KR20120110257A - 유기전계발광 표시패널의 구동 장치 및 구동 방법 - Google Patents

유기전계발광 표시패널의 구동 장치 및 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기전계발광소자, 입력코드가 임계값 이하인 경우에는 제1 제어 방식을 이용하고, 상기 임계값 이상인 경우에는 제2 제어 방식을 이용하여 상기 유기전계발광소자의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 유기전계발광 표시패널의 구동 장치를 제공한다.

Description

유기전계발광 표시패널의 구동 장치 및 구동 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING ORGANIC ELECTRO LUMINESCENCE DISPLAY PANEL}
본 발명은 유기전계발광 표시패널의 구동 장치 및 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 입력코드에 따라 서로 다른 제어 방식을 이용하는 유기전계발광 표시패널의 구동 장치 및 구동 방법에 관한 것이다.
최근 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)에 비해 넓은 시야각 및 빠른 응답속도를 갖는 유기전계발광소자(OLED; Organic Light Emitting Diode)를 포함하는 표시패널 등이 널리 이용되고 있다.
이러한 유기전계발광 표시패널 등에 이용되는 유기전계발광소자의 구동 방법으로서는 전압 제어 방식, 전류 제어 방식, 디지털 제어 방식이 소개되어 있다.
먼저, 전압 제어 방식은 기존 액정표시장치 구동 방식과 동일하다. 이 제어 방식은 다이오드를 전압으로 구동한다. 따라서, 소자 간의 미스매치로 인해 전류가 제각각 흐르는 문제점을 갖고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로서 여러개의 트랜지스터를 사용하여 문턱 전압의 변화 등을 보상해 주는 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법은 다량의 트랜지스터 추가를 요구하기 때문에 셀의 개구율이 줄어드는 단점이 있다.
한편, 전류 제어 방식은 유기전계발광소자에 흐르는 전류의 양을 조절함으로써 제어를 수행하는 방식이다. 유기전계발광소자의 밝기는 전류의 양에 따라 달라지기 때문에 가장 이상적인 제어 방식이라고 할 수 있다. 그러나, 어두운 밝기를 구현하고자 하는 경우에는 패널에 존재하는 기생 커패시턴스를 충전하는 데에 많은 시간이 걸리는 문제점이 있다. 구체적으로 설명하면, 표시 패널에는 기생 커패시턴스가 존재하는데, 전류를 통해 유기전계발광소자를 구동하기 위해서는 해당 전류가 기생 커패시턴스를 모두 충전하여야 한다. 어두운 밝기를 구현하는 경우에는 흐르는 전류의 값이 작아지게 되는데, 이 때 이 전류로 기생 커패시턴스를 모두 충전하기 위해서는 너무 많은 시간이 소요되고, 이에 따라 디스플레이에서 필요로 하는 게이트 스캔 시간이 무한정 늘어나게 되는 문제가 있다.
또한, 디지털 제어 방식은 다이오드에 포화 전압을 걸어서 최대 전류를 흐르게 하는 방식이다. 구현하고자 하는 밝기에 따라 한 프레임 당 최대 전류의 흐름 시간을 조절함으로써 유기전계발광소자의 발광 세기를 제어한다. 즉, 최대값의 전류가 흐르도록 하되 펄스 폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 방식 또는 펄스 밀도 변조(PDM; Pulse Density Modulation) 방식 등을 이용하여 전류의 흐름을 오프 상태로 해주는 시간을 조절함으로써 유기전계발광소자의 발광 세기를 제어한다. 유기전계발광소자의 전류-전압 상관관계가 소자별로 모두 다르기 때문에 최대 전류를 이용하는 이 방법은 소자의 특성에 둔감하여 원하는 그레이(gray) 레벨을 표현할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 이 제어 방법에 따르면 유기전계발광소자를 항상 최대 전류로 구동하기 때문에 신뢰성에 문제를 야기시키고, 유기전계발광소자의 수명을 단축시키는 문제가 있다.
따라서, 원하는 밝기를 빠른 시간에 구현할 수 있음과 동시에 소자에 무리를 주지 않도록 하는 유기전계발광소자의 구동 제어 방법에 대한 개발이 시급하다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 유기전계발광 표시패널의 제어에 있어서, 기존 제어 방식의 문제점을 모두 해결함과 동시에 장점만을 살릴 수 있는 제어 방법을 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 또 다른 목적은 유기전계발광 표시패널의 구동 제어에 있어서, 원하는 밝기를 언제나 빠른 시간에 구현함과 동시에 구동 시 유기전계발광소자에 무리를 주지 않을 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유기전계발광소자, 입력코드가 임계값 이하인 경우에는 제1 제어 방식을 이용하고, 상기 임계값 이상인 경우에는 제2 제어 방식을 이용하여 상기 유기전계발광소자의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 유기전계발광 표시패널의 구동 장치가 제공된다.
상기 제1 제어 방식은 디지털 제어 방식이고, 상기 제2 제어 방식은 아날로그 전류 제어 방식일 수 있다.
상기 디지털 제어 방식은, 상기 유기전계발광소자에 일정한 크기의 전류를 흘러주되, 상기 전류의 도통 시간이 상기 입력코드에 비례하도록 제어하는 방식일 수 있다.
상기 유기전계발광소자에 흐르는 일정한 크기의 전류는, 상기 임계값과 전류 해상도의 곱에 해당하는 값을 가질 수 있다.
상기 전류의 도통 시간은,
Figure pat00001
일 수 있다.
상기 전류의 도통 시간은 디지털 변조 방식에 의해 제어될 수 있다.
상기 디지털 변조 방식은 펄스 폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 방식 또는 펄스 밀도 변조(PDM; Pulse Density Modulation) 방식일 수 있다.
상기 아날로그 전류 제어 방식은, 상기 입력코드에 비례하는 전류가 상기 유기전계발광소자에 흐르도록 제어하는 방식일 수 있다.
상기 입력코드에 비례하는 전류는 상기 입력코드와 전류 해상도의 곱에 해당하는 값을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 입력코드가 임계값 이상인지 여부를 판단하는 단계, 상기 판단 결과 상기 입력코드가 임계값 이하인 경우에는 제1 제어 방식을 이용하고, 상기 입력코드가 임계값 이상인 경우에는 제2 제어 방식을 이용하여 상기 유기전계발광소자의 구동을 제어하는 단계를 포함하는 유기전계발광 표시패널의 구동 방법이 제공된다.
상기 제1 제어 방식은 디지털 제어 방식이고, 상기 제2 제어 방식은 아날로그 전류 제어 방식일 수 있다.
상기 디지털 제어 방식은, 상기 유기전계발광소자에 일정한 크기의 전류를 흘러주되, 상기 전류의 도통 시간이 상기 입력코드에 비례하도록 제어하는 방식일 수 있다.
상기 디지털 제어 방식에서, 유기전계발광소자에는 상기 임계값과 전류 해상도의 곱에 해당하는 값을 갖는 전류가 흐로도록 제어될 수 있다.
상기 전류의 도통 시간은,
Figure pat00002
에 해당하는 시간으로 제어될 수 있다.
상기 전류의 도통 시간은 디지털 변조 방식에 의해 제어될 수 있다.
상기 디지털 변조 방식은 펄스 폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 방식 또는 펄스 밀도 변조(PDM; Pulse Density Modulation) 방식일 수 있다.
상기 아날로그 전류 제어 방식은, 상기 입력코드에 비례하는 전류가 상기 유기전계발광소자에 흐르도록 제어하는 방식일 수 있다.
상기 입력코드에 비례하는 전류는 상기 입력코드와 전류 해상도의 곱에 해당하는 값을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유기전계발광 표시패널의 제어에 있어서 기존 아날로그 전류 제어 방식과 디지털 제어 방식의 문제점을 모두 해결할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 입력코드가 임계값 이하일 경우에는 디지털 제어 방식을 사용하고, 입력코드가 임계값 이상일 경우에는 아날로그 전류 제어 방식을 사용함으로써, 낮은 입력코드가 입력되는 경우일지라도 기생 커패시턴스 충전을 위한 시간이 길게 필요하지 않게 되어 원하는 밝기의 빠른 구현이 가능하고, 디지털 제어 방식을 이용하는 경우에도 기존의 디지털 제어 방식보다 낮은 전류를 사용하기 때문에, 유기전계발광소자에 무리를 주지 않게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시패널의 구동 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2a는 유기전계발광소자에 흐르는 전류 밀도와 조도 간의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 2b는 유기전계발광소자에 걸리는 전압과 전류 밀도 간의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 3a는 시간의 경과에 따른 유기전계발광소자의 조도를 나타내는 그래프이다.
도 3b는 시간의 경과에 따른 유기전계발광소자의 문턱 전압 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3c는 소정 밀도의 직류 전류(DC) 및 펄스 전류(PC)로 유기전계발광소자를 구동할 때 시간의 경과에 따른 조도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 종래 유기전계발광 표시패널의 구동 방식 중 하나인 전압 제어 방식을 설명하기 위한 회로도이다.
도 5a는 유기전계발광 표시패널의 구동 방식 중 아날로그 전류 제어 방식을 설명하기 위한 회로도이다.
도 5b는 아날로그 전류 제어 방식에 있어서 입력코드에 따라 유기전계발광소자에 흐르는 전류의 값을 나타내는 그래프이다.
도 6a는 종래 유기전계발광 표시패널의 구동 방식 중 디지털 제어 방식을 설명하기 위한 회로도이다.
도 6b는 디지털 제어 방식에 있어서 입력코드에 따른 출력코드의 값을 나타내는 그래프이다.
도 6c는 디지털 제어 방식의 일례로서 소정 입력코드가 입력될 때 유기전계발광소자에 가해지는 전류의 값을 나타내는 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시패널의 구동예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시패널의 구동 장치를 하드웨어적으로 구현하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 표시패널의 구동 장치를 설명한다.
유기전계발광소자의 구동 장치
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 표시패널의 구동 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 유기전계발광 표시패널의 구동 장치는 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)의 교차부들 각각에 배열되는 화소들(PE)로 구성되는 유기전계발광 표시패널(100), 유기전계발광 표시패널(100)의 게이트 라인(GL)을 구동하는 스캔 드라이버(110), 유기전계발광 표시패널(100)의 데이터 라인(DL)을 구동하는 데이터 드라이버(120), 스캔 드라이버(110) 및 데이터 드라이버(120)를 제어하기 위한 제어부(130)를 포함한다.
각각의 화소들(PE)은 게이트 라인(GL)의 게이트 신호들이 인에이블될 때 구동되어 데이터 라인(DL) 상의 화소 신호의 크기에 상응하는 빛을 발생하게 된다. 빛의 발생은 화소들(PE)에 포함되는 유기전계발광소자에 의해 이루어진다. 제어부(130)는 스캔 드라이버(110)에 게이트 제어 신호(GCS)를 공급하고 데이터 드라이버(120)에 데이터들과 함께 데이터 제어 신호들을 공급한다.
스캔 드라이버(110)는 제어부(130)로부터의 게이트 제어 신호(GCS)에 응답하여 게이트 라인(GL)을 순차적으로 인에이블시키는 스캔펄스를 공급한다.
데이터 드라이버(120)는 제어부(130)에서 공급되는 제어신호들에 응답하여 제어부(130)로부터의 데이터 신호를 데이터 라인(DL)을 통해 화소들(PE)에 공급한다. 이 경우, 데이터 드라이버(120)는 스캔 드라이버(110)에서 게이트 라인(GL) 각각을 구동하는 스캔기간마다 1 수평라인분씩의 데이터를 데이터 라인(DL)에 공급한다. 즉, 제어부(130)는 후술하는 데이터 라인(DL)에 공급되는 데이터 전압의 값을 제어하며 이에 따라 화소들(PE)에 포함되는 유기전계발광소자에 흐르는 전류의 값을 제어하는 기능을 수행한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(130)는 입력코드가 임계값 이하인 경우에는 제1 제어 방식에 의해 유기전계발광소자를 구동하고, 임계값 이상인 경우에는 제2 제어 방식에 따라 유기전계발광소자를 구동하는데, 이에 대해서는 이하에서 상세히 설명한다.
지금부터 스캔 드라이버(110) 및 데이터 드라이버(120)에 의해 구동되는 화소들(PE)에 포함되는 유기전계발광소자를 제어하는 방법에 대해 설명하기로 한다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 유기전계발광 표시패널에 포함되는 유기전계발광소자를 제어하는 것으로 예를 들어 설명하지만, 표시패널에 포함되지 않거나, 이와는 다른 장치에 포함되는 유기전계발광소자 또한 동일한 방식으로 제어될 수 있다.
먼저, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 유기전계발광소자의 일반적인 구동원리를 설명한다.
도 2a는 유기전계발광소자에 흐르는 전류 밀도와 조도 간의 상관관계를 나타내는 그래프이며, 도 2b는 유기전계발광소자에 걸리는 전압과 전류 밀도 간의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 2a를 참조하면, 유기전계발광소자가 방출하는 광의 조도는 유기전계발광소자를 흐르는 전류 밀도에 비례한다. 그래프의 기울기는 유기전계발광소자의 조성물질에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 동일한 전류 밀도가 가해질 때 적색광을 방출하는 유기전계발광소자의 조도가 청색광을 방출하는 유기전계발광소자의 조도보다 높을 수 있다.
한편, 도 2b를 참조하면, 유기전계발광소자의 구동을 위해서는 일정 크기 이상의 전압, 즉, 문턱 전압 이상의 전압을 가해주어야 한다. 도 2b에 도시되는 예에서는 3~4V이상의 전압을 가해주어야만 유기전계발광소자가 빛을 발하게 된다.
이러한 특성을 가지며 구동되는 유기전계발광소자는 시간이 지남에 따라 그 성능이 저하될 수 있다.
도 3a는 시간이 지남에 따른 유기전계발광소자의 조도를 나타내는 그래프이고, 도 3b는 시간이 지남에 따른 유기전계발광소자의 문턱 전압 변화를 나타내는 그래프이며, 도 3c는 소정 밀도의 직류 전류(DC) 및 펄스 전류(PC)로 유기전계발광소자를 구동할 때 시간이 지남에 따른 조도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3a를 참조하면, 일반적으로 유기전계발광소자는 시간이 지남에 따라 그 조도가 감소되고, 일정시간이 지난 후에는 조도의 감소가 급격하게 진행된다는 것을 알 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 유기전계발광소자는 문턱 전압 이상의 전압을 가해줘야 구동이 되는데, 도 3b를 참조하면, 시간이 지남에 따라 유기전계발광소자의 문턱 전압은 증가한다는 것을 알 수 있다. 즉, 성능 저하가 되기 전의 유기전계발광소자에 비해 큰 전압을 가해줘야 해당 유기전계발광소자가 구동될 수 있다는 의미이다.
한편, 도 3c를 참조하면, 시간이 지남에 따라 유기전계발광소자의 조도는 감소하되, 큰 전류 밀도로 구동되는 유기전계발광소자일수록 그 조도 감소폭이 크다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 도 3c의 그래프에서 27mA/cm2 의 전류 밀도로 구동되는 유기전계발광소자의 조도 감소폭이 3.5mA/cm2의 전류 밀도로 구동되는 유기전계발광소자의 조도 감소폭보다 훨씬 크다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자를 포함하는 유기전계발광 표시패널의 구동 방법에 대해 설명하기로 한다.
유기전계발광 표시패널의 구동 방식
전술한 바와 같이, 본 발명의 유기전계발광소자의 구동 방법은 다른 장치에 포함되는 유기전계발광소자의 제어에도 사용될 수 있으나, 설명의 편의를 위해 유기전계발광 표시패널의 구동을 예로 들어 설명한다.
기존 유기전계발광 표시패널의 구동 방식과의 차이점을 설명하기 위해 먼저 기존 유기전계발광 표시패널의 구동 방식을 설명하기로 한다.
먼저, 도 4는 종래 유기전계발광 표시패널의 구동 방식 중 하나인 전압 제어 방식을 설명하기 위한 회로도이다.
일반적인 회로 구성에 있어서는 각종 소자 또는 전선에 기생 커패시턴스가 존재한다. 이러한 이유로 유기전계발광소자(OLED)에도 기생 커패시턴스(COLED)가 존재할 수 있다.
따라서, 도 1에 도시되는 유기전계발광 표시패널의 화소들(PE)은 도 4에 도시되는 바와 같이 유기전계발광소자(OLED), 유기전계발광소자(OLED)와 병렬 연결되는 기생 커패시턴스(COLED)를 포함하는 것으로 간략화할 수 있다.
전압 제어 방식은 유기전계발광소자(OLED)에 걸리는 전압(Va)의 값을 조절함으로써 유기전계발광소자(OLED)의 밝기를 조절하는 방식이다.
앞서 참조한 도 2a에 도시되는 바와 같이, 유기전계발광소자(OLED)의 밝기는 흐르는 전류의 값에 비례하며, 유기전계발광소자(OLED)에 걸리는 전압(Va)과 전류 간의 관계는 도 2b에 도시되는 바와 같기 때문에, 이러한 특성을 이용하여, 유기전계발광소자(OLED)에 걸리는 전압(Va)의 값을 조절함으로써 유기전계발광소자(OLED)의 밝기를 조절할 수 있다.
그러나, 이러한 전압 제어 방식은 유기전계발광소자(OLED)에 흐르는 전류의 값을 간접적으로 조절하는 방식이므로, 원하는 밝기를 정확히 구현하기가 어려운 문제가 있다. 또한, 전압 제어 방식에 있어서는 회로에 존재하는 소자 간의 미스 매치를 보상하기 위한 수단이 필요한데, 이에 따라 포함되어야 하는 구성요소가 증가하게 된다. 이는 하나의 픽셀에 포함되어야 하는 구성요소를 증가시키는 결과를 가져오며, 개구율을 감소시키는 문제로 이어지게 된다.
한편, 도 5a는 종래 유기전계발광 표시패널의 구동 방식 중 아날로그 전류 제어 방식을 설명하기 위한 회로도이며, 도 5b는 아날로그 전류 제어 방식에 있어서 입력코드에 따라 유기전계발광소자에 흐르는 전류의 값을 나타내는 그래프이다.
입력코드는 도 1에 도시되는 유기전계발광 표시패널의 제어부(130)에 입력되며, 이러한 입력코드에 따라 화소들(PE)의 유기전계발광소자(OLED)에 흐르는 전류의 값이 결정된다.
유기전계발광소자(OLED)의 조도는 입력되는 전류값에 비례하므로, 가장 이상적인 제어 방법이라 할 수 있다. 즉, 도 5b에 도시되는 바와 같이, 입력코드에 비례하여 유기전계발광소자(OLED)에 가해주는 전류(IOLED)의 값이 증가하게 된다.
그러나, 아날로그 전류 제어 방식에 있어서는 다음과 같은 문제가 존재한다.
전술한 바와 같이, 유기전계발광소자(OLED)에는 기생 커패시턴스(COLED)가 존재하는데, 아날로그 전류 제어 방식에 따라 유기전계발광소자(OLED)가 구동될 시에는 전류(IOLED)에 의해 유기전계발광소자(OLED)의 기생 커패시턴스(COLED)가 모두 충전이 된 이후에 유기전계발광소자(OLED)에 원하는 밝기가 구현된다.
기생 커패시턴스(COLED)에 충전되는 전하량(Q)은 다음과 같은 수학식에 의해 표현될 수 있다.
Figure pat00003
여기서, VOLED 는 유기전계발광소자(OLED)의 턴온 전압이고, t는 기생 커패시턴스(COLED)에 충전이 완료되는 시간이다. 따라서, 기생 커패시턴스(COLED)에 충전이 완료되기 위해서는 다음과 같은 수학식으로 표현되는 충전시간(t)이 필요하다.
Figure pat00004
예를 들어, 제어부(130)에 입력되는 입력 신호가 10비트의 해상도를 갖고, 유기전계발광소자(OLED)에 흐르는 전류는 10nA의 해상도를 갖는다고 가정하면, 본 발명의 구동 장치는 유기전계발광소자(OLED)에 흐르는 전류(IOLED)를 0nA 부터 (210-1)nA=10.23㎂ 까지 10nA 단위로 가해주어야 한다. 즉, 이 경우, 제어부(130)에 입력되는 디지털 입력코드는 0에서부터 1023까지의 값을 갖고, 그에 따라 유기전계발광소자(OLED)에 흐르는 전류(IOLED)는 입력코드×10nA 의 값을 가지게 된다.
기생 커패시턴스(COLED)가 10pF, 유기전계발광소자(OLED)의 턴온 전압(VOLED)이 3V인 것으로 가정하면, 가장 밝은 밝기를 구현하는 경우, 유기전계발광소자(OLED)의 턴온시간(TON)은 다음과 같다.
Figure pat00005
한편, 가장 어두운 밝기를 구현하는 경우, 유기전계발광소자(OLED)의 턴온시간(TON)은 다음과 같다.
Figure pat00006
가장 밝은 밝기를 구현하는 경우에는 유기전계발광소자(OLED)에 전류(IOLED)가 흐르기 시작하는 순간부터 약 3㎲ 후에 유기전계발광소자(OLED)가 해당 밝기로 발광하게 되지만, 가장 어두운 밝기를 구현하는 경우에는 10nA의 전류로 10pF의 기생 커패시턴스(COLED)를 충전해야하기 때문에 유기전계발광소자(OLED)가 해당 밝기로 발광하는 데에 3ms의 시간이 필요하게 된다.
이는 일반적인 표시패널에서 필요로 하는 게이트 스캔 신호의 인가 지속 시간을 매우 크게 증가시켜 놓기 때문에 반응시간 측면에서 불리하거나 구현하기가 불가능하다.
한편, 유기전계발광소자(OLED)를 포함하는 표시패널의 제어 방식 중 디지털 제어 방식은 유기전계발광소자(OLED)에 최대의 전류를 가해주되, 그 시간을 조절함으로써 유기전계발광소자(OLED)의 밝기를 제어한다.
도 6a는 종래 유기전계발광 표시패널의 구동 방식 중 디지털 제어 방식을 설명하기 위한 회로도이며, 도 6b는 디지털 제어 방식에 있어서 입력코드에 따른 출력코드의 값을 나타내는 그래프이다. 또한, 도 6c는 디지털 제어 방식의 일례로서 소정 입력코드가 입력될 때 유기전계발광소자에 가해지는 전류의 값을 나타내는 타이밍도이다.
도 6b를 참조하면, 디지털 제어 방식에 따르면 디지털로 입력되는 입력코드와 동일한 출력코드가 이용된다는 것을 알 수 있다.
디지털 제어 방식에 있어서는 유기전계발광소자(OLED)에 흐르는 전류(IOLED)의 도통 시간을 제어함으로써 유기전계발광소자(OLED)가 원하는 밝기로 발광시킨다.
위에서 예로 든 경우를 가정하면, 가장 밝은 밝기를 구현하고자 하는 경우에는 전류(IOLED)의 최대값인 10.23㎂에 해당하는 전류가 한 프레임(t)동안 계속해서 유기전계발광소자(OLED)에 흐르도록 제어하고, 가장 어두운 밝기를 구현하고자 하는 경우에는 10.23㎂에 해당하는 전류가 한 프레임(t)의 1/1024 에 해당하는 시간 동안 흐르도록 제어함으로써 원하는 밝기를 구현할 수 있다.
예를 들어, 도 6c를 참조하면, 제어부(130)에 127의 입력코드가 입력되면, 10.23㎂의 크기를 갖는 전류(IOLED)가 한 프레임(t)의 127/1024 에 해당하는 시간 동안 흐르도록 제어된다.
그러나, 이러한 디지털 제어 방식에 있어서는 어떠한 밝기를 구현하고자 하는지 여부에 상관없이 항상 최대 전류를 유기전계발광소자(OLED)에 가해주어야 한다. 도 3c를 참조하여 전술한 바와 같이 구동 전류의 값이 클수록 유기전계발광소자(OLED)의 조도 감소폭은 커지는데, 디지털 제어 방식에 따르면 최대의 전류가 지속적으로 유기전계발광소자(OLED)에 가해짐에 따라 그 수명이 급격히 감소하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 입력되는 입력코드에 따라 서로 다른 제어 방식을 이용하고자 한다. 즉, 입력코드가 소정의 임계값 이하인 경우에는 제1 제어 방식을 이용하고, 임계값 이상인 경우에는 제2 제어 방식을 이용한다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서는 입력코드가 소정의 임계값 이하일 경우에는 디지털 제어 방식으로 제어하고, 입력코드가 해당 임계값 이상일 경우에는 아날로그 전류 제어 방식으로 제어한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시패널의 구동예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 소정 임계값(예를 들면, 127) 이하의 입력코드가 입력되는 경우에는 제1 제어 방식(예를 들면, 디지털 제어 방식)이 이용될 수 있고, 임계값 이상의 입력코드가 입력되는 경우에는 제2 제어 방식(예를 들면, 아날로그 전류 제어 방식)이 이용될 수 있다.
임계값이 127이고, 제1 제어 방식이 디지털 제어 방식인 경우를 예로 들면, 디지털 제어 방식으로 구동되는 구간에 유기전계발광소자(OLED)에 가해지는 전류의 값은 "임계값×전류의 해상도", 즉, 1270nA(=127×10nA)가 된다.
항상 1270nA의 전류(IOLED)로 유기전계발광소자(OLED)의 구동을 행하되, 그 도통 시간을 조절함으로써 디지털 제어 방식을 수행할 수 있다. 도통 시간 조절 방식으로서는 통상의 변조 방식을 이용할 수 있다. 예를 들면, 펄스 폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 방식 또는 펄스 밀도 변조(PDM; Pulse Density Modulation) 방식 등이 이용될 수 있다. 이 구간에서는 입력코드와 동일한 출력코드를 그대로 이용할 수 있는데, 이러한 출력코드에 따라 동작하는 상기의 통상적인 변조 방식을 이용하여 디지털 제어 방식을 구현할 수 있다. 즉, 상기의 변조 방식을 통해 유기전계발광소자(OLED)에 흐르는 전류(IOLED)의 도통 시간을 제어할 수 있는데, 예를 들어, 입력코드가 64인 경우, 유기전계발광소자(OLED)에는 한 프레임의 64/127 시간 동안 1270nA의 값을 갖는 전류가 흐른다.
종래의 디지털 제어 방식에 의하면 입력코드의 값과 상관없이 유기전계발광소자(OLED)에 흐르는 전류(IOLED) 값은 항상 10.23㎂이었는데, 낮은 입력코드가 입력될 때에만 디지털 제어 방식을 이용함으로써 사용하는 전류 값은 1270nA으로 낮아졌고, 이에 따라 유기전계발광소자(OLED)가 받는 스트레스가 약 1/8 (≒ 10.23㎂/1270nA) 으로 감소하게 된다.
한편, 입력코드가 127~1023 인 경우에는 아날로그 전류 제어 방식을 이용할 수 있다. 입력코드가 127일 때, 디지털 제어 방식에 의하면, 지속적으로 1270nA의 전류가 흐르도록 해주어야 한다. 또한, 아날로그 전류 제어 방식에 의할 시에도 지속적으로 1270nA의 전류가 흐르도록 해주어야 한다. 따라서, 입력코드가 임계값일 때에는 디지털 제어 방식과 아날로그 전류 제어 방식 중 어떠한 방식에 의해 제어되어도 족하다. 즉, 입력코드가 임계값일 때에는 디지털 제어 방식 또는 아날로그 전류 제어 방식에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서는 입력코드가 임계값 이하일 때에는 디지털 제어 방식, 임계값 이상일 때에는 아날로그 전류 제어 방식에 의해 제어되는 것으로 예시하기로 한다.
입력코드가 임계값 이상인 구간에서는 입력코드에 비례하는 전류를 유기전계발광소자(OLED)에 가해줌으로써 구동한다. 아날로그 전류 제어 방식을 이용하는 구간에서의 출력코드는 입력코드와 관계없이 항상 일정하게 할 수 있다. 이 때 유기전계발광소자(OLED) 구동을 위해 기생 커패시턴스(COLED)를 충전하는 데에 가장 많은 시간이 필요한 경우는 입력코드가 127일 때이다. 입력코드가 127일 때, 기생 커패시턴스(COLED)가 완전히 충전되어 유기전계발광소자(OLED)가 원하는 밝기로 턴온될 때까지의 시간(TON)은 다음과 같이 구해진다.
Figure pat00007
즉, 유기전계발광소자(OLED) 구동을 위해 최대한으로 필요한 시간은 약 24㎲이며, 이는 입력코드의 값과 상관없이 아날로그 전류 제어 방식을 이용하는 종래의 방식에서 최대한으로 필요했던 시간인 3ms에 비해 약 127배 빨라졌음을 알 수 있다.
이상에서는 임계값이 127인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이와는 다른 값이 임계값으로 설정될 수 있음은 물론이다. 임계값이 높아지면, 디지털 제어 방식 이용 시 유기전계발광소자(OLED)에 가해지는 전류 스트레스가 증가하게 되나, 아날로그 전류 제어 방식 이용 시의 속도는 빨라지게 된다. 반면, 임계값이 낮아지면, 디지털 제어 방식 이용 시 유기전계발광소자(OLED)에 가해지는 전류 스트레스는 감소하나, 아날로그 전류 제어 방식 이용 시의 속도는 느려지게 된다. 따라서, 이러한 보상 관계를 적절히 참조하여, 소자의 성질 및 게이트 스캔 신호의 지속 시간 등을 고려하여 임계값을 적절히 선택할 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시패널의 구동 장치를 하드웨어적으로 구현하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
또한, 아래의 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시패널의 구동 방식에 있어서, 입력 코드에 따라 프로그램 전류 및 출력 코드를 나누는 방식을 나타낸다.
입력코드 프로그램 전류 출력코드
0~127 1270 nA 입력코드
128~1023 입력코드×전류 해상도(10nA) 127 (3FF)
지금까지 설시한 예를 기초로 하여 도 8을 참조하면, 입력코드는 디지털 형태로 입력될 수 있고, 그 범위는 0~1023(0x3FF)일 수 있다. 입력코드가 임계값인 127이하인 경우에는 디지털 제어 방식을 위해 해당 입력코드가 디코더로 입력될 수 있다. 디코더는 입력코드를 유기전계발광소자(OLED) 제어를 위한 적절한 코드로 변환한다.
디지털 제어 방식을 이용하는 구간에서는 임계값×전류 해상도=1270nA의 프로그램 전류를 이용할 수 있고, 출력코드는 입력코드를 그대로 사용할 수 있다. 한편, 전술한 바와 같이, 디지털 제어 방식을 이용하는 구간에서는 통상적인 변조 방식(예를 들면, 펄스 폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 방식 또는 펄스 밀도 변조(PDM; Pulse Density Modulation) 방식 등)을 이용하여 프로그램 전류의 도통 시간을 조절할 수 있다. 이러한 변조 방식은 입력코드와 동일한 출력코드를 이용함으로써 제어될 수 있다.
한편, 입력코드가 임계값인 127 보다 큰 경우에는 아날로그 전류 제어 방식을 위해 입력코드가 디지털-아날로그 변환기(DAC; Digital Analog Converter)에 입력된다. 이에 의해 입력코드는 프로그램 전류(=입력코드×전류 해상도(10nA))로 변환된다. 상기 설시한 예에 따르면 프로그램 전류가 1.28 ㎂~10.23㎂의 범위로 구현된다. 이 구간에서의 출력코드는 입력코드의 임계값에 해당하는 출력코드를 일정하게 사용할 수 있다. 그러나 전술한 바와 같이, 입력코드가 임계값인 경우에도 아날로그 전류 제어 방식에 의해 구동되는 것으로 보아도 무방하다.
이렇게 함으로써 이종의 제어 방식이 결합된 유기전계발광 표시패널의 구동 장치를 손쉽게 구현할 수 있다. 즉, 상기와 같이 입력코드에 따라 프로그램 전류 및 출력코드를 나누고, 출력코드에 따라 디지털 제어 방식에 이용되는 변조가 제어되도록 함으로써 구동 장치를 완성할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 유기전계발광 표시패널
110: 스캔 드라이버
120: 데이터 드라이버
130: 제어부

Claims (18)

  1. 유기전계발광소자; 및
    입력코드가 임계값 이하인 경우에는 제1 제어 방식을 이용하고, 상기 임계값 이상인 경우에는 제2 제어 방식을 이용하여 상기 유기전계발광소자의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 유기전계발광 표시패널의 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제어 방식은 디지털 제어 방식이고, 상기 제2 제어 방식은 아날로그 전류 제어 방식인 유기전계발광 표시패널의 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 디지털 제어 방식은,
    상기 유기전계발광소자에 일정한 크기의 전류를 흘러주되, 상기 전류의 도통 시간이 상기 입력코드에 비례하도록 제어하는 방식인 유기전계발광 표시패널의 구동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유기전계발광소자에 흐르는 일정한 크기의 전류는, 상기 임계값과 전류 해상도의 곱에 해당하는 값을 갖는 유기전계발광 표시패널의 구동 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전류의 도통 시간은,
    Figure pat00008
    인 유기전계발광 표시패널의 구동 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전류의 도통 시간은 디지털 변조 방식에 의해 제어되는 유기전계발광 표시패널의 구동 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 디지털 변조 방식은 펄스 폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 방식 또는 펄스 밀도 변조(PDM; Pulse Density Modulation) 방식인 유기전계발광 표시패널의 구동 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 아날로그 전류 제어 방식은,
    상기 입력코드에 비례하는 전류가 상기 유기전계발광소자에 흐르도록 제어하는 방식인 유기전계발광 표시패널의 구동 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 입력코드에 비례하는 전류는 상기 입력코드와 전류 해상도의 곱에 해당하는 값을 갖는 유기전계발광 표시패널의 구동 장치.
  10. 입력코드가 임계값 이상인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과 상기 입력코드가 임계값 이하인 경우에는 제1 제어 방식을 이용하고, 상기 입력코드가 임계값 이상인 경우에는 제2 제어 방식을 이용하여 상기 유기전계발광소자의 구동을 제어하는 단계를 포함하는 유기전계발광 표시패널의 구동 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 제어 방식은 디지털 제어 방식이고, 상기 제2 제어 방식은 아날로그 전류 제어 방식인 유기전계발광 표시패널의 구동 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 디지털 제어 방식은,
    상기 유기전계발광소자에 일정한 크기의 전류를 흘러주되, 상기 전류의 도통 시간이 상기 입력코드에 비례하도록 제어하는 방식인 유기전계발광 표시패널의 구동 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 디지털 제어 방식에서, 유기전계발광소자에는 상기 임계값과 전류 해상도의 곱에 해당하는 값을 갖는 전류가 흐로도록 제어되는 유기전계발광 표시패널의 구동 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 전류의 도통 시간은,
    Figure pat00009
    에 해당하는 시간으로 제어되는 유기전계발광 표시패널의 구동 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전류의 도통 시간은 디지털 변조 방식에 의해 제어되는 유기전계발광 표시패널의 구동 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 디지털 변조 방식은 펄스 폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 방식 또는 펄스 밀도 변조(PDM; Pulse Density Modulation) 방식인 유기전계발광 표시패널의 구동 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 아날로그 전류 제어 방식은,
    상기 입력코드에 비례하는 전류가 상기 유기전계발광소자에 흐르도록 제어하는 방식인 유기전계발광 표시패널의 구동 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 입력코드에 비례하는 전류는 상기 입력코드와 전류 해상도의 곱에 해당하는 값을 갖는 유기전계발광 표시패널의 구동 방법.

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