KR20210108742A - 디스플레이 모듈 및 디스플레이 장치 - Google Patents

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테츠야 시게타
김진호
박상용
오동건
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Abstract

디스플레이 모듈이 개시된다. 상기 디스플레이 모듈은, 무기 발광 소자, 무기 발광 소자와 병렬 연결된 트랜지스터 및 인가되는 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 트랜지스터의 게이트 단자 전압을 제어하여 무기 발광 소자의 발광 시간을 제어하는 PWM 회로를 각각 포함하는 복수의 서브 픽셀 회로, 및 복수의 서브 픽셀 회로에 포함된 무기 발광 소자들 중 하나와 직렬 연결되며, 일정한 진폭의 구동 전류를 무기 발광 소자들로 제공하는 PAM 회로를 포함하고, 무기 발광 소자들은, 서로 직렬 연결된다.

Description

디스플레이 모듈 및 디스플레이 장치{DISPLAY MUDULE AND DISPLAY APPARATUS}
본 개시는 디스플레이 모듈 및 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 디스플레이 모듈 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
종래 무기 LED(Light Emitting Diode) 디스플레이는 PM(Passive Matrix) 구동이 주류를 이루었지만, PM 구동의 경우 발광 듀티비가 낮아 저전력화에 적합하지 않다. 따라서, 무기 LED(Light Emitting Diode) 디스플레이의 저전력화를 위해서는 트랜지스터 및/또는 커패시터로 구성된 픽셀 회로를 이용하는 AM(Active Matrix) 구동이 필요하다.
AM 구동 방식에는 구동 전류의 진폭으로 계조를 표현하는 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 방식과 구동 전류의 구동 시간(또는 펄스 폭)으로 계조를 표현하는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식이 있다.
한편, 무기 LED는 구동 전류의 진폭이 증가되면 발광 효율이 높아지는 특성이 있다. 따라서, 무기 LED의 발광 효율을 높임과 동시에 무기 LED 디스플레이의 휘도를 향상시키기 위해서는 구동 전류의 진폭을 증가시킬 필요가 있다.
그러나, 구동 전류의 진폭을 증가시키는 경우, 증가된 순간 전류를 제공하기 위해 보다 큰 용량의 전원 회로가 필요하게 되어 무기 LED 디스플레이의 제조 비용이 증가하고, 설계 기판의 면적 증가로 디자인적인 제한이 발생하며, 실용성이 떨어지는 문제가 발생한다. 또한, 증가된 순간 전류로 인해 디스플레이 내 IR 드랍(IR-drop) 및 전원 전압이 증가하게 되며, 이로 인해 소비 전력이 증가하게 되는 문제가 발생한다.
본 개시의 목적은, 디스플레이의 낮은 소비 전력이 유지되면서 픽셀마다 각 LED를 흐르는 구동 전류의 진폭을 증가시킬 수 있는 디스플레이 모듈 및 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
또한, 낮은 소비 전력을 유지하면서 디스플레이의 휘도를 향상시킬 수 있는 디스플레이 모듈 및 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
또한, 동일한 휘도에 대해 저전력 구동이 가능한 디스플레이 모듈 및 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈은, 무기 발광 소자, 상기 무기 발광 소자와 병렬 연결된 트랜지스터, 및 인가되는 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 트랜지스터의 게이트 단자 전압을 제어하여 상기 무기 발광 소자의 발광 시간을 제어하는 PWM 회로를 각각 포함하는 복수의 서브 픽셀 회로; 및 상기 복수의 서브 픽셀 회로에 포함된 무기 발광 소자들 중 하나와 직렬 연결되며, 일정한 진폭의 상기 구동 전류를 상기 무기 발광 소자들로 제공하는 PAM 회로;를 포함하고, 상기 무기 발광 소자들은, 서로 직렬 연결된다.
또한, 상기 디스플레이 모듈은, 기설정된 개수의 제 1 복수의 서브 픽셀 회로; 상기 제 1 복수의 서브 픽셀 회로에 포함된 상기 기설정된 개수의 제 1 무기 발광 소자들로 일정한 진폭의 구동 전류를 제공하는 제 1 PAM 회로; 상기 기설정된 개수의 제 2 복수의 서브 픽셀 회로; 및 상기 제 2 복수의 서브 픽셀 회로에 포함된 상기 기설정된 개수의 제 2 무기 발광 소자들로 일정한 진폭의 구동 전류를 제공하는 제 2 PAM 회로;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 서브 픽셀 회로에 포함된 무기 발광 소자들은, 적색(R) 무기 발광 소자, 녹색(G) 무기 발광 소자 및 청색(B) 무기 발광 소자 중 어느 한 종류의 무기 발광 소자일 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 모듈은, R, G, B 서브 픽셀을 각각 포함하는 복수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배치되고, 상기 매트릭스 형태로 배치된 복수의 픽셀을 라인 단위로 선택하기 위한 복수의 스캔 라인을 포함하며, 상기 복수의 서브 픽셀 회로는, 인접한 서로 다른 스캔 라인들에 위치할 수 있다.
또한, 상기 복수의 서브 픽셀 회로는, 상기 인가되는 PWM 데이터 전압을 상기 PWM 회로에 설정하는 스캔 구간 및 상기 설정된 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 상기 무기 발광 소자가 발광하는 발광 구간 순으로 구동될 수 있다.
또한, 상기 복수의 서브 픽셀 회로는, 제 1 무기 발광 소자, 상기 제 1 무기 발광 소자와 병렬 연결된 제 1 트랜지스터, 및 인가되는 제 1 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 단자 전압을 제어하여 상기 제 1 무기 발광 소자의 발광 시간을 제어하는 제 1 PWM 회로; 및 제 2 무기 발광 소자, 상기 제 2 무기 발광 소자와 병렬 연결된 제 2 트랜지스터, 및 인가되는 제 2 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 단자 전압을 제어하여 상기 제 2 무기 발광 소자의 발광 시간을 제어하는 제 2 PWM 회로;를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 PWM 데이터 전압은, 상기 스캔 구간 동안 상기 제 1 및 제 2 PWM 회로에 각각 설정되고, 상기 제 1 및 제 2 무기 발광 소자는, 상기 발광 구간 동안 상기 제 1 및 제 2 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 각각 발광할 수 있다.
또한, 상기 PAM 회로는, 상기 복수의 서브 픽셀을 구동하기 위한 구동 전압을 제공하는 구동 전압 단자와 연결되고, 상기 PAM 회로로부터 순차적으로 직렬 연결된 상기 무기 발광 소자들 중 마지막 무기 발광 소자는, 그라운드 전압 단자와 연결되며, 상기 발광 구간 동안, 상기 구동 전압 단자에 상기 구동 전압이 인가되고, 상기 그라운드 전압 단자에 그라운드 전압이 인가될 수 있다.
또한, 상기 발광 구간에서 상기 무기 발광 소자들이 모두 발광하지 않는 시간 구간에는, 상기 구동 전압 단자 및 상기 그라운드 전압 단자에 동일한 전압이 인가될 수 있다.
또한, 상기 PAM 회로는, 상기 발광 구간에서 상기 무기 발광 소자들이 모두 발광하지 않는 시간 구간에는, 상기 구동 전류를 상기 무기 발광 소자들로 제공하지 않을 수 있다.
또한, 상기 구동 전압 단자와 상기 PAM 회로가 연결된 무기 발광 소자 사이, 또는 상기 마지막 무기 발광 소자와 상기 그라운드 전압 단자 사이에 배치된 스위칭 트랜지스터;를 더 포함하고, 상기 발광 구간에서 상기 무기 발광 소자들이 모두 발광하지 않는 시간 구간에는, 상기 스위칭 트랜지스터가 오프될 수 있다.
또한, 입력이 상기 복수의 서브 픽셀 회로에 포함된 각 PWM 회로의 출력과 연결되고, 출력이 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트 단자에 연결된 NOR 게이트 회로;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 발광 소자와 병렬로 연결된 트랜지스터 및 상기 스위칭 트랜지스터는, PMOSFET(P-channel Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)이고, 상기 발광 구간에서 상기 무기 발광 소자들이 모두 발광하지 않는 시간 구간에는, 상기 각 PWM 회로의 출력이 모두 로우가 되고, 상기 NOR 게이트 회로의 출력이 하이가 되어 상기 스위칭 트랜지스터가 오프될 수 있다.
또한, 상기 발광 구간에서 상기 무기 발광 소자들이 모두 발광하지 않는 시간 구간에는, 상기 스위칭 트랜지스터를 오프시키기 위한 제어 신호가 외부의 TCON(Timing Controller)으로부터 인가될 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치는, 디스플레이 모듈; 및 상기 디스플레이 모듈을 구동하기 위한 구동 회로;를 포함하고, 상기 디스플레이 모듈은, 무기 발광 소자, 상기 무기 발광 소자와 병렬 연결된 트랜지스터, 및 인가되는 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 트랜지스터의 게이트 단자 전압을 제어하여 상기 무기 발광 소자의 발광 시간을 제어하는 PWM 회로를 각각 포함하는 복수의 서브 픽셀 회로; 및 상기 복수의 서브 픽셀 회로에 포함된 무기 발광 소자들 중 하나와 직렬 연결되며, 일정한 진폭의 구동 전류를 상기 무기 발광 소자들로 제공하는 PAM 회로;를 포함하고, 상기 구동 회로는, 상기 복수의 서브 픽셀 회로에 포함된 PWM 회로들로 대응되는 PWM 데이터 전압을 각각 인가하며, 상기 무기 발광 소자들은, 서로 직렬 연결될 수 있다.
또한, 상기 PAM 회로는, 상기 복수의 서브 픽셀을 구동하기 위한 구동 전압을 제공하는 구동 전압 단자와 연결되고, 상기 PAM 회로로부터 순차적으로 직렬 연결된 상기 무기 발광 소자들 중 마지막 무기 발광 소자는, 그라운드 전압 단자와 연결되며, 상기 복수의 서브 픽셀 회로는, 상기 구동 전압 단자와 상기 PAM 회로가 연결된 무기 발광 소자 사이, 또는 상기 다른 일 단의 무기 발광 소자와 상기 그라운드 전압 단자 사이에 배치된 스위칭 트랜지스터;를 더 포함할 수 있다.
또한, TCON(Timing Controller);를 더 포함하고, 상기 복수의 서브 픽셀 회로는, 상기 인가되는 PWM 데이터 전압을 상기 PWM 회로에 설정하는 스캔 구간 및 상기 설정된 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 상기 무기 발광 소자가 발광하는 발광 구간 순으로 구동되고, 상기 TCON은, 상기 발광 구간에서 상기 무기 발광 소자들이 모두 발광하지 않는 시간 구간에는, 상기 스위칭 트랜지스터를 오프시키기 위한 제어 신호를 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트 단자에 인가할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 디스플레이의 전체 순간 전류가 감소함에 따라 낮은 소비 전력을 유지하면서 픽셀의 각 LED를 흐르는 구동 전류의 진폭을 증가시킬 수 있다.
또한, 저전력을 유지하면서 디스플레이의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 회로가 단순화 되고, 설계 기판을 효율적 사용할 수 있게 됨에 따라 디스플레이의 디자인 설계 자유도가 향상된다.
도 1a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 픽셀 구조를 설명하기 위한 도면,
도 1b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 한 픽셀 내 서브 픽셀의 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 구동 방법을 도시한 도면,
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 서브 픽셀 회로를 도시한 도면,
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 PWM 회로의 회로도,
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 서브 픽셀 회로를 도시한 도면,
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 PAM 회로의 회로도,
도 7a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 픽셀 구조를 도시한 도면,
도 7b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 픽셀 구조를 도시한 도면,
도 8a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 서브 픽셀 회로 및 PAM 회로를 도시한 도면,
도 8b는 도 8a에 도시된 회로의 구동 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 9a는 종래 디스플레이 모듈과 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 소비 전력을 비교하여 설명하기 위한 도면,
도 9b는 종래 디스플레이 모듈과 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 소비 전력을 비교하여 설명하기 위한 도면,
도 10은 도 8a에 도시된 회로의 구동 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 11a는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 복수의 서브 픽셀 회로 및 PAM 회로를 도시한 도면,
도 11b는 도 11a에 도시된 회로의 구동 방법을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 개시의 또 다른 일 실시 예에 따른 복수의 서브 픽셀 회로 및 PAM 회로를 도시한 도면,
도 13은 본 개시의 일 실시 예에 따른 NOR 게이트 회로를 도시한 도면,
도 14는 종래 디스플레이 모듈과 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 소비 전력을 구체적으로 비교하여 설명하기 위한 도면,
도 15는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구성도,
도 16은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 단면도,
도 17은 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 단면도,
도 18은 본 개시의 일 실시 예에 따른 TFT 층의 평면도, 및
도 19는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 구동 방법의 흐름도이다.
본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 동일한 구성의 중복 설명은 되도록 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 개시에서 사용한 용어는 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 개시에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에서 사용된 "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 개시의 실시 예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 다양한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 픽셀 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 디스플레이 모듈(1000)은 매트릭스 형태로 배치(disposed) 또는 배열(arranged)된 복수의 픽셀(10)을 포함할 수 있다.
이때, 각 픽셀(10)은 복수의 서브 픽셀(10-1 내지 10-3)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 하나의 픽셀(10)은 적색(R) 서브 픽셀(10-1), 녹색(G) 서브 픽셀(10-2) 및 청색(B) 서브 픽셀(10-3)과 같은 3종류의 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 즉, R, G, B 서브 픽셀 한 세트가 디스플레이 패널(100)의 하나의 단위 픽셀을 구성할 수 있다.
한편, 도 1a를 참조하면, 디스플레이 모듈(1000)에서 하나의 픽셀 영역(20)은, 픽셀(10)이 차지하는 영역과 주변의 나머지 영역(11)을 포함하는 것을 볼 수 있다.
픽셀(10)이 차지하는 영역에는 도시된 바와 같이, R, G, B 서브 픽셀들(10-1 내지 10-3)이 포함될 수 있다. 이때, R, G, B 서브 픽셀(10-1, 10-2, 10-3) 각각은, 각 서브 픽셀에 해당하는 색상의 무기 발광 소자, 무기 발광 소자와 병렬 연결된 트랜지스터 및 무기 발광 소자를 구동하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 회로를 포함하는 서브 픽셀 회로(미도시)로 구성될 수 있다.
또한, 후술할 바와 같이, 디스플레이 모듈(1000)은 기설정된 개수의 서브 픽셀 회로마다, 대응되는 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 회로(미도시)를 포함할 수 있다.
한편, 실시 예에 따라, 픽셀(10)이 차지하는 영역 주변의 나머지 영역(11)에는 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 서브 픽셀 회로들을 구동하기 위한 각종 회로들이 포함될 수도 있다. 이와 같은 실시 예에 관하여는 도 18에서 보다 자세히 후술한다.
도 1b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 한 픽셀 내 서브 픽셀의 구조를 도시한 도면이다. 도 1a를 참조하면, 하나의 픽셀(10) 내에서 서브 픽셀들(10-1 내지 10-3)은 좌우가 뒤바뀐 L자 모양으로 배열된 것을 볼 수 있다.
그러나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니며, 도 1b에 도시된 바와 같이, R, G, B 서브 픽셀(10-1 내지 10-3)이 픽셀(10') 내부에서 일렬로 배치될 수도 있다. 다만, 이와 같은 서브 픽셀의 배치 형태는 일 예일 뿐이고, 복수의 서브 픽셀은 각 픽셀 내에서 실시 예에 따라 다양한 형태로 배치될 수 있다.
한편, 상술한 예에서는 픽셀이 3종류의 서브 픽셀로 구성되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것이 아님은 물론이다. 가령, 픽셀은 R, G, B, W(white)와 같이 4종류의 서브 픽셀로 구현될 수도 있고, 실시 예에 따라 얼마든지 다른 개수의 서브 픽셀이 하나의 픽셀을 구성할 수도 있음은 물론이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 픽셀(10)이 R, G, B와 같은 세 종류의 서브 픽셀로 구성된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 구동 방법을 도시한 도면이다. 구체적으로, 도 2는 하나의 영상 프레임 시간 동안 디스플레이 모듈(1000)이 구동되는 순서를 도시하고 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이 매트릭스 형태로 배열된 픽셀들은, 디스플레이 모듈(1000)에서 복수의 스캔 라인을 구성할 수 있다. 이때, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈(1000)은 도 2에 도시된 바와 같이 스캔 구간(period) 및 발광 구간(period) 순으로 구동될 수 있다.
여기서, 스캔 구간은, 선택된 스캔 라인에 포함된 픽셀에, 데이터 전압을 설정 또는 프로그래밍하기 위한 구간으로, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 전체 픽셀들은, 스캔 구간 내에서 스캔 라인별로 순차적으로 선택될 수 있다.
한편, 발광 구간은, 스캔 구간에서 설정된 데이터 전압에 따라 무기 발광 소자가 발광하게 되는 구간으로, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈(1000)의 전체 스캔 라인에 포함된 픽셀들은, 상기 스캔 구간에서 설정된 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간동안 발광 구간 내에서 발광을 하게 된다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 서브 픽셀 회로를 도시한 도면이다. 도 3에 따르면, 서브 픽셀 회로(110)는, 무기 발광 소자(111), 트랜지스터(113) 및 PWM 회로(115)를 포함한다.
무기 발광 소자(111)는 디스플레이 모듈(1000)의 서브 픽셀(10-1 내지 10-3)을 구성하며, 발광하는 빛의 색상에 따라 복수의 종류가 있을 수 있다. 예를 들어, 무기 발광 소자(111)는 적색 색상의 빛을 발광하는 적색(R) 무기 발광 소자, 녹색 색상의 빛을 발광하는 녹색(G) 무기 발광 소자 및 청색 색상의 빛을 발광하는 청색(B) 무기 발광 소자가 있을 수 있다.
따라서, 서브 픽셀의 종류는 무기 발광 소자(111)의 종류에 따라 결정될 수 있다. 즉, R 무기 발광 소자는 R 서브 픽셀(10-1)을, G 무기 발광 소자는 G 서브 픽셀(10-2)을, 그리고, B 무기 발광 소자는 B 서브 픽셀(10-3)을 구성할 수 있다.
여기서, 무기 발광 소자(111)는, 유기 재료를 이용하여 제작되는 OLED(Organic Light Emitting Diode)와는 다른, 무기 재료를 이용하여 제작되는 발광 소자를 말한다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 무기 발광 소자(111)는, 마이크로 LED(Light Emitting Diode)(μ-LED)일 수 있다. 마이크로 LED는 스스로 빛을 내는 100 마이크로미터(μm) 이하 크기의 초소형 무기 발광 소자가 될 수 있다.
트랜지스터(113)는 무기 발광 소자(111)와 병렬 연결되어 구동 전류(Id)의 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 트랜지스터(113)는 PWM 회로(115)의 출력 신호에 따라 온 또는 오프되어 구동 전류(Id)가 무기 발광 소자(111)를 바이패스하거나 또는 흐르도록 할 수 있다.
도 3은 트랜지스터(113)가 PMOSFET(P-channel Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)인 경우를 도시하고 있다. 도 3에 따르면, PMOSFET(113)의 게이트 단자가 PWM 회로(115)의 출력단과 연결되고, 소스 및 드레인 단자가 무기 발광 소자(111)의 애노드 및 캐소드 단자에 연결된다.
이 경우, PWM 회로(115)의 출력이 하이이면 트랜지스터(113)가 오프되며, 구동 전류(Id)는 무기 발광 소자(111)를 흐르게 된다. 만일, PWM 회로(115)의 출력이 로우이면 트랜지스터(113)는 온되며, 구동 전류(Id)는 무기 발광 소자(111)를 바이패스하게 된다.
즉, 무기 발광 소자(111)는 트랜지스터(113)가 오프된 시간 동안에만 구동 전류(Id)가 흘러 발광하게 된다.
PWM 회로(115)는 무기 발광 소자(111)를 PWM 제어한다. PWM 구동 방식은 무기 발광 소자(111)의 발광 시간을 제어하여 계조를 표현하는 방식이다.
구체적으로, 도 3의 예에서 PWM 회로(115)는, 스캔 기간 동안, 외부 데이터 드라이버(미도시)로부터 인가되는 PWM 데이터 전압을 설정한다. 또한, PWM 회로(115)는, 발광 기간 내에서, 상기 설정된 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 트랜지스터(113)의 게이트 단자로 하이 전압을 인가할 수 있다.
게이트 단자에 하이 전압이 인가된 동안에는 트랜지스터(113)가 오프 상태이므로, 상기 설정된 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 구동 전류(Id)는 무기 발광 소자(111)를 흐르게 되며, 이에 따라, 무기 발광 소자(111)는, 발광 기간 내에서, 상기 설정된 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 발광하게 된다.
이와 같이, PWM 방식으로 무기 발광 소자(111)를 구동하는 경우, 구동 전류(Id)의 진폭이 동일하더라도, 구동 전류(Id)가 무기 발광 소자(111)를 흐르는 시간을 달리함으로써 다양한 계조를 표현할 수 있다. 따라서, PAM 방식만으로 무기 발광 소자를 구동하는 경우 발생할 수 있는, 무기 발광 소자(특히, 마이크로 LED)가 발광하는 빛의 파장이 계조에 따라 변화하는 문제를 해결할 수 있다.
한편, 도 3에서는, 트랜지스터(113)가 PMOSFET인 경우를 예로 들었으나, 실시 예가 이에 한정되지 않음은 물론이다.
예를 들어, 트랜지스터(113)는 NMOSFET(N-channel Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)일 수 있다. 이 경우, NMOSFET은 게이트 단자 전압이 로우인 경우 오프되고, 하이인 경우 온되므로, PWM 회로(115)는, 발광 기간 내에서, PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 트랜지스터(113)의 게이트 단자에 로우 전압을 인가함으로써, 무기 발광 소자(111)가 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 발광하도록 할 수 있다.
또한, 실시 예에 따라 트랜지스터(113)는 BJT(Bipolar Junction Transistor)일 수도 있다. 이 경우에는, 트랜지스터(113)의 베이스 단자를 PWM 회로(115)의 출력단과 연결하고, 이미터 및 콜렉터 단자를 무기 발광 소자(111)의 애노드 및 캐소드 단자에 각각 연결함으로써 트랜지스터(113)가 MOSFET인 경우와 동일한 동작을 수행하도록 할 수 있을 것이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 PWM 회로의 회로도이다. 도 4의 위 그림은 PWM 회로(115)의 예시도를, 아래 그림은 발광 구간 동안 PWM 회로(115)의 출력단(45) 전압의 변화 및 이에 따른 무기 발광 소자(111)의 발광 시간을 도시하고 있다.
도 4에 따르면, PWM 회로(115)는, 인가되는 각종 제어 신호 및 데이터 신호에 기초하여 온/오프되는 구동 트랜지스터(40)의 동작을 통해, 트랜지스터(113)의 게이트 단자와 연결된 출력단(45)전압을 제어함으로써, 트랜지스터(113)의 온/오프 동작을 제어할 수 있다. 이에 따라, PWM 회로(115)는 무기 발광 소자(111)의 발광 시간을 제어할 수 있다.
구체적으로, PWM 회로(115)는, 스캔 구간 동안, 특정 계조에 대응되는 PWM 데이터 전압이 Data 라인을 통해 인가되면 인가된 PWM 데이터 전압을 구동 트랜지스터(40)의 게이트 단자(41)에 설정(내지 프로그래밍)할 수 있다.
이때, 구동 트랜지스터(40)의 게이트 단자(41)에 설정된 PWM 데이터 전압은, 구동 전압(VDD)과 구동 트랜지스터(40)의 문턱 전압(Vth, 음의 값을 가짐)의 합에 해당하는 전압보다 낮은 전압이며, 이에 따라, 구동 트랜지스터(40)은 온된 상태이다.
발광 구간이 시작되면, 제어 신호 Emi에 따라 온된 트랜지스터(30), 온된 상태의 구동 트랜지스터(40) 및 제어 신호 Emi에 따라 온된 트랜지스터(50)을 통해 구동 전압(VDD)이 출력단(45)에 인가되며, 이는 트랜지스터(113)의 게이트 단자로 인가되어, 트랜지스터(1130)는 오프되고, 무기 발광 소자(111)는 발광을 시작하게 된다.
한편, 발광 구간이 시작되면, 선형 증가하는 스윕 신호가 PWM 회로(115)로 인가되며, 이에 따라, 구동 트랜지스터(40)의 게이트 단자(41)의 전압도 함께 증가한다. 증가하던 구동 트랜지스터(40)의 게이트 단자(41)의 전압이, 구동 전압(VDD)과 구동 트랜지스터(41)의 문턱 전압(Vth)의 합에 해당하는 전압에 도달하면, 구동 트랜지스터(41)는 오프된다. 구동 트랜지스터(41)가 오프되면, 더 이상 구동 전압(VDD)은 출력단(45)에 인가되지 못하며, 출력단(45)에는 그라운드 전압(VSS)이 인가된다.
위에서 설명한 예에 따르면, 게이트 단자(41)의 전압이, 구동 전압(VDD)과 구동 트랜지스터(41)의 문턱 전압(Vth)의 합에 해당하는 전압까지 도달하는 시간은, PWM 데이터 전압이 낮을수록 길어지며, PWM 데이터 전압이 높을수록 짧아지게 될 것이다. 이와 같이, 무기 발광 소자(111)의 PWM 구동이 가능하다.
PWM 회로(115)의 동작에 관한 보다 구체적인 설명은 본 개시의 요지와 무관하므로, 이하, 생략 한다.
한편, PWM 회로(115)가 도 4에 도시된 구성으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 스캔 기간 동안 PWM 데이터 전압을 설정하고, 발광 기간 내에서, 상기 설정된 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 트랜지스터(113)를 오프시키기 위한 신호를 트랜지스터(113)의 게이트 단자로 출력할 수 있는 구성이면 어떤 구성이든 본 개시의 일 실시 예에 따른 PWM 회로(115)가 될 수 있다.
또한, 도 4의 예에서는, 스윕 신호가 선형 증가하는 형태의 신호인 것을 예로 들었으나, PWM 회로(115)의 구성이나 구동 방식에 따라, 선형 감소하는 형태 또는 삼각파 형태 등 다양한 형태의 스윕 신호가 이용될 수 있음은 물론이다. 다만, 어느 경우이든 스윕 신호는, 발광 구간 동안, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 모든 PWM 회로(115)에 동일하게 인가된다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 서브 픽셀 회로를 도시한 도면이다. 도 5에 따르면, 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-n)에 포함된 무기 발광 소자(111-1 내지 111-n)는 서로 직렬 연결된다. 여기서, n은 2 이상의 기설정된 숫자를 나타낸다.
또한, 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-n)에는 하나의 PAM 회로(120)가 연결될 수 있다. 이때, PAM 회로(120)는, 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-n)에 포함된 무기 발광 소자(111-1 내지 111-n)들 중 하나의 무기 발광 소자(111-1)과 직렬 연결될 수 있다.
즉, 본 개시의 일 실시 에에 따르면, 하나의 PAM 회로(120) 및 이에 연결된 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-n)는 디스플레이 모듈(1000) 내에서 하나의 단위(내지 그룹)(100)을 구성할 수 있다.
한편, PAM 회로(120)는 연결된 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-n)로 발광 기간 동안 일정한 진폭의 구동 전류(Id)를 제공할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 PAM 회로의 회로도이다. 도 6에 따르면, PAM 회로(120)는, 인가되는 각종 제어 신호 및 데이터 신호에 기초하여 온/오프되는 구동 트랜지스터(60)의 동작을 통해, 연결된 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-n)로 일정한 진폭의 구동 전류(Id)를 제공할 수 있다.
구체적으로, PAM 회로(120)는, 스캔 구간 동안, Data 라인을 통해 인가되는 PAM 데이터 전압을 구동 트랜지스터(60)의 게이트 단자에 설정(내지 프로그래밍)할 수 있다. 이후 발광 구간이 시작되면, PAM 회로(120)는, 상기 설정된 PAM 데이터 전압에 대응되는 진폭의 구동 전류(Id)를, 연결된 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-n)로 제공할 수 있다.
이때, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, PAM 데이터 전압은, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 모든 PAM 회로(120)에 동일하게 인가될 수 있다.
즉, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈(1000) 내의 모든 PAM 회로(120)에 동일한 PAM 데이터 전압을 인가하여 구동 전류의 진폭을 동일하게 함으로써, 구동 전류의 진폭 변화에 따른 무기 발광 소자의 파장 변화 문제를 해결할 수 있다. 이때, 영상의 각 픽셀(또는 각 서브 픽셀)의 계조는, 전술한 바와 같이 무기 발광 소자(111)의 PWM 구동을 통해 표현할 수 있다.
위와 같이, 디스플레이 모듈(1000) 내의 모든 PAM 회로(120)에 동일한 PAM 데이터 전압을 인가하는 경우, 일괄적인 PAM 데이터 전압 설정이 가능하여, 스캔 시간을 줄일 수 있는 효과도 발생한다.
그러나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, HDR(High Dynamic Range) 구동이 요구되는 영역에 포함된 서브 픽셀 회로들의 구동을 위해, 해당 영역의 서브 픽셀 회로들로 구동 전류를 제공하는 PAM 회로들에는, 나머지 PAM 회로들과는 다른 값의 PAM 데이터 전압이 인가될 수 있다.
한편, PAM 회로(120) 역시 도 6에 도시된 구성으로 한정되지 않음은 물론이다. 즉, 스캔 기간 동안 PAM 데이터 전압을 설정하고, 발광 기간 동안, 설정된 PAM 데이터 전압에 대응되는 진폭의 구동 전류(Id)를, 연결된 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-n)로 제공할 수 있는 구성이면 어떤 구성이든 본 개시의 일 실시 예에 따른 PAM 회로(120)가 될 수 있다.
한편, 하나의 PAM 회로(120)가 제공하는 구동 전류(Id)에 따른 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-n)의 구체적인 동작은 도 8a 이후에 후술한다.
이하에서는, 도 7a 내지 도 7b를 통해 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 디스플레이 모듈(1000)의 구성을 설명한다.
전술한 바와 같이, 하나의 PAM 회로(120) 및 이에 연결된 기설정된 개수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-n)는 디스플레이 모듈(1000) 내에서 하나의 단위 그룹(100)을 형성하며, 디스플레이 모듈(1000)은 이러한 단위 그룹을 복수 개 포함할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 모듈(1000)이 m 개의 단위 그룹을 포함하는 경우, 디스플레이 모듈(1000)에는, 제 1 PAM 회로 및 이에 연결된 기설정된 개수의 제 1 복수의 서브 픽셀 회로를 포함하는 제 1 그룹부터, 제 m PAM 회로 및 이에 연결된 기설정된 개수의 제 m 복수의 서브 픽셀 회로를 포함하는 제 m 그룹까지 m개의 단위 그룹이 포함될 수 있다.
이때, 하나의 단위 그룹(100)에 포함된 복수의 무기 발광 소자(111-1 내지 111-n)는, 적색(R) 무기 발광 소자, 녹색(G) 무기 발광 소자 및 청색(B) 무기 발광 소자 중 어느 한 종류의 무기 발광 소자일 수 있다. 즉, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 하나의 단위 그룹(100)은 디스플레이 모듈(1000) 내에서 동일한 종류의 서브 픽셀을 구성할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 하나의 단위 그룹(100)에 포함된 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-n)은, 디스플레이 모듈(1000) 내에서 인접한 서로 다른 스캔 라인들에 위치할 수 있다.
도 7a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈(1000)의 구성을 도시하고 있다. 도 7a에 도시된 R, G, B는 서브 픽셀 회로의 종류를 나타낸다.
도 7a에 따르면 디스플레이 모듈(1000)은, 제 1 단위 그룹(100-1)을 구성하는 제 1 PAM 회로(120-1) 및 제 1 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-4), 제 2 단위 그룹(100-2)을 구성하는 제 2 PAM 회로(120-2) 및 제 2 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-4), 제 3 단위 그룹(100-3)을 구성하는 제 3 PAM 회로(120-3) 및 제 3 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-4)를 포함한다.
이때, 하나의 픽셀 영역(20)에는 R, G, B 서브 픽셀 회로가 각각 포함되며, 하나의 단위 그룹(100-1 내지 100-3)은 동일한 종류의 서브 픽셀 회로 즉, 동일한 종류의 무기 발광 소자가 포함되는 것을 볼 수 있다.
또한, 하나의 단위 그룹(100-1 내지 100-3)에 포함된 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-4)는 인접한 서로 다른 스캔 라인들에 각각 위치하는 것을 볼 수 있다.
도 7a에서는 하나의 단위 그룹에 포함된 복수의 서브 픽셀 회로가 4개인 것을 예로 들었으나, 실시 예에 따라, 하나의 단위 그룹에 포함된 복수의 서브 픽셀 회로의 개수는, 2개, 3개, 5개 등과 같이 얼마든지 달라질 수 있다.
다만, 하나의 단위 그룹에 포함된 복수의 서브 픽셀 회로는 하나의 PAM 회로로부터 구동 전류를 제공받게 되므로, 하나의 단위 그룹에 포함된 복수의 서브 픽셀 회로의 개수는, 사용된 구동 전압의 크기 및 구동 전류가 흐를 때 무기 발광 소자에서 발생하는 IR 드랍 등을 고려하여 적절히 설정되는 것이 바람직할 것이다.
또한, 도 7a에서는 하나의 단위 그룹에 동일한 종류의 서브 픽셀 회로가 포함되는 것을 예로 들었으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 실시 예에 따라, 하나의 단위 그룹에 2 종류 또는 3 종류의 서브 픽셀 회로가 포함될 수도 있다.
다만, 무기 발광 소자의 종류마다, 즉 무기 발광 소자의 색상마다 특성에 차이가 있을 수 있으므로, 동일한 특성을 갖는 동일한 종류의 무기 발광 소자가 하나의 단위 그룹에 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 도 7a에서는 하나의 단위 그룹에 포함된 각 서브 픽셀 회로가, 인접한 서로 다른 스캔 라인들에 위치하는 경우를 예로 들었으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 실시 예에 따라, 하나의 단위 그룹에 포함된 복수의 서브 픽셀 회로들 각각은, 디스플레이 모듈(1000) 내의 어떤 위치에도 배치될 수 있다.
한편, 도 7a에서는, 제 1 PAM 회로(120-1)가, 제 1 PAM 회로(120-1)와 직렬 연결된 무기 발광 소자(111-1)(미도시)를 포함하는 서브 픽셀 회로(110-1)가 위치하는 픽셀 영역(20-1)에 배치된 것을 예로 들었으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 제 1 PAM 회로(120-1)는, 단위 그룹(100-1) 내에서, 서로 직렬 연결된 무기 발광 소자들(111-1 내지 111-4)(미도시) 중 하나(111-1)(미도시)와 직렬 연결되기만하면, 디스플레이 모듈(1000) 내의 어떤 위치에도 배치될 수 있다. 이는 제 2 PAM 회로(120-2) 및 제 3 PAM 회로(120-3)도 마찬가지이다.
도 7b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 픽셀 구조를 도시한 도면으로, 도 7b에 따르면, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 단위 그룹(100-1 내지 100-3) 각각에는 R, G, B와 같은 서로 다른 3 종류의 서브 픽셀 회로들이 포함되는 것을 볼 수 있다.
또한, 각 단위 그룹에 포함된 R, G, B 서브 픽셀 회로들은 인접한 서로 다른 스캔 라인이 아니라, 하나의 픽셀 영역에 포함되어 하나의 픽셀을 구성하고 있는 것을 볼 수 있다.
도 8a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 서브 픽셀 회로 및 PAM 회로를 도시한 도면이고, 도 8b는 도 8a에 도시된 회로의 구동 예를 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 8a에 따르면, 하나의 단위 그룹(100)에는 4개의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-4)가 포함된다.
각 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-4)에는, 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4), 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)와 병렬 연결된 트랜지스터(113-1 내지 113-4) 및 트랜지스터(113-1 내지 113-4)의 게이트 단자 전압을 제어하여 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)로 제공되는 구동 전류(Id)의 구동 시간을 제어하는 PWM 회로(115-1 내지 l15-4)가 포함된다.
PWM 제어 방식은 구동 전류(Id)가 발광 소자를 흐르는 시간, 즉, 구동 전류(Id)의 구동 시간(또는 구동 전류(Id)의 펄스 폭)을 제어하여 계조를 표현하는 방식이므로, 후술할 바와 같이, 각 PWM 회로(115-1 내지 l15-4)에 의해 제어된 구동 전류의 구동 시간에 따라 각 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)의 발광 시간이 제어되게 된다.
이때, 각 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-4)에 포함된 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)는 서로 직렬 연결되며, 일정한 진폭의 구동 전류(Id)를 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)로 제공하는 PAM 회로(120)가 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4) 중 하나의 무기 발광 소자(111-1)와 직렬 연결된다.
한편, PAM 회로(120)는, 4개의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-4)를 구동하기 위한 구동 전압(VDD)을 제공하는 구동 전압 단자(1)와 연결되고, PAM 회로(120)로부터 순차적으로 직렬 연결된 무기 발광 소자들(111-1 내지 111-4) 중 마지막 무기 발광 소자(111-4)는, 그라운드 전압(VSS) 단자(2)와 연결된다.
스캔 구간에는, 각 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-4)에 포함된 PWM 회로(115-1 내지 115-4)에는 PWM 데이터 전압이 각각 설정되며, PAM 회로(120)에는 PAM 데이터 전압이 설정된다.
이후 발광 구간이 시작되면, PAM 회로(120)는 설정된 PAM 데이터 전압에 대응되는 진폭의 구동 전류(Id)를 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)로 제공하기 시작하며, 각 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)에는, PWM 회로(115-1 내지 115-4)에 설정된 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 구동 전류(Id)가 흐르게 된다. 이에 따라, 각 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)는 설정된 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 발광하게 된다.
도 8b는, 발광 구간 내에서, 각 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)가, PWM 회로(115-1 내지 115-4)의 출력 신호에 따라 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 발광하는 동작을 도시하고 있다. 도 8b에서, Vg1 내지 Vg4는 각 PWM 회로(115-1 내지 115-4)의 출력 신호를 나타내고, LED1 내지 LED 4는 각 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)를 나타낸다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 발광 구간에서 각 PWM 회로(115-1 내지 115-4)는, PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안에만 하이 전압을 출력한다. 각 트랜지스터(113-1 내지 113-4)는 PWM 회로(115-1 내지 115-4)의 출력 전압이 하이인 동안에만 오프되므로, 구동 전류(Id)는 PWM 회로(115-1 내지 115-4)의 출력 전압이 하이인 동안에만 각 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)를 흐르게 된다.
도 9a 및 도 9b는 종래 디스플레이 모듈과 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 소비 전력을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 9a는 종래 디스플레이 모듈에 포함된 4개의 서브 픽셀 회로를 도시하고 있다. 종래 디스플레이 모듈의 서브 픽셀 회로는 하나의 무기 발광 소자마다 PAM 회로 및 PWM 회로가 모두 포함되어 있는 것을 볼 수 있다.
따라서, 구동 전류 Id가 일정 시간 동안 4개의 서브 픽셀에 흐른다고 가정할 때, 4개의 서브 픽셀 회로의 전체 소비 전력(P)은 4 * 구동 전압(VDD) * 구동 전류(Id)에 해당하는 값이 된다.
이에 반해, 도 9b에 도시된 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈(1000)의 구성에 따르면, 동일한 조건에서 4개의 서브 픽셀 회로의 전체 소비 전력(P)은 구동 전압(VDD) * 구동 전류(Id)에 해당하는 값이 됨을 알 수 있다.
이와 같이, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 종래 디스플레이 모듈의 구성에 비해 소비 전력이 1/4로 감소될 수 있음을 위와 같은 단순한 산술 계산을 통해 확인할 수 있다.
도 10은 도 8a에 도시된 회로의 구동 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 발광 구간 동안, 구동 전류(Id)가 PAM 회로(120)로부터 그라운드 전압 단자(2)로 계속 흐르는 것을 알 수 있다.
즉, 도 8b의 구동 방법에서는, 발광 구간 전체 기간 동안, 구동 전압 단자(1)에 구동 전압(VDD)이 인가되고, 그라운드 전압 단자(2)에 그라운드 전압(VSS)이 인가되며, 구동 전류(Id)가 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-4)를 흐르게 된다.
그러나, 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)는 발광 구간 동안 계속 발광하는 것이 아니라 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안에만 발광하므로, 발광 구간 중 모든 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)가 발광하지 않는 시간에도 구동 전류(Id)가 흐르는 것은 불필요한 전력의 소모를 발생시키게 된다.
즉, 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)는 설정된 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안만큼 발광 구간 내에서 발광하므로, 본 개시의 다양한 실시 예들에서 발광 구간은, 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)가 발광하는 온 구간과 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)가 발광하지 않는 오프 구간을 포함할 수 있다. 따라서, 모든 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)가 오프 구간에 있는 경우에도 구동 전류(Id)가 흐르는 것은 불필요한 전력의 소모를 발생시키게 된다.
따라서, 발광 구간 내에서, 모든 무기 발광 소자(111-1 내지 111-4)가 발광하지 않는 시간 구간에는, 구동 전류(Id)가 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-4)로 제공되지 않도록 디스플레이 모듈(1000)을 구동함으로써, 불필요한 전력의 소모를 막을 수 있다.
도 10은 구동 전압 단자(1)의 전압이나 그라운드 전압 단자(2)의 전압을 제어하거나, PAM 회로(120)의 동작을 제어하여 불필요한 전력 소모를 막는 방법을 도시하고 있다.
예를 들어, 발광 구간에서 무기 발광 소자들(111-1 내지 111-4)가 모두 발광하지 않는 시간 구간에는, 구동 전압 단자(1) 및 그라운드 전압 단자(2)에 동일한 전압이 인가되도록 함으로써, 불필요한 전력 소모를 막을 수 있다.
도 10을 참조하면, LED 3(111-3)이 가장 오랜 시간 동안 발광하므로, LED 3(11-3)의 발광이 끝나는 시점부터 발광 구간이 끝나는 시점까지, 그라운드 전압 단자(2)에 구동 전압(VDD)을 인가(방법 1)하거나 또는 구동 전압 단자(1)에 그라운드 전압(VSS)를 인가(방법 2)하여, 구동 전압 단자(1) 및 그라운드 전압 단자(2)에 동일한 전압이 인가되도록 할수 있다. 이에 따라, LED 3(111-3)의 발광이 끝나는 시점부터 발광 구간이 끝나는 시점까지는 구동 전류(Id)가 더 이상 흐르지 않게 된다.
한편, LED 3(11-3)의 발광이 끝나는 시점부터 발광 구간이 끝나는 시점까지, PAM 회로(120)가 구동 전류(Id)를 제공하지 않도록 PAM 회로(120)의 동작을 제어(방법 3)함으로써, 불필요한 전력 소모를 막을 수 있다.
이를 위한 구체적인 일 예로, PAM 회로(120)에 별도의 PWM 회로를 부가하고, 부가된 PWM 회로를 통해 PAM 회로(120)가 구동 전류(Id)를 제공하는 시간을 제어할 수 있다. 이때, 별도의 PWM 회로에는, 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-4)에 인가되는 PWM 데이터 전압 중 가장 높은 계조에 대응되는 PWM 데이터 전압이 설정되게 될 것이다.
도 11a는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 복수의 서브 픽셀 회로 및 PAM 회로를 도시한 도면, 도 11b는 도 11a에 도시된 회로의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10에서 전술한 불필요한 전력 소모를 막기 위한 또 다른 방법으로, 스위칭 트랜지스터를 구동 전압 단자(1)와 그라운드 전압 단자(2) 사이에 배치하는 방법을 생각해 볼 수 있다.
구체적으로, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 도 11a와 같이, 스위칭 트랜지스터(150)는, 구동 전압 단자(1)와 무기 발광 소자(111-1) 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 도 11b에 도시된 바와 같이, 발광 구간에서 무기 발광 소자들(111-1 내지 111-4)이 모두 발광하지 않는 시간 구간에는, 스위칭 트랜지스터(150)가 오프되도록 제어 신호 Emi를 통해 스위칭 트랜지스터(150)를 제어함으로써, 구동 전류(Id)가 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-4)로 흐르지 않게 할 수 있다.
이때, 제어 신호 Emi는 외부의 TCON(Timing Controller)으로부터 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 스위칭 트랜지스터(150)의 위치가 도 11a에 도시된 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 스위칭 트랜지스터(150)가 무기 발광 소자(111-4)와 그라운도 전압 단자(2) 사이에 배치되는 실시 예도 가능함은 물론이다.
도 12는 본 개시의 또 다른 일 실시 예에 따른 복수의 서브 픽셀 회로 및 PAM 회로를 도시한 도면이다. 도 12를 참조하면, 도 11a에 도시된 회로에 더하여 NOR 게이트(190)가 추가된 것을 볼 수 있다.
도 12에 따르면, NOR 게이트(190)는, 입력단이 PWM 회로(115-1 내지 115-4)의 출력단과 각각 연결되고, 출력단이 스위칭 트랜지스터(150)의 게이트 단자와 연결되는 것을 볼 수 있다. 즉, NOR 게이트(190)의 출력단 신호가 전술한 제어 신호 Emi가 된다.
도 12에 따르면, NOR 게이트(190)는, 입력단 신호가 모두 로우인 경우에만 하이 신호을 출력하게 된다. NOR 게이트(190)의 입력단 신호가 모두 로우인 경우는, 입력되는 PWM 회로(115-1 내지 115-4)의 출력 신호가 모두 로우인 경우이다.
PWM 회로(115-1 내지 115-4)의 출력 신호가 모두 로우인 경우는, 트랜지스터(113-1 내지 113-4)가 모두 온되어 무기 발광 소자들(111-1 내지 111-4)이 모두 발광하지 않는 경우가 된다.
따라서, 도 12와 같이 NOR 게이트(190)를 연결함으로써, 발광 구간에서 무기 발광 소자들(111-1 내지 111-4)이 모두 발광하지 않는 시간 구간에는, 복수의 서브 픽셀 회로(110-1 내지 110-4)로 흐르는 구동 전류(Id)의 흐름을 차단할 수 있다. 이에 따라, 불필요한 전력의 소모를 막을 수 있다.
도 13은 NOR 게이트(190)의 기능을 하는 회로의 일 예를 도시하고 있다. NOR 기능을 하는 회로의 예가 도 13에 도시된 것에 한정되지 않음은 물론이다.
도 14는 종래 디스플레이 모듈과 도 12에 도시된 회로를 포함하는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 소비 전력을 구체적으로 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 14의 참조 번호 1410은 종래 디스플레이 모듈에 포함된 4개의 서브 픽셀 회로를, 참조 번호 1420은 도 12에 도시된 본 개시의 일 실시 예에 따른 단위 그룹 회로를 도시하고 있다.
도 14의 참조 번호 1410 및 1420에는 편의상 4개의 서브 픽셀 회로만을 도시하였으나, 전력의 비교는 n개의 서브 픽셀 회로를 전제로 계산하였다.
구체적으로, 참조 번호 1410 및 1420의 아래 도시된 식에서, P는 n개의 서브 픽셀 회로에서 소비되는 총 전력을, I는 PAM 회로에서 제공되는 구동 전류의 크기를, Vds는 PAM 회로에 포함된 구동 트랜지스터의 전압 강하를, Vf는 무기 발광 소자의 순방향 전압 강하를, 그리고, n은 서브 픽셀 회로의 개수를 나타낸다.
참조 번호 1410 및 1420의 아래 도시된 두 식을 비교하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈이 종래 디스플레이 모듈보다 (n-1)*I*Vds 만큼의 소비 전력 감소가 이루어지는 것을 볼 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 소비 전력 감소는, 참조 번호 1430에 도시된 전력 감소율에 관한 데이터를 보더라도 쉽게 확인할 수 있다.
도 15는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구성도이다. 도 15에 따르면, 디스플레이 장치(1500)는 디스플레이 모듈(1000), 구동부(200) 및 프로세서(900)를 포함한다.
디스플레이 모듈(1000)은 복수의 픽셀을 포함하며, 각 픽셀은 복수의 서브 픽셀을 포함한다.
구체적으로, 디스플레이 모듈(1000)은 스캔 라인들(G1 내지 Gx)과 데이터 라인들(D1 내지 Dy)이 상호 교차하도록 형성되고, 그 교차로 마련되는 영역에 각 픽셀이 형성될 수 있다.
이때, 각 픽셀은 R, G, B와 같은 3개의 서브 픽셀을 포함할 수 있으며, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 각 서브 픽셀은, 대응되는 색상의 무기 발광 소자(111), 무기 발광 소자(111)와 병렬 연결된 트랜지스터(113) 및 PWM 회로(115)를 포함하는 서브 픽셀 회로(110)를 포함할 수 있다.
한편, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 서브 픽셀 회로들은 기설정된 개수 단위로 그룹(100)을 형성할 수 있으며, 이때, 동일 그룹에 포함된 서브 픽셀 회로들에 포함된 무기 발광 소자들은 서로 직렬 연결된다. 또한, 각 그룹마다, PAM 회로(120)가 서로 직렬 연결된 무기 발광 소자들 중 하나와 직렬 연결된다.
여기서, 데이터 라인(D1 내지 Dy)은 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 각 서브 픽셀 회로(110)에 데이터 전압(PAM 데이터 전압 또는 PWM 데이터 전압 등)을 인가하기 위한 라인이며, 스캔 라인(G1 내지 Gx)은 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 서브 픽셀 회로(110)를 라인 별로 선택하기 위한 라인이다. 따라서, 데이터 라인(D1 내지 Dy)을 통해 인가되는 데이터 전압은, 스캔 신호를 통해 선택된 스캔 라인의 서브 픽셀 회로들에 인가될 수 있다.
이때, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 각 데이터 라인(D1 내지 Dy)에는 각 데이터 라인과 연결된 픽셀에 인가될 데이터 전압이 인가될 수 있다. 이때, 하나의 픽셀은 복수의 서브 픽셀(예를 들어, R, G, B 서브 픽셀)을 포함하므로, 하나의 픽셀에 포함된 R, G, B 서브 픽셀 각각에 인가될 데이터 전압들(즉, R 데이터 전압, G 데이터 전압 및 B 데이터 전압)은 시분할되어 하나의 데이터 라인을 통해 각 서브 픽셀에 인가될 수 있다.
구체적으로, 위와 같이 시분할되어 하나의 데이터 라인을 통해 인가되는 데이터 전압들은, 실시 예에 따라 먹스 회로를 통해 또는 먹스 회로 없이 각각의 서브 픽셀에 인가될 수 있다.
한편, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 실시 예에 따라 도 15에 도시된 바와 달리, R, G, B 서브 픽셀마다 별도의 데이터 라인이 마련될 수도 있다. 이 경우에는, 하나의 서브 픽셀에 포함된 R, G, B 서브 픽셀 각각에 인가될 데이터 전압들(즉, R 데이터 전압, G 데이터 전압 및 B 데이터 전압)은 시분할되어 인가될 필요가 없으며, 대응되는 데이터 전압이 각 데이터 라인을 통해 대응되는 서브 픽셀에 동시에 인가될 수 있을 것이다. 따라서, 이 경우 역시 먹스 회로가 불필요하게 된다. 다만, 상술한 예에 비해 3배 많은 데이터 라인이 필요할 것이다.
한편, 도 15에서는, 도시의 편의를 위해, G1 내지 Gx와 같은 1세트의 스캔 라인만을 도시하였다. 그러나, 실제 스캔 라인의 개수는 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 서브 픽셀 회로(110)의 종류 및 구동 방식에 따라 달라질 수 있다.
구동부(200)는 프로세서(900)의 제어에 따라 디스플레이 모듈(1000)을 구동하며, 타이밍 컨트롤러(210), 소스 드라이버(220), 스캔 드라이버(230), 먹스 회로(미도시) 및 전원 회로(미도시)등을 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(210)는 외부로부터 입력 신호(IS), 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync) 및 메인 클럭 신호(MCLK) 등을 입력받아 영상 데이터 신호, 주사 제어 신호, 데이터 제어 신호, 발광 제어 신호 등을 생성하여 디스플레이 모듈(1000), 소스 드라이버(220), 스캔 드라이버(230), 전원 회로(미도시) 등에 제공할 수 있다.
특히, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 타이밍 컨트롤러(210)는, 전술한 바와 같이, 도 11a에 도시된 회로의 스위칭 트랜지스터(150)의 온/오프를 제어하기 위한 제어 신호 Emi를 스위칭 트랜지스터(150)로 제공할 수 있다.
또한, 타이밍 컨트롤러(210)는 도 4 및 도 6에 도시된 각종 제어 신호(Emi, Sweep, ini 등)를 생성하여 각 회로(115, 120)에 제공할 수 있다.
또한, 타이밍 컨트롤러(210)는, R, G, B 서브 픽셀을 각각 선택하기 위한 제어 신호, 즉, 먹스 신호를 먹스 회로(미도시)에 인가할 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 모듈(1000)의 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀이 각각 선택될 수 있다.
소스 드라이버(220)(또는 데이터 드라이버)는, 데이터 신호를 생성하는 수단으로, 프로세서(900)로부터 R/G/B 성분의 영상 데이터 등 전달받아 데이터 신호(예를 들어, PWM 데이터 전압 신호, PAM 데이터 전압 신호)을 생성한다. 또한, 소스 드라이버(220)는 생성된 데이터 신호를 데이터 라인(D1 내지 Dy)을 통해 디스플레이 모듈(1000)의 각 서브 픽셀 회로(110)에 인가할 수 있다. 이때, PWM 데이터 전압은, 예를 들어, 블랙 계조에 대응되는 +8V 및 화이트 계조에 대응되는 +15V 사이의 전압일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
스캔 드라이버(230)(또는, 게이트 드라이버)는 매트릭스 형태로 배치된 픽셀을 스캔 라인(또는 게이트 라인) 별로 선택하기 위한 각종 제어 신호(예를 들어, 도 4 및 도 6의 Scan 신호)를 생성하고, 생성된 제어 신호를 스캔 라인(G1 내지 Gx)을 통해 디스플레이 모듈(100)의 각 서브 픽셀 회로(110) 및 PAM 회로(120)에 인가할 수 있다.
특히, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 스캔 드라이버(230)는 생성된 스캔 신호를, PWM 회로들과 연결된 스캔 라인들에 각각 순차적으로 인가함으로써, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 전체 PWM 회로들을 스캔 라인 별로 순차적으로 선택할 수 있다. 또한, 스캔 드라이버(230)는 스캔 신호를 생성하여 PAM 회로들과 연결된 스캔 라인들에 일괄적으로 인가함으로써, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 전체 PAM 회로들을 일괄적으로 선택할 수도 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전원 회로(미도시)는 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 픽셀 회로(110)에 전원 전압을 제공할 수 있다. 특히, 전원 회로(미도시)는 도 10에 도시된 방법 1 및 방법 2에 대응되는 구동 전압(VDD) 및 그라운드 전압(VSS)을, 구동 전압 단자(1) 및 그라운드 전압 단자(2)에 인가할 수 있다.
한편, 데이터 드라이버(220), 스캔 드라이버(230), 전원 회로(미도시), 먹스 회로(미도시), 클럭 제공 회로(미도시), 스윕 신호 제공 회로(미도시) 등과 같은 구동부(200)에 포함되는 구성의 그 전/일부는, 도 16 내지 도 18을 통해 후술할 바와 같이, 디스플레이 모듈(1000)의 기판 일면에 형성된 TFT 층에 포함되도록 구현되거나, 별도의 반도체 IC로 구현되어 기판의 타면 배치될 수 있다. 기판의 타면에 배치된 경우 내부 배선을 통해 TFT 층에 형성된 PWM 회로 및 PAM 회로와 연결될 수 있다. 또한, 구동부(200)에 포함되는 구성의 그 전/일부는, 별도의 반도체 IC로 구현되어 타이밍 컨트롤러(210)나 프로세서(900)와 함께 메인 PCB에 배치될 수도 있으나, 구현 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(900)는 디스플레이 장치(1300)의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 프로세서(900)는 구동부(200)를 제어하여 디스플레이 모듈(1000)을 구동할 수 있다.
이를 위해, 프로세서(900)는 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), micro-controller, 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)), ARM 프로세서 중 하나 이상으로 구현될 수 있다.
한편, 도 15에서는 프로세서(900)와 타이밍 컨트롤러(210)를 별도의 구성요소로 설명하였으나, 실시 예에 따라, 둘 중 하나의 구성만 디스플레이 장치(1500)에 포함되고, 포함된 구성이 나머지 구성의 기능까지 수행하는 실시 예도 가능하다.
도 16은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 단면도이다. 도 16에서는 설명의 편의를 위해, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 하나의 픽셀만을 도시하였다.
도 16에 따르면, 디스플레이 모듈(1000)은 기판(80), TFT 층(70) 및 무기 발광 소자 R, G, B(111-R, 111-G, 111-B)를 포함한다.
한편, 전술한 PWM 회로(115), 트랜지스터(113), PAM 회로(120), 스위칭 트랜지스터(150), NOR 게이트(190)는 TFT(Thin Film Transistor)로 구현되어 기판(80) 상에 형성된 TFT 층(70)에 포함될 수 있다.
무기 발광 소자 R, G, B(111-R, 111-G, 111-B) 각각은, 대응되는 트랜지스터(113) 및 PWM 회로(115)와 전기적으로 연결되도록 TFT 층(70) 위에 실장되어 전술한 서브 픽셀 회로(110)를 구성할 수 있다.
기판(80)은 합성 수지나 글래스 등으로 구현될 수 있으며, 실시 예에 따라, 하드한 재질 또는 플렉서블한 재질로 구현될 수도 있다.
TFT 층(70)은 a-si(amorphous silicon) 타입, LTPS(Low Temperature Poly Silicon) 타입, 산화물(Oxide) 타입, organic 타입 등 어떤 타입이든 무관하다.
도 16에서는 무기 발광 소자 R, G, B(111-R, 111-G, 111-B)가 플립 칩(flip chip) 타입의 마이크로 LED인 것을 예로 들어 도시하였다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 무기 발광 소자(120-1 내지 120-3)는 수평(lateral) 타입이나 수직(vertical) 타입의 마이크로 LED가 될 수도 있다.
도 17은 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 단면도이다. 도 17에 따르면, 디스플레이 모듈(1000)은, 글래스 기판(80)의 일면에 형성된 TFT 층(70), TFT 층(70) 위에 실장된 무기 발광 소자 R, G, B(111-R, 111-G, 111-B), 구동부(200), 및 구동부(200)와 TFT 층(70)에 포함되는 전술한 회로들(예를 들어, PWM 회로(115), 트랜지스터(113), PAM 회로(120), 스위칭 트랜지스터(150), NOR 게이트(190))(미도시)을 전기적으로 연결하는 연결 배선(90)을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 타이밍 컨트롤러(210), 소스 드라이버(220), 스캔 드라이버(230), 먹스 회로(미도시) 및 전원 회로(미도시)등을 포함하는 구동부(200)는 디스플레이 모듈(1000)과는 별도의 기판 상에 구현될 수 있다.
도 17은 TFT 층(70)이 형성된 글래스 기판(80) 면의 반대 면에 구동부(200)가 배치된 예를 도시하고 있다. 이때, TFT 층(70)에 포함된 회로들은 TFT 패널(이하, TFT 층(70)과 글래스 기판(80)을 더하여 TFT 패널이라 한다.)의 에지 영역에 형성된 연결 배선(90)을 통해 구동부(200)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같이, TFT 패널(70, 80)의 에지 영역에 연결 배선(90)을 형성하여 TFT 층(70)에 포함된 회로들과 구동부(200)를 연결하는 이유는, 글래스 기판(80)를 관통하는 홀(Hole)을 통해 연결하는 경우, TFT 패널(70, 80)의 제조 공정과 홀에 전도성 물질을 채우는 공정 사이의 온도 차이로 인해 글래스 기판(80)에 크랙이 생기는 등의 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
한편, 전술한 바와 같이, 구동부(200)는 디스플레이 모듈(1000)의 TFT 층(70) 내에 전/일부가 함께 구현될 수도 있는데, 도 18은 이러한 실시 예를 도시하고 있다.
도 18은 본 개시의 일 실시 예에 따른 TFT 층의 평면도이다. 도 18은 디스플레이 모듈(1000)의 TFT 층(70)에 포함된 각종 회로의 배치를 도시하고 있다.
도 18을 참조하면, TFT 층(70)에서 하나의 픽셀이 차지하는(또는 하나의 픽셀에 대응되는) 픽셀 영역(20)은, R, G, B 서브 픽셀들을 구동하기 각종 회로들(예를 들어, PWM 회로(115), 트랜지스터(113), PAM 회로(120), 스위칭 트랜지스터(150), NOR 게이트(190) 등)이 배치되는 영역(10) 및 주변의 나머지 영역(11)을 포함하는 것을 볼 수 있다.
이때, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, R, G, B 서브 픽셀들을 구동하기 각종 회로들이 차지하는 영역(10)의 크기는, 예를 들어, 전체 픽셀 영역(20)의 1/4 정도의 크기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, TFT 층(70)에는 나머지 영역(11)들이 존재하므로, 이러한 나머지 영역(11)들에는 전술한 구동부(200)에 포함되는 각종 회로들(예를 들어, 타이밍 컨트롤러(210), 소스 드라이버(220), 스캔 드라이버(230), 먹스 회로(미도시), 전원 회로(미도시), 클럭 제공 회로(미도시), 스윕 신호 제공 회로(미도시) 등) 중 적어도 하나가 TFT로 구현되어 포함될 수 있다.
도 18은 전원 회로(1810), 스캔 드라이버 회로(1820), 클럭 제공 회로(1830)가 TFT 층(70)의 나머지 영역(11)에 구현된 예를 도시하고 있다. 이 경우, 디스플레이 모듈(1000)의 구동을 위한 구동부(200)의 나머지 회로들(예를 들어, 데이터 드라이버 회로, 스윕 신호 제공 회로 등)은, 도 17에서 전술한 바와 같이 별도의 기판에 배치되어 측면 배선(90)을 통해 TFT 층(70)에 포함된 회로들과 연결될 수 있을 것이다.
그러나, 도 18은 하나의 예시일 뿐, TFT 층(70)의 나머지 영역(11)에 포함될 수 있는 회로가 도 18에 도시된 것으로 한정되는 것이 아님은 물론이다. 또한, 도 18에 도시된 전원 회로(1810), 스캔 드라이버 회로(1820) 및 클럭 제공 회로(1830)의 위치나 크기 및 개수 역시 일 예에 불과할 뿐, 도시된 바에 한정되는 것은 아니다.
또한, 실시 예에 따라, TFT 층(70)에는 픽셀(10)을 구성하는 복수의 서브 픽셀을 각각 선택하기 위한 먹스(MUX) 회로, 디스플레이 모듈(1000)에서 발생하는 정전기를 방지하기 위한 ESD(Electro Static Discharge) 보호 회로 등이 더 포함될 수도 있다.
전술한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 디스플레이 모듈(1000)은, 단일 단위로 wearable device, portable device, handheld device 및 디스플레이가 필요한 각종 전자 제품이나 전장에 설치되어 적용될 수 있다. 또한, 복수의 디스플레이 모듈(1000)을 조립 배치하여 PC(personal computer)용 모니터, 고해상도 TV, 사이니지 및 전광판(electronic display) 등과 같은 디스플레이 장치에 적용할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 디스플레이의 전체 순간 전류를 증가시키지 않으면서 각 LED를 흐르는 구동 전류의 진폭을 증가시킬 수 있다. 또한, 소비 전력을 증가시키지 않고 디스플레이의 휘도를 향상시킬 수 있다. 동일한 휘도에 대해 보다 저전력으로 구동이 가능해 진다.
다양한 실시 예들에 따른 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램) 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소가 다양한 실시 예에 더 포함될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 개시에 따른 실시 예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000 : 디스플레이 모듈 100 : 단위 그룹
110 : 서브 픽셀 회로 120 : PAM 회로
111 : 무기 발광 소자 113 : 트랜지스터
115 : PWM 회로

Claims (16)

  1. 디스플레이 모듈에 있어서,
    무기 발광 소자, 상기 무기 발광 소자와 병렬 연결된 트랜지스터, 및 인가되는 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 트랜지스터의 게이트 단자 전압을 제어하여 상기 무기 발광 소자의 발광 시간을 제어하는 PWM 회로를 각각 포함하는 복수의 서브 픽셀 회로; 및
    상기 복수의 서브 픽셀 회로에 포함된 무기 발광 소자들 중 하나와 직렬 연결되며, 일정한 진폭의 상기 구동 전류를 상기 무기 발광 소자들로 제공하는 PAM 회로;를 포함하고,
    상기 무기 발광 소자들은, 서로 직렬 연결되는, 디스플레이 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 모듈은,
    기설정된 개수의 제 1 복수의 서브 픽셀 회로;
    상기 제 1 복수의 서브 픽셀 회로에 포함된 상기 기설정된 개수의 제 1 무기 발광 소자들로 일정한 진폭의 구동 전류를 제공하는 제 1 PAM 회로;
    상기 기설정된 개수의 제 2 복수의 서브 픽셀 회로; 및
    상기 제 2 복수의 서브 픽셀 회로에 포함된 상기 기설정된 개수의 제 2 무기 발광 소자들로 일정한 진폭의 구동 전류를 제공하는 제 2 PAM 회로;를 포함하는, 디스플레이 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 서브 픽셀 회로에 포함된 무기 발광 소자들은,
    적색(R) 무기 발광 소자, 녹색(G) 무기 발광 소자 및 청색(B) 무기 발광 소자 중 어느 한 종류의 무기 발광 소자인, 디스플레이 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 모듈은,
    R, G, B 서브 픽셀을 각각 포함하는 복수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배치되고, 상기 매트릭스 형태로 배치된 복수의 픽셀을 라인 단위로 선택하기 위한 복수의 스캔 라인을 포함하며,
    상기 복수의 서브 픽셀 회로는, 인접한 서로 다른 스캔 라인들에 위치하는, 디스플레이 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 서브 픽셀 회로는,
    상기 인가되는 PWM 데이터 전압을 상기 PWM 회로에 설정하는 스캔 구간 및 상기 설정된 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 상기 무기 발광 소자가 발광하는 발광 구간 순으로 구동되는, 디스플레이 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 서브 픽셀 회로는,
    제 1 무기 발광 소자, 상기 제 1 무기 발광 소자와 병렬 연결된 제 1 트랜지스터, 및 인가되는 제 1 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 단자 전압을 제어하여 상기 제 1 무기 발광 소자의 발광 시간을 제어하는 제 1 PWM 회로; 및
    제 2 무기 발광 소자, 상기 제 2 무기 발광 소자와 병렬 연결된 제 2 트랜지스터, 및 인가되는 제 2 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 단자 전압을 제어하여 상기 제 2 무기 발광 소자의 발광 시간을 제어하는 제 2 PWM 회로;를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 PWM 데이터 전압은, 상기 스캔 구간 동안 상기 제 1 및 제 2 PWM 회로에 각각 설정되고,
    상기 제 1 및 제 2 무기 발광 소자는, 상기 발광 구간 동안 상기 제 1 및 제 2 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 각각 발광하는, 디스플레이 모듈.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 PAM 회로는, 상기 복수의 서브 픽셀을 구동하기 위한 구동 전압을 제공하는 구동 전압 단자와 연결되고,
    상기 PAM 회로로부터 순차적으로 직렬 연결된 상기 무기 발광 소자들 중 마지막 무기 발광 소자는, 그라운드 전압 단자와 연결되며,
    상기 발광 구간 동안, 상기 구동 전압 단자에 상기 구동 전압이 인가되고, 상기 그라운드 전압 단자에 그라운드 전압이 인가되는, 디스플레이 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 발광 구간에서 상기 무기 발광 소자들이 모두 발광하지 않는 시간 구간에는, 상기 구동 전압 단자 및 상기 그라운드 전압 단자에 동일한 전압이 인가되는, 디스플레이 모듈.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 PAM 회로는,
    상기 발광 구간에서 상기 무기 발광 소자들이 모두 발광하지 않는 시간 구간에는, 상기 구동 전류를 상기 무기 발광 소자들로 제공하지 않는, 디스플레이 모듈.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동 전압 단자와 상기 PAM 회로가 연결된 무기 발광 소자 사이, 또는 상기 마지막 무기 발광 소자와 상기 그라운드 전압 단자 사이에 배치된 스위칭 트랜지스터;를 더 포함하고,
    상기 발광 구간에서 상기 무기 발광 소자들이 모두 발광하지 않는 시간 구간에는, 상기 스위칭 트랜지스터가 오프되는, 디스플레이 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    입력이 상기 복수의 서브 픽셀 회로에 포함된 각 PWM 회로의 출력과 연결되고, 출력이 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트 단자에 연결된 NOR 게이트 회로;를 더 포함하는, 디스플레이 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 무기 발광 소자와 병렬로 연결된 트랜지스터 및 상기 스위칭 트랜지스터는, PMOSFET(P-channel Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)이고,
    상기 발광 구간에서 상기 무기 발광 소자들이 모두 발광하지 않는 시간 구간에는, 상기 각 PWM 회로의 출력이 모두 로우가 되고, 상기 NOR 게이트 회로의 출력이 하이가 되어 상기 스위칭 트랜지스터가 오프되는, 디스플레이 모듈.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 발광 구간에서 상기 무기 발광 소자들이 모두 발광하지 않는 시간 구간에는, 상기 스위칭 트랜지스터를 오프시키기 위한 제어 신호가 외부의 TCON(Timing Controller)으로부터 인가되는, 디스플레이 모듈.
  14. 디스플레이 장치에 있어서,
    디스플레이 모듈; 및
    상기 디스플레이 모듈을 구동하기 위한 구동 회로;를 포함하고,
    상기 디스플레이 모듈은,
    무기 발광 소자, 상기 무기 발광 소자와 병렬 연결된 트랜지스터, 및 인가되는 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 트랜지스터의 게이트 단자 전압을 제어하여 상기 무기 발광 소자의 발광 시간을 제어하는 PWM 회로를 각각 포함하는 복수의 서브 픽셀 회로; 및
    상기 복수의 서브 픽셀 회로에 포함된 무기 발광 소자들 중 하나와 직렬 연결되며, 일정한 진폭의 구동 전류를 상기 무기 발광 소자들로 제공하는 PAM 회로;를 포함하고,
    상기 구동 회로는,
    상기 복수의 서브 픽셀 회로에 포함된 PWM 회로들로 대응되는 PWM 데이터 전압을 각각 인가하며,
    상기 무기 발광 소자들은, 서로 직렬 연결되는, 디스플레이 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 PAM 회로는, 상기 복수의 서브 픽셀을 구동하기 위한 구동 전압을 제공하는 구동 전압 단자와 연결되고,
    상기 PAM 회로로부터 순차적으로 직렬 연결된 상기 무기 발광 소자들 중 마지막 무기 발광 소자는, 그라운드 전압 단자와 연결되며,
    상기 복수의 서브 픽셀 회로는,
    상기 구동 전압 단자와 상기 PAM 회로가 연결된 무기 발광 소자 사이, 또는 상기 다른 일 단의 무기 발광 소자와 상기 그라운드 전압 단자 사이에 배치된 스위칭 트랜지스터;를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    TCON(Timing Controller);를 더 포함하고,
    상기 복수의 서브 픽셀 회로는,
    상기 인가되는 PWM 데이터 전압을 상기 PWM 회로에 설정하는 스캔 구간 및 상기 설정된 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 상기 무기 발광 소자가 발광하는 발광 구간 순으로 구동되고,
    상기 TCON은,
    상기 발광 구간에서 상기 무기 발광 소자들이 모두 발광하지 않는 시간 구간에는, 상기 스위칭 트랜지스터를 오프시키기 위한 제어 신호를 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트 단자에 인가하는, 디스플레이 장치.
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