KR102609509B1 - 외부 보상용 표시장치와 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 외부 보상용 표시장치는 다수의 화소들을 각각 포함한 복수의 표시라인이 구비된 표시패널; 및 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간 동안, 상기 복수의 표시라인 중에서 일부 표시라인을 센싱 구동하고 나머지 표시라인을 디스플레이 구동시키기 위한 제1 게이트 타이밍 제어신호를 출력하고, 노멀 구동 프레임의 수직 액티브 기간 동안, 상기 복수의 표시라인 모두를 디스플레이 구동시키기 위한 제2 게이트 타이밍 제어신호를 출력하는 타이밍 제어부를 포함하고, 상기 제1 게이트 타이밍 제어신호와 상기 제2 게이트 타이밍 제어신호는 클럭 주기가 서로 다르다.

Description

외부 보상용 표시장치와 그 구동방법{Display Device For External Compensation And Driving Method Of The Same}
본 발명은 외부 보상용 표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.
다양한 평판 표시장치가 개발 및 판매되고 있다. 그 중에서, 전계발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기발광 표시장치와 유기발광 표시장치로 대별된다.특히, 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)의 유기발광 표시장치는 스스로 발광하는 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함하며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
자발광 소자인 OLED는 애노드전극 및 캐소드전극과, 이들 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transpo실시간 layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transpo실시간 layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)으로 이루어진다. 애노드전극과 캐소드전극에 전원전압이 인가되면 정공수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동되어 여기자를 형성하고, 그 결과 발광층(EML)이 가시광을 발생하게 된다.
유기발광 표시장치는 OLED와 구동 TFT(Thin Film Transistor)를 각각 포함한 화소들을 매트릭스 형태로 배열하고 영상 데이터의 계조에 따라 화소들에서 구현되는 영상의 휘도를 조절한다. 구동 TFT는 자신의 게이트전극과 소스전극 사이에 걸리는 전압(이하, "게이트-소스 간 전압"이라 함)에 따라 OLED에 흐르는 구동전류를 제어한다. 구동전류에 따라 OLED의 발광량이 결정되며, OLED의 발광량에 따라 영상의 휘도가 결정된다.
일반적으로 구동 TFT가 포화 영역에서 동작할 때, 구동 TFT의 드레인-소스 사이에 흐르는 픽셀 전류(Ids)는 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.
수학식 1에서, μ는 전자 이동도를, C는 게이트 절연막의 정전 용량을, W 는 구동 TFT의 채널 폭을, 그리고 L은 구동 TFT의 채널 길이를 각각 나타낸다. 그리고, Vgs는 구동 TFT의 게이트-소스 간 전압을 나타내고, Vth는 구동 TFT의 문턱전압(또는 임계전압)을 나타낸다. 화소 구조에 따라서, 구동 TFT의 게이트-소스 간 전압(Vgs)이 데이터전압과 기준전압 간의 차 전압이 될 수 있다. 데이터전압은 영상 데이터의 계조에 대응되는 아날로그 전압이고 기준전압은 고정된 전압이므로, 데이터전압에 따라 구동 TFT의 게이트-소스 간 전압(Vgs)이 프로그래밍(또는 설정)된다. 그리고, 프로그래밍된 게이트-소스 간 전압(Vgs)에 따라 픽셀 전류(Ids)가 결정된다.
구동 TFT의 문턱 전압(Vth), 구동 TFT의 전자 이동도(μ), 및 OLED의 문턱 전압 등과 같은 화소의 전기적 특성은 픽셀 전류(Ids)를 결정하는 팩터(factor)가 되므로 모든 화소들에서 동일해야 한다. 하지만, 공정 특성, 시변 특성 등 다양한 원인에 의해 화소들 간에 전기적 특성이 달라질 수 있다. 이러한 전기적 특성 편차는 휘도 편차를 초래하여 원하는 화상을 구현하는 데 제약이 된다.
화소들 간의 휘도 편차를 보상하기 위해, 화소들의 전기적 특성을 센싱하고, 그 센싱 결과를 기초로 입력 영상의 디지털 데이터를 보정하는 외부 보상 기술이 알려져 있다. 휘도 편차가 보상되기 위해서는, 화소에 인가되는 데이터전압이 Δx 만큼 변화될 때 Δy만큼의 전류 변화가 보장되어야 한다. 따라서, 외부 보상 기술은 화소별 Δx를 연산하여 동일한 픽셀 전류가 OLED에 인가되도록 하여 같은 밝기를 구현하는 것이다. 즉, 외부 보상 기술은 계조 값을 조절하여 각 화소별 밝기가 같아지도록 보상하는 것이다.
구동이 진행되는 과정에서 화소의 전기적 특성은 계속해서 변한다. 따라서, 외부보상 성능을 높이기 위해서는 실시간으로 화소의 전기적 특성 변화를 보상하기 위한, 실시간(Real Time) 보상 기술이 필요하다.
실시간 보상 기술을 구현하기 위해 입력 영상 데이터가 기입되지 않는 수직 블랭크 기간에서 센싱 구동을 수행하는 방안이 제안된 바 있다. 수직 블랭크 기간은 1 프레임 중에서 입력 영상 데이터가 기입되는 수직 액티브 기간들 사이마다 배치된다. 종래 외부 보상용 구동회로는 수직 블랭크 기간을 이용하여 1 프레임마다 정해진 표시라인을 센싱한다. 이를 위해, 종래 외부 보상용 구동회로에 포함된 게이트 구동부는 수직 블랭크 기간 동안 센싱용 게이트신호를 생성하여 센싱 대상 표시라인에 형성된 화소들에 인가한다. 게이트 구동부는 종속적으로 접속된 다수의 스테이지들을 포함한다.
수직 블랭크 기간은 수직 액티브 기간에 비해 매우 짧다. 게이트 구동부를 구성하는 스테이지들 각각이 앞단 스테이지의 출력 신호를 캐리 신호로 받아 순차적으로 동작하기 때문에, 한정된 수직 블랭크 기간은 원하는 센싱용 게이트신호를 생성하기에 시간적 제약이 될 수 있다. 예를 들어, 수직 해상도가 N인 표시패널의 N번째 표시라인을 센싱하기 위해서는 N번째 스테이지로부터 생성되는 N번째 센싱용 게이트신호가 필요하다. 그런데, N번째 스테이지는 1번째 내지 N-1번째 스테이지들이 순차적으로 구동된 이후에 동작되므로, N번째 센싱용 게이트신호가 생성되기 위해서는 게이트 구동부의 모든 스테이지들이 동작되어야 한다. 1 수직 블랭크 기간은 게이트 구동부의 모든 스테이지들이 동작시키기에 부족한 시간이다. 이러한 문제는 표시패널의 수직 해상도가 증가할수록, 그리고 1 수직 블랭크 기간 내에서 센싱되어야 할 표시라인의 개수가 많을수록 부각된다.
따라서, 본 발명의 목적은 수직 액티브 기간 내에서 센싱 구동을 수행하여 시간적 제약없이 원하는 센싱용 게이트신호를 생성할 수 있도록 한 외부 보상용 표시장치와 그 구동방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 외부 보상용 표시장치는 다수의 화소들을 각각 포함한 복수의 표시라인이 구비된 표시패널; 및 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간 동안, 상기 복수의 표시라인 중에서 일부 표시라인을 센싱 구동하고 나머지 표시라인을 디스플레이 구동시키기 위한 제1 게이트 타이밍 제어신호를 출력하고, 노멀 구동 프레임의 수직 액티브 기간 동안, 상기 복수의 표시라인 모두를 디스플레이 구동시키기 위한 제2 게이트 타이밍 제어신호를 출력하는 타이밍 제어부를 포함하고, 상기 제1 게이트 타이밍 제어신호와 상기 제2 게이트 타이밍 제어신호는 클럭 주기가 서로 다르다.
본 발명은 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간에서 디스플레이 구동과 병행하여 센싱 구동을 수행하기 때문에, 시간적 제약없이 원하는 표시라인에 대한 센싱 구동을 용이하게 수행할 수 있다.
본 발명은 노멀 구동 프레임에 비해 센싱 구동 프레임에서 게이트 타이밍 제어신호의 클럭 주기를 더 짧게 함으로써, 센싱 타임을 충분히 확보하고 센싱의 정확도를 높일 수 있다.
본 발명은 이웃한 센싱 구동 프레임에서 센싱 대상 표시라인의 위치를 비 순차적으로(또는 랜덤(Random)하게) 설정함으로써, 센싱 대상 표시라인이 라인 딤으로 시인되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 보상용 전계발광 표시장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 외부 보상용 구동회로와 화소의 일 접속 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 외부 보상용 구동회로와 화소의 다른 접속 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 보상 방법을 나태는 흐름도이다.
도 5a는 도 4의 외부 보상 방법에서 기준 커브식을 도출하는 것을 나타내는 도면이다.
도 5b는 도 4의 외부 보상 방법에서 표시패널의 평균 I-V 곡선과 보상 대상 화소의 I-V 곡선을 보여주는 도면이다.
도 5c는 도 4의 외부 보상 방법에서 표시패널의 평균 I-V 곡선과 보상 대상 화소의 I-V 곡선과 보상 완료된 화소의 I-V 곡선을 보여주는 도면이다.
도 6 내지 도 8은 외부 보상 모듈의 다양한 구현 예들을 보여주는 도면들이다.
도 9는 표시패널에 구비된 화소 어레이의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 10은 표시패널에 구비된 화소 어레이의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 11은 도 9 및 도 10의 화소 어레이에 포함되는 화소의 일 등가회로를 보여주는 도면이다.
도 12는 도 9의 화소 어레이를 구동하기 위한 게이트 구동부의 일 예시 구성을 보여주는 도면이다.
도 13은 도 10의 화소 어레이를 구동하기 위한 게이트 구동부의 일 예시 구성을 보여주는 도면이다.
도 14 및 도 15는 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간 내에서 실시간 센싱이 이뤄지는 본 발명의 외부 보상 기술을 보여주는 모식도들이다.
도 16 및 도 17은 각각 도 12 및 도 13의 게이트 구동부에서 생성되는 제1 및 제2 게이트 신호의 일 예시 파형도들이다.
도 18은 일정 주기내에 할당되는 노멀 구동 프레임과 센싱 구동 프레임을 보여주는 도면이다.
도 19a 및 도 19b는 노멀 구동 프레임과 센싱 구동 프레임을 일정 주기내에 할당하는 예들을 보여주는 도면이다.
도 20은 센싱 타임을 확보하기 위해, 도 12의 게이트 구동부에 입력될 게이트 타이밍 제어신호의 변조 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 센싱 타임을 확보하기 위해, 도 13의 게이트 구동부에 입력될 게이트 타이밍 제어신호의 변조 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 실시예들에서, 전계발광 표시장치는 유기발광 물질을 포함한 유기발광 표시장치를 중심으로 설명한다. 하지만, 본 발명의 기술적 사상은 유기발광 표시장치에 국한되지 않고, 무기발광 물질을 포함한 무기발광 표시장치에 적용될 수 있음에 주의하여야 한다. 또한 본 발명의 기술적 사상은 전계발광 표시장치뿐만 아니라, 플렉서블 디스플레이 장치, 웨어러블 디스플레이 장치 등 다양한 표시장치에도 적용될 수 있음에 주의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 보상용 전계발광 표시장치를 나타내는 블록도이다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 외부 보상용 구동회로와 화소의 일 접속 구성을 보여주는 도면들이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 보상 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 5a는 도 4의 외부 보상 방법에서 기준 커브식을 도출하는 것을 나타내는 도면이다. 도 5b는 도 4의 외부 보상 방법에서 표시패널의 평균 I-V 곡선과 보상 대상 화소의 I-V 곡선을 보여주는 도면이다. 도 5c는 도 4의 외부 보상 방법에서 표시패널의 평균 I-V 곡선과 보상 대상 화소의 I-V 곡선과 보상 완료된 화소의 I-V 곡선을 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 표시패널(10), 드라이버 IC(D-IC)(20), 보상 IC(30), 호스트 시스템(40), 및 저장 메모리(50)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시간 외부 보상용 구동회로는 표시패널(10)에 구비된 게이트 구동부(15), 드라이버 IC(D-IC)(20), 보상 IC(30), 및 저장 메모리(50)를 포함한다.
표시패널(10)에는 복수의 화소들(P), 복수의 신호라인들이 구비된다. 신호라인들은 화소들(P)에 아날로그 데이터전압(Vdata)을 공급하는 데이터라인들(140) 및 화소들(P)에 게이트신호를 공급하는 게이트라인들(160)을 포함할 수 있다. 여기서, 게이트신호는 제1 게이트신호와 제2 게이트신호를 포함할 수 있으며, 이 경우 게이트라인들(160) 각각은 제1 게이트신호를 공급하는 제1 게이트라인과 제2 게이트신호를 공급하는 제2 게이트라인을 포함한다. 신호라인들은 화소들(P)의 전기적 특성을 센싱하는 데 이용되는 센싱 라인들(150)을 더 포함할 수 있다. 다만, 센싱 라인(150)은 화소(P)의 회로 구성에 따라서 생략될 수 있다. 이 경우 화소들(P)의 전기적 특성은 데이터라인(140)을 통해 센싱될 수 있다.
표시패널(10)의 화소들(P)은 매트릭스 형태로 배치되어 화소 어레이(Pixel array)를 구성한다. 각 화소(P)는 데이터라인들(140) 중 어느 하나에, 센싱 라인들(150) 중 어느 하나에, 그리고 게이트라인들(160) 중 적어도 어느 하나에 연결될 수 있다. 각 화소(P)는 전원생성부로부터 고전위 화소전원과 저전위 화소전원을 공급받도록 구성된다. 이를 위해, 전원생성부는 고전위 화소전원 배선 또는 패드부를 통해서 고전위 화소전원을 화소에 공급할 수 있다. 그리고 전원생성부는 저전위 화소전원 배선 또는 패드부를 통해서 저전위 화소전원을 화소에 공급할 수 있다.
드라이버 IC(D-IC)(20)는 타이밍 제어부(21)와 데이터 구동부(25)를 포함한다. 데이터 구동부(25)는 센싱부(22), 및 데이터전압 생성부(23)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
타이밍 제어부(21)는 호스트 시스템(40)으로부터 입력되는 타이밍 신호들, 예컨대 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 도트클럭신호(DCLK) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등을 참조로 게이트 구동부(15)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와, 데이터 구동부(25)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 생성할 수 있다.
데이터 타이밍 제어신호(DDC)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 소스 스타트 펄스는 데이터전압 생성부(23)의 데이터 샘플링 시작 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭신호이다. 소스 출력 인에이블신호는 데이터전압 생성부(23)의 출력 타이밍을 제어한다.
게이트 타이밍 제어신호(GDC)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 게이트 스타트 펄스는 첫 번째 출력을 생성하는 스테이지에 인가되어 그 스테이지의 동작을 활성화한다. 게이트 쉬프트 클럭은 스테이지들에 공통으로 입력되는 클럭신호로써 게이트 스타트 펄스를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다.
타이밍 제어부(21)는 표시패널(10)의 일 표시라인(들)에 대한 센싱 구동 타이밍과, 표시패널(10)의 다른 표시라인들에 대한 디스플레이 구동 타이밍을 특정 프레임의 수직 액티브 기간 내에서 정해진 시퀀스에 따라 제어함으로써, 실시간 센싱을 구현한다. 후술하겠지만, 본 발명에서 설명되는 "표시라인"은 물리적인 신호라인이 아니라, 서로 이웃한 화소들(P)로 이루어진 화소 블록 라인을 의미한다.
센싱 구동과 디스플레이 구동은 특정 프레임의 수직 액티브 기간 내에서 이루어진다. 여기서, 특정 프레임은 표시패널(10)의 일부 표시라인을 대상으로 센싱이 이뤄짐과 아울러, 표시패널(10)의 나머지 표시라인들을 대상으로 디스플레이가 이뤄지는 프레임이다. 이하의 설명에서 상기 특정 프레임을"센싱 구동 프레임"으로 칭한다. 또한 이하의 설명에서, 센싱이 행해지는 일부 표시라인을 "센싱 대상 표시라인"이라 칭하고, 디스플레이가 행해지는 표시라인을 "디스플레이 대상 표시라인"이라 칭한다.
센싱 구동 프레임 동안에는, 센싱 대상 표시라인에 대한 센싱이 이뤄짐과 아울러, 표시패널(10)에서 센싱 대상 표시라인을 제외한 나머지 디스플레이 대상 표시라인들에 대한 화상이 표시된다. 다시 말해, 센싱 구동 프레임 동안에는 디스플레이 구동과 함께 센싱 구동이 수행된다. 프레임 주파수에 따른 일정 시간 내에서 센싱 구동 프레임은 단수개 또는 복수개 포함될 수 있다. 상기 일정 시간 내에서 센싱 구동 프레임을 제외한 나머지 프레임은 "노멀 구동 프레임"이 된다. 노멀 구동 프레임이란 표시패널(10)의 모든 표시라인들을 대상으로 디스플레이만 이뤄지는 프레임이다. 다시 말해, 노멀 구동 프레임 동안에는 센싱 구동은 수행되지 않고 디스플레이 구동만이 수행된다.
센싱 구동은 센싱 대상 표시라인(들)에 배치된 해당 화소(P)의 전기적 특성을 센싱 구동 프레임에서 센싱하고, 그에 따른 센싱 결과 즉, 아날로그 센싱 전압(Vsen)을 디지털 센싱 데이터로 변환하고, 디지털 센싱 데이터(S-DATA)를 기초로 해당 화소(P)의 전기적 특성 변화를 보상하기 위한 보상 값을 업데이트하는 구동이다.
디스플레이 구동은 기 센싱된 표시라인들, 즉 디스플레이 대상 표시라인들에 입력 영상을 표시하기 위한 구동으로서, 센싱 구동 프레임 및 노멀 구동 프레임에서 이뤄진다. 구체적으로, 디스플레이 구동은 업데이트된 보상 값을 기반으로 하여, 기 센싱된 화소(P)에 입력될 디지털 영상 데이터를 변조하고, 변조된 디지털 영상 데이터(V-DATA)에 대응되는 아날로그 데이터전압(Vdata)을 해당 화소(P)에 인가함으로써 기 센싱된 화소(P)에서 입력 영상을 표시한다.
타이밍 제어부(21)는 디스플레이 구동을 위한 타이밍 제어신호들(GDC,DDC)과 센싱 구동을 위한 타이밍 제어신호들(GDC,DDC)을 서로 다르게 생성할 수 있다. 타이밍 제어부(21)의 제어에 의해, 센싱 구동과 디스플레이 구동은 모두 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간 내에서 수행된다. 수직 액티브 기간에서 디스플레이 구동과 병행하여 센싱 구동을 수행하면, 수직 블랭크 기간에서 행할 때에 비해 시간적 제약을 덜 받는다. 다만, 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간 내에서 충분한 센싱 타임을 확보하기 위해서는 디스플레이에 할당된 시간을 줄여야 한다. 이를 위해, 타이밍 제어부(21)는 디스플레이만 이뤄지는 노멀 구동 프레임의 게이트 타이밍 신호에 비해, 센싱 구동 프레임의 게이트 타이밍 신호의 주기를 짧게 할 수 있다.
데이터전압 생성부(23)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog converter, 이하 DAC라 함)를 포함하며, 디스플레이 구동을 위해 디스플레이용 데이터전압(Vdata-DIS)을 생성하여 표시패널(10)의 기 센싱된 화소들(P)에 인가한다. 이를 위해, 데이터전압 생성부(23)는 보상 IC(30)에서 변조된 디지털 영상 데이터(V-DATA)를 아날로그 감마전압으로 변환하고, 그 변환 결과를 디스플레이용 데이터전압(Vdata-DIS)으로서 데이터라인들(140)에 출력할 수 있다. 또한, 데이터전압 생성부(23)는 센싱 구동을 위해 센싱용 데이터전압(Vdata-SEN)을 생성하고 데이터라인들(140)을 통해 표시패널(10)의 센싱 대상 화소들(P)에 인가한다.
센싱부(22)는 센싱 구동을 위해, 센싱 대상 화소들(P)의 전기적 특성, 예컨대, 센싱 대상 화소들(P)에 포함된 구동 소자 및/또는 발광 소자의 전기적 특성을 센싱 라인들(150)을 통해 센싱할 수 있다. 센싱부(22)는 공지의 전압 센싱형 센싱 유닛 또는 전류 센싱형 유닛을 포함할 수 있다. 전압 센싱형 센싱 유닛은 정해진 센싱 조건에 따라 센싱 대상 화소(P)의 특정 노드에 충전된 전압을 아날로그 센싱 전압(Vsen)으로서 센싱할 수 있다. 전류 센싱형 센싱 유닛은 정해진 센싱 조건에 따라 센싱 대상 화소(P)의 특정 노드에 흐르는 전류를 직접 센싱하여 아날로그 센싱 전압(Vsen)을 얻을 수 있다.
전압 센싱형 센싱 유닛은 도 2와 같이 샘플 앤 홀드 회로(SH)와 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital Conve er, 이하 ADC라 함), 및 제1 및 제2 스위치(SW1,SW2)를 포함하여, 센싱 대상 화소(P)에 포함된 구동 소자의 픽셀 전류에 따른 구동 소자의 소스전극 전압, 즉 센싱 라인(150)의 라인 커패시터에 충전된 구동 소자의 소스전극 전압을 센싱한다. 제1 및 제2 스위치(SW1,SW2)는 선택적으로 턴 온 된다. 제1 스위치(SW1)는 초기화 전압(Vpre)을 센싱 라인(150)에 공급하기 위한 스위치이고, 제2 스위치(SW2)는 아날로그 센싱전압(Vsen)에 대한 샘플링 타이밍에 동기하여 턴 온 되는 스위치이다. 샘플 앤 홀드 회로(SH)는 제2 스위치(SW2)가 턴 온 되는 동안 센싱 라인(150)에 연결되어, 센싱 라인(150)의 라인 커패시터에 충전된 전압을 아날로그 센싱전압(Vsen)으로 샘플링한다. ADC는 샘플 앤 홀드 회로(SH)에서 샘플링된 아날로그 센싱전압(Vsen)을 디지털 센싱 데이터(S-DATA)로 변환한다.
전류 센싱형 센싱 유닛은 도 3과 같이 샘플 앤 홀드 회로(SH)의 앞단에 전류 적분기를 더 포함하여 센싱 라인(150)에 흐르는 센싱 대상 화소(P)에 포함된 구동 소자의 픽셀 전류를 직접 센싱한다. 전류 적분기는 센싱 라인(150)을 통해 유입되는 픽셀 전류를 적분하여 아날로그 센싱 전압(Vsen)을 생성한다. 전류 적분기는 센싱 라인(150)으로부터 구동 소자의 픽셀 전류를 입력받는 반전 입력단자(-), 초기화 전압(Vpre)을 입력받는 비 반전 입력단자(+), 및 출력 단자를 포함한 앰프(AMP)와, 앰프(AMP)의 반전 입력단자(-)와 출력 단자 사이에 접속된 적분 커패시터(Cfb)와, 적분 커패시터(Cfb)의 양단에 접속된 리셋 스위치(RST)를 포함한다. 전류 적분기는 샘플 앤 홀드 회로(SH)를 통해 ADC에 연결된다. 샘플 앤 홀드 회로(SH)는 앰프(AMP)로부터 출력되는 아날로그 센싱 전압(Vsen)을 샘플링하여 ADC에 공급한다. ADC는 샘플 앤 홀드 회로(SH)에서 샘플링된 아날로그 센싱값들(Vsen)을 디지털 센싱 데이터(S-DATA)로 변환한다.
센싱부(22)는 복수의 아날로그 센싱값들(Vsen)을 복수개의 ADC들을 이용하여 동시에 병렬 처리할 수도 있고, 복수의 아날로그 센싱값들(Vsen)을 1개의 ADC를 이용하여 순차적으로 직렬 처리할 수도 있다. ADC의 샘플링 속도와 센싱의 정확도는 트레이드 오프(Trade-off) 관계에 있다. 병렬 처리 방식의 ADC는 직렬 처리 방식의 ADC에 비해 샘플링 속도를 늦출 수 있어 센싱의 정확도를 높이는 데 유리하다. ADC는 플래시 타입의 ADC, 트래킹(tracking) 기법을 이용한 ADC, 연속 근사 레지스터 타입(Successive Approximation Register type)의 ADC 등으로 구현될 수 있다. ADC는 센싱 구동시 아날로그 센싱 전압(Vsen)을 디지털 센싱 데이터(S-DATA)로 변환한 후, 저장 메모리(50)에 공급한다.
저장 메모리(50)는 센싱 구동시 센싱부(22)로부터 입력되는 디지털 센싱 데이터(S-DATA)를 저장한다. 저장 메모리(50)는 플래시 메모리로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
보상 IC(30)는 디스플레이 구동을 위해, 저장 메모리(50)로부터 읽어들인 디지털 센싱 데이터(S-DATA)를 기반으로 각 화소 별로 오프셋(Offset)과 게인(Gain)을 연산하고, 연산된 오프셋과 게인에 따라 기 센싱 화소들(P)에 입력될 디지털 영영상 데이터를 변조(또는 보정)하고, 변조된 디지털 영상 데이터(V-DATA)를 드라이버 IC(20)에 공급한다. 이를 위해, 보상 IC(30)는 보상부(31)와 보상 메모리(32)를 포함할 수 있다.
보상 메모리(32)는 저장 메모리(50)로부터 읽어들인 디지털 센싱 데이터(S-DATA)를 보상부(31)에 전달한다. 보상 메모리(32)는 RAM(Random Access Memory), 예컨대 DDR SDRAM(Double Date Rate Synchronous Dynamic RAM)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
보상부(31)는 도 4 내지 도 5c와 같이, 다수회의 센싱을 통해 미리 설정된 한 개의 평균 전류(I)-전압(V) 곡선을 저장하고, 보상 대상 화소의 I-V 곡선이 평균 I-V 곡선에 일치되도록 보상하는 보상 알고리즘을 포함할 수 있다.
구체적으로, 보상부(31)는 도 4 및 도 5a와 같이 복수 계조(예컨대, A~F 포함 총 7 계조)에 대한 센싱을 진행한 후에, 공지의 최소자승법[最小自乘法, least square method]을 통하여 평균 I-V 곡선에 대응되는 하기 수학식 2를 도출한다(S1).
수학식 2에서, "a"는 구동 TFT의 전자 이동도이고, "b"는 구동 TFT의 문턱전압이며, "c"는 구동 TFT의 물리적 특성치를 나타낸다.
보상부(31)는 도 4 및 도 5b와 같이 2 포인트에서 측정된 전류값(I1,I2)과 계조값(X,Y 계조)(즉, 디지털 레벨의 데이터전압값(Vdata1,Vdata2))을 기준으로 기 센싱 화소(P)의 파라미터값인 a'값, 및 b'값을 계산한다(S2).
보상부(31)는 상기 수학식 3에서, 2차 방정식을 이용하여 기 센싱 화소(P)의 파라미터값인 a'값, 및 b'값을 산출할 수 있다.
보상부(31)는 도 4 및 도 5c와 같이 보상 대상 화소의 I-V 곡선이 평균 I-V 곡선에 일치되도록 하기 위한 오프셋(Offset)과 게인(Gain)을 연산할 수 있다(S3). 보상이 완료된 오프셋(Offset)과 게인(Gain)은 하기 수학식 4와 같다. 수학식 4에서, "Vcomp"는 보상 전압을 지시한다.
보상부(31)는 보상 전압(Vcomp)에 대응되도록 기 센싱 화소(P)에 입력될 디지털 영상 데이터를 보정한다(S4). 다시 말해, 보상부(31)는 기 센싱 화소(P)에 입력될 디지털 영상 데이터를 디지털 레벨의 데이터전압값(Vdata)으로 변환하고, 그 데이터전압값(Vdata)에 게인을 곱함과 아울러 오프셋을 더함으로써, 디지털 레벨의 보상 전압(Vcomp)을 생성한다. 그리고, 디지털 레벨의 보상 전압(Vcomp)을 변조 디지털 영상 데이터(V-DATA)로 변환한다.
호스트 시스템(40)은 표시패널(10)의 화소들(P)에 입력될 디지털 영상 데이터를 보상 IC(30)에 공급할 수 있다. 호스트 시스템(40)은 디지털 밝기 정보와 같은 유저 입력 정보를 보상 IC(30)에 더 공급할 수 있다. 호스트 시스템(40)은 어플리케이션 프로세서(Application Processor)로 구현될 수도 있다.
게이트 구동부(15)는 게이트 타이밍 제어신호(GDC)를 기반으로 디스플레이 구동을 위한 디스플레이용 게이트신호를 생성하여 디스플레이 대상 표시라인에 연결된 게이트라인들(160)에 공급한다. 디스플레이용 게이트신호는 디스플레이용 데이터전압(Vdata-DIS)의 기입 타이밍에 동기되는 신호이다. 게이트 구동부(15)는 게이트 타이밍 제어신호(GDC)를 기반으로 센싱 구동을 위한 센싱용 게이트신호를 생성하여 센싱 대상 표시라인에 연결된 게이트라인들(160)에 공급한다. 센싱용 게이트신호는 센싱용 데이터전압(Vdata-SEN)의 기입 타이밍에 동기되는 신호이다.
게이트 구동부(15)는 레벨 쉬프터로부터 입력되는 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 따라 동작하는 게이트 쉬프트 레지스터를 구비한다. 레벨 쉬프터는 타이밍 제어부(21)에 포함될 수 있으나 그에 한정되지 않는다. 레벨 쉬프터는 타이밍 제어부(21)로부터 게이트 스타트펄스(Gate Start Pulse), N상(N은 2이상의 정수) 게이트 쉬프트 클럭들(Gate Shift Clock)을 포함한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)를 입력받는다. 레벨 쉬프터는 게이트 타이밍 제어신호(GDC)의 TTL(Transistor-Transistor- Logic) 로직 레벨 전압을 게이트 쉬프트 레지스터의 TFT(Thin Film Transistor)를 스위칭시킬 수 있는 게이트 하이 전압과 게이트 로우 전압으로 레벨 쉬프팅한다. 레벨 쉬프터는 레벨 쉬프팅 된 게이트 스타트펄스, N상 게이트 쉬프트 클럭들을 게이트 쉬프트 레지스터에 공급한다.
게이트 쉬프트 레지스터는 각 프레임의 수직 액티브 기간 내에서 게이트 스타트펄스를 N상 게이트 쉬프트 클럭들에 따라 쉬프트시켜 디스플레이용 게이트신호 및/또는 센싱용 게이트신호를 출력하는 다수의 스테이지들로 구성된다. 스테이지들은 서로 종속적으로 접속된다. 스테이지들 중에서, 최상단 스테이지는 게이트 스타트 펄스에 의해 동작이 활성화되고, 나머지 스테이지들은 앞단 스테이지들 중 어느 하나의 출력 신호(캐리 신호)에 따라 동작이 활성화 된다.
이러한 게이트 쉬프트 레지스터는 GIP(Gate In Panel) 방식으로 표시 패널(10)의 하부 기판 상에 직접 형성될 수 있다. 게이트 쉬프트 레지스터는 표시 패널(10)에서 화소 어레이 바깥의 비 표시영역(즉, 베젤 영역)에 형성되며, 화소 어레이와 동일한 TFT 공정으로 형성될 수 있다.
도 6 내지 도 8은 외부 보상 모듈의 다양한 구현 예들을 보여주는 도면들이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 전계발광 표시장치는 외부 보상 모듈을 구현하기 위해, 칩 온 필름(Chip On Film, COF)에 실장된 드라이버 IC(D-IC)(20)와, 연성 인쇄기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)에 실장된 저장 메모리(50) 및 전원 IC(P-IC)(60)와, 시스템 인쇄기판(System Printed Circuit Board, SPCB)에 실장된 호스트 시스템(40)을 구비할 수 있다.
드라이버 IC(D-IC)(20)는 타이밍 제어부(21), 센싱부(22) 및 데이터전압 생성부(23) 외에도 보상부(32)와 보상 메모리(32)를 더 포함할 수 있다. 이 외부 보상 모듈은 드라이버 IC(D-IC)(20)와 보상 IC(도 1의 '30')가 1칩화 된 것이다. 전원 IC(P-IC)(60)는 이 외부 보상 모듈을 동작시키는 데 필요한 각종 구동전원을 생성한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 유기발광 표시장치는 외부 보상 모듈을 구현하기 위해, 칩 온 필름(COF)에 실장된 드라이버 IC(D-IC)(20)와, 연성 인쇄기판(FPCB)에 실장된 저장 메모리(50) 및 전원 IC(P-IC)(60)와, 시스템 인쇄기판(SPCB)에 실장된 호스트 시스템(40)을 구비할 수 있다.
도 7의 외부 보상 모듈은, 보상부(31)와 보상 메모리(32)를 드라이버 IC(D-IC)(20)에 탑재하지 않고 호스트 시스템(40)에 탑재하는 점에서 도 6과 다르다. 도 7의 외부 보상 모듈은, 보상 IC(도 1의 '30')가 호스트 시스템(40)에 통합된 것으로, 드라이버 IC(D-IC)(20)의 구성을 간소화할 수 있다는 점에서 의미가 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 유기발광 표시장치는 외부 보상 모듈을 구현하기 위해, 칩 온 필름(COF)에 실장된 소스 드라이버 IC(SD-IC)와, 연성 인쇄기판(FPCB)에 실장된 저장 메모리(50), 보상 IC(30), 보상 메모리(32) 및 전원 IC(P-IC)(60)와, 시스템 인쇄기판(SPCB)에 실장된 호스트 시스템(40)을 구비할 수 있다.
도 8의 외부 보상 모듈은, 소스 드라이버 IC(SD-IC)에 데이터전압 생성부(23)와 센싱부(22)만을 실장하여 소스 드라이버 IC(SD-IC)의 구성을 더욱 간소화하고, 타이밍 제어부(31)와 보상부(32)는 별도로 제작된 보상 IC(30)에 실장하는 점에서 차이가 있다. 그리고, 보상 IC(30), 저장 메모리(50), 보상 메모리(32)를 연성 인쇄기판(FPCB)에 함께 실장함으로써, 보상 파라미터의 업 로딩 및 다운 로딩 동작을 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.
도 9 및 도 10은 표시패널에 구비된 화소 어레이의 일 예들을 보여주는 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 화소 어레이는 서로 이웃한 화소들(P)로 이루어진 다수의 표시라인들(L1,L2,L3,L4)을 포함한다. 각 표시라인(L1,L2,L3,L4)은 물리적인 신호라인이 아니라, 서로 이웃한 화소들(P)로 이루어진 화소 블록 라인이다. 각 표시라인(L1,L2,L3,L4)에서, 수평으로 이웃한 화소들(P)은 각각 서로 다른 데이터라인(140)에 접속된다. 각 표시라인(L1,L2,L3,L4)에서, 수평으로 이웃한 화소들(P)은 M(M은 2 이상의 양의 정수)개씩 단위로 서로 다른 센싱라인(150)에 접속됨으로써, 표시패널(10)의 개구율을 높일 수 있다.
도 9를 참조하면, 각 표시라인(L1,L2,L3,L4)에서, 수평으로 이웃한 화소들(P)은 제1 게이트라인(160A)과 제2 게이트라인(160B)에 접속될 수 있다. 다시 말해, 각 표시라인(L1,L2,L3,L4)마다 2개의 게이트라인들(160A,160B)이 할당될 수 있다.
이와 달리, 도 10을 참조하면, 제1 게이트라인(160A)은 각 표시라인(L1,L2,L3,L4)에 개별적으로 접속될 수 있고, 제2 게이트라인(160B)은 인접한 2개의 표시라인들에 공유될 수 있다. 다시 말해, 제1 및 제2 표시라인(L1,L2)은 한 개의 제2 게이트라인(160B)을 공유할 수 있고, 제3 및 제4 표시라인(L3,L4)은 또 다른 한 개의 제2 게이트라인(160B)을 공유할 수 있다. 이렇게 일부 게이트라인을 공유하도록 화소 어레이를 설계하면, 표시패널(10)의 개구율을 증가시킬 수 있고, 또한 게이트 구동부(15)를 간소화할 수 있어 게이트 구동부가 실장되는 베젤 영역을 줄이는 데 효과적이다.
도 11은 도 9 및 도 10의 화소 어레이를 구성하는 화소의 일 등가회로를 보여주는 도면이다.
도 11을 참조하면, 화소 어레이를 구성하는 화소들(P) 각각은, OLED, 구동 TFT(Thin Film Transistor)(DT), 스토리지 커패시터(Cst), 제1 스위치 TFT(ST1), 및 제2 스위치 TFT(ST2)를 구비할 수 있다. 다만, 도 11의 화소 구성은 일 예시에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상은 화소 구조에 제한되지 않는다.
도 11의 화소(P)는 디스플레이 대상 화소일 수도 있고, 센싱 대상 화소일 수도 있다. 따라서, 제1 게이트신호(SCAN1)는 디스플레이용 제1 게이트신호 또는, 센싱용 제1 게이트신호일 수 있다. 제2 게이트신호(SCAN2)는 디스플레이용 제2 게이트신호 또는, 센싱용 제2 게이트신호일 수 있다. 그리고, 데이터전압 생성부(23)에서 데이터라인(140)으로 공급되는 데이터전압은 디스플레이용 데이터전압(도 1의 'Vdata-DIS') 또는, 센싱용 데이터전압(도 1의 'Vdata-SEN')일 수 있다.
OLED는 구동 TFT(DT)로부터 입력되는 픽셀 전류에 따라 발광하는 발광 소자이다. OLED는 애노드전극, 캐소드전극, 및 애노드전극과 캐소드전극 사이에 위치하는 유기화합물층을 포함한다. 애노드전극은 구동 TFT(DT)의 게이트 전극인 제1 노드(N1)에 접속된다. 캐소드전극은 저전위 구동전압(VSS)의 입력단에 접속된다. OLED의 발광량에 따라 해당 화소(P)에 표시되는 영상의 계조값이 결정된다.
구동 TFT(DT)는 게이트-소스 간 전압(Vgs)에 따라 OLED에 입력되는 픽셀 전류를 제어하는 구동 소자이다. 구동 TFT(DT)는 제1 노드(N1)에 접속된 게이트전극, 고전위 구동전압(VDD)의 입력단에 접속된 드레인전극, 및 제2 노드(N2)에 접속된 소스전극을 구비한다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 접속된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)을 정해진 시간 동안 유지한다.
제1 스위치 TFT(ST1)는 제1 게이트신호(SCAN1)에 응답하여 데이터라인(140) 상의 데이터전압을 제1 노드(N1)에 인가한다. 제1 스위치 TFT(ST1)는 제1 게이트라인(160A)에 접속된 게이트전극, 데이터라인(140)에 접속된 드레인전극, 및 제1 노드(N1)에 접속된 소스전극을 구비한다.
제2 스위치 TFT(ST2)는 제2 게이트신호(SCAN2)에 응답하여 제2 노드(N2)와 센싱라인(150) 간의 전류 흐름을 스위칭한다. 제2 스위치 TFT(ST2)는 제2 게이트라인(160B)에 접속된 게이트전극, 센싱라인(150)에 접속된 드레인전극, 및 제2 노드(N2)에 접속된 소스전극을 구비한다. 제2 스위치 TFT(ST2)가 턴 온 되면 제2 노드(N2)와 센싱부(22)가 전기적으로 접속된다.
도 12는 도 9의 화소 어레이를 구동하기 위한 게이트 구동부(15)의 일 예시 구성을 보여주는 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 구동부(15)는, 제1 게이트라인들(160A)에 공급될 제1 게이트신호(SCAN1)를 생성하는 제1 게이트 구동부(15A)와, 제2 게이트라인들(160B)에 공급될 제2 게이트신호(SCAN2)를 생성하는 제2 게이트 구동부(15B)를 포함한다.
구체적으로, 게이트 구동부(15)는, 화소 어레이의 표시라인들(L1 ~ Ln)만큼의 스테이지들(SC1-STG1 ~ SC1-STGn)을 갖는 제1 게이트 구동부(15A)와, 화소 어레이의 표시라인들(L1 ~ Ln)만큼의 스테이지들(SC2-STG1 ~ SC1-STGn)을 갖는 제2 게이트 구동부(15B)를 포함한다.
SC1-DUM, SC2-DUM, SC1-MNT, 및 SC2- MNT 은 더미 스테이지를 의미한다. L Dummy는 더미 표시라인을 지시한다. 그리고, 스테이지들에 인가되는 VGH 및 VGL은 구동 전원을 의미하며, VGH는 게이트 하이전압을, 그리고 VGL은 게이트 로우전압을 지시한다. 더미 스테이지와 더미 표시라인은 선택적으로 포함하거나 제외될 수 있다. 더미 스테이지 및 더미 표시라인에 의해서 더미 표시라인에 인접한 표시라인의 킥백이 저감되므로 인접한 표시라인의 충전 신호가 안정화 될 수 있다. 더미 표시라인의 화소는 표시라인의 화소(P)와 유사하나, 발광하지 않도록 구성될 수 있다. 즉, 더미 표시라인은 적어도 OLED를 포함하지 않거나 또는, 데이터전압을 인가받지 않도록 구성되거나 또는, 게이트신호를 인가받지 않도록 구성될 수 있다.
제1 게이트 구동부(15A)는 디스플레이용 제1 게이트신호(SCAN1)를 생성하여, 디스플레이 대상 표시라인들에 위치하는 제1 게이트라인들(160A), 즉 디스플레이 대상 화소들에 연결된 제1 게이트라인들(160A)에 순차적으로 공급한다. 그리고, 제1 게이트 구동부(15A)는 센싱용 제1 게이트신호(SCAN1)를 생성하여, 적어도 하나 이상의 센싱 대상 표시라인에 위치하는 제1 게이트라인(160A), 즉 센싱 대상 화소들에 연결된 제1 게이트라인(160A)에 공급한다.
제1 게이트 구동부(15A)를 구성하는 스테이지들(SC1-STG1 ~ SC1-STGn) 각각은 1개의 표시라인에 개별적으로 연결될 수 있다. 제1 게이트 구동부(15A)의 스테이지들(SC1-STG1 ~ SC1-STGn)은 제1 게이트 스타트 펄스(G1Vst)를 제1 게이트 쉬프트 클럭군(G1CLK1 ~ G1CLK4)에 따라 순차적으로 쉬프트 시켜, 디스플레이용 제1 게이트신호(SCAN1<1>)와 센싱용 제1 게이트신호(SCAN1)를 생성한다.
제2 게이트 구동부(15B)는 디스플레이용 제2 게이트신호(SCAN2)를 생성하여, 디스플레이 대상 표시라인들에 위치하는 제2 게이트라인들(160B), 즉 디스플레이 대상 화소들에 연결된 제2 게이트라인들(160B)에 순차적으로 공급한다. 그리고, 제2 게이트 구동부(15B)는 센싱용 제2 게이트신호(SCAN2)를 생성하여, 적어도 하나 이상의 센싱 대상 표시라인에 위치하는 제2 게이트라인(160B), 즉 센싱 대상 화소들에 연결된 제2 게이트라인(160B)에 공급한다.
제2 게이트 구동부(15B)를 구성하는 스테이지들(SC2-STG1 ~ SC2-STGn) 각각은 1개의 표시라인에 개별적으로 연결될 수 있다. 제2 게이트 구동부(15B)의 스테이지들(SC2-STG1 ~ SC2-STGn)은 제2 게이트 스타트 펄스(G2Vst)를 제2 게이트 쉬프트 클럭군(G2CLK1 ~ G2CLK4)에 따라 순차적으로 쉬프트 시켜, 디스플레이용 제2 게이트신호(SCAN2)와 센싱용 제2 게이트신호(SCAN2)를 생성한다.
도 13은 도 10의 화소 어레이를 구동하기 위한 게이트 구동부(15)의 일 예시 구성을 보여주는 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 게이트 구동부(15)는, 제1 게이트라인들(160A)에 공급될 제1 게이트신호(SCAN1)를 생성하는 제1 게이트 구동부(15A)와, 제2 게이트라인들(160B)에 공급될 제2 게이트신호(SCAN2)를 생성하는 제2 게이트 구동부(15B)를 포함한다.
구체적으로, 게이트 구동부(15)는, 화소 어레이의 표시라인들(L1 ~ Ln)만큼의 스테이지들(SC1-STG1 ~ SC1-STGn)을 갖는 제1 게이트 구동부(15A)와, 화소 어레이의 표시라인들(L1 ~ Ln) 절반만큼의 스테이지들(SC2-STG1 ~ SC2-STGn/2)(n은 짝수)을 갖는 제2 게이트 구동부(15B)를 포함한다.
제1 게이트 구동부(15A)는 디스플레이용 제1 게이트신호(SCAN1)를 생성하여, 디스플레이 대상 표시라인들에 위치하는 제1 게이트라인들(160A), 즉 디스플레이 대상 화소들에 연결된 제1 게이트라인들(160A)에 순차적으로 공급한다. 그리고, 제1 게이트 구동부(15A)는 센싱용 제1 게이트신호(SCAN1)를 생성하여, 적어도 하나 이상의 센싱 대상 표시라인에 위치하는 제1 게이트라인(160A), 즉 센싱 대상 화소들에 연결된 제1 게이트라인(160A)에 공급한다.
제1 게이트 구동부(15A)를 구성하는 스테이지들(SC1-STG1 ~ SC1-STGn) 각각은 1개의 표시라인에 개별적으로 연결될 수 있다. 제1 게이트 구동부(15A)의 스테이지들(SC1-STG1 ~ SC1-STGn)은 제1 게이트 스타트 펄스(G1Vst)를 제1 게이트 쉬프트 클럭군(G1CLK1 ~ G1CLK4)에 따라 순차적으로 쉬프트 시켜, 디스플레이용 제1 게이트신호(SCAN1)와 센싱용 제1 게이트신호(SCAN1)를 생성한다.
제2 게이트 구동부(15B)는 디스플레이용 제2 게이트신호(SCAN2)를 생성하여, 디스플레이 대상 표시라인들에 위치하는 제2 게이트라인들(160B), 즉 디스플레이 대상 화소들에 연결된 제2 게이트라인들(160B)에 순차적으로 공급한다. 그리고, 제2 게이트 구동부(15B)는 센싱용 제2 게이트신호(SCAN2)를 생성하여, 적어도 하나 이상의 센싱 대상 표시라인에 위치하는 제2 게이트라인(160B), 즉 센싱 대상 화소들에 연결된 제2 게이트라인(160B)에 공급한다.
제2 게이트 구동부(15B)를 구성하는 스테이지들(SC2-STG1 ~ SC2-STGn/2) 각각은 2개의 표시라인에 공통으로 연결될 수 있다. 제2 게이트 구동부(15B)의 스테이지들(SC2-STG1 ~ SC2-STGn/2)은 제2 게이트 스타트 펄스(G2Vst)를 제2 게이트 쉬프트 클럭군(G2CLK1 ~ G2CLK4)에 따라 순차적으로 쉬프트 시켜, 디스플레이용 제2 게이트신호(SCAN2)와 센싱용 제2 게이트신호(SCAN2)를 생성한다.
도 14 및 도 15는 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간 내에서 실시간 센싱이 이뤄지는 본 발명의 실시간 외부 보상 기술을 보여주는 모식도들이다.
본 발명은 실시간 외부 보상방식에 따라 화소(P)의 전기적 특성을 센싱할 때 종래와 같이 수직 블랭크 기간(VB)에서 센싱 구동을 수행하지 않고, 도 14와 같이 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간(VA) 내에서 디스플레이 구동과 함께 센싱 구동을 수행한다. 센싱 구동을 통해 디지털 센싱 데이터(S-DATA)가 얻어지고, 이를 기반으로 보상 값이 업데이트된다.
본 발명은 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간(VA)마다 적어도 1 표시라인씩을 센싱한다. 1 수직 액티브 기간(VA)에서 복수의 표시라인들을 센싱하는 경우, 복수의 표시라인들은 순차 센싱될 수 있다.
센싱 대상 표시라인에 배치된 화소들은 발광하지 않는다. 따라서, 센싱 대상 표시라인이 라인 딤으로 시인되는 것을 최소화하기 위해, 각 센싱 구동 프레임에서 센싱 대상 표시라인의 위치는 비 순차적으로(또는 랜덤(Random)하게) 미리 정해진다. 예를 들어, 도 15와 같이 센싱 대상 표시라인의 위치는, 제n 프레임(Fn)에서 b번째 표시라인(Lb)으로 정해지고, 제n+1 프레임(Fn+1)에서 c번째 표시라인(Lc)으로 정해지며, 제n+2 프레임(Fn+2)에서 a번째 표시라인(La)으로 정해질 수 있다. 여기서, Lc는 Lb와 공간적으로 수 내지 수백 표시라인만큼 떨어져 위치하며, Lb의 하부에 배치되나, 이에 제한되지 않는다. 그리고, La는 Lc와 공간적으로 수 내지 수백 표시라인만큼 떨어져 위치하며, Lc의 상부에 배치되나, 이에 제한되지 않는다. 인간의 눈은 비 순차적 변화에 비해 순차적 변화에 대해 예민하게 반응한다. 따라서, 각 센싱 구동 프레임에서 센싱 대상 표시라인의 위치를 랜덤하게 설정하면, 센싱 대상 표시라인이 라인 딤으로 시인되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 각 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간(VA)에서 디스플레이 구동과 병행하여 센싱 구동을 수행하기 때문에, 시간적 제약없이 원하는 표시라인에 대한 센싱 구동을 용이하게 수행할 수 있다. 구체적으로, 수직 해상도가 N인 표시패널의 N번째 표시라인을 센싱하는 경우, N번째 표시라인에 대한 센싱 구동은 1번째부터 N-1번째 표시라인들에 대한 디스플레이 구동에 이어서 바로 수행된다. N번째 스테이지는 N-1번째 스테이지의 출력 신호에 따라 동작이 활성화 되기 때문에, N번째 표시라인에 대한 센싱 구동을 위해 디스플레이 구동을 위한 N-1번째 스테이지의 출력 신호를 캐리 신호로 이용하는 것이다. 종래 기술과 같이 수직 블랭크 기간(VB)에서 N번째 표시라인에 대한 센싱 구동을 수행하는 경우에는 1번째 내지 N-1번째 스테이지들이 추가로 먼저 동작되어야 하기 때문에 센싱 구동을 위한 셋팅 시간이 길다. 하지만, 본 발명과 같이 각 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간(VA)에서 디스플레이 구동과 병행하여 센싱 구동을 수행하면, 센싱 구동을 위한 셋팅 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 이점이 있다.
센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간(VA)에서 디스플레이 구동과 센싱 구동을 병행하는 일 예를 설명하면 다음과 같다.
도 15의 제n 프레임(Fn)에서 b번째 표시라인(Lb)이 센싱 대상 표시라인으로 정해진 경우, 디스플레이 대상 표시라인들인 1번째 내지 b-1번째 표시라인을 순차적으로 디스플레이 구동(즉, 디스플레이용 게이트신호와 디스플레이용 데이터전압을 서로 동기시켜 인가함으로써 해당 표시라인을 프로그래밍 및 발광 시킴)한 후에, 이어서 디스플레이 구동에 따른 b-1번째 스테이지의 출력 신호를 캐리 신호로 하여 b번째 표시라인(Lb)을 센싱 구동(즉, 센싱용 게이트신호와 센싱용 데이터전압을 서로 동기시켜 해당 표시라인의 화소들에 인가하여 그 화소들의 전기적 특성을 센싱함)한다. 이어서, 센싱 구동에 따른 b번째 스테이지의 출력 신호에 기초하여 b+1번째 내지 마지막 n번째 표시라인을 순차적으로 디스플레이 구동(즉, 디스플레이용 게이트신호와 디스플레이용 데이터전압을 서로 동기시켜 해당 표시라인들의 화소들에 인가함으로써 해당 표시라인들을 프로그래밍 및 발광 시킴)한다.
또한, 도 15의 제n+1 프레임(Fn+1)에서 c번째 표시라인(Lc)이 센싱 대상 표시라인으로 정해진 경우, 디스플레이 대상 표시라인들인 1번째 내지 c-1번째 표시라인을 순차적으로 디스플레이 구동한 후에, 이어서 디스플레이 구동에 따른 c-1번째 스테이지의 출력 신호에 따라 c번째 표시라인(Lc)을 센싱 구동한 후에, 이어서 센싱 구동에 따른 c번째 출력 신호에 기초하여 c+1번째 내지 마지막 n번째 표시라인을 순차적으로 디스플레이 구동한다.
또한, 도 15의 제n+2 프레임(Fn+2)에서 a번째 표시라인(La)이 센싱 대상 표시라인으로 정해진 경우, 디스플레이 대상 표시라인들인 1번째 내지 a-1번째 표시라인을 순차적으로 디스플레이 구동한 후에, 이어서 디스플레이 구동에 따른 a-1번째 스테이지의 출력 신호에 따라 a번째 표시라인(La)을 센싱 구동한 후에, 이어서 센싱 구동에 따른 a번째 출력 신호에 기초하여 a+1번째 내지 마지막 n번째 표시라인을 순차적으로 디스플레이 구동한다.
도 16은 도 12의 게이트 구동부에서 생성되는 제1 및 제2 게이트 신호의 일 예시 파형도들이다.
도 16을 참조하면, k번째 표시라인(Lk)이 센싱 대상 표시라인으로 정해진 경우, k번째 표시라인(Lk)의 상부에 배치된 1번째 내지 k-1번째 표시라인(L1~Lk-1)이 순차적으로 디스플레이 구동된다. 이어서 k번째 표시라인(Lk)이 센싱 구동된다. 그리고 이어서 k번째 표시라인(Lk)의 하부에 배치된 k+1번째 내지 n번째 표시라인(Lk+1~Ln)이 순차적으로 디스플레이 구동된다.
센싱 구동을 위해, k번째 표시라인(Lk)의 제1 게이트라인(160A)에는 센싱 용도의 k번째 제1 게이트신호(SCAN1<k>)가 공급되고, k번째 표시라인(Lk)의 제2 게이트라인(160B)에는 센싱 용도의 k번째 제2 게이트신호(SCAN2<k>)가 공급된다. 센싱용 제1 게이트신호(SCAN1<k>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간과 센싱용 제2 게이트신호(SCAN2<k>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간은 센싱용 데이터전압(Vdata-SEN)이 공급되는 타이밍에 동기된다. 센싱을 위해, 센싱용 제2 게이트신호(SCAN2<k>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간(S-H)은 센싱용 제1 게이트신호(SCAN1<k>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간에 비해 넓을 수 있다. 센싱용 제2 게이트신호(SCAN2<k>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간(S-H)에 따라 센싱 타임이 결정된다. 센싱 타임이 길수록 센싱의 정확도는 향상된다. 다만, 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간 내에서 센싱 타임을 길게 확보하기 위해서는 디스플레이 구간을 줄여야 한다.
k번째 표시라인(Lk)에 포함된 제1 화소(P1)에서, 제1 스위치 TFT(ST1)는 게이트 하이 전압(VGH)의 센싱용 제1 게이트신호(SCAN1<k>)에 따라 턴 온 되고, 제2 스위치 TFT(ST2)는 게이트 하이 전압(VGH)의 센싱용 제2 게이트신호(SCAN1<k>)에 따라 턴 온 된다. 제1 화소(P1)에는 센싱용 데이터전압(Vdata-SEN)에 따른 픽셀 전류가 흐르고, 이 픽셀 전류가 제2 스위치 TFT(ST2)를 통해 센싱라인(150)을 충전시킨다. 센싱부(22)는 센싱라인(150)에 충전된 전압을 센싱하여 제1 화소(P1)의 전기적 특성을 검출할 수 있다.
디스플레이 구동을 위해, 1번째 내지 k-1번째 표시라인(L1~Lk-1), 및 k+1번째 내지 n번째 표시라인(Lk+1~Ln)의 제1 게이트라인(160A)에는 디스플레이 용도의 제1 게이트신호(SCAN1<1~k-1, k+1~n>)가 순차 공급된다. 디스플레이 용도의 제1 게이트신호(SCAN1<1~k-1, k+1~n>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간(D-H)과 디스플레이용 제2 게이트신호(SCAN2<1~k-1, k+1~n>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간은 디스플레이용 데이터전압(Vdata-DIS)이 공급되는 타이밍에 동기된다. 디스플레이 용도의 제1 게이트신호(SCAN1<1~k-1, k+1~n>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간(D-H)과 디스플레이용 제2 게이트신호(SCAN2<1~k-1, k+1~n>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간은 도 16과 같이 서로 같을 수 있다.
도 17은 도 13의 게이트 구동부에서 생성되는 제1 및 제2 게이트 신호의 일 예시 파형도들이다.
도 17을 참조하면, k번째 표시라인(Lk)과 k+1번째 표시라인(Lk+1)이 센싱 대상 표시라인으로 정해진 경우, k번째 표시라인(Lk)의 상부에 배치된 1번째 내지 k-1번째 표시라인(L1~Lk-1)이 순차적으로 디스플레이 구동된다. 이어서 k번째 표시라인(Lk)과 k+1번째 표시라인(Lk+1)이 순차적으로 센싱 구동된다. 그리고 이어서 k+1번째 표시라인(Lk+1)의 하부에 배치된 k+2번째 내지 n번째 표시라인(Lk+2~Ln)이 순차적으로 디스플레이 구동된다.
센싱 구동을 위해, k번째 표시라인(Lk)의 제1 게이트라인(160A)에는 센싱 용도의 k번째 제1 게이트신호(SCAN1<k>)가 공급되고, k번째 표시라인(Lk)의 제2 게이트라인(160B)에는 센싱 용도의 j(j는 k보다 작은 양의 정수)번째 제2 게이트신호(SCAN2<j>)가 공급된다. 그리고, k+1번째 표시라인(Lk+1)의 제1 게이트라인(160A)에는 센싱 용도의 k+1번째 제1 게이트신호(SCAN1<k+1>)가 공급되고, k+1번째 표시라인(Lk+1)의 제2 게이트라인(160B)에는 센싱 용도의 j번째 제2 게이트신호(SCAN2<j>)가 공급된다.
센싱용 제1 게이트신호(SCAN1<k>, SCAN1<k+1>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간과 센싱용 제2 게이트신호(SCAN2<j>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간은 센싱용 데이터전압(Vdata-SEN)이 공급되는 타이밍에 동기된다. 센싱을 위해, 센싱용 제2 게이트신호(SCAN2<j>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간(S-H)은 센싱용 제1 게이트신호(SCAN1<k>, SCAN1<k+1>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간에 비해 넓을 수 있다. 센싱용 제2 게이트신호(SCAN2<j>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간(S-H)에 따라 센싱 타임이 결정된다. 센싱 타임이 길수록 센싱의 정확도는 향상된다. 다만, 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간 내에서 센싱 타임을 길게 확보하기 위해서는 디스플레이 구간을 줄여야 한다.
k번째 표시라인(Lk)에 포함된 제1 화소(P1)에서, 제1 스위치 TFT(ST1)는 게이트 하이 전압(VGH)의 센싱용 제1 게이트신호(SCAN1<k>)에 따라 턴 온 되고, 제2 스위치 TFT(ST2)는 게이트 하이 전압(VGH)의 센싱용 제2 게이트신호(SCAN1<k>)에 따라 턴 온 된다. 제1 화소(P1)에는 센싱용 데이터전압(Vdata-SEN)에 따른 픽셀 전류가 흐르고, 이 픽셀 전류가 제2 스위치 TFT(ST2)를 통해 센싱라인(150)을 충전시킨다. 센싱부(22)는 센싱라인(150)에 충전된 전압을 센싱하여 제1 화소(P1)의 전기적 특성을 검출할 수 있다.
디스플레이 구동을 위해, 1번째 내지 k-1번째 표시라인(L1~Lk-1), 및 k+2번째 내지 n번째 표시라인(Lk+2~Ln)의 제1 게이트라인(160A)에는 디스플레이 용도의 제1 게이트신호(SCAN1<1~k-1, k+1~n>)가 순차 공급된다. 디스플레이 용도의 제1 게이트신호(SCAN1<1~k-1, k+1~n>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간(D-H)과 디스플레이 용도의 제2 게이트신호(SCAN2<1~j-1, j+1~n/2>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간은 디스플레이용 데이터전압(Vdata-DIS)이 공급되는 타이밍에 동기된다. 디스플레이 용도의 제1 게이트신호(SCAN1<1~k-1, k+1~n>)의 게이트 하이 전압(VGH) 구간(D-H)과 디스플레이용 제2 게이트신호(SCAN2<1~j-1, j+1~n/2>) 의 게이트 하이 전압(VGH) 구간은 도 17과 같이 서로 다를 수도 있다.
도 18은 일정 주기내에 할당되는 노멀 구동 프레임과 센싱 구동 프레임을 보여주는 도면이다. 도 19a 및 도 19b는 노멀 구동 프레임과 센싱 구동 프레임을 일정 주기내에 할당하는 예들을 보여주는 도면이다.
도 18을 참조하면, 일정 주기(PED) 내에 A(A≥0) 개의 노멀 구동 프레임(NDF)과, B(B≥1) 개의 센싱 구동 프레임(SDF)이 포함될 수 있다. 다시 말해, 표시패널(10)이 1초 동안에 N(N은 양의 정수)개의 프레임이 할당되도록 NHz의 프레임 주파수로 구동될 경우, 1초 내에 포함되는 센싱 구동 프레임(SDF)의 개수는 1개 내지 N개 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 프레임 주파수가 60Hz인 경우 1초에 60개의 프레임이 할당되는데, 이 중에서 센싱 구동 프레임(SDF)의 개수는 1개 내지 60개 중 어느 하나일 수 있다. 도 19a와 같이 60개의 프레임 중에서, 센싱 구동 프레임(SDF)의 개수가 1개인 경우, 나머지 59개의 프레임은 노멀 구동 프레임(NDF)이 된다. 또한, 60개의 프레임 중에서, 센싱 구동 프레임(SDF)의 개수가 20개인 경우, 나머지 40개의 프레임은 노멀 구동 프레임(NDF)이 된다. 한편, 도 19b와 같이 60개의 프레임 모두가 센싱 구동 프레임(SDF)으로 할당되는 경우에는 노멀 구동 프레임(NDF)은 없다.
일정 주기(PED) 내에 포함되는 센싱 구동 프레임(SDF)의 개수가 많을수록 센싱 주기가 짧아지며, 그 결과 화소의 전기적 특성 변화를 빠르게 보상할 수 있어 화질 향상에 유리하다. 다만, 이 경우 잦은 센싱 동작 및 보상 동작으로 인해 소비전력이 증가될 수 있다. 따라서, 센싱 구동 프레임(SDF)의 개수는 화질 및 소비전력 등을 고려하여 표시패널의 모델 및 스펙에 따라 적절하게 설정되는 것이 바람직하다.
도 20은 센싱 타임을 확보하기 위해, 도 12의 게이트 구동부에 입력될 게이트 타이밍 제어신호의 변조 예를 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 21은 센싱 타임을 확보하기 위해, 도 13의 게이트 구동부에 입력될 게이트 타이밍 제어신호의 변조 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 본 발명은 센싱 구동 프레임(SDF)의 수직 액티브 기간 내에서 디스플레이 구간을 줄여 센싱 타임을 길게 확보 한다. 이를 위해, 타이밍 제어부(21)는 일정 주기 내에서 미리 결정된 센싱 구동 프레임(SDF)과 노멀 구동 프레임(NDF)의 배치 순서에 맞춰, 게이트 타이밍 제어신호의 클럭 주기를 변경한다. 타이밍 제어부(21)는 센싱 구동 프레임(SDF)에 대한 게이트 타이밍 제어신호의 클럭 주기를 노멀 구동 프레임(NDF)에 대한 게이트 타이밍 제어신호의 클럭 주기에 비해 짧게 할 수 있다. 구체적으로, 타이밍 제어부(21)는 센싱 구동 프레임(SDF)의 디스플레이 구간에 대응되는 게이트 타이밍 제어신호의 클럭 주기를 노멀 구동 프레임(NDF)에 대한 게이트 타이밍 제어신호의 클럭 주기에 비해 짧게 할 수 있다.
타이밍 제어부(21)는 센싱 구동 프레임(SDF)의 디스플레이 구간에 대응되는 게이트 타이밍 제어신호의 클럭 주기를 짧게 하면서 클럭의 펄스폭도 감소시킬 수 있다. 게이트 타이밍 제어신호의 클럭 펄스폭이 감소되면 화소들에 인가되는 게이트신호의 펄스폭이 줄어든다. 화소에 디스플레이용 데이터전압이 충전되는 기간은 게이트신호의 펄스폭에 따라 결정된다. 게이트신호의 펄스폭을 과도하게 줄이면 디스플레이용 데이터전압의 충전 시간이 부족해 질 수 있으므로, 발광에 문제되지 않는 범위내에서 클럭의 주기와 펄스폭을 결정하는 것이 바람직하다.타이밍 제어부(21)는 센싱 구동 프레임(SDF)에 대한 제1 게이트 타이밍 제어신호를, 노멀 구동 프레임(NDF)에 대한 제2 게이트 타이밍 제어신호에 비해 클럭 주기를 더 짧게 한다.
제1 게이트 타이밍 제어신호에는, 센싱 구동 프레임(SDF) 동안 제1 게이트 구동부(15A)에 인가되는 제1 게이트 쉬프트 클럭군(G1CLK1 ~ G1CLK4)과, 제2 게이트 구동부(15B)에 인가되는 제2 게이트 쉬프트 클럭군(G2CLK1 ~ G2CLK4)이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 게이트 타이밍 제어신호에는, 노멀 구동 프레임(NDF) 동안 제1 게이트 구동부(15A)에 인가되는 제1 게이트 쉬프트 클럭군(G1CLK1 ~ G1CLK4)과, 제2 게이트 구동부(15B)에 인가되는 제2 게이트 쉬프트 클럭군(G2CLK1 ~ G2CLK4)이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다시 말해, 타이밍 제어부(21)는 제1 및 제2 게이트 쉬프트 클럭군(G1CLK1 ~ G1CLK4, G2CLK1 ~ G2CLK4)의 클럭 주기를 노멀 구동 프레임(NDF)에 비해 센싱 구동 프레임(SDF)에서 더 높인다. 도면에서와 같이, k번째 표시라인에 인가되는 센싱용 게이트신호를 생성하는 데 기초가 되는 센싱용 게이트 쉬프트 클럭이 G1CLK1과 G2CLK1으로 설정된 경우, 센싱 타임은 G2CLK1의 펄스폭(구체적으로 P2'의 펄스폭)에 따라 결정된다. 노멀 구동 프레임(NDF)에서는 이러한 센싱용 게이트 쉬프트 클럭이 필요없고 디스플레이용 게이트 쉬프트 클럭만이 인가되므로 제1 및 제2 게이트 쉬프트 클럭군(G1CLK1 ~ G1CLK4, G2CLK1 ~ G2CLK4)의 클럭 주기를 줄일 필요가 없다. 하지만, 센싱 구동 프레임(SDF)에서 제1 및 제2 게이트 쉬프트 클럭군(G1CLK1 ~ G1CLK4, G2CLK1 ~ G2CLK4)의 디스플레이용 게이트 쉬프트 클럭에 해당되는 부분의 클럭 주기를 높이면, 충분한 기간만큼 센싱용 게이트 쉬프트 클럭이 인가될 수 있다.
센싱 구동 프레임(SDF)의 수직 액티브 기간 내에서 k번째 표시라인을 센싱한다고 가정하면, 제1 게이트 타이밍 제어신호에 따라 게이트 구동부의 1번째 내지 k-1번째 스테이지가 빠르게 구동되고, 이어서 게이트 구동부의 k번째 스테이지가 구동되고, 이어서 제1 게이트 타이밍 제어신호에 따라 게이트 구동부의 k+1번째 내지 n번째 스테이지가 빠르게 구동된다.
반면, 노멀 구동 프레임(NDF)에서는 제2 게이트 타이밍 제어신호에 따라 게이트 구동부의 1번째 내지 n번째 스테이지가, 센싱 구동 프레임(SDF)에서 동작되는 k번째 이외의 나머지 스테이지들에 비해 상대적으로 느리게 구동된다.
한편, 타이밍 제어부(21)는 센싱 구동 프레임(SDF)의 수직 액티브 기간 동안, 연속된 제1 펄스(P1/P1')와 제2 펄스(P2/P2')를 포함하도록 센싱용 게이트 쉬프트 클럭(G1CLK1,G2CLK1)을 출력할 수 있다. 여기서, 제1 펄스(P1/P1')는 블랙 계조용 데이터전압(Vdata-BLK)을 화소에 인가하기 위한 것이고, 제2 펄스(P2/P2')는 센싱용 데이터전압(Vdata-SEN)을 화소에 인가하기 위한 것이다.
이때, 데이터전압 생성부는 제1 펄스(P1/P1')의 센싱용 게이트 쉬프트 클럭(G1CLK1,G2CLK1)에 동기하여 블랙 계조용 데이터전압(Vdata-BLK)을 표시패널의 센싱 대상 표시라인에 위치하는 화소들에 인가함으로써, 화소들을 초기화할 수 있다. 블랙 계조용 데이터전압(Vdata-BLK)으로 화소들을 초기화하면, 구동 소자의 게이트전위가 블랙 계조 레벨로 일정하게 된다.
이어서, 데이터전압 생성부는 제2 펄스(P2/P2')의 센싱용 게이트 쉬프트 클럭(G1CLK1,G2CLK1)에 동기하여 센싱용 데이터전압(Vdata-SEN)을 표시패널의 센싱 대상 표시라인에 위치하는 화소들에 인가할 수 있다. 블랙 계조 레벨로 초기화된 상태에서 센싱용 데이터전압(Vdata-SEN)이 화소들에 인가되면, 구동소자의 게이트 전위가 정확히 센싱용 데이터전압(Vdata-SEN)으로 셋팅될 수 있다.센싱 타임은 P2'의 하이 구간으로 결정된다. 다시 말해, P2'의 하이 구간에서 샘플링 신호(SEN)에 따라 센싱이 이뤄지며, 센싱 결과가 ADC에서 디지털 센싱 데이터로 출력된다. 한편, 도 20 및 도 21에는 블랙 계조용 데이터전압(Vdata-BLK)을 화소에 인가하기 위한 제1 펄스(P1/P1')가 센싱 타임의 전단에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 기술적 사상에 이에 한정되지 않는다. 블랙 계조용 데이터전압(Vdata-BLK)을 화소에 인가하기 위한 제1 펄스(P1/P1')는 센싱 타임의 후단에 위치할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간에서 디스플레이 구동과 병행하여 센싱 구동을 수행하기 때문에, 시간적 제약없이 원하는 표시라인에 대한 센싱 구동을 용이하게 수행할 수 있다. 더욱이, 본 발명은 노멀 구동 프레임에 비해 센싱 구동 프레임에서 게이트 타이밍 제어신호의 클럭 주기를 더 짧게 함으로써, 센싱 타임을 충분히 확보하고 센싱의 정확도를 높일 수 있다. 또한, 본 발명은 이웃한 센싱 구동 프레임에서 센싱 대상 표시라인의 위치를 비 순차적으로(또는 랜덤(Random)하게) 설정함으로써, 센싱 대상 표시라인이 라인 딤으로 시인되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10 : 표시패널 20 : 드라이버 IC
15 : 게이트 구동부 21: 타이밍 제어부
22 : 센싱부 23 : 데이터전압 생성부
30 : 보상 IC 40 : 호스트 시스템
50 : 저장 메모리

Claims (21)

  1. 복수 개의 화소 및 복수 개의 표시라인이 구비된 표시패널; 및
    센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간 동안, 상기 복수의 표시라인 중에서 일부 표시라인을 센싱 구동하고 나머지 표시라인을 디스플레이 구동시키기 위한 제1 게이트 타이밍 제어신호를 출력하고,
    노멀 구동 프레임의 수직 액티브 기간 동안, 상기 복수의 표시라인 모두를 디스플레이 구동시키기 위한 제2 게이트 타이밍 제어신호를 출력하는 타이밍 제어부를 포함하고,
    상기 제1 게이트 타이밍 제어신호와 상기 제2게이트 타이밍 제어신호는 클럭 주기가 서로 다르며,
    상기 타이밍 제어부는,
    상기 제1 게이트 타이밍 제어신호에 복수의 제1 게이트 쉬프트 클럭을 포함하여 출력하고,
    상기 제2 게이트 타이밍 제어신호에 복수의 제2 게이트 쉬프트 클럭을 포함하여 출력하며,
    상기 제1 게이트 쉬프트 클럭의 주기는 상기 제2 게이트 쉬프트 클럭의 주기에 비해 짧은 외부 보상용 표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부는,
    상기 제1 게이트 쉬프트 클럭을 상기 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간 동안에 출력하며,
    상기 제1 게이트 쉬프트 클럭에 상기 일부 표시라인을 센싱 구동시키는 데 필요한 제1 센싱용 게이트 쉬프트 클럭과, 상기 나머지 표시라인을 디스플레이 구동시키는 데 필요한 제1 디스플레이용 게이트 쉬프트 클럭을 포함하여 출력하는 외부 보상용 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부는,
    상기 제2 게이트 쉬프트 클럭을 상기 노멀 구동 프레임의 수직 액티브 기간 동안에 출력하며,
    상기 제2 게이트 쉬프트 클럭에 상기 표시라인 모두를 디스플레이 구동시키는 데 필요한 제2 디스플레이용 게이트 쉬프트 클럭을 포함하여 출력하는 외부 보상용 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이용 게이트 쉬프트 클럭의 주기는 상기 제2 디스플레이용 게이트 쉬프트 클럭의 주기에 비해 짧은 외부 보상용 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부는,
    프레임 주파수에 따른 일정 주기 내에 A(A≥0) 개의 상기 노멀 구동 프레임과, B(B≥1) 개의 상기 센싱 구동 프레임을 할당하는 외부 보상용 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 표시패널이 1초 동안에 N(N은 양의 정수)개의 프레임이 할당되도록 NHz의 프레임 주파수로 구동될 경우, 상기 1초 내에 포함되는 상기 센싱 구동 프레임의 개수는 1개 내지 N개 중 어느 하나인 외부 보상용 표시장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부는,
    연속된 제1 펄스와 제2 펄스를 포함하도록 상기 제1 센싱용 게이트 쉬프트 클럭을 출력하는 외부 보상용 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 센싱용 게이트 쉬프트 클럭의 상기 제1 펄스에 동기하여 블랙 계조용 데이터전압을 상기 표시패널의 일부 표시라인에 위치하는 화소들에 인가하고,
    상기 제1 센싱용 게이트 쉬프트 클럭의 상기 제2 펄스에 동기하여 센싱용 데이터전압을 상기 표시패널의 일부 표시라인에 위치하는 화소들에 인가하는 데이터전압 생성부를 더 포함하는 외부 보상용 표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 데이터전압 생성부는,
    상기 제1 디스플레이용 게이트 쉬프트 클럭에 동기하여 디스플레이용 데이터전압을 상기 표시패널의 나머지 표시라인에 위치하는 화소들에 인가하는 외부 보상용 표시장치.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 센싱용 게이트 쉬프트 클럭을 기반으로 센싱용 게이트신호를 출력하는 적어도 하나 이상의 스테이지를 갖는 게이트 구동부를 더 포함하고,
    이웃한 센싱 구동 프레임에서 상기 센싱용 게이트신호를 출력하는 스테이지의 위치가 서로 다른 외부 보상용 표시장치.
  12. 복수 개의 화소 및 복수 개의 표시라인이 구비된 표시패널을 갖는 외부 보상용 표시장치의 구동방법에 있어서,
    센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간 동안, 상기 복수의 표시라인 중에서 일부 표시라인을 센싱 구동하고 나머지 표시라인을 디스플레이 구동시키기 위한 제1 게이트 타이밍 제어신호를 출력하는 단계; 및
    노멀 구동 프레임의 수직 액티브 기간 동안, 상기 복수의 표시라인 모두를 디스플레이 구동시키기 위한 제2 게이트 타이밍 제어신호를 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 게이트 타이밍 제어신호와 상기 제2게이트 타이밍 제어신호는 클럭 주기가 서로 다르며,
    상기 제1 게이트 타이밍 제어신호는 복수의 제1 게이트 쉬프트 클럭을 포함하고,
    상기 제2 게이트 타이밍 제어신호는 복수의 제2 게이트 쉬프트 클럭을 포함하며,
    상기 제1 게이트 쉬프트 클럭의 주기는 상기 제2 게이트 쉬프트 클럭의 주기에 비해 짧은 외부 보상용 표시장치의 구동방법.
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 게이트 쉬프트 클럭은,
    상기 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간 동안에 출력되며, 상기 일부 표시라인을 센싱 구동시키는 데 필요한 제1 센싱용 게이트 쉬프트 클럭과, 상기 나머지 표시라인을 디스플레이 구동시키는 데 필요한 제1 디스플레이용 게이트 쉬프트 클럭을 포함하는 외부 보상용 표시장치의 구동방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제2 게이트 쉬프트 클럭은,
    상기 노멀 구동 프레임의 수직 액티브 기간 동안에 출력되며, 상기 표시라인 모두를 디스플레이 구동시키는 데 필요한 제2 디스플레이용 게이트 쉬프트 클럭을 포함하는 외부 보상용 표시장치의 구동방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이용 게이트 쉬프트 클럭의 주기는 상기 제2 디스플레이용 게이트 쉬프트 클럭의 주기에 비해 짧은 외부 보상용 표시장치의 구동방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    프레임 주파수에 따른 일정 주기 내에 A(A≥0) 개의 상기 노멀 구동 프레임과, B(B≥1) 개의 상기 센싱 구동 프레임이 포함되는 외부 보상용 표시장치의 구동방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 표시패널이 1초 동안에 N(N은 양의 정수)개의 프레임이 할당되도록 NHz의 프레임 주파수로 구동될 경우, 상기 1초 내에 포함되는 상기 센싱 구동 프레임의 개수는 1개 내지 N개 중 어느 하나인 외부 보상용 표시장치의 구동방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 센싱용 게이트 쉬프트 클럭은,
    연속된 제1 펄스와 제2 펄스를 포함하는 외부 보상용 표시장치의 구동방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제1 센싱용 게이트 쉬프트 클럭의 상기 제1 펄스에 동기하여 블랙 계조용 데이터전압을 상기 표시패널의 일부 표시라인에 위치하는 화소들에 인가하는 단계; 및
    상기 제1 센싱용 게이트 쉬프트 클럭의 상기 제2 펄스에 동기하여 센싱용 데이터전압을 상기 표시패널의 일부 표시라인에 위치하는 화소들에 인가하는 단계를 더 포함하는 외부 보상용 표시장치의 구동방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이용 게이트 쉬프트 클럭에 동기하여 디스플레이용 데이터전압을 상기 표시패널의 나머지 표시라인에 위치하는 화소들에 인가하는 단계를 더 포함하는 외부 보상용 표시장치의 구동방법.
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