KR20190068923A - 유기발광소자의 임피던스 추출 장치 및 방법 - Google Patents

유기발광소자의 임피던스 추출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화면 디스플레이 시 OLED에 인가되는 전압을 직접 감지하여 열화 보상을 위한 임피던스를 화면 구동 중에 추출하기 위한 OLED의 임피던스 추출 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 유기발광소자의 임피던스 추출 장치는, 각 픽셀영역에 대응되는 하나 이상의 유기발광소자를 포함하는 표시패널, 센싱 스위치 신호에 의해 OLED 에 인가되는 전압을 감지하는 센싱 감지부, 초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 입력되는 픽셀의 제 1 그레이 레벨이 미리 정해진 제 2 그레이 레벨보다 큰 그레이 레벨로 판단되면 상기 센싱 감지부로 센싱 스위치 신호를 출력하는 센싱 제어부, 및 상기 센싱 감지부에서 감지된 OLED 전압을 기반으로 OLED의 임피던스를 추출하는 임피던스 추출부를 포함한다.

Description

유기발광소자의 임피던스 추출 장치 및 방법{Apparatus and Method for extracting Impedance in Organic Light Emitting Device}
본 발명은 유기발광소자(Organic Light Emitting Device : OLED)의 임피던스 추출 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 화면 디스플레이 시 OLED에 인가되는 전압을 직접 감지하여 열화 보상을 위한 임피던스를 화면 구동 중에 추출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
유기발광소자(OLED)는 외부로부터 인가된 전위차에 의해 양극과 음극으로 주입된 전자와 정공이 소자 내부로 이동, 유기 발광층에서 재결합하여 빛을 방출하는 자체 발광소자이다. 발광 그레이와 색도와 같은 유기발광소자의 발광 특성은 소자를 구성하는 재료의 특성과 소자의 구조에 따라 다르다. 특히 유기발광소자의 발광 그레이는 구동 전압 또는 전류에 의해 직접 제어되므로 소자의 구동 전압과 전류 및 발광 그레이와의 관계는 소자의 특성을 규정하는 기본이 되며, 실제로 이 관계를 이용하여 원하는 발광 그레이를 구현하기 위해 특정 전압 또는 전류를 인가하여 소자를 구동한다.
그러나 OLED를 장시간 지속적으로 구동하면 소자의 열화 현상으로 인해 구성 요소의 특성이 시간이 지남에 따라 변화하여 초기의 발광 특성과는 다른 특성이 나타낸다. 소자의 점진적인 열화는 동작점에서의 그레이를 감소시키거나 목표 그레이에 대한 동작점을 이동시켜 소비전력이 증가되므로 이는 소자의 수명을 결정하는 요인이 된다. 또한 장시간 소자 구동시 발생할 수 있는 내부 단락, 전도층의 손실, 발광층 비활성화 등의 구성 요소의 급격한 상태 변화는 제품 불량의 요인이 된다.
따라서 이러한 OLED의 열화 특성 평가를 위해 OLED의 애노드 전압을 센싱하고, 센싱된 센싱 전압 및 OLED에서 감지되는 OLED 전류로부터 OLED 임피던스를 추출하여 열화 특성을 평가한다.
도 1 은 종래의 OLED 구동회로에서 임피던스를 추출하기 위한 패널 구조를 나타낸 회로도이고, 도 2 는 도 1의 회로도에서 센싱 동작시 감지되는 애노드 전압의 변화를 나타낸 그래프이다. 이는 일실시예로서 6T1C 구조 기반의 충전 및 방전 동작을 이용한 OLED의 임피던스 추출 보상회로를 나타내고 있다.
도면에서 도시하고 있는 것과 같이, OLED의 임피던스 추출은 먼저 D-IC(10)의 ADC(11) - 샘플 홀드 회로(S/H)(20) - 제2 스위치(SW2) - 센싱 스위치 트랜지스터(Ts) - 제 5 트랜지스터(T5)의 경로로 OLED 애노드(Node4)의 전압을 도 2에 도시된 미리 설정된 리셋 전압(Vreset)으로 충전한다. 이어서, 센싱 스위치(Sensing SW)를 오프(off)하여 OLED 애노드(Node4) 전압을 미리 설정된 설정 전압(VOLED)까지 방전시킨 후, 센싱 스위치(Sensing SW)를 온(ON)시켜 상기 충전 경로의 역방향으로 OLED 애노드(Node4)의 전압을 감지함으로써, OLED의 임피던스를 추출한다.
이때, 센싱 동작 중 드라이빙 스위치(Driving SW)(TD)는 오프(off)되며, 제 2 스위치(SW2)는 센싱 시에 D-IC(10)의 ADC(11)에 연결되어 충전 시에는 미리 설정된 리셋 전압(Vreset)으로 충전되고, 방전 시에는 플로팅(floating)된다. 상기 드라이빙 스위치(TD)가 오프됨에 따라, 센싱 동작 시 D-IC(10)의 ADC(11)와 센싱 스위치 트랜지스터(Ts)가 연결되는 센싱 경로를 형성시킨다..
이처럼, 종래의 OLED 구동회로에서 임피던스를 추출하기 위한 회로에서는 임피던스를 추출하기 위해서 먼저OLED 애노드(Node4) 전압을 미리 설정한 설정 전압(VOLED)까지 방전하여야 한다. 그러나 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이 설정 전압(VOLED)까지 방전하기 위한 시간이 길어 전체 패널을 센싱하기 위해서는 수 ~ 수십초의 시간이 소요되는 문제점이 있다.
특히, 임피던스 추출을 위해서는 센싱 동작을 위한 별도의 모드가 필요하게 되며, 이에 따라 센싱 동작 중에는 OLED 장치의 사용이 불가능하다.
따라서, 전체 패널을 센싱하는데 소요되는 시간 동안에는 OLED 장치의 사용이 불가능하게 됨에 따라, 센싱하는 시간이 길어지게 되면 OLED 장치를 사용하지 못하는 시간이 길어지게 되는 결과를 초래하게 된다. 또한, 센싱 동작 시에는 센싱 전용 화면이 화면에 표시되게 되어, 사용자는 불필요하게 오랜시간을 센싱 동작을 인지하고 있어야 하는 불편함을 주게 된다.
본 발명은 화면 디스플레이 시 OLED에 인가되는 전압을 직접 감지하여 열화 보상을 위한 임피던스를 화면 구동 중에 추출하기 위한 OLED의 임피던스 추출 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 화면 디스플레이 시 OLED에 인가되는 전압을 직접 센싱하여 임피던스 추출에 소요되는 시간을 단축시키기 위한 OLED의 임피던스 추출 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 일반적인 화면 구동 중에 센싱 모드를 진행하여 사용자가 임피던스 추출을 위한 센싱 동작을 인지하지 못하도록 하는 OLED의 임피던스 추출 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 유기발광소자의 임피던스 추출 장치는, 각 픽셀영역에 대응되는 하나 이상의 유기발광소자(OLED)를 포함하는 표시패널, 센싱 스위치 신호에 의해 상기 OLED에 인가되는 전압을 감지하는 센싱 감지부, 초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 입력되는 상기 픽셀의 제 1 그레이 레벨이 미리 정해진 제 2 그레이 레벨보다 큰 그레이 레벨로 판단되면 상기 센싱 감지부로 센싱 스위치 신호를 출력하는 센싱 제어부, 및 상기 센싱 감지부에서 감지된 OLED 전압을 기반으로 OLED의 임피던스를 추출하는 임피던스 추출부를 포함한다.
또한, 상기 센싱 감지부는 상기 표시패널의 내부 보상회로에 포함된 OLED의 애노드 단과 연결되는 ADC를 포함하고, 상기 ADC는, 상기 OLED 에 인가되는 OLED 전압을 감지한다.
또한, 상기 센싱 감지부는 상기 OLED의 애노드 단과 ADC 사이에 배치되는 제 1 센싱 스위치(Ts1)와 제 2 센싱 스위치(Ts2)를 더 포함하고, 상기 제 1 센싱 스위치(Ts1)는, OLED 전압을 보상하기 위한 제 1 보상 신호(Scan1(N))보다 앞서는 제 2 보상 신호 (Scan1(N-1))를 입력받아 턴온되고, 상기 제 2 센싱 스위치(Ts2)는, 센싱 제어부에서 상기 픽셀의 상기 제 1 그레이 레벨이 상기 제 2 그레이 레벨보다 큰 그레이 레벨로 판단되면 센싱 스위치 신호를 입력받아 턴온된다.
또한, 상기 ADC는, 상기 제 1 및 2 센싱 스위치(Ts1)(Ts2)가 모두 턴온되는 경우, 상기 OLED에 인가되는 전압을 감지한다.
또한, 상기 센싱 제어부는 입력전압(VDD)에서 측정되는 전류값(IELR)을 이용하여 상기 표시패널에 포함된 픽셀 각각의 해상도에 대응되는 픽셀 전류값을 산출하는 픽셀 전류 산출부와, 초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 각 픽셀의 상기 제 1 그레이 레벨을 입력받는 그레이 레벨 검출부와, 상기 픽셀 전류 산출부에서 산출된 픽셀별 해상도에 대응하는 픽셀 전류값 및 OLED 애노드 단으로부터 상기 ADC로 입력되는 전류값을 이용하여, 센싱 가능한 제 2 그레이 레벨을 산출하는 최소 그레이 레벨 산출부와, 상기 입력된 제 1 그레이 레벨을 상기 제 2 그레이 레벨과 비교하여 제 1 그레이 레벨이 제 2 그레이 레벨보다 크면 상기 센싱 감지부로 상기 센싱 스위치 신호를 출력하는 그레이 비교부를 포함한다.
또한, 상기 최소 그레이 레벨 산출부는 최대 그레이 레벨, 상기 ADC의 입력전류, 상기 픽셀의 해상도, 사람이 인지할 수 없는 휘도 변화에 해당하는 배율, 및 그레이 값을 휘도에 매핑하는데 사용하는 지수값을 이용하여 상기 제 2 그레이 레벨을 산출한다.
또한, 상기 임피던스 추출부는 상기 센싱 감지부에서 OLED 애노드 단 전압을 초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 입력되거나 또는 미리 설정된 센싱 전류를 이용하여, OLED의 등가 임피던스를 추출한다.
또한, 상기 센싱 감지부는, 데이터 드라이버에서 출력되는 데이터 전압을 이용하여 상기 센싱 전류를 계산하고, 상기 데이터 전압은 상기 제 2 그레이 레벨에 해당하는 전압을 기초로 설정된다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 유기발광소자의 임피던스 추출 방법은, 최소 그레이 레벨 산출부에서 픽셀별 해상도에 대응하는 픽셀 전류값 및 OLED 애노드 단으로부터 ADC로 입력되는 전류값을 이용하여 제 2 그레이 레벨을 산출하는 단계, 그레이 비교부에서 초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 입력된 픽셀의 제 1 그레이 레벨을 상기 최소 그레이 레벨에 해당하는 제 2 그레이 레벨과 비교하는 단계, 상기 비교결과, 상기 제 1 그레이 레벨이 상기 제 2 그레이 레벨보다 큰 경우, 셍신 제어부에서 센싱 감지부에 포함된 센싱 스위치(TS2)에 센싱 스위치 신호를 전달하여 턴온 시키는 단계, 및 상기 센싱 감지부의 ADC에서 감지되는 OLED 전압이 턴온 된 상기 센싱 스위치(TS2)를 거쳐 임피던스 추출부로 전달되는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 2 그레이 레벨을 산출하는 단계는 픽셀 전류 산출부에서 입력전압(VDD)에서 측정되는 전류값(IELR)을 이용하여 표시패널에 포함된 픽셀 각각의 해상도에 대응되는 픽셀 전류값을 산출하는 단계와, 그레이 레벨 검출부에서 초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 각 픽셀의 제 1 그레이 레벨을 입력받는 단계와, 상기 최소 그레이 레벨 산출부에서 상기 산출된 픽셀별 해상도에 대응하는 픽셀 전류값 및 OLED 애노드 단으로부터 상기ADC로 입력되는 전류값을 이용하여 제 2 그레이 레벨을 산출하는 단계를 포함한다.
또한 상기 제 2 그레이 레벨을 산출하는 단계는 최대 그레이 레벨, 상기 ADC의 입력전류, 상기 픽셀의 해상도, 사람이 인지할 수 없는 휘도 변화에 해당하는 배율, 및 그레이 값을 휘도에 매핑하는데 사용하는 지수값을 이용하여 제 2 그레이 레벨을 산출한다.
또한, 상기 OLED 전압이 턴온 된 센싱 스위치(TS2)를 거쳐 임피던스 추출부로 전달되는 단계는 상기 센싱 감지부에서 감지된 OLED 애노드 단 전압과, 초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 입력되거나 또는 미리 정의된 센싱 전류를 이용하여, OLED의 등가 임피던스를 산출한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 본 발명의 유기발광소자의 임피던스 추출 장치 및 방법은 일반적인 화면 구동 중에 센싱 모드를 진행하여 OLED 임피던스를 추출함에 따라, 임피던스의 실시간 추출이 가능하다.
이를 통해, 화면 구동 중 별도의 센싱 모드의 전환이 필요치 않으며, 또한 픽셀 센싱 시 ADC(410)의 구동 전류에 의해 나타나는 픽셀의 휘도 변화가 사람이 인지하기 힘든 수준일 때 센싱됨에 따라 사용자는 임피던스 추출을 위한 센싱 동작을 인지하지 못하여 센싱 모드로 인한 사용자의 불쾌감이나 불편함을 해소할 수 있다.
또한 임피던스를 추출하는 방법으로 기존의 OLED 애노드 전압의 충방전 방식이 아닌, 화면 디스플레이 시 OLED에 인가되는 전압을 직접 감지하는 방식으로 임피던스를 추출하는데 소요되는 시간을 감소시킬 수 있다.
한편, 기존에 센싱 모드에서OLED에 인가되는 전압을 감지하는 D-IC 및 GIP(Gate in Panel) 신호를 활용하므로 간단한 회로 연결 외의 추가적인 GIP 구동회로의 설계가 필요 없다.
도 1 은 종래의 OLED 구동회로에서 임피던스를 추출하기 위한 패널 구조를 나타낸 회로도
도 2 는 도 1의 회로도에서 센싱 동작시 감지되는 애노드 전압의 변화를 나타낸 그래프
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자의 임피던스 추출 장치의 구성을 나타낸 구성도
도 4 는 도 3에서 OLED 구동회로에서 임피던스를 추출하기 위한 패널 구조를 상세히 나타낸 구성도
도 5 는 도 4의 보상회로의 동작을 나타낸 타이밍도
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 유기발광소자의 임피던스 추출 방법을 설명하기 위한 흐름도
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자의 임피던스 추출 장치 및 방법에 관하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자의 임피던스 추출 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 3에서 도시하고 있는 것과 같이, 데이터 라인들로 데이터 전압들을 출력하기 위한 데이터 드라이버(100)와, 게이트 라인들로 주사신호를 출력하기 위한 게이트 드라이버(200)와, 데이터 라인들과 게이트 라인들이 열과 행으로 배열되어 빛을 방출하는 복수개의 OLED를 구비하는 표시패널(300)과, 센싱 스위치 신호에 의해 OLED 에 인가되는 전압을 감지하는 센싱 감지부(400)와, 초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 입력되는 픽셀의 그레이 레벨이 사람의 눈에 인지되지 않는 픽셀의 휘도 변화를 갖는 최소 그레이 레벨보다 큰 그레이 레벨로 판단되면 상기 센싱 감지부(400)로 센싱 스위치 신호를 출력하는 센싱 제어부(500)와, 상기 센싱 감지부(400)에서 감지된 OLED 전압을 기반으로 OLED의 임피던스를 추출하는 임피던스 추출부(600)를 포함한다.
이때, 센싱 제어부(500)에서의 최소 그레이 레벨은 센싱 모드 시 ADC(410) 구동 전류에 의한 픽셀의 휘도 변화가 사람의 눈에 인지되지 않는 최소한의 그레이 레벨로서, 특정한 배율(n)에 해당되는 그레이 레벨이다. 일반적으로 사람의 눈은 일정 배율(n) 이하의 휘도 변화는 인지하기 어렵다고 한다. 예를 들어 사람의 눈이 1%의 휘도 변화를 인지하기 어렵다고 할 경우 배율은 100이 된다.(예를 들어 n=1%(0.01)일 때, 그의 역수인 100이 된다.) 즉, 상기 배율(n)은 사람의 눈으로 인지하기 어려운 휘도 변화의 비율을 말한다. 그러나 배율(n)은 사람의 인지 수준에 따라 변하는 값이고, 최소 그레이 레벨은 배율(n) 값과 ADC 전류, 제품의 그레이 레벨 셋팅에 따라 변하는 값이다. 따라서, 상기 최소 그레이 레벨은 제품 출고 전에 미리 설정되는 값이며, 제품에 대한 테스트를 통해 해당 모델에 대해서는 고정 가능한 값이다.
본 명세서에서는 최소 그레이 레벨 산출부(520)를 통해 최소 그레이 레벨을 산출하고 있지만, 화면 구동 이전에 미리 산출되어 저장되며, 그레이 비교부(540)에서는 미리 저장된 최소 그레이 레벨 값을 이용하여 제 2 센싱 스위치(Ts2)의 온오프 여부를 결정하게 된다. 이에 따른 상세한 설명은 후술하도록 한다.
도 4 는 도 3에서 OLED 구동회로에서 임피던스를 추출하기 위한 패널 구조를 상세히 나타낸 구성도이고, 도 5 는 도 4의 보상회로의 동작을 나타낸 타이밍도이다. 이는 일실시예로서 6T1C 구조 기반의 보상회로를 나타내고 있다. 그러나 이는 설명의 용이성을 위한 것일 뿐 이에 한정되지 않으며, 4T2C, 5T1C, 7T1C 구조 등과 같이 OLED 보상회로에서 적용되는 구조에서는 모두 적용이 가능하다.
도 4에서 도시하고 있는 것과 같이, 내부 보상회로(310)에 포함된 OLED의 애노드 단(Node4)과 센싱 감지부(400)에 포함되는 ADC(410)이 연결되고, 센싱 감지부(400)는 OLED 에 인가되는 OLED 전압을 감지한다.
이때, 상기 센싱 감지부(400)는 OLED 애노드 단(Node4)과 ADC(410) 사이에는 배치되는 제 1 센싱 스위치(Ts1)와 제 2 센싱 스위치(Ts2)가 더 포함된다.
상기 제 1 센싱 스위치(Ts1)는 OLED 전압을 보상하기 위한 제 1 보상 신호(Scan1(N))보다 1클럭 앞서는(이전 게이트 라인의 픽셀 열 공급된 보상 신호) 제 2 보상 신호 (Scan1(N-1))를 입력받아 턴온된다. 여기서 N은 디스플레이에서 세로 방향으로 N번째 라인에 해당 전압이 인가된다는 의미이며, 따라서 보상이 진행되는 동안 해당 신호는 라인마다 연속적으로 인가된다.
또한, 상기 제 2 센싱 스위치(Ts2)는 센싱 제어부(500)에서 픽셀의 그레이 레벨이 상기 최소 그레이 레벨보다 큰 그레이 레벨로 판단되면 센싱 스위치 신호를 입력받아 턴온된다. 이처럼 상기 제 2 센싱 스위치(Ts2)는 픽셀의 그레이 레벨에 따라 온오프가 결정된다.
그리고 상기 제 1, 2 센싱 스위치(Ts1)(Ts2)가 모두 턴온되면, OLED의 애노드 단(Node4)에 연결되어 있는 센싱 감지부(400)의 ADC(410)로 OLED에 인가되는 전압이 감지된다.
센싱 감지부(400)에서 감지되는 OLED 전압은 인피던스 추출부(600)로 전달되어 OLED의 임피던스를 추출하는데 이용된다.
한편, 센싱 제어부(500)는 픽셀 전류 산출부(510), 최소 그레이 레벨 산출부(520), 그레이 레벨 검출부(530) 및 그레이 비교부(540)를 포함한다.
이때, 상기 픽셀 전류 산출부(510)는 입력전압(VDD)에서 측정되는 전류값(IELR)을 이용하여 픽셀(R/G/B) 각각의 해상도에 대응되는 픽셀 전류값을 다음 수학식 1을 이용하여 산출한다.
Figure pat00001
이때, 상기
Figure pat00002
는 픽셀의 해상도로서, W는 가로 픽셀의 수이고, H는 세로 픽셀의 수를 의미한다.
또한, 상기 그레이 레벨 검출부(530)는 초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 각 픽셀의 그레이 레벨을 입력받는다.
그리고 상기 최소 그레이 레벨 산출부(520)는 픽셀 전류 산출부(510)에서 산출된 픽셀(R/G/B)별 해상도에 대응하는 픽셀 전류값 및 OLED 애노드 단(Node4)으로부터 ADC(410)로 입력되는 전류(IADC)값을 이용하여 다음 수학식 2를 통해 센싱 가능한 최소 그레이 레벨을 산출한다. 이때, 상기 산출되는 최소 그레이 레벨은 센싱 모드에 의한 전류 변화로 발생하는 휘도 변화가 사람의 눈에 인식되지 않는 최소한의 그레이 레벨을 의미한다.
Figure pat00003
이때, 상기 GLmax는 최대 그레이 레벨을 나타내고, 상기 n은 사람이 인지할 수 없는 휘도 변화에 해당하는 배율이다. 또한 상기 GMA는 그레이 값을 휘도(또는 전류)에 매핑하는데 사용하는 지수값인 것을 의미한다. 일반적으로 디스플레이에서 픽셀 전류와 그레이 레벨간의 관계는 지수 관계를 가지므로, 그레이 레벨을 산출하는 수학식 2에서는 GMA가 분수(
Figure pat00004
)로 나타난다. 이때. 최대 그레이 레벨은 제품에 따라 변경 가능하다.
이어서, 상기 그레이 비교부(540)는 그레이 레벨 검출부(530)에서 초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 입력된 픽셀의 그레이 레벨을 최소 그레이 레벨 산출부(520)에서 산출되어 미리 저장된 최소 그레이 레벨과 비교하여, 픽셀의 그레이 레벨이 최소 그레이 레벨보다 크면, 제 2 센싱 스위치(Ts2)에 센싱 스위치 신호를 전달하여 턴온 시킨다. 이때, 최소 그레이 레벨은 화면 구동 이전에 미리 산출되어 저장되고, 그레이 비교부(540)는 미리 저장된 최소 그레이 레벨 값을 이용하여 제 2 센싱 스위치(Ts2)의 온오프 여부를 결정할 수 있다.이처럼 상기 그레이 비교부(540)는 화면 구동 중에 픽셀 센싱 시OLED 임피던스를 추출하기 위해 센싱 감지부(400)의 ADC(410)의 구동 전류에 의해 나타나는 픽셀의 휘도 변화가 사람이 인지하기 힘든 수준일 때 제 2 센싱 스위치(Ts2)를 턴온시켜 임피던스 추출을 위한 센싱 동작이 진행되도록 제어한다.
상기 제 2 센싱 스위치(Ts2)가 턴온되면, 센싱 감지부(400)의 ADC(410)에서 감지되는 OLED 전압은 임피던스 추출부(600)로 전달된다. 이에 따라, 임피던스 추출부(600)는 픽셀의 그레이 레벨이 최소 그레이 레벨 이상인 경우에만 OLED 전압을 입력받게 된다.
따라서, 화면 구동 중에 임피던스 추출을 위한 센싱 동작이 진행되어도 픽셀 센싱 시 ADC(410)의 구동 전류에 의해 나타나는 픽셀의 휘도 변화가 사람이 인지하기 힘든 수준일 때 센싱됨에 따라 사용자는 임피던스 추출을 위한 센싱 동작을 인지하지 못하여 센싱 모드로 인한 사용자의 불쾌감이나 불편함을 해소할 수 있다.
한편, 상기 임피던스 추출부(600)는 다음 수학식 3에서 나타내고 있는 것과 같이 ADC(410)를 통해 감지된 OLED애노드 단(Node4) 전압 VSENSE을 초기 영상신호의 비디오 입력 데이터 등으로부터 입력되거나 미리 정의된 센싱 전류 ID로 나누어, OLED의 등가 임피던스를 산출할 수 있으며, 이 값의 변화로부터 OLED의 열화 보상을 할 수 있다.
Figure pat00005
이때, 상기 센싱 감지부(400)는 상기 OLED 전류 ID를 산출할 때, 데이터 드라이버(100)에서 출력되는 데이터 전압 Vdata를 특정값으로 지정하여 사용할 경우 정확도 높은 보상이 가능하다. 따라서 데이터 전압 Vdata를 수학식 2에서 산출된 최소 그레이 레벨에 해당하는 전압으로 설정된다.
상세히 설명하면, 센싱 전류(ADC(410) 동작 전류)에 의해 OLED의 전류가 변할 때 전류뿐만 아니라 OLED의 전압도 바뀌게 된다. 즉, 센싱을 하게 되면 센싱을 하지 않을 때 대비하여 OLED 전압에 약간의 전압 변화가 발생한다. 그런데 그 전류의 비율이 매우 낮은, 다시 말해 상기 특정값에 해당하는 전압보다 높은 전압으로 구동되고 있을 때에는 상대적으로 전압 변화 또한 매우 작은 비율을 나타낸다. 따라서, 실제값과 거의 유사한 값을 센싱할 수 있어 오차가 적으며, 이에 따라 보상 오차가 줄어들어 정확한 보상이 가능해진다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 유기발광소자의 임피던스 추출 장치의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 3 또는 도 4와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 부재를 지칭한다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 유기발광소자의 임피던스 추출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 유기발광소자의 임피던스 추출 방법은, 먼저 최소 그레이 레벨 산출부(520)를 이용하여 픽셀 전류 산출부(510)에서 산출된 픽셀(R/G/B)별 해상도에 대응하는 픽셀 전류값 및 OLED 애노드 단(Node4)으로부터 ADC(410)로 입력되는 전류(IADC)값을 기반으로 센싱 가능한 최소 그레이 레벨을 산출한다(S10). 이때, 이때, 최소 그레이 레벨은 화면 구동 이전에 미리 산출되어 저장되고, 그레이 비교부(540)는 미리 저장된 최소 그레이 레벨 값을 이용하여 제 2 센싱 스위치(Ts2)의 온오프 여부를 결정할 수 있다. 또한, 상기 산출되는 최소 그레이 레벨은 센싱 모드에 의한 전류 변화로 인해 발생되는 휘도 변화가 사람의 눈에 인식되지 않는 최소한의 그레이 레벨을 의미한다. 그리고 최소 그레이 레벨의 산출은 상기 수학식 2를 통해 산출되며, 이에 따른 상세한 설명은 위에서 설명하고 있으므로 생략한다.
그리고 그레이 비교부(540)를 이용하여 그레이 레벨 검출부(530)에서 초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 입력된 픽셀의 그레이 레벨을 저장되어 있는 상기 최소 그레이 레벨과 비교한다(S20).
상기 비교결과(S20), 픽셀의 그레이 레벨이 최소 그레이 레벨보다 크면, 제 2 센싱 스위치(Ts2)에 센싱 스위치 신호를 전달하여 턴온 시킨다(S40). 한편, 픽셀의 그레이 레벨이 최소 그레이 레벨보다 크지 않으면, 제 2 센싱 스위치(Ts2)는 턴오프를 유지시킨다(S30).
즉, 상기 제 2 센싱 스위치(Ts2)의 턴온은 센싱 감지부(400)의 ADC(410)의 구동 전류에 의해 나타나는 픽셀의 휘도 변화가 사람의 눈에 인지되지 않는 최소 그레이 레벨보다 작은 경우에만 스위칭되어 임피던스 추출을 위한 센싱 동작이 진행된다.
따라서 센싱 감지부(400)의 ADC(410)에서 감지되는 OLED 전압은 턴온 된 제 2 센싱 스위치(Ts2)를 거쳐 임피던스 추출부(600)로 전달된다(S50). 이때, 임피던스 추출부(600)는 제 2 센싱 스위치(Ts2)의 스위칭을 통해 픽셀의 그레이 레벨이 최소 그레이 레벨 이상인 경우에만 OLED 전압을 입력받게 된다.
이에 따라, 화면 구동 중에 임피던스 추출을 위한 센싱 동작이 진행되어도 픽셀 센싱 시 ADC(410)의 구동 전류에 의해 나타나는 픽셀의 휘도 변화가 사람이 인지하기 힘든 수준일 때 센싱됨에 따라 사용자는 임피던스 추출을 위한 센싱 동작을 인지하지 못하여 센싱 모드로 인한 사용자의 불쾌감이나 불편함을 해소할 수 있다.
이에 임피던스 추출부(600)를 이용하여 ADC(410)를 통해 감지된 OLED애노드 단(Node4) 전압 VSENSE을 비디오 입력 데이터 등으로부터 입력되거나 미리 정의된 전류 ID로 나누어, OLED의 등가 임피던스를 산출할 수 있다(S60). 이때 등가 임피던스의 산출은 상기 수학식 3을 통해 산출되며, 이에 따른 상세한 설명은 위에서 설명하고 있으므로 생략한다.
그리고 상기 산출된 OLED의 등가 임피던스의 변화로부터 OLED의 열화 보상을 수행한다(S70).
본 발명에서의 임피던스를 추출하는 방법은 기존의 OLED 애노드 전압의 충방전 방식이 아닌, 화면 구동을 통한 디스플레이 시 OLED에 인가되는 전압을 직접 감지하는 방식으로 임피던스를 추출하는데 소요되는 시간을 감소시킬 수 있다. 즉, 1프레임 구동 중 센싱을 통해 전 픽셀의 OLED 임피던스 추출에 소요되는 시간이 기존에 수 ~ 수십 초의 시간이 소요되는 것을 1/60 초로 크게 감소하였다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100 : 데이터 드라이버 200 : 게이트 드라이버
300 : 표시패널 310 : 보상회로
400 : 센싱 감지부 410 : ADC
500 : 센싱 제어부 510 : 픽셀 전류 산출부
520 : 최소 그레이 레벨 산출부 530 : 그레이 레벨 검출부
540 : 그레이 비교부 600 : 임피던스 추출부
Ts1 : 제 1 센싱 스위치 Ts2 : 제 2 센싱 스위치

Claims (12)

  1. 각 픽셀에 대응되는 하나 이상의 OLED를 포함하는 표시패널;
    센싱 스위치 신호에 의해 상기 OLED에 인가되는 전압을 감지하는 센싱 감지부;
    초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 입력되는 상기 픽셀의 제 1 그레이 레벨이 미리 정해진 제 2 그레이 레벨보다 큰 그레이 레벨로 판단되는 경우, 상기 센싱 감지부로 상기 센싱 스위치 신호를 출력하는 센싱 제어부; 및
    상기 센싱 감지부에서 감지된 OLED 전압을 기반으로 OLED의 임피던스를 추출하는 임피던스 추출부를 포함하는
    유기발광소자의 임피던스 추출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 감지부는, 상기 표시패널의 내부 보상회로에 포함된 OLED의 애노드 단과 연결되는 ADC를 포함하고,
    상기 ADC는, 상기 OLED 에 인가되는 OLED 전압을 감지하는 유기발광소자의 임피던스 추출 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센싱 감지부는, 상기 OLED의 애노드 단과 상기 ADC 사이에 배치되는 제 1 센싱 스위치(Ts1)와 제 2 센싱 스위치(Ts2)를 더 포함하고,
    상기 제 1 센싱 스위치(Ts1)는, OLED 전압을 보상하기 위한 제 1 보상 신호(Scan1(N))보다 앞서는 제 2 보상 신호 (Scan1(N-1))를 입력받아 턴온되고,
    상기 제 2 센싱 스위치(Ts2)는, 상기 센싱 제어부에서 상기 픽셀의 상기 제 1 그레이 레벨이 상기 제 2 그레이 레벨보다 큰 그레이 레벨로 판단되면 상기 센싱 스위치 신호를 입력받아 턴온되는 유기발광소자의 임피던스 추출 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 ADC는, 상기 제 1 및 2 센싱 스위치(Ts1)(Ts2)가 모두 턴온되는 경우, 상기 OLED 에 인가되는 전압을 감지하는 유기발광소자의 임피던스 추출 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 제어부는
    입력전압(VDD)에서 측정되는 전류값(IELR)을 이용하여 상기 표시패널에 포함된 픽셀 각각의 해상도에 대응되는 픽셀 전류값을 산출하는 픽셀 전류 산출부와,
    초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 각 픽셀의 상기 제 1 그레이 레벨을 입력받는 그레이 레벨 검출부와,
    상기 픽셀 전류 산출부에서 산출된 픽셀별 해상도에 대응하는 픽셀 전류값 및 OLED 애노드 단으로부터 상기 ADC로 입력되는 전류값을 이용하여, 상기 제 2 그레이 레벨을 산출하는 최소 그레이 레벨 산출부와,
    상기 입력된 제 1 그레이 레벨을 상기 제 2 그레이 레벨과 비교하여 상기 제 1 그레이 레벨이 상기 제 2 그레이 레벨보다 크면 상기 센싱 감지부로 상기 센싱 스위치 신호를 출력하는 그레이 비교부를 포함하는 유기발광소자의 임피던스 추출 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 최소 그레이 레벨 산출부는
    최대 그레이 레벨, 상기 ADC의 입력전류, 상기 픽셀의 해상도, 사람이 인지할 수 없는 휘도 변화에 해당하는 배율, 및 그레이 값을 휘도에 매핑하는데 사용하는 지수값을 이용하여 상기 제 2 그레이 레벨을 산출하는 유기발광소자의 임피던스 추출 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스 추출부는, 상기 센싱 감지부에서 감지된 OLED 애노드 단 전압을 초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 입력되거나 또는 미리 정의된 센싱 전류를 이용하여, OLED의 등가 임피던스를 추출하는 유기발광소자의 임피던스 추출 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 센싱 감지부는, 데이터 드라이버에서 출력되는 데이터 전압을 이용하여 상기 센싱 전류를 계산하고,
    상기 데이터 전압은, 상기 제 2 그레이 레벨에 해당하는 전압을 기초로 설정되는 것을 포함하는 유기발광소자의 임피던스 추출 장치.
  9. 최소 그레이 레벨 산출부에서 픽셀별 해상도에 대응하는 픽셀 전류값 및 OLED 애노드 단으로부터 ADC로 입력되는 전류값을 이용하여 최소 그레이 레벨을 산출하는 단계;
    그레이 비교부에서 초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 입력된 픽셀의 제 1 그레이 레벨을 상기 최소 그레이 레벨에 해당하는 제 2 그레이 레벨과 비교하는 단계;
    상기 제 1 그레이 레벨이 상기 제 2 그레이 레벨보다 큰 경우, 센싱 제어부에서 센싱 감지부에 포함된 센싱 스위치(TS2)에 센싱 스위치 신호를 전달하여 턴온 시키는 단계; 및
    상기 센싱 감지부의 ADC에서 감지되는 OLED 전압이 턴온 된 상기 센싱 스위치(TS2)를 거쳐 임피던스 추출부로 전달되는 단계를 포함하는
    유기발광소자의 임피던스 추출 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 그레이 레벨을 산출하는 단계는
    픽셀 전류 산출부에서 입력전압(VDD)에서 측정되는 전류값(IELR)을 이용하여 표시패널에 포함된 픽셀 각각의 해상도에 대응되는 픽셀 전류값을 산출하는 단계와,
    그레이 레벨 검출부에서 초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 각 픽셀의 상기 제 1 그레이 레벨을 입력받는 단계와,
    상기 최소 그레이 레벨 산출부에서 상기 산출된 픽셀별 해상도에 대응하는 픽셀 전류값 및 OLED 애노드 단으로부터 상기 ADC로 입력되는 전류값을 이용하여 상기 제 2 그레이 레벨을 산출하는 단계를 포함하는
    유기발광소자의 임피던스 추출 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 그레이 레벨을 산출하는 단계는
    최대 그레이 레벨, 상기 ADC의 입력전류, 상기 픽셀의 해상도, 사람이 인지할 수 없는 휘도 변화에 해당하는 배율, 및 그레이 값을 휘도에 매핑하는데 사용하는 지수값을 이용하여 상기 제 2 그레이 레벨을 산출하는 것을 포함하는 유기발광소자의 임피던스 추출 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 OLED 전압이 턴온 된 센싱 스위치(TS2)를 거쳐 임피던스 추출부로 전달되는 단계는
    상기 센싱 감지부에서 감지된 OLED 애노드 단 전압과, 초기 영상신호의 비디오 입력 데이터로부터 입력되거나 또는 미리 정의된 센싱 전류를 이용하여, OLED의 등가 임피던스를 산출하는 것을 포함하는 유기발광소자의 임피던스 추출 방법.
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KR20230157582A (ko) * 2022-05-10 2023-11-17 성균관대학교산학협력단 머신러닝 기반의 유기 발광 다이오드(oled) 소자 내부 전하 거동 분석 장치 및 방법

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