KR102613850B1 - 드라이버 집적회로와 그를 포함한 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 드라이버 집적회로는, 복수의 DAC-AMP를 포함하고, 제1모드 시 상기 복수의 DAC-AMP가 각각 영상 데이터전압을 생성하여 픽셀이 연결된 데이터라인들에 각각 데이터전압을 공급하고, 제2모드 시 상기 복수의 DAC-AMP가 각각 전류 센싱을 위한 구성으로 동작하여 상기 픽셀 중 어느 하나에 센싱용 데이터전압을 공급하고 센싱라인으로 입력되는 상기 픽셀의 센싱전류를 센싱하는 복수의 DAC-AMP를 포함하는 DAC부; 및 상기 제1모드 시 상기 복수의 DAC-AMP를 상기 데이터라인들에 각각 연결하고, 상기 제2모드 시 상기 복수의 DAC-AMP 중 어느 하나를 상기 데이터라인들 중 어느 하나와 연결하는 스위칭부를 포함한다. 이에, 데이터전압을 공급하는 DAC들을 각각 전류 적분기, 비교기, 피드백 DAC 및 센싱전류 측정을 위한 기준전압 생성용 DAC로 동작하도록 제어함으로써 별도의 전류 센싱부를 구비하지 않고도 전류센싱 기능을 수행할 수 있다. 이에, 전류 센싱부를 구성하기 위한 전류 적분기 앰프(CI-AMP)와 ADC 등의 구성을 삭제할 수 있으므로 소스 드라이버 IC(SD-IC)의 사이즈를 현저히 감소시킬 수 있다.

Description

드라이버 집적회로와 그를 포함한 표시장치{DRIVER INTEGRATED CIRCUIT AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 드라이버 집적회로와 그를 포함한 표시장치에 관한 것이다.
유기발광 표시장치는 OLED를 각각 포함한 픽셀들을 게이트전극과 소스전극 사이에 걸리는 전압에 따라 OLED에 흐르는 구동전류를 제어하는 구동 소자 즉, 구동 TFT(Thin Film Transistor)를 포함한다. OLED와 구동 TFT는 온도나 열화에 의해 그 전기적 특성이 변할 수 있으며, 전기적 특성이 픽셀들마다 달라지면 동일 비디오데이터에 대해 픽셀들 간 휘도가 달라지므로 원하는 화상 구현이 어렵다.
OLED 또는 구동 TFT에 대한 전기적 특성 변화를 보상하기 위한 기술 중 외부 보상 기술이 알려져 있다. 외부 보상 기술은 OLED나 구동 TFT의 전기적 특성 변화를 센싱하고, 그 센싱 결과를 기초로 디지털 비디오 데이터를 변조하는 것이다. 외부 보상 기술을 구현하기 위해서는 픽셀들의 전류를 센싱하기 위한 전류 센싱부가 필요하다. 통상적으로 전류 센싱부는 전류 적분기와 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital Converter, 이하, ADC라 함)로 구성되어, 소스 드라이버 집적회로(Source Driver Integrated Circuit, 이하 SD-IC라 함)에 내장된다.
전류 센싱부 기능이 추가되면 SD-IC 내에 전류 적분기 및 ADC를 추가로 설계해야 함으로 SD-IC의 사이즈가 증가하는 문제점이 있다. 이에, 전류 센싱 기능은 유지하면서 SD-IC의 사이즈의 증가를 최소화하기 위한 연구가 계속되고 있다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 전류 센싱 기능을 위한 ADC 등의 개수 증가로 인해 드라이버 IC의 칩 사이즈가 증가되는 것을 최소화할 수 있는 드라이버 집적회로와 그를 포함한 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명의 드라이버 집적회로는, 복수의 DAC-AMP를 포함하고, 제1모드 시 상기 복수의 DAC-AMP가 각각 영상 데이터전압을 생성하여 픽셀이 연결된 데이터라인들에 각각 데이터전압을 공급하고, 제2모드 시 상기 복수의 DAC-AMP가 각각 전류 센싱을 위한 구성으로 동작하여 상기 픽셀 중 어느 하나에 센싱용 데이터전압을 공급하고 센싱라인으로 입력되는 상기 픽셀의 센싱전류를 센싱하는 복수의 DAC-AMP를 포함하는 DAC부; 및 상기 제1모드 시 상기 복수의 DAC-AMP를 상기 데이터라인들에 각각 연결하고, 상기 제2모드 시 상기 복수의 DAC-AMP 중 어느 하나를 상기 데이터라인들 중 어느 하나와 연결하는 스위칭부;를 포함한다.
상기 복수의 DAC-AMP는, 상기 제2모드 시 전류 적분기로 동작하는 DAC-AMP, 비교기로 동작하는 DAC-AMP, 상기 비교기에 전압을 피드백하는 피드백 DAC를 포함할 수 있다.
상기 적분기로 동작하는 DAC-AMP는 상기 센싱전류가 입력되는 반전 입력단, 기준전압에 연결되는 비반전 입력단 및 상기 센싱전류의 적분값이 출력되는 출력단을 포함하고, 상기 비반전 입력단과 상기 출력단 사이에 연결되는 적분 캐패시터; 및 상기 적분 캐패시터에 병렬로 연결되는 초기화 스위치;를 포함할 수 있다.
상기 적분기로 동작하는 DAC-AMP의 출력단에 연결되어 상기 센싱전류의 적분값을 저장 및 출력하는 샘플링 앤 홀드부를 더 포함할 수 있다.
상기 비교기로 동작하는 DAC-AMP는 상기 센싱전류의 적분값이 입력되는 반전 입력단, 피드백 전압에 연결되는 비반전 입력단 및 상기 센싱전류의 적분값과 상기 피드백 전압의 비교값을 출력하는 출력단을 포함하고, 상기 출력단에 연결되어 상기 비교기의 출력값에 따른 디지털 데이터를 출력하는 로직부; 를 포함할 수 있다.
상기 피드백 DAC는, 상기 로직부와 상기 비교기의 상기 비반전 입력단 사이에 연결되어 상기 로직부에서 출력된 상기 디지털 데이터를 아날로그 전압으로 변환하여 상기 피드백 전압을 인가할 수 있다.
상기 로직부는, 상기 비교기의 출력값이 상기 센싱전류의 적분값과 상기 피드백 전압이 동일한 것으로 출력된 경우 상기 디지털 데이터를 상기 센싱전류의 센싱 데이터로 출력할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명의 표시장치는, 다수의 픽셀들과 상기 픽셀들에 연결된 데이터 라인 및 센싱 라인이 구비된 표시패널; 및 상기 데이터 라인에 영상 데이터전압을 공급하는 복수의 DAC-AMP를 포함하는 소스 드라이버 IC를 포함하고, 상기 소스 드라이버 IC는, 제1모드 시 상기 복수의 DAC-AMP는 상기 데이터라인에 상기 영상 데이터전압을 인가하고, 제2모드 시 상기 복수의 DAC-AMP는 각각 전류 센싱을 위한 구성으로 동작하여 상기 픽셀 중 어느 하나에 센싱용 데이터전압을 공급하고 센싱라인으로 입력되는 상기 픽셀의 센싱전류를 센싱한다.
상기 소스 드라이버 IC는, 상기 제1모드 시 상기 복수의 DAC-AMP를 상기 데이터라인들에 각각 연결하고, 상기 제2모드 시 상기 복수의 DAC-AMP 중 어느 하나를 상기 데이터라인들 중 어느 하나와 연결하는 스위칭부를 포함할 수 있다.
상기 제2모드 시 상기 소스 드라이버 IC의 동작을 제어하여, 상기 센싱용 데이터전압에 따른 상기 픽셀의 센싱전류의 센싱 데이터를 입력받는 타이밍 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 DAC-AMP는, 상기 제2모드 시 전류 적분기로 동작하는 DAC-AMP, 비교기로 동작하는 DAC-AMP, 상기 비교기에 전압을 피드백하는 피드백 DAC를 포함할 수 있다.
상기 적분기로 동작하는 DAC-AMP는 상기 센싱전류가 입력되는 반전 입력단, 기준전압에 연결되는 비반전 입력단 및 상기 센싱전류의 적분값이 출력되는 출력단을 포함하고, 상기 비반전 입력단과 상기 출력단 사이에 연결되는 적분 캐패시터; 및 상기 적분 캐패시터에 병렬로 연결되는 초기화 스위치; 및 상기 적분기로 동작하는 DAC-AMP의 출력단에 연결되어 상기 센싱전류의 적분값을 저장 및 출력하는 샘플링 앤 홀드부;를 포함할 수 있다.
상기 비교기로 동작하는 DAC-AMP는 상기 센싱전류의 적분값이 입력되는 반전 입력단, 피드백 전압에 연결되는 비반전 입력단 및 상기 센싱전류의 적분값과 상기 피드백 전압의 비교값을 출력하는 출력단을 포함하고, 상기 출력단에 연결되어 상기 비교기의 출력값에 따른 디지털 데이터를 출력하는 로직부;를 포함할 수 있다.
상기 피드백 DAC는, 상기 로직부와 상기 비교기의 상기 비반전 입력단 사이에 연결되어 상기 로직부에서 출력된 상기 디지털 데이터를 아날로그 전압으로 변환하여 상기 비교기에 상기 피드백 전압을 인가할 수 있다.
상기 로직부는, 상기 비교기의 출력값이 상기 센싱전류의 적분값과 상기 피드백 전압이 동일한 것으로 출력된 경우 상기 디지털 데이터를 상기 센싱전류의 센싱 데이터로 출력할 수 있다.
본 발명의 드라이브 IC 및 그를 포함하는 표시장치는, 데이터전압을 공급하는 DAC들을 각각 전류 적분기, 비교기, 피드백 DAC 및 센싱전류 측정을 위한 기준전압 생성용 DAC로 동작하도록 제어함으로써 별도의 전류 센싱부를 구비하지 않고도 전류센싱 기능을 수행할 수 있다. 이에, 전류 센싱부를 구성하기 위한 전류 적분기 앰프(CI-AMP)와 ADC 등의 구성을 삭제할 수 있으므로 소스 드라이버 IC(SD-IC)의 사이즈를 현저히 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 개략적인 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 드라이버 IC와 픽셀 어레이의 개략적인 구성 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 픽셀 어레이의 상세 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 드라이버 IC의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 드라이버 IC의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 드라이버 IC와 픽셀 어레이의 구성을 상세히 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 드라이버 IC의 제1동작 모드 시 회로 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7의 제1동작 모드 시 스위치 제어를 위한 제어 파형도를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 드라이버 IC의 제2동작 모드 시 회로 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9의 제2동작 모드 시 스위치 제어를 위한 제어 파형도를 보여주는 도면이다.
도 11은 도 9의 제2동작 모드 시 등가회로를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 드라이버 IC의 제2동작 모드 시 동작 흐름을 보여주는 도면이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 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.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용될 수 있으나, 이 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 실질적으로 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서, 본 명세서와 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 개략적인 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 표시장치는, 다수의 픽셀이 형성된 표시패널(10), 스캔 구동부(13), 데이터 구동부(12) 및 타이밍 제어부(11) 등을 포함한다.
표시패널(10)에는 다수의 데이터라인들(14A), 다수의 센싱라인들(14B) 및 다수의 스캔 라인들(15)이 배치된다. 다수의 데이터라인들(14A), 다수의 센싱라인들(14B) 및 다수의 스캔 라인들(15)의 교차 영역에는 픽셀들(PXL)이 배치된다. 픽셀들(PXL)은 빛을 발광하는 유기발광소자(이하 OLED)와 이를 구동하기 위한 구동 트랜지스터(이하 구동 TFT) 등을 각각 포함한다.
타이밍 제어부(11)는 영상 처리부로부터 데이터 인에이블 신호(DE) 또는 수직 동기신호, 수평 동기신호 및 클럭신호 등을 포함하는 구동신호와 더불어 데이터신호(DATA)를 공급받는다. 타이밍 제어부(11)는 구동신호에 기초하여 스캔 구동부(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 출력한다.
스캔 구동부(13)는 타이밍 제어부(11)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔신호를 출력한다. 스캔 구동부(13)는 스캔라인들(15)을 통해 스캔하이전압과 스캔로우전압으로 이루어진 스캔신호를 출력한다. 스캔 구동부(13)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성되거나 표시패널(10)에 게이트인패널(Gate In Panel) 방식으로 형성될 수 있다.
데이터 구동부(12)는 타이밍 제어부(11)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 감마 기준전압을 기반으로 디지털 형태의 데이터신호(DATA)를 아날로그 형태의 데이터전압으로 변환한다.
픽셀들(PXL)에 포함된 OLED나 구동 TFT와 같은 소자는 구동 시간에 비례하여 열화되고 특성(예를 들면 문턱전압)이 저하될 수 있다. 이를 보상하기 위해, 데이터 구동부(12)는 픽셀들(PXL) 중 적어도 하나의 픽셀에 포함된 소자의 특성을 센싱하고 센싱된 센싱 데이터(SD)를 타이밍 제어부(11)로 피드백한다. 타이밍 제어부(11)는 데이터 구동부(12)로부터 피드백된 센싱 데이터(SD)에 기초하여 픽셀(P)에 기입할 데이터신호(DATA)를 보정할 수 있다. 픽셀에 포함된 소자를 센싱하는 회로는 데이터 구동부(12)가 아닌 별도의 센싱 회로로 구현될 수 있다. 그러나 이하에서는 센싱 회로가 데이터 구동부(12)의 내부에 포함된 것을 일례로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 구동부와 픽셀 어레이의 개략적인 구성 예를 보여주는 도면이다.
데이터 구동부(12)는 적어도 하나 이상의 소스 드라이버 IC(SD-IC)를 포함한다. 소스 드라이버 IC(SD-IC)는 각 데이터라인(14A)에 연결된 다수의 디지털-아날로그 컨버터들(121)(이하, DAC)과, 센싱 채널을 통해 각 센싱라인(14B)에 연결된 다수의 전류 센싱부들(122)을 구비한다.
소스 드라이버 IC(SD-IC)는 타이밍 콘트롤러(11)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터를 DAC들(121)을 통해 픽셀 어레이로 출력한다. DAC는 화상 표시 동작 시 타이밍 콘트롤러(11)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 화상 표시용 데이터전압으로 변환하여 데이터라인들(14A)에 공급할 수 있다. DAC는 외부 보상 동작 시 일정 레벨의 외부 보상용 데이터전압을 생성하여 데이터라인들(14A)에 공급할 수 있다.
전류 센싱부(122)는 센싱 라인(14B)을 통해 입력되는 픽셀 전류를 감지하고 감지결과를 아날로그-디지털 컨버터들(이하, ADC)를 통해 디지털 센싱값(SD)을 변환하여 출력한다. 전류 센싱부(122)는 전류 적분기와 비교기로 동작할 수 있는 증폭기(Amplifier)를 이용하여 픽셀 전류를 감지할 수 있다.
도 3은 도 2의 픽셀 어레이의 상세 구성을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 각 픽셀(P)은 데이터라인들(14A) 중 어느 하나에, 센싱라인들(14B) 중 어느 하나에, 제1 게이트라인들(15A) 중 어느 하나에, 그리고 제2 게이트라인들(15B) 중 어느 하나에 접속될 수 있다. 픽셀 어레이를 구성하는 픽셀들(P)은 적색을 표시하기 위한 적색(R) 픽셀, 녹색을 표시하기 위한 녹색(G) 픽셀, 청색을 표시하기 위한 청색(B) 픽셀, 및 백색을 표시하기 위한 백색(W) 픽셀을 포함한다. 적색(R) 픽셀, 녹색(G) 픽셀, 청색(B) 픽셀, 및 백색(W) 픽셀을 포함한 4개의 픽셀들이 하나의 픽셀 유닛(UPXL)을 구성할 수 있다. 다만 픽셀 유닛(UPXL)의 구성은 이에 한정되지 않는다.
동일한 픽셀 유닛(UPXL)을 구성하는 픽셀들(P)은 하나의 센싱라인(14B)을 공유할 수 있다. 다만, 도시되어 있지 않지만 동일한 픽셀 유닛(UPXL)을 구성하는 픽셀들(P)이 서로 다른 센싱라인들에 독립적으로 연결될 수도 있다.
픽셀(P) 각각은 도시하지 않은 전원생성부로부터 고전위 구동전압(EVDD)과 저전위 구동전압(EVSS)을 공급받는다.
본 발명의 픽셀(P)은 OLED, 구동 TFT(DT), 스토리지 커패시터(Cst), 제1 스위치 TFT(ST1), 및 제2 스위치 TFT(ST2)를 구비할 수 있다. TFT들은 P 타입으로 구현되거나 또는, N 타입으로 구현되거나 또는, P 타입과 N 타입이 혼용된 하이브리드 타입으로 구현될 수 있다. 또한, TFT의 반도체층은, 아몰포스 실리콘 또는, 폴리 실리콘 또는, 산화물을 포함할 수 있다.
OLED는 소스노드(Ns)에 접속된 애노드전극과, 저전위 구동전압(EVSS)의 입력단에 접속된 캐소드전극과, 애노드 전극과 캐소드전극 사이에 위치하는 유기화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)을 포함할 수 있다.
구동 TFT(DT)는 게이트-소스 간 전압(이하, Vgs라 함)에 따라 OLED에 입력되는 구동 TFT(DT)의 소스-드레인 간 전류(이하, Ids라 함)의 크기를 제어한다. 구동 TFT(DT)는 게이트노드(Ng)에 접속된 게이트전극, 고전위 구동전압(EVDD)의 입력단에 접속된 드레인전극, 및 소스노드(Ns)에 접속된 소스전극을 구비한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 게이트노드(Ng)와 소스노드(Ns) 사이에 접속되어 구동 TFT(DT)의 Vgs를 일정 기간 동안 유지시킨다.
제1 스위치 TFT(ST1)는 스캔 제어신호(SCAN)에 따라 데이터라인(14A)과 게이트노드(Ng) 간의 전기적 접속을 스위칭한다. 제1 스위치 TFT(ST1)는 제1 게이트라인(15A)에 접속된 게이트전극, 데이터라인(14A)에 접속된 드레인전극, 및 게이트노드(Ng)에 접속된 소스전극을 구비한다. 제2 스위치 TFT(ST2)는 센싱 제어신호(SEN)에 따라 소스노드(Ns)와 센싱 라인(14B) 간의 전기적 접속을 스위칭한다. 제2 스위치 TFT(ST2)는 제2 게이트라인(15B)에 접속된 게이트전극, 센싱 라인(14B)에 접속된 드레인전극, 및 소스노드(Ns)에 접속된 소스전극을 구비한다.
이러한 픽셀 어레이를 갖는 본 발명의 표시장치에서 소스 드라이버 IC(SD-IC)는 각 데이터라인(14A)에 연결된 다수의 디지털-아날로그 컨버터들(121)(이하, DAC)를 통해 데이터전압을 공급한다. 또한, 소스 드라이버 IC(SD-IC)는 센싱 채널을 통해 각 센싱라인(14B)으로부터 입력되는 센싱전류를 감지하여 센싱 데이터(SD)를 타이밍 제어부(11)에 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 소스 드라이버 IC(SD-IC)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 소스 드라이버 IC(SD-IC)는 픽셀 유닛(UPXL)에 포함된 각 픽셀(P)에 데이터전압을 공급하는 DAC들을 포함한다. DAC는 각 픽셀(P) 마다 구비되어, 적색(R) 픽셀에 대응되는 DAC(R), 백색(W) 픽셀에 대응되는 DAC(W), 녹색(G) 픽셀에 대응되는 DAC(G), 청색(B) 픽셀에 대응되는 DAC(B)를 포함한다. 각 DAC들은 디지털 영상데이터에 따른 아날로그 데이터전압을 생성하여 해당 픽셀(P)들의 데이터라인들(14A)에 인가한다.
동일한 픽셀 유닛(UPXL)을 구성하는 픽셀들(P)은 하나의 센싱라인(14B)을 공유한다. 이에, 적색(R) 픽셀, 백색(W) 픽셀, 녹색(G) 픽셀 및 청색(B) 픽셀이 연결된 센싱라인(14B)이 전류 센싱부(122)과 연결된다.
전류 센싱부(122)는 전류 적분기 앰프(CI-AMP)와, 적분 커패시터(CFB)와, 리셋 스위치(RST)를 포함한다. 전류 적분기 앰프(CI-AMP)는 센싱라인(14B)과 연결되는 반전 입력단자(-), 기준전압(Vpre)이 인가되는 비반전 입력단자(+), 적분값이 출력되는 출력 단자를 포함한다. 적분 커패시터(CFB)는 전류 적분기 앰프(CI-AMP)의 반전 입력단자(-)와 출력 단자 사이에 접속되어 픽셀 전류를 축적한다. 리셋 스위치(RST)는 전류 적분기 앰프(CI-AMP)의 반전 입력단자(-)와 출력 단자 사이에서 적분 커패시터(CFB)와 병렬로 접속된다. 전류 적분기 앰프(CI-AMP)의 출력 단자에는 샘플링 스위치(SAM)와 샘플 앤 홀드 커패시터(CSH)와 홀딩 스위치(HOLD)를 포함한다. 샘플링 스위치(SAM)가 턴 온 되면 전류 적분기 앰프(CI-AMP)의 출력이 샘플 앤 홀드 커패시터(CSH)에 저장된다. 홀딩 스위치(HOLD)가 턴온 되면 샘플 앤 홀드 커패시터(CSH)에 저장된 센싱 전압이 ADC에 인가된다.
이러한 구성으로 전류 센싱부(122)는 센싱 채널을 통해 입력되는 픽셀 전류를 감지하고 감지결과를 ADC를 통해 디지털 센싱값(SD)을 변환하여 출력할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 소스 드라이버 IC(SD-IC)는 데이터전압을 공급하는 DAC들과 픽셀의 전류를 센싱하기 위한 전류 센싱부(122)을 포함한다. 전류 센싱부(122)는 전류 적분기 앰프(CI-AMP)와 ADC 등을 포함하고 있어 넓은 설계 면적을 필요로 한다. 이에, 본 발명의 제2실시예는 별도의 전류 센싱부(122)을 포함하지 않고, 데이터전압을 공급하는 DAC들을 이용하여 전류 센싱부의 기능을 수행할 수 있는 소스 드라이버 IC(SD-IC)의 구성을 제안한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 드라이버 IC의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 소스 드라이버 IC(SD-IC)는 제1모드 시 각 픽셀(P)이 연결된 데이터라인(14A)에 데이터전압을 공급하고, 제2모드 시 전류 센싱부의 구성으로 동작하는 복수의 DAC들을 포함하는 DAC부(123)와, 제1모드 및 제2모드에서 선택된 픽셀에 따라 DAC들과 데이터라인들(14A) 간의 연결을 제어하는 스위칭부(500)를 포함한다. 여기서, 제1모드는 영상 데이터를 표시하는 표시모드이고, 제2모드는 픽셀의 전류를 센싱하는 센싱모드일 수 있다.
DAC부(123)는 적색(R) 픽셀에 데이터 전압을 공급하는 DACr, 백색(W) 픽셀에 데이터 전압을 공급하는 DACw, 녹색(G) 픽셀에 데이터 전압을 공급하는 DACg, 청색(B) 픽셀에 데이터 전압을 공급하는 DACb를 포함한다. 픽셀에 데이터 전압을 공급하는 DAC(DACr, DACw, DACg, DACb)는 아날로그 전압을 생성하는 DAC Amp의 기능뿐 아니라, 전류 적분기, 혹은, 비교기로 동작할 수 있다. 이에, 본 발명의 제2실시예는 소스 드라이버 IC(SD-IC)의 동작 모드에 따라 DAC(DACr, DACw, DACg, DACb)들을 픽셀에 데이터 전압을 공급하는 DAC Amp로 이용하거나, 전류 적분기, 비교기로 동작시켜 전류 센싱부의 기능을 수행하도록 한다.
제1모드 시 DAC부(123)의 각 DAC(DACr, DACw, DACg, DACb)는 디지털 영상 데이터를 아날로그 영상 전압으로 변환하여 해당 데이터라인(14A)으로 출력한다.
제2모드 시 DAC부(123)의 DAC(DACr, DACw, DACg, DACb)는 전류 센싱부의 기능을 수행하기 위한 구성으로서의 기능을 수행한다. 예컨대, 각각의 DAC(DACr, DACw, DACg, DACb)들은 기준 데이터 전압을 생성하는 DAC, 전류 적분기, 비교기, 피드백 ADC의 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로는, DAC(DACr, DACw, DACg, DACb)들 중, DACb는 전류 센싱을 위한 기준 데이터전압을 생성하는 DAC, DACr은 전류 적분기, DACw는 비교기, DACg는 피드백 ADC의 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 각 DAC(DACr, DACw, DACg, DACb)가 수행하는 기능들은 상술한 설명에 한정되지 않고, 설계방법에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 전류 적분기, 비교기, 피드백 ADC의 기능을 수행하는 각 DAC(DACr, DACw, DACg)는 소스 드라이버 IC(SD-IC) 내에 함께 구비된 샘플 앤 홀드부(515) 및 로직부(550)와 연결되어 전류 센싱부로 동작한다.
스위칭부(500)는 제1모드 시 각 DAC(DACr, DACw, DACg, DACb)와 해당 데이터라인(14Ar, 14Aw, , 14Ag, 14Ab)을 연결하는 제1모드 스위치들(M1)과 제2모드 시 센싱 대상 픽셀을 선택하는 제2모드 스위치들(M2)을 포함한다. 제2모드 스위치들(M2)는 기준 데이터 전압을 공급하는 DACb에 센싱 대상 픽셀의 데이터라인(14A)을 연결할 수 있다.
소스 드라이버 IC(SD-IC)가 제1모드로 동작하면 제1모드 스위치들(M1)이 턴온되어 DAC부(123)의 각 DAC(DACr, DACw, DACg, DACb)와 해당 데이터라인(14Ar, 14Aw, , 14Ag, 14Ab)이 연결한다. 각 DAC(DACr, DACw, DACg, DACb)는 해당 데이터라인(14Ar, 14Aw, , 14Ag, 14Ab)에 연결된 각 픽셀(R, W, G, B)에 데이터전압을 인가할 수 있다.
소스 드라이버 IC(SD-IC)가 제2모드로 동작하면 제1모드 스위치들(M1)은 오프되고, 제2모드 스위치들(M2) 중 선택된 어느 하나가 턴온된다. 제2모드 스위치(M2)가 턴온되면, 기준 데이터 전압을 공급하는 DAC와 선택된 픽셀의 데이터라인(14A)이 연결된다. 나머지 DACr, DACw, DACg는 각각 전류 센싱부의 구성으로 동작한다.
제2모드 동작 시 DAC부(123)의 등가회로를 참조하면, DAC부(123)의 DAC(DACr, DACw, DACg)들은 각각 전류 적분기(510), 비교기(520), 피드백 DAC(530) 및 센싱을 위한 기준전압을 출력하는 전압생성 DAC(540)로 동작한다. 여기서, DAC부(123)는 전류 적분기(510)의 출력을 샘플링하여 출력하기 위한 샘플 앤 홀드부(515)와, 비교기(520)의 출력을 피드백 DAC(530)를 통해 피드백하고 센싱 데이터를 출력하는 로직부(550)를 더 포함한다.
도 5의 등가회로는 제2모드 시 DAC들의 구성을 예시한 것이다.
청색(B) 픽셀에 데이터 전압을 공급하는 DACb는 전류 센싱을 위한 기준 데이터전압 출력용 DAC로 동작한다. DACr은 전류 적분기(510)로 동작하고, DACw는 비교기(520)로 동작하며, DACg는 피드백 DAC(530)로 동작할 수 있다.
전류 적분기(510)로 동작하는 DACr의 반전 입력단자(-)에는 센싱라인(14B)과 연결되고, 비반전 입력단자(+)에는 기준전압(Vpre)이 인가된다. DACr의 반전 입력단자(-)와 출력 단자 사이에는 적분 커패시터(CFB)가 센싱라인(14B)을 통해 입력되는 픽셀의 센싱전류를 축적한다. DACr의 반전 입력단자(-)와 출력 단자 사이에는 리셋 스위치(RST)가 적분 커패시터(CFB)와 병렬로 접속된다. DACr의 출력 단자에는 샘플링 스위치(SAM)와 샘플 앤 홀드 커패시터(CSH)와 홀딩 스위치(HOLD)를 포함하는 샘플 앤 홀드부(515)가 연결된다.
비교기(520)로 동작하는 DACw는 반전 입력단자(-)로 입력되는 샘플 앤 홀드부(515)의 센싱전압과 비반전 입력단자(+)의 입력 전압을 비교하여 비교결과를 출력한다. 비교기(520)로 동작하는 DACw의 출력단에는 로직부(550)와 로직부(550)의 출력결과를 아날로그 전압값으로 변환하여 DACw의 비반전 입력단자(+)로 피드백하는 피드백 DAC(530)가 연결된다.
로직부(550)는 비교기(520)의 비교 결과에 응답하여 최상위 비트(MSB)에서부터 차례대로 디지털 출력 비트값을 결정한다. 로직부(550)에서 출력된 디지털 출력 비트값은 피드백 DAC(530)에서 전압값으로 변환되어 비교기(520)로 동작하는 DACw의 입력단자(+)에 피드백 된다.
로직부(550)는 1단계에서 로직부(550)의 비트를 카운팅하기 위한 변수(c)를 "1" 로 세팅하고, 로직부(550)를 "0"으로 초기화한 후, 2단계에서 로직부(550)의 I비트에 "1"을 할당한다. 이에 로직부(550)에는 1000…000이 설정된다. 이후, 3단계에서 피드백 DAC(530)가 로직부(550)의 값을 디지털-아날로그 변환하여 비교기(520)의 비반전 입력단자(+)에 기준전압으로 입력한다.
비교기(520)는 샘플 앤 홀드부(515)에서 입력되는 센싱전압과 피드백 DAC(530)에서 입력되는 기준전압을 비교한다. 비교 결과, 센싱전압이 기준전압보다 작으면 로직부(550)의 I비트는 "0"으로 클리어 되어 로직부(550)에 0000…000이 설정된다. 반면에, 상기 과정에서 센싱전압이 기준전압보다 크거나 같다면 로직부(550)의 값은 그대로 유지되고, 바로 다음 단계로서 로직부(550)의 비트를 카운팅하기 위한 변수(c)와 로직부(550)의 크기를 나타내는 변수(N)와 비교하게 된다. 비교 결과, 변수(c)가 로직부(550)의 크기를 나타내는 변수(N) 보다 작으면 상기 2단계로 피드백하고, 상기 변수(c)가 변수(N)와 같거나 그보다 크다면 상기 비교동작을 종료하게 된다. 이와 같이, 비교기(520)는 샘플 앤 홀드부(515)에서 입력되는 센싱전압이 로직부(550)의 값보다 크거나 같을 경우에 "1"의 값을, 작을 경우에 "0"의 값을 출력한다. 상기의 과정을 N번째 비트까지 반복 수행한 후의 로직부(550)에 최종 저장된 값이 샘플 앤 홀드부(515)에서 입력되는 센싱전압의 디지털 데이터로 결정될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예는 데이터전압을 공급하는 DAC들을 각각 전류 적분기, 비교기, 피드백 DAC 및 센싱전류 측정을 위한 기준전압 생성용 DAC로 동작하도록 제어함으로써 별도의 전류 센싱부를 구비하지 않고도 전류센싱 기능을 수행할 수 있다. 이에, 전류 센싱부를 구성하기 위한 전류 적분기 앰프(CI-AMP)와 ADC 등의 구성을 삭제할 수 있으므로 소스 드라이버 IC(SD-IC)의 사이즈를 현저히 감소시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 드라이버 IC와 픽셀 어레이의 구성을 상세히 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 소스 드라이버 IC(SD-IC)는 제1모드 시 각 픽셀(P)이 연결된 데이터라인(14A)에 데이터전압을 공급하고, 제2모드 시 전류 센싱부의 구성으로 동작하는 DAC들을 포함하는 DAC부(123)와, 제1모드 및 제2모드에 따라 각 DAC와 데이터라인들(14A) 및 센싱라인(14B) 간의 연결을 제어하는 스위칭부(500)를 포함한다. 여기서, 제1모드는 영상 데이터를 표시하는 표시모드이고, 제2모드는 픽셀의 전류를 센싱하는 센싱모드일 수 있다.
DAC부(123)의 DACr은 전류 적분기, DACw는 비교기, DACg는 피드백 ADC, DACb는 전류 센싱을 위한 기준 데이터전압을 생성하는 DAC의 기능을 수행할 수 있다.
전류 적분기로 동작하는 DACr의 반전 입력단자(-)에는 센싱라인(14B)과 연결되고, 비반전 입력단자(+)에는 기준전압(Vpre)이 인가된다. DACr의 반전 입력단자(-)와 출력 단자 사이에는 적분 커패시터(CFB)가 제2스위치(SW2)와 함께 연결된다. 적분 커패시터(CFB)에는 리셋 스위치(RST)인 제1스위치(SW1)가 병렬로 접속된다. DACr의 출력 단자에는 제3스위치(SW3)와 제4스위치(SW4)를 통해 샘플 앤 홀드 커패시터(CSH)가 연결된다. 전류 적분기에서 출력된 센싱전압은 제5스위치(SW5)를 통해 비교기 기능을 수행하는 DACw의 반전단자(-)로 입력된다.
비교기로 동작하는 DACw는 반전 입력단자(-)로 입력되는 샘플 앤 홀드부(515)의 센싱전압과 비반전 입력단자(+) 입력되는 피드백 전압을 비교하여 비교결과를 출력한다. DACw의 출력단자와 반전 입력단자(-) 사이에는 리셋을 위한 제6스위치(SW6)가 연결된다. DACw의 비반전 입력단자(+)에는 기준전압과의 연결을 제어하는 제7스위치(SW7)가 연결된다. DACw의 출력단자에는 로직부(550)와의 연결을 제어하는 제8스위치(SW8)가 연결된다.
로직부(550)의 출력단에는 로직부(550)에서 출력된 디지털 출력결과를 아날로그 전압값으로 변환하여 DACw의 비반전 입력단자(+)로 피드백하는 DACg가 연결된다. 로직부(550)와 피드백 DACg 사이에는 제10스위치(SW10)이 연결되고 피드백 DACg와 DACw의 비반전 입력단자(+) 사이에는 제9스위치(SW9)가 연결된다.
이상과 같이 전류 적분기, 비교기, 피드백 ADC의 기능을 수행하는 각 DAC(DACr, DACw, DACg)는 소스 드라이버 IC(SD-IC) 내에 함께 구비된 샘플 앤 홀드부(515) 및 로직부(550)와 연결되어 전류 센싱부로 동작한다.
스위칭부(500)의 제1모드 스위치들(M1)은 제1모드 동작 시 모두 턴온되어 DAC부(123)의 각 DAC(DACr, DACw, DACg, DACb)와 해당 데이터라인(14Ar, 14Aw, 14Ag, 14Ab)이 연결한다. 이에, 각 DAC(DACr, DACw, DACg, DACb)는 해당 데이터라인(14Ar, 14Aw, 14Ag, 14Ab)에 연결된 각 픽셀(R, W, G, B)에 데이터전압을 인가할 수 있다.
제2모드 스위치들(M2)은 제2모드 동작 시 어느 하나가 턴온된다. 제2모드 스위치(M2)가 턴온되면, 전류 센싱을 위한 기준 데이터전압을 생성하는 DACb와 선택된 픽셀의 데이터라인(14A)이 연결된다. 전류 센싱을 위한 기준 데이터전압을 입력받은 픽셀은 입력된 데이터전압의 전위에 따라 센싱라인(14B)으로 전류를 출력하게 된다. 픽셀에서 출력된 전류는 센싱라인(14B)을 통해 전류 적분기로 동작하는 DACr의 반전 입력단자(-)에 입력되어 센싱데이터가 출력될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하여 제1동작 모드 시 회로 동작을 설명한다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 드라이버 IC의 제1동작 모드 시 회로 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7의 제1동작 모드 시 스위치 제어를 위한 제어 파형도를 보여주는 도면이다.
제1모드는 영상 데이터를 표시하는 표시모드로서, 스위칭부(500)에 제1모드 선택신호가 입력되면, 제1모드 스위치들(M1)은 각 DAC(DACr, DACw, DACg, DACb)와 해당 데이터라인(14Ar, 14Aw, 14Ag, 14Ab)이 연결되도록 턴온 된다. 제1스위치(SW1), 제3스위치(SW3), 제6스위치(SW6), 제7스위치(SW7)도 턴온된다. 이에, 각 DAC(DACr, DACw, DACg, DACb)는 해당 데이터라인(14Ar, 14Aw, 14Ag, 14Ab)에 연결된 각 픽셀(R, W, G, B)에 데이터전압을 인가할 수 있다.
제1모드에서, 제1스위치(SW1)는 턴온되고, 제2스위치(SW2)는 오프되고, 제3스위치(SW3)는 턴온되고, 제4스위치(SW4)는 오프되고, 제5스위치(SW5)는 오프되고, 제6스위치(SW6)는 턴온되고, 제7스위치(SW7)는 턴온되고, 제8스위치(SW8)는 오프되고, 제9스위치(SW9)는 오프되고, 제10스위치(SW10)는 오프된다.
DACr의 입력단과 출력단을 연결하는 초기화 스위치인 제1스위치(SW1)가 턴온되어 DACr는 이득이 1인 유닛 게인 버퍼로 동작한다. 적분 캐패시터(CFB)를 연결하는 제2스위치(SW2)와 샘플 앤 홀드 캐패시터(CFB)를 연결하는 제4스위치(SW4) 및 출력단을 비교기로 동작하는 DACw와 연결하는 제5스위치(SW5)는 오프된다. 이에, DACr로 입력된 적색(R) 픽셀 데이터(DATA(R))는 DACr을 통해 전압데이터로 출력되고, 그 출력은 제3스위치(SW3)를 통해 적색(R) 픽셀이 연결된 데이터라인(14A)으로 출력된다.
DACw의 입력단과 출력단을 연결하는 초기화 스위치인 제6스위치(SW6)가 턴온되어 DACw는 이득이 1인 유닛 게인 버퍼로 동작한다. DACw의 출력단과 로직부(550)를 연결하는 제8스위치(SW8), 피드백 라인을 연결하는 제9스위치(SW9)는 모두 오프되고,비반전 입력단자(+)에 기준전압을 연결하는 제7스위치(SW7)는 턴온된다. 이에, DACw로 입력된 백색(W) 픽셀 데이터(DATA(W))는 DACw를 통해 전압데이터로 출력되고, 그 출력은 백색(W) 픽셀이 연결된 데이터라인(14A)으로 출력된다.
DACg는 입력된 녹색(G) 픽셀 데이터(DATA(G))를 전압데이터로 출력되고, 그 출력은 백색(G) 픽셀이 연결된 데이터라인(14A)으로 출력된다.
DACb는 청색(B) 픽셀 데이터(DATA(B))를 전압데이터로 출력되고, 그 출력은 청색(B) 픽셀이 연결된 데이터라인(14A)으로 출력된다.
이상과 같이, 제1모드 동작 시 각 DAC(DACr, DACw, DACg, DACb)는 해당 데이터라인(14Ar, 14Aw, 14Ag, 14Ab)에 연결된 각 픽셀(R, W, G, B)에 데이터전압을 인가할 수 있다.
도 9 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 드라이버 IC의 제2동작 모드 시 제2동작 모드 시 회로 구성을 설명한다.
도 9는 소스 드라이버 IC(SD-IC)의 제2동작 모드 시 회로 동작을 도시한 것이고, 도 10은 제2동작 모드 시 스위치 제어를 위한 제어 파형도를 보여주는 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 제2모드는 픽셀의 전류를 센싱하는 센싱모드로서, 스위칭부(500)에 제2모드 선택신호가 입력되면, 제1모드 스위치들(M1)은 DACb와 연결된 스위치 외엔 모두 오프된다. 제2모드 스위치들(M2)은 전류 센싱이 선택된 어느 하나가 턴온된다. 제2모드 스위치(M2)가 턴온되면, 전류 센싱을 위한 기준 데이터전압을 생성하는 DACb와 선택된 픽셀의 데이터라인(14A)이 연결된다.
제2모드는 전류 적분 기간과 샘플링 및 ADC 동작 기간을 포함할 수 있다. 제2모드에서 제1스위치(SW1)는 오프된 상태로 유지되고, 제2스위치(SW2)는 턴온 상태로 유지된다. 제3스위치(SW3)는 전류 적분 기간에서 턴온되고 샘플링 및 ADC 동작 기간에서 오프된다. 제4스위치(SW4)는 턴온 상태로 유지된다. 제5스위치(SW5)는 전류 적분 기간에서 오프되고 샘플링 및 ADC 동작 기간에서 턴온된다. 제6스위치(SW6)는 및 제7스위치(SW7)는 오프된 상태로 유지된다. 제8스위치(SW8), 제9스위치(SW9), 제10스위치(SW10)는 전류 적분 기간에서 오프되고 샘플링 및 ADC 동작 기간에서 턴온된다.
제2모드에서, DACr은 전류 적분기(510), DACw는 비교기(520), DACg는 피드백 ADC(530), DACb는 전류 센싱을 위한 기준 데이터전압을 생성하는 전압생성 DAC(540)의 기능을 수행한다.
제1단계(①)에 전압생성 DAC(540)의 DACb는 전류 센싱을 위한 기준 데이터(DATA_S)를 아날로그 데이터전압으로 변환하여 출력한다. 전압생성 DAC(540)에서 출력된 데이터전압은 제2모드 스위치(M2)가 턴온된 적색(R) 픽셀에 인가된다. 적색(R) 픽셀은 데이터전압을 인가 받아 구동되고, 센싱 제어신호(SEN) 입력에 따라 센싱라인(14B)에 센싱전류를 인가한다.
제2단계(②)에 전류 적분기(510)는 센싱라인(14B)으로 유입되는 센싱전류를 적분하여 센상전압을 출력한다. 전류 적분기(510)는 제2모드의 전류 적분 기간 동안 센싱전류를 적분한다. 이에, 전류 적분기(510)의 동작과 관련 없는 제5 내지 제10 스위치(SW5~SW10)는 전류 적분 기간 동안 오프 상태로 유지된다.
전류 적분기(510)에서 리셋 스위치인 제1스위치(SW1)는 오프된 상태로 유지되고, 제2스위치(SW2)는 턴온 상태로 유지되어 DACr에 피드백 커패시터(CFB)가 연결된다. 제3스위치(SW3) 및 제4스위치(SW4)는 전류 적분 기간에 턴온되어 샘플 앤 홀드 캐패시터(CSH)를 DACr의 출력단에 연결한다. 이에, 전류 적분기(510)의 DACr은 센싱라인(14B)으로 유입되는 센싱전류를 반전 입력단(-)으로 입력받아 센싱전압을 출력하고, 출력된 센싱전압은 샘플 앤 홀드 캐패시터(CSH)에 저장된다.
제3단계(③)에 적분기(510)의 샘플 앤 홀드 캐패시터(CSH)에 저장된 센싱전압이 비교기(520)로 유입된다. 비교기(520)의 DACw에서 출력된 비교값은 로직부(550) 및 피드백 DAC(530)를 통해 비교기(520)로 피드백된다. 이에, 전류 적분기(510)를 연결하는 제3 스위치(SW3)는 오프된다. 제4스위치(SW4) 및 제5스위치(SW5)는 턴온 상태로 유지되어 적분기(510)의 샘플 앤 홀드 캐패시터(CSH)와 비교기(520)의 DACw를 연결한다.
비교기(520)에서 초기화 스위치인 제6스위치(SW6) 및 제7스위치(SW7)는 오프된 상태로 유지된다. 제8스위치(SW8)는 턴온되어 DACw의 출력단에 로직부(550)를 연결하고, 로직부(550)의 출력과 DACw의 비반전 입력단(+) 사이에는 제9스위치(SW9) 및 제10스위치(SW10)가 턴온되어 피드백 ADC(530)가 연결된다. 이에, 비교기(520)의 DACw는 반전 입력단(-)으로 센싱전압을 입력받고 비반전 입력단(+)으로 비교결과를 피드백 받아 비교결과를 출력한다.
로직부(550)는 비교기(520)의 비교결과를 디지털값으로 출력하고 피드백 ADC(530)는 디지털값으로 출력되는 비교결과를 아날로그 전압으로 변환하여 비반전 입력단(+)으로 피드백한다.
제4단계(④)는 비교기(520)의 반전 입력단(-)으로 입력된 센싱전압과 비반전 입력단(+)으로 피드백된 출력단 전압이 동일한 것으로 판단된 경우 로직부(550)에서 센싱전압의 디지털값을 출력한다.
도 11은 도 9의 제2동작 모드 시 등가회로를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 제2동작 모드 시 전류센싱 데이터를 출력하기 위해, DACr은 전류 적분기(510), DACw는 비교기(520), DACg는 피드백 ADC(530)의 기능을 수행할 수 있다.
전류 적분기(510)는 반전 입력단자(-)에는 센싱라인(14B)과 연결되고, 비반전 입력단자(+)에는 기준전압(Vpre)이 인가되는 DACr과, DACr의 반전 입력단자(-)와 출력 단자 사이에 연결된 적분 커패시터(CFB), 적분 커패시터(CFB)와 병렬로 접속된 리셋 스위치(RST)를 포함한다.
전류 적분기(510)의 리셋 스위치(RST)가 턴온되면 DACr의 입력단(+, -) 및 출력단이 모두 동일한 전압으로 초기화 된다. 리셋 스위치(RST)가 오프되면 DACr은 전류 적분기로 동작한다. 이에, DACr의 반전 입력단자(-)에 유입되는 센싱전류에 의해 적분 커패시터(CFB)의 양단 전위차는 센싱 시간이 경과 할수록, 즉 축적되는 센싱전류(IPXL)가 증가할수록 커진다. 그런데, 앰프(AMP)의 특성상 반전 입력단자(-) 및 비 반전입력단자(+)는 가상 접지(Virtual Ground)를 통해 쇼트되어 서로 간 전위차가 0이므로, 반전 입력단자(-)의 전위는 적분 커패시터(CFB)의 전위차 증가에 상관없이 적분기 기준전압(VREF)으로 유지된다. 그 대신, 적분 커패시터(CFB)의 양단 전위차에 대응하여 DACr의 출력단의 전위가 낮아진다. 이러한 원리로 전류 적분기(510)는 센싱라인(14B)으로 입력되는 센싱전류에 따라 센싱전압을 출력한다.
전류 적분기(510)의 출력단에는 샘플 앤 홀드부(515)가 연결된다. 샘플 앤 홀드부(515)는 샘플링 스위치(SAM)와 샘플 앤 홀드 커패시터(CSH)와 홀딩 스위치(HOLD)를 포함하는 샘플 앤 홀드부(515)가 연결된다. 샘플링 스위치(SAM)가 턴 온 되면 전류 적분기(510)에서 출력된 센싱전압이 샘플 앤 홀드 커패시터(CSH)에 저장된다. 홀딩 스위치(HOLD)가 턴온 되면 샘플 앤 홀드 커패시터(CSH)에 저장된 센싱 전압이 비교기(520)에 인가된다.
비교기(520)는 반전 입력단자(-)로 입력된 센싱 전압과 비반전 입력단자(+) 입력된 피드백 전압을 비교하여 비교결과를 출력하는 DACw를 포함한다. DACw는 반전 입력단자(-)로 입력되는 샘플 앤 홀드부(515)의 센싱전압과 비반전 입력단자(+) 입력되는 피드백 전압을 비교한다. DACw의 출력은 로직부(550) 및 피드백 DAC(530)을 통해 DACw의 비반전 입력단자(+)로 피드백된다.
비교기(520)로 동작하는 DACw는 반전 입력단자(-)로 입력되는 샘플 앤 홀드부(515)의 센싱전압과 비반전 입력단자(+)의 입력 전압을 비교하여 비교결과를 출력한다. 비교기(520)로 동작하는 DACw의 출력단에는 로직부(550)와 로직부(550)의 출력결과를 아날로그 전압값으로 변환하여 DACw의 비반전 입력단자(+)로 피드백하는 피드백 DAC(530)가 연결된다.
로직부(550)는 비교기(520)의 비교 결과에 응답하여 최상위 비트(MSB)에서부터 차례대로 디지털 출력 비트값을 결정한다. 로직부(550)에서 출력된 디지털 출력 비트값은 피드백 DAC(530)에서 전압값으로 변환되어 비교기(520)의 비반전 입력단자(+)에 입력된다.
로직부(550)는 1단계에서 로직부(550)의 비트를 카운팅하기 위한 변수(c)를 "1" 로 세팅하고, 로직부(550)를 "0"으로 초기화한 후, 2단계에서 로직부(550)의 I비트에 "1"을 할당한다. 이에 로직부(550)에는 1000…000이 설정된다. 이후, 3단계에서 피드백 DAC(530)가 로직부(550)의 값을 아날로그 전압으로 변환하여 비교기(520)의 비반전 입력단자(+)에 입력한다.
비교기(520)는 샘플 앤 홀드부(515)에서 입력되는 센싱전압과 피드백 DAC(530)에서 입력되는 피드백 전압을 비교한다. 비교 결과, 센싱전압이 피드백 전압보다 작으면 로직부(550)의 I비트는 "0"으로 클리어 되어 로직부(550)에 0000…000이 설정된다. 반면에, 상기 과정에서 센싱전압이 기준전압보다 크거나 같다면 로직부(550)의 값은 그대로 유지되고, 바로 다음 단계로서 로직부(550)의 비트를 카운팅하기 위한 변수(c)와 로직부(550)의 크기를 나타내는 변수(N)와 비교하게 된다. 비교 결과, 변수(c)가 로직부(550)의 크기를 나타내는 변수(N) 보다 작으면 상기 2단계로 피드백하고, 상기 변수(c)가 변수(N)와 같거나 그보다 크다면 상기 비교동작을 종료하게 된다. 이와 같이, 비교기(520)는 샘플 앤 홀드부(515)에서 입력되는 센싱전압이 로직부(550)의 값보다 크거나 같을 경우에 "1"의 값을, 작을 경우에 "0"의 값을 출력한다.
상기의 과정을 N번째 비트까지 반복 수행한 후의 로직부(550)에 최종 저장된 값이 샘플 앤 홀드부(515)에서 입력되는 센싱전압의 디지털 데이터(DATA)로 출력된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예는 데이터전압을 공급하는 DAC들을 각각 전류 적분기, 비교기, 피드백 DAC 및 센싱전류 측정을 위한 기준전압 생성용 DAC로 동작하도록 제어함으로써 별도의 전류 센싱부를 구비하지 않고도 전류센싱 기능을 수행할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 드라이버 IC의 제2동작 모드 시 동작 흐름을 보여주는 도면이다.
제1단계(①)에 전압생성 DAC(540)는 전류 센싱을 위한 기준 데이터를 아날로그 데이터전압으로 변환하여 출력한다. 데이터전압을 입력받은 픽셀은 입력 데이터전압에 따른 센싱전류를 센싱라인에 인가한다.
제2단계(②)에 전류 적분기(510)는 센싱라인(14B)으로 유입되는 센싱전류를 적분하여 센싱전압을 출력한다.
제3단계(③)에 적분기(510)의 센싱전압을 입력받는 비교기(520)와 비교기(520)의 비교결과를 디지털값으로 출력하는 로직부(550), 로직부(550)의 출력을 비교기(520)로 피드백하는 피드백 DAC(530)를 이용하여 센싱전압을 디지털 데이터로 변환한다.
제4단계(④)에 비교기(520)의 반전 입력단(-)으로 입력된 센싱전압과 비반전 입력단(+)으로 피드백된 출력단 전압이 동일한 것으로 판단된 경우 로직부(550)에서 센싱전압의 디지털값을 출력한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 표시패널 11: 타이밍 제어부
12: 데이터 구동부 13: 스캔 구동부
14A: 데이터라인 14B: 센싱라인
123: DAC부 500: 스위칭부
510: 전류 적분기 515: 샘플 앤 홀드부
520: 비교기 530: 피드백 DAC
540: 센싱전압 출력 DAC 550: 로직부

Claims (15)

  1. 복수의 DAC-AMP를 포함하고, 제1모드 시 상기 복수의 DAC-AMP가 각각 영상 데이터전압을 생성하여 픽셀이 연결된 데이터라인들에 각각 데이터전압을 공급하고, 제2모드 시 상기 복수의 DAC-AMP가 각각 전류 센싱을 위한 구성으로 동작하여 상기 픽셀 중 어느 하나의 픽셀에 센싱용 데이터전압을 공급하고 센싱라인으로 입력되는 상기 어느 하나의 픽셀의 센싱전류를 센싱하는 복수의 DAC-AMP를 포함하는 DAC부; 및
    상기 제1모드 시 상기 복수의 DAC-AMP를 상기 데이터라인들에 각각 연결하고, 상기 제2모드 시 상기 복수의 DAC-AMP 중 어느 하나를 상기 데이터라인들 중 어느 하나와 연결하는 스위칭부;
    를 포함하고,
    상기 복수의 DAC-AMP는,
    상기 제2모드 시 전류 적분기로 동작하는 DAC-AMP, 비교기로 동작하는 DAC-AMP, 상기 비교기에 전압을 피드백하는 피드백 DAC를 포함하는 드라이버 집적회로.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전류 적분기로 동작하는 DAC-AMP는 상기 센싱전류가 입력되는 반전 입력단, 기준전압에 연결되는 비반전 입력단 및 상기 센싱전류의 적분값이 출력되는 출력단을 포함하고,
    상기 비반전 입력단과 상기 출력단 사이에 연결되는 적분 캐패시터; 및
    상기 적분 캐패시터에 병렬로 연결되는 초기화 스위치;
    를 포함하는 드라이버 집적회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적분기로 동작하는 DAC-AMP의 출력단에 연결되어 상기 센싱전류의 적분값을 저장 및 출력하는 샘플링 앤 홀드부를 더 포함하는 드라이버 집적회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비교기로 동작하는 DAC-AMP는 상기 센싱전류의 적분값이 입력되는 반전 입력단, 피드백 전압에 연결되는 비반전 입력단 및 상기 센싱전류의 적분값과 상기 피드백 전압의 비교값을 출력하는 출력단을 포함하고,
    상기 출력단에 연결되어 상기 비교기의 출력값에 따른 디지털 데이터를 출력하는 로직부;
    를 포함하는 드라이버 집적회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 피드백 DAC는,
    상기 로직부와 상기 비교기의 상기 비반전 입력단 사이에 연결되어 상기 로직부에서 출력된 상기 디지털 데이터를 아날로그 전압으로 변환하여 상기 피드백 전압을 인가하는 드라이버 집적회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 로직부는,
    상기 비교기의 출력값이 상기 센싱전류의 적분값과 상기 피드백 전압이 동일한 것으로 출력된 경우 상기 디지털 데이터를 상기 센싱전류의 센싱 데이터로 출력하는 드라이버 집적회로.
  8. 다수의 픽셀들과 상기 픽셀들에 연결된 데이터 라인 및 센싱 라인이 구비된 표시패널; 및
    상기 데이터 라인에 영상 데이터전압을 공급하는 복수의 DAC-AMP를 포함하는 소스 드라이버 IC를 포함하고,
    상기 소스 드라이버 IC는,
    제1모드 시 상기 복수의 DAC-AMP는 상기 데이터라인에 상기 영상 데이터전압을 인가하고, 제2모드 시 상기 복수의 DAC-AMP는 각각 전류 센싱을 위한 구성으로 동작하여 상기 픽셀들 중 어느 하나의 픽셀에 센싱용 데이터전압을 공급하고 센싱라인으로 입력되는 상기 어느 하나의 픽셀의 센싱전류를 센싱하고,
    상기 복수의 DAC-AMP는,
    상기 제2모드 시 전류 적분기로 동작하는 DAC-AMP, 비교기로 동작하는 DAC-AMP, 상기 비교기에 전압을 피드백하는 피드백 DAC를 포함하는 표시장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 소스 드라이버 IC는,
    상기 제1모드 시 상기 복수의 DAC-AMP를 상기 데이터라인들에 각각 연결하고, 상기 제2모드 시 상기 복수의 DAC-AMP 중 어느 하나를 상기 데이터라인들 중 어느 하나와 연결하는 스위칭부를 포함하는 표시장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2모드 시 상기 소스 드라이버 IC의 동작을 제어하여, 상기 센싱용 데이터전압에 따른 상기 픽셀의 센싱전류의 센싱 데이터를 입력받는 타이밍 제어부를 더 포함하는 표시장치.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 전류 적분기로 동작하는 DAC-AMP는 상기 센싱전류가 입력되는 반전 입력단, 기준전압에 연결되는 비반전 입력단 및 상기 센싱전류의 적분값이 출력되는 출력단을 포함하고,
    상기 비반전 입력단과 상기 출력단 사이에 연결되는 적분 캐패시터; 및
    상기 적분 캐패시터에 병렬로 연결되는 초기화 스위치; 및
    상기 적분기로 동작하는 DAC-AMP의 출력단에 연결되어 상기 센싱전류의 적분값을 저장 및 출력하는 샘플링 앤 홀드부;
    를 포함하는 표시장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 비교기로 동작하는 DAC-AMP는 상기 센싱전류의 적분값이 입력되는 반전 입력단, 피드백 전압에 연결되는 비반전 입력단 및 상기 센싱전류의 적분값과 상기 피드백 전압의 비교값을 출력하는 출력단을 포함하고,
    상기 출력단에 연결되어 상기 비교기의 출력값에 따른 디지털 데이터를 출력하는 로직부;
    를 포함하는 표시장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 피드백 DAC는,
    상기 로직부와 상기 비교기의 상기 비반전 입력단 사이에 연결되어 상기 로직부에서 출력된 상기 디지털 데이터를 아날로그 전압으로 변환하여 상기 비교기에 상기 피드백 전압을 인가하는 표시장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 로직부는,
    상기 비교기의 출력값이 상기 센싱전류의 적분값과 상기 피드백 전압이 동일한 것으로 출력된 경우 상기 디지털 데이터를 상기 센싱전류의 센싱 데이터로 출력하는 표시장치.
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