KR102182190B1 - 표시장치 및 타이밍 컨트롤러 - Google Patents

Abstract

본 실시예들은 서브픽셀 내 회로소자의 고유 특성치에 대한 센싱 정확도를 향상시켜 휘도 편차 보상이 정확하게 이루어지게 함으로써, 화상 품질을 향상시켜주는 표시장치 및 타이밍 컨트롤러에 관한 것이다.

Description

표시장치 및 타이밍 컨트롤러{DISPLAY DEVICE AND TIMING CONTROLLER}

본 발명은 표시장치 및 타이밍 컨트롤러에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display Device), 플라즈마표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.

이러한 표시장치는 데이터 라인들과 게이트 라인들이 형성되고, 데이터 라인들과 게이트 라인들이 서로 교차하는 지점에 서브픽셀들이 정의된 표시패널을 포함하고, 데이터 라인들로 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부와, 게이트 라인들로 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동부 등을 더 포함한다.

표시패널에 정의된 각 서브픽셀에는 트랜지스터가 배치되는데, 각 서브픽셀 내 트랜지스터의 문턱전압, 이동도 등의 고유 특성치가 구동 시간에 따라 변화되거나, 각 서브픽셀 간 트랜지스터의 고유 특성치 편차가 발생할 수 있다. 또는, 표시장치가 유기발광표시장치인 경우, 각 서브픽셀 내 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)의 열화의 편차가 발생할 수 있다. 이러한 현상은 각 서브픽셀 간 휘도 편차를 발생시켜 화질을 저하시킬 수 있다.

따라서, 서브픽셀 간 휘도 편차를 보상해주기 위하여, 회로 내 소자(예: 트랜지스터, 유기발광다이오드)의 특성치 변화 또는 편차를 보상해주기 위한 보상 기술이 제안되었다.

이러한 휘도 편차 보상은, 서브픽셀 내 회로의 센싱 노드의 전압을 센싱하여 이를 기초로 각 서브픽셀로 공급할 데이터의 데이터 보상량을 연산하고, 연산된 데이터 보상량에 따라 데이터를 변경하여, 변경된 데이터를 각 서브픽셀로 공급함으로써, 서브픽셀 휘도 편차 보상이 이루어질 수 있다.

하지만, 휘도 편차 보상을 수행함에도 불구하고, 휘도 편차 보상이 제대로 되지 못하여 화상 품질 저하 현상이 해결되지 못하고 여전히 발생하는 문제점이 있어왔다.

본 실시예들의 목적은, 서브픽셀 내 회로소자의 고유 특성치에 대한 센싱 정확도를 향상시켜 휘도 편차 보상이 정확하게 이루어지게 함으로써, 화상 품질을 향상시켜주는 데 있다.

본 실시예들의 다른 목적은, 어떠한 상황에서도, 센싱 동작 시, 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압이 포화 되었을 때, 센싱 노드의 전압에 대한 센싱이 될 수 있도록 해주고, 이를 통해, 정확한 센싱을 가능하게 하여 데이터 보상이 정확하게 이루어질 수 있도록 해주는 데 있다.

본 실시예들의 또 다른 목적은, 센싱 동작 시, 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압이 포화 되기 이전에, 센싱 노드의 전압이 센싱되지 않도록 하여, 센싱 정확도를 향상시켜 주고 데이터 보상이 정확하게 이루어질 수 있도록 해주는 데 있다.

본 실시예들의 또 다른 목적은, 센싱 동작 시, 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압이 포화 된 이후, 너무 오랜 시간 이후, 센싱 노드의 전압이 센싱되어 불필요한 센싱 지연이 발생하는 방지하여, 정확한 센싱이 이루어지면서도, 신속한 센싱이 가능하도록 하여, 센싱 및 보상 동작이 더욱 빨라지도록 해주는 데 있다.

본 실시예들의 또 다른 목적은, 구동시간길이에 따라 센싱시간길이를 가변하여 설정함으로써, 어떠한 상황에서도, 센싱 동작 시, 센싱 노드의 전압이 포화 되고 난 이후에, 센싱노드의 전압이 센싱될 수 있도록 해주는 데 있다.

일 실시예는, 다수의 서브픽셀이 매트릭스 형태로 배치된 표시패널과, 적어도 하나의 서브픽셀 열에 포함된 서브픽셀 내 센싱 노드와 연결되고, 구동시간길이에 따라 가변된 센싱시간길이에 해당하는 센싱시간구간에서 센싱 노드의 포화 된 전압을 센싱하여 센싱 데이터를 전송하는 센서와, 센서로부터 수신된 센싱 데이터를 토대로 각 서브픽셀에 대한 데이터 보상량을 연산하는 보상기를 포함하는 표시장치를 제공한다.

다른 실시예는, 다수의 서브픽셀이 매트릭스 형태로 배치된 표시패널과, 다수의 서브픽셀에 대한 센싱 데이터를 생성하여 전송하는 센서와, 센서로부터 수신된 센싱 데이터를 토대로 각 서브픽셀에 대한 데이터 보상량을 연산하는 보상기와, 데이터 보상량에 대한 정보를 저장하는 메모리를 포함하고, 전원 온 시간 길이 또는 시청시간길이에 따라, 센서의 동작시작 시점부터 데이터 보상량에 대한 정보의 저장시점까지 걸리는 시간길이가 다른 것을 특징으로 하는 표시장치를 제공한다.

또 다른 실시예는, 구동시간길이에 근거하여 센싱시간길이를 설정하는 센싱시간길이 설정부와, 설정된 센싱시간길이에 해당하는 센싱시간구간에서 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압이 센싱되도록 제어하는 센싱 제어 신호를 출력하는 센싱 컨트롤러와, 센싱 데이터를 수신하는 수신기와, 센싱 데이터를 토대로 각 서브픽셀에 대한 데이터 보상량을 연산하는 데이터 보상량 연산기를 포함하는 타이밍 컨트롤러를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 실시예들에 의하면, 서브픽셀 내 회로소자의 고유 특성치에 대한 센싱 정확도를 향상시켜 휘도 편차 보상이 정확하게 이루어지게 함으로써, 화상 품질을 향상시켜주는 효과가 있다.

또한, 실시예들에 의하면, 어떠한 상황에서도, 센싱 동작 시, 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압이 포화 되었을 때, 센싱 노드의 전압에 대한 센싱이 될 수 있도록 해주고, 이를 통해, 정확한 센싱을 가능하게 하여 데이터 보상이 정확하게 이루어질 수 있도록 해주는 효과가 있다.

또한, 실시예들에 의하면, 센싱 동작 시, 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압이 포화 되기 이전에, 센싱 노드의 전압이 센싱되지 않도록 하여, 센싱 정확도를 향상시켜 주고 데이터 보상이 정확하게 이루어질 수 있도록 해주는 효과가 있다.

또한, 실시예들에 의하면, 센싱 동작 시, 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압이 포화 된 이후, 너무 오랜 시간 이후, 센싱 노드의 전압이 센싱되어 불필요한 센싱 지연이 발생하는 방지하여, 정확한 센싱이 이루어지면서도, 신속한 센싱이 가능하도록 하여, 센싱 및 보상 동작이 더욱 빨라지도록 해주는 효과가 있다.

또한, 실시예들에 의하면, 구동시간길이에 따라 센싱시간길이를 가변하여 설정함으로써, 어떠한 상황에서도, 센싱 동작 시, 센싱 노드의 전압이 포화 되고 난 이후에, 센싱노드의 전압이 센싱될 수 있도록 해주는 효과가 있다.

도 1은 본 실시예들에 따른 표시장치의 개략적인 시스템 구성도이다.
도 2는 본 실시예들에 따른 표시장치의 보상 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예들에 따른 표시장치의 서브픽셀 구조의 예시도이다.
도 4 및 도 5는 본 실시예들에 따른 표시장치의 센싱 구조의 예시도이다.
도 6은 본 실시예들에 따른 표시장치에서, 서브픽셀의 센싱 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 실시예들에 따른 표시장치에서, 센싱 동작 시, 서브픽셀의 센싱 노드의 전압 변화 그래프이다.
도 8은 본 실시예들에 따른 표시장치에서, 구동시간길이가 짧은 경우와 긴 경우, 서브픽셀의 센싱 노드의 전압 변화 그래프와 고정된 센싱시간길이를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 실시예들에 따른 표시장치에서, 구동시간길이가 짧은 경우와 긴 경우, 서브픽셀의 센싱 노드의 전압 변화 그래프와, 구동시간길이에 따라 가변되는 센싱시간길이를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 실시예들에 따른 표시장치에서, 구동시간구간이 짧은 경우, 전원 오프 신호의 발생에 따라 센싱 및 보상 동작이 진행될 때, 센싱시간구간 및 보상시간구간을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 실시예들에 따른 표시장치에서, 구동시간구간이 긴 경우, 전원 오프 신호의 발생에 따라 센싱 및 보상 동작이 진행될 때, 센싱시간구간 및 보상시간구간을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 실시예들에 따른 표시장치의 타이밍 컨트롤러의 블록도이다.
도 13 내지 도 16은 본 실시예들에 따른 표시장치(100)에서, 센싱시간길이(STL)의 가변 설정 방법을 설명하기 위한 예시도들이다.
도 17은 본 실시예들에 따른 표시장치에서, 센싱시간길이 조절 방법에 대한 흐름도이다.
도 18은 본 실시예들에 따른 표시장치에서, 구동확률에 기반하여 보상 제어를 수행하는 보상 컨트롤러의 블록도이다.
도 19는 본 실시예들에 따른 표시장치에서, 구동확률 기반 보상 제어 방법의 흐름도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 실시예들에 따른 표시장치(100)의 개략적인 시스템 구성도이다.

도 1을 참조하면, 실시예들에 따른 표시장치(100)는, m개의 데이터 라인(DL1, ... , DLm, m: 자연수) 및 n개의 게이트 라인(GL1, ... , GLn, n: 자연수)이 배치된 표시패널(110)과, m개의 데이터 라인(DL1, ... , DLm)을 구동하는 데이터 구동부(120)와, n개의 게이트 라인(GL1, ... , GLn)을 순차적으로 구동하는 게이트 구동부(130)와, 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(140) 등을 포함한다.

표시패널(110)에는, m개의 데이터 라인(DL1, ... , DLm) 및 n개의 게이트 라인(GL1, ... , GLn)이 서로 교차되는 지점마다 서브픽셀(SP: Sub Pixel)이 배치되어, 다수의 서브픽셀이 매트릭스 형태로 배치된다.

타이밍 컨트롤러(140)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 인터페이스에서 입력되는 영상 데이터(Data)를 데이터 구동부(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(Data')를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.

이러한 타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)를 제어하기 위하여, 데이터 제어 신호(DCS: Data Control Signal), 게이트 제어 신호(GCS: Gate Control Signal) 등의 각종 제어 신호를 출력할 수 있다.

게이트 구동부(130)는, 타이밍 컨트롤러(140)의 제어에 따라, 온(On) 전압 또는 오프(Off) 전압의 스캔 신호를 n개의 게이트 라인(GL1, ... , GLn)으로 순차적으로 공급하여 n개의 게이트 라인(GL1, ... , GLn)을 순차적으로 구동한다.

데이터 구동부(120)는, 타이밍 컨트롤러(140)의 제어에 따라, 입력된 영상 데이터(Data)를 메모리(미도시)에 저장해두고, 특정 게이트 라인이 열리면, 해당 영상 데이터(Data)를 아날로그 형태의 데이터 전압(Vdata)으로 변환하여 m개의 데이터 라인(DL1, ... , DLm)으로 공급함으로써, m개의 데이터 라인(DL1, ... , DLm)을 구동한다.

데이터 구동부(120)는 다수의 소스 드라이버 집적회로(Source Driver IC, 데이터 드라이버 집적회로(Data Driver IC)라고도 함)를 포함할 수 있는데, 이러한 다수의 소스 드라이버 집적회로는, 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수 있으며, 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 표시패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 표시패널(110)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 표시패널(110)에 집적화되어 형성될 수도 있다.

게이트 구동부(130)는, 구동 방식에 따라서, 도 1에서와 같이 표시패널(110)의 한 측에만 위치할 수도 있고, 2개로 나누어져 표시패널(110)의 양측에 위치할 수도 있다.

또한, 게이트 구동부(130)는, 다수의 게이트 드라이버 집적회로(Gate Driver IC)를 포함할 수 있는데, 이러한 다수의 게이트 드라이버 집적회로는, 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 표시패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 표시패널(110)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 표시패널(110)에 집적화되어 형성될 수도 있다.

도 1에 간략하게 도시된 표시장치(100)는, 일 예로, 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display Device), 플라즈마표시장치(Plasma Display Device), 유기발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Display Device) 등 중 하나일 수 있다.

전술한 표시패널(110)에 형성된 각 서브픽셀에는, 트랜지스터 등의 회로 소자를 포함하고 있고, 회로 설계 방식 또는 표시장치 종류 등에 따라, 적어도 하나의 캐패시터 및 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode) 등을 더 포함할 수도 있다.

한편, 표시패널(110)에는 다수의 서브픽셀이 형성되어 다수의 픽셀(P: Pixel) 정의된다. 하나의 픽셀(P)은, 일 예로, 3개의 서브픽셀(적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀, 청색 서브픽셀)로 구성될 수 있고, 경우에 따라서는, 4개의 서브픽셀(적색 서브픽셀, 흰색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀, 청색 서브픽셀)로 구성될 수 있다.

한편, 각 서브픽셀 내 회로 소자에 포함된 트랜지스터는 문턱전압, 이동도 동의 고유 특성치를 가지고 있다. 트랜지스터는 구동시간이 길어지게 되면, 열화(Degradation)가 진행되어, 트랜지스터의 고유 특성치가 변할 수 있다. 이에 따라, 각 트랜지스터 간의 고유 특성치의 편차가 발생할 수 있다. 이러한 각 서브픽셀 내 트랜지스터 간의 고유 특성치의 편차는 서브픽셀 간 휘도 편차를 발생시켜 화상 품질을 저하시키는 요인이 된다.

이에, 본 실시예들에 따른 표시장치(100)는 서브픽셀 간 휘도 편차를 보상해주기 위한 보상 기능을 제공하는 보상 시스템을 포함한다.

도 2는 본 실시예들에 따른 표시장치(100)의 보상 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예들에 따른 표시장치(100)의 보상 시스템은, 서브픽셀 휘도 편차를 보상하기 위하여, 각 서브픽셀 내 트랜지스터의 고유 특성치를 센싱하기 위한 센싱 유닛에 해당하는 센서(Sensor, 210)와, 센서(210)에 의한 센싱 결과를 이용하여 트랜지스터 간의 고유 특성치 편차, 즉 서브픽셀 간 휘도 편차를 보상하기 위한 보상 유닛에 해당하는 보상기(Compensator, 220) 등을 포함한다.

도 2를 참조하면, 센서(210)는, 표시패널(110)에서 적어도 하나의 서브픽셀 열(Sub Pixel Colum)에 포함된 각 서브픽셀 내 센싱 노드(SN)와 연결되고, 설정된 센싱시간구간(STS: Sensing Time Section) 이내에 센싱 노드(SN)의 전압을 센싱하여 센싱 데이터(Sensing Data)를 생성하고 생성된 센싱 데이터를 보상기(220)로 전송한다. 여기서, 센싱 노드(SN)의 전압이 센서(210)에 의해 센싱된 시점은, 일 예로, 센싱시간길이(STL) 만큼의 센싱시간구간(STS)의 끝 지점일 수 있다.

이러한 센서(210)는 센싱 노드(SN)의 전압(아날로그 값)을 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC: Analog Digital Converter)로 구현될 수 있다. 따라서, 아래에서는, 센서(210)를 아날로그 디지털 컨버터(ADC)라고도 기재한다.

즉, 센서(210)는, 센싱 노드(SN)와 센싱 라인(SL)을 통해 연결되고, 센싱 라인(SL)을 통해 센싱 노드(SN)의 전압을 센싱하여 디지털 값으로 변환하고, 변환된 디지털 값을 포함하는 센싱 데이터를 생성하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)일 수 있다.

도 2를 참조하면, 보상기(220)는, 센서(210)로부터 수신된 센싱 데이터를 토대로 각 서브픽셀에 대한 데이터 보상량(△Data)을 연산하고, 연산된 데이터 보상량(△Data)을 메모리(230)에 저장한다.

이러한 보상기(220)는 타이밍 컨트롤러(140)에 포함될 수 있다. 경우에 따라서, 보상기(220)는 타이밍 컨트롤러(140)의 외부에 포함되는 별도의 구성일 수도 있다. 단, 설명의 편의를 위해, 아래에서는, 보상기(220)가 타이밍 컨트롤러(140)에 내장되는 내부 구성인 것으로 가정한다.

이후, 보상기(220) 또는 타이밍 컨트롤러(140)는, 표시패널 구동 시, 각 서브픽셀에 대한 입력 데이터(Data)에 해당 데이터 보상량(△Data)을 더하거나 빼는 등의 처리를 통해 변경 데이터(Data')를 생성하여, 변경 데이터(Data')를 해당 소스 드라이버 집적회로로 공급해준다.

이에 따라, 해당 소스 드라이버 집적회로는, 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital Analog Converter)를 이용하여, 공급된 변경 데이터(Data')를 아날로그 전압(즉, 데이터 전압(Vdata))으로 변환하여 해당 데이터 라인으로 출력한다.

전술한 바와 같이, 보상 시스템이 센싱 및 보상 동작을 하기 위해서는, 각 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압을 센싱할 수 있는 센싱 라인(SL: Sensing Line)이 표시패널(110)에 배치될 필요가 있다.

또한, 보상 시스템이 센싱 및 보상 동작을 하기 위해서는, 각 서브픽셀은 센싱 및 보상 타이밍에 따라 구동되어야 하고, 센싱 및 보상 구동이 가능한 구조로 설계되어야 한다.

아래에서는, 표시패널(110)이 유기발광표시패널인 경우, 서브픽셀 구조의 일 예를 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 실시예들에 따른 표시장치(100)의 서브픽셀 구조의 예시도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예들에 따른 표시장치(100)의 표시패널(110)에 배치된 다수의 서브픽셀 각각은, 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)와 이를 구동하기 위한 회로들로 구성된다.

각 서브픽셀 내 유기발광다이오드 구동 회로는, 적어도 하나의 트랜지스터와 적어도 하나의 캐패시터를 포함할 수 있다. 또한, 각 서브픽셀 내 유기발광다이오드 구동 회로는 휘도 편차 보상을 위한 회로 소자를 더 포함하여야 한다.

도 3은 유기발광다이오드 구동 회로가 3개의 트랜지스터(TR1, TR2, TR3)와 1개의 캐패시터(C1)를 포함하는 3T(Transistor)1C(Capacitor) 구조의 서브픽셀에 대한 등가회로도이다.

도 3을 참조하면, 3개의 트랜지스터(TR1, TR2, TR3) 중 제1트랜지스터(TR1)는, 유기발광다이오드(OLED)를 구동하기 위한 구동 트랜지스터(Driving Transistor)로서, 구동전압라인(DVL: Driving Voltage Line) 또는 구동전압라인(DVL)과 연결된 패턴과, 유기발광다이오드(OLED) 사이에 연결된다.

도 3을 참조하면, 3개의 트랜지스터(TR1, TR2, TR3) 중 제2트랜지스터(TR2)는, 제1게이트 라인(GL)을 통한 스캔 신호(Scan Signal)의 유무에 따라 턴 온 또는 턴 오프 되고, 턴 온 시, 구동 트랜지스터에 해당하는 제1트랜지스터(TR1)의 제2노드(N2, 게이트 노드)의 전압을 인가해주어 제1트랜지스터(TR1)를 온-오프(On-Off)시키는 스위칭 트랜지스터(Switching Transistor)로서, 데이터 전압(Vdata)을 공급하는 데이터 라인(DL)과 제1트랜지스터(TR1)의 제2노드(N2) 사이에 연결된다.

도 3을 참조하면, 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)는 소스 노드(또는 드레인 노드)로서, 유기발광다이오드(OLED)의 제1전극(예: 애노드 전극 또는 캐소드 전극)과 연결되는 노드이다. 여기서, 유기발광다이오드(OLED)의 제2전극(예: 캐소드 전극 또는 애노드 전극)에는 기저전압(EVSS)이 인가된다. 제1트랜지스터(TR1)의 제2노드(N2)는 게이트 노드로서, 턴 온 된 제2트랜지스터(TR2)를 통해 데이터 라인(DL)에서 공급된 데이터 전압(Vdata)이 인가된다. 제1트랜지스터(TR1)의 제3노드(N3)는, 드레인 노드(또는 소스 노드)로서, 구동전압라인(DVL) 또는 이와 연결된 패턴으로부터 공급된 구동전압(EVDD)이 인가된다.

도 3을 참조하면, 3개의 트랜지스터(TR1, TR2, TR3) 중 제3트랜지스터(TR3)는, 기준전압라인(RVL: Reference Voltage Line) 또는 이와 연결된 패턴으로부터 기준전압(Vref)이 공급되는 제4노드(N4)와 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1) 사이에 연결된다.

여기서, 제4노드(N4)와 전기적으로 연결되는 기준전압라인(RVL)의 끝 단에는 스위치(SW)가 연결된다. 이러한 스위치(SW)는 기준전압(Vref)의 공급 지점과 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 중 하나를 기준전압라인(RVL)과 연결해준다. 여기서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 센서(210)이다.

이러한 제3트랜지스터(TR3)는, 해당 서브픽셀의 휘도 편차를 보상해주는데 관여하는 센싱 트랜지스터(Sensing Transistor)로서, 제2게이트 라인(GL')으로부터 스캔 신호의 일종인 센스 신호(Sense Signal)의 공급 유무에 따라 턴 온 또는 턴 오프 되어, 턴 온 시, 기준전압(Vref)을 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)로 인가해주는 역할을 하거나, 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)의 전압이 기준전압라인(RVL)을 통해 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 의해 센싱되도록 해주는 역할을 할 수 있다.

이와 같이, 기준전압라인(RVL)은, 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)의 전압이 센싱되는 경로가 되기 때문에, "센싱라인(SL)"이라고 한다. 또한, 센싱 시, 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)의 전압이 센싱되기 때문에, 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)를 "센싱 노드(SN)"라고 한다.

한편, 도 3을 참조하면, 센서(210)에 해당하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는, 일 예로, 소스 드라이버 집적회로(S-DIC: Source Driver IC, 300)에 포함될 수 있다.

아날로그 디지털 컨버터(ADC)는, 센싱기준전원(SRP)을 기준으로, 센싱 노드(SN)의 전압을 센싱하여 디지털 값으로 변환하여 센싱 데이터를 생성하고, 생성된 센싱 데이터를 보상기(220)로 전송한다.

센서(210)에 해당하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)가 소스 드라이버 집적회로(300)에 포함되고, 보상기(220)가 타이밍 컨트롤러(140)에 포함된 경우, 센싱 데이터는 소스 드라이버 집적회로(300)에서 타이밍 컨트롤러(140)로 전송될 수 있다.

보상기(220) 또는 이를 포함하는 타이밍 컨트롤러(140)는 센싱 동작에 따라 생성된 센싱 데이터를 수신하여, 수신한 센싱 데이터를 토대로, 각 서브픽셀 내 구동 트랜지스터에 해당하는 제1트랜지스터(TR1)의 문턱전압, 이동도 등의 고유 특성치에 대한 편차를 보상해주는 보상 동작을 수행한다.

여기서, 보상 동작은, 제1트랜지스터(TR1)의 문턱전압, 이동도 등의 고유 특성치에 대한 편차를 보상해주는 데이터 보상량(△Data)을 연산하고, 연산된 데이터 보상량(△Data)을 메모리(230)에 저장해두는 것을 의미할 수도 있고, 연산된 데이터 보상량(△Data)에 따라, 해당 서브픽셀로 공급될 데이터(Data)를 변경하여, 변경된 데이터(Data')를 해당 소스 드라이버(120)로 공급해주는 것을 의미할 수도 있다.

도 3을 참조하면, 하나의 캐패시터(C1)는, 구동 트랜지스터에 해당하는 제1트랜지스터(TR1)의 제2노드(N2)와 제3노드(N3) 사이에 연결되고, 일정 시간(예: 한 프레임 시간) 동안 일정 전압을 유지시켜주는 역할을 한다.

도 3을 참조하면, 3T1C 구조의 서브픽셀을 구동하는데 필요한 각종 신호(EVDD, EVSS, Vdata, Scan Signal, Sense Signal 등)의 입력 타이밍 및 신호 파형 등은, 타이밍 컨트롤러(140)에 의해 제어될 수 있다.

한편, 도 3에서는, 하나의 서브픽셀은 2개의 게이트 라인(GL, GL')을 통해 2개의 게이트 신호(Scan Signal, Sense Signal)를 공급받는 2 스캔 구조인 것으로 도시되었으나, 경우에 따라서, 하나의 게이트 라인을 통해, 제2트랜지스터(TR2) 및 제3트랜지스터(TR3) 각각의 게이트 노드로 하나의 스캔 신호가 공통으로 인가되는 1 스캔 구조의 서브픽셀일 수도 있다.

도 4 및 도 5는 본 실시예들에 따른 표시장치(100)의 센싱 구조의 예시도이다.

전술한 바와 같이, 센싱 동작 시, 센서(210)에 해당하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)가 서브픽셀 내 센싱 노드(SN)의 전압을 센싱하기 위하여, 서브픽셀 내 센싱 노드(SN)와 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 연결해주는 센싱 라인(SL)이 표시패널(110)에 배치되어야 한다.

도 4를 참조하면, 센싱 라인(SL)은 하나의 서브픽셀 열(Sub Pixel Column)마다 하나씩 배치될 수 있다.

도 4를 참조하면, 하나의 소스 드라이버 집적회로(S-DIC)에 포함될 수 있는 하나의 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 다수의 센싱 라인(SL)과 연결될 수 있다.

도 4를 참조하면, S-DIC #1에 포함될 수 있는 ADC #1은 자신에 연결된 서브픽셀 열들에 속한 서브픽셀들 각각의 센싱 노드의 전압을 디지털 값으로 변환하여 센싱 데이터 SD #1을 생성하여 보상기(220)로 전송한다. 마찬가지로, S-DIC #H에 포함될 수 있는 ADC #H는 자신에 연결된 서브픽셀 열들에 속한 서브픽셀들 각각의 센싱 노드의 전압을 디지털 값으로 변환하여 센싱 데이터 SD #H를 생성하여 보상기(220)로 전송한다.

한편, 센싱 라인(SL)은 하나의 서브픽셀 열(Sub Pixel Column)마다 하나씩 배치되는 것이 아니라, 둘 이상의 서브픽셀 열마다 하나씩 배치될 수 있다.

이러한 경우의 한 예로서, 도 5를 참조하면, 센싱 라인(SL)은 하나의 픽셀 열(즉, 4개의 서브픽셀 열)마다 하나씩 배치될 수 있다. 즉, 하나의 센싱 라인(SL)이 4개의 서브픽셀(R, W, G, B)이 공유하는 구조이다.

이러한 센싱 라인 공유 구조 하에서, 1개의 센싱 라인을 공유하는 4개의 서브픽셀(R, W, G, B)은 동시에 센싱될 수 없다.

이러한 센싱 라인 공유 구조 하에서, 센싱 동작을 간단하게 설명하면, 1행에서, m/4(m: 데이터 라인 개수, 즉, 서브픽셀 열 개수)개의 적색 서브픽셀들을 동시에 센싱하고, 이어서, m/4개의 흰색 서브픽셀들을 동시에 센싱하고, 이어서, m/4개의 적색 서브픽셀들을 동시에 센싱하고, 이어서, m/4개의 청색 서브픽셀들을 동시에 센싱한다. 이와 같은 방식으로, 2행부터 n행(n: 게이트 라인 개수, 즉, 서브픽셀 행 개수)까지 순차적으로 센싱이 이루어진다.

따라서, 표시패널(110)에 n행 m열의 매트릭스 형태로, m×n개의 서브픽셀이 배치된 경우, m×n개의 서브픽셀을 센싱하는데 걸리는 총 시간의 길이에 해당하는 패널 센싱시간길이(PSTL: Panel Sensing Time Length)는 『4×(1개의 서브픽셀의 센싱시간길이)×(서브픽셀 행 개수)=4×STL×n』이다.

아래에서는, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 도 3의 구조를 갖는 서브픽셀에 대한 기본적인 센싱 동작에 대하여 설명한다.

도 6은 본 실시예들에 따른 표시장치(100)에서, 서브픽셀의 센싱 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 본 실시예들에 따른 표시장치(100)에서, 센싱 동작 시, 서브픽셀의 센싱 노드(SN)의 전압 변화 그래프이다. 도 8은 본 실시예들에 따른 표시장치(100)에서, 구동시간길이가 짧은 경우와 긴 경우, 서브픽셀의 센싱 노드(SN)의 전압 변화 그래프와 고정된 센싱시간길이를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 먼저, 구동 트랜지스터에 해당하는 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1) 및 제2노드(N2)를 일전 전압으로 초기화시켜준다. 즉, 제1트랜지스터(TR1)의 제2노드(N2)에 데이터 전압(Vdata)를 인가하고, 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)에 기준전압(Vref)을 인가해준다.

이후, 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1, 예: 소스 노드)만을 플로팅(Floating) 시켜준다.

이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이, 센싱 노드(SN)에 해당하는 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)의 전압이 기준전압(Vref)에서 점점 상승한다.

이러한 제1노드(N1)의 전압 상승은 제2노드(N2)의 전압(Vdata)과 문턱전압(Vth)만큼 차이가 날 때까지 이루어진다.

즉, 제1노드(N1)의 전압이 포화 된 경우, 제1노드(N1)의 전압은 Vdata-Vth가 된다.

아날로그 디지털 컨버터(ADC)는, 제1트랜지스터(TR1)의 문턱전압을 정확하게 센싱하기 위해서는, 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)의 전압이 포화 된 이후에 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)의 전압을 센싱해야 한다.

따라서, 센싱시간길이(STL)는, 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)의 전압이 포화 되는 시점 이후에 아날로그 디지털 컨버터(ADC)가 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)의 전압을 센싱할 수 있도록 설정되어야 한다.

하지만, 구동 트랜지스터에 해당하는 제1트랜지스터(TR1)의 구동시간길이(DTL)가 길어지면, 즉, 표시장치(100)의 전원이 켜져 영상이 표시되는 시간의 길이(시청시간길이)가 길어지면, 구동 트랜지스터에 해당하는 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1), 즉, 센싱 노드(SN)의 전압이 포화 하는데 걸리는 시간도 길어지게 된다.

따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 센싱시간길이(Fixed STL)를 고정된 값으로 설정해두고, 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)의 전압을 센싱시간길이(STL)의 끝 지점에서 센싱하게 되면, 구동시간길이(DTL)이 짧은 경우에는, 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)의 전압이 포화 된 시점(t1) 이후에 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)의 전압을 센싱하게 되지만, 구동시간길이(DTL)이 긴 경우에는, 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)의 전압이 포화 되는 시점(t2)보다 앞서서, 제1트랜지스터(TR1)의 제1노드(N1)의 전압을 센싱하게 된다.

따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 구동시간길이(DTL)이 짧은 경우에는, 문턱전압(Vth)을 정확하게 센싱할 수 있지만, 구동시간길이(DTL)이 긴 경우에는, 문턱전압(Vth)을 정확하게 센싱할 수 없게 된다.

이로 인해, 구동시간길이(DTL)이 긴 경우, 즉, 표시장치(100)를 오랫동안 켜 놓은 경우 또는 시청시간길이(Watching Time Length)이 긴 경우, 문턱전압(Vth)을 정확하게 센싱하지 못하여, 정확한 센싱 데이터를 얻을 수 없게 된다.

이러한 부정확한 센싱은 부정확한 보상으로 이어져 화상 품질을 저하시킬 수 있다.

따라서, 본 실시예들은, 구동시간길이(DTL: Driving Time Length)에 따라 센싱시간길이(STL: Sensing Time Length)를 가변하는 기법을 개시한다.

도 9는 본 실시예들에 따른 표시장치(100)에서, 구동시간길이가 짧은 경우와 긴 경우, 서브픽셀의 센싱 노드(SN)의 전압 변화 그래프와, 구동시간길이에 따라 가변되는 센싱시간길이를 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 구동시간길이(DTL)가 짧은 경우에는, 센싱 노드(SN)의 전압이 t1 시점에서 빨리 포화 되기 때문에, 센싱시간길이(STL)를 짧게 설정한다. 구동시간길이(DTL)가 긴 경우에는, 센싱 노드(SN)의 전압이 t2 시점에서 느리게 포화 되기 때문에, 센싱시간길이(STL)를 길게 설정한다.

도 9를 참조하면, 센싱시간길이(STL)는, 구동시간길이(DTL)가 증가함에 따라 증가하고, 구동시간길이(DTL)가 감소함에 따라 감소한다.

이에 따라, 구동시간길이(DTL)가 긴 경우, 센싱시간길이(STL)도 그만큼 길어져, 센싱 노드(SN)의 전압이 포화 된 이후, 길게 설정된 센싱시간길이(Long STL)에 해당하는 구간의 끝 지점에서 센싱 노드(SN)의 포화 된 전압을 센싱할 수 있게 된다.

또한, 구동시간길이(DTL)가 짧은 경우, 센싱시간길이(STL)도 그만큼 짧아져, 센싱 노드(SN)의 전압이 빨리 포화 된 이후, 많이 기다리지 않고, 짧게 설정된 센싱시간길이(Short STL)에 해당하는 구간의 끝 지점에서 센싱 노드(SN)의 포화 된 전압을 보다 빨리 센싱할 수 있게 된다.

따라서, 구동시간길이(DTL)가 긴 경우, 센싱시간길이(STL)도 그만큼 길어져, 센싱 노드(SN)의 전압이 포화 되지 않은 상태에서 부정확한 센싱이 이루어지는 것을 방지할 수 있고, 구동시간길이(DTL)가 짧은 경우, 센싱시간길이(STL)도 그 만큼 짧아져서, 불필요한 지연 없이, 센싱 노드(SN)의 포화 전압을 보다 빨리 센싱할 수 있다.

여기서, 구동시간길이(DTL)는, 표시장치(100)의 시청시간길이(WTL: Watching Time Length) 또는 표시장치(100)의 전원이 온 되어 있는 전원 온 시간 길이(Power-On Time Length)라고도 할 수 있다.

즉, 사용자가 표시장치(100)를 시청한 시간의 길이(시청시간길이) 또는 표시장치(100)이 켜져 있는 시간의 길이(전원 온 시간 길이)에 따라, 센싱시간길이(STL)를 가변할 수 있다.

전술한 바와 같이, 구동시간길이(DTL), 즉, 시청시간길이(Watching Time Length) 또는 전원 온 시간 길이(Power-On Time Length)에 따라, 센싱시간길이(STL)의 가변 기법을 이용하면, 사용자가 표시장치(100)를 오랫동안 켜두거나 오랫동안 시청한 경우에도, 센싱 정밀도를 높여주어 보상이 정확하게 이루어지도록 해주고, 이를 통해, 화면 품질을 향상시킬 수 있다.

간략하게 언급한 바와 같이, 구동시간길이(DTL)에 따라 센싱시간길이(STL)를가변하여 설정하게 되면, 센서(210)는, 구동시간길이(DTL)가 짧고 긴 것에 관계없이, 구동시간길이(DTL)에 따라 가변된 센싱시간길이(STL)에 해당하는 센싱시간구간(STS: Sensing Time Section)에서 센싱 노드(SN)의 포화 된 전압을 센싱할 수 있게 되고, 정확한 센싱 데이터를 보상기(220)로 전송한다.

전술한 바와 같이, 구동시간길이(DTL)에 따라 가변된 센싱시간길이(STL)에 해당하는 센싱시간구간(STS)에서 센싱이 이루어짐으로써, 정확한 센싱 데이터를 얻을 수 있고, 이를 통해, 정확한 보상이 가능해져 화면 품질을 향상시킬 수 있다.

이뿐만 아니라, 구동시간길이(DTL)가 짧은 경우에는, 센싱시간길이(STL)를 짧게 설정함으로써, 정확한 센싱이 가능함에도 불구하고, 불필요하게 기다렸다가 센싱을 하게 되는 것을 방지하여, 정확한 센싱을 가능하게 하면서도, 더욱 빠른 센싱을 가능하게 할 수 있다. 이를 통해, 센싱 및 보상 동작을 완료하는데 걸리는 총 시간을 단축시킬 수 있다.

한편, 데이터 보상량 저장 관점에서 보면, 구동시간길이(DTL)에 따라 센싱시간길이(STL)를가변하여 설정하게 되면, 센서(210)가 다수의 서브픽셀에 대한 센싱 데이터를 생성하여 전송하고, 보상기(220)는 센서(210)로부터 수신된 센싱 데이터를 토대로 각 서브픽셀에 대한 데이터 보상량을 연산하여, 데이터 보상량에 대한 정보를 메모리(230)에 저장시킨다.

이때, 전원 온 시간 길이(Power-On Time Length) 또는 시청시간길이(Watching Time Length) 또는 구동시간길이(Driving Time Length)에 따라, 센서(210)의 동작시작 시점부터 데이터 보상량에 대한 정보의 저장시점까지 걸리는 시간길이가 다를 수 있다.

즉, 전원 온 시간 길이(Power-On Time Length) 또는 시청시간길이(Watching Time Length) 또는 구동시간길이(Driving Time Length)가 긴 경우, 센서(210)의 동작시작 시점부터 데이터 보상량에 대한 정보의 저장시점까지 걸리는 시간길이가 길어진다. 이에 비해, 전원 온 시간 길이(Power-On Time Length) 또는 시청시간길이(Watching Time Length) 또는 구동시간길이(Driving Time Length)가 짧은 경우, 센서(210)의 동작시작 시점부터 데이터 보상량에 대한 정보의 저장시점까지 걸리는 시간길이가 짧아진다.

이와 같이, 구동시간길이(DTL)에 따라 센싱시간길이(STL)을 가변하여 이에 따라 센싱 동작을 함으로써, 데이터 보상량 저장 관점에서는, 정확한 보상을 가능하게 하는 정확한 데이터 보상량에 대한 정보를 메모리(230)에 저장하기 위한 시간적인 손실이나 시간 부족 현상 없이, 효율적인 데이터 저장 시간 관리가 가능해질 수 있다.

이상에서는, 구동시간길이(DTL)에 따른 센싱시간길이(STL)의 가변 설정과 이에 따른 효과를 서브픽셀 단위에서 설명하였으나, 아래에서는, 도 10 및 도 11을 참조하여, 구동시간길이(DTL)에 따른 센싱시간길이(STL)의 가변 설정과 이에 따른 효과를 패널 측면에서 설명한다.

도 10은 본 실시예들에 따른 표시장치(100)에서, 구동시간구간(DTS)이 짧은 경우, 전원 오프 신호의 발생에 따라 센싱 및 보상 동작이 진행될 때, 센싱시간구간 및 보상시간구간을 나타낸 도면이다. 도 11은 본 실시예들에 따른 표시장치(100)에서, 구동시간구간(DTS)이 긴 경우, 전원 오프 신호의 발생에 따라 센싱 및 보상 동작이 진행될 때, 센싱시간구간 및 보상시간구간을 나타낸 도면이다.

단, 센싱 및 보상 동작이, 표시장치(100)의 전원 오프 신호(Power Off Signal)이 입력되면, 진행되는 것으로 가정한다. 여기서, 센싱 및 보상 동작은, 구동 트랜지스터에 해당하는 제1트랜지스터(TR1)의 문턱전압에 대한 센싱 및 보상 동작이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 표시장치(100)의 전원 켜져 있는 동안 화면 구동이 이루어지는데, 이러한 구동시간구간(DTS: Driving Time Section) 도중에, 전원 오프 신호가 입력되면, 센싱 및 보상 동작이 진행된다. 즉, 전원 오프 신호 발생 이후에, 센싱시간구간(STS: Sensing Time Section)과 보상시간구간(CTS: Compensation Time Section)이 된다.

도 10과 같이, 화면 구동이 짧게 이루어진 경우, 즉, 구동시간길이(DTL)이 짧은 경우, 짧은 구동시간길이(DTL)에 맞게 센싱시간길이(STL)도 짧게 설정되어, 하나의 서브픽셀을 센싱하는데 걸리는 시간의 길이가 짧아지게 된다.

이에 비해, 도 11과 같이, 화면 구동이 길게 이루어진 경우, 즉, 구동시간길이(DTL)이 긴 경우, 긴 구동시간길이(DTL)에 맞게 센싱시간길이(STL)도 길게 설정되어, 하나의 서브픽셀을 센싱하는데 걸리는 시간의 길이가 짧아지게 된다.

하나의 서브픽셀을 센싱하는 걸리는 시간의 길이가 센싱시간길이(STL)와 동일하다고 가정하면, 표시패널(110)에 n행 m열의 매트릭스 형태로 배치된 m×n개의 서브픽셀을 모두 센싱하는데 걸리는 총 시간의 길이에 해당하는 패널 센싱시간길이(PSTL: Panel Sensing Time Length)는 『4×(1개의 서브픽셀의 센싱시간길이)×(서브픽셀 행 개수)=4×STL×n』이다.

구동시간길이(DTL)이 짧은 경우에 설정된 센싱시간길이(STL)를 "Short STL"이고, 구동시간길이(DTL)이 긴 경우에 설정된 센싱시간길이(STL)를 "Long STL"이라고 하면, 도 10에 도시된 바와 같이, 구동시간길이(DTL)가 짧은 경우, 표시패널(110)에 n행 m열의 매트릭스 형태로 배치된 m×n개의 서브픽셀을 모두 센싱하는데 걸리는 총 시간의 길이에 해당하는 패널 센싱시간길이(PSTL)는, 『4×(Short STL)×n 』이고, 도 11에 도시된 바와 같이, 구동시간길이(DTL)가 긴 경우, 표시패널(110)에 n행 m열의 매트릭스 형태로 배치된 m×n개의 서브픽셀을 모두 센싱하는데 걸리는 총 시간의 길이에 해당하는 패널 센싱시간길이(PSTL)는, 『4×(Long STL)×n 』이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 구동시간길이(DTL)이 짧은 경우에 설정된 센싱시간길이(Short STL)는 구동시간길이(DTL)이 긴 경우에 설정된 센싱시간길이(Long STL)보다 짧기 때문에, 표시패널(110)에 n행 m열의 매트릭스 형태로 배치된 m×n개의 서브픽셀을 모두 센싱하는데 걸리는 총 시간의 길이에 해당하는 패널 센싱시간길이(PSTL)는, 구동시간길이(DTL)이 짧은 경우가 구동시간길이(DTL)이 긴 경우보다 짧아진다.

즉, 구동시간길이(DTL)가 짧은 경우에는, 정확한 센싱 및 보상을 가능하게 하면서도, 불필요한 지연 없이 신속한 센싱 및 보상을 가능하게 할 수 있다. 또한, 구동시간길이(DTL)가 긴 경우에는, 센싱 노드(SN)의 전압이 포화 되기 전에 센싱 노드(SN)의 전압을 센싱하는 것을 방지하여, 효율적인 타이밍에 정확한 센싱 및 보상을 가능하게 할 수 있다.

아래에서는, 도 12를 참조하면, 센싱시간길이(STL)의 가변 설정에 기반한 센싱 및 보상 동작을 제어하는 타이밍 컨트롤러(140)에 대하여 설명한다. 단, 도 12의 타이밍 컨트롤러(140)는, 보상기(220)가 포함된 경우이다.

도 12는 본 실시예들에 따른 표시장치(100)의 타이밍 컨트롤러(140)의 블록도이다.

도 12를 본 실시예들에 따른 표시장치(100)의 타이밍 컨트롤러(140)는, 센싱시간길이 설정부(1210), 센싱 컨트롤러(1220), 수신기(1230), 데이터 보상량 연산기(1240), 패널 구동부(1250), 송신기(1260) 등을 포함한다.

센싱시간길이 설정부(1210)는, 구동시간길이 획득장치(1270)로부터 얻어진 구동시간길이(DTL)에 근거하여 센싱시간길이(STL: Sensing Time Length)를 설정한다.

센싱 컨트롤러(1220)는, 설정된 센싱시간길이(STL)에 해당하는 센싱시간구간(STS)에서 서브픽셀 내 센싱 노드(SN)의 전압이 센싱되도록 제어하는 센싱 제어 신호(SCS: Sensing Control Signal)를 출력한다.

여기서, 도 3을 참조하면, 센싱 제어 신호(SCS)는, 스캔 신호 및 센스 신호 등의 타이밍 제어 신호, 데이터 전압 및 기준전압 등의 타이밍 제어 신호, 스위치(SW)의 온 오프 타이밍 제어 신호 등을 포함한다.

이러한 센싱 제어 신호(SCS)는 데이터 구동부(120), 게이트 구동부(130), 스위치(SW) 등으로 출력되고, 경우에 따라서, 전원 관리 집적회로(미도시) 등으로 출력될 수 있다.

수신기(1230)는, 소스 드라이버 집적회로(S-DIC) 내 아날로그 디지털 컨버터(ADC)로부터 센싱 데이터를 수신한다.

데이터 보상량 연산기(1240)는 수신한 센싱 데이터를 토대로 각 서브픽셀에 대한 데이터 보상량을 연산하여, 메모리(230)에 저장시킨다.

패널 구동부(1250)는, 메모리(230)에 저장된 데이터 보상량을 이용하여, 각 서브픽셀로 공급할 데이터(Data)를 변경하여 변경된 데이터(Data')를 출력한다.

이에 따라, 송신기(1260)는 변경된 데이터(Data')를 해당 소스 드라이버 집적회로(S-DIC)로 전송한다.

도 12에서, 데이터 보상량 연산기(1240)는 도 2의 보상기(220)에 포함되고, 센싱시간길이 설정부(1210), 센싱 컨트롤러(1220) 등도 보상기(220)에 포함될 수 있다.

전술한 바에 따르면, 구동시간길이(DTL)에 따라 센싱시간길이(STL)을 가변하여 정확한 센싱 및 보상을 가능하게 하는 타이밍 컨트롤러(140)를 제공할 수 있다.

도 13 내지 도 16은 본 실시예들에 따른 표시장치(100)에서, 센싱시간길이(STL)의 가변 설정 방법을 설명하기 위한 예시도들로서, 구동시간길이(DTL)에 따른 센싱시간길이(STL)에 대한 그래프들이다.

도 13을 참조하면, 센싱시간길이 설정부(1210)는, 구동시간길이(DTL)에 비례하도록 센싱시간길이(STL)를 설정할 수 있다.

이 경우, 도 13에 도시된 바와 같이, 구동시간길이(DTL)의 증가량(△DTL)에 대한 센싱시간길이(STL)의 증가량(△STL)의 비율(기울기(SLOPE))은 양(+)의 상수이다.

이와 같이, 구동시간길이(DTL)에 비례하도록 센싱시간길이(STL)를 설정하는 방식의 경우, 구동시간길이(DTL)의 증가량(△DTL)에 대한 센싱시간길이(STL)의 증가량(△STL)의 비율(기울기(SLOPE))에 대한 정보만을 저장해두기만 하면, 복잡한 연산 없이, 센싱시간길이(STL)를 쉽게 설정할 수 있다.

도 14를 참조하면, 센싱시간길이 설정부(1210)는, 구동시간길이(DTL)의 증가(또는 감소)에 따라 센싱시간길이(STL)를 증가(또는 감소)시켜 설정하되, 구동시간길이(DTL)의 증가량에 대한 센싱시간길이(STL)의 증가량의 비율(기울기 또는 구동시간길이(DTL)에 대한 센싱시간길이(STL)의 미분값과 동등한 개념)이, 도 13과 같이 상수인 것이 아니라, 구동시간길이(DTL)의 증가에 따라 커지도록 설정할 수 있다.

즉, 구동시간길이(DTL)의 증가량에 대한 센싱시간길이(STL)의 증가량의 비율은, 영(Zero) 이상의 값을 갖되, 구동시간길이(DTL)의 증가에 따라 커진다(SLOPE 1 < SLOPE 2 < SLOPE 3).

전술한 바와 같은 센싱시간길이 설정 방식은, 구동시간길이(DTL)의 증가에 따라 센싱 노드(SN)의 전압이 포화 되는데 걸리는 시간이 느려지는 정도가 점점 더 심한 특성을 보이는 경우에 센싱 정확도를 높일 수 있는 방식이다.

도 15를 참조하면, 센싱시간길이 설정부(1210)는, 구동시간길이(DTL)의 증가(또는 감소)에 따라 센싱시간길이(STL)를 증가(또는 감소)시켜 설정하되, 구동시간길이(DTL)의 증가량에 대한 센싱시간길이(STL)의 증가량의 비율(기울기 또는 구동시간길이(DTL)에 대한 센싱시간길이(STL)의 미분값와 동등한 개념)이, 도 14와는 다르게, 구동시간길이(DTL)의 증가에 따라 작아지도록 설정할 수 있다.

즉, 구동시간길이(DTL)의 증가량에 대한 센싱시간길이(STL)의 증가량의 비율은, 영(Zero) 이상의 값을 갖되, 구동시간길이(DTL)의 증가에 따라 작아진다(SLOPE 1 > SLOPE 2 > SLOPE 3).

전술한 바와 같은 센싱시간길이 설정 방식은, 구동시간길이(DTL)의 증가에 따라 센싱 노드(SN)의 전압이 포화 되는데 걸리는 시간이 느려지는 정도가 점점 더 완화되는 특성을 보이는 경우에 센싱 정확도를 높일 수 있는 방식이다.

도 16을 참조하면, 센싱시간길이 설정부(1210)는, 도 13 내지 도 15와 같이, 구동시간길이(DTL)에 대한 센싱시간길이(STL)의 함수가 연속 함수 형태가 아니라, 불연속 함수 형태로 센싱시간길이(STL)를 설정할 수 있다.

도 16을 참조하면, 이러한 설정 방식에 따르면, 구동시간길이(DTL)에 대한 센싱시간길이(STL)의 함수는 계단함수이되, 각 부분구간(PS1, PS2, PS3) 내에서는 상수함수이고, 부분구간 경계에서 센싱시간길이(STL)가 일정 값(△T)만큼 증가하는 불연속 함수이다.

전술한 설정 방식의 경우, 구동시간길이(DTL)의 구간정보(PS1, PS2, PS3 각각의 시간길이)와 이에 대응되는 몇 개의 센싱시간길이(STL)만을 저장해두기만 하면, 복잡한 연산 없이, 센싱시간길이(STL)를 쉽게 설정할 수 있다.

한편, 도 13 내지 도 16을 참조하면, 센싱시간길이(STL)는 최소 센싱시간길이(Min STL) 내지 최대 센싱시간길이(Max STL)까지의 범위 내에서 가변될 수 있다.

최소 센싱시간길이(Min STL) 내지 최대 센싱시간길이(Max STL)까지의 범위 내에서, 센싱시간길이(STL)를 가변하여 설정하는 방식은, 구동시간길이(DTL)가 너무 짧은 경우에 너무 짧게 센싱이 이루어져 부정확한 센싱이 되는 것을 방지할 수 있고, 구동시간길이(DTL)가 상당히 길더라도, 불필요할 정도로 너무 긴 센싱이 이루어지지 않도록 해줄 수 있다.

도 17은 본 실시예들에 따른 표시장치(100)에서, 센싱시간길이 조절 방법에 대한 흐름도이다.

도 17을 참조하면, 센싱시간길이 조절을 위해, 구동시간 데이터를 수집해둔다(S1710). 구동시간 데이터 수집 기능은, 후술할 도 18의 구동시간 수집기(1810)에서 수행될 수 있다.

타이밍 컨트롤러(140)는, 센싱 및 보상 동작을 진행해야 하는 시점, 즉, 센싱시간길이 설정 시점이 되면, 구동시간길이(DTL)가 최소 구동시간길이(Min DTL) 이상인지를 판단한다(S1720).

타이밍 컨트롤러(140)는, 구동시간길이(DTL)가 최소 구동시간길이(Min DTL) 이상이라고 판단되면, 구동시간길이(DTL)에 따라 센싱시간길이(STL)를 설정한다(S1730). 이때, 센싱시간길이 설정은, 도 13 내지 도 16을 참조하여 설명한 방식을 이용할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(140)는, 설정된 센싱시간길이(STL)를 적용하여 센싱 동작이 진행되도록 제어하고, 보상 동작을 진행한다(S1740).

한편, S1720 단계에서, 구동시간길이(DTL)가 최소 구동시간길이(Min DTL) 미만이라고 판단되면, 짧은 구동시간길이(DTL)의 구동이 N번(N: 2 이상의 자연수) 이상 누적되어 이루어진 이력이 있는지 판단한다(S1750).

만약, N번 이상의 누적 구동 이력이 있다면, S1730 단계를 수행하고, 그렇지 않다면, S1710 단계부터 다시 수행한다.

전술한 바에 따르면, 구동시간길이(DTL)가 최소 구동시간길이(Min DTL) 이상인 경우, 센싱시간길이(STL)는 구동시간길이(DTL)에 근거하여 설정된다.

구동시간길이(DTL)가 최소 구동시간길이(Min DTL) 이상이 되어야만, 구동시간길이(DTL)에 따라 센싱시간길이(STL)를 가변하여 설정하는 것이 센싱 정확도를 높이는 데 의미가 있는 경우, 구동시간길이(DTL)가 최소 구동시간길이(Min DTL) 이상인 경우로 한정하여, 구동시간길이(DTL)에 따라 센싱시간길이(STL)를 가변하여 설정함으로써, 센싱시간길이 가변 설정에 따른 불필요한 연산이 행해지는 것을 방지할 수 있다.

한편, 전술한 바에 따르면, 구동시간길이(DTL)가 최소 구동시간길이 미만인 경우, 정해진 횟수(N번) 이상의 누적 구동 이력이 있으면, 센싱시간길이(STL)는 최소 센싱시간길이(Min STL)로 설정될 수 있다.

도 18은 본 실시예들에 따른 표시장치(100)에서, 구동확률에 기반하여 보상 제어를 수행하는 보상 컨트롤러(1800)의 블록도이다.

도 18을 참조하면, 본 실시예들에 따른 표시장치(100)는, 표시장치(100)의 전원 오프 상태에서, 표시장치(100)의 구동확률에 따라 센서(210) 및 보상기(220)의 동작 여부를 제어하는 보상 컨트롤러(1800)를 더 포함할 수 있다.

이러한 보상 컨트롤러(1800)는, 타이밍 컨트롤러(140)의 내부 또는 외부에 포함되는 구성일 수 있다.

표시장치(100)가 꺼진 이후에는, 센싱 및 보상 동작이 원래 이루어지지 않는데, 전술한 보상 컨트롤러(1800)에 의해, 표시장치(100)가 꺼져 있는 상태에서도, 센싱 및 보상 동작이 이루어질 수 있도록 해줄 수 있다.

전술한 바와 같이, 보상 컨트롤러(1800)에 의해, 표시장치(100)가 꺼져 있는 상태에서도, 센싱 및 보상 동작이 이루어질 수 있도록 해줌으로써, 표시장치(100)의 화면 구동에 전혀 영향을 끼치지 않으면서, 센싱 및 보상 동작을 할 수 있는 장점이 있다.

다만, 표시장치(100)가 꺼져 있는 상태에서 센싱 및 보상 동작이 진행되고 있는데, 사용자가 표시장치(100)를 켜게 되면, 진행되고 있던 센싱 및 보상 동작은 물론, 전원 온 처리 및 화면 구동에도 문제가 생길 수 있다. 따라서, 구동확률 개념을 도입하여, 표시장치(100)가 꺼져 있는 상태에서 센싱 및 보상 동작을 진행하는 도중에 전원 온 신호가 입력될 확률이 낮은 경우에만, 센싱 및 보상 동작이 진행되도록 제어할 수 있다.

이를 위해, 도 18을 참조하면, 보상 컨트롤러(1800)는, 표시장치(100)의 구동시간 데이터를 수집하는 구동시간 데이터 수집기(1810)와, 구동시간 데이터를 토대로, 시간대별 구동확률을 산출하는 구동확률 산출기(1820)와, 시간대별 구동확률을 토대로, 현재시간이 속한 시간대의 구동확률이 미리 정해진 확률 값 이하인 경우, 즉, 표시장치(100)가 꺼져 있는 상태에서 센싱 및 보상 동작을 진행하는 도중에 전원 온 신호가 입력될 확률이 낮은 경우, 센서(210) 및 보상기(220) 등의 액추에이터가 동작하도록 하는 제어신호를 출력하는 액추에이터 컨트롤러(1830)를 포함할 수 있다.

표시장치(100)가 꺼져 있는 상태에서도, 센싱 및 보상 동작이 이루어질 수 있도록 해주면서도, 혹시 모를 전원 온 상황을 대비하여, 전원 오프 상태에서 안정적인 센싱 및 보상 동작을 가능하게 할 수 있다.

도 19는 본 실시예들에 따른 표시장치(100)에서, 구동확률 기반 보상 제어 방법의 흐름도이다.

도 19를 참조하면, 구동시간 데이터 수집기(1810)는, 타이머(미도시) 또는 전원 관리 장치(미도시) 등을 이용하여, 표시장치(100)의 구동시간 데이터를 수집한다(S1910).

구동확률 산출기(1820)는, 구동시간 데이터를 토대로, 시간대별 구동확률을 산출한다(S1920).

액추에이터 컨트롤러(1830)는, 시간대별 구동확률을 토대로, 현재시간이 속한 시간대의 구동확률이 미리 정해진 확률 값 이하인지를 판단한다(S1930).

S1930 단계의 판단 결과, 현재시간이 속한 시간대의 구동확률이 미리 정해진 확률 값 이하라고 판단되면, 센서(210) 및 보상기(220) 등의 액추에이터가 동작하도록 하는 제어신호를 출력한다(S1940).

S1930 단계의 판단 결과, 현재시간이 속한 시간대의 구동확률이 미리 정해진 확률 값을 초과하는 것으로 판단되면, 즉, 사용자가 표시장치(100)를 켤 확률이 높다고 판단되면, 현재의 전원 오프 상태를 유지시킨다(S1950).

이상에서 설명한 바와 같은 본 실시예들에 의하면, 서브픽셀 내 회로소자의 고유 특성치에 대한 센싱 정확도를 향상시켜 휘도 편차 보상이 정확하게 이루어지게 함으로써, 화상 품질을 향상시켜주는 효과가 있다.

또한, 실시예들에 의하면, 어떠한 상황에서도, 센싱 동작 시, 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압이 포화 되었을 때, 센싱 노드의 전압에 대한 센싱이 될 수 있도록 해주고, 이를 통해, 정확한 센싱을 가능하게 하여 데이터 보상이 정확하게 이루어질 수 있도록 해주는 효과가 있다.

또한, 실시예들에 의하면, 센싱 동작 시, 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압이 포화 되기 이전에, 센싱 노드의 전압이 센싱되지 않도록 하여, 센싱 정확도를 향상시켜 주고 데이터 보상이 정확하게 이루어질 수 있도록 해주는 효과가 있다.

또한, 실시예들에 의하면, 센싱 동작 시, 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압이 포화 된 이후, 너무 오랜 시간 이후, 센싱 노드의 전압이 센싱되어 불필요한 센싱 지연이 발생하는 방지하여, 정확한 센싱이 이루어지면서도, 신속한 센싱이 가능하도록 하여, 센싱 및 보상 동작이 더욱 빨라지도록 해주는 효과가 있다.

또한, 실시예들에 의하면, 구동시간길이에 따라 센싱시간길이를 가변하여 설정함으로써, 어떠한 상황에서도, 센싱 동작 시, 센싱 노드의 전압이 포화 되고 난 이후에, 센싱노드의 전압이 센싱될 수 있도록 해주는 효과가 있다.

이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 표시장치
110: 표시패널
120: 데이터 구동부
130: 게이트 구동부
140: 타이밍 컨트롤러

Claims (13)

1. 다수의 서브픽셀이 매트릭스 형태로 배치된 표시패널;
   적어도 하나의 서브픽셀 열에 포함된 서브픽셀 내 센싱 노드와 연결되고, 구동시간길이에 따라 가변된 센싱시간길이에 해당하는 센싱시간구간에서 센싱 노드의 포화 된 전압을 센싱하여 센싱 데이터를 전송하는 센서; 및
   상기 센서로부터 수신된 센싱 데이터를 토대로 각 서브픽셀에 대한 데이터 보상량을 연산하는 보상기를 포함하고,
   상기 구동시간길이가 최소 구동시간길이 미만인 경우 상기 센싱시간길이는 일정하고, 상기 구동시간길이가 상기 최소 구동시간길이 이상인 경우 상기 센싱시간길이는 상기 구동시간길이에 근거하여 설정되는 표시장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 센싱시간길이는 상기 구동시간길이가 증가함에 따라 증가하고 상기 구동시간길이가 감소함에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 구동시간길이의 증가량에 대한 상기 센싱시간길이의 증가량의 비율은 양(+)의 상수인 것을 특징으로 하는 표시장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 구동시간길이의 증가량에 대한 상기 센싱시간길이의 증가량의 비율은, 영(Zero) 이상의 값을 갖되, 상기 구동시간길이의 증가에 따라 커지는 것을 특징으로 하는 표시장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 구동시간길이의 증가량에 대한 상기 센싱시간길이의 증가량의 비율은, 영(Zero) 이상의 값을 갖되, 상기 구동시간길이의 증가에 따라 작아지는 것을 특징으로 하는 표시장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 구동시간길이에 대한 상기 센싱시간길이의 함수는 계단함수이되, 각 부분구간 내에서는 상수함수이고, 부분구간 경계에서 상기 센싱시간길이가 일정 값만큼 증가하는 불연속 함수인 것을 특징으로 하는 표시장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 센싱시간길이는 최소 센싱시간길이 내지 최대 센싱시간길이까지의 범위 내에서 가변되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 구동시간길이는,
   상기 표시장치의 시청시간길이 또는 상기 표시장치의 전원이 온 되어 있는 전원 온 시간 길이인 것을 특징으로 하는 표시장치.
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 표시장치의 전원 오프 상태에서, 상기 표시장치의 구동확률에 따라 상기 센서 및 상기 보상기의 동작 여부를 제어하는 보상 컨트롤러를 더 포함하는 표시장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 보상 컨트롤러는,
    상기 표시장치의 구동시간 데이터를 수집하는 구동시간 데이터 수집기;
    상기 구동시간 데이터를 토대로, 시간대별 구동확률을 산출하는 구동확률 산출기; 및
    상기 시간대별 구동확률을 토대로, 현재시간이 속한 시간대의 구동확률이 미리 정해진 확률 값 이하인 경우, 상기 센서 및 상기 보상기가 동작하도록 하는 제어신호를 출력하는 액추에이터 컨트롤러를 포함하는 표시장치.
12. 다수의 서브픽셀이 매트릭스 형태로 배치된 표시패널;
    상기 다수의 서브픽셀에 대한 센싱 데이터를 생성하여 전송하는 센서;
    상기 센서로부터 수신된 센싱 데이터를 토대로 각 서브픽셀에 대한 데이터 보상량을 연산하는 보상기; 및
    상기 데이터 보상량에 대한 정보를 저장하는 메모리를 포함하고,
    전원 온 시간 길이 또는 시청시간길이가 최소 전원 온 시간 길이 또는 시청시간길이 미만인 경우 상기 센서의 동작시작 시점부터 상기 정보의 저장시점까지 걸리는 시간길이는 일정하고, 상기 전원 온 시간 길이 또는 시청시간길이가 상기 최소 전원 온 시간 길이 또는 시청시간길이 이상인 경우 상기 센서의 동작시작 시점부터 상기 정보의 저장시점까지 걸리는 시간길이가 다른 표시장치.
13. 구동시간길이가 최소 구동시간길이 미만인 경우 센싱시간길이는 일정하고, 상기 구동시간길이가 상기 최소 구동시간길이 이상인 경우 상기 구동시간길이에 근거하여 상기 센싱시간길이를 설정하는 센싱시간길이 설정부;
    상기 센싱시간길이에 해당하는 센싱시간구간에서 서브픽셀 내 센싱 노드의 전압이 센싱되도록 제어하는 센싱 제어 신호를 출력하는 센싱 컨트롤러;
    센싱 데이터를 수신하는 수신기; 및
    상기 센싱 데이터를 토대로 각 서브픽셀에 대한 데이터 보상량을 연산하는 데이터 보상량 연산기를 포함하는 타이밍 컨트롤러.

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