KR20210036602A

KR20210036602A - 유기 발광 표시 장치

Info

Publication number: KR20210036602A
Application number: KR1020190118762A
Authority: KR
Inventors: 변민철
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2021-04-05
Also published as: KR102708726B1

Abstract

유기 발광 표시 장치는, 복수의 데이터 라인, 복수의 게이트 라인 및 복수의 픽셀을 구비하는 표시 패널; 보상 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 복수의 데이터 라인을 통해 복수의 픽셀에 공급하는 데이터 구동 회로; 복수의 게이트 라인 중 데이터 전압을 공급할 픽셀들에 연결되는 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동 회로; 전원 라인을 통해 복수의 픽셀에 전원 전압을 공급하는 전원부; 및 입력 영상 데이터를 하이 다이나믹 레인지(HDR)로 구동할 때, 입력 영상 데이터의 평균 화상 레벨(APL)을 계산하고, 계산된 APL을 근거로 입력 영상 데이터에 게인을 적용하여 보상 영상 데이터를 생성하고, 생성된 보상 영상 데이터를 데이터 구동 회로에 출력하는, 타이밍 컨트롤러를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

유기 발광 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE}

이 명세서는 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원 전압을 올리지 않고 높은 다이내믹 레인지로 표시 패널을 구동하는 유기 발광 표시 장치 및 방법에 관한 것이다.

평판 표시 장치에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 발광 표시장치(Electroluminescence Display), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display, FED), 양자점 표시 장치(Quantum Dot Display Panel: QD) 등이 있다. 전계 발광 표시 장치는 발광층의 재료에 따라 무기 발광 표시 장치와 유기 발광 표시 장치로 나뉘어진다. 유기 발광 표시 장치의 픽셀들은 스스로 발광하는 발광 소자인 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함하여 이를 발광시켜 영상을 표시한다.

유기 발광 표시 장치는 OLED를 각각 포함한 픽셀들을 매트릭스 형태로 배열하고 영상 데이터의 계조에 따라 OLED의 발광량을 제어하여 휘도를 조절한다. 각 픽셀 회로는, 발광 소자인 OLED, 계조에 해당하는 데이터 전압의 인가를 제어하기 위한 스위치 트랜지스터 또는 TFT(Thin Film Transistor), 게이트 전극과 소스 전극 사이에 걸리는 전압에 따라 OLED에 흐르는 픽셀 전류를 제어하는 구동 트랜지스터, 및 데이터 전압을 저장하기 위한 커패시터를 포함하고, 구동 트랜지스터의 문턱 전압 검출, 발광 제어, 초기화 제어 등을 위한 복수 개의 스위치 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.

스스로 발광하는 OLED는 애노드 전극, 캐소드 전극, 및 이들 사이에 형성되고 발광층을 포함하는 유기 화합물층을 포함한다. 유기 발광 표시 장치의 발광층은 미세 금속 마스크(fine metal mask)를 이용하여 유기 발광 물질을 선택적으로 증착하는 진공 열 증착(vacuum thermal evaporation)법에 의해 형성될 수 있다. 하지만, 이러한 증착 공정은, 마스크 구비에 따른 제조 비용 증가, 마스크의 제작 편차, 처짐, 쉐도우 효과(shadow effect) 등에 의해 패널을 대면적, 고해상도로 제조하는 데 한계가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 다수의 노즐을 포함하는 분사 장치를 이용한 인쇄법이나 코팅법을 이용하는 용액 공정(soluble process)을 통해 발광층을 형성하는 방법이 제안되고 있다.

한편, 표시 장치에서 재현되는 이미지를 실제 장면을 보는 느낌으로 볼 수 있게 하는 하이 다이나믹 레인지(High Dynamic Range, HDR) 표시 장치에 대한 요구가 증가하고 있는 상황이다. 또한, UHD(Ultra High Definition) 해상도의 고화질 표시장치가 개발되면서 HDR 컨텐츠도 많아지고 있다.

영상을 유기 발광 표시 패널에 HDR로 표현하기 위해서는, 픽셀을 높은 휘도로 발광시켜야 하고, 픽셀을 높은 휘도로 발광시키기 위해서는 픽셀의 구동 트랜지스터와 OLED에 공급되는 전원 전압이 높아야 한다.

특히, 용액 공정으로 제조한 OLED 패널에서 화이트를 HDR로 표현할 때, 스탠다드 다이나믹 레인지(Standard Dynamic Range, SDR)로 표현할 때에 비하여, 픽셀에 공급하는 전원 전압을 더 높여야 해서, 소비 전력이 증가하게 된다. 또한, 픽셀에 공급되는 전원 전압이 부족할 때는 휘도가 저하되거나 화이트의 색 좌표가 틀어질 수 있다.

이 명세서에 개시된 실시예는 이러한 상황을 감안한 것으로, 이 명세서의 목적은, 소비 전력 증가 없이 OLED 패널을 HDR로 구동하는 장치와 방법을 제공하는 데에 있다.

일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는, 복수의 데이터 라인, 복수의 게이트 라인 및 복수의 픽셀을 구비하는 표시 패널; 보상 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 복수의 데이터 라인을 통해 복수의 픽셀에 공급하는 데이터 구동 회로; 복수의 게이트 라인 중 데이터 전압을 공급할 픽셀들에 연결되는 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동 회로; 전원 라인을 통해 복수의 픽셀에 전원 전압을 공급하는 전원부; 및 입력 영상 데이터를 하이 다이나믹 레인지(HDR)로 구동할 때, 입력 영상 데이터의 평균 화상 레벨(APL)을 계산하고, 계산된 APL을 근거로 입력 영상 데이터에 게인을 적용하여 보상 영상 데이터를 생성하고, 생성된 보상 영상 데이터를 데이터 구동 회로에 출력하는, 타이밍 컨트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 구동하는 방법은, 입력 영상 데이터를 하이 다이나믹 레인지(HDR)로 구동할 것인지 여부를 결정하는 단계; HDR로 구동할 것으로 결정할 때, 입력 영상 데이터가 무채색인지 여부를 결정하는 단계; 입력 영상 데이터를 무채색으로 판단할 때, 입력 영상 데이터의 평균 화상 레벨(APL)을 근거로 입력 영상 데이터에 게인을 적용하여 보상 영상 데이터를 생성하는 단계; 및 보상 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 픽셀에 공급하여 픽셀을 발광시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서, 용액 공정으로 제조한 OLED 패널에 대해서도 픽셀에 공급하는 전원 전압을 높이지 않고 HDR로 구동할 수 있게 되어, 저소비 전력을 구현할 수 있게 된다.

또한, OLED 패널을 HDR로 구동할 때, 전원 전압 증가 없이 원하는 휘도와 색 좌표를 구현할 수 있게 된다.

도 1은 4가지 서로 다른 APL에 대응하는 화면 구성을 도시한 것이고,
도 2a와 2b는 각각 SDR과 HDR로 구동할 때의 피크 휘도 제어(Peak Luminance Control, PLC) 커브를 도시한 것이고,
도 3은 픽셀에 공급되는 전원 전압의 구성을 도시한 것이고,
도 4는 구동 TFT와 OLED에 공급되는 전압과 전류의 관계를 나타내는 커브를 도시한 것이고,
도 5은 전원 전압이 낮을 때 특정 APL에서 휘도가 저하되는 현상을 그래프로 나타낸 것이고,
도 6a와 6b는 전원 전압이 낮을 때 화이트 색 좌표가 틀어지는 것을 비교한 것이고,
도 7은 유기 발광 표시 장치를 블록으로 도시한 것이고,
도 8은 픽셀 회로의 예를 도시한 것이고,
도 9는 픽셀에 공급되는 전원 전압의 구성을 도시한 것이고,
도 10은 전원 전압 증가 없이 OLED 패널을 HDR로 구동하기 위한 방법을 기능 블록으로 도시한 것이고,
도 11은 유채색과 무채색을 판단하는 방법을 도시한 것이고,
도 12는 고전위 전압 강하와 저전위 전압 상승을 계산하기 위한 예를 설명하기 위한 화면 구성을 도시한 것이고,
도 13은 픽셀 전류의 증가에 필요한 OLED 전압의 증가분을 그래프로 도시한 것이고,
도 14는 APL에 대해 고전위 전압 강하량/저전위 전압 상승량과 OLED 전압의 변화량을 정규화한 그래프를 도시한 것이고,
도 15는 OLED 커브와 구동 트랜지스터 커브를 이용하여, HDR로 구동하기 위해 추가로 필요한 추가 전원 전압을 근거로 픽셀 전압을 보상할 게인을 구하는 방법을 표현하는 그래프이고,
도 16은 APL 대비 픽셀에 공급하는 데이터 전압을 보상하기 위한 게인을 그래프로 도시한 것이고,
도 17은 전원 전압 증가 없이 데이터 전압을 게인으로 보상함으로써 특정 APL에서 휘도가 저하가 발생하지 않는 결과를 그래프로 나타낸 것이고,
도 18은 전원 전압 증가 없이 데이터 전압을 게인으로 보상함으로써 화이트 색 좌표가 틀어지지 않는 결과를 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 이 명세서 내용과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 불필요하게 내용 이해를 흐리게 하거나 방해할 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 4가지 서로 다른 APL에 대응하는 화면 구성을 도시한 것이고, 도 2a와 2b는 각각 SDR과 HDR로 구동할 때의 피크 휘도 제어(Peak Luminance Control, PLC) 커브를 도시한 것이다.

도 1은 왼쪽 위에서 시계 방향으로 평균 화상 레벨(Average Picture Level, APL)이 각각 100%, 25%, 10% 및 3%인 화면의 구성을 도시하고 있다.

표시 장치는 입력 영상이 표현하는 화면의 APL을 계산하고 이를 기반으로 피크 휘도를 설정하는데, 픽셀들은 피크 위도 제어(Peak Luminance Control, PLC) 커브에 의해 제한되는 피크 휘도보다 낮은 수준으로 발광한다. PLC 커브는, 낮은 APL에서 픽셀들의 최대 휘도를 피크 휘도 수준으로 높이는 반면, APL이 높아질수록 픽셀들의 최대 휘도를 낮추도록, APL에 따른 휘도 값들을 정의한다.

SDR 구동에서 피크 휘도는, 도 2a에 도시한 것과 같이, APL이 100%일 때 150cd/㎡로, APL이 25%일 때는 500cd/㎡로 설정되고, APL이 25% 이하일 때는 APL에 상관 없이 500cd/㎡로 고정된다.

반면, HDR 구동에서 피크 휘도는, 도 2b에 도시한 것과 같이, APL이 100%일 때 150cd/㎡로, APL이 25%일 때는 500cd/㎡로 설정되어 SDR 구동과 같지만, APL이 10%일 때 800cd/㎡로, APL이 3%일 때는 1,000cd/㎡로 설정된다.

즉, 피크 휘도는 풀 화이트 휘도에 비하여 화면의 부하가 낮기 때문에 더 높다. OLED 표시 장치의 경우에, 피크 화이트 휘도에서 픽셀들의 OLED에 더 많은 전류가 흘러 피크 화이트 휘도보다 더 밝게 발광한다. PLC 제어 방법은 PLC 커브를 바탕으로 APL이 높아질수록 휘도를 낮추어 소비 전력을 낮추기 위해 제안된 것이다.

도 3은 픽셀에 공급되는 전원 전압의 구성을 도시한 것이고, 도 4는 구동 TFT와 OLED에 공급되는 전압과 전류의 관계를 나타내는 커브를 도시한 것이다.

픽셀 회로에서 구동 트랜지스터(DT)와 OLED가 고전위 구동 전압(Vdd)과 저전위 구동 전압(Vss)에 직렬로 연결되는데, 전원에서 공급되는 전원 전압(ELVDD)은 구동 트랜지스터(DT)와 OLED에 공급되는 과정에서 여러 저항 성분에 의해 전압 강하나 전압 상승이 발생한다.

도 3에서 보듯이, 전원 라인(Power cable)과 고전위 구동 전압 라인(Vdd line)의 저항 성분에 의해 구동 트랜지스터(DT)에 공급되는 고전위 구동 전압(Vdd)에 고전위 전압 강하(Vdd drop)가 발생한다. 또한, 전원 라인(Power cable), 저전위 구동 전압 라인(Vss line) 및 캐소드(Cathode)의 저항 성분에 의해 OLED에 공급되는 저전위 구동 전압(Vss)에 저전위 전압 상승(Vss rising)이 발생한다.

따라서, 외부에서 공급되는 전원 전압(ELVDD)은, 고전위 전압 강하(Vdd drop), 구동 트랜지스터(DT)의 드레인-소스 전압(Vds), OLED에 걸리는 OLED 전압(Voled), 저전위 전압 상승(Vss rising)으로 구성된다.

도 4에서, 실선은 SDR 구동 때 OLED와 구동 트랜지스터(DT)에 각각 공급되는 전압과 전류 관계를 가리키는 커브를 가리키고, 점선은 HDR 구동 때 OLED와 구동 트랜지스터(DT)에 각각 공급되는 전압과 전류 관계를 가리키는 커브를 가리킨이다. OLED 커브(OLED Curve)와 구동 트랜지스터 커브(DT Curve)가 만나는 점의 Y 좌표가 OLED에 흐르는 전류(Ioled, I'oled)가 된다.

SDR 구동 때는, 피크 휘도(Peak luminance)가 HDR 구동 때의 휘도(HDR luminance)에 비해 낮아, 게이트-소스 전압(Vgs)이 낮은 상태로 구동 트랜지스터(DT)를 동작시켜 적은 OLED 전류(Ioled)가 흐르게 된다.

하지만, HDR 구동 때는, 휘도를 높이기 위해 픽셀에 공급하는 전원 전압(HDR_ELVDD)을 SDR 구동(SDR_ELVDD)에 비해 높이는데(?ELVDD), 이에 따라 구동 트랜지스터(DT)의 게이트-소스 전압(V'gs)이 상승하고 OLED 커브도 오른쪽으로 이동하여 구동 트랜지스터 커브와 OLED 커브가 만나는 점의 Y 좌표가 올라가 OLED 전류(I'oled)가 커지고 OLED에 걸리는 전압(Voled)도 커진다. 픽셀에 공급하는 전원 전압을 키우면, 고전위 전압 강하(Vdd drop)와 저전위 전압 상승(Vss rising)도 같이 증가하여, 최종적으로 픽셀에 공급해야 하는 전원 전압은 더 상승한다.

한편, 단위 픽셀이 화이트, 레드, 그린 및 블루의 WRGB 서브픽셀로 구성되는 표시 패널을 구동할 때는, SDR이나 HDR이나 픽셀에 공급하는 전원 전압(ELVDD)에 차이가 없는데, 유기 발광 표시 패널을 SDR로 구동할 때 피크 휘도에서 그린 서브픽셀에 필요한 전원 전압(ELVDD)이 HDR로 구동할 때 피크 휘도에서 화이트 서브픽셀을 위한 전원 전압(ELVDD)보다 높기 때문이다. 참고로, WRGB 서브픽셀 구조에서 화이트 컬러는 97%의 W 서브픽셀, 1.5%의 그린 서브픽셀 및 1.5%의 블루 서브픽셀의 발광으로 구현되고, W 서브픽셀의 효율이 높다.

반면, RGB 서브픽셀로 구성되는 표시 패널을 용액 공정으로 제조할 때, HDR로 구동하는 데 필요한 전원 전압은 SDR로 구동하는 데 필요한 전원 전압보다 +2V가 더 높아야 한다. 용액 공정으로 제조된 RGB 서브픽셀의 단위 픽셀은 화이트를 표현하기 위해 R/G/B 서브픽셀을 모두 사용하기 때문에, HDR 구동에는 SDR 구동 대비 화이트(또는 고휘도)를 표현하기 위해 픽셀에 공급하는 전원 전압(ELVDD)이 더 높아야 한다.

픽셀이 발광하는 휘도를 올리기 위해서는 OLED에 흐르는 전류를 올려야 하고, OLED에 흐르는 전류가 커지면 고전위 전압 강하와 저전위 전압 상승이 커져 픽셀에 공급해야 하는 전원 전압(ELVDD)을 키워야 한다. 마찬가지로, 픽셀이 발광하는 휘도를 올리기 위해서는 OLED의 애노드 전극에 인가되는 전압(Voled)이 커져야 하고 이에 따라 픽셀에 공급해야 하는 전원 전압(ELVDD)을 키워야 한다.

도 5은 전원 전압이 낮을 때 특정 APL에서 휘도가 저하되는 현상을 그래프로 나타낸 것이고, 도 6a와 6b는 전원 전압이 낮을 때 화이트 색 좌표가 틀어지는 것을 비교한 것이다.

용액 공정으로 제조된 RGB 서브픽셀 구성의 표시 패널을 HDR로 구동하는 경우, 도 5와 같이, 픽셀에 공급하는 전원 전압을 그대로 사용하면(SDR_ELVDD), 특정 APL에서 픽셀에 +2V 더 높은 전원 전압을 공급할 때(SDR_ELVDD+2V)에 비해 휘도 저하가 발생한다.

또한, 픽셀에 +2V 더 높은 전원 전압을 공급할 때는(SDR_ELVDD +2V), 도 6a에 도시한 것과 같이, 픽셀이 표현하는 화이트가 CIE1931 XY 색 좌표에서 화이트에 해당하는 점에 집중된다.

하지만, 용액 공정으로 제조된 RGB 서브픽셀 구성의 표시 패널에, SDR로 구동하면서 픽셀에 공급하는 전원 전압과 같은 전원 전압을 공급하면(SDR_ELVDD), 도 6b에 도시한 것과 같이, 픽셀이 표현하는 화이트가 CIE1931 XY 색 좌표에서 화이트에 해당하는 좌표에 집중되지 않고 y 방향으로 분포를 이루어, 화이트 색 좌표가 틀어질 수 있다.

화이트의 휘도 범위를 0~1,000cd/m²로 하여 용액 공정으로 제조된 RGB 서브픽셀 구성의 표시 패널을 HDR로 구동할 때, 픽셀이 표현하는 색이 유채색이면 표시 패널을 SDR로 구동할 때 픽셀에 공급하는 전원 전압(SDR_ELVDD)으로 픽셀을 0~1,000cd/m²로 발광시킬 수 있다.

하지만, 도 5나 도 6을 참조로 앞서 설명한 것과 같이, 픽셀이 표현하는 색이 유채색이 아니고 화이트나 화이트에 가까운 무채색이면 SDR_ELVDD보다 +2V 높은 전압을 픽셀에 공급하여야 원하는 휘도(최고 1,000cd/m²)로 픽셀이 발광할 수 있다.

이 명세서에서는, 소비 전력 증가 없이, 즉 픽셀에 공급하는 전원 전압을 키우지 않고, 용액 공정으로 제조된 RGB 서브픽셀 구성의 표시 패널을 HDR로 구동하는 장치와 방법을 제공한다.

일 실시예에서, 입력 영상을 HDR로 구동할 때 입력 영상이 무채색인지 판단하고, 무채색일 때 HDR의 높은 휘도로 픽셀을 구동하는 데 필요한 전원 전압을 계산하고, 계산된 전원 전압을 기초로 픽셀에 공급될 영상 데이터를 보상할 수 있다.

HDR 구동 여부는 입력되는 영상 데이터에 포함된 메타 데이터(Meta data)로 판단하거나 또는 프레임을 구성하는 영상 데이터의 APL과 문턱 값과 비교를 통해 결정될 수 있다.

또한, 무채색을 높은 휘도로 구동하는 데 필요한 전원 전압을 계산할 때, 고전위 전압 강하(Vdd drop), 저전위 전압 상승(Vss rising) 및 OLED에 걸리는 전압(Voled)의 상승분을 따로 계산할 수 있다.

또한, 계산된 전원 전압을 근거로 픽셀에 인가될 데이터 전압을 변경할 게인(Gain)을 구하고, 데이터 전압에 게인을 곱하여 보상된 데이터 전압을 픽셀에 인가할 수 있다.

도 7은 유기 발광 표시 장치를 블록으로 도시한 것이다. 도 7의 표시 장치는, 표시 패널(10), 타이밍 컨트롤러(11), 데이터 구동 회로(12), 게이트 구동 회로(13) 및 전원부(16)를 구비할 수 있다.

표시 패널(10)에서 입력 영상이 표현되는 화면에는 열(Column) 방향(또는 수직 방향)으로 진행하는 다수의 데이터 라인들(14)과 행(Row) 방향(또는 수평 방향)으로 진행하는 다수의 게이트 라인들(15)이 교차하고, 교차 영역마다 픽셀들(PXL)이 매트릭스 형태로 배치되어 픽셀 어레이를 형성한다.

게이트 라인(15)은 데이터 라인(14)에 공급되는 데이터 전압을 픽셀에 인가하기 위한 스캔 신호를 공급하는 제1 게이트 라인(15_1)과 데이터 전압이 기입된 픽셀을 발광시키기 위한 발광 신호를 공급하는 제2 게이트 라인(15_2)을 포함할 수 있다.

표시 패널(10)은, 픽셀 전압(또는 고전위 구동 전압)(Vdd)을 픽셀들(PXL)에 공급하기 위한 제1 전원 라인(101), 저전위 구동 전압(Vss)을 픽셀들(PXL)에 공급하기 위한 제2 전원 라인(102), 픽셀 회로를 초기화하기 위한 초기화 전압(Vini)을 공급하기 위한 초기화 전압 라인(103) 등을 더 포함할 수 있다. 제1/제2 전원 라인(101, 102)과 초기화 전압 라인(103)은 전원부(16)에 연결된다. 제2 전원 라인(102)은 다수 개의 픽셀들(PXL)을 덮는 투명 전극 형태로 형성될 수도 있다.

표시 패널(10)의 픽셀 어레이 위에 터치 센서들이 배치될 수 있다. 터치 입력은 별도의 터치 센서들을 이용하여 센싱 되거나 픽셀들을 통해 센싱 될 수 있다. 터치 센서들은 온-셀(On-cell type) 또는 애드 온 타입(Add on type)으로 표시 패널(PXL)의 화면(AA) 위에 배치되거나 픽셀 어레이에 내장되는 인-셀(In-cell type) 터치 센서들로 구현될 수 있다.

픽셀 어레이에서, 같은 수평 라인에 배치되는 픽셀(PXL)은 데이터 라인들(14) 중 어느 하나, 게이트 라인들(15) 중 어느 하나(또는 제1 게이트 라인들(15_1) 중 어느 하나와 제2 게이트 라인들(15_2) 중 어느 하나)에 접속되어 픽셀 라인을 형성한다. 픽셀(PXL)은, 게이트 라인(15)을 통해 인가되는 스캔 신호와 발광 신호에 응답하여 데이터 라인(14)과 전기적으로 연결되어 데이터 전압을 입력 받고 데이터 전압에 상응하는 전류로 OLED를 발광시킨다. 같은 픽셀 라인에 배치된 픽셀들(PXL)은 같은 게이트 라인(15)으로부터 인가되는 스캔 신호와 발광 신호에 따라 동시에 동작한다.

하나의 픽셀 유닛은 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀, 청색 서브픽셀을 포함하는 3개의 서브 픽셀 또는 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀, 청색 서브픽셀, 백색 서브픽셀을 포함한 4개의 서브픽셀로 구성될 수 있으나, 그에 한정되지 않는다. 각 서브픽셀은 내부 보상 회로를 포함하는 픽셀 회로로 구현될 수 있다. 이하에서 픽셀은 서브픽셀을 의미한다.

픽셀(PXL)은, 전원부(16)로부터 고전위 구동 전압(Vdd), 초기화 전압(Vini) 및 저전위 전원 전압(Vss)을 공급 받고, 구동 트랜지스터, OLED 및 내부 보상 회로를 구비할 수 있는데, 내부 보상 회로는 아래 설명하는 도 8과 같이 복수 개의 스위치 트랜지스터와 하나 이상의 커패시터로 구성될 수 있다.

타이밍 컨트롤러(11)는 외부 호스트 시스템(미도시)으로부터 전달되는 영상 데이터(RGB)를 데이터 구동 회로(12)에 공급하는데, 영상 데이터(RGB)에 소정의 게인을 적용하여 구한 보상 영상 데이터(RGB')를 데이터 구동 회로(12)에 공급할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(11)는 호스트 시스템으로부터 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 도트 클럭(DCLK) 등의 타이밍 신호를 입력 받아 데이터 구동 회로(12)와 게이트 구동 회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어 신호들을 생성한다. 제어 신호들은 게이트 구동 회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어 신호(GCS)와 데이터 구동 회로(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어 신호(DCS)를 포함한다.

데이터 구동 회로(12)는, 데이터 제어 신호(DCS)를 기반으로, 타이밍 컨트롤러(11)로부터 입력되는 보상 영상 데이터(RGB')(디지털 비디오 데이터)를 아날로그 데이터 전압으로 변환하고, 데이터 전압을 출력 채널과 데이터 라인들(14)을 거쳐 픽셀들(PXL)로 공급한다. 데이터 전압은 픽셀이 표현할 계조에 대응되는 값일 수 있다. 데이터 구동 회로(12)는 복수 개의 드라이버 IC로 구성될 수 있다.

데이터 구동 회로(12)는 시프트 레지스터(shift register), 래치, 레벨 시프터, DAC, 및 버퍼를 포함할 수 있다. 시프트 레지스터는 타이밍 컨트롤러(11)로부터 입력되는 클럭을 시프트 하여 샘플링을 위한 클럭을 순차적으로 출력하고, 래치는 시프트 레지스터로부터 순차적으로 입력되는 샘플링용 클럭 타이밍에 디지털 비디오 데이터 또는 픽셀 데이터를 샘플링 하여 래치 하고 샘플링 된 픽셀 데이터를 동시에 출력하고, 레벨 시프터는 래치로부터 입력되는 픽셀 데이터의 전압을 DAC의 입력 전압 범위 안으로 시프트 하고, DAC는 레벨 시프터로부터의 픽셀 데이터를 감마 보상 전압을 근거로 데이터 전압으로 변환하여 출력하고, DAC로부터 출력되는 데이터 전압은 버퍼를 통해 데이터 라인(14)에 공급된다

게이트 구동 회로(13)는, 게이트 제어 신호(GCS)를 기반으로 스캔 신호와 발광 신호를 생성하되, 액티브 기간에 스캔 신호와 발광 신호를 행 순차 방식으로 생성하여 픽셀 라인마다 연결된 게이트 라인(15)에 순차적으로 제공한다. 게이트 라인(15)의 스캔 신호와 발광 신호는 데이터 라인(14)의 데이터 전압의 공급에 동기된다. 스캔 신호와 발광 신호는 게이트 온 전압(VGL)과 게이트 오프 전압(VGH) 사이에서 스윙 한다. 게이트 온 전압(VGL)과 게이트 오프 전압(VGH)은 VGH = 8V, VGL = -7V로 설정될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

게이트 구동 회로(13)는, 시프트 레지스터, 시프트 레지스터의 출력 신호를 픽셀의 TFT 구동에 적합한 스윙 폭으로 변환하기 위한 레벨 시프터 및 출력 버퍼 등을 각각 포함하는 다수의 게이트 드라이브 집적 회로들로 구성될 수 있다. 또는, 게이트 구동 회로(13)는 GIP(Gate Drive IC in Panel) 방식으로 표시 패널(10)의 하부 기판에 직접 형성될 수도 있다. GIP 방식의 경우, 레벨 시프터는 PCB(Printed Circuit Board) 위에 실장되고, 시프트 레지스터는 표시 패널(10)의 하부 기판에 형성될 수 있다.

전원부(16)는, 직류-직류 변환기(DC-DC Converter)를 이용하여, 호스트로부터 제공되는 직류 입력 전압을 조정하여 데이터 구동 회로(12)와 게이트 구동 회로(13)의 동작에 필요한 게이트 온 전압(VGL), 게이트 오프 전압(VGH) 등을 생성하고, 또한 픽셀 어레이의 구동에 필요한 고전위 구동 전압(Vdd), 초기화 전압(Vini) 및 저전위 구동 전압(Vss)을 생성한다.

타이밍 컨트롤러(11)는, HDR로 구동할 것을 가리키는 메타 데이터를 포함하는 입력 영상이나 APL이 낮은 입력 영상을 HDR로 구동하기 위해, 입력 영상 데이터(RGB)를 분석하여 APL을 계산할 수 있다. 또한, 타이밍 컨트롤러(11)는, 입력 영상을 HDR로 구동해야 하는 경우 입력 영상이 무채색인지 유채색인지 판별하고, 무채색일 때 고휘도로 발광시키기 위해 필요한 전원 전압을 계산하고, 계산된 전원 전압에 대응하는 게인을 구하고 이를 입력 영상 데이터(RGB)에 적용하여 보상 영상 데이터(RGB')를 얻고 이를 데이터 구동 회로(12)에 공급할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(11)는, 전원 전압과 게인을 연계하여 룩업 테이블 형태로 내부 메모리에 저장하고, 보상 영상 데이터(RGB')를 얻을 때 사용할 수 있다.

또는, 타이밍 컨트롤러(11)는 영상 데이터(RGB)와 게인 값을 함께 데이터 구동 회로(12)에 제공하고, 데이터 구동 회로(12)가 영상 데이터에 대응하는 데이터 전압을 얻고 이를 게인과 곱하여 픽셀(PXL)에 제공할 수도 있다.

호스트 시스템은 모바일 기기, 웨어러블 기기 및 가상/증강 현실 기기 등에서 AP(Application Processor)가 될 수 있다. 또는 호스트 시스템은 텔레비전 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, 개인용 컴퓨터, 및 홈 시어터 시스템 등의 메인 보드일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

데이터 전압 생성을 위한 감마 보상 전압은 픽셀 회로 구조에 따라 정 감마(positive gamma) 또는 역 감마(negative gamma)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 픽셀의 발광 소자, 예를 들면 OLED를 구동하는 구동 트랜지스터가 P 채널 MOSFET로 구현되고 이 트랜지스터의 게이트 전극에 데이터 전압이 인가되는 경우에, 역 감마로 감마 보상 전압이 발생하여 픽셀 데이터의 계조가 높을수록 감마 보상 전압이 낮아진다. 픽셀들의 발광 소자를 구동하는 구동 트랜지스터가 N 채널 MOSFET로 구현되고, 이 트랜지스터의 게이트에 데이터 전압이 인가되면, 정 감마로 감마 보상 전압이 발생되어 픽셀 데이터의 계조가 높을수록 감마 보상 전압이 높아진다.

표시 장치에서 픽셀 회로와 게이트 구동 회로는 N 채널 트랜지스터(NMOS)와 P 채널 트랜지스터(PMOS) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 트랜지스터는 게이트(gate), 소스(source) 및 드레인(drain)을 포함한 3 전극 소자이다. 소스는 캐리어(carrier)를 트랜지스터에 공급하는 전극이다. 트랜지스터 내에서 캐리어는 소스로부터 흐르기 시작한다. 드레인은 트랜지스터에서 캐리어가 외부로 나가는 전극이다. 트랜지스터에서 캐리어의 흐름은 소스로부터 드레인으로 흐른다. N 채널 트랜지스터의 경우, 캐리어가 전자(electron)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 전자가 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 낮은 전압을 가진다. N 채널 트랜지스터에서 전류의 방향은 드레인으로부터 소스 쪽으로 흐른다. P 채널 트랜지스터의 경우, 캐리어가 정공(hole)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 정공이 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 높다. P 채널 트랜지스터에서 정공이 소스로부터 드레인 쪽으로 흐르기 때문에 전류가 소스로부터 드레인 쪽으로 흐른다. 트랜지스터의 소스와 드레인은 고정된 것이 아니라는 것에 주의하여야 한다. 예컨대, 소스와 드레인은 인가 전압에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 트랜지스터의 소스와 드레인으로 인하여 발명이 제한되지 않는다. 이하의 설명에서 트랜지스터의 소스와 드레인을 제1 및 제2 전극으로 칭하기로 한다.

픽셀들에 인가되는 스캔 신호(또는 게이트 신호)는 게이트 온 전압(Gate On Voltage)과 게이트 오프 전압(Gate Off Voltage) 사이에서 스윙(swing)한다. 게이트 온 전압은 트랜지스터의 문턱 전압보다 높은 전압으로 설정되며, 게이트 오프 전압은 트랜지스터의 문턱 전압보다 낮은 전압으로 설정된다. 트랜지스터는 게이트 온 전압에 응답하여 턴-온(turn-on)되는 반면, 게이트 오프 전압에 응답하여 턴-오프(turn-off)된다. N 채널 트랜지스터의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 하이 전압(Gate High Voltage, VGH)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 로우 전압(Gate Low Voltage, VGL)일 수 있다. P 채널 트랜지스터의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 로우 전압(VGL)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 하이 전압(VGH)일 수 있다.

OLED는 애노드, 캐소드 및 이 전극들 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공 주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공 수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자 수송층(Electron transport layer, ETL), 전자 주입층(Electron Injection layer, EIL) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. OLED에 전류가 흐를 때 정공 수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자 수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동하여 여기자가 형성되고, 그 결과 발광층(EML)이 가시광을 방출할 수 있다.

구동 소자는 MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor)와 같은 트랜지스터로 구현될 수 있다. 구동 소자는 픽셀들 사이에 그 전기적 특성이 균일하여야 하지만 공정 편차와 소자 특성 편차로 인하여 픽셀들 사이에 차이가 있을 수 있고, 디스플레이 구동 시간의 경과에 따라 변할 수 있다. 이러한 구동 소자의 전기적 특성 편차를 보상하기 위해, 유기 발광 표시 장치에 내부 보상 방법 및/또는 외부 보상 방법이 적용될 수 있다.

내부 보상 방법은 픽셀들(서브 픽셀들) 각각에서 픽셀들 사이의 전기적 특성을 픽셀 내에서 실시간 샘플링 하여 픽셀 내에서 픽셀의 전기적 특성만큼 픽셀 데이터 전압을 보상한다. 픽셀의 전기적 특성은 구동 소자의 문턱 전압 또는 이동도 등을 포함한다.

외부 보상 방법은 픽셀의 전기적 특성에 따라 변하는 픽셀의 전류 또는 전압을 실시간으로 센싱 하고, 픽셀마다 센싱 되는 전기적 특성을 바탕으로 외부 회로에서 입력 영상의 픽셀 데이터(디지털 데이터)를 변조함으로써 픽셀들 각각에서 전기적 특성 변화 또는 편차를 보상한다.

이 명세서에 개시된 내용은 내부 보상 방법 및/또는 외부 보상 방법이 적용되는 유기 발광 표시 장치에 적용될 수 있다. 이하의 실시예에서 내부 보상 방법이 적용된 픽셀 회로가 예시되나 이에 한정되지 않는다. 외부 보상 방법은 내부 보상 방법에 비하여 픽셀 회로에서 필요한 트랜지스터와 픽셀 전원의 개수를 줄일 수 있다.

도 8은 픽셀 회로의 예를 도시한 것이고, 도 9는 도 8의 픽셀 회로에서 구동과 관련된 신호들을 도시한 것이다. 내부 보상 방법이 적용되는 도 8의 픽셀 회로는 일 예에 불과하고, 이 명세서의 실시예가 적용되는 픽셀 회로는 도 8에 한정되지 않는다.

도 8의 픽셀 회로는, 발광 소자(OLED), 발광 소자(OLED)에 전류를 공급하는 구동 소자(DT), 다수의 스위치 트랜지스터(T1~T6), 스토리지 커패시터(Cst)로 구성되는 내부 보상 회로를 포함하여, 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)을 샘플링 하여 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)만큼 구동 소자(DT)의 게이트 전압을 보상할 수 있다. 구동 소자(DT)와 스위치 트랜지스터(T1~T6) 각각은 P 채널 트랜지스터로 구현될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 8의 픽셀 회로는 n번째 수평 라인(또는 픽셀 라인)에 배치된 픽셀에 대한 것이다. 도 8의 픽셀 회로의 동작은 크게 초기화 기간(t1, t2), 샘플링 기간(t3), 데이터 기입 기간(t4) 및 발광 기간(t5)으로 나누어 이루어진다.

초기화 기간(t1)에, (n-1)번째 수평 라인의 픽셀들에 데이터 전압을 공급하기 위한 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))가 게이트 온 전압(VGL)으로 인가되어 제5 및 제6 스위치 트랜지스터(T5, T6)가 턴-온 되고 이에 픽셀 회로가 초기화된다. 초기화 기간(t1) 이후 현재 수평 라인에 데이터 공급을 제어하기 위한 제n 스캔 신호(SCAN(n))가 게이트 온 전압(VGL)으로 인가되기 전에 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))가 게이트 온 전압(VGL)에서 게이트 오프 전압(VGH)으로 바뀌는 홀드 기간(t2)이 배치되지만, 두 번째 기간에 해당하는 홀드 기간(t2)은 생략될 수도 있다.

샘플링 기간(t3)에, 현재 수평 라인에 데이터 공급을 제어하기 위한 제n 스캔 신호(SCAN(n))가 게이트 온 전압(VGL)으로 인가되어 제1 및 제2 스위치 트랜지스터(T1, T2)가 턴-온 되어 구동 소자(또는 구동 트랜지스터)(DT)의 문턱 전압이 샘플링 되어 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된다.

데이터 기입 기간(t4)에, 제n 스캔 신호(SCAN(n))가 게이트 오프 전압(VGH)으로 인가되어 제1 및 제2 스위치 트랜지스터(T1, T2)가 턴-오프 되고 나머지 스위치 트랜지스터(T3 내지 T6)도 모두 턴-오프 되고, 구동 트랜지스터(DT)를 흐르는 전류에 의해 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극의 전압이 상승한다.

발광 기간(t5)에, 제n 발광 신호(EM(n))가 게이트 온 전압(VGL)으로 인가되어 제3 및 제4 스위치 트랜지스터(T3, T4)가 턴-온 되어 발광 소자(OLED)가 발광한다.

낮은 계조의 휘도를 발광 신호(EM(n))의 듀티 비(duty ratio)로 정밀하게 표현하기 위하여, 발광 기간(t5) 동안 발광 신호(EM(n))가 게이트 온 전압(VGL)과 게이트 오프 전압(VGH) 사이에서 소정의 듀티 비로 스윙 하도록 하여 제3 및 제4 스위치 트랜지스터(T3, T4)가 온/오프 동작을 반복하도록 할 수 있다.

발광 소자(OLED)의 애노드 전극은 제4 및 제6 스위치 트랜지스터(T4, T6) 사이의 제4 노드(n4)에 연결된다. 제4 노드(n4)는 발광 소자(OLED)의 애노드 전극, 제4 스위치 트랜지스터(T4)의 제2 전극, 및 제6 스위치 트랜지스터(T6)의 제2 전극에 연결된다. 발광 소자(OLED)의 캐소드 전극은 저전위 전원 전압(Vss)이 인가되는 제2 전원 라인(102)에 연결된다. 발광 소자(OLED)는 구동 소자(DT)의 게이트-소스 사이 전압(Vgs)에 따라 흐르는 전류로 발광된다. 발광 소자(OLED)의 전류 흐름은 제3 및 제4 스위치 트랜지스터(T3, T4)에 의해 스위칭 된다.

스토리지 커패시터(Cst)는 제1 전원 라인(101)과 제2 노드(n2) 사이에 연결된다. 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)만큼 보상된 데이터 전압(Vdata)이 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된다. 픽셀들 각각에서 데이터 전압(Vdata)이 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)만큼 보상되므로, 픽셀들에서 구동 소자(DT)의 특성 편차가 보상될 수 있다.

제1 스위치 트랜지스터(T1)는 제n 스캔 신호(SCAN(n))의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온 되어 제2 노드(n2)와 제3 노드(n3)를 연결한다. 제2 노드(n2)는 구동 소자(DT)의 게이트 전극, 스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극, 및 제1 스위치 트랜지스터(T1)의 제1 전극에 연결된다. 제3 노드(n3)는 구동 소자(DT)의 제2 전극, 제1 스위치 트랜지스터(T1)의 제2 전극, 및 제4 스위치 트랜지스터(T4)의 제1 전극에 연결된다. 제1 스위치 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 제1 게이트 라인(15_1)에 연결되어 제n 스캔 신호(SCAN(n))를 공급 받는다. 제1 스위치 트랜지스터(T1)의 제1 전극은 제2 노드(n2)에 연결되고, 제1 스위치 트랜지스터(T1)의 제2 전극은 제3 노드(n3)에 연결된다.

제2 스위치 트랜지스터(T2)는 제n 스캔 신호(SCAN(n))의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온 되어 데이터 전압(Vdata)을 제1 노드(n1)에 공급한다. 제2 스위치 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 제1 게이트 라인(31)에 연결되어 제n 스캔 신호(SCAN(n))를 공급 받는다. 제2 스위치 트랜지스터(T2)의 제1 전극은 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 데이터 라인(DL)에 연결된다. 제2 스위치 트랜지스터(T2)의 제2 전극은 제1 노드(n1)에 연결된다. 제1 노드(n1)는 제2 스위치 트랜지스터(T2)의 제2 전극, 제3 스위치 트랜지스터(T3)의 제2 전극, 및 구동 소자(DT)의 제1 전극에 연결된다.

제3 스위치 트랜지스터(T3)는 발광 신호(EM(n))의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온 되어 제1 전원 라인(101)을 제1 노드(n1)에 연결한다. 제3 스위치 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 제2 게이트 라인(15_2)에 연결되어 발광 신호(EM(n))를 공급받는다. 제3 스위치 트랜지스터(T3)의 제1 전극은 제1 전원 라인(101)에 연결된다. 제3 스위치 트랜지스터(T3)의 제2 전극은 제1 노드(n1)에 연결된다.

제4 스위치 트랜지스터(T4)는 발광 신호(EM(n))의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온 되어 제3 노드(n3)를 발광 소자(OLED)의 애노드 전극에 연결한다. 제4 스위치 트랜지스터(T4)의 게이트 전극은 제2 게이트 라인(15_2)에 연결되어 발광 신호(EM(n))를 공급 받는다. 제4 스위치 트랜지스터(T4)의 제1 전극은 제3 노드(n3)에 연결되고, 제2 전극은 제4 노드(n4)에 연결된다.

발광 신호(EM(n))는 제3 및 제4 스위치 트랜지스터(T3, T4)의 온/오프(On/Off)를 제어하여 발광 소자(OLED)의 전류 흐름을 스위칭 함으로써 발광 소자(OLED)의 점등 및 소등 시간을 제어한다.

제5 스위치 트랜지스터(T5)는 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온 되어 제2 노드(n2)를 초기화 전압 라인(103)에 연결한다. 제5 스위치 트랜지스터(T5)의 게이트 전극은 (n-1)번째 수평 라인의 픽셀들에 데이터 전압을 공급하는 것을 제어하는 스캔 신호를 공급하는 제1 게이트 라인(15_1)에 연결되어 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))를 공급 받는다. 제5 스위치 트랜지스터(T5)의 제1 전극은 제2 노드(n2)에 연결되고, 제2 전극은 초기화 전압 라인(103)에 연결된다.

제6 스위치 트랜지스터(T6)는 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온 되어 초기화 전압 라인(103)을 제4 노드(n4)에 연결한다. 제6 스위치 트랜지스터(T6)의 게이트 전극은 제(n-1) 수평 라인에 대한 제1 게이트 라인(15_1)에 연결되어 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))를 공급 받는다. 제6 스위치 트랜지스터(T6)의 제1 전극은 초기화 전압 라인(103)에 연결되고, 제2 전극은 제4 노드(n4)에 연결된다.

구동 소자(DT)는 게이트-소스 사이 전압(Vgs)에 따라 발광 소자(OLED)에 흐르는 전류를 조절하여 발광 소자(OLED)를 구동한다. 구동 소자(DT)는 제2 노드(n2)에 연결된 게이트 전극, 제1 노드(n1)에 연결된 제1 전극, 및 제3 노드(n3)에 연결된 제2 전극을 포함한다.

초기화 기간(t1) 동안, 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))는 게이트 온 전압(VGL)으로 입력된다. 제n 스캔 신호(SCAN(n))와 발광 신호(EM(n))는 초기화 기간(t1) 동안 게이트 오프 전압(VGH)을 유지한다. 따라서, 초기화 기간(t1) 동안 제5 및 제6 스위치 트랜지스터(T5, T6)가 턴-온 되어 제2 및 제4 노드(n2, n4)가 초기화 전압(Vini)으로 초기화된다. 초기화 기간(t1)과 샘플링 기간(t3) 사이에 홀드 기간(t2)이 설정될 수 있다. 홀드 기간(t2)에, 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))는 게이트 온 전압(VGL)에서 게이트 오프 전압(VGH)으로 바뀌고, 제n 스캔 신호(SCAN(n))와 발광 신호(EM(n))는 이전 상태를 유지한다.

샘플링 기간(t3) 동안 제n 스캔 신호(SCAN(n))가 게이트 온 전압(VGL)으로 입력된다. 제n 스캔 신호(SCAN(n))의 펄스는 제n 픽셀 라인에 공급될 데이터 전압(Vdata)에 동기된다. 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))와 발광 신호(EM(n))는 샘플링 기간(t3) 동안 게이트 오프 전압(VGH)을 유지한다. 따라서, 샘플링 기간(t3) 동안 제1 및 제2 스위치 트랜지스터(T1, T2)가 턴-온 된다.

샘플링 기간(t3) 동안 구동 소자(DT)의 게이트 단자, 즉 제2 노드(n2)의 전압이 제1 및 제2 스위치 트랜지스터(T1, T2)를 통해 흐르는 전류에 의해 상승한다. 구동 소자(DT)가 턴-오프 될 때 제2 노드(n2)의 전압(Vn2)이 (Vdata-|Vth|)이다. 이때, 제1 노드(n1)의 전압도 (Vdata-|Vth|)이다. 샘플링 기간(t3)에 구동 소자(DT)의 게이트-소스 사이 전압(Vgs)은 |Vgs|=Vdata-(Vdata-|Vth|)=|Vth|이다.

데이터 기입 기간(t4) 동안 제n 스캔 신호(SCAN(n))가 게이트 오프 전압(VGH)으로 반전된다. 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))와 발광 신호(EM(n))는 데이터 기입 기간(t4) 동안 게이트 오프 전압(VGH)을 유지한다. 따라서, 데이터 기입 기간(t4) 동안 모든 스위치 트랜지스터(T1~T6)가 오프 상태를 유지한다.

발광 기간(t5) 동안 발광 신호(EM(n))가 게이트 온 전압(VGL)을 계속 유지하거나 또는 소정의 듀티 비로 온/오프 되어 게이트 온 전압(VGL)과 게이트 오프 전압(VGH) 사이에서 스윙 할 수 있다. 발광 기간(t5) 동안, 제(n-1) 및 제n 스캔 신호(SCAN(n-1), SCAN(n))는 게이트 오프 전압(VGH)을 유지한다. 발광 기간(t5) 동안, 제3 및 제4 스위치 트랜지스터(T3, T4)는 발광 신호(EM)의 전압에 따라 온/오프를 반복할 수 있다. 발광 신호(EM(n))가 게이트 온 전압(VGL)일 때 제3 및 제4 스위치 트랜지스터(T3, T4)가 턴-온 되어 발광 소자(OLED)에 전류가 흐른다. 이때, 구동 소자(DT)의 게이트-소스 사이 전압(Vgs)은 |Vgs|=Vdd-(Vdata-|Vth|)이고, 발광 소자(OLED)에 흐르는 전류는 K(Vdd-Vdata)²이다. K는 구동 소자(DT)의 전하 이동도, 기생 커패시턴스 및 채널 용량 등에 의해 결정되는 비례 상수이다.

도 10은 전원 전압 증가 없이 OLED 패널을 HDR로 구동하기 위한 방법을 기능 블록으로 도시한 것으로, 도 10의 동작은 타이밍 컨트롤러(11)에 의해 수행될 수 있다.

호스트로부터 제공되는 입력 영상 데이터(Input data)에 포함된 메타 데이터(Meta data)는 해당 입력 영상을 HDR로 구동할 것인지를 가리키는 정보를 포함할 수 있고, 타이밍 컨트롤러(11)는 메타 데이터를 근거로 HDR 구동 여부를 판단할 수 있다.

또한, 타이밍 컨트롤러(11)는, 입력 영상 데이터를 분석하여 APL을 계산하고(Calculate APL), 계산된 APL을 소정의 문턱 값과 비교하여 문턱 값보다 작으면 해당 영상 데이터를 HDR로 구동할 것을 결정할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(11)는, APL의 문턱 값보다 작고 메타 데이터가 HDR 구동을 가리킬 때 해당 영상 데이터를 HDR로 구동할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(11)는, HDR 구동이 아닌 SDR 구동으로 결정되는 경우, 피크 휘도 제어(PLC) 동작과 자동 전류 제한(Automatic Current Limit, ACL) 동작을 수행하여 영상 데이터(RGB)를 생성한다.

PLC 동작은, APL을 기반으로 PLC 커브에 따라 픽셀의 휘도를 설정하는데, 낮은 APL에서는 픽셀의 최대 휘도를 피크 휘도 수준으로 올리고 높은 APL에서는 픽셀의 최대 휘도를 낮출 수 있다. ACL 동작은, 표시 패널(10) 전체의 전류와 각 수평 라인마다의 전류를 계산하여 과도 전류의 발생 여부를 계산하고, 과도 전류가 예측되면 과도 전류를 제한할 수 있도록 영상 데이터를 변조할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(11)는, HDR 구동을 결정하면, 입력 영상이 유채색인지 무채색인지 판단하는데(Achromatic?), 입력 영상이 유채색이면 픽셀을 HDR에 맞는 고휘도로 발광시키기 위해 픽셀에 공급하는 전원 전압을 높일 필요가 없다고 판단하고, 입력 영상이 무채색이면 픽셀에 공급할 전원 전압을 높일 필요가 있다고 판단한다.

도 11은 유채색과 무채색을 판단하는 방법을 도시한 것으로, R과 G 컬러 데이터의 조합을 2차원으로 하여 비교하지만, R과 B 컬러 데이터 조합과 G와 B 컬러 데이터 조합에 대해서도 같은 방법으로 비교하고, 3가지 조합을 종합하여 유채색과 무채색 여부를 판단할 수 있다.

도 11에서 가로 방향의 R 축과 세로 방향의 G 축에 가까운 영역이 유채색 영역(Chromatic region)에 해당하고, 블랙에 해당하는 K와 화이트에 해당하는 W를 연결하는 직선(G=R)을 포함하여 해당 직선에 가까운 영역이 무채색 영역(Achromatic region)에 해당한다.

유채색 영역과 무채색 영역의 경계는 G 컬러 데이터와 R 컬러 데이터의 크기로 결정할 수 있는데, 도 11의 예에서는 G 컬러 데이터가 R 컬러 데이터의 2배인 직선(G=2R)이거나 R 컬러 데이터가 G 컬러 데이터의 2배인 직선(R=2G)이 유채색 영역과 무채색 영역의 경계로 결정되고 있다.

즉, 하나의 컬러 데이터가 다른 컬러 데이터보다 2배 이상의 값을 가질 때, 해당 픽셀의 색이 중립이지 않고 한 쪽으로 치우친 것으로 판단하여, 유채색이라고 판단할 수 있다. 여기서 2배는 예를 들기 위한 것으로 상황에 따라 다른 값으로 바꿀 수 있다.

3개의 색의 조합 각각이 무채색 영역에 있을 때, 해당 픽셀을 무채색이라고 판단할 수 있고, 하나의 색 조합이라도 유채색 영역에 있으면 해당 픽셀을 유채색이라고 판단할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(11)는, 프레임을 구성하는 각 픽셀에 대해서 유채색/무채색 여부를 판단하고, 무채색으로 판단된 픽셀의 개수가 소정 개수 이상일 때 해당 프레임을 무채색 이미지로 또는 유채색으로 판단된 픽셀의 개수가 소정 개수 이상일 때 해당 프레임을 유채색 이미지로 판단할 수 있다.

해당 프레임이 무채색 이미지로 판단되면, 타이밍 컨트롤러(11)는, 표시 패널(10)의 픽셀들을 HDR에 맞는 고휘도로 발광시키기 위해 필요한 전원 전압을 계산하는데, ACL 동작을 통해 얻은 전류 정보를 추가로 이용할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(11)는, 픽셀들에 공급해야 하는 전원 전압을 계산하기 위해 고전위 전압 강하와 저전위 전압 상승과 OLED 전압을 나누어 계산할 수 있다. 즉, 타이밍 컨트롤러(11)는, 입력 영상 데이터의 패턴을 근거로 각 픽셀 위치에서 고전위 전압 강하와 저전위 전압 상승을 계산한다(Calculate Vdd drop & Vss rising). 또한, 타이밍 컨트롤러(11)는, 해당 픽셀을 고휘도로 발광시키기 위해 필요한 픽셀 전류 및 해당 픽셀 전류에 의해 OLED에 걸리는 OLED 전압(Voled)을 구하고, 이를 근거로 피크 전압 대비 추가되어야 하는 OLED 전압(Voled)의 증가분을 계산할 수 있다(Calculate ?Voled).

도 12는 고전위 전압 강하와 저전위 전압 상승을 계산하기 위한 예를 설명하기 위한 화면 구성을 도시한 것으로, 도 12에서 APL은 25%이고, 화면 중앙이 화이트 컬러로 발광한다.

도 12의 화면 패턴을 HDR로 발광하기 위해, 즉 APL이 25%인 화면 중앙의 화이트 박스의 픽셀들을 해당 APL에 대응하는 피크 휘도로 발광시키기 위해서는 10.55A의 전류가 필요하다.

① 위치에서 고전위 전압 강하는, Ipixel * Rpixel * n_PTN_H * ① 위치까지 pixel 개수 = 5㎂ * 0.425Ω* 1080 * (2160-1620) = 1.26V가 된다.

여기서, Ipixel은 하나의 픽셀에 흐르는 전류, Rpixel은 하나의 픽셀의 저항, n_PTN_H는 화이트 박스의 패턴을 구성하는 픽셀의 개수(세로 방향으로 개수)를 가리키는데, 고전위 전원 전압(Vdd)이 2160번째 수평 라인에 가까운 패드부로부터 데이터 구동 회로(12)를 구성하는 소스 드라이브 IC를 통해 인입되는 것으로 가정한다.

APL 25%일 경우, 화이트 색을 표현하는 화이트 박스의 크기는 전체 화면의 25%이고, 화이트 박스의 높이는 1080이 되고, 화이트 박스의 마지막 수평 라인은 1620이다. ① 위치에서 고전위 전압 강하(Vdd drop)가 발생하는 픽셀의 개수(세로 방향으로의 개수), 즉 ① 위치까지 pixel 개수는 2160-1620=540이 된다.

따라서, ① 위치에서 고전위 전압 강하(Vdd drop)는, 2160 수평 라인으로부터 인입되는 전체 전류(1Pixel 전류 * PTN Pixel 개수 = Ipixel * n_PTN_H)에 ① 위치까지의 총 저항(1 픽셀 저항 * ① 위치까지 픽셀 개수 = Rpixel * (2160-1620))을 곱한 값으로 계산할 수 있다.

또한, ? 위치에서 ? 위치 사이에 발생하는 고전위 전압 강하는, Ipixel * Rpixel * (n_PTN_H * (n_PTN_H+1)/2 - n_PTN_H/2 * (n_PTN_H/2 +1)/2) = 5㎂ * 0.425? * (1080 * (1080+1)/2 - 540*(540+1)/2) = 0.95V가 된다.

1620 수평 라인의 고전위 전압 강하는 1 픽셀 전류 * 패턴 픽셀 개수(=1080) * 1 픽셀 저항이고, 1621 수평 라인의 고전위 전압 강하는 1 픽셀 전류 * (패턴 픽셀 개수 - 1)(=1079) * 1 픽셀 저항이고, 비슷하게 1081 수평 라인의 고전위 전압 강하는 1 픽셀 전류 * (패턴 픽셀 개수 - 539)(=541) * 1 픽셀 저항이므로, 1620 수평 라인부터 1081 수평 라인까지 540개의 수평 라인에서의 고전위 전압 강하의 합은 Ipixel * Rpixel * (n_PTN_H * (n_PTN_H+1)/2 - n_PTN_H/2 * (n_PTN_H/2 +1)/2)로 표현할 수 있다.

따라서, ② 위치에서의 고전위 전압 강하는 ① 위치에서의 전압 강하에 ① 위치에서 ② 위치 사이에 발생하는 전압 강하를 더하여 구할 수 있다.

또한, ② 위치에서의 저전위 전압 상승(Vss rising)은 고전위 전압 강하와 비슷하므로, ② 위치에서의 고전위 전압 강하와 저전위 전압 상승의 합은 ② 위치에서 고전위 전압 강하의 2배로 계산할 수 있다. 참고로, 화면을 구성하는 이미지의 패턴이 상하 방향으로 대칭일 때, 화면의 중앙인 ② 위치에서 고전위 전압 강하나 저전위 전압 상승이 가장 크게 된다.

화면을 구성하는 이미지 패턴이 다른 경우에도, 도 12를 참고하여 설명한 방법을 변형하여 고전위 전압 하강과 저전위 전압 상승의 합을 구할 수 있다.

고전위 전압 하강과 저전위 전압 상승의 합은 데이터 라인이 진행하는 방향을 기준으로 계산할 수 있는데, 같은 데이터 라인을 공유하는 세로 방향으로 같은 위치(같은 컬럼)에 배치된 픽셀들의 각 위치(세로 방향 위치) 또는 소정의 선택된 위치에서 고전위 전압 하강과 저전위 전압 상승의 합을 구하고, 이 중 가장 큰 값이 해당 컬럼에서의 고전위 전압 하강과 저전위 전압 상승의 합으로 결정되고, 모든 컬럼 중에서 고전위 전압 하강과 저전위 전압 상승의 합이 가장 큰 값이 표시 패널(10)의 픽셀에 공급할 전원 전압을 구성하는 고전위 전압 하강과 저전위 전압 상승에 해당할 수 있다.

도 13은 픽셀 전류의 증가에 필요한 OLED 전압의 증가분을 그래프로 도시한 것이다.

도 12의 예에서 화이트 박스 내의 각 픽셀에는 OLED를 APL 25%에 대응하는 피크 휘도로 발광시키기 위해 5㎂의 픽셀 전류가 흐른다. 도 13과 같이, 픽셀 전류가 5㎂에서 증가할 때 OLED에 공급되는 OLED 전압의 증가분(?Voled)도 이에 비례하여 증가하게 되는데, 이러한 픽셀 전류의 변화와 OLED 전압의 변화는 OLED 소자 특성에 영향을 받는다.

타이밍 컨트롤러(11)는 소정의 APL 값에 대응하는 피크 휘도로 발광시키기 위한 픽셀 전류를 기준으로, APL 값을 바꾸면서 픽셀 전류가 바뀔 때 픽셀 전류의 변화량에 따른 OLED에 공급되는 OLED 전압의 변화량을 계산할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(11)는, 입력 영상의 패턴(APL에 대응함)에 대응하는 HDR 모드의 피크 휘도로 표시 패널을 구동할 때, OLED에 공급해야 하는 OLED 전압(Voled)을 룩업 테이블을 근거로 계산할 수 있다.

도 14는 APL에 대해 고전위 전압 강하량/저전위 전압 상승량과 OLED 전압의 변화량을 정규화한 그래프를 도시한 것으로, 가로축은 APL이고 세로 축은 APL 3%를 기준으로 고전위 전압 강하와 저전위 전압 상승의 합(Normalized Drop+Rising) 및 OLED 전압 변화량(Normalized ?Voled)을 정규화한 것이다.

표시 패널(10)을 HDR로 구동할 때, 고전위 전압 강하와 저전위 전압 상승의 합은 APL이 10% 부근에서 최대가 되고, OLED 전압 변화량은 APL 25% 대비 추가되는 OLED 전압으로 표현되는데 APL 3%에서 최대가 된다.

표시 패널(10)에 공급하는 전원 전압(ELVDD)은 고전위 전압 강하, 구동 트랜지스터의 드레인-소스 전압, OLED 전압, 저전위 전압 강하로 구성되는데, 고전위 전압 강하, OLED 전압, 저전위 전압 강하는 소정 APL을 기준으로 그 변화량을 계산할 수 있다.

표시 패널(10)을 HDR로 구동할 때, SDR로 구동할 때와 비교하여 표시 패널(10)에 공급하는 전원 전압(ELVDD)에 추가로 필요한 추가 전원 전압을 계산하고, 이를 기초로 픽셀에 공급될 픽셀 전압(또는 데이터 전압)을 보상할 게인(Gain)을 계산할 수 있다.

도 15는 OLED 커브와 구동 트랜지스터 커브를 이용하여, HDR로 구동하기 위해 추가로 필요한 추가 전원 전압을 근거로 픽셀 전압을 보상할 게인을 구하는 방법을 표현하는 그래프이다.

도 15에서 실선은 SDR 구동 때 OLED와 구동 트랜지스터에 각각 공급되는 전압과 전류 관계를 가리키는 커브를 가리킨다. 점선으로 표현된 OLED 커브는 HDR로 구동하기 위해 추가 전원 전압(ELVDD)을 적용하는 경우이다.

HDR에 대응하는 휘도로 OLED를 발광시키기 위해서는 OLED 점선 커브와 구동 트랜지스터 실선 커브가 만나는 점에 해당하는 전류(I'oled)만큼 OLED에 픽셀 전류를 흐르게 해야 하고, 추가 전원 전압 없이 그렇게 하기 위해서는 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전압을 증가시켜(Vgs), 도 15에서 구동 트랜지스터 커브를 실선(구동 트랜지스터의 게이트-소스 전압이 Vgs)에서 점선(구동 트랜지스터의 게이트-소스 전압이 V'gs)으로 바꾸어 구동 트랜지스터 점선 커브와 OLED 실선 커브가 만나는 점의 세로 축 좌표가 I'oled가 되도록 해야 한다.

또한, 추가 전원 전압 없이 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전압을 증가시키기 위해서는, 픽셀에 공급되는 픽셀 전압을 키워야 한다. 즉, 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전압의 증가분을 근거로 픽셀에 공급되는 픽셀 전압의 증가분을 구할 수 있다.

이와 같이, 표시 패널(10)을 HDR로 구동하기 위해 추가 전원 전압(ELVDD)이 필요하면, 전원 전압을 올리는 대신 픽셀에 공급하는 데이터 전압을 증가시킬 수 있다.

도 16은 APL 대비 픽셀에 공급하는 데이터 전압을 보상하기 위한 게인을 그래프로 도시한 것이다.

도 12 내지 도 14를 참조하여 표시 패널(10)을 HDR로 구동하기 위해 필요한 추가 전원 전압을 구하는 구체적인 방법을 설명하였는데, 추가 전원 전압은 입력 영상의 APL을 기준으로 계산될 수 있다.

또한, 도 15에서는, 추가 전원 전압 -> 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전압의 증가분 -> 픽셀 전압의 증가분을 구하는 과정을 설명하였고, 픽셀 전압의 증가분은 픽셀 전압에 적용할 게인으로 표현할 수 있다.

따라서, 도 16과 같이 APL을 기준으로 픽셀 전압에 적용할 게인을 계산할 수 있는데, 도 14의 정규화된 고전위 전압 강하량/저전위 전압 상승량과 정규화된 OLED 전압의 증가분(또는 변화량)이 반영되어, APL 10% 부근에서 게인이 가장 큰 그래프를 얻게 된다.

고전위 전압 강하량/저전위 전압 상승량은 입력 영상의 패턴에 따라 달라지고, OLED 전압의 증가분은 OLED 특성에 따라 달라지고, 또한 도 15의 구동 트랜지스터 커브는 구동 트랜지스터에 따라 달라진다. 따라서, 정확한 게인을 얻기 위해서는, 각 프레임의 영상 데이터마다 고전위 전압 강하량/저전위 전압 상승량을 각 픽셀 위치 또는 화면을 분할하여 각 구역마다 계산하여야 하고, OLED 전압의 증가분이나 게이트-소스 전압 증가분은 각 픽셀마다 별도로 관리해야 한다.

하지만, 메모리 자원의 한계와 실시간 처리의 한계가 있기 때문에, APL을 기준으로 고전위 전압 강하량/저전위 전압 상승량, OLED 전압의 증가분, 게이트-소스 전압 증가분을 정규화하고 이를 이용하여 게인을 계산하여 APL에 연계하여 룩업 테이블로 미리 저장하고, 실제로는 입력 영상의 APL을 계산하고 계산된 APL에 대응하는 게인을 룩업 테이블에서 검색하여 영상 데이터 또는 데이터 전압(또는 픽셀 전압)에 적용할 수도 있다.

타이밍 컨트롤러(11)는, 입력 영상 데이터(RGB)의 APL과 룩업 테이블에 저장된 APL-게인 연계 정보를 근거로 입력 영상 데이터를 HDR로 구동하기 위해 필요한 게인을 얻고, 입력 영상 데이터(RGB)에 게인을 적용하여 보상 영상 데이터(RGB')를 데이터 구동 회로(12)에 공급할 수 있다.

또는, 타이밍 컨트롤러(11)는, 입력 영상 데이터를 HDR로 구동하기 위해 필요한 게인과 영상 데이터(RGB)를 함께 데이터 구동 회로(12)에 공급하고, 데이터 구동 회로(12)가 영상 데이터(RGB)를 데이터 전압 또는 픽셀 전압으로 변환할 때 타이밍 컨트롤러(11)가 제공하는 게인을 적용할 수도 있다.

다시 도 10을 참조하면, 타이밍 컨트롤러(11)는, 입력 영상을 HDR로 구동할 필요가 없거나 HDR 구동을 하더라도 입력 영상이 유채색일 때는 입력 영상에 게인을 적용할 필요가 없기 때문에, PLC 동작과 ACL 동작을 통해 휘도와 과도 전류가 제한되도록 변조된 영상 데이터(RGB)를 그대로 데이터 구동 회로(12)에 전달할 수 있다.

도 10에서 게인(Gain)은 HDR 구동 여부나 유채색/무채색 여부에 따라 선택적으로 영상 데이터(RGB)에 적용될 수 있다.

도 17은 전원 전압 증가 없이 데이터 전압을 게인으로 보상함으로써 특정 APL에서 휘도가 저하가 발생하지 않는 결과를 그래프로 나타낸 것이고, 도 18은 전원 전압 증가 없이 데이터 전압을 게인으로 보상함으로써 화이트 색 좌표가 틀어지지 않는 결과를 도시한 것이다.

용액 공정으로 제조된 RGB 서브픽셀 구성의 표시 패널을 HDR로 구동하는 경우, 도 17에 도시한 것과 같이, 전원 전압 증가 없이 픽셀에 인가하는 데이터 전압을 게인으로 보상함으로써, 픽셀에 +2V 더 높은 전원 전압을 공급할 때(SDR_ELVDD+2V)와 비슷하게, 특정 APL(APL 10%) 부근에서 휘도 저하가 거의 발생하지 않는다.

또한, 도 18의 화이트 색 좌표에서 보듯이, 전원 전압 증가 없이 픽셀에 인가하는 데이터 전압을 게인으로 보상함으로써, 픽셀에 +2V 더 높은 전원 전압을 공급할 때(SDR_ELVDD+2V)의 도 6a와 비슷하게, 화이트 색 좌표의 틀어짐이 발생하지 않는다.

따라서, 픽셀에 공급하는 전원 전압을 높이지 않고 픽셀에 인가하는 데이터 전압을 보상함으로써, 소비 전력을 증가시키지 않고 입력 영상을 원하는 휘도로 색 좌표 왜곡 없이 HDR로 구동할 수 있게 된다.

명세서에 기재된 유기 발광 표시 장치는 아래와 같이 설명될 수 있다.

일 실시예에서, 타이밍 컨트롤러는 입력 영상 데이터에 포함된 메타 데이터 및 APL을 근거로 입력 영상 데이터를 HDR로 구동할 것인지 여부를 결정할 수 있다.

일 실시예에서, 타이밍 컨트롤러는 입력 영상 데이터를 스탠다드 다이나믹 레인지(SDR)로 구동하거나 입력 영상 데이터가 구성하는 화면 이미지가 유채색일 때 입력 영상 데이터에 게인을 적용하지 않을 수 있다.

일 실시예에서, 타이밍 컨트롤러는, 픽셀을 구성하는 RGB 컬러 중 2개 컬러로 구성되는 3개 조합 중 적어도 하나의 조합에서 제1 컬러의 데이터가 제2 컬러 데이터보다 n배(n은 2 이상) 이상일 때, 해당 픽셀을 유채색이라고 판단하고, 유채색으로 판단된 픽셀의 개수가 소정 개수 이상일 때 입력 영상 데이터를 무채색 이미지로 판단할 수 있다.

일 실시예에서, 타이밍 컨트롤러는, 게인을 APL과 연계하여 룩업 테이블로 저장하고, 계산된 APL에 대응하는 게인을 룩업 테이블에서 검색하고, 검색된 게인을 입력 영상 데이터에 적용할 수 있다.

일 실시예에서, 게인은 APL이 10% 부근에서 가장 큰 값을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 타이밍 컨트롤러는, 입력 영상 데이터를 HDR에 대응하는 휘도로 상향하여 구동하기 위해 필요한 전원 전압 중에서 픽셀에 공급되는 고전위 구동 전압의 상승량과 저전위 구동 전압의 하강량 및 픽셀에 포함된 유기 발광 다이오드(OLED)에 공급되는 OLED 전압의 변화량을 구분하여 계산하고, 계산된 상승량, 하강량 및 변화량을 근거로 게인을 계산할 수 있다.

일 실시예에서, 복수의 픽셀은 용액 공정으로 발광층이 형성된 RGB 서브픽셀로 구성될 수 있다.

일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 구동하는 방법은, 입력 영상 데이터를 하이 다이나믹 레인지(HDR)로 구동할 것인지 여부를 결정하는 단계; HDR로 구동할 것으로 결정할 때, 입력 영상 데이터가 무채색인지 여부를 결정하는 단계; 입력 영상 데이터를 무채색으로 판단할 때, 입력 영상 데이터의 평균 화상 레벨(APL)을 근거로 입력 영상 데이터에 게인을 적용하여 보상 영상 데이터를 생성하는 단계; 및 보상 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 픽셀에 공급하여 픽셀을 발광시키는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

일 실시예에서, HDR로 구동할 것인지 여부를 결정하는 단계는, 입력 영상 데이터에 포함된 메타 데이터와 APL을 근거로 입력 영상 데이터를 HDR로 구동할 것인지 여부를 결정할 수 있다.

일 실시예에서, 유기 발광 표시 장치를 구동하는 방법은, 입력 영상 데이터를 스탠다드 다이나믹 레인지(SDR)로 구동할 것으로 결정하거나 입력 영상 데이터를 유채색으로 결정할 때, 입력 영상 데이터에 게인을 적용하지 않고 보상 영상 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

일 실시예에서, 입력 영상 데이터가 무채색인지 여부를 결정하는 단계는, 픽셀을 구성하는 RGB 컬러 중 2개 컬러로 구성되는 3개 조합 중 적어도 하나의 조합에서 제1 컬러의 데이터가 제2 컬러 데이터보다 n배(n은 2 이상) 이상일 때, 해당 픽셀을 유채색이라고 판단하고, 유채색으로 판단된 픽셀의 개수가 소정 개수 이상일 때 입력 영상 데이터를 무채색으로 판단할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 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: 표시 패널 11: 타이밍 컨트롤러
12: 데이터 구동 회로 13: 게이트 구동 회로
14: 데이터 라인 15: 게이트 라인
16: 전원부

Claims

복수의 데이터 라인, 복수의 게이트 라인 및 복수의 픽셀을 구비하는 표시 패널;
보상 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 상기 복수의 데이터 라인을 통해 상기 복수의 픽셀에 공급하는 데이터 구동 회로;
상기 복수의 게이트 라인 중 상기 데이터 전압을 공급할 픽셀들에 연결되는 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동 회로;
전원 라인을 통해 상기 복수의 픽셀에 전원 전압을 공급하는 전원부; 및
입력 영상 데이터를 하이 다이나믹 레인지(HDR)로 구동할 때, 상기 입력 영상 데이터의 평균 화상 레벨(APL)을 계산하고, 상기 계산된 APL을 근거로 상기 입력 영상 데이터에 게인을 적용하여 상기 보상 영상 데이터를 생성하고, 상기 생성된 보상 영상 데이터를 상기 데이터 구동 회로에 출력하는, 타이밍 컨트롤러를 포함하여 구성되는 유기 발광 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 타이밍 컨트롤러는, 상기 입력 영상 데이터에 포함된 메타 데이터 및 상기 APL을 근거로, 상기 입력 영상 데이터를 HDR로 구동할 것인지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 타이밍 컨트롤러는, 상기 입력 영상 데이터를 스탠다드 다이나믹 레인지(SDR)로 구동하거나 상기 입력 영상 데이터가 구성하는 화면 이미지가 유채색일 때 상기 입력 영상 데이터에 상기 게인을 적용하지 않는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
제3 항에 있어서,
상기 타이밍 컨트롤러는, 픽셀을 구성하는 RGB 컬러 중 2개 컬러로 구성되는 3개 조합 중 적어도 하나의 조합에서 제1 컬러의 데이터가 제2 컬러 데이터보다 n배(n은 2 이상) 이상일 때, 해당 픽셀을 유채색이라고 판단하고, 유채색으로 판단된 픽셀의 개수가 소정 개수 이상일 때 상기 입력 영상 데이터를 무채색 이미지로 판단하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 타이밍 컨트롤러는, 상기 게인을 상기 APL과 연계하여 룩업 테이블로 저장하고, 상기 계산된 APL에 대응하는 게인을 상기 룩업 테이블에서 검색하고, 상기 검색된 게인을 상기 입력 영상 데이터에 적용하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
제5 항에 있어서,
상기 게인은 상기 APL이 10% 부근에서 가장 큰 값을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 타이밍 컨트롤러는, 상기 입력 영상 데이터를 상기 HDR에 대응하는 휘도로 상향하여 구동하기 위해 필요한 전원 전압 중에서 상기 픽셀에 공급되는 고전위 구동 전압의 상승량과 저전위 구동 전압의 하강량 및 상기 픽셀에 포함된 유기 발광 다이오드(OLED)에 공급되는 OLED 전압의 변화량을 구분하여 계산하고, 상기 계산된 상승량, 하강량 및 변화량을 근거로 상기 게인을 계산하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 픽셀은 용액 공정으로 발광층이 형성된 RGB 서브픽셀로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
입력 영상 데이터를 하이 다이나믹 레인지(HDR)로 구동할 것인지 여부를 결정하는 단계;
상기 HDR로 구동할 것으로 결정할 때, 상기 입력 영상 데이터가 무채색인지 여부를 결정하는 단계;
상기 입력 영상 데이터를 무채색으로 판단할 때, 상기 입력 영상 데이터의 평균 화상 레벨(APL)을 근거로 상기 입력 영상 데이터에 게인을 적용하여 보상 영상 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 보상 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 픽셀에 공급하여 픽셀을 발광시키는 단계를 포함하여 이루어지는 유기 발광 표시 장치를 구동하는 방법.
제9 항에 있어서,
상기 HDR로 구동할 것인지 여부를 결정하는 단계는, 상기 입력 영상 데이터에 포함된 메타 데이터와 상기 APL을 근거로 상기 입력 영상 데이터를 상기 HDR로 구동할 것인지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치를 구동하는 방법.
제9 항에 있어서,
상기 입력 영상 데이터를 스탠다드 다이나믹 레인지(SDR)로 구동할 것으로 결정하거나 상기 입력 영상 데이터를 유채색으로 결정할 때, 상기 입력 영상 데이터에 상기 게인을 적용하지 않고 상기 보상 영상 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치를 구동하는 방법.
제9 항에 있어서,
상기 입력 영상 데이터가 무채색인지 여부를 결정하는 단계는, 픽셀을 구성하는 RGB 컬러 중 2개 컬러로 구성되는 3개 조합 중 적어도 하나의 조합에서 제1 컬러의 데이터가 제2 컬러 데이터보다 n배(n은 2 이상) 이상일 때, 해당 픽셀을 유채색이라고 판단하고, 유채색으로 판단된 픽셀의 개수가 소정 개수 이상일 때 상기 입력 영상 데이터를 무채색으로 판단하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치를 구동하는 방법.
제9 항에 있어서,
상기 보상 영상 데이터를 생성하는 단계는, 상기 APL에 대응하는 게인을 상기 게인과 APL이 연계되어 저장된 룩업 테이블에서 검색하고, 상기 검색된 게인을 상기 입력 영상 데이터에 적용하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치를 구동하는 방법.
제13 항에 있어서,
상기 게인은 상기 APL이 10% 부근에서 가장 큰 값을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치를 구동하는 방법.