KR20160070642A - Oled 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 OLED 표시 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, 구동 TFT의 문턱 전압을 정확히 센싱할 필요가 없는, 블랙 모드일 때의 화소는 초기화 기간, 샘플링 기간 및 프로그래밍 기간에, 데이터 라인에 0보다 작은 값의 전압이 일정하게 지속적으로 공급된다. 이에 따라, 화소가 블랙 모드로 구동될 때에 데이터 라인에 서로 다른 값의 기준 전압과 데이터 전압이 교번 공급되지 않게 됨으로써, 소비 전력을 최소화 할 수 있게 된다.

Description

OLED 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; 이하 OLED) 표시 장치에 관한 것이다.
OLED 표시 장치를 구성하는 다수의 화소들 각각은 애노드 및 캐소드 사이의 유기 발광층으로 구성된 OLED와, OLED를 독립적으로 구동하는 화소 회로를 구비한다. 화소 회로는 주로 스위칭 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 TFT)와, 커패시터와, 구동 TFT를 포함한다. 스위칭 TFT는 스캔 펄스에 응답하여 데이터 전압을 커패시터에 충전하고, 구동 TFT는 커패시터에 충전된 데이터 전압에 따라 OLED로 공급되는 전류량을 제어하여 OLED의 발광량을 조절한다.
즉, OLED 표시 장치는 자체 발광형 표시 장치로서, 액정 표시 장치와는 달리 별도의 광원이 필요하지 않아 경량 박형으로 제조 가능하다. 또한, OLED 표시 장치는 저전압 구동에 의해 소비 전력 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 색상 구현, 응답 속도, 시야각, 명암 대비비(contrast ratio; CR)도 우수하여, 다방면에서 차세대 표시 장치로서 연구되고 있다.
상기의 장점을 가지는 OLED 표시 장치는 공정 편차 등의 이유로 화소마다 구동 TFT의 문턱 전압(Vth) 및 이동도(mobility)와 같은 특성 차이가 발생하고, 고전위 전압(VDD)의 전압 강하가 발생하여 OLED를 구동하는 전류량이 달라짐으로써 화소들 간에 휘도 편차가 발생하게 된다. 일반적으로, 초기의 구동 TFT의 특성 차이는 화면에 얼룩이나 무늬를 발생시키고, OLED를 구동하면서 발생하는 구동 TFT의 열화로 인한 특성 차이는 OLED 표시 패널의 수명을 감소시키거나 잔상을 발생시키는 문제점이 있다. 이에, 구동 TFT의 특성 편차를 보상하고, 고전위 전압(VDD)의 전압 강하를 보상하는 보상 회로를 도입함으로써, 화소 간의 휘도 편차를 줄여 화질을 향상시키고자 하는 시도가 계속되고 있다.
최근 웨어러블 표시 장치에 대한 수요가 급증하고 있는 가운데, 컴팩트한 디자인을 필수 조건으로 하는 웨어러블 표시 장치에 있어서 특히 소비전력을 최소화 하는 문제가 새롭게 떠오르고 있다. 이에 따라, 보상 회로를 화소 구조 내에 구비하는 OLED 표시 장치를 구동함에 있어, 소비전력을 최소화 할 수 있게끔 화소 구조를 디자인하고 OLED 표시 장치를 구동하여야 하는 필요성이 대두되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구동 TFT의 특성 편차를 보상하는 보상 회로를 화소 구조 내에 구비하는 OLED 표시 장치를 구동함에 있어 소비전력을 최소화할 수 있는 OLED 표시 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 구동 TFT의 문턱 전압을 정확히 센싱할 필요가 없는 화상을 표시하게 되는 경우에, 블랙 모드로 구동되는 화소를 포함한다.
블랙 모드로 구동되는 화소는 초기화 기간, 샘플링 기간 및 프로그래밍 기간에, 데이터 라인에 0보다 작은 값의 전압이 일정하게 지속적으로 공급된다. 이에 따라, 화소가 블랙 모드로 구동될 때에 데이터 라인에 서로 다른 값의 기준 전압과 데이터 전압이 교번 공급되지 않게 됨으로써, 소비 전력을 최소화 할 수 있게 된다.
본 발명은 구동 TFT의 특성 편차를 보상하고, 고전위 전압의 전압 강하를 보상함으로써, 화소 간의 휘도 편차를 줄여 화질이 향상된 OLED 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 제1 커패시터에 직렬로 연결된 제2 커패시터를 구비함으로써, 제1 커패시터의 정전 용량비를 상대적으로 줄여 OLED의 휘도를 향상시킨 OLED 표시 장치를 제공할 수 있다.
한편, 본 발명은 화소 간의 구동 TFT(DT)의 이동도의 편차를 보상하는 OLED 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 화소가 블랙을 표시하는 경우에 있어서 해당 화소는 구동 TFT의 문턱 전압을 정확히 센싱할 필요가 없다고 판단함으로써 해당 화소를 블랙 모드로 구동하는 OLED 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 화소가 블랙 모드로 구동하는 경우에, 해당 화소의 데이터 라인에 서로 다른 값을 가지는, 기준 전압과 데이터 전압을 교번하여 공급할 필요가 없기 때문에 소비전력을 최소화할 수 있는 OLED 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 소비전력을 최소화함으로써 결국 배터리 소모를 줄일 수 있는 OLED 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소(P)의 노말 모드에서의 구동 타이밍도이다.
도 3, 도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 화소(P)의 회로도이다.
도 5는 도 1에 도시된 화소(P)의 블랙 모드에서의 구동 타이밍도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치 및 그의 구동 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에서 TFT는 P 타입 또는 N 타입으로 구성될 수 있으며, 이하의 실시예에서는 설명의 편의를 위해 TFT를 N 타입으로 구성하여 설명한다. 따라서, 게이트 하이 전압(VGH)은 TFT의 문턱 전압보다 높은 전압으로서 TFT를 턴-온시키는 게이트 온 전압이고, 게이트 로우 전압(VGL)은 TFT의 문턱 전압보다 낮은 전압으로서 TFT를 턴-오프시키는 게이트 오프 전압이다. 그리고 펄스 형태의 신호를 설명함에 있어서, 게이트 하이 전압(VGH) 상태를 "하이 상태"로 정의하고, 게이트 로우 전압(VGL) 상태를 "로우 상태"로 정의한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 OLED 표시 장치는 다수의 게이트 라인(GL)과 게이트 라인(GL)이 교차되어 각 화소(P)를 정의하는 표시 패널(2)과, 다수의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 드라이버(4)와, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동하는 데이터 드라이버(6)와, 외부로부터 입력된 영상 데이터(RGB)를 정렬하여 데이터 드라이버(6)에 공급하고, 게이트 제어 신호(GCS) 및 데이터 제어 신호(DCS)를 출력하여 게이트 드라이버(4) 및 데이터 드라이버(6)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(8)를 구비한다.
각 화소(P)는 OLED와, OLED에 구동 전류를 공급하는 구동 TFT(DT)를 포함하여 OLED를 독립적으로 구동하는 화소 구동 회로를 구비한다. 그리고 화소 구동 회로는 구동 TFT(DT)의 특성 편차를 보상하고, 고전위 전압(VDD)의 전압 강하를 보상하도록 구성됨으로써, 각 화소(P) 간의 휘도 편차를 줄일 수 있다.
표시 패널(2)은 서로 교차하는 다수의 게이트 라인(GL)과 다수의 데이터 라인(DL)을 구비하고, 이들(GL, DL)의 교차 영역에는 다수의 화소(P)들이 구비된다. 각 화소(P)는 OLED와 화소 구동 회로를 구비한다. 그리고 게이트 라인(GL)과, 데이터 라인(DL)과, 고전위 전압(VDD) 공급 라인과, 저전위 전압(VSS) 공급 라인과, 초기화 전압(Vinit) 공급 라인에 접속된다.
게이트 드라이버(4)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터 제공된 다수의 게이트 제어 신호(GCS)에 따라 다수의 게이트 라인(GL)에 다수의 게이트 신호를 공급한다. 다수의 게이트 신호는 제1 및 제2 스캔 신호(SCAN1, SCAN2)와, 발광 신호(EM)를 포함하며, 이들 신호는 다수의 게이트 라인(GL)을 통해 각 화소(P)에 공급된다. 도 1에서는 게이트 드라이버(4)가 표시 패널(2) 외부에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, GIP(Gate In Panel) 방식으로, 화소 어레이와 동일한 공정에 의하여 표시 패널(2) 내부에 직접 배치될 수도 있다.
고전위 전압(VDD)은 저전위 전압(VSS)보다 상대적으로 높은 전압을 갖는다. 저전위 전압(VSS)은 접지 전압일 수 있다.
초기화 전압(Vinit)은 각 화소(P)의 OLED의 구동 전압보다 낮은 전압을 갖는다.
데이터 드라이버(6)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터 제공된 다수의 데이터 제어 신호(DCS)에 따라 타이밍 컨트롤러(8)로부터 입력되는 디지털 영상 데이터(RGB)를 기준 감마 전압을 이용하여 데이터 전압(Vdata)으로 변환한다. 그리고 변환된 데이터 전압(Vdata)을 다수의 데이터 라인(DL)에 공급한다. 한편, 데이터 드라이버(6)는 각 화소(P)의 프로그래밍 기간(t3; 도 2 참조)에만 데이터 전압(Vdata)을 출력하고, 나머지 기간에는 기준 전압(Vref)을 다수의 데이터 라인(DL)에 공급할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(8)는 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)를 표시 패널(2)의 크기 및 해상도에 알맞게 정렬하여 데이터 드라이버(6)에 공급한다. 타이밍 컨트롤러(8)는 외부로부터 입력되는 동기 신호들(SYNC), 예를 들어 도트클럭(DCLK), 데이터 인에이블 신호(DE), 수평 동기신호(Hsync), 수직 동기신호(Vsync)를 이용해 다수의 게이트 및 데이터 제어신호(GCS, DCS)를 생성한다. 그리고 생성된 다수의 게이트 및 데이터 제어신호(GCS, DCS)를 게이트 드라이버(4) 및 데이터 드라이버(6)에 각각 공급함으로써, 게이트 드라이버(4) 및 데이터 드라이버(6)를 제어한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치가 포함하는 화소(P)를 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 화소(P)는 화소(P)에 공급되는 다수의 게이트 신호의 펄스 타이밍에 따라, 기본적으로 초기화 기간(t1)과, 샘플링 기간(t2)과, 프로그래밍 기간(t3)과 발광 기간(t4)으로 구분되어 동작한다.
초기화 기간(t1)은 화소(P)의 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(도 3의 제1 노드(N1)가 된다)와 소스 노드(도 3의 제2 노드(N2)가 된다)가, 구동 TFT(DT)의 문턱 전압보다 큰 전압차를 가지도록 하는 기간이다. 즉, 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압 차(Vgs)가 구동 TFT(DT)의 문턱 전압보다 크도록 하는 기간이다. 예를 들어, 도 3의 회로도에 따른 화소 구동 회로에 의해 구동되는 화소(P)에 있어서, 초기화 기간(t1)은 제1 스캔 신호(SCAN1)가 하이 상태로 출력될 때, 제2 스캔 신호(SCAN2)는 하이 상태로 출력되다가 로우 상태로 출력되고, 발광 신호(EM)는 로우 상태로 출력되고, 데이터 라인(DL)에 기준 전압(Vref)이 입력되 기간일 수 있다.
샘플링 기간(t2)은 화소(P)의 구동 TFT(DT)의 문턱 전압을 센싱 내지는 샘플링하는 기간이다. 예를 들어, 도 3의 회로도에 따른 화소 구동 회로에 의해 구동되는 화소(P)에 있어서, 샘플링 기간(t2)은 제1 스캔 신호(SCAN1) 및 발광 신호(EM)가 모두 함께 하이 상태로 출력되고, 동시에 제2 스캔 신호(SCAN2)가 로우 상태로 출력되고, 데이터 라인(DL)에 기준 전압(Vref)이 입력되는 기간일 수 있다.
프로그래밍 기간(t3)은 화소(P)의 커패시터에 데이터가 기입되는 기간이다. 예를 들어, 도 3의 회로도에 따른 화소 구동 회로에 의해 구동되는 화소(P)에 있어서, 프로그래밍 기간(t3)은 제1 스캔 신호(SCAN1)가 하이 상태로 출력되고, 동시에 제2 스캔 신호(SCAN2) 및 발광 신호(EM)가 모두 함께 로우 상태로 출력되고, 데이터 라인(DL)에 데이터 전압(Vdata)이 입력되는 기간일 수 있다.
프로그래밍 기간(t3)과 발광 기간(t4) 사이의 기간으로, 홀딩 기간이 있을 수 있다. 예를 들어, 도 3의 회로도에 따른 화소 구동 회로에 의해 구동되는 화소(P)에 있어서, 홀딩 기간은 제1 스캔 신호(SCAN1), 제2 스캔 신호(SCAN2) 발광 신호(EM)가 모두 함께 로우 상태로 출력되는 기간일 수 있다. 홀딩 기간 없이, 프로그래밍 기간(t3)에서 바로 발광 기간(t4)으로 진행될 수 있다.
발광 기간(t4)은 화소(P)의 커패시터에 기입된 데이터에 대응하여 OLED가 전류를 공급받아 발광하는 기간이다. 예를 들어, 도 3의 회로도에 따른 화소 구동 회로에 의해 구동되는 화소(P)에 있어서, 발광 기간(t4)은 발광 신호(EM)가 하이 상태로 출력되고, 동시에 제1 및 제2 스캔 신호(SCAN1, SCAN2)는 모두 함께 로우 상태로 출력되는 기간일 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 화소(P)의 데이터 드라이버(6)는 각 화소(P)의 프로그래밍 기간(t3)에 동기하여 데이터 전압(Vdata)을 다수의 데이터 라인(DL)에 공급한다. 그리고, 데이터 드라이버(6)는 초기화 기간(t1), 샘플링 기간(t2)에 동기하여 기준 전압(Vref) 다수의 데이터 라인(DL)에 공급한다. 발광 기간(t4)에 동기하여서는, 데이터 드라이버(6)가 다수의 데이터 라인(DL)에 기준 전압(Vref)을 공급하거나 또는 어떠한 전압 값도 공급하지 않을 수 있다.
도 3, 도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 화소(P)의 화소 구동 회로도들이다.
도 3을 참조하면, 화소(P)는 OLED, 구동 TFT(DT)를 포함한 4개의 TFT 및 2개의 커패시터를 구비하여 OLED를 구동하는 화소 구동 회로를 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 3의 화소 구동 회로는 구동 TFT(DT)와, 제1 내지 제3 TFT(T1~T3)와, 제1 및 제2 커패시터(C1, C2)를 구비한다.
구동 TFT(DT)는 OLED와 함께 고전위 전압(VDD) 공급 라인과 저전위 전압(VSS) 공급 라인 사이에 직렬로 연결되고, 발광 기간(t4)에 OLED의 구동을 위한 전류를 OLED에 공급한다.
제1 TFT(T1)는 제1 스캔 신호(SCAN1)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되며, 턴-온시 데이터 라인(DL)과 구동 TFT(DT)의 게이트에 접속된 제1 노드(N1)를 서로 연결한다. 이러한 제1 TFT(T1)는 초기화 기간(t1)과, 샘플링 기간(t2)에 데이터 라인(DL)으로부터 제공된 기준 전압(Vref)을 제1 노드(N1)에 공급한다. 그리고 프로그래밍 기간(t3)에 데이터 라인(DL)으로부터 제공된 데이터 전압(Vdata)을 제1 노드(N1)에 공급한다.
제2 TFT(T2)는 제2 스캔 신호(SCAN2)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되며, 턴-온시 초기화 전압(Vinit) 공급 라인과 구동 TFT(DT)의 소스에 접속된 제2 노드(N2)를 서로 연결한다. 이러한 제2 TFT(T2)는 초기화 기간(t1)에 초기화 전압(Vinit) 공급 라인으로부터 제공된 초기화 전압(Vinit)을 제2 노드(N2)에 공급한다.
제3 TFT(T3)는 발광 신호(EM)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되며, 턴-온시 고전위 전압(VDD)을 구동 TFT(DT)의 드레인에 공급한다. 이러한 제3 TFT(T3)는 샘플링 기간(t2)과 발광 기간(t4)에 고전위 전압(VDD) 공급 라인으로부터 제공된 고전위 전압(VDD)을 구동 TFT(DT)의 드레인에 공급한다.
제1 커패시터(C1)는 제1 및 제2 노드(N1, N2) 사이에 접속된다. 이러한 제1 커패시터(C1)는 샘플링 기간(t2)에 구동 TFT(DT)의 문턱 전압(Vth)을 저장한다.
제2 커패시터(C2)는 초기화 전압(Vinit) 공급 라인과 제2 노드(N2) 사이에 접속된다. 이러한 제2 커패시터(C2)는 제1 커패시터(C1)와 직렬로 연결되어 제1 커패시터(C1)의 정전 용량비를 상대적으로 줄여 프로그래밍 기간(t3)에서, 제1 노드(N1)에 인가되는 데이터 전압(Vdata) 대비 OLED의 휘도를 향상시키는 역할을 한다. 한편, 제2 커패시터(C2)는 도 4a에 도시한 바와 같이, 고전위 전압(VDD) 공급 라인과 제2 노드(N2) 사이에 접속될 수 있다. 그리고 도 4b에 도시한 바와 같이, 저전위 전압(VSS) 공급 라인과 제2 노드(N2) 사이에 접속될 수도 있다.
이하, 각종 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 화소(P)의 구동 방법을 설명한다.
먼저, 도 2 및 도 3을 참조하여 노말 모드(Normal Mode)일 때의, 본 발명의 실시예에 따른 화소(P)의 구동 방법을 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 화소(P)의 노말 모드(Normal Mode)에서의 구동 타이밍도이다.
먼저, 초기화 기간(t1)에는 제1 TFT(T1), 제2 TFT(T2)가 턴-온된다. 그러면, 데이터 드라이브(6)에서 데이터 라인(DL)으로 제공되는 기준 전압(Vref)이 제1 TFT(T1)를 통해 제1 노드(N1)에 공급되고, 초기화 전압(Vinit) 공급 라인으로 제공되는 초기화 전압(Vinit)이 제2 노드(N2)에 공급되어 화소(P)가 초기화 된다.
이어서, 샘플링 기간(t2)에는 제1 TFT(T1), 제3 TFT(T3)가 턴-온된다. 즉, 샘플링 기간(t2)에도 초기화 기간(t1)에서와 마찬가지로 계속하여 데이터 라인(DL)에 기준 전압(Vref)이 공급되고, 제2 TFT(T2)가 턴-오프되고 제3 TFT(T3)가 턴-온되어, 제1 노드(N1)는 기준 전압(Vref)을 유지한다. 그리고 구동 TFT(DT)는 드레인이 고전위 전압(VDD)으로 플로팅된 상태에서 소스 방향으로 전류가 흐르다가, 소스의 전압이 "Vref-Vth"이 되면 턴-오프된다. 여기서, "Vth"는 구동 TFT(DT)의 문턱 전압을 나타낸다.
이어서, 프로그래밍 기간(t3)에는 제1 TFT(T1)가 턴-온된다. 그러면, 데이터 드라이브(6)에서 데이터 라인(DL)으로 제공되는 데이터 전압(Vdata)이 제1 TFT(T1)를 통해 제1 노드(N1)에 공급된다.
그러면, 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)의 직렬캡에 의한 전압 분배에 따른 커플링 현상이 발생함에 따라, 제2 노드(N2)의 전압은 "Vref-Vth+C'(Vdata-Vref)"으로 변한다. 여기서, "C"은 "C1/(C1+C2+Coled)"을 나타낸다. "Coled"는 OLED의 정전 용량을 나타낸다. 본 발명은 제1 커패시터(C1)에 직렬로 연결된 제2 커패시터(C2)를 구비함으로써, 제1 커패시터(C1)의 정전 용량비를 상대적으로 줄여 프로그래밍 기간(t3)에서, 제1 노드(N1)에 인가되는 데이터 전압(Vdata) 대비 OLED의 휘도를 향상시킨다.
이어서, 발광 기간(t4)에는 제3 TFT(T3)가 턴-온된다. 그러면, 고전위 전압(VDD)이 제3 TFT(T3)를 통해 구동 TFT(DT)의 드레인에 인가되고, 구동 TFT(DT)는 OLED에 구동 전류를 공급한다. 이때, 구동 TFT(DT)로부터 OLED에 공급되는 구동 전류의 식은 "K(Vdata-Vref-C'(Vdata-Vref))2"이 된다. 상기 식을 살펴보면, OLED의 구동 전류에는 구동 TFT(DT)의 문턱 전압(Vth)과 고전위 전압(VDD)의 영향이 배제된 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 화소(P)는 구동 TFT의 특성 편차와, 고전위 전압(VDD)의 전압 강하를 보상함으로써, 각 화소(P) 간의 휘도 편차를 줄일 수 있다. 한편, 본 발명은 발광 기간(t4)의 시작 시점에서, 발광 신호(EM)가 로우 상태에서 하이 상태로 변하는 상승 시간을 조절함으로써, 구동 TFT(DT)의 이동도의 편차를 보상할 수도 있다.
이와 같이, 도 3의 화소 구동 회로를 구비하는 화소(P)를 포함하는 OLED 표시 장치에 있어서, 화소(P)가 노말 모드로 구동 시 데이터 드라이버(6)에서 각각의 데이터 라인(DL)으로 공급되는 전압은 계속하여 기준 전압(Vref)과 데이터 전압(Vdata)으로 반복 전환되어 공급된다. 이 때, 화소(P)가 노말 모드로 구동 시 데이터 드라이버(6)에서 각각의 데이터 라인(DL)으로 공급되는 기준 전압(Vref) 값과 데이터 전압(Vdata) 값은 서로 다른 값을 가진다.
이렇게, 지속적으로 데이터 라인(DL)에 서로 다른 값을 가지는 기준 전압(Vref)과 데이터 전압(Vdata)을 교번 공급하기 위해서는 Drive-IC 의 소스 앰프는 서로 다른 값인 기준 전압(Vref)과 데이터 전압(Vdata)을 계속하여 교번 출력해야만 하고, 이에 따라 지속적인 동적 전원의 공급이 필요하게 된다. 결국 소비전력이 증가해 배터리가 소모되는 원인이 된다.
소비전력을 감소시키려는 문제를 해결하려는 과정에서, 본 발명의 발명자들은 화소(P)가 블랙 색상을 구현할 때에는 얼룩이나 무늬가 인지되는 현상보다는 명암 대비비가 우수한지 여부가 주로 문제가 된다는 점에 착안하게 되었다. 그리고, 화소(P)가 블랙 색상을 구현할 때에는 구동 TFT의 특성 차이에 의한 얼룩이나 무늬가 잘 인지되지 않기 때문에, 지속적으로 데이터 라인(DL)에 기준 전압(Vref)과 데이터 전압(Vdata)을 교번 공급을 해 주면서까지 구동 TFT(DT)의 특성 편차를 보상을 해 줄 필요는 없다는 결론에 이르게 되었다. 즉, 화소(P)의 색상이 블랙을 구현할 때에는 화소(P)의 화소 구동 회로에 의해 구동 TFT(DT)의 문턱 전압을 정확히 센싱할 필요가 없다. 이에 따라, 본 발명의 발명자들은 화소(P)의 색상이 블랙을 구현할 때에는, 화소(P)의 화소 구동 회로가 도 2에서와 같은 노말 모드를 따르지 않아도 된다는 결론에 이르게 되었다.
본 발명의 발명자들은 화소(P)의 색상이 블랙을 구현할 때에는 노말 모드가 아닌 블랙 모드(Black Mode)를 따라 구동되는 OLED 표시 장치를 발명하였다. 이 때 블랙 모드란, 화소(P)의 색상이 블랙을 구현할 때에는 샘플링 기간(t2)에 화소 구동 회로에서 구동 TFT(DT)의 문턱 전압이 정확히 센싱되지 않는 모드이다. 즉, 블랙 모드란, 화소(P)의 색상이 블랙을 구현할 때 구동 TFT(DT)의 문턱 전압을 샘플링 내지 센싱하는 샘플링 기간(t2)에 있어서, 해당 화소(P)의 데이터 라인(DL)에 기준 전압(Vref)으로 0 이하의, 매우 낮은 전압 값을 공급해 줌으로써, 구동 TFT(DT)의 문턱 전압이 실질적으로 센싱되지 않는 모드이다.
화소(P)가 블랙 모드로 구동할 때, 프로그래밍 기간(t3)에 데이터 라인(DL)에 공급되는 데이터 전압(Vdata) 값은, 샘플링 기간(t2)에 데이터 라인(DL)에 공급되는 기준 전압(Vref) 값과 동일한 값일 수 있다. 즉, 데이터 라인(DL)에 공급되는 기준 전압(Vref) 값과 데이터 전압(Vdata) 값을 동일하게 하여, 해당 화소(P)의 데이터 라인(DL)에 서로 다른 전압 값이 교번 공급되지 않도록 할 수 있다. 이로써, 초기화 기간(t1), 샘플링 기간(t2) 및 프로그래밍 기간(t3)과 같이, 해당 화소(P)의 데이터 라인(DL)에 전압이 공급되는 기간에는, 그 공급 전압 값이 0 이하의 값으로 지속하여 공급될 있다. 따라서, 샘플링 기간(t2)에 구동 TFT(DT)이 실질적으로 센싱되지 않으면서 해당 화소(P)의 데이터 라인(DL)에 전압이 공급되는 기간에 0 이하의 값을 가지는 직류 전압이 일정하게 공급될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 화소(P)가 블랙 모드일 때에는 해당 화소(P)의 데이터 라인(DL)에 전압이 공급되는 기간에 서로 동일한 값을 가지는 기준 전압(Vref)과 데이터 전압(Vdata)을 직류로 데이터 라인(DL)에 공급함으로써, 화소(P)가 블랙 모드일 때만큼은 Drive-IC 의 소스 앰프는 동일한 전압 값을 일정하게 출력할 수 있게 되고, 이에 따라 동적 전원의 소모를 줄일 수 있게 된다. . 결국 소비전력이 감소해 배터리의 소모가 줄어드는 효과가 발생한다.
특히, OLED 표시 장치에 화상이 표시될 때 표시 패널(2)의 전체적인 색감이 블랙 색상인 경우가 있다. 예를 들어, OLED 표시 장치가 작동함에 있어 기본적인 UI(User Interface) 환경이 블랙 색상을 배경으로 하는 경우가 그러하다. 뿐만 아니라, 실시간(Real-time)으로 OLED 표시 장치에 표시되는 화상을 센싱하여 어떤 화소(P)가 블랙 색상을 구현하는지를 판단함으로써, 해당 화소(P)가 블랙 모드로 구동되도록 할 수도 있다. 이렇게 표시 패널(2)의 복수의 화소(P) 중 대부분의 화소(P)가 블랙 색상으로 구현되도록 OLED 표시 장치가 작동할 때 본 발명에 따른 효과는 더욱 극대화 된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치에 있어서 블랙 모드와 노말 모드에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치에 있어서 블랙 모드는 화소(P)의 색상이 블랙을 구현할 때이다. 즉, OLED 표시 장치가 작동하는 상태에서 화소(P)가 블랙 색상으로 시인되는 것을 의미한다.
이 때, 해당 화소(P)가 블랙 색상으로 시인되는 경우는 여러 가지로 정의될 수 있을 것이지만, 예를 들어, 화소(P)에서 표현될 수 있는 계조를 0(full-black) 에서 255(full-white) 로 구획하는 경우에 있어서, 해당 화소(P)에 입력되는 계조 데이터값이 계조 0(full-black)인 경우를 해당 화소(P)가 블랙 색상으로 시인되는 경우라고 정의할 수 있다. 통상, 저계조 영역에서 계조 간의 차이는 상대적으로 고계조 영역에서 계조 간의 차이보다 시인되기 어렵기 때문에, 해당 화소(P)가 블랙 색상으로 시인되는 경우는 계조 0 뿐만 아니라 그 인근의 값들이 해당 화소(P)에 입력되는 경우까지 포함할 수도 있다.
즉, 화소(P)에서 표현될 수 있는 계조가 0(full-black) 에서 255(full-white) 로 구획되는 경우에 있어서, 이를 실질적인 블랙으로 간주할 수 있는 저계조 구간과, 그 밖의 나머지 고계조 구간으로 나누게 된다. 그리고 해당 화소(P)에 입력되는 계조 데이터값이 저계조 구간에 해당하는 때에는, 해당 화소(P)가 블랙 모드로 구동을 하게 된다. 그리고 해당 화소(P)에 입력되는 계조 데이터값이 고계조 구간에 해당하는 때에는, 해당 화소(P)가 노말 모드로 구동을 하게 된다. 저계조 구간은 예를 들어, 계조 0 의 계조 데이터값이 해당 화소(P)에 입력되는 경우로 정의할 수도 있다. 그러나, 사용자의 사용 환경이나 표시 장치에 주로 표시되는 영상의 종류 등과 같은 다양한 고려 요소를 반영하여, 블랙 모드에 대응되는 저계조 구간은 계조 0 에서부터 그 인근의 계조 데이터값까지를 포함하게끔 설정될 수 있다.
이로써, 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치에 있어서 화소(P)는 입력되는 계조 데이터값이 저계조 구간에 해당할 경우 블랙 모드로 구동되고, 고계조 구간에 해당할 경우 노말 모드로 구동하게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 노말 모드로 구동하게 되는 계조 데이터값보다 반드시 작은 계조 데이터값이 해당 화소(P)에 입력될 경우, 해당 화소(P)가 블랙 색상으로 시인되는 경우라고 판단할 수 있고, 해당 화소(P)는 따라서 블랙 모드(Black Mode)로 구동하게 된다.
다음으로, 도 5 및 도 3을 참조하여 블랙 모드 일 때의, 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치에 있어서 화소(P)의 구동 방법을 설명한다.
도 5는 도 1에 도시된 화소(P)의 블랙 모드에서의 구동 타이밍도이다. 기본적으로 도 2의, 화소(P)의 노말 모드에서의 구동 타이밍도와 동일한 부분은 그 설명을 생략하기로 하고, 차이가 있는 부분을 중심으로 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 화소(P)의 블랙 모드 구동 시, 초기화 기간(t1) 및 샘플링 기간(t2)에 데이터 드라이버(6)에서 각각의 데이터 라인(DL)에 공급하는 기준 전압(Vref)의 값은 0 이하의, 매우 낮은 전압 값이다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치에 있어서, 블랙 모드일 때의 화소(P)는 샘플링 기간(t2)에 구동 TFT(DT)의 문턱 전압이 실질적으로 센싱되지 않는다. 그리고 프로그래밍 기간(t3)에 데이터 드라이버(6)에서 각각의 데이터 라인(DL)에 공급하는 데이터 전압(Vdata)의 값은 기준 전압(Vref)값과 동일하다. 즉, 블랙 모드로 구동하는 화소(P)의 데이터 라인(DL)으로 전압이 공급되는 기간에는, 데이터 라인(DL)에 일정한 값의 직류 전압이 지속적으로 공급될 수 있다.
보다 구체적으로, 블랙 모드일 때의 화소(P)는 발광 기간(t4)을 제외한 나머지 모든 구간에 있어서, 데이터 라인(DL)에 일정한 값의 전압이 지속적으로 공급될 수 있고, 이에 따라 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압 차(Vgs)는 실질적으로 0에 가까운 값을 가지게 된다.
블랙 모드일 때의 화소(P)의 데이터 라인(DL)으로 전압이 공급되는 기간에 있어서, 데이터 라인(DL)에 공급되는 전압은 음(-)의 값을 가질 수 있다. 또한, 블랙 모드일 때의 화소(P)의 데이터 라인(DL)으로 전압이 공급되는 기간에 있어서, 데이터 라인(DL)에 공급되는 전압은 직류 전압일 수 있다.
이 때, 블랙 모드일 때의 화소(P)의 데이터 라인(DL)으로 전압이 공급되는 기간에 있어서, 데이터 라인(DL)에 공급되는 전압은 OLED 구동 전압보다는 반드시 낮아야 한다. 이를 위하여, OLED 초기화를 위하여 사용하는 전압인, 초기화 전압(Vinit)과 동일한 전압을 데이터 라인(DL)에 공급할 수 있다. 즉, 블랙 모드 일 때의 화소(P)의 데이터 라인(DL)에 공급되는 전압은, 초기화 전압(Vinit) 공급 라인에 공급되는 전압과 그 값이 동일할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치에 있어서, 화소(P)의 색상이 블랙을 구현할 때에는 OLED 초기화와 블랙 색상의 명암 대비비를 보장할 수 있는 수준의 적정 직류 전압을 데이터 라인(DL)에 일정하게 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치에 있어서, 표시 패널(2) 전체를 구성하는 복수의 화소(P) 각각에 입력되는 계조 데이터값이, 모든 화소(P)에 있어서 저계조 구간에 해당할 경우에만 각각의 화소(P)가 블랙 모드로 구동할 수 있다. 즉, 표시 패널(2) 전체 단위로 블랙 모드와 노말 모드 구동 전환이 수행될 수 있다. 또는, 적어도 하나의 라인을 구성하는 복수의 화소(P) 각각에 입력되는 계조 데이터값이, 모든 화소(P)에 있어서 저계조 구간에 해당할 경우에만 각각의 화소(P)가 블랙 모드로 구동할 수 있다. 즉, 라인 단위로 블랙 모드와 노말 모드 구동 전환이 수행될 수 있다.
또는, 표시 패널(2)의 전체가 블랙 모드와 노말 모드 구동 전환이 수행되는 것이 아니라, 표시 패널(2)의 일부, 즉, 표시 패널(2)의 소정의 복수의 화소(P) 집합만이 블랙 모드와 노말 모드 구동 전환이 수행될 수도 있다. 이 때, 해당 화소(P) 집합을 구성하는 복수의 화소(P) 각각에 입력되는 계조 데이터값이, 모든 화소(P)에 있어서 저계조 구간에 해당할 경우에만 각각의 화소(P)가 블랙 모드로 구동할 수 있다.
또는, 개별적으로 각각의 하나의 화소(P) 마다 독립적으로 별도로 블랙 모드와 노말 모드 구동 전환이 수행될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 구동 TFT의 특성 편차를 보상하고, 고전위 전압의 전압 강하를 보상함으로써, 화소 간의 휘도 편차를 줄여 화질이 향상된 OLED 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1 커패시터에 직렬로 연결된 제2 커패시터를 구비함으로써, 제1 커패시터의 정전 용량비를 상대적으로 줄여 OLED의 휘도를 향상시킨 OLED 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 화소 간의 구동 TFT(DT)의 이동도의 편차를 보상하는 OLED 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 화소가 블랙을 표시하는 경우에 해당 화소는 구동 TFT의 문턱 전압을 정확히 센싱할 필요가 없다고 판단함으로써, 해당 화소를 블랙 모드로 구동하는 OLED 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 화소가 블랙 모드로 구동하는 경우에, 해당 화소의 샘플링 기간에 있어서, 데이터 라인(DL)으로 0 이하의 값을 가지는 기준 전압(Vref)이 공급되는 OLED 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 화소가 블랙 모드로 구동하는 경우에, 해당 화소의 데이터 기간에 있어서, 데이터 라인(DL)으로 공급되는 데이터 전압(Vdata) 값이, 샘플링 기간에 인가되는 기준 전압(Vref) 값과 동일한 OLED 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 화소가 블랙 모드로 구동하는 경우에, 해당 화소의 데이터 라인(DL)으로 전압이 공급되는 기간에 있어서, 공급되는 전압은 0 이하의 값을 가지는 일정한 값의 직류 전압인 OLED 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 블랙 모드일 때의 화소(P)의 데이터 라인(DL)에 서로 동일한 값을 가지는 기준 전압(Vref)과 데이터 전압(Vdata)을 공급함으로써, Drive-IC 의 소스 앰프는 동일한 전압 값을 일정하게 출력할 수 있는 OLED 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 화소가 블랙 모드로 구동하는 경우에, 해당 화소의 데이터 라인에 서로 다른 값을 가지는, 기준 전압과 데이터 전압을 교번하여 공급할 필요가 없기 때문에 소비전력을 최소화할 수 있는 OLED 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 화소가 블랙 모드로 구동하는 경우에, 동적 전원의 소모를 줄일 수 있게 됨에 따라, 소비전력이 감소함으로써 결국 배터리의 소모가 줄어드는 OLED 표시 장치를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
SYNC: 동기 신호들
DCLK: 도트클럭
DE: 데이터 인에이블 신호
Hsync: 수평 동기신호
Vsync: 수직 동기신호
GCS: 게이트 제어 신호
DCS: 데이터 제어 신호
RGB: 영상 데이터
8: 타이밍 컨트롤러
4: 게이트 드라이버
6: 데이터 드라이버
2: 표시 패널
P: 화소
GL: 게이트 라인
DL: 테이터 라인
VDD: 고전위 전압
VSS: 저전위 전압
Vinit: 초기화 전압
Vdata: 데이터 전압
Vref: 기준 전압
SCAN1: 제1 스캔 신호
SCAN2: 제2 스캔 신호
EM: 발광 신호
t1: 초기화 기간
t2: 샘플링 기간
t3: 프로그래밍 기간
t4: 발광 기간
DT: 구동 TFT
T1: 제1 TFT
T2: 제2 TFT
T3: 제3 TFT
C1: 제1 커패시터
C2: 제2 커패시터
N1: 제1 노드
N2: 제2 노드

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