KR102362145B1 - 마이크로 led 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 표시 장치는 마이크로 LED와 상기 마이크로 LED와 접속되어, 상기 마이크로 LED의 구동전압을 보상하는 LED 픽셀 보상회로를 포함한다. 상기 LED 픽셀 보상회로는, 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱 전압을 추출하고, 상기 제1 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 접속된 A 노드에 데이터 전압을 저장하여 상기 마이크로 LED 발광시, 상기 마이크로 LED의 계조표현 시간을 조절하는 발광 시간 제어부;와 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱 전압을 추출하고, 상기 제2 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 접속된 C 노드와 상기 제2 구동 트랜지스터의 드레인 전극에 접속된 D 노드에 상기 데이터 전압을 저장하여 상기 마이크로 LED 발광시, 상기 마이크로 LED의 계조표현 전류를 고정시키는 발광 전류 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 마이크로 LED 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 증진모드 동작 및 공핍모드 동작과 상관없이 구동 트랜지스터의 문턱전압 및 Micro-LED의 구동전압 보상이 가능하며, 이를 통해 일정한 전류를 Micro-LED에 인가할 수 있어 계조표현에 대한 오작동을 방지할 수 있는 마이크로 LED 표시 장치에 관한 것이다.
일반적인 Micro-LED는 100μm 이하 초소형 LED를 뜻하며 크기가 작음과 동시에 전력 소모량이 적어 디스플레이의 저 소비전력, 소형화, 경량화 등을 구현할 수 있다는 장점이 있다. 또한 발광 효율과 수명 등에서 약점을 보이는 유기발광 다이오드 (OLED)와 달리 효율과 수명이 우수하며 영하 20℃ 이하와 100℃ 이상의 극한 상황에서도 작동이 가능하다. 이와 같은 차세대 디스플레이로서의 가능성으로 인해 국내외 많은 기업들이 현재 Micro-LED에 대한 기술 투자를 강화하고 있다.
Micro-LED 및 유기발광다이오드 (OLED) 화소 회로는 매트릭스 형태로 배열된 Micro-LED 및 OLED를 스캔 신호 및 데이터 전압을 통해 영상 표현에 사용되는 픽셀 및 계조를 구현하기 위한 회로이다. 일반적으로 하나의 픽셀을 구동하기 위해 하나의 화소 구동회로가 사용된다.
종래 OLED 기반 화소 회로는 계조를 표현할 때, OLED에 흐르는 전류의 양으로 계조를 표현하는 PAM (Pulse Amplitude Modulation) 구동방식을 사용한다. 이때 OLED에 흐르는 전류의 양은 화소 회로의 구동 트랜지스터 (Driving TFT)를 통해 제어하게 된다.
하지만 Micro-LED는 전류의 양에 따라 파장이 변동되는 특성을 가지고 있어 PAM 구동방식으로 계조표현시, wavelength shift가 발생하여 픽셀 구동 과정에서 화면이 왜곡되는 현상이 발생한다.
특히, 모듈러 타입의 Micro-LED 디스플레이 패널을 복수 개로 연결하여 대형 디스플레이로 구현하는 방식의 경우, 각각의 모듈러마다 컬러 파장의 차이가 발생하여 계조표현의 문제점을 야기한다.
종래의 화소 회로를 구성하기 위해 높은 이동도, 빠른 응답속도 등의 장점을 가지고 있는 LTPS (Low-Temperature Poly-Silicon) TFT (Thin Film Transistor)를 가장 많이 사용하고 있으나, LTPS TFT는 ELA (Excimer Laser Annealing) 공정을 통한 실리콘 결정화 과정에서 결정립의 불균일한 생성으로 인해 소자 간 공정 산포가 존재한다.
또한 지속적인 바이어스 스트레스, 히스테리시스 등의 발생으로 인해 TFT의 문턱전압 편차가 발생하며, 이는 계조 표현에 있어 심각한 오작동을 초래할 수 있다.
한편, 산화물 TFT는 높은 이동도 및 저 생산비용을 가지고, LTPS TFT 대비 소자 간 균일성이 높아 대면적 디스플레이 패널에 적용이 가능하며, 낮은 오프 전류 특성을 가져 저 소비전력 구현이 가능하다. 일반적으로 산화물 TFT는 In-Ga-Zn-O (IGZO)의 비율을 조절하여 채널 층을 구성하며, 전자이동도를 높이기 위해 인듐 (In)의 비율을 높이게 된다.
그러나 인듐의 비율이 높아지게 되면 oxygen vacancy가 증가하여 산화물 TFT의 문턱전압이 음의 값을 가지게 되어 게이트 전압에 바이어스를 가해주지 않아도 트랜지스터의 채널이 형성되는 normally on 상태가 된다.
이에 따라, 산화물 TFT에 누설 전류가 흘러 Micro-LED 발광 시 계조표현에 왜곡이 생겨 휘도 편차를 가져오게 되고, 소비전력이 증가하게 된다.
본 발명의 목적은 Micro-LED의 wavelength shift 방지를 위해 PWM 구동방식을 이용하여 증진모드 및 공핍모드에서 계조표현을 할 수 있는 마이크로 LED 표시 장치를 제공하는 것이다.
또 다른 본 발명의 목적은 산화물 TFT 기반의 화소 보상회로 구현에 있어 증진모드에서 동작할 뿐만 아니라 공핍모드에서도 동작이 가능하여 TFT의 특성 편차로 인한 불균일한 계조표현을 극복해낼 수 있는 마이크로 LED 표시 장치를 제공하는 것이다.
또 다른 본 발명의 목적은 PWM (Pulse Width Modulation)구동 방식을 적용, 전류의 양을 통해 계조 표현을 하는 PAM 구동방식과 달리 전류의 양을 고정시키고 발광 시간 제어를 통해 디스플레이의 계조 표현을 구현할 수 있는 마이크로 LED 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예들로서 마이크로 LED 표시 장치에 대해서 설명한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 표시 장치는 마이크로 LED;와 상기 마이크로 LED와 접속되어, 상기 마이크로 LED의 구동전압을 보상하는 LED 픽셀 보상회로를 포함하고, 상기 LED 픽셀 보상회로는, 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱 전압을 추출하고, 상기 제1 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 접속된 A 노드에 데이터 전압을 저장하여 상기 마이크로 LED 발광시, 상기 마이크로 LED의 계조표현 시간을 조절하는 발광 시간 제어부;와 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱 전압을 추출하고, 상기 제2 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 접속된 C 노드와 상기 제2 구동 트랜지스터의 드레인 전극에 접속된 D 노드에 상기 데이터 전압을 저장하여 상기 마이크로 LED 발광시, 상기 마이크로 LED의 계조표현 전류를 고정시키는 발광 전류 제어부;를 포함한다.
또한, 상기 발광 시간 제어부는, 상기 A 노드에 접속된 게이트 전극, 상기 C 노드에 접속된 드레인 전극 및 VOFF 전압 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 상기 제1 구동 트랜지스터; PWMREF 전압 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 A 노드에 접속된 드레인 전극 및 Vdata 전압 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 제1 트랜지스터(T1); SPWM 전압 입력단에 접속된 게이트 전극, B 노드에 접속된 드레인 전극 및 상기 Vdata 전압 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 제2 트랜지스터(T2); 상기 PWMREF 전압 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 C 노드에 접속된 드레인 전극 및 상기 B 노드에 접속된 소스 전극을 구비하는 제3 트랜지스터(T3); Sweep 전압 입력단에 접속된 일단과 상기 B 노드에 접속된 타단을 구비하는 제1 커패시터(C1); 및 상기 B 노드에 접속된 일단과 상기 A 노드에 접속된 타단을 구비하는 제2 커패시터(C2);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광 전류 제어부는, 상기 C 노드에 접속된 게이트 전극, 상기 D 노드에 접속된 드레인 전극 및 제1 발광 제어 트랜지터의 드레인 전극에 접속된 소스 전극을 구비하는 상기 제2 구동 트랜지스터; SPAM 전압 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 C 노드에 접속된 드레인 전극 및 상기 Vdata 전압 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 제4 트랜지터(T4); 초기 전압의 입력단에 접속되는 게이트 전극, 상기 D 노드에 접속된 드레인 전극 및 상기 C 노드에 접속된 소스 전극을 구비하는 제5 트랜지스터(T5); 고전위 구동 전압의 입력단에 접속된 일단과 상기 D 노드에 접속된 타단을 구비하는 제3 커패시터(C3); 및 상기 D 노드에 접속된 일단과 상기 C 노드에 접속된 타단을 구비하는 제4 커패시터(C4);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 LED 픽셀 보상회로는, 제1 에미션의 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 제2 구동 트랜지스터의 소스 전극에 접속된 드레인 전극 및 상기 고전위 구동 전압의 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 상기 제1 발광 제어 트랜지스터(T6);와 제2 에미션의 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 마이크로 LED의 애노드 전극에 접속된 드레인 전극 및 상기 D 노드에 접속된 소스 전극을 구비하는 제2 발광 제어 트랜지스터(T7);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 LED 픽셀 보상회로는, 테스트 전압의 입력단에 접속된 게이트 전극, 저전위 구동 전압의 입력단에 접속된 드레인 전극 및 상기 마이크로 LED의 애노드 전극에 접속된 소스 전극을 구비하는 테스트 트랜지스터(T8);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 마이크로 LED의 캐소드 전극은 저전위 구동 전압의 입력단에 접속되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 제1 구동 기간 동안, 상기 제1 트랜지스터, 상기 제3 트렌지스터, 상기 제4 트랜지스터 및 상기 제5 트랜지스터는 턴-온(Turn on)되어, 상기 A 노드, 상기 B 노드 상기 C 노드 및 상기 D 노드를 초기화하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 제2 구동 기간 동안, 상기 제1 구동 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터는 턴-온(Turn on)되어, 상기 A 노드에 Vref 전압이 인가되고, 상기 B 노드에 상기 Vref 전압에서 상기 제1 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 뺀 전압이 저장되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 제3 구동 기간 동안, 상기 제2 구동 트랜지스터는 턴-온(Turn on)되어, 상기 B 노드에 상기 데이터 전압이 인가되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3 구동 기간 동안, 상기 A 노드는, 상기 A 노드와 상기 B 노드 사이에 배치되는 상기 제2 커패시터가 플로팅 상태되어, 상기 데이터 전압에 상기 제1 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 더해진 전압이 저장되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 제4 구동 기간 동안, 상기 제4 트랜지스터 및 제5 트랜지스터는 턴-온(Turn on)되어 상기 C 노드와 상기 D 노드를 초기화하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 제5 구동 기간 동안, 상기 제2 구동 트랜지스터, 상기 제4 트랜지스터 및 상기 제1 발광 제어 트랜지스터는 턴-온(Turn on)되어, 상기 C 노드에 Vref 전압이 인가되고, 상기 D 노드에 상기 Vref 전압에서 상기 제2 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 뺀 전압이 저장되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 제6 구동 기간 동안, 상기 제4 트랜지스터는 턴-온(Turn on)되어, 상기 C 노드에 상기 데이터 전압이 인가되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제6 구동 기간 동안, 상기 D 노드는, 상기 제3 커패시터와 상기 제4 커패시터가 플로팅 상태되어, 상기 Vref 전압에서 상기 데이터 전압을 뺀 전압에 (Vdata_cc-Vref){C3/(C3+C4)} 전압이 더해진 전압이 저장되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 제7 구동 기간 동안, 상기 제1 발광 제어 트랜지스터와 상기 제2 발광 제어 트랜지스터는 턴-온(Turn on)되어, 상기 고전위 구동 전압이 상기 마이크로 LED에 공급되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제7 구동 기간 동안, 상기 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)는, 상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터의 커플링 효과를 통해 전압이 상승하면서 상기 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 게이트 전극과 소스 전극 간 전압차가 상기 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압(VTH_T_pwm)이 될 때까지 턴 온(Turn on)되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제7 구동 기간 동안, 상기 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)가 턴 온(Turn on)되는 동안, 상기 C 노드에 저장된 전압을 방전하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제7 구동 기간 동안, 상기 마이크로 LED가 발광이 시작되면, 상기 C노드에는 상기 제3 커패시터의 커플링에 의해 수학식의 전압이 저장되고, 상기 D 노드에는 상기 마이크로 LED의 구동 전압(VμLED)이 충전되는 것을 포함할 수 있다.
[수학식]
(데이터 전압(Vdata_cc)-Vref 전압){제4 커패시터(C4)/(제3 커패시터(C3)+제4 커패시터(C4)}+제2 구동 트랜지스터의 문턱전압(VTH_T_cc)+마이크로 LED의 구동 전압(VμLED)
또한, 제8 구동 기간 동안, 상기 제8 트랜지스터는 턴-온(Turn on)되어 상기 마이크로 LED가 초기화되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로 LED 표시 장치는 A 노드에 접속된 게이트 전극, C 노드에 접속된 드레인 전극 및 VOFF 전압 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 제1 구동 트랜지스터(T_pwm); PWMREF 전압 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 A 노드에 접속된 드레인 전극 및 Vdata 전압 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 제1 트랜지스터(T1); SPWM 전압 입력단에 접속된 게이트 전극, B 노드에 접속된 드레인 전극 및 상기 Vdata 전압 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 제2 트랜지스터(T2); 상기 PWMREF 전압 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 C 노드에 접속된 드레인 전극 및 상기 B 노드에 접속된 소스 전극을 구비하는 제3 트랜지스터(T3); Sweep 전압 입력단에 접속된 일단과 상기 B 노드에 접속된 타단을 구비하는 제1 커패시터(C1); 상기 B 노드에 접속된 일단과 상기 A 노드에 접속된 타단을 구비하는 제2 커패시터(C2); 상기 C 노드에 접속된 게이트 전극, 상기 D 노드에 접속된 드레인 전극 및 제1 발광 제어 트랜지터의 드레인 전극에 접속된 소스 전극을 구비하는 상기 제2 구동 트랜지스터; SPAM 전압 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 C 노드에 접속된 드레인 전극 및 상기 Vdata 전압 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 제4 트랜지터(T4); 초기 전압의 입력단에 접속되는 게이트 전극, 상기 D 노드에 접속된 드레인 전극 및 상기 C 노드에 접속된 소스 전극을 구비하는 제5 트랜지스터(T5); 고전위 구동 전압의 입력단에 접속된 일단과 상기 D 노드에 접속된 타단을 구비하는 제3 커패시터(C3); 상기 D 노드에 접속된 일단과 상기 C 노드에 접속된 타단을 구비하는 제4 커패시터(C4); 제1 에미션의 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 제2 구동 트랜지스터의 소스 전극에 접속된 드레인 전극 및 상기 고전위 구동 전압의 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 상기 제1 발광 제어 트랜지스터(T6);와 제2 에미션의 입력단에 접속된 게이트 전극, 마이크로 LED의 애노드 전극에 접속된 드레인 전극 및 상기 D 노드에 접속된 소스 전극을 구비하는 제2 발광 제어 트랜지스터(T7); 및 테스트 전압의 입력단에 접속된 게이트 전극, 마이크로 LED의 캐소드 전극과 저전위 구동 전압의 입력단에 접속된 드레인 전극 및 상기 마이크로 LED의 애노드 전극에 접속된 소스 전극을 구비하는 테스트 트랜지스터(T8);를 포함한다.
상술한 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 계조표현을 위해 PWM 구동방식을 이용하여 Micro-LED의 wavelength shift를 방지하여 픽셀 구동 과정에서 화면이 왜곡되는 현상을 방지할 수 있다.
본 발명은 산화물 TFT 기반 화소 보상회로를 구성하여 대면적 디스플레이 패널 및 저소비전력 구현이 가능할 수 있다.
본 발명은 구동 TFT의 문턱전압 보상, Micro-LED의 구동전압 편차에 대한 보상이 이루어져 회로에 대한 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 산화물 TFT의 공핍모드 동작 및 증진모드 동작과 상관없이 source follower 방식을 통해 구동 TFT의 문턱전압 추출이 가능할 수 있다.
본 발명은 증진모드 및 공핍모드로 동작하는 산화물 TFT에 대해서도 Micro-LED 발광 시, 안정적인 계조표현을 확보할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되고, 첨부된 도면들은 본 발명에 대한 다양한 실시예들을 제공한다. 또한, 첨부된 도면들은 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시 형태들을 설명하기 위해 사용된다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 표시 장치의 구성을 설명하기 위한 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로 LED 표시 장치의 구조를 구체적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로 LED의 구조를 나타내는 도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 픽셀 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로의 구동 동작에 대한 타이밍을 설명하기 위한 도이다.
도 6 내지 도 13은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로의 구동 타이밍에 따른 픽셀의 동작을 설명하는 도이다.
도 14는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 시간 제어부의 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압을 B 노드에서 측정한 도이다.
도 15는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 시간 제어부의 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압을 A 노드에서 측정한 도이다.
도 16은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 시간 제어부의 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압을 B 노드에서 측정한 도이다.
도 17은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 시간 제어부의 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압을 A 노드에서 측정한 도이다.
도 18은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 전류 제어부의 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압을 D 노드에서 측정한 도이다.
도 19는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 전류 제어부의 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압을 C 노드에서 측정한 도이다.
도 20은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 전류 제어부의 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압을 D 노드에서 측정한 도이다.
도 21은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 전류 제어부의 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압을 C 노드에서 측정한 도이다.
도 22는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로를 기반하여 증진모드 동작에서 발광하는 Micro-LED를 설명하기 위한 도이다.
도 23은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로를 기반하여 공핍모드 동작에서 발광하는 Micro-LED를 설명하기 위한 도이다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 표시 장치의 구성을 설명하기 위한 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로 LED 표시 장치의 구조를 구체적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로 LED의 구조를 나타내는 도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 픽셀 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로의 구동 동작에 대한 타이밍을 설명하기 위한 도이다.
도 6 내지 도 13은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로의 구동 타이밍에 따른 픽셀의 동작을 설명하는 도이다.
도 14는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 시간 제어부의 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압을 B 노드에서 측정한 도이다.
도 15는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 시간 제어부의 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압을 A 노드에서 측정한 도이다.
도 16은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 시간 제어부의 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압을 B 노드에서 측정한 도이다.
도 17은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 시간 제어부의 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압을 A 노드에서 측정한 도이다.
도 18은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 전류 제어부의 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압을 D 노드에서 측정한 도이다.
도 19는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 전류 제어부의 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압을 C 노드에서 측정한 도이다.
도 20은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 전류 제어부의 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압을 D 노드에서 측정한 도이다.
도 21은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 전류 제어부의 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압을 C 노드에서 측정한 도이다.
도 22는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로를 기반하여 증진모드 동작에서 발광하는 Micro-LED를 설명하기 위한 도이다.
도 23은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로를 기반하여 공핍모드 동작에서 발광하는 Micro-LED를 설명하기 위한 도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들로서 NFV 데이터센터의 구축 방법에 대해서 설명한다.
이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 부분, 장치 및/또는 구성 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 부분, 장치 및/또는 구성 또한 기술하지 아니하였다. 또한, 도면에서 동일한 도면 부호를 사용하여 지칭하는 부분은 장치 구성 또는 방법에서 동일한 구성 요소 또는 단계를 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "??부" 또는 "??기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에서 사용되는 특정(特定) 용어들 및/또는 기호들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 표시 장치의 구성을 설명하기 위한 도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 표시 장치는 마이크로 LED 표시 패널(100), 데이터 구동부(300), 게이트 구동부(400), 및 타이밍 콘트롤러(20)를 구비한다.
마이크로 LED 표시 패널(100)의 표시 영역(AA)에는 다수의 데이터 라인들(DL1~DLm) 및 다수의 게이트 라인들(GL1~GLn)이 배치되고, 그의 교차영역에는 영상 표시를 위한 픽셀(P)들이 배치될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(20)는 호스트(10)로부터 제공받는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등의 타이밍 신호들에 기초하여 데이터 제어신호 및 게이트 제어신호를 생성할 수 있다. 데이터 제어신호는 데이터 구동부(300)의 동작 타이밍을 제어하고, 게이트 제어신호는 게이트 구동부(400)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다.
데이터 구동부(300)는 타이밍 콘트롤러(20)로부터 제공받는 데이터 제어신호 및 영상데이터(DATA)를 바탕으로 데이터전압을 생성하고, 이를 데이터라인들(DL)에 공급할 수 있다.
게이트 구동부(400)는 타이밍 콘트롤러(20)로부터 제공받는 게이트 제어신호를 바탕으로 게이트클럭(GCLK) 및 게이트신호를 생성하고 이를 게이트 라인(GL)들에 출력할 수 있다.
마이크로 LED 표시 패널(100)은 기판(110)과 기판(110)상에 실장된 복수의 마이크로 LED(140)로 구성될 수 있다.
기판(110)은 투명한 물질로 구성될 수 있다. 기판(110)은 TFT 어레이 기판일 수 있다.
다수의 픽셀(P)은 R,G,B의 단색광을 각각 발광하는 3개의 마이크로 LED(140R,140G,140B)를 실장할 수 있다.
복수의 마이크로 LED(140)는 다수의 데이터 라인들(DL1~DLm) 및 다수의 게이트 라인들(GL1~GLn)과 접속되며, 데이터 구동부(300) 및 게이트 구동부(400)에서 공급되는 구동신호에 의해 발광될 수 있다. 예를 들어, 복수의 마이크로 LED(140)는 10-100㎛ 크기의 LED일 수 있다. 마이크로 LED(140)는 무기물 재료를 사파이어 기판 또는 실리콘 기판 위에 여러 번 박막 성장시킨 후, 사파이어 기판 또는 실리콘 기판을 절단 분리함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 무기물 재료는 Al, Ga, N, P, As In 등일 수 있다.
마이크로 LED(140)는 유기발광층과는 달리 무기물질을 박막성장시켜 형성하므로, 제조공정이 단순하고 수율이 향상될 수 있다. 무기물 재료로 이루어진 마이크로 LED(140)는 유기 발광 물질에 의해 제작된 LED에 비해 휘도가 높고 수명이 길며, 단가가 낮다는 장점이 있다.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로 LED 표시 장치의 구조를 구체적으로 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 마이크로 LED 표시 패널(100)의 표시 영역(AA)에는 박막트랜지스터(TFT)가 배치되고, 패드 영역(PA)에는 패드(152)가 배치될 수 있다.
기판(110)은 투명한 다양한 물질로 구성될 수 있다. 기판(110)은 플렉서블한 투명 물질로 구성될 수도 있다.
박막트랜지스터(TFT)는 기판(110) 상에 형성된 게이트 전극(101)과, 기판(110) 전체 영역에 걸쳐 형성되어 게이트 전극(101)을 덮는 게이트 절연층(112)과 게이트 절연층(112) 위에 형성된 반도체층(103)과, 반도체층(103) 위에 형성된 소스 전극(105) 및 드레인 전극(107)으로 구성될 수 있다.
게이트 전극(101)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다.
게이트 절연층(112)은 SiOx 또는 SiNx와 같은 무기 절연 물질로 이루어진 단일층 또는 SiOx 및 SiNx으로 이루어진 다수의 층으로 이루어질 수 있다.
반도체층(103)은 비정질실리콘과 같은 비정질반도체로 구성될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 반도체층(103)은 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), TiO2, ZnO, WO3, SnO2와 같은 산화물 반도체로 구성될 수 있다. 산화물 반도체로 반도체층(103)을 형성하는 경우, 박막트랜지스터(TFT)의 크기를 감소시킬 수 있고 구동 전력을 감소시킬 수 있고, 전기 이동도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 박막트랜지스터의 반도체층(103)이 특정 물질에 한정되는 것이 아니라, 현재 박막트랜지스터에 사용되는 모든 종류의 반도체물질을 사용할 수 있다.
소스 전극(105) 및 드레인 전극(107)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al, Al합금 등과 같은 금속 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 드레인 전극(107)은 마이크로 LED(140)에 신호를 인가하는 제1 전극으로 칭할 수 있다.
도 2에서는 박막트랜지스터(TFT)가 바텀 게이트(bottom gate) 방식의 박막트랜지스터를 도시하였지만, 본 발명이 이러한 특정 구조의 박막트랜지스터에 한정되는 것이 아니다. 박막트랜지스터(TFT)는 탑 게이트(top gate) 방식의 박막트랜지스터와 같이 다양한 구조의 박막 트랜지터가 적용될 수 있다.
패드 영역(PA)에 배치되는 패드(152)는 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 이때 패드(152)는 박막트랜지스터(TFT)의 게이트 전극(101)과 다른 공정에 의해 형성될 수 있지만, 공정의 단순화를 위해서는 패드(152)를 게이트 전극(101)과 동일한 공정에서 형성할 수도 있다.
도 2에는 도시하지 않았지만, 패드(152)는 게이트 절연층(112) 위에 형성될 수 있다. 패드(152)는 박막트랜지스터(TFT)의 소스 전극(105) 및 드레인 전극(107)과 다른 공정에 의해 형성될 수 있지만, 공정의 단순화를 위해서는 패드(152)를 소스 전극(105) 및 드레인 전극(107)과 동일한 공정에서 형성할 수 있다.
또한, 표시 영역(AA)의 게이트 절연층(114) 위에는 제2 전극(109)이 형성될 수 있다. 제2 전극(109)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al 합금 등의 금속 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 제2 전극(109)은 박막트랜지스터의 드레인 전극과 동일한 공정에 의해 형성될 수 있다.
박막트랜지스터(TFT)가 형성된 기판(110) 위에는 제1 절연층(114)이 형성되며, 표시 영역(AA)의 제1 절연층(114) 위에 마이크로 LED(140)가 배치될 수 있다.
도 2에서는 제1 절연층(114)의 일부가 제거되고, 제거된 영역에 마이크로 LED(140)가 배치되는 것을 도시하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 절연층(114)가 제거되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 제1 절연층(114)은 포토아크릴과 같은 유기층, 무기층/유기층, 무기층/유기층/무기층 등으로 구성될 수 있다.
마이크로 LED(140)는 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체물질을 주로 사용하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 마이크로 LED(140)에 대한 자세한 구성은 도 3에서 설명하기로 한다.
제2 절연층(116)은 마이크로 LED(140)가 실장된 제1 절연층(114) 위에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 절연층(116)은 포토 아크릴과 같은 유기층, 무기층/유기층, 무기층/유기층/무기층 등으로 구성될 수 있다. 제2 절연층(116)은 마이크로 LED(140)의 상부 영역을 덮을 수 있다.
박막트랜지스터(TFT)와 제2 전극(109) 상부의 제1 절연층(114) 및 제2 절연층(116)에는 각각 제1 컨택홀(114a) 및 제2 컨택홀(114b)이 형성되어 박막트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(107)과 제2 전극(109)이 각각 외부로 노출될 수 있다.
또한, 마이크로 LED(140)의 p-형 전극(141)과 n-형 전극(143) 상부의 제2 절연층(116)에는 각각 제3 컨택홀(116a) 및 제4 컨택홀(116b)이 형성되어 p-형 전극(141)과 n-형 전극(143)이 외부로 노출될 수 있다.
제2 절연층(116)의 상부에는 ITO, IGZO나 IGO와 같은 투명한 금속산화물로 구성된 제1 연결전극(117a) 및 제2 연결전극(117b)이 형성되어, 제1 컨택홀(114a) 및 제3 컨택홀(116a)을 통해 박막트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(107)과 마이크로 LED(140)의 p-형 전극(141)이 제1 연결전극(117a)에 의해 전기적으로 접속되며, 제2 컨택홀(114b) 및 제4 컨택홀(116b)을 통해 제2 전극(109)과 마이크로 LED(140)의 n-형 전극(143)이 제2 연결전극(117b)에 의해 전기적으로 접속될 수 있다.
패드 영역(PA)의 기판(110) 상면과 측면 및 배면에는 링크 라인(154)이 형성될 수 있다. 기판(110)의 배면에는 구동 신호 모듈(170)이 배치되어, 링크 라인(154)을 통해 기판(110) 상면의 패드(152)와 전기적으로 접속될 수 있다.
구동 신호 모듈(170)은 타이밍 콘트롤러(20 도 1 참조), EEPROM 등의 메모리, 마이크로 LED(140)를 구동하기 위한 전압원 등의 회로와 링크 라인(154)과 전기적으로 접속되는 각종 라인이 형성된 PCB(Printed Circuit Board)일 수 있다. 구동 신호 모듈(170)은 데이터 구동부(300) 및 게이트 구동부(400)가 형성된 PCB일 수도 있다.
링크 라인(154)은 기판(110)의 상면, 측면 및 배면에 형성되어 패드(152) 및 구동 신호 모듈(170)을 전기적으로 접속한다.
또한, 기판(110) 상면과 측면 및 배면의 일부에는 무기물질 또/및 유기물질로 이루어진 버퍼층(118)이 형성되어 마이크로 LED(140) 및 링크 라인(154)을 덮을 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 링크 라인(154)이 기판(110)의 상면에서 측면을 거쳐 배면으로 형성되어 구동 신호 모듈(170)과 연결되므로, 마이크로 LED 표시 장치의 베젤 면적을 최소화할 수 있다.
본 발명의 마이크로 LED 표시 장치에서는 FPCB없이 링크라인(154)이 기판(110)의 측면에 배치되어 기판(110) 상면의 패드(152)와 기판(110) 배면의 구동 신호 모듈(170)이 접속되므로, FPCB의 부착영역 및 접히는 공간이 필요없게 되어 베젤을 대폭 감소할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로 LED의 구조를 나타내는 도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 LED(140)는 GaN층(144), n-형 GaN층(145), 활성층(146), p-형 GaN층(147), 오믹접촉층(148), p-형 전극(141), 활성층(146), p-형 GaN층(147) 및 n-형 전극(143)을 포함할 수 있다.
GaN층(144)은 도핑되지 않을 수 있다.
n-형 GaN층(145)은 GaN층(144) 위에 배치될 수 있다. n-형 GaN층(145)은 활성층(146)에 전자를 공급하기 위한 층으로, GaN 반도체층에 Si와 같은 n-형 불순물을 도핑함으로써 형성될 수 있다.
활성층(146)은 n-형 GaN층(145) 위에 배치될 수 있다. 활성층(146)은 다중양자우물(Multi-Quantum-Well: MQW) 구조를 가질 수 있다. 활성층(146)은 주입되는 전자와 정공이 결합되어 광을 발산하는 층이다. 도면에는 도시하지 않았지만, 활성층(146)의 다중양자우물구조는 복수의 장벽층과 우물층이 교대로 배치되며, 우물층은 InGaN층으로 구성되고 장벽층은 GaN으로 구성되지만 이에 한정되는 것은 아니다.
p-형 GaN층(147)는 활성층(145) 위에 배치될 수 있다. p-형 GaN층(147)은 활성층(146)에 정공을 주입하기 위한 층으로, GaN 반도체층에 Mg, Zn 및 Be와 같은 p-형 불순물이 도핑되어 형성될 수 있다.
오믹접촉층(148)은 p-형 GaN층(147) 위에 배치될 수 있다. 오믹접촉층(148)은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 오믹접촉층(148)은 p-형 GaN층(147)과 p-형 전극(141)을 오믹접촉(ohmic contact) 시키기 위한 것으로, ITO(Indium Tin Oxide), IGZO(Indium Galium Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 금속산화물을 사용할 수 있다.
p-형 전극(141)은 오믹접촉층(148)의 일부와 접촉될 수 있다.
n-형 전극(143)은 활성층(146), p-형 GaN층(147) 및 오믹접촉층(148)의 일부를 식각하여 노출되는 n-형 GaN층(145)의 일부와 접촉될 수 있다.
p-형 전극(141)과 n-형 전극(143)은 Ni, Au, Pt, Ti, Al, Cr 중 적어도 하나의 금속 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있다.
마이크로 LED(140)는 p-형 전극(141) 및 n-형 전극(143)에 전압이 인가됨에 따라 n-형 GaN층(145) 및 p-형 GaN층(147)으로부터 활성층(145)으로 각각 전자 및 정공이 주입되면, 활성층(146) 내에 여기자(exciton)가 생성되며, 여기자가 소멸(decay)함에 따라 발광층의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생할 수 있다. 여기서 마이크로 LED(140)은 활성층(146)의 다중양자우물구조의 장벽층의 두께를 조절함으로써, 발광하는 광의 파장을 조절할 수 있다.
마이크로 LED(140)는 약 10-100㎛ 크기로 형성된다. 도면에 도시하지 않았지만, 마이크로 LED(140)는 기판 위에 버퍼층을 형성하고, 버퍼층 위에 GaN 박막을 성장함으로써 제작될 수 있다. GaN 박막의 성장을 위한 기판으로는 사파이어(sapphire), 실리콘(si), GaN, 실리콘 카바이드(SiC), 갈륨비소(GaAs), 산화아연(ZnO) 등이 사용될 수 있다.
또한, 버퍼층은 GaN 박막성장용 기판이 GaN기판이 아닌 다른 물질로 이루어진 경우, 기판상에 에피(Epi)층인 n-GaN층(120)을 직접 성장시킬 때 발생하는 격자부정합에 의한 품질저하를 방지하기 위한 것으로, AlN 또는 GaN 등이 사용될 수 있다.
n-형 GaN층(145)은 불순물이 도핑되지 않은 GaN층(144)을 성장시킨 후, 도핑되지 않은 박막의 상부에 Si와 같은 n형 불순물을 도핑함으로써 형성될 수 있다. 또한, p-형 GaN층(147)은 도핑되지 않은 GaN박막을 성장시킨 후 Mg, Zn, Be 등의 p-형 불순물을 도핑함으로써 형성할 수 있다.
도 3에서는 특정 구조의 마이크로 LED(140)가 제1 절연층(114) 위에 배치되는 것을 도시하였지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 마이크로 LED(140)는 수직구조의 마이크로 LED(140) 및 수평구조의 마이크로 LED(140)와 같이 다양한 구조의 마이크로 LED(140)를 적용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 픽셀 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제n 픽셀라인에 배치된 픽셀의 회로 구성을 설명하기 위한 것이다. 도 4에 도시된 픽셀의 회로(200)는 마이크로 LED 픽셀 보상회로(200)라 칭할 수 있다. 마이크로 LED 픽셀 보상회로(200)는 10개의 트랜지스터 및 4개의 커패시터(10T4C)로 구성될 수 있다.
마이크로 LED 픽셀 보상회로(200)는 발광 시간 제어부(210), 발광 전류 제어부(220), 제1 발광 제어 트랜지스터(T6), 제2 발광 제어 트랜지스터(T7) 그리고 테스트 트랜지스터(T8)를 포함할 수 있다.
발광 시간 제어부(210)는 제1 구동 트랜지스터(T_pwm), 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 제3 트랜지스터(T3), 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)를 포함할 수 있다.
발광 전류 제어부(220)는 제2 구동 트랜지스터(T_cc), 제4 트랜지스터(T4), 제5 트랜지스터(T5), 제3 커패시터(C3) 및 제4 커패시터(C4)를 포함할 수 있다.
마이크로 LED(140)는 제1 구동 트랜지스터(T_pwm) 및 제2 구동 트랜지스터(T_cc)로부터 공급되는 구동 전류에 의해 발광할 수 있다. 마이크로 LED(140)의 애노드 전극은 제2 발광 제어 트랜지스터(T7)의 드레인 전극 및 테스트 트랜지스터(T8)의 소스 전극에 접속되고, 캐소드 전극은 저전위 구동전압(VSS)의 입력단 및 테스트 트랜지스터(T8)의 드레인 전극에 접속된다.
제1 구동 트랜지스터(T_pwm), 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 제3 트랜지스터(T3), 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)로 구성되는 발광 시간 제어부(210)는 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱 전압 추출 및 A 노드(A)에 데이터 전압을 저장시켜 Micro-LED 발광 시, 계조표현 시간을 정할 수 있다.
제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 게이트 전극은 A 노드(A)에 접속되고, 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 소스 전극은 VoFF 전압의 입력단에 접속되고, 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 드레인 전극은 C 노드(C)에 접속된다.
제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 PWMREF 전압의 입력단에 접속되고, 제1 트랜지스터(T1)의 소스 전극은 Vdate 전압의 입력단에 접속되고, 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 전극은 A 노드(A)에 접속된다.
제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 SPWM[n] 전압의 입력단에 접속되고, 제2 트랜지스터(T2)의 소스 전극은 Vdate 전압의 입력단에 접속되고, 제2 트랜지스터(T2)의 드레인 전극은 B 노드(B)에 접속된다.
제3 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 PWMREF 전압의 입력단에 접속되고, 제3 트랜지스터(T3)의 소스 전극은 B 노드(B)에 접속되고, 제3 트랜지스터(T3)의 드레인 전극은 C 노드(C)에 접속된다.
제1 커패스터(C1)는 Sweep 전압의 입력단과 B 노드(B) 사이에 접속되고, 제2 커패스터(C2)는 B 노드(B)와 A 노드(A) 사이에 접속된다.
제2 구동 트랜지스터(T_cc), 제4 트랜지스터(T4), 제5 트랜지스터(T5), 제3 커패시터(C3) 및 제4 커패시터(C4)로 구성되는 발광 전류 제어부(220)는 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압을 추출하며, C 노드(C) 및 D 노드(D)에 데이터 전압을 저장시켜 Micro-LED 발광 시 계조표현의 전류를 고정시킬 수 있다.
제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 전극은 C 노드(C)에 접속되고, 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 소스 전극은 제1 발광 제어 트랜지스터(T6)의 드레인 전극에 접속되고, 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 전극은 D 노드(D)에 접속된다.
제4 트랜지스터(T4)의 게이트 전극은 SPAM 전압의 입력단에 접속하고, 제4 트랜지스터(T4)의 소스 전극은 Vdate 전압의 입력단에 접속되고, 제4 트랜지스터(T4)의 드레인 전극은 C 노드(C)에 접속된다.
제5 트랜지스터(T5)의 게이트 전극은 초기전압(Vinit)의 입력단에 접속되고, 제5 트랜지스터(T5)의 소스 전극은 C 노드(C)에 접속되고, 제5 트랜지스터(T5)의 드레인 전극은 D 노드(D)에 접속된다.
제3 커패스터(C3)는 정전압원인 고전위 구동전압(VDD)의 입력단과 D 노드(D) 사이에 접속된다.
제4 커패스터(C4)는 D 노드(D)와 C 노드(C) 사이에 접속된다.
제1 발광 제어 트랜지스터(T6)의 게이트 전극은 제1 에미션(EMI1)의 입력단에 접속되고, 제1 발광 제어 트랜지스터(T6)의 소스 전극은 고전위 구동전압(VDD)의 입력단에 접속되고, 제1 발광 제어 트랜지스터(T6)의 드레인 전극은 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 소스 전극에 접속된다.
제2 발광 제어 트랜지스터(T7)의 게이트 전극은 제2 에미션(EMI2)의 입력단에 접속되고, 제2 발광 제어 트랜지스터(T7)의 소스 전극은 D 노드(D)에 접속되고, 제2 발광 제어 트랜지스터(T7)의 드레인 전극은 마이크로 LED(140)의 애노드 전극에 접속된다.
테스트 트랜지스터(T8)의 게이트 전극은 테스트 전압의 입력단에 접속되고, 테스트 트랜지스터(T8)의 소스 전극은 마이크로 LED(140)의 애노드 전극에 접속되고, 테스트 트랜지스터(T8)의 드레인 전극은 마이크로 LED(140)의 캐노드 전극에 접속된다. 테스트(TEST) 전압은 리셋 전압이라 칭할 수 있고, 테스트 트랜지스터(T8)는 리셋 트랜지스터(T8)라 칭할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로의 구동 동작에 대한 타이밍을 설명하기 위한 도이다. 도 6 내지 도 13은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로의 구동 타이밍에 따른 픽셀의 동작을 설명하는 도면들이다.
발광 시간 제어부(210)는 제1 구동 트랜지스터(T_pwm), 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 제3 트랜지스터(T3), 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)를 포함할 수 있다. 발광 시간 제어부(210)는 타이밍 콘트롤러(20)의 제어 하에 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱 전압 추출 및 A 노드(A)에 데이터 전압(Vdata_pwm)을 저장시켜 Micro-LED(140) 발광 시, 계조표현 시간을 설정할 수 있다.
도 5 및 도 6을 살펴보면, 제1 구동 기간(a)에서, VInitial 신호, SPAM 신호, PWMREF 신호가 턴-온(Turn on) 전압으로 인가된다. 그 결과, VInitial, SPAM, PWMREF가 VGH가 되어 제1 트랜지스터(T1), 제3 트렌지스터(T3), 제4 트랜지스터(T4) 및 제5 트랜지스터(T5)가 턴-온(Turn on)된다. 이에 A 노드(A), B 노드(B), C 노드(C), D 노드(D)가 초기화 된다.
도 5 및 도 7을 살펴보면, 제2 구동 기간(b)에서, PWMREF 신호가 턴-온(Turn on) 전압으로 인가되고, VInitial 신호, SPAM 신호가 턴-오프(Turn off) 전압으로 인가된다. 그 결과 PWMREF가 VGH 상태가 되어 제1 트랜지스터(T1), 제3 트랜지스터(T3) 및 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)가 턴-온(Turn on) 된다. 이에 A 노드(A)에는 Vref 전압이 인가되고, B 노드에는 Vref 전압에서 VTH_T_pwm 전압을 뺀 Vref - VTH_T_pwm 전압이 저장되어 문턱 전압이 추출되고, 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)가 턴-오프(Turn off) 된다.
도 5 및 도 8을 살펴보면, 제3 구동 기간(c)에서, SPWM[n] 신호가 턴-온(Turn on) 전압으로 인가되고, PWMREF 신호가 턴-오프(Turn off) 전압으로 인가된다. 그 결과 SPWM[n]이 VGH 상태가 되어 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온(Turn on) 된다. 이에 데이터 전압(Vdata_pwm)이 B 노드(B)에 전달될 수 있다.
그리고 A 노드(A)는 A 노드(A)와 B 노드(B) 사이에 배치되는 제2 커패스터(C2)의 커플링 효과를 통해 플로팅(floating) 상태가 됨으로써, 데이터 전압(Vdata_pwm)에 VTH_T_pwm 전압이 더해진 Vdata_pwm + VTH_T_pwm 전압이 저장된다.
발광 전류 제어부(220)는 제2 구동 트랜지스터(T_cc), 제4 트랜지스터(T4), 제5 트랜지스터(T5), 제3 커패시터(C3) 및 제4 커패시터(C4)를 포함할 수 있다. 발광 전류 제어부(220)는 타이밍 콘트롤러(20)의 제어 하에 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압을 추출하며, C 노드(C) 및 D 노드(D)에 데이터 전압(Vdata_cc)을 저장시켜 Micro-LED(140) 발광 시 계조표현의 전류를 고정시킬 수 있다.
도 5 및 도 9를 살펴보면, 제4 구동 기간(d)에서, SPAM 신호, VInitial 신호가 턴-온(Turn on) 전압으로 인가되고, SPWM[n] 신호, PWMREF 신호가 턴-오프(Turn off) 전압으로 인가된다. 그 결과, SPAM, VInitial이 VGH가 되어 제4 트랜지스터(T4) 및 제5 트랜지스터(T5)가 턴-온(Turn on)된다. 이에 C 노드(C) 및 D 노드(D)가 초기화 된다.
도 5 및 도 10을 살펴보면, 제5 구동 기간(e)에서, SPAM 신호, EMI1 신호가 턴-온(Turn on) 전압으로 인가되고, VInitial 신호가 턴-오프(Turn off) 전압으로 인가된다. 그 결과, SPAM, EMI1이 VGH 상태가 되어 제4 트랜지스터(T4), 제1 발광 제어 트랜지스터(T6) 그리고 제2 구동 트랜지스터(T_cc) 가 턴-온(Turn on)된다. 이에 C 노드에는 Vref 전압이 인가되고, D 노드에는 Vref 전압에서 VTH_T_cc 전압을 뺀 Vref-VTH_T_cc 전압이 저장되어 문턱전압이 추출되고, 제2 구동 트랜지스터(T_cc)가 턴-오프(Turn off) 된다.
도 5 및 도 11을 살펴보면, 제6 구동 기간(f)에서, SPAM 신호가 턴-온(Turn on) 전압으로 인가되고, EMI1 신호가 턴-오프(Turn off) 전압으로 인가된다. 그 결과 SPAM이 VGH 상태가 유지되어 제4 트랜지스터가 턴-온(Turn on) 된다. 이에 데이터 전압 (Vdata_cc)이 C 노드에 전달되어 제3 커패시터(C3) 및 제4 커패시터(C4)의 직렬 커플링 효과를 통해 플로팅(floating) 상태인 D 노드에는 Vref 전압에서 VTH_T_cc 전압을 뺀 전압에 (Vdata_cc-Vref){C3/(C3+C4)} 전압을 더한 Vref - VTH_T_cc+(Vdata_cc-Vref){C3/(C3+C4)} 전압이 저장된다.
도 5 및 도 12를 살펴보면, 제7 구동 기간(g)에서, EMI1 신호, EMI2 신호 및 Sweep 신호가 턴-온(Turn on) 전압으로 인가되고, SPAM 신호가 턴-오프(Turn off) 전압으로 인가된다. 그 결과 EMI1 및 EMI2가 VGH 상태가 되어 제1 발광 제어 트랜지스터(T6), 제2 발광 제어 트랜지스터(T7)가 턴-온(Turn on)하여, VDD 전압이 Micro-LED에 공급됨으로써, Micro-LED가 발광하여 계조 표현이 이루어진다.
이때, Sweep 전압원을 통해 A 노드가 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2)의 커플링 효과를 통해 전압이 상승하면서 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 게이트 전극과 소스 전극 간 전압차가 제1 구동 트랜지스터의 문턱 전압(VTH_T_pwm)이 될 때 까지 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)가 동작하여 C 노드에 저장된 전압이 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)을 통해 VOFF 전압으로 방전되면서 발광이 멈추게 된다.
또한 Micro-LED(140) 발광이 시작될 때, 제3 커패시터(C3)의 커플링 효과로 Micro-LED의 구동전압 (VμLED)보상이 일어난다. 따라서 C 노드에는 (Vdata_cc-Vref){C4/(C3+C4)}+VTH_T_cc+VμLED 전압이 저장되고, D 노드에는 VμLED 전압이 충전될 수 있다.
따라서 상술한 (Vdata_cc-Vref){C4/(C3+C4)}+VTH_T_cc+VμLED에서 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압(VTH_T_cc)과 Micro-LED의 구동전압의 변수가 소거되어 전류의 양이 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압(VTH_T_cc) 및 Micro-LED의 구동 전압과 상관없이 Vdata_cc 전압, 제3 커패스터(C3), 제4 커패시터(C4), Vref 전압 제어를 통해 결정될 수 있다.
도 5 및 도 13을 살펴보면, 제8 구동 기간(h)에서, Test 신호가 턴-온(Turn on) 전압으로 인가되고, EMI1 신호, EMI2 신호 및 Sweep 신호가 턴-오프(Turn off) 전압으로 인가된다. 그 결과 매 프레임 시간(frame time)이 끝나고 블랭크 시간(blank time) 동안 Test 신호가 VGH 상태가 되어 제8 트랜지스터(T8)가 턴-온(Turn on) 된다. 이에 Micro-LED의 초기화가 이루어진다.
상술한 바와 같이, 본 발명 마이크로 LED 픽셀 보상회로(200)는 Micro-LED(140) 발광 시, 제4 커패시터(C4)의 커플링 효과를 통해 Micro-LED(140)의 구동 전압 보상이 이루어져 Micro-LED(140)의 구동전압 편차가 생겨도 계조 표현에 영향을 주지 않을 수 있다.
즉, 본 발명의 마이크로 LED 픽셀 보상회로(200)는 증진모드 동작 및 공핍모드 동작과 상관없이 구동 트랜지스터(TFT)의 문턱전압 보상이 가능하다. 또한, 본 발명의 마이크로 LED 픽셀 보상회로(200)는 발광 시간을 결정하는 PWM 데이터 전압의 인가를 통해 계조 표현의 시간을 결정할 수 있으며, 발광 시 Micro-LED(140)의 구동전압을 보상할 수 있다. 따라서 본 발명의 마이크로 LED 픽셀 보상회로(200)는 종래의 마이크로 LED 픽셀 보상회로와 비교하여 픽셀 구동의 전반적인 신뢰성 및 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 마이크로 LED 픽셀 보상회로(200)를 시뮬레이션한 결과를 설명하기 위한 것이다. 본 발명의 마이크로 LED 픽셀 보상회로(200)의 문턱전압은 +1.0 V 이며 채널 길이는 5 μm 이다.
본 발명의 마이크로 LED 픽셀 보상회로(200)는 VDD 전압을 +5V, VSS 전압을 -3V 로 설정하고, VOFF 전압을 -7V ~ +5V 로 스윙하고, SPWM[n], SCCG, PWMREF, EMI1, EMI2, VInitial 및 Test 전압을 -20V ~ +10V로 스윙하고, Sweep 전압을 -5V ~ +2V로 스윙하고, PWM부 data 전압을 -13V ~ +6V로 스윙하고, 초기화 전압을 -5V로 설정하고, 레퍼런스 전압 (Vref)을 0V로 설정하였다.
도 14는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 시간 제어부의 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압을 B 노드에서 측정한 도이다.
도 14를 살펴보면, 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압이 각각 0V, +1.0V 및 +2.0V 일 때의 B 노드에 Vref-VTH_T_pwm 만큼 충전되는 시뮬레이션 결과이다.
B 노드의 문턱 전압 추출 여부를 확인하였을 때, 각각 Vref-VTH_T_pwm 전압인 0V, -1.0V, -2.0V만큼 저장되었음을 확인할 수 있고, 문턱전압 추출이 발생한 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 제3 트랜지스터(T3), 제1 구동 트랜지스터(T_pwm), 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)로 구성된 발광 시간 제어부(PWM부)를 통해 각각 증진 모드 동작 및 공핍 모드 동작에서 각각 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압을 source follower 방식을 통해 추출함으로써, 문턱전압을 보상할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 시간 제어부의 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압을 A 노드에서 측정한 도이다.
도 15를 살펴보면, 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압 +1.0V 기준으로, 각각 -13.0V, -11.0V, -9.0V의 데이터 전압을 A 노드에 Vdata_pwm+VTH_T_pwm 만큼 충전되는 시뮬레이션 결과이다.
A 노드에 데이터 전압 인가 및 문턱전압 보상 여부를 확인하였을 때, 각각 -12.0V, -10.0V, -8.0V만큼 저장되어 데이터 전압 인가 및 문턱전압 보상이 발생한 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광 시간 제어부(PWM부)를 통해 각각 증진모드 및 공핍모드 동작에서 제2 커패시터(C2)의 커플링 효과를 통해 데이터 전압이 A 노드에 저장되어 데이터 입력을 실시할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 시간 제어부의 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압을 B 노드에서 측정한 도이다.
도 16을 살펴보면, 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압이 각각 -2.0V, -1.0V, 0V 일 때의 B 노드에 Vref-VTH_T_pwm만큼 충전되는 시뮬레이션 결과이다.
B 노드의 문턱전압 추출 여부를 확인하였을 때, 각각 Vref-VTH_T_pwm인 +2.0V, +1.0V, 0V만큼 저장되었음을 확인할 수 있고, 문턱전압 추출이 발생한 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 제3 트랜지스터(T3), 제1 구동 트랜지스터(T_pwm), 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)로 구성된 발광 시간 제어부(PWM부)를 통해 각각 증진 모드 동작 및 공핍 모드 동작에서 각각 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압을 source follower 방식을 통해 추출함으로써, 문턱전압을 보상할 수 있다.
도 17은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 시간 제어부의 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압을 A 노드에서 측정한 도이다.
도 17을 살펴보면, 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압 -1.0V 기준으로, 각각 -13.0V, -11.0V, -9.0V의 데이터 전압을 A 노드에 Vdata_pwm+VTH_T_pwm만큼 충전되는 시뮬레이션 결과이다.
A 노드에 데이터 전압 인가 및 문턱전압 보상 여부를 확인하였을 때, 각각 -14.0V, -12.0V, -10.0V만큼 저장되어 데이터 전압 인가 및 문턱전압 보상이 발생한 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광 시간 제어부(PWM부)를 통해 각각 증진모드 및 공핍모드 동작에서 제2 커패시터(C2)의 커플링 효과를 통해 데이터 전압이 A 노드에 저장되어 데이터 입력을 실시할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 전류 제어부의 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압을 D 노드에서 측정한 도이다.
도 18을 살펴보면, 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압이 각각 0V, +1.0V, +2.0V 일 때의 D 노드에 Vref-VTH_T_cc만큼 충전되는 시뮬레이션 결과이다.
D 노드의 문턱 전압 추출 여부를 확인하였을 때 각각 Vref-VTH_T_cc인 0V, -1.0V, -2.0V만큼 저장되었음을 확인할 수 있고, 문턱전압 추출이 발생한 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 제4 트랜지스터(T4), 제5 트랜지스터(T5), 제2 구동 트랜지스터(T_cc), 제3 커패시터(C3) 및 제4 커패시터(C4)로 구성된 발광 전류 제어부(CC부)를 통해 각각 증진모드 동작 및 공핍모드 동작에서 각각 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압을 source follower 방식을 통해 추출함으로써, 문턱전압을 보상할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 전류 제어부의 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압을 C 노드에서 측정한 도이다.
도 19를 살펴보면, 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압 +1.0V 기준, 각각 +6.0V, +7.0V, +8.0V의 데이터 전압을 C 노드에 Vref-VTH_T_cc+(Vdata_cc-Vref){C3/(C3+C4)}만큼 충전되는 시뮬레이션 결과이다.
C 노드에 각각 +1.76V, +2.24V, +2.72V만큼 저장되어 데이터 전압 인가 및 문턱전압 보상이 발생한 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광 전류 제어부(CC부)를 통해 각각 증진모드 및 공핍모드 동작에서 제3 커패시터(C3) 및 제4 커패시터(C4)의 직렬 커플링 효과를 통해 데이터 전압이 C 노드 및 D 노드에 저장되어 데이터 입력을 실시할 수 있다.
도 20은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 전류 제어부의 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압을 D 노드에서 측정한 도이다.
도 20을 살펴보면, 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압이 각각 -2.0V, -1.0V, 0V 일 때의 D 노드에 Vref-VTH_T_cc만큼 충전되는 시뮬레이션 결과이다.
D 노드의 문턱전압 추출 여부를 확인하였을 때 각각 Vref-VTH_T_cc인 +2.0V, +1.0V, 0V만큼 저장되었음을 확인할 수 있고, 문턱전압 추출이 발생한 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 제4 트랜지스터(T4), 제5 트랜지스터(T5), 제2 구동 트랜지스터(T_cc), 제3 커패시터(C3) 및 제4 커패시터(C4)로 구성된 발광 전류 제어부(CC부)를 통해 각각 증진모드 동작 및 공핍모드 동작에서 각각 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압을 source follower 방식을 통해 추출함으로써, 문턱전압을 보상할 수 있다.
도 21은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로 중 발광 전류 제어부의 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압을 C 노드에서 측정한 도이다.
도 21을 살펴보면, 제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱전압 -1.0V 기준, 각각 +6.0V, +7.0V, +8.0V의 데이터 전압을 C 노드에 Vref-VTH_T_cc+(Vdata_cc-Vref){C3/(C3+C4)}만큼 충전되는 시뮬레이션 결과이다.
C 노드에 각각 +3.71V, +4.19V, +4.68V만큼 저장되어 데이터 전압 인가 및 문턱전압 보상이 발생한 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광 전류 제어부(CC부)를 통해 각각 증진모드 및 공핍모드 동작에서 제3 커패시터(C3) 및 제4 커패시터(C4)의 직렬 커플링 효과를 통해 데이터 전압이 C 노드 및 D 노드에 저장되어 데이터 입력을 실시할 수 있다.
도 22는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로를 기반하여 증진모드 동작에서 발광하는 Micro-LED를 설명하기 위한 도이다.
도 22를 살펴보면, 증진모드 동작에서 Vdata_pwm에 따라 Micro-LED가 발광하여 계조 표현이 이루어지는 것을 보여주는 시뮬레이션 결과이다.
Vdata_cc는 +7.9V로 고정하였고, -13.0V, -11.0V, -9.0V, -7.0V 순으로 데이터 전압이 증가할수록 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)가 빠르게 동작되어 C 노드가 방전된다. 따라서 발광 시간이 짧아지게 되어 낮은 계조표현이 된다.
도 23은 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로 LED 픽셀 보상회로를 기반하여 공핍모드 동작에서 발광하는 Micro-LED를 설명하기 위한 도이다.
도 23을 살펴보면, 공핍모드 동작에서 Vdata_pwm에 따라 Micro-LED가 발광하여 계조 표현이 이루어지는 것을 보여주는 시뮬레이션 결과이다.
Vdata_cc는 +7.9V로 고정하였고, -13.0V, -11.0V, -9.0V, -7.0V 순으로 데이터 전압이 증가할수록 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)가 빠르게 동작되어 C 노드가 방전된다. 따라서 발광 시간이 짧아지게 되어 낮은 계조표현이 된다.
상술한 본 발명의 실시예들은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
Claims (20)
- 마이크로 LED;와
상기 마이크로 LED와 접속되어, 상기 마이크로 LED의 구동전압을 보상하는 LED 픽셀 보상회로를 포함하고,
상기 LED 픽셀 보상회로는,
제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱 전압을 추출하고, 상기 제1 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 접속된 A 노드에 데이터 전압을 저장하여 상기 마이크로 LED 발광시, 상기 마이크로 LED의 계조표현 시간을 조절하는 발광 시간 제어부;와
제2 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱 전압을 추출하고, 상기 제2 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 접속된 C 노드와 상기 제2 구동 트랜지스터의 드레인 전극에 접속된 D 노드에 상기 데이터 전압을 저장하여 상기 마이크로 LED 발광시, 상기 마이크로 LED의 계조표현 전류를 고정시키는 발광 전류 제어부;
를 포함하고,
상기 발광 시간 제어부는,
상기 A 노드에 접속된 게이트 전극, 상기 C 노드에 접속된 드레인 전극 및 VOFF 전압 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 상기 제1 구동 트랜지스터;
PWMREF 전압 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 A 노드에 접속된 드레인 전극 및 Vdata 전압 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 제1 트랜지스터(T1);
SPWM 전압 입력단에 접속된 게이트 전극, B 노드에 접속된 드레인 전극 및 상기 Vdata 전압 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 제2 트랜지스터(T2);
상기 PWMREF 전압 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 C 노드에 접속된 드레인 전극 및 상기 B 노드에 접속된 소스 전극을 구비하는 제3 트랜지스터(T3);
Sweep 전압 입력단에 접속된 일단과 상기 B 노드에 접속된 타단을 구비하는 제1 커패시터(C1); 및
상기 B 노드에 접속된 일단과 상기 A 노드에 접속된 타단을 구비하는 제2 커패시터(C2);를 포함하며,
상기 발광 전류 제어부는,
상기 C 노드에 접속된 게이트 전극, 상기 D 노드에 접속된 드레인 전극 및 제1 발광 제어 트랜지터의 드레인 전극에 접속된 소스 전극을 구비하는 상기 제2 구동 트랜지스터;
SPAM 전압 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 C 노드에 접속된 드레인 전극 및 상기 Vdata 전압 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 제4 트랜지터(T4);
초기 전압의 입력단에 접속되는 게이트 전극, 상기 D 노드에 접속된 드레인 전극 및 상기 C 노드에 접속된 소스 전극을 구비하는 제5 트랜지스터(T5);
고전위 구동 전압의 입력단에 접속된 일단과 상기 D 노드에 접속된 타단을 구비하는 제3 커패시터(C3); 및
상기 D 노드에 접속된 일단과 상기 C 노드에 접속된 타단을 구비하는 제4 커패시터(C4);를 포함하는 마이크로 LED 표시 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 LED 픽셀 보상회로는,
제1 에미션의 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 제2 구동 트랜지스터의 소스 전극에 접속된 드레인 전극 및 상기 고전위 구동 전압의 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 상기 제1 발광 제어 트랜지스터(T6);와
제2 에미션의 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 마이크로 LED의 애노드 전극에 접속된 드레인 전극 및 상기 D 노드에 접속된 소스 전극을 구비하는 제2 발광 제어 트랜지스터(T7);를 포함하는 마이크로 LED 표시 장치.
- 제4 항에 있어서,
상기 LED 픽셀 보상회로는,
테스트 전압의 입력단에 접속된 게이트 전극, 저전위 구동 전압의 입력단에 접속된 드레인 전극 및 상기 마이크로 LED의 애노드 전극에 접속된 소스 전극을 구비하는 테스트 트랜지스터(T8);를 포함하는 마이크로 LED 표시 장치.
- 제5 항에 있어서,
상기 마이크로 LED의 캐소드 전극은 저전위 구동 전압의 입력단에 접속되는 마이크로 LED 표시 장치.
- 제6 항에 있어서,
제1 구동 기간 동안,
상기 제1 트랜지스터, 상기 제3 트랜지스터, 상기 제4 트랜지스터 및 상기 제5 트랜지스터는 턴-온(Turn on)되어, 상기 A 노드, 상기 B 노드 상기 C 노드 및 상기 D 노드를 초기화하는 마이크로 LED 표시 장치.
- 제7 항에 있어서,
제2 구동 기간 동안,
상기 제1 구동 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터는 턴-온(Turn on)되어, 상기 A 노드에 Vref 전압이 인가되고, 상기 B 노드에 상기 Vref 전압에서 상기 제1 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 뺀 전압이 저장되는 마이크로 LED 표시 장치.
- 제8 항에 있어서,
제3 구동 기간 동안,
상기 제2 구동 트랜지스터는 턴-온(Turn on)되어, 상기 B 노드에 상기 데이터 전압이 인가되는 마이크로 LED 표시 장치.
- 제9 항에 있어서,
상기 제3 구동 기간 동안,
상기 A 노드는,
상기 A 노드와 상기 B 노드 사이에 배치되는 상기 제2 커패시터가 플로팅 상태되어, 상기 데이터 전압에 상기 제1 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 더해진 전압이 저장되는 마이크로 LED 표시 장치.
- 제10 항에 있어서,
제4 구동 기간 동안,
상기 제4 트랜지스터 및 제5 트랜지스터는 턴-온(Turn on)되어 상기 C 노드와 상기 D 노드를 초기화하는 마이크로 LED 표시 장치.
- 제11 항에 있어서,
제5 구동 기간 동안,
상기 제2 구동 트랜지스터, 상기 제4 트랜지스터 및 상기 제1 발광 제어 트랜지스터는 턴-온(Turn on)되어, 상기 C 노드에 Vref 전압이 인가되고, 상기 D 노드에 상기 Vref 전압에서 상기 제2 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 뺀 전압이 저장되는 마이크로 LED 표시 장치.
- 제12 항에 있어서,
제6 구동 기간 동안,
상기 제4 트랜지스터는 턴-온(Turn on)되어, 상기 C 노드에 상기 데이터 전압이 인가되는 마이크로 LED 표시 장치.
- 제13 항에 있어서,
상기 제6 구동 기간 동안,
상기 D 노드는,
상기 제3 커패시터와 상기 제4 커패시터가 플로팅 상태되어, 상기 Vref 전압에서 상기 데이터 전압을 뺀 전압에 (Vdata_cc-Vref){C3/(C3+C4)} 전압이 더해진 전압이 저장되는 마이크로 LED 표시 장치.
- 제14 항에 있어서,
제7 구동 기간 동안,
상기 제1 발광 제어 트랜지스터와 상기 제2 발광 제어 트랜지스터는 턴-온(Turn on)되어, 상기 고전위 구동 전압이 상기 마이크로 LED에 공급되는 마이크로 LED 표시 장치.
- 제15 항에 있어서,
상기 제7 구동 기간 동안,
상기 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)는,
상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터의 커플링 효과를 통해 전압이 상승하면서 상기 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 게이트 전극과 소스 전극 간 전압차가 상기 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱전압(VTH_T_pwm)이 될 때까지 턴 온(Turn on)되는 마이크로 LED 표시 장치.
- 제16 항에 있어서,
상기 제7 구동 기간 동안,
상기 제1 구동 트랜지스터(T_pwm)가 턴 온(Turn on)되는 동안, 상기 C 노드에 저장된 전압을 방전하는 마이크로 LED 표시 장치.
- 제17 항에 있어서,
상기 제7 구동 기간 동안,
상기 마이크로 LED가 발광이 시작되면, 상기 C노드에는 상기 제3 커패시터의 커플링에 의해 수학식의 전압이 저장되고,
상기 D 노드에는 상기 마이크로 LED의 구동 전압(VμLED)이 충전되는 마이크로 LED 표시 장치.
[수학식]
(데이터 전압(Vdata_cc)-Vref 전압){제4 커패시터(C4)/(제3 커패시터(C3)+제4 커패시터(C4)}+제2 구동 트랜지스터의 문턱전압(VTH_T_cc)+마이크로 LED의 구동 전압(VμLED)
- 제18 항에 있어서,
제8 구동 기간 동안,
상기 제8 트랜지스터는 턴-온(Turn on)되어 상기 마이크로 LED가 초기화되는 마이크로 LED 표시 장치.
- A 노드에 접속된 게이트 전극, C 노드에 접속된 드레인 전극 및 VOFF 전압 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 제1 구동 트랜지스터(T_pwm);
PWMREF 전압 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 A 노드에 접속된 드레인 전극 및 Vdata 전압 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 제1 트랜지스터(T1);
SPWM 전압 입력단에 접속된 게이트 전극, B 노드에 접속된 드레인 전극 및 상기 Vdata 전압 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 제2 트랜지스터(T2);
상기 PWMREF 전압 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 C 노드에 접속된 드레인 전극 및 상기 B 노드에 접속된 소스 전극을 구비하는 제3 트랜지스터(T3);
Sweep 전압 입력단에 접속된 일단과 상기 B 노드에 접속된 타단을 구비하는 제1 커패시터(C1);
상기 B 노드에 접속된 일단과 상기 A 노드에 접속된 타단을 구비하는 제2 커패시터(C2);
상기 C 노드에 접속된 게이트 전극, 상기 D 노드에 접속된 드레인 전극 및 제1 발광 제어 트랜지터의 드레인 전극에 접속된 소스 전극을 구비하는 상기 제2 구동 트랜지스터;
SPAM 전압 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 C 노드에 접속된 드레인 전극 및 상기 Vdata 전압 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 제4 트랜지터(T4);
초기 전압의 입력단에 접속되는 게이트 전극, 상기 D 노드에 접속된 드레인 전극 및 상기 C 노드에 접속된 소스 전극을 구비하는 제5 트랜지스터(T5);
고전위 구동 전압의 입력단에 접속된 일단과 상기 D 노드에 접속된 타단을 구비하는 제3 커패시터(C3);
상기 D 노드에 접속된 일단과 상기 C 노드에 접속된 타단을 구비하는 제4 커패시터(C4);
제1 에미션의 입력단에 접속된 게이트 전극, 상기 제2 구동 트랜지스터의 소스 전극에 접속된 드레인 전극 및 상기 고전위 구동 전압의 입력단에 접속된 소스 전극을 구비하는 상기 제1 발광 제어 트랜지스터(T6);와
제2 에미션의 입력단에 접속된 게이트 전극, 마이크로 LED의 애노드 전극에 접속된 드레인 전극 및 상기 D 노드에 접속된 소스 전극을 구비하는 제2 발광 제어 트랜지스터(T7); 및
테스트 전압의 입력단에 접속된 게이트 전극, 마이크로 LED의 캐소드 전극과 저전위 구동 전압의 입력단에 접속된 드레인 전극 및 상기 마이크로 LED의 애노드 전극에 접속된 소스 전극을 구비하는 테스트 트랜지스터(T8);를 포함하는 마이크로 LED 표시 장치.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200107433A KR102362145B1 (ko) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 마이크로 led 표시 장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200107433A KR102362145B1 (ko) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 마이크로 led 표시 장치 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102362145B1 true KR102362145B1 (ko) | 2022-02-11 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200107433A KR102362145B1 (ko) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 마이크로 led 표시 장치 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102362145B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024014876A1 (ko) * | 2022-07-12 | 2024-01-18 | 서울대학교산학협력단 | 마이크로 led 구동 회로 |
| WO2024019497A1 (ko) * | 2022-07-18 | 2024-01-25 | 서울대학교산학협력단 | 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 led 구동 회로 및 이를 포함하는 마이크로 led 표시장치 |
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| KR20200038741A (ko) * | 2018-10-04 | 2020-04-14 | 삼성전자주식회사 | 디스플레이 패널 및 디스플레이 패널의 구동 방법 |
-
2020
- 2020-08-25 KR KR1020200107433A patent/KR102362145B1/ko active IP Right Grant
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