KR20220045501A - 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20220045501A
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김용상
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오종수
정은교
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삼성전자주식회사
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Abstract

디스플레이 장치가 개시된다. 본 디스플레이 장치는, 서로 다른 색상의 복수의 무기 발광 소자로 구성된 각 픽셀이 복수의 로우 라인에 배치된 픽셀 어레이, 및 복수의 무기 발광 소자 별로 마련되며, 영상 데이터 전압에 기초하여 무기 발광 소자를 구동하는 서브 픽셀 회로를 포함하는 디스플레이 패널; 디스플레이 패널의 각 로우 라인에 포함된 서브 픽셀 회로들에 로우 라인 순으로 영상 데이터 전압을 설정하고, 복수의 로우 라인 중 연속된 일부의 로우 라인들에 포함된 무기 발광 소자들이 상기 설정된 영상 데이터 전압에 기초하여 로우 라인 순으로 발광하도록 상기 연속된 일부의 로우 라인들에 포함된 픽셀 회로들을 구동하는 구동부; 상기 픽셀 회로에 인가되는 특정 전압에 기초하여 상기 픽셀 회로에 포함된 구동 트랜지스터를 흐르는 전류를 센싱하고, 상기 센싱된 전류에 대응되는 센싱 데이터를 출력하는 센싱부; 및 상기 센싱 데이터에 기초하여 상기 픽셀 회로로 인가되는 영상 데이터 전압을 보정하는 보정부를 포함한다.

Description

디스플레이 장치{DISPLAY APPARATUS}
본 개시는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자발광 소자로 이루어진 픽셀 어레이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
종래, 적색 LED(Light Emitting Diode), 녹색 LED, 청색 LED와 같은 무기 발광 소자(이하에서, LED는 무기 발광 소자를 말한다.)를 서브 픽셀로 구동하는 디스플레이 장치에서는, PAM(Pulse Amplitude Modulation) 구동 방식을 통해 서브 픽셀의 계조를 표현하였다.
이 경우, 구동 전류의 크기(magnitude)에 따라, 발광하는 빛의 계조뿐 아니라 파장도 함께 변화하게 되어 영상의 색 재현성이 감소된다. 도 1은 청색 LED, 녹색LED 및 적색 LED를 흐르는 구동 전류의 크기에 따른 파장 변화를 도시하고 있다.
한편, 각 서브 픽셀은 구동 트랜지스터를 포함하는 서브 픽셀 회로를 통해 구동된다. 이때, 구동 트랜지스터의 문턱 전압(Vth)이나 이동도(μ)가 구동 트랜지스터마다 차이가 있을 수 있다. 이는 디스플레이 장치의 휘도 균일성(Uniformity) 저하를 가져오게 되어 문제가 된다.
본 개시의 목적은, 입력되는 영상 신호에 대해 향상된 색재현성을 제공하는 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법을 제공함에 있다.
본 개시의 다른 목적은, 보다 효율적이고 안정적으로 무기 발광 소자를 구동할 수 있는 서브 픽셀 회로를 포함하여 이루어진 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법을 제공함에 있다.
본 개시의 또 다른 목적은, 무기 발광 소자를 구동하는 각종 회로의 설계를 최적화하여, 고밀도 집적에 적합한 구동 회로를 포함하는 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치는, 서로 다른 색상의 복수의 무기 발광 소자로 구성된 각 픽셀이 복수의 로우 라인에 배치된 픽셀 어레이, 및 상기 복수의 무기 발광 소자 별로 마련되며, 영상 데이터 전압에 기초하여 무기 발광 소자를 구동하는 서브 픽셀 회로를 포함하는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널의 각 로우 라인에 포함된 서브 픽셀 회로들에 로우 라인 순으로 상기 영상 데이터 전압을 설정하고, 상기 복수의 로우 라인 중 연속된 일부의 로우 라인들에 포함된 무기 발광 소자들이 상기 설정된 영상 데이터 전압에 기초하여 로우 라인 순으로 발광하도록 상기 연속된 일부의 로우 라인들에 포함된 픽셀 회로들을 구동하는 구동부; 상기 픽셀 회로에 인가되는 특정 전압에 기초하여 상기 픽셀 회로에 포함된 구동 트랜지스터를 흐르는 전류를 센싱하고, 상기 센싱된 전류에 대응되는 센싱 데이터를 출력하는 센싱부; 및 상기 센싱 데이터에 기초하여 상기 픽셀 회로로 인가되는 영상 데이터 전압을 보정하는 보정부;를 포함한다.
또한, 상기 구동부는, 상기 각 로우 라인에 대한 데이터 설정 구간 동안, 상기 각 로우 라인에 포함된 픽셀 회로들에 상기 영상 데이터 전압을 설정하고, 상기 연속된 적어도 일부의 로우 라인들 각각에 포함된 무기 발광 소자들이 각 로우 라인에 대한 복수의 발광 구간에서 상기 설정된 영상 데이터 전압에 기초하여 발광하도록 상기 픽셀 회로들을 구동할 수 있다.
또한, 상기 복수의 발광 구간 중 첫 번째 발광 구간은, 상기 데이터 설정 구간과 시간적으로 연속되고, 상기 복수의 발광 구간 각각은, 기설정된 시간 간격을 가질 수 있다.
또한, 상기 복수의 로우 라인은, 연속된 로우 라인들을 각각 포함하는 복수의 그룹으로 구분되고, 상기 구동부는, 제 1 영상 프레임 구간 동안, 상기 복수의 로우 라인의 첫 번째 로우 라인부터 마지막 로우 라인까지 로우 라인 순으로 각 로우 라인에 포함된 픽셀 회로들에 제 1 영상 데이터 전압을 설정하고, 상기 제 1 영상 프레임 구간 동안, 상기 설정된 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여, 상기 복수의 그룹 중 하나의 그룹에 포함된 무기 발광 소자들이 로우 라인 순으로 발광한 후, 연속된 적어도 2 개의 그룹 각각에 포함된 무기 발광 소자들이 로우 라인 순으로 발광하도록 상기 디스플레이 패널을 구동하며, 상기 연속된 적어도 2 개의 그룹은, 상기 하나의 그룹을 포함할 수 있다.
또한, 상기 구동부는, 상기 제 1 영상 프레임 구간 이전의 제 2 영상 프레임 구간 동안, 상기 복수의 로우 라인의 첫 번째 로우 라인부터 마지막 로우 라인까지 로우 라인 순으로 상기 각 로우 라인에 포함된 픽셀 회로들에 제 2 영상 데이터 전압을 설정하고, 상기 제 1 영상 프레임 구간 동안, 상기 복수의 그룹 중 상기 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 구동되는 적어도 하나의 그룹을 제외한 나머지 그룹 각각에 포함된 무기 발광 소자들이 상기 제 2 영상 데이터 전압에 기초하여 로우 라인 순으로 발광하도록 상기 디스플레이 패널을 구동할 수 있다.
또한, 상기 구동부는, 상기 제 1 영상 프레임 구간 동안, 상기 복수의 그룹 각각의 각 로우 라인에 포함된 무기 발광 소자들이, 각 로우 라인에 대한 복수의 발광 구간에서, 상기 제 1 또는 제 2 영상 데이터 전압 중 적어도 하나에 기초하여 복수 회 발광하도록 상기 디스플레이 패널을 구동할 수 있다.
또한, 상기 영상 데이터 전압은, 정전류원 데이터 전압 및 PWM(pulse width modulation) 데이터 전압을 포함하고, 상기 서브 픽셀 회로는, 제 1 구동 트랜지스터를 포함하고, 상기 정전류원 데이터 전압에 기초하여 상기 무기 발광 소자에 제공되는 구동 전류의 크기를 제어하는 정전류원 회로; 및 제 2 구동 트랜지스터를 포함하고, 상기 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 구동 전류의 구동 시간을 제어하는 PWM 회로;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 서브 픽셀 회로는, 게이트 단자가 상기 제 2 구동 트랜지스터와 연결되고, 소스 단자 또는 드레인 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터와 연결되는 제 1 트랜지스터;를 포함하며, 상기 정전류원 회로는, 상기 제 1 트랜지스터가 온된 동안, 상기 제 1 구동 트랜지스터를 통해 흐르는 상기 정전류원 데이터 전압에 대응되는 크기의 상기 구동 전류를 상기 무기 발광 소자로 제공하고, 상기 PWM 회로는, 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 상기 PWM 데이터 전압이 설정된 상태에서, 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자의 전압이 스윕 전압에 따라 변화하여 상기 제 2 구동 트랜지스터가 온되면, 상기 제 1 트랜지스터를 오프시킬 수 있다.
또한, 상기 PWM 회로는, 각 발광 구간 시작 전에, 상기 제 1 트랜지스터를 온 시키기 위한 리셋부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 구동 트랜지스터, 상기 제 2 구동 트랜지스터 및 상기 제 1 트랜지스터는, PMOSFET이고, 상기 제 1 트랜지스터는, 게이트 단자가 상기 제 2 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 소스 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되며, 상기 무기 발광 소자는, 애노드 단자가 상기 제 1 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 캐소드 단자가 그라운드 전압 단자에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 1 구동 트랜지스터, 상기 제 2 구동 트랜지스터 및 상기 제 1 트랜지스터는, PMOSFET이고, 상기 제 1 트랜지스터는, 게이트 단자가 상기 제 2 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 소스 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되며, 상기 무기 발광 소자는, 애노드 단자가 구동 전압 단자에 연결되고, 캐소드 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터의 소스 단자에 연결되고, 상기 서브 픽셀 회로는, 상기 무기 발광 소자와 병렬 연결되며, 상기 데이터 설정 구간 동안 온되고 상기 복수의 발광 구간 각각에서 오프되는 제 2 트랜지스터;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 구동 트랜지스터, 상기 제 2 구동 트랜지스터 및 상기 제 1 트랜지스터는, NMOSFET이고, 상기 제 1 트랜지스터는, 게이트 단자가 상기 제 2 구동 트랜지스터의 소스 단자에 연결되고, 드레인 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터의 소스 단자에 연결되며, 상기 무기 발광 소자는, 애노드 단자가 구동 전압 단자에 연결되고, 캐소드 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결될 수 있다.
도한, 상기 특정 전압은, 상기 정전류원 회로에 인가되는 제 1 특정 전압 및 상기 PWM 회로에 인가되는 제 2 특정 전압을 포함하고, 상기 센싱부는, 상기 제 1 특정 전압에 기초하여 상기 제 1 구동 트랜지스터를 흐르는 제 1 전류를 센싱하고, 상기 센싱된 제 1 전류에 대응되는 제 1 센싱 데이터를 출력하고, 상기 제 2 특정 전압에 기초하여 상기 제 2 구동 트랜지스터를 흐르는 제 2 전류를 센싱하고, 상기 센싱된 제 2 전류에 대응되는 제 2 센싱 데이터를 출력할 수 있다.
또한, 상기 서브 픽셀 회로는, 상기 제 1 전류를 상기 센싱부로 전달하기 위한 제 3 트랜지스터 및 상기 제 2 전류를 상기 센싱부로 전달하기 위한 제 4 트랜지스터;를 포함하고, 상기 제 1 특정 전압이 상기 정전류원 회로에 인가되는 동안 상기 제 3 트랜지스터를 통해 상기 제 1 전류를 상기 센싱부로 제공하고, 상기 제 2 특정 전압이 상기 PWM 회로에 인가되는 동안 상기 제 4 트랜지스터를 통해 상기 제 2 전류를 상기 센싱부로 제공할 수 있다.
또한, 상기 보정부는, 상기 제 1 센싱 데이터에 기초하여 상기 정전류원 데이터 전압을 보정하고, 상기 제 2 센싱 데이터에 기초하여 상기 PWM 데이터 전압을 보정할 수 있다.
또한, 상기 센싱부는, 한 영상 프레임의 블랭킹 구간 내에서 인가되는 상기 특정 전압에 기초하여 상기 구동 트랜지스터를 흐르는 전류를 센싱하고, 상기 센싱된 전류에 대응되는 센싱 데이터를 출력할 수 있다.
또한, 상기 구동부는, 영상 프레임 마다, 상기 픽셀 어레이의 전체 로우 라인 중 일부 로우 라인에 대응되는 서브 픽셀 회로들에 상기 특정 전압을 인가할 수 있다.
또한, 상기 정전류원 데이터 전압은, 상기 서브 픽셀 회로를 구동하는 구동 전압보다 낮은 값을 갖고, 상기 PWM 데이터 전압은, 상기 구동 전압 보다 높은 값을 가지며, 상기 구동부는, 상기 정전류원 회로에 상기 정전류원 데이터 전압을 인가하기 위한 제 1 데이터 드라이버; 및 상기 PWM 회로에 상기 PWM 데이터 전압을 인가하기 위한 제 2 데이터 드라이버;를 포함할 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 무기 발광 소자가 발광하는 빛의 파장이 계조에 따라 변화되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 구동 트랜지스터들 간의 문턱 전압 및 이동도 차이, 또는 무기 발광 소자들의 순방향 전압 편차로 인해 영상에 나타날 수 있는 얼룩을 용이하게 보상할 수 있다. 또한, 색상의 보정이 용이해 진다.
또한, 모듈 형태의 디스플레이 패널들을 조합하여 대면적 디스플레이 패널을 구성하는 경우나, 하나의 대형 디스플레이 패널을 구성하는 경우에도, 보다 용이하게 얼룩 보상 및 색상 보정이 가능하다.
또한, 보다 최적화된 구동 회로의 설계가 가능하며, 안정적이고 효율적으로 무기 발광 소자를 구동할 수 있게 된다.
도 1은 청색 LED, 녹색 LED 및 적색 LED를 흐르는 구동 전류의 크기에 따른 파장 변화를 나타내는 그래프,
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 설명하기 위한 도면,
도 3a는 종래 디스플레이 패널의 구동 방식을 도시한 개념도,
도 3b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 구동 방식을 도시한 개념도,
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 구성을 도시한 블럭도,
도 5a는 복수의 영상 프레임에 대한 디스플레이 패널의 구동 방식을 도시한 도면,
도 5b는 도 5a에 도시된 제 2 프레임을 보다 자세히 도시한 도면,
도 5c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 발광 동작을 도시한 도면,
도 5d는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 발광 동작을 도시한 도면,
도 5e는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 발광 동작을 도시한 도면,
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 보다 상세히 도시한 블럭도,
도 7a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 센싱부의 구현 예를 도시한 도면,
도 7b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 다른 센싱부의 구현 예를 도시한 도면,
도 8a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 픽셀 회로 및 센싱부의 상세 회로도,
도 8b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구동 타이밍도,
도 9a는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 픽셀 회로 및 센싱부의 상세 회로도,
도 9b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구동 타이밍도,
도 10a는 본 개시의 또 다른 일 실시 예에 따른 픽셀 회로 및 센싱부의 상세 회로도,
도 10b는 본 개시의 또 다른 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구동 타이밍도,
도 11a는 본 개시의 또 다른 일 실시 예에 따른 픽셀 회로 및 센싱부의 상세 회로도,
도 11b는 본 개시의 또 다른 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구동 타이밍도,
도 12a는 본 개시의 또 다른 일 실시 예에 따른 픽셀 회로 및 센싱부의 상세 회로도,
도 13b는 본 개시의 또 다른 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구동 타이밍도,
도 14a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 단면도, 및
도 14b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 단면도이다.
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 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 픽셀 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 디스플레이 패널(100)은 매트릭스 형태로 배치(disposed)(또는 배열(arranged))된 복수의 픽셀(10) 즉, 픽셀 어레이를 포함한다.
픽셀 어레이는, 복수의 로우(row) 라인 또는 복수의 컬럼(column) 라인을 포함한다. 경우에 따라, 로우 라인은 가로(horizontal) 라인 또는 스캔(scan) 라인 또는 게이트 라인이라 불리울 수도 있고, 컬럼 라인은 세로(vertical) 라인 또는 데이터 라인이라 불리울 수도 있다.
또는, 로우 라인, 컬럼 라인, 가로 라인, 세로 라인이라는 용어는 픽셀 어레이 상의 라인을 지칭하기 위한 용어로 사용되고, 스캔 라인, 게이트 라인, 데이터 라인이라는 용어는 데이터나 신호가 전달되는 디스플레이 패널(100) 상의 실제 라인을 지칭하기 위한 용어로 사용될 수도 있다.
한편, 픽셀 어레이의 각 픽셀(10)은 적색(R) 서브 픽셀(20-1), 녹색(G) 서브 픽셀(20-2) 및 청색(B) 서브 픽셀(20-3)과 같은 3 종류의 서브 픽셀을 포함할 수 있다.
이때, 각 픽셀(10)은, 해당 픽셀의 서브 픽셀들(20-1, 20-2, 20-3)을 구성하는 복수의 무기 발광 소자를 포함할 수 있다.
예를 들어, 각 픽셀(10)은, R 서브 픽셀(20-1)에 대응되는 R 무기 발광 소자, G 서브 픽셀(20-2)에 대응되는 G 무기 발광 소자 및 B 서브 픽셀(20-3)에 대응되는 B 무기 발광 소자과 같은 3 종류의 무기 발광 소자를 포함할 수 있다.
또는, 각 픽셀(10)은, 3 개의 청색 무기 발광 소자를 포함할 수 있다. 이 경우, 각 무기 발광 소자 상에는 R, G, B 색상 구현을 위한 컬러 필터가 구비될 수 있다. 이때, 컬러 필터는 퀀텀닷(QD) 컬러 필터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 각 서브 픽셀(20-1, 20-2, 20-3)에는, 해당 서브 픽셀을 구성하는 무기 발광 소자의 발광 시간을 제어하기 위한 서브 픽셀 회로가 마련될 수 있다.
이때, 각 서브 픽셀 회로는, 인가되는 영상 데이터 전압에 기초하여 대응되는 무기 발광 소자를 구동함으로써, 각 서브 픽셀의 계조를 표현하게 된다. 이때, 영상 데이터 전압은, 정전류원 데이터 전압 및 PWM 데이터 전압을 포함하는데, 특히, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 각 서브 픽셀은 PWM 데이터 전압에 기초하여 무기 발광 소자의 발광 시간을 제어함으로써 영상의 계조를 표현할 수 있다. 이에 관한 자세한 내용은 후술하기로 한다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 패널(100)의 각 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들은, "영상 데이터 전압의 설정(또는 프로그래밍)" 및 "설정된 영상 데이터 전압에 기초한 발광" 순으로 구동될 수 있다. 또한, 디스플레이 패널(100)의 전체 로우 라인 중 연속된 일부 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들은, 로우 라인 순으로 상술한 영상 데이터 전압의 설정과 발광 동작이 진행될 수 있다.
예를 들어, 하나의 로우 라인(예를 들어, 제 1 로우 라인)에 포함된 서브 픽셀들의 영상 데이터 전압 설정 및 발광 동작과, 다음 로우 라인(예를 들어, 제 2 로우 라인)에 포함된 서브 픽셀들의 영상 데이터 전압 설정 및 발광 동작이 로우 라인 순으로 순차적으로 진행될 수 있다.
여기서, 로우 라인 순으로 순차적으로 진행된다고 함은, 하나의 로우 라인과 관련된 모든 동작이 완료된 후에 다음 로우 라인과 관련된 동작이 시작되어야 함을 의미하는 것은 아니다. 즉, 위 예에서, 시간적으로 제 1 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들에 영상 데이터 전압이 설정된 후에 제 2 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들에 영상 데이터 전압이 설정되면 되고, 반드시 제 1 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들의 발광 동작까지 완료된 후에 제 2 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들에 PWM 데이터 전압이 설정되어야 하는 것을 말하는 것은 아니다.
도 3a는 종래 디스플레이 패널의 구동 방식을 도시한 개념도, 도 3b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 구동 방식을 도시한 개념도이다. 도 3a 및 도 3b는 한 영상 프레임 시간 동안 디스플레이 패널을 구동하는 다양한 방식을 도시하고 있다.
도 3a 및 도 3b에서, 세로 축은 로우 라인을, 가로 축은 시간을 나타낸다. 또한, 데이터 설정 구간은, 각 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들에 영상 데이터 전압이 설정되는 디스플레이 패널(100)의 구동 구간을 나타내고, 발광 구간은, 그 구간 내에서 영상 데이터 전압에 따라 서브 픽셀이 발광하게 되는 디스플레이 패널(100)의 구동 구간을 나타낸다.
도 3a에 따르면 종래에는, 먼저 디스플레이 패널의 전체 로우 라인에 대해 영상 데이터 전압의 설정이 완료된 후에, 일괄적으로 발광 구간이 진행되는 것을 볼 수 있다.
이 경우, 발광 구간 동안 디스플레이 패널의 전체 로우 라인이 동시에 발광하게 되므로, 높은 피크 전류가 요구되며, 이에 따라, 제품에 요구되는 피크 소비 전력이 높아지는 문제가 있다. 피크 소비 전력이 높아지면, 제품에 장착되는 SMPS(Switched Mode Power Supply)와 같은 전원 공급 장치의 용량이 커지므로, 비용이 증가하고 부피가 커져 디자인적 제약 사항이 발생하게 된다.
이에 반해, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 각 로우 라인의 영상 데이터 전압 설정 구간과 발광 구간이, 로우 라인 순으로 순차 진행되는 것을 볼 수 있다. 이와 같이, 각 로우 라인에 대한 발광 구간을 로우 라인 순으로 순차 구동하는 경우, 동시 발광하는 로우 라인의 개수가 줄어들게 되므로, 종래 기술에 비해 필요한 피크 전류량이 낮아지며, 이에 따라, 피크 소비 전력이 저감될 수 있다.
이상과 같이, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무기 발광 소자를 AM(Active matrix) 방식으로 PWM 구동함으로써 무기 발광 소자가 발광하는 빛의 파장이 계조에 따라 변화하는 현상을 막을 수 있다. 또한, 서브 픽셀들이 로우 라인 순으로 순차적으로 발광을 진행하도록 디스플레이 패널(100)을 구동함으로써 순간 피크 소비 전력이 저감될 수 있다.
한편, 도 2에서는, 하나의 픽셀 영역 내에서 서브 픽셀들(20-1 내지 20-3)이 좌우가 뒤바뀐 L자 모양으로 배열된 것을 예로 들었다. 그러나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니며, R, G, B 서브 픽셀(20-1 내지 20-3)은 픽셀 영역 내부에서 일렬로 배치될 수도 있고, 실시 예에 따라 다양한 형태로 배치될 수 있다.
또한, 도 2에서는, 3 종류의 서브 픽셀이 하나의 픽셀을 구성하는 것을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 실시 예에 따라, R, G, B, W(white)와 같은 4종류의 서브 픽셀이 하나의 픽셀을 구성할 수도 있고, 얼마든지 다른 개수의 서브 픽셀이 하나의 픽셀을 구성할 수도 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 4에 따르면, 디스플레이 모듈(300)은 디스플레이 패널(100), 센싱부(200), 보정부(300) 및 구동부(500)를 포함한다.
구동부(500)는 디스플레이 패널(100)을 구동한다. 구체적으로, 구동부(500)는 각종 제어 신호, 데이터 신호, 전원 신호 등을 디스플레이 패널(100)로 제공하여 디스플레이 패널(100)을 구동할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 개시의 일 실시 예에 따르면 디스플레이 패널(100)은 로우 라인 순으로 구동될 수 있으므로, 이를 위해 구동부(500)는, 픽셀 어레이상의 픽셀들을 로우 라인 단위로 구동하기 위한 제어 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 게이트 드라이버 회로(또는 스캔 드라이버 회로)를 포함할 수 있다.
또한, 구동부(500)는 픽셀 어레이상의 각 픽셀(또는 각 서브 픽셀)에 영상 데이터 전압 및 후술할 특정 전압을 제공하기 위한 소스 드라이버 회로(또는 데이터 드라이버 회로)를 포함할 수 있다.
한편, 구동부(500)는 픽셀(10)을 구성하는 복수의 서브 픽셀(20-1 내지 20-3)을 각각 선택하기 위한 먹스(MUX) 회로를 포함할 수 있다.
또한, 구동부(500)는, 각종 구동 전압(예를 들어, 후술할 제 1 구동 전압, 제 2 구동 전압, 그라운드 전압, 테스트 전압, Vset 전압 등)을, 디스플레이 패널(100)에 포함된 각 서브 픽셀 회로로 제공하기 위한 구동 전압 제공 회로를 포함할 수 있다.
또한, 구동부(500)는 게이트 드라이버나 데이터 드라이버 회로를 구동하기 위한 각종 클럭 신호를 제공하는 클럭 신호 제공 회로를 포함할 수 있으며, 후술할 스윕 전압을 제공하기 위한 스윕 전압 제공 회로를 포함할 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 상술한 구동부(500)의 각종 회로들 중 적어도 일부는, 별도의 칩 형태로 구현되어 TCON(Timing Controller)과 함께 외부의 PCB(Printed Circuit Board)에 실장되고, FOG(Film On Glass) 배선을 통해 디스플레이 패널(100)의 TFT 층에 형성된 서브 픽셀 회로들과 연결될 수 있다.
또는, 상술한 구동부(500)의 각종 회로들 중 적어도 일부는, 별도의 칩 형태로 구현되어 COF(Chip On Film) 형태로 필름 상에 배치되고, FOG(Film On Glass) 배선을 통해 디스플레이 패널(100)의 TFT 층에 형성된 서브 픽셀 회로들과 연결될 수 있다.
또는, 상술한 구동부(500)의 각종 회로들 중 적어도 일부는, 별도의 칩 형태로 구현되어 COG(Chip On Glass) 형태로 배치(즉, 디스플레이 패널(100)의 글래스 기판(후술됨)의 후면(글래스 기판을 기준으로 TFT 층이 형성되는 면의 반대쪽 면)에 배치)되고, 연결 배선을 통해 디스플레이 패널(100)의 TFT 층에 형성된 서브 픽셀 회로들과 연결될 수 있다.
또는, 상술한 구동부(500)의 각종 회로들 중 적어도 일부는, 디스플레이 패널(100) 내의 TFT 층에 형성된 서브 픽셀 회로들과 함께 TFT 층에 형성되어 서브 픽셀 회로들과 연결될 수도 있다.
예를 들어, 상술한 구동부(500)의 각종 회로들 중 게이트 드라이버 회로, 스윕 전압 제공 회로, 먹스 회로는 디스플레이 패널(100)의 TFT 층 내에 형성되고, 데이터 드라이버 회로는 디스플레이 패널(100)의 글래스 기판의 후면에 배치되며, 구동 전압 제공 회로, 클럭 신호 제공 회로, TCON(Timing Controller)은 외부의 PCB(Printed Circuit Board)에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 구동부(500)는, 디스플레이 패널(100)의 각 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들에 로우 라인 순으로 영상 데이터 전압을 설정하고, 복수의 로우 라인 중 연속된 일부의 로우 라인들에 포함된 서브 픽셀들이 상기 설정된 영상 데이터 전압에 기초하여 로우 라인 순으로 발광하도록 디스플레이 패널(100)을 구동할 수 있다.
여기서, 연속된 일부의 로우 라인들은, 디스플레이 패널(100)의 전체 로우 라인들을 연속된 일부 로우 라인들을 포함하는 복수의 그룹으로 나눌 때, 각 그룹의 연속된 로우 라인들을 말한다.
따라서, 구동부(500)는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 연속된 로우 라인들을 포함하는 로우 라인의 그룹 별로, 각 그룹에 속하는 로우 라인들에 포함된 서브 픽셀들이 로우 라인 순으로 발광하도록 디스플레이 패널(100)을 구동할 수 있다.
디스플레이 패널(100)은 도 2에서 전술한 바와 같은 픽셀 어레이를 포함하며, 인가되는 영상 데이터 전압에 대응되는 영상을 디스플레이할 수 있다.
디스플레이 패널(100)에 포함된 각 픽셀 회로는, 인가되는 영상 데이터 전압에 기초하여, 크기(magnitude)와 구동 시간(또는 펄스 폭)이 제어된 구동 전류를, 대응되는 무기 발광 소자로 제공할 수 있다. 이에 따라, 무기 발광 소자는 제공되는 구동 전류의 크기 및 구동 시간에 따라 상이한 휘도로 발광하게 되며, 디스플레이 패널(100)은 인가되는 영상 데이터 전압에 대응되는 영상을 디스플레이하게 된다.
한편, 무기 발광 소자로 구동 전류를 제공하는 서브 픽셀 회로는 구동 트랜지스터를 포함한다. 구동 트랜지스터는 서브 픽셀 회로의 동작을 결정하는 핵심적인 구성으로, 이론적으로는 구동 트랜지스터의 문턱 전압(Vth)이나 이동도(μ)와 같은 전기적 특성이 디스플레이 패널(100)의 서브 픽셀 회로들 간에 서로 동일해야 한다. 그러나, 실제 구동 트랜지스터의 문턱 전압(Vth) 및 이동도(μ)는 공정 편차나 경시 변화와 같은 다양한 요인에 의해 픽셀 회로들마다 편차가 있을 수 있으며, 이러한 편차는 영상의 화질 저하를 초래하므로 보상될 필요가 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에서는, 외부 보상 방식을 통해 상술한 편차를 보상한다. 외부 보상 방식은, 구동 트랜지스터를 흐르는 전류를 센싱하고, 센싱 결과를 바탕으로 영상 데이터 전압을 보정함으로써, 픽셀 회로들 간의 구동 트랜지스터의 문턱 전압(Vth) 및 이동도(μ) 편차를 보상하는 방식이다.
센싱부(200)는 픽셀 회로에 포함된 구동 트랜지스터를 흐르는 전류를 센싱하고, 센싱된 전류에 대응되는 센싱 데이터를 출력하기 위한 구성이다.
구체적으로, 센싱부(200)는, 특정 전압에 기초한 전류가 구동 트랜지스터를 흐르면, 구동 트랜지스터를 흐르는 전류를 센싱 데이터로 변환하고, 변환된 센싱 데이터를 보정부(300)로 출력할 수 있다. 여기서, 특정 전압은, 픽셀 회로에 포함된 구동 트랜지스터를 흐르는 전류를 감지하기 위해 영상 데이터 전압과는 별도로 서브 픽셀 회로에 인가되는 전압을 말한다.
보정부(300)는 센싱 데이터에 기초하여 서브 픽셀 회로로 인가되는 영상 데이터 전압을 보정하기 위한 구성이다.
구체적으로, 보정부(300)는, 전압별 센싱 데이터 값을 포함하는 룩업 테이블 및 센싱부(200)에서 출력되는 센싱 데이터에 기초하여, 영상 데이터를 보정하기 위한 보상값을 획득할 수 있다.
이때, 전압별 센싱 데이터 값을 포함하는 룩업 테이블은 보정부(300)의 내부 또는 외부의 각종 메모리(미도시)에 기저장될 수 있으며, 보정부(300)는 필요한 경우 상기 룩업 테이블을 메모리(미도시)로부터 로딩하여 이용할 수 있다.
또한, 보정부(300)는 상기 획득된 보상값에 기초하여 영상 데이터를 보정함으로써, 서브 픽셀 회로에 인가되는 영상 데이터 전압을 보정할 수 있다.
이에 따라, 픽셀 회로들 간의 구동 트랜지스터의 문턱 전압(Vth) 및 이동도(μ) 편차가 보상될 수 있다.
이하에서는, 도 5a 내지 도 5e를 참조하여, 도 3b에 도시된 바와 같이 로우 라인 순으로 디스플레이 패널(110)을 구동하는 구동 방식에 대해 보다 자세히 설명한다.
도 5a는 복수의 영상 프레임에 대한 디스플레이 패널(100)의 구동 방식을 도시하고 있다. 도 5a의 각 프레임에서 세로 축은 로우 라인을, 가로 축은 시간을 나타낸다. 또한, 블랭킹 구간(Blanking time)은 유효한 영상 데이터가 인가되지 않는 프레임과 프레임 사이의 시간 구간을 나타낸다.
한편, SPWM(n), SCCG(n)은 데이터 설정 동작을 위해 n 번째 각 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들에 인가되는 구동부(500)의 제어 신호를, SET(n), Emi(n), Sweep(n)은 발광 동작을 위해 n 번째 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들에 인가되는 구동부(500)의 제어 신호를 나타낸다. 이러한 구동부(500)의 각종 제어 신호에 관한 자세한 내용은 후술하기로 한다.
도 5a를 참조하면, 하나의 영상 프레임 시간 동안, 각 로우 라인에 대해, 데이터 설정 구간(즉, 제어 신호 SPWM(n), SCCG(n)가 인가되는 시간 구간)은 한번 진행되고, 발광 구간(즉, 제어 신호 SET(n), Emi(n), Sweep(n)가 인가되는 시간 구간)은 복수 회 진행되는 것을 볼 수 있다.
즉, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 구동부(500)는, 각 로우 라인에 대한 데이터 설정 구간 동안 각 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들에 영상 데이터 전압을 설정하고, 각 로우 라인에 대한 복수의 발광 구간에서, 각 로우 라인들에 포함된 서브 픽셀들이 상기 설정된 영상 데이터 전압에 기초하여 발광하도록 디스플레이 패널(100)을 구동할 수 있다.
도 5b는 도 5a에 도시된 제 2 프레임을 보다 자세히 도시한 도면이다. 도 5b에서 세로 축은 로우 라인을, 가로 축은 시간을 나타낸다. 도 5b에서는 설명의 편의를 위해 디스플레이 패널(100)이 40개의 로우 라인으로 구성된 것을 예로 들었다.
도 5b를 참조하면, 구동부(500)는, 예를 들어, 제 1 로우 라인에 대한 데이터 설정 구간(61) 동안, 제 1 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들에 제어 신호 SPWM(n) 및 SCCG(n)를 인가한다. 이에 따라, 제 1 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들에는 데이터 드라이버로부터 제공되는 영상 데이터 데이터 전압들이 각각 설정(내지 프로그래밍)되게 된다.
이후, 구동부(500)는, 제 1 로우 라인에 대한 제 1 발광 구간(62) 동안, 제 1 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들에 제어 신호 SET(n), Emi(n), Sweep(n)를 인가한다. 이에 따라, 제 1 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들은, 제 1 발광 구간(62) 내에서, 데이터 설정 구간(61)에 설정되었던 영상 데이터 전압에 기초하여 각각 발광하게 된다.
이후, 구동부(500)는, 제 1 로우 라인에 대한 제 2 발광 구간(63) 동안에도, 제 1 발광 구간(62)에서와 마찬가지로, 제 1 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들에 제어 신호 SET(n), Emi(n), Sweep(n)를 인가한다. 이에 따라, 제 1 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들은, 제 2 발광 구간(63) 내에서도, 데이터 설정 구간(61)에 설정되었던 영상 데이터 전압에 기초하여 각각 발광하게 된다.
이는, 제 1 로우 라인에 대한 제 3 발광 구간(64) 및 제 4 발광 구간(65)에서도 마찬가지이다.
구동부(500)는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제 1 로우 라인에 대한 상술한 동작을, 나머지 로우 라인들(제 2 로우 라인 내지 제 40로우 라인)에 포함된 서브 픽셀들에 대해서도, 로우 라인 순으로 순차적으로 수행할 수 있다.
도 5b에서는 하나의 프레임 구간(즉, 제 2 프레임 구간)만을 도시하였기 때문에, 제 11 로우 라인부터 제 20 로우 라인까지는 데이터 설정 구간 진행 후 3 번의 발광 구간만 진행되고, 제 21 로우 라인부터 제 30 로우 라인까지는 데이터 설정 구간 진행 후 2 번의 발광 구간만 진행되며, 제 31 로우 라인부터 제 40 로우 라인까지는 데이터 설정 구간 진행 후 1 번의 발광 구간만 진행되는 것처럼 도시되었다. 그러나, 도 5a에 도시된 제 2 프레임 구간 및 제 3 프레임 구간을 함께 보면, 제 11 로우 라인부터 제 40 로우 라인 역시 데이터 설정 구간 진행 후 각각 4 번의 발광 구간이 진행된다는 것을 알 수 있다.
한편, 도 5b에 도시된 예에 따르면, 제 1 로우 라인에 대한 복수의 발광 구간 중 첫 번째 발광 구간(62)은, 제 1 로우 라인에 대한 데이터 설정 구간(61)과 시간적으로 연속되고, 복수의 발광 구간 각각(62 내지 65)은, 기설정된 시간 간격을 갖는 것을 볼 수 있다. 이는 나머지 로우 라인들에서도 마찬가지이다.
이때, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 한 영상 프레임 구간 동안 각 로우 라인에서 진행되는 발광 구간의 개수 및 발광 구간들 사이의 기설정된 시간 간격은, 디스플레이 패널(100)의 사이즈 및/또는 카메라의 셔터 스피드 등에 기초하여 설정될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 한 영상 프레임 시간 동안 복수의 발광 구간이 기설정된 시간 간격으로 진행되도록 디스플레이 패널(100)을 구동하되, 기설정된 시간 간격을 카메라의 스피드에 기초하여 설정함으로써, 어떤 순간에 디스플레이 패널(100)을 촬영하더라도 카메라에 찍힌 디스플레이 패널(100)에 표시된 영상이 왜곡되지 않게 할 수 있다.
한편, 도 5b에 도시된 데이터 설정 구간들 및 발광 구간들은, 로우 라인 순으로 진행되는 데이터 설정 동작 및 발광 동작의 진행 과정을 시간에 따라 개념적으로 설명하기 위해 도시한 것일 뿐, 데이터 설정을 위한 제어 신호 SPWM(n), SCCG(n)나 발광 동작을 위한 제어 신호 SET(n), Emi(n), Sweep(n)의 구체적인 구동 타이밍이 도 5b에 도시된 바에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는, 도 5c 내지 도 5e를 도 5b와 함께 참조하여, 한 영상 프레임 시간 동안 디스플레이 패널(100)에 표시되는 영상을 설명한다. 도 5c 내지 도 5e는, 설명의 편의를 위해, 디스플레이 패널(100)의 각 서브 픽셀에 풀 화이트 계조에 대응되는 영상 데이터 전압이 설정되는 경우를 가정하여 도시하였다.
도 5c는, 디스플레이 패널(100)이 한 영상 프레임 시간 동안 도 5b와 같이 구동되는 경우, 도 5b에 도시된 ① 시간 동안 디스플레이 패널(100)의 제 1 로우 라인 내지 제 10 로우 라인의 발광 동작을 도시하고 있다.
구체적으로, 제 1 로우 라인의 첫 번째 발광 구간(62)이 시작되면, 도 5c의 참조 번호 71에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(100)의 제 1 로우 라인이 발광을 시작한다.(구체적으로는, 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들이 발광하는 것이나, 이하에서는, 설명의 편의를 위해 로우 라인이 발광한다고 줄여서 표현하기로 한다.)
이후, 제 2 로우 라인의 첫 번째 발광 구간이 시작되면, 아직 제 1 로우 라인의 발광 구간이 종료되기 전이므로, 도 5c의 참조 번호 72에 도시된 바와 같이, 제 1 로우 라인과 제 2 로우 라인이 함께 발광한다.
이후, 제 3 로우 라인의 첫 번째 발광 구간이 시작되면, 아직 제 1 및 제 2 로우 라인의 발광 구간이 종료되기 전이므로, 도 5c의 참조 번호 73에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 3 로우 라인이 함께 발광한다.
이후, 제 4 로우 라인의 첫 번째 발광 구간이 시작되면, 제 1 로우 라인의 첫 번째 발광 구간(62)은 종료되므로, 도 5c의 참조 번호 74에 도시된 바와 같이, 제 1 로우 라인은 발광을 멈추며, 제 2 내지 제 4 로우 라인이 함께 발광하게 된다.
이와 같은 방식으로, 3 개의 로우 라인의 발광이 제 10 로우 라인까지 순차적으로 진행된다. 도 5c의 참조 번호 75는, 제 10 로우 라인의 첫 번째 발광 구간이 시작되어, 제 8 내지 제 10 로우 라인이 발광하는 것을 도시하고 있다.
이후, 제 1 로우 라인의 두 번째 발광 구간(63)이 시작되면, 제 8 로우 라인의 첫 번째 발광 구간은 종료되므로, 도 5c의 참조 번호 76에 도시된 바와 같이, 제 9 및 제 10 로우 라인과 함께 제 1 로우 라인이 다시 발광한다.
이후, 제 2 로우 라인의 두 번째 발광 구간이 시작되면, 제 9 로우 라인의 첫 번째 발광 구간은 종료되므로, 도 5c의 참조 번호 77에 도시된 바와 같이, 제 10 로우 라인, 제 1 로우 라인 및 제 2 로우 라인이 함께 발광하게 된다.
마지막으로, 제 3 로우 라인의 두 번째 발광 구간이 시작되면, 제 10 로우 라인의 첫 번째 발광 구간이 종료되며, 도 5c의 참조 번호 78에 도시된 바와 같이, 다시 제 1 내지 제 3 로우 라인이 함께 발광하게 된다.
이후에도 마찬가지로, 3 개의 로우 라인의 발광 동작이 상술한 바와 같이 순차적으로 반복된다.
이상에서는 제 1 내지 제 10 로우 라인의 발광 동작을 설명하였으나, 도 5c에 도시된 발광 구간들의 시간에 따른 진행을 보면, 제 11 내지 제 20 로우 라인, 제 21 내지 제 30 로우 라인, 그리고, 제 31 내지 제 40 로우 라인의 경우에도, 제 1 내지 제 10 로우 라인을 통해 전술한 것과 마찬가지로 각 로우 라인들이 발광하게될 것임을 알 수 있다.
다만, 제 11 내지 제 20 로우 라인, 제 21 내지 제 30 로우 라인, 그리고, 제 31 내지 제 40 로우 라인의 경우에는, 발광의 기초가 되는 영상 데이터 전압이 제 1 내지 제 10 로우 라인의 경우와 차이가 있다는 것을 알 수 있다.
이하에서는, 도 5d 및 도 5e를 통해, 디스플레이 패널(100)의 전체 로우 라인들의 발광 동작을 살펴본다.
도 5d는, 도 5b에 도시된 영상 프레임 구간(즉, 도 5a의 제 2 프레임 구간) 동안 인가된 영상 데이터 전압(이하, 제 1 영상 데이터 전압이라 한다.)에 기초한 로우 라인들의 발광 동작을 도시하고 있다. 도 5d 및 도 5e에 관한 설명에서 사용된 발광 구간의 순서(즉, 첫 번째 발광 구간, 두 번째 발광 구간, 세 번째 발광 구간, 네 번째 발광 구간)는, 제 1 영상 데이터 전압에 기초한 발광 구간의 순서를 의미한다.
한편, 도 5a의 제 1 프레임 구간 동안 인가된 영상 데이터 전압(이하, 제 2 영상 데이터 전압이라 한다.)에 기초한 로우 라인들의 발광 동작은 도 5d에서는 도시하지 않았다.
도 5c에서 전술한 바와 같이, 제 1 내지 제 10 로우 라인은, 첫 번째 발광 구간 동안, 각 로우 라인에 인가된 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 순차적으로 발광한다. 도 5d의 참조 번호 81은 이를 나타내고 있다.
이후, 제 1 내지 제 10 로우 라인의 두 번째 발광 구간과 함께, 제 11 내지 제 20 로우 라인의 첫 번째 발광 구간이 진행되면, 도 5d의 참조 번호 82에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 10 로우 라인 및 제 11 내지 제 20 로우 라인은, 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 각각 순차적으로 발광한다.
이후, 제 1 내지 제 10 로우 라인의 세 번째 발광 구간, 제 11 내지 제 20 로우 라인의 두 번째 발광 구간, 제 21 내지 제 30 로우 라인의 첫 번째 발광 구간이 함께 진행되면, 도 5d의 참조 번호 83에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 10 로우 라인, 제 11 내지 제 20 로우 라인, 및 제 21 내지 제 30 로우 라인은, 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 각각 순차적으로 발광한다.
마지막으로, 제 1 내지 제 10 로우 라인의 네 번째 발광 구간, 제 11 내지 제 20 로우 라인의 세 번째 발광 구간, 제 21 내지 제 30 로우 라인의 두 번째 발광 구간, 및 제 31 내지 제 40 로우 라인의 첫 번째 발광 구간이 함께 진행되면, 도 5d의 참조 번호 84에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 10 로우 라인, 제 11 내지 제 20 로우 라인, 제 21 내지 제 30 로우 라인, 및 제 31 내지 제 40 로우 라인은, 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 각각 순차적으로 발광한다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 패널(100)에 포함된 복수의 로우 라인은, 연속된 로우 라인들을 각각 포함하는 복수의 그룹으로 구분될 수 있다.
전술한 예에서, 제 1 내지 제 10 로우 라인이 제 1 그룹으로, 제 11 내지 제 20 로우 라인이 제 2 그룹으로, 제 21 내지 제 30 로우 라인이 제 3 그룹으로, 제 31 내지 제 40 로우 라인이 제 4 그룹으로 각각 구분될 수 있다.
이때, 구동부(500)는, 하나의 영상 프레임 구간 동안, 복수의 로우 라인의 첫 번째 로우 라인부터 마지막 로우 라인까지 로우 라인 순으로 각 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들에 영상 데이터 전압을 인가할 수 있다.
즉, 도 5b에 도시된 바와 같이, 구동부(500)는, 하나의 영상 프레임 구간(즉, 도 5a의 제 2 프레임 구간) 동안, 제 1 로우 라인 부터 제 40 로우 라인까지 로우 라인 순으로 각 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들에 제 1 영상 데이터 전압을 인가하는 것을 볼 수 있다.
또한, 구동부(500)는 상기 하나의 영상 프레임 구간 동안, 상기 인가된 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여, 복수의 그룹 중 하나의 그룹에 포함된 서브 픽셀들이 로우 라인 순으로 발광한 후, 연속된 적어도 2 개의 그룹 각각에 포함된 서브 픽셀들이 로우 라인 순으로 발광하도록 디스플레이 패널(100)을 구동할 수 있다. 이때, 연속된 적어도 2 개의 그룹은, 상기 하나의 그룹을 포함한다.
즉, 구동부(500)는, 하나의 영상 프레임 구간(즉, 도 5의 제 2 프레임 구간) 동안, 도 5d의 참조 번호 81에 도시된 바와 같이 제 1 그룹에 포함된 서브 픽셀들이 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 로우 라인 순으로 발광한 이후에, 도 5d의 참조 번호 82에 도시된 바와 같이 제 1 그룹 및 제 2 그룹 각각에 포함된 서브 픽셀들이 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 로우 라인 순으로 발광하도록 디스플레이 패널(100)을 구동할 수 있다.
또한, 구동부(500)는, 하나의 영상 프레임 구간(즉, 도 5의 제 2 프레임 구간) 동안, 도 5d의 참조 번호 82에 도시된 바와 같이 제 1 그룹 및 제 2 그룹 각각에 포함된 서브 픽셀들이 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 로우 라인 순으로 발광한 후, 도 5d의 참조 번호 83에 도시된 바와 같이 제 1 그룹 내지 제 3 그룹 각각에 포함된 서브 픽셀들이 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 로우 라인 순으로 발광하도록 디스플레이 패널(100)을 구동할 수 있다.
또한, 구동부(500)는, 하나의 영상 프레임 구간(즉, 도 5의 제 2 프레임 구간) 동안, 도 5d의 참조 번호 83에 도시된 바와 같이 제 1 그룹 내지 제 3 그룹 각각에 포함된 서브 픽셀들이 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 로우 라인 순으로 발광한 후, 도 5d의 참조 번호 84에 도시된 바와 같이 제 1 그룹 내지 제 4 그룹 각각에 포함된 서브 픽셀들이 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 로우 라인 순으로 발광하도록 디스플레이 패널(100)을 구동할 수 있다.
도 5e는 제 1 영상 데이터 전압 및 제 2 영상 데이터 전압에 기초한, 디스플레이 패널(100)의 전체 로우 라인들의 발광 동작을 도시하고 있다.
도 5b를 참조하면, 제 1 내지 제 10 로우 라인에 대한 첫 번째 발광 구간이 로우 라인 순으로 진행되는 동안, 제 11 내지 제 20 로우 라인, 제 21 내지 제 30 로우 라인 및 제 31 내지 제 40 로우 라인에 대한 발광 구간도 각 그룹 별로 로우 라인 순으로 함께 진행되는 것을 볼 수 있다. 이때, 제 1 내지 제 10 로우 라인은 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 발광하고, 나머지 로우 라인들은 제 2 영상 데이터 전압에 기초하여 발광하게 되며, 도 5e의 참조 번호 91은 이를 도시하고 있다.
다시 도 5b를 참조하면, 제 1 내지 제 10 로우 라인에 대한 두 번째 발광 구간 및 제 11 내지 제 20 로우 라인에 대한 첫 번째 발광 구간이 각각 로우 라인 순으로 진행되는 동안, 제 21 내지 제 30 로우 라인 및 제 31 내지 제 40 로우 라인에 대한 발광 구간도 각 그룹 별로 로우 라인 순으로 함께 진행된다. 이때, 제 1 내지 제 20 로우 라인은 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 발광하고, 나머지 로우 라인들은 제 2 영상 데이터 전압에 기초하여 발광하게 되며, 도 5e의 참조 번호 92는 이를 도시하고 있다.
다시 도 5b를 참조하면, 제 1 내지 제 10 로우 라인에 대한 세 번째 발광 구간, 제 11 내지 제 20 로우 라인에 대한 두 번째 발광 구간 및 제 21 내지 제 30 로우 라인에 대한 첫 번째 발광 구간이 각각 로우 라인 순으로 진행되는 동안, 제 31 내지 제 40 로우 라인에 대한 발광 구간도 로우 라인 순으로 함께 진행된다. 이때, 제 1 내지 제 30 로우 라인은 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 발광하고, 제 31 내지 제 40 로우 라인은 제 2 영상 데이터 전압에 기초하여 발광하게 되며, 도 5e의 참조 번호 93은 이를 도시하고 있다.
다시 도 5b를 참조하면, 제 1 내지 제 10 로우 라인에 대한 네 번째 발광 구간에는, 제 11 내지 제 20 로우 라인의 세 번째 발광 구간, 제 21 내지 제 30 로우 라인의 두 번째 발광 구간, 및 제 31 내지 제 40 로우 라인의 첫 번째 발광 구간이 각각 로우 라인 순으로 함께 진행된다. 이때, 제 1 내지 제 40 로우 라인은 모두 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 발광하게 되며, 도 5e의 참조 번호 94는 이를 도시하고 있다. 한편, 도 5e의 참조 번호 94는 도 5d의 참조 번호 84와 같은 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 구동부(500)는, 도 5d에서 전술한 바와 같이, 하나의 영상 프레임 구간(예를 들어, 도 5a의 제 2 프레임 구간) 동안, 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여, 복수의 그룹 중 하나의 그룹에 포함된 서브 픽셀들이 로우 라인 순으로 발광한 후, 연속된 적어도 2 개의 그룹 각각에 포함된 서브 픽셀들이 로우 라인 순으로 발광하도록 디스플레이 패널(100)을 구동할 수 있다.
이와 동시에 구동부(500)는, 상기 하나의 영상 프레임 구간(예를 들어, 도 5a의 제 2 프레임 구간) 동안, 복수의 그룹 중 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 구동되는 적어도 하나의 그룹을 제외한 나머지 그룹 각각에 포함된 서브 픽셀들이 제 2 영상 데이터 전압에 기초하여 로우 라인 순으로 발광하도록 디스플레이 패널(100)을 구동할 수 있다.
이와 같이, 구동부(500)는 하나의 영상 프레임 구간(예를 들어, 도 5a의 제 2 프레임 구간) 동안, 복수의 그룹 각각의 각 로우 라인에 포함된 서브 픽셀들이, 각 로우 라인에 대한 복수의 발광 구간에서, 제 1 또는 제 2 영상 데이터 전압 중 적어도 하나에 기초하여 복수 회 발광하도록 디스플레이 패널(100)을 구동함으로써, 도 5e를 통해 상술한 바와 같이 디스플레이 패널(100)을 구동할 수 있음을 알 수 있다.
이상에서는 설명의 편의를 위해, 디스플레이 패널(100)이 40개의 로우 라인을 포함하고, 각 로우 라인에 대해 발광 구간이 4번 진행되는 경우를 예로 들었으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니며, 디스플레이 패널(100)의 사이즈나 구현 예에 따라 다양한 실시 예가 있을 수 있다. 예를 들어, 270개의 로우 라인 각각에 480개의 픽셀이 배치된 디스플레이 패널(100)이 마련될 수 있으며, 구동부(500)는 각 로우 라인마다 9번의 발광 구간이 진행되도록 디스플레이 패널(100)을 구동할 수도 있다.
이하에서는, 도 6을 통해 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(1000)의 구성 및 외부 보상 방식에 관해 보다 자세히 설명한다.
도 6은 본개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 보다 상세히 도시한 블럭도이다. 도 6을 설명함에 있어 도 4 내지 도 5e에서 전술한 것과 중복되는 내용은 설명은 생략한다.
도 6에 따르면, 디스플레이 장치(1000)는 디스플레이 패널(100), 센싱부(200), 보정부(300), 타이밍 컨트롤러(400, 이하, TCON이라 한다.) 및 구동부(500)를 포함한다.
TCON(400)은 디스플레이 장치(1000)의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, TCON(400)은 디스플레이 장치(1000)를 센싱 구동(sensing driving) 및 디스플레이 구동(display driving)할 수 있다.
여기서, 센싱 구동은 디스플레이 패널(100)에 포함된 구동 트랜지스터들의 문턱 전압(Vth) 및 이동도(μ) 편차를 보상하기 위해 보상값을 업데이트하는 구동이고, 디스플레이 구동은 보상값이 반영된 영상 데이터 전압에 기초하여 디스플레이 패널(100)에 영상을 디스플레이하는 구동이다.
디스플레이 구동이 수행될 때, TCON(400)은 입력 영상에 대한 영상 데이터를 구동부(500)로 제공한다. 이때, 구동부(500)로 제공되는 영상 데이터는 보정부(300)에 의해 보정이 이루어진 영상 데이터일 수 있다.
보정부(300)는 입력 영상에 대한 영상 데이터를 보상값에 기초하여 보정할 수 있다. 이때, 보상값은 후술할 센싱 구동을 통해 획득된 보상값일 수 있다.
보정부(300)는 도 6에 도시된 바와 같이 TCON(400)에 탑재된 TCON(400)의 일 기능 모듈로 구현될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, TCON(400)과는 다른 별도의 프로세서에 탑재될 수도 있으며, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)이나 FPGA(Field-Programmable Gate Array) 방식으로 별도의 칩으로 구현될 수도 있다.
구동부(500)는 TCON(400)에서 제공되는 영상 데이터에 기초하여 영상 데이터 전압을 생성하고, 생성된 영상 데이터 전압을 디스플레이 패널(100)로 제공할 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 패널(100)은 구동부(500)에서 제공되는 영상 데이터 전압에 기초하여 영상을 디스플레이할 수 있다.
한편, 센싱 구동이 수행될 때, TCON(400)은 서브 픽셀 회로(110)에 포함된 구동 트랜지스터를 흐르는 전류를 센싱하기 위한 특정 전압 데이터를 구동부(500)로 제공할 수 있다.
구동부(500)는 특정 전압 데이터에 대응되는 특정 전압을 생성하여 디스플레이 패널(100)로 제공하며, 이에 따라, 디스플레이 패널(100)의 서브 픽셀 회로(110)에 포함된 구동 트랜지스터에는 특정 전압에 기초한 전류가 흐르게 된다.
센싱부(200)는 구동 트랜지스터를 흐르는 전류를 센싱하여 보정부(300)로 센싱 데이터를 출력하고, 보정부(300)는 센싱 데이터에 기초하여 영상 데이터를 보정하기 위한 보상값을 획득 내지 업데이트하게 된다.
이하에서는 도 6에 도시된 각 구성들을 보다 자세히 설명한다.
디스플레이 패널(100)은 서브 픽셀을 구성하는 무기 발광 소자(20) 및 무기 발광 소자(20)로 구동 전류를 제공하기 위한 서브 픽셀 회로(110)를 포함한다. 도 6에서는 설명의 편의를 위해, 디스플레이 패널(100)에 포함된 하나의 서브 픽셀 관련 구성만을 도시하였으나, 전술한 바와 같이 서브 픽셀 마다 서브 픽셀 회로(110) 및 무기 발광 소자(20)가 마련될 수 있다.
무기 발광 소자(20)는, 서브 픽셀 회로(110)로부터 제공되는 구동 전류의 크기(magnitude) 및 구동 전류의 구동 시간(duration)에 따라 상이한 밝기의 계조 값을 표현할 수 있다. 이때, 구동 시간이라는 용어 대신, 펄스 폭(Pulse Width)이나 듀티비(Duty Ratio)라는 용어가 같은 의미로 사용될 수 있다.
예를 들어, 무기 발광 소자(20)는 구동 전류의 크기가 클수록 더 밝은 계조 값을 표현할 수 있다. 또한, 무기 발광 소자(20)는 구동 전류의 구동 시간이 길수록(즉, 펄스 폭이 길수록 또는 듀티비가 높을수록) 더 밝은 계조 값을 표현할 수 있다.
여기서, 무기 발광 소자(120)는, 유기 재료를 이용하여 제작되는 OLED(Organic Light Emitting Diode)와는 다른, 무기 재료를 이용하여 제작되는 발광 소자를 의미한다.
특히, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 무기 발광 소자(120)는, 100 마이크로미터(μm) 이하 크기를 갖는 마이크로 발광 다이오드(마이크로 LED 또는 μLED)일 수 있다.
각 서브 픽셀이 마이크로 LED로 구현된 디스플레이 패널을 마이크로 LED 디스플레이 패널한다. 마이크로 LED 디스플레이 패널은 평판 디스플레이 패널 중 하나로, 각각 100 마이크로미터 이하인 복수의 무기 발광 다이오드(inorganic LED)로 구성된다. 마이크로 LED 디스플레이 패널은 백라이트가 필요한 액정 디스플레이(LCD) 패널에 비해 더 나은 대비, 응답 시간 및 에너지 효율을 제공한다. 한편, 유기 발광 다이오드(organic LED, OLED)와 마이크로 LED는 모두 에너지 효율이 좋지만, 마이크로 LED가 밝기, 발광 효율, 수명 측면에서 OLED보다 더 나은 성능을 제공한다.
서브 픽셀 회로(110)는, 전술한 디스플레이 구동시, 무기 발광 소자(20)로 구동 전류를 제공한다. 구체적으로, 서브 픽셀 회로(110)는 구동부(500)에서 인가되는 영상 데이터 전압(예를 들어, 정전류원 데이터 전압, PWM 데이터 전압)에 기초하여, 크기 및 구동 시간이 제어된 구동 전류를 무기 발광 소자(20)로 제공할 수 있다.
즉, 서브 픽셀 회로(110)는 무기 발광 소자(20)를 PAM(Pulse Amplitued Modulation) 및/또는 PWM(Pulse Width Modulation) 구동하여 무기 발광 소자(20)가 발광하는 빛의 휘도를 제어할 수 있다.
이를 위해, 서브 픽셀 회로(110)는, 정전류원 데이터 전압에 기초하여 무기 발광 소자(20)로 일정한 크기의 정전류를 제공하기 위한 정전류원(Constant Current Generator) 회로(111), 및 정전류원 회로(111)에서 제공되는 정전류를 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 무기 발광 소자(20)로 제공하기 위한 PWM 회로(112)를 포함할 수 있다. 이때, 무기 발광 소자(20)로 제공되는 정전류가 구동 전류가 된다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 정전류원 회로(111) 및 PWM 회로(112)는 각각 구동 트랜지스터를 포함한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 정전류원 회로(111)에 포함된 구동 트랜지스터를 제 1 구동 트랜지스터라 하고, PWM 회로(112)에 포함된 구동 트랜지스터를 제 2 구동 트랜지스터라고 한다.
전술한 센싱 구동이 수행될 때, 정전류원 회로(111)에 제 1 특정 전압이 인가되면, 제 1 구동 트랜지스터에는 제 1 특정 전압에 대응되는 제 1 전류가 흐르고, PWM 회로(112)에 제 2 특정 전압이 인가되면, 제 2 구동 트랜지스터에는 제 2 특정 전압에 대응되는 제 2 전류가 흐르게 된다.
이에 따라, 센싱부(200)는 제 1 및 제 2 전류를 각각 센싱하고, 제 1 전류에 대응되는 제 1 센싱 데이터 및 제 2 전류에 대응되는 제 2 센싱 데이터를 보정부(300)로 각각 출력할 수 있다. 이를 위해, 센싱부(200)는 전류 검출기 및 ADC(Analog to Digital Converter)를 포함할 수 있다. 이때, 전류 검출기는, OP-AMP(Operational Amplifier) 및 커패시터를 포함하는 전류 적분기를 이용하여 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보정부(300)는 전압별 센싱 데이터 값을 포함하는 룩업 테이블에서 제 1 특정 전압에 대응되는 센싱 데이터 값을 확인하고(identify), 확인된 센싱 데이터 값과 센싱부(200)에서 출력되는 제 1 센싱 데이터 값을 비교하여 정전류원 데이터 전압을 보정하기 위한 제 1 보상값을 산출 내지 획득할 수 있다.
또한, 보정부(300)는 전압별 센싱 데이터 값을 포함하는 룩업 테이블에서 제 2 특정 전압에 대응되는 센싱 데이터 값을 확인하고, 확인된 센싱 데이터 값과 센싱부(200)에서 출력되는 제 2 센싱 데이터 값을 비교하여 PWM 데이터 전압을 보정하기 위한 제 2 보상값을 산출 내지 획득할 수 있다.
이와 같이 획득된 제 1 및 제 2 보상값은 보정부(300)의 내부 또는 외부의 메모리(미도시)에 저장 또는 업데이트될 수 있으며, 이후 디스플레이 구동이 수행될 때, 영상 데이터 전압의 보정에 이용될 수 있다.
구체적으로, 보정부(300)는 상기 보상값을 이용하여 구동부(500)(특히, 데이터 드라이버(미도시))로 제공될 영상 데이터를 보정함으로써, 서브 픽셀 회로(110)로 인가되는 영상 데이터 전압을 보정할 수 있다.
즉, 데이터 드라이버(미도시)는 입력된 영상 데이터에 기초한 영상 데이터 전압을 서브 픽셀 회로(110)로 제공하게 되므로, 보정부(300)는 영상 데이터 값을 보정함으로써 서브 픽셀 회로(110)로 인가되는 영상 데이터 전압을 보정할 수 있다.
보다 구체적으로, 디스플레이 구동이 수행될 때, 보정부(300)는, 영상 데이터 중 정전류원 데이터 값을 제 1 보상값에 기초하여 보정할 수 있다. 또한, 보정부(300)는 영상 데이터 중 PWM 데이터 값을 제 2 보상값에 기초하여 보정할 수 있다. 이에 따라, 보정부(300)는 서브 픽셀 회로(110)로 인가되는 정전류원 데이터 전압 및 PWM 데이터 전압을 각각 보정할 수 있다.
구동부(500)는 전술한 바와 같이, 픽셀 어레이상의 픽셀들을 로우 라인 단위로 구동하기 위한 제어 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 게이트 드라이버 회로(또는 스캔 드라이버 회로)를 포함할 수 있다.
또한, 구동부(500)는 픽셀 어레이상의 각 픽셀(또는 각 서브 픽셀)에 영상 데이터 전압이나 특정 전압을 제공하기 위한 소스 드라이버 회로(또는 데이터 드라이버 회로)를 포함할 수 있다. 이때, 데이터 드라이버(미도시)는 TCON(400)에서 제공되는 영상 데이터 및 특정 전압 데이터를, 영상 데이터 전압 및 특정 전압으로 각각 변환하기 위한 DAC(Digital to Analog Converter)를 포함할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 센싱부(200)의 구현 예들을 도시한 도면이다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 디스플레이 패널(100)은 복수의 데이터 라인(DL) 및 복수의 스캔 라인(SCL)이 매트릭스 형태로 교차하는 각 영역에 배치된 복수의 픽셀을 포함한다.
이때, 각 픽셀은 R, G, B와 같은 3개의 서브 픽셀을 포함할 수 있으며, 디스플레이 패널(100)에 포함된 각 서브 픽셀은, 전술한 바와 같이, 대응되는 색상의 무기 발광 소자(20) 및 서브 픽셀 회로(110)를 포함할 수 있다.
여기서, 데이터 라인(DL)은 전술한 영상 데이터 전압(구체적으로는, 정전류원 데이터 전압 및 PWM 데이터 전압) 및 특정 전압을 디스플레이 패널(100)에 포함된 각 서브 픽셀에 인가하기 위한 라인이며, 스캔 라인(SCL)은 디스플레이 패널(100)에 포함된 픽셀(또는 서브 픽셀)을 로우 라인 별로 선택하기 위한 라인이다.
따라서, 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 드라이버(510)로부터 인가되는 영상 데이터 전압이나 특정 전압은, 스캔 드라이버(520)로부터 인가되는 제어 신호(예를 들어, SPWM(n), SCCG(n) 신호, SP(n) 등)를 통해 선택된 로우 라인의 픽셀(또는 서브 픽셀)에 인가될 수 있다.
이때, R, G, B 서브 픽셀 각각에 인가될 전압들(영상 데이터 전압 및 특정 전압)은 시분할 멀티플렉싱되어 디스플레이 패널(100)에 인가될 수 있다. 위와 같이 시분할 멀티플렉싱된 전압들은, 먹스 회로(미도시)를 통해 해당 서브 픽셀에 각각 인가될 수 있다.
실시 예에 따라 도 7a 및 도 7b와 달리, R, G, B 서브 픽셀마다 별도의 데이터 라인이 마련될 수도 있는데, 이 경우에는, R, G, B 서브 픽셀 각각에 인가될 전압들(영상 데이터 전압 및 특정 전압)은, 대응되는 데이터 라인을 통해 대응되는 서브 픽셀에 동시에 인가될 수 있다. 이 경우에는, 먹스 회로(미도시)가 필요없을 것이다.
한편, 이는 센싱 라인(SSL)도 마찬가지이다. 즉, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 센싱 라인(SSL)은, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 픽셀의 컬럼 라인 마다 마련될 수 있다. 이 경우에는, R, G, B 서브 픽셀 각각에 대한 센싱부(200)의 동작을 위해 먹스 회로(미도시)가 필요할 것이다.
또한, 본 개시의 다른 일 실시 예에 따르면, 센싱 라인(SSL)은, 도 7a 및 도 7b와 달리, 서브 픽셀의 컬럼 라인 단위로 마련될 수도 있다. 이 경우에는, R, G, B 서브 픽셀 각각에 대한 센싱부(200)의 동작을 위해 별도의 먹스 회로(미도시)가 필요하지 않게 된다. 다만, 도 7a 및 도 7b에 도시된 실시 예에 비해, 후술할 센싱부(200)의 단위 구성이 3배 더 필요하게 될 것이다.
한편, 도 7a 및 도 7b에서는, 도시의 편의를 위해, 하나의 로우 라인에 대해 하나의 스캔 라인만을 도시하였다. 그러나, 실제 스캔 라인의 개수는 디스플레이 패널(100)에 포함된 픽셀 회로(110)의 구동 방식이나 구현 예에 따라 얼마든지 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 5a에서 전술한 제어 신호들(SPWM(n), SCCG(n), SET(n), Emi(n) 및 Sweep(n)) 각각을 제공하기 위한 5개의 스캔 라인이 로우 라인 마다 마련될 수도 있다.
한편, 전술한 바와 같이 특정 전압에 기초하여 제 1 및 제 2 구동 트랜지스터를 흐르는 제 1 및 제 2 전류는, 센싱 라인(SSL)을 통해 센싱부(200)로 전달될 수 있다. 이에 따라, 센싱부(200)는 제 1 및 제 2 전류를 각각 센싱하고, 제 1 전류에 대응되는 제 1 센싱 데이터 및 제 2 전류에 대응되는 제 2 센싱 데이터를 보정부(300)로 각각 출력할 수 있다.
이때, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 센싱부(200)는, 도 7a에 도시된 바와 같이 데이터 드라이버(510)와 별도의 IC(Integrated Circuit)로 구현될 수도 있고, 도 7b에 도시된 바와 같이 데이터 드라이버(520)와 함께 하나의 IC로 구현될 수도 있다.
보정부(300)는, 전술한 바와 같이, 센싱부(200)에서 출력되는 제 1 센싱 데이터에 기초하여 정전류원 데이터 전압을 보정하고, 제 2 센싱 데이터에 기초하여 PWM 데이터 전압을 보정할 수 있다.
이상, 도 7a 및 도 7b에서는, 제 1 및 제 2 전류가 데이터 라인(DL)과는 별도의 센싱 라인(SSL)을 통해 센싱부(200)로 전달되는 것을 예로 들었다. 그러나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 7b와 같이 데이터 드라이버(520)와 센싱부(200)가 하나의 IC로 구현된 예에서, 센싱 라인(SSL) 없이, 데이터 라인(DL)을 통해 제 1 및 제 2 전류가 센싱부(200)로 전달되는 예도 가능할 수 있을 것이다.
이하에서는, 도 8a 내지 도 13b를 참조하여, 본 개시의 구체적인 실시 예들을 설명한다.
도 8a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 서브 픽셀 회로(110) 및 센싱부(200)의 상세 회로도이다. 도 8a에서는 이해의 편의를 위해, 데이터 드라이버(510), 보정부(300) 및 TCON(400)을 함께 도시하였다.
한편, 도 8a는 하나의 서브 픽셀과 관련된 회로 즉, 하나의 무기 발광 소자(20), 그 무기 발광 소자(20)를 구동하기 위한 서브 픽셀 회로(110) 및 서브 픽셀 회로(110)에 포함된 구동 트랜지스터(T_cc, T_pwm)를 흐르는 전류를 센싱하기 위한 센싱부(200)의 단위 구성을 구체적으로 도시하고 있다.
도 8a에 따르면, 서브 픽셀 회로(110)는 정전류원 회로(111), PWM 회로(112), 트랜지스터(T_sw), 트랜지스터(T_emi), 트랜지스터(T_csen) 및 트랜지스터(T_psen)를 포함할 수 있다.
정전류원 회로(111)는, 소스 단자가 구동 전압(VDD_CCG) 단자와 연결된 제 1 구동 트랜지스터(T_cc), 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)의 소스 단자 및 게이트 단자 사이에 연결된 커패시터(C_cc), 및 제어 신호 SCCG(n)에 따라 온/오프 제어되며 온된 동안 데이터 드라이버(510)로부터 인가되는 정전류원 데이터 전압을 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 단자에 인가하기 위한 트랜지스터(T_scc)를 포함한다.
PWM 회로(112)는, 소스 단자가 구동 전압(VDD_PWM) 단자와 연결된 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm), 선형적으로 변화하는 스윕 전압을 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)의 게이트 단자에 커플링시키기 위한 커패시터(C_sweep), 및 제어 신호 SPWM(n)에 따라 온/오프 제어되며 온된 동안 데이터 드라이버(510)로부터 인가되는 PWM 데이터 전압을 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)의 게이트 단자에 인가하기 위한 트랜지스터(T_spwm)를 포함한다.
또한, PWM 회로(112)는 리셋부(12)를 포함한다. 리셋부(12)는 각 발광 구간이 시작되기 전에 트랜지스터(T_sw)를 강제로 온 시키기 위한 구성이다. 정전류가 무기 발광 소자(20)를 흘러 무기 발광 소자(20)가 발광하기 위해서는 트랜지스터(T_sw)가 온된 상태이어야 한다. 그러나, 후술할 바와 같이 각 발광 구간 내에서 무기 발광 소자(20)의 발광이 종료되면 트랜지스터(T_sw)는 오프되므로, 각 발광 구간이 시작되기 전에 트랜지스터(T_sw)를 강제로 온시킬 필요가 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 리셋부(12)의 동작을 통해 복수의 발광 구간 각각의 시작 시점에 트랜지스터(T_sw)가 온된 상태가 되도록 함으로써, 복수의 발광 구간이 정상적으로 동작할 수 있게 된다.
한편, 도 8a를 참조하면, 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)의 드레인 단자는, 트랜지스터(T_sw)의 게이트 단자와 연결된다. 따라서, PWM 회로(112)는, 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)의 온/오프 동작 및 리셋부(12)의 동작을 통해, 트랜지스터(T_sw)의 온/오프 동작을 제어함으로써, 정전류가 무기 발광 소자(20)를 흐르는 시간을 제어할 수 있다.
트랜지스터(T_emi)는, 소스 단자가 트랜지스터(T_sw)의 드레인 단자에 연결되고, 드레인 단자가 무기 발광 소자(20)의 애노드 단자에 연결된다. 트랜지스터(T_emi)는 제어 신호 Emi(n)에 따라 온/오프되어 트랜지스터(T_sw)와 무기 발광 소자(20)를 전기적으로 연결/분리한다.
트랜지스터(T_csen)는 소스 단자가 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)의 드레인 단자에 연결되고, 드레인 단자가 센싱부(200)에 연결된다. 트랜지스터(T_csen)는 센싱 구동이 수행되는 동안 제어 신호 CCG_Sen(n)에 따라 온되어, 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)를 흐르는 제 1 전류를 센싱 라인(SSL)을 통해 센싱부(200)로 전달한다.
트랜지스터(T_psen)는 소스 단자가 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)의 드레인 단자에 연결되고, 드레인 단자가 센싱부(200)에 연결된다. 트랜지스터(T_psen)는 센싱 구동이 수행되는 동안 제어 신호 PWM_Sen(n)에 따라 온되어, 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)를 흐르는 제 2 전류를 센싱 라인(SSL)을 통해 센싱부(200)로 전달한다.
무기 발광 소자(20)의 캐소드 단자는 그라운드 전압(VSS) 단자에 연결된다.
한편, 도 8a에 따르면, 센싱부(200)의 단위 구성은 전류 적분기(210) 및 ADC(220)를 포함한다. 구체적으로, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 전류 적분기(210)는 앰프(211), 적분 커패시터(212), 제 1 스위치(213) 및 제 2 스위치(214)를 포함할 수 있다.
이때, 앰프(211)는 센싱 라인(SSL)에 연결되어 서브 픽셀 회로(110)의 제 1 및 제 2 구동 트랜지스터(T_cc, T_pwm)를 흐르는 제 1 및 제 2 전류를 입력받는 반전 입력 단자(-), 기준 전압(Vpre)을 입력받는 비 반전 입력 단자(+) 및 출력 단자(Vout)를 포함할 수 있다.
또한, 적분 커패시터(212)는 앰프(211)의 반전 입력 단자(-)와 출력 단자(Vout) 사이에 연결되고, 제 1 스위치(213)는 적분 커패시터(212)의 양 단에 연결될 수 있다. 한편, 제 2 스위치(214)는 앰프(211)의 출력 단자(Vout)와 ADC(220)의 입력단에 양 단이 각각 연결되며, 제어 신호 Sam에 따라 스위칭될 수 있다.
한편, 도 8a에 도시된 센싱부(200)의 단위 구성은, 센싱 라인(SSL)마다 마련될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 480개의 픽셀 컬럼 라인을 포함하는 디스플레이 패널(100)에서 센싱 라인이 픽셀의 컬럼 라인마다 마련된 경우에는, 센싱부(200)는 480개의 상기 단위 구성을 포함할 수 있다.
한편, 각 픽셀이 R, G, B 서브 픽셀을 포함하는 480개의 픽셀 컬럼 라인을 포함하는 디스플레이 패널(100)에서 센싱 라인이 서브 픽셀의 컬럼 라인마다 마련된 경우에는, 센싱부(200)는 1440(=480*3)개의 상기 단위 구성을 포함할 수 있다.
도 8b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(1000)의 구동 타이밍도이다. 구체적으로, 도 8b는 한 영상 프레임 시간 동안 디스플레이 패널(100)에 포함된 서브 픽셀 회로들(110)에 인가되는 각종 제어 신호, 구동 전압 신호, 데이터 신호를 도시하고 있다.
도 8b를 참조하면, 디스플레이 패널(100)은 한 영상 프레임 시간 동안 디스플레이 구동 및 센싱 구동 순으로 구동될 수 있다.
디스플레이 구동 구간 동안, 디스플레이 패널(100)에는 제어 신호 SPWM, SCCG, SET, Emi 및 Sweep이 도 8b에 도시된 바와 같이 인가된다. 예를 들어, 디스플레이 구동 구간 동안, 디스플레이 패널(100)의 n번째 로우 라인에 포함된 서브 픽셀 회로들(110)에는 도 8b에 도시된 바와 같이 제어 신호 SPWM(n), SCCG(n), SET(n), Emi(n) 및 Sweep(n)이 인가된다.
전술한 바와 같이, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 하나의 로우 라인(예를 들어, 제 n 로우 라인)에 포함된 서브 픽셀들의 영상 데이터 전압 설정 및 발광 동작과, 다음 로우 라인(예를 들어, 제 n+1 로우 라인)에 포함된 서브 픽셀들의 영상 데이터 전압 설정 및 발광 동작이 로우 라인 순으로 순차적으로 진행될 수 있다.
구체적으로, 도 8b를 참조하면, 각 로우 라인에는 영상 데이터 전압 설정과 관련된 제어 신호(SPWM(n) 및 SCCG(n))가 인가된 후에, 발광 동작과 관련된 제어 신호(SET(n), Emi(n) 및 Sweep(n))가 복수 회 인가되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 8b를 참조하면, n번째 로우 라인과 관련된 제어 신호(SPWM(n), SCCG(n), SET(n), Emi(n) 및 Sweep(n))와 n+1번째 로우 라인과 관련된 제어 신호(SPWM(n+1), SCCG(n+1), SET(n+1), Emi(n+1) 및 Sweep(n+1))가 로우 라인 순으로 순차적으로 인가되는 것을 확인할 수 있다.
한편, 도 8b의 n번째 로우 라인과 관련된 제어 신호(SPWM(n), SCCG(n), SET(n), Emi(n) 및 Sweep(n))와 도 8a의 회로를 참조하여, 서브 픽셀 회로(110)의 구체적인 동작을 설명하면 아래와 같다.
먼저, 제어 신호 SPWM(n)이 트랜지스터(T_spwm)에 인가되면, 온된 트랜지스터(T_spwm)를 통해, 데이터 드라이버(510)에서 인가된 PWM 데이터 전압(PWM data)이 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)의 게이트 단자(이하, A 노드라 한다.)에 설정된다. 이때, PWM 데이터 전압은 구동 전압(VDD_PWM)보다 높은 전압일 수 있다. 따라서, A 노드에 PWM 데이터 전압이 설정된 상태에서 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)은 오프된 상태를 유지한다.
또한, 제어 신호 SCCG(n)이 트랜지스터(T_scc)에 인가되면, 온된 트랜지스터(T_scc)를 통해, 데이터 드라이버(510)에서 인가된 정전류원 데이터 전압(CCG data) 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 단자(이하, C 노드라 한다.)에 설정된다. 이때, 정전류원 데이터 전압은 구동 전압(VDD_CCG)보다 낮은 전압일 수 있다. 따라서, C 노드에 정전류원 데이터 전압이 설정된 상태에서 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)는 온된 상태를 유지한다.
이후, 제어 신호 SET(n)이 트랜지스터(T_set)에 인가되면, 온된 트랜지스터(T_set)를 통해 로우 전압인 Vset이 커패시터(S_set)에 충전되어 트랜지스터(T_sw)는 온되게 된다.
한편, n 번째 로우 라인에 대한 첫 번째 발광 구간이 시작되면, 제어 신호 Emi(n)와 Sweep(n)이 서브 픽셀 회로(110)에 함께 인가된다.
구체적으로, 제어 신호 Emi(n)이 트랜지스터(T_emi)에 인가되면, 온된 제 1 구동 트랜지스터(T_cc), 트랜지스터(T_sw) 및 트랜지스터(T_emi)를 통해 무기 발광 소자(20)로 구동 전류가 흐르게 된다. 이때, 구동 전류의 크기는 C 노드에 설정된 정전류원 데이터 전압과 구동 전압(VDD_CCG)의 차이 값에 의해 결정된다.
한편, 제어 신호 Sweep(n) 즉, 선형 감소하는 스윕 전압이 커패시터(C_sweep)에 인가되면, 인가된 스윕 전압은 A 노드에 커플링되며, 따라서, A 노드의 전압도 선형 감소하게 된다.
이에 따라, A 노드의 전압과 구동 전압(VDD_PWM)의 차이 값이 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱 전압이 되면, 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)는 온되며, 온된 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)를 통해 구동 전압(VDD_PWM)이 트랜지스터(T_sw)의 게이트 단자에 인가되게 된다.
이에 따라, 트랜지스터(T_sw)는 오프되며, 구동 전류는 더 이상 무기 발광 소자(20)를 흐르지 못하고, 무기 발광 소자(20)는 발광을 멈추게 된다. 이때, 무기 발광 소자의 발광 시간은 PWM 데이터 전압의 크기에 의해 결정된다.
한편, n 번째 로우 라인에 대한 2 번째 이후 발광 구간에서도 제어 신호 SET(n), Emi(n) 및 Sweep(n)이 각각 인가되며, 데이터 설정 구간에서 설정된 영상 데이터 전압에 기초하여 무기 발광 소자(20)가 각각 발광하게 된다.
이상에서는, n 번째 로우 라인과 관련된 동작만을 설명하였으나, 나머지 로우 라인에 대한 동작 역시 상술한 설명을 통해 충분히 이해될 수 있을 것이다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 구동부(500)는 디스플레이 패널(100)의 모든 정전류원 회로(112)에 동일한 정전류원 전압을 인가할 수 있다. 따라서, 정전류원 회로(112)를 통해 동일한 크기의 구동 전류(즉, 정전류)가 무기 발광 소자(20)로 제공된다. 이에 따라, 구동 전류의 크기 변화에 따른 LED의 파장 변화 문제가 해결될 수 있다.
또한, 구동부(500)는 디스플레이 패널(100)의 각 PWM 회로(111)에 각 서브 픽셀의 계조값에 대응되는 PWM 데이터 전압을 인가할 수 있다. 따라서, PWM 회로(111)을 통해 각 서브 픽셀의 무기 발광 소자(20)로 제공되는 구동 전류(즉, 정전류)의 구동 시간이 제어될 수 있다. 이에 따라, 영상의 계조가 표현될 수 있다.
한편, 하나의 디스플레이 모듈(300)에는 동일한 정전류원 전압이 인가되지만, 다른 디스플레이 모듈(300)에는 다른 정전류원 전압이 인가될 수 있음은 물론이다. 따라서, 복수의 디스플레이 모듈이 연결되어 하나의 대형 디스플레이 장치가 구성되는 경우 발생할 수 있는 디스플레이 모듈 간의 밝기 편차나 색상 편차가 정전류원 전압 조정을 통해 보상될 수 있다.
다시 도 8b를 참조하면, 센싱 구동 구간은, PWM 회로(112) 센싱 구간(①) 및 정전류원 회로(111) 센싱 구간(②)을 포함할 수 있다.
PWM 회로(112) 센싱 구간(①) 동안에는, 데이터 드라이버(510)로부터 인가되는 제 2 특정 전압에 기초하여 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)를 흐르는 제 2 전류가 센싱부(200)로 전달된다.
정전류원 회로(111) 센싱 구간(②) 동안에는, 데이터 드라이버(510)로부터 인가되는 제 1 특정 전압에 기초하여 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)를 흐르는 제 1 전류가 센싱부(200)로 전달된다.
이에 따라, 센싱부(200)는 제 1 및 제 2 전류에 기초하여 제 1 센싱 데이터 및 제 2 센싱 데이터를 각각 출력할 수 있다 .
이때, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 상기 센싱 구동은, 도 8b에 도시된 바와 같이, 한 영상 프레임 시간 중 수직 블랭킹 기간 내에서 수행될 수 있다. 수직 블랭킹 기간은 디스플레이 패널(100)에 유효한 영상 데이터가 입력되지 않는 시간 구간을 말한다. 120 Hz 영상을 예로 들면, 한 영상 프레임 시간 내에서 디스플레이 구동구간은 7.3ms, 블랭킹 구간은 1ms 정도의 시간을 차지할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서, 센싱부(200)는 한 영상 프레임의 블랭킹 구간 동안 인가되는 특정 전압에 기초하여 구동 트랜지스터(T_cc, T_pwm)를 흐르는 전류를 센싱하고, 센싱된 전류에 대응되는 센싱 데이터를 출력할 수 있다.
그러나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, 상기 센싱 구동은, 디스플레이 장치(1000)의 부팅 기간, 파워 오프 기간 또는 스크린 오프 기간 등에 수행될 수도 있다. 여기서, 부팅 기간은 시스템 전원이 인가된 후부터 화면이 온되기 전까지의 기간을 의미하고, 파워 오프 기간은 화면이 오프된 후부터 시스템 전원이 해제될 때까지의 기간을 의미하며, 스크린 오프 기간은 시스템 전원은 인가되고 있으나 화면이 오프되어 있는 기간을 의미할 수 있다.
한편, 도 8a 및 8b을 참조하면, 정전류원 회로(111)와 PWM 회로(112)에는 서로 다른 별도의 구동 전압(즉, 제 1 구동 전압(VDD_CCG) 및 제 2 구동 전압(VDD_PWM))이 인가되는 것을 볼 수 있다.
만일, 하나의 구동 전압(예를 들어, VDD)을 정전류원 회로(111)와 PWM 회로(112)에 공통적으로 사용한다면, 무기 발광 소자(20)로 구동 전류를 인가하기 위해 구동 전압을 사용하는 정전류원 회로(111)와, 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)의 온/오프 제어를 통해 구동 전류의 펄스 폭만을 제어하는 PWM 회로(112)가 동일한 구동 전압(VDD)을 이용하는 것은 문제가 될 수 있다.
구체적으로, 실제 디스플레이 패널(100)은 영역별로 저항값에 차이가 있다. 따라서, 구동 전류가 흐를 때 영역별로 IR 드랍값에 차이가 발생하며, 이로 인해, 디스플레이 패널(100)의 위치에 따라 구동 전압(VDD)의 차이가 발생하게 된다.
따라서, 도 6에 도시된 회로 구조에서 PWM 회로(112)와 정전류원 회로(111)가 구동 전압(VDD)을 공통으로 사용하는 경우, 동일한 PWM 데이터 전압에 대해 영역별로 PWM 회로(112)의 동작 시점이 달라지게 되는 문제가 발생한다. 이는, 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)의 소스 단자에 구동 전압(VDD)이 인가되므로, 구동 전압(VDD)의 변화에 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)의 온/오프 동작이 영향을 받게 되기 때문이다.
이와 같은 문제는, 도 8a에 도시된 바와 같이, 정전류원 회로(111) 및 PWM 회로(112)에 각각 별도의 구동 전압을 인가함으로써 해결될 수 있다.
즉, 구동 전류가 흐를 때 상술한 바와 같이 정전류원 회로(111)의 구동 전압(VDD_CCG)이 디스플레이 패널(100)의 영역별로 달라지더라도, PWM 회로(112)에는 구동 전류가 흐르지 않아 영역별로 차이가 없는 별도의 구동 전압(VDD_PWM)이 인가되므로, 상술한 문제점이 해결될 수 있다.
이하에서, 도 8a 및 도 8b를 참조하여 센싱 구동 구간에서 디스플레이 장치(1000)의 동작에 대해 보다 자세히 설명한다.
구체적으로, PWM 회로(112) 센싱 구간(①) 동안, 데이터 신호 라인(Vdata)에는 데이터 드라이버(510)로부터 제 2 특정 전압이 인가된다. 제 2 특정 전압은 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)를 온시키기 위한 기설정된 임의의 전압일 수 있다. 이때, 제어 신호 SPWM(n)에 따라 트랜지스터(T_spwm)가 온되며, 온된 트랜지스터(T_spwm)를 통해 제 2 특정 전압이 A 노드에 입력된다.
PWM 회로(112) 센싱 구간(①)에는, 제어 신호 PWM_Sen(n)에 따라 트랜지스터(T_psen)가 온되며, 온된 트랜지스터(T_psen)를 통해 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)를 흐르는 제 2 전류가 센싱부(200)로 전달된다.
한편, PWM 회로(112) 센싱 구간(①) 동안, 센싱부(200)의 제 1 스위치(213)는 제어 신호 Spre에 따라 온 및 오프된다. 이하에서는, PWM 회로(112) 센싱 구간(①) 내에서 제 1 스위치(213)가 온된 기간을 제 1 초기화 기간으로, 오프된 기간을 제 1 센싱 기간으로 지칭하여 설명한다.
제 1 초기화 기간에는 제 1 스위치(213)가 온된 상태이므로, 앰프(211)의 출력 단자(Vout)에는 앰프(211)의 비 반전 입력 단자(+)로 입력되는 기준 전압(Vpre)이 유지된다.
제 1 센싱 기간에는 제 1 스위치(213)가 오프되므로, 앰프(211)는 전류 적분기로 동작하여 제 2 전류를 적분한다. 이때, 제 1 센싱 기간에서 앰프(211)의 반전 입력 단자(-)로 유입되는 제 2 전류에 의해 적분 커패시터(212)의 양단 전압차는 센싱 시간이 경과할수록, 즉 축적되는 전하량이 증가할수록 커진다.
그런데, 앰프(211)의 가상 접지(Virtual Ground) 특성상, 제 1 센싱 기간에서 반전 입력 단자(-)의 전압은 적분 커패시터(212)의 전압차 증가에 상관없이 기준 전압(Vpre)으로 유지되므로, 적분 커패시터(212)의 양단 전압차에 대응하여 앰프(211)의 출력 단자(Vout)의 전압이 낮아지게 된다.
이러한 원리로, 제 1 센싱 기간에서 센싱부(200)로 유입되는 제 2 전류는 적분 커패시터(212)를 통해 전압값인 적분값 Vpsen으로 축적된다. 앰프(211)의 출력 단자(Vout)의 전압의 하강 기울기는 제 2 전류가 클수록 증가하므로 적분값 Vpsen의 크기는 제 2 전류가 클수록 작아진다.
적분값 Vpsen은 제 1 센싱 기간에서 제 2 스위치(214)가 온 상태로 유지되는 동안 ADC(220)로 입력되며, ADC(200)에서 제 2 센싱 데이터로 변환된 후 보정부(300)로 출력되게 된다.
한편, 정전류원 회로(111) 센싱 구간(②) 동안, 데이터 신호 라인(Vdata)에는 데이터 드라이버(510)로부터 제 1 특정 전압이 인가된다. 제 1 특정 전압은 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)를 온시키기 위한 기설정된 임의의 전압이다. 이때, 제어 신호 SCCG(n)에 따라 트랜지스터(T_scc)가 온되며, 온된 트랜지스터(T_scc)를 통해 제 1 특정 전압이 C 노드에 입력된다.
정전류원 회로(111) 센싱 구간에는, 제어 신호 CCG_Sen(n)에 따라 트랜지스터(T_csen)가 온되며, 온된 트랜지스터(T_csen)를 통해 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)를 흐르는 제 1 전류가 센싱부(200)로 전달된다.
한편, 정전류원 회로(111) 센싱 구간 동안에도, 센싱부(200)의 제 1 스위치(213)는 제어 신호 Spre에 따라 온 및 오프된다. 이하에서는, 정전류원 회로(111) 센싱 구간 내에서 제 1 스위치(213)가 온된 기간을 제 2 초기화 기간으로, 오프된 기간을 제 2 센싱 기간으로 지칭하여 설명한다.
제 2 초기화 기간에는 제 1 스위치(213)가 온된 상태이므로, 앰프(211)의 출력 단자(Vout)에는 앰프(211)의 비 반전 입력 단자(+)로 입력되는 기준 전압(Vpre)이 유지된다.
제 2 센싱 기간에는 제 1 스위치(213)가 오프되므로, 앰프(211)는 전류 적분기로 동작하여 제 1 전류를 적분한다. 이때, 제 2 센싱 기간에서 앰프(211)의 반전 입력 단자(-)로 유입되는 제 1 전류에 의해 적분 커패시터(212)의 양단 전압차는 센싱 시간이 경과할수록, 즉 축적되는 전하량이 증가할수록 커진다.
그런데, 앰프(211)의 가상 접지(Virtual Ground) 특성상, 제 2 센싱 기간에서 반전 입력 단자(-)의 전압은 적분 커패시터(212)의 전압차 증가에 상관없이 기준 전압(Vpre)으로 유지되므로, 적분 커패시터(212)의 양단 전압차에 대응하여 앰프(211)의 출력 단자(Vout)의 전압이 낮아지게 된다.
이러한 원리로, 제 2 센싱 기간에서 센싱부(200)로 유입되는 제 1 전류는 적분 커패시터(212)를 통해 전압값인 적분값 Vcsen으로 축적된다. 앰프(211)의 출력 단자(Vout)의 전압의 하강 기울기는 제 1 전류가 클수록 증가하므로 적분값 Vcsen의 크기는 제 1 전류가 클수록 작아진다.
적분값 Vcsen은 제 2 센싱 기간에서 제 2 스위치(214)가 온 상태로 유지되는 동안 ADC(220)로 입력되며, ADC(220)에서 제 1 센싱 데이터로 변환된 후 보정부(300)로 출력되게 된다.
이에 따라, 전술한 바와 같이, 보정부(300)는 제 1 및 제 2 센싱 데이터에 기초하여 제 1 및 제 2 보상값을 각각 획득하고, 획득된 제 1 및 제 2 보상값을 메모리(미도시)에 저장 내지 업데이트 할 수 있다. 이후, 디스플레이 구동이 수행될 때, 보정부(300)는 제 1 및 제 2 보상값에 기초하여 서브 픽셀 회로(110)에 인가될 정전류원 데이터 전압 및 PWM 데이터 전압을 각각 보정할 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 상기 제 1 특정 전압 및 제 2 특정 전압은, 한 영상 프레임 당 하나의 로우 라인에 대응되는 픽셀 회로들에 인가될 수 있다. 즉, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 한 영상 프레임 당 하나의 로우 라인에 대해 상술한 센싱 구동이 수행될 수 있다. 이때, 상술한 센싱 구동은 로우 라인 순으로 진행될 수 있다.
따라서, 예를 들어, 디스플레이 패널(100)이 270개의 로우 라인으로 이루어진 경우라면, 첫번째 영상 프레임에 대해 1번 로우 라인에 포함된 픽셀 회로들에 대한 상술한 센싱 구동이 수행되고, 두번째 영상 프레임에 대해 2번 로우 라인에 포함된 픽셀 회로들에 대한 상술한 센싱 구동이 수행될 수 있다.
이와 같은 방식으로, 270번째 영상 프레임에 대해 270번 로우 라인에 포함된 픽셀 회로들에 대한 센싱 구동이 수행됨으로써, 디스플레이 패널(100)에 포함된 전체 픽셀 회로들에 대한 센싱 구동이 1회 완료될 수 있다.
한편, 본 개시의 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 제 1 특정 전압 및 제 2 특정 전압은, 한 영상 프레임 당 복수의 로우 라인에 대응되는 픽셀 회로들에 인가될 수 있다. 즉, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 한 영상 프레임 당 복수의 로우 라인에 대해 상술한 센싱 구동이 수행될 수 있다. 이때에도, 상술한 센싱 구동은 로우 라인 순으로 진행될 수 있다.
따라서, 예를 들어, 디스플레이 패널(100)이 270개의 로우 라인을 포함하고, 한 영상 프레임 당 3개의 로우 라인에 대해 상술한 센싱 구동이 수행되는 경우를 가정하면, 첫번째 영상 프레임에 대해 1번부터 3번 로우 라인에 포함된 픽셀 회로들에 대한 상술한 센싱 구동이 수행되고, 두번째 영상 프레임에 대해 4번부터 6번 로우 라인에 포함된 픽셀 회로들에 대한 상술한 센싱 구동이 수행될 수 있다.
이와 같은 방식으로, 90번째 영상 프레임에 대해 268번부터 270번 로우 라인에 포함된 픽셀 회로들에 대한 상술한 센싱 구동이 수행됨으로써, 디스플레이 패널(100)에 포함된 전체 픽셀 회로들에 대한 센싱 구동이 1회 완료될 수 있다. 따라서, 이 경우에는 270번째 영상 프레임에 대한 구동이 완료되면, 디스플레이 패널(100)에 포함된 전체 픽셀 회로들에 대해 상술한 센싱 구동이 3회 완료되게 된다.
한편, 도 8b에서는 SPWM(n) 및 SCCG(n) 순으로 영상 데이터 전압 설정과 관련된 제어 신호가 인가되는 것을 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 SCCG(n) 신호가 먼저 인가되고, SPWM(n) 신호가 그 이후에 인가될 수도 있음은 물론이다.
또한, 이상에서는, PWM 회로(112) 센싱 구간(①) 및 정전류원 회로(111) 센싱 구간(②) 순으로 센싱 구동이 진행되는 것을 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 정전류원 회로(111) 센싱 구간(②)이 먼저 진행되고, PWM 회로(112) 센싱 구간(①)이 그 이후에 진행되는 것도 가능함은 물론이다.
또한, 이상에서는, 센싱 구동이 디스플레이 구동 이후에 진행되는 것을 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 센싱 구동이 먼저 진행되고, 디스플레이 구동이 그 이후에 진행되는 것도 가능하다.
이하에서는, 도 9a 내지 도 13b를 참조하여 본 개시의 다양한 실시 예들을 설명한다. 이때, 각 실시 예들은 도 8a 및 도 8b를 통해 전술한 것과 구성 및 동작 원리가 유사하므로, 중복 설명은 생략하고, 차이점을 위주로 설명한다.
도 9a는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 서브 픽셀 회로(110) 및 센싱부(200)의 상세 회로도이고, 도 9b는 도 9a에 도시된 디스플레이 장치(1000)의 구동 타이밍도이다.
도 9a에 도시된 서브 픽셀 회로(110)는, PWM 데이터 전압과 정전류원 데이터 전압이 별도의 데이터 라인(Vdata_PWM, Vdata_CCG)을 통해 인가되며, 트랜지스터(T_spwm, T_scc)를 제어하기 위해 하나의 제어 신호 SP(n)이 이용되는 것을 제외하고는, 도 8a에 도시된 서브 픽셀 회로(110)와 동일하다.
전술한 바와 같이, PWM 데이터 전압은 구동 전압(VDD_PWM)보다 높은 전압을사용하고, 정전류원 데이터 전압은 구동 전압(VDD_CCG)보다 낮은 전압을 사용한다.
한편, 구동 전압(VDD_CCG)과 구동 전압(VDD_PWM)이 서로 다른 라인을 통해 별도로 서브 픽셀 회로(110)에 인가됨을 별론, 그 크기는 같은 전압이 이용될 수 있다. 이 경우, PWM 데이터 전압은 정전류원 데이터 전압 보다 상대적으로 높은 전압이 된다.
이때, 도 8a 및 도 8b에서 전술한 실시 예의 경우, 데이터 드라이버(510)는, 데이터 라인(Vdata)를 통해 상대적으로 높은 PWM 데이터 전압과 상대적으로 낮은 정전류원 데이터 전압을 교번적으로 서브 픽셀 회로(110)에 인가해야 하므로, 발열 현상이 발생할 수 있다.
따라서, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, PWM 데이터 전압을 인가하기 위한 제 1 데이터 드라이버(미도시) 및 정전류원 데이터 전압을 인가하기 위한 제 2 데이터 드라이버(미도시)와 같은 별도의 드라이버를 이용하여 PWM 데이터 전압과 정전류원 데이터 전압을 각각 인가함으로써 상술한 발열 현상이 생기는 것을 막을 수 있다. 이때, 각 데이터 전압은 별도의 데이터 라인(Vdata_PWM, Vdata_CCG)을 통해 서브 픽셀(110)로 각각 인가되게 된다.
이 경우, 도 9b에 도시된 바와 같이, PWM 데이터 전압과 정전류원 데이터 전압이 서브 픽셀 회로에 동시에 인가될 수 있으므로, 도 8b의 구동 방식에 비해 발광 구간을 더 확보할 수 있는 장점도 있다.
다만, 필요한 데이터 드라이버의 개수가 증가하므로, 비용 측면에서는 도 8a 및 도 8b의 실시 예가 유리할 것이다.
도 10a는 본 개시의 또 다른 일 실시 예에 따른 서브 픽셀 회로(110) 및 센싱부(200)의 상세 회로도이고, 도 10b는 도 10a에 도시된 디스플레이 장치(1000)의 구동 타이밍도이다.
도 10a에 도시된 서브 픽셀 회로(110)는, 무기 발광 소자(20)가 구동 전압 단자(VDD_CCG) 쪽으로 이동하고, 무기 발광 소자(20)의 양 단에 트랜지스터(T_ini)가 연결된 것을 제외하고는, 도 8a과 동일하다.
도 8a와 같이, 무기 발광 소자(20)의 캐소드 단자가 공통 전극인 그라운드 단자(VSS)에 연결되는 구조를 공통 캐소드 연결 구조라 하고, 도 9a와 같이, 무기 발광 소자(20)의 애노드 단자가 공통 전극인 구동 전압 단자(VDD_CCG)에 연결되는 구조를 공통 애노드 연결 구조라 부를 수 있다.
공통 애노드 연결 구조의 경우, 공통 캐소드 연결 구조와 달리, 구동 전류가 무기 발광 소자(20)를 흐를 때 순방향 전압(Vf) 강하가 발생하더라도, 강하된 전압만큼 커패시터 (C_cc)를 통해 C 노드 전압이 보상되므로, 순방향 전압 강하와 무관하게 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)의 소스 및 드레인 단자 사이의 전압이 유지된다. 따라서, 무기 발광 소자(20)의 순방향 전압 편차가 보상되는 효과가 있다.
한편, 데이터 설정 구간이나 센싱 구동 구간에는 무기 발광 소자(20)가 발광하면 안되며, 발광 구간에는 무기 발광 소자(20)로 구동 전류가 흘러야 하므로, 도 9b에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(T_ini)가 발광 구간에서만 제어 신호 Vinitial(n)에 의해 오프되는 것을 볼 수 있다 .
도 11a 및 도 11b는, 공통 애노드 연결 구조에서, PWM 데이터 전압과 정전류원 데이터 전압이 별도의 데이터 라인(Vdata_PWM, Vdata_CCG)을 통해 인가되는 실시 예를 도시한 회로도 및 타이밍도이다.
도 10a 및 도 10b 실시 예와, 도 11a 및 도 11b 실시 예의 차이점 및 장단점은, 도 9a 및 도 9b에서 전술한 것과 같으므로, 이하 중복 설명은 생략한다.
도 12a 및 도 12b는, 전술한 실시 예들과 달리, 서브 픽셀 회로(110)의 트랜지스터들이 NMOSFET으로 구현된 실시 예를 도시한, 회로도 및 구동 타이밍도이다.
도 12a에 도시된 TFT는 모두 N 타입의 산화물 TFT이다. 따라서, 도 12a의 서브 픽셀 회로(110)는, TFT의 타입 차이로 인해, 무기 발광 소자(20)가 애노드 공통 구조를 갖고, 커패시터(C_cc)가 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 단자와 소스 단자 사이에 배치된 것을 제외하고는, 도 8a에 도시된 서브 픽셀 회로와 구조가 동일한 것을 볼 수 있다.
또한, 도 12b에 도시된 각종 구동 신호들 역시, TFT의 타입 차이로 인한 신호들의 극성의 차이를 제외하고는, 도 8b와 동일다는 것을 알 수 있다.
따라서, PMOSFET에 관한 전술한 설명들을 통해, 도 12a에 도시된 회로도 및 도 12b에 도시된 타이밍도가 충분히 이해될 수 있을 것이다.
산화물 TFT의 경우, a-si TFT에 비해 반응 속도가 빠르므로, 고해상도를 선명하게 구현할 수 있다. 또한, 반응 속도가 빠르므로 집적화가 가능하여 베젤을 얇게 만들 수 있다. 또한, LTPS TFT에 비해 제조 공정이 간단하여 생산 라인 구축에 비용이 절감될 수 있다. 또한, LTPS에 비해 균일도가 높고, LTPS처럼 별도의 결정화 과정이 필요하지 않기 때문에 대형 패널을 만드는데 유리한 장점이 있다.
도 13a 및 도 13b는, 서브 픽셀 회로(110)의 트랜지스터들이 NMOSFET으로 구현된 경우, PWM 데이터 전압과 정전류원 데이터 전압이 별도의 데이터 라인(Vdata_PWM, Vdata_CCG)을 통해 인가되는 실시 예를 도시한 회로도 및 타이밍도이다.
도 12a 및 도 12b 실시 예와, 도 13a 및 도 13b 실시 예의 차이점 및 장단점은, 도 9a 및 도 9b에서 전술한 것과 같으므로, 이하 중복 설명은 생략한다.
도 14a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널(100)의 단면도이다. 도 14a에서는 설명의 편의를 위해, 디스플레이 패널(100)에 포함된 하나의 픽셀만을 도시하였다.
도 14a에 따르면, 디스플레이 패널(100)은 글래스 기판(80), TFT 층(70) 및 무기 발광 소자 R, G, B(20-1, 20-2, 20-3)를 포함한다. 이때, 전술한 서브 픽셀 회로(110)는 TFT(Thin Film Transistor)로 구현되어, 글래스 기판(80)상의 TFT 층(70)에 포함될 수 있다.
무기 발광 소자 R, G, B(20-1, 20-2, 20-3) 각각은, 대응되는 서브 픽셀 회로(110)와 전기적으로 연결되도록 TFT 층(70) 위에 실장되어 전술한 서브 픽셀을 구성할 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, TFT 층(70)에는 무기 발광 소자(20-1, 20-2, 20-3)로 구동 전류를 제공하는 서브 픽셀 회로(110)가 무기 발광 소자(20-1, 20-2, 20-3)별로 존재하며, 무기 발광 소자(20-1, 20-2, 20-3) 각각은 대응되는 서브 픽셀 회로(110)와 전기적으로 연결되도록 TFT 층(70) 위에 각각 실장 내지 배치될 수 있다.
한편, 도 14a에서는 무기 발광 소자 R, G, B(20-1, 20-2, 20-3)가 플립 칩(flip chip) 타입의 마이크로 LED인 것을 예로 들어 도시하였다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 무기 발광 소자 R, G, B(20-1, 20-2, 20-3)는 수평(lateral) 타입이나 수직(vertical) 타입의 마이크로 LED가 될 수도 있다.
도 14b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널(100)의 단면도이다.
도 14b에 따르면, 디스플레이 패널(100)은, 글래스 기판(80)의 일면에 형성된 TFT 층(70), TFT 층(70) 위에 실장된 무기 발광 소자 R, G, B(20-1, 20-2, 20-3), 구동부 및 센싱부(500, 200), 그리고, TFT 층(70)에 형성된 서브 픽셀 회로(110)와 구동부 및 센싱부(500, 200)를 전기적으로 연결하기 위한 연결 배선(90)을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 구동부(500)에 포함될 수 있는 각종 구성들 중 적어도 일부는, 별도의 칩 형태로 구현되어 글래스 기판(80)의 후면에 배치되고, 연결 배선(90)을 통해 TFT 층(70)에 형성된 서브 픽셀 회로들(110)과 연결될 수 있다.
이와 관련하여, 도 14b를 참조하면, TFT 층(70)에 포함된 서브 픽셀 회로들(110)은 TFT 패널(이하, TFT 층(70)과 글래스 기판(80)을 합하여 TFT 패널이라 한다.)의 에지(또는 측면)에 형성된 연결 배선(90)을 통해 구동부(500)와 전기적으로 연결되는 것을 볼 수 있다.
이와 같이, 디스플레이 패널(100)의 에지 영역에 연결 배선(90)을 형성하여 TFT 층(70)에 포함된 서브 픽셀 회로들(110)과 구동부(500)를 연결하는 이유는, 글래스 기판(80)를 관통하는 홀(Hole)을 형성하여 서브 픽셀 회로들(110)과 구동부(500)를 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, 이상에서는, TFT 층(70)에 서브 픽셀 회로(110)가 구현되는 예를 설명하였다. 그러나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 다른 일 실시 예에 따르면, 서브 픽셀 회로(110) 구현 시, TFT 층(70)을 이용하지 않고, 서브 픽셀 단위 또는 픽셀 단위로, 초소형 마이크로 칩 형태의 픽셀 회로칩을 구현하고, 이를 기판(80) 위에 실장하는 것도 가능하다. 이때, 서브 픽셀 칩이 실장되는 위치는, 예를 들어, 대응되는 무기 발광 소자(120) 주변일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들에서, TFT 층(또는 TFT 패널)을 구성하는 TFT는 특정 구조나 타입으로 한정되지 않는다, 즉, 본 개시의 다양한 예들에서 인용된 TFT는, LTPS(Low Temperature Poly Silicon) TFT, 산화물(oxide) TFT, 실리콘(poly silicon or a-silicon) TFT, 유기 TFT, 그래핀 TFT 등으로도 구현될 수 있으며, Si wafer CMOS공정에서 P type(or N-type) MOSFET만 만들어 적용할 수도 있다.
이상에서, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 디스플레이 패널(100)은, 단일 단위로 웨어러블 기기(wearable device), 포터블 기기(portable device), 핸드헬드 기기(handheld device) 및 디스플레이가 필요한 각종 전자 제품이나 전장 제품에 적용될 수 있다.
또한, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 디스플레이 패널(100)은, 복수의 디스플레이 패널(100)의 조립 배치를 통해, 퍼스널 컴퓨터(personal computer)용 모니터, TV 등과 같은 소형 디스플레이 장치 및 디지털 사이니지(digital signage), 전광판(electronic display) 등과 같은 대형 디스플레이 장치에 적용될 수도 있다.
이상 설명한 바와 같은 본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 무기 발광 소자가 발광하는 빛의 파장이 계조에 따라 변화되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 구동 트랜지스터들 간의 문턱 전압 및 이동도 차이, 또는 무기 발광 소자들의 순방향 전압 편차로 인해 영상에 나타날 수 있는 얼룩을 용이하게 보상할 수 있다. 또한, 색상의 보정이 용이해 진다.
또한, 모듈 형태의 디스플레이 패널들을 조합하여 대면적 디스플레이 패널을 구성하는 경우나, 하나의 대형 디스플레이 패널을 구성하는 경우에도, 보다 용이하게 얼룩 보상 및 색상 보정이 가능하다.
또한, 보다 최적화된 구동 회로의 설계가 가능하며, 안정적이고 효율적으로 무기 발광 소자를 구동할 수 있게 된다.
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 장치
100 : 디스플레이 패널 200 : 센싱부
300 : 보정부 500 : 구동부

Claims (18)

  1. 디스플레이 장치에 있어서,
    서로 다른 색상의 복수의 무기 발광 소자로 구성된 각 픽셀이 복수의 로우 라인에 배치된 픽셀 어레이, 및 상기 복수의 무기 발광 소자 별로 마련되며, 영상 데이터 전압에 기초하여 무기 발광 소자를 구동하는 서브 픽셀 회로를 포함하는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널의 각 로우 라인에 포함된 서브 픽셀 회로들에 로우 라인 순으로 상기 영상 데이터 전압을 설정하고, 상기 복수의 로우 라인 중 연속된 일부의 로우 라인들에 포함된 무기 발광 소자들이 상기 설정된 영상 데이터 전압에 기초하여 로우 라인 순으로 발광하도록 상기 연속된 일부의 로우 라인들에 포함된 픽셀 회로들을 구동하는 구동부;
    상기 픽셀 회로에 인가되는 특정 전압에 기초하여 상기 픽셀 회로에 포함된 구동 트랜지스터를 흐르는 전류를 센싱하고, 상기 센싱된 전류에 대응되는 센싱 데이터를 출력하는 센싱부; 및
    상기 센싱 데이터에 기초하여 상기 픽셀 회로로 인가되는 영상 데이터 전압을 보정하는 보정부;를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 각 로우 라인에 대한 데이터 설정 구간 동안, 상기 각 로우 라인에 포함된 서브 픽셀 회로들에 상기 영상 데이터 전압을 설정하고, 상기 연속된 적어도 일부의 로우 라인들 각각에 포함된 무기 발광 소자들이 각 로우 라인에 대한 복수의 발광 구간에서 상기 설정된 영상 데이터 전압에 기초하여 발광하도록 상기 픽셀 회로들을 구동하는 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 구간 중 첫 번째 발광 구간은, 상기 데이터 설정 구간과 시간적으로 연속되고,
    상기 복수의 발광 구간 각각은, 기설정된 시간 간격을 갖는 디스플레이 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 로우 라인은, 연속된 로우 라인들을 각각 포함하는 복수의 그룹으로 구분되고,
    상기 구동부는,
    제 1 영상 프레임 구간 동안, 상기 복수의 로우 라인의 첫 번째 로우 라인부터 마지막 로우 라인까지 로우 라인 순으로 각 로우 라인에 포함된 픽셀 회로들에 제 1 영상 데이터 전압을 설정하고,
    상기 제 1 영상 프레임 구간 동안, 상기 설정된 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여, 상기 복수의 그룹 중 하나의 그룹에 포함된 무기 발광 소자들이 로우 라인 순으로 발광한 후, 연속된 적어도 2 개의 그룹 각각에 포함된 무기 발광 소자들이 로우 라인 순으로 발광하도록 상기 디스플레이 패널을 구동하며,
    상기 연속된 적어도 2 개의 그룹은, 상기 하나의 그룹을 포함하는 디스플레이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 제 1 영상 프레임 구간 이전의 제 2 영상 프레임 구간 동안, 상기 복수의 로우 라인의 첫 번째 로우 라인부터 마지막 로우 라인까지 로우 라인 순으로 상기 각 로우 라인에 포함된 픽셀 회로들에 제 2 영상 데이터 전압을 설정하고,
    상기 제 1 영상 프레임 구간 동안, 상기 복수의 그룹 중 상기 제 1 영상 데이터 전압에 기초하여 구동되는 적어도 하나의 그룹을 제외한 나머지 그룹 각각에 포함된 무기 발광 소자들이 상기 제 2 영상 데이터 전압에 기초하여 로우 라인 순으로 발광하도록 상기 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 제 1 영상 프레임 구간 동안, 상기 복수의 그룹 각각의 각 로우 라인에 포함된 무기 발광 소자들이, 각 로우 라인에 대한 복수의 발광 구간에서, 상기 제 1 또는 제 2 영상 데이터 전압 중 적어도 하나에 기초하여 복수 회 발광하도록 상기 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 영상 데이터 전압은, 정전류원 데이터 전압 및 PWM(pulse width modulation) 데이터 전압을 포함하고,
    상기 서브 픽셀 회로는,
    제 1 구동 트랜지스터를 포함하고, 상기 정전류원 데이터 전압에 기초하여 상기 무기 발광 소자에 제공되는 구동 전류의 크기를 제어하는 정전류원 회로; 및
    제 2 구동 트랜지스터를 포함하고, 상기 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 구동 전류의 구동 시간을 제어하는 PWM 회로;를 포함하는 디스플레이 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 서브 픽셀 회로는,
    게이트 단자가 상기 제 2 구동 트랜지스터와 연결되고, 소스 단자 또는 드레인 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터와 연결되는 제 1 트랜지스터;를 포함하며,
    상기 정전류원 회로는,
    상기 제 1 트랜지스터가 온된 동안, 상기 제 1 구동 트랜지스터를 통해 흐르는 상기 정전류원 데이터 전압에 대응되는 크기의 상기 구동 전류를 상기 무기 발광 소자로 제공하고,
    상기 PWM 회로는,
    상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 상기 PWM 데이터 전압이 설정된 상태에서, 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자의 전압이 스윕 전압에 따라 변화하여 상기 제 2 구동 트랜지스터가 온되면, 상기 제 1 트랜지스터를 오프시키는 디스플레이 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 PWM 회로는,
    각 발광 구간 시작 전에, 상기 제 1 트랜지스터를 온 시키기 위한 리셋부;를 포함하는 디스플레이 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 트랜지스터, 상기 제 2 구동 트랜지스터 및 상기 제 1 트랜지스터는, PMOSFET이고,
    상기 제 1 트랜지스터는, 게이트 단자가 상기 제 2 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 소스 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되며,
    상기 무기 발광 소자는,
    애노드 단자가 상기 제 1 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 캐소드 단자가 그라운드 전압 단자에 연결되는 디스플레이 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 트랜지스터, 상기 제 2 구동 트랜지스터 및 상기 제 1 트랜지스터는, PMOSFET이고,
    상기 제 1 트랜지스터는, 게이트 단자가 상기 제 2 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 소스 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되며,
    상기 무기 발광 소자는,
    애노드 단자가 구동 전압 단자에 연결되고, 캐소드 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터의 소스 단자에 연결되고,
    상기 서브 픽셀 회로는,
    상기 무기 발광 소자와 병렬 연결되며, 상기 데이터 설정 구간 동안 온되고 상기 복수의 발광 구간 각각에서 오프되는 제 2 트랜지스터;를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 트랜지스터, 상기 제 2 구동 트랜지스터 및 상기 제 1 트랜지스터는, NMOSFET이고,
    상기 제 1 트랜지스터는, 게이트 단자가 상기 제 2 구동 트랜지스터의 소스 단자에 연결되고, 드레인 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터의 소스 단자에 연결되며,
    상기 무기 발광 소자는,
    애노드 단자가 구동 전압 단자에 연결되고, 캐소드 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 디스플레이 장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 특정 전압은, 상기 정전류원 회로에 인가되는 제 1 특정 전압 및 상기 PWM 회로에 인가되는 제 2 특정 전압을 포함하고,
    상기 센싱부는,
    상기 제 1 특정 전압에 기초하여 상기 제 1 구동 트랜지스터를 흐르는 제 1 전류를 센싱하고, 상기 센싱된 제 1 전류에 대응되는 제 1 센싱 데이터를 출력하고,
    상기 제 2 특정 전압에 기초하여 상기 제 2 구동 트랜지스터를 흐르는 제 2 전류를 센싱하고, 상기 센싱된 제 2 전류에 대응되는 제 2 센싱 데이터를 출력하는 디스플레이 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 서브 픽셀 회로는,
    상기 제 1 전류를 상기 센싱부로 전달하기 위한 제 3 트랜지스터 및 상기 제 2 전류를 상기 센싱부로 전달하기 위한 제 4 트랜지스터;를 포함하고,
    상기 제 1 특정 전압이 상기 정전류원 회로에 인가되는 동안 상기 제 3 트랜지스터를 통해 상기 제 1 전류를 상기 센싱부로 제공하고, 상기 제 2 특정 전압이 상기 PWM 회로에 인가되는 동안 상기 제 4 트랜지스터를 통해 상기 제 2 전류를 상기 센싱부로 제공하는 디스플레이 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 보정부는,
    상기 제 1 센싱 데이터에 기초하여 상기 정전류원 데이터 전압을 보정하고, 상기 제 2 센싱 데이터에 기초하여 상기 PWM 데이터 전압을 보정하는 디스플레이 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는,
    한 영상 프레임의 블랭킹 구간 내에서 인가되는 상기 특정 전압에 기초하여 상기 구동 트랜지스터를 흐르는 전류를 센싱하고, 상기 센싱된 전류에 대응되는 센싱 데이터를 출력하는 디스플레이 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    영상 프레임 마다, 상기 픽셀 어레이의 전체 로우 라인 중 일부 로우 라인에 대응되는 서브 픽셀 회로들에 상기 특정 전압을 인가하는 디스플레이 장치.
  18. 제 7 항에 있어서,
    상기 정전류원 데이터 전압은, 상기 서브 픽셀 회로를 구동하는 구동 전압보다 낮은 값을 갖고, 상기 PWM 데이터 전압은, 상기 구동 전압 보다 높은 값을 가지며,
    상기 구동부는,
    상기 정전류원 회로에 상기 정전류원 데이터 전압을 인가하기 위한 제 1 데이터 드라이버; 및
    상기 PWM 회로에 상기 PWM 데이터 전압을 인가하기 위한 제 2 데이터 드라이버;를 포함하는 디스플레이 장치.
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