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KR101374443B1 - 유기발광다이오드 표시장치 - Google Patents

유기발광다이오드 표시장치 Download PDF

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KR101374443B1
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Abstract

본 발명은 모니터링 피드백 방식에 따라 화소에 인가되는 고전위 구동전압을 조절하는 유기발광다이오드 표시장치에 관한 것이다.
이 유기발광다이오드 표시장치는 유기발광다이오드와 구동 소자를 포함하여 계조를 표시하는 발광 화소들이 형성되는 유효표시영역과, 상기 발광 화소들의 열화 정도를 모니터링하기 위한 모니터링 화소부가 형성되는 비표시영역을 갖는 표시패널; 상기 모니터링 화소부에 일정 레벨의 모니터링 전류를 공급하는 전류 소스; 상기 전류 소스와 상기 모니터링 화소부 사이의 전류 패스를 형성하여 상기 모니터링 화소부에 걸리는 노드전압을 샘플링하는 샘플링 스위치; 상기 노드전압을 피드백받고, 이 피드백전압을 기반으로 상기 발광 화소들에 인가되는 고전위 구동전압의 레벨을 조절하는 구동전압 조정부; 상기 노드전압이 인가되는 노드와 상기 구동전압 조정부 사이의 전류 패스를 형성하여 상기 피드백전압을 검출하는 검출 스위치; 및 상기 노드전압의 레벨을 상기 구동전압 조정부의 출력한계치 아래로 제한하는 전압 제한부를 구비한다.
온도, 모니터링, 구동전압, 조절, 출력, 불안정

Description

유기발광다이오드 표시장치{Organic Light Emitting Diode Display}
본 발명은 모니터링 피드백 방식에 따라 화소에 인가되는 고전위 구동전압을 조절하는 유기발광다이오드 표시장치에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들(Flat Panel Display, FPD)이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 "LCD"라 한다), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 한다) 및 전계발광소자(Electroluminescence Device) 등이 있다.
PDP는 구조와 제조공정이 단순하기 때문에 경박단소하면서도 대화면화에 가장 유리한 표시장치로 주목받고 있지만 발광효율과 휘도가 낮고 소비전력이 큰 단점이 있다. 스위칭 소자로 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT" 라 함)가 적용된 TFT LCD는 가장 널리 사용되고 있는 평판표시소자이지만 비발광소 자이기 때문에 시야각이 좁고 응답속도가 낮은 문제점이 있다. 이에 비하여, 전계발광소자는 발광층의 재료에 따라 무기발광다이오드 표시장치와 유기발광다이오드 표시장치로 대별되며 특히, 유기발광다이오드 표시장치는 스스로 발광하는 자발광소자를 이용함으로써 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
유기발광다이오드 표시장치는 도 1과 같이 유기발광다이오드(이하, OLED)를 가진다. OLED는 애노드전극과 캐소드전극 사이에 형성된 유기 화합물층(HIL, HTL, EML, ETL, EIL)을 구비한다.
유기 화합물층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)을 포함한다.
애노드전극과 캐소드전극에 구동전압이 인가되면 정공수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동되어 여기자를 형성하고, 그 결과 발광층(EML)이 가시광을 발생하게 된다.
유기발광다이오드 표시장치는 이와 같은 OLED가 포함된 화소를 매트릭스 형태로 배열하고 스캔펄스에 의해 선택된 화소들의 밝기를 비디오 데이터의 계조에 따라 제어한다. 이를 위해 유기발광다이오드 표시장치는 능동소자인 TFT를 순차적으로 턴-온시켜 화소를 선택하고 스토리지 커패시터(Storage Capacitor)에 유지되는 전압으로 화소의 발광을 유지한다.
이러한 유기발광다이오드 표시장치를 구동하는 방식으로는 화소에 인가되는 데이터전압 또는 데이터전류의 세기에 따라 계조를 표시하는 아날로그 방식과, 일정한 세기로 화소에 인가되는 데이터전압 또는 데이터전류의 인가 시간에 따라 계조를 표시하는 디지털 방식이 있다. 아날로그 방식으로 구동되는 유기발광다이오드 표시장치에서는 인가되는 데이터전압 또는 데이터전류의 세기에 따라 유기발광다이오드에 흐르는 전류량을 제어하는 구동 TFT의 전기적 특성(문턱전압, 전자 이동도등)이 구동시간 또는 공정조건에 의해 화소들마다 달라지므로, 정확한 계조를 구현하기 어렵다. 반면, 디지털 방식으로 구동되는 유기발광다이오드 표시장치에서는 구동 TFT를 스위칭 수단으로서만 이용하기 때문에 화소들 간 구동 TFT의 전기적 특성차로 인한 화질 불량을 방지할 수 있다. 최근에는 유기발광다이오드 표시장치를 디지털 방식으로 구동시키는 기술들이 많이 제안되고 있다.
통상 디지털 방식으로 구동되는 유기발광다이오드 표시장치는 외부 온도변화에 따라 OLED의 유기물 특성이 변하여 화질이 떨어지는 것을 보상하기 위해 모니터링 피드백 방식을 이용한다. 모니터링 피드백 방식이란 도 2와 같이 발광 화소들의 열화정도를 예측하기 위한 모니터링 화소부(MP)를 표시패널의 일측에 형성하고, 모니터링 화소부(MP)에 일정한 크기의 모니터링용 전류를 인가한 후 피드백되는 전압을 샘플링하고, 이 샘플링된 전압값을 기반으로 발광 화소들에 공급되는 고전위 구동전압의 레벨을 조정하는 방식을 말한다. 모니터링 화소부(MP)은 제1 모니터링 전류(Ir)가 인가되는 R 모니터링 OLED(MR), 제2 모니터링 전류(Ig)가 인가되는 G 모니터링 OLED(MG), 제3 모니터링 전류(Ib)가 인가되는 B 모니터링 OLED(MB)를 포 함한다. 외부 온도가 변화되면 OLED들(MR,MG,MB)의 유기물 특성이 가변되고, 이에 따라 OLED들(MR,MG,MB)의 저항 성분이 변하여 온도에 의존하여 그 레벨이 가변되는 피드백 전압들(Vrf,Vgf,Vbf)이 파워 IC로 공급된다. 파워 IC는 R 피드백 전압(Vrf)에 기초하여 표시패널의 R 발광 화소들에 인가되는 제1 고전위 구동전압(VOR)의 레벨을 조절하고, G 피드백 전압(Vrg)에 기초하여 표시패널의 G 발광 화소들에 인가되는 제2 고전위 구동전압(VOG)의 레벨을 조절하며, B 피드백 전압(Vrb)에 기초하여 표시패널의 B 발광 화소들에 인가되는 제3 고전위 구동전압(VOB)의 레벨을 조절한다. OLED들(MR,MG,MB)의 저항 성분은 외부 온도가 낮아질수록 증가하며, OLED들(MR,MG,MB)의 저항 성분이 커질수록 피드백 전압들(Vrf,Vgf,Vbf)은 커진다. 일반적으로 외부 온도가 낮아지면 발광 화소들에 흐르는 전류량이 줄어들어 휘도가 저하되게 되는데, 이를 보상하기 위해 파워 IC로부터 표시패널로 공급되는 고전위 구동전압들(VOR,VOG,VOB)의 레벨은 점점 증가하는 피드백 전압들(Vrf,Vgf,Vbf)에 기초하여 도 3과 같이 외부 온도가 낮아질수록 증가하는 경향을 갖는다.
그런데, 모니터링 피드백 방식을 이용하는 종래 유기발광다이오드 표시장치에서는 온도 변화에 따른 휘도저하를 방지하기 위해 상술한 바와 같이 외부 온도가 낮아질수록 파워 IC의 출력 전압들(VOR,VOG,VOB)의 레벨이 계속해서 상승하게 되므로, 도 3과 같이 파워 IC의 출력한계치(Max)를 초과하는 출력이 요구되는 경우가 발생한다. 이와 같이, 파워 IC로 하여금 자신의 출력한계치(Max)를 초과하는 출력이 요구되는 경우가 발생하면, 출력이 불안정하게 되어 화면 깜박임과 같은 화질 불량이 야기된다.
따라서, 본 발명의 목적은 저온 동작시 파워 IC 출력 불안정으로 인한 화질 불량을 방지하도록 한 유기발광다이오드 표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 유기발광다이오드와 구동 소자를 포함하여 계조를 표시하는 발광 화소들이 형성되는 유효표시영역과, 상기 발광 화소들의 열화 정도를 모니터링하기 위한 모니터링 화소부가 형성되는 비표시영역을 갖는 표시패널; 상기 모니터링 화소부에 일정 레벨의 모니터링 전류를 공급하는 전류 소스; 상기 전류 소스와 상기 모니터링 화소부 사이의 전류 패스를 형성하여 상기 모니터링 화소부에 걸리는 노드전압을 샘플링하는 샘플링 스위치; 상기 노드전압을 피드백받고, 이 피드백전압을 기반으로 상기 발광 화소들에 인가되는 고전위 구동전압의 레벨을 조절하는 구동전압 조정부; 상기 노드전압이 인가되는 노드와 상기 구동전압 조정부 사이의 전류 패스를 형성하여 상기 피드백전압을 검출하는 검출 스위치; 및 상기 노드전압의 레벨을 상기 구동전압 조정부의 출력한계치 아래로 제한하는 전압 제한부를 구비한다.
상기 노드는 제1 노드, 제2 노드 및 제3 노드를 포함하고; 상기 모니터링 화소부는 상기 제1 노드에 접속되는 애노드전극과 기저 전압원에 접속되는 캐소드전 극을 갖는 R 유기발광다이오드, 상기 제2 노드에 접속되는 애노드전극과 기저 전압원에 접속되는 캐소드전극을 갖는 G 유기발광다이오드, 및 상기 제3 노드에 접속되는 애노드전극과 기저 전압원에 접속되는 캐소드전극을 갖는 B 유기발광다이오드를 포함한다.
상기 전압 제한부는 상기 제1 노드에 걸리는 전압 레벨을 제한하기 위한 제1 제한소자, 상기 제2 노드에 걸리는 전압 레벨을 제한하기 위한 제2 제한소자, 및 상기 제3 노드에 걸리는 전압 레벨을 제한하기 위한 제3 제한소자를 포함한다.
상기 제1 내지 제3 제한소자는 각각 상기 출력한계치보다 낮은 항복전압을 갖는 제너 다이오드를 포함한다.
상기 제1 내지 제3 제한소자의 캐소드전극들은 각각 상기 제1 내지 제3 노드에 접속되고, 상기 제1 내지 제3 제한소자의 애노드전극들은 상기 기저 전압원에 공통 접속된다.
상기 제2 및 제3 제한소자의 항복전압은 동일하고, 상기 제1 제한소자의 항복전압은 상기 제2 및 제3 제한소자의 그것보다 낮다.
한 프레임기간 내에서, 상기 샘플링 스위치가 턴 온 되는 기간 동안 상기 검출 스위치는 턴 오프되고, 상기 샘플링 스위치가 턴오프 되는 기간 동안 상기 검출 스위치는 턴 온된다.
상기 모니터링 화소부는 상기 비표시영역 일측에 편중되어 형성되거나 또는 상기 비표시영역 양측에 나뉘어 형성된다.
본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 모니터링 화소로부터 피드백되는 전압값을 기반으로 발광 화소들에 공급되는 고전위 구동전압의 레벨을 조절할 때, 모니터링 화소에 병렬로 접속되는 제한소자를 이용하여 피드백 전압의 상한치를 제한함으로써, 고전위 구동전압들을 파워 IC의 출력한계치 내에서 조절할 수 있어, 저온 동작시 파워 IC 출력 불안정으로 인한 화질 불량을 미연에 방지할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치를 나타내고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 콘트롤러를 상세히 나타낸다. 그리고, 도 6은 모니터링 화소부, 파워 IC 및 전압 제한부 간의 접속 구조를 보여준다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 발광 화소들(11)이 형성되는 유효표시영역과, 드라이버 IC(12)가 실장됨과 아울러 스캔 드라이버(15)와 모니터링 화소부(16)가 형성되는 비표시영역을 갖는 표시패널(10), 표시패널(10)에 구동전원을 공급하는 파워 IC(17), 및 모니터링 화소부(16)와 파워 IC(17) 사이에 접속되어 모니터링 화소부(16)로부터 피드백되는 피드백 전압들의 레벨을 제한하는 전압 제한부(18)를 구비한다.
표시패널(10)의 유효표시영역에는 다수의 데이터라인들(DL)과 다수의 게이트라인들(GL)이 교차되고, 그 교차영역마다 발광 화소들(11)이 매트릭스 형태로 배치된다. 발광 화소들(11)은 적색을 표시하기 위한 다수의 R 발광 화소들, 녹색을 표시하기 위한 다수의 G 발광 화소들, 및 청색을 표시하기 위한 다수의 B 발광 화소들을 포함한다. R 발광 화소들은 주위 온도에 따라 그 레벨이 가변되는 제1 고전위 구동전압(VOR)을 공급받고, G 발광 화소들은 주위 온도에 따라 그 레벨이 가변되는 제2 고전위 구동전압(VOG)을 공급받으며, B 발광 화소들은 주위 온도에 따라 그 레벨이 가변되는 제3 고전위 구동전압(VOB)을 공급받는다. 이러한 발광 화소들(11) 각각은 OLED, 구동 TFF, 다수의 스위치 TFT들, 및 스토리지 커패시터를 포함하여 디지털 구동방식에 따라 계조를 표시한다.
드라이버 IC(12)는 타이밍 콘트롤러(13)와 소스 드라이버(14) 및 레벨 쉬프터(미도시)를 포함하여 COG(Chip On Glass) 방식으로 표시패널(10)의 비표시영역에 실장된다.
타이밍 콘트롤러(13)는 도 5와 같이 데이터 변환기(131)와, 제어신호 발생기(132)를 구비한다.
데이터 변환기(131)는 입력 영상데이터(RGB)를 디지털 구동에 맞는 데이터(DATA) 형식으로 변환한다. 이를 위해, 데이터 변환기(131)는 호스트 메모리(131a), 데이터 조정부(131b) 및 디스플레이 메모리(131c)를 포함한다. 호스트 메모리(131a)는 외부로부터 입력되는 영상데이터(RGB)를 프레임 단위로 저장한다. 데이터 조정부(131b)는 한 프레임 분의 영상데이터(RGB)를 j(j는 2이상의 자연수) 개의 비트 플레인(Bit Plane)들로 분할하고, 이를 한 프레임내에서 표시하기 위하여 한 프레임을 k(k는 2 이상의 자연수)개의 서브프레임들로 시간적으로 분할한다. 그리고, 분할된 비트 플레인들 각각이 단수 또는 복수의 서브프레임들에 분산되어 표시되도록 하기 위하여, 데이터 조정부(131b)는 특정 서브프레임에 표시될 비트 플레인을 타임 맵핑 테이블(Time Mapping Table)을 이용하여 해당 서브프레임에 맵핑시켜 디스플레이 메모리(131c)에 저장한다. 또한, 데이터 조정부(131b)는 타임 맵핑 테이블 형식으로 시간적으로 분산된 데이터(DATA)를 소스 드라이버(14)에 공급한다.
제어신호 발생기(132)는 외부로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 도트클럭신호(DCLK) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등의 타이밍 신호들을 기반으로 소스 드라이버(14)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호(DDC)와, 스캔 드라이버(15)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호(GDC)와, 파워 IC(17)의 샘플링 및 검출 동작을 제어하기 위한 제어신호들(SAMP,DET)을 발생한다. 소스 드라이버(14)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호(DDC)는 라이징(Rising) 또는 폴링(Falling) 에지에 기준하여 소스 드라이버(14) 내에서 데이터의 래치동작을 지시하는 소스 샘플링 클럭, 소스 드라이버(14)의 출력을 지시하는 소스 출력 인에이블신호등을 포함한다. 스캔 드라이버(15)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호(GDC)는 스캔이 시작되는 시작 수평라인을 지시하는 게이트 스타트 펄스, 스캔 드라이버(15) 내의 쉬프트 레지스터에 입력되어 게이트 스타트 펄스를 순차적으로 쉬프트시키기 위한 타이밍 제어신호로써 TFT의 온(ON) 기간에 대 응하는 펄스폭으로 발생되는 게이트 쉬프트 클럭신호, 및 스캔 드라이버(15)의 출력을 지시하는 게이트 출력 인에이블신호 등을 포함한다. 파워 IC(17)의 샘플링 동작을 제어하기 위한 샘플링 제어신호(SAMP)는 모니터링 화소부(16)에 일정한 크기의 모니터링용 전류를 인가하여 모니터링 화소부(16)에 걸리는 전압을 샘플링하는 타이밍을 지시하고, 파워 IC(17)의 검출 동작을 제어하기 위한 검출 제어신호(DET)는 샘플링된 전압값을 피드백받기 위한 타이밍을 지시한다.
소스 드라이버(14)는 타이밍 콘트롤러(13)로부터의 제어신호(DDC)에 응답하여, 입력되는 데이터(DATA)를 아날로그 데이터전압으로 변환하여 데이터라인들(DL)에 공급한다.
레벨 쉬프터는 파워 IC(17)로부터의 구동 전압(VGP)을 참조하여 TFT들의 구동에 적합한 전압 레벨 즉, 스캔하이전압(VGH)과 스캔로우전압(VGL)을 발생하여 스캔 드라이버(15)에 공급한다.
스캔 드라이버(15)는 GIP(Gate In Panel) 방식으로 발광 화소들(11) 내의 TFT들과 동일한 공정을 통해 표시패널(10)의 비표시영역 상에 형성되는 쉬프트 레지스터 어레이로 구성된다. 스캔 드라이버(15)는 타이밍 콘트롤러(13)로부터의 제어신호(GDC)에 응답하여 레벨 쉬프터로부터의 스캔하이전압(VGH)과 스캔로우전압(VGL)을 순차적으로 쉬프트시켜 스캔펄스를 발생한다. 그리고, 이 스캔펄스를 게이트라인들(GL)에 순차적으로 공급함으로써, 데이터(DATA)가 기입되는 수평라인을 선택한다.
모니터링 화소부(16)는 표시패널(10)의 비표시영역 상에 형성된다. 모니터 링 화소부(16)는 도 6과 같이 제1 모니터링 전류(Ir)가 인가되는 R 모니터링 OLED(MR), 제2 모니터링 전류(Ig)가 인가되는 G 모니터링 OLED(MG), 제3 모니터링 전류(Ib)가 인가되는 B 모니터링 OLED(MB)를 포함한다. R 모니터링 OLED(MR)의 애노드전극은 제1 노드(n1)에 접속되고 캐소드전극은 기저 전압원(GND)에 접속된다. G 모니터링 OLED(MG)의 애노드전극은 제2 노드(n2)에 접속되고 캐소드전극은 기저 전압원(GND)에 접속된다. B 모니터링 OLED(MB)의 애노드전극은 제3 노드(n3)에 접속되고 캐소드전극은 기저 전압원(GND)에 접속된다. 이러한 모니터링 화소부(16)는 표시패널(10)의 비표시영역 양측에 나누어 형성된다. 예컨대, R 모니터링 OLED(MR)와 G 모니터링 OLED(MG)는 표시패널(10)의 좌측 비표시영역에, B 모니터링 OLED(MB)는 표시패널(10)의 우측 비표시영역에 형성된다. 한편, 모니터링 화소부(16)는 표시패널(10)의 비표시영역 일측에 편중되어 형성될 수도 있다.
파워 IC(17)는 입력 전원(VCC)을 기반으로 레벨 쉬프터의 구동에 필요한 구동 전압(VGP)과, 발광 화소들(11)의 구동에 필요한 고전위 구동전압들(VOR,VOG,VOB)을 발생한다. 그리고, 파워 IC(17)는 모니터링 화소부(16)로부터의 피드백되는 전압값들(Vrf,Vgf,Vbf)을 기반으로 고전위 구동전압들(VOR,VOG,VOB)의 레벨을 조절한다.
이를 위해, 파워 IC(17)는 도 6과 같이 모니터링 화소부(16)에 일정한 모니터링 전류(Ir,Ig,Ib)를 공급하기 위한 전류 소스부(17a), 전류 소스부(17a)와 모니터링 화소부(16) 사이의 전류 패스를 절환하는 샘플링 스위치부(17b), 표시패널(10)의 발광 화소들(11)에 인가되는 고전위 구동전압들(VOR,VOG,VOB)의 레벨을 조절하는 구동전압 조정부(17d), 및 노드들(n1,n2,n3)과 구동전압 조정부(17d) 사이의 전류 패스를 절환하는 검출 스위치부(17c)를 구비한다.
전류 소스부(17a)는 제1 모니터링 전류(Ir)를 발생하기 위한 제1 전류원(DAC1), 제2 모니터링 전류(Ig)를 발생하기 위한 제2 전류원(DAC2), 및 제3 모니터링 전류(Ib)를 발생하기 위한 제3 전류원(DAC3)를 포함한다. 여기서, 제1 내지 제3 모니터링 전류(Ir,Ig,Ib)가 동일한 크기를 가진다면 전류 소스부(17a)는 하나의 전류원으로 대체될 수 있다. 샘플링 스위치부(17b)는 제1 전류원(DAC1)과 제1 노드(n1) 사이에 접속되어 샘플링 제어신호(SAMP)에 따라 스위칭되는 제1 샘플링 스위치(S1), 제2 전류원(DAC2)과 제2 노드(n2) 사이에 접속되어 샘플링 제어신호(SAMP)에 따라 스위칭되는 제2 샘플링 스위치(S2), 및 제3 전류원(DAC3)과 제3 노드(n3) 사이에 접속되어 샘플링 제어신호(SAMP)에 따라 스위칭되는 제3 샘플링 스위치(S3)를 포함한다. 샘플링 스위치들(S1 내지 S3)은 P 타입 MOSFET으로 구현된다. 검출 스위치부(17c)는 제1 노드(n1)와 구동전압 조정부(17d) 사이에 접속되어 검출 제어신호(DET)에 따라 스위칭되는 제1 검출 스위치(D1), 제2 노드(n2)와 구동전압 조정부(17d) 사이에 접속되어 검출 제어신호(DET)에 따라 스위칭되는 제2 검출 스위치(D2), 및 제3 노드(n3)와 구동전압 조정부(17d) 사이에 접속되어 검출 제어신호(DET)에 따라 스위칭되는 제3 검출 스위치(D3)를 포함한다. 검출 스위치들(D1 내지 D3)은 P 타입 MOSFET으로 구현된다. 구동전압 조정부(17d)는 피드백 전압값들(Vrf,Vgf,Vbf)을 기반으로 표시패널(10)의 발광 화소들(11)에 인가되는 고전위 구동전압들(VOR,VOG,VOB)의 레벨을 조절한다.
전압 제한부(18)는 R 모니터링 OLED(MR)와 제1 노드(n1)에 병렬 접속된 제1 제한소자(ZR), G 모니터링 OLED(MG)와 제2 노드(n2)에 병렬 접속된 제2 제한소자(ZG), 및 B 모니터링 OLED(MB)와 제3 노드(n3)에 병렬 접속된 제3 제한소자(ZB)를 포함한다. 제1 내지 제3 제한소자(ZR,ZG,ZB) 각각은 파워 IC(17)의 출력한계치(Max)보다 낮은 레벨의 항복 전압을 갖는 제너 다이오드를 포함한다. 제1 제한소자(ZR)는 제1 노드(n1)에 접속된 캐소드전극과 기저 전압원(GND)에 접속된 애노드전극을 구비하여, 제1 노드(n1)에 자신의 항복 전압 이상의 전압이 걸리는 경우 도통되어 캐소드전극쪽에서 애노드전극쪽으로 역방향 전류 패스를 형성한다. 제2 제한소자(ZG)는 제2 노드(n2)에 접속된 캐소드전극과 기저 전압원(GND)에 접속된 애노드전극을 구비하여, 제2 노드(n2)에 자신의 항복 전압 이상의 전압이 걸리는 경우 도통되어 캐소드전극쪽에서 애노드전극쪽으로 역방향 전류 패스를 형성한다. 제3 제한소자(ZB)는 제3 노드(n3)에 접속된 캐소드전극과 기저 전압원(GND)에 접속된 애노드전극을 구비하여, 제3 노드(n3)에 자신의 항복 전압 이상의 전압이 걸리는 경우 도통되어 캐소드전극쪽에서 애노드전극쪽으로 역방향 전류 패스를 형성한다. 이러한 제1 내지 제3 제한소자(ZR,ZG,ZB)는 저온 환경에서 제1 내지 제3 노드(n1,n2,n3)의 전위를 최대 자신들의 항복 전압 레벨로 제한시켜 외부 온도가 낮아질수록 계속해서 피드백 전압값들(Vrf,Vgf,Vbf)의 레벨이 증가되는 종래 문제점을 해결한다. 한편, 제1 내지 제3 제한소자(ZR,ZG,ZB)들은 표시 영상의 색좌표가 틀어지는 것을 방지하기 위해 다른 항복 전압값을 가질 수 있다. 예컨대, 제1 제한소자(ZR)의 항복 전압은 제2 및 제3 제한소자(ZG,ZB)들의 그것들보다 낮을 수 있 다. 실험에 의하면, 파워 IC(17)의 출력한계치(Max)가 12V인 경우, 제1 제한소자(ZR)의 항복 전압이 8.2V, 제2 및 제3 제한소자(ZG,ZB)의 항복전압이 9.1V 일 때, 표시 영상의 색좌표가 가장 양호하게 설정됨을 알 수 있었다.
도 7은 샘플링 제어신호(SAMP)와 검출 제어신호(DET)를 보여준다.
도 7을 결부하여 이러한 피드백 전압값들(Vrf,Vgf,Vbf)을 샘플링하고 검출하는 동작을 설명하면 다음과 같다.
샘플링 기간(Ps) 동안 샘플링 제어신호(SAMP)는 로우논리레벨로 발생되어 샘플링 스위치들(S1 내지 S3)을 턴 온 시키고, 검출 제어신호(DET)는 하이논리레벨로 발생되어 검출 스위치들(D1 내지 D3)을 턴 오프 시킨다. 이에 따라, 제1 내지 제3 모니터링 전류(Ir,Ig,Ib)는 제1 내지 제3 전류원(DAC1 내지 DAC3)과 기저 전압원(GND) 사이에서 각각 모니터링 OLED들(MR,MG,MB)을 통해 흐르게 된다. 이때, 외부 온도가 낮아지면 OLED들(MR,MG,MB)의 저항 성분이 증가하므로, 제1 내지 제3 노드(n1 내지 n3)의 전위 레벨은 외부 온도가 낮아질수록 커진다. 그러나, 외부 온도가 아무리 낮아지더라도 제1 내지 제3 노드(n1 내지 n3)의 전위 레벨은 제1 내지 제3 제한소자(ZR,ZG,ZB)들에 의해 각각 제1 내지 제3 제한소자(ZR,ZG,ZB)들의 항복 전압 레벨로 그 상한치가 제한된다.
검출 기간(Pd) 동안 샘플링 제어신호(SAMP)는 하이논리레벨로 반전되어 샘플링 스위치들(S1 내지 S3)을 턴 오프 시키고, 검출 제어신호(DET)는 로우논리레벨로 반전되어 검출 스위치들(D1 내지 D3)을 턴 온 시킨다. 이에 따라, 제1 내지 제3 제한소자(ZR,ZG,ZB)의 항복 전압 레벨로 그 상한치가 각각 제한되는 제1 내지 제3 노드(n1 내지 n3)의 전압들은, 피드백 전압값들(Vrf,Vgf,Vbf)로서 파워 IC(17)에 공급되게 된다.
여기서, 이러한 샘플링 및 검출 동작은 대략 한 프레임에 한 번 이루어진다. 다만, 구동방식의 단순화를 위해, 샘플링 및 검출 동작을 수 프레임에 한 번 행할수도 있다.
도 8은 피드백 전압값들(Vrf,Vgf,Vbf)의 상한치 제한으로 인해 고전위 구동전압들(VOR,VOG,VOB)의 최대 조절치가 파워 IC(17)의 출력한계치(Max)내로 제한되는 것을 보여준다. 도 8에서, 종축은 파워 IC의 출력을, 횡축은 외부 온도를 각각 나타낸다.
도 8을 참조하면, 고전위 구동전압들(VOR,VOG,VOB)은 외부 온도가 낮아질수록 증가되도록 조절되되, 파워 IC(17)의 출력한계치(Max)를 초과하지 않도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1 제한소자(ZR)의 항복전압이 8.2V인 경우 제1 고전위 구동전압(VOR)은 8.2V를 상한치로 하여 조절되며, 제2 및 제3 제한소자(ZG,ZB)의 항복전압이 9.1V인 경우 제2 및 제3 고전위 구동전압(VOG,VOB)은 9.1V를 상한치로 하여 조절된다. 왜냐하면, 파워 IC(17)는 제한소자들(ZR,ZG,ZB)의 항복전압들을 그 상한치로 하는 피드백 전압값들(Vrf,Vgf,Vbf)을 기초로 하여 고전위 구동전압들(VOR,VOG,VOB)을 조절하기 때문이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 모니터링 화소로부터 피드백되는 전압값을 기반으로 발광 화소들에 공급되는 고전위 구동전압의 레벨을 조절할 때, 모니터링 화소에 병렬로 접속되는 제한소자를 이용하여 피 드백 전압의 상한치를 제한함으로써, 고전위 구동전압들을 파워 IC의 출력한계치 내에서 조절할 수 있어, 저온 동작시 파워 IC 출력 불안정으로 인한 화질 불량을 미연에 방지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명의 실시예에서는 디지털 방식으로 구동되는 경우를 한정하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고 아날로그 방식으로 구동되는 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
도 1은 일반적인 유기발광다이오드 표시장치의 발광원리를 설명하는 다이어그램.
도 2는 종래 유기발광다이오드 표시장치에서 모니터링 피드백방식으로 고전위 구동전압을 조절하는 것을 설명하기 위한 도면.
도 3은 종래 유기발광다이오드 표시장치에서 고전위 구동전압들의 최대 조절치가 파워 IC의 출력한계치를 초과하는 것을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치를 나타내는 블럭도.
도 5는 도 4의 타이밍 콘트롤러를 상세히 나타내는 블럭도.
도 6은 모니터링 화소부, 파워 IC 및 전압 제한부 간의 접속 구조를 보여주는 회로도.
도 7은 샘플링 제어신호와 검출 제어신호를 보여주는 파형도.
도 8은 피드백 전압값들의 상한치 제한을 통해 고전위 구동전압들의 최대 조절치를 파워 IC의 출력한계치내로 제한시키는 것을 보여주는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 표시패널 11 : 화소
12 : 드라이버 IC 13 : 타이밍 콘트롤러
14 : 소스 드라이버 15 : 스캔 드라이버
16 : 모니터링 화소부 17 : 파워 IC
18 : 전압 제한부

Claims (8)

  1. 유기발광다이오드와 구동 소자를 포함하여 계조를 표시하는 발광 화소들이 형성되는 유효표시영역과, 상기 발광 화소들의 열화 정도를 모니터링하기 위한 모니터링 화소부가 형성되는 비표시영역을 갖는 표시패널;
    상기 모니터링 화소부에 일정 레벨의 모니터링 전류를 공급하는 전류 소스;
    상기 전류 소스와 상기 모니터링 화소부 사이에 접속되며, 샘플링 제어신호에 따라 상기 모니터링 화소부에 인가되는 전압을 샘플링하는 샘플링 스위치;
    상기 모니터링 화소부에 인가된 전압을 피드백받고, 이 피드백전압을 기반으로 상기 발광 화소들에 인가되는 고전위 구동전압의 레벨을 조절하는 구동전압 조정부;
    상기 샘플링 스위치와 상기 화소 모니터링 화소부 사이의 노드와, 상기 구동전압 조정부 사이에 접속되며, 검출 제어신호에 따라 상기 피드백전압을 검출하는 검출 스위치; 및
    상기 노드에서의 전압의 레벨을 상기 구동전압 조정부의 출력한계치 아래로 제한하는 전압 제한부를 구비하며,
    1프레임 기간 내의 샘플링 기간 동안 상기 샘플링 스위치는 샘플링 제어신호에 의해 턴온되고, 상기 검출 스위치는 상기 검출 제어신호에 의해 턴오프되며,
    1프레임 기간 내의 검출 기간 동안, 상기 샘플링 스위치는 상기 샘플링 제어신호에 의해 턴오프되고, 상기 검출 스위치는 턴온되어 상기 전압 제한부에 의해 상기 구동전압 조정부의 출력한계치 아래로 제한된 상기 노드에서의 전압을 상기 구동전압 조정부로 공급하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노드는 제1 노드, 제2 노드 및 제3 노드를 포함하고;
    상기 모니터링 화소부는 상기 제1 노드에 접속되는 애노드전극과 기저 전압원에 접속되는 캐소드전극을 갖는 R 유기발광다이오드, 상기 제2 노드에 접속되는 애노드전극과 기저 전압원에 접속되는 캐소드전극을 갖는 G 유기발광다이오드, 및 상기 제3 노드에 접속되는 애노드전극과 기저 전압원에 접속되는 캐소드전극을 갖는 B 유기발광다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전압 제한부는 상기 제1 노드에 걸리는 전압 레벨을 제한하기 위한 제1 제한소자, 상기 제2 노드에 걸리는 전압 레벨을 제한하기 위한 제2 제한소자, 및 상기 제3 노드에 걸리는 전압 레벨을 제한하기 위한 제3 제한소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 제한소자는 각각 상기 출력한계치보다 낮은 항복전압을 갖는 제너 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 제한소자의 캐소드전극들은 각각 상기 제1 내지 제3 노드에 접속되고, 상기 제1 내지 제3 제한소자의 애노드전극들은 상기 기저 전압원에 공통 접속되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 및 제3 제한소자의 항복전압은 동일하고, 상기 제1 제한소자의 항복전압은 상기 제2 및 제3 제한소자의 그것보다 낮은 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 모니터링 화소부는 상기 비표시영역 일측에 편중되어 형성되거나 또는 상기 비표시영역 양측에 나뉘어 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
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