KR20200064617A - 외부 보상용 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시패널의 복수의 표시라인을 두 개의 영역으로 구분하여 제1 표시라인 영역(A)을 통해 영상을 표시하는 동안 제2 표시라인 영역(B)을 통해 블랙 데이터를 출력하도록 구동하되, 하나의 비발광 기간(blank)에 두 개의 표시라인을 센싱할 수 있는 외부 보상용 표시장치 및 구동방법에 관한 것으로, 두 개의 레벨 쉬프터가 하나의 비발광 기간 동안 각각 실시간 센싱 및 회복 동작을 교번하는 것을 특징으로 하며, 하나의 프레임당 두 개의 표시라인에 대한 보상을 수행할 수 있다.

Description

외부 보상용 표시 장치 및 그 구동 방법 {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. 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 Transport Layer, HTL), 발광층(Emissive Layer, EML), 전자수송층(Electron Transport 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 1]
Figure pat00001
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 구동 전류(Ids)가 결정된다.
구동 TFT의 문턱 전압(Vth), 구동 TFT의 전자 이동도(μ), 및 OLED의 문턱 전압 등과 같은 화소의 전기적 특성은 구동 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 구현하지 못하는 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: RT) 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 게이트 신호를 생성하기에 시간적 제약이 될 수 있다. 예를 들어, 수직 해상도가 N인 표시패널의 N번째 표시 라인을 센싱하기 위해서는 N번째 스테이지로부터 생성되는 N번째 센싱용 게이트 신호가 필요하다. 그런데, N번째 스테이지는 1번째 내지 N-1번째 스테이지들이 순차적으로 구동된 이후에 동작되므로, N번째 센싱용 게이트 신호가 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.
본 발명은 실시간 보상시간을 단축할 수 있는 외부 보상 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 하나의 프레임동안 두 개의 표시라인을 실시간 보상할 수 있는 외부 보상 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 두 개의 레벨 쉬프터를 사용하는 표시장치에서 두 개의 레벨 쉬프터를 효과적으로 활용할 수 있는 외부 보상 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 외부 보상용 표시장치는 다수의 화소들을 각각 포함한 복수의 표시라인이 구비된 표시패널; 상기 복수의 표시라인을 두 개의 영역으로 구분하여 제1 표시라인 영역(A)을 통해 영상을 표시하는 동안 제2 표시라인 영역(B)을 통해 블랙 데이터를 출력하도록 구동하되, 하나의 비발광 기간에 두 개의 표시라인을 센싱할 수 있도록 제어하기 위한 신호를 출력하는 타이밍 제어부; 상기 타이밍 제어부로부터 제어신호를 수신하여 하나의 비발광 기간에 상기 복수의 표시라인 중 제1 표시라인 영역(A)의 실시간 센싱(RT sensing) 및 회복(recovery) 구동하기 위한 신호를 출력하는 제1레벨 쉬프터(LS1); 및 상기 타이밍 제어부로부터 제어신호를 수신하여 하나의 비발광 기간에 상기 복수의 표시라인 중 제2 표시라인 영역(B)의 실시간 센싱(RT sensing) 및 회복(recovery) 구동하기 위한 신호를 출력하는 제2레벨 쉬프터(LS2)를 포함하여 이루어지는 것을 구성의 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 외부 보상용 표시장치에 따른 상기 제1레벨 쉬프터와 제2레벨 쉬프터는 하나의 비발광 기간 동안 각각 실시간 센싱 및 회복 동작을 교번하여 동작한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 외부 보상용 표시장치에 따른 상기 제1레벨 쉬프터가 실시간 센싱 동작과 회복 동작을 수행하는 동안 제2레벨 쉬프터는 블랙 데이터를 출력하고, 상기 제2레벨 쉬프터가 실시간 센싱 동작과 회복 동작을 수행하는 동안 제1레벨 쉬프터는 블랙 데이터를 출력한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 외부 보상용 표시장치에서 상기 제1레벨 쉬프터가 실시간 센싱 동작할 때 상기 제2레벨 쉬프터는 블랙 데이터를 출력하고, 상기 제1레벨 쉬프터가 블랙 데이터를 출력하는 동안, 제2레벨 쉬프터는 실시간 센싱 동작하고, 상기 제1레벨 쉬프터가 회복 동작할 때 상기 제2레벨 쉬프터는 블랙 데이터를 출력하고, 상기 제1레벨 쉬프터가 블랙 데이터를 출력하는 동안, 제2레벨 쉬프터는 회복 동작을 순차적으로 수행한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 외부 보상용 표시장치에서 타이밍 제어부는 제1레벨 쉬프터와 제2레벨 쉬프터를 이용한 발광기간 동안 센싱 대상 라인의 쉬프트 레지스터의 제1노드를 각각 개별 충전 제어할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 외부 보상용 표시장치는 타이밍 제어부는 제1레벨 쉬프터와 제2레벨 쉬프터를 이용하여 비발광 기간 동안 상기 쉬프트 레지스터의 제1노드에 충전된 전압을 제2노드로 보내는 리셋 신호 (RST1_A, RST1_B)를 제1레벨 쉬프터와 제2레벨 쉬프터에 각각 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 외부 보상용 표시장치에서 상기 제1레벨 쉬프터와 제2레벨 쉬프터는 센싱 동작 후 각 쉬프트 레지스터의 제2노드를 방전시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 외부 보상용 표시장치는 상기 제1레벨 쉬프터와 제2레벨 쉬프터는 회복 동작 후 각 쉬프트 레지스터의 제1노드 및 제2노드를 방전시킨다.
본 발명에 따른 외부 보상용 표시장치의 구동방법은 복수의 표시라인이 구비된 표시패널을 두 개의 표시라인 영역으로 구분하여 하나의 표시라인 영역(A)을 통해 영상을 표시하는 동안 다른 하나의 표시라인 영역(B)을 통해 블랙 데이터를 출력하도록 구동하는 단계; 하나의 비발광 기간에 상기 복수의 표시라인 중 제1 영역의 표시라인의 실시간 센싱(RT sensing) 및 회복(recovery) 구동하기 위한 신호를 출력하는 단계; 및 하나의 비발광 기간에 상기 복수의 표시라인 중 제2 영역의 표시라인의 실시간 센싱 및 회복 구동하기 위한 신호를 출력하는 단계를 포함하여 이루어져 하나의 비발광 기간에 두 개의 표시라인을 센싱하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 외부 보상용 표시장치 및 그 구동방법은 다음과 같은 효과를 나타낼 수 있다.
첫째, 실시간 보상 시간을 단축할 수 있다.
둘째, 하나의 프레임 동안 두 개의 표시라인을 실시간 보상할 수 있다.
셋째, 두 개의 레벨 쉬프터를 효과적으로 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 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 발명에 따른 표시 패널에 구비된 화소 어레이의 일 예들을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 화소 어레이를 구동하기 위한 게이트 구동부의 일 예시 구성을 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 7은 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간 내에서 실시간 센싱이 이뤄지는 본 발명의 실시간 외부 보상 기술을 보여주는 모식도들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 외부보상용 표시장치의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 9는 도 8의 구성에 따른 표시장치에서의 수직 블랭킹 구간동안의 제1 레벨 쉬프터(L/S_A) 및 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)의 동작을 각각 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 외부보상용 표시장치의 구성을 나타낸 예시도.
도 11은 도 10의 구성에 따른 표시장치에서의 수직 블랭킹 구간동안의 제1 레벨 쉬프터(L/S_A) 및 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)의 동작을 나타낸 예시도이다.
도 12a 내지 도 12d는 제1 레벨 쉬프터(L/S_A) 및 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)의 출력 파형을 나타낸 예시도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 없는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 나타내는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 흐름도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이하의 실시 예들에서, 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 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 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 표시패널(100), 데이터 구동부(20), 게이트 구동부(30), 저장 메모리 (40) 및 보상 회로부(50)를 포함할 수 있다. 표시패널(100)에는 복수의 화소들(P), 복수의 신호라인들이 구비된다. 신호라인들은 화소들(P)에 아날로그 데이터 전압(Vdata)을 공급하는 데이터 라인들(140) 및 화소들(P)에 게이트 신호를 공급하는 게이트 라인들(160)을 포함할 수 있다. 여기서, 게이트 신호는 제1 게이트 신호와 제2 게이트 신호를 포함할 수 있으며, 이 경우 게이트 라인들(160) 각각은 제1 게이트신호를 공급하는 제1 게이트라인과 제2 게이트신호를 공급하는 제2 게이트라인을 포함한다. 신호 라인들은 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 데이터 라인(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 데이터 라인들(140) 중 어느 하나에, 센싱 라인들(150) 중 어느 하나에, 그리고 게이트 라인들(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.
데이터 구동부 (20)는 센싱부(21) 및 데이터 전압 생성부(22)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
타이밍 제어부(10)는 외부 장치로부터 입력되는 타이밍 신호들, 예컨대 수직 동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync), 도트클럭신호(DCLK) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등을 참조로 게이트 구동부(30)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GCS)와, 데이터 구동부(20)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DCS)를 생성할 수 있다.
데이터 타이밍 제어신호(DCS)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 데이터 전압 생성부(22)의 데이터 샘플링 시작 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭신호이다. 소스 출력 인에이블신호는 데이터 전압 생성부(22)의 출력 타이밍을 제어한다.
게이트 타이밍 제어신호(GCS)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(10)는 표시패널(100)의 일 표시라인(들)에 대한 센싱 구동 타이밍과, 표시패널(100)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(100)의 일부 표시라인을 대상으로 센싱이 이뤄짐과 아울러, 표시패널(100)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(100)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 단수 개 또는 복수 개 포함될 수 있다. 상기 일정 시간 내에서 센싱 구동 프레임을 제외한 나머지 프레임은 "노멀 구동 프레임"이 된다. 노멀 구동 프레임이란 표시패널(100)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(SDATA)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 보상값을 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 입력영상을 표시한다.
타이밍 제어부(10)는 디스플레이 구동을 위한 타이밍 제어신호들(GCS,DCS)과 센싱 구동을 위한 타이밍 제어신호들(GCS,DCS)을 서로 다르게 생성할 수 있다. 타이밍 제어부(10)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(10)는 디스플레이만 이뤄지는 노멀 구동 프레임의 게이트 타이밍 신호에 비해, 센싱 구동 프레임의 게이트 타이밍 신호의 주기를 짧게 할 수 있다.
데이터 전압 생성부(22)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(100)의 기 센싱된 화소들(P)에 인가한다. 이를 위해, 데이터전압 생성부(22)는 보상 회로부(50)에서 변조된 디지털 영상 데이터(V-DATA)를 아날로그 감마전압으로 변환하고, 그 변환 결과를 디스플레이용 데이터 전압(Vdata-DIS)으로서 데이터라인들(140)에 출력할 수 있다. 또한, 데이터전압 생성부(22)는 센싱 구동을 위해 센싱용 데이터전압(Vdata-SEN)을 생성하고 데이터 라인들(140)을 통해 표시패널(100)의 센싱 대상 화소들(P)에 인가한다.
센싱부(21)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(21)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 Converter, 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(SDATA)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 전류가 입력되는 반전 입력단자(-), 초기화 전압(Vpre)이 입력되는 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(21)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(40)에 공급한다.
저장 메모리(40)는 센싱 구동시 센싱부(21)로부터 입력되는 디지털 센싱 데이터(S-DATA)를 저장한다. 저장 메모리(40)는 플래시 메모리로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
보상 회로부(30)는 디스플레이 구동을 위해, 저장 메모리(40)로부터 읽어 들인 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 데이터 구동부(20)에 공급한다. 이를 위해, 보상 회로부(50)는 보상 메모리(51)와 보상부(52)를 포함할 수 있다.
보상 메모리(51)는 저장 메모리(40)로부터 읽어들인 디지털 센싱 데이터(S-DATA)를 보상부(52)에 전달한다. 보상 메모리(51)는 RAM(Random Access Memory), 예컨대 DDR SDRAM(Double Date Rate Synchronous Dynamic RAM)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
보상부(52)는 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(52)는 복수의 계조에 대한 센싱을 진행한 후에, 공지의 최소자승법을 통하여 평균 I-V 곡선에 대응되는 하기 수학식 2를 도출한다.
[수학식 2]
Figure pat00002
[수학식 2]에서, "a"는 구동 TFT의 전자 이동도이고, "b"는 구동 TFT의 문턱전압이며, "c"는 구동 TFT의 물리적 특성치를 나타낸다.
보상부(52)는 두 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. 즉, 보상부(52)는 하기 수학식 3 및 2차 방정식을 이용하여 기 센싱 화소(P)의 파라미터값인 a'값, 및 b'값을 산출할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
Figure pat00004
보상부(52)는 보상 대상 화소의 I-V 곡선이 평균 I-V 곡선에 일치되도록 하기 위한 오프셋(Offset)과 게인(Gain)을 연산할 수 있다. 보상이 완료된 오프셋(Offset)과 게인(Gain)은 하기 수학식 4와 같다. 수학식 4에서, "Vcomp"는 보상 전압을 나타낸다.
[수학식 4]
Figure pat00005
보상부(52)는 보상 전압(Vcomp)에 대응되도록 기 센싱 화소(P)에 입력될 디지털 영상 데이터를 보정한다.
다시 말해, 보상부(52)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.
게이트 구동부(30)는 게이트 타이밍 제어신호(GCS)를 기반으로 디스플레이 구동을 위한 디스플레이용 게이트신호를 생성하여 디스플레이 대상 표시라인에 연결된 게이트 라인들(160)에 공급한다. 디스플레이용 게이트신호는 디스플레이용 데이터전압(Vdata-DIS)의 기입 타이밍에 동기되는 신호이다. 게이트 구동부(30)는 게이트 타이밍 제어신호(GCS)를 기반으로 센싱 구동을 위한 센싱용 게이트신호를 생성하여 센싱 대상 표시라인에 연결된 게이트라인들(160)에 공급한다. 센싱용 게이트 신호는 센싱용 데이터전압(Vdata-SEN)의 기입 타이밍에 동기되는 신호이다.
게이트 구동부(30)는 레벨 쉬프터로부터 입력되는 게이트 타이밍 제어신호(GCS)에 따라 동작하는 게이트 쉬프트 레지스터를 구비한다. 레벨 쉬프터는 타이밍 제어부(10)에 포함될 수도 있으며 그에 한정되지 않는다. 레벨 쉬프터는 타이밍 제어부(10)로부터 게이트 스타트펄스(Gate Start Pulse), N상(N은 2이상의 정수) 게이트 쉬프트 클럭들(Gate Shift Clock)을 포함한 게이트 타이밍 제어신호(GCS)를 입력받는다. 레벨 쉬프터는 게이트 타이밍 제어신호(GCS)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 스타트 펄스를 N상 게이트 쉬프트 클럭들에 따라 쉬프트시켜 디스플레이용 게이트 신호 및/또는 센싱용 게이트 신호를 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.
도 4는 본 발명에 따른 표시 패널에 구비된 화소 어레이의 일 예들을 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 화소 어레이는 서로 이웃한 화소들(P)로 이루어진 다수의 표시라인들(L1, L2, L3, L4, …)을 포함한다. 각 표시라인들(L1, L2, L3, L4, …)은 물리적인 신호라인이 아니라, 서로 이웃한 화소들(P)로 이루어진 화소 블록 라인이다. 각 표시라인들(L1, L2, L3, L4, …)에서 수평으로 이웃한 화소들(P)은 각각 서로 다른 데이터 라인(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 4를 참조하면, 각 표시라인에서, 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.
도 5는 도 4의 화소 어레이를 구동하기 위한 게이트 구동부(30)의 일 예시 구성을 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 게이트 구동부(30)는, 제1 게이트라인들(160A)에 공급될 제1 게이트신호(SCAN1)를 생성하는 제1 게이트 구동부(30A)와, 제2 게이트라인들(160B)에 공급될 제2 게이트신호(SCAN2)를 생성하는 제2 게이트 구동부(30B)를 포함한다.
게이트 쉬프트 레지스터는 표시 패널(100)에서 화소 어레이 바깥의 비 표시영역(즉, 베젤 영역)에 형성되며, 화소 어레이와 동일한 TFT 공정으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 게이트 구동부(30)는, 화소 어레이의 표시라인들(L1 ~ Ln)만큼의 스테이지들(SC1-STG1~SC1-STGn)을 갖는 제1 게이트 구동부(30A)와, 화소 어레이의 표시라인들(L1~Ln)만큼의 스테이지들(SC2-STG1~SC1-STGn)을 갖는 제2 게이트 구동부(30B)를 포함한다.
도 5에서 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(30A)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(30A)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(30A)를 구성하는 스테이지들(SC1-STG1 ~ SC1-STGn) 각각은 1개의 표시라인에 개별적으로 연결될 수 있다. 제1 게이트 구동부(30A)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(30B)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(30B)를 구성하는 스테이지들(SC2-STG1 ~ SC2-STGn) 각각은 1개의 표시라인에 개별적으로 연결될 수 있다. 제2 게이트 구동부(30B)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 6 및 도 7은 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 6과 같이 센싱 구동 프레임의 수직 액티브 기간(VA) 내에서 디스플레이구동과 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, 랜덤하게) 미리 정해진다. 예를 들어, 도 7과 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 발명에서는 게이트 쉬프트 레지스터는 GIP(Gate In Panel) 방식으로 표시 패널(100)의 하부 기판 상에 직접 형성된 것을 예로 나타내어 설명한다. 본 발명에 따른 상기 제1 게이트 구동부(30A)에는 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)를 구비하고, 제2 게이트 구동부(30B)는 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)를 포함할 수 있다.
타이밍 제어부(10)는 액티브 구간에 제1 쉬프트 레지스터(SR1)의 제1 노드(node1)를 충전시키기 위한 신호인 “LSP_A”를 제1 게이트 구동부(30A)의 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에 제공한다. 이때, 제2 쉬프트 레지스터(SR2)의 제1 노드(node1)를 충전시키기 위한 신호인 “LSP_B”를 제2 게이트 구동부(30B)의 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에 제공한다. 제1 및 제2 레벨 쉬프터(L/S_A, L/S_B)로 구분되어 입력되는 신호를 활용하여 하나의 프레임 주사 중 2개 표시 라인의 쉬프트 레지스터의 제1노드(node1)를 각각 충전을 해둔다.
타이밍 제어부(10)는 온/오프(on/off)시에 제1 및 제2 쉬프트 레지스터(SR1, SR2)의 제2 노드(node2)를 일시적으로 전체 방전시키기 위한 “VSP_AA” 신호를 제1 및 제2 레벨 쉬프터(L/S_A, L/S_B)에 전달한다.
또한, 타이밍 제어부(10)는 제1 및 제2 쉬프트 레지스터(SR1, SR2)의 각 제1 노드(node1)에 충전된 전압을 각 쉬프트 레지스터의 제2 노드(node2)에 공급하기 위한 신호인 제1 리셋 신호(RST1)와, 각 쉬프트 레지스터의 제2 노드(node2)에 충전된 전압을 방전시키는 제2 리셋 신호(RST2)를 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에 공급한다.
제1 쉬프트 레지스터(SR1)의 제1 노드(node1)는 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)로부터 제공된 “LSP_A”에 의해 액티브 구간동안 충전된다. 제1 쉬프트 레지스터(SR1)의 제1 노드(node1)에 충전된 전압은 제1 리셋 신호(RST1)에 의해 제2 노드(node2)로 공급된다. 제1 쉬프트 레지스터(SR1)의 제2 노드(node2)에 충전되었던 전압은 제2 리셋(RST2)에 의해 완전히 방전된다.
제2 쉬프트 레지스터(SR2)의 제1 노드(node1)는 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)로부터 제공된 “LSP_B”에 의해 액티브 구간동안 충전된다. 제2 쉬프트 레지스터(SR2)의 제1 노드(node1)에 충전된 전압은 제1 리셋 신호(RST1)에 의해 제2 노드(node2)로 공급된다. 제2 쉬프트 레지스터(SR2)의 제2 노드(node2)에 충전되었던 전압은 제2 리셋(RST2)에 의해 완전히 방전된다.
도 9는 수직 액티브 기간(VA)에서 복수의 표시라인들을 센싱하고, 수직 블랭킹(Blank) 구간동안 제1 레벨 쉬프터(L/S_A) 및 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)의 동작을 각각 나타낸 예시도이다. (A)는 제1 쉬프트 레지스트(SR1)의 제1 노드(node)를 충전하는 경우의 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)와 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서 실시간 센싱 동작을 위한 동작을 나타낸 것이고, (B)는 제2 쉬프트 레지스트(SR2)의 제1 노드(node)를 충전하는 경우의 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)와 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서 실시간 센싱 동작을 위한 동작을 나타낸 것이다.
(A)의 경우, 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에서는 블랙 데이터를 출력하고, 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서는 더미(dummy)로 역할한다. 한편, 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에서 실시간 센싱(RT sensing)을 수행하는 동안, 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서는 블랙 데이터를 출력한다. 이후, 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에서는 다시 블랙 데이터를 출력하고, 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서는 별도의 동작을 수행하지 않는다. 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)를 이용하여 실시간 센싱을 수행한 후에 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에서 회복신호(Recovery)를 제공하는 동안 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서는 블랙 데이터를 출력한다. 즉, 센싱 단계 이후, 이동도 센싱이 진행되었던 서브픽셀 행(라인)이 다음 화상 구동 시에 화면 상에 보이는 현상을 방지하기 위해 회복 초기화 단계 및 회복단계로 구성된 회복신호(Recovery) 출력 시간이 필요할 수 있다. 회복 초기화 단계에서, 블랙 데이터(BLK)에 해당하는 데이터 전압이 데이터 라인(DL)을 통해 구동 트랜지스터(DRT)에 인가된다. 회복 단계에서, 회복 데이터에 해당하는 데이터 전압이 데이터 라인(DL)을 통해 구동 트랜지스터(DRT)에 인가된다.
다시 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에서 블랙 데이터를 출력하는 동안 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서는 더미(dummy)로 동 작한다.
(B)의 경우, 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서 블랙 데이터를 출력하는 동안, 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에서는 별도의 동작을 수행하지 않는다. 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서 실시간 센싱(RT sensing)을 수행하는 동안, 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에서는 블랙 데이터를 출력한다. 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서 다시 블랙 데이터를 출력하는 동안, 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에서는 별도의 동작을 수행하지 않는 시간이 존재한다. 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)를 이용하여 실시간 센싱을 수행한 후에 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서 회복신호(Recovery)를 제공하는 동안 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에서는 블랙 데이터를 출력한다.
도시한 바와 같이, (A)의 경우 및 (B)의 경우에서 하나의 레벨 쉬프터가 블랙 데이터를 출력하는 동안 다른 레벨 쉬프터가 아무런 동작을 수행하지 않는 휴지구간(점선 표시 구간)이 존재한다.
이러한 휴지 구간을 효과적으로 활용하기 위해서는 도 10에서 나타낸 본 발명의 다른 실시 예에서와 같이 타이밍 제어부(10)에서 제1 레벨 쉬프터(L/S_A) 및 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)로 각각 제1 리셋 신호(RST1_A, RST1_B)를 공급할 수 있다. 즉, 도 8의 구성에서와 달리, 타이밍 제어부(10)에서 복수의 표시라인을 두 개의 영역으로 구분하여 제1 표시라인 영역(A)을 통해 영상을 표시하는 동안 제2 표시라인 영역(B)을 통해 블랙 데이터를 출력하도록 구동하되, 하나의 비발광 기간에 두 개의 표시라인을 센싱할 수 있도록 제어하기 위한 신호를 출력한다. 이때, 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서 제1 쉬프트 레지스터(SR1)로 제1 리셋 신호(RST)를 공급하지 않는다. 이에 따라 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에서는 타이밍 제어부로부터 제어신호를 수신하여 한 프레임의 비발광 기간에 복수의 표시라인 중 제1 표시라인 영역의 실시간 센싱(RT sensing) 및 회복(recovery) 구동하기 위한 신호를 출력하고, 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서는 타이밍 제어부로부터 제어신호를 수신하여 동일한 프레임의 동일한 비발광 기간에 복수의 표시라인 중 제2 표시라인 영역의 실시간 센싱(RT sensing) 및 회복(recovery) 구동하기 위한 신호를 출력한다.
도 11에 도시한 바와 같이, 제1 레벨 쉬프터(L/S_A) 및 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)가 한 프레임의 비발광 기간 동안 각각 실시간 센싱 및 회복 동작을 교번하여 동작하게 된다.
먼저, 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에서는 블랙 데이터를 출력하는 동안 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서는 더미(dummy)로 작용한다.
제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에서 실시간 센싱(RT sensing)을 수행하기 위한 신호를 출력하는 동안, 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서는 블랙 데이터를 출력한다. 도 12a에 도시한 바와 같이, 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)가 블랙 데이터를 출력할 때, 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)는 제1 리셋 신호(RST1_A)로 제1 쉬프트 레지스터(SR1)의 제1 노드(node1)에 충전된 전압을 제2 노드(node2)로 옮겨(Q_A로 표시함) 센싱 후 제2 리셋 신호(RST2)로 상기 제1 쉬프트 레지스터(SR2)의 제2 노드(node2)의 전압을 방전한다. 본 실시 예에서는 16개 데이터 라인씩 반복적으로 보상하는 것을 예로 나타내었으나, 이에 한정하는 것을 의미하지 않는다.
이후, 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에서는 다시 블랙 데이터를 출력하고, 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서는 실시간 센싱(RT sensing)을 위한 신호를 출력한다. 도 12b에 도시한 바와 같이, 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)가 블랙 데이터를 출력할 때, 제2 레벨 쉬프터(L/S_A)는 제1 리셋 신호(RST1_B)로 제2 쉬프트 레지스터(SR2)의 제1 노드(node1)에 충전된 전압을 제2 노드(node2)로 옮겨(Q_B로 표시함) 센싱 후 제2 리셋 신호(RST2)로 상기 제2 쉬프트 레지스터(SR2)의 제2 노드(node2)의 전압을 방전한다.
이어, 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에서 실시간 센싱을 수행한 제1 쉬프트 레지스터(SR1)에 회복신호(Recovery)를 제공하는 동안, 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서는 블랙 데이터를 출력한다. 도 12c에 도시한 바와 같이, 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)는 제1 리셋 신호(RST1_A)를 제1 쉬프트 레지스터(SR1)로 제공하여 제1 쉬프트 레지스터(SR1)의 제1 노드(node)의 전압을 제2 노드(node) 옮긴 뒤 (M_A 및 Q_A로 표시함) 회복동작을 수행하고, 제2 리셋 신호(RST2)를 이용하여 상기 제1 쉬프트 레지스터(SR1)의 제2 노드(node2)의 전압을 방전시키고, “LSP_A” 신호를 이용하여 제1 쉬프트 레지스터(SR1)의 제1 노드(node)에 저장된 전압을 방전시킨다 (LSP_A 및 M_A로 표시함).
제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에서는 블랙 데이터를 출력하는 동안, 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서 실시간 센싱을 수행한 제2 쉬프트 레지스터(SR2)에 회복신호(Recovery)를 출력한다. 도 12d에 도시한 바와 같이, 제1 레벨 쉬프터(L/S_A)에서 CRCLK1_A ~ CRCLK8_A 및 쉬프트되어 연속되는 CRCLK1_A ~ CRCLK8_A를 이용하여 블랙 데이터를 출력하는 동안 제2 레벨 쉬프터(L/S_B)에서 제1 리셋 신호(RST1_B)를 제2 쉬프트 레지스터(SR2)로 제공하여 제2 쉬프트 레지스터(SR2)의 제1 노드(node)의 전압을 제2 노드(node) 옮긴 뒤 (M_B 및 Q_B로 표시함) 회복동작을 수행하고, 제2 리셋 신호(RST2)를 이용하여 상기 제2 쉬프트 레지스터(SR2)의 제2 노드(node2)의 전압을 방전시키고, “LSP_B” 신호를 이용하여 제2 쉬프트 레지스터(SR2)의 제1 노드(node)에 저장된 전압을 방전시킨다 (LSP_B 및 M_B로 표시함).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 외부 보상용 표시장치에서 타이밍 제어부가 한 프레임의 비발광 기간에 두 개의 표시라인을 센싱할 수 있도록 제어하기 위한 신호를 출력함으로써, 두 배 빠른 속도로 보상된 화면을 업데이트하여 사용자에게 표시할 수 있다. 만일 레벨 쉬프터를 3개를 쓴다면 이론적으로 3배 더 빠른 보상도 가능할 수 있을 것이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 타이밍 제어부 20: 데이터 구동부
21: 센싱부 22: 데이터 전압 생성부
30: 게이트 구동부 40: 저장 메모리
50: 보상 회로부 51: 보상 메모리
52: 보상부 100: 표시패널
140: 데이터 라인 150: 센싱 라인
160, 160A, 160B: 게이트 라인

Claims (12)

  1. 다수의 화소들을 각각 포함한 복수의 표시라인이 구비된 표시패널;
    상기 복수의 표시라인을 두 개의 영역으로 구분하여 제1 표시라인 영역(A)을 통해 영상을 표시하는 동안 제2 표시라인 영역(B)을 통해 블랙 데이터를 출력하도록 구동하되, 한 프레임의 비발광 기간에 두 개의 표시라인을 센싱할 수 있도록 제어하기 위한 신호를 출력하는 타이밍 제어부;
    상기 타이밍 제어부로부터 제어신호를 수신하여 하나의 비발광 기간에 상기 복수의 표시라인 중 제1 표시라인 영역(A)의 실시간 센싱(RT sensing) 및 회복(recovery) 구동하기 위한 신호를 출력하는 제1레벨 쉬프터(L/S_A); 및
    상기 타이밍 제어부로부터 제어신호를 수신하여 하나의 비발광 기간에 상기 복수의 표시라인 중 제2 표시라인 영역(B)의 실시간 센싱(RT sensing) 및 회복(recovery) 구동하기 위한 신호를 출력하는 제2레벨 쉬프터(L/S_B)를 포함하여 이루어지는 외부 보상용 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1레벨 쉬프터(L/S_A)와 제2레벨 쉬프터(L/S_B)는 하나의 비발광 기간 동안 각각 실시간 센싱 및 회복 동작을 교번하는 것을 특징으로 하는 외부 보상용 표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1레벨 쉬프터(L/S_A)가 실시간 센싱 동작과 회복 동작을 수행하는 동안 제2레벨 쉬프터(L/S_B)는 블랙 데이터를 출력하고, 상기 제2레벨 쉬프터(L/S_B)가 실시간 센싱 동작과 회복 동작을 수행하는 동안 제1레벨 쉬프터(L/S_A)는 블랙 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 외부 보상용 표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1레벨 쉬프터(L/S_A)가 실시간 센싱 동작할 때 상기 제2레벨 쉬프터(L/S_B)는 블랙 데이터를 출력하고,
    상기 제1레벨 쉬프터(L/S_A)가 블랙 데이터를 출력하는 동안, 제2레벨 쉬프터(L/S_B)는 실시간 센싱 동작하고,
    상기 제1레벨 쉬프터(L/S_A)가 회복 동작할 때 상기 제2레벨 쉬프터(L/S_B)는 블랙 데이터를 출력하고,
    상기 제1레벨 쉬프터(L/S_A)가 블랙 데이터를 출력하는 동안, 제2레벨 쉬프터(L/S_B)는 회복 동작을 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 외부 보상용 표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 타이밍 제어부는 제1레벨 쉬프터(L/S_A)와 제2레벨 쉬프터(L/S_B)를 이용한 발광기간 동안 센싱 대상 라인의 쉬프트 레지스터의 제1노드(node1)를 각각 개별 충전 제어하는 것을 특징으로 하는 외부 보상용 표시장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 타이밍 제어부는 제1레벨 쉬프터(L/S_A)와 제2레벨 쉬프터(L/S_B)를 이용하여 비발광 기간 동안 상기 쉬프트 레지스터의 제1노드(node1)에 충전된 전압을 제2노드(node2)로 보내는 리셋 신호 (RST1_A, RST1_B)를 제1레벨 쉬프터(L/S_A)와 제2레벨 쉬프터(L/S_B)에 각각 제공하는 것을 특징으로 하는 외부 보상용 표시장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1레벨 쉬프터(L/S_A)와 제2레벨 쉬프터(L/S_B)는 센싱 동작 후 각 쉬프트 레지스터의 제2노드(node2)를 방전시키는 것을 특징으로 하는 외부 보상용 표시장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1레벨 쉬프터(L/S_A)와 제2레벨 쉬프터(L/S_B)는 회복 동작 후 각 쉬프트 레지스터의 제1노드(node1) 및 제2노드(node2)를 방전시키는 것을 특징으로 하는 외부 보상용 표시장치.
  9. 복수의 표시라인이 구비된 표시패널을 두 개의 표시라인 영역으로 구분하여 하나의 표시라인 영역(A)을 통해 영상을 표시하는 동안 다른 하나의 표시라인 영역(B)을 통해 블랙 데이터를 출력하도록 구동하는 단계;
    한 프레임의 비발광 기간에 상기 복수의 표시라인 중 제1 영역의 표시라인의 실시간 센싱(RT sensing) 및 회복(recovery) 구동하기 위한 신호를 출력하는 단계; 및
    동일한 프레임의 동일한 비발광 기간에 상기 복수의 표시라인 중 제2 영역의 표시라인의 실시간 센싱 및 회복 구동하기 위한 신호를 출력하는 단계를 포함하여 이루어져 한 프레임의 비발광 기간에 두 개의 표시라인을 센싱하는 것을 특징으로 하는 외부 보상용 표시장치의 구동방법.
  10. 제9항에 있어서, 제1 영역의 표시라인의 실시간 센싱 및 회복 구동과 제2 영역의 표시라인의 실시간 센싱 및 회복 구동이 서로 교번되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 외부 보상용 표시장치의 구동방법.
  11. 제10항에 있어서, 제1 영역의 표시라인의 실시간 센싱 및 회복 구동을 수행하는 동안 제2 영역의 표시 라인에는 블랙 데이터를 출력하고, 제2 영역의 표시라인의 실시간 센싱 및 회복 구동을 수행하는 동안 제1 영역의 표시 라인에는 블랙 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 외부 보상용 표시장치의 구동방법.
  12. 제10항에 있어서, 제1 영역 및 제2 영역의 표시라인의 실시간 센싱 및 회복 구동이 서로 교번하는 것은,
    상기 제1 영역의 표시라인에 대하여 실시간 센싱 동작할 때 제2 영역의 표시라인에는 블랙 데이터를 출력하는 단계;
    상기 제1 영역의 표시라인에 블랙 데이터를 출력하는 동안, 제2 영역의 표시라인에 실시간 센싱 동작하는 단계;
    상기 제1 영역의 표시라인에 대한 회복 동작할 때 상기 제2 영역의 표시라인에는 블랙 데이터를 출력하는 단계; 및
    상기 제1 영역의 표시라인에 블랙 데이터를 출력하는 동안, 제2 영역의 표시라인에 회복 동작하는 단계가 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 외부 보상용 표시장치의 구동방법.
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