JP6878536B2 - 電流センシング装置と、それを含む有機発光表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機発光表示装置に関し、特に電流センシング装置と、それを含む有機発光表示装置に関する。

アクティブマトリクス型の有機発光表示装置は、自ら発光する有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode：以下、「ＯＬＥＤ」と称する）を含み、応答速度が速く、発光効率、輝度、及び視野角が大きいという利点がある。

有機発光表示装置は、ＯＬＥＤをそれぞれ含むピクセルをマトリックス形態で配列し、映像データの階調に応じて、ピクセルの輝度を調節する。ピクセルのそれぞれは、ゲート電極とソース電極との間にかかる電圧に基づいてＯＬＥＤに流れる駆動電流を制御する駆動素子、すなわち、駆動ＴＦＴ（Thin Film Transistor）を含む。ＯＬＥＤと駆動ＴＦＴは、温度や劣化で、所望する映像の実現が難しい。

ＯＬＥＤまたは駆動ＴＦＴの駆動特性の変化を補償するために、外部補償技術が知られている。外部補償技術は、ＯＬＥＤや駆動ＴＦＴの駆動特性の変化をセンシングし、そのセンシング結果に基づいて映像データを変調するものである。

有機発光表示装置は、ＯＬＥＤや駆動ＴＦＴの駆動特性の変化に対応するピクセル電流をセンシングするために、電流積分器を使用している。電流積分器は、センシングチャネルごとに接続されるので、有機発光表示装置には、複数の電流積分器が備えられる。電流積分器は、低電流で高速のセンシングが可能で、センシング時間を減らすのに有利であるが、ノイズに弱いという欠点がある。ノイズは、電流積分器の非反転入力端子に印加される基準電圧の変動と、電流積分器の反転入力端子に接続されるセンシングライン間のノイズソースの差などにより、生じる。

電流積分器間センシングタイムと出力電圧を一定にするために、電流積分器に含まれたフィードバックキャパシタの容量は小さく設計される。フィードバックキャパシタの容量が小さいとセンシングラインの寄生容量により基準電圧に混入されたノイズを容易に増幅する。電流積分器が増幅したノイズは、積分値に反映されるので、ピクセル電流のセンシング結果を歪曲させることができる。センシング性能が低下すると、ＯＬＥＤ及び／または駆動ＴＦＴの駆動特性が正確にセンシング及び補償できない。

特開２０１８−０７２８２７

従って、本開示の目的は、ノイズによる、センシング結果及び歪みを最小化できる電流センシング装置と、それを含む有機発光表示装置を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明の電流センシング装置は、センシングラインを介して入力されるピクセル電流をデジタルセンシング値に変換する複数のセンシングユニットを含む。前記センシングユニットのそれぞれは、反転入力端子と非反転入力端子と出力端子を有する積分器アンプと、前記反転入力端子と前記出力端子との間に接続されたフィードバックキャパシタとを含み、前記非反転入力端子に第１基準電圧を入力する電流積分器と、前記センシングラインと前記電流積分器との間に接続され、前記センシングラインと前記電流積分器の電気的接続を分離する電流伝達部とを備え、前記電流伝達部は、前記ピクセル電流をミラーリングし、前記ミラーリングされた電流を前記積分アンプの前記反転入力端子から出力する。

前述したように、本発明は、センシングラインと電流積分器の間に電流伝達部の接続させることで、電流積分器の増幅比で作用する寄生容量成分を減らすことができる。また、本発明は、低電流をセンシングするにもかかわらず、電流伝達部でのミラーリングを介して電流積分器からシンク電流を出力することができ、これにより、電流積分器内に大容量のフィードバックキャパシタを設計することができ、低電流センシングにおいて最も問題となるノイズの問題を解決することができる。

さらに、本発明は、センシングラインと電流伝達部との間に接続された電流バッファをさらに備え、電流バッファの基準電圧でピクセルのソースノードの電圧を一定に固定することで、ピクセルの駆動素子に定電流を流し、センシングの精度を高められる。

さらに、本発明は、電流バッファの出力端子をセンシングラインに直接接続するバッファスイッチを電流バッファに含め、ピクセルのソースノードを電流バッファの基準電圧にリセットするのに要する時間を短縮することができる。

本開示の実施形態に係る有機発光表示装置を示す図である。 本開示の電流センシング装置が含まれたデータ駆動回路とピクセルアレイの一接続構成を示す図である。 ピクセルアレイを構成するピクセルの一接続構成を示す図である。 ピクセルアレイを構成するピクセルの他の接続構成を示す図である。 本開示の電流センシング装置を実現するための一センシングユニットの構成を示す図である。 本開示の電流センシング装置を実現するための他のセンシングユニットの構成を示す図である。 電流積分器として電荷ソーシング（charge sourcing）するときの電流積分器の出力波形を示した図である。 電流積分器から電荷シンク（charge sinking）する際の電流積分器の出力波形を示した図である。

本開示の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は添付される図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すると明確になる。しかし、本開示は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現されるものであり、但し、本実施形態は、本開示が完全になるようにし、本開示が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇によって定義されるだけである。

本開示の実施形態を説明するための図で開示された形状、大きさ、比率、角度、個数などは例示的なものなので、本開示は、図示された事項に限定されるものではない。明細書全体に亘って同一参照符号は同一の構成要素を指す。本明細書上で言及された「含む」、「有する」、「なる」などが用いられる場合、「〜だけ」が使用されない限り、他の部分を追加することができる。構成要素を単数で表現した場合に特に明示的な記載事項がない限り、複数が含まれる場合を含む。

構成要素を解釈することにおいて、別の明示的な記載がなくても誤差の範囲を含むものと解釈する。

位置関係の説明である場合、例えば、「〜の上に」、「〜の上部に」、「〜の下部に」、「〜の隣に」などで、二つの部分の位置関係が説明される場合、「すぐに」または「直接」が使用されない限り、二つの部分の間に１つ以上の他の部分が位置することもできる。

第１、第２などがさまざまな構成要素を叙述するために使用することがあるが、この構成要素はこれらの用語によって制限されない。これらの用語は、ただ一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用されるものである。したがって、以下で言及される第１構成要素は、本開示の技術的思想内で第２構成要素であることもできる。

明細書全体に亘って同一の参照符号は、実質的に同一の構成要素を指す。

本明細書において表示パネルの基板上に形成されるピクセル回路とゲート駆動部は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）構造のＴＦＴに実現されることができるが、これに限定されず、ｐ型ＭＯＳＦＥＴ構造のＴＦＴで実現されることもできる。ＴＦＴは、ゲート（gate）、ソース（source）及びドレイン（drain）を含む３電極素子である。ソースは、キャリア（carrier）をトランジスタに供給する電極である。ＴＦＴ内においてキャリアは、ソースから流れ始める。ドレインはＴＦＴでキャリアが外部に出る電極である。つまり、ＭＯＳＦＥＴでのキャリアの流れは、ソースからドレインに流れる。ｎ型ＴＦＴ（ＮＭＯＳ）の場合、キャリアが電子（electron）であるため、ソースからドレインに電子が流れることができるよう、ソース電圧がドレイン電圧より低い電圧を有する。ｎ型ＴＦＴで電子がソースからドレインの方向に流れるため、電流の方向は、ドレインからソースの方向に流れる。これに対し、ｐ型ＴＦＴ（ＰＭＯＳ）の場合、キャリアが正孔（hole）であるため、ソースからドレインに正孔が流れることができるよう、ソース電圧がドレイン電圧より高い。ｐ型ＴＦＴで正孔がソースからドレインの方向に流れるため、電流がソースからドレインの方向に流れる。ＭＯＳＦＥＴのソースとドレインは、固定ではないことに注意しなければならない。例えば、ＭＯＳＦＥＴのソースとドレインは、印加電圧に応じて変更されることができる。したがって、本明細書の実施形態の説明においては、ソースとドレインの内、いずれか１つを第１電極、ソースとドレインの内、残りの一つを第２電極に記述する。

以下、添付された図面を参照して本明細書の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態において、表示装置は、有機発光物質を含む有機発光表示装置を中心に説明する。しかし、本明細書の技術的思想は、有機発光表示装置に限定されず、無機発光物質を含む無機発光表示装置に適用することができることに注意しなければならない。

以下の説明において、本明細書と関連する公知機能あるいは構成についての具体的な説明が本明細書の要旨を不必要に曖昧にすることができると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

図１は、本開示の実施形態に係る有機発光表示装置を示す図である。図２は、本開示の電流センシング装置が含まれたデータ駆動回路とピクセルアレイの一接続構成を示す図である。そして、図３及び図４は、ピクセルアレイを構成するピクセルのさまざまな接続構成を示す図である。

図１〜図４を参照すると、本開示の実施形態に係る有機発光表示装置は、表示パネル１０と、タイミングコントローラ１１と、データ駆動回路１２と、ゲート駆動回路１３とを含むことができる。データ駆動回路１２は、本開示の実施形態に係る電流センシング装置１２２を含む。

表示パネル１０には、複数のデータライン１４とセンシングライン１６と、複数のゲートライン１５が交差され、この交差領域ごとにセンシング用ピクセル（Ｐ）がマトリックス形態に配置されてピクセルアレイを構成する。ゲートライン１５は、図４のようにスキャン制御信号（ＳＣＡＮ）が供給される複数の第１ゲートライン１５Ａと、センシング制御信号ＳＥＮが供給される複数の第２ゲートライン１５Ｂを含むことができる。ただし、スキャン制御信号（ＳＣＡＮ）とセンシング制御信号ＳＥＮが同位相を有するとき、第１及び第２ゲートライン（１５Ａ、１５Ｂ）は、図３に示すように、１つのゲートライン１５で単一化することができる。

各ピクセル（Ｐ）を、データライン１４の内のいずれか１つに、センシングライン１６の内のいずれか１つに、及び、ゲートライン１５の内のいずれか１つに接続できる。ピクセルアレイを構成するピクセル（Ｐ）は、赤色を表示するための赤ピクセル、緑色を表示するための緑ピクセル、青色を表示するための青ピクセル、及び白色を表示するための白ピクセルを含むことができる。赤ピクセル、緑ピクセル、青ピクセル、及び白ピクセルを含む４つのピクセルが一つのピクセルユニット（ＵＰＸＬ）を構成できる。ただし、ピクセルユニット（ＵＰＸＬ）の構成はこれに限定されない。同じピクセルユニット（ＵＰＸＬ）を構成する複数のピクセル（Ｐ）は、一つのセンシングライン１６を共有できる。ただし、図示されていないが、同じピクセルユニット（ＵＰＸＬ）を構成する複数のピクセル（Ｐ）を、互いに異なるセンシングラインに独立して接続することもできる。ピクセル（Ｐ）のそれぞれは、図示しない電源生成部から高電位ピクセル電圧（ＥＶＤＤ）と低電位ピクセル電圧（ＥＶＳＳ）の供給を受ける。

本開示のピクセル（Ｐ）は、図３及び図４に示すようにＯＬＥＤ、駆動ＴＦＴ（ＤＴ）、ストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）、第１スイッチＴＦＴ（ＳＴ１）、及び第２スイッチＴＦＴ（ＳＴ２）を備えられるが、これに限定されない。ＴＦＴはＰタイプで実現されるか、または、Ｎタイプで実現されるか、または、ＰタイプとＮタイプが混在したハイブリッドタイプで実現されうる。また、ＴＦＴの半導体層は、アモルファスシリコンまたは、ポリシリコンまたは、酸化物を含むことができる。

ＯＬＥＤは、発光素子である。ＯＬＥＤは、ソースノード（Ｎｓ）に接続されたアノード電極と、低電位ピクセル電圧（ＥＶＳＳ）の入力端に接続されたカソード電極と、アノード電極とカソード電極との間に位置する有機化合物層を含む。有機化合物層は、正孔注入層（Hole Injection layer、ＨＩＬ）、正孔輸送層（Hole transport layer、ＨＴＬ）、発光層（Emission layer、EML）、電子輸送層（Electron transport layer、ＥＴＬ）及び、電子注入層（Electron Injection layer、ＥＩＬ）を含むことができる。

駆動ＴＦＴ（ＤＴ）は、ゲート−ソース間電圧（以下、Ｖｇｓと称する）に基づいてＯＬＥＤに入力される駆動ＴＦＴ（ＤＴ）のソース−ドレイン間の電流（以下、Ｉｄｓと称する）の大きさを制御する駆動素子である。駆動ＴＦＴ（ＤＴ）は、ゲートノード（Ｎｇ）に接続されたゲート電極と、高電位ピクセル電圧（ＥＶＤＤ）の入力端に接続されたドレイン電極と、ソースノード（Ｎｓ）に接続されたソース電極とを備える。ストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）は、ゲートノード（Ｎｇ）とソースノード（Ｎｓ）との間に接続されて駆動ＴＦＴ（ＤＴ）のＶｇｓを一定期間維持させる。第１スイッチＴＦＴ（ＳＴ１）は、スキャン制御信号（ＳＣＡＮ）に基づいてデータライン１４とゲートノード（Ｎｇ）との間の電気的接続をスイッチングする。第１スイッチＴＦＴ（ＳＴ１）は、第１ゲートライン１５Ａに接続されたゲート電極、データライン１４に接続された第１電極、及びゲートノード（Ｎｇ）に接続された第２電極を備える。第２スイッチＴＦＴ（ＳＴ２）は、センシング制御信号ＳＥＮに基づいて、ソースノード（Ｎｓ）とセンシングライン１６との間の電気的接続をスイッチングする。第２スイッチＴＦＴ（ＳＴ２）は、第２ゲートライン（１５Ｂ）に接続されたゲート電極、センシングライン１６に接続された第１電極、及びソースノード（Ｎｓ）に接続された第２電極を備える。

一方、第１ゲートライン１５Ａと第２ゲートライン１５Ｂは、一つのゲートライン１５で単一化することができる（図３参照）。この場合、スキャン制御信号（ＳＣＡＮ）とセンシング制御信号ＳＥＮは、同位相を有しうる。

このようなピクセルアレイを有する有機発光表示装置は、外部補償技術を採用する。外部補償技術は、ピクセルに備わる有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode：以下、「ＯＬＥＤ」という）及び／または駆動ＴＦＴ（Thin Film Transistor）の駆動特性をセンシングし、そのセンシング値に基づいて入力映像データを補正する技術である。ＯＬＥＤの駆動特性は、ＯＬＥＤの動作点電圧を意味する。駆動ＴＦＴの駆動特性は、駆動ＴＦＴのしきい値電圧と駆動ＴＦＴの電子移動度を意味する。

本開示の有機発光表示装置は、映像表示動作と外部補償動作を実行する。外部補償動作は、映像表示動作中の垂直ブランク期間で行われるか、または映像表示が開始される前のパワーオンシーケンス期間で行われるか、または映像表示が終わった後のパワーオフシーケンス期間で実行されうる。垂直ブランク期間を、映像データが書き込まれていない期間として、１フレーム分の映像データが書き込まれる垂直アクティブ区間の間ごとに配置する。パワーオンシーケンス期間は駆動電源がオンされた後から映像が表示されるまでの期間を意味する。パワーオフシーケンスの期間は、映像表示が終わった後から駆動電源がオフになるまでの期間を意味する。

タイミングコントローラ１１は、垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）、水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）、ドットクロック信号（ＤＣＬＫ）及びデータイネーブル信号（ＤＥ）などのタイミング信号に基づいて、データ駆動回路１２の動作タイミングを制御するためのデータ制御信号（ＤＤＣ）と、ゲート駆動回路１３の動作タイミングを制御するためのゲート制御信号（ＧＤＣ）を生成する。タイミングコントローラ１１は、映像表示が実行される期間と、外部補償が実行される期間を時間的に分離し、映像表示のための制御信号（ＤＤＣ、ＧＤＣ）と外部補償のための制御信号（ＤＤＣ、ＧＤＣ）を互いに異なるように生成できる。

ゲート制御信号（ＧＤＣ）は、ゲートスタートパルス（Gate Start Pulse、ＧＳＰ）、ゲートシフトクロック（Gate Shift Clock、ＧＳＣ）などを含む。ゲートスタートパルス（ＧＳＰ）は、最初のスキャン信号を発生するゲートステージに印加されて、最初のスキャン信号を発生するように、そのゲートステージを制御する。ゲートシフトクロック（ＧＳＣ）は、ゲートステージに共通に入力されるクロック信号として、ゲートスタートパルス（ＧＳＰ）をシフトさせるためのクロック信号である。

データ制御信号（ＤＤＣ）は、ソーススタートパルス（Source Start Pulse、SSP）、ソースサンプリングクロック（Source Sampling Clock、ＳＳＣ）、及びソース出力イネーブル信号（Source Output Enable、ＳＯＥ）などを含む。ソーススタートパルス（ＳＳＰ）は、データ駆動回路１２のデータサンプリング開始タイミングを制御する。ソースサンプリングクロック（ＳＳＣ）はライジングまたはフォーリングエッジに基づいて、ソースドライバＩＣの各々においてデータのサンプリングタイミングを制御するクロック信号である。ソース出力イネーブル信号（ＳＯＥ）はデータ駆動回路１２の出力タイミングを制御する。データ制御信号（ＤＤＣ）は、データ駆動回路１２に含まれた電流センシング装置１２２の動作を制御するための様々な信号を含む。

タイミングコントローラ１１は、データ駆動回路１２から外部補償動作に伴うデジタルセンシング値（ＳＤ）の入力を受ける。タイミングコントローラ１１は、デジタルセンシング値（ＳＤ）に基づいて入力画像データ（ＤＡＴＡ）を補正して、ピクセル（Ｐ）の間、駆動ＴＦＴの劣化偏差を補償したり、またはピクセル（Ｐ）の間、ＯＬＥＤの劣化偏差を補償できる。タイミングコントローラ１１は、映像表示のための動作期間において、前記補正されたデジタル映像データ（ＤＡＴＡ）をデータ駆動回路１２に伝送する。

データ駆動回路１２は、少なくとも一つ以上のソースドライバＩＣ（Integrated Circuit）を含む。このソースドライバＩＣは、ラッチアレイ（図示せず）と、各データライン１４に接続された複数のデジタル−アナログコンバータ１２１（以下、ＤＡＣ）と、センシングチャネルを介し各センシングライン１６に接続された電流センシング装置１２２とを備える。電流センシング装置１２２は、複数のセンシングユニット（ＳＵ）を含む。

ラッチアレイは、データ制御信号（ＤＤＣ）に基づいてタイミングコントローラ１１から入力されるデジタル映像データ（ＤＡＴＡ）をラッチしてＤＡＣに供給する。ＤＡＣは映像表示動作時にタイミングコントローラ１１から入力されるデジタル映像データ（ＤＡＴＡ）を映像表示用データ電圧に変換してデータライン１４に供給することができる。ＤＡＣは、外部補償動作時、一定レベルのセンシング用データ電圧を生成して、データライン１４に供給することができる。

センシングユニット（ＳＵ）のそれぞれは、センシングライン１６を介して入力されるピクセル電流をデジタルセンシング値（ＳＤ）に変換する役割をする。センシングユニット（ＳＵ）のそれぞれは、電流積分器を含む電流センシング型で実現されうる。センシングユニット（ＳＵ）のそれぞれは、電流積分器で生じるノイズの増幅を防止するために、電流伝達部を含む。電流伝達部はセンシングライン１６と電流積分器との間の電気的接続を分離して、電流積分器の第１基準電圧に混入されたノイズの増幅を防止する。また、センシングユニット（ＳＵ）のそれぞれは、センシングライン１６と電流伝達部との間に接続された電流バッファをさらに含む。電流バッファは、外部補償動作時、そのピクセル（Ｐ）に含まれた駆動素子に定電流が流れるようにするために、第２基準電圧を当該ピクセル（Ｐ）のソースノード（Ｎｓ）に印加する。電流センシング装置を構成するセンシングユニット（ＳＵ）に対しては、図５〜図８を参照し詳細は後述する。

ゲート駆動回路１３は、ゲート制御信号（ＧＤＣ）に基づいて、映像表示動作及び外部補償動作に適したスキャン制御信号（ＳＣＡＮ）を生成し、第１ゲートライン１５Ａに供給する。ゲート駆動回路１３は、ゲート制御信号（ＧＤＣ）に基づいて、映像表示動作及び外部補償動作に適したセンシング制御信号（ＳＥＮ）を生成し、第２ゲートライン１５Ｂに供給する。一方、ゲート駆動回路１３は、ゲート制御信号（ＧＤＣ）に基づいて、映像表示動作及び外部補償動作に適した同じ位相のスキャン制御信号（ＳＣＡＮ）とセンシング制御信号ＳＥＮとを生成し、ゲートライン１５に供給することもできる。

図５は本開示の電流センシング装置を実現するための一センシングユニットの構成を示す。図５を参照すると、本発明の電流センシング装置を構成することセンシングユニット（ＳＵ）は、電流積分器（ＣＩ）と電流伝達部（ＣＣＶＥ）を含む。

電流積分器（ＣＩ）は、反転入力端子（−）と、非反転入力端子（＋）と、出力端子を有する積分器アンプ（ＡＭＰ１）とを備える。積分器アンプ（ＡＭＰ１）の反転入力端子（−）と出力端子との間には、フィードバックキャパシタ（Ｃｆｂ）が接続され、積分器アンプ（ＡＭＰ１）の非反転入力端子（＋）には、第１基準電圧（ＶＲ１）が入力される。積分器アンプ（ＡＭＰ１）の反転入力端子（−）と出力端子との間には、積分器スイッチ（ＲＳＴ−ＣＩ）がさらに接続される。積分器スイッチ（ＲＳＴ−ＣＩ）は、フィードバックキャパシタ（Ｃｆｂ）を放電させて初期化する役割をする。電流伝達部（ＣＣＶＥ）により、積分器アンプ（ＡＭＰ１）の反転入力端子（−）からシンク電流（Ｋ^＊Ｉｐｉｘ）が流れ出す。積分器アンプ（ＡＭＰ１）の出力端子に印加される出力電圧（Ｖｏｕｔ）は、シンク電流（Ｋ^＊Ｉｐｉｘ）に対応するように変わる。つまり、積分器アンプ（ＡＭＰ１）の出力端子に印加される出力電圧（Ｖｏｕｔ）は、積分器アンプ（ＡＭＰ１）の反転入力端子（−）から流れ出すシンク電流（Ｋ^＊Ｉｐｉｘ）によって、第１基準電圧（ＶＲ１）に基づいて上昇する方向に変化する。このように、出力電圧（Ｖｏｕｔ）を第１基準電圧（ＶＲ１）に基づいて上昇する方向に設計すれば、センシングレンジ（Sensing Range）を広く確保することができるなど、色々な利点がある。これについては、図８を参照してさらに説明する。

電流伝達部（ＣＣＶＥ）は、ピクセル電流（Ｉｐｉｘ）が流れるセンシングライン１６と電流積分器（ＣＩ）との間に接続される。電流伝達部（ＣＣＶＥ）がないと仮定すると、第１基準電圧（ＶＲ１）に混入するノイズ（ＶＲ１＿ｎｏｉｓｅ）に応じた出力電圧ノイズ（Ｖｏｕｔ＿ｎｏｉｓｅ）は、数式１に示す通りである。
［数式１］
Vout_noise=（1+Cline/Cfb）^*VR1_noise

数式１において、「Cline」はセンシングラインに存在する寄生容量であり、フィードバックキャパシタ（Ｃｆｂ）の容量よりはるかに大きい。具体的には、式 C^*V=I^*tにより、フィードバックキャパシタの容量Ｃと出力電圧Ｖとの積は、入力電流Ｉとセンシングタイムｔとの積と等しくなる。センシングタイムとフィードバックキャパシタの容量を設定すると入力電流に応じて出力電圧が変わることを通じて、ピクセル電流を測定できる。高解像度、高精細表示装置の場合、ピクセル電流の大きさが非常に小さいので、センシングタイムと出力電圧を一定に設定するためには、フィードバックキャパシタの容量を減らさねばならない。したがって、電流伝達部（ＣＣＶＥ）がない場合、第１基準電圧（ＶＲ１）に混入するノイズ（ＶＲ１＿ｎｏｉｓｅ）は、キャパシタンスの比率（Ｃｌｉｎｅ/Ｃｆｂ）にしたがって増幅されるしかない。このように増幅されたノイズ（ＶＲ１＿ｎｏｉｓｅ）により、ピクセル電流（Ｉｐｉｘ）は正確にセンシングできない。

電流伝達部（ＣＣＶＥ）はセンシングライン１６と電流積分器（ＣＩ）との間の電気的接続を分離して、第１基準電圧（ＶＲ１）に混入されたノイズの増幅を防止する。この場合、第１基準電圧（ＶＲ１）に混入するノイズ（ＶＲ１＿ｎｏｉｓｅ）に応じた出力電圧ノイズ（Ｖｏｕｔ＿ｎｏｉｓｅ）は、数式２に示す通りである。
［数式２］
Vout_noise=（1+0/Cfb）^*VR1_noise=VR1_noise

数式２のように、出力電圧ノイズ（Ｖｏｕｔ＿ｎｏｉｓｅ）は、第１基準電圧（ＶＲ１）に混入するノイズ（ＶＲ１＿ｎｏｉｓｅ）以下である。

また、電流伝達部（ＣＣＶＥ）はセンシングライン１６から入力されるパネルのノイズ成分が電流積分器（ＣＩ）に入力されることを防止する役割を果たす。

電流伝達部（ＣＣＶＥ）は、ピクセル電流（Ｉｐｉｘ）をミラーリング（mirroring）してピクセル電流（Ｉｐｉｘ）以上であるシンク電流（Ｋ^＊Ｉｐｉｘ）を積分器アンプ（ＡＭＰ１）の反転入力端子（−）から出力するようにする。電流伝達部（ＣＣＶＥ）は、電流ミラーリングのために、第１ミラートランジスタ（Ｍ１）と第２ミラートランジスタ（Ｍ２）を含む。第１ミラートランジスタ（Ｍ１）のゲート電極と第１電極を、ピクセル電流（Ｉｐｉｘ）が印加される共有ノード（Ｎｘ）に接続し、第１ミラートランジスタ（Ｍ１）の第２電極を、基底電圧源（ＧＮＤ）に接続する。第２ミラートランジスタ（Ｍ２）のゲート電極を共有ノード（Ｎｘ）に接続し、第２ミラートランジスタ（Ｍ２）の第１電極を積分器アンプ（ＡＭＰ１）の反転入力端子（−）に接続し、第２ミラートランジスタ（Ｍ２）の第２電極を基底電圧源（ＧＮＤ）に接続する。共有ノード（Ｎｘ）にピクセル電流（Ｉｐｉｘ）が印加されると、ピクセル電流（Ｉｐｉｘ）が第１ミラートランジスタ（Ｍ１）を介して基底電圧源（ＧＮＤ）にシンクされる。このとき、電流ミラーリングにより、シンク電流（Ｋ^＊Ｉｐｉｘ）を第２ミラートランジスタ（Ｍ２）を介して基底電圧源（ＧＮＤ）にシンクする。シンク電流（Ｋ＊Ｉｐｉｘ）は、ピクセル電流（Ｉｐｉｘ）と同じでもよく、異なってもよい。シンク電流（Ｋ＊Ｉｐｉｘ）は、ピクセル電流（Ｉｐｉｘ）より大きくてもよく、小さくてもよい。シンク電流（Ｋ^＊Ｉｐｉｘ）がピクセル電流（Ｉｐｉｘ）より大きい場合、第２ミラートランジスタ（Ｍ２）のチャネル容量（チャネル幅／チャネル長さ）を、第１ミラートランジスタ（Ｍ１）のチャネル容量より大きく設計できる。ただし、シンク電流（Ｋ＊Ｉｐｉｘ）がピクセル電流（Ｉｐｉｘ）と同じである場合、第２ミラートランジスタ（Ｍ２）のチャネル容量（チャネル幅／チャネル長さ）を第１ミラートランジスタ（Ｍ１）のチャネル容量と実質的に同様に設計できる。また、シンク電流（Ｋ^＊Ｉｐｉｘ）がピクセル電流（Ｉｐｉｘ）より小さい場合、第２ミラートランジスタ（Ｍ２）のチャネル容量（チャネル幅／チャネル長さ）を第１ミラートランジスタ（Ｍ１）のチャネル容量より小さく設計できる。

電流伝達部（ＣＣＶＥ）がピクセル電流（Ｉｐｉｘ）より大きいシンク電流（Ｋ＊Ｉｐｉｘ）を積分器アンプ（ＡＭＰ１）の反転入力端子（−）から出力されるようにする場合、電流積分器（ＣＩ）のフィードバックキャパシタの容量を減らす必要がない。つまり、電流積分器（ＣＩ）は、同じセンシングタイムと出力電圧を有しながらも、大きな容量のフィードバックキャパシタを有しうるので、低電流センシングで最も問題となるノイズの問題を解決できる。

図５を参照すると、本開示による電流センシング装置を構成するセンシングユニット（ＳＵ）は、センシングライン１６と電流伝達部（ＣＣＶＥ）の間に接続された電流バッファ（ＣＢＵＦ）をさらに含む。

電流バッファ（ＣＢＵＦ）は、第２基準電圧（ＶＲ２）をピクセル電流（Ｉｐｉｘ）が流れるピクセル（Ｐ）に印加して、ピクセル（Ｐ）のソースノード（Ｎｓ）の電圧を一定に固定することで、ピクセル（Ｐ）の駆動素子（ＤＴ）に定電流（Static Current）を流す。電流バッファ（ＣＢＵＦ）はバッファアンプ（ＡＭＰ２）とバッファトランジスタ（Ｔ１）とを含む。

バッファアンプ（ＡＭＰ２）の反転入力端子（−）は、センシングライン１６に接続され、バッファアンプ（ＡＭＰ２）の非反転入力端子（＋）には、第２基準電圧（ＶＲ２）が入力される。バッファアンプ（ＡＭＰ２）の出力端子は、バッファトランジスタ（Ｔ１）に接続される。バッファトランジスタ（Ｔ１）のゲート電極は、バッファアンプ（ＡＭＰ２）の出力端子に接続され、バッファトランジスタ（Ｔ１）の第１電極は、センシングライン１６に接続され、バッファトランジスタ（Ｔ１）の第２電極は、電流伝達部（ＣＣＶＥ）の共有ノード（Ｎｘ）に接続される。

電流バッファ（ＣＢＵＦ）はセンシングライン１６から入力されたピクセル電流（Ｉｐｉｘ）を信号減衰せずに電流伝達部（ＣＣＶＥ）に伝達する。電流伝達部（ＣＣＶＥ）での電流増幅（シンク電流（Ｋ＊Ｉｐｉｘ）がピクセル電流（Ｉｐｉｘ）より大きい場合）が正確に行われるように、バッファアンプ（ＡＭＰ２）の第２基準電圧（ＶＲ２）は、電流積分器（ＣＩ）の第１基準電圧（ＶＲ１）と設計誤差を含み実質的に同じに設定されうる。ただし、電流伝達部（ＣＣＶＥ）で、単純ミラーリング（シンク電流（Ｋ^＊Ｉｐｉｘ）がピクセル電流（Ｉｐｉｘ）と同じである場合）をする場合には、第１基準電圧（ＶＲ１）と第２基準電圧（ＶＲ２）を同じに設定してもよい。

図６は、本開示の電流センシング装置を実現するための他のセンシングユニットの構成を示す。

図６を参照すると、本開示の電流センシング装置を構成する他のセンシングユニット（ＳＵ）は、電流積分器（ＣＩ）と電流伝達部（ＣＣＶＥ）を含み、電流バッファ（ＣＢＵＦ）をさらに含むことができる。

図６の電流積分器（ＣＩ）と電流伝達部（ＣＣＶＥ）は、図５で説明したものと実質的に同一である。そして、図６の電流バッファ（ＣＢＵＦ）はバッファスイッチ（ＲＳＴ−ＢＵＦ）をさらに含むことを除き、図５で説明したものと実質的に同一である。

バッファスイッチ（ＲＳＴ−ＢＵＦ）は、センシングライン１６と、バッファアンプ（ＡＭＰ２）の出力端子との間に接続される。バッファスイッチ（ＲＳＴ−ＢＵＦ）は、ピクセル（Ｐ）のソースノード（Ｎｓ）を第２基準電圧（ＶＲ２）にリセットさせるタイミングに同期してターンオンされる。

バッファアンプ（ＡＭＰ２）は、仮想グラウンド（Virtual Ground）の動作を介してピクセル（Ｐ）のソースノード（Ｎｓ）に第２基準電圧（ＶＲ２）を印加する。この場合、センシングライン（Cline）の寄生容量が大きいため、ピクセル（Ｐ）のソースノード（Ｎｓ）が第２基準電圧（ＶＲ２）にリセットされるまでの時間が大きい。バッファスイッチ（ＲＳＴ−ＢＵＦ）は、ピクセル（Ｐ）のソースノード（Ｎｓ）を第２基準電圧（ＶＲ２）にリセットするのに要する時間を短縮する役割を果たす。

図７は、電流積分器で電荷を調達（sourcing）するときの電流積分器の出力波形を示す。そして、図８は、電流積分器から電荷を減らす（sinking）際の電流積分器の出力波形を示す。

消費電力を下げ、効率を高めるために、低動作点電圧（しきい値電圧）を有する発光素子（ＯＬＥＤ）が有機発光表示装置に用いられる。センシングライン１６に電流積分器（ＣＩ）が直接接続された従来のせンシングユニットの場合、電流積分器（ＣＩ）の第１基準電圧（ＶＲ１）でピクセル（Ｐ）のソースノード（Ｎｓ）をリセットした後、ピクセル（Ｐ）の駆動素子（ＤＴ）に流れるピクセル電流をセンシングする。ここで、ソースノード（Ｎｓ）の電圧が発光素子（ＯＬＥＤ）の動作点電圧より高い場合、センシングしようとするピクセル電流が発光素子（ＯＬＥＤ）にほとんど流れ、センシングが不可能になる。これを避けるために、電流積分器（ＣＩ）の第１基準電圧（ＶＲ１）を発光素子（ＯＬＥＤ）の動作点電圧よりさらに低く設定しなければならない。このとき、従来のセンシングユニットは、図７のように電荷ソーシング（charge sourcing）方式、すなわち電流積分器の反転入力端子に流入されるピクセル電流をセンシングする方式をとるため、出力電圧（Ｖｏｕｔ）が第１基準電圧（ＶＲ１）に基づいて下降する方向に変わり、その結果、センシングレンジが狭い。センシングレンジが狭いと、正確なセンシングは難しい。

これに対し、本開示のセンシングユニット（ＳＵ）は、図８のような電荷シンク（charge sinking）方式、すなわち電流積分器（ＣＩ）の反転入力端子（−）から流れ出すシンク電流をセンシングする方式を取るので、出力電圧（Ｖｏｕｔ）が第１基準電圧（ＶＲ１）に基づいて上昇する方向に変わり、その結果、センシングレンジは広くなる。つまり、本開示は、発光素子（ＯＬＥＤ）の動作点電圧を考慮して、第１基準電圧（ＶＲ１）が低く設定されても、広いセンシングレンジを確保できる。センシングレンジが広ければセンシングレンジの境界付近でセンシング値が飽和（Saturation）することを防止でき、センシングの精度を容易に高められる。

このように、本開示は、センシングラインと電流積分器の間に電流伝達部の接続させることで、電流積分器の増幅比で作用する寄生容量成分を減らすことができる。また、本開示は、低電流をセンシングするにもかかわらず、電流伝達部でのミラーリングを介して電流積分器からシンク電流を出力することができ、これにより、電流積分器内に大容量のフィードバックキャパシタを設計でき、低電流センシングにおいて最も問題となるノイズの問題を解決することができる。

さらに、本開示は、センシングラインと電流伝達部との間に接続された電流バッファをさらに備え、電流バッファの基準電圧でピクセルのソースノード電圧を一定に固定することで、ピクセルの駆動素子に定電流を流し、センシングの精度を高められる。

さらに、本開示は、電流バッファの出力端子をセンシングラインに直接接続するバッファスイッチを電流バッファに含め、ピクセルのソースノードを電流バッファの基準電圧にリセットするのに要する時間を短縮することができる。

以上説明した内容を通じて当業者であれば、本開示の技術思想を逸脱しない範囲で様々な変更や修正が可能であることが分かる。したがって、本開示の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定められるべきである。

Claims (12)

1. センシングラインを介して入力されるピクセル電流をデジタルセンシング値に変換する複数のセンシングユニットを含む電流センシング装置において、
   前記センシングユニットのそれぞれは、
   反転入力端子と非反転入力端子と出力端子を有する積分器アンプと、前記反転入力端子と前記出力端子との間に接続されたフィードバックキャパシタとを含み、前記非反転入力端子に第１基準電圧を入力する電流積分器と、
   前記センシングラインと前記電流積分器との間に接続され、前記センシングラインと前記電流積分器の電気的接続を分離する電流伝達部と、
   前記センシングラインと前記電流伝達部との間に接続された電流バッファと、を備え、
   前記電流伝達部は、前記ピクセル電流をミラーリングし、前記ミラーリングされた電流を前記積分器アンプの前記反転入力端子から出力し、
   前記電流バッファは、前記ピクセル電流が流れるピクセルに第２基準電圧を印加して、前記ピクセルのソースノードの電圧を一定に固定し、前記ピクセル電流を出力する、電流センシング装置。
2. 前記電流伝達部は、
   前記ピクセル電流を印加する共有ノードにゲート電極と第１電極が接続され、基底電圧源に第２電極が接続された第１ミラートランジスタと、
   前記共有ノードにゲート電極が接続され、前記電流積分器の前記反転入力端子に第１電極が接続され、前記基底電圧源に第２電極が接続された第２ミラートランジスタとを含む、請求項１に記載の電流センシング装置。
3. 前記ミラーリングされた電流は、前記ピクセル電流より大きく、前記第２ミラートランジスタのチャネル容量は、前記第１ミラートランジスタのチャネル容量より大きい、請求項２に記載の電流センシング装置。
4. 前記電流バッファは、
   前記センシングラインに接続されたバッファ用反転入力端子と、第２基準電圧が入力されるバッファ用非反転入力端子と、バッファ用出力端子を有するバッファアンプと、
   前記バッファ用出力端子にゲート電極が接続され、前記センシングラインに第１電極が接続され、前記電流伝達部に第２電極が接続されたバッファトランジスタとを有する、請求項１に記載の電流センシング装置。
5. 前記電流バッファは、
   前記バッファ用反転入力端子と前記バッファ用出力端子の間に接続されたバッファ用リセットスイッチをさらに含む、請求項４に記載の電流センシング装置。
6. 前記第２基準電圧が前記第１基準電圧と同じに設定される、請求項１に記載の電流センシング装置。
7. 前記積分器アンプの前記出力端子に印加する出力電圧は、前記第１基準電圧に基づいて増加する方向に変化する、請求項１に記載の電流センシング装置。
8. 複数のピクセルと、前記ピクセルに接続された複数のセンシングラインを備える表示パネルと、
   請求項１乃至７のいずれか一項の電流センシング装置を含み、センシングチャネルを介して各センシングラインのそれぞれに接続されたデータ駆動回路と、
   前記センシングユニットから入力されたデジタルセンシング値に基づいて、前記表示パネルに書き込まれるデジタル映像データを補償するタイミングコントローラを含む有機発光表示装置。
9. 複数のデータライン、センシングライン、および複数のゲートラインは、前記表示パネル上で互いに交差し、
   前記ピクセルは、ピクセルアレイを構成するためにマトリックス形態に配列され、
   前記ピクセルのそれぞれは、前記データラインのうちの１つ、
   前記センシングラインの内の１つ、前記ゲートラインのうちの１つに接続する、請求項８に記載の有機発光表示装置。
10. ゲート制御信号に基づいて映像表示動作及び外部補償動作に適したスキャン制御信号とセンシング制御信号とを生成し、前記スキャン制御信号と前記センシング制御信号を同じゲートライン又は他のゲートラインに供給するゲート駆動回路をさらに含む、請求項８に記載の有機発光表示装置。
11. 前記タイミングコントローラは、前記データ駆動回路の動作タイミングを制御するためのデータ制御信号と、前記ゲート駆動回路の動作タイミングを制御するための前記ゲート制御信号を生成し、
    前記タイミングコントローラは、映像表示が行われている第１期間と、外部補償が実行される第２期間を時間的に分離し、前記映像表示の動作に対する制御信号及び前記外部補償の動作に対する制御信号を生成する、請求項１０に記載の有機発光表示装置。
12. 前記ピクセルのそれぞれは、ＯＬＥＤと駆動ＴＦＴを含み、
    前記タイミングコントローラは、前記データ駆動回路から前記デジタルセンシング値を受信し、前記ＯＬＥＤ又は駆動ＴＦＴに対する前記ピクセル間の劣化偏差を補償するために、前記デジタルセンシング値に基づいて入力映像データを補正し、前記映像表示動作が実行される期間中に補正されたデジタル映像データを前記データ駆動回路に伝送する、請求項１１に記載の有機発光表示装置。

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