KR102084711B1 - 표시 장치 및 표시 장치 구동방법 - Google Patents

표시 장치 및 표시 장치 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는 데이터 선으로 공급되는 데이터 신호에 따라 발광하는 화소, 화소에 전원 전압을 공급하는 전원 전압 공급부, 데이터 신호 및 전원 전압에 따라 화소가 발광하도록 구동하는 구동 트랜지스터 및 데이터 선으로 테스트 신호를 공급하고, 테스트 신호에 따라 구동 트랜지스터를 통해 데이터 선으로 흐르는 센싱 전류를 검출하는 센싱부를 포함한다.

Description

표시 장치 및 표시 장치 구동방법{DISPLAY DEVICEAND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 표시 장치 구동방법에 관한 것으로서, 특히, 화소간의 휘도 편차를 보상하기 위하여, 각 화소의 전류를 간단한 구조로 측정할 수 있는 표시 장치 및 표시 장치 구동방법에 관한 것이다.
평판 표시 기기 중 유기 발광 표시 장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 유기 발광 다이오드를 이용하여 영상을 표시한다. 이러한, 유기 발광 표시 장치는 빠른 응답속도를 가짐과 동시에 낮은 소비전력으로 구동되고, 발광효율, 휘도 및 시야각이 뛰어난 장점이 있어 주목 받고 있다.
통상적으로, 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 다이오드를 구동하는 방식에 따라 패시브 매트릭스형 유기 발광 표시 장치(PMOLED)와 액티브 매트릭스형 유기 발광 표시 장치(AMOLED)로 분류된다.
해상도, 콘트라스트, 동작속도의 관점에서 단위 화소마다 선택하여 점등하는 액티브 매트릭스형 유기 발광 표시 장치(AMOLED)가 주류가 되고 있다.
액티브 매트릭스형 OLED(이하, 유기 발광 표시 장치)의 한 화소에서 유기 발광 다이오드의 발광 정도는 유기 발광 다이오드에 데이터 전압에 따른 구동 전류를 공급하는 구동 트랜지스터를 제어함으로써 조절된다.
그러나, 유기 발광 표시 장치는 공정 편차 등의 이유로 화소 마다 구동 트랜지스터의 동작 전압(Vth) 및 이동도(mobility) 등과 같은 특성 차이가 발생하여 유기 발광 다이오드를 구동하는 전류량이 달라짐으로써 화소 간에 휘도 편차가 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 각 화소의 전류를 측정하여 측정 결과에 따라 입력 데이터를 보상하는 데이터 보상 방법이 연구되고 있다. 그러나, 화소 전류를 측정하기 위해서는 별도의 피드백 라인이 필요하고, 테스트 전압을 인가한 후, 피드백 라인에는 기생 성분이 존재하므로, 화소 전류 측정 시간이 지연되어 고속 측정이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 필요성을 충족하기 위해 제안되는 것으로서, 화소 간의 휘도 편차를 보상하기 위하여 각 화소의 전류를 간단한 구조로 고속 측정할 수 있는 표시 장치 및 표시 장치 구동방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
그리고, 화소 전류를 측정하기 위한 별도의 피드백 라인이 요구되지 않는 표시 장치 및 표시 장치 구동방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는 데이터 선으로 공급되는 데이터 신호에 따라 발광하는 화소, 화소에 전원 전압을 공급하는 전원 전압 공급부, 데이터 신호 및 전원 전압에 따라 화소가 발광하도록 구동하는 구동 트랜지스터 및 데이터 선으로 테스트 신호를 공급하고, 테스트 신호에 따라 구동 트랜지스터를 통해 데이터 선으로 흐르는 센싱 전류를 검출하는 센싱부를 포함한다.
그리고, 센싱부는 복수의 입력 단자로 입력되는 전압 차에 따라 출력 전압을 생성하는 증폭기, 증폭기와 연결되고, 출력 전압에 따라 구동하는 복수의 트랜지스터를 이용하여 데이터 선에 테스트 신호를 공급하는 출력단, 출력단에 연결되어 센싱 전류를 검출하는 전류 센서 및 출력단에 연결되고, 센싱 전류가 전류 센서로 인가되도록 구동하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
또한, 복수의 트랜지스터는 일단이 전압원에 연결되고, 타단이 데이터 선 및 증폭기의 입력 단자와 제1 노드로 연결된 제1 트랜지스터 및 일단이 전류 센서에 연결되고, 타단이 제1 노드와 연결되는 제2 트랜지스터를 포함할 수 있다.
이때, 제1 트랜지스터는 출력 전압에 의해 동작하여, 전압원으로부터 공급되는 전류를 제1 노드에 공급할 수 있다.
한편, 표시 장치는 일단이 데이터 선에 연결되고, 타단이 구동 트랜지스터의 게이트에 연결되고, 주사 선으로 공급되는 주사 신호에 따라 동작하는 제3 트랜지스터 및 일단이 구동 트랜지스터에 연결되고, 타단이 제3 트랜지스터와 제2 노드로 연결되고, 주사 신호에 따라 동작하는 제4 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
스위칭 소자는 제2 노드의 전압이 테스트 신호의 전압과 실질적으로 같아지면, 턴 오프 될 수 있다.
전류 센서는 전류 미러를 포함할 수 있다.
전류 센서는 센싱 저항을 포함하고, 센싱 전류에 따른 센싱 저항의 전압을 검출할 수 있다.
전류 센서는 센싱 커패시터를 포함하고, 센싱 전류에 따라 충전된 센싱 커패시터의 전압을 검출할 수 있다.
표시 장치는 센싱 전류 값에 대응되는 보상치로 데이터 신호를 보상하는 데이터 보상부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치 구동방법은 데이터 선으로 공급되는 데이터 신호에 따라 발광하는 화소, 화소에 전원 전압을 공급하는 전원 전압 공급부 및 데이터 신호 및 전원 전압에 따라 화소가 발광하도록 구동하는 구동 트랜지스터를 포함하는 표시 장치를 구동하는 방법에 있어서, 구동 트랜지스터로 데이터 선을 통해 테스트 신호를 공급하는 단계 및 테스트 신호에 따라 구동 트랜지스터를 통해 데이터 선으로 흐르는 센싱 전류를 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 표시 장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 구동 트랜지스터에 흐르는 화소 전류를 고속으로 측정할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 화소 전류를 측정하기 위한 피드백 라인을 별도로 구비하지 않으므로, 표시 패널 회로를 소형화할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 실시 예에 따른 표시 장치의 표시부 및 센싱부의 구조의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 화소 전류 측정 타이밍도 이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 표시부 및 센싱부의 구조의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 표시부 및 센싱부의 구조의 일례를 나타낸 회로도이다.
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.
본 발명의 실시 예를 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 따른 표시 장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 표시부(10), 주사 구동부(20), 데이터 구동부(30), 제어부(40), 전원 전압 공급부(50), 센싱부(32) 및 데이터 보상부(34)를 포함한다.
표시부(10)는 복수의 주사선(S1~Sn) 중 대응하는 주사선, 복수의 데이터선(D1~Dm) 중 대응하는 데이터선에 연결된 화소를 복수 개 포함하는 표시 패널이다. 상기 복수의 화소 각각은 해당 화소에 전달되는 영상 데이터 신호에 대응하여 영상을 표시한다.
표시부(10)에 포함된 복수의 화소 각각은 복수의 주사선(S1~Sn) 및 복수의 데이터선(D1~Dm)에 연결되어 대략 행렬의 형태로 배열된다. 복수의 주사선(S1~Sn)은 대략 행 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행하다. 복수의 데이터선(D1~Dm)은 대략 열 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행하다. 표시부(10)의 복수의 화소 각각은 전원 전압 공급부(50)로부터 전원 전압을 공급받는데, 제1 구동전압(ELVDD) 및 제2 구동전압(ELVSS)을 공급받는다.
주사 구동부(20)는 복수의 주사선(S1~Sn)을 통해 표시부(10)에 연결된다. 주사 구동부(20)는 주사 제어 신호(CONT2)에 따라 표시부(10)의 각 화소를 활성화시킬 수 있는 복수의 주사 신호를 생성하여 복수의 주사선(S1~Sn) 중 대응하는 주사선에 전달한다.
주사 제어 신호(CONT2)는 제어부(40)에서 생성하여 전달되는 주사 구동부(20)의 동작 제어 신호이다. 주사 제어 신호(CONT2)는 주사 시작 신호(SSP), 클록 신호(CLK) 등을 포함할 수 있다. 주사 시작 신호(SSP)는 한 프레임의 영상을 표시하기 위한 첫 번째 주사 신호를 발생시키는 신호이다. 클록 신호(CLK)는 복수의 주사선(S1~Sn)에 순차적으로 주사 신호를 인가시키기 위한 동기 신호이다.
데이터 구동부(30)는 복수의 데이터선(D1~Dm)을 통해 표시부(10)의 각 화소와 연결된다. 데이터 구동부(30)는 영상 데이터 신호(DATA)를 전달받아 데이터 제어 신호(CONT1)에 따라서 복수의 데이터선(D1~Dm) 중 대응하는 데이터선에 전달한다.
데이터 제어 신호(CONT1)는 제어부(40)에서 생성하여 전달되는 데이터 구동부(30)의 동작 제어 신호이다.
데이터 구동부(30)는 영상 데이터 신호(DATA)에 따른 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 복수의 데이터선(D1~Dm)에 전달한다.
제어부(40)는 외부로부터 입력되는 화상 정보(IS) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 화상 정보(IS)는 표시부(10)의 화소 각각의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들어 1024, 256 또는 64개의 계조(gray)로 구분될 수 있다.
한편, 제어부(40)에 전달되는 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
제어부(40)는 입력되는 화상 정보(IS)와 상기 입력 제어 신호를 기초로 입력 화상 정보(IS)를 표시부(10) 및 데이터 구동부(30)의 동작 조건에 맞게 적절히 영상 처리한다. 구체적으로, 제어부(40)는 화상 정보(IS)에 대하여 감마 보정, 휘도 보상 등의 영상 처리 과정을 거쳐 영상 데이터 신호(DATA)를 생성할 수 있다.
또한, 제어부(40)는 주사 구동부(20)의 동작을 제어하는 주사 제어 신호(CONT2)를 주사 구동부(20)에 전달한다. 제어부(40)는 데이터 구동부(30)의 동작을 제어하는 데이터 제어 신호(CONT1)를 생성하고, 상기 영상 처리 과정을 거친 영상 데이터 신호(DATA)와 함께 데이터 구동부(30)에 전달한다.
다음으로, 제어부(40)는 전원 전압 공급부(50)의 구동을 제어할 수 있다. 전원 전압 공급부(50)는 표시부(10)의 각 화소의 구동을 위한 전원 전압을 공급한다.
일례로, 제어부(40)는 전원 전압 공급부(50)와 구동 단자(EN)와 연결되어 구동 신호(CONTP)를 전원 전압 공급부(50)에 전달하여 전원 전압 공급부(50)를 구동시킬 수 있다.
또한, 제어부(40)는 센싱부(32)에 포함된 스위칭 소자(미도시)의 스위칭 동작을 제어함으로써, 센싱부(32)가 화소들의 구동 트랜지스터의 동작 전압이나 유기 발광 다이오드의 열화 정보를 추출하는 과정을 조절할 수 있다. 또한, 테스트 전압 입력과 센싱 전류의 출력 과정을 조절하고, 데이터 구동부(30)가 영상 신호에 따른 영상 데이터 신호를 데이터선들(D1 내지 Dm)을 통해 전달하는 것을 제어할 수 있다.
다음으로, 전원 전압 공급부(50)는 표시부(10)의 각 화소에 전원 전압을 공급하는 전원 배선을 통해 각 화소와 전기적으로 연결된다. 상기 전원 전압은 하이 레벨의 제1 전원 전압(ELVDD)과 제2 전원 전압(ELVSS)일 수 있다.
다음으로, 센싱부(32)는 데이터 선들과 연결되어 복수의 화소 각각의 센싱 전류를 측정할 수 있다. 센싱부(32)는 표시부(10)의 복수의 화소 각각에 연결된 데이터 선들(D1~Dm)을 통해 최적의 구동 전압을 산출하기 위한 복수의 화소 각각의 전류 또는 전압을 감지한다.
여기서, 센싱부(32)가 화소들의 구동 트랜지스터의 동작 전압과 유기 발광 다이오드의 열화 정보를 추출하는 시기는 특별히 한정되지 않으나, 유기 발광 표시 장치에 전원이 인가될 때마다 수행되거나, 혹은 최초 표시 장치가 제품으로 출하되기 전에 수행될 수 있다. 또한, 주기적으로 자동적으로 센싱부(32)가 작동될 수 있지만, 사용자의 설정에 의해 임의적으로 센싱부(32)가 작동하도록 설정될 수도 있다.
한편, 도 1의 실시 예에서는 데이터 선들(D1 내지 Dm)을 이용하여 화소(60)의 센싱 전류를 측정하였으나, 이는 일 실시 예일 뿐이고, 데이터 선으로 테스트 전압을 공급하고, 별도로 분리되어 화소(60)와 연결되는 센싱 전류 출력 라인을 더 구비하여, 화소(60)의 센싱 전류를 측정할 수 있음은 물론이다.
상기 센싱 전류 출력 라인과 테스트 전압 입력 라인을 분리하는 실시 예인 경우, 데이터선들(D1 내지 Dm)과 별개로 센싱부(32)와 복수의 화소 각각을 연결하는 복수의 센싱 전류 출력 라인을 추가해야 할 것이다.
여기서, 센싱부(32)가 화소들의 구동 트랜지스터의 동작 전압과 유기 발광 다이오드의 열화 정보를 추출하는 시기는 특별히 한정되지 않으나, 유기 발광 표시 장치에 전원이 인가될 때마다 수행되거나, 혹은 최초 표시 장치가 제품으로 출하되기 전에 수행될 수 있다. 또한 주기적으로 자동적으로 센싱부(32)가 작동할 수 있지만, 사용자의 설정에 의해 임의적으로 센싱부(32)가 작동하도록 설정될 수도 있다.
다음으로, 데이터 보상부(34)는 측정된 각 화소의 센싱 전류을 이용하여 데이터를 보상할 수 있다. 다시 말하여, 데이터 보상부(34)는 각 화소의 센싱 전류에 따른 구동 트랜지스터의 동작 전압과 이동도 편차를 보상하기 위한 보상치를 검출하여 메모리에 저장할 수 있다. 그리고, 데이터 보상부(34)는 저장된 보상치를 이용하여 입력 데이터를 보상할 수 있다.
예를 들면, 데이터 보상부(34)는 구동 트랜지스터의 동작 전압 및 이동도에 따라 센싱 전류를 구하는 함수를 이용하여, 테스트 전압과 측정된 각 화소의 센싱 전류로부터, 구동 트랜지스터의 특성을 나타내는 동작 전압과, 화소 간의 이동도 편차(해당 화소와 기준 화소 간의 이동도 비율)를 검출하고, 검출된 동작 전압을 보상하기 위한 옵셋 값과, 이동도 편차를 보상하기 위한 게인 값을 보상치로 검출하여 메모리에 룩-업 테이블 형태로 저장한다.
데이터 보상부(34)는 데이터 신호를 저장된 각 화소의 옵셋 값 및 게인 값을 이용하여 보상할 수 있다. 예를 들면, 제어부(40)는 게인 값을 데이터 신호과 승산하고, 옵셋 값을 데이터 신호과 가산함으로써 데이터 신호를 보상한다.
도 1의 실시 예에서 데이터 보상부(34)는 별개의 소자로 구성되었으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니며, 제어부(40)에 포함되거나, 센싱부(32)에 포함되어 형성될 수 있다.
한편, 제어부(40)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 구동 방법에 따라 데이터 보상부(34)가 데이터 신호를 보상하는 것을 제어할 수 있다. 그러나, 이는 일 실시 예일 뿐이고, 데이터 보상부(34)의 기능을 제어부(40)가 수행할 수 있도록 구성될 수도 있다.
도 2는 도 1의 실시 예에 따른 표시 장치의 표시부(10)에 포함된 화소(60)의 구조 및 화소(60)에 연결되는 센싱부(32)의 일례를 나타낸 회로도이다. 구체적으로 도 1의 표시부(10)에 포함된 복수의 화소 중 i번째 주사선(Si)과 j번째 데이터선(Dj)이 교차하는 영역에 개시된 화소(60)로서, i번째 주사선(Si)과 j번째 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PXij, 60)의 구조를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 센싱부(32)는 증폭기(320), 출력단(322) 및 전류 센서(324)를 포함할 수 있고, j번째 데이터선(Dj)에 연결될 수 있다.
먼저, 증폭기(320)의 비반전 단자(+)에는 테스트 전압(VTEST)이 인가되고, 반전 단자(-)에는 출력단(322)으로부터 출력되는 전압이 인가될 수 있다. 증폭기(320)는 비반전 단자(+) 및 반전 단자(-) 간의 전압 차에 따라 출력 전압(VOUT)을 생성한다.
출력단(322)은 제1 트랜지스터(T1)과 제2 트랜지스터(T2)를 포함한다. 출력단의 제1 트랜지스터(T1)가 턴 온 되면, 전압원(VS1)으로부터 전류가 공급된다. 출력단의 제2 트랜지스터(T2)가 턴 온 되면, 그라운드로 전류가 싱크(sink)된다.
출력단(322)으로부터 출력되는 전압은 공급된 전류에 의해 상승하거나, 싱크 전류에 의해 하강한다. 출력단(322)의 출력 전압이 상승하면, 증폭기(320)의 출력 전압(VOUT)은 감소한다. 그리고, 출력단(322)의 출력 전압이 하강하면, 증폭기(320)의 출력 전압(VOUT)은 증가한다.
증폭기(320)의 출력 전압(VOUT)이 감소하면, 싱크 전류가 증가하고, 출력단(322)에서 출력되는 전압이 감소한다. 그리고, 증폭기(320)의 출력 전압(VOUT)이 증가하면, 공급되는 전류가 증가하고, 출력단(322)에서 출력되는 전압이 증가한다.
테스트 전압(VTEST)의 공급에 의해, 출력단(322)의 출력 전압은 상기에서 설명한 바와 같이 제어되고, 출력단(322)의 출력 전압은 테스트 전압(VTEST)과 실질적으로 동일한 전압이 된다. 그러면, 증폭기(320)의 반전 단자(-)의 전압은 테스트 전압(VTEST)으로 유지된다.
제1 트랜지스터(T1)는 일단이 j번째 데이터선(Dj) 및 제2 트랜지스터(T2)의 일단과 제1 노드(N1)로 연결될 수 있다. 그리고, 제1 트랜지스터(T1)의 타단에는 전압원(VS1)이 연결될 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 n-채널 타입의 트랜지스터일 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 타단이 전류 센서(324)와 제3 노드(N3)로 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)는 p-채널 타입의 트랜지스터일 수 있다.
전류 센서(324)는 스위칭 소자(RS)와 전류 미러(T3, T4)를 포함할 수 있다. 스위칭 소자(RS)와 전류 미러(T3, T4)는 제3 노드에 함께 연결될 수 있다.
한편, 스위칭 소자(RS)는 도 1에서 설명한 바와 같이, 제어부(40)의 제어에 따라 턴 온 또는 턴 오프될 수 있다.
전류 미러(T3, T4)는 제3 트랜지스터(T3) 및 제4 트랜지스터(T4)를 포함할 수 있다. 전류 미러(T3, T4)는 제2 트랜지스터(T2)로부터 유입되는 전류(IPIXEL)를 복사하여 검출 전류(IDET)를 생성한다.
예를 들어, 제3 트랜지스터(T3)의 일단으로 전류가 유입되고, 제4 트랜지스터(T4)에는 제3 트랜지스터(T3)에 흐르는 전류가 소정의 비율로 복사되어 흐른다. 설명의 편의를 위해 상기 소정의 비율은 1:1인 것으로 가정한다. 따라서, 센싱 전류(IPIXEL)가 제3 트랜지스터(T3)에 흐르면, 제4 트랜지스터(T4)로부터 그라운드로 검출 전류(IDET)가 흐르고, 검출 전류(IDET)는 센싱 전류(IPIXEL)와 동일한 값을 갖는다.
그리고, 제1 노드(N1)는 제j 번째 데이터 선(Dj)와 연결될 수 있다. 센싱 전류(IPIXEL)를 측정하기 위한 화소(60)와 연결된 주사 선(Si)로 주사 신호가 인가되면, 제1 노드(N1)와 상기 화소(60)가 연결되는 데이터 선(Dj)에 연결된 복수의 화소는 기생 소자(62)처럼 동작할 수 있다. 기생 소자(62)는 기생 저항(RP)과 기생 커패시터(CP)를 포함할 수 있다.
화소(60)는 유기 발광 소자로서 유기 발광 다이오드(OLED) 및 유기 발광 다이오드(OLED)를 제어하기 위한 화소 구동 회로를 포함한다. 상기 화소 구동 회로는 구동 트랜지스터(TD), 제1 스위칭 트랜지스터(TS1) 및 제2 스위칭 트랜지스터(TS2)를 포함한다. 그리고, 화소 구동 회로는 발광 트랜지스터(TE)를 더 포함할 수 있다.
도 2에서는 화소(60) 구조가 4개의 트랜지스터로 구성되는 것을 대표적으로 도시하였으나, 표시 장치의 화소 회로 구조는 이러한 구조에 제한되지 않고 다양하게 구성될 수 있다.
도 2의 화소(60)에서 제1 스위칭 트랜지스터(TS1)는 주사선(Si)에 연결되어 있는 게이트 전극, 데이터선(Dj)에 연결되어 있는 소스 전극 및 구동 트랜지스터(TD)의 게이트 전극에 연결되어 있는 드레인 전극을 포함한다.
그리고, 제2 스위칭 트랜지스터(TS2)는 주사선(Si)에 연결되어 있는 게이트 전극, 데이터선(Dj)에 연결되어 있는 소스 전극 및 구동 트랜지스터(TD)의 드레인 전극에 연결되어있는 드레인 전극을 포함한다.
이때, 제1 스위칭 트랜지스터(TS1)의 소스 전극 및 제2 스위칭 트랜지스터(TS2)의 소스 전극은 데이터 선(Dj)과 제2 노드(N2)로 연결되어 있다.
구동 트랜지스터(TD)는 제1 스위칭 트랜지스터(TS1)의 드레인 전극에 연결되어 있는 게이트 전극, 제1 전원 전압(ELVDD)을 전달받는 소스 전극 및 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극에 연결되어 있는 드레인 전극을 포함한다.
제1 전원 전압(ELVDD)은 상기 도 1에서 설명한 바와 같이 전원 전압 공급부(50)에 연결된 전원 배선을 통해 구동 트랜지스터(TD)의 소스 전극에 공급된다.
한편, 발광 트랜지스터(TE)는 드레인 전극이 구동 트랜지스터(TD)에 연결되고, 소스 전극이 화소(60)에 연결되며, 발광 신호(EM)가 게이트에 인가되면, 데이터 신호에 따라 화소(60)를 발광시킬 수 있다. 이하에서 화소(60)에 포함된 발광 트랜지스터(TE)는 센싱 전류(IPIXEL)를 검출하는 기간 동안, 발광 신호(EM)의 공급이 중지되어, 동작하지 않는 것으로 가정한다.
유기 발광 다이오드(OLED)는 발광 트랜지스터(TE)의 드레인 전극에 연결되어 있는 애노드 전극 및 제2 전원 전압(ELVSS)에 연결된 캐소드 전극을 포함한다. 제2 전원 전압(ELVSS)은 상기 도 1에서 설명한 바와 같이 전원 전압 공급부(50)에 연결된 전원 배선을 통해 유기 발광 다이오드(OLED)의 캐소드 전극에 공급된다.
도 2의 화소(60)를 구성하는 구동 트랜지스터(TD), 제1 스위칭 트랜지스터(TS1), 제2 스위칭 트랜지스터(TS2) 및 발광 트랜지스터(TE)는 p-채널 타입의 트랜지스터일 수 있다. 따라서, 구동 트랜지스터(TD), 제1 스위칭 트랜지스터(TS1), 제2 스위칭 트랜지스터(TS2) 및 발광 트랜지스터(TE)를 턴 온 시키는 게이트 온 전압은 로우 레벨 전압이고 턴 오프 시키는 게이트 오프 전압은 하이 레벨 전압이다.
도 2에 도시된 화소(60)가 p 채널 타입의 박막 트랜지스터를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 구동 트랜지스터(TD), 제1 스위칭 트랜지스터(TS1), 제2 스위칭 트랜지스터(TS2) 및 발광 트랜지스터(TE) 중 적어도 어느 하나는 n-채널 트랜지스터일 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 도 2의 화소(60) 및 센싱부(32) 회로의 동작을 살펴본다. t1 시점 이전에는 증폭기(320)의 비반전 단자(+)로 로우 레벨의 전압이 인가되고, 제2 트랜지스터(T2)가 턴 온 된다. 이때, 주사선(Si)으로 게이트 온 전압의 대응하는 주사 신호가 전달되면, 제1 스위칭 트랜지스터(TS1) 및 제2 스위칭 트랜지스터(TS2)는 턴 온 된다.
그러면, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 구동 트랜지스터(TD)의 게이트에는 초기 전압(VINI)이 인가된다. 구동 트랜지스터(TD)는 일단이 제1 전원 전압(ELVDD)에 연결되고, 타단이 제2 스위칭 트랜지스터(TS2)의 드레인 전극에 연결된 다이오드처럼 동작할 수 있다.
그러면, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 제j 번째 데이터 선(Dj)에는 제1 전원 전압(ELVDD)에 의한 초기 전류(IINI)가 흐를 수 있다. 따라서, 초기 전류(IINI)는 제2 트랜지스터(T2)를 따라, 턴 온 된 스위칭 소자(RS)로 흐르게 된다.
다음으로, t1 시점에는 증폭기(320)의 비반전 단자(+)에 테스트 전압(VTEST)이 인가되고, 제1 노드(N1)의 전압은 테스트 전압(VTEST)으로 유지된다.
t1 시점 이후에, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 제2 노드(N2)의 전압이 상승하게 된다. 제2 노드(N2) 전압이 상승하면, 구동 트랜지스터(TD)의 게이트에 인가되는 전압이 상승한다. 그리고, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 구동 트랜지스터(TD)에 흐르는 전류는 감소하게 된다. 감소된 전류는 전류 센서(324)의 턴 온 된 스위칭 소자(RS)로 흐른다.
제2 노드(N2)의 전압이 테스트 전압(VTEST)이 같아지는 시점(t2)에, 제어부(40)에 의해 스위칭 소자(RS)가 턴 오프 된다. 따라서, 구동 트랜지스터(TD)에 흐르는 센싱 전류(IPIXEL)가 트랜지스터(T2)를 통해 전류 미러(T3, T4)로 흐르게 된다.
도 3(b)에 도시된 바와 같이, 구동 트랜지스터(TD)의 소스 전극에 인가되는 제1 전원 전압(ELVDD)과 드레인 전극, 게이트 전극에 인가되는 테스트 전압(VTEST)에 의해, 센싱 전류(IPIXEL)는 초기 전류(IINI)에 비해 작은 값을 갖는다.
그러면, 제4 트랜지스터에는, 제3 트랜지스터(T3)로 공급되는 센싱 전류(IPIXEL)와 동일한 값을 갖는 검출 전류(IDET)가 흐른다.
다음으로, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 표시부(10)에 포함된 화소(60) 구조 및 화소(60)에 연결되는 센싱부(32)의 구조에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 표시부(10) 및 센싱부(32) 구조의 일례를 나타낸 회로도이다. 도시된 바와 같이, 센싱부(32)는 증폭기(320), 출력단(322) 및 전류 센서(324)를 포함할 수 있고, j번째 데이터선(Dj)에 연결될 수 있다.
이때, 증폭기(320) 및 출력단(322)은 상기의 도 2에서 설명한 바와 동일하게 동작하므로, 이하에서는 전류 센서(324)에 대해 설명한다.
전류 센서(324)는 스위칭 소자(RS)와 센싱 저항(Ri)을 포함할 수 있다. 스위칭 소자(RS)와 센싱 저항(Ri)은 제3 노드(N3)에 함께 연결될 수 있다.
센싱 저항(Ri)에 제2 트랜지스터(T2)의 타단으로부터 전류가 공급되면, 센싱 저항(Ri)의 저항 값에 의해, 제3 노드(N3)에는 전압이 발생한다.
예를 들어, 스위칭 소자(RS)가 턴 오프 되면, 제2 트랜지스터(T2)로부터 유입되는 전류는 센싱 저항(Ri)에 흐르게 된다. 그러면, 센싱 저항(Ri)과 제2 트랜지스터(T2)가 연결된 제3 노드(N3)의 전압(VDET)을 전압 보상부가 검출할 수 있다.
센싱 저항 값 및 상기 검출된 전압 값(VDET)과 하기의 수학식 1을 이용하여 센싱 전류(IPIXEL)를 검출할 수 있다.
Figure 112013091551212-pat00001
여기서, IPIXEL은 센싱 전류, VDET는 제3 노드(N3)의 전압 값 및 Ri는 센싱 저항 값일 수 있다.
도 3에서 설명한 바와 같이, 도 4에 도시된 센싱부(32)는 테스트 전압(VTEST)에 따른 센싱 전류(IPIXEL)를 검출 전압(VDET)으로 검출할 수 있다. 상기 센싱부(32) 및 화소(60)는 증폭기(320)로 인가되는 테스트 전압(VTEST)에 따라, 구동 트랜지스터(TD)에 흐르는 센싱 전류(IPIXEL)를 센싱 저항(Ri)을 이용하여 검출할 수 있다.
도 4에서는 화소(60) 구조가 4개의 트랜지스터로 구성되는 것을 대표적으로 도시하였으나, 표시 장치의 화소 회로 구조는 이러한 구조에 제한되지 않고 다양하게 구성될 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 표시부(10)에 포함된 화소(60) 구조 및 화소(60)에 연결되는 센싱부(32)의 구조에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 표시부(10) 및 센싱부(32)의 구조의 일례를 나타낸 회로도이다. 도시된 바와 같이, 센싱부(32)는 증폭기(320), 출력단(322) 및 전류 센서(324)를 포함할 수 있고, j번째 데이터선(Dj)에 연결될 수 있다.
이때, 증폭기(320) 및 출력단(322)은 상기의 도 2에서 설명한 바와 동일하게 동작하므로, 이하에서는 전류 센서(324)에 대해 설명한다.
전류 센서(324)는 스위칭 소자(RS)와 센싱 커패시터(Ci)를 포함할 수 있다. 스위칭 소자(RS)와 센싱 커패시터(Ci)는 제2 트랜지스터(T2)의 타단에 함께 연결될 수 있다.
센싱 커패시터(Ci)에 제2 트랜지스터(T2)의 타단으로부터 전류가 공급되면, 제3 노드(N3)에는 전압이 발생한다.
예를 들어, 스위칭 소자(RS)가 턴 오프 되면, 제2 트랜지스터(T2)로부터 유입되는 전류는 센싱 커패시터(Ci)를 충전한다. 그러면, 데이터 보상부(34)는 센싱 커패시터(Ci)와 제2 트랜지스터(T2)가 연결된 제3 노드(N3)의 전압을 검출할 수 있다. 상기 검출된 전압 값 및 센싱 커패시터(Ci) 값으로부터 하기의 수학식 2를 이용하여 센싱 전류(IPIXEL)를 검출할 수 있다.
Figure 112013091551212-pat00002
여기서, IPIXEL은 센싱 전류, VDET는 제4 노드의 전압 값 및 Ci는 센싱 커패시터(Ci)의 커패시턴스 값, TINT은 소정 시간일 수 있다.
도 3에서 설명한 바와 같이, 도 5에 도시된 센싱부(32)는 테스트 전압(VTEST)에 따른 센싱 전류(IPIXEL)를 검출할 수 있다. 상기 센싱부(32) 및 화소(60)는 증폭기(320)로 인가되는 테스트 전압(VTEST)에 따라, 구동 트랜지스터(TD)에 흐르는 센싱 전류(IPIXEL)를 센싱 커패시터(Ci)를 이용하여 검출할 수 있다.
도 5에서는 화소(60) 구조가 4개의 트랜지스터로 구성되는 것을 대표적으로 도시하였으나, 표시 장치의 화소 회로 구조는 이러한 구조에 제한되지 않고 다양하게 구성될 수 있다.
본 발명의 센싱부(32) 및 화소(60) 구조는 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 구성에 한정되지 않으며, 각 구성은 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자로부터 용이하게 대체될 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 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.
10: 표시부 20: 주사 구동부
30: 데이터 구동부 32: 센싱부
34: 데이터 보상부 40: 제어부
50: 전원 전압 공급부 60: 화소

Claims (19)

  1. 데이터 선으로 공급되는 데이터 신호에 따라 발광하는 화소;
    상기 화소에 전원 전압을 공급하는 전원 전압 공급부;
    상기 데이터 신호 및 상기 전원 전압에 따라 상기 화소가 발광하도록 구동하는 구동 트랜지스터; 및
    상기 데이터 선으로 테스트 신호를 공급하고, 상기 테스트 신호에 따라 상기 구동 트랜지스터를 통해 상기 데이터 선으로 흐르는 센싱 전류를 검출하는 센싱부;
    를 포함하고,
    상기 센싱부는,
    복수의 입력 단자로 입력되는 전압 차에 따라 출력 전압을 생성하는 증폭기;
    상기 증폭기와 연결되고, 상기 출력 전압에 따라 구동하는 복수의 트랜지스터를 이용하여 상기 데이터 선에 상기 테스트 신호를 공급하는 출력단;
    상기 출력단에 연결되어 상기 센싱 전류를 검출하는 전류 센서; 및
    상기 출력단에 연결되고, 상기 센싱 전류가 상기 전류 센서로 인가되지 않도록 구동하는 스위칭 소자를 포함하며,
    상기 복수의 트랜지스터는,
    일단이 전압원에 연결되고, 타단이 상기 데이터 선 및 상기 증폭기의 입력 단자와 제1 노드로 연결된 제1 트랜지스터; 및
    일단이 전류 센서에 연결되고, 타단이 상기 제1 노드와 연결되는 제2 트랜지스터를 포함하는,
    표시 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터는 상기 출력 전압에 의해 동작하여, 상기 전압원으로부터 공급되는 전류를 상기 제1 노드에 공급하는 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    일단이 상기 데이터 선에 연결되고, 타단이 상기 구동 트랜지스터의 게이트에 연결되고, 주사 선으로 공급되는 주사 신호에 따라 동작하는 제3 트랜지스터; 및
    일단이 상기 구동 트랜지스터에 연결되고, 타단이 상기 제3 트랜지스터와 제2 노드로 연결되고, 상기 주사 신호에 따라 동작하는 제4 트랜지스터;
    를 더 포함하는 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 상기 제2 노드의 전압이 상기 테스트 신호의 전압과 실질적으로 같아지면, 턴 오프 되는 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 전류 센서는 전류 미러를 포함하는 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 전류 센서는 센싱 저항을 포함하고, 상기 센싱 전류에 따른 상기 센싱 저항의 전압을 검출하는 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 전류 센서는 센싱 커패시터를 포함하고, 상기 센싱 전류에 따라 충전된 상기 센싱 커패시터의 전압을 검출하는 표시 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 센싱 전류 값에 대응되는 보상치로 상기 데이터 신호를 보상하는 데이터 보상부;
    를 더 포함하는 표시 장치.
  11. 데이터 선으로 공급되는 데이터 신호에 따라 발광하는 화소, 상기 화소에 전원 전압을 공급하는 전원 전압 공급부 및 상기 데이터 신호 및 상기 전원 전압에 따라 상기 화소가 발광하도록 구동하는 구동 트랜지스터를 포함하는 표시 장치를 구동하는 방법에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터로 상기 데이터 선을 통해 테스트 신호를 공급하는 단계; 및
    상기 테스트 신호에 따라 상기 구동 트랜지스터를 통해 상기 데이터 선으로 흐르는 센싱 전류를 검출하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 테스트 신호를 공급하는 단계는,
    증폭기의 복수의 입력 단자로 전압을 인가하는 단계;
    상기 복수의 입력 단자로 입력되는 전압 차에 따라 상기 증폭기에서 생성되는 출력 전압을 복수의 트랜지스터의 게이트에 공급하는 단계; 및
    상기 게이트로 공급되는 상기 출력 전압에 따라, 상기 복수의 트랜지스터 중 적어도 하나의 일단에 연결된 전압원을 이용하여 상기 데이터 선에 상기 테스트 신호를 인가하는 단계를 포함하며,
    상기 복수의 트랜지스터는 일단이 상기 전압원에 연결되고, 타단이 상기 데이터 선 및 상기 증폭기의 입력 단자와 제1 노드로 연결된 제1 트랜지스터 및 일단이 전류 센서에 연결되고, 타단이 상기 제1 노드와 연결되는 제2 트랜지스터를 포함하는,
    표시 장치 구동방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 테스트 신호를 공급하는 단계는,
    일단이 상기 데이터 선에 연결되고, 타단이 상기 구동 트랜지스터의 게이트에 연결되는 제3 트랜지스터의 게이트에 연결된 주사 선 및 일단이 상기 구동 트랜지스터에 연결되고, 타단이 상기 제3 트랜지스터와 제2 노드로 연결되는 제4 트랜지스터의 게이트에 연결된 상기 주사 선으로 주사 신호를 공급하는 단계;
    를 더 포함하는 표시 장치 구동방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 센싱 전류를 검출하는 단계는,
    상기 제2 노드의 전압이 상기 테스트 신호의 전압과 실질적으로 같아지면, 상기 전류 센서로 상기 센싱 전류가 공급되도록, 상기 전류 센서와 연결된 상기 제2 트랜지스터의 상기 일단에 연결된 스위칭 소자의 구동을 중지하는 단계;
    를 포함하는 표시 장치 구동방법.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 전류 센서는 전류 미러를 포함하고,
    상기 센싱 전류를 검출하는 단계는 상기 전류 미러에서 출력되는 전류를 검출하는 표시 장치 구동방법.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 전류 센서는 센싱 저항을 포함하고,
    상기 센싱 전류를 검출하는 단계는 상기 센싱 전류에 따른 상기 센싱 저항의 전압 값을 검출하는 표시 장치 구동방법.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 전류 센서는 센싱 커패시터를 포함하고,
    상기 센싱 전류를 검출하는 단계는 상기 센싱 전류에 따라 충전된 상기 센싱 커패시터의 전압 값을 검출하는 표시 장치 구동방법.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 센싱 전류 값에 대응되는 보상치로 상기 데이터 신호를 보상하는 단계;
    를 더 포함하는 표시 장치 구동방법.
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