KR20220065125A - 표시 장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents

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윤석영
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Abstract

일 실시예에 따른 표시 장치는 발광 소자들로 구성된 적어도 하나의 소자 그룹을 포함하는 발광 유닛들; 상기 소자 그룹들의 온도 데이터가 저장된 제1 저장부; 및 상기 온도 데이터 중 평균 온도보다 높은 온도 데이터를 가진 제1 소자 그룹을 추출하고, 추출된 상기 제1 소자 그룹을 기초로 영상 데이터를 보상하여 보상 데이터를 생성하는 보상부를 포함한다.

Description

표시 장치 및 이의 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조됨에 따라, 표시 장치에 대한 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
본 발명은 전체적으로 광효율이 증가하는 표시 장치 및 이의 구동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 발광 소자들로 구성된 적어도 하나의 소자 그룹을 포함하는 발광 유닛들; 상기 소자 그룹들의 온도 데이터가 저장된 제1 저장부; 및 상기 온도 데이터 중 평균 온도보다 높은 온도 데이터를 가진 제1 소자 그룹을 추출하고, 추출된 상기 제1 소자 그룹을 기초로 영상 데이터를 보상하여 보상 데이터를 생성하는 보상부를 포함한다.
상기 보상부는 미리 결정된 전류보다 작은 전류가 상기 발광 유닛들에 인가되도록, 상기 영상 데이터를 보상하여 상기 보상 데이터를 생성할 수 있다.
상기 미리 결정된 전류는 상기 제1 소자 그룹에 인가되는 최초 전류일 수 있다.
상기 평균 온도는 상기 소자 그룹들의 온도 데이터의 평균값일 수 있다.
상기 보상부는 상기 온도 데이터 중 상기 평균 온도를 가진 제2 소자 그룹을 추출할 수 있다.
상기 제1 소자 그룹에 포함된 발광 소자들의 개수는 상기 제2 소자 그룹에 포함된 발광 소자들의 개수보다 적을 수 있다.
상기 제1 소자 그룹 및 상기 제2 소자 그룹에는 동일한 크기의 전류가 인가될 수 있다.
상기 저장부는 상기 소자 그룹들의 휘도 데이터를 더 저장하고, 상기 보상부는 상기 제2 소자 그룹의 휘도 데이터를 기초로 상기 영상 데이터를 보상하여 상기 보상 데이터를 생성할 수 있다.
상기 보상 데이터에 따라 상기 제2 소자 그룹의 전류 밀도의 최대값은 상기 제2 소자 그룹의 최대 광효율에 대응하는 전류 밀도의 30% 이하에 해당할 수 있다.
상기 소자 그룹들의 온도 데이터는 외부의 촬상 소자로부터 제공될 수 있다.
상기 발광 소자들은 기둥 형상의 발광 소자들일 수 있다.
일 실시예에 따른 표시부를 포함하며, 상기 표시부는 발광 소자들로 구성된 적어도 하나의 소자 그룹을 포함하는 발광 유닛을 구비하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 소자 그룹들의 온도 데이터를 수신하는 단계; 상기 온도 데이터 중 평균 온도보다 높은 온도 데이터를 가진 제1 소자 그룹을 추출하는 단계; 및 추출된 상기 제1 소자 그룹을 기초로 영상 데이터를 보상하여 보상 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 보상 데이터는 상기 제1 소자 그룹에 인가되는 최초 전류보다 작은 전류가 상기 발광 유닛에 인가되도록 생성될 수 있다.
상기 보상 데이터를 상기 표시부에 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 소자 그룹들의 온도 데이터는 외부의 촬상 소자로부터 제공될 수 있다.
일 실시예에 따른 표시부를 포함하며, 상기 표시부는 발광 소자들로 구성된 적어도 하나의 소자 그룹을 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 소자 그룹들의 온도 데이터 및 휘도 데이터를 수신하는 단계; 상기 온도 데이터 중 평균 온도를 가진 제2 소자 그룹을 추출하는 단계; 및 추출된 상기 제2 소자 그룹을 기초로 영상 데이터를 보상하여 보상 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 보상 데이터는 추출된 상기 제2 소자 그룹의 휘도 데이터를 기초로 상기 영상 데이터를 보상하여 생성될 수 있다.
상기 보상 데이터를 상기 표시부에 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보상 데이터에 따라 상기 제2 소자 그룹의 전류 밀도의 최대값은 상기 제2 소자 그룹의 최대 광효율에 대응하는 전류 밀도의 30% 이하에 해당할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 소자 그룹의 온도(또는, 소자 그룹에 포함되는 발광 소자의 개수)에 대응하여, 발광 유닛들에 인가되는 전류를 최초 인가되는 전류보다 작은 값을 가진 전류로 제어함으로써, 광효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 광효율 향상에 따라, 휘도 특성을 향상시킬 수 있으므로, 표시 장치에서 소비되는 전력을 감소시킬 수 있고, 발광 소자의 수명을 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 표시 장치에 포함되는 화소의 일 예들을 나타낸 회로도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 소자 그룹들의 구성을 일부 도시한 회로도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치의 온도 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 표시 장치의 전류 밀도에 따른 광효율을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 표시 장치에 포함되는 발광 소자의 일 예를 나타낸 사시도이다.
도 10은 도 9의 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서, "어떤 구성요소(일 예로 '제1 구성요소')가 다른 구성요소(일 예로 '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(일 예로 '제3 구성요소')를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(일 예로 '제1 구성요소')가 다른 구성요소 (일 예로 '제2 구성요소')에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(일 예로 '제3 구성요소')가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명하도록 한다. 아래의 설명에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수만을 포함하지 않는 한, 복수의 표현도 포함한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시부(100), 주사 구동부(200), 데이터 구동부(300), 타이밍 제어부(400), 저장부(500), 및 보상부(600)를 포함할 수 있다.
표시 장치는 평면 표시 장치, 플렉서블(flexible) 표시 장치, 커브드(curved) 표시 장치, 폴더블(foldable) 표시 장치, 벤더블(bendable) 표시 장치, 스트레쳐블(stretchable) 표시 장치일 수 있다. 또한, 표시 장치는 투명 표시 장치, 헤드 마운트(head-mounted) 표시 장치, 웨어러블(wearable) 표시 장치 등에 적용될 수 있다. 또한, 표시 장치는 스마트폰, 태블릿, 스마트 패드, TV, 모니터 등의 다양한 전자 기기에 적용될 수 있다.
표시 장치는 복수의 자발광 소자들을 포함하는 자발광 표시 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 표시 장치는 유기 발광 소자들을 포함하는 유기 발광 표시 장치, 무기 발광 소자들을 포함하는 표시 장치, 또는 무기 물질 및 유기 물질이 복합적으로 구성된 발광 소자들을 포함하는 표시 장치일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 표시 장치는 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 퀀텀닷 표시 장치 등으로 구현될 수도 있다.
표시부(100)는 데이터선(DL), 제1 주사선(SL), 제2 주사선(SSL), 및 센싱선(RL)에 접속되는 화소(PX)를 포함한다. 표시부(100)는 복수의 데이터선(DL), 복수의 제1 주사선(SL), 복수의 제2 주사선(SSL), 및 복수의 센싱선(RL)에 각각 접속되는 복수의 화소(PX)를 포함할 수 있다.
화소(PX)는 외부로부터 제1 구동 전압(VDD), 제2 구동 전압(VSS), 및 초기화 전압을 공급받을 수 있다. 화소(PX)의 구체적인 구성은 이하 도 2에서 살펴본다.
한편, 도 1에서는 제1 주사선(SL) 및 제2 주사선(SSL)이 화소(PX)에 접속되는 것으로 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 실시예에 따라, 화소(PX)의 회로 구조에 대응하여 표시부(100)에는 하나 이상의 발광 제어선 등이 추가로 형성될 수 있다.
주사 구동부(200)는 타이밍 제어부(400)로부터 주사 제어 신호(SCS)를 수신한다. 주사 구동부(200)는 주사 제어 신호(SCS)에 응답하여 제1 주사선(SL)들로 각각 제1 주사 신호를 공급하고, 제2 주사선(SSL)들로 각각 제2 주사 신호를 공급할 수 있다.
주사 구동부(200)는 제1 주사선(SL)들로 제1 주사 신호를 순차적으로 공급할 수 있다. 예를 들면, 제1 주사 신호는 화소(PX)에 포함된 트랜지스터가 턴-온될 수 있도록 게이트-온 전압으로 설정될 수 있다. 또한, 제1 주사 신호는 화소(PX)에 데이터 신호를 인가하는데 이용될 수 있다.
또한, 주사 구동부(200)는 제2 주사선(SSL)들로 제2 주사 신호를 공급할 수 있다. 예를 들면, 제2 주사 신호는 화소(PX)에 포함된 트랜지스터가 턴-온될 수 있도록 게이트-온 전압으로 설정될 수 있다. 제2 주사 신호는 화소(PX)에 흐르는 구동 전류를 센싱(또는, 추출)하거나 화소(PX)에 초기화 전압을 인가하는데 이용될 수 있다.
한편, 도 1에는 하나의 주사 구동부(200)가 제1 주사 신호와 제2 주사 신호를 모두 출력하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 주사 구동부(200)는 제1 주사 신호를 표시부(100)에 공급하는 제1 주사 구동부 및 제2 주사 신호를 표시부(100)에 공급하는 제2 주사 구동부를 포함할 수 있다. 즉, 제1 주사 구동부 및 제2 주사 구동부는 별개의 구성으로 구현될 수 있다.
데이터 구동부(300)는 타이밍 제어부(400)로부터 데이터 제어 신호(DCS)를 수신한다. 또한, 데이터 구동부(300)는 보상부(600)로부터 보상 데이터(DATA2)를 수신한다. 데이더 구동부(300)는 데이터 제어 신호(DCS) 및 보상 데이터(DATA2)에 응답하여 데이터 신호(또는, 데이터 전압)들을 생성하고, 생성된 데이터 신호들을 데이터선(DL)들에 각각 공급할 수 있다. 즉, 데이터 구동부(300)는 한 프레임 기간 중 화소(PX)들 각각의 표시 기간 중에 데이터 신호(또는, 데이터 전압)를 표시부(100)에 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 데이터 구동부(300)는 감마 전압들을 이용하여 보상 데이터(DATA2)에 포함된 데이터값(또는, 계조값)에 대응하는 데이터 신호(또는, 데이터 전압)를 생성할 수 있다. 여기서, 감마 전압들은 데이터 구동부(300)에서 생성되거나 별도의 감마 전압 생성 회로(예를 들면, 감마 집적 회로)로부터 제공될 수 있다. 예를 들면, 데이터 구동부(300)는 데이터값에 기초하여 감마 전압들 중 하나를 선택하여 데이터 신호로 출력할 수 있다.
데이터 구동부(300)는 표시 기간 중에 초기화 전원을 센싱선(RL)들로 공급할 수 있다. 또한, 데이터 구동부(300)는 센싱 모드(또는, 센싱 기간)에서 센싱선(RL)들에 초기화 전압을 인가한 후, 센싱선(RL)들을 통해 각 화소(PX)의 발광 특성을 센싱할 수도 있다.
일 실시예에서, 센싱선(RL)들은 데이터 구동부(300)에 연결되는 것으로 도시되었으나, 실시예에 따라 별도의 센싱부가 구비되어, 데이터 구동부(300)와 센싱부는 별개의 구성으로 구현될 수 있다.
화소(PX)의 발광 특성은 화소(PX) 내 적어도 하나의 트랜지스터(예를 들어, 구동 트랜지스터)의 문턱 전압, 이동도, 및 발광 소자의 특성 정보(예를 들어, 전류-전압 특성)를 포함할 수 있다.
타이밍 제어부(400)는 외부의 그래픽 기기와 같은 화상 소스로부터 제어 신호(CTL) 및 영상 신호(RGB)를 수신할 수 있다. 타이밍 제어부(400)는 외부로부터 공급되는 제어 신호(CTL)에 대응하여 데이터 제어 신호(DCS) 및 주사 제어 신호(SCS)를 생성할 수 있다. 타이밍 제어부(400)에서 생성된 데이터 제어 신호(DCS)는 데이터 구동부(300)로 공급되고, 주사 제어 신호(SCS)는 주사 구동부(200)로 공급될 수 있다.
또한, 타이밍 제어부(400)는 외부로부터 공급된 영상 신호(RGB)가 재정렬된 영상 데이터(DATA1)를 보상부(600)에 공급할 수 있다.
저장부(500)는 외부의 촬상 소자에서 촬상된 표시부(100)의 온도 데이터를 저장할 수 있다. 여기서, 표시부(100)의 온도 데이터가 저장되는 부분은 제1 저장부라 할 수 있다. 표시부(100)에 구비된 각 화소(PX)는 복수의 발광 소자(LD, 도 2 및 도 3 참조)를 포함하는 적어도 하나의 소자 그룹(SET, 도 2 및 도 3 참조)을 포함할 수 있다. 촬상 소자는 표시부(100)의 표시 영역을 촬상하여, 발광 소자(LD)의 발광에 따라, 소자 그룹(SET)(또는, 화소(PX))들의 온도 데이터를 생성할 수 있다. 온도 데이터는 표시부(100)에 포함되는 소정의 영역으로 구분된 복수의 화소(PX)들을 포함하는 영역들의 온도 데이터일 수 있고, 한 화소(PX)에 포함되는 소정의 소자 그룹(SET)들의 온도 데이터일 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 온도 데이터를 추출하여, 표시 장치의 광효율을 제어할 수 있고, 광효율에 의해 소비 전력은 가변될 수 있다. 광효율은 표시 장치에서 소비되는 전력 대비 빛의 밝기가 어느정도 인지 알려주는 물리적인 양이다. 예를 들면, 광효율이 낮을수록 소비 전력보다 빛의 밝기가 어두울 수 있고, 광효율이 높을수록 소비 전력보다 빛의 밝기가 밝을 수 있다.
일 실시예에서는 평균보다 온도가 높은 소자 그룹(SET)을 추출하고, 광효율이 최적화되도록 표시부(100)에 인가되는 전류를 최초 인가되는 전류보다 작은 값을 가진 전류로 제어함으로써, 광효율을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 표시 장치의 휘도 특성이 향상될 수 있고, 표시 장치에서 소비되는 전력은 감소될 수 있다.
또한, 일 실시예에서 온도 데이터에 의해 소자 그룹(SET)들에 포함되는 발광 소자(LD)들의 개수의 많고 적음을 유추할 수 있다. 각각의 소자 그룹(SET)들에는 동일한 구동 전류가 인가될 수 있다. 그러나, 소자 그룹(SET)들에 포함되는 발광 소자(LD)들의 개수 차이에 의해, 하나의 발광 소자(LD)에 인가되는 전류는 상이할 수 있다. 예를 들면, 제1 소자 그룹이 제2 소자 그룹보다 적은 개수의 발광 소자(LD)들을 포함한다면, 제1 소자 그룹의 온도가 제2 소자 그룹의 온도보다 높을 수 있다. 이는, 각각의 소자 그룹(SET)에는 동일한 구동 전류가 인가되므로, 발광 소자(LD)의 개수가 감소할수록, 하나의 발광 소자(LD)에 인가되는 전류(또는, 전류 스트레스)가 증가하기 때문이다. 이에 따라, 큰 온도 데이터를 갖는 소자 그룹(SET)은 작은 온도 데이터를 갖는 소자 그룹(SET)보다 적은 개수의 발광 소자(LD)들을 포함한다고 파악할 수 있다. 예를 들면, 온도가 높은 소자 그룹(SET)들은 온도가 낮은 소자 그룹(SET)들에 비해 적은 발광 소자(LD)들을 포함할 수 있다. 또한, 적은 개수의 발광 소자(LD)들을 포함한 소자 그룹(SET)들은 다른 소자 그룹(SET)보다 광효율이 낮을 수 있다.
저장부(500)는 소자 그룹(SET)(또는, 화소(PX))들의 휘도 데이터를 저장하는 제2 저장부를 더 포함할 수 있다. 제2 저장부는 소자 그룹(SET)들의 휘도 데이터를 보상부(600)에 제공할 수 있다. 예를 들면, 제2 저장부에 저장되는 휘도 데이터는 0 내지 255 계조 중 적어도 하나의 계조에 대응하는 값일 수 있다. 또한, 휘도 데이터는 표시부(100)에 인가되는 전류에 대응하는 값일 수 있다. 이러한 휘도 데이터는 제품 출하 전, 제조 공정에서 저장부(500)의 룩 업 테이블(LUT)에 미리 저장된 값일 수 있다.
보상부(600)는 소자 그룹(SET)들의 온도 데이터 및 소자 그룹(SET)들의 휘도 데이터를 기초로, 영상 데이터(DATA1)를 보상하여 보상 데이터(DATA2)를 생성할 수 있다.
저장부(500)는 EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ReadOnly Memory), 플래시 메모리(Flash Memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM(Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 등과 같은 비휘발성 메모리 장치로 구현될 수 있다.
보상부(600)는 저장부(500)(또는, 제1 저장부)에서 제공된 표시부(100)의 소자 그룹(SET)들의 온도 데이터에 기초하여, 영상 데이터(DATA1)를 보상하여 보상 데이터(DATA2)로 생성할 수 있다.
구체적으로, 보상부(600)는 저장부(500)에서 제공된 소자 그룹(SET)들의 온도 데이터 중 평균 온도보다 높은 온도 데이터를 가진 소자 그룹(SET)을 추출하고, 추출된 소자 그룹(SET)을 기초로 영상 데이터(DATA1)를 보상할 수 있다. 예를 들면, 보상부(600)는 메모리에 저장된 룩 업 테이블(LUT)을 참고하여, 영상 데이터(DATA1)를 보상할 수 있다. 룩 업 테이블(LUT)에는 추출된 소자 그룹(SET)에 대응되도록 계조 데이터, 표시부(100)에 인가되는 영상 데이터(DATA1)의 데이터 전압 범위, 감마 테이블 등이 저장될 수 있다.
이 때, 보상부(600)는 평균 온도보다 높은 온도 데이터를 가진 소자 그룹(SET)의 전류 밀도를 기준으로 표시부(100)에 인가되는 전류를 감소시킬 수 있다. 즉, 보상부(600)는 평균 온도보다 높은 온도 데이터를 가진 소자 그룹(SET)의 전류 밀도를 낮추기 위해, 미리 결정된 전류보다 작은 전류가 표시부(100)(또는, 화소(PX)들, 발광 유닛(EMU)들, 소자 그룹(SET)들)에 인가되도록, 영상 데이터(DATA1)를 보상할 수 있다. 구체적으로, 표시부(100)의 적어도 하나의 소자 그룹(SET)을 포함하는 발광 유닛(EMU)들에는 각각의 발광 유닛(EMU)에 소정의 전류 밀도가 유지될 수 있도록, 동일한 크기의 전류가 인가될 수 있다. 이에 따라, 표시 장치는 표시부(100)의 소자 그룹(SET)들의 전류 밀도를 광효율이 최적화되도록 제어할 수 있으므로, 전체적으로 광효율을 향상시킬 수 있다. 광효율 향상에 따라, 표시 장치의 소비 전력은 감소할 수 있다.
또한, 보상부(600)는 저장부(500)로부터 소자 그룹(SET)들의 온도 데이터 및 휘도 데이터를 제공받고, 평균 온도를 가진 소자 그룹(SET)의 휘도 데이터를 기초로, 영상 데이터(DATA1)를 보상하여 보상 데이터(DATA2)를 생성할 수 있다.
구체적으로, 보상부(600)는 평균 온도를 가진 소자 그룹(SET)의 휘도 데이터를 반영하여 표시부(100)가 최대 휘도를 갖도록, 영상 데이터(DATA1)를 보상할 수 있다. 이 때, 표시부(100)의 휘도가 증가할수록, 표시 장치의 광효율이 저하될 수 있으므로, 보상부(600)는 소자 그룹(SET)(또는, 발광 유닛(EMU))에 인가되는 전류가 광효율을 크게 감소시키지 않는 범위에 해당하도록, 영상 데이터(DATA1)를 보상하여 보상 데이터(DATA2)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 보상부(600)는 평균 온도를 가진 소자 그룹(SET)의 전류 밀도의 최대값이 해당 소자 그룹(SET)의 최대 광효율에 대응하는 전류 밀도의 30% 이하에 해당하도록 보상 데이터(DATA2)를 생성할 수 있다. 광효율 최적화를 위한 전류 밀도의 최대값을 파악하는 방법은 이하 도 6에서 상세히 살펴본다.
한편, 도 1에서 주사 구동부(200), 데이터 구동부(300), 타이밍 제어부(400), 및 보상부(600)는 상호 독립적으로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 주사 구동부(200), 데이터 구동부(300), 타이밍 제어부(400), 및 보상부(600) 중 적어도 하나는 표시부(100)에 구비되거나, 집적 회로로 구현되고 연성 회로 기판에 실장되어 표시부(100)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 주사 구동부(200)는 표시부(100)에 구비될 수 있다. 또한, 주사 구동부(200), 데이터 구동부(300), 타이밍 제어부(400), 및 보상부(600) 중 적어도 2개는 하나의 집적 회로로 구현될 수 있다. 예를 들어, 데이터 구동부(300) 및 보상부(600)는 하나의 집적 회로로 구현될 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여, 일 실시예에 따른 표시 장치의 화소를 살펴본다.
도 2 및 도 3은 도 1의 표시 장치에 포함되는 화소의 일 예들을 나타낸 회로도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 소자 그룹들의 구성을 일부 도시한 회로도이다.
먼저, 도 2 및 도 3을 참조하면, 화소(PX)는 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 제3 트랜지스터(T3), 스토리지 커패시터(Cst), 및 발광 유닛(EMU)을 포함할 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)(또는, 구동 트랜지스터)의 제1 전극은 제1 전원선(PL1)에 접속되고, 제2 전극은 발광 유닛(EMU)의 제1 전극(EL1)(또는, 제2 노드(N2))에 접속될 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 제1 노드(N1)에 접속될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 전극은 드레인 전극일 수 있고, 제2 전극은 소스 전극일 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 제1 노드(N1)의 전압에 대응하여, 발광 유닛(EMU)으로 흐르는 구동 전류(Id)의 전류량을 제어할 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)(또는, 스위칭 트랜지스터)의 제1 전극은 데이터선(DL)에 접속되고, 제2 전극은 제1 노드(N1)(또는, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극)에 접속될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 제1 주사선(SL)에 접속될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)는 제1 주사선(SL)으로 제1 주사 신호(SC)(예를 들면, 하이 레벨 전압)가 공급될 때 턴-온되어, 데이터선(DL)으로부터 데이터 전압(DATA)을 제1 노드(N1)로 전달할 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)의 제1 전극은 센싱선(RL)에 접속되고, 제2 전극은 제2 노드(N2)(또는, 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극)에 접속될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 제2 주사선(SSL)에 접속될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)는 소정의 센싱 기간 동안 제2 주사선(SSL)으로 제2 주사 신호(SS)(예를 들면, 하이 레벨 전압)가 공급될 때 턴-온되어, 센싱선(RL)과 제2 노드(N2)를 전기적으로 접속시킬 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 접속된다. 이러한 스토리지 커패시터(Cst)는 한 프레임 동안 제1 노드(N1)로 공급되는 데이터 신호에 대응하는 데이터 전압(DATA)을 충전할 수 있다. 이에 따라, 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이의 전압 차에 대응하는 전압을 저장할 수 있다. 일 예로, 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극으로 공급되는 데이터 전압(DATA)과 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극으로 공급되는 초기화 전압(Vint)의 차에 대응하는 전압을 저장할 수 있다.
발광 유닛(EMU)은 제1 구동 전압(VDD)이 인가되는 제1 전원선(PL1)과 제2 구동 전압(VSS)이 인가되는 제2 전원선(PL2) 사이에 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 발광 소자(LD)들을 포함할 수 있다. 일 예로, 도 2를 참조한 발광 유닛(EMU)은 직렬로 연결된 복수의 발광 소자(LD)들을 포함할 수 있고, 도 3을 참조한 발광 유닛(EMU)은 직렬 및 병렬로 연결된 복수의 발광 소자(LD)들을 포함할 수 있다. 병렬 연결된 복수의 발광 소자(LD)들 중 서로 동일한 방향으로 연결된 각각의 발광 소자(LD)는 유효 광원을 구성할 수 있다. 또한, 서로 동일한 방향으로 병렬 연결된 발광 소자(LD)들은 소자 그룹(SET)을 구성할 수 있다.
발광 유닛(EMU)은 제2 노드(N2)에 연결된 제1 전극(EL1)과 제2 전원선(PL2)에 연결된 제2 전극(EL2) 사이에 직렬 및/또는 병렬 연결되는 복수의 발광 소자(LD)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 전극(EL1)은 애노드(anode)일 수 있고, 제2 전극(EL2)은 캐소드(cathode)일 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 제3 전극(EL3)은 캐소드일 수 있고, 제4 전극(EL4)은 애노드일 수 있다.
일 실시예에서, 발광 유닛(EMU)은 제2 노드(N2)와 제2 전원선(PL2) 사이에 연결된 제1 서브 소자 그룹(SET1-1) 및 제2 서브 소자 그룹(SET1-2)을 포함할 수 있다. 제1 서브 소자 그룹(SET1-1)은 제1 전극(EL1)과 제3 전극(EL3) 사이에 서로 동일한 방향으로 연결된 적어도 하나의 발광 소자(LD1)를 포함할 수 있다. 제2 서브 소자 그룹(SET1-2)은 제4 전극(EL4)과 제2 전극(EL2) 사이에 서로 동일한 방향으로 연결된 적어도 하나의 발광 소자(LD2)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 서브 소자 그룹(SET1-1)은 제1 전극(EL1) 제3 전극(EL3) 사이에 반대 방향으로 연결된 역방향 발광 소자(LDr)를 더 포함할 수 있고, 제2 서브 소자 그룹(SET1-2)은 제4 전극(EL4)과 제2 전극(EL2) 사이에 반대 방향으로 연결된 역방향 발광 소자(LDr)를 더 포함할 수 있다.
제1 서브 소자 그룹(SET1-1)의 제1 서브 중간 전극(CTE-1)과 제2 서브 소자 그룹(SET1-2)의 제2 서브 중간 전극(CTE-2)은 일체로 제공되어 서로 연결될 수 있다. 제1 서브 중간 전극(CTE-1)과 제2 서브 중간 전극(CTE-2)은 연속하는 제1 서브 소자 그룹(SET1-1)과 제2 서브 소자 그룹(SET1-2)을 전기적으로 연결하는 중간 전극(CTE)을 구성할 수 있다. 제1 서브 중간 전극(CTE-1)과 제2 서브 중간 전극(CTE-2)이 일체로 제공되는 경우, 제1 서브 중간 전극(CTE-1)과 제2 서브 중간 전극(CTE-2)은 중간 전극(CTE)의 서로 다른 일 영역일 수 있다.
발광 유닛(EMU)은 제1 트랜지스터(T1)로부터 공급되는 구동 전류(Id)에 대응하여 소정 휘도의 빛을 생성할 수 있다. 예를 들면, 한 프레임 기간 동안, 제1 트랜지스터(T1)는 해당 프레임 데이터(예를 들면, 보상 데이터(DATA2, 도 1 참조))의 계조값에 대응하는 구동 전류(Id)를 발광 유닛(EMU)으로 공급할 수 있다. 발광 유닛(EMU)으로 공급되는 구동 전류(Id)는 발광 소자(LD)(또는, 소자 그룹(SET))들에 나뉘어 흐를 수 있다. 이에 따라, 각각의 발광 소자(LD)가 흐르는 전류에 상응하는 휘도로 발광하면서, 발광 유닛(EMU)(또는, 소자 그룹(SET))은 구동 전류(Id)에 대응하는 휘도의 광을 방출할 수 있다.
한편, 본 발명에서 화소(PX)의 회로 구조는 도 2와 도 3에 의하여 한정되지는 않는다. 일 예로, 발광 소자(LD)는 제1 전원선(PL1)과 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극 사이에 위치될 수도 있다.
또한, 도 2와 도 3에서는 트랜지스터를 NMOS로 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 제1 내지 제3 트랜지스터(T1, T2, T3) 중 적어도 하나는 PMOS로 구현될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상이한 개수의 발광 소자(LD)를 포함하는 소자 그룹들이 도시되어 있다. 여기서, 제1 소자 그룹(SET1)과 제2 소자 그룹(SET2)은 각각 별개의 화소(PX)에 포함될 수 있다.
(a)와 (b)의 상단에 도시된, 제1 소자 그룹(SET1)과 제2 소자 그룹(SET2)은 각각 직렬 및 병렬로 연결된 복수의 발광 소자(LD)를 포함하고 있다.
복수의 무기 발광 소자를 포함하는 표시 장치에서는, 애노드와 캐소드가 배치된 영역(예를 들면, 발광 영역) 사이에 복수의 발광 소자(LD)를 제공할 수 있다. 예를 들면, 발광 소자(LD)는 소정의 용액 내에 분산된 형태로 준비되어, 잉크젯 방식 등을 이용해 애노드 및 캐소드 상에 공급될 수 있다. 그러나, 잉크젯 프린팅 장치에서 노즐의 막힘 등의 문제로 잉크가 제대로 분사되지 않을 경우, 발광 영역에는 발광 소자(LD)가 원하는 개수, 위치로 제대로 제공될 수 없다. 이에 따라, 발광 영역에 발광 소자(LD)가 평균보다 적은 개수로 분포되는 경우, 광효율 저하 등의 문제점이 발생할 수 있다.
일 예로, 제2 소자 그룹(SET2)에는 복수의 발광 소자(LD)가 제대로 증착되어 있다. 반면, 제1 소자 그룹(SET1)에는 발광 소자(LD)가 일부 영역(예를 들면, 점선으로 도시된 사각형)에서 제대로 증착되어 있지 않다.
이 때, 제1 소자 그룹(SET1) 및 제2 소자 그룹(SET2)의 발광 소자(LD)들은 제1 트랜지스터(T1)로부터 공급되는 구동 전류(Id)에 의하여 소정 휘도의 빛을 생성할 수 있다. 그리고, 제1 소자 그룹(SET1) 및 제2 소자 그룹(SET2)으로 공급되는 구동 전류(Id)는 발광 소자(LD)들에 나뉘어 흐를 수 있다. 이에 따라, 제1 소자 그룹(SET1) 및 제2 소자 그룹(SET2)의 발광 소자(LD)가 구동 전류(Id)에 상응하는 휘도로 발광하면서, 제1 소자 그룹(SET1) 및 제2 소자 그룹(SET2)은 구동 전류(Id)에 대응하는 휘도의 광을 방출할 수 있다.
그러나, 제1 소자 그룹(SET1) 및 제2 소자 그룹(SET2)에 포함되는 발광 소자(LD)들의 개수 차이에 의해, 하나의 발광 소자(LD)에 인가되는 전류는 증가할 수 있고, 적은 개수의 발광 소자(LD)를 포함하는 제1 소자 그룹(SET1)은 온도가 높아질 수 있다. 이는, 제1 소자 그룹(SET1) 및 제2 소자 그룹(SET2)에는 동일한 구동 전류(Id)가 인가되나, 발광 소자(LD)의 개수가 감소할수록, 하나의 발광 소자(LD)에 인가되는 전류(또는, 전류 스트레스)가 증가하기 때문이다.
일 실시예에서는, 소자 그룹(SET)의 온도(또는, 소자 그룹(SET)에 포함되는 발광 소자(LD)의 개수)에 대응하여, 소자 그룹(SET)(또는, 발광 유닛(EMU))에 인가되는 전류를 제어함으로써, 소자 그룹(SET)(또는, 발광 유닛(EMU))의 광효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 표시 장치의 광효율을 최적화 할 수 있다.
예를 들면, 제1 소자 그룹(SET1)에 포함된 발광 소자(LD)들의 개수가 제2 소자 그룹(SET2)에 포함된 발광 소자(LD)들의 개수보다 적은 경우, 제1 소자 그룹(SET1)은 제2 소자 그룹(SET2)보다 높은 온도를 가질 수 있고, 제1 소자 그룹(SET1)에 의해 표시부(100)의 광효율은 전체적으로 저하될 수 있다. 이 때, 표시부(100)의 광효율을 전체적으로 향상시키기 위하여, 제1 소자 그룹(SET1)의 전류 밀도가 감소하도록, 표시 장치는 소자 그룹(SET)(또는, 발광 유닛(EMU))에 미리 결정된 전류보다 작은 전류가 인가되도록, 보상 데이터를 인가할 수 있다. 여기서, 미리 결정된 전류의 값은 제1 소자 그룹(SET1)에 최초로 인가되는 전류값일 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 표시 장치는 평균 온도보다 높은 온도 데이터를 가진 소자 그룹(SET)의 전류 밀도를 기준으로 표시부(100)에 인가되는 전류 밀도가 전체적으로 감소하도록 영상 데이터(DATA1)를 보상할 수 있다. 이에 따라, 표시 장치는 소자 그룹(SET)들의 전류 밀도를 제어함으로써, 전체적으로 광효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 광효율이 향상됨에 따라, 표시 장치의 소비 전력은 감소할 수 있고, 발광 소자(LD)의 수명은 증가할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 표시 장치는 발광 소자(LD)가 제대로 증착되지 않은 소자 그룹(SET)을 포함하는 화소(PX)에 관한 데이터를 저장할 수 있다. 표시 장치는 이러한 데이터를 사용하여, 발광 소자(LD)가 제대로 증착되지 않은 불량 화소(PX)를 중점적으로 열화 정도를 센싱할 수 있다. 이에 따라, 표시 장치는 표시부(100)의 화소(PX)를 전체적으로 센싱하는 것보다 센싱 시간을 감소시킬 수 있다.
이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여 표시부의 온도와 광효율에 대하여 살펴본다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치의 온도 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 개념도이고, 도 6은 일 실시예에 따른 표시 장치의 전류 밀도에 따른 광효율을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 저장부(500)는 외부의 촬상 소자(50)에 의해 촬상된 온도 데이터를 수신할 수 있다. 촬상 소자(50)는 표시부(100)의 전면의 전체 영역을 촬상할 수 있도록 소정의 각도로 위치할 수 있다.
촬상 소자(50)는 열 화상 카메라, CCD(Charge-Coupled Device) 카메라 등으로 구현될 수 있다. 촬상 소자(50)는 각 카메라의 수광 소자를 자체적으로 포함할 수 있다. 또한, 촬상 소자(50)는 자체적으로 수광 소자를 포함하지 않되, 외부 수광 소자와 연결되어, 외부 수광 소자가 촬상한 온도 데이터를 수신하도록 구성될 수도 있다.
표시부(100)에 구비된 각 화소(PX)는 복수의 발광 소자(LD, 도 2 및 도 3 참조)를 포함하는 적어도 하나의 소자 그룹(SET, 도 2 및 도 3 참조)을 포함할 수 있다. 촬상 소자(50)는 표시부(100)의 표시 영역을 촬상하여, 발광 소자(LD)의 발광에 따라, 소자 그룹(SET)들의 온도 데이터를 생성할 수 있다.
온도 데이터는 표시부(100)의 표시 영역 중 복수의 화소(PX)를 포함하는 일부 영역의 온도 데이터를 포함할 수 있고, 각 화소(PX)에 포함되는 소정의 소자 그룹(SET)들의 온도 데이터를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 촬상 소자(50)가 획득한 온도 데이터의 온도가 평균 온도보다 높게 나타나는 경우, 해당 온도 데이터를 가진 지점은 제1 소자 그룹(SET1, 도 4 참조)으로 유추될 수 있다. 또한, 촬상 소자(50)가 획득한 온도 데이터의 온도가 평균 온도에 해당하는 경우, 해당 온도 데이터를 가진 지점은 제2 소자 그룹(SET2, 도 4 참조)으로 유추될 수 있다. 여기서, 평균 온도는 소자 그룹(SET)들의 온도 데이터의 평균값일 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치에서는 온도 데이터에 의해 표시 장치의 광효율을 확인할 수 있다. 예를 들면, 온도가 높은 소자 그룹(SET)들은 온도가 낮은 소자 그룹(SET)들에 비해 광효율이 낮을 수 있다.
도 6을 참조하면, A로 도시된 점선(LD less)은 하나의 소자 그룹(SET)에 포함되는 발광 소자(LD)들의 개수가 평균보다 적은 경우를 도시한 것이고, B로 도시된 점선(LD Avg)은 하나의 소자 그룹(SET)에 포함되는 발광 소자(LD)들의 개수가 평균인 경우를 도시한 것이고, C로 도시된 실선(LD more)은 발광 소자(LD)들의 개수가 평균보다 많은 경우를 도시한 것이다.
B로 도시된 점선(LD Avg)과 C로 도시된 실선(LD more)을 살펴보면, 일정 범위보다 전류 밀도가 증가하면, 광효율이 점차 낮아짐을 알 수 있다. 그러나, 최대 광효율과 비교할 때, 크게 감소되지 않을 수 있다. 예를 들면, B로 도시된 점선(LD Avg)과 C로 도시된 실선(LD more)은 전류 밀도가 약 40A/m2 이상이고 약 80A/m2 일 때, 광효율이 6.5 cd/A 내지 약 6cd/A 범위에서 감소됨을 알 수 있다.
반면, A로 도시된 점선(LD less)을 살펴보면, 일정 범위보다 전류 밀도가 증가하면, 광효율이 급격하게 저하됨을 알 수 있다. 예를 들면, A로 도시된 점선(LD less)은 전류 밀도가 약 40A/m2 이상이고 약 80A/m2일 때, 광효율이 6.5 cd/A에서 약 5cd/A 정도로 급격하게 감소됨을 알 수 있다.
이와 같이, 하나의 소자 그룹(SET)에 포함되는 발광 소자(LD)들의 개수가 평균보다 적은 경우, 표시 장치의 광효율은 급격하게 감소할 수 있다. 또한, 일정 영역에서 표시 장치의 광효율이 감소함에 따라, 전체적으로 표시 장치의 휘도 불균일이 발생할 수 있다.
그러나, 일 실시예에서는 소자 그룹(SET)이 포함하는 발광 소자(LD)의 개수가 상이하더라도, 표시부(100, 도 1 참조)가 최적의 광효율을 가질 수 있도록, 소자 그룹(SET)(또는, 발광 유닛(EMU), 표시부(100))에 인가되는 전류를 최초 인가되는 전류보다 작은 전류로 제어함으로써, 표시부(100)의 광효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 표시 장치에서는 최적의 광효율을 유지하도록 표시부(100)의 휘도를 제어할 수 있다. 예를 들면, B로 도시된 점선(LD Avg)의 평균 온도를 가진 소자 그룹(SET)의 휘도 데이터를 기초로, 표시부(100, 도 1 참조)의 휘도를 제어할 수 있다. 즉, 표시 장치는 평균 온도를 가진 소자 그룹(SET)의 휘도 데이터를 반영하여, 표시부(100)가 최대 휘도를 가지도록, 표시부(100)의 휘도를 제어할 수 있다. 이 때, 표시부(100)의 휘도가 증가할수록 표시 장치의 광효율이 저하될 수 있으므로, 표시 장치는 광효율이 크게 저하되지 않는 범위가 되도록, 소자 그룹(SET)에 인가되는 전류를 제어할 수 있다.
구체적으로, 다시 도 4를 함께 참조하면, B로 도시된 점선(LD Avg)은 발광 소자(LD)들이 정상적으로 증착된 제2 소자 그룹(SET2)에 대한 전류 밀도에 따른 광효율 그래프이다. 제2 소자 그룹(SET2)은 20 A/m2 내지 약 50 A/m2 의 전류 밀도 범위에서, 최대 광효율을 가질 수 있다. 이 때, 표시부(100)의 휘도를 증가시킬수록, 즉, 제2 소자 그룹(SET2)의 전류 밀도가 일정범위 이상 증가할수록, 표시 장치의 광효율이 감소할 수 있다. 일 실시예에서는, 표시 장치의 광효율이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 제2 소자 그룹(SET2)의 전류 밀도가 약 20 A/m2 내지 약 50 A/m2에 해당하도록, 표시부(100)에 인가되는 보상 데이터(DATA2, 도 1 참조)를 제어할 수 있다. 즉, 제2 소자 그룹(SET2)의 전류 밀도의 최대값이 제2 소자 그룹(SET2)의 최대 광효율에 대응하는 전류 밀도의 30% 이하에 해당하도록 보상 데이터(DATA2)를 제어할 수 있다. 여기서, 전류 밀도의 범위 및 최대값의 범위는 예시적인 것으로, 각 소자 그룹의 전류 밀도의 범위 및 최대값의 범위는 실시예에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 표시 장치는 소자 그룹(SET)들의 최대 휘도를 유지하면서, 광효율이 저하되지 않는 범위에 대응하도록 보상 데이터(DATA2)를 생성할 수 있다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여, 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 살펴본다.
도 7은 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법이고, 도 8은 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법이다. 도 7 및 도 8은 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하며, 이하 도 1 내지 도 6을 참조한 도면 부호를 사용한다.
먼저, 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시부(100)의 온도 데이터를 수신할 수 있다. 여기서, 표시부(100)는 발광 소자(LD)들로 구성된 적어도 하나의 소자 그룹(SET)을 포함할 수 있으며, 표시부(100)의 온도 데이터는 소자 그룹(SET)들의 온도 데이터일 수 있다. 온도 데이터는 외부의 촬상 소자(50)로부터 제공되는 것으로, 저장부(500)(또는, 제1 저장부)에 저장된 값일 수 있다.
보상부(600)는 저장부(500)로부터 소자 그룹(SET)들의 온도 데이터를 수신(S110)하여, 온도 데이터 중 평균 온도보다 높은 온도 데이터를 가진 제1 소자 그룹(SET1)을 추출(S120)할 수 있다.
이후, 보상부(600)는 추출된 제1 소자 그룹(SET1)을 기초로 영상 데이터(DATA1)를 보상하여 보상 데이터(DATA2)를 생성(S130)할 수 있다. 생성된 보상 데이터(DATA2)는 데이터 구동부(300)에 의해 표시부(100)에 인가(S140)될 수 있다. 이 때, 보상 데이터(DATA2)는 제1 소자 그룹(SET1)에 인가되는 최초 전류보다 작은 전류에 대응하는 값일 수 있다.
이에 따라, 표시 장치는 표시부(100)의 소자 그룹(SET)들의 전류 밀도를 광효율이 최적화되도록 제어할 수 있고, 전체적으로 광효율을 향상시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시부(100)의 온도 데이터 및 휘도 데이터를 수신할 수 있다. 휘도 데이터는 표시부(100)의 소자 그룹(SET)들의 휘도 값일 수 있고, 저장부(500)(또는, 제2 저장부)에 미리 저장된 값일 수 있다. 온도 데이터는 외부의 촬상 소자(50)로부터 제공되는 것으로, 저장부(500)(또는, 제1 저장부)에 저장된 값일 수 있다.
보상부(600)는 저장부(500)로부터 소자 그룹(SET)들의 온도 데이터를 수신(S210)하여, 평균 온도의 제2 소자 그룹(SET2)을 추출(S220)할 수 있다.
이후, 보상부(600)는 추출된 제2 소자 그룹(SET2)을 기초로 영상 데이터(DATA1)를 보상하여 보상 데이터(DATA2)를 생성(S230)할 수 있다. 생성된 보상 데이터(DATA2)는 데이터 구동부(300)에 의해 표시부(100)에 인가(S240)될 수 있다. 이 때, 보상 데이터(DATA2)는 제2 소자 그룹(SET2)의 휘도 데이터를 기초로 보상된 값일 수 있다. 예를 들면, 보상 데이터(DATA2)는 표시부(100)에 최대 휘도가 구현될 수 있는 값일 수 있다.
이 때, 표시 장치의 휘도가 증가함에 따라, 표시 장치의 광효율이 저하될 수 있으므로, 일 실시예에 따른 표시 장치는 광효율이 저하되지 않는 범위에 대응하도록 보상 데이터(DATA2)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 보상부(600)는 제2 소자 그룹(SET2)의 전류 밀도의 최대값이 제2 소자 그룹(SET2)의 최대 광효율에 대응하는 전류 밀도의 30% 이하에 해당하도록, 보상 데이터(DATA2)를 생성할 수 있다.
이에 따라, 일 실시예에 따른 표시 장치는 광효율이 향상될 수 있는 범위에 대응하도록 표시 장치의 휘도를 제어할 수 있다.
이하에서는 도 9 및 도 10을 참조하여, 일 실시예에 따른 표시 장치가 포함하는 발광 소자에 관하여 살펴본다.
도 9는 일 실시예에 따른 표시 장치에 포함되는 발광 소자의 일 예를 나타낸 사시도이고, 도 10은 도 9의 단면도이다.
도 9 및 도 10에서는 기둥 형상의 발광 소자를 도시하였으나, 본 발명에 의한 발광 소자의 종류 및/또는 형상은 이에 한정되지 않는다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 발광 소자(LD)는 제1 반도체층(11), 제2 반도체층(13), 및 제1 반도체층(11)과 제2 반도체층(13) 사이에 위치하는 활성층(12)을 포함한다. 일 예로, 발광 소자(LD)는 길이(L1) 방향을 따라 제1 반도체층(11), 활성층(12) 및 제2 반도체층(13)이 순차적으로 적층된 적층체로 구성될 수 있다.
실시예에 따라, 발광 소자(LD)는 일 방향을 따라 연장된 막대 형상, 즉, 원 기둥 형상으로 제공될 수 있다. 발광 소자(LD)의 연장 방향을 길이(L1) 방향이라고 하면, 발광 소자(LD)는 길이(L1) 방향을 따라 일측 단부와 타측 단부를 가질 수 있다.
실시예에 따라, 발광 소자(LD)의 일측 단부에는 제1 반도체층(11) 및 제2 반도체층(13) 중 하나가 배치되고, 발광 소자(LD)의 타측 단부에는 제1 반도체층(11) 및 제2 반도체층(13) 중 나머지 하나가 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 발광 소자(LD)는 막대 형상으로 제조된 막대형 발광 다이오드일 수 있다. 본 명세서에서, "막대형"이라 함은 원 기둥 또는 다각 기둥 등과 같이 길이(L1) 방향으로 긴(즉, 종횡비(aspect ratio)가 1보다 큰) 로드 형상(rod-like shape), 또는 바 형상(bar-like shape)을 포괄하며, 그 단면의 형상이 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 발광 소자(LD)의 길이(L1)는 그 직경(D1)(또는, 횡단면의 폭)보다 클 수 있다.
실시예에 따라, 발광 소자(LD)는 나노 스케일 내지 마이크로 스케일 정도로 작은 크기를 가질 수 있다. 발광 소자(LD)는 각각 나노 스케일 내지 마이크로 스케일 범위의 직경(D1) 및/또는 길이(L1)를 가질 수 있다. 일례로, 발광 소자(LD)의 길이(L1)는 약 100 nm 내지 10㎛ 일 수 있고, 발광 소자(LD)의 직경(D1)은 약 2㎛ 내지 6㎛ 일 수 있으며, 발광 소자(LD)의 종횡비는 약 1.2 내지 약 100 사이의 범위일 수 있다. 다만, 본 발명에서 발광 소자(LD)의 크기가 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 발광 소자(LD)를 이용한 발광 장치를 광원으로 이용하는 각종 장치, 일 예로 표시 장치 등의 설계 조건에 따라 발광 소자(LD)의 크기는 다양하게 변경될 수 있다.
제1 반도체층(11)은 적어도 하나의 n형 반도체층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 반도체층(11)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 중 어느 하나의 반도체 재료를 포함하며, Si, Ge, Sn 등과 같은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층을 포함할 수 있다. 다만, 제1 반도체층(11)을 구성하는 물질이 이에 한정되는 것은 아니며, 이 외에도 다양한 물질로 제1 반도체층(11)을 구성할 수 있다.
활성층(12)은 제1 반도체층(11) 상에 배치되며, 단일 또는 다중 양자 우물 구조로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 활성층(12)의 상부 및/또는 하부에는 도전성 도펀트가 도핑된 클래드층(미도시)이 형성될 수도 있다. 일 예로, 클래드층은 AlGaN층 또는 InAlGaN층으로 형성될 수 있다. 실시예에 따라, AlGaN, InAlGaN 등의 물질이 활성층(12)을 형성하는 데에 이용될 수 있으며, 이 외에도 다양한 물질이 활성층(12)을 구성할 수 있다.
발광 소자(LD)의 양단에 문턱 전압 이상의 전압을 인가하게 되면, 활성층(12)에서 전자-정공 쌍이 결합하면서 발광 소자(LD)가 발광하게 된다. 이러한 원리를 이용하여 발광 소자(LD)의 발광을 제어함으로써, 발광 소자(LD)를 표시 장치의 화소를 비롯한 다양한 발광 장치의 광원으로 이용할 수 있다.
제2 반도체층(13)은 활성층(12) 상에 배치되며, 제1 반도체층(11)과 상이한 타입의 반도체층을 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 반도체층(13)은 적어도 하나의 p형 반도체층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 반도체층(13)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 중 적어도 하나의 반도체 재료를 포함하며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층을 포함할 수 있다. 다만, 제2 반도체층(13)을 구성하는 물질이 이에 한정되는 것은 아니며, 이 외에도 다양한 물질이 제2 반도체층(13)을 구성할 수 있다.
상술한 실시예에서는, 제1 반도체층(11)과 제2 반도체층(13)이 각각 하나의 층으로 구성된 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에 있어서, 활성층(12)의 물질에 따라 제1 반도체층(11)과 제2 반도체층(13) 각각은 적어도 하나 이상의 층들, 일 예로 클래드층 및/또는 TSBR(Tensile Strain Barrier Reducing) 층을 더 포함할 수도 있다. TSBR 층은 격자 구조가 다른 반도체층들 사이에 배치되어 격자 상수(lattice constant) 차이를 줄이기 위한 완충 역할을 하는 스트레인(strain) 완화층일 수 있다. TSBR 층은 p-GaInP, p-AlInP, p-AlGaInP 등과 같은 p형 반도체층으로 구성될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에 따라, 발광 소자(LD)는 표면에 제공된 절연막(INF)을 더 포함할 수 있다. 절연막(INF)은 활성층(12)의 외주면을 둘러싸도록 발광 소자(LD)의 표면에 형성될 수 있으며, 이외에도 제1 반도체층(11) 및 제2 반도체층(13)의 일 영역을 더 둘러쌀 수 있다. 다만, 절연막(INF)은 서로 다른 극성을 가지는 발광 소자(LD)의 양 단부를 노출할 수 있다. 예를 들어, 절연막(INF)은 길이(L1) 방향에서 발광 소자(LD)의 양단에 위치한 제1 반도체층(11) 및 제2 반도체층(13) 각각의 일단, 일 예로 원기둥의 두 밑면(발광 소자(LD)의 상부면 및 하부면)을 커버하지 않고 노출할 수 있다.
일 실시예에서, 발광 소자(LD)는 제1 반도체층(11), 활성층(12), 제2 반도체층(13), 및 절연막(INF) 외에도 추가적인 구성 요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 발광 소자(LD)는 제1 반도체층(11), 활성층(12), 및 제2 반도체층(13)의 일단 측에 배치된 하나 이상의 형광체층, 활성층, 반도체층 및/또는 전극을 추가적으로 포함할 수 있다.
발광 소자(LD)의 일단 측면에 배치되는 전극(14)은 오믹(Ohmic) 컨택 전극 또는 쇼트키(Schottky) 컨택 전극일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 전극(14)은 금속 또는 금속 산화물을 포함할 수 있으며, 일 예로, Cr, Ti, Al, Au, Ni, ITO, IZO, ITZO 및 이들의 산화물 또는 합금 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 전극(14)은 실질적으로 투명 또는 반투명할 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(LD)에서 생성되는 빛이 전극(14)을 투과하여 발광 소자(LD)의 외부로 방출될 수 있다.
실시예에 따라, 절연막(INF)은 전극(14)의 외주면을 적어도 부분적으로 감싸거나, 또는 감싸지 않을 수 있다. 즉, 절연막(INF)은 전극(14)의 표면에 선택적으로 형성될 수 있다. 또한, 절연막(INF)은 서로 다른 극성을 가지는 발광 소자(LD)의 양단을 노출하도록 형성되며, 일 예로 전극(14)의 적어도 일 영역을 노출할 수 있다. 실시예에 따라, 발광 소자(LD)의 단부에는 절연막(INF)이 제공되지 않을 수도 있다.
발광 소자(LD)의 표면, 특히 활성층(12)의 표면에 절연막(INF)이 제공되면, 활성층(12)이 도시되지 않은 적어도 하나의 전극(일 예로, 발광 소자(LD)의 양단에 연결되는 컨택 전극들 중 적어도 하나의 컨택 전극) 등과 단락되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(LD)의 전기적 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 발광 소자(LD)의 표면에 절연막(INF)을 형성함에 의해 발광 소자(LD)의 표면 결함을 최소화하여 수명 및 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 각각의 발광 소자(LD)에 절연막(INF)이 형성되면, 다수의 발광 소자(LD)들이 서로 밀접하여 배치되어 있는 경우에도 발광 소자(LD)들의 사이에서 원치 않는 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 발광 소자(LD)는 표면 처리 과정을 거쳐 제조될 수 있다. 예를 들어, 다수의 발광 소자(LD)들을 유동성의 용액(또는, 용매)에 혼합하여 각각의 발광 영역(일 예로, 각 화소의 발광 영역)에 공급할 때, 발광 소자(LD)들이 용액 내에 불균일하게 응집하지 않고 균일하게 분산될 수 있도록 각각의 발광 소자(LD)를 표면 처리할 수 있다.
발광 소자(LD)는 표시 장치를 비롯하여 광원을 필요로 하는 다양한 종류의 장치에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 표시 장치의 각 화소 영역에 적어도 하나의 발광 소자(LD), 일 예로 각각 나노 스케일 내지 마이크로 스케일의 크기를 가진 복수의 발광 소자(LD)들을 배치하고, 발광 소자(LD)들을 이용하여 각 화소의 광원(또는, 광원 유닛)을 구성할 수 있다. 다만, 본 발명에서 발광 소자(LD)의 적용 분야가 표시 장치에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 발광 소자(LD)는 조명 장치 등과 같이 광원을 필요로 하는 다른 종류의 장치에도 이용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
100: 표시부 200: 주사 구동부
300: 데이터 구동부 400: 타이밍 제어부
500: 저장부 600: 보상부
50: 촬상 소자
DL: 데이터선 SL: 제1 주사선
SSL: 제2 주사선 RL: 센싱선
LD: 발광 소자 EMU: 발광 유닛
SET: 소자 그룹

Claims (19)

  1. 발광 소자들로 구성된 적어도 하나의 소자 그룹을 포함하는 발광 유닛들;
    상기 소자 그룹들의 온도 데이터가 저장된 제1 저장부; 및
    상기 온도 데이터 중 평균 온도보다 높은 온도 데이터를 가진 제1 소자 그룹을 추출하고, 추출된 상기 제1 소자 그룹을 기초로 영상 데이터를 보상하여 보상 데이터를 생성하는 보상부를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보상부는 미리 결정된 전류보다 작은 전류가 상기 발광 유닛들에 인가되도록, 상기 영상 데이터를 보상하여 상기 보상 데이터를 생성하는 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 미리 결정된 전류는 상기 제1 소자 그룹에 인가되는 최초 전류인 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 평균 온도는 상기 소자 그룹들의 온도 데이터의 평균값인 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보상부는 상기 온도 데이터 중 상기 평균 온도를 가진 제2 소자 그룹을 추출하는 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 소자 그룹에 포함된 발광 소자들의 개수는 상기 제2 소자 그룹에 포함된 발광 소자들의 개수보다 적은 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 소자 그룹 및 상기 제2 소자 그룹에는 동일한 크기의 전류가 인가되는 표시 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 저장부는 상기 소자 그룹들의 휘도 데이터를 더 저장하고,
    상기 보상부는 상기 제2 소자 그룹의 휘도 데이터를 기초로 상기 영상 데이터를 보상하여 상기 보상 데이터를 생성하는 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보상 데이터에 따라 상기 제2 소자 그룹의 전류 밀도의 최대값은 상기 제2 소자 그룹의 최대 광효율에 대응하는 전류 밀도의 30% 이하에 해당하는 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 소자 그룹들의 온도 데이터는 외부의 촬상 소자로부터 제공되는 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자들은 기둥 형상의 발광 소자들인 표시 장치.
  12. 표시부를 포함하며, 상기 표시부는 발광 소자들로 구성된 적어도 하나의 소자 그룹을 포함하는 발광 유닛을 구비하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 소자 그룹들의 온도 데이터를 수신하는 단계;
    상기 온도 데이터 중 평균 온도보다 높은 온도 데이터를 가진 제1 소자 그룹을 추출하는 단계; 및
    추출된 상기 제1 소자 그룹을 기초로 영상 데이터를 보상하여 보상 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 보상 데이터는 상기 제1 소자 그룹에 인가되는 최초 전류보다 작은 전류가 상기 발광 유닛에 인가되도록 생성되는 표시 장치의 구동 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 보상 데이터를 상기 표시부에 인가하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 소자 그룹들의 온도 데이터는 외부의 촬상 소자로부터 제공되는 표시 장치의 구동 방법.
  16. 표시부를 포함하며, 상기 표시부는 발광 소자들로 구성된 적어도 하나의 소자 그룹을 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 소자 그룹들의 온도 데이터 및 휘도 데이터를 수신하는 단계;
    상기 온도 데이터 중 평균 온도를 가진 제2 소자 그룹을 추출하는 단계; 및
    추출된 상기 제2 소자 그룹을 기초로 영상 데이터를 보상하여 보상 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 보상 데이터는 추출된 상기 제2 소자 그룹의 휘도 데이터를 기초로 상기 영상 데이터를 보상하여 생성되는 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 보상 데이터를 상기 표시부에 인가하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 보상 데이터에 따라 상기 제2 소자 그룹의 전류 밀도의 최대값은 상기 제2 소자 그룹의 최대 광효율에 대응하는 전류 밀도의 30% 이하에 해당하는 표시 장치의 구동 방법.
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