KR20210083119A - 센싱 장치와 그를 포함한 전계발광 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 센싱 장치는 센싱 라인을 통해 픽셀에 연결된 센싱 채널 단자; 디스플레이용 기준전압이 입력되는 제1 전원 단자; 상기 디스플레이용 기준전압과 다른 센싱용 기준전압이 입력되는 제2 전원 단자; 샘플링 기준전압이 입력되는 제3 전원 단자; 일측 전극에 상기 샘플링 기준전압이 인가되는 샘플링 커패시터; 상기 제2 전원 단자와 상기 센싱 채널 단자 사이에 접속된 센싱용 셋업 스위치; 상기 센싱 채널 단자와 상기 샘플링 커패시터의 타측 전극사이에 접속된 제1 샘플링 스위치; 및 상기 제1 전원 단자와 상기 샘플링 커패시터의 타측 전극사이에 접속된 제2 샘플링 스위치를 포함하고, 상기 픽셀에 인가되는 스캔 신호가 온 레벨을 유지하는 1 센싱 시퀀스 내에서, 상기 제1 샘플링 스위치와 상기 제2 샘플링 스위치는 번갈아 선택적으로 턴 온 된다.

Description

센싱 장치와 그를 포함한 전계발광 표시장치{Pixel Sensing Device And Electroluminescence Display Device Including The Same}
본 발명은 전계발광 표시장치에 관한 것이다.
액티브 매트릭스 타입의 전계발광 표시장치는 발광 소자와 구동 소자를 각각 포함한 픽셀들을 매트릭스 형태로 배열하고 영상 데이터의 계조에 따라 픽셀들에서 구현되는 영상의 휘도를 조절한다. 구동 소자는 자신의 게이트전극과 소스전극 사이에 걸리는 전압(이하, "게이트-소스 간 전압"이라 함)에 따라 발광 소자에 흐르는 픽셀전류를 제어한다. 픽셀전류에 따라 발광 소자의 발광량과 화면의 휘도가 결정된다.
구동 소자의 문턱 전압과 전자 이동도 등은 픽셀의 구동 특성을 결정하므로 모든 픽셀들에서 동일해야 한다. 하지만, 공정 편차, 열화 편차 등 다양한 원인에 의해 픽셀들 간에 구동 특성이 달라질 수 있다. 이러한 구동 특성 차이는 휘도 편차를 초래하여 원하는 화상을 구현하는 데 제약이 된다. 픽셀들 간의 휘도 편차를 보상하기 위해, 픽셀들의 구동 특성을 센싱하고 그 센싱 결과를 기초로 입력 영상의 데이터를 보정하는 외부 보상 기술이 알려져 있다.
외부 보상 기술에서, 픽셀들의 구동 특성에 대한 센싱 결과는 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital Converter, ADC)를 통해 디지털 값으로 변환된 후에 영상 데이터를 보정하는 데 이용된다. ADC는 픽셀들의 구동 특성을 센싱하기 위한 센싱 유닛과 함께 드라이버 집적회로에 실장된다.
ADC의 출력 특성은 온도 변화에 민감하다. 온도 변화에 의해 ADC의 출력 특성이 바뀌면 픽셀들의 구동 특성에 대한 센싱 결과가 왜곡되어 보상 성능이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명은 동일한 센싱 시퀀스 내에서 픽셀들의 구동 특성과 ADC의 출력 특성을 모두 센싱하여 보상 성능을 높일 수 있도록 한 센싱 장치와 그를 포함한 전계발광 표시장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 센싱 장치는 센싱 라인을 통해 픽셀에 연결된 센싱 채널 단자; 디스플레이용 기준전압이 입력되는 제1 전원 단자; 상기 디스플레이용 기준전압과 다른 센싱용 기준전압이 입력되는 제2 전원 단자; 샘플링 기준전압이 입력되는 제3 전원 단자; 일측 전극에 상기 샘플링 기준전압이 인가되는 샘플링 커패시터; 상기 제2 전원 단자와 상기 센싱 채널 단자 사이에 접속된 센싱용 셋업 스위치; 상기 센싱 채널 단자와 상기 샘플링 커패시터의 타측 전극사이에 접속된 제1 샘플링 스위치; 및 상기 제1 전원 단자와 상기 샘플링 커패시터의 타측 전극사이에 접속된 제2 샘플링 스위치를 포함하고, 상기 픽셀에 인가되는 스캔 신호가 온 레벨을 유지하는 1 센싱 시퀀스 내에서, 상기 제1 샘플링 스위치와 상기 제2 샘플링 스위치는 번갈아 선택적으로 턴 온 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 장치는 센싱 라인을 통해 픽셀에 연결된 센싱 채널 단자; 디스플레이용 기준전압이 입력되는 제1 전원 단자; 상기 디스플레이용 기준전압과 다른 센싱용 기준전압이 입력되는 제2 전원 단자; 샘플링 기준전압이 입력되는 제3 전원 단자; 일측 전극에 상기 샘플링 기준전압이 인가되는 샘플링 커패시터; 일측 전극에 상기 샘플링 기준전압이 인가되는 더미 샘플링 커패시터; 상기 제2 전원 단자와 상기 센싱 채널 단자 사이에 접속된 센싱용 셋업 스위치; 상기 센싱 채널 단자와 상기 샘플링 커패시터의 타측 전극사이에 접속된 제1 샘플링 스위치; 및 상기 제1 전원 단자와 상기 더미 샘플링 커패시터의 타측 전극사이에 접속된 제2 샘플링 스위치를 포함하고, 상기 픽셀에 인가되는 스캔 신호가 온 레벨을 유지하는 1 센싱 시퀀스 내에서, 상기 제1 샘플링 스위치와 상기 제2 샘플링 스위치는 번갈아 선택적으로 턴 온 된다.
본 발명은 동일한 센싱 시퀀스 내에서 픽셀들의 구동 특성과 ADC의 출력 특성을 모두 센싱하여 보상 성능을 높일 수 있다.
본 발명은 별도의 외부 전원을 사용하지 않고 디스플레이 구동시에만 사용되는 디스플레이용 기준전압을 이용하여 ADC 출력 특성을 센싱하기 때문에 드라이버 집적회로의 제조 비용 및 사이즈를 줄일 수 있다.
본 발명은 픽셀의 구동 특성을 센싱하는데 이용되는 샘플링 커패시터를 ADC 출력 특성을 센싱하는데 더 이용함으로써, 드라이버 집적회로의 제조 비용 및 사이즈를 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 표시패널에 구비된 픽셀 어레이의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 픽셀 어레이에 연결된 데이터 구동부의 일 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 픽셀의 일 등가 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 장치와 픽셀들의 연결 구성을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 센싱 장치와 픽셀의 구동 파형도이다.
도 7은 도 5에서 240개의 센싱 채널 단자들 중에서 16개의 센싱 채널 단자들에 제2 샘플링 스위치를 연결한 것을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 장치를 보여주는 도면이다.
도 9는 1 센싱 업데이트 주기 동안 ADC의 출력 데이터를 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.
본 명세서에서 표시패널의 기판 상에 형성되는 픽셀 회로는 n 타입 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 구조의 TFT로 구현되거나 또는 p 타입 MOSFET 구조의 TFT로 구현될 수도 있다. TFT는 게이트(gate), 소스(source) 및 드레인(drain)을 포함한 3 전극 소자이다. 소스는 캐리어(carrier)를 트랜지스터에 공급하는 전극이다. TFT 내에서 캐리어는 소스로부터 흐르기 시작한다. 드레인은 TFT에서 캐리어가 외부로 나가는 전극이다. 즉, MOSFET에서의 캐리어의 흐름은 소스로부터 드레인으로 흐른다. n 타입 TFT (NMOS)의 경우, 캐리어가 전자(electron)이기 때문에 소스에서 드레인으로 전자가 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 낮은 전압을 가진다. n 타입 TFT에서 전자가 소스로부터 드레인 쪽으로 흐르기 때문에 전류의 방향은 드레인으로부터 소스 쪽으로 흐른다. 이에 반해, p 타입 TFT(PMOS)의 경우, 캐리어가 정공(hole)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 정공이 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 높다. p 타입 TFT에서 정공이 소스로부터 드레인 쪽으로 흐르기 때문에 전류가 소스로부터 드레인 쪽으로 흐른다. MOSFET의 소스와 드레인은 고정된 것이 아니라는 것에 주의하여야 한다. 예컨대, MOSFET의 소스와 드레인은 인가 전압에 따라 변경될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 TFT의 반도체층은 옥사이드 소자, 아몰포스 실리콘 소자, 폴리 실리콘 소자 중 적어도 어느 하나로 구현될 수 있다.
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 전계발광 표시장치를 보여주는 도면이다. 그리고, 도 2는 도 1의 표시패널에 구비된 픽셀 어레이의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 표시패널(10), 드라이버 집적회로(D-IC)(20), 보상 집적회로(30), 호스트 시스템(40), 저장 메모리(50), 및 전원회로(60)를 포함할 수 있다. 표시패널(10)을 구동하기 위한 패널 구동부는 표시패널(10)에 구비된 게이트 구동부(15)와, 드라이버 집적회로(D-IC)(20)에 내장된 데이터 구동부(25)를 포함한다.
표시패널(10)에는 다수의 픽셀 라인들(PNL1~PNL4)이 구비되고, 각 픽셀라인에는 다수의 픽셀들(PXL)과 복수의 신호라인들이 구비된다. 본 발명에서 설명되는 “픽셀 라인”은 물리적인 신호라인이 아니라, 게이트라인의 연장 방향을 따라 서로 이웃한 픽셀들(PXL)과 신호 라인들의 집합체를 의미한다. 신호라인들은 픽셀들(PXL)에 디스플레이용 데이터전압(VDIS)과 센싱용 데이터전압(VSEN)을 선택적으로 공급하기 위한 데이터라인들(140), 픽셀들(PXL)에 디스플레이용 기준전압(VPRER)과 센싱용 기준전압(VPRES)을 선택적으로 공급하기 위한 기준전압 라인들(150), 픽셀들(PXL)에 스캔신호를 공급하는 게이트라인들(160), 및 픽셀들(PXL)에 고전위 픽셀 전압(EVDD)을 공급하기 위한 고전위 전원 라인들(PWL)을 포함할 수 있다.
표시패널(10)의 픽셀들(PXL)은 매트릭스 형태로 배치되어 픽셀 어레이(Pixel array)를 구성한다. 도 2의 픽셀 어레이에 포함된 각 픽셀(PXL)는 데이터라인들(140) 중 어느 하나에, 기준전압 라인들(150) 중 어느 하나에, 고전위 전원 라인들(PWL) 중 어느 하나에, 그리고 게이트라인들(160) 중 어느 하나에 연결될 수 있다. 도 2의 픽셀 어레이에 포함된 각 픽셀(PXL)은 복수의 게이트라인들(160)에 연결될 수도 있다. 그리고, 도 2의 픽셀 어레이 포함된 각 픽셀(PXL)은 전원회로(60)로부터 저전위 픽셀 전압을 더 공급받을 수 있다. 전원회로(60)는 저전위 전원 라인 또는 패드부를 통해서 저전위 픽셀 전압을 픽셀(PXL)에 공급할 수 있다.
표시패널(10)에는 게이트 구동부(15)가 내장될 수 있다.
게이트 구동부(15)는 도 2의 픽셀 어레이의 게이트라인들(160)에 연결된 복수의 게이트 스테이지들을 포함할 수 있다. 게이트 스테이지들은 픽셀들(PXL)의 스위치 소자들을 제어하기 위한 스캔신호를 생성하여 게이트라인들(160)에 공급할 수 있다.
드라이버 집적회로(D-IC)(20)는 타이밍 제어부(21)와 데이터 구동부(25)를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 타이밍 제어부(21)는 드라이버 집적회로(D-IC)(20) 내에 포함되지 않고 드라이버 집적회로(D-IC)(20)와 함께 콘트롤 보드에 실장될 수도 있다. 데이터 구동부(25)는 센싱부(22)와 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 게이트 출력을 생성하는 게이트 스테이지에 인가되어 그 스테이지의 동작을 활성화한다. 게이트 쉬프트 클럭은 게이트 스테이지들에 공통으로 입력되는 것으로서 게이트 스타트 펄스를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다.
타이밍 제어부(21)는 패널 구동회로의 동작 타이밍을 제어함으로써, 파워 온 기간, 각 프레임의 수직 액티브 기간, 각 프레의 수직 블랭크 기간, 파워 오프 기간 중 적어도 어느 하나에서 픽셀들(PXL)의 구동 특성을 센싱할 수 있다. 여기서, 파워 온 기간은 시스템 전원이 인가된 후부터 화면이 켜지기 전까지의 기간이고, 파워 오프 기간은 화면이 꺼진 후부터 시스템 전원이 해제되기 전까지의 기간이다. 수직 액티브 기간은 화면 재생을 위해 영상 데이터가 표시패널(10)에 기입되는 기간이고, 수직 블랭크 기간은 이웃한 수직 액티브 기간들 사이에 위치하며 영상 데이터의 기입이 중지되는 기간이다. 픽셀들(PXL)의 구동 특성은 픽셀들(PXL)에 포함된 구동 소자들의 문턱전압과 전자 이동도를 포함한다.
타이밍 제어부(21)는 표시패널(10)의 픽셀 라인들(PNL1~PNL4)에 대한 센싱 구동 타이밍과 디스플레이 구동 타이밍을 정해진 시퀀스에 따라 제어함으로써, 디스플레이 구동과 센싱 구동을 구현할 수 있다.
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. 센싱 구동은 센싱 대상 픽셀 라인에 포함된 픽셀들(PXL)에 센싱용 데이터전압(VSEN)을 기입하여 해당 픽셀들(PXL)의 구동 특성을 센싱함과 아울러 온도에 따른 ADC의 출력 특성을 센싱하고, 센싱 결과 데이터(SDATA,QDATA)를 기초로 해당 픽셀들(PXL)의 구동 특성 변화를 보상하기 위한 보상값을 업데이트하는 것을 의미한다. 그리고, 디스플레이 구동은 업데이트된 보상값을 기반으로 하여, 해당 픽셀들(PXL)에 입력될 디지털 영상 데이터를 보정하고, 보정된 영상 데이터(CDATA)에 대응되는 디스플레이용 데이터전압(VDIS)을 해당 픽셀들(PXL)에 인가하여 입력 영상을 표시하는 것을 의미한다.
데이터전압 생성부(23)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog converter, 이하 DAC라 함)로 구현된다. 데이터전압 생성부(23)는 센싱 구동에 필요한 센싱용 데이터전압(VSEN)과 디스플레이 구동에 필요한 디스플레이용 데이터전압(VDIS)을 생성하여 데이터라인들(140)에 공급한다. 디스플레이용 데이터전압(VDIS)은 보상회로(30)에서 보정된 디지털 영상 데이터(CDATA)에 대한 디지털-아날로그 변환 결과로서, 계조값 및 보상값에 따라 픽셀 단위로 그 크기가 달라질 수 있다. 센싱용 데이터전압(VSEN)은 컬러 별로 구동소자의 구동 특성이 다름을 고려하여 R(적색),G(녹색),B(청색),W(백색) 픽셀들 단위로 다르게 설정될 수 있다.
센싱부(22)는 센싱 구동을 위해, 픽셀들(PXL)의 구동 특성, 예컨대, 구동 소자의 문턱전압을 센싱 라인들을 통해 센싱할 수 있다. 센싱 라인들은 기준전압 라인들(150)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 센싱 라인들은 데이터라인들(140)로 구현될 수도 있다. 센싱부(22)는 각 픽셀(PXL)에 포함된 구동 소자의 소스전압을 센싱하는 전압 센싱형으로 구현될 수 있다. 센싱부(22)는 센싱 채널 단자들에 연결된 복수의 샘플 앤 홀드부들, 스케일링부, 먹스부, 및 ADC를 포함할 수 있다.복수의 샘플 앤 홀드부들 중에서 적어도 하나 이상의 샘플 앤 홀드부는 픽셀의 구동 특성을 샘플링하기 위한 제1 샘플링 스위치와, ADC의 출력 특성을 샘플링하기 위한 제2 샘플링 스위치를 포함할 수 있다(도 5 및 도 7 참조). 한편, 센싱부(22)는 센싱 채널 단자들에 연결되어 있지 않은 적어도 하나 이상의 더미 샘플 앤 홀드부를 포함할 수 있다. 이 경우, ADC의 출력 특성을 샘플링하기 위한 제2 샘플링 스위치는 샘플 앤 홀드부에 포함되지 않고 더미 샘플 앤 홀드부에 포함될 수 있다(도 8 참조).
센싱부(22)는 복수의 아날로그 센싱값들을 1개의 ADC를 이용하여 순차적으로 직렬 처리할 수 있다. ADC는 미리 정해진 센싱 레인지에 따라 아날로그 센싱 전압들을 디지털 센싱 결과 데이터(SDATA,QDATA)로 변환한 후, 저장 메모리(50)에 공급한다. 상기 센싱 레인지는 센싱 하한치와 센싱 상한치를 포함한다. 센싱 하한치는 샘플 앤 홀드부 또는 더미 샘플 앤 홀드부에 인가되는 샘플링 기준전압이고, 센싱 상한치는 상기 샘플링 기준전압보다 높은 전압이다.
저장 메모리(50)는 센싱 구동시 센싱부(22)로부터 입력되는 디지털 센싱 결과 데이터(SDATA,QDATA)를 저장한다. 저장 메모리(50)는 플래시 메모리로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
보상 집적회로(30)는 보상부(31)와 보상 메모리(32)를 포함할 수 있다. 보상 메모리(32)는 저장 메모리(50)로부터 읽어들인 디지털 센싱 결과 데이터(SDATA,QDATA)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 저장 메모리(50)로부터 읽어들인 디지털 센싱 결과 데이터(SDATA,QDATA)를 기반으로 각 픽셀 별로 보상 오프셋(Offset)과 보상 게인(Gain)을 연산하고, 연산된 보상 오프셋과 보상 게인에 따라 호스트 시스템(40)으로부터 입력 받은 영상 데이터를 보정하고, 보정된 영상 데이터(CDATA)를 드라이버 집적회로(20)에 공급한다.
전원회로(60)는 디스플레이용 기준전압(VPRER)과 센싱용 기준전압(VPRES)과 샘플링 기준전압(VREF)을 생성하여 드라이버 집적회로(20)에 공급할 수 있다. 디스플레이용 기준전압(VPRER)은 디스플레이 구동시 픽셀에 포함된 구동소자의 소스노드에 인가되는 셋업 전압이다. 전원회로(60)는 디스플레이용 기준전압(VPRER)을 1 센싱 시퀀스 내에서 디스플레이 구동에 필요한 초기값(셋업 전압)에서 ADC 센싱 레인지에 포함된 센싱 중심치로 변경함으로써, ADC 출력 특성에 대한 센싱의 정확도를 높일 수 있다. 센싱용 기준전압(VPRES)은 센싱 구동시 픽셀에 포함된 구동소자의 소스노드에 인가되는 셋업 전압이다. 샘플링 기준전압(VREF)은 센싱부(22)의 동작에 필요한 전압이다. 구동 안정성과 센싱 정확성을 높이기 위해, 디스플레이용 기준전압(VPRER)과 센싱용 기준전압(VPRES)과 샘플링 기준전압(VREF)은 전압 레벨이 서로 다를 수 있다.
도 3은 도 2의 픽셀 어레이에 연결된 데이터 구동부(25)의 일 구성을 보여주는 도면이다. 도 3의 데이터 구동부(25)는 픽셀들(PXL)의 구동 특성을 기준 전압라인들(150)을 통해 센싱하기 위한 것이다.
도 3을 참조하면, 데이터 구동부(25)는 데이터라인(140)을 통해 픽셀(PXL)의 제1 노드(구동 소자의 게이트전극에 연결됨)에 접속되고, 기준 전압라인(150)을 통해 픽셀(PXL)의 제2 노드(구동 소자의 소스전극에 연결됨)에 접속될 수 있다. 픽셀(PXL)의 제2 노드에는 픽셀(PXL)의 구동 특성이 반영된 소스 전압이 충전되기 때문에, 제2 스위치 소자를 통해 제2 노드에 접속된 기준 전압라인(150)이 센싱 라인으로 활용될 수 있다. 센싱 라인으로 기능하는 기준 전압라인(150)에는 소스 전압을 저장하기 위한 라인 커패시터(LCAP)가 연결된다.
데이터 구동부(25)는 센싱부(22)와 데이터전압 생성부(23)와 스위치 회로(SWC, 24)를 포함할 수 있다.
데이터전압 생성부(23)는 센싱용 데이터전압(VSEN)과 디스플레이용 데이터전압(VDIS)을 생성하는 디지털-아날로그 컨버터(DAC)로 구현될 수 있다. 데이터전압 생성부(23)는 디스플레이 구동시 디스플레이용 데이터전압(VDIS)을 데이터 채널 단자(DCH)를 통해 표시패널(10)의 데이터라인(140)에 공급한다. 데이터전압 생성부(23)는 센싱 구동시 센싱용 데이터전압(VSEN)을 데이터 채널 단자(DCH)를 통해 표시패널(10)의 데이터라인(140)에 공급한다.
스위치 회로(SWC, 24)는 제1 집적 배선(PL1)을 통해 제1 전원 단자(TA1)에 연결되고, 제2 집적 배선(PL2)을 통해 제2 전원 단자(TA2)에 연결된다. 제1 전원 단자(TA1)에는 디스플레이용 기준전압(VPRER)이 입력되고, 제2 전원 단자(TA2)에는 센싱용 기준전압(VPRES)이 입력된다. 스위치 회로(SWC, 24)는 디스플레이 구동 중의 셋업 동작을 위해 제1 전원 단자(TA1)를 센싱 채널 단자(SIO)에 연결하고, 센싱 구동 중의 셋업 동작을 위해 제2 전원 단자(TA2)를 센싱 채널 단자(SIO)에 연결한다. 스위치 회로(SWC, 24)는 센싱 구동 중에 셋업 동작이 완료되고 샘플링 동작이 시작되면 제2 전원 단자(TA2)와 센싱 채널 단자(SIO) 간의 연결을 끊는다.
센싱부(22)는 센싱 구동 중의 샘플링 동작을 위해 센싱 채널 단자(SIO)에 연결됨과 아울러 제1 집적 배선(PL1)을 통해 제1 전원 단자(TA1)에 연결되고, 제3 집적 배선(PL3)을 통해 제3 전원 단자(TA3)에 연결된다. 센싱부(22)는 센싱 채널 단자(SIO)로부터 픽셀(PXL)의 소스 노드 전압을 입력받고, 제1 전원 단자(TA1)로부터 디스플레이용 기준전압(VPRER)을 입력받으며, 제3 전원 단자(TA3)로부터 샘플링 기준전압(VREF)을 입력받는다.
센싱부(22)는 샘플 앤 홀드부(SH), 스케일링부(SCA), 먹스부(MUX), 및 ADC를 포함할 수 있다. 스케일링부(SCA)와 먹스부(MUX)는 모델에 따라서 생략될 수도 있다.
샘플 앤 홀드부(SH)는 샘플링 커패시터를 포함한다. 샘플링 커패시터의 일측 전극은 제3 집적 배선(PL3)을 통해 제3 전원 단자(TA3)에 연결된다. 샘플링 커패시터는 픽셀에 인가되는 스캔 신호가 온 레벨을 유지하는 1 센싱 시퀀스 내에서, 제1 전원 단자(TA1)로부터 입력되는 디스플레이용 기준전압(VPRER)을 제1 차 저장한 후에, 센싱 채널 단자(SIO)로부터 입력되는 픽셀(PXL)에 포함된 구동소자의 소스전압을 제2 차 저장한다. 이를 위해, 샘플 앤 홀드부(SH)는 샘플링 커패시터를 제1 전원 단자(TA1)와 센싱 채널 단자(SIO)에 선택적으로 연결하는 2개의 샘플링 스위치들을 포함한다.
스케일링부(SCA)는 샘플링 커패시터에 저장된 전압들을 입력받고, 이 전압들을 ADC의 센싱 레인지에 맞게 레벨 쉬프팅한다. 먹스부(MUX)는 스케일링부(SCA)의 출력들을 멀티 플렉싱하여 출력 순서에 맞게 ADC에 공급한다. ADC는 제3 집적 배선(PL3)을 통해 제3 전원 단자(TA3)에 연결된다. ADC는 스케일링부(SCA)로부터 입력되는 아날로그 출력들을 디지털 값으로 변환하여 픽셀의 구동 특성에 대한 제1 센싱 결과 데이터(SDATA)와 ADC 출력 특성에 대한 제2 센싱 결과 데이터(QDATA)를 출력한다.
도 4는 도 3에 도시된 픽셀(PXL)의 일 등가 회로도이다.
도 4를 참조하면, 기준전압 라인(150)을 센싱 라인으로 활용하는 일 픽셀(PXL)은 발광 소자(EL), 구동 TFT(DT), 스위치 TFT들(ST1,ST2), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 구동 TFT(DT)와 스위치 TFT들(ST1,ST2)은 NMOS로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
발광 소자(EL)는 구동 TFT(DT)로부터 입력되는 픽셀 전류에 대응되는 세기로 발광하는 발광 소자이다. 발광 소자(EL)는 유기 발광층을 포함한 유기발광다이오드로 구현될 수도 있고, 무기 발광층을 포함한 무기발광다이오드로 구현될 수도 있다. 발광 소자(EL)의 애노드 전극은 제2 노드(N2)에 접속되고, 캐소드 전극은 저전위 픽셀 전압(EVSS)의 입력단에 접속된다.
구동 TFT(DT)는 게이트-소스 간 전압에 대응하여 픽셀 전류를 생성하는 구동 소자이다. 구동 TFT(DT)의 게이트전극은 제1 노드(N1)에 접속되고, 제1 전극(드레인전극)은 고전위 전원 라인(PWL)을 통해 고전위 픽셀 전압(EVDD)의 입력단에 접속되며, 제2 전극(소스전극)은 제2 노드(N2)에 접속된다.
스위치 TFT들(ST1,ST2)은 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압을 설정하고, 구동 TFT(DT)의 제2 전극과 기준전압 라인(150)을 연결하는 스위치 소자들이다.
제1 스위치 TFT(ST1)는 데이터라인(140)과 제1 노드(N1) 사이에 접속되어 게이트라인(160)으로부터의 스캔신호(SCAN)에 따라 턴 온 된다. 제1 스위치 TFT(ST1)는 디스플레이 구동 또는 센싱 구동을 위한 셋업 시에 턴 온 된다. 제1 스위치 TFT(ST1)가 턴 온 될 때, 센싱용 데이터전압(VSEN) 또는 디스플레이용 데이터전압(VDIS)이 제1 노드(N1)에 인가된다. 제1 스위치 TFT(ST1)의 게이트전극은 게이트라인(160)에 접속되고, 제1 전극은 데이터 라인(140)에 접속되며, 제2 전극은 제1 노드(N1)에 접속된다.
제2 스위치 TFT(ST2)는 기준전압 라인(150)과 제2 노드(N2) 사이에 접속되어 게이트라인(160)으로부터의 스캔신호(SCAN)에 따라 턴 온 된다. 제2 스위치 TFT(ST2)는 디스플레이 구동 또는 센싱 구동을 위한 셋업 시에 턴 온 되어, 디스플레이용 기준전압(VPRER) 또는 센싱용 기준전압(VPRES)을 제2 노드(N2)에 인가한다. 또한, 제2 스위치 TFT(ST2)는 상기 셋업 이후의 센싱 동작 중에도 턴 온 되어 구동 TFT(DT)의 소스노드 전압(또는 소스 전압)을 기준전압 라인(150)에 전달한다. 제2 스위치 TFT(ST2)의 게이트전극은 게이트라인(160)에 접속되고, 제1 전극은 기준전압 라인(150)에 접속되며, 제2 전극은 제2 노드(N2)에 접속된다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 접속되어 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압을 일정 기간 동안 유지한다. 디스플레이 구동을 위한 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압은 디스플레이용 데이터전압(VDIS)과 픽셀 기준 전압(VREF) 간의 차전압으로 셋 업 되고, 센싱 구동을 위한 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압은 센싱용 데이터전압(VSEN)과 저전위 전압(VSS) 간의 차전압으로 셋 업 된다.
디스플레이 구동시 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압에 상당하는 픽셀 전류가 구동 TFT(DT)에 흐르며, 이러한 픽셀 전류에 의해 발광 소자(EL)가 발광한다. 센싱 구동시 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압에 상당하는 픽셀 전류가 구동 TFT(DT)에 흐르며, 이러한 픽셀 전류에 의해 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압이 구동 TFT(DT)의 문턱전압으로 세츄레이션(saturation) 되고, 이때 구동 TFT(DT)는 오프 된다. 센싱용 기준전압(VPRES)은 디스플레이용 기준전압(VPRER)에 비해 낮게 설정되기 때문에, 센싱 구동시 발광 소자(EL)는 발광하지 않는다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 장치와 일 픽셀의 연결 구성을 보여주는 도면이다. 도 6은 도 5의 센싱 장치와 픽셀의 구동 파형도이다. 그리고, 도 7은 도 5에서 240개의 센싱 채널 단자들 중에서 16개의 센싱 채널 단자들에 제2 샘플링 스위치를 연결한 것을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 센싱 장치는 데이터전압 생성부(DAC)와 함께 드라이버 집적회로(20)에 실장된다. 데이터전압 생성부(DAC)는 데이터 채널 단자(DCH)를 통해 표시패널(10)의 데이터라인(140)에 연결된다.
센싱 장치는 센싱 채널 단자(SIO)를 통해 표시패널(10)의 센싱 라인(150)에 연결된 복수의 샘플 앤 홀드부(SH)를 포함한다. 샘플 앤 홀드부(SH)는 제1 샘플링 스위치(SAM)와 샘플링 커패시터(SCAP)와 홀딩 스위치(HOLD)를 포함할 수 있다. 일부 센싱 채널 단자(SIO)에 연결된 샘플 앤 홀드부(SH)는 제1 샘플링 스위치(SAM)와 샘플링 커패시터(SCAP)와 홀딩 스위치(HOLD) 외에 제2 샘플링 스위치(SAMR)를 더 포함한다. 제1 샘플링 스위치(SAM)는 픽셀(PXL)의 구동 특성을 샘플링하기 위한 것이고, 제2 샘플링 스위치(SAMR)는 ADC의 출력 특성을 샘플링하기 위한 것이다.
ADC의 출력 특성은 온도에 민감하다. 즉, 동일한 전압을 센싱하더라도 ADC의 출력 특성에 따라 센싱 결과 데이터가 변할 수 있다. 더욱이, 복수개의 ADC들 간에 출력 특성 편차가 있는 경우 더욱 그러하다. ADC들 간 출력 특성 편차는 화상 왜곡을 초래하므로 반드시 센싱 및 보상되어야 한다. ADC의 출력 특성에 관한 센싱 결과는 픽셀의 구동 특성에 관한 센싱 결과와 마찬가지로 영상 데이터의 보정 과정에서 옵셋 또는 게인으로 반영된다.
ADC의 출력 특성을 센싱하기 위해서는 DC 전압과, DC 전압을 샘플링하는 샘플링 스위치와, 샘플링된 전압을 저장하는 샘플링 커패시터가 필요하다. 그런데, 드라이버 집적회로(20) 외부에서 추가 전원을 통해 DC 전압을 입력받거나 또는 샘플링 커패시터를 추가로 설계하는 경우 드라이버 집적회로(20)의 제조 비용 및 사이즈가 증가할 수 있다. 도 5에서는 ADC의 출력 특성을 센싱하기 위해 외부의 추가 전원을 사용하지 않고, 디스플레이 구동시에만 사용되고 센싱 구동시에는 사용되지 않는 디스플레이용 기준전압(VPRER)을 DC 전압으로 사용한다. 또한, 도 5에서는 샘플링 커패시터를 추가로 설계하지 않고 픽셀(PXL)의 구동 특성을 센싱하는 데 사용되는 샘플링 커패시터들 중 일부 샘플링 커패시터를 ADC의 출력 특성을 센싱하는 데에도 이용한다. 상기 일부 샘플링 커패시터는 서로 다른 타이밍에 온 동작하는 제1 및 제2 샘플링 스위치들에 동기하여, ADC의 출력 특성과 관련된 샘플링 전압과 픽셀(PXL)의 구동 특성과 관련된 샘플링 전압을 순차적으로 저장한다. 도 5와 같이 구성하면, 드라이버 집적회로(20)의 제조 비용 및 사이즈를 줄이는 데 효과적이다.
도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 장치를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
센싱 장치는 센싱 라인(150)을 통해 픽셀(PXL)에 연결된 센싱 채널 단자(SIO), 디스플레이용 기준전압(VPRER)이 입력되는 제1 전원 단자(TA1), 디스플레이용 기준전압(VPRER)과 다른 센싱용 기준전압(VPRES)이 입력되는 제2 전원 단자(TA2), 샘플링 기준전압(VREF)이 입력되는 제3 전원 단자(TA3), 일측 전극에 샘플링 기준전압(VREF)이 인가되는 샘플링 커패시터(SCAP), 제2 전원 단자(TA2)와 센싱 채널 단자(SIO) 사이에 접속된 센싱용 셋업 스위치(SPRE), 센싱 채널 단자(SIO)와 샘플링 커패시터(SCAP)의 타측 전극과 사이에 접속된 제1 샘플링 스위치(SAM), 및 제1 전원 단자(TA1)와 샘플링 커패시터(SCAP)의 타측 전극과 사이에 접속된 제2 샘플링 스위치(SAMR)를 포함한다. 제1 전원 단자(TA1)는 제1 집적 배선(PL1)을 통해 디스플레이용 셋업 스위치(RPRE)와 제2 샘플링 스위치(SAMR)에 연결된다. 제2 전원 단자(TA2)는 제2 집적 배선(PL2)을 통해 센싱용 셋업 스위치(SPRE)에 연결된다. 제3 전원 단자(TA3)는 제3 집적 배선(PL3)을 통해 샘플링 커패시터들(SCAP)의 일측 전극들과 ADC의 기준 전압단자에 연결된다.
이러한 구성들 중에서, ADC 출력 특성을 센싱하기 위해 새롭게 추가된 구성은 제2 샘플링 스위치들(SAMR)이다. 제2 샘플링 스위치(SAMR)는 샘플링 커패시터들(SCAP) 중에서 일부 샘플링 커패시터들(SCAP)에만 연결된다. 예를 들어, 도 7과 같이 드라이버 집적회로(20) 내에 240개의 센싱 채널 단자들(SIO1~SIO240)이 설치된 경우, 제2 샘플링 스위치(SAMR)는 240개의 샘플링 커패시터들(SCAP) 중에서 16개의 샘플링 커패시터들(SCAP)에만 연결될 수 있다. 상기 16개의 샘플링 커패시터들(SCAP)에 대응되는 센싱 채널 단자들(SIO15, SIO 30, … , SIO 240)은 DSS1~DSS16일 수 있다.
도 6과 같이 픽셀에 인가되는 스캔 신호가 온 레벨을 유지하는 1 센싱 시퀀스 내에서, 제1 샘플링 스위치(SAM)와 제2 샘플링 스위치(SAMR)는 번갈아 선택적으로 턴 온됨으로써, ADC의 출력 특성과 관련된 샘플링 전압과 픽셀(PXL)의 구동 특성과 관련된 샘플링 전압을 동일한 샘플링 커패시터(SCAP)에 순차적으로 저장한다.
1 센싱 시퀀스 내에서, 제2 샘플링 스위치(SAMR)가 제1 샘플링 스위치(SAM)에 비해 먼저 턴 온 된다. 제2 샘플링 스위치(SAMR)가 온 상태를 유지하는 동안, 디스플레이용 기준전압(VPRER)이 ADC의 출력 특성과 관련된 샘플링 전압으로서 샘플링 커패시터(SCAP)에 저장된다. ADC는 미리 정해진 센싱 레인지를 갖는다. 상기 센싱 레인지는 센싱 하한치와 센싱 상한치를 포함하는 데, 센싱 하한치는 기준 전압단자에 인가되는 샘플링 기준전압(VREF)이 되고, 센싱 상한치는 샘플링 기준전압(VREF)보다 높다. 도 6과 같이, 센싱 상한치에 해당되는 샘플링 기준전압(VREF)이 3V이고 센싱 상한치가 6V 인 경우, 센싱 레인지는 3V~6V가 된다.
ADC의 센싱 레인지에 따라, 디스플레이용 기준전압(VPRER)은 1 센싱 시퀀스 내에서 디스플레이 구동에 필요한 초기값(예를 들어, 2V)에서 센싱 하한치(예를 들어, 3V)와 센싱 상한치(예를 들어, 6V) 사이의 센싱 중심치(예를 들어, 4.5V)로 변경될 수 있다. 즉, 샘플링 커패시터(SCAP)에 저장되는 디스플레이용 기준전압(VPRER)은 센싱 중심치(예를 들어, 4.5V)가 된다. ADC 구동 특성을 센싱할 때 ADC의 센싱 레인지를 고려하여 디스플레이용 기준전압(VPRER)을 적절히 조절하면, ADC 출력 데이터의 언더 플로워(underflower) 또는 오버 플로워(overflower)가 방지되어 센싱의 정확성이 높아지는 효과가 있다.
ADC는 센싱 중심치에 대응되는 디스플레이용 기준전압(VPRER)을 디지털 센싱값으로 변환하는 데, 이때 상기 디지털 센싱값은 온도에 따라 변한다. 이 디지털 센싱값은 그 변화량만큼 영상 데이터의 보정 단계에서 옵셋 또는 게인으로 반영된다. 전술한 ADC의 출력 특성과 관련된 센싱 동작은 픽셀에 대한 센싱 동작과 무관하며 그보다 앞서 수행된다. 즉, ADC의 출력 특성과 관련된 센싱 동작은 샘플 앤 홀드부(SH)가 센싱 채널 단자(SIO)와 연결되지 않은 상태에서 진행된다.
픽셀에 대한 센싱 동작은 픽셀 셋업 동작과 픽셀 샘플링 동작으로 이루어진다. 픽셀 셋업 동작과 픽셀 샘플링 동작 사이에 ADC 샘플링 동작(즉, 디스플레이용 기준전압(VPRER)에 대한 샘플링 동작)이 이루어진다.
픽셀 셋업 동작은 픽셀에 포함된 구동 소자의 게이트전극(또는 제1 노드)에 센싱용 데이터전압(VSEN)을 인가하고 상기 구동 소자의 소스전극(또는 제2 노드)에 센싱용 기준전압(VPRES)을 인가하는 동작이다. 픽셀 셋업 동작을 위해 1 센싱 시퀀스 내에서, 센싱용 셋업 스위치(SPRE)는 제2 샘플링 스위치(SAMR)에 비해 먼저 턴 온 되어, 센싱용 기준전압(VPRES)을 센싱 채널 단자(SIO)에 전달한다. 이때, DAC는 센싱용 데이터전압(VSEN)을 생성하여 데이터 채널 단자(DCH)에 출력한다. 센싱용 데이터전압(VSEN)은 제1 스위치 TFT를 통해 제1 노드에 인가되고 센싱용 기준전압(VPRES)은 제2 스위치 TFT를 통해 제2 노드에 인가되어 구동 소자에 픽셀 전류가 흐른다. 이러한 픽셀 전류에 의해 제2 노드의 전압(VN2)은 센싱용 기준전압(VPRES)으로부터 상승하며, 이 상승 동작은 구동 소자의 게이트-소스 간 전압이 구동 소자의 문턱전압이 될 때까지 계속된다. 구동 소자는 그의 게이트-소스 간 전압이 그의 문턱전압이 되는 순간에 오프 된다.
제1 샘플링 스위치(SAM)는 1 센싱 시퀀스 내에서, 구동 소자의 게이트-소스 간 전압이 그의 문턱전압으로 세츄레이션 된 이후에 턴 온 된다. 제1 샘플링 스위치(SAM)가 온 상태를 유지하는 동안, 구동 소자의 게이트전압(VN1)에 비해 문턱전압만큼 낮은 구동 소자의 소스전압(VN2)이 샘플링 커패시터(SCAP)에 저장된다. 제1 샘플링 스위치(SAM)는 모든 샘플링 커패시터들(SCAP)에 개별적으로 연결되므로, 전술한 픽셀 센싱 동작은 모든 센싱 채널 단자들(SIO)에서 동시에 이뤄진다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 장치를 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 장치는 전술한 도 5 내지 도 7의 센싱 장치와 비교하여, 샘플링 커패시터들(SCAP)과 별도로 드라이버 집적회로(20)의 제1 영역(AR1)에 더미 샘플링 커패시터들(DCAP)이 추가되고, 제2 샘플링 스위치들(SAMR)을 더미 샘플링 커패시터들(DCAP)에 연결하는 점에서 차이가 있다. 제1 영역(AR1)에 위치하는 더미 샘플링 커패시터들(DCAP)과 제2 샘플링 스위치들(SAMR)은 더비 샘플 앤 홀드부(DSH)에 포함된다. 더비 샘플 앤 홀드부(DSH)는 홀딩 스위치들을 더 포함한다. 다만, 도 8의 센싱 장치도 도 5 내지 도 7과 마찬가지로 ADC의 출력 특성을 센싱하기 위해 외부의 추가 전원을 사용하지 않고, 디스플레이 구동시에만 사용되는 디스플레이용 기준전압(VPRER)을 DC 전압으로 사용한다. 이를 통해 본 발명은 도 8과 같이 센싱 장치를 구현하더라도 드라이버 집적회로(20)의 제조 비용 및 사이즈를 어느 정도 줄일 수 있다.
도 5, 도 6 및 도 8을 참조하여 이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 장치를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
이 센싱 장치는 센싱 라인(150)을 통해 픽셀(PXL)에 연결된 센싱 채널 단자(SIO), 디스플레이용 기준전압(VPRER)이 입력되는 제1 전원 단자(TA1), 디스플레이용 기준전압(VPRER)과 다른 센싱용 기준전압(VPRES)이 입력되는 제2 전원 단자(TA2), 샘플링 기준전압(VREF)이 입력되는 제3 전원 단자(TA3), 일측 전극에 샘플링 기준전압(VREF)이 인가되는 샘플링 커패시터(SCAP), 일측 전극에 샘플링 기준전압(VREF)이 인가되는 더비 샘플링 커패시터(DCAP), 제2 전원 단자(TA2)와 센싱 채널 단자(SIO) 사이에 접속된 센싱용 셋업 스위치(SPRE), 센싱 채널 단자(SIO)와 샘플링 커패시터(SCAP)의 타측 전극과 사이에 접속된 제1 샘플링 스위치(SAM), 및 제1 전원 단자(TA1)와 더미 샘플링 커패시터(DCAP)의 타측 전극과 사이에 접속된 제2 샘플링 스위치(SAMR)를 포함한다. 제1 전원 단자(TA1)는 제1 집적 배선(PL1)을 통해 디스플레이용 셋업 스위치(RPRE)와 제2 샘플링 스위치(SAMR)에 연결된다. 제2 전원 단자(TA2)는 제2 집적 배선(PL2)을 통해 센싱용 셋업 스위치(SPRE)에 연결된다. 제3 전원 단자(TA3)는 제3 집적 배선(PL3)을 통해 샘플링 커패시터들(SCAP) 및 더미 샘플링 커패시터들(DCAP)의 일측 전극들과 ADC의 기준 전압단자에 연결된다.
이러한 구성들 중에서, ADC 출력 특성을 센싱하기 위해 새롭게 추가된 구성은 더미 샘플링 커패시터들(DCAP)과 제2 샘플링 스위치들(SAMR)이다. 샘플링 커패시터들(SCAP)과 제1 샘플링 스위치들(SAM)이 드라이브 집적회로(20)의 제2 영역(AR2)에 위치하는 데 반해, 더미 샘플링 커패시터들(DCAP)과 제2 샘플링 스위치들(SAMR)은 드라이브 집적회로(20)의 제1 영역(AR1)에 위치한다. 예를 들어, 도 8과 같이 드라이버 집적회로(20)의 제2 영역(AR2)에 240개의 센싱 채널 단자들(SIO1~SIO240)이 설치된 경우, 드라이버 집적회로(20)의 제1 영역(AR1)에는 16개의 더미 채널 단자들(DMY1~DMY16)이 설치될 수 있다. 이 더미 채널 단자들(DMY1~DMY16)은 센싱 라인들과는 연결되지 않으며, DSS1~DSS16일 수 있다.
도 6과 같이 픽셀에 인가되는 스캔 신호가 온 레벨을 유지하는 1 센싱 시퀀스 내에서, 제1 샘플링 스위치(SAM)와 제2 샘플링 스위치(SAMR)는 번갈아 선택적으로 턴 온됨으로써, ADC의 출력 특성과 관련된 샘플링 전압과 픽셀(PXL)의 구동 특성과 관련된 샘플링 전압을 동일한 샘플링 커패시터(SCAP)에 순차적으로 저장한다.
1 센싱 시퀀스 내에서, 제2 샘플링 스위치(SAMR)가 제1 샘플링 스위치(SAM)에 비해 먼저 턴 온 된다. 제2 샘플링 스위치(SAMR)가 온 상태를 유지하는 동안, 디스플레이용 기준전압(VPRER)이 ADC의 출력 특성과 관련된 샘플링 전압으로서 더미 샘플링 커패시터(DCAP)에 저장된다. ADC는 미리 정해진 센싱 레인지를 갖는다. 상기 센싱 레인지는 센싱 하한치와 센싱 상한치를 포함하는 데, 센싱 하한치는 기준 전압단자에 인가되는 샘플링 기준전압(VREF)이 되고, 센싱 상한치는 샘플링 기준전압(VREF)보다 높다. 도 6과 같이, 센싱 상한치에 해당되는 샘플링 기준전압(VREF)이 3V이고 센싱 상한치가 6V 인 경우, 센싱 레인지는 3V~6V가 된다.
ADC의 센싱 레인지에 따라, 디스플레이용 기준전압(VPRER)은 1 센싱 시퀀스 내에서 디스플레이 구동에 필요한 초기값(예를 들어, 2V)에서 센싱 하한치(예를 들어, 3V)와 센싱 상한치(예를 들어, 6V) 사이의 센싱 중심치(예를 들어, 4.5V)로 변경될 수 있다. 즉, 더미 샘플링 커패시터(DCAP)에 저장되는 디스플레이용 기준전압(VPRER)은 센싱 중심치(예를 들어, 4.5V)가 된다. ADC 구동 특성을 센싱할 때 ADC의 센싱 레인지를 고려하여 디스플레이용 기준전압(VPRER)을 적절히 조절하면, ADC 출력 데이터의 언더 플로워(underflower) 또는 오버 플로워(overflower)가 방지되어 센싱의 정확성이 높아지는 효과가 있다.
ADC는 센싱 중심치에 대응되는 디스플레이용 기준전압(VPRER)을 디지털 센싱값으로 변환하는 데, 이때 상기 디지털 센싱값은 온도에 따라 변한다. 이 디지털 센싱값은 그 변화량만큼 영상 데이터의 보정 단계에서 옵셋 또는 게인으로 반영된다. 전술한 ADC의 출력 특성과 관련된 센싱 동작은 픽셀에 대한 센싱 동작과 무관하며 그보다 앞서 수행된다. 즉, ADC의 출력 특성과 관련된 센싱 동작은 샘플 앤 홀드부(SH)가 센싱 채널 단자(SIO)와 연결되지 않은 상태에서 진행된다.
픽셀에 대한 센싱 동작은 픽셀 셋업 동작과 픽셀 샘플링 동작으로 이루어진다. 픽셀 셋업 동작과 픽셀 샘플링 동작 사이에 ADC 샘플링 동작(즉, 디스플레이용 기준전압(VPRER)에 대한 샘플링 동작)이 이루어진다.
픽셀 셋업 동작은 픽셀에 포함된 구동 소자의 게이트전극(또는 제1 노드)에 센싱용 데이터전압(VSEN)을 인가하고 상기 구동 소자의 소스전극(또는 제2 노드)에 센싱용 기준전압(VPRES)을 인가하는 동작이다. 픽셀 셋업 동작을 위해 1 센싱 시퀀스 내에서, 센싱용 셋업 스위치(SPRE)는 제2 샘플링 스위치(SAMR)에 비해 먼저 턴 온 되어, 센싱용 기준전압(VPRES)을 센싱 채널 단자(SIO)에 전달한다. 이때, DAC는 센싱용 데이터전압(VSEN)을 생성하여 데이터 채널 단자(DCH)에 출력한다. 센싱용 데이터전압(VSEN)은 제1 스위치 TFT를 통해 제1 노드에 인가되고 센싱용 기준전압(VPRES)은 제2 스위치 TFT를 통해 제2 노드에 인가되어 구동 소자에 픽셀 전류가 흐른다. 이러한 픽셀 전류에 의해 제2 노드의 전압(VN2)은 센싱용 기준전압(VPRES)으로부터 상승하며, 이 상승 동작은 구동 소자의 게이트-소스 간 전압이 구동 소자의 문턱전압이 될 때까지 계속된다. 구동 소자는 그의 게이트-소스 간 전압이 그의 문턱전압이 되는 순간에 오프 된다.
제1 샘플링 스위치(SAM)는 1 센싱 시퀀스 내에서, 구동 소자의 게이트-소스 간 전압이 그의 문턱전압으로 세츄레이션 된 이후에 턴 온 된다. 제1 샘플링 스위치(SAM)가 온 상태를 유지하는 동안, 구동 소자의 게이트전압(VN1)에 비해 문턱전압만큼 낮은 구동 소자의 소스전압(VN2)이 샘플링 커패시터(SCAP)에 저장된다. 제1 샘플링 스위치(SAM)는 모든 샘플링 커패시터들(SCAP)에 개별적으로 연결되므로, 전술한 픽셀 센싱 동작은 모든 센싱 채널 단자들(SIO)에서 동시에 이뤄진다.
도 9는 1 센싱 업데이트 주기 동안 ADC의 출력 데이터를 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하면, 1 센싱 업데이트 주기 동안, ADC는 샘플 앤 홀드부에서 제2 샘플링 스위치(SAMR)에 연동하여 얻어진 제1 샘플링 전압(디스플레이용 기준전압)과 제1 샘플링 스위치(SAM)의 동작에 연동하여 얻어진 제2 샘플링 전압(픽셀의 소스전압)을 순차적으로 입력받아 디지털값으로 각각 변환한다. ADC는 제1 샘플링 전압을 ADC 센싱 결과 데이터(QDATA)로 변환하고, 이어서 제2 샘플링전압을 픽셀 센싱 결과 데이터(SDATA)로 변환한다. 그리고, ADC는 픽셀 센싱 결과 데이터(SDATA)와 ADC 센싱 결과 데이터(QDATA)를 보상 집적회로에 전송한다.
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 15: 게이트 구동부
20: 드라이버 집적회로 21: 타이밍 제어부
22: 센싱부

Claims (21)

  1. 센싱 라인을 통해 픽셀에 연결된 센싱 채널 단자;
    디스플레이용 기준전압이 입력되는 제1 전원 단자;
    상기 디스플레이용 기준전압과 다른 센싱용 기준전압이 입력되는 제2 전원 단자;
    샘플링 기준전압이 입력되는 제3 전원 단자;
    일측 전극에 상기 샘플링 기준전압이 인가되는 샘플링 커패시터;
    상기 제2 전원 단자와 상기 센싱 채널 단자 사이에 접속된 센싱용 셋업 스위치;
    상기 센싱 채널 단자와 상기 샘플링 커패시터의 타측 전극사이에 접속된 제1 샘플링 스위치; 및
    상기 제1 전원 단자와 상기 샘플링 커패시터의 타측 전극사이에 접속된 제2 샘플링 스위치를 포함하고,
    상기 픽셀에 인가되는 스캔 신호가 온 레벨을 유지하는 1 센싱 시퀀스 내에서, 상기 제1 샘플링 스위치와 상기 제2 샘플링 스위치는 번갈아 선택적으로 턴 온 되는 센싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 1 센싱 시퀀스 내에서, 상기 제2 샘플링 스위치가 상기 제1 샘플링 스위치에 비해 먼저 턴 온 되는 센싱 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 샘플링 스위치가 온 상태를 유지하는 동안, 상기 디스플레이용 기준전압이 상기 샘플링 커패시터에 저장되는 센싱 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    센싱 하한치와 센싱 상한치를 포함한 센싱 레인지를 가지며, 입력되는 아날로그 센싱 전압들을 디지털 센싱값들로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 더 포함하고,
    상기 센싱 하한치는 상기 샘플링 기준전압이고,
    상기 센싱 상한치는 상기 샘플링 기준전압보다 높은 센싱 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 디스플레이용 기준전압은 상기 1 센싱 시퀀스 내에서 디스플레이 구동에 필요한 초기값에서 상기 센싱 하한치와 상기 센싱 상한치 사이의 센싱 중심치로 변화되고,
    상기 샘플링 커패시터에 저장되는 상기 디스플레이용 기준전압은 상기 센싱 중심치에 대응되는 센싱 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 센싱 중심치에 대응되는 상기 디스플레이용 기준전압에 대한 디지털 센싱값은 온도에 따라 변하는 센싱 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 픽셀에 포함된 구동 소자의 게이트-소스 간 전압이 상기 구동 소자의 문턱전압으로 세츄레이션 된 이후에 상기 제1 샘플링 스위치가 턴 온 되는 센싱 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 샘플링 스위치가 온 상태를 유지하는 동안, 상기 구동 소자의 게이트전압에 비해 상기 문턱전압만큼 낮은 상기 구동 소자의 소스전압이 상기 샘플링 커패시터에 저장되는 센싱 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 채널 단자는 복수의 센싱 채널 단자들 중에서 적어도 어느 하나에 해당되는 센싱 장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 1 센싱 시퀀스 내에서, 상기 센싱용 셋업 스위치는 상기 제2 샘플링 스위치에 비해 먼저 턴 온 되어, 상기 센싱용 기준전압을 상기 센싱 채널 단자에 전달하는 센싱 장치.
  11. 센싱 라인을 통해 픽셀에 연결된 센싱 채널 단자;
    디스플레이용 기준전압이 입력되는 제1 전원 단자;
    상기 디스플레이용 기준전압과 다른 센싱용 기준전압이 입력되는 제2 전원 단자;
    샘플링 기준전압이 입력되는 제3 전원 단자;
    일측 전극에 상기 샘플링 기준전압이 인가되는 샘플링 커패시터;
    일측 전극에 상기 샘플링 기준전압이 인가되는 더미 샘플링 커패시터;
    상기 제2 전원 단자와 상기 센싱 채널 단자 사이에 접속된 센싱용 셋업 스위치;
    상기 센싱 채널 단자와 상기 샘플링 커패시터의 타측 전극사이에 접속된 제1 샘플링 스위치; 및
    상기 제1 전원 단자와 상기 더미 샘플링 커패시터의 타측 전극사이에 접속된 제2 샘플링 스위치를 포함하고,
    상기 픽셀에 인가되는 스캔 신호가 온 레벨을 유지하는 1 센싱 시퀀스 내에서, 상기 제1 샘플링 스위치와 상기 제2 샘플링 스위치는 번갈아 선택적으로 턴 온 되는 센싱 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 1 센싱 시퀀스 내에서, 상기 제2 샘플링 스위치가 상기 제1 샘플링 스위치에 비해 먼저 턴 온 되는 센싱 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 샘플링 스위치가 온 상태를 유지하는 동안, 상기 디스플레이용 기준전압이 상기 더미 샘플링 커패시터에 저장되는 센싱 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    센싱 하한치와 센싱 상한치를 포함한 센싱 레인지를 가지며, 입력되는 아날로그 센싱 전압들을 디지털 센싱값들로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 더 포함하고,
    상기 센싱 하한치는 상기 샘플링 기준전압이고,
    상기 센싱 상한치는 상기 샘플링 기준전압보다 높은 센싱 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 디스플레이용 기준전압은 상기 1 센싱 시퀀스 내에서 디스플레이 구동에 필요한 초기값에서 상기 센싱 하한치와 상기 센싱 상한치 사이의 센싱 중심치로 변화되고,
    상기 더미 샘플링 커패시터에 저장되는 상기 디스플레이용 기준전압은 상기 센싱 중심치에 대응되는 센싱 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 센싱 중심치에 대응되는 상기 디스플레이용 기준전압에 대한 디지털 센싱값은 온도에 따라 변하는 센싱 장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 픽셀에 포함된 구동 소자의 게이트-소스 간 전압이 상기 구동 소자의 문턱전압으로 세츄레이션 된 이후에 상기 제1 샘플링 스위치가 턴 온 되는 센싱 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 샘플링 스위치가 온 상태를 유지하는 동안, 상기 구동 소자의 게이트전압에 비해 상기 문턱전압만큼 낮은 상기 구동소자의 소스전압이 상기 샘플링 커패시터에 저장되는 센싱 장치.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 1 센싱 시퀀스 내에서, 상기 센싱용 셋업 스위치는 상기 제2 샘플링 스위치에 비해 먼저 턴 온 되어, 상기 센싱용 기준전압을 상기 센싱 채널 단자에 전달하는 센싱 장치.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 더미 샘플링 커패시터와 상기 제2 샘플링 스위치는 드라이버 집적회로의 제1 영역에 위치하고, 상기 샘플링 커패시터와 상기 제1 샘플링 스위치는 상기 드라이버 집적회로의 제2 영역에 위치하며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 분리된 센싱 장치.
  21. 복수의 픽셀들과, 상기 픽셀들에 연결된 센싱 라인들이 구비된 표시패널; 및
    상기 센싱 라인들에 연결된 센싱 채널 단자들을 갖는 청구항 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항의 센싱 장치를 포함한 전계발광 표시장치.



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