KR102309679B1 - 유기발광표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 서브픽셀들이 배치된 유기발광표시패널, 구동시와 문턱전압 센싱시 가변하는 감마기준전압들을 공급하는 감마기준전압 공급부, 데이터 라인들로 감마기준전압들을 토대로 데이터 전압들을 공급하며 센싱 모드 구간 동안 각 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압을 센싱하는 데이터 구동부 및 데이터 구동부를 제어하며 데이터 구동부의 센싱된 전압을 토대로 보상 프로세스를 수행하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 유기발광표시장치에 관한 것이다.

Description

유기발광표시장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE}
본 발명은 영상을 표시하는 유기발광표시장치에 관한 것이다.
최근, 표시장치로서 각광받고 있는 유기발광표시장치는 스스로 발광하는 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)를 이용함으로써 응답속도가 빠르고, 발광효율, 휘도 및 시야각 등이 큰 장점이 있다.
이러한 유기발광표시장치는 유기발광다이오드가 포함된 서브픽셀을 매트릭스 형태로 배열하고 스캔 신호에 의해 선택된 화소들의 밝기를 제어한다. 이러한 유기발광표시장치의 각 서브픽셀은, 유기발광다이오드 이외에도, 유기발광다이오드를 구동하기 위한 구동 회로를 포함한다. 이러한 각 서브픽셀 내 유기발광다이오드의 구동 회로는, 트랜지스터 및 스토리지 캐패시터 등을 포함한다. 이러한 구동 회로 내 트랜지스터는 문턱전압, 이동도 등의 고유 특성치를 갖는다.
한편, 구동 회로 내 트랜지스터(특히, 유기발광다이오드로 전류를 공급하는 구동 트랜지스터)는 구동시간이 길어지게 되면, 열화(Degradation)가 진행되어, 트랜지스터의 고유 특성치가 변할 수 있다. 이에 따라, 각 트랜지스터 간의 고유 특성치의 편차가 발생한다. 이러한 트랜지스터 간의 고유 특성치의 편차는, 각 서브픽셀 간 휘도 편차를 발생시켜 화상 품질을 저하하는 주요 요인이 될 수 있다. 따라서, 각 서브픽셀 내 트랜지스터의 특성치를 센싱하여 이를 보상해줄 수 있는 기능이 개발되었다.
한편, 각 서브픽셀 내 트랜지스터의 문턱전압 등의 고유 특성치를 센싱하여 보상해주기 위해서, 각 서브픽셀에서의 특정 센싱 노드를 어떠한 전압 값으로 초기화시킨 이후, 변화시켜, 특정 센싱 노드의 포화한 전압을 센싱(측정) 하여 센싱된 전압을 토대로 트랜지스터의 문턱전압 등의 고유 특성치를 보상해준다.
이러한 트랜지스터의 문턱전압 등의 고유 특성치를 보상하는 방식은 시간 경과후 구동 트랜지스터의 문턱전압 등의 고유 특성치가 변화하는 것을 반영하지 못하는 문제점이 있다. 또한 이 방식은 유기발광표시장치에 포함되는 센서와 보상부의 해상도가 달라 문턱전압 등의 고유 특성치를 완벽하게 보상하지 못해 저계조의 휘도의 화면에서 얼룩이 나타나는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 서브픽셀의 문턱전압 업데이트 센싱 및 보상 동작을 반복하므로 시간 경과후 구동 트랜지스터의 문턱전압의 변화량을 반영하여 구동 트랜지스터들 간의 문턱전압 편차를 보정하여 서브픽셀 간의 휘도 편차를 줄여주거나 제거하여, 화상 품질을 향상시킬 수 있는 유기발광표시장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 초기 문턱전압 및 문턱전압 업데이트 센싱 시, 문턱전압 및 문턱전압의 변화량을 보다 정밀한 단위로 센싱하여 문턱전압 보상이 보다 완벽하여 저계조의 휘도의 화면에서 얼룩이 나타나지 않는 유기발광표시장치를 제공하는 데 있다.
일측면에서 본 발명은, 서브픽셀들이 배치된 유기발광표시패널, 구동시와 문턱전압 센싱시 가변하는 감마기준전압들을 공급하는 감마기준전압 공급부, 데이터 라인들로 감마기준전압들을 토대로 데이터 전압들을 공급하며 센싱 모드 구간 동안 각 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압을 센싱하는 데이터 구동부 및 데이터 구동부를 제어하며 데이터 구동부의 센싱된 전압을 토대로 보상 프로세스를 수행하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 유기발광표시장치를 제공한다.
감마기준전압 공급부는 최소 감마기준전압과 최대 감마기준전압 사이의 감마기준전압의 범위의 감마기준전압들을 공급하고 최소 감마기준전압과 최대 감마기준전압 중 하나 또는 둘다를 가변하여 감마기준전압들을 가변할 수 있다.
데이터 구동부는, 데이터 라인들로 감마기준전압들을 토대로 데이터 전압들을 공급하는 디지털 아날로그 컨버터 및 센싱 모드 구간 동안 각 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압을 센싱하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함할 수 있다.
이때 디지털 아날로그 컨버터는, 초기 문턱전압 센싱시 데이터라인들로 특정 감마기준전압의 범위의 감마기준전압들을 토대로 데이터전압을 공급하고 문턱전압 업데이트시 상기 데이터라인들로 상기 특정 감마기준전압의 범위보다 좁은 범위의 감마기준전압들을 토대로 데이터전압을 공급할 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터는, 초기 문턱전압 센싱시 각 서브픽셀의 구동 트랜지스터의 문턱전압을 센싱하고 문턱전압 업데이트시 각 서브픽셀의 구동 트랜지스터의 문턱전압의 변화량을 센싱할 수 있다.
디지털 아날로그 컨버터는, 일반 구동시 데이터라인들로 특정 감마기준전압의 범위의 감마기준전압들을 토대로 데이터전압을 공급할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 서브픽셀의 문턱전압 업데이트 센싱 및 보상 동작을 반복하므로 시간 경과후 구동 트랜지스터의 문턱전압의 변화량을 반영하여 구동 트랜지스터들 간의 문턱전압 편차를 보정하여 서브픽셀 간의 휘도 편차를 줄여주거나 제거하여, 화상 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 전술한 표시장치의 초기 문턱전압 및 문턱전압 업데이트 센싱 시, 문턱전압 및 문턱전압의 변화량을 보다 정밀한 단위로 센싱하여 문턱전압 보상이 보다 완벽하여 저계조의 휘도의 화면에서 얼룩이 나타나지 않을 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 구성도이다.
도 2는 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 서브픽셀의 간략화된 등가회로도를 예시적으로 나타낸다.
도 3은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 보상 구성을 나타낸다.
도 4는 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 센싱 모드 구간에서 센싱 동작 단계를 나타낸다.
도 5는 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 센싱 모드 구간에서, 구동전압 및 데이터 전압의 기본적인 신호 파형과, 센싱 노드의 전압 변화를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 서브픽셀의 센싱 및 보상 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 서브픽셀의 초기 문턱전압 센싱 및 보상 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 초기 문턱전압 센싱 및 보상시 초기 문턱전압의 전압 변화를 나타낸 도면이다.
도 9는 초기 문턱전압 센싱 및 보상시 데이터 전압의 기본적인 신호 파형과, 위치에 따른 문턱전압의 전압 변화를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 서브픽셀의 문턱전압 업데이트 센싱 및 보상 구성을 나타낸 도면이다.
도 11은 문턱전압 업데이트 센싱 및 보상시 문턱전압의 변화량을 나타낸 도면이다.
도 12는 문턱전압 업데이트 센싱 및 보상시 위치에 따른 데이터 전압 및 데이터 보상량, 문턱전압의 변화량의 변화를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 서브픽셀의 초기 문턱전압 센싱 및 보상 구성을 나타낸 도면이다.
도 14는 초기 문턱전압 센싱 및 보상시 문턱전압의 전압 변화를 나타낸 도면이다.
도 15는 데이터 전압(Vdata) 출력 전압 해상도에 따른 센싱 전압 오차 발생을 도시하고 있다.
도 16은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 서브픽셀의 센싱 및 보상 구성을 나타낸 도면이다.
도 17은 문턱전압 센싱시 데이터 구동부에 인가되는 감마기준전압을 도시하고 있다.
도 18은 문턱전압 센싱시 데이터 구동부에 인가되는 감마기준전압 가변에 따른 문턱전압의 센싱된 전압 오차 개선을 도시하고 있다.
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 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)는, 유기발광표시패널(110), 데이터 구동부(120), 게이트 구동부(130), 타이밍 컨트롤러(140) 등을 포함한다.
유기발광표시패널(110)에는, 제1방향으로 다수의 데이터 라인(DL: Data Line)이 배치되고, 제1방향과 교차하는 제2방향으로 다수의 게이트 라인(GL: Gate Line)이 배치되며, 다수의 서브픽셀(SP: Sub Pixel)이 매트릭스 타입으로 배치된다. 데이터 구동부(120)는, 데이터 라인들로 데이터 전압을 공급하여 데이터 라인들을 구동한다. 게이트 구동부(130)는, 게이트 라인들로 스캔 신호를 순차적으로 공급하여 게이트 라인들을 순차적으로 구동한다. 타이밍 컨트롤러(140)는, 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)로 제어신호를 공급하여, 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)를 제어한다.
타이밍 컨트롤러(140)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 호스트 시스템에서 입력되는 영상 데이터(Data)를 데이터 구동부(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(Data')를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.
게이트 구동부(130)는, 타이밍 컨트롤러(140)의 제어에 따라, 온(On) 전압 또는 오프(Off) 전압의 스캔 신호를 게이트 라인들로 순차적으로 공급하여 게이트 라인들을 순차적으로 구동한다.
게이트 구동부(130)는, 구동 방식에 따라서, 유기발광표시패널(110)의 양측에 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 한 측에만 위치할 수도 있다.
또한, 게이트 구동부(130)는, 다수의 게이트 드라이버 집적회로들을 포함할 수 있는데, 이러한 다수의 게이트 드라이버 집적회로들은, 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape AuTrmated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 표시패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 유기발광표시패널(110)에 직접 배치될 수도 있으며, 경우에 따라서, 유기발광표시패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다.
위에서 언급한 다수의 게이트 드라이버 집적회로들 각각은 쉬프트 레지스터, 레벨 쉬프터 등을 포함할 수 있다.
데이터 구동부(120)는, 특정 게이트 라인이 열리면, 타이밍 컨트롤러(140)로부터 수신한 영상 데이터(Data')를 아날로그 형태의 데이터 전압(Vdata)으로 변환하여 데이터 라인들로 공급함으로써, 데이터 라인들을 구동한다.
데이터 구동부(120)는, 다수의 소스 드라이버 집적회로들을 포함할 수 있는데, 이러한 다수의 소스 드라이버 집적회로들은, 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape AuTrmated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 유기발광표시패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 유기발광표시패널(110)에 직접 배치될 수도 있으며, 경우에 따라서, 유기발광표시패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다.
위에서 언급한 다수의 소스 드라이버 집적회로들 각각은, 쉬프트 레지스터, 래치, 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital Analog Converter), 출력 버터 등을 포함하고, 경우에 따라서, 서브픽셀 보상을 위해 아날로그 전압 값을 센싱하여 디지털 값으로 변환하고 센싱 데이터를 생성하여 출력하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC: Analog Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.
다수의 소스 드라이버 집적회로들은, 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수 있다. 다수의 소스 드라이버 집적회로들 각각에서, 일 단은 적어도 하나의 소스 인쇄회로기판(Source Printed Circuit Board)에 본딩되고, 타 단은 유기발광표시패널(110)에 본딩된다.
한편, 위에서 언급한 호스트 시스템은 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(Data)와 함께, 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 입력 데이터 인에이블(DE: Data Enable) 신호, 클럭 신호(CLK) 등을 포함하는 각종 타이밍 신호들을 타이밍 컨트롤러(140)로 전송한다.
타이밍 컨트롤러(140)는, 호스트 시스템으로부터 입력된 데이터(Data)를 데이터 구동부(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(Data')를 출력하는 것 이외에, 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)를 제어하기 위하여, 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 입력 DE 신호, 클럭 신호 등의 타이밍 신호를 입력받아, 각종 제어 신호들을 생성하여 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)로 출력한다.
예를 들어, 타이밍 컨트롤러(140)는, 게이트 구동부(130)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 게이트 제어 신호들(GCSs: Gate Control Signals)을 출력한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동부(130)를 구성하는 게이트 드라이버 집적회로들의 동작 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 드라이버 집적회로들에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호(게이트 펄스)의 쉬프트 타이밍을 제어한다. 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 게이트 드라이버 집적회로들의 타이밍 정보를 지정하고 있다.
타이밍 컨트롤러(140)는, 데이터 구동부(120)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(SSP: Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC: Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블 신호(SOE: Souce Output Enable) 등을 포함하는 데이터 제어 신호들(DCSs: Data Control Signals)을 출력한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동부(120)를 구성하는 소스 드라이버 집적회로들의 데이터 샘플링 시작 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 소스 드라이버 집적회로들 각각에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 구동부(120)의 출력 타이밍을 제어한다. 경우에 따라서, 데이터 구동부(120)의 데이터 전압의 극성을 제어하기 위하여, 데이터 제어 신호들(DCSs)에 극성 제어 신호(POL)가 더 포함될 수 있다. 데이터 구동부(120)에 입력된 데이터(Data')가 mini LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스 규격에 따라 전송된다면, 소스 스타트 펄스(SSP)와 소스 샘플링 클럭(SSC)은 생략될 수 있다.
도 1을 참조하면, 유기발광표시장치(100)는, 유기발광표시패널(110), 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 전원 컨트롤러(150)를 더 포함할 수 있다.
이러한 전원 컨트롤러(150)는 전원 관리 집적회로(PMIC: Power Management IC)라고도 한다.
도 2는 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 서브픽셀의 간략화된 등가회로도를 예시적으로 나타낸다.
도 2를 참조하면, 유기발광표시장치(100)의 각 서브픽셀은, 기본적으로, 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)와, 유기발광다이오드(OLED)를 구동하는 구동 회로로 구성된다. 구동 회로는, 기본적으로, 유기발광다이오드(OLED)로 전류를 공급하여 유기발광다이오드(OLED)를 구동하는 구동 트랜지스터(DRT: Driving Transister)를 포함한다.
이러한 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)는, 게이트 노드로서, V1 전압이 인가된다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)는, 소스 노드 또는 드레인 노드로서, V2 전압이 인가된다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제3노드(N3)는, 드레인 노드 또는 소스 노로서, 구동전압(EVDD: Driving Voltage)이 인가된다. 여기서, V1 전압은 해당 서브픽셀에 대응되는 데이터 전압(Vdata)일 수 있다. V2 전압은 V1 전압과 일정 전위차가 나는 전압으로서, 일 예로, 기준전압(Vref: Reference Voltage)일 수 있다.
구동 회로는, 구동 트랜지스터(DRT)의 N1 노드와 N2 노드 사이에 연결되는 스토리지 캐패시터(Cstg: Storage Capacitor)를 포함할 수 있다. 이러한 스토리지 캐패시터(Cstg)는 한 프레임 동안 일정 전압을 유지시켜 준다.
도 2는 각 서브픽셀의 회로적인 구성을 간략화하여 등가적으로 나타낸 것으로서, 실제적으로, 각 서브픽셀에서 유기발광다이오드(OELD)를 구동하는 구동 회로는, 구동 트랜지스터(DRT) 및 스토리지 캐패시터(Cstg) 이외에, 하나 이상의 트랜지스터를 더 포함할 수 있고, 경우에 따라서는, 하나 이상의 캐패시터를 더 포함할 수 있다.
한편, 각 서브픽셀 내 트랜지스터, 특히, 구동 트랜지스터(DRT)는 문턱전압(Vth: Threshold Voltage), 이동도(μ: Mobility) 등의 고유한 특성치를 갖는다.
트랜지스터(특히, 구동 트랜지스터(DRT))는 구동시간이 길어지게 되면, 열화(Degradation)가 진행되어, 트랜지스터의 고유 특성치가 변할 수 있다. 이에 따라, 각 트랜지스터 간의 고유 특성치의 편차가 발생한다. 이러한 트랜지스터 간의 고유 특성치의 편차는, 각 서브픽셀 간 휘도 편차를 발생시켜 화상 품질을 저하하는 주요 요인이 될 수 있다.
이에, 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)는 서브픽셀 간 휘도 편차를 보상해주기 위한 보상 기능을 제공하는 보상 구성을 포함한다.
도 3은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 보상 구성을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)는 센서(310), 보상부(320), 데이터 구동부(120) 등을 포함한다.
센서(310)는, 각 서브픽셀(SP) 내 센싱 노드(SN: Sensing Node)의 전압을 센싱하고, 센싱된 전압(Vsen)을 토대로, 센싱데이터(Dsen)를 보상부(320)로 전송한다. 이러한 센서(310)는, 일 예로, 아날로그 디지털 컨버터(ADC: Analog Digital Converter)일 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터(ADC)는, 각 서브픽셀에서의 센싱 노드(SN)와 센싱라인(SL: Sensing Line)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는, 각 서브픽셀에서의 센싱 노드(SN)와 전기적으로 연결된 센싱라인(SL)을 통해, 센싱 노드(SN)의 센싱된 전압(Vsen)을 디지털 값으로 변환하여, 변환된 디지털 값들을 포함하는 토대로, 센싱데이터(Dsen)를 생성한다.
이러한 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 해당하는 센서(310)는, 다수 개가 있을 수 있으며, 하나의 센서(310), 즉 하나의 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 하나의 소스 드라이버 집적회로에 포함될 수 있다.
보상부(320)는, 수신된 센싱데이터(Dsen)를 토대로 보상 프로세스를 수행한다. 보상 프로세스는, 수신된 센싱데이터를 토대로, 다수의 서브픽셀 각각에 대한 데이터(Data)를 변경하기 위한 데이터 보상량(△Data)을 결정하여, 데이터 보상량을 메모리(미도시)에 저장하는 처리일 수 있다.
또한, 보상 프로세스는, 데이터 보상량(△Data)을 기초로, 호스트 시스템에서 출력된 데이터(Data)를 변경하는 처리를 포함할 수 있다. 이러한 데이터 변경 처리는, 호스트 시스템에서 출력된 데이터(Data)에 데이터 보상량(△Data)을 더하여 변경 데이터(Data'=Data+△Data)로 변경할 수 있다.
보상부(320)는 타이밍 컨트롤러(140)의 내부에 포함될 수 있다.
유기발광표시패널(110) 상의 각 서브픽셀에서의 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압을 센싱하는 기본적인 방법 및 원리에 대하여, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 센싱 모드 구간에서 센싱 동작 단계를 나타낸다. 도 5는 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 센싱 모드 구간에서, 구동전압 및 데이터 전압의 기본적인 신호 파형과, 센싱 노드의 전압 변화를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 센싱 모드 구간에서 센싱 동작 단계는, 초기화 단계(STEP 1), 센싱 노드 플로팅 단계(STEP 2) 및 센싱 노드 센싱 단계(STEP 3)로 이루어진다.
초기화 단계(STEP 1)에서, 센싱 모드가 인에이블(Enable) 된 이후, 해당 서브픽셀 내 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1) 및 제2노드(N2) 각각에 데이터 전압(Vdata) 및 기준전압(Vref)이 인가된다. 여기서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)는 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드이고, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)는 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드인 것으로 가정한다. 그리고, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드가 해당 서브픽셀에서의 센싱 노드인것으로 가정한다.
센싱 노드 플로팅 단계(STEP 2)에서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2), 즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드가 Tr 시점에서 플로팅(Floating) 된다. 이때, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)는, 초기화 전압에 해당하는 데이터 전압(Vdata)이 그대로 인가되어 있는 상태이다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2), 즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드가 플로팅(Floating) 됨에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 전압이 상승(Boosting) 된다.
이러한 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드의 전압 상승은, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)의 전압에 해당하는 데이터 전압(Vdata)을 향해 이루어지고, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)의 전압에 해당하는 데이터 전압(Vdata)과 문턱전압(Vth)만큼 차이가 날 때까지 이루어진다.
이와 같이, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2), 즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드의 전압이 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)의 전압을 향해 상승(Boosting) 하는 것을 "소스 팔로윙(Source Following)"이라고 한다.
센싱 노드 센싱 단계(STEP 3)에서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 전압이 상승하다가 Tsat 시점에서 포화(Saturation) 하면, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 포화된 전압이 센싱된다.
여기서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2), 즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드의 포화된 전압은, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)의 전압에 해당하는 데이터 전압(Vdata)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압(Vth)을 뺀 전압(Vdata-Vth=Vd-Vth)이 된다. 단, 도 5에서, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압(Vth)이 포지티브 값인 경우를 도시한 것으로서, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압(Vth)이 네거티브 값일 수도 있다.
센싱 모드 구간에서, 데이터 전압(Vdata)은 일정한 전압(Vd)을 갖고, 구동전압(EVDD)도 일정한 전압(Ve)을 갖는다.
센싱 모드 구간에서, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압(Vth)을 정확하게 센싱하기 위해서는, 해당 서브픽셀에서의 센싱 노드(SN), 즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)가 포화된 이후에, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 전압이 센서(310)에 해당하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 의해 샘플링되어 센싱(측정) 되어야 한다.
도 6은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 서브픽셀의 센싱 및 보상 구성을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 각 서브픽셀(Sub Pixel(SP))은, 유기발광다이오드(OLED)와, 데이터 전압이 인가되는 제1노드(N1)와, 유기발광다이오드(OLED)의 제1전극과 연결된 제2노드(N2)와, 구동전압 라인(DVL)과 전기적으로 연결된 제3노드(N3)를 갖는 구동 트랜지스터(DRT)와, 데이터 전압을 공급하는 데이터 라인(DLi)과 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1) 사이에 전기적으로 연결된 제1트랜지스터(T1)와, 기준전압을 공급하는 기준전압 라인(RVL)과 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2) 사이에 전기적으로 연결된 제2트랜지스터(T2)와, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)와 제2노드(N2) 사이에 전기적으로 연결된 캐패시터(Cstg)를 포함한다.
구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 포화한 전압을 센싱하기 위한 구성으로서, 스위치(SW)를 통해 기준전압 라인(RVL)과 전기적으로 연결되고, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 전압을 센싱하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 포함할 수 있다.
이러한 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는, 다수의 기준전압 라인(RVL)과 전기적으로 연결되고, 하나의 소스 드라이버 집적회로들마다 하나씩 포함될 수 있다.
전술한 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 이용하면, 서브픽셀 내 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압을 효율적이고 정확하게 센싱할 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 전압을 센싱하여, 센싱된 전압(Vsen)을 디지털 값으로 변환하고, 변환된 디지털 값들을 포함하는 센싱 데이터(Dsen)를 타이밍 컨트롤러(140)로 전송한다.
타이밍 컨트롤러(140)는, 센싱 데이터(Dsen)를 수신하고, 수신된 센싱 데이터(Dsen)를 토대로 서브픽셀들 각각에 대한 데이터를 보상한다.
예를 들어, 타이밍 컨트롤러(140)는 센싱 데이터(Dsen)를 토대로 서브픽셀들 각각에 대한 데이터 보상량(△Data)을 연산하여 이를 메모리(미도시)에 저장해두고, 서브픽셀들을 구동할 타이밍이 되면, 해당 서브픽셀에 대한 데이터(Data)에 데이터 보상량(△Data)을 더하고, 이렇게 얻어진 보상 데이터(Data'=Data+△Data)를 해당 데이터 구동부(120)로 공급해준다.
전술한 바에 따르면, 구동 트랜지스터(DRT) 간의 문턱전압 편차를 데이터 보상을 통해 보상해주어, 서브픽셀 간의 휘도 편차를 줄여주거나 제거하여, 화상 품질을 향상시킬 수 있다.
센싱 모드 구간에서, 소스 팔로윙(Source Following) 방식으로 구동 트랜지스터(DRT)의 초기 문턱전압(Vth)을 센싱하고 구동 트랜지스터(DRT) 간의 문턱전압 편차를 데이터 보상을 통해 보상한 후 각 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압의 변화량(ΔVth)를 업데이트 센싱하고 구동 트랜지스터(DRT) 간의 문턱전압 편차(Vth+ ΔVth)를 데이터 보상을 통해 보상하여 보상 효율을 향상시키고 있다.
도 7은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 서브픽셀의 초기 문턱전압 센싱 및 보상 구성을 나타낸 도면이다. 도 8은 초기 문턱전압 센싱 및 보상시 초기 문턱전압의 전압 변화를 나타낸 도면이다. 도 7에서 디지털값들을 대응하는 아날로그값들로 나타낸다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 서브픽셀의 초기 문턱전압 센싱 및 보상시 초기화 단계(STEP ①)에서 해당 서브픽셀 내 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1) 및 제2노드(N2) 각각에 데이터 전압(Vdata1) 및 기준전압(Vref)이 인가된다. 다음으로 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2), 즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드가 플로팅(Floating) 됨에 따라 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 전압이 상승(Boosting) 된다.
이러한 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드의 전압 상승은, 도 8에 도시한 바와 같이 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)의 전압에 해당하는 데이터 전압(Vdata1)을 향해 이루어지고, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)의 전압에 해당하는 데이터 전압(Vdata1)과 초기 문턱전압(Vth1)만큼 차이가 날 때까지 이루어진다.
센싱 노드 센싱 단계(STEP ②)에서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 전압이 상승하다가 포화(Saturation) 하면, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 포화된 전압(Vg-Vth1 =Vdata1-Vth1)이 센싱된다.
데이터 구동부(120)의 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 전압을 센싱하여, 센싱된 전압(Vsen)을 디지털 값으로 변환하고, 변환된 디지털 값들을 포함하는 센싱 데이터(Dsen(Vth1))를 타이밍 컨트롤러(140)로 전송한다.
타이밍 컨트롤러(140)는 센싱 데이터(Dsen(Vth1))를 토대로 서브픽셀들 각각에 대한 데이터 보상량(△Data(Vth1))을 연산하여 이를 메모리(760)에 저장해둔다. 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이 타이밍 컨트롤러(140)는 센싱 데이터(Dsen(Vth1))에 해당하는 센싱된 전압(Vsen), 즉 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 포화된 전압(Vg-Vth1 =Vdata1-Vth1)에서 데이터 전압(Vdata1)를 뺀 초기 문턱전압(Vth1)을 서브픽셀들 각각에 대한 데이터 보상량(△Data(Vth1))으로 연산하여 이를 메모리(760)에 저장해 둘 수 있다.
이때 센싱된 초기 문턱전압(Vth1)은 구동 트랜지스터(DRT)마다 달라, 구동 트랜지스터(DRT) 간 문턱전압 편차가 발생한다. 도 9는 초기 문턱전압 센싱 및 보상시 데이터 전압의 기본적인 신호 파형과, 위치에 따른 문턱전압의 전압 변화를 나타낸 도면이다.
서브픽셀 보상 단계(STEP ③)에서, 타이밍 컨트롤러(140)는 서브픽셀들을 구동할 타이밍이 되면, 해당 서브픽셀에 대한 데이터(Data)에 데이터 보상량(△Data(Vth1))을 더하고, 이렇게 얻어진 보상 데이터(Data'=Data+△Data(Vth1))를 해당 데이터 구동부(120)로 공급해준다. 데이터 구동부(120)는 해당 서브픽셀에 대한 데이터 전압(Vdata1)에 초기 문턱전압(Vth1)을 더한 보상 데이터 전압(Vdata1'=Vata1+Vth1)를 해당 서브픽셀(SP)로 공급해준다.
도 10은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 서브픽셀의 문턱전압 업데이트 센싱 및 보상 구성을 나타낸 도면이다. 도 11은 문턱전압 업데이트 센싱 및 보상시 문턱전압의 변화량을 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 서브픽셀의 문턱전압 업데이트 센싱 및 보상시 업데이트 단계(STEP ④)에서 해당 서브픽셀 내 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)에 해당 서브픽셀에 대한 데이터 전압(Vdata1)에 초기 문턱전압(Vth1)을 더한 보상 데이터 전압(Vdata2=Vdata1+Vth1)이 인가되고, 제2노드(N2)에 기준전압(Vref)이 인가된다. 센싱 노드 플로팅 단계에서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2), 즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드가 플로팅(Floating) 됨에 따라 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 전압이 상승(Boosting) 된다.
이러한 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드의 전압 상승(STEP ⑤)은, 도 11에 도시한 바와 같이 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)의 전압에 해당하는 데이터 전압(Vdata2)을 향해 이루어지고, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)의 전압에 해당하는 보상 데이터 전압(Vdata2=Vdata1+Vth1)과 문턱전압(Vth1) 만큼 차이, 즉 Vdata1+Vth1-Vth1까지 이루어진다. 그런데 시간 경과에 따라 이전에 센싱했던 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압(Vth)이 변화한 경우 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드의 전압 상승(STEP ⑤)은 보상 데이터 전압(Vdata2=Vdata1+Vth1)과 문턱전압의 변화량(△Vth1) 만큼 차이 즉 Vdata2-△Vth1=Vdata1+Vth1-△Vth1)까지 이루어진다.
문턱전압 변화량 센싱 단계(STEP ⑥)에서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 포화된 전압(Vdata2-△Vth1=Vdata1+Vth1-△Vth1)이 센싱된다.
데이터 구동부(120)의 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 전압을 센싱하여, 센싱된 전압(Vsen)을 디지털 값으로 변환하고, 변환된 디지털 값들을 포함하는 센싱 데이터(Dsen(△Vth1))를 타이밍 컨트롤러(140)로 전송한다.
데이터 보상량 연산 단계(STEP ⑦)에서, 타이밍 컨트롤러(140)는 센싱 데이터(Dsen(△Vth1))를 토대로 서브픽셀들 각각에 대한 문턱전압의 변화량(△Vth1)과 이에 따른 데이터 보상량(△Data)을 연산하여 이를 메모리(760)에 저장해둔다. 예를 들어 도 10에 도시한 바와 같이 타이밍 컨트롤러(140)는 센싱 데이터(Dsen)에 해당하는 센싱된 전압(Vsen), 즉 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 포화된 전압(Vdata2-△Vth1=Vdata1+Vth1-△Vth1)에서 보상 데이터 전압(Vdata2=Vdata1+Vth1)를 뺀 문턱전압의 변화량(△Vth1)과 초기 문턱전압(Vth1)을 서브픽셀들 각각에 대한 데이터 보상량(△Data(Vth1+△Vth1))으로 연산하여 이를 메모리(760)에 저장해 둘 수 있다.
도 12는 문턱전압 업데이트 센싱 및 보상시 위치에 따른 데이터 전압 및 데이터 보상량, 문턱전압의 변화량의 변화를 나타낸 도면이다.
서브픽셀 보상 단계에서, 타이밍 컨트롤러(140)는 서브픽셀들을 구동할 타이밍이 되면, 해당 서브픽셀에 대한 데이터(Data)에 데이터 보상량(△Data(Vth1+△Vth1))을 더하고, 이렇게 얻어진 보상 데이터(Data'=Data+△Data(Vth1+△Vth1))를 해당 데이터 구동부(120)로 공급해준다. 데이터 구동부(120)는 해당 서브픽셀에 대한 데이터 전압(Vdata1)에 초기 문턱전압(Vth1) 및 문턱전압 변화량(△Vth1)을 더한 보상 데이터 전압(Vdata'=Vdata+Vth1+△Data(Vth1+△Vth1))를 해당 서브픽셀(SP)로 공급해준다.
본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)는 도 10을 참조하여 설명한 서브픽셀의 문턱전압 업데이트 센싱 및 보상 동작을 반복하므로 시간 경과후 구동 트랜지스터의 문턱전압의 변화량을 반영하여 구동 트랜지스터들 간의 문턱전압 편차를 보정하여 서브픽셀 간의 휘도 편차를 더 줄여주거나 제거하여, 화상 품질을 더 향상시킬 수 있다.
전술한 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)에서 해당 서브픽셀에 데이터 전압(Vdata)을 인가하는 데이터 구동부(120)의 디지털 아날로그 컨버터(DAC)와 문턱전압(Vth)을 센싱하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC), 센싱 데이터(Dsen)를 토대로 서브픽셀들 각각에 대한 문턱전압의 변화량(△Vth)과 이에 따른 데이터 보상량(△Data)을 연산하여 이를 저장하는 메모리(760) 각각의 해상도의 차이가 존재할 수 있다. 이하에서 도면들을 참조하여 해상도의 차이가 존재하는 디지털 아날로그 컨버터(DAC), 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 및 메모리를 이용하여 문턱전압 센싱 및 보상 구조를 설명한다.
도 13은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 서브픽셀의 초기 문턱전압 센싱 및 보상 구성을 나타낸 도면이다. 도 14는 초기 문턱전압 센싱 및 보상시 문턱전압의 전압 변화를 나타낸 도면이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 디지털 아날로그 컨버터(DAC)는 센싱 및 구동시 데이터(Data)에 대응하는 데이터 전압(Vdata)를 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트에 제공한다. 이때 데이터(Data)는 예를 들어 A비트의 영상 데이터일 수 있다.
또한 감마기준전압 공급부(1350)는 A비트에 대응하는 2A개의 감마기준전압들을 디지털 아날로그 컨버터(DAC)에 제공한다. 감마기준전압 공급부(1350)는 도 1을 참조하여 설명한 전원 컨트롤러(150) 내에 포함될 수 있으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이때 최대 감마기준전압(GMAmax)이 예를 들어 XV일 수 있다. 따라서, 디지털 아날로그 컨버터(DAC)는 A비트의 데이터(Data)를 타이밍 컨트롤러(140)으로부터 공급받아 2A개의 감마기준전압들을 감마기준전압 공급부(1350)으로부터 공급받아 2A개의 데이터전압(Vdata1)를 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트에 제공한다. 따라서, 디지털 아날로그 컨버터(DAC)의 출력 전압 해상도는 XV/A비트로 1비트당 X/2AV를 표현할 수 있다.
본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 서브픽셀의 초기 문턱전압 센싱 및 보상시 초기화 단계(STEP ①)에서 디지털 아날로그 컨버터(DAC)는 해당 서브픽셀 내 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)에 고정 전압, 예를 들어 aV의 데이터 전압(Vdata1)을 인가하는 것으로 가정한다. 한편, 기준전압(Vref)이 bV인 것으로 가정한다.
다음으로, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2), 즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드가 플로팅(Floating) 됨에 따른 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드의 전압 상승은, 도 14에 도시한 바와 같이 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)의 전압에 해당하는 데이터 전압(Vdata1)을 향해 이루어지고, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)의 전압에 해당하는 데이터 전압(Vdata1)과 초기 문턱전압(Vth1)만큼 차이가 날 때까지 이루어진다.
구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)의 전압을 센싱하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는, 최대 전압, 예를 들어 XV의 센싱된 전압(Vsen)을 A비트의 센싱 데이터(Dsen)로 변환하고 이 센싱 데이터(Dsen)를 타이밍 컨트롤러(140)에 전송한다. 따라서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 센싱 전압 해상도는 YV/A비트로 1비트당 Y/2AV를 표현할 수 있다.
센싱 노드 센싱 단계(STEP ②)에서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 포화된 전압(Vg-Vth1 1=Vdata1-Vth1)을 Y/2AV 단위로 센싱할 수 있다. 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 센싱 전압(Vsen(Vth1))을 문턱전압(Vth1)만으로 표현하면 도 14 및 표 1과 같을 수 있다.
Vth1(V) 비트(bit)
Y/2A 1
2Y/2A 2
3Y/2A 3
4Y/2A 4
5Y/2A 5
6Y/2A 6
타이밍 컨트롤러(140)는 센싱 데이터(Dsen)에 해당하는 센싱된 전압(Vsen), 즉 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 포화된 전압(Vg-Vth1 =Vdata1-Vth1)에서 데이터 전압(Vdata1)를 뺀 초기 문턱전압(Vth1)을 서브픽셀들 각각에 대한 데이터 보상량(△Data(Vth1))으로 연산하여 이를 메모리(1350)에 저장해 둘 수 있다.
이때 타이밍 컨트롤러(140)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)가 센싱한 문턱전압(Vth1)을 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 단위 비트당 센싱 전압보다 높은 단위 비트당 전압으로 메모리(1360)에 저장할 수 있다.
즉, 타이밍 컨트롤러(140)는 초기 문턱전압(Vth)을 서브픽셀들 각각에 대한 데이터 보상량(△Data(Vth1))으로 연산할 때 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 센싱 전압 해상도인 YV/A비트=Y/2AV/비트 단위로 데이터 보상량(△Data(Vth1))를 연산할 있으나, 보상 범위를 넓혀 넓은 산포로 보상하기 위해 데이터 보상량(△Data(Vth1))의 기본단위를 변경할 수 있다. 예를 들어 타이밍 컨트롤러(140)는 서브픽셀들 각각에 대한 문턱전압(Vth1)을 예를 들어 ZV/A비트=Z/2AV/비트 단위로 표 2와 같이 문턱전압(Vth1)에 대한 데이터 보상량(△Data(Vth1))으로 연산하여 이를 메모리(1350)에 저장해 둘 수 있다. 여기서 Z는 Y보다 클 수 있다. 이하에서 Z=2Y인 것으로 가정하나 이에 제한되지 않는다.
Vth1(V) bit
Y/2A 1
2Y/2A 1
3Y/2A 2
4Y/2A 2
5Y/2A 3
6Y/2A 3
서브픽셀 보상 단계(STEP ③)에서, 타이밍 컨트롤러(140)는 서브픽셀들을 구동할 타이밍이 되면, 타이밍 컨트롤러(140)는 메모리(1360)에 저장해 둔 데이터 보상량(△Data(Vth1))를 표 3과 같이 디지털 아날로그 컨버터(DAC)의 출력 전압 해상도(X/2AV/ 비트)에 맞게 환산하여 보상 데이터 (Data1'=Data1+△Data(Vth1))를 해당 데이터 구동부(120)로 공급해준다.
Vth1(V) bit
Y/2A 1
2Y/2A 1
3Y/2A 1
4Y/2A 1
5Y/2A 1
6Y/2A 1
동일하게 서브픽셀의 문턱전압 업데이트 센싱 및 보상시 업데이트 단계(STEP ④)에서 디지털 아날로그 컨버터(DAC)는 해당 서브픽셀 내 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)에 해당 서브픽셀에 대한 보상 데이터(Data1'=Data1+△Data(Vth1))에 대응하는 보상 데이터 전압(Vdata1'=Vdata1+Vth1)을 인가한다. 이때 데이터 전압(Vdata)은 aV로 고정되어 있고 디지털 아날로그 컨버터(DAC)의 출력 전압 해상도(X/2AV/ 비트)에 맞게 환산한 데이터 보상량(△Data(Vth1))은 표 3과 같으므로 보상 데이터 전압(Vdata1'=Vdata1+Vth1)은 표 4와 같을 수 있다. 즉 디지털 아날로그 컨버터(DAC)의 출력 전압 해상도(X/2AV/ 비트)가 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 센싱 전압 해상도(Y/2AV/비트)보다 낮아서 다른 문턱전압들을 동일한 데이터 보상량 데이터 보상량(△Data(Vth1))으로 환산하게 된다.
Vth1(V) 인가전압
Y/2A aV+ X/2A V
2Y/2A aV+ X/2A V
3Y/2A aV+ X/2A V
4Y/2A aV+ X/2A V
5Y/2A aV+ X/2A V
6Y/2A aV+ X/2A V
문턱전압 변화량 센싱 단계(STEP ⑥)에서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 포화된 전압(Vdata2-△Vth1=Vdata1+Vth1-△Vth1)을 Y/2AV 단위로 센싱할 수 있다. 이때 초기 문턱전압(Vth1)에 따른 문턱전압 변화량(△Vth1)은 표 5와 같게 된다.
Vth1(V) △Vth1(V) Bit
Y/2A -5Y/2A -5
2Y/2A -4Y/2A -4
3Y/2A -3Y/2A -3
4Y/2A -2Y/2A -2
5Y/2A -Y/2A -1
6Y/2A 0 0
데이터 보상량 연산 단계(STEP ⑦)에서, 타이밍 컨트롤러(140)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)가 문턱전압의 변화량(△Vth1)을 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 단위 비트당 센싱 전압보다 높은 단위 비트당 전압으로 메모리(1360)에 저장할 수 있다.
데이터 보상량 연산 단계(STEP ⑦)에서, 타이밍 컨트롤러(140)는 문턱전압 변화량(△Vth1)을 서브픽셀들 각각에 대한 데이터 보상량(데이터 보상량(△Data(Vth1)))으로 연산할 때 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 센싱 전압 해상도인 YV/A비트=Y/2AV/비트 단위로 데이터 보상량(데이터 보상량(△Data(Vth1)))를 연산할 있으나, 보상 범위를 넓혀 넓은 산포로 보상하기 위해 데이터 보상량(△Data(Vth1)))의 기본단위를 변경할 수 있다. 예를 들어 타이밍 컨트롤러(140)는 서브픽셀들 각각에 대한 문턱전압 변화량(△Vth1)을 예를 들어 ZV/2A비트=Z/2AV/비트 단위로 표 6와 같이 문턱전압 변화량(△Vth1)에 대한 데이터 보상량(△Data(Vth1)))으로 연산한다.
△Vth1(V) Bit
-5Y/2A -
-4Y/2A -2
-3Y/2A -
-2Y/2A -1
-Y/2A -
0 0
타이밍 컨트롤러(140)는 해당 서브픽셀들 각각에 대한 문턱전압의 변화량(△Vth1)과 초기 문턱전압(Vth1)을 서브픽셀들 각각에 대한 최종 데이터 보상량(△Data(Vth1+Vth1))으로 연산하여 이를 표 7과 같이 메모리(1360)에 저장해 둘 수 있다.
Vth2 (V) Bit
-4Y/2A -2
-2Y/2A -1
0 0
2Y/2A 1
4Y/2A 2
6Y/2A 3
본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)는 서브픽셀의 문턱전압 업데이트 센싱 및 보상 동작을 반복하므로 시간 경과후 구동 트랜지스터의 문턱전압의 변화량을 반영하여 구동 트랜지스터들 간의 문턱전압 편차를 보정하여 서브픽셀 간의 휘도 편차를 줄여주거나 제거하여, 화상 품질을 향상시킬 수 있다.
도 15는 데이터 전압(Vdata) 출력 전압 해상도에 따른 센싱 전압 오차 발생을 도시하고 있다.
도 15를 참조하면, 전술한 표시장치의 초기 문턱전압 및 문턱전압 업데이트 센싱 시, 데이터 구동부(120)의 디지털 아날로그 컨버터(DAC)은 출력 감마기준전압을 A비트로 표현하여 나타낸다. 따라서, 각 서브픽셀의 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트에 인가하는 데이터 전압(Vdata 또는 Vdata')은 데이터 구동부(120)의 디지털 아날로그 컨버터(DAC)의 출력 전압을 A비트로 나누어서 표현된다. 따라서, 데이터 구동부(120)의 디지털 아날로그 컨버터(DAC)는 1비트에 해당되는 전압의 크기가 전술한 예에서 X/2AV/비트로 정해져 있기 때문에 각 서브픽셀의 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트에 인가하는 데이터 전압(Vdata 또는 Vdata')을 세밀하게 출력하는 데 한계가 있다. 이 때 데이터 구동부(120)의 디지털 아날로그 컨버터(DAC)의 출력 전압 해상도가 부족하여 문턱전압(Vth1) 및 문턱전압의 변화량(△Vth2)을 세밀하게 센싱하는 데 한계가 있다.
전술한 표시장치의 초기 문턱전압 및 문턱전압 업데이트 센싱 시, 문턱전압(Vth1) 및 문턱전압의 변화량(△Vth1)을 보다 정밀한 단위로 센싱하지 못하므로 문턱전압(Vth) 보상이 완벽하지 못하고 저계조의 휘도의 화면에서 얼룩이 나타나는 문제가 발생할 수 있다.
전술한 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)에서 해당 서브픽셀에 데이터 전압(Vdata)을 인가하는 데이터 구동부(120)의 디지털 아날로그 컨버터(DAC)와 문턱전압(Vth)을 센싱하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC), 센싱 데이터(Dsen)를 토대로 서브픽셀들 각각에 대한 문턱전압의 변화량(△Vth)과 이에 따른 데이터 보상량(△Data)을 연산하여 이를 저장하는 메모리(760) 각각의 해상도의 차이가 존재할 수 있다. 이하에서 도면들을 참조하여 해상도의 차이가 존재하는 디지털 아날로그 컨버터(DAC), 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 및 메모리를 이용하여 문턱전압 센싱 및 보상 구조를 설명한다.
도 16은 본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 서브픽셀의 센싱 및 보상 구성을 나타낸 도면이다. 도 17은 문턱전압 센싱시 데이터 구동부에 인가되는 감마기준전압을 도시하고 있다.
도 16을 참조하면, 디지털 아날로그 컨버터(DAC)는 센싱 및 구동시 데이터(Data)에 대응하는 데이터 전압(Vdata)를 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트에 제공한다. 이때 데이터(Data)는 예를 들어 A비트의 영상 데이터일 수 있다. 또한 감마기준전압 공급부(1350)는 A비트에 대응하는 2A개의 감마기준전압들을 디지털 아날로그 컨버터(DAC)에 제공한다.
감마기준전압 공급부(1350)가 도 17에 도시한 바와 같이 데이터 구동부에 인가되는 감마기준전압들은 가변될 수 있다. 감마기준전압 공급부(1350)는 최소 감마기준전압(GMAmin)과 최대 감마기준전압(GMAmax) 사이의 감마기준전압의 범위(△GMA)의 감마기준전압들을 공급하고, 최소 감마기준전압(GMAmin)과 최대 감마기준전압(GMAmax) 중 하나 또는 둘다를 가변하여 감마기준전압을 가변할 수 있다.
초기 문턱전압 센싱 및 구동시 최소 감마기준전압(GMAmin)은 0V이고 최대 감마기준전압(GMAmax)이 Vc일 수 있다. 또한 문턱전압 업데이트시 최소 감마기준전압(GMAmin)은 Va이고 최대 감마기준전압(GMAmax)이 Vb일 수 있다. 따라서, 디지털 아날로그 컨버터(DAC)가 A비트의 데이터를 초기 문턱전압 센싱 및 구동시 Vc/A비트로 표현할 수 있으나, 문턱전압 업데이트시 (Vb-Va)/A비트로 표현할 수 있어 문턱전압 업데이트시 디지털 아날로그 컨버터(DAC)의 출력 전압 해상도를 높일 수 있다.
디지털 아날로그 컨버터(DAC)의 데이터 전압을 출력할 때, 출력 데이터 전압의 범위가 줄어들면 동일한 비트수로 표현할 수 있는 데이터 전압은 보다 더 세밀해진다. 실제 표시장치가 화상 구동 시에는 출력 데이터 전압의 범위가 커야 하지만, 문턱전압 센싱시 사용하는 출력 데이터 전압의 범위는 보다 좁기 때문에 때문에 센싱 시에만 출력 데이터 전압의 범위를 줄임으로서 문턱전압(Vth) 및 문턱전압 변화량(△Vth)의 센싱 전압 해상도를 높일 수 있다.
예를 들어 초기 문턱전압 센싱 및 구동시 최대 감마기준전압(GMAmax)이 예를 들어 XV일 수 있다. 따라서, 디지털 아날로그 컨버터(DAC)는 A비트의 데이터(Data)를 타이밍 컨트롤러(140)으로부터 공급받아 2A개의 감마기준전압들을 감마기준전압 공급부(1350)으로부터 공급받아 2A 개의 데이터전압(Vdata1)를 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트에 제공한다. 따라서, 디지털 아날로그 컨버터(DAC)의 출력 전압 해상도는 XV/2비트로 1비트당 X/2AV를 표현할 수 있다.
다른 예를 들어 문턱전압 업데이트 센싱시 감마기준전압(GMAmax)이 문턱전압 센싱 및 구동시 최대 감마기준전압(GMAmax)보다 낮을 수 있다. 전술한 예에 따르면, 디지털 아날로그 컨버터(DAC)의 출력 전압 해상도는 YV/A비트로 1비트당 Y/2AV를 표현할 수 있다.
본 실시예들에 따른 유기발광표시장치(100)의 서브픽셀의 초기 문턱전압 센싱 및 보상시 초기화 단계(STEP ①)에서, 도 13을 참조하여 설명한 바와 동일하게, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 포화된 전압(Vg-Vth1 1=Vdata1-Vth1)을 Y/2AV 단위로 센싱할 수 있다. 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 센싱 전압(Vsen)을 문턱전압(Vth1)만으로 표현하면 도 14 및 표 1과 같을 수 있다.
타이밍 컨트롤러(140)는 초기 문턱전압(Vth1)을 서브픽셀들 각각에 대한 데이터 보상량(△Data(Vth1))으로 연산하여 이를 메모리(1350)에 저장해 둘 수 있다. 전술한 예와 동일하게 타이밍 컨트롤러(140)는 서브픽셀들 각각에 대한 문턱전압(Vth1)을 예를 들어 ZV/A비트=Z/2AV/비트 단위로 표 2와 같이 문턱전압(Vth1)에 대한 데이터 보상량(△Data(Vth1))으로 연산하여 이를 메모리(1350)에 저장해 둘 수 있다.
서브픽셀 보상 단계(STEP ③)에서, 타이밍 컨트롤러(140)는 서브픽셀들을 구동할 타이밍이 되면, 타이밍 컨트롤러(140)는 메모리(1360)에 저장해 둔 데이터 보상량(△Data(Vth1))를 표 8과 같이 디지털 아날로그 컨버터(DAC)의 출력 전압 해상도(Z/2AV/ 비트)에 맞게 환산하여 보상 데이터 (Data1'=Data1+△Data(Vth1))를 해당 데이터 구동부(120)로 공급해준다.
Vth1(V) bit
Y/2A 1
2Y/2A 1
3Y/2A 2
4Y/2A 2
5Y/2A 3
6Y/2A 3
동일하게 서브픽셀의 문턱전압 업데이트 센싱시 업데이트 단계(STEP ④)에서 디지털 아날로그 컨버터(DAC)는 해당 서브픽셀 내 구동 트랜지스터(DRT)의 제1노드(N1)에 해당 서브픽셀에 대한 보상 데이터(Data1'=Data1+△Data(Vth1))에 대응하는 보상 데이터 전압(Vdata2=Vdata1+Vth1)을 인가한다. 이때 데이터 전압(Vdata)은 aV로 고정되어 있고 문턱전압 업데이트 센싱시 디지털 아날로그 컨버터(DAC)의 출력 전압 해상도(Z/2AV/ 비트)에 맞게 환산한 데이터 보상량(△Data(Vth1))은 표 8과 같으므로 보상 데이터 전압(Vdata2=Vdata1+Vth1)은 표 9와 같을 수 있다. 여기서 Z는 Y보다 클 수 있다. 이하에서 Z=2Y인 것으로 가정하나 이에 제한되지 않는다.
Vth1(V) 인가전압
Y/2A aV+(2Y/2A)V
2Y/2A aV++(2Y/2A)V
3Y/2A aV++(4Y/2A)V
4Y/2A aV++(4Y/2A)V
5Y/2A aV++(6Y/2A)V
6Y/2A aV++(6Y/2A)V
문턱전압 변화량 센싱 단계(STEP ⑥)에서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제2노드(N2)의 포화된 전압(Vdata2-△Vth1=Vdata1+Vth1-△Vth1)을 Y/2AV 단위로 센싱할 수 있다. 이때 초기 문턱전압(Vth1)에 따른 문턱전압 변화량(△Vth1)은 표 10과 같게 된다.
Vth1(V) △Vth1(V)
Y/2A -Y/2A
2Y/2A 0
3Y/2A - Y/2A
4Y/2A -0
5Y/2A - Y/2A
6Y/2A 0
데이터 보상량 연산 단계(STEP ⑦)에서, 타이밍 컨트롤러(140)는 문턱전압 변화량(△Vth)을 서브픽셀들 각각에 대한 데이터 보상량(△Data(△Vth))으로 연산할 때 서브픽셀들 각각에 대한 문턱전압 변화량(△Vth1)을 예를 들어 ZV/A비트=Z/2AV/비트 단위로 표 11과 같이 문턱전압 변화량(△Vth1)에 대한 데이터 보상량(△Data(△Vth))으로 연산한다.
△Vth1(V) Bit
- Y/2A -
0 0
- Y/2A -
-0 0
- Y/2A -
0 0
타이밍 컨트롤러(140)는 해당 서브픽셀들 각각에 대한 문턱전압의 변화량(△Vth1)과 초기 문턱전압(Vth1)을 서브픽셀들 각각에 대한 최종 데이터 보상량(△Data(Vth1+△Vth))으로 연산하여 이를 메모리(1360)에 저장해 둘 수 있다.
Vth2(V) Bit
0 0
2Y/2A 1
2Y/2A 1
4Y/2A 2
4Y/2A 2
6Y/2A 3
도 18은 문턱전압 센싱시 데이터 구동부에 인가되는 감마기준전압 가변에 따른 문턱전압의 센싱된 전압 오차 개선을 도시하고 있다.
도 18을 참조하면, 표시장치의 문턱전압(Vth1) 및 문턱전압 변화량(△Vth1) 센싱 시, 데이터 구동부에 인가되는 감마기준전압을 낮추고 디지털 아날로그 컨버터(DAC)가 도 17에 도시한 바와 같이 A비트의 데이터를 초기 문턱전압 센싱 및 구동시 Vc/A비트로 표현할 수 있으나, 문턱전압 업데이트시 (Vb-Va)/A비트로 표현할 수 있어 문턱전압 업데이트시 디지털 아날로그 컨버터(DAC)의 출력 전압 해상도를 높일 수 있다. 이를 통해 데이터 구동부(120)에서 인가되는 데이터 전압의 출력 전압을 더 세밀하게 하여 문턱전압(Vth) 및 문턱전압 변화량(△Vth)을 보다 정확히 센싱할 수 있다.
전술한 표시장치의 초기 문턱전압 및 문턱전압 업데이트 센싱 시, 문턱전압(Vth1) 및 문턱전압의 변화량(△Vth1)을 보다 정밀한 단위로 센싱하여 문턱전압(Vth) 보상이 보다 완벽하여 저계조의 휘도의 화면에서 얼룩이 나타나지 않는 효과가 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 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 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 유기발광표시장치
110: 유기발광표시패널
120: 데이터 구동부
130: 게이트 구동부
140: 타이밍 컨트롤러
1350: 감마기준전압 공급부
1360: 메모리

Claims (7)

  1. 서브픽셀들이 배치된 유기발광표시패널;
    구동시와 문턱전압 센싱시 가변하는 감마기준전압들을 공급하는 감마기준전압 공급부;
    데이터 라인들로 상기 감마기준전압들을 토대로 데이터 전압들을 공급하며, 센싱 모드 구간 동안 상기 각 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압을 센싱하는 데이터 구동부; 및
    상기 데이터 구동부를 제어하며, 상기 데이터 구동부의 센싱된 전압을 토대로 보상 프로세스를 수행하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 유기발광표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감마기준전압 공급부는 최소 감마기준전압과 최대 감마기준전압 사이의 감마기준전압의 범위의 감마기준전압들을 공급하고, 상기 최소 감마기준전압과 상기 최대 감마기준전압 중 하나 또는 둘다를 가변하여 상기 감마기준전압들을 가변하는 것을 특징으로 하는 유기발광표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는,
    상기 데이터 라인들로 상기 감마기준전압들을 토대로 데이터 전압들을 공급하는 디지털 아날로그 컨버터; 및
    센싱 모드 구간 동안 상기 각 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압을 센싱하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하며,
    상기 디지털 아날로그 컨버터는,
    초기 문턱전압 센싱시 상기 데이터 라인들로 특정 감마기준전압의 범위의 감마기준전압들을 토대로 데이터전압을 공급하고, 문턱전압 업데이트시 상기 데이터라인들로 상기 특정 감마기준전압의 범위보다 좁은 범위의 감마기준전압들을 토대로 데이터전압을 공급하고,
    상기 아날로그 디지털 컨버터는,
    상기 초기 문턱전압 센싱시 상기 각 서브픽셀의 구동 트랜지스터의 문턱전압을 센싱하고, 문턱전압 업데이트시 상기 각 서브픽셀의 구동 트랜지스터의 문턱전압의 변화량을 센싱하는 것을 특징으로 하는 유기발광표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 디지털 아날로그 컨버터는,
    상기 구동시 상기 데이터라인들로 상기 특정 감마기준전압의 범위의 감마기준전압들을 토대로 데이터전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 유기발광표시장치.
  5. 제3항에 있어서,
    메모리를 추가로 포함하며,
    상기 타이밍 컨트롤러는,
    상기 초기 문턱전압 센싱시 상기 아날로그 디지털 컨버터가 센싱한 상기 각 서브픽셀의 구동 트랜지스터의 문턱전압을 상기 메모리에 저장하고 구동시 상기 문턱전압을 토대로 보상 데이터를 상기 데이터 구동부에 공급하고,
    상기 문턱전압 업데이트시 상기 아날로그 디지털 컨버터가 센싱한 상기 각 서브픽셀의 구동 트랜지스터의 문턱전압의 변화량을 상기 메모리에 저장하고 구동시 상기 문턱전압과 상기 문턱전압의 변화량을 토대로 보상 데이터를 상기 데이터 구동부에 공급하는 것을 특징으로 하는 유기발광표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는 상기 아날로그 디지털 컨버터가 센싱한 문턱전압과 상기 문턱전압의 변화량을 상기 아날로그 디지털 컨버터의 단위 비트당 센싱 전압보다 높은 단위 비트당 전압으로 상기 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 유기발광표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 각 서브픽셀은,
    유기발광다이오드와,
    상기 데이터 전압이 인가되는 제1노드와, 상기 유기발광다이오드의 제1전극과 연결된 제2노드와, 구동전압 라인과 전기적으로 연결된 제3노드를 갖는 구동 트랜지스터와,
    상기 데이터 전압을 공급하는 상기 데이터 라인과 상기 구동 트랜지스터의 제1노드 사이에 전기적으로 연결된 제1트랜지스터와,
    기준전압을 공급하는 기준전압 라인과 상기 구동 트랜지스터의 제2노드 사이에 전기적으로 연결된 제2트랜지스터와,
    상기 구동 트랜지스터의 제1노드와 제2노드 사이에 전기적으로 연결된 캐패시터를 포함하는 유기발광표시장치.
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