KR20220045511A

KR20220045511A - 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR20220045511A
Application number: KR1020200128365A
Authority: KR
Inventors: 김진호; 김용상; 오동건; 오종수; 정은교
Original assignee: 삼성전자주식회사; 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2020-10-05
Filing date: 2020-10-05
Publication date: 2022-04-12
Also published as: US20230237958A1; WO2022075573A1; EP4207158A1; EP4207158A4

Abstract

디스플레이 장치가 개시된다. 본 디스플레이 장치는, 복수의 무기 발광 소자를 포함하는 각 픽셀이 복수의 로우 라인에 배치된 픽셀 어레이, 및 복수의 무기 발광 소자 별로 마련되며, 인가되는 영상 데이터 전압에 기초하여 대응되는 무기 발광 소자를 구동하는 서브 픽셀 회로를 포함하는 디스플레이 패널, 서브 픽셀 회로에 인가되는 특정 전압에 기초하여 서브 픽셀 회로에 포함된 구동 트랜지스터를 흐르는 전류를 센싱하고, 센싱된 전류에 대응되는 센싱 데이터를 출력하는 센싱부, 및 센싱 데이터에 기초하여 서브 픽셀 회로로 인가되는 영상 데이터 전압을 보정하는 보정부를 포함하고, 구동 트랜지스터는, PMOSFET이고, 무기 발광 소자는, 구동 전압이 인가되는 공통 전극에 애노드 전극이 연결되고, 구동 트랜지스터의 소스 단자에 캐소드 전극이 연결된다.

Description

디스플레이 장치{DISPLAY APPARATUS}

본 개시는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자발광 소자로 이루어진 픽셀 어레이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

적색 LED(Light Emitting Diode), 녹색 LED, 청색 LED와 같은 무기 발광 소자(여기서, LED는 무기 발광 소자를 말한다.)를 서브 픽셀로 구동하는 디스플레이 장치에서는, 각 서브 픽셀을 구동하기 위해 서브 픽셀마다 구동 회로(이하, 서브 픽셀 회로라 한다.)가 마련된다.

이때, 각 서브 픽셀 회로에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱 전압(Vth)이나 이동도(μ)가 구동 트랜지스터마다 차이가 있을 수 있다. 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 구동 트랜지스터의 전기적 특성의 편차는 영상의 화질 저하를 초래하므로 보상될 필요가 있다.

한편, 무기 발광 소자에 구동 전류가 흐를 때, 무기 발광 소자의 양 단에는 순방향 전압(Vf)만큼의 전압 강하가 발생한다. 이론적으로는 동일한 구동 전류에 대해 동일한 순방향 전압 강하가 발생해야 하나, 실제 무기 발광 소자의 순방향 전압(Vf)에는 차이가 있을 수 있다. 이러한 무기 발광 소자의 전기적 특성의 편차 역시 화질의 저하를 초래하므로 보상될 필요가 있다.

특히, PMOSFET으로 구동 트랜지스터를 구현하는 경우, 서브 픽셀 회로는, 안정적인 데이터 전압 설정을 위해, 무기 발광 소자의 캐소드 단자가 연결되는 전극을 공통 전극으로 사용하는 캐소드 공통 구조를 갖게 된다. 그러나, 이 경우, 무기 발광 소자의 순방향 전압 편차를 보상할 수 없어 문제가 된다.

본 개시의 목적은, 입력되는 영상 신호에 대해 향상된 색재현성 및 향상된 휘도 균일성(uniformity)을 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, 복수의 무기 발광 소자를 포함하는 각 픽셀이 복수의 로우 라인에 배치된 픽셀 어레이, 및 상기 복수의 무기 발광 소자 별로 마련되며, 인가되는 영상 데이터 전압에 기초하여 대응되는 무기 발광 소자를 구동하는 서브 픽셀 회로를 포함하는 디스플레이 패널; 상기 서브 픽셀 회로에 인가되는 특정 전압에 기초하여 상기 서브 픽셀 회로에 포함된 구동 트랜지스터를 흐르는 전류를 센싱하고, 상기 센싱된 전류에 대응되는 센싱 데이터를 출력하는 센싱부; 및 상기 센싱 데이터에 기초하여 상기 서브 픽셀 회로로 인가되는 영상 데이터 전압을 보정하는 보정부;를 포함하고, 상기 구동 트랜지스터는, PMOSFET이고, 상기 무기 발광 소자는, 구동 전압이 인가되는 공통 전극에 애노드 전극이 연결되고, 상기 구동 트랜지스터의 소스 단자에 캐소드 전극이 연결된다.

또한, 상기 영상 데이터 전압은, 정전류원 데이터 전압을 포함하고, 상기 서브 픽셀 회로는, 제 1 구동 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되는 상기 정전류원 데이터 전압에 기초하여 상기 무기 발광 소자에 제공되는 구동 전류의 크기를 제어하는 정전류원 회로;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 특정 전압은, 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되는 제 1 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 보정부는, 상기 제 1 센싱 데이터에 기초하여 상기 정전류원 데이터 전압을 보정할 수 있다.

또한, 상기 서브 픽셀 회로는, 소스 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 드레인 단자가 상기 센싱부에 연결되는 제 1 트랜지스터;를 포함하고, 상기 제 1 특정 전압이 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되는 동안 상기 제 1 트랜지스터를 통해 상기 제 1 전류를 상기 센싱부로 제공할 수 있다.

또한, 상기 정전류원 회로는, 상기 무기 발광 소자와 병렬 연결되는 제 2 트랜지스터;를 포함하고, 상기 정전류원 데이터 전압은, 상기 제 2 트랜지스터가 온된 상태에서 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되고, 상기 구동 전류는, 상기 제 2 트랜지스터가 오프된 상태에서 상기 무기 발광 소자를 흐를 수 있다.

또한, 상기 정전류원 회로는, 상기 제 1 구동 트랜지스터의 소스 단자 및 게이트 단자 사이에 연결된 제 1 커패시터;를 포함하고, 상기 제 1 커패시터 양단의 전압은, 상기 무기 발광 소자의 순방향 전압 강하와 무관하게 유지될 수 있다.

또한, 상기 영상 데이터 전압은, PWM 데이터 전압을 더 포함하고, 상기 서브 픽셀 회로는, 제 2 구동 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되는 상기 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 무기 발광 소자에 제공되는 구동 전류의 구동 시간을 제어하는 PWM 회로;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 특정 전압은, 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되는 제 1 특정 전압 및 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 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 출력하며, 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 서브 픽셀 회로는, 소스 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 드레인 단자가 상기 센싱부에 연결되는 제 1 트랜지스터; 및 소스 단자가 상기 제 2 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 드레인 단자가 상기 센싱부에 연결되는 제 3 트랜지스터;를 포함하고, 상기 제 1 특정 전압이 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되는 동안 상기 제 1 트랜지스터를 통해 상기 제 1 전류를 상기 센싱부로 제공하고, 상기 제 2 특정 전압이 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되는 동안 상기 제 3 트랜지스터를 통해 상기 제 2 전류를 상기 센싱부로 제공할 수 있다.

또한, 상기 서브 픽셀 회로는, 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 상기 정전류원 데이터 전압이 인가되고 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 상기 PWM 데이터 전압이 인가된 상태에서, 선형적으로 변화하는 스윕 전압이 인가되면, 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자의 전압이 상기 스윕 전압에 따라 변화하여 상기 제 2 구동 트랜지스터가 온될 때까지, 상기 정전류원 전압에 대응되는 크기의 구동 전류를 상기 무기 발광 소자로 제공할 수 있다.

또한, 상기 정전류원 회로는, 온된 동안 상기 정전류원 데이터 전압을 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가하기 위한 제 4 트랜지스터;를 포함하고, 상기 PWM 회로는, 선형적으로 변화하는 스윕 전압이 인가되는 일 단 및 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자와 연결되는 타 단을 포함하는 제 2 커패시터; 및 온된 동안 상기 PWM 데이터 전압을 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가하기 위한 제 5 트랜지스터;를 포함하고, 상기 제 2 구동 트랜지스터의 드레인 단자는, 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 연결될 수 있다.

또한, 상기 영상 데이터 전압은, 한 영상 프레임 시간 중 데이터 설정 구간 동안 상기 서브 픽셀 회로에 인가되고, 상기 무기 발광 소자는, 상기 한 영상 프레임 시간 중 발광 구간 내에서 상기 인가된 영상 데이터 전압에 기초하여 발광하며, 상기 서브 픽셀 회로는, 소스 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 드레인 단자가 그라운드 전압 단자에 연결되며, 상기 발광 구간 동안 온되는 제 5 트랜지스터;를 포함할 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 특정 전압은, 영상 프레임 마다, 상기 픽셀 어레이의 전체 로우 라인 중 일부 로우 라인에 대응되는 서브 픽셀 회로들에 인가될 수 있다.

또한, 상기 정전류원 회로 및 상기 PWM 회로는 상이한 구동 전압에 의해 구동될 수 있다.

또한, 상기 무기 발광 소자는, 100 마이크로미터 이하의 크기를 갖는 마이크로 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 구동 트랜지스터와 무기 발광 소자들의 전기적 특성 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, 무기 발광 소자가 발광하는 빛의 파장이 계조에 따라 변화되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 보다 최적화된 구동 회로의 설계가 가능하며, 안정적이고 효율적으로 무기 발광 소자를 구동할 수 있게 된다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 블럭도,
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 상세 블럭도,
도 4a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 센싱부의 구현 예를 도시한 도면,
도 4b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 다른 센싱부의 구현 예를 도시한 도면,
도 5a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 서브 픽셀 회로 및 센싱부의 상세 회로도,
도 5b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구동 타이밍도,
도 6a는 도 5b의 데이터 설정 구간에서 서브 픽셀 회로의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 6b는 도 5b의 발광 구간에서 서브 픽셀 회로의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 6c는 도 5b의 센싱 구동 구간에서 서브 픽셀 회로 및 구동부의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 7a는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 서브 픽셀 회로 및 센싱부의 상세 회로도,
도 7b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구동 타이밍도,
도 8a는 도 7b의 PWM 데이터 설정 구간에서 서브 픽셀 회로의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 8b는 도 7b의 정전류원 데이터 설정 구간에서 서브 픽셀 회로의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 8c는 도 7b의 발광 구간에서 서브 픽셀 회로의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 8d는 도 7b의 PWM 회로 센싱 구간에서 서브 픽셀 회로 및 구동부의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 8e는 도 7b의 정전류원 회로 센싱 구간에서 서브 픽셀 회로 및 구동부의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 9a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 단면도, 및
도 9b는 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 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 픽셀 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 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.

여기서, 무기 발광 소자는, 유기 재료를 이용하여 제작되는 OLED(Organic Light Emitting Diode)와는 다른, 무기 재료를 이용하여 제작되는 발광 소자를 말한다.

특히, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 무기 발광 소자는, 100 마이크로미터(μm) 이하의 크기를 갖는 마이크로 LED(Light Emitting Diode)(μ-LED)일 수 있다. 이 경우, 디스플레이 패널(100)은, 각 서브 픽셀이 마이크로 LED로 구현된 마이크로 LED 디스플레이 패널이 된다.

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.

그러나, 본 개시의 다양한 실시 예들에서, 무기 발광 소자가 반드시 마이크로 LED로 한정되는 것은 아니다.

한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 각 서브 픽셀(20-1, 20-2, 20-3)에는, 해당 서브 픽셀을 구성하는 무기 발광 소자를 구동하기 위한 서브 픽셀 회로가 마련될 수 있다.

이때, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 서브 픽셀 회로는, 구동 전류의 크기를 제어하여 무기 발광 소자를 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 구동하기 위한 정전류원 회로를 포함할 수 있다.

또한, 본 개시의 다른 일 실시 예에 따르면, 서브 픽셀 회로는, 정전류원 회로뿐만 아니라, 구동 전류의 구동 시간을 제어하여 무기 발광 소자를 PWM(Pulse Width Modulation) 구동하기 위한 PWM 회로를 더 포함할 수 있다.

특히, PWM 구동 방식으로 무기 발광 소자(110)를 구동하는 경우, 구동 전류의 크기(magnitue)가 동일하더라도 구동 전류의 구동 시간을 달리함으로써 다양한 계조를 표현할 수 있다. 따라서, 구동 전류의 크기에 따라 무기 발광 소자가가 발광하는 빛의 파장이 변화하는 문제가 없으므로, 보다 나은 색재현성이 구현될 수 있다.

한편, 도 1에서는, 하나의 픽셀(10) 내에서 서브 픽셀들(20-1 내지 20-3)이 좌우가 뒤바뀐 L자 모양으로 배열된 것을 볼 수 있다. 그러나, 도시된 서브 픽셀들(20-1 내지 20-3)의 배치 형태는 일 예에 불과하며, 픽셀(10) 내에서 실시 예에 따라 다양한 형태로 배치될 수 있다.

또한, 상술한 예에서는 픽셀이 R, G, B와 같은 3 종류의 서브 픽셀로 구성되는 것을 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 픽셀은 R, G, B, W(white)와 같은 4종류의 서브 픽셀로 구성될 수도 있다. 이 경우, W 서브 픽셀이 픽셀의 휘도 표현에 이용되므로, R, G, B와 같은 3 종류의 서브 픽셀로 구성되는 픽셀에 비해 소비 전력이 감소될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 픽셀(10)이 R, G, B와 같은 세 종류의 서브 픽셀로 구성된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

도 2는 본 개시의 일 실시 예에 다른 디스플레이 장치의 블럭도이다. 도 2에 따르면, 디스플레이 장치(1000)는 디스플레이 패널(100), 센싱부(200) 및 보정부(300)를 포함한다.

디스플레이 패널(100)은 도 1에서 전술한 바와 같은 픽셀 어레이를 포함하며, 인가되는 영상 데이터 전압에 대응되는 영상을 디스플레이할 수 있다.

구체적으로, 디스플레이 패널(100)에 포함된 각 서브 픽셀 회로는, 인가되는 영상 데이터 전압에 기초하여 무기 발광 소자로 구동 전류를 제공한다. 무기 발광소자는 제공되는 구동 전류의 크기 또는 구동 시간에 따라 상이한 휘도로 발광함으로써 디스플레이 패널(100)에 영상이 디스플레이되게 된다.

이때, 전술한 바와 같이, 서브 픽셀 회로들에 포함된 구동 트랜지스터들 간에는 전기적 특성(예를 들어, 문턱 전압(Vth), 이동도(μ))에 편차가 존재하므로, 동일한 영상 데이터 전압에 대해 상이한 구동 전류가 무기 발광 소자로 제공될 수 있어 문제가 된다.

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, 구동 트랜지스터들 간의 문턱 전압(Vth) 및 이동도(μ) 편차를 보상하는 방식이다.

센싱부(200)는 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 센싱하여 센싱 데이터로 변환하고, 변환된 센싱 데이터를 보정부(300)로 출력할 수 있다. 여기서, 특정 전압은, 구동 트랜지스터를 흐르는 전류를 감지하기 위해 영상 데이터 전압과는 별도로 서브 픽셀 회로에 인가되는 전압을 말한다.

보정부(300)는 센싱 데이터에 기초하여 서브 픽셀 회로에 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 산출 내지 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, 구동 트랜지스터들 간의 문턱 전압(Vth) 및 이동도(μ) 편차가 보상될 수 있다.

한편, 본 개시의 다양한 실시 예들에서, 구동 트랜지스터는 PMOSFET으로 구현될 수 있다. 그러나 이 경우 전술한 바와 같이, 서브 픽셀 회로가 캐소드 공통 구조를 갖게 되어 무기 발광 소자의 순방향 전압 편차를 보상할 수 없게 된다.

따라서, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무기 발광 소자의 애노드 단자가 연결되는 전극을 공통 전극으로 사용하는 애노드 공통 구조를 사용하여 무기 발광 소자의 순방향 전압 편차를 보상한다. 또한, 이와 같이 애노드 공통 구조를 사용하면서도 동작 중에 안정적으로 데이터 전압을 설정 및 유지할 수 있는 서브 픽셀 회로 구조 및 그 구동 방법이 제안된다. 이에 관한 구체적인 내용은 후술하기로 한다.

도 3은 본개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 보다 상세히 도시한 블럭도이다. 도 3에 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)의 센싱 구동(sensing driving) 및 디스플레이 구동(display driving)을 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 3에 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 제공한다.

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 4에 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 3에서는 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)에 따라 또는 구동 전류의 구동 시간에 따라 다양한 계조를 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.

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 무기 발광 소자(120)로 구동 전류를 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)를 포함할 수 있다.

또한, 서브 픽셀 회로(110)는, 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 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.

특히, 구동부(500)는, 상술한 영상 데이터 전압이나 특정 전압을 디스플레이 패널(100)의 각 서브 픽셀 회로(110)로 제공하기 위한 데이터 드라이버(또는 소스 드라이버)(후술할 도 4a, 도 4b, 도 5a 및 도 7a의 참조 번호 510)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.

또한, 구동부(500)는, 디스플레이 패널(100)의 픽셀 어레이를 적어도 하나의 로우 라인 단위로 구동하기 위한 각종 제어 신호를 제공하는 적어도 하나의 스캔 드라이버(또는 게이트 드라이버)(후술할 도 4a, 도 4b의 참조 번호 520)를 포함할 수 있다.

또한, 구동부(500)는, 픽셀(10)을 구성하는 서로 다른 색상의 복수의 서브 픽셀을 각각 선택하기 위한 먹스(MUX) 회로(미도시)를 포함할 수 있다.

또한, 구동부(500)는 각종 구동 전압(예를 들어, 후술할 제 1 구동 전압(VDD_CCG), 제 2 구동 전압(VDD_PWM), 그라운드 전압(VSS) 등)을 디스플레이 패널(100)에 포함된 각 서브 픽셀 회로(110)로 제공하기 위한 구동 전압 제공 회로(미도시)를 포함할 수 있다.

또한, 구동부(500)는 스캔 드라이버나 데이터 드라이버를 구동하기 위한 각종 클럭 신호를 제공하는 클럭 신호 제공 회로(미도시)를 포함할 수 있으며, 후술할 스윕 전압을 제공하기 위한 스윕 전압 제공 회로(미도시)를 포함할 수 있다.

이때, 상술한 구동부(500)에 포함될 수 있는 각종 구성들 중 적어도 일부는, 별도의 칩 형태로 구현되어 TCON(400)과 함께 외부의 PCB(Printed Circuit Board)에 실장되고, FOG(Film On Glass) 배선을 통해 디스플레이 패널(100)의 TFT 층에 형성된 픽셀 회로들(110)과 연결될 수 있다.

또는, 상술한 구동부(500)에 포함될 수 있는 각종 구성들 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 픽셀 회로들(110)과 연결될 수 있다.

또는, 상술한 구동부(500)에 포함될 수 있는 각종 구성들 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 픽셀 회로들(110)과 연결될 수 있다.

또는, 상술한 구동부(500)에 포함될 수 있는 각종 구성들 중 적어도 일부는, 디스플레이 패널(100) 내의 TFT 층에 형성된 픽셀 회로들(110)과 함께 TFT 층에 형성되어 픽셀 회로들(110)과 연결될 수도 있다.

예를 들어, 상술한 구동부(500)에 포함될 수 있는 각종 구성들 중 스캔 드라이버, 스윕 전압 제공 회로, 먹스 회로는 디스플레이 패널(100)의 TFT 층 내에 형성되고, 데이터 드라이버는 디스플레이 패널(100)의 글래스 기판의 후면에 배치되며, 구동 전압 제공 회로, 클럭 신호 제공 회로, TCON(400)은 외부의 PCB(Printed Circuit Board)에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 3에서는 서브 픽셀 회로(110)에 정전류원 회로(111)와 PWM 회로(112)가 모두 포함된 실시 예를 도시하였으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 서브 픽셀 회로(110)는 정전류원 회로(111)만 포함할 수도 있다.

이상에서는, 설명의 중복을 피하기 위해, 도 3에 도시된 바에 기초하여, 서브 픽셀 회로(110)가 정전류원 회로(111)와 PWM 회로(112)를 모두 포함하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, PWM 회로(112)와 관련된 내용만 제외하면, 서브 픽셀 회로(110)가 정전류원 회로(111)만을 포함하여 구성되는 실시 예에도 상술한 설명이 그대로 적용될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 센싱부(200)의 구현 예들을 도시한 도면이다. 도 4a 및 도 4b를 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, 후술할 SPWM(n), SCCG(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 4a 및 도 4b와 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 4a 및 도 4b에 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 4a 및 도 4b와 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 4a 및 도 4b에 도시된 실시 예에 비해, 후술할 센싱부(200)의 단위 구성이 3배 더 필요하게 될 것이다.

한편, 도 4a 및 도 4b에서는, 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 5a 및 7a에 도시된 제어 신호들(SPWM(n), SCCG(n), Emi, Sweep, PWM_Sen(n), CCG_Sen(n) 등) 각각을 제공하기 위한 복수의 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 4a에 도시된 바와 같이 데이터 드라이버(510)와 별도의 IC(Integrated Circuit)로 구현될 수도 있고, 도 4b에 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 4a 및 도 4b에서는, 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 4b와 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 5a 내지 도 8e를 참조하여, 서브 픽셀 회로(110)가 PWM 회로(112)없이 정전류원 회로(111)만을 포함하는 실시 예에 관해 자세히 설명한다.

도 5a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 서브 픽셀 회로(110) 및 센싱부(200)의 상세 회로도이다. 도 5a에서는 이해의 편의를 위해, 데이터 드라이버(510), 보정부(300) 및 TCON(400)을 함께 도시하였다.

한편, 도 5a은 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)를 흐르는 전류를 센싱하기 위한 센싱부(200)의 단위 구성을 구체적으로 도시하고 있다.

도 5a에 따르면, 서브 픽셀 회로(110)는 정전류원 회로(111), 트랜지스터(T_emi), 트랜지스터(T_csen), 트랜지스터(T_psen) 및 트랜지스터(T_ini)를 포함할 수 있다.

정전류원 회로(111)는, 소스 단자가 무기 발광 소자의 캐소드 단자와 연결되는 구동 트랜지스터(T_cc), 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 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 단자에 인가하기 위한 트랜지스터(T_scc)를 포함한다.

트랜지스터(T_emi)는, 제어 신호 Emi에 따라 온/오프 되며, 소스 단자가 구동 트랜지스터(T_cc)의 드레인 단자에 연결되고, 드레인 단자가 그라운드 전압 단자에 연결된다.

트랜지스터(T_csen)는 소스 단자가 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, 구동 트랜지스터(T_cc)를 흐르는 전류를 센싱 라인(SSL)을 통해 센싱부(200)로 전달한다.

트랜지스터(T_ini)는, 무기 발광 소자(20)의 양단에 연결된다. 구체적으로, 트랜지스터(T_ini)의 소스 단자는 구동 전압 단자와 무기 발광 소자(20)의 애노드 단자에 공통 연결되고, 드레인 단자는 구동 트랜지스터(T_cc)의 소스 단자와 무기 발광 소자(20)의 캐소드 단자에 공통 연결된다.

트랜지스터(T_ini)는, 정전류원 데이터 전압이나 특정 전압이 서브 픽셀 회로(110)에 인가되는 동안 제어 신호 Vintial에 따라 온되어 구동 트랜지스터(T_cc)의 소스 단자에 구동 전압(VDD_CCG)를 전달한다. 또한, 발광 구간에서 구동 전류가 무기 발광 소자(20)를 흐르도록 제어 신호 Vintial에 따라 오프된다.

한편, 무기 발광 소자(20)의 애노드 단자는, 구동 전압(VDD_CCG)이 인가되는 구동 전압 단자와 연결된다. 이때, 구동 전압 단자가 공통 전극이 된다. 따라서, 본 개시의 일 실시 예에 따를 때, 디스플레이 패널(100)은, 모든 무기 발광 소자들(20)의 애노드 단자가 공통의 애노드 전극에 연결되는 애노드 공통 구조를 갖게 된다.

한편, 도 5a에 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 센싱 라인(SSL)을 통해 구동 트랜지스터(T_cc)를 흐르는 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 5a에 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 5b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(1000)의 구동 타이밍도이다. 구체적으로, 도 5b는 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 5b를 참조하면, 디스플레이 패널(100)은 한 영상 프레임 시간 동안 디스플레이 구동 및 센싱 구동 순으로 구동될 수 있다.

디스플레이 구동 구간은, 데이터 설정 구간 및 발광 구간을 포함한다.

디스플레이 구동 구간 동안, 디스플레이 패널(100)의 각 서브 픽셀 회로(110)에는 대응되는 영상 데이터 전압 즉, 정전류원 데이터 전압이 인가되어 설정된다. 이후 발광 구간에서, 각 서브 픽셀 회로(110)는, 데이터 설정 구간 동안 설정된 영상 데이터 전압에 기초하여 무기 발광 소자(20)로 구동 전류를 제공하며, 이에 따라, 무기 발광 소자(20)가 발광함으로써 영상이 디스플레이된다.

데이터 설정 구간 동안에는 데이터 드라이버(510)로부터 인가되는 정전류원 데이터 전압이 서브 픽셀 회로(110)의 정전류원 회로(111)(구체적으로는, 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 단자(C 노드)에 설정된다. 이때, 정전류원 데이터 전압은 데이터 드라이버(510)로부터 픽셀 어레이의 로우 라인 순으로 인가되며, 로우 라인 순으로 정전류원 회로(111)에 설정될 수 있다. 즉, 도 5b의 제어 신호 SCCG(n)에서 괄호 안의 n은 로우 라인의 번호를 나타낸다.

발광 구간은 각 서브 픽셀의 무기 발광 소자(20)가, 데이터 설정 구간에 설정된 정전류원 데이터 전압에 기초하여 일괄적으로 발광을 진행하는 구간이다.

한편, 센싱 구동 구간에는, 데이터 드라이버(510)로부터 특정 전압이 서브 픽셀 회로(110)에 인가되며, 센싱부(200)는 특정 전압에 기초하여 구동 트랜지스터(T_cc)를 흐르는 전류를 센싱하여 센싱 데이터를 출력한다.

이때, 센싱 구동은, 도 5b에 도시된 바와 같이, 한 영상 프레임 시간 중 블랭킹 구간(특히, 수직 블랭킹 구간) 내에서 수행될 수 있다. 수직 블랭킹 구간은 디스플레이 패널(100)에 유효한 영상 데이터가 입력되지 않는 시간 구간을 말한다.

그러나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, 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.

이하에서는, 도 6a 내지 6c를 참조하여, 디스플레이 장치(1000)의 동작을 보다 자세히 설명한다.

도 6a는 데이터 설정 구간에서 서브 픽셀 회로(110)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 데이터 설정 구간 동안, 정전류원 회로(111)에는 정전류원 데이터 전압이 설정된다.

구체적으로, 데이터 설정 구간 동안, 데이터 신호 라인(Vdata)에는 데이터 드라이버(510)로부터 정전류원 데이터 전압이 인가된다. 이때, 제어 신호 SCCG(n)에 따라 트랜지스터(T_scc)가 온되며, 온된 트랜지스터(T_scc)를 통해 정전류원 데이터 전압이 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 단자(이하, C 노드라 한다.)에 입력(또는 설정)된다.

한편, 데이터 설정 구간 동안, 트랜지스터(T_ini)는 제어 신호 Vinitial에 따라 온된 상태가 된다. 이에 따라, 구동 트랜지스터(T_cc)의 소스 단자(D 노드)에는 온된 트랜지스터(T_ini)를 통해 구동 전압(VDD_CCG)이 입력된다.

결국, 데이터 설정 구간 동안, 구동 트랜지스터(T_cc)의 소스 단자 및 게이트 단자 사이에는(즉, 커패시터(C_cc)의 양 단에는) 구동 전압(VDD_CCG)과 정전류원 데이터 전압의 차이에 해당하는 전압이 설정되게 된다.

한편, 정전류원 데이터 전압은 구동 전압(VDD_CCG)과 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱 전압(Vth_cc)의 합 미만의 전압 범위 내의 전압일 수 있다. 따라서, C 노드에 정전류원 데이터 전압이 설정된 상태에서 구동 트랜지스터(T_cc)는 온 상태가 된다.

이러한 정전류원 데이터 전압 설정 동작은, 예를 들어 디스플레이 패널(100)이 270개의 로우 라인으로 구성된 경우, 각 로우 라인 순으로 270번 반복하여 진행될 수 있다.

도 6b는 발광 구간에서 서브 픽셀 회로(110)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

발광 구간이 시작되면, 제어 신호 Emi에 따라 트랜지스터(T_emi)는 온되며, 온된 상태를 발광 구간 동안 유지한다. 또한, 도 6a에서 전술한 바와 같이, C 노드에 정전류원 데이터 전압이 설정된 상태에서 구동 트랜지스터(T_cc)는 온된 상태에 있다. 또한, 발광 구간 동안 트랜지스터(T_ini)는 제어 신호 Vinital에 따라 오프된 상태가 된다.

따라서, 발광 구간이 시작되면, 무기 발광 소자(20), 구동 트랜지스터(T_cc) 및 트랜지스터(T_emi)를 통해 구동 전류가 흐르게 되며, 무기 발광 소자(20)는 발광을 시작한다. 이때, 구동 전류의 크기는, 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 단자(C 노드)와 소스 단자(D 노드) 사이에 걸린 전압의 크기에 따라 결정된다.

한편, 구동 전류가 무기 발광 소자(20)를 흐를 때, 무기 발광 소자(20)의 양단에서는 순방향 전압 강하가 발생한다. 따라서, 발광 구간에서 D 노드의 전압은, 데이터 설정 구간에서보다 낮아진다.

그러나, 커패시터(C_cc)를 통해, C 노드의 전압 역시 D 노드에서 강하된 전압만큼 강하되므로, 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 단자와 소스 단자 사이에 걸린 전압은 데이터 설정 구간과 발광 구간에서 동일하게 유지된다.

이와 같이, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 애노드 공통 구조를 사용하면서도, 서브 픽셀 회로(110)의 동작 중에 무기 발광 소자(20)의 순방향 전압 편차가 자연스럽게 보상될 수 있다.

도 6c는 센싱 구동 구간에서 서브 픽셀 회로(110) 및 구동부(500)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

센싱 구동 구간에서, 데이터 신호 라인(Vdata)에는 데이터 드라이버(510)로부터 특정 전압이 인가된다. 이때, 제어 신호 SCCC(n)에 따라 트랜지스터(T_cc)가 온되며, 온된 트랜지스터(T_cc)를 통해 특정 전압이 C 노드에 입력된다. 여기서 특정 전압은 구동 트랜지스터(T_cc)를 온시키기 위한 기설정된 임의의 전압일 수 있다.

한편, 센싱 구동 구간에서는, 제어 신호 CCG_Sen(n)에 따라 트랜지스터(T_csen)가 온되며, 온된 트랜지스터(T_csen)를 통해, 구동 트랜지스터(T_cc)를 흐르는 전류가 센싱부(200)로 전달된다.

한편, 센싱 구동 구간 동안, 센싱부(200)의 제 1 스위치(213)는 제어 신호 Spre에 따라 온 및 오프된다. 이하에서는, 센싱 구동 구간 내에서 제 1 스위치(213)가 온된 기간을 초기화 기간으로, 오프된 기간을 센싱 기간으로 지칭하여 설명한다.

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.

센싱 기간에는 제 1 스위치(213)가 오프되므로, 앰프(211)는 전류 적분기로 동작하여 입력되는 전류를 적분한다. 이때, 센싱 기간에서 앰프(211)의 반전 입력 단자(-)로 유입되는 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, 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, 센싱 기간에서 센싱부(200)로 유입되는 전류는 적분 커패시터(212)를 통해 전압값인 적분값 Vpsen으로 축적된다. 앰프(211)의 출력 단자(Vout)의 전압의 하강 기울기는 입력되는 전류가 클수록 증가하므로 적분값 Vpsen의 크기는 입력되는 전류가 클수록 작아진다.

적분값 Vpsen은 센싱 기간에서 제 2 스위치(214)가 온 상태로 유지되는 동안 ADC(220)로 입력되며, ADC(200)에서 센싱 데이터로 변환된 후 보정부(300)로 출력되게 된다.

이에 따라, 전술한 바와 같이, 보정부(300)는 센싱 데이터에 기초하여 보상값을 각각 획득하고, 획득된 보상값을 메모리(미도시)에 저장 내지 업데이트 할 수 있다.

이후, 디스플레이 구동이 수행될 때, 보정부(300)는 보상값에 기초하여, 서브 픽셀 회로(110)에 인가될 정전류원 데이터 전압을 보정할 수 있다. 이에 따라, 구동 트랜지스터(T_cc)들 간의 전기적 특성의 편차가 보상될 수 있다.

한편, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 특정 전압은, 한 영상 프레임 당 하나의 로우 라인에 대응되는 서브 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 서브 픽셀 회로들에 대한 상술한 센싱 구동이 수행되고, 두번째 영상 프레임에 대해 2번 로우 라인에 포함된 서브 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 서브 픽셀 회로들에 대한 센싱 구동이 1회 완료될 수 있다.

한편, 본 개시의 다른 일 실시 예에 따르면, 특정 전압은, 한 영상 프레임 당 복수의 로우 라인에 대응되는 서브 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 서브 픽셀 회로들에 대한 상술한 센싱 구동이 수행되고, 두번째 영상 프레임에 대해 4번부터 6번 로우 라인에 포함된 서브 픽셀 회로들에 대한 상술한 센싱 구동이 수행될 수 있다.

이와 같은 방식으로, 90번째 영상 프레임에 대해 268번부터 270번 로우 라인에 포함된 서브 픽셀 회로들에 대한 상술한 센싱 구동이 수행됨으로써, 디스플레이 패널(100)에 포함된 전체 서브 픽셀 회로들에 대한 센싱 구동이 1회 완료될 수 있다. 따라서, 이 경우에는 270번째 영상 프레임에 대한 구동이 완료되면, 디스플레이 패널(100)에 포함된 전체 서브 픽셀 회로들에 대해 상술한 센싱 구동이 3회 완료되게 된다.

한편, 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 7a 내지 도 8e를 참조하여 서브 픽셀 회로(110)가 정전류원 회로(111) 및 PWM 회로(112)를 모두 포함하는 실시 예에 관해 자세히 설명한다.

도 7a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 서브 픽셀 회로(110) 및 센싱부(200)의 상세 회로도이다. 도 7a에서는 이해의 편의를 위해, 데이터 드라이버(510), 보정부(300) 및 TCON(400)을 함께 도시하였다.

한편, 도 7a은 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 7a에 따르면, 서브 픽셀 회로(110)는 정전류원 회로(111), PWM 회로(112), 트랜지스터(T_emi), 트랜지스터(T_csen), 트랜지스터(T_psen) 및 트랜지스터(T_ini)를 포함할 수 있다.

정전류원 회로(111)는, 소스 단자가 무기 발광 소자(20)의 캐소드 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.

이때, 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)의 드레인 단자는, 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 단자와 연결된다.

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.

트랜지스터(T_ini)는, 영상 데이터 전압(정전류원 데이터 전압, PWM 데이터 전압)이나 특정 전압(제 1 특정 전압, 제 2 특정 전압)이 서브 픽셀 회로(110)에 인가되는 동안 제어 신호 Vintial에 따라 온되어 구동 트랜지스터(T_cc)의 소스 단자에 구동 전압(VDD_CCG)를 전달한다. 또한, 후술할 발광 구간(③)에서 구동 전류가 무기 발광 소자(20)를 흐르도록 제어 신호 Vintial에 따라 오프된다.

한편, 도 7a에 도시된 센싱부(200)의 단위 구성은 도 6a에 도시된 것과 같으므로, 중복 설명은 생략한다.

도 7b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(1000)의 구동 타이밍도이다. 구체적으로, 도 7b는 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 7b를을 참조하면, 디스플레이 패널(100)은 한 영상 프레임 시간 동안 디스플레이 구동 및 센싱 구동 순으로 구동될 수 있다.

디스플레이 구동 구간은, PWM 데이터 설정 구간(①), 정전류원 데이터 설정 구간(②) 및 발광 구간(③)을 포함한다.

디스플레이 구동 구간 동안, 디스플레이 패널(100)의 각 서브 픽셀 회로(110)에는 대응되는 영상 데이터 전압이 설정된다.

구체적으로, PWM 데이터 전압 설정 구간(①) 동안에는 데이터 드라이버(510)로부터 인가되는 PWM 데이터 전압이 서브 픽셀 회로(110)의 PWM 회로(112)(구체적으로는, 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)의 게이트 단자)에 설정될 수 있다.

이때, PWM 데이터 전압은 디스플레이 패널(100)의 서브 픽셀 회로들에 로우 라인 순으로 인가되며, 로우 라인 순으로 각 서브 픽셀들의 PWM 회로(112)에 설정될 수 있다. 즉, 도 7b의 제어 신호 SPWM(n)에서 괄호 안의 n은 n번째 로우 라인을 의미한다.

정전류원 데이터 전압 설정 구간(②) 동안에는 데이터 드라이버(510)로부터 인가되는 정전류원 데이터 전압이 서브 픽셀 회로(110)의 정전류원 회로(111)(구체적으로는, 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 단자)에 설정된다.

정전류원 데이터 전압 역시, 디스플레이 패널(100)의 서브 픽셀 회로들에 로우 라인 순으로 인가되며, 로우 라인 순으로 각 서브 픽셀들의 정전류원 회로(111)에 설정될 수 있다. 즉, 도 7b의 제어 신호 SCCG(n)에서 괄호 안의 n은 n번째 로우 라인을 의미한다.

발광 구간(③)은 각 서브 픽셀의 무기 발광 소자(20)가, PWM 데이터 전압 설정 구간(①) 및 정전류원 데이터 전압 설정 구간(②)에 설정된 PWM 데이터 전압 및 정전류원 데이터 전압에 기초하여 일괄적으로 발광을 진행하는 구간이다.

한편, 센싱 구동 구간은, PWM 회로(112) 센싱 구간(④) 및 정전류원 회로(111) 센싱 구간(⑤)을 포함한다.

PWM 회로(112) 센싱 구간(④) 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(⑤) 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 구동 동작은, 도 7b에 도시된 바와 같이, 한 영상 프레임 시간 중 블랭킹 구간(특히, 수직 블랭킹 구간) 내에서 수행될 수 있다. 수직 블랭킹 기간은 디스플레이 패널(100)에 유효한 영상 데이터가 입력되지 않는 시간 구간을 말한다.

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(100)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 7a 및 7b를 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, 만일 도 7a에 도시된 회로 구조에서 PWM 회로(112)와 정전류원 회로(111)가 구동 전압(VDD)을 공통으로 사용한다면, 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 전압이 인가되므로, 구동 전압의 변화에 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)의 온/오프 동작이 영향을 받게 되기 때문이다.

이와 같은 문제는, 도 7a에 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.

이하에서는, 도 8a 내지 도 8e를 참조하여, 도 7b에서 전술한 각 구동 구간(① 내지 ⑤)에서 디스플레이 장치(1000)의 동작을 보다 자세히 설명한다.

도 8a는 PWM 데이터 설정 구간(①)에서 서브 픽셀 회로(110)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

PWM 데이터 설정 구간(①) 동안, 데이터 신호 라인(Vdata)에는 데이터 드라이버(510)로부터 PWM 데이터 전압이 인가된다.

이때, 제어 신호 SPWM(n)에 따라 트랜지스터(T_spwm)가 온되며, 온된 트랜지스터(T_spwm)를 통해 PWM 데이터 전압이 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)의 게이트 단자(이하, A 노드라 한다.)에 입력(또는 설정)된다.

한편, PWM 데이터 전압은, 제 2 구동 전압(VDD_PWM)과 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱 전압(Vth_pwm)의 합 이상의 전압 범위 내의 전압일 수 있다. 따라서, PWM 데이터 전압이 풀블랙 계조에 대응되는 전압인 경우를 제외하고는, 도 8a에 도시된 바와 같이, A 노드에 PWM 데이터 전압이 설정된 상태에서 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)은 오프 상태를 유지한다.

이와 같은 PWM 데이터 전압 설정 동작은, 예를 들어, 디스플레이 패널(100)이 270개의 로우 라인으로 구성된 경우, 각 로우 라인 순으로 270번 반복하여 진행될 수 있다.

도 8b는 정전류원 데이터 설정 구간(②)에서 서브 픽셀 회로(110)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

정전류원 데이터 설정 구간(②) 동안, 데이터 신호 라인(Vdata)에는 데이터 드라이버(510)로부터 정전류원 데이터 전압이 인가된다.

이때, 제어 신호 SCCG(n)에 따라 트랜지스터(T_scc)가 온되며, 온된 트랜지스터(T_scc)를 통해 정전류원 데이터 전압이 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 단자(이하, C 노드라 한다.)에 입력(또는 설정)된다.

한편, 정전류원 데이터 설정 구간 동안, 트랜지스터(T_ini)는 제어 신호 Vinitial에 따라 온된 상태가 된다. 따라서, 구동 트랜지스터(T_cc)의 소스 단자(D 노드)에는 온된 트랜지스터(T_ini)를 통해 제 1 구동 전압(VDD_CCG)이 입력된다.

결국, 정전류원 데이터 설정 구간 동안, 구동 트랜지스터(T_cc)의 소스 단자 및 게이트 단자 사이에는(즉, 커패시터(C_cc)의 양 단에는) 제 1 구동 전압(VDD_CCG)과 정전류원 데이터 전압의 차이에 해당하는 전압이 설정되게 된다.

한편, 정전류원 데이터 전압은 제 1 구동 전압(VDD_CCG)과 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱 전압(Vth_cc)의 합 미만의 전압 범위 내의 전압일 수 있다. 따라서, C 노드에 정전류원 데이터 전압이 설정된 상태에서 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)는 온 상태를 유지한다.

이와 같은 정전류원 데이터 전압 설정 동작 역시, 디스플레이 패널(100)이 270개의 로우 라인으로 구성된 경우, 각 로우 라인 순으로 270번 반복하여 진행될 수 있다.

도 8c는 발광 구간(③)에서 서브 픽셀 회로(110)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

발광 구간이 시작되면, 제어 신호 Emi에 따라 트랜지스터(T_emi)는 온되며, 온된 상태를 발광 구간 동안 유지한다. 또한, 도 8b에서 전술한 바와 같이, 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)는, C 노드에 정전류원 데이터 전압이 설정된 상태에서 온된 상태에 있다.

따라서, 발광 구간이 시작되면, 무기 발광 소자(20), 구동 트랜지스터(T_cc) 및 트랜지스터(T_emi)를 통해 구동 전류가 흐르게 되며, 무기 발광 소자(20)는 발광을 시작한다.

이때 역시 무기 발광 소자(20)의 양단에서는 순방향 전압 강하가 발생하지만, 도 6b에서 전술한 바와 같이, 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 단자와 소스 단자 사이의 전압(즉, 커패시터(C_cc) 양단의 전압)은, 정전류원 데이터 설정 구간과 발광 구간에서 동일하게 유지된다.

한편, 발광 구간이 시작되면, 선형 감소하는 전압인 스윕 전압(Sweep)이 커패시터(C_sweep)를 통해 A 노드에 커플링된다. 따라서, A 노드의 전압은 스윕 전압의 변화에 따라 감소하게 된다.

감소하던 A 노드의 전압 값이 제 2 구동 전압(VDD_PWM)과 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱 전압(Vth_pwm)의 합과 같아지게 되면, 오프된 상태를 유지하던 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)가 온되며, 온된 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)를 통해 제 2 구동 전압(VDD_PWM)이 C 노드에 인가되게 된다.

이에 따라, 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)는 오프되며, 구동 전류는 흐름을 멈추고, 무기 발광 소자(20) 역시 발광을 멈추게 된다. 이는, C 노드에 제 2 구동 전압(VDD_PWM)이 인가됨으로써, 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 단자와 소스 단자 사이의 전압이 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱 전압(Vth_cc)보다 커지게 되기 때문이다.(예를 들어, 제 1 구동 전압(VDD_CCG)과 제 2 구동 전압(VDD_PWM)을 같은 크기의 전압을 사용하더라도, 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱 전압(Vth_cc)는 음의 값을 가지므로, C 노드에 제 2 구동 전압(VDD_PWM)이 인가되면, 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)는 오프된다.)

즉, 본 개시의 다양한 실시 예들에서, 구동 전류는, 발광 구간이 시작된 때부터, A 노드의 전압 값이 스윕 전압에 따라 변화하여 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)가 온될 때까지 흐르게 된다.

따라서, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, A 노드에 설정되는 PWM 데이터 전압값을 조정하여 구동 전류의 구동 시간 즉, 무기 발광 소자(20)의 발광 시간을 제어할 수 있게 된다.

한편, PWM 데이터 전압이 풀 블랙 계조에 대응되는 전압값을 가지는 경우에는, A 노드에 PWM 데이터 전압이 설정된 상태에서 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)가 온 상태가 될 수 있다. 따라서, 처음부터 제 2 구동 전압(VDD_PWM)이 C 노드에 인가되며, 제 1 구동 트랜지스터(T_cc) 역시 처음부터 온되지 못한다. 따라서, 발광 구간이 시작되더라도 무기 발광 소자(20)에는 구동 전류가 흐르지 않게 된다.

도 8d는 PWM 회로(112) 센싱 구간(④)에서 서브 픽셀 회로(110) 및 구동부(500)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

PWM 회로(112) 센싱 구간 동안, 데이터 신호 라인(Vdata)에는 데이터 드라이버(510)로부터 제 2 특정 전압이 인가된다. 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. 여기서, 제 2 특정 전압은 제 2 구동 트랜지스터(T_pwm)를 온시키기 위한 기설정된 임의의 전압일 수 있다.

PWM 회로(112) 센싱 구간에는, 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 동안, 센싱부(200)의 제 1 스위치(213)는 제어 신호 Spre에 따라 온 및 오프된다. 이하에서는, PWM 회로(112) 센싱 구간 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.

도 8e는 정전류원 회로(111) 센싱 구간(⑤)에서 서브 픽셀 회로(110) 및 구동부(500)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

정전류원 회로(111) 센싱 구간 동안, 데이터 신호 라인(Vdata)에는 데이터 드라이버(510)로부터 제 1 특정 전압이 인가된다. 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. 여기서, 제 1 특정 전압은 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)를 온시키기 위한 기설정된 임의의 전압이다.

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. 이에 따라, 제 1 구동 트랜지스터(T_cc)들 간의 전기적 특성의 편차와 제 2 구동 트랜지스터들(T_pwm) 간의 전기적 특성의 편차가 보상될 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 서브 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.

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 서브 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.

한편, 이상에서는, PWM 데이터 설정 구간(①) 및 정전류원 데이터 설정 구간(②) 순으로 영상 데이터 전압 설정과 관련된 구동 구간이 진행되는 것을 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 정전류원 데이터 설정 구간(②)이 먼저 진행되고, PWM 데이터 설정 구간(①)이 그 이후에 진행되는 것도 가능하다.

또한, 이상에서는, PWM 회로(112) 센싱 구간(④) 및 정전류원 회로(111) 센싱 구간(⑤) 순으로 센싱 구동이 진행되는 것을 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 정전류원 회로(111) 센싱 구간(⑤)이 먼저 진행되고, PWM 회로(112) 센싱 구간(④)이 그 이후에 진행되는 것도 가능하다.

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.

도 9a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널(100)의 단면도이다. 도 9a에서는 설명의 편의를 위해, 디스플레이 패널(100)에 포함된 하나의 픽셀만을 도시하였다.

도 9a에 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 9a에서는 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 9b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널(100)의 단면도이다.

도 9b에 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 9b를 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 할 수 있다.)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 LTPS(Low Temperature Poly Silicon) TFT일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 5a 또는 도 7a에 도시된 회로를 구성할 수 있다면, TFT의 종류는 무관하다. 가령, 산화물(oxide) TFT, 실리콘(poly silicon or a-silicon) TFT, 유기 TFT, 그래핀 TFT 등으로도 구현될 수도 있으며, Si wafer CMOS공정에서 P 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.

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.

100 : 디스플레이 패널 200 : 센싱부
300 : 보정부

Claims

디스플레이 장치에 있어서,
복수의 무기 발광 소자를 포함하는 각 픽셀이 복수의 로우 라인에 배치된 픽셀 어레이, 및 상기 복수의 무기 발광 소자 별로 마련되며, 인가되는 영상 데이터 전압에 기초하여 대응되는 무기 발광 소자를 구동하는 서브 픽셀 회로를 포함하는 디스플레이 패널;
상기 서브 픽셀 회로에 인가되는 특정 전압에 기초하여 상기 서브 픽셀 회로에 포함된 구동 트랜지스터를 흐르는 전류를 센싱하고, 상기 센싱된 전류에 대응되는 센싱 데이터를 출력하는 센싱부; 및
상기 센싱 데이터에 기초하여 상기 서브 픽셀 회로로 인가되는 영상 데이터 전압을 보정하는 보정부;를 포함하고,
상기 구동 트랜지스터는, PMOSFET이고,
상기 무기 발광 소자는, 구동 전압이 인가되는 공통 전극에 애노드 전극이 연결되고, 상기 구동 트랜지스터의 소스 단자에 캐소드 전극이 연결되는 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 영상 데이터 전압은, 정전류원 데이터 전압을 포함하고,
상기 서브 픽셀 회로는,
제 1 구동 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되는 상기 정전류원 데이터 전압에 기초하여 상기 무기 발광 소자에 제공되는 구동 전류의 크기를 제어하는 정전류원 회로;를 포함하는 디스플레이 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 특정 전압은, 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되는 제 1 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 보정부는,
상기 제 1 센싱 데이터에 기초하여 상기 정전류원 데이터 전압을 보정하는 디스플레이 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 서브 픽셀 회로는,
소스 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 드레인 단자가 상기 센싱부에 연결되는 제 1 트랜지스터;를 포함하고,
상기 제 1 특정 전압이 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되는 동안 상기 제 1 트랜지스터를 통해 상기 제 1 전류를 상기 센싱부로 제공하는 디스플레이 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 정전류원 회로는,
상기 무기 발광 소자와 병렬 연결되는 제 2 트랜지스터;를 포함하고,
상기 정전류원 데이터 전압은,
상기 제 2 트랜지스터가 온된 상태에서 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되고,
상기 구동 전류는,
상기 제 2 트랜지스터가 오프된 상태에서 상기 무기 발광 소자를 흐르는 디스플레이 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 정전류원 회로는,
상기 제 1 구동 트랜지스터의 소스 단자 및 게이트 단자 사이에 연결된 제 1 커패시터;를 포함하고,
상기 제 1 커패시터 양단의 전압은, 상기 무기 발광 소자의 순방향 전압 강하와 무관하게 유지되는 디스플레이 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 영상 데이터 전압은, PWM 데이터 전압을 더 포함하고,
상기 서브 픽셀 회로는,
제 2 구동 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되는 상기 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 무기 발광 소자에 제공되는 구동 전류의 구동 시간을 제어하는 PWM 회로;를 더 포함하는 디스플레이 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 특정 전압은, 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되는 제 1 특정 전압 및 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 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 출력하며,
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.
제 8 항에 있어서,
상기 서브 픽셀 회로는,
소스 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 드레인 단자가 상기 센싱부에 연결되는 제 1 트랜지스터; 및 소스 단자가 상기 제 2 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 드레인 단자가 상기 센싱부에 연결되는 제 3 트랜지스터;를 포함하고,
상기 제 1 특정 전압이 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되는 동안 상기 제 1 트랜지스터를 통해 상기 제 1 전류를 상기 센싱부로 제공하고, 상기 제 2 특정 전압이 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되는 동안 상기 제 3 트랜지스터를 통해 상기 제 2 전류를 상기 센싱부로 제공하는 디스플레이 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 정전류원 회로는,
상기 무기 발광 소자와 병렬 연결되는 제 2 트랜지스터;를 포함하고,
상기 정전류원 데이터 전압은,
상기 제 2 트랜지스터가 온된 상태에서 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되고,
상기 구동 전류는,
상기 제 2 트랜지스터가 오프된 상태에서 상기 무기 발광 소자를 흐르는 디스플레이 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 정전류원 회로는,
상기 제 1 구동 트랜지스터의 소스 단자 및 게이트 단자 사이에 연결된 제 1 커패시터;를 포함하고,
상기 제 1 커패시터 양단의 전압은, 상기 무기 발광 소자의 순방향 전압 강하와 무관하게 유지되는 디스플레이 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 서브 픽셀 회로는,
상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 상기 정전류원 데이터 전압이 인가되고 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 상기 PWM 데이터 전압이 인가된 상태에서, 선형적으로 변화하는 스윕 전압이 인가되면, 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자의 전압이 상기 스윕 전압에 따라 변화하여 상기 제 2 구동 트랜지스터가 온될 때까지, 상기 정전류원 전압에 대응되는 크기의 구동 전류를 상기 무기 발광 소자로 제공하는 디스플레이 장치
제 7 항에 있어서,
상기 정전류원 회로는,
온된 동안 상기 정전류원 데이터 전압을 상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가하기 위한 제 4 트랜지스터;를 포함하고,
상기 PWM 회로는,
선형적으로 변화하는 스윕 전압이 인가되는 일 단 및 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자와 연결되는 타 단을 포함하는 제 2 커패시터; 및 온된 동안 상기 PWM 데이터 전압을 상기 제 2 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가하기 위한 제 5 트랜지스터;를 포함하고,
상기 제 2 구동 트랜지스터의 드레인 단자는,
상기 제 1 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되는 디스플레이 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 영상 데이터 전압은, 한 영상 프레임 시간 중 데이터 설정 구간 동안 상기 서브 픽셀 회로에 인가되고,
상기 무기 발광 소자는, 상기 한 영상 프레임 시간 중 발광 구간 내에서 상기 인가된 영상 데이터 전압에 기초하여 발광하며,
상기 서브 픽셀 회로는,
소스 단자가 상기 제 1 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 드레인 단자가 그라운드 전압 단자에 연결되며, 상기 발광 구간 동안 온되는 제 5 트랜지스터;를 포함하는 디스플레이 장치.
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.
제 1 항에 있어서,
상기 특정 전압은,
영상 프레임 마다, 상기 픽셀 어레이의 전체 로우 라인 중 일부 로우 라인에 대응되는 서브 픽셀 회로들에 인가되는 디스플레이 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 정전류원 회로 및 상기 PWM 회로는 상이한 구동 전압에 의해 구동되는 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 무기 발광 소자는,
100 마이크로미터 이하의 크기를 갖는 마이크로 LED(Light Emitting Diode)인 디스플레이 장치.