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KR101094303B1 - 표시 패널의 테스트 장치 및 테스트 방법 - Google Patents

표시 패널의 테스트 장치 및 테스트 방법 Download PDF

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KR101094303B1
KR101094303B1 KR1020100022974A KR20100022974A KR101094303B1 KR 101094303 B1 KR101094303 B1 KR 101094303B1 KR 1020100022974 A KR1020100022974 A KR 1020100022974A KR 20100022974 A KR20100022974 A KR 20100022974A KR 101094303 B1 KR101094303 B1 KR 101094303B1
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Abstract

본 발명은 표시 패널의 테스트 장치와 그 제어 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 패널의 테스트 장치는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널의 휘도값을 측정하는 휘도 측정부; 및 소정의 타겟 휘도에 대응하는 데이터 신호의 전압값을 결정하고, 상기 결정된 데이터 신호가 전달된 화소의 측정 휘도값을 상기 휘도 측정부로부터 전달받고 상기 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값을 비교하여 일치하지 않을 때까지 전원 전압 공급부로부터 상기 화소에 전달되는 제1 전원 전압값을 변경시키는 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함한다.

Description

표시 패널의 테스트 장치 및 테스트 방법 {TEST DEVICE OF DISPLAY PANEL AND TEST METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 패널의 테스트 장치 및 테스트 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화소의 발광 휘도에 대한 측정값을 기준으로 표시 패널의 최적 구동 전압을 선정하고 이에 의해 제어되도록 표시 패널을 테스트하는 장치과 그 방법에 관한 것이다.
근래에 와서, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시 장치들이 개발되고 있다. 평판 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display: FED), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel: PDP) 및 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display: OLED) 등이 있다.
평판 표시 장치 중 유기 발광 표시 장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 유기 발광 다이오드를 이용하여 영상을 표시하는 것으로서, 빠른 응답속도를 가짐과 동시에 낮은 소비전력으로 구동되고 발광효율, 휘도 및 시야각이 뛰어난 장점이 있어 주목받고 있다.
통상적으로, 유기 발광 표시 장치(OLED)는 유기 발광 다이오드를 구동하는 방식에 따라 패시브 매트릭스형 OLED(PMOLED)와 액티브 매트릭스형 OLED(AMOLED)로 분류된다.
패시브 메트릭스형은 양극과 음극을 서로 직교하도록 형성하고 음극 라인과 양극 라인을 선택하여 구동하는 방식이고, 액티브 메트릭스형은 박막 트랜지스터와 커패시터를 각 픽셀 내에 집적하여 커패시터 용량에 의해 전압을 유지하도록 하는 구동 방식이다. 패시브 메트릭스형은 구조가 간단하고 염가이지만 대형 또는 고정밀도의 패널 실현이 곤란하다. 반면, 액티브 메트릭스형은 대형 및 고정밀도의 패널 실현이 가능하지만 그 제어방법이 기술적으로 어렵고 비교적 고가라는 문제가 있다.
해상도, 콘트라스트, 동작속도의 관점에서 단위 화소마다 선택하여 점등하는 액티브 매트릭스형 OLED(AMOLED)가 주류가 되고 있다.
액티브 매트릭스형 OLED의 한 화소는 유기 발광 다이오드, 유기 발광 다이오드에 공급되는 전류량을 제어하는 구동 트랜지스터, 및 구동 트랜지스터로 유기 발광 다이오드의 발광량을 제어하는 데이터 신호를 전달하는 스위칭 트랜지스터를 포함한다.
액티브 매트릭스형 OLED의 화소의 구동 트랜지스터는 자체 문턱 전압의 편차 혹은 각 화소에 전달되는 전원전압의 편차로 인해 유기 발광 다이오드로 흐르는 전류에 차이가 발생하여 유기 발광 다이오드의 휘도 편차가 발생하게 된다.
특히, 최근 들어 유기 발광 표시 장치의 표시 패널이 대면적화로 제작됨에 따라, 소비전력이 증가하고 균일한 휘도로 발광되어 고화질 및 고정밀의 화면을 구현하기 어려운 문제가 있다. 따라서 표시 패널의 구동 전압을 줄여서 소비전력을 절감함과 동시에 고선명, 고화질을 위한 요구 휘도를 충족하기 위한 개선책과 연구의 필요성이 높아지고 있다.
아울러 표시 장치의 표시 패널의 품질 개선의 필요성에 부합하여 표시 패널의 소비전력과 화질 개선을 위한 측정, 시험, 진단, 점검 등을 위한 장치와 방법에 대한 연구 역시 요청되는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 화면의 대면적화와 고화질 및 고휘도가 요구되는 표시 패널에 있어서 소자의 구동 전압을 제어하여 소비전력을 최적의 수준으로 절감하기 위한 테스트 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 표시 패널의 내부적 및 외부적 환경변화 혹은 발생되는 문제에 대응하도록 표시 패널을 테스트하는 방법을 제공함으로써 표시 패널의 구동 전압을 자동으로 설정하고 제어할 수 있으며 화면의 얼룩 불량을 개선하고 고품질의 화질을 구현하는 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 패널의 테스트 장치는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널의 휘도값을 측정하는 휘도 측정부; 및 소정의 타겟 휘도에 대응하는 데이터 신호의 전압값을 결정하고, 상기 결정된 데이터 신호가 전달된 화소의 측정 휘도값을 상기 휘도 측정부로부터 전달받고 상기 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값을 비교하여 일치하지 않을 때까지 전원 전압 공급부로부터 상기 화소에 전달되는 제1 전원 전압값을 변경시키는 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에서 바람직하게는 상기 타겟 휘도값이 특정되지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 상기 타겟 휘도값에 소정의 마진을 고려한 타겟 휘도값과 비교할 수도 있다.
상기 소정의 마진을 고려한 타켓 휘도값은 특별히 제한되는 것은 아니며, 상기 화소의 휘도가 목적하는 타겟 휘도보다 소정의 마진만큼 더 높은 값으로 측정되어도 타겟 휘도의 수준으로 발광한다고 인식할 수 있으면 족하다.
이때 상기 전원 전압 공급부는, 상기 제어 신호를 수신하고, 상기 제어 신호에 따라 제1 전원 전압을 생성하여 상기 화소에 출력할 수 있다.
또한 상기 전원 전압 공급부는, 제2 전원 전압을 더 생성하여 상기 화소에 공급하고, 상기 데이터 신호의 전압 및 상기 제2 전원 전압에 따르는 전류가 상기 화소에 흐르도록 할 수 있다.
상기 제1 전원 전압값은, 상기 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값을 비교하여 일치하는 동안 변경시킬 수 있는 전압 범위 중 최대 전압값까지 변경될 수 있다.
또한 상기 제1 전원 전압값은 상기 화소의 구동 전류의 포화 영역에 해당하는 전압 범위 중 최대 전압값에서 상기 화소의 구동 전압 마진만큼 전압차를 가지는 전압값까지 변경될 수 있다.
따라서, 표시 패널에 출력되는 최종적인 제1 전원 전압을 화소의 구동 전류의 포화 영역에 해당하는 전압 범위 중 최대 전압값에서 상기 화소의 구동 전압 마진만큼 감소시킨 전압값으로 결정할 수 있다.
상기 제어 신호는, 상기 제1 전원 전압값을 상기 화소에 포함된 구동 트랜지스터의 구동 전류의 포화 영역에 해당하는 전압 범위 내에서 순차로 상승시키면서 변경시키는 신호일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 패널의 테스트 장치에서, 상기 타겟 휘도에 대응하는 데이터 신호의 전압값은, 초기 데이터 신호에 대응하는 구동 전류에 따라 발광하는 화소의 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값을 비교하고, 상기 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값이 일치하지 않는 경우 상기 초기 데이터 신호의 전압값을 보정하여 결정할 수 있다.
상기 결정된 데이터 신호의 전압값은 데이터 구동부를 통하여 상기 표시 패널의 복수의 화소 각각에 전달된다.
상기 데이터 구동부는 데이터 신호의 전압값 보정 및 결정과 관련한정보를 포함하는 데이터 저장부를 더 포함한다. 이때 상기 정보는 특별히 제한되지 않으나, 초기 데이터 신호에 따른 타겟 휘도값, 데이터 신호에 따른 데이터 기준 전압 보정 데이터, 및 보정에 의해 결정된 대응하는 데이터 신호의 전압값을 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 패널의 테스트 방법은 화소에 전달되는 제1 전원 전압값을 소정의 전압 범위 내에서 변경시키는 단계; 상기 변경된 제1 전원 전압값에 대응하여 발광하는 화소의 측정 휘도값과 타겟 휘도값을 비교하는 단계; 및 상기 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값이 일치하지 않는 때의 직전 제1 전원 전압값을 출력 제1 전원 전압값으로 결정하는 단계를 포함한다.
상기 제1 전원 전압값을 변경시키는 단계는, 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 상기 화소의 제1 전원 전압값을 소정의 전압 범위 내에서 순차로 상승시키면서 조정할 수 있다.
이때 상기 소정의 전압 범위는, 상기 화소의 구동 전류의 포화 영역에 해당하는 전압 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 방법에서 결정되는 상기 출력 제1 전원 전압값은, 상기 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값이 일치하는 동안 변경시킬 수 있는 전압 범위 중 최대 전압값으로 결정된다.
또한 실시 예에 따라서 상기 출력 제1 전원 전압값은, 상기 화소의 구동 전류의 포화 영역에 해당하는 전압 범위 중 최대 전압값으로 결정될 수도 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 방법은, 상기 출력 구동 전원 전압값을 결정하는 단계 이후에, 상기 출력 제1 전원 전압값에서 상기 화소의 구동 전압 마진만큼 감소시킨 전압값으로 최종 출력 제1 전원 전압값을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 각 단계가 수행되기 이전에, 상기 소정의 타겟 휘도에 대응하는 데이터 신호의 전압값을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때 상기 대응하는 데이터 신호의 전압값을 결정하는 단계는, 초기 데이터 신호를 전달하여 화소를 발광시킨 후 상기 화소의 휘도값을 측정하는 단계; 및 상기 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값을 비교하고, 상기 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값이 일치하지 않는 경우 상기 초기 데이터 신호의 전압값을 보정하여 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 패널의 테스트 방법이 사용될 수 있는 표시 장치는, 복수의 주사 신호가 전달되는 복수의 주사선 및 복수의 데이터 신호가 전달되는 복수의 데이터선에 각각 연결된 복수의 화소를 포함하는 표시 패널; 상기 복수의 주사 신호를 상기 복수의 화소 각각에 전달하는 주사 구동부; 상기 복수의 주사 신호에 따라 대응하는 복수의 데이터 신호를 상기 복수의 화소 각각에 전달하는 데이터 구동부; 상기 복수의 화소 각각에 제1 전원 전압 및 제2 전원 전압을 인가하는 전원 전압 공급부; 및 상기 주사 구동부, 데이터 구동부, 및 전원 전압 공급부와 연결되어, 상기 복수의 주사 신호 및 복수의 데이터 신호의 구동을 제어하는 신호 제어부를 포함한다.
이러한 표시 장치에 상기 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 패널의 테스트 방법을 적용하기 위하여, 상기 복수의 화소에 각각 연결되어 휘도값을 측정하는 휘도 측정부를 더 구비할 수 있다. 또한 상기 신호 제어부가 소정의 타겟 휘도에 대응하는 데이터 신호의 전압값을 결정하고, 상기 휘도 측정부와 연결되어 상기 결정된 데이터 신호가 전달된 화소의 측정 휘도값을 상기 휘도 측정부로부터 전달받고, 상기 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값을 비교하여 일치하지 않을 때까지 전원 전압 공급부로부터 상기 화소에 전달되는 제1 전원 전압값을 변경시키는 제어 신호를 출력하는 제어부를 더 포함하도록 할 수 있다.
이때 상기 신호 제어부는, 각 화소에 전달되는 대응하는 초기 데이터 신호의 전압값에 따라 발광하는 화소의 측정 휘도값이 타겟 휘도값과 일치하지 않는 경우 초기 데이터 신호의 전압값을 보정하여 상기 소정의 타겟 휘도에 대응하는 데이터 신호의 전압값으로 결정할 수 있으며, 결정된 상기 데이터 신호의 전압값을 상기 데이터 구동부에 전달할 수 있다.
본 발명에 의하면 표시 패널의 구동 전원을 제어하여 소비전력을 절감함과 동시에 표시 패널의 내부적 및 외부적 환경변화에 따라 대응할 수 있도록 화면의 얼룩 불량이 개선된 고화질의 표시 패널을 공급하기 위한 표시 패널의 테스트 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 표시 패널의 구동 전원의 전압과 화질을 테스트하고 제어하는 방법을 통하여 표시 패널이 적정의 소비전력에서 최고 품질의 화질을 구현하는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 테스트 장치의 블록도.
도 2는 기존 기술에서 표시 패널의 구동 전압(ELVSS)의 구동마진의 산포를 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 테스트 장치가 표시 패널에 적용된 예를 나타낸 블록도.
도 4는 도 3에 도시된 표시 패널을 구성하는 화소의 일 실시 예에 의한 구성을 나타내는 회로도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 표시 패널의 테스트 방법을 나타내는 흐름도.
도 6은 도 4에 도시된 표시 패널을 구성하는 화소에 전압값을 달리하여 입력되는 전원전압에 따른 특성 곡선 그래프.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시 예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시 예에서 설명하고, 그 외의 실시 예에서는 제1 실시 예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 테스트 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 장치(100)는, 표시 패널(1)과 연결된 휘도 측정부(2), 및 휘도 측정부(2)와 연결된 제어부(3)를 포함한다.
휘도 측정부(2)는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널(1)이 영상 데이터 신호에 대응하여 발광할 때 표시 패널(1)의 휘도값을 측정한다.
제어부(3)는 표시 패널(1)에 전원 전압을 공급하는 전원 전압 공급부(4)와 연결되어 있다.
제어부(3)는 휘도 측정부(2)에서 측정한 표시 패널(1)의 화소 휘도값을 전달받는다. 표시 패널(1)은 전달된 대응하는 데이터 신호에 따라 발광된 영상을 표시하고 있으며, 이에 대하여 적정한 소정의 타겟 휘도값은 이미 설정되어 있는 상태이다.
제어부(3)는 전달받은 화소의 현재 휘도값과 상기 소정의 타겟 휘도값을 비교한다. 이때 두 휘도값이 일치하지 않을 때까지 제어부(3)는 전원 전압 공급부(4)로 제1 전원 전압값을 변경시키는 제어 신호를 출력한다.
소정의 타겟 휘도값은 특정된 값일 수 있으나 소정의 마진을 고려한 타겟 휘도값일 수 있다. 즉, 사용자가 타겟 휘도값으로 인식할 수 있는 수준의 마진을 더한 타겟 휘도값의 범위를 초과하지 않는 한도 내에서 제1 전원 전압값을 변경시킬 수 있다.
예를 들어 타겟 휘도값이 100인 경우 100으로 인식할 수 있는 수준의 휘도 마진이 2 라고 가정하면, 100 내지 102의 타겟 휘도값의 범위 내로 화소의 휘도값이 측정되는 한도에서 제1 전원 전압값을 변경시키는 제어 신호를 생성하여 전달할 수 있다.
상기 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값을 비교하여 일치하는 동안에는 제1 전원 전압값을 최대한 높은 전압값으로 변경시켜 구동되도록 하는 것이 불필요하게 소비되는 전력을 막을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 패널의 테스트 장치(100)는 측정 휘도값이 타겟 휘도값과 일치하는 범위 내에서 표시 패널(1)의 소비전력이 가장 절감될 수 있는 전원 전압이 인가되도록 설정하기 위해 전원 전압 공급부(4)의 제1 전원 전압값을 변경시키는 제어 신호를 출력한다.
측정 휘도값이 타겟 휘도값과 일치하는 범위 내에서 제1 전원 전압값을 유동적으로 변경하기 위해서는, 휘도 측정부(2)로부터 표시 패널(1)의 현재 휘도값을 측정하고 그 휘도값 정보를 전달받아 타겟 휘도값과 비교하는 과정을 반복한다.
제1 전원 전압값은 순차적으로 변경시킬 수 있다. 바람직하게는 화소에 포함된 구동 트랜지스터의 포화 영역에 해당하는 전압 범위 내에서 순차로 상승시키면서 변경시킬 수 있다.
일반적으로 표시 장치에 있어서 화소의 발광량과 화소의 발광 소자에 흐르는 구동 전류는 비례한다. 또한 구동 전류는 발광 소자의 양단에 걸리는 구동 전원 전압을 증가시킬수록 이에 비례하여 증가되는데, 계속 선형성을 가지는 것이 아니라 소정의 수준 이상에서는 구동 전원 전압을 증가시키더라도 구동 전류가 더 이상 증가하지 않아 화소의 발광량 역시 증가하지 않는 포화 영역이 존재한다.
이러한 구동 전류의 포화 영역에서 화소의 구동 트랜지스터가 구동이 되어야 하는데, 최적 수준으로 화소를 발광시키기 위해서는 포화 영역이 시작되는 지점의 구동 전원 전압으로 발광시키면 충분하다. 그 이상으로 구동 전원 전압을 증가시키는 것은 불필요한 전력을 소비하는 것이어서 문제가 된다. 한편 구동 전원 전압을 감소시켜 포화 영역을 벗어나는 지점의 구동 전원 전압으로 발광시키면 타겟 휘도로 발광되지 않아 표시 패널의 불량을 발생시킬 수 있다.
구체적으로 도 2의 그래프로 이와 같은 문제를 설명할 수 있는데, 도 2는 표시 패널의 구동 전압의 구동마진의 산포를 나타내는 그래프이다.
도 2를 참조하면 각 소자별로 구동 전압의 다양한 분포를 보여준다. 전반적으로 각 소자의 구동 전압과 전류의 특성 곡선은 선형성을 가지다가 소정의 범위에서는 구동 전압이 증가하더라도 구동 전류가 증가하지 않는 포화 영역을 나타낸다.
도 2에 따르면 각 소자별로 포화 영역이 시작되는 구동 전압값의 범위가 -3V 내지 -5V 사이에 다양하게 분포하고 있음을 알 수 있다. 따라서 기존의 구동 전원 전압값은 -6V 이상의 구동 전원을 일괄적으로 적용함으로써 -3V 부근의 포화 영역 시작점을 가지는 소자들의 불필요한 전력 소비를 유발시키고 있다.
따라서 포화 영역에 해당하는 전압 범위 내에서 순차로 제1 전원 전압값을 상승시키는 제어 신호를 출력하면서, 포화 영역 시작점에 해당하는 제1 전원 전압값을 찾아내어 이 전압값을 출력 제1 전원 전압값으로 결정할 수 있다.
이때 공정의 산포에 의해 각 소자들의 구동 전압이 달라지는 것을 보상하기 위한 구동 전압 마진을 고려하여 최종적인 출력 제1 전원 전압값을 결정할 수 있다.
만일 제어부(3)가 포화 영역에 해당하는 전압 범위를 초과하는 전압값을 제1 전원 전압값으로 전달하는 제어 신호를 출력하게 되면 대응하는 화소를 발광시키는 구동 전류가 줄어들게 되어 화소의 발광량이 떨어지게 되는 색이상의 문제점이 발생된다.
따라서, 포화 영역에 해당하는 전압 범위를 벗어나기 직전의 제1 전원 전압값을 표시 패널(1)의 출력 제1 전원 전압값으로 결정할 수 있다.
표시 패널(1)을 구동시키는 전원 전압을 공급하는 전원 전압 공급부(4)는 제1 전원 전압(ELVSS)과 제2 전원 전압(ELVDD)을 생성하여 공급한다. 표시 패널에 포함된 화소는 대응하는 데이터 신호의 전압과 상기 제1 전원 전압(ELVSS) 및 제2 전원 전압(ELVDD)의 전압차에 따르는 구동 전류에 의해 발광한다. 제2 전원 전압(ELVDD)는 고정 전압으로서 높은 레벨의 전압이 인가되고, 제1 전원 전압(ELVSS)는 유동적으로 전압값을 변경시킬 수 있는 낮은 레벨의 전압이다.
따라서 제어부(3)는, 표시 패널(1)이 타겟 휘도값과 일치하는 휘도로 발광되면서 동시에 소비전력이 절감될 수 있도록 타겟 휘도값과 측정 휘도값이 일치하는 동안 제1 전원 전압(ELVSS)을 변경시키는 제어신호를 생성하여 전원 전압 공급부(4)에 전달한다.
전원 전압 공급부(4)는 제어부(3)의 제어에 따라 제1 전원 전압(ELVSS)을 서서히 증가시켜 공급하고, 증가된 전원 전압에 대응하여 발광하는 표시 패널의 측정 휘도값과 타겟 휘도값이 일치하지 않는 순간, 제어부(3)가 그 직전의 제1 전원 전압값으로 출력되도록 제어하는 제어 신호를 전원 전압 공급부(4)에 다시 전달하고, 그 전압값을 저장한다.
본 발명의 일 실시 예에 따라서는, 제1 전원 전압값이 결정된 경우라 하더라도 표시 패널(1)의 공정 산포로 인한 각 화소의 구동 전압 차이를 보상하는 구동 마진 전압을 고려할 수 있다. 즉, 제1 전원 전압값을 결정하고 난 후 공정 산포로 인한 구동 트랜지스터 및 유기 발광 소자의 구동 전압 마진만큼 감소시킨 전압값으로 제1 전원 전압값을 최종 결정할 수 있다.
이런 경우 유기 발광 다이오드의 양단에 걸리는 제1 전원 전압값과 제2 전원 전압 차이의 전압과 구동 전류의 곱으로 계산되는 각 화소의 소비 전력이 구동 전압 마진만큼 감소시킨 제1 전원 전압값으로 인해 다소 증가할 수 있으나 안정적인 표시 패널의 동작에 기여할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 테스트 장치가 표시 패널에 적용된 예를 나타낸 블록도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 장치는 표시 패널을 포함하는 표시 장치에 적용하여 표시 패널을 테스트하는 데 사용될 수 있다.
구체적으로 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예의 테스트 장치가 적용된 표시 장치는, 복수의 화소(도면 미도시)가 포함된 표시 패널(10), 상기 표시 패널(10)의 복수의 화소 각각에 복수의 주사 신호를 전달하는 주사 구동부(20), 상기 표시 패널(10)의 복수의 화소 각각에 대응하는 복수의 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동부(30), 상기 표시 패널(10)과 연결되어 표시 패널의 영상 구현 시 휘도를 측정하는 휘도 측정부(40), 상기 표시 패널(10)의 복수의 화소 각각에 제1 전원 전압(ELVSS) 및 제2 전원 전압(ELVDD)을 인가하는 전원 전압 공급부(50), 및 상기 주사 구동부(20), 데이터 구동부(30), 및 전원 전압 공급부(50)와 연결되어, 상기 복수의 주사 신호 및 복수의 데이터 신호의 구동을 제어하는 신호 제어부(60)를 포함한다.
신호 제어부(60)는 소정의 타겟 휘도에 대응하는 데이터 신호의 전압값을 결정하고, 상기 휘도 측정부(40)와 연결되어 상기 결정된 데이터 신호가 전달된 화소의 측정 휘도값을 상기 휘도 측정부(40)로부터 전달받고, 상기 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값을 비교하여 일치하는 동안 전원 전압 공급부(50)로부터 화소에 전달되는 제1 전원 전압값을 변경시키는 제어 신호를 출력한다.
신호 제어부(60)는 데이터 구동부(30) 및 휘도 측정부(40)와 연결되어 소정의 타겟 휘도에 대응하는 데이터 신호의 전압값을 결정할 수 있다.
즉, 데이터 구동부(30)가 표시 패널(10)의 복수의 화소 각각에 대응하는 초기 데이터 신호의 전압값을 전달하고 휘도 측정부(40)가 그에 따른 구동 전류로 발광하는 화소의 휘도값을 측정하여 신호 제어부(60)에 전달하면, 신호 제어부(60)에서 측정 휘도값과 타겟 휘도값을 비교한다.
그런 다음 만일 측정 휘도값이 타겟 휘도가 일치하지 않는 경우 초기 데이터 신호의 전압값을 보정하여 상기 소정의 타겟 휘도에 대응하는 데이터 신호의 전압값으로 결정할 수 있으며, 결정된 상기 데이터 신호의 전압값을 데이터 구동부(30)에 전달할 수 있다.
타겟 휘도에 대응하는 적정한 데이터 신호의 전압값을 보정을 통하여 새로 결정(fix)하여 셋팅한 다음, 상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 패널(10)의 테스트 장치를 활용하여 전원 전압 공급부(50)가 출력하는 제1 전원 전압값을 결정할 수 있다.
이때 데이터 구동부(30)는 데이터 저장부(35)를 더 포함할 수 있으며, 데이터 저장부(35)는 초기 데이터 신호에 따른 타겟 휘도값, 데이터 신호에 따른 데이터 기준 전압 보정 데이터, 및 보정에 의해 결정된 대응하는 데이터 신호의 전압값 등을 포함하는 정보를 저장한다.
도 4는 도 3에 도시된 표시 패널을 구성하는 화소의 일 실시 예에 의한 구성을 나타내는 회로도이다.
도 4의 화소 회로도는 일반적인 표시 장치의 표시 패널을 구성하는 화소의 회로도로서, 제1 전원 전압(ELVSS)와 제2 전원 전압(ELVDD) 사이에 연결된 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED), 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극에 연결된 구동 트랜지스터(MD), 구동 트랜지스터(MD)의 게이트 전극에 연결된 스위칭 트랜지스터(MS), 및 구동 트랜지스터(MD)의 게이트 전극과 제2 전원 전압(ELVDD) 사이에 연결된 커패시터(C)를 포함한다.
유기 발광 다이오드(OLED)는 애노드 전극과 캐소드 전극을 포함하며 대응하는 데이터 신호에 따른 구동 전류에 의해 발광한다.
구동 트랜지스터(MD)는 유기 발광 다이오드(OLED)로 전달된 데이터 신호에 따른 구동 전류를 전달한다.
스위칭 트랜지스터(MS)는 데이터 선(Data)에 연결되어 데이터 신호가 전달되는 소스 전극, 구동 트랜지스터(MD)의 게이트 전극과 연결되는 드레인 전극, 및 주사선(Scan)에 연결되어 주사 신호가 전달되는 게이트 전극을 포함하고, 주사 신호에 따라 화소에 대응하는 데이터 신호의 전압값을 구동 트랜지스터(MD) 게이트 전극으로 전달한다.
커패시터(C)는 구동 트랜지스터(MD)의 소스 전극에 연결된 제1 전극 및 구동 트랜지스터(MD)의 게이트 전극에 연결되는 제2 전극을 포함하고, 구동 트랜지스터(MD)의 게이트 전극 전압과 소스 전극 전압을 유지한다.
주사 신호에 따라 스위칭 트랜지스터(MS)가 턴 온 되어 대응하는 데이터 신호에 따른 데이터 신호 전압이 커패시터(C)의 제2 전극과 구동 트랜지스터(MD)의 게이트 전극이 만나는 접점에 전달되면, 해당 접점의 전압값(VG)은 다음 수학식에서 보는 바와 같이, 제2 전원 전압(ELVDD)에서 구동 트랜지스터(MD)의 문턱 전압만큼 낮은 전압에 데이터 신호 전압값이 반영된 전압값이 된다.
(수학식) VG=ELVDD+ΔV+Vth
이 때, 구동 트랜지스터가 PMOS 트랜지스터이므로 문턱 전압(Vth)이 음의 값을 가진다. 이 전압(VG)이 앞서 언급한 데이터 신호에 대응하는 전압이며, 커패시터(C)는 다음의 데이터 신호가 새로 기입될 때까지 이 전압과 제2 전원 전압(ELVDD)의 차를 유지한다.
즉, 데이터 신호가 전달되면 구동 트랜지스터(MD)의 게이트 전극에 걸리는 전압이 데이터 신호에 대응하는 전압만큼 변하게 되고, 이 전압이 구동 트랜지스터(MD)의 게이트 전극에서 전달되고, 구동 트랜지스터(MD)의 게이트 전극 및 소스 전극의 전압차가 커패시터(C)에 의해 일정하게 유지된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 패널의 테스트 장치는 표시 패널의 각 화소에 인가되는 제1 전원 전압(ELVSS)를 결정하기 위하여 각 화소의 발광시 휘도값을 측정하여 타겟 휘도와 일치하는 동안 제1 전원 전압값을 유동적으로 변경시키고 이에 대한 휘도 반응을 체크한 후, 타겟 휘도와 일치하지 않는 순간의 직전 제1 전원 전압값을 소비 전력이 최적으로 절감되는 제1 전원 전압값으로 결정하여 셋팅한다.
상기 수학식에서 유기 발광 다이오드(OLED)에서 대응하는 데이터 신호에 따라 흐르는 구동 전류는, 커패시터(C)의 제2 전극과 구동 트랜지스터(MD)의 게이트 전극이 만나는 접점의 전압값(VG)과 제2 전원 전압(ELVDD)의 전압차에 대응하는데, 제1 전원 전압(ELVSS)을 타겟 휘도와 일치하는 동안 최대한 상승시킨 전압값을 찾아 표시 패널의 제1 전원 전압(ELVSS)으로 셋팅하면 각 화소의 구동 소비 전력을 최적으로 절감시킬 수 있다.
즉, 각 화소의 구동 소비 전력은 화소의 유기 발광 다이오드(OLED)에 흐르는 전류와 유기 발광 다이오드(OLED)의 양단 전압의 곱으로 결정된다. 제2 전원 전압(ELVDD)가 고정된 상태에서 제1 전원 전압(ELVSS)이 필요 이상으로 낮으면 유기 발광 다이오드(OLED)의 양단 전압차도 증가해서 동일한 전류가 흐르더라도 구동 소비 전력은 증가하게 된다. 따라서 본 발명과 같은 테스트 장치와 방법을 적용하여 화소의 구동 트랜지스터가 포화 영역에서 동작할 수 있으면서도 유기 발광 다이오드(OLED)의 양단 전압차를 가장 적게 만드는 제1 전원 전압(ELVSS)의 전압값을 선정하여 결정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 표시 패널의 테스트 방법을 나타내는 흐름도이다.
특히 도 5는 본 발명의 표시 패널의 테스트 방법에 있어서, 소정의 타겟 휘도에 대응하는 데이터 신호의 전압값이 결정되는 단계를 포함하고 있는 흐름도이다.
따라서, 이미 타겟 휘도에 대응하는 데이터 신호의 전압값이 결정된 경우라면 단계 S10 내지 단계 S13의 과정은 생략될 수 있음은 물론이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 패널의 테스트 방법은, 먼저 타겟 휘도에 대응하는 데이터 신호의 전압값을 결정하기 위하여 초기 데이터 신호에 대응하여 발광하는 표시 패널의 화소를 측정하는 단계(S10)를 포함한다.
다음 과정은 상기 측정된 휘도값이 데이터 신호의 타겟 휘도값에 해당하는지 문의하는 단계(S11)이다.
구체적으로 측정된 휘도값이 타겟 휘도값이 일치하는지 판단하는 것이며, 경우에 따라서는 소정의 마진을 더한 타겟 휘도값과 일치하는지를 판단할 수도 있다.
만일 측정된 휘도값이 타겟 휘도값과 일치하지 않는다면 데이터 전압을 보정하는 단계(S12)를 수행한다.
데이터 전압을 보정하는 방법은 특별히 제한되지 않으며 기준 전압 보정 데이터에 근거하여 데이터 신호의 전압값을 보정하는 공지의 데이터 보정 방법이 이용될 수 있다.
한편 만일 측정된 휘도값이 타겟 휘도값과 일치한다면 데이터 전압을 보정하지 않고 해당 데이터 신호의 전압값을 타겟 휘도에 대응하는 데이터 신호의 전압값으로 결정하는 단계(S13)로 진행된다.
이처럼 데이터 신호의 전압값이 셋팅되면, 화소에 전달되는 제1 전원 전압값을 소정의 전압 범위 내에서 변경시키는 단계(S14)가 수행된다.
상술한 바와 같이, 소정의 전압 범위 내에서 제1 전원 전압값을 순차적으로 상승시키면서 변경시키는 제어 신호가 제어부에서 생성되고, 전원 전압 공급부로 출력되어, 상기 제어 신호를 전달받은 전원 전압 공급부에서 변경된 제1 전원 전압값으로 화소에 전달한다.
다음 단계(S15)에서는 변경된 제1 전원 전압을 공급받아 구동되는 화소의 휘도값을 측정한다.
다음 단계(S16)에서는 단계 S15에서 측정된 휘도값이 상기 소정의 타겟 휘도값과 일치하는지 비교하는 과정이다. 경우에 따라서 측정된 휘도값은 타겟 휘도로 인식할 수 있는 범위, 즉 마진을 더한 타겟 휘도값과 일치하는지를 비교할 수도 있다.
만일 단계 S15에서 측정된 휘도값이 타겟 휘도값이 일치하는 경우라면, 혹은 소정의 마진을 더한 타겟 휘도값의 범위 내에 포함되는 휘도값이라면, 제어부에서 제1 전원 전압값을 변경시키는 제어 신호를 생성하여 전달하는 단계(S14) 이하의 과정을 반복한다.
즉, 이런 경우는 제1 전원 전압값을 변경시킨 제어 신호에 의해 제1 전원 전압값이 변경되어 표시 패널이 구동되더라도 타겟 휘도로 화질을 구현하기 때문에 제1 전원 전압값을 다시 변경시켜 소비 전력을 절감하는 최적 전압값을 찾는 과정을 진행할 수 있게 된다.
그러나, 만일 단계 S15에서 측정된 휘도값이 타겟 휘도값이 일치하지 않는 경우라면, 더 이상 제1 전원 전압값을 변경시키지 않고 제1 전원 전압값을 결정하는 단계(S17)를 수행한다.
제1 전원 전압값의 결정은 단계 S15에서 측정된 휘도값이 타겟 휘도값와 일치하지 않게 되는 때에, 그 직전의 제1 전원 전압값으로 결정될 수 있다. 경우에 따라서 공정 산포로 인한 화소들의 구동 마진을 고려하여 구동 마진 전압값만큼 감소시킨 전압값으로 결정될 수 있다.
도 6은 도 4에 도시된 표시 패널을 구성하는 화소에 입력되는 제1 전원 전압(ELVSS)의 변화에 따른 화소의 구동 전류와의 관계를 나타낸 특성 곡선 그래프이다.
도 6을 참조하여 알 수 있듯이, 구동 트랜지스터(Driving TFT)의 구동 전류에 대한 특성 곡선 그래프는 선형적으로 증가되다가 소정의 영역 이상의 전압 범위에서는 구동 전류가 더 증가하지 않는 포화 영역을 가진다.
이에 대하여 유기 발광 다이오드(OLED)의 특성 곡선은 인가되는 제1 전원 전압(ELVSS)의 전압값을 변경시킴에 따라 A, B, C, 및 D로서 각각 다른 특성 곡선을 그리면서 구동 트랜지스터의 특성 곡선과 만난다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 장치와 테스트 방법은 도 6의 그래프와 같이 제1 전원 전압(ELVSS)의 전압값을 ELVSS1에서 ELVSS4에 이르기까지 변경시키면서 소비 전력을 최소로 절감함과 동시에 표시 패널의 휘도 등의 화면 표시 품질을 유지할 수 있는 최적 전압값을 선정한다.
도 6의 그래프에서 살펴보면, 점선으로 표시된 부분의 왼쪽이 구동 트랜지스터의 포화 영역이고, 적어도 이 영역의 범위에서 구동이 되어야 하는데, 표시 패널에서 구동 트랜지스터의 산포와 유기 발광 다이오드의 산포로 인하여 포화 영역이 아닌 다른 전류 범위에서 구동할 경우 얼룩 불량, 휘도 저하 등의 화면 불량이 발생할 수 있다.
도 6을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 장치는 제1 전원 전압값을 ELVSS1에서 ELVSS4까지 변경시키고 이에 따라 구동되는 표시 패널의 휘도를 측정하여 최적 전압값을 결정한다. 도 6의 그래프에서 ELVSS4의 제1 전원 전압값으로 구동되는 표시 패널이 D형 곡선을 그리면서 포화 영역을 벗어나므로 이 직전의 ELVSS3의 제1 전원 전압값이 소비 전력을 절감하면서 휘도가 유지되는 최적의 전압값으로 결정될 수 있다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.
1, 10: 표시 패널 2, 40: 휘도 측정부
3: 제어부 4, 50: 전원 전압 공급부
20: 주사 구동부 30: 데이터 구동부
35: 데이터 저장부 60: 신호 제어부
100: 테스트 장치

Claims (17)

  1. 복수의 화소를 포함하는 표시 패널의 휘도값을 측정하는 휘도 측정부; 및
    소정의 타겟 휘도에 대응하는 데이터 신호의 전압값을 결정하고, 상기 결정된 데이터 신호가 전달된 화소의 측정 휘도값을 상기 휘도 측정부로부터 전달받고 상기 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값을 비교하여 상기 측정 휘도값이 상기 타겟 휘도값의 마진 범위 내로 포함되는 한도에서 전원 전압 공급부로부터 상기 화소에 전달되는 제1 전원 전압값을 변경시키는 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 표시 패널의 테스트 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전원 전압 공급부는,
    상기 제어 신호를 수신하고, 상기 제어 신호에 따라 제1 전원 전압을 생성하여 상기 화소에 출력하는 표시 패널의 테스트 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전원 전압 공급부는,
    제2 전원 전압을 더 생성하여 상기 화소에 공급하고,
    상기 데이터 신호의 전압 및 상기 제2 전원 전압에 따르는 전류가 상기 화소에 흐르는 표시 패널의 테스트 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전원 전압값은, 상기 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값을 비교하여 상기 측정 휘도값이 상기 타겟 휘도값의 마진 범위 내로 포함되는 한도에서 변경시킬 수 있는 전압 범위 중 최대 전압값까지 변경되는 표시 패널의 테스트 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전원 전압값은 상기 화소의 구동 전류의 포화 영역에 해당하는 전압 범위 중 최대 전압값에서 상기 화소의 구동 전압 마진만큼 전압차를 가지는 전압값까지 변경되는 표시 패널의 테스트 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어 신호는, 상기 제1 전원 전압값을 상기 화소의 구동 전류의 포화 영역에 해당하는 전압 범위 내에서 순차로 상승시키면서 변경시키는 신호인 표시 패널의 테스트 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 타겟 휘도에 대응하는 데이터 신호의 전압값은,
    초기 데이터 신호에 대응하는 구동 전류에 따라 발광하는 화소의 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값을 비교하고, 상기 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값이 일치하지 않는 경우 상기 초기 데이터 신호의 전압값을 보정하여 결정하는 표시 패널의 테스트 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 결정된 데이터 신호의 전압값은 데이터 구동부를 통하여 상기 표시 패널의 복수의 화소 각각에 전달되는 표시 패널의 테스트 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는,
    초기 데이터 신호에 따른 타겟 휘도값, 데이터 신호에 따른 데이터 기준 전압 보정 데이터, 및 보정에 의해 결정된 대응하는 데이터 신호의 전압값을 포함하는 정보가 저장되는 데이터 저장부를 포함하는 표시 패널의 테스트 장치.
  10. 화소에 전달되는 제1 전원 전압값을 소정의 전압 범위 내에서 변경시키는 단계;
    상기 변경된 제1 전원 전압값에 대응하여 발광하는 화소의 측정 휘도값과 타겟 휘도값을 비교하는 단계; 및
    상기 측정 휘도값이 상기 타겟 휘도값의 마진 범위를 벗어나는 순간에 해당하는 제1 전원 전압값의 변경 직전의 제1 전원 전압값을 출력 제1 전원 전압값으로 결정하는 단계를 포함하는 표시 패널의 테스트 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 전원 전압값을 변경시키는 단계는,
    상기 화소의 제1 전원 전압값을 소정의 전압 범위 내에서 순차로 상승시키면서 조정하는 표시 패널의 테스트 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 소정의 전압 범위는, 상기 화소의 구동 전류의 포화 영역에 해당하는 전압 범위인 표시 패널의 테스트 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 출력 제1 전원 전압값은, 상기 측정 휘도값이 상기 타겟 휘도값의 마진 범위 내로 포함되는 한도에서 변경시킬 수 있는 전압 범위 중 최대 전압값인 표시 패널의 테스트 방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 출력 제1 전원 전압값은, 상기 화소의 구동 전류의 포화 영역에 해당하는 전압 범위 중 최대 전압값인 표시 패널의 테스트 방법.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 출력 제1 전원 전압값을 결정하는 단계 이후에, 상기 출력 제1 전원 전압값에서 상기 화소의 구동 전압 마진만큼 감소시킨 전압값으로 최종 출력 제1 전원 전압값을 결정하는 단계를 더 포함하는 표시 패널의 테스트 방법.
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 각 단계가 수행되기 이전에, 상기 소정의 타겟 휘도에 대응하는 데이터 신호의 전압값을 결정하는 단계를 더 포함하는 표시 패널의 테스트 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 대응하는 데이터 신호의 전압값을 결정하는 단계는,
    초기 데이터 신호를 전달하여 화소를 발광시킨 후 상기 화소의 휘도값을 측정하는 단계; 및
    상기 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값을 비교하고, 상기 측정 휘도값과 상기 타겟 휘도값이 일치하지 않는 경우 상기 초기 데이터 신호의 전압값을 보정하여 결정하는 단계를 포함하는 표시 패널의 테스트 방법.
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