KR20220085245A - 전계 발광 표시장치와 그 구동방법 - Google Patents

전계 발광 표시장치와 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서의 실시예에 따른 전계 발광 표시장치는 복수의 픽셀들이 구비된 표시패널; 상기 픽셀들에 기입될 영상 데이터의 누적 결과에 따른 예측 기반의 제1 보상값(TC)을 연산하는 제1 보상값 연산부(162); 상기 픽셀들의 구동 특성에 대한 전기적 센싱값에 따른 센싱 기반의 제2 보상값(Ф)을 연산하는 제2 보상값 연산부(165); 및 상기 제1 보상값(TC)과 상기 제2 보상값(Ф)을 기반으로 상기 영상 데이터를 보정하는 데이터 보정부(167)를 포함하고, 파워 온 구간과 파워 오프 구간이 서로 교번적으로 반복될 때, 상기 픽셀들의 영상 데이터는 모든 파워 온 구간들에서 누적되고, 상기 픽셀들의 구동 특성은 모든 파워 오프 구간들 중의 일부인 동작 파워 오프 구간에서만 센싱된다.

Description

전계 발광 표시장치와 그 구동방법{Electroluminescence Display Device And Driving Method Thereof}
이 명세서는 전계 발광 표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.
전계 발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기 발광 표시장치와 전계 발광 표시장치로 나뉘어진다. 전계 발광 표시장치의 각 픽셀들은 스스로 발광하는 발광 소자를 포함하며, 영상 데이터의 계조에 따른 데이터전압으로 발광 소자의 발광량을 제어하여 휘도를 조절한다. 각 픽셀 회로는 구동 소자를 포함할 수 있다.
구동 시간의 경과에 따라 픽셀의 구동 특성이 픽셀들에서 달라질 수 있다. 픽셀들 간 특성 편차가 생기면, 동일한 데이터전압이 인가되더라도 픽셀들에서 발광에 기여하는 픽셀 전류가 달라질 수 밖에 없다. 이러한 픽셀 전류의 편차는 휘도 불균일을 초래하여 화상 품위를 떨어뜨린다.
전계 발광 표시장치에서, 픽셀들 간 구동 특성 편차를 보상하기 위한 다양한 시도가 이뤄지고 있으나, 보상 성능이 낮고 다양한 사이트 이펙트가 생기는 문제점이 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예는 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 픽셀들 간 구동 특성 편차를 보상하는 데 있어 사이드 이펙트를 최소화하면서 보상 성능을 높일 수 있도록 한 전계 발광 표시장와 그 구동방법을 제공한다.
본 명세서의 실시예에 따른 전계 발광 표시장치는 복수의 픽셀들이 구비된 표시패널; 상기 픽셀들에 기입될 영상 데이터의 누적 결과에 따른 예측 기반의 제1 보상값(TC)을 연산하는 제1 보상값 연산부(162); 상기 픽셀들의 구동 특성에 대한 전기적 센싱값에 따른 센싱 기반의 제2 보상값(Ф)을 연산하는 제2 보상값 연산부(165); 및 상기 제1 보상값(TC)과 상기 제2 보상값(Ф)을 기반으로 상기 영상 데이터를 보정하는 데이터 보정부(167)를 포함하고, 파워 온 구간과 파워 오프 구간이 서로 교번적으로 반복될 때, 상기 픽셀들의 영상 데이터는 모든 파워 온 구간들에서 누적되고, 상기 픽셀들의 구동 특성은 모든 파워 오프 구간들 중의 일부인 동작 파워 오프 구간에서만 센싱된다.
본 명세서의 실시예에 따른 전계 발광 표시장치의 구동방법은 픽셀들에 기입될 영상 데이터의 누적 결과에 따른 예측 기반의 제1 보상값(TC)을 연산하는 단계; 상기 픽셀들의 구동 특성에 대한 전기적 센싱값에 따른 센싱 기반의 제2 보상값(Ф)을 연산하는 단계; 및 상기 제1 보상값(TC)과 상기 제2 보상값(Ф)을 기반으로 상기 영상 데이터를 보정하는 단계를 포함하고, 파워 온 구간과 파워 오프 구간이 서로 교번적으로 반복될 때, 상기 픽셀들의 영상 데이터는 모든 파워 온 구간들에서 누적되고, 상기 픽셀들의 구동 특성은 모든 파워 오프 구간들 중의 일부인 동작 파워 오프 구간에서만 센싱된다.
본 실시예는 다음과 같은 효과가 있다.
본 실시예는 픽셀들 간 구동 특성 편차를 보상하는 데 있어 사이드 이펙트를 최소화하면서 보상 성능을 높일 수 있다.
본 실시예는 데이터 카운팅 기반의 실시간 보상값 적용시에 증가된 오프 보상 주기에 의해 발생할 수 있는 보상 오류를 보완한다. 본 실시예는 실시간 보상값 또는, 총 보상값의 산포를 분석하여 산포 데이터가 미리 설정된 임계 조건을 만족하면 오프 보상의 적용 시점을 앞당겨 보상 오차를 최소화하고, 보상 성능을 높인다.
본 실시예는 실시간 보상값에 의해 점차적으로 증가된 총 보상값이 DAC의 감마 출력 허용 범위를 초과하지 않도록 총 보상값의 레인지를 조절함으로써, 보상 성능을 높인다.
본 명세서에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여주는 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 명세서의 일 비교예에 따른 구동 매커니즘들을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 구동 매커니즘을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 구동 매커니즘을 구현하기 위한 화질 보상회로의 일 구성을 보여주는 도면이다.
도 6 내지 도 11은 도 5에 도시된 화질 보상회로의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12는 도 4의 구동 매커니즘을 구현하기 위한 화질 보상회로의 다른 구성을 보여주는 도면이다.
도 13 내지 도 16b는 도 12에 도시된 화질 보상회로의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 17 및 도 18은 본 명세서의 일 실시예에 따른 오프 보상 구간의 주기가 오프 보상값의 산포에 따라 결정됨을 보여주는 도면들이다.
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 본 명세서의 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 명세서의 실시예에 따른 전계 발광 표시장치는, 표시 패널(10), 타이밍 컨트롤러(11), 데이터 드라이버(12), 게이트 드라이버(13) 및 화질 보상회로(16)를 포함할 수 있다. 도 1에서, 타이밍 컨트롤러(11), 데이터 드라이버(12), 화질 보상회로(16)는 전체 또는 일부가 드라이브 집적회로 내에서 일체화될 수 있다.
표시 패널(10)에서 입력 영상이 표시되는 화면에는 열(Column) 방향(또는 수직 방향)으로 연장된 데이터 라인들(14A)과 행(Row) 방향(또는 수평 방향)으로 연장된 게이트 라인들(15)이 교차하고, 교차 영역마다 픽셀들(P)이 매트릭스 형태로 배치되어 픽셀 어레이를 형성한다. 각 데이터 라인(14A)은 열 방향으로 이웃한 픽셀들(P)에 공통으로 연결되고, 각 게이트 라인(15)은 행 방향으로 이웃한 픽셀들(P)에 공통으로 연결된다. 픽셀 어레이에는 각 픽셀(P)에 연결된 리드 아웃 라인들(14B)이 더 구비된다.
픽셀 어레이에 포함된 픽셀들(P)은 복수개씩 그룹핑되어 다양한 컬러를 표현할 수 있다. 컬러 표현을 위한 픽셀 그룹을 단위 픽셀로 정의할 때, 1 단위 픽셀은 R(적색), G(녹색), B(청색) 픽셀들을 포함하여 구성될 수도 있고, R(적색), G(녹색), B(청색), W(백색) 픽셀들을 포함하여 구성될 수도 있다.
픽셀들(P) 각각은 발광 소자와, 게이트-소스 간 전압에 따라 픽셀 전류를 생성하여 발광 소자를 구동시키는 구동 소자를 포함한다. 발광 소자는 애노드전극, 캐소드전극 및 이 전극들 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함할 수 있다. 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. 발광 소자에 픽셀 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. 한편, 유기 화합물층은 무기 화합물층으로 대체될 수도 있다.
구동 소자는 유리 기판(또는 플라스틱 기판) 기반의 저온 폴리 실리콘(Low-Temperature-Poly-Silicon, LTPS) 또는 산화물(Oxide) 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 구동 소자는 실리콘 웨이퍼(Si-wafer) 기반의 CMOS 트랜지스터로 구현될 수도 있다.
픽셀 회로에 포함된 일부 소자(특히, 소스 또는 드레인이 구동 소자의 게이트에 연결된 스위칭 소자)를 산화물 트랜지스터로 구현하는 시도가 늘고 있다. 산화물 트랜지스터는 반도체 물질로 폴리 실리콘 대신 산화물(Oxide), 즉 In(인듐), Ga(갈륨), Zn(아연), O(산소)를 결합한 IGZO라는 산화물이 사용된다. 산화물 트랜지스터는, 비정질 실리콘 트랜지스터에 비해서 전자 이동도가 10배 이상 높고, LTPS 트랜지스터에 비해 제조 비용이 훨씬 낮은 장점이 있다. 또한, 산화물 트랜지스터는 오프 전류가 낮기 때문에, 트랜지스터의 오프 기간이 상대적으로 긴 저속 구동시 구동 안정성과 신뢰성이 높은 장점도 있다. 따라서, 고해상도와 저전력 구동이 필요하거나 저온 폴리 실리콘 공정으로 화면 크기를 대응할 수 없는 OLED TV에 산화물 트랜지스터가 채용될 수 있다.
구동 소자의 전기적 특성(문턱전압과 전자 이동도)과 발광 소자의 전기적 특성(예컨대, 동작점 전압 또는 문턱 전압)은 모든 픽셀들에서 균일하여야 하지만 구동 시간 경과에 따른 스트레스로 인하여 픽셀들(P) 간에 차이(이하, 픽셀들 간 구동 특성 편차라 함)가 있을 수 있다.
화질 보상회로(16)는 픽셀들 간 구동 특성 편차를 보상하기 위하여 데이터 카운팅 기반의 실시간 보상기술과 센싱 기반의 오프 보상 기술이 합쳐진 하이브리드 보상 기술을 사용한다.
실시간 보상기술은 실시간 구동 중에(즉, 파워 온 구간 동안) 픽셀들(P)에 기입될 영상 데이터(DATA)를 누적하여 픽셀 소자(구동 소자 및/또는 발광 소자)의 열화 정도를 예측하고, 상기 열화를 실시간으로 보상하기 위한 제1 보상값(이하, 실시간 보상값)을 도출하는 기술이다. 오프 보상 기술은 파워 오프 구간 동안 픽셀들(P)의 구동 특성을 센싱하고, 센싱 결과를 기반으로 픽셀 열화를 보상하기 위한 제2 보상값(이하, 오프 보상값)을 도출하는 기술이다. 실시간 보상값과 오프 보상값은 각각 픽셀 단위로 도출된다. 한편, 본 명세서에서, 파워 온 구간은 화면이 정상 구동되는 실시간 구동 기간으로 정의되고, 파워 오프 구간은 화면이 꺼진 후부터 모듈 전원이 오프되기 전까지의 구간으로 정의된다.
화질 보상회로(16)는 누적 데이터와 픽셀(P)의 구동 특성 변화 간의 관계를 모델링하고, 모델링 기반의 룩업 테이블을 통해 누적 데이터를 실시간 보상값으로 변환한다. 화질 보상회로(16)는 실시간 보상값과 오프 보상값이 합쳐진 총 보상값을 이용하여 픽셀의 구동 특성 변화로 인한 화질 열화를 보상한다.
오프 보상 기술은 파워 오프 구간에서만 적용되기 때문에 픽셀(P)의 구동 특성 변화가 즉각적으로 보상될 수 없는데 반해, 본 명세서의 하이브리드 보상 기술은 단독의 오프 보상 기술에 비해 픽셀의 구동 특성 변화를 실시간으로 보상할 수 있어 화면 얼룩 인지 시점을 늦출 수 있다. 한편, 예측 모델링을 기반으로 하는 실시간 보상 기술만을 사용하면 구동 시간이 길어질수록 모델링 값과 실제 구동 특성 변화값 간에 오차가 있어 보상 성능이 저하될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 명세서의 하이브리드 보상 기술은 실시간 보상값 또는 총 보상값의 산포 정도에 따라 오프 보상의 적용 시점을 가변한다.
화질 보상회로(16)는 입력 영상 데이터(DATA)에 총 보상값을 적용하여 보정 영상 데이터(CDATA)를 생성하고, 보정 영상 데이터(CDATA)를 타이밍 콘트롤러(11)에 공급한다.
타이밍 컨트롤러(11)는 호스트 시스템으로부터 타이밍 동기 신호들(Tsync)을 입력 받아 데이트 드라이버(12)와 게이트 드라이버(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 생성한다. 타이밍 제어신호들은 게이트 타이밍 제어 신호(GDC)와 데이터 타이밍 제어 신호(DDC)를 포함할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(11)는 화질 보상회로(16)에서 생성된 보정 영상 데이터(CDATA)를 인터페이스 회선을 통해 데이터 드라이버(12)로 전송한다.
데이터 드라이버(12)는 데이터전압 생성 회로(121)와 센싱 회로(122)를 포함한다.
데이터전압 생성 회로(121)는 데이터라인들(14A)을 통해 픽셀들(P)에 연결된다. 데이터전압 생성 회로(121)는 파워 온 구간에서 픽셀들(P)의 구동에 필요한 데이터전압을 생성하여 데이터라인들(14A)에 공급한다. 데이터전압 생성 회로(121)는 타이밍 콘트롤러(11)로부터 전송 받은 보정 영상 데이터(CDATA)를 데이터 타이밍 제어 신호(DDC)를 기반으로 샘플링 및 래치 하여 병렬 데이터로 바꾸고, 병렬 데이터를 감마 보상 전압들에 따라 아날로그 데이터전압으로 변환한다. 데이터 전압은 픽셀들(P)에서 표현될 영상 계조들에 대응되도록 서로 다른 전압 레벨의 아날로그 전압 값들일 수 있다. 데이터전압 생성 회로(121)는 쉬프트 레지스터(shift register), 래치, 레벨 시프터, DAC(Digital to Analog Converter), 및 출력 버퍼 등을 포함할 수 있다.
센싱 회로(122)는 리드 아웃 라인들(14B)을 통해 픽셀들(P)에 연결된다. 센싱 회로(122)는 파워 온 구간에서 픽셀들(P)의 구동에 필요한 기준 전압을 리드 아웃 라인들(14B)을 통해 픽셀들(P)로 공급한다. 센싱 회로(122)는 파워 오프 구간에서 픽셀들(P)의 구동 특성이 반영된 픽셀 전류 또는 픽셀 전압을 센싱하여 센싱 결과 데이터(SDATA)를 생성한다. 센싱 회로(122)는 센싱 결과 데이터(SDATA)를 인터페이스 회선을 통해 화질 보상회로(16)에 전송한다. 화질 보상회로(16)는 센싱 결과 데이터(SDATA)를 분석하여 픽셀들(P)의 실제 구동 특성 변화 정도를 계산하고, 상기 변화 정도를 보상할 수 있는 오프 보상값을 산출한다.
게이트 드라이버(13)는 게이트라인들(15)을 통해 픽셀들(P)에 연결된다. 게이트 드라이버(13)는, 게이트 타이밍 제어 신호(GDC)를 기반으로 스캔 신호들을 생성하고, 각 스캔 신호를 데이터전압의 공급 타이밍에 맞추어 게이트 라인들(15)에 공급한다. 스캔 신호에 의해 데이터전압이 공급될 수평 픽셀 라인이 선택된다. 스캔 신호 각각은 게이트 온 전압(Gate On Voltage)과 게이트 오프 전압(Gate Off Voltage) 사이에서 스윙(swing)하는 펄스 타입으로 생성될 수 있다. 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.
게이트 드라이버(13)는, 게이트 쉬프트 레지스터, 게이트 쉬프트 레지스터의 출력 신호를 픽셀의 트랜지스터 구동에 적합한 스윙 폭으로 변환하기 위한 레벨 시프터 및 출력 버퍼 등을 각각 포함하는 다수의 게이트 드라이브 집적 회로들로 구성될 수 있다. 또는, 게이트 드라이버(13)는 GIP(Gate driver In Panel)) 방식으로 표시 패널(10)의 기판 상에 직접 형성될 수도 있다. GIP 방식의 경우, 레벨 시프터는 PCB(Printed Circuit Board) 위에 실장되고, 게이트 쉬프트 레지스터는 표시 패널(10)의 비 표시영역인 베젤 영역에 형성될 수 있다. 게이트 쉬프트 레지스터는 캐스 캐이드(Cascade) 방식으로 서로 연결된 다수의 스캔 출력 스테이지들을 포함한다. 스캔 출력 스테이지들은 게이트라인들(15)에 독립적으로 연결되어 게이트라인들(15)로 스캔 신호들을 출력한다.
도 2 및 도 3은 본 명세서의 일 비교예에 따른 구동 매커니즘들을 보여주는 도면이다.
도 2의 하이브리드 보상 기술에 따르면, 모든 파워 오프 구간들에서 오프 보상이 수행되기 때문에, 센싱에 소요되는 시간에 의해 유저의 사용 편의성이 저해되고 잦은 업데이트 저장에 의해 메모리 수명이 저하될 수 있다.
도 3의 하이브리드 보상 기술은, 영상 데이터에 대한 누적 동작이 이뤄지는 파워 온 구간(즉, 구동 시간)의 누적 구동시간이 보상주기 이상이 되는 경우에만 그 다음 파워 오프 구간에서 센싱 동작을 수행함으로써, 오프 보상 주기를 길게 하여 오프 보상 횟수를 줄인다. 그런데, 파워 온 구간에서 데이터 카운팅 기반으로 실시간 보상값을 예측하는 경우, 구동 시간이 길어질수록 예측 모델링값과 실제 픽셀 특성 변화값 간에 오차가 있을 수 있다. 도 3에서, Фn', Фn+1'은 실제 픽셀 특성 변화값에 대응되는 가상의 측정 대조군이고, TC는 예측 모델링값에 따른 실시간 보상값이며, Фn은 센싱에 따른 오프 보상값이다. 도 3을 통해 알 수 있듯이, 오프 보상 주기가 과도하게 길어지면 총 보상값(TC+Фn, TC+Фn+1)이 실제 픽셀 특성 변화값에 대응되는 측정 대조군(Фn', Фn+1')을 불일치 될 수 있으며, 불일치 정도는 오프 보상 주기가 길수록 증가한다.
또한, 도 3의 하이브리드 보상 기술에 따르면, 실시간 보상값에 의해 점차적으로 증가된 총 보상값이 DAC의 감마 출력 허용 범위를 초과하는 경우에는, 총 보상값이 포화되어 보상 성능이 낮아지는 문제도 있다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 구동 매커니즘을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 하이브리드 보상 기술은 데이터 카운팅 기반의 실시간 보상값 적용시에 증가된 오프 보상 주기에 의해 발생할 수 있는 보상 오류를 보완한다. 이 하이브리드 보상 기술은 실시간 보상값 또는, 총 보상값의 산포를 분석하여 산포 데이터가 미리 설정된 임계 조건을 만족하면 오프 보상의 적용 시점을 앞당겨 보상 오차를 최소화하고, 보상 성능을 높인다.
파워 온 구간과 파워 오프 구간이 서로 교번적으로 반복될 때, 본 명세서의 하이브리드 보상 기술은 실시간 보상값을 도출하기 위해 모든 파워 온 구간들에서 영상 데이터(DATA)를 누적하고, 모든 파워 오프 구간들 중에서 상기 임계 조건이 만족되는 일부 파워 오프 구간에서만 오프 보상값 도출을 위한 센싱 동작을 수행한다. 그 결과, 본 명세서에 따르면 실시간 보상값의 산포 정도에 따라 오프 보상 시점이 비 주기적으로 가변될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에 따른 하이브리드 보상 기술은 실시간 보상값에 의해 점차적으로 증가된 총 보상값이 DAC의 감마 출력 허용 범위를 초과하지 않도록 총 보상값의 레인지를 조절함으로써, 보상 성능을 보완한다.
도 5는 도 4의 구동 매커니즘을 구현하기 위한 화질 보상회로(16)의 일 구성을 보여주는 도면이다. 그리고, 도 6 내지 도 11은 도 5에 도시된 화질 보상회로(16)의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5를 참조하면, 화질 보상회로(16)는 데이터 누적부(161), 제1 보상값 연산부(162), 제1 메모리(163), 산포 연산부(164), 제2 보상값 연산부(165), 제2 메모리(166), 및 데이터 보정부(167)를 포함한다.
데이터 누적부(161)는 도 6과 같이 파워 온 구간에 포함된 수직 블랭크 구간에서 보정 영상 데이터(CDATA)를 누적하여 누적 데이터를 출력한다. 파워 온 구간은 다수의 프레임들로 구성되는 데, 각 프레임은 보정 영상 데이터(CDATA)가 픽셀들로 기입되는 수직 액티브 구간과 보정 영상 데이터(CDATA)의 기입이 중지되는 수직 블랭크 구간을 포함한다.
제1 보상값 연산부(162)는 도 6과 같이 누적 데이터를 로드하고, 누적 데이터의 누적 결과에 따른 예측 기반의 실시간 보상값(TC)을 연산한다. 제1 보상값 연산부(162)는 누적 데이터와 픽셀(P)의 구동 특성 변화 간의 관계를 모델링하고, 예측 모델링 기반의 룩업 테이블을 통해 누적 데이터를 실시간 보상값(TC)으로 변환한다.
제1 메모리(163)는 실시간 보상값(TC)을 업데이트 방식으로 저장한다.
제2 보상값 연산부(165)는 픽셀들의 구동 특성에 대한 전기적 센싱값(SDATA)에 따른 센싱 기반의 오프 보상값(Ф)을 연산한다.
제2 메모리(166)는 오프 보상값(Ф)을 업데이트 방식으로 저장한다.
데이터 보정부(167)는 실시간 보상값(TC)과 오프 보상값(Ф)이 더해진 총 보상값(TC+Ф)을 기반으로 영상 데이터(DATA)를 보정하고, 이 보정 결과에 따른 보정 영상 데이터(CDATA)를 출력한다.
산포 연산부(164)는 실시간 보상값(TC)의 산포 정도에 따라 오프 보상 시점을 비 주기적으로 제어한다. 비 주기적인 오프 보상 시점에 의해, 픽셀들의 구동 특성은 모든 파워 오프 구간들 중에서 일부 파워 오프 구간(이하, 동작 파워 오프 구간이라 함)에서만 센싱될 수 있다.
산포 연산부(164)는 제1 메모리(163)에 저장된 실시간 보상값(TC)을 읽어 낸다. 산포 연산부(164)는 실시간 보상값(TC)을 미리 설정된 복수의 데이터 구간별로 카운트하여 제1 산포 데이터를 히스토그래밍하고, 상기 제1 산포 데이터의 대표값이 미리 설정된 임계 조건을 만족하는 경우, 실시간 보상값(TC)에 대한 업데이트를 중지시킨 후 센싱 인에이블 신호(EN-SEN)를 생성하여 센싱 회로(122)에 전송한다. 센싱 인에이블 신호(EN-SEN)에 의해 동작 파워 오프 구간에서 센싱 회로(122)와 제2 보상값 연산부(165)의 동작이 활성화된다. 또한, 동작 파워 오프 구간에서 제2 보상값 연산부(165)에 의해 오프 보상값(Ф)이 업데이트될 때, 산포 연산부(164)는 리셋 신호(RST)를 생성하여 제1 메모리(163)에 저장된 실시간 보상값 정보를 초기화시킨다. 이에 따라 도 7과 같이 동작 파워 오프 구간 이전의 파워 온 구간에서 증가된 실시간 보상값(TC)은 0으로 초기화된다. 초기화된 실시간 보상값(TC)은 동작 파워 오프 구간 이후의 후속 파워 온 구간에서 보상값 업데이트 동작에 의해 다시 증가된다.
산포 연산부(164)는 도 8과 같이 히스토그램 산출부(164A)와 조건 검출부(164B)를 포함한다. 히스토그램 산출부(164A)는 도 9 내지 도 11과 같이 제1 메모리(163)로부터 라인 단위로 로딩된 실시간 보상값(TC)을 복수의 데이터 구간별로 카운트하고, 전체 라인 보상값들의 데이터 구간별 카운트 개수를 제1 산포 데이터로 하는 히스토그램을 생성한다. 데이터 구간은 오프 보상 조건의 만족 여부를 도출하기 위한 것이기 때문에 확인 가능한 수준으로 설정될 수 있으며, 단일 값 또는 복수 값으로 설정될 수 있다.
조건 검출부(164B)는 제1 산포 데이터의 대표값이 미리 설정된 임계 조건을 만족하는 지 여부를 확인하고, 제1 산포 데이터의 대표값이 임계값을 초과하는 경우 실시간 보상값(TC)에 대한 업데이트를 중지시키고, 오프 보상을 위한 센싱 인에이블 신호(EN-SEN)를 출력한다.
여기서, 제1 산포 데이터의 대표값은, 미리 지정된 상위 데이터 구간에 대한 카운트 총합, 1 이상의 카운트에 대응되는 실시간 보상값들 중에서 최대값, 1 이상의 카운트에 대응되는 실시간 보상값들의 평균값, 1 이상의 카운트에 대응되는 실시간 보상값들의 최빈값, 1 이상의 카운트에 대응되는 실시간 보상값들의 중간값 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 10 및 도 11과 같이 구간 9-16이 상위 데이터 구간으로 설정된 경우, 조건 검출부(164B)는 구간 9-16의 카운트 총합(744)을 임계값과 비교하고, 상기 비교 결과 임계 조건을 만족하면 오프 보상을 위한 센싱 인에이블 신호(EN-SEN)를 출력할 수 있다. 또한, 도 10 및 도 11에서, 1 이상의 카운트에 대응되는 실시간 보상값들 중에서 최대값은 구간 12의 704~767인데, 조건 검출부(164B)는 704~767 중에서 가장 작은 704가 임계 조건을 만족하는 경우 오프 보상을 위한 센싱 인에이블 신호(EN-SEN)를 출력할 수 있다. 또한, 도 10 및 도 11에서, 1 이상의 카운트에 대응되는 실시간 보상값들의 평균값은 338.25인데, 조건 검출부(164B)는 338.25가 임계 조건을 만족하는 경우 오프 보상을 위한 센싱 인에이블 신호(EN-SEN)를 출력할 수 있다.
도 12는 도 4의 구동 매커니즘을 구현하기 위한 화질 보상회로(16)의 다른 구성을 보여주는 도면이다. 그리고, 도 13 내지 도 16b는 도 12에 도시된 화질 보상회로(16)의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12를 참조하면, 화질 보상회로(16)는 데이터 누적부(161), 제1 보상값 연산부(162), 제1 메모리(163), 산포 연산부(164), 제2 보상값 연산부(165), 제2 메모리(166), 및 데이터 보정부(167)를 포함한다.
데이터 누적부(161)는 도 13과 같이 파워 온 구간에 포함된 수직 블랭크 구간에서 보정 영상 데이터(CDATA)를 누적하여 누적 데이터를 출력한다.
제1 보상값 연산부(162)는 도 13과 같이 누적 데이터를 로드하고, 누적 데이터의 누적 결과에 따른 예측 기반의 실시간 보상값(TC)을 연산한다. 제1 보상값 연산부(162)는 누적 데이터와 픽셀(P)의 구동 특성 변화 간의 관계를 모델링하고, 예측 모델링 기반의 룩업 테이블을 통해 누적 데이터를 실시간 보상값(TC)으로 변환한다.
제1 메모리(163)는 실시간 보상값(TC)을 업데이트 방식으로 저장한다.
제2 보상값 연산부(165)는 픽셀들의 구동 특성에 대한 전기적 센싱값(SDATA)에 따른 센싱 기반의 오프 보상값(Ф)을 연산한다.
제2 메모리(166)는 오프 보상값(Ф)을 업데이트 방식으로 저장한다.
데이터 보정부(167)는 실시간 보상값(TC)과 오프 보상값(Ф)이 더해진 총 보상값(TC+Ф)을 기반으로 영상 데이터(DATA)를 보정하고, 이 보정 결과에 따른 보정 영상 데이터(CDATA)를 출력한다.
산포 연산부(164)는 총 보상값(TC+Ф)의 산포 정도에 따라 오프 보상 시점을 비 주기적으로 제어한다. 비 주기적인 오프 보상 시점에 의해, 픽셀들의 구동 특성은 모든 파워 오프 구간들 중에서 일부 파워 오프 구간(이하, 동작 파워 오프 구간이라 함)에서만 센싱될 수 있다.
산포 연산부(164)는 제1 메모리(163)에 저장된 실시간 보상값(TC)과 제2 메모리(166)에 저장된 오프 보상값(Ф)을 읽어 낸다. 산포 연산부(164)는 실시간 보상값(TC)과 오프 보상값(Ф)이 더해진 총 보상값(Ф+TC)을 미리 설정된 복수의 데이터 구간별로 카운트하여 제2 산포 데이터를 히스토그래밍하고, 상기 제2 산포 데이터의 대표값이 미리 설정된 임계 조건을 만족하는 경우, 실시간 보상값(TC)에 대한 업데이트를 중지시킨 후 센싱 인에이블 신호(EN-SEN)를 생성하여 센싱 회로(122)에 전송한다. 센싱 인에이블 신호(EN-SEN)에 의해 동작 파워 오프 구간에서 센싱 회로(122)와 제2 보상값 연산부(165)의 동작이 활성화된다. 또한, 동작 파워 오프 구간에서 제2 보상값 연산부(165)에 의해 오프 보상값(Ф)이 업데이트될 때, 산포 연산부(164)는 리셋 신호(RST)를 생성하여 제1 메모리(163)에 저장된 실시간 보상값(TC) 정보를 초기화시킨다. 이에 따라 동작 파워 오프 구간 이전의 파워 온 구간에서 증가된 실시간 보상값(TC)은 0으로 초기화된다. 초기화된 실시간 보상값(TC)은 동작 파워 오프 구간 이후의 후속 파워 온 구간에서 보상값 업데이트 동작에 의해 다시 증가된다.
산포 연산부(164)는 도 8과 같이 히스토그램 산출부(164A)와 조건 검출부(164B)를 포함한다. 히스토그램 산출부(164A)는 라인 단위의 총 보상값(Ф+TC)을 복수의 데이터 구간별로 카운트하고, 전체 라인 보상값들의 데이터 구간별 카운트 개수를 제2 산포 데이터로 하는 히스토그램을 생성한다. 데이터 구간은 오프 보상 조건의 만족 여부를 도출하기 위한 것이기 때문에 확인 가능한 수준으로 설정될 수 있으며, 단일 값 또는 복수 값으로 설정될 수 있다.
조건 검출부(164B)는 제2 산포 데이터의 대표값이 미리 설정된 임계 조건을 만족하는 지 여부를 확인하고, 제2 산포 데이터의 대표값이 임계값을 초과하는 경우 실시간 보상값(TC)에 대한 업데이트를 중지시키고, 오프 보상을 위한 센싱 인에이블 신호(EN-SEN)를 출력한다.
여기서, 제2 산포 데이터의 대표값은, 미리 지정된 상위 데이터 구간에 대한 카운트 총합, 1 이상의 카운트에 대응되는 실시간 보상값들 중에서 최대값, 1 이상의 카운트에 대응되는 실시간 보상값들의 평균값, 1 이상의 카운트에 대응되는 실시간 보상값들의 최빈값, 1 이상의 카운트에 대응되는 실시간 보상값들의 중간값 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
특히, 조건 검출부(164B)는 상기 제2 산포 데이터의 대표값이 임계값을 초과하는 경우 상기 동작 파워 오프 구간에서 미리 설정된 (-) 옵셋을 제2 보상값 연산부(165)에 공급할 수 있다. 그러면, 제2 보상값 연산부(165)는 동작 파워 오프 구간에서 오프 보상값(Ф)을 연산할 때 (-) 옵셋을 더 적용함으로써, DAC의 감마 출력 허용 범위 내에서 보상 레인지를 충분히 확보할 수 있다. 이와 같이, 화질 보상회로(16)는 총 보상값(Ф+TC)이 보상 전압 레인지를 초과할 위험이 있다고 판단되는 경우, 동작 파워 오프 구간에서 추출되는 오프 보상값(Ф)에 (-) 옵셋을 반영하여 보상 전압 레인지를 확보함으로써 보상 성능을 높인다.
DAC의 감마 출력 허용 범위는 도 14a의 구동 전압 레인지가 된다. 구동 전압 레인지는 입력 전압 레인지와 보상 전압 레인지로 구분되어 있다. 입력 전압 레인지는 영상 데이터에 대응되는 전압 레인지이다. 보상 전압 레인지는 총 보상 데이터에 대응되는 전압 레인지이다. DAC를 통해 확인할 수 있는 전압 값은 입력 전압과 보상 전압이 더해진 총 구동 전압이다.
상기 (-) 옵셋은 보상 전압이 보상 전압 레인지를 최대로 사용한 경우인데, 입력 전압과 보상 전압의 합인 총 구동전압으로는 도 14b와 같이 보상 전압이 최대(Max)가 되었더라도 그에 대한 확인이 어렵다. 따라서, 본 명세서는 보상 전압이 최대(Max)가 되었는지 여부를 확인하기 위해, 도 14c와 같이 입력 전압이 최대가 되는 특정 패턴이 인가되고 있는 상태에서 총 구동 전압이 최대 값을 출력하는 지를 판단할 수 있다. 상기 상태에서 총 구동 전압이 최대 값을 출력하면 보상 전압도 최대(Max)이 되는 것이다.
한편, 산포 연산부(164)는 도 15와 같이 총 보상값(Ф+TC)이 미리 설정된 보상 임계치를 초과하는 경우, 미리 정해진 감마 출력 허용 범위 내에서 쉬프트 마진을 통해 총 보상값(Ф+TC)에 대한 제1 전압 할당 범위를 증가시키고 상기 총 보상값(Ф+TC)의 크기를 감소시킨다(도 16a 및 도 16b 참조).
구체적으로, 산포 연산부(164)는 총 보상 값(Φ+TC)의 산포 확인을 통해 오버 플로우(overflow) 조건이 충족되는 경우 보상 전압 레인지를 조절하여 보상값을 조정한다. 오버 플로우 여부를 판단하기 위해, 산포 연산부(164)는 상기 제2 산포 데이터의 대표값을 임계값과 비교할 수 있다.
산포 연산부(164)는 감마 출력 허용 범위 내에서 쉬프트 마진을 실행하기에 앞서, 감마 출력 허용 범위 내에 전압 마진이 존재하는 여부를 확인한다. 이를 위해, 산포 연산부(164)는 상기 제2 산포 데이터에서 미리 지정된 하위 데이터 구간에 대한 카운트 총합, 1 이상의 카운트에 대응되는 실시간 보상값들 중에서 최소값 등을 이용하여 상기 전압 마진의 존재 여부와, 쉬프트 가능값을 도출할 수 있다.
산포 연산부(164)는 히스토그래밍 된 상기 제2 산포 데이터에 대한 데이터 구간 쉬프트를 통해 상기 보상 전압 할당 범위를 증가시킨다. 산포 연산부(164)는 총 보상 값(Φ+TC)의 쉬프트 값을 저장한다. 총 보상 값(Φ+TC)의 쉬프트 값은 오프 보상값(Φ)을 연산할 때 더 적용될 수 있다. 화질 보상회로(16)는 동작 파워 오프 구간에서 추출되는 쉬프트 값을 반영하여 보상 전압 레인지를 확보함으로써 보상 성능을 높인다.
화질 보상회로(16)는 쉬프트 마진에 의해 총 보상값(Ф+TC)의 크기가 감소된 만큼, 픽셀 구동에 필요한 기준전압의 크기를 감소시킴으로써, 쉬프트 전과 비교하여 픽셀 내 구동 TFT의 게이트-소스 간 전압을 동일하게 유지시킬 수 있다.
또한, 화질 보상회로(16)는 감마 출력 허용 범위 내에서 상기 쉬프트 마진에 의해 보상 전압 할당 범위가 증가된 만큼, 영상 데이터에 대응되는 입력 전압 할당 범위를 감소시킴으로써, 총 구동 전압이 감마 출력 허용 범위를 충족하도록 할 수 있다.
도 17 및 도 18은 본 명세서의 일 실시예에 따른 오프 보상의 주기가 오프 보상값의 산포에 따라 결정됨을 보여주는 도면들이다. 도 17 및 도 18에서, DR1~DR3는 영상이 표시되는 파워 온 구간들이고, OF0~OF3은 파워 오프 구간들이다. 그리고, 파워 오프 구간들(OF0~OF3) 중에서, 센싱 기반의 오프 보상 동작이 이뤄지는 일부 구간이 동작 파워 오프 구간이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 서로 이웃한 2개의 동작 파워 오프 구간들(오프 보상이 이뤄지는 구간) 간의 시간적 간격, 즉 오프 보상의 주기가 영상 데이터의 계조에 따라 달라짐을 알 수 있다.
도 17은 저휘도 영상을 구동하는 경우의 오프 보상 주기이고, 도 18은 고휘도 영상을 구동하는 경위 오프 보상 주기이다. 도 17에 도시된 서로 이웃한 2개의 동작 파워 오프 구간들(OF0,OF3) 간의 시간적 간격은, 도 18에 도시된 서로 이웃한 2개의 동작 파워 오프 구간들(OF0,OF2) 간의 시간적 간격보다 더 길다. 이를 통해, 서로 이웃한 2개의 동작 파워 오프 구간들 간의 시간적 간격은, 표시패널에 저휘도 영상을 표시할 때에 비해 고휘도 영상을 표시할 때에 더 짧다는 것을 알 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 드라이버 13: 게이트 드라이버
16: 화질 보상회로 122: 센싱 회로
161: 데이터 누적부 162: 제1 보상값 연산부
163: 제1 메모리 164: 산포 연산부
165: 제2 보상값 연산부 166: 제2 메모리
167: 데이터 보정부

Claims (17)

  1. 복수의 픽셀들이 구비된 표시패널;
    상기 픽셀들에 기입될 영상 데이터의 누적 결과에 따른 예측 기반의 제1 보상값(TC)을 연산하는 제1 보상값 연산부(162);
    상기 픽셀들의 구동 특성에 대한 전기적 센싱값에 따른 센싱 기반의 제2 보상값(Ф)을 연산하는 제2 보상값 연산부(165); 및
    상기 제1 보상값(TC)과 상기 제2 보상값(Ф)을 기반으로 상기 영상 데이터를 보정하는 데이터 보정부(167)를 포함하고,
    파워 온 구간과 파워 오프 구간이 서로 교번적으로 반복될 때,
    상기 픽셀들의 영상 데이터는 모든 파워 온 구간들에서 누적되고,
    상기 픽셀들의 구동 특성은 모든 파워 오프 구간들 중의 일부인 동작 파워 오프 구간에서만 센싱되는 전계 발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동작 파워 오프 구간에서 상기 제1 보상값(TC)이 0으로 초기화되는 전계 발광 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    서로 이웃한 2개의 상기 동작 파워 오프 구간 간의 시간적 간격은 상기 영상 데이터의 계조에 따라 달라지는 전계 발광 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    서로 이웃한 2개의 상기 동작 파워 오프 구간 간의 시간적 간격은, 상기 표시패널에 저휘도 영상을 표시할 때에 비해 고휘도 영상을 표시할 때에 더 짧은 전계 발광 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 보상값(TC)이 업데이트되는 제1 메모리(163);
    상기 제2 보상값(Ф)이 업데이트되는 제2 메모리(166);
    상기 픽셀들의 구동 특성을 센싱하기 위한 센싱 회로(122); 및
    상기 제1 보상값(TC)을 미리 설정된 복수의 데이터 구간별로 카운트하여 제1 산포 데이터를 히스토그래밍하고, 상기 제1 산포 데이터의 대표값이 미리 설정된 임계 조건을 만족하는 경우, 상기 제1 보상값(TC)에 대한 업데이트를 중지시킨 후 상기 동작 파워 오프 구간에서 상기 센싱 회로(122)와 상기 제2 보상값 연산부(165)의 동작을 활성화시키는 산포 연산부(164)를 포함한 전계 발광 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 산포 데이터의 대표값은,
    미리 지정된 상위 데이터 구간에 대한 카운트 총합, 1 이상의 카운트에 대응되는 보상값들 중에서 최대값, 1 이상의 카운트에 대응되는 보상값들의 평균값, 1 이상의 카운트에 대응되는 보상값들의 최빈값, 1 이상의 카운트에 대응되는 보상값들의 중간값 중에서 적어도 하나 이상을 포함한 전계 발광 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 보상값(TC)이 업데이트되는 제1 메모리(163);
    상기 제2 보상값(Ф)이 업데이트되는 제2 메모리(166);
    상기 픽셀들의 구동 특성을 센싱하기 위한 센싱 회로(122); 및
    상기 제1 보상값(TC)과 상기 제2 보상값(Ф)이 합해진 총 보상값(Ф+TC)을 미리 설정된 복수의 데이터 구간별로 카운트하여 제2 산포 데이터를 히스토그래밍하고, 상기 제2 산포 데이터의 대표값이 미리 설정된 임계 조건을 만족하는 경우, 상기 제1 보상값(TC)에 대한 업데이트를 중지시킨 후 상기 동작 파워 오프 구간에서 상기 센싱 회로(122)와 상기 제2 보상값 연산부(165)의 동작을 활성화시키는 산포 연산부(164)를 포함한 전계 발광 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 산포 데이터의 대표값은,
    미리 지정된 상위 데이터 구간에 대한 카운트 총합, 1 이상의 카운트에 대응되는 보상값들 중에서 최대값, 1 이상의 카운트에 대응되는 보상값들의 평균값, 1 이상의 카운트에 대응되는 보상값들의 최빈값, 1 이상의 카운트에 대응되는 보상값들의 중간값 중에서 적어도 하나 이상을 포함한 전계 발광 표시장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 산포 연산부(164)는 상기 총 보상값(Ф+TC)이 미리 설정된 보상 임계치를 초과하는 경우, 상기 동작 파워 오프 구간에서 미리 설정된 (-) 옵셋을 상기 제2 보상값 연산부(165)에 공급하고,
    상기 제2 보상값 연산부(165)는 상기 제2 보상값(Ф)에 상기 (-) 옵셋을 더 반영하는 전계 발광 표시장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 산포 연산부(164)는 상기 총 보상값(Ф+TC)이 미리 설정된 보상 임계치를 초과하는 경우, 미리 정해진 감마 출력 허용 범위 내에서 상기 총 보상값(Ф+TC)에 대한 제1 전압 할당 범위를 증가시키고 상기 총 보상값(Ф+TC)의 크기를 감소시키는 전계 발광 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 산포 연산부(164)는 상기 히스토그래밍 된 상기 제2 산포 데이터에 대한 데이터 구간 쉬프트를 통해 상기 제1 전압 할당 범위를 증가시키는 전계 발광 표시장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 감마 출력 허용 범위 내에서 상기 제1 전압 할당 범위가 증가된 만큼, 상기 영상 데이터에 대응되는 데이터전압에 대한 제2 전압 할당 범위가 감소되는 전계 발광 표시장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 총 보상값(Ф+TC)의 크기가 감소된 만큼, 상기 픽셀 구동에 필요한 기준전압의 크기가 감소되는 전계 발광 표시장치.
  14. 픽셀들에 기입될 영상 데이터의 누적 결과에 따른 예측 기반의 제1 보상값(TC)을 연산하는 단계;
    상기 픽셀들의 구동 특성에 대한 전기적 센싱값에 따른 센싱 기반의 제2 보상값(Ф)을 연산하는 단계; 및
    상기 제1 보상값(TC)과 상기 제2 보상값(Ф)을 기반으로 상기 영상 데이터를 보정하는 단계를 포함하고,
    파워 온 구간과 파워 오프 구간이 서로 교번적으로 반복될 때,
    상기 픽셀들의 영상 데이터는 모든 파워 온 구간들에서 누적되고,
    상기 픽셀들의 구동 특성은 모든 파워 오프 구간들 중의 일부인 동작 파워 오프 구간에서만 센싱되는 전계 발광 표시장치의 구동방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 동작 파워 오프 구간에서 상기 제1 보상값(TC)은 0으로 초기화되는 전계 발광 표시장치의 구동방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    서로 이웃한 2개의 상기 동작 파워 오프 구간 간의 시간적 간격은 상기 영상 데이터의 계조에 따라 달라지는 전계 발광 표시장치의 구동방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    서로 이웃한 2개의 상기 동작 파워 오프 구간 간의 시간적 간격은, 상기 픽셀들이 구비된 표시패널에 저휘도 영상을 표시할 때에 비해 고휘도 영상을 표시할 때에 더 짧은 전계 발광 표시장치의 구동방법.
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