KR20220000125A - 회로 소자의 특성 값 센싱 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

회로 소자의 특성 값 센싱 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 회로 소자의 특성 값 센싱 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들에 의하면, 문턱전압 센싱 및 보상 시간을 단축시킬 수 있는 회로 소자의 특성 값 센싱 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 구동 트랜지스터의 이동도 센싱 구간에서 문턱전압을 센싱함으로써, 문턱전압 센싱 및 보상 시간을 단축시킬 수 있는 회로 소자의 특성 값 센싱 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 구동 트랜지스터에 대한 2회 이상의 구동 전류 센싱 값을 이용하여 문턱전압을 계산할 수 있는 회로 소자의 특성 값 센싱 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

Description

회로 소자의 특성 값 센싱 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치{METHOD FOR SENSING CHARACTERISTIC VALUE OF CIRCUIT ELEMENT AND DISPLAY DEVICE USING IT}
본 발명의 실시예들은 회로 소자의 특성 값 센싱 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하는 디스플레이 장치에 대한 다양한 요구가 증가하고 있으며, 액정 디스플레이 (Liquid Crystal Display; LCD), 유기 발광 디스플레이 (Organic Light Emitting Display) 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치가 활용되고 있다.
이러한 디스플레이 장치 중 유기 발광 디스플레이 장치는, 스스로 발광하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED)를 이용함으로써, 응답 속도가 빠르고 명암비, 발광 효율, 휘도 및 시야각 등에서 장점이 존재한다.
이러한 유기 발광 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널에 배열된 다수의 서브픽셀(Sub-pixel) 각각에 배치된 유기 발광 다이오드를 포함하고, 유기 발광 다이오드에 흐르는 전류 제어를 통해 유기 발광 다이오드를 발광시킴으로써 각각의 서브픽셀이 나타내는 휘도를 제어하며 영상을 표시할 수 있다.
이러한 유기 발광 디스플레이 장치의 경우, 디스플레이 패널에 정의된 각 서브픽셀에는 유기 발광 다이오드와 이를 구동하기 위한 구동 트랜지스터가 배치되는데, 각 서브픽셀 내 구동 트랜지스터의 특성 값이 구동 시간에 따라 변화되거나, 각 서브픽셀의 구동시간 차이로 인해 각 트랜지스터의 특성 값에 편차가 발생할 수 있다.
이로 인해, 서브픽셀 간의 휘도 편차 (휘도 불균일)가 발생하여 화상 품질이 저하될 수 있기 때문에, 서브픽셀간 휘도 편차를 해결하기 위해, 구동 트랜지스터의 특성 값 편차를 센싱하여 이를 보상해주기 위한 센싱 및 보상 기술이 사용되고 있다.
특히, 구동 트랜지스터의 특성을 나타내는 특성 값으로서는 문턱전압과 이동도가 포함될 수 있는데, 이 중에서 문턱전압은 구동 트랜지스터가 포화 상태에 도달한 시점에서 측정이 이루어지기 때문에 상대적으로 이동도 측정에 비해서 장시간의 보상 시간이 소요되는 단점이 있다.
본 발명의 실시예들은 구동 트랜지스터의 문턱전압 센싱 및 보상 시간을 단축시킬 수 있는 회로 소자의 특성 값 센싱 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 구동 트랜지스터의 이동도 센싱 구간에서 문턱전압을 센싱함으로써, 문턱전압 보상 시간을 단축시킬 수 있는 회로 소자의 특성 값 센싱 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 구동 트랜지스터에 대한 2회 이상의 구동 전류 센싱 값을 이용하여 문턱전압을 계산할 수 있는 회로 소자의 특성 값 센싱 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인 및 다수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로와, 다수의 데이터 라인을 구동하며, 디스플레이 구동 중에 실시간으로 진행되는 구동 트랜지스터의 이동도 센싱 구간에서, 블랭크 구간 동안 서로 다른 시간에 측정된 센싱 전압을 출력하는 데이터 구동 회로를 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 게이트 구동 회로 및 데이터 구동 회로를 제어하되, 데이터 구동 회로에서 전달된 센싱 전압으로부터 구동 트랜지스터의 문턱전압을 계산하는 컨트롤러를 더 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 서브픽셀은 발광 소자와, 발광 소자를 구동하는 구동 트랜지스터와, 구동 트랜지스터의 게이트 노드와 데이터 라인 사이에 전기적으로 연결된 스위칭 트랜지스터와, 구동 트랜지스터의 소스 노드 또는 드레인 노드와 기준 전압 라인 사이에 전기적으로 연결된 센싱 트랜지스터와, 스위칭 트랜지스터의 게이트 노드, 및 소스 노드 또는 드레인 노드 사이에 전기적으로 연결되는 스토리지 커패시터를 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 구동 트랜지스터의 이동도 센싱 구간은 데이터 라인을 통해 센싱 대상이 되는 서브픽셀로 센싱용 데이터 전압을 공급하고, 기준 전압 라인을 통해 센싱 대상이 되는 서브픽셀로 센싱용 기준 전압을 공급하는 초기화 단계와, 스위칭 트랜지스터를 턴-오프시켜서 센싱용 기준 전압을 차단하고, 기준 전압 라인의 전압이 상승하는 트래킹 단계와, 기준 전압 라인을 통해 흐르는 전류를 검출하는 샘플링 단계를 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 데이터 구동 회로는 구동 트랜지스터의 특성 값을 센싱하기 위한 특성 값 센싱 회로를 더 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 특성 값 센싱 회로는 센싱 트랜지스터의 소스 노드 또는 드레인 노드에 연결되는 기준 전압 라인이 반전 입력 단자에 인가되고, 비반전 입력 단자에 비교 기준 전압이 인가되는 증폭기와, 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 전기적으로 연결되는 피드백 커패시터와, 피드백 커패시터와 병렬로 연결되는 초기화 스위치와, 증폭기의 출력 단자에 위치하는 샘플링 스위치를 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 센싱 전압은 서로 다른 블랭크 구간에서 각각 측정된 전압인 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 구동 트랜지스터의 문턱 전압은 아래의 수식으로 계산되고,
Vth =
Figure pat00001
Vdata1은 제 1 시간에 인가되는 데이터 전압이고, Vdata2는 제 2 시간에 인가되는 데이터 전압이며, ΔV1 및 ΔV2 는 각각 제 1 시간 및 제 2 시간에 동일한 시간 간격으로 상기 특성 값 센싱 회로의 충전되는 센싱 전압인 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 다수의 데이터 라인, 다수의 게이트 라인, 다수의 서브픽셀 및 다수의 기준 전압 라인이 배치되는 디스플레이 패널과, 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로와, 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로를 포함하는 디스플레이 장치에서, 회로 소자의 특성 값을 센싱하는 방법에 있어서, 데이터 라인을 통해 센싱 대상이 되는 서브픽셀로 센싱용 데이터 전압을 공급하고, 기준 전압 라인을 통해 센싱 대상이 되는 서브픽셀로 센싱용 기준 전압을 공급하는 초기화 단계와, 센싱용 기준 전압을 차단함으로써, 기준 전압 라인의 전압이 상승하는 트래킹 단계와, 서로 다른 시간에 기준 전압 라인을 통해 흐르는 구동 전류를 센싱하는 샘플링 단계와, 구동 전류에 의한 센싱 전압으로부터 구동 트랜지스터의 문턱전압을 계산하는 단계를 포함하는 회로 소자의 특성 값 센싱 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 문턱전압 센싱 및 보상 시간을 단축시킬 수 있는 회로 소자의 특성 값 센싱 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 구동 트랜지스터의 이동도 센싱 구간에서 문턱전압을 센싱함으로써, 문턱전압 센싱 및 보상 시간을 단축시킬 수 있는 회로 소자의 특성 값 센싱 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 구동 트랜지스터에 대한 2회 이상의 구동 전류 센싱 값을 이용하여 문턱전압을 계산할 수 있는 회로 소자의 특성 값 센싱 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 시스템 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 서브픽셀을 구성하는 회로의 예시도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 트랜지스터의 특성 값을 센싱하기 위한 특성 값 센싱 회로를 예시로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에 있어서, 구동 트랜지스터의 문턱 전압 센싱을 위한 신호 타이밍 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 구동 트랜지스터의 이동도 센싱을 위한 신호 타이밍 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 트랜지스터의 문턱전압 센싱 및 이동도 센싱 그래프를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 트랜지스터의 이동도 센싱 구간에서 2회 이상의 구동 전류 센싱을 진행하는 경우에 대한 그래프를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 하나의 블랭크 구간에서 2회 이상의 구동 전류 센싱이 이루어지는 경우의 신호 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 서로 다른 블랭크 구간에서 각각 구동 전류 센싱이 이루어지는 경우의 신호 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱 구간에서 2회 이상의 전류 센싱을 통해 문턱전압을 계산하는 시스템 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 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 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 다수의 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 연결되고, 다수의 서브픽셀(SP)이 매트릭스 형태로 배열된 디스플레이 패널(110), 다수의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 구동 회로(120), 다수의 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동 회로(130), 및 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)를 제어하는 컨트롤러(140)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(110)은 다수의 게이트 라인(GL)을 통해 게이트 구동 회로(120)에서 전달되는 스캔 신호와 다수의 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 구동 회로(130)에서 전달되는 데이터 전압을 기반으로 영상을 표시한다.
액정 디스플레이의 경우, 디스플레이 패널(110)은 두 장의 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하며, TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 모드로도 동작될 수 있을 것이다. 반면, 유기 발광 디스플레이의 경우, 디스플레이 패널(110)은 전면 발광(Top Emission) 방식, 배면 발광(Bottom Emission) 방식 또는 양면 발광(Dual Emission) 방식 등으로 구현될 수 있을 것이다.
디스플레이 패널(110)은 다수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배열될 수 있으며, 각 픽셀은 서로 다른 컬러의 서브픽셀(SP), 예를 들어 화이트 서브픽셀, 레드 서브픽셀, 그린 서브픽셀, 및 블루 서브픽셀로 이루어지며, 각 서브픽셀(SP)은 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)에 의해 정의될 수 있다.
하나의 서브픽셀(SP)은 하나의 데이터 라인(DL)과 하나의 게이트 라인(GL)이 교차하는 영역에 형성된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT), 데이터 전압을 충전하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)와 같은 발광 소자, 발광 소자에 전기적으로 연결되어 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 디스플레이 장치(100)가 화이트(W), 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 4개 서브픽셀(SP)로 이루어지는 경우, 2,160 개의 게이트 라인(GL)과 4개의 서브픽셀(WRGB)에 각각 연결되는 3,840 개의 데이터 라인(DL)에 의해, 모두 3,840 X 4 = 15,360 개의 데이터 라인(DL)이 구비될 수 있으며, 이들 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차되는 지점에 각각 서브픽셀(SP)이 배치될 것이다.
게이트 구동 회로(120)는 컨트롤러(140)에 의해 제어되는데, 디스플레이 패널(110)에 배치된 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 출력함으로써 다수의 서브픽셀(SP)에 대한 구동 타이밍을 제어한다.
2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 디스플레이 장치(100)에서, 2,160 개의 게이트 라인(GL)에 대하여 제 1 게이트 라인으로부터 제 2,160 게이트 라인까지 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 2,160상(2,160 phase) 구동이라 할 수 있다. 또는, 제 1 게이트 라인으로부터 제 4 게이트 라인까지 순차적으로 스캔 신호를 출력한 다음, 제 5 게이트 라인으로부터 제 8 게이트 라인까지 스캔 신호를 순차적으로 출력하는 경우와 같이, 4개의 게이트 라인(GL)을 단위로 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 4상 구동이라고 한다. 즉, N개의 게이트 라인(GL) 마다 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 N상 구동이라고 할 수 있다.
이 때, 게이트 구동 회로(120)는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(Gate Driving Integrated Circuit; GDIC)를 포함할 수 있으며, 구동 방식에 따라 디스플레이 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다. 또는, 게이트 구동 회로(120)가 디스플레이 패널(110)의 베젤(Bezel) 영역에 내장되어 GIP(Gate In Panel) 형태로 구현될 수도 있다.
데이터 구동 회로(130)는 컨트롤러(140)로부터 디지털 영상 데이터(DATA)를 수신하고, 수신된 디지털 영상 데이터(DATA)를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환한다. 그런 다음, 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호가 인가되는 타이밍에 맞춰 데이터 전압을 각각의 데이터 라인(DL)으로 출력함으로써, 데이터 라인(DL)에 연결된 각 서브픽셀(SP)은 데이터 전압에 해당하는 밝기의 발광 신호를 디스플레이 한다.
마찬가지로, 데이터 구동 회로(130)는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(Source Driving Integrated Circuit; SDIC)를 포함할 수 있으며, 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 TAB (Tape Automated Bonding) 방식 또는 COG (Chip On Glass) 방식으로 디스플레이 패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나 디스플레이 패널(110) 상에 직접 배치될 수 있다.
경우에 따라서, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 디스플레이 패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 COF (Chip On Film) 방식으로 구현될 수 있으며, 이 경우에, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 회로 필름 상에 실장 되어, 회로 필름을 통해 디스플레이 패널(110)의 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)에 여러 가지 제어 신호를 공급하며, 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)의 동작을 제어한다. 즉, 컨트롤러(140)는 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 게이트 구동 회로(120)가 스캔 신호를 출력하도록 제어하고, 다른 한편으로는 외부에서 수신한 디지털 영상 데이터(DATA)를 데이터 구동 회로(130)에 전달한다.
이 때, 컨트롤러(140)는 디지털 영상 데이터(DATA)와 함께 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable; DE), 메인 클럭 신호(MCLK) 등을 포함하는 여러 가지 타이밍 신호를 외부(예, 호스트 시스템)로부터 수신한다. 이에 따라, 컨트롤러(140)는 외부로부터 수신한 여러 가지 타이밍 신호를 이용하여 제어 신호를 생성하고, 이를 게이트 구동 회로(120) 및 데이터 구동 회로(130)로 전달한다.
예를 들어, 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)를 제어하기 위해서, 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP), 게이트 클럭(Gate Clock; GCLK), 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable; GOE) 등을 포함하는 여러 가지 게이트 제어 신호를 출력한다. 여기에서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동 회로(120)를 구성하는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)가 동작을 시작하는 타이밍을 제어한다. 또한, 게이트 클럭(GCLK)은 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호의 시프트 타이밍을 제어한다. 또한, 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)의 타이밍 정보를 지정한다.
또한, 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(130)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock; SCLK), 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable; SOE) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호를 출력한다. 여기에서, 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동 회로(130)를 구성하는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 데이터 샘플링을 시작하는 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SCLK)은 소스 구동 집적 회로(SDIC)에서 데이터를 샘플링하는 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 구동 회로(130)의 출력 타이밍을 제어한다.
이러한 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110), 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나, 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 파워 관리 집적 회로를 더 포함할 수 있다.
한편, 서브픽셀(SP)은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차되는 지점에 위치하며, 각각의 서브픽셀(SP)에는 발광 소자가 배치될 수 있다. 예를 들어, 유기 발광 디스플레이 장치는 각각의 서브픽셀(SP)에 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 발광 소자를 포함하며, 데이터 전압에 따라 발광 소자에 흐르는 전류를 제어함으로써 영상을 표시할 수 있다.
이러한 디스플레이 장치(100)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display), 유기 발광 디스플레이(Organic Light Emitting Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 등 다양한 타입의 장치일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 시스템 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 데이터 구동 회로(130)에 포함된 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 다양한 방식들(TAB, COG, COF 등) 중에서 COF (Chip On Film) 방식으로 구현되고, 게이트 구동 회로(120)가 다양한 방식들(TAB, COG, COF, GIP 등) 중에서 GIP (Gate In Panel) 형태로 구현된 경우를 나타낸 것이다.
게이트 구동 회로(120)에 포함된 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)는 각각 게이트 필름(GF) 상에 실장될 수 있으며, 게이트 필름(GF)의 일측은 디스플레이 패널(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 게이트 필름(GF)의 상부에는 게이트 구동 집적 회로(GDIC)와 디스플레이 패널(110)을 전기적으로 연결하기 위한 배선들이 배치될 수 있다.
마찬가지로, 데이터 구동 회로(130)에 포함된 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 각각 소스 필름(SF) 상에 실장될 수 있으며, 소스 필름(SF)의 일측은 디스플레이 패널(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 소스 필름(SF)의 상부에는 소스 구동 집적 회로(SDIC)와 디스플레이 패널(110)을 전기적으로 연결하기 위한 배선들이 배치될 수 있다.
이러한 디스플레이 장치(100)는 다수의 소스 구동 집적 회로(SDIC)와 다른 장치들 간의 회로적인 연결을 위해서, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(Source Printed Circuit Board; SPCB)과, 제어 부품들 및 각종 전기 장치들을 실장하기 위한 컨트롤 인쇄 회로 기판(Control Printed Circuit Board; CPCB)을 포함할 수 있다.
이 때, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)에는 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 실장된 소스 필름(SF)의 타측이 연결될 수 있다. 즉, 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 실장된 소스 필름(SF)은 일측이 디스플레이 패널(110)과 전기적으로 연결되고, 타측이 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 전기적으로 연결될 수 있다.
컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)에는 컨트롤러(140)와 파워 관리 집적 회로(Power Management IC; PMIC, 150)가 실장될 수 있다. 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(130)와 게이트 구동 회로(120)의 동작을 제어할 수 있다. 파워 관리 집적 회로(150)는 디스플레이 패널(110), 데이터 구동 회로(130) 및 게이트 구동 회로(120) 등으로 구동 전압이나 전류를 공급할 수도 있고, 공급되는 전압이나 전류를 제어할 수 있다.
적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)은 적어도 하나의 연결 부재를 통해 회로적으로 연결될 수 있으며, 연결 부재는 예를 들어, 플렉서블 인쇄 회로(Flexible Printed Circuit; FPC), 플렉서블 플랫 케이블(Flexible Flat Cable; FFC) 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)은 하나의 인쇄 회로 기판으로 통합되어 구현될 수도 있다.
디스플레이 장치(100)는 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)과 전기적으로 연결된 세트 보드(Set Board, 170)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 세트 보드(170)는 파워 보드(Power Board)라고 할 수도 있다. 이러한 세트 보드(170)에는 디스플레이 장치(100)의 전체 파워를 관리하는 메인 파워 관리 회로(Main Power Management Circuit; M-PMC, 160)가 존재할 수 있다. 메인 파워 관리 회로(160)는 파워 관리 집적 회로(150)와 연동될 수 있다.
위와 같은 구성으로 이루어진 디스플레이 장치(100)의 경우, 구동 전압은 세트 보드(170)에서 발생되어 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB) 내의 파워 관리 집적 회로(150)로 전달된다. 파워 관리 집적 회로(150)는 디스플레이 구동 또는 특성 값 센싱에 필요한 구동 전압을 플렉서블 인쇄 회로(FPC), 또는 플렉서블 플랫 케이블(FFC)을 통해 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)으로 전달한다. 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)으로 전달된 구동 전압은 소스 구동 집적 회로(SDIC)를 통해 디스플레이 패널(110) 내의 특정 서브픽셀(SP)을 발광하거나 센싱하기 위해 공급된다.
이 때, 디스플레이 장치(100) 내의 디스플레이 패널(110)에 배열된 각 서브픽셀(SP)은 발광 소자인 유기 발광 다이오드(OLED)와, 이를 구동하기 위한 구동 트랜지스터 등의 회로 소자로 구성될 수 있다.
각 서브픽셀(SP)을 구성하는 회로 소자의 종류 및 개수는, 제공 기능 및 설계 방식 등에 따라 다양하게 정해질 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 서브픽셀을 구성하는 회로의 예시도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 서브픽셀(SP)은 하나 이상의 트랜지스터와 커패시터를 포함할 수 있으며, 발광 소자로서 유기 발광 다이오드(OLED)가 배치될 수 있다.
예를 들어, 서브픽셀(SP)은 구동 트랜지스터(DRT), 스위칭 트랜지스터(SWT), 센싱 트랜지스터(SENT), 스토리지 커패시터(Cst), 및 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함할 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)는 제 1 노드(N1), 제 2 노드(N2), 및 제 3 노드(N3)를 가진다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)는 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 되면, 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 구동 회로(130)로부터 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 게이트 노드일 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드(Anode) 전극과 전기적으로 연결될 수 있으며, 소스 노드 또는 드레인 노드일 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 3 노드(N3)는 구동 전압(EVDD)이 인가되는 구동 전압 라인(DVL)과 전기적으로 연결되며, 드레인 노드 또는 소스 노드일 수 있다.
이 때, 디스플레이 구동 기간에는 구동 전압 라인(DVL)으로 영상을 디스플레이 하는데 필요한 구동 전압(EVDD)이 공급될 수 있는데, 예를 들어, 영상을 디스플레이 하는데 필요한 구동 전압(EVDD)은 27V일 수 있다.
스위칭 트랜지스터(SWT)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 데이터 라인(DL) 사이에 전기적으로 연결되며, 게이트 라인(GL)이 게이트 노드에 연결되어 게이트 라인(GL)을 통해 공급되는 스캔 신호(SCAN)에 따라 동작한다. 또한, 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온되는 경우에는 데이터 라인(DL)을 통해 공급되는 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드에 전달함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 동작을 제어하게 된다.
센싱 트랜지스터(SENT)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)와 기준 전압 라인(RVL) 사이에 전기적으로 연결되며, 게이트 라인(GL)이 게이트 노드에 연결되어 게이트 라인(GL)을 통해 공급되는 센스 신호(SENSE)에 따라 동작한다. 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온되는 경우에는 기준 전압 라인(RVL)을 통해 공급되는 센싱용 기준 전압(Vref)이 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)에 전달된다.
즉, 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 제어함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1) 전압과 제 2 노드(N2) 전압을 제어하게 되고, 이로 인해 유기 발광 다이오드(OLED)를 구동하기 위한 전류가 공급될 수 있도록 한다.
이러한 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)의 게이트 노드는 하나의 게이트 라인(GL)에 함께 연결될 수도 있고, 서로 다른 게이트 라인(GL)에 연결될 수도 있다. 여기에서는 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)가 서로 다른 게이트 라인(GL)에 연결된 구조를 예시로 나타낸 것이며, 이 경우에는 서로 다른 게이트 라인(GL)을 통해 전달되는 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 독립적으로 제어할 수 있다.
반면, 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)가 하나의 게이트 라인(GL)에 연결된 경우에는 하나의 게이트 라인(GL)을 통해 전달되는 스캔 신호(SCAN) 또는 센스 신호(SENSE)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 동시에 제어할 수 있으며, 서브픽셀(SP)의 개구율(aperture ratio)이 증가할 수 있다.
한편, 서브픽셀(SP)에 배치된 트랜지스터는 n-타입 트랜지스터뿐만 아니라 p-타입 트랜지스터로 이루어질 수 있는데, 여기에서는 n-타입 트랜지스터로 구성된 경우를 예시로 나타내고 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 전기적으로 연결되며, 한 프레임 동안 데이터 전압(Vdata)을 유지시켜준다.
이러한 스토리지 커패시터(Cst)는, 구동 트랜지스터(DRT)의 유형에 따라 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제 3 노드(N3) 사이에 연결될 수도 있다. 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 유기 발광 다이오드(OLED)의 캐소드(Cathode) 전극으로 기저 전압(EVSS)이 인가될 수 있다.
여기에서, 기저 전압(EVSS)은 그라운드 전압이거나 그라운드 전압보다 높거나 낮은 전압일 수 있다. 또한, 기전 전압(EVSS)은 구동 상태에 따라 가변될 수 있으며, 예를 들어, 디스플레이 구동 시점의 기저 전압(EVSS)과 센싱 구동 시점의 기저 전압(EVSS)이 서로 다르게 설정될 수 있다.
위에서 예를 들어 설명한 서브픽셀(SP)의 구조는 3T(Transistor) 1C (Capacitor) 구조로서, 설명을 위한 예시일 뿐, 1개 이상의 트랜지스터를 더 포함하거나, 경우에 따라서는, 1개 이상의 커패시터를 더 포함할 수도 있다. 또는, 다수의 서브픽셀(SP) 각각이 동일한 구조로 되어 있을 수도 있고, 다수의 서브픽셀(SP) 중 일부는 다른 구조로 되어 있을 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값, 예를 들어, 문턱 전압이나 이동도를 효과적으로 센싱하기 위해서, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값 센싱 구간에 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되는 전압에 의해 흐르는 전류를 측정하는 방법을 사용할 수 있는데, 이를 전류 센싱이라고 한다.
즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값 센싱 구간에 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전압에 의해 흐르는 전류를 측정함으로써, 서브픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값이나 특성 값의 변화를 알아낼 수 있다.
이 때, 기준 전압 라인(RVL)은 기준 전압(Vref)을 전달해주는 역할 뿐만 아니라, 서브픽셀 내 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값을 센싱하기 위한 센싱 라인의 역할도 하기 때문에, 기준 전압 라인(RVL)을 센싱 라인이라고 할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값 또는 특성 값의 변화는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1) 전압과 제 2 노드(N2) 전압의 차이(예: Vdata - Vref)에 대응될 수 있다.
이러한 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값 센싱은 예컨대, 데이터 구동 회로(130)에 포함된 특성 값 센싱 회로에 의해 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 트랜지스터의 특성 값을 센싱하기 위한 특성 값 센싱 회로를 예시로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 데이터 구동 회로(130)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값을 센싱하기 위한 특성 값 센싱 구간에서 데이터 라인(DL)을 통해 센싱용 데이터 전압을 공급하고, 기준 전압 라인(RVL)을 통해 센싱용 기준 전압을 공급할 수 있다. 이 때, 데이터 라인(DL)을 통해 공급되는 센싱용 데이터 전압은 14V일 수 있으며, 기준 전압 라인(RVL)을 통해 공급되는 센싱용 기준 전압은 4V일 수 있다.
이로 인해 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2) 사이에 전압 차이가 형성되므로, 스토리지 커패시터(Cst)에 전하가 충전될 수 있다.
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값 센싱 구간 동안 구동 전압 라인(DVL)을 통해 공급되는 구동 전압(EVDD)은 디스플레이 패널(110)에 영상을 디스플레이하는 디스플레이 구동 기간 동안 공급되는 구동 전압과 같을 수도 있고, 이보다 낮을 수도 있다.
데이터 구동 회로(130)에 포함된 특성 값 센싱 회로(134)는 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전하량을 센싱하고, 센싱된 전하량에 따른 센싱 전압(Vsen)을 출력한다.
특성 값 센싱 회로(134)에서 출력된 센싱 전압(Vsen)은 컨트롤러(140)로 전달될 수 있으며, 컨트롤러(140)는 센싱 전압(Vsen)으로부터 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값 또는 특성 값의 변화를 판단한다.
구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값에 변화가 있는 경우에, 컨트롤러(140)는 특성 값의 변화 정도에 따라 보상된 데이터 전압(Vdata)이 해당 서브픽셀(SP)로 공급되도록 함으로써, 해당 서브픽셀(SP)의 휘도 불균일을 방지할 수 있도록 한다.
이러한 특성 값 센싱 회로(134)는 다양한 구조로 구성될 수 있으나, 예를 들어, 피드백 캐패시터(Cfb)와 증폭기(Amp)로 구성될 수 있으며, 피드백 캐패시터(Cfb)의 초기화를 위한 초기화 스위치(SW1)와, 센싱 전압(Vsen)의 샘플링을 위한 샘플링 스위치(SW2)를 포함할 수 있다.
증폭기(Amp)는 비반전 입력 단자(+)에 비교 기준 전압(Vpre)이 인가되고, 반전 입력 단자(-)가 기준 전압 라인(RVL)과 연결될 수 있다. 그리고, 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-)와 출력 단자 사이에 피드백 캐패시터(Cfb)와 초기화 스위치(SW1)가 병렬로 연결될 수 있다.
따라서, 구동 트랜지스터(DRT)의 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전하가 피드백 캐패시터(Cfb)에 충전되도록 함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값 변화에 따라 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되는 전하량의 변화를 센싱할 수 있다.
이 때, 증폭기(Amp)는 피드백 캐패시터(Cfb)에 충전되는 전하량이 클 수록 (-) 방향의 값을 출력하므로, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값 변화로 인해 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되는 전하량이 감소하면, 그에 따라 센싱 전압(Vsen)이 증가할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서는 기준이 되는 센싱 전압을 미리 저장하고 있는 메모리와, 메모리에 저장된 기준 센싱 전압과 특성 값 센싱 회로(134)에서 측정된 센싱 전압(Vsen)을 비교함으로써, 특성 값의 편차를 보상해주는 보상기를 포함할 수 있다.
보상기에 의해 산출된 보상값은 메모리에 저장될 수 있으며, 컨트롤러(140)는 보상기에 의해 산출된 보상값을 이용하여 디지털 영상 데이터(DATA)를 변경하고, 변경된 디지털 영상 데이터(DATA)를 데이터 구동 회로(130)로 출력할 수 있을 것이다.
이에 따라, 데이터 구동 회로(130)는 변경된 디지털 영상 데이터(DATA)를 아날로드 데이터 전압(Vdata)으로 변환하고, 이를 해당하는 데이터 라인(DL)으로 출력함으로써, 해당 서브픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)에 대한 특성 값 편차(문턱전압 편차, 이동도 편차)를 보상할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에 있어서, 구동 트랜지스터의 문턱 전압 센싱을 위한 신호 타이밍 다이어그램이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 센싱은 초기화 단계(Initial), 트래킹 단계(Tracking), 및 샘플링 단계(Sampling)로 진행될 수 있다.
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 센싱을 위해서 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 동시에 턴-온 및 턴-오프시키기 때문에, 하나의 게이트 라인(GL)을 통해서 스캔 신호(SCAN)과 센스 신호(SENSE)가 함께 인가될 수도 있고, 서로 다른 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호(SCAN)과 센스 신호(SENSE)를 동일한 시점에 인가할 수도 있다.
초기화 단계(Initial)은 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 센싱을 위해서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)를 센싱용 기준 전압(Vref)으로 충전하는 구간으로서, 게이트 라인(GL)을 통해 하이 레벨의 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)가 인가될 수 있다.
트래킹 단계(Tracking)은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)에 대한 충전이 완료된 후에, 스토리지 커패시터(Cst)에 전하가 충전되도록 하는 구간이다.
샘플링 단계(Sampling)는 구동 트랜지스터(DRT)의 스토리지 커패시터(Cst)가 충전된 이후에, 특성 값 센싱 회로(134)를 통해 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전하에 의해 흐르는 전류를 검출하는 구간이다.
초기화 단계(Initial)에서 턴-온 레벨의 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)가 동시에 인가되면, 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 상태가 된다. 이에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)는 문턱 전압(Vth) 센싱을 위한 센싱용 데이터 전압(Vdata_sen)으로 초기화 된다.
또한, 턴-온 레벨의 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)에 의해, 센싱 트랜지스터(SENT)도 턴-온 상태가 되고, 기준 전압 라인(RVL)을 통해 센싱용 기준 전압(Vref)이 인가되어, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 센싱용 기준 전압(Vref)으로 초기화 된다.
트래킹 단계(Tracking)는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)을 트래킹하는 단계이다. 즉, 트래킹 단계(S520)에서는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)을 반영하는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압을 트래킹 한다. 이를 위해서, 트래킹 단계(Tracking)에서는 스위칭 트랜지스터(SWT) 와 센싱 트랜지스터(SENT)를 턴-온 상태로 유지하고, 기준 전압 라인(RVL)을 통해 인가되는 센싱용 기준 전압(Vref)를 차단한다.
이에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 플로팅 되고, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압은 센싱용 기준 전압(Vref)에서부터 상승하기 시작한다. 이 때, 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온되어 있기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압 상승은 기준 전압 라인(RVL)의 전압 상승으로 이어진다.
이 때, 특성 값 센싱 회로(134)의 초기화 스위치(SW1)가 턴-온된 상태에서는 피드백 커패시터(Cfb)에 전하가 충전되지 않는다.
이 과정에서 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압은 상승하다가 포화상태(Saturation)가 된다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)가 포화상태에 도달한 시점의 포화 전압은 문턱 전압(Vth)을 센싱하기 위한 센싱용 데이터 전압(Vdata_sen)과 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)과의 차이(Vdata_sen - Vth)에 해당될 것이다.
샘플링 단계(Sampling)에서는 게이트 라인(GL)에는 하이 레벨의 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)가 유지되고, 특성 값 센싱 회로(134)의 초기화 스위치(SW1)가 턴-오프되고, 샘플링 스위치(SW2)가 턴-온 상태를 유지한다. 이 때, 특성 값 센싱 회로(134)의 초기화 스위치(SW1)가 턴-오프 상태이기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전하는 특성 값 센싱 회로(134)의 피드백 커패시터(Cfb)가 충전되게 된다.
특성 값 센싱 회로(134)의 증폭기(Amp)는 피드백 커패시터(Cfb)에 충전된 전하량에 따라 센싱 전압(Vsen)을 출력하는데, 피드백 커패시터(Cfb)에 충전된 전하량이 클수록 (-) 방향의 값을 출력하게 된다. 따라서, 구동 트랜지스터(DRT)의 열화로 인해 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되는 전하량이 감소하면, 피드백 커패시터(Cfb)에 충전되는 전하량이 감소하고, 그 결과 증폭기(Apm)는 열화 전보다 증가된 센싱 전압(Vsen)을 출력하게 된다. 이렇게 출력된 센싱 전압(Vsen)의 값을 이용하여 구동 트랜지스터(DRT)의 열화를 센싱할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 구동 트랜지스터의 이동도 센싱을 위한 신호 타이밍 다이어그램이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱은 문턱 전압(Vth) 센싱과 마찬가지로, 초기화 단계(Initial), 트래킹 단계(Tracking), 및 샘플링 단계(Sampling)로 진행될 수 있다.
초기화 단계(Initial)에서는 턴-온 레벨의 스캔 신호(SCAN)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 상태가 되며, 이에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)는 이동도 센싱을 위한 데이터 전압(Vdata)으로 초기화 된다. 또한, 턴-온 레벨의 센스 신호(SENSE)에 의해, 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온 상태가 되고, 이 상태에서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 센싱용 기준 전압(Vref)으로 초기화 된다.
트래킹 단계(Tracking)는 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 트래킹하는 단계이다. 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 구동 트랜지스터(DRT)의 전류 구동 능력을 나타낼 수 있는데, 트래킹 단계(Tracking)를 통해 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 산출할 수 있는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압을 트래킹 한다.
트래킹 단계(Tracking)에서는 턴-오프 레벨의 스캔 신호(SCAN)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-오프 되고, 센싱용 기준 전압(Vref)이 인가되는 스위치를 차단한다. 이로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1) 및 제 2 노드(N2)가 모두 플로팅 되어, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2)의 전압이 모두 상승하게 된다.
특히, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압은 센싱용 기준 전압(Vref)으로 초기화되었기 때문에, 센싱용 기준 전압(Vref)에서부터 상승하기 시작한다. 이 때, 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온되어 있기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압 상승은 기준 전압 라인(RVL)의 전압 상승으로 이어진다.
샘플링 단계(Sampling)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압이 상승하기 시작한 시점으로부터 미리 정해져 있는 일정 시간(Δt)이 경과한 시점에, 특성 값 센싱 회로(134)의 초기화 스위치(SW1)가 턴-오프 된다. 이 때, 특성 값 센싱 회로(134)의 초기화 스위치(SW1)가 턴-오프되기 이전 상태에서는 피드백 커패시터(Cfb)에 전하가 충전되지 않은 상태이며, 특성 값 센싱 회로(134)의 초기화 스위치(SW1)가 턴-오프 되고, 샘플링 스위치(SW2)가 턴-온된 상태에서는 구동 트랜지스터(DRT)의 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전하가 특성 값 센싱 회로(134)의 피드백 커패시터(Cfb)를 충전하게 된다.
이 때, 특성 값 센싱 회로(134)의 증폭기(Amp)는 피드백 커패시터(Cfb)에 충전된 전하량에 따라 센싱 전압(Vsen)을 출력하게 되는데, 센싱 전압(Vsen)은 센싱용 기준 전압(Vref)에서 일정 전압(ΔV)만큼 상승된 전압(Vref + ΔV)에 해당하게 될 것이다. 이렇게 측정된 센싱 전압(Vref + ΔV)과, 이미 알고 있는 센싱용 기준 전압(Vref), 그리고 피드백 커패시터(Cfb)의 충전 시간(Δt)을 이용하여 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 파악할 수 있다.
즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 트래킹 단계(Tracking)와 샘플링 단계(Sampling)를 통해 기준 전압 라인(RVL)의 단위 시간 당 전압 변동량(ΔV/Δt)과 비례한다. 따라서, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 기준 전압 라인(RVL)의 전압 파형에서 기울기(Slope)와 비례하게 될 것이다.
특성 값 센싱 회로(134)와 연결된 보상 회로는 구동 트랜지스터(DRT)에 대하여 파악된 이동도를 기준 이동도 또는 다른 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도와 비교하여, 구동 트랜지스터(DRT) 간의 이동도 편차를 보상해줄 수 있다. 여기서, 이동도 편차 보상은 디지털 영상 데이터(DATA)에 보상값을 더하거나 곱하는 연산처리 등을 통해 이루어질 수 있을 것이다.
위에서 설명한 바와 같이, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값(문턱 전압 및 이동도)을 센싱하는 구간은 파워 온 신호의 발생 이후 디스플레이 구동이 시작되기 전에 진행될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)에 파워 온 신호가 인가되면, 타이밍 컨트롤러(140)는 디스플레이 패널(110)을 구동하는데 필요한 파라미터들을 로딩한 후에 디스플레이 구동을 진행한다. 이 때, 디스플레이 패널(110)을 구동하는데 필요한 파라미터에는 이전에 디스플레이 패널(110)에서 진행되었던 특성 값 센싱 및 보상에 대한 정보 등이 포함될 수 있으며, 이러한 파라미터 로딩 과정에서 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값(문턱 전압 및 이동도)에 대한 센싱이 이루어질 수 있다. 이와 같이, 파워 온 신호 발생 이후에 파라미터 로딩 과정에서 특성 값 센싱이 이루어지는 프로세스를 온-센싱 프로세스(On-Sensing Process)라고 한다.
또는, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값을 센싱하는 구간이 디스플레이 장치(100)의 파워 오프 신호 발생 이후에 진행될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)에 파워 오프 신호가 발생되면, 타이밍 컨트롤러(140)는 디스플레이 패널(110)에 공급되는 데이터 전압을 차단하고, 일정 시간 동안 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값에 대한 센싱을 수행할 수 있다. 이와 같이, 파워 오프 신호가 발생되어 데이터 전압이 차단된 상태에서 특성 값 센싱이 센싱 프로세스를 오프-센싱 프로세스(Off-Sensing Process)라고 한다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값에 대한 센싱 구간이 디스플레이 구동 중에 실시간으로 진행될 수도 있다. 이러한 센싱 프로세스를 실시간(Real-Time; RT) 센싱 프로세스라고 한다. 실시간 센싱 프로세스의 경우에는, 디스플레이 구동 기간 중에서 블랭크 구간마다 하나 이상의 서브픽셀(SP) 라인에서 하나 이상의 서브픽셀(SP)에 대하여 센싱 프로세스가 진행될 수 있다.
즉, 디스플레이 패널(110)에 영상이 표시되는 디스플레이 구동 기간 중에 1 프레임 내, 또는 n 번째 프레임과 n+1 번째 프레임 사이에는 서브픽셀(SP)에 데이터 전압이 공급되지 않는 블랭크 구간이 존재하며, 이러한 블랭크 구간에, 하나 이상의 서브픽셀(SP)에 대한 이동도 센싱을 진행할 수 있다.
이와 같이, 블랭크 구간에 센싱 프로세스가 수행되는 경우, 센싱 프로세스가 수행되는 서브픽셀(SP) 라인은 랜덤하게 선택될 수 있다. 이에 따라, 블랭크 구간에서의 센싱 프로세스가 진행된 후에는 디스플레이 구동 기간에 나타날 수 있는 이상 현상이 완화될 수 있다. 또한, 블랭크 구간 동안 센싱 프로세스가 진행된 후에, 디스플레이 구동 기간에 센싱 프로세스가 진행된 서브픽셀(SP)에 회복 데이터 전압을 공급해 줄 수 있다. 이에 따라, 블랭크 구간에서의 센싱 프로세스 이후 디스플레이 구동 기간에 센싱 프로세스가 완료된 서브픽셀(SP) 라인에서의 이상 현상이 더욱더 완화될 수 있다.
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압 센싱은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압이 포화되는데 많은 시간이 걸릴 수 있기 때문에, 문턱전압(Vth) 센싱 및 보상은 주로 오프-센싱 프로세스로 진행된다. 반면, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱은 문턱전압 센싱 프로세스에 비해 상대적으로 짧은 시간이 걸리기 때문에, 이동도 센싱 및 보상은 실시간 센싱 프로세스로 진행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 트랜지스터의 문턱전압 센싱 및 이동도 센싱 그래프를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압(Vth)은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)가 포화되는 제 2 시간(t2)까지 기다렸다가 기준 전압 라인(RVL)의 전압(V2)을 센싱하여야 하므로, 최소한 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)가 포화되는 시간(t2) 이상의 센싱 시간이 소요된다.
반면, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)가 포화되는 시간(t2)까지 기다릴 필요없이, 스위칭 트랜지스터(SWT)의 게이트 노드에 턴-오프 레벨의 스캔 신호(SCAN)가 인가되는 시점에서 가까운 제 1 시간(t1)에 기준 전압 라인(RVL)의 전압(V1)을 센싱함으로써, 단위 시간 당 전압 변동량(ΔV/Δt)을 계산할 수 있으므로 짧은 시간 동안 이동도 센싱이 가능하게 된다.
본 발명에서는 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱 구간에서 2회 이상의 전류 센싱을 통해 문턱전압의 센싱 및 보상 시간을 단축시킬 수 있도록 한다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 트랜지스터의 이동도 센싱 구간에서 2회 이상의 구동 전류 센싱을 진행하는 경우에 대한 그래프를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱 구간에서 2회 이상의 전류 센싱을 통해서 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압(Vth)을 계산할 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 측정하는 이동도 센싱 구간은 초기화 단계(Initial), 트래킹 단계(Tracking), 및 샘플링 단계(Sampling)로 진행될 수 있다.
여기에서, 2회 이상의 전류 센싱이 이루어지는 구간은 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱 구간에 해당할 수 있다. 따라서, 턴-오프 레벨의 스캔 신호(SCAN)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-오프된 이후의 제 1 시간(t1) 및 제 2 시간(t2)에서 구동 트랜지스터(DRT)에 흐르는 구동 전류(Ids)를 측정한다.
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)에 흐르는 구동 전류(Ids)는 아래와 같이 표현할 수 있다. 여기에서 α는 구동 트랜지스터(DRT)의 전자 이동도를 나타내고, Vs는 소스 노드의 전압에 해당한다.
Ids = α*(Vdata - Vs - Vth)2
이 때, 이동도 센싱 구간 중에서 트래킹 단계(Tracking)는 발광 소자(OLED)가 턴-온 상태이므로 기저전압(EVSS)이 그라운드 전압인 경우에는 Vs 가 0 이 된다. 따라서, 구동 트랜지스터(DRT)의 구동 전류(Ids)는 아래와 같이 표시될 수 있다.
Ids = α*(Vdata - Vth)2
한편, 이동도 센싱 구간 중에서 트래킹 단계(Tracking)에서 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온되어 있기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 구동 전류(Ids)와 기준 전압 라인(RVL)에 흐르는 전류(Iref)는 동일하게 된다.
이 때, 기준 전압 라인(RVL)에 흐르는 전류(Iref)는 아래와 같이 표시할 수 있다.
Iref = C*
Figure pat00002
여기에서, Δt는 턴-오프 레벨의 스캔 신호(SCAN)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-오프된 이후에, 기준 전압 라인(RVL)의 전류(Iref)를 측정하는 시간 간격이고, ΔV 는 Δt 의 시간 간격 동안 기준 전압 라인(RVL)의 전압 변화량을 나타낸다. 이 때, 기준 전압 라인(RVL)에 흐르는 전류(Iref)를 특성 값 센싱 회로(134)에서 측정하는 경우에, C 는 피드백 커패시터(Cfb)의 커패시턴스 값에 해당한다.
따라서, ΔV1 는 제 1 시간(t1)을 기준으로 설정된 제 1 시간 간격(Δt1) 동안 특성 값 센싱 회로(134)에 충전되는 센싱 전압(Vsen)에 해당하고, ΔV2 는 제 2 시간(t2)을 기준으로 설정된 제 2 시간 간격(Δt2) 동안 특성 값 센싱 회로(134)에 충전되는 센싱 전압(Vsen)에 해당한다.
이 때, 제 1 시간 간격(Δt1)과 제 2 시간 간격(Δt2)은 각각 제 1 시간(t1) 및 제 2 시간(t2)으로부터 설정된 임의의 시간 간격으로서, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱 과정에서 기준 전압 라인(RVL)의 전압이 상승하는 구간 내에서 다양하게 선택될 수 있을 것이다.
구동 트랜지스터(DRT)의 구동 전류(Ids)와 기준 전압 라인(RVL)에 흐르는 전류(Iref)는 동일하기 때문에, 이동도 센싱 구간 중 트래킹 단계(Tracking)에서 제 1 시간(t1) 및 제 2 시간(t2)에 구동 트랜지스터(DRT)에 흐르는 구동 전류(Ids)와 기준 전압 라인(RVL)에 흐르는 전류(Iref)는 다음과 같이 표시할 수 있다.
Ids1 = C*
Figure pat00003
= α*(Vdata1 - Vth)2
Ids2 = C*
Figure pat00004
= α*(Vdata2 - Vth)2
위 두 계산식을 나누면 다음과 같이 된다.
Ids1/Ids2 = (C*
Figure pat00005
)/(C*
Figure pat00006
) = [α*(Vdata1-Vth)2]/[α*(Vdata2-Vth)2]
이 때, 피드백 커패시터(Cfb)의 커패시턴스(C)와 구동 트랜지스터(DRT)의 전자 이동도(α)는 동일하기 때문에, 아래와 같이 다시 표현할 수 있다.
Ids1/Ids2 = (
Figure pat00007
)/(
Figure pat00008
) = [(Vdata1-Vth)2]/[(Vdata2-Vth)2]
여기에서, 특성 값 센싱 회로(134)에 충전되는 센싱 전압(Vsen)을 센싱하는 제 1 시간 간격(Δt1)과 제 2 시간 간격(Δt2)을 동일하게 설정하고, 위 식을 문턱전압(Vth)에 대해서 정리하면 아래와 같이 표현할 수 있다.
Vth =
Figure pat00009
즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱 구간 중 트래킹 단계(Tracking) 또는 샘플링 단계(Sampling)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 구동 전류(Ids)를 측정하는 제 1 시간 간격(Δt1)과 제 2 시간 간격(Δt2)을 동일하게 설정하고, 제 1 시간(t1) 및 제 2 시간(t2)에 구동 트랜지스터(DRT)에 인가되는 데이터 전압(Vdata1, Vdata2)을 미리 정해진 값으로 설정한 상태에서, 제 1 시간 간격(Δt1)과 제 2 시간 간격(Δt2) 동안 특성 값 센싱 회로(134)에서 측정되는 센싱 전압(Vsen)의 변화량을 측정하면, 이로부터 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압(Vth)을 계산할 수 있게 된다.
결국, 본 발명의 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)가 포화되는 시간까지 기다릴 필요없이, 스위칭 트랜지스터(SWT)의 게이트 노드에 턴-오프 레벨의 스캔 신호(SCAN)가 인가되는 시점부터 2회 이상의 구동 전류(Ids) 센싱을 통해 단시간에 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압(Vth)을 센싱하고 보상할 수 있다.
따라서, 본 발명의 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 구동 기간 중에서 블랭크 구간과 같은 짧은 시간에 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱 프로세스뿐만 아니라 문턱전압(Vth) 센싱 프로세스도 진행할 수 있다. 이에 따라, 블랭크 구간에서 이동도 센싱 및 문턱전압(Vth) 센싱 프로세스를 진행함으로써 디스플레이 구동 기간에 나타날 수 있는 이상 현상을 완화시킬 수 있게 된다.
이 때, 2회 이상의 구동 전류(Ids) 센싱은 하나의 블랭크 구간에서 이루어질 수도 있고, 서로 다른 블랭크 구간에서 각각 1회씩 이루어질 수도 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 하나의 블랭크 구간에서 2회 이상의 구동 전류 센싱이 이루어지는 경우의 신호 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 1 프레임 내에서 다수의 서브픽셀(SP)이 빛을 발광하는 디스플레이 구간(Display)과 빛을 발광하지 않는 블랭크 구간(Blank)을 가질 수 있다.
따라서, 서브픽셀(SP)이 빛을 발광하는 디스플레이 구간(Display) 동안에는 영상을 표시하기 위한 데이터 전압(Vdata)이 해당 서브픽셀(SP)에 공급되지만, 블랭크 구간(Blank) 동안에는 데이터 전압(Vdata)이 인가되지 않거나 블랙 데이터 전압이 서브픽셀(SP)로 공급될 수 있다.
이러한 블랭크 구간(Blank) 동안에 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 센싱하기 위한 이동도 센싱 프로세스를 진행하되, 턴-오프 레벨의 스캔 신호(SCAN)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-오프된 구간에서 2회 이상의 서로 다른 시간(t1, t2)에 동일한 시간 간격으로 구동 트랜지스터(DRT)에 흐르는 구동 전류를 측정한다.
이와 같이, 하나의 블랭크 구간(Blank) 내의 서로 다른 시간(t1, t2)에 측정된 구동 트랜지스터(DRT)의 구동 전류(Ids1, Ids2)를 이용하여, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압(Vth)을 계산할 수 있다.
여기에서는 블랭크 구간(Blank) 내에서 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 측정하기 위하여, 제 1 초기화 단계(Initial1) 및 1 트래킹 단계(Tracking1)를 통해서 제 1 시간(t1)에서의 구동 전류(Ids1)를 측정하고, 이어서 제 2초기화 단계(Initial2) 및 제 2 트래킹 단계(Tracking2)를 통해서 제 2 시간(t2)에서의 구동 전류(Ids2)를 측정하는 경우를 나타내고 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 서로 다른 블랭크 구간에서 각각 구동 전류 센싱이 이루어지는 경우의 신호 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 서로 다른 블랭크 구간(Blank) 동안에 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 센싱하기 위한 이동도 센싱 프로세스를 각각 진행할 수 있다.
즉, 제 1 프레임(Frame1)의 블랭크 구간(Blank) 동안 턴-오프 레벨의 스캔 신호(SCAN)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-오프된 구간에서 제 1 시간(t1)에 제 1 시간 간격(Δt1)으로 구동 트랜지스터(DRT)에 흐르는 구동 전류(Ids1)를 측정하고, 제 2 프레임(Frame2)의 블랭크 구간(Blank) 동안 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-오프된 구간의 제 2 시간(t2)에 제 1 시간 간격(Δt1)과 동일한 시간 간격(Δt2)으로 구동 트랜지스터(DRT)에 흐르는 구동 전류(Ids2)를 측정할 수 있다.
이와 같이, 하나의 블랭크 구간(Blank) 내의 제 1 시간(t1)에 측정된 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 구동 전류(Ids1)와 다른 블랭크 구간(Blank) 내의 제 2 시간(t2)에 측정된 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 구동 전류(Ids2)를 이용하여, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압(Vth)을 계산할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱 구간에서 2회 이상의 전류 센싱을 통해 문턱전압을 계산하는 시스템 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 다수의 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 연결되고, 다수의 서브픽셀(SP)이 매트릭스 형태로 배열된 디스플레이 패널(110), 다수의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 구동 회로(120), 다수의 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동 회로(130), 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)를 제어하는 컨트롤러(140), 및 외부 메모리(180)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(140)는 타이밍 제어 회로(142), 데이터 입력 회로(144), 센싱 데이터 로직(146), 및 내부 메모리(148)를 포함할 수 있다.
타이밍 제어 회로(142)는 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 측정하기 위해서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 구동 전류(Ids1)를 측정하는 제 1 시간(t1)과 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 구동 전류(Ids2)를 측정하는 제 2 시간(t2), 및 제 1 시간 간격(Δt1)과 제 2 시간 간격(Δt2)을 제어하는 역할을 한다.
데이터 입력 회로(144)는 타이밍 제어 회로(142)에 의해서 설정된 제 1 시간(t1) 및 제 2 시간(t2)에 맞추어, 디스플레이 패널(110)에 제 1 데이터 전압(Vdata1) 및 제 2 데이터 전압(Vdata2)이 인가되도록 디지털 영상 데이터(DATA)를 데이터 구동 회로(130)에 전달하는 역할을 한다.
센싱 데이터 로직(146)은 데이터 구동 회로(130)의 특성 값 센싱 회로(134)에서 전달된 센싱 전압(Vsen)을 바탕으로 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압(Vth) 또는 이동도를 계산하는 연산을 수행한다.
이 때, 연산 결과는 컨트롤러(140)의 내부 메모리(148)에 저장될 수 있으며, 외부 메모리(180)에 저장된 기준 문턱전압 또는 기준 이동도와 비교함으로써, 특성 값의 편차를 보상해 줄 수 있다.
데이터 구동 회로(130)는 데이터 제어 회로(132)와 특성 값 센싱 회로(134)를 포함할 수 있다.
데이터 제어 회로(132)는 컨트롤러(140)의 제어에 따라, 설정된 제 1 시간(t1) 및 제 2 시간(t2)에 맞추어, 디스플레이 패널(110)에 제 1 데이터 전압(Vdata1) 및 제 2 데이터 전압(Vdata2)이 인가한다.
특성 값 센싱 회로(134)는 설정된 제 1 시간 간격(Δt1) 및 제 2 시간 간격(Δt2) 동안 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 및 기준 전압 라인(RVL)의 전압을 센싱하여 센싱 전압(Vsen)을 컨트롤러(140)에 제공한다.
이와 같이, 본원발명의 디스플레이 장치(100)는 스위칭 트랜지스터(SWT)의 게이트 노드에 턴-오프 레벨의 스캔 신호(SCAN)가 인가되는 시점부터 2회 이상의 구동 전류(Ids) 센싱을 통해 짧은 시간에 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압(Vth)을 센싱하고 보상할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 디스플레이 장치 110: 디스플레이 패널
120: 게이트 구동 회로 130: 데이터 구동 회로
132: 데이터 제어 회로 134: 특성 값 센싱 회로
140: 컨트롤러 142: 타이밍 제어 회로
144: 데이터 입력 회로 146: 센싱 데이터 로직
148: 내부 메모리 150: 파워 관리 집적 회로
160: 메인 파워 관리 회로 170: 세트 보드
180: 외부 메모리

Claims (14)

  1. 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인 및 다수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널;
    상기 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로; 및
    상기 다수의 데이터 라인을 구동하며, 디스플레이 구동 중에 실시간으로 진행되는 상기 구동 트랜지스터의 이동도 센싱 구간에서, 블랭크 구간 동안 서로 다른 시간에 측정된 센싱 전압을 출력하는 데이터 구동 회로를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 구동 회로 및 상기 데이터 구동 회로를 제어하되, 상기 데이터 구동 회로에서 전달된 상기 센싱 전압으로부터 상기 구동 트랜지스터의 문턱전압을 계산하는 컨트롤러를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서브픽셀은
    발광 소자;
    상기 발광 소자를 구동하는 상기 구동 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 노드와 상기 데이터 라인 사이에 전기적으로 연결된 스위칭 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 소스 노드 또는 드레인 노드와 기준 전압 라인 사이에 전기적으로 연결된 센싱 트랜지스터; 및
    상기 스위칭 트랜지스터의 게이트 노드, 및 소스 노드 또는 드레인 노드 사이에 전기적으로 연결되는 스토리지 커패시터를 포함하는 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 이동도 센싱 구간은
    상기 데이터 라인을 통해 센싱 대상이 되는 서브픽셀로 센싱용 데이터 전압을 공급하고, 상기 기준 전압 라인을 통해 센싱 대상이 되는 서브픽셀로 센싱용 기준 전압을 공급하는 초기화 단계;
    상기 스위칭 트랜지스터를 턴-오프시켜서 상기 센싱용 기준 전압을 차단하고, 상기 기준 전압 라인의 전압이 상승하는 트래킹 단계; 및
    상기 기준 전압 라인을 통해 흐르는 전류를 검출하는 샘플링 단계를 포함하는 디스플레이 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 데이터 구동 회로는
    상기 구동 트랜지스터의 특성 값을 센싱하기 위한 특성 값 센싱 회로를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 특성 값 센싱 회로는
    상기 센싱 트랜지스터의 소스 노드 또는 드레인 노드에 연결되는 기준 전압 라인이 반전 입력 단자에 인가되고, 비반전 입력 단자에 비교 기준 전압이 인가되는 증폭기;
    상기 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 전기적으로 연결되는 피드백 커패시터;
    상기 피드백 커패시터와 병렬로 연결되는 초기화 스위치; 및
    상기 증폭기의 출력 단자에 위치하는 샘플링 스위치를 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 전압은
    서로 다른 블랭크 구간에서 각각 측정된 전압인 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압은 아래의 수식으로 계산되고,
    Vth =
    Figure pat00010

    Vdata1은 제 1 시간에 인가되는 데이터 전압이고,
    Vdata2는 제 2 시간에 인가되는 데이터 전압이며,
    ΔV1 및 ΔV2 는 각각 제 1 시간 및 제 2 시간에 동일한 시간 간격으로 상기 특성 값 센싱 회로의 충전되는 센싱 전압인 디스플레이 장치.
  9. 다수의 데이터 라인, 다수의 게이트 라인, 다수의 서브픽셀 및 다수의 기준 전압 라인이 배치되는 디스플레이 패널과, 상기 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로와, 상기 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로를 포함하는 디스플레이 장치에서, 회로 소자의 특성 값을 센싱하는 방법에 있어서,
    상기 데이터 라인을 통해 센싱 대상이 되는 서브픽셀로 센싱용 데이터 전압을 공급하고, 상기 기준 전압 라인을 통해 센싱 대상이 되는 상기 서브픽셀로 센싱용 기준 전압을 공급하는 초기화 단계;
    상기 센싱용 기준 전압을 차단함으로써, 상기 기준 전압 라인의 전압이 상승하는 트래킹 단계;
    서로 다른 시간에 상기 기준 전압 라인을 통해 흐르는 구동 전류를 센싱하는 샘플링 단계; 및
    상기 구동 전류에 의한 센싱 전압으로부터 구동 트랜지스터의 문턱전압을 계산하는 단계를 포함하는 회로 소자의 특성 값 센싱 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 샘플링 단계는
    상기 구동 트랜지스터의 이동도 센싱 구간에서 이루어지는 회로 소자의 특성 값 센싱 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이동도 센싱 구간은
    디스플레이 구동 중에 실시간으로 진행되는 회로 소자의 특성 값 센싱 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 센싱 전압은
    하나의 블랭크 구간에서 서로 다른 시간에 측정된 전압인 회로 소자의 특성 값 센싱 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 센싱 전압은
    서로 다른 블랭크 구간에서 각각 측정된 전압인 회로 소자의 특성 값 센싱 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압은, 아래의 수식으로 계산되고,
    Vth =
    Figure pat00011

    Vdata1은 제 1 시간에 인가되는 데이터 전압이고,
    Vdata2는 제 2 시간에 인가되는 데이터 전압이며,
    ΔV1 및 ΔV2 는 각각 제 1 시간 및 제 2 시간에 동일한 시간 간격으로 상기 특성 값 센싱 회로의 충전되는 센싱 전압인 회로 소자의 특성 값 센싱 방법.
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