(110)에 배치된 화소 중 일부 화소에 포함된 유기발광다이오드(OLED)를 수광 소자로 사용하는 경우를 나타낸 것이다.
유기발광표시패널(110)의 화소 중 일부 화소 내 유기발광다이오드(OLED)를 수광 소자로 사용하는 경우, 조도 센싱을 위해 이용되는 화소의 위치 및 개수는 조도 센싱 구간에서 흐르는 광전류에 따라 결정될 수 있다.
유기발광표시패널(110)의 일부 화소만 조도 센싱을 위해 이용되므로, 영상이 표시되는 디스플레이 구동 구간 사이에 블랙 프레임이 표현되는 화소를 최소화하며 주변 조도를 측정할 수 있도록 한다.
한편, 유기발광다이오드(OLED)를 수광 소자로 활용하는 경우에, 전자수송층(Electron Transport Layer)와 정공수송층(Hole Transport Layer) 사이에 위치하는 발광층(Emissive Layer)의 존재로 인해 수광 효율이 낮을 수 있다.
따라서, 유기발광다이오드(OLED)만 수광 소자로 사용하여 수광 효율이 낮아 조도 센싱이 어려운 경우에는, 유기발광다이오드(OLED)에서 발광층(Emissive Layer)을 제외한 유기포토다이오드(OPD, Organic Photo Diode)를 유기발광표시패널(110)의 최외각 일부 화소에 배치하여 수광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 10a와 도 10b는 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)에서 조도 센싱을 위해 사용되는 수광 소자의 예시를 나타낸 것이다.
도 10a는 유기발광다이오드(OLED)를 나타낸 것이고 도 10b는 유기발광다이오드(OLED)에서 발광층(Emissive Layer)을 제외한 유기포토다이오드(OPD)를 나타낸 것이다.
유기발광표시패널(110)에 배치되는 화소 중 일부 화소에 유기포토다이오드(OPD)를 사용하는 경우, 유기발광다이오드(OLED)만 수광 소자로 사용하는 경우에 비하여 수광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 유기포토다이오드(OPD)는 유기발광다이오드(OLED)에서 발광층(Emissive Layer)만 제외된 것이므로, 마스크(Mask)의 추가 없이 유기포토다이오드(OPD)를 일부 화소에 배치하여 수광 효율을 향상시키고 주변 조도의 측정이 가능하도록 할 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동 구간 사이의 조도 센싱 구간에서 유기발광다이오드(OLED)에 구동 전압이 인가되는 방향과 반대 방향으로 조도 센싱 전압(Vals)을 인가하여 발생하는 광전류를 이용하여 영상 표시와 동시에 주변 조도를 측정할 수 있도록 한다.
유기발광표시패널(110)의 화소 내 유기발광다이오드(OLED)를 수광 소자로 이용하므로, 별도의 조도 센서 추가 없이 조도 측정이 가능하도록 하며 유기발광표시패널(110)의 형태나 내로우 베젤의 한계를 극복하고 조도 측정을 할 수 있도록 한다.
또한, 유기발광다이오드(OLED)의 수광 효율에 따라 수광 소자로 활용되는 유기발광다이오드(OLED)가 포함된 화소의 위치 및 개수 등을 결정하여 조도 센싱이 가능하도록 하며, 경우에 따라서는, 유기발광다이오드(OLED)에서 발광층(Emissive Layer)을 제외한 유기포토다이오드(OPD)를 일부 화소에 배치함으로써 유기발광다이오드(OLED)의 수광 효율이 낮은 경우에도 주변 조도를 측정할 수 있도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 유기발광표시장치 110: 유기발광표시패널
120: 게이트 드라이버 130: 데이터 드라이버
140: 컨트롤러 300: 조도 측정부
310: 증폭기 320: 아날로그 디지털 컨버터
330: 비교기 340: 카운터

Claims (10)

  1. 다수의 화소가 배치된 유기발광표시패널을 포함하는 유기발광표시장치에 있어서,
    상기 다수의 화소 중 적어도 하나의 화소는,
    디스플레이 구동 구간 동안 구동 전압이 인가되고 상기 디스플레이 구동 구간과 구분되는 조도 센싱 구간 동안 상기 구동 전압이 인가되는 방향과 반대 방향으로 조도 센싱 전압이 인가되는 유기발광다이오드를 포함하며,
    상기 조도 센싱 구간에서 상기 조도 센싱 전압의 입력단과 상기 유기발광다이오드 사이의 전압을 센싱하고 센싱된 전압에 기초하여 조도를 측정하는 조도 측정부를 포함하는 유기발광표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조도 측정부는,
    상기 조도 센싱 전압의 입력단과 상기 유기발광다이오드 사이에 위치하는 저항을 포함하고, 상기 조도 센싱 구간에서 상기 저항과 상기 유기발광다이오드 사이의 전압을 센싱하는 유기발광표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 조도 측정부는,
    상기 센싱된 전압과 기준 전압을 비교하고, 상기 기준 전압과 상기 센싱된 전압의 차이에 기초하여 상기 조도를 측정하는 유기발광표시장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 조도 측정부는,
    상기 유기발광표시패널에 배치된 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 드라이버에 위치하는 유기발광표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조도 측정부는,
    상기 조도 센싱 전압의 입력단과 상기 유기발광다이오드 사이에 연결된 캐패시터를 포함하고, 상기 조도 센싱 구간에서 상기 조도 센싱 전압의 입력단과 상기 캐패시터 사이의 전압 변화를 센싱하는 유기발광표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조도 측정부는,
    상기 조도 센싱 구간에서 상기 조도 센싱 전압의 입력단과 상기 유기발광다이오드 사이에 흐르는 전류에 의해 상기 캐패시터를 충전시키고, 상기 조도 센싱 전압의 입력단과 상기 캐패시터 사이의 전압을 기준 전압과 비교하며, 상기 조도 센싱 전압의 입력단과 상기 캐패시터 사이의 전압이 상기 기준 전압이 동일하면 상기 캐패시터를 방전시키고 카운팅 수를 1만큼 증가시키는 유기발광표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조도 측정부는,
    기설정된 시간 동안 증가된 상기 카운팅 수에 따라 상기 조도를 측정하는 유기발광표시장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 조도 측정부는,
    상기 조도 센싱 구간에서 상기 조도 센싱 전압의 입력단과 상기 유기발광다이오드 사이에 흐르는 전류를 증폭하여 상기 캐패시터를 충전시키는 유기발광표시장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 조도 측정부는,
    상기 다수의 화소가 배치되는 상기 유기발광표시패널에 위치하는 유기발광표시장치.
  10. 다수의 화소가 배치된 유기발광표시패널을 포함하는 유기발광표시장치에 있어서,
    상기 다수의 화소 중 일부 화소는,
    디스플레이 구동 구간과 구분되는 조도 센싱 구간 동안 구동 전압이 인가되는 방향과 반대 방향으로 조도 센싱 전압이 인가되는 유기포토다이오드를 포함하며,
    상기 조도 센싱 구간에서 상기 조도 센싱 전압의 입력단과 상기 유기포토다이오드 사이의 전압을 센싱하고 센싱된 전압에 기초하여 조도를 측정하는 조도 측정부를 포함하는 유기발광표시장치.
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