KR20210084060A - 발광표시장치 및 이의 구동방법 - Google Patents

발광표시장치 및 이의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표시 패널; 상기 표시 패널에 제1전위전압과 제2전위전압을 공급하는 전원 공급부; 및 상기 표시 패널에 인가된 상기 제1전위전압을 센싱하여 상기 전원 공급부에 피드백하는 스위치 회로부를 포함하고, 상기 전원 공급부는 상기 스위치 회로부로부터 피드백된 제1전위전압을 기반으로 상기 제1전위전압을 보상하여 출력하는 발광표시장치를 제공한다.

Description

발광표시장치 및 이의 구동방법{Light Emitting Display and Driving Method of the same}
본 발명은 발광표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 발광표시장치(Light Emitting Display: LED), 양자점표시장치(Quantum Dot Display; QDD), 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 등과 같은 표시장치의 사용이 증가하고 있다.
앞서 설명한 표시장치들은 서브 픽셀들을 포함하는 표시패널, 표시패널을 구동하는 구동 신호를 출력하는 구동부 및 표시패널 또는 구동부에 공급할 전원을 생성하는 전원 공급부 등이 포함된다.
위와 같은 표시장치들은 표시패널에 형성된 서브 픽셀들에 구동 신호 예컨대, 스캔신호 및 데이터신호 등이 공급되면, 선택된 서브 픽셀이 빛을 투과시키거나 빛을 직접 발광을 하게 됨으로써 영상을 표시할 수 있게 된다.
한편, 앞서 설명한 표시장치들 중 발광표시장치는 빠른 응답속도, 고휘도 및 시야각이 넓은 전기적 그리고 광학적 특성과 더불어 유연한 형태로 구현할 수 있는 기구적 특성 등과 같이 많은 장점이 있다.
본 발명은 대형화 추세에 대응하여 표시 패널의 크기가 증가할 경우 발생할 수 있는 서브 픽셀의 위치별 IR 드랍 편차를 방지 및 보상하여 균일한 휘도를 구현하는 것이다. 또한, 본 발명은 고 휘도 및 고 전류 제품군에 대한 IR 드랍 편차를 방지 및 보상하여 소자의 구동 안정성은 물론이고 수명을 향상하는 것이다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 표시 패널; 상기 표시 패널에 제1전위전압과 제2전위전압을 공급하는 전원 공급부; 및 상기 표시 패널에 인가된 상기 제1전위전압을 센싱하여 상기 전원 공급부에 피드백하는 스위치 회로부를 포함하고, 상기 전원 공급부는 상기 스위치 회로부로부터 피드백된 제1전위전압을 기반으로 상기 제1전위전압을 보상하여 출력하는 발광표시장치를 제공한다.
상기 스위치 회로부는 상기 표시 패널 상의 적어도 하나의 스캔라인마다 인가된 상기 제1전위전압을 센싱하여 상기 전원 공급부에 피드백할 수 있다.
상기 스위치 회로부는 상기 표시 패널에 스캔신호를 공급하는 시프트 레지스터 회로부에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 스위치 회로부는 상기 표시 패널의 비표시영역에 위치하는 다수의 스위치들을 포함할 수 있다.
상기 다수의 스위치들은 상기 시프트 레지스터 회로부로부터 순차적으로 출력된 스캔신호에 응답하여 순차적으로 턴온 동작할 수 있다.
상기 전원 공급부는 상기 스위치 회로부로부터 피드백된 제1전위전압과 레퍼런스전압을 기반으로 상기 제1전위전압을 실시간 보상할 수 있다.
상기 제1전위전압은 상기 표시 패널에 배치된 제1전위전압의 인입부로부터 멀어질수록 높은 레벨로 보상될 수 있다.
상기 표시 패널은 적어도 2개의 층으로 적층된 발광층을 포함하는 발광다이오드를 포함할 수 있다.
상기 적어도 2개의 층으로 적층된 발광층은 서로 동일한 색을 발광하며 순색 중 하나를 표현하거나 서로 다른 색을 발광하며 백색을 표현할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은 표시 패널에 인가된 제1전위전압을 센싱하여 전원 공급부에 피드백하는 단계; 및 상기 피드백된 제1전위전압을 기반으로 상기 표시 패널에 인가할 제1전위전압을 보상하는 단계를 포함하는 발광표시장치의 구동방법을 제공한다.
상기 표시 패널에 인가할 제1전위전압을 보상하는 단계는 상기 피드백된 제1전위전압과 레퍼런스전압을 기반으로 상기 제1전위전압을 실시간 보상할 수 있다.
상기 제1전위전압은 상기 표시 패널에 배치된 제1전위전압의 인입부로부터 멀어질수록 높은 레벨로 보상될 수 있다.
본 발명은 대형화 추세에 대응하여 표시 패널의 크기가 증가할 경우 발생할 수 있는 서브 픽셀의 위치별 IR 드랍 편차를 방지 및 보상하여 균일한 휘도를 구현할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 고 휘도 및 고 전류 제품군에 대한 IR 드랍 편차를 방지 및 보상하여 소자의 구동 안정성은 물론이고 수명을 향상할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광표시장치의 개략적인 블록도이고, 도 2는 서브 픽셀의 개략적인 회로 구성도이고, 도 3은 게이트인 패널 방식 스캔 구동부와 관련된 장치의 구성 예시도이고, 도 4는 시프트 레지스터 회로부의 배치예를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 표시 패널에 배치된 제1전원라인의 IR 드랍에 대해 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따라 발광표시장치의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따라 표시 패널에 배치된 스위치 회로부와 픽셀 회로부를 더욱 상세히 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 제1실시예에 따라 전원 공급부와 스위치 회로부를 더욱 상세히 나타낸 제1예시도이고, 도 10은 본 발명의 제1실시예에 따라 전원 공급부와 스위치 회로부를 더욱 상세히 나타낸 제2예시도이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따라 전원 공급부의 구성을 더욱 상세히 나타낸 도면이고, 도 12 내지 도 14는 본 발명의 제2실시예에 따라 스위치 회로부의 동작 상태별 센싱 및 보상의 흐름을 보여주는 도면들이고, 도 15 및 도 16은 본 발명의 제2실시예에 따른 스위치 회로부의 동작 여부에 따른 전압-전류 변화를 보여주는 도면들이다.
도 17은 본 발명의 실시예를 적용할 수 있는 서브 픽셀의 회로 구성 예시도이고, 도 18 내지 도 23은 도 17에 도시된 서브 픽셀의 구동 타이밍과 본 발명의 실시예 적용시 이점을 설명하기 위한 도면들이다.
도 24 및 도 25는 본 발명의 실시예 적용시 할 수 있는 서브 픽셀을 설명하기 위한 계층 구조 예시도들이다.
본 발명에 따른 발광표시장치는 텔레비전, 영상 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈시어터, 스마트폰, 자동차 전장, 플렉시블 표시기기, 웨어러블 기기 등으로 구현된다. 발광표시장치는 무기 발광다이오드를 기반으로 구현되거나 유기 발광다이오드를 기반으로 구현된다. 그러나 이하에서는 설명의 편의를 위해 유기 발광다이오드를 기반으로 구현된 것을 일례로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광표시장치의 개략적인 블록도이고, 도 2는 서브 픽셀의 개략적인 회로 구성도이고, 도 3은 게이트인 패널 방식 스캔 구동부와 관련된 장치의 구성 예시도이고, 도 4는 시프트 레지스터 회로부의 배치예를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발광표시장치에는 영상 처리부(110), 타이밍 제어부(120), 데이터 구동부(130), 스캔 구동부(140), 전원 공급부(180) 및 표시 패널(150)이 포함된다.
영상 처리부(110)는 외부로부터 공급된 데이터신호(DATA)와 더불어 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 출력한다. 영상 처리부(110)는 데이터 인에이블 신호(DE) 외에도 수직 동기신호, 수평 동기신호 및 클럭신호 중 하나 이상을 출력할 수 있으나 이 신호들은 설명의 편의상 생략 도시한다.
타이밍 제어부(120)는 영상 처리부(110)로부터 데이터 인에이블 신호(DE) 또는 수직 동기신호, 수평 동기신호 및 클럭신호 등을 포함하는 구동신호와 더불어 데이터신호(DATA)를 공급받는다. 타이밍 제어부(120)는 구동신호에 기초하여 스캔 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC) 등을 출력한다.
데이터 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 타이밍 제어부(120)로부터 공급되는 디지털 형태의 데이터신호(DATA)를 샘플링하고 래치한 후 감마 기준전압을 기반으로 아날로그 형태의 데이터전압으로 변환하여 출력한다. 데이터 구동부(130)는 데이터라인들(DL1 ~ DLm)을 통해 데이터전압을 출력한다. 데이터 구동부(130)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성될 수 있다.
스캔 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔신호를 출력한다. 스캔 구동부(140)는 게이트라인들(GL1 ~ GLn)을 통해 스캔하이전압과 스캔로우전압으로 이루어진 스캔신호 등을 출력한다. 스캔 구동부(140)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성되거나 표시 패널(150)에 게이트인패널(Gate In Panel) 방식으로 형성된다. 게이트인 패널 방식 스캔 구동부와 관련된 설명은 이하에서 다룬다.
전원 공급부(180)는 표시 패널(150)에 배치된 제1전원라인(EVDD)과 제2전원라인(EVSS)에 연결된다. 전원 공급부(180)는 제1전원라인(EVDD)과 제2전원라인(EVSS)을 통해 제1전위전압(고전위전압)과 제2전위전압(저전위전압)을 출력한다. 제1전원라인(EVDD)과 제2전원라인(EVSS)을 통해 전달되는 제1전위전압(고전위전압)과 제2전위전압(저전위전압)은 표시 패널(150)의 서브 픽셀들(SP)에 인가된다.
표시 패널(150)은 전원 공급부(180)로부터 공급된 전압과 데이터 구동부(130) 및 스캔 구동부(140)로부터 공급된 데이터전압 및 스캔신호에 대응하여 영상을 표시한다. 표시 패널(150)은 영상을 표시할 수 있도록 동작하는 서브 픽셀들(SP)을 포함한다. 서브 픽셀들(SP)은 발광 특성(소자의 재료, 수명, 광도 등)에 따라 하나 이상 다른 발광 면적을 가질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 서브 픽셀(SP)은 데이터라인(DL1), 게이트라인(GL1), 제1전원라인(EVDD) 및 제2전원라인(EVSS)에 전기적으로 연결된다. 하나의 서브 픽셀(SP)에는 빛을 발광하는 유기 발광다이오드(OLED)와 이를 구동하는 픽셀 회로(CC)가 포함된다.
픽셀 회로(CC)는 데이터전압을 전달하기 위한 스위칭 트랜지스터, 데이터전압을 저장하는 커패시터, 커패시터에 저장된 데이터전압 등을 기반으로 구동전류를 생성하는 구동 트랜지스터 등을 포함한다. 픽셀 회로(CC)는 구동 트랜지스터나 유기 발광다이오드(OLED) 등의 열화를 보상하기 위한 보상회로가 더 포함될 수도 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 게이트인 패널 방식 스캔 구동부는 시프트 레지스터 회로부(131)(스캔신호 발생부)와 레벨 시프터부(135)(클록신호 및 전압 발생부)를 포함할 수 있다. 레벨 시프터부(135)는 타이밍 제어부(120)로부터 출력된 신호들을 기반으로 다수의 클록신호(Gclk)와 스타트신호(Gvst) 등을 생성 및 출력한다.
시프트 레지스터 회로부(131)는 레벨 시프터부(135)로부터 출력된 다수의 클록신호(Gclk)와 스타트신호(Gvst) 등을 기반으로 동작하며, 표시 패널(150)에 인가할 스캔신호들(Scan[1] ~ Scan[n])을 생성 및 출력한다.
시프트 레지스터 회로부(131)는 도 4(a)와 같이 표시 패널(150)의 좌우측 비표시영역(NA)에 배치될 수 있다. 또한, 시프트 레지스터 회로부(131)는 도 4(b)와 같이, 표시 패널(150)의 상하측 비표시영역(NA)에 배치될 수도 있다. 시프트 레지스터 회로부(131)의 경우 표시영역(AA)의 좌우측 또는 상하측에 위치하는 비표시영역(NA)에 쌍을 이루며 배치된 것을 일례로 도시 및 설명하였으나 좌측, 우측, 상측 또는 하측에 하나만 배치될 수도 있으며, 이에 한정되지 않는다.
도 5 및 도 6은 표시 패널에 배치된 제1전원라인의 IR 드랍에 대해 설명하기 위한 도면들이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1전원라인(EVDD)과 제2전원라인(EVSS)은 전원 공급부(180)로부터 출력된 제1전위전압과 제2전위전압을 표시 패널(150)의 모든 서브 픽셀에 전달하는 역할을 한다.
표시 패널(150)의 구조에 따라 다를 수 있으나, 제2전원라인(EVSS)은 표시영역(AA)의 전면을 덮는 공통층 형태로 형성되는 반면 제1전원라인(EVDD)은 도시된 바와 같이 굵은 수직 라인 형태로 배치된다.
제1전원라인(EVDD)은 표시영역(AA) 내에 하나의 라인만 존재하지 않고 다수 또는 매쉬 형태로 배치되지만 제1전위전압이 입력되는 입력단으로부터 멀어질수록 IR 드랍의 영향을 받게 된다. 이는 도 6에서 P1의 위치보다 P4의 위치에서 보이는 바와 같이 제1전위전압(Evdd)이 떨어지는 모습을 보면 알 수 있다.
그러므로 표시 패널을 구현할 때에는 제1전원라인(EVDD)을 통해 인가되는 제1전위전압의 전압 강하를 고려한 설계 방식이 필요하다. 아울러, 표시 패널을 고해상도로 구현하고자 하는 경우, 표시 패널을 대면적으로 구현하고자 하는 경우, 표시 패널의 개구율을 높이고자 하고자 하는 경우, 표시 패널의 구조적 특성상 적은 수의 제1전원라인만 배치할 수 있는 경우 등 다양한 설계적 한계 또한 고려 요소가 될 수 있으므로 이를 참고할 필요도 있다.
이하의 본 발명에서는 앞서 설명한 제1전위전압의 전압 강하 문제를 다양한 관점에서 고려하여 기존 대비 기술적 및 설계적 한계를 뛰어 넘을 수 있는 보상 장치와 이를 이용한 보상 방법을 설명한다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따라 발광표시장치의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따라 표시 패널에 배치된 스위치 회로부와 픽셀 회로부를 더욱 상세히 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 제1실시예에 따라 전원 공급부와 스위치 회로부를 더욱 상세히 나타낸 제1예시도이고, 도 10은 본 발명의 제1실시예에 따라 전원 공급부와 스위치 회로부를 더욱 상세히 나타낸 제2예시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 표시 패널(150)에는 스위치 회로부(155)가 위치한다. 스위치 회로부(155)는 전원 공급부(180)로부터 출력된 제1전위전압(Evdd)을 센싱한 후 전원 공급부(180)에 피드백(되먹임)하는 역할을 수행하도록 동작할 수 있다. 이를 위해, 스위치 회로부(155)는 스캔 구동부에 포함된 시프트 레지스터 회로부(131)와 연동하여 동작할 수 있다.
전원 공급부(180)는 스위치 회로부(155)의 스위칭 동작에 의해 피드백된 제1전위전압을 기반으로 보상된 제1전위전압(Evdd)을 출력할 수 있다. 이를 위해, 전원 공급부는 표시 패널(150)의 제1전원라인(EVDD)에 출력단이 연결되고, 스위치 회로부(155)의 피드백 전압 출력단(FB_EVDD)에 입력단(피드백단)이 연결될 수 있다.
위와 같은 구성에 의해, 전원 공급부(180)는 특정 기간마다 표시 패널(150)로부터 피드백된 제1전위전압을 인가받음과 동시에 보상된 제1전위전압(Evdd)을 출력하는 동작을 수행하며 IR 드랍 문제를 해소할 수 있다. 이때, 전원 공급부(180)는 제2전위전압(Evss)을 고정한 상태에서 제1전위전압(Evdd)만 보상을 위한 가변을 하는 것을 일례로 도시하였다. 그러나 표시 패널(150)의 구동 방법에 따라 제2전위전압(Evss) 또한 제1전위전압(Evdd)의 보상과 더불어 가변될 수도 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 표시 패널(150) 상에는 픽셀 회로부(SP1-1 ~ SPm-n)가 배치될 수 있다. 픽셀 회로부(SP1-1 ~ SPm-n)는 매트릭스 형태로 표시영역(AA) 내에 배치될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
표시 패널(150) 상에는 제1메인전원라인(EVDDM)과 제1보조전원라인(EVDDS)이 그물(mesh) 형태로 배치될 수 있다. 제1메인전원라인(EVDDM)은 수직 방향으로 배치되고, 제1보조전원라인(EVDDS)은 수평 방향으로 배치될 수 있다. 제1보조전원라인(EVDDS)은 스캔라인과 같이 라인마다 배치될 수 있다.
제1메인전원라인(EVDDM)은 수직 방향으로 균일한 두께를 가지고 배치되므로 제1전위전압의 인입부로부터 멀어질수록 저항(R1 < Rn-1 < Rn)이 높아질 수 있다. 제1전위전압의 인입부는 전원 공급부의 출력단에 가까운 곳이다.
표시 패널(150)의 표시영역(AA)과 인접하는 비표시영역에는 스위치 회로부(155)가 배치된다. 스위치 회로부(155)는 다수의 스위치들(FT_1 ~ FT_n)을 포함할 수 있다. 다수의 스위치들(FT_1 ~ FT_n)은 3전극 소자 즉 트랜지스터로 이루어질 수 있다.
스위치 회로부(155)는 서브 픽셀들에 인가된 제1전위전압을 하나의 스캔라인씩 센싱(한 라인이 센싱될 때 다른 라인들은 센싱되지 않음)하도록 동작할 수 있다. 따라서, 다수의 스위치들(FT_1 ~ FT_n)은 스캔라인마다 하나씩 배치될 수 있다. 전류 또는 전압 누설의 우려가 있어 이를 고려한다면 하나의 스캔라인에 적어도 2개씩 스위치를 배치할 수도 있다. 또한, 다수의 스위치들(FT_1 ~ FT_n)은 적어도 2개의 스캔라인마다 하나씩 배치될 수도 있다.
그러나 이하 본 발명에서는 센싱 및 보상의 정확/정밀도를 향상하기 위해 하나의 스캔라인에 하나의 스위치가 배치된 것을 일례로 하나 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
앞서 설명하였듯이, 하나의 스캔라인에 하나의 스위치가 배치되므로 제1스캔라인(SCAN[1])에는 제1스위치(FT_1)가 배치되고, 제N-1스캔라인(SCAN[n-1])에는 제N-1스위치(FT_n-1)가 배치되고, 마지막 번째인 제N스캔라인(SCAN[n])에는 제N스위치(FT_n)가 배치될 수 있다.
다수의 스위치들(FT_1 ~ FT_n)은 스캔신호에 응답하여 순차적으로 턴온 동작(한 라인이 턴온될 때 다른 라인들은 턴온되지 않음)을 할 수 있다. 이를 위해, 다수의 스위치들(FT_1 ~ FT_n)은 다음과 같이 접속될 수 있다.
제1스위치(FT_1)는 제1스캔라인(SCAN[1])에 게이트전극이 연결되고 제1스캔라인(SCAN[1])에 위치하는 제1메인전원라인(EVDDM)과 제1보조전원라인(EVDDS)에 제1전극이 연결되고 피드백 전압 출력단(FB_EVDD)에 제2전극이 연결될 수 있다. 제N-1스위치(FT_n-1)는 제N-1스캔라인(SCAN[n-1])에 게이트전극이 연결되고 제N-1스캔라인(SCAN[n-1])에 위치하는 제1메인전원라인(EVDDM)과 제1보조전원라인(EVDDS)에 제1전극이 연결되고 피드백 전압 출력단(FB_EVDD)에 제2전극이 연결될 수 있다. 제N스위치(FT_n)는 제N스캔라인(SCAN[n])에 게이트전극이 연결되고 제N스캔라인(SCAN[n])에 위치하는 제1메인전원라인(EVDDM)과 제1보조전원라인(EVDDS)에 제1전극이 연결되고 피드백 전압 출력단(FB_EVDD)에 제2전극이 연결될 수 있다. 제1스위치(FT_1)와 제N-1스위치(FT_n-1) 사이에 위치하는 제2스위치 내지 제N-2스위치도 위와 같은 형태로 연결될 수 있다. 피드백 전압의 인입부는 전원 공급부의 입력단에 가까운 곳이다.
도 9의 제1예시에 따르면, 시프트 레지스터 회로부(131)는 표시 패널(150)의 표시영역(AA)과 인접한 비표시영역에 배치될 수 있고, 스위치 회로부(155)는 시프트 레지스터 회로부(131)보다 더 외곽에 배치될 수 있다.
도 10의 제2예시에 따르면, 시프트 레지스터 회로부(131)와 스위치 회로부(155)는 하나의 장치로 통합되어 표시 패널(150)의 표시영역(AA)과 인접한 비표시영역에 배치될 수 있다. 이때, 스위치 회로부(155)는 시프트 레지스터 회로부(131)보다 더 외곽에 배치된 것을 일례로 도시하였으나 이와 반대로 배치될 수도 있다.
한편, 도 9 및 도 10의 예시에서는 스위치 회로부(155)가 표시 패널(150)의 비표시영역 상에 배치된 시프트 레지스터 회로부(131)(게이트인패널)와 연동하는 것을 일례로 설명하였다. 그러나 스위치 회로부(155)는 IC 형태로 구현된 스캔 구동부로부터 출력된 스캔신호에 의해서도 동작할 수 있으므로, 이는 하나의 예시로 이해되어야 한다. 또한, 도 9 및 도 10의 예시에서는 스위치 회로부(155)가 표시 패널(150)의 비표시영역 상에 배치된 것을 일례로 하였으나, 이는 표시영역의 최외곽(비표시영역에 인접하는 곳)에 배치된 서브 픽셀들의 내부에 배치된 형태로 구현될 수도 있다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 스위치 회로부(155)에 포함된 다수의 스위치들(FT_1 ~ FT_n)은 스캔신호에 응답하여 순차적으로 턴온 동작하므로 시프트 레지스터 회로부(131)의 스캔라인들(SCAN[1] ~ SCAN[n])에 각각 연결될 수 있다. 스위치 회로부(155)는 시프트 레지스터 회로부(131)로부터 순차적으로 출력되는 스캔신호(Scan[1] ~ Scan[n])에 대응하여 라인마다 순차적으로 턴온 동작할 수 있다.
전원 공급부(180)는 제1전위전압(Evdd)을 출력하는 제1전위전압 출력부(181)와 피드백된 제1전위전압(FB_Evdd)을 기반으로 제1전위전압 출력부(181)로부터 출력되는 제1전위전압(Evdd)을 가변하는 전원 제어부(185) 등을 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따라, 제1실시예의 스위치 회로부(155)는 스캔라인마다 턴온 동작하며 제1전위전압(Evdd)을 센싱하여 전원 공급부(180)에 피드백할 수 있다. 또한, 제1실시예의 전원 공급부(180)는 피드백된 제1전위전압(FB_Evdd)을 기반으로 제1전위전압(Evdd)을 보상하여 출력할 수 있다.
이하, 제1전위전압 출력부(181)와 전원 제어부(185)를 구체하여 본 발명의 제2실시예를 설명한다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따라 전원 공급부의 구성을 더욱 상세히 나타낸 도면이고, 도 12 내지 도 14는 본 발명의 제2실시예에 따라 스위치 회로부의 동작 상태별 센싱 및 보상의 흐름을 보여주는 도면들이고, 도 15 및 도 16은 본 발명의 제2실시예에 따른 스위치 회로부의 동작 여부에 따른 전압-전류 변화를 보여주는 도면들이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제1전위전압 출력부(181)는 제1스위칭 트랜지스터(SW1) 및 제2스위칭 트랜지스터(SW2)와 같은 능동소자와 더불어 입력 커패시터(CIN), 출력 커패시터(COUT) 및 인덕터(IND) 등과 같은 수동소자를 포함할 수 있다.
입력 커패시터(CIN)는 입력단(VIN)에 일단이 연결되고 그라운드단(GND)에 타단이 연결될 수 있다. 인덕터(IND)는 입력단(VIN)에 일단이 연결되고 제1스위칭 트랜지스터(SW1)의 제1전극 및 제2스위칭 트랜지스터(SW2)의 제1전극에 타단이 연결될 수 있다. 출력 커패시터(COUT)는 출력단(EVDDO)에 일단이 연결되고 그라운드단(GND)에 타단이 연결될 수 있다.
제1스위칭 트랜지스터(SW1)는 인덕터(IND)의 타단에 제1전극이 연결되고 그라운드단(GND)에 제2전극이 연결되고 제1제어신호라인(GC1)에 게이트전극이 연결될 수 있다. 제2스위칭 트랜지스터(SW2)는 인덕터(IND)의 타단에 제1전극이 연결되고 출력단(EVDDO)에 제2전극이 연결되고 제2제어신호라인(GC2)에 게이트전극이 연결될 수 있다.
제1전위전압 출력부(181)는 상기와 같은 소자를 기반으로 입력전압(Vin)을 가변하거나 보상한 후 제1전위전압(Evdd)으로 출력할 수 있다.
전원 제어부(185)는 에러 앰프(ER_AMP) 등과 같은 능동소자를 포함할 수 있다. 에러 앰프(ER_AMP)는 스위치 회로부(155)의 피드백 전압 출력단(FB_EVDD)에 제1단자(FB)가 연결되고 레퍼런스전압에 제2단자(REF)가 연결되고 제1제어신호라인(GC1) 및 제2제어신호라인(GC2) 중 적어도 하나에 출력단이 연결될 수 있다. 도시된 도면에서는 전원 제어부(185)가 하나의 에러 앰프(ER_AMP)로만 이루어진 것으로 도시되어 있으나 이는 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다른 회로를 더 포함할 수 있다.
전원 제어부(185)는 스위치 회로부(155)로부터 전달된 피드백된 제1전위전압(FB_Evdd)과 레퍼런스전압 등을 기반으로 전압제어신호를 출력할 수 있다. 레퍼런스전압은 표시 패널 전반의 스캔라인별 전압을 대표할 수 있는 값으로 설정될 수 있다. 그리고 레퍼런스전압은 스캔신호와 동기하여 스캔라인별 대표 전압값으로 변경될 수 있다. 전압제어신호는 제1전위전압 출력부(181)의 제1스위칭 트랜지스터(SW1) 및 제2스위칭 트랜지스터(SW2) 중 적어도 하나에 연결된 제1제어신호라인(GC1) 및 제2제어신호라인(GC2) 중 적어도 하나를 통해 전달될 수 있다.
도 11의 구성으로 구현된 스위치 회로부(155)는 도 12 내지 도 14와 같이, 스캔신호에 대응하여 턴온 동작하며 스캔라인마다 제1전위전압(Evdd)을 순차적으로 센싱하여 전원 공급부(180)에 피드백할 수 있다. 이와 동시에, 전원 공급부(180)는 피드백된 제1전위전압(FB_Evdd)을 기반으로 스캔라인마다 제1전위전압(Evdd)을 실시간 보상하여 순차적으로 출력할 수 있다.
한편, 도 12 내지 도 14에서 인출부의 방향을 향하여 내려오는 화살표는 센싱을 그리고 인입부의 반대 방향을 향하여 올라가는 화살표는 보상을 의미한다. 이 화살표의 움직임을 보면 알 수 있듯이, 본 발명에 따르면 스캔라인마다 제1전위전압(Evdd)을 실시간 센싱 및 보상할 수 있다.
도 15와 같이, 본 발명에 따른 보상회로를 동작시키지 않으면, 서브 픽셀들(SP 1-1 ~ SP 1-n) 간에 전류 편차가 유발되는 현상을 방지하기 어렵다. 그 이유는 스캔라인별 IR 드랍의 고려 없이 전원 공급부의 제1전위전압(EVDD_PMIC)이 일정하게 출력되기 때문이다. 따라서, 보상회로가 미동작하면 제1전원라인들(EVDD_1-1 ~ EVDD_1-n) 간에 제1전위전압의 편차(VDD_1-1 > VDD_1-2 > … VDD_1-n)와 더불어 서브 픽셀들(SP 1-1 ~ SP 1-n) 간에 전류 편차가 스캔라인마다 유발될 수 있다.
도 16과 같이, 본 발명에 따른 보상회로를 동작시키면, 서브 픽셀들(SP 1-1 ~ SP 1-n) 간에 전류 편차가 유발되는 현상을 방지할 수 있다. 그 이유는 스캔라인별 IR 드랍이 고려되어 전원 공급부의 제1전위전압(EVDD_PMIC)이 스캔라인별로 보상되어 출력되기 때문이다. 따라서, 보상회로가 동작하면 제1전원라인들(EVDD_1-1 ~ EVDD_1-n) 간에 존재하는 편차에 대응한 스캔라인별 제1전위전압의 보상(VDD_1-1 ≒ VDD_1-2 ≒ … VDD_1-n)이 수행되기 때문에 서브 픽셀들(SP 1-1 ~ SP 1-n) 간에 전류 편차가 스캔라인마다 유발되는 문제는 해소될 수 있다.
도 16을 참고하면, 전원 공급부에 가까운 제1스캔신호 입력 지점(Scan[1] On)의 제1전위전압보다 제N스캔신호 입력 지점(Scan[n]) On)의 제1전위전압의 레벨이 높다. 이는 제1전위전압의 인입부로부터 멀어질수록 제1전위전압이 높은 레벨로 보상됨을 의미한다. 이밖에, 도 15 및 도 16의 시뮬레이션 결과는 모든 서브 픽셀들에 인가되는 데이터전압(Vdata)을 일정하게(예: 솔리드 패턴과 같은 특정 계조) 유지한 상태에서 나타나는 결과를 그래프화 한 것임을 참고한다.
도 17은 본 발명의 실시예를 적용할 수 있는 서브 픽셀의 회로 구성 예시도이고, 도 18 내지 도 23은 도 17에 도시된 서브 픽셀의 구동 타이밍과 본 발명의 실시예 적용시 이점을 설명하기 위한 도면들이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예를 적용할 수 있는 서브 픽셀은 내부 보상을 할 수 있는 회로를 포함할 수 있다. 도 17의 서브 픽셀은 7개의 P타입 트랜지스터(T1 ~ T6, DT)와 1개의 커패시터(Cst)로 이루어진 것을 일례로 하나 이는 하나의 예시일 뿐, 본 발명은 다양한 내부 보상형 서브 픽셀에 적용할 수 있다.
구동 트랜지스터(DT)는 제1노드(Node1)에 제1전극이 연결되고 제3노드(Node3)에 제2전극이 연결되고 제2노드(Node2)에 게이트전극이 연결될 수 있다. 구동 트랜지스터(DT)는 유기 발광다이오드(OLED)를 동작시킬 수 있는 구동전류를 발생하는 역할을 할 수 있다.
제1트랜지스터(T1)는 구동 트랜지스터(DT)의 게이트전극인 제2노드(Node2)에 제2전극이 연결되고 제2전극인 제3노드(Node3)에 제1전극이 연결되고 제N스캔라인(SCAN[n])에 게이트전극이 연결될 수 있다. 제1트랜지스터(T1)는 구동 트랜지스터(DT)의 게이트전극과 제2전극을 다이오드 커넥션 상태로 만드는 역할을 할 수 있다.
제2트랜지스터(T2)는 제1데이터라인(DL1)에 제1전극이 연결되고 구동 트랜지스터(DT)의 제1전극인 제1노드(Node1)에 제2전극이 연결되고 제N스캔라인(SCAN[n])에 게이트전극이 연결될 수 있다. 제2트랜지스터(T2)는 제1데이터라인(DL1)을 통해 입력되는 데이터전압을 제1노드(Node1)에 전달하는 역할을 할 수 있다.
제3트랜지스터(T3)는 제1전원라인(EVDD)에 제1전극이 연결되고 제1노드(Node1)에 제2전극이 연결되고 제N발광제어신호라인(EM[n])에 게이트전극이 연결될 수 있다. 제3트랜지스터(T3)는 제1전원라인(EVDD)을 통해 인가되는 제1전위전압을 제1노드(Node1)에 전달하는 역할을 할 수 있다.
제4트랜지스터(T4)는 제3노드(Node3)에 제1전극이 연결되고 유기 발광다이오드(OLED)의 애노드전극에 연결된 제4노드(Node4)에 제2전극이 연결되고 제N발광제어신호라인(EM[n])에 게이트전극이 연결될 수 있다. 제4트랜지스터(T4)는 구동 트랜지스터(DT)로부터 발생된 구동전류를 유기 발광다이오드(OLED)에 전달하는 역할을 할 수 있다.
제5트랜지스터(T5)는 제2노드(Node2)에 제1전극이 연결되고 초기화전압라인(VINI)에 제2전극이 연결되고 제N-1스캔라인(SCAN[n-1])에 게이트전극이 연결될 수 있다. 제5트랜지스터(T5)는 제2노드(Node2)에 초기화전압을 전달하는 역할을 할 수 있다.
제6트랜지스터(T6)는 제4노드(Node4)에 제1전극이 연결되고 초기화전압라인(VINI)에 제2전극이 연결되고 제N-1스캔라인(SCAN[n-1])에 게이트전극이 연결될 수 있다. 제6트랜지스터(T6)는 제4노드(Node4)에 초기화전압을 전달하는 역할을 할 수 있다.
커패시터(Cst)는 제1전원라인(EVDD)에 일단이 연결되고 제2노드(Node2)에 타단이 연결될 수 있다. 커패시터(Cst)는 데이터전압을 저장하는 역할을 할 수 있다.
유기 발광다이오드(OLED)는 제4노드(Node4)에 애노드전극이 연결되고 제2전원라인(EVSS)에 캐소드전극이 연결될 수 있다. 유기 발광다이오드(OLED)는 구동 트랜지스터(DT)로부터 발생된 구동전류에 대응하여 빛을 발광하는 역할을 할 수 있다.
도 18 및 도 19와 같이, 제N-1스캔신호(Scan[n-1])가 로직로우로 인가되고, 제N스캔신호(Scan[n])가 로직하이로 인가되고, 발광제어신호(EM)가 로직하이로 인가되면 서브 픽셀은 초기화될 수 있다. 서브 픽셀을 초기화하는 초기화 단계(INI) 동안 제5트랜지스터(T5)와 제6트랜지스터(T6)는 상태가 된다. 그리고 구동 트랜지스터(DT)의 게이트노드(DT-G)인 제2노드(Node2), 커패시터(Cst) 및 유기 발광다이오드(OLED)는 낮은 초기화 전압에 의해 초기화된다.
도 20 및 도 21과 같이, 제N-1스캔신호(Scan[n-1])가 로직하이로 인가되고, 제N스캔신호(Scan[n])가 로직로우로 인가되고, 발광제어신호(EM)가 로직하이로 인가되면 서브 픽셀은 데이터전압을 저장할 수 있다. 서브 픽셀을 어드레싱하는 어드레싱 단계(ADDR) 동안 제1트랜지스터(T1), 제2트랜지스터(T2) 및 구동 트랜지스터(DT)는 턴온 상태가 된다. 그리고 커패시터(Cst)는 데이터전압을 저장하게 된다. 이때, 데이터전압은 Vdata(데이터전압)+Vth(DT의 문턱전압)으로 수렴(Vth < 0 @ PMOS)되고, 커패시터(Cst)의 양단은 VDD(제1전위전압)-(Vdata+Vth)으로 충전된다.
도 22 및 도 23과 같이, 제N-1스캔신호(Scan[n-1])가 로직하이로 인가되고, 제N스캔신호(Scan[n])가 로직하이로 인가되고, 발광제어신호(EM)가 로직로우로 인가되면 서브 픽셀은 빛을 발광할 수 있다. 서브 픽셀이 빛을 발광하는 발광 단계(EMI) 동안 제3트랜지스터(T3), 구동 트랜지스터(DT) 및 제4트랜지스터(T4)는 턴온 상태가 된다. 그리고 유기 발광다이오드(OLED)는 빛을 발광하게 된다.
이때, 구동 트랜지스터(DT)의 구동전류는 (Vgs-Vth)2 에 비례한다. 그리고 Vgs(DT의 게이트소스전압)는 커패시터(Cst)의 양단 전압에 해당하므로 VDD > Vdata인 경우 (Vgs-Vdata)2 에 비례한다. 따라서, 도 17에 도시된 서브 픽셀은 어드레싱 단계(ADDR) 동안에 인가되는 VDD(제1전위전압)값이 휘도에 영향을 줄 수 있다. 그러므로 본 발명과 같은 보상회로를 도 17의 서브 픽셀과 같은 내부 보상 방식에 적용할 경우, 표시 패널의 휘도 균일도를 높일 수 있음을 알 수 있다.
도 24 및 도 25는 본 발명의 실시예 적용시 할 수 있는 서브 픽셀을 설명하기 위한 계층 구조 예시도들이다.
도 24 및 도 25와 같이, 유기 발광다이오드는 하부전극층(LE)과 상부전극층(UE) 사이에 존재하는 하부 발광소자층(OLED1), 전하생성층(CGL) 및 상부 발광소자층(OLED2)을 포함할 수 있다.
도 24와 같이, 하부 발광소자층(OLED1)은 하부 공통층(LAY1, LAY3)과 상부 공통층(LAY2, LAY4) 사이의 제1발광층(EML1)과 제2발광층(EML2)을 포함할 수 있다. 제1발광층(EML1)과 제2발광층(EML2)은 동일한 색을 발광하거나 백색의 빛을 발광하기 위해 서로 상이한 색(예를 들면, 적색, 녹색, 청색 중 선택된 색)을 각각 발광할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 25와 같이, 상부 발광소자층(OLED2)은 제1하부 공통층(LAY1)과 제1상부 공통층(LAY2) 사이의 제1발광층(EML1) 그리고 제2하부 공통층(LAY3)과 제2상부 공통층(LAY4) 사이의 제2 및 제3발광층(EML2, EML3)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3발광층(EML1 ~ EML3)은 동일한 색을 발광하거나 백색의 빛을 발광하기 위해 서로 상이한 색(예를 들면, 적색, 녹색, 청색 중 선택된 색)을 각각 발광할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
즉, 도 24 및 도 25와 같이 적어도 2개의 층으로 적층된 발광층을 갖는 유기 발광다이오드는 적색, 녹색 및 청색 등과 같은 순색 중 하나를 발광하기 위한 탠덤 구조로 구현되어 서브 픽셀 내에 포함되거나 다수의 색으로 백색을 발광하기 위한 탠덤 구조로 구현되어 서브 픽셀 내에 포함될 수 있다.
본 발명은 유기 발광다이오드의 하부전극층(LE)(예: 애노드전극)과 상부전극층(UE)(예: 캐소드전극) 사이에 적어도 2개의 발광소자층(OLED1, OLED2)이 존재하는 탠덤 구조에 적용 시 유리한 이점을 제공할 수 있다. 그 이유 중 하나를 설명하면, 탠덤 구조로 구현된 유기 발광다이오드는 높은 구동 전압이 필요하고 이로 인한 전류량의 증가로 제1전위전압의 IR 드랍 시 그 영향이 심화되기 때문이다.
그러므로 본 발명의 실시예는 탠덤 구조의 유기 발광다이오드를 포함하는 서브 픽셀에서 고려되어야 하는 제1전위전압의 IR 드랍을 충분히 보상할 수 있기 때문에 소자의 구동 안정성은 물론이고 소자가 받을 수 있는 스트레스 완화하여 수명을 향상할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 제1전위전압의 IR 드랍을 충분히 보상할 수 있기 때문에 휘도를 균일하게 구현할 수 있다.
이상 본 발명은 대형화 추세에 대응하여 표시 패널의 크기가 증가할 경우 발생할 수 있는 서브 픽셀의 위치별 IR 드랍 편차를 방지 및 보상하여 균일한 휘도를 구현할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 고 휘도 및 고 전류 제품군에 대한 IR 드랍 편차를 방지 및 보상하여 소자의 구동 안정성은 물론이고 수명을 향상할 수 있는 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
150: 표시 패널 180: 전원 공급부
EVDD: 제1전원라인 EVSS: 제2전원라인
181: 제1전위전압 출력부 185: 전원 제어부
155: 스위치 회로부 FB_Evdd: 피드백된 제1전위전압

Claims (12)

  1. 표시 패널;
    상기 표시 패널에 제1전위전압과 제2전위전압을 공급하는 전원 공급부; 및
    상기 표시 패널에 인가된 상기 제1전위전압을 센싱하여 상기 전원 공급부에 피드백하는 스위치 회로부를 포함하고,
    상기 전원 공급부는 상기 스위치 회로부로부터 피드백된 제1전위전압을 기반으로 상기 제1전위전압을 보상하여 출력하는 발광표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 회로부는
    상기 표시 패널 상의 적어도 하나의 스캔라인마다 인가된 상기 제1전위전압을 센싱하여 상기 전원 공급부에 피드백하는 발광표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 회로부는
    상기 표시 패널에 스캔신호를 공급하는 시프트 레지스터 회로부에 전기적으로 연결되는 발광표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스위치 회로부는
    상기 표시 패널의 비표시영역에 위치하는 다수의 스위치들을 포함하는 발광표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다수의 스위치들은
    상기 시프트 레지스터 회로부로부터 순차적으로 출력된 스캔신호에 응답하여 순차적으로 턴온 동작하는 발광표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급부는
    상기 스위치 회로부로부터 피드백된 제1전위전압과 레퍼런스전압을 기반으로 상기 제1전위전압을 실시간 보상하는 발광표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1전위전압은
    상기 표시 패널에 배치된 제1전위전압의 인입부로부터 멀어질수록 높은 레벨로 보상되는 발광표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널은
    적어도 2개의 층으로 적층된 발광층을 포함하는 발광다이오드를 포함하는 발광표시장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 층으로 적층된 발광층은
    서로 동일한 색을 발광하며 순색 중 하나를 표현하거나 서로 다른 색을 발광하며 백색을 표현하는 발광표시장치.
  10. 표시 패널에 인가된 제1전위전압을 센싱하여 전원 공급부에 피드백하는 단계; 및
    상기 피드백된 제1전위전압을 기반으로 상기 표시 패널에 인가할 제1전위전압을 보상하는 단계를 포함하는 발광표시장치의 구동방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 표시 패널에 인가할 제1전위전압을 보상하는 단계는
    상기 피드백된 제1전위전압과 레퍼런스전압을 기반으로 상기 제1전위전압을 실시간 보상하는 발광표시장치의 구동방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1전위전압은
    상기 표시 패널에 배치된 제1전위전압의 인입부로부터 멀어질수록 높은 레벨로 보상되는 발광표시장치의 구동방법.
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