KR20220065568A - 디스플레이 장치 및 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 제 1 방향으로 연장된 복수의 게이트 라인, 제 2 방향으로 연장된 복수의 데이터 라인 및 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 복수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로와, 복수의 데이터 라인을 구동하며, 복수의 서브픽셀에 대한 특성값을 센싱하기 위한 특성값 센싱 회로를 포함하는 데이터 구동 회로와, 게이트 구동 회로 및 데이터 구동 회로를 제어하며, 디스플레이 패널에 대응되는 복수의 블록을 대상으로 제 2 방향으로 배열된 서브픽셀 단위로 센싱 특성값에 대한 왜곡 구간을 검출하여 불량 라인을 판단하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 장치를 개시한다.

Description

디스플레이 장치 및 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING IT}
본 명세서는 디스플레이 장치 및 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특성값 편차를 정밀하게 검출할 수 있는 디스플레이 장치 및 구동 방법를 제공하는 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하는 디스플레이 장치에 대한 다양한 요구가 증가하고 있으며, 액정 디스플레이, 전계 발광 디스플레이 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치가 활용되고 있다.
이러한 디스플레이 장치 중 전계 발광 디스플레이 장치는 스스로 발광하는 발광 다이오드를 이용함으로써, 응답 속도가 빠르고 명암비, 발광 효율, 휘도 및 시야각 등에서 장점이 존재한다. 이 경우, 발광 다이오드는 무기물 또는 유기물로 구현될 수 있다.
이러한 전계 발광 디스플레이 장치는 디스플레이 패널에 배열된 복수의 서브픽셀(Subpixel) 각각에 배치된 발광 다이오드(Light Emitting Diode)를 포함하고, 발광 다이오드에 흐르는 전압 제어를 통해 발광 다이오드를 발광시킴으로써 각각의 서브픽셀이 나타내는 휘도를 제어하며 이미지를 표시할 수 있다.
이 때, 전계 발광 디스플레이 장치의 경우, 디스플레이 패널에 정의된 각 서브픽셀에는 발광 다이오드와 이를 발광하기 위한 구동 트랜지스터가 배치되는데, 각 서브픽셀 내 구동 트랜지스터의 문턱전압(threshold voltage) 또는 이동도(mobility)와 같은 특성값이 구동 시간에 따라 변화되거나, 각 서브픽셀의 구동시간 차이로 인해 각 트랜지스터의 특성값에 편차가 발생할 수 있다. 이로 인해, 서브픽셀 간의 휘도 편차 (휘도 불균일)가 발생하여 영상 품질이 저하될 수 있다.
따라서, 전계 발광 디스플레이 장치의 경우 서브픽셀 간 휘도 편차를 해결하기 위해서, 문턱전압이나 이동도와 같은 구동 트랜지스터의 특성값을 센싱하고 이를 보상해주기 위한 기술이 제안되었다. 하지만, 센싱 및 보상 기술에도 불구하고, 예기치 않은 이유로 센싱 오류가 발생하여 디스플레이 영상에 이상 현상이 초래되는 문제점이 발생하고 있다.
특히, 디스플레이 장치의 내부에 구비된 구동 회로의 동작 과정에서 발생하는 고온의 열기 또는 외부에서 전달되는 환경 요인(온도, 습도 등)으로 인해 특정 영역에서의 특성값이 변경됨으로써, 특성값 보상 과정에서 왜곡이 발생하는 경우가 문제가 된다.
이에 따라, 최근에는 디스플레이 장치에 대한 특성값을 효과적으로 보상하고, 특성값 보상에 있어서의 오류가 검출을 위한 연구가 진행되고 있다.
그러나, 디스플레이 패널의 전체 범위를 대상으로 서브픽셀의 휘도 편차를 검출하는 경우에는, 국부적인 영역에서의 휘도 왜곡을 검출하기 어려운 경우가 발생한다.
또한, 디스플레이 패널에 배치된 인접한 데이터 라인을 통해 인가되는 데이터 전압 사이의 편차로 인해, 특성값 편차를 정밀하게 검출하고 보상하기 어려운 점이 있다.
이에, 본 명세서의 발명자들은 디스플레이 패널의 국부적인 영역을 대상으로, 특성값의 편차를 정밀하게 검출하고 보상할 수 있는 디스플레이 장치 및 구동 방법을 발명하였다.
이하에서 설명하게 될 본 명세서의 실시예들에 따른 해결 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 제 1 방향으로 연장된 복수의 게이트 라인, 제 2 방향으로 연장된 복수의 데이터 라인 및 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 복수의 게이트 라인에 신호를 제공하는 게이트 구동 회로와, 복수의 데이터 라인에 신호를 제공하며, 복수의 서브픽셀에 대한 특성값을 센싱하기 위한 특성값 센싱 회로를 포함하는 데이터 구동 회로와, 게이트 구동 회로 및 데이터 구동 회로를 제어하며, 디스플레이 패널에 대응되는 복수의 블록을 대상으로 제 2 방향으로 배열된 서브픽셀 단위로 센싱 특성값에 대한 왜곡 구간을 검출하여 불량 라인을 판단하는 타이밍 컨트롤러를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 서브픽셀은 발광 소자와, 발광 소자를 발광시키기 위한 구동 트랜지스터와, 구동 트랜지스터의 게이트 노드와 데이터 라인 사이에 전기적으로 연결된 스위칭 트랜지스터와, 구동 트랜지스터의 소스 노드 또는 드레인 노드와 기준 전압 라인 사이에 전기적으로 연결된 센싱 트랜지스터와, 스위칭 트랜지스터의 게이트 노드, 및 소스 노드 또는 드레인 노드 사이에 전기적으로 연결되는 스토리지 커패시터를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 특성값 센싱 회로는 센싱 트랜지스터의 소스 노드 또는 드레인 노드에 연결되는 기준 전압 라인이 반전 입력 단자에 인가되고, 비반전 입력 단자에 비교 기준 전압이 인가되는 증폭기와, 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 전기적으로 연결되는 피드백 커패시터와, 피드백 커패시터와 병렬로 연결되는 초기화 스위치와, 증폭기의 출력 단자에 위치하는 샘플링 스위치를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 타이밍 컨트롤러는 디스플레이 패널에 대한 센싱 특성값을 블록 단위로 분할하고, 블록 단위로 센싱 특성값의 노이즈를 제거하고, 제 2 방향으로 배열된 서브픽셀 단위로 센싱 특성값의 노이즈를 제거하고, 제 2 방향으로 배열된 서브픽셀 단위로 센싱 특성값의 왜곡 구간을 검출하여 불량 라인을 판단한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 타이밍 컨트롤러는 블록 단위의 센싱 특성값 평균과 디스플레이 패널 전체에 대한 센싱 특성값의 평균을 비교하여, 블록 단위로 센싱 특성값의 편차를 계산하고, 센싱 특성값의 편차를 반영하여 블록 단위로 센싱 특성값을 평준화함으로써 블록 단위로 센싱 특성값의 노이즈를 제거한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 타이밍 컨트롤러는 제 2 방향으로 배열된 서브픽셀에서 에지 부분에 대한 센싱 특성값을 제외하고, 센싱 특성값의 기울기를 계산하고, 센싱 특성값의 기울기가 기준 기울기 이상인 고변동 구간을 검출하고, 고변동 구간에서 센싱 특성값의 변곡점 사이의 거리를 계산하고, 센싱 특성값의 변곡점 사이의 거리가 기준 거리 이상인 경우를 불량 라인으로 판단한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 타이밍 컨트롤러는 불량 라인이 존재하는 블록에 대해서, 서로 다른 보상 게인이 차등 적용된 보상 데이터를 데이터 전압으로 제공하는 보상 회로를 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 타이밍 컨트롤러는 검출된 불량 라인이 기준 개수를 초과하는 경우에, 디스플레이 패널을 불량품으로 판정한다.
본 명세서의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법은 제 1 방향으로 연장된 복수의 게이트 라인, 제 2 방향으로 연장된 복수의 데이터 라인 및 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 복수의 게이트 라인에 신호를 제공하는 게이트 구동 회로와, 복수의 데이터 라인에 신호를 제공하며 복수의 서브픽셀에 대한 특성값을 센싱하는 데이터 구동 회로를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 디스플레이 패널에 대한 센싱 특성값을 블록 단위로 분할하는 단계와, 블록 단위로 센싱 특성값의 노이즈를 제거하는 단계와, 제 2 방향으로 배열된 서브픽셀 단위로 센싱 특성값의 노이즈를 제거하는 단계와, 제 2 방향으로 배열된 서브픽셀 단위로 센싱 특성값의 왜곡 구간을 검출하여 불량 라인을 판단하는 단계를 포함한다.
본 명세서의 실시예들에 따르면, 디스플레이 패널의 국부적인 영역을 대상으로, 특성값의 편차를 정밀하게 검출하고 보상할 수 있는 디스플레이 장치 및 구동 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예들은 위에서 언급되지 않은 또 다른 효과를 발생시킬 수 있으며, 이는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 시스템 예시도이고,
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 서브픽셀을 구성하는 회로의 예시도면이고,
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 트랜지스터의 특성값을 센싱하기 위한 특성값 센싱 회로를 예시로 나타낸 도면이고,
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 있어서, 구동 트랜지스터의 문턱 전압 센싱을 위한 신호 타이밍 다이어그램이고,
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 구동 트랜지스터의 이동도 센싱을 위한 신호 타이밍 다이어그램이고,
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 내부 또는 외부 요인으로 인해 디스플레이 패널의 일부 영역에 보상 오류에 의한 왜곡이 발생한 경우를 나타낸 예시 도면이고,
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타낸 흐름도이고,
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 센싱 특성값을 블록 단위로 분할하기 위해서 디스플레이 패널을 블록 단위로 구분하는 경우의 예시를 나타낸 도면이고,
도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 특정 블록에 대해서 노이즈를 제거한 경우의 센싱 특성값의 예시를 나타낸 도면이고,
도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 수평 라인 및 수직 라인에 따른 센싱 특성값의 분포를 나타낸 도면이고,
도 12는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 수직 라인 단위로 센싱 특성값의 왜곡 구간을 검출하여 불량 여부를 판단하는 단계를 세부적으로 나타낸 흐름도이고,
도 13은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에서 수직 라인의 센싱 특성값 중에서 에지 부분에 해당하는 센싱 특성값을 제외하는 경우를 나타낸 도면이고,
도 14는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에서, 에지 부분을 제외한 센싱 특성값 중에서 순간적인 변동량에 해당하는 기울기가 기준 기울이 이상인 고변동 구간을 검출하는 경우를 나타낸 도면이고,
도 15는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에서, 고변동 구간에서 센싱 특성값의 변곡점 사이의 거리를 계산하는 경우를 나타낸 도면이고,
도 16은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에서, 특정 블록 내의 수직 라인을 불량 라인으로 판단한 경우를 나타낸 도면이고,
도 17은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에서, 불량 라인이 검출된 블록과 정상 블록에 대해서 서로 다른 특성값 보상을 적용하는 경우를 나타낸 도면이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "~상에", "~상부에", "~하부에", "~옆에" 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
신호의 흐름 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "A 노드에서 B 노드로 신호가 전달된다"는 경우에도, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않은 이상, A 노드에서 다른 노드를 경유하여 B 노드로 신호가 전달되는 경우를 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 복수의 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 연결되고, 복수의 서브픽셀(SP)이 매트릭스 형태로 배열된 디스플레이 패널(110), 복수의 게이트 라인(GL)에 신호를 제공하는 게이트 구동 회로(120), 복수의 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동 회로(130), 및 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(140)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(110)은 복수의 게이트 라인(GL)을 통해 게이트 구동 회로(120)에서 전달되는 스캔 신호와 복수의 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 구동 회로(130)에서 전달되는 데이터 전압을 기반으로 영상을 표시한다.
액정 디스플레이의 경우, 디스플레이 패널(110)은 두 장의 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하며, TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 모드로도 동작될 수 있을 것이다. 반면, 전계 발광 디스플레이의 경우, 디스플레이 패널(110)은 전면 발광(Top Emission) 방식, 배면 발광(Bottom Emission) 방식 또는 양면 발광(Dual Emission) 방식 등으로 구현될 수 있을 것이다.
디스플레이 패널(110)은 복수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배열될 수 있으며, 각 픽셀은 서로 다른 컬러의 서브픽셀(SP), 예를 들어 화이트 서브픽셀, 레드 서브픽셀, 그린 서브픽셀, 및 블루 서브픽셀로 이루어지며, 각 서브픽셀(SP)은 복수의 데이터 라인(DL)과 복수의 게이트 라인(GL)에 의해 정의될 수 있다.
하나의 서브픽셀(SP)은 하나의 데이터 라인(DL)과 하나의 게이트 라인(GL)에 의해 형성된 영역에 배치된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT), 데이터 전압에 따라 발광하는 발광 다이오드와 같은 발광 소자, 발광 소자에 전기적으로 연결되어 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 디스플레이 장치(100)가 화이트(W), 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 4개 서브픽셀(SP)로 이루어지는 경우, 2,160 개의 게이트 라인(GL)과 4개의 서브픽셀(WRGB)에 각각 연결되는 3,840 개의 데이터 라인(DL)에 의해, 모두 3,840 X 4 = 15,360 개의 데이터 라인(DL)이 구비될 수 있으며, 이들 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)에 의해 형성된 영역에 각각 서브픽셀(SP)이 배치될 것이다.
게이트 구동 회로(120)는 컨트롤러(140)에 의해 제어되는데, 디스플레이 패널(110)에 배치된 복수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 출력함으로써 복수의 서브픽셀(SP)에 대한 구동 타이밍을 제어한다.
2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 디스플레이 장치(100)에서, 2,160 개의 게이트 라인(GL)에 대하여 제 1 게이트 라인으로부터 제 2,160 게이트 라인까지 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 2,160상(2,160 phase) 구동이라 할 수 있다. 또는, 제 1 게이트 라인으로부터 제 4 게이트 라인까지 순차적으로 스캔 신호를 출력한 다음, 제 5 게이트 라인으로부터 제 8 게이트 라인까지 스캔 신호를 순차적으로 출력하는 경우와 같이, 4개의 게이트 라인(GL)을 단위로 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 4상 구동이라고 한다. 즉, N개의 게이트 라인(GL) 마다 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 N상 구동이라고 할 수 있다.
이 때, 게이트 구동 회로(120)는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(Gate Driving Integrated Circuit; GDIC)를 포함할 수 있으며, 구동 방식에 따라 디스플레이 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다. 또는, 게이트 구동 회로(120)가 디스플레이 패널(110)의 베젤(Bezel) 영역에 직접 형성된 GIP(Gate In Panel) 형태로 구현될 수도 있다.
데이터 구동 회로(130)는 타이밍 컨트롤러(140)로부터 디지털 영상 데이터(DATA)를 수신하고, 수신된 디지털 영상 데이터(DATA)를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환한다. 그런 다음, 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호가 인가되는 타이밍에 맞춰 데이터 전압을 각각의 데이터 라인(DL)으로 출력함으로써, 데이터 라인(DL)에 연결된 각 서브픽셀(SP)은 데이터 전압에 해당하는 밝기의 발광 신호를 디스플레이 한다.
마찬가지로, 데이터 구동 회로(130)는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(Source Driving Integrated Circuit; SDIC)를 포함할 수 있으며, 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 TAB (Tape Automated Bonding) 방식 또는 COG (Chip On Glass) 방식으로 디스플레이 패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나 디스플레이 패널(110) 상에 직접 배치될 수 있다.
경우에 따라서, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 디스플레이 패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 COF (Chip On Film) 방식으로 구현될 수 있으며, 이 경우에, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 회로 필름 상에 실장 되어, 회로 필름을 통해 디스플레이 패널(110)의 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)에 여러 가지 제어 신호를 공급하며, 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)의 동작을 제어한다. 즉, 타이밍 컨트롤러(140)는 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 게이트 구동 회로(120)가 스캔 신호를 출력하도록 제어하고, 다른 한편으로는 외부에서 수신한 디지털 영상 데이터(DATA)를 데이터 구동 회로(130)에 전달한다.
이 때, 타이밍 컨트롤러(140)는 디지털 영상 데이터(DATA)와 함께 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable; DE), 메인 클럭 신호(MCLK) 등을 포함하는 여러 가지 타이밍 신호를 외부(예, 호스트 시스템)로부터 수신한다. 이에 따라, 타이밍 컨트롤러(140)는 외부로부터 수신한 여러 가지 타이밍 신호를 이용하여 제어 신호를 생성하고, 이를 게이트 구동 회로(120) 및 데이터 구동 회로(130)로 전달한다.
예를 들어, 타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)를 제어하기 위해서, 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP), 게이트 클럭(Gate Clock; GCLK), 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable; GOE) 등을 포함하는 여러 가지 게이트 제어 신호를 출력한다. 여기에서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동 회로(120)를 구성하는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)가 동작을 시작하는 타이밍을 제어한다. 또한, 게이트 클럭(GCLK)은 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호의 시프트 타이밍을 제어한다. 또한, 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)의 타이밍 정보를 지정한다.
또한, 타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(130)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock; SCLK), 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable; SOE) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호를 출력한다. 여기에서, 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동 회로(130)를 구성하는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 데이터 샘플링을 시작하는 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SCLK)은 소스 구동 집적 회로(SDIC)에서 데이터를 샘플링하는 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 구동 회로(130)의 출력 타이밍을 제어한다.
이러한 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110), 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나, 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 파워 관리 집적 회로를 더 포함할 수 있다.
한편, 각각의 서브픽셀(SP)에는 발광 소자가 배치될 수 있다. 예를 들어, 전계 발광 디스플레이 장치는 각각의 서브픽셀(SP)에 발광 다이오드(EL)와 같은 발광 소자를 포함하며, 데이터 전압에 따라 발광 소자에 흐르는 전류를 제어함으로써 영상을 표시할 수 있다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 시스템 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 데이터 구동 회로(130)에 포함된 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 다양한 방식들(TAB, COG, COF 등) 중에서 COF (Chip On Film) 방식으로 구현되고, 게이트 구동 회로(120)가 다양한 방식들(TAB, COG, COF, GIP 등) 중에서 GIP (Gate In Panel) 형태로 구현된 경우를 나타낸 것이다.
게이트 구동 회로(120)가 GIP 형태로 구현되는 경우, 게이트 구동 회로(120)에 포함된 복수의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)는 디스플레이 패널(110)의 비표시 영역에 직접 형성될 수 있다. 이 때, 게이트 구동 집적 회로(GDIC)는 비표시 영역에 배치된 게이트 구동 관련 신호 배선을 통해, 스캔 신호(SCAN)의 생성에 필요한 각종 신호(클럭 신호, 게이트 하이 신호, 게이트 로우 신호 등)를 공급받을 수 있다.
마찬가지로, 데이터 구동 회로(130)에 포함된 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 각각 소스 필름(SF) 상에 실장될 수 있으며, 소스 필름(SF)의 일측은 디스플레이 패널(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 소스 필름(SF)의 상부에는 소스 구동 집적 회로(SDIC)와 디스플레이 패널(110)을 전기적으로 연결하기 위한 배선들이 배치될 수 있다.
이러한 디스플레이 장치(100)는 복수의 소스 구동 집적 회로(SDIC)와 다른 장치들 간의 회로적인 연결을 위해서, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(Source Printed Circuit Board; SPCB)과, 제어 부품들 및 각종 전기 장치들을 실장하기 위한 컨트롤 인쇄 회로 기판(Control Printed Circuit Board; CPCB)을 포함할 수 있다.
이 때, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)에는 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 실장된 소스 필름(SF)의 타측이 연결될 수 있다. 즉, 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 실장된 소스 필름(SF)은 일측이 디스플레이 패널(110)과 전기적으로 연결되고, 타측이 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 전기적으로 연결될 수 있다.
컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)에는 타이밍 컨트롤러(140)와 파워 관리 집적 회로(Power Management IC; PMIC, 150)가 실장될 수 있다. 타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(130)와 게이트 구동 회로(120)의 동작을 제어할 수 있다. 파워 관리 집적 회로(150)는 디스플레이 패널(110), 데이터 구동 회로(130) 및 게이트 구동 회로(120) 등으로 구동 전압이나 전류를 공급할 수도 있고, 공급되는 전압이나 전류를 제어할 수 있다.
적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)은 적어도 하나의 연결 부재를 통해 회로적으로 연결될 수 있으며, 연결 부재는 예를 들어, 플렉서블 인쇄 회로(Flexible Printed Circuit; FPC), 플렉서블 플랫 케이블(Flexible Flat Cable; FFC) 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)은 하나의 인쇄 회로 기판으로 통합되어 구현될 수도 있다.
디스플레이 장치(100)는 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)과 전기적으로 연결된 세트 보드(Set Board, 170)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 세트 보드(170)는 파워 보드(Power Board)라고 할 수도 있다. 이러한 세트 보드(170)에는 디스플레이 장치(100)의 전체 파워를 관리하는 메인 파워 관리 회로(Main Power Management Circuit; M-PMC, 160)가 존재할 수 있다. 메인 파워 관리 회로(160)는 파워 관리 집적 회로(150)와 연동될 수 있다.
위와 같은 구성으로 이루어진 디스플레이 장치(100)의 경우, 구동 전압은 세트 보드(170)에서 발생되어 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB) 내의 파워 관리 집적 회로(150)로 전달된다. 파워 관리 집적 회로(150)는 디스플레이 구동 또는 특성값 센싱에 필요한 구동 전압을 플렉서블 인쇄 회로(FPC), 또는 플렉서블 플랫 케이블(FFC)을 통해 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)으로 전달한다. 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)으로 전달된 구동 전압은 소스 구동 집적 회로(SDIC)를 통해 디스플레이 패널(110) 내의 특정 서브픽셀(SP)을 발광하거나 센싱하기 위해 공급된다.
이 때, 디스플레이 장치(100) 내의 디스플레이 패널(110)에 배열된 각 서브픽셀(SP)은 발광 소자(EL)와, 이를 구동하기 위한 구동 트랜지스터 등의 회로 소자로 구성될 수 있다.
각 서브픽셀(SP)을 구성하는 회로 소자의 종류 및 개수는, 제공 기능 및 설계 방식 등에 따라 다양하게 정해질 수 있다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 서브픽셀을 구성하는 회로의 예시도면이다.
도 3을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 서브픽셀(SP)은 하나 이상의 트랜지스터와 커패시터를 포함할 수 있으며, 발광 소자가 배치될 수 있다.
예를 들어, 서브픽셀(SP)은 구동 트랜지스터(DRT), 스위칭 트랜지스터(SWT), 센싱 트랜지스터(SENT), 스토리지 커패시터(Cst), 및 발광 다이오드(EL)를 포함할 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)는 제 1 노드(N1), 제 2 노드(N2), 및 제 3 노드(N3)를 가진다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)는 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 되면, 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 구동 회로(130)로부터 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 게이트 노드일 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 발광 다이오드(EL)의 애노드(Anode) 전극과 전기적으로 연결될 수 있으며, 소스 노드 또는 드레인 노드일 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 3 노드(N3)는 구동 전압(EVDD)이 인가되는 구동 전압 라인(DVL)과 전기적으로 연결되며, 드레인 노드 또는 소스 노드일 수 있다.
이 때, 디스플레이 구동 기간에는 구동 전압 라인(DVL)으로 영상을 디스플레이 하는데 필요한 구동 전압(EVDD)이 공급될 수 있는데, 예를 들어, 영상을 디스플레이 하는데 필요한 구동 전압(EVDD)은 27V일 수 있다.
스위칭 트랜지스터(SWT)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 데이터 라인(DL) 사이에 전기적으로 연결되며, 게이트 라인(GL)이 게이트 노드에 연결되어 게이트 라인(GL)을 통해 공급되는 스캔 신호(SCAN)에 따라 동작한다. 또한, 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온되는 경우에는 데이터 라인(DL)을 통해 공급되는 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드에 전달함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 동작을 제어하게 된다.
센싱 트랜지스터(SENT)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)와 기준 전압 라인(RVL) 사이에 전기적으로 연결되며, 게이트 라인(GL)이 게이트 노드에 연결되어 게이트 라인(GL)을 통해 공급되는 센스 신호(SENSE)에 따라 동작한다. 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온되는 경우에는 기준 전압 라인(RVL)을 통해 공급되는 센싱용 기준 전압(Vref)이 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)에 전달된다.
즉, 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 제어함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1) 전압과 제 2 노드(N2) 전압을 제어하게 되고, 이로 인해 발광 다이오드(EL)를 구동하기 위한 전류가 공급될 수 있도록 한다.
이러한 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)의 게이트 노드는 하나의 게이트 라인(GL)에 함께 연결될 수도 있고, 서로 다른 게이트 라인(GL)에 연결될 수도 있다. 여기에서는 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)가 서로 다른 게이트 라인(GL)에 연결된 구조를 예시로 나타낸 것이며, 이 경우에는 서로 다른 게이트 라인(GL)을 통해 전달되는 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 독립적으로 제어할 수 있다.
반면, 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)가 하나의 게이트 라인(GL)에 연결된 경우에는 하나의 게이트 라인(GL)을 통해 전달되는 스캔 신호(SCAN) 또는 센스 신호(SENSE)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 동시에 제어할 수 있으며, 서브픽셀(SP)의 개구율(aperture ratio)이 증가할 수 있다.
한편, 서브픽셀(SP)에 배치된 트랜지스터는 n-타입 트랜지스터뿐만 아니라 p-타입 트랜지스터로 이루어질 수 있는데, 여기에서는 n-타입 트랜지스터로 구성된 경우를 예시로 나타내고 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 전기적으로 연결되며, 한 프레임 동안 데이터 전압(Vdata)을 유지시켜준다.
이러한 스토리지 커패시터(Cst)는, 구동 트랜지스터(DRT)의 유형에 따라 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제 3 노드(N3) 사이에 연결될 수도 있다. 발광 다이오드(EL)의 애노드 전극은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 발광 다이오드(EL)의 캐소드(Cathode) 전극으로 기저 전압(EVSS)이 인가될 수 있다.
여기에서, 기저 전압(EVSS)은 그라운드 전압이거나 그라운드 전압보다 높거나 낮은 전압일 수 있다. 또한, 기전 전압(EVSS)은 구동 상태에 따라 가변될 수 있으며, 예를 들어, 디스플레이 구동 시점의 기저 전압(EVSS)과 센싱 구동 시점의 기저 전압(EVSS)이 서로 다르게 설정될 수 있다.
위에서 예를 들어 설명한 서브픽셀(SP)의 구조는 3T(Transistor) 1C (Capacitor) 구조로서, 설명을 위한 예시일 뿐, 1개 이상의 트랜지스터를 더 포함하거나, 경우에 따라서는, 1개 이상의 커패시터를 더 포함할 수도 있다. 또는, 복수의 서브픽셀(SP) 각각이 동일한 구조로 되어 있을 수도 있고, 복수의 서브픽셀(SP) 중 일부는 다른 구조로 되어 있을 수도 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값, 예를 들어, 문턱 전압이나 이동도를 효과적으로 센싱하기 위해서, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 구간에 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되는 전압에 의해 흐르는 전류를 측정하는 방법을 사용할 수 있는데, 이를 전류 센싱이라고 한다.
즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 구간에 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전압에 의해 흐르는 전류를 측정함으로써, 서브픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값이나 특성값의 변화를 알아낼 수 있다.
이 때, 기준 전압 라인(RVL)은 기준 전압(Vref)을 전달해주는 역할 뿐만 아니라, 서브픽셀 내 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하기 위한 센싱 라인의 역할도 하기 때문에, 기준 전압 라인(RVL)을 센싱 라인이라고 할 수 있다.
보다 구체적으로, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 또는 특성값의 변화는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1) 전압과 제 2 노드(N2) 전압의 차이(예: Vdata - Vref)에 대응될 수 있다.
이러한 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱은 예컨대, 데이터 구동 회로(130)에 포함된 특성값 센싱 회로에 의해 수행될 수 있다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 트랜지스터의 특성값을 센싱하기 위한 특성값 센싱 회로를 예시로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 데이터 구동 회로(130)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하기 위한 특성값 센싱 구간에서 데이터 라인(DL)을 통해 센싱용 데이터 전압을 공급하고, 기준 전압 라인(RVL)을 통해 센싱용 기준 전압을 공급할 수 있다. 이 때, 데이터 라인(DL)을 통해 공급되는 센싱용 데이터 전압은 14V일 수 있으며, 기준 전압 라인(RVL)을 통해 공급되는 센싱용 기준 전압은 4V일 수 있다.
이로 인해 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2) 사이에 전압 차이가 형성되므로, 스토리지 커패시터(Cst)에 전하가 충전될 수 있다.
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 구간 동안 구동 전압 라인(DVL)을 통해 공급되는 구동 전압(EVDD)은 디스플레이 패널(110)에 영상을 디스플레이하는 디스플레이 구동 기간 동안 공급되는 구동 전압과 같을 수도 있고, 이보다 낮을 수도 있다.
데이터 구동 회로(130)에 포함된 특성값 센싱 회로(134)는 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전하량을 센싱하고, 센싱된 전하량에 따른 센싱 특성값(Vsen)을 출력한다.
특성값 센싱 회로(134)에서 출력된 센싱 특성값(Vsen)은 타이밍 컨트롤러(140)로 전달될 수 있으며, 타이밍 컨트롤러(140)는 센싱 특성값(Vsen)으로부터 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 또는 특성값의 변화를 판단한다.
구동 트랜지스터(DRT)의 특성값에 변화가 있는 경우에, 타이밍 컨트롤러(140)는 특성값의 변화 정도에 따라 보상된 데이터 전압(Vdata)이 해당 서브픽셀(SP)로 공급되도록 함으로써, 해당 서브픽셀(SP)의 휘도 불균일을 방지할 수 있도록 한다.
이러한 특성값 센싱 회로(134)는 다양한 구조로 구성될 수 있으나, 예를 들어, 피드백 캐패시터(Cfb)와 증폭기(Amp)로 구성될 수 있으며, 피드백 캐패시터(Cfb)의 초기화를 위한 초기화 스위치(SW1)와, 센싱 특성값(Vsen)의 샘플링을 위한 샘플링 스위치(SW2)를 포함할 수 있다.
증폭기(Amp)는 비반전 입력 단자(+)에 비교 기준 전압(Vpre)이 인가되고, 반전 입력 단자(-)가 기준 전압 라인(RVL)과 연결될 수 있다. 그리고, 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-)와 출력 단자 사이에 피드백 캐패시터(Cfb)와 초기화 스위치(SW1)가 병렬로 연결될 수 있다.
따라서, 구동 트랜지스터(DRT)의 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전하가 피드백 캐패시터(Cfb)에 충전되도록 함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 변화에 따라 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되는 전하량의 변화를 센싱할 수 있다.
이 때, 증폭기(Amp)는 피드백 캐패시터(Cfb)에 충전되는 전하량이 클 수록 (-) 방향의 값을 출력하므로, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 변화로 인해 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되는 전하량이 감소하면, 그에 따라 센싱 전압(Vsen)이 증가할 수 있다.
한편, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서는 기준이 되는 센싱 전압을 미리 저장하고 있는 메모리, 그리고 메모리에 저장된 기준 센싱 전압과 특성값 센싱 회로(134)에서 측정된 센싱 특성값(Vsen)을 비교함으로써, 특성값의 편차를 보상해주는 보상 회로를 포함할 수 있다.
메모리와 보상 회로는 타이밍 컨트롤러(140)에 내장될 수 있다.
보상 회로에 의해 산출된 보상값은 메모리에 저장될 수 있으며, 타이밍 컨트롤러(140)는 보상 회로 의해 산출된 보상값을 이용하여 디지털 영상 데이터(DATA)를 변경하고, 변경된 디지털 영상 데이터(DATA)를 데이터 구동 회로(130)로 출력할 수 있을 것이다.
이에 따라, 데이터 구동 회로(130)는 변경된 디지털 영상 데이터(DATA)를 아날로드 데이터 전압(Vdata)으로 변환하고, 이를 해당하는 데이터 라인(DL)으로 출력함으로써, 해당 서브픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)에 대한 특성값 편차(문턱전압 편차, 이동도 편차)를 보상할 수 있다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 있어서, 구동 트랜지스터의 문턱 전압 센싱을 위한 신호 타이밍 다이어그램이다.
도 5를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 센싱은 초기화 단계(Initial), 트래킹 단계(Tracking), 및 샘플링 단계(Sampling)로 진행될 수 있다.
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 센싱을 위해서 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 동시에 턴-온 및 턴-오프시키기 때문에, 하나의 게이트 라인(GL)을 통해서 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)가 함께 인가될 수도 있고, 서로 다른 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)를 동일한 시점에 인가할 수도 있다.
초기화 단계(Initial)은 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 센싱을 위해서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)를 센싱용 기준 전압(Vref)으로 충전하는 구간으로서, 게이트 라인(GL)을 통해 하이 레벨의 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)가 인가될 수 있다.
트래킹 단계(Tracking)은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)에 대한 충전이 완료된 후에, 스토리지 커패시터(Cst)에 전하가 충전되도록 하는 구간이다.
샘플링 단계(Sampling)는 구동 트랜지스터(DRT)의 스토리지 커패시터(Cst)가 충전된 이후에, 특성값 센싱 회로(134)를 통해 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전하에 의해 흐르는 전류를 검출하는 구간이다.
초기화 단계(Initial)에서 턴-온 레벨의 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)가 동시에 인가되면, 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 상태가 된다. 이에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)는 문턱 전압(Vth) 센싱을 위한 센싱용 데이터 전압(Vdata_sen)으로 초기화 된다.
또한, 턴-온 레벨의 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)에 의해, 센싱 트랜지스터(SENT)도 턴-온 상태가 되고, 기준 전압 라인(RVL)을 통해 센싱용 기준 전압(Vref)이 인가되어, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 센싱용 기준 전압(Vref)으로 초기화 된다.
트래킹 단계(Tracking)는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)을 트래킹하는 단계이다. 즉, 트래킹 단계에서는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)을 반영하는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압을 트래킹 한다. 이를 위해서, 트래킹 단계(Tracking)에서는 스위칭 트랜지스터(SWT) 와 센싱 트랜지스터(SENT)를 턴-온 상태로 유지하고, 기준 전압 라인(RVL)을 통해 인가되는 센싱용 기준 전압(Vref)를 차단한다.
이에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 플로팅 되고, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압은 센싱용 기준 전압(Vref)에서부터 상승하기 시작한다. 이 때, 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온되어 있기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압 상승은 기준 전압 라인(RVL)의 전압 상승으로 이어진다.
이 때, 특성값 센싱 회로(134)의 초기화 스위치(SW1)가 턴-온된 상태에서는 피드백 커패시터(Cfb)에 전하가 충전되지 않는다.
이 과정에서 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압은 상승하다가 포화상태(Saturation)가 된다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)가 포화상태에 도달한 시점의 포화 전압은 문턱 전압(Vth)을 센싱하기 위한 센싱용 데이터 전압(Vdata_sen)과 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)과의 차이(Vdata_sen - Vth)에 해당될 것이다.
샘플링 단계(Sampling)에서는 게이트 라인(GL)에는 하이 레벨의 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)가 유지되고, 특성값 센싱 회로(134)의 초기화 스위치(SW1)가 턴-오프되고, 샘플링 스위치(SW2)가 턴-온 상태를 유지한다. 이 때, 특성값 센싱 회로(134)의 초기화 스위치(SW1)가 턴-오프 상태이기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전하는 특성값 센싱 회로(134)의 피드백 커패시터(Cfb)가 충전되게 된다.
특성값 센싱 회로(134)의 증폭기(Amp)는 피드백 커패시터(Cfb)에 충전된 전하량에 따라 센싱 특성값(Vsen)을 출력하는데, 피드백 커패시터(Cfb)에 충전된 전하량이 클수록 (-) 방향의 값을 출력하게 된다. 따라서, 구동 트랜지스터(DRT)의 열화로 인해 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되는 전하량이 감소하면, 피드백 커패시터(Cfb)에 충전되는 전하량이 감소하고, 그 결과 증폭기(Apm)는 열화 전보다 증가된 센싱 특성값(Vsen)을 출력하게 된다. 이렇게 출력된 센싱 특성값(Vsen)을 이용하여 구동 트랜지스터(DRT)의 열화를 센싱할 수 있다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 구동 트랜지스터의 이동도 센싱을 위한 신호 타이밍 다이어그램이다.
도 6을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱은 문턱 전압(Vth) 센싱과 마찬가지로, 초기화 단계(Initial), 트래킹 단계(Tracking), 및 샘플링 단계(Sampling)로 진행될 수 있다.
초기화 단계(Initial)에서는 턴-온 레벨의 스캔 신호(SCAN)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 상태가 되며, 이에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)는 이동도 센싱을 위한 데이터 전압(Vdata)으로 초기화 된다. 또한, 턴-온 레벨의 센스 신호(SENSE)에 의해, 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온 상태가 되고, 이 상태에서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 센싱용 기준 전압(Vref)으로 초기화 된다.
트래킹 단계(Tracking)는 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 트래킹하는 단계이다. 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 구동 트랜지스터(DRT)의 전류 구동 능력을 나타낼 수 있는데, 트래킹 단계(Tracking)를 통해 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 산출할 수 있는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압을 트래킹 한다.
트래킹 단계(Tracking)에서는 턴-오프 레벨의 스캔 신호(SCAN)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-오프 되고, 센싱용 기준 전압(Vref)이 인가되는 스위치를 차단한다. 이로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1) 및 제 2 노드(N2)가 모두 플로팅 되어, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2)의 전압이 모두 상승하게 된다.
특히, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압은 센싱용 기준 전압(Vref)으로 초기화되었기 때문에, 센싱용 기준 전압(Vref)에서부터 상승하기 시작한다. 이 때, 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온되어 있기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압 상승은 기준 전압 라인(RVL)의 전압 상승으로 이어진다.
샘플링 단계(Sampling)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압이 상승하기 시작한 시점으로부터 미리 정해져 있는 일정 시간(Δt)이 경과한 시점에, 특성값 센싱 회로(134)의 초기화 스위치(SW1)가 턴-오프 된다. 이 때, 특성값 센싱 회로(134)의 초기화 스위치(SW1)가 턴-오프되기 이전 상태에서는 피드백 커패시터(Cfb)에 전하가 충전되지 않은 상태이며, 특성값 센싱 회로(134)의 초기화 스위치(SW1)가 턴-오프 되고, 샘플링 스위치(SW2)가 턴-온된 상태에서는 구동 트랜지스터(DRT)의 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전하가 특성값 센싱 회로(134)의 피드백 커패시터(Cfb)를 충전하게 된다.
이 때, 특성값 센싱 회로(134)의 증폭기(Amp)는 피드백 커패시터(Cfb)에 충전된 전하량에 따라 센싱 특성값(Vsen)을 출력하게 되는데, 센싱 특성값(Vsen)은 센싱용 기준 전압(Vref)에서 일정 전압(ΔV)만큼 상승된 전압(Vref + ΔV)에 해당하게 될 것이다. 이렇게 측정된 센싱 전압(Vref + ΔV)과, 이미 알고 있는 센싱용 기준 전압(Vref), 그리고 피드백 커패시터(Cfb)의 충전 시간(Δt)을 이용하여 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 파악할 수 있다.
즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 트래킹 단계(Tracking)와 샘플링 단계(Sampling)를 통해 기준 전압 라인(RVL)의 단위 시간 당 전압 변동량(ΔV/Δt)과 비례한다. 따라서, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 기준 전압 라인(RVL)의 전압 파형에서 기울기(Slope)와 비례하게 될 것이다.
특성값 센싱 회로(134)와 연결된 보상 회로는 구동 트랜지스터(DRT)에 대하여 파악된 이동도를 기준 이동도 또는 다른 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도와 비교하여, 구동 트랜지스터(DRT) 간의 이동도 편차를 보상해줄 수 있다. 여기서, 이동도 편차 보상은 디지털 영상 데이터(DATA)에 보상값을 더하거나 곱하는 연산처리 등을 통해 이루어질 수 있을 것이다.
위에서 설명한 바와 같이, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값(문턱 전압 및 이동도)을 센싱하는 구간은 파워 온 신호의 발생 이후 디스플레이 구동이 시작되기 전에 진행될 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 장치(100)에 파워 온 신호가 인가되면, 타이밍 컨트롤러(140)는 디스플레이 패널(110)을 구동하는데 필요한 파라미터들을 로딩한 후에 디스플레이 구동을 진행한다. 이 때, 디스플레이 패널(110)을 구동하는데 필요한 파라미터에는 이전에 디스플레이 패널(110)에서 진행되었던 특성값 센싱 및 보상에 대한 정보 등이 포함될 수 있으며, 이러한 파라미터 로딩 과정에서 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값(문턱 전압 및 이동도)에 대한 센싱이 이루어질 수 있다. 이와 같이, 파워 온 신호 발생 이후에 파라미터 로딩 과정에서 특성값 센싱이 이루어지는 프로세스를 온-센싱 프로세스(On-Sensing Process)라고 한다.
또는, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하는 구간이 디스플레이 장치(100)의 파워 오프 신호 발생 이후에 진행될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)에 파워 오프 신호가 발생되면, 타이밍 컨트롤러(140)는 디스플레이 패널(110)에 공급되는 데이터 전압을 차단하고, 일정 시간 동안 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값에 대한 센싱을 수행할 수 있다. 이와 같이, 파워 오프 신호가 발생되어 데이터 전압이 차단된 상태에서 특성값 센싱이 센싱 프로세스를 오프-센싱 프로세스(Off-Sensing Process)라고 한다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값에 대한 센싱 구간이 디스플레이 구동 중에 실시간으로 진행될 수도 있다. 이러한 센싱 프로세스를 실시간(Real-Time; RT) 센싱 프로세스라고 한다. 실시간 센싱 프로세스의 경우에는, 디스플레이 구동 기간 중에서 블랭크 구간마다 하나 이상의 서브픽셀(SP) 라인에서 하나 이상의 서브픽셀(SP)에 대하여 센싱 프로세스가 진행될 수 있다.
즉, 디스플레이 패널(110)에 영상이 표시되는 디스플레이 구동 기간 중에 1 프레임 내, 또는 n 번째 프레임과 n+1 번째 프레임 사이에는 서브픽셀(SP)에 데이터 전압이 공급되지 않는 블랭크 구간이 존재하며, 이러한 블랭크 구간에, 하나 이상의 서브픽셀(SP)에 대한 이동도 센싱을 진행할 수 있다.
이와 같이, 블랭크 구간에 센싱 프로세스가 수행되는 경우, 센싱 프로세스가 수행되는 서브픽셀(SP) 라인은 랜덤하게 선택될 수 있다. 이에 따라, 블랭크 구간에서의 센싱 프로세스가 진행된 후에는 디스플레이 구동 기간에 나타날 수 있는 이상 현상이 완화될 수 있다. 또한, 블랭크 구간 동안 센싱 프로세스가 진행된 후에, 디스플레이 구동 기간에 센싱 프로세스가 진행된 서브픽셀(SP)에 회복 데이터 전압을 공급해 줄 수 있다. 이에 따라, 블랭크 구간에서의 센싱 프로세스 이후 디스플레이 구동 기간에 센싱 프로세스가 완료된 서브픽셀(SP) 라인에서의 이상 현상이 더욱더 완화될 수 있다.
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱전압 센싱은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압이 포화되는데 많은 시간이 걸릴 수 있기 때문에, 문턱전압(Vth) 센싱 및 보상은 주로 오프-센싱 프로세스로 진행된다. 반면, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱은 문턱전압 센싱 프로세스에 비해 상대적으로 짧은 시간이 걸리기 때문에, 이동도 센싱 및 보상은 실시간 센싱 프로세스로 진행될 수 있다.
그러나, 디스플레이 장치(100)는 내부 또는 외부 요인으로 인해 특정 영역의 온도가 상승함으로써, 보상 오류가 발생할 수 있다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 내부 또는 외부 요인으로 인해 디스플레이 패널의 일부 영역에 보상 오류에 의한 왜곡이 발생한 경우를 나타낸 예시 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 내부에 구비된 데이터 구동 회로(130)에서 디스플레이 패널(110)에 데이터 전압을 공급하는 과정에서 디스플레이 패널(110)의 특정 영역의 온도가 급격히 상승할 수도 있고, 태양광이나 주변의 온도 상승으로 인해 일부 영역에서의 특성값이 변경될 수 있다.
따라서, 디스플레이 패널(110)의 내부 온도 또는 주변 온도의 상승으로 인해 변경된 특성값을 기준으로 보상이 진행되는 경우에는 도 7(a)와 같이 특성값 보상을 위한 데이터 전압(Vdata)에서 특성 영역 부분이 과도하게 보상되는 경우가 발생할 수 있으며, 이로 인해 도 7(b)와 같이, 열화에 대한 정상 보상의 범위를 넘어서는 보상 오류에 의해서 디스플레이 패널(110)의 일부 영역에 왜곡이 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110)의 국부적인 영역을 대상으로, 특성값의 편차를 정밀하게 검출하고 보상할 수 있는 방법을 개시한다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구동 방법은 디스플레이 패널(110)의 특성값을 센싱하는 단계(S100), 센싱 특성값(Sout)을 블록 단위로 분할하는 단계(S200), 블록 단위로 센싱 특성값(Sout)의 노이즈를 제거하는 단계(S300), 수직 라인 단위로 센싱 특성값(Sout)의 노이즈를 제거하는 단계(S400), 수직 라인 단위로 센싱 특성값(Sout)의 왜곡 구간을 검출하여 불량 여부를 판단하는 단계(S500), 및 불량 라인 검출 결과에 따라 처리하는 단계(S600)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(110)의 특성값을 센싱하는 단계(S100)는 앞에서 설명한 바와 같이, 데이터 구동 회로(130)에 포함된 특성값 센싱 회로(134)를 통해서 디스플레이 패널(110)에 배치된 서브픽셀(SP)을 대상으로 구동 트랜지시터의 문턱 전압 또는 이동도와 같은 특성값을 센싱하는 과정이다.
센싱 특성값(Sout)을 블록 단위로 분할하는 단계(S200)는 디스플레이 패널(110)에 배치된 서브픽셀(SP)을 블록 단위로 구분하고, 센싱 특성값(Sout)을 각 블록 단위의 서브픽셀(SP)에 대응되도록 분할하는 과정이다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 센싱 특성값을 블록 단위로 분할하기 위해서 디스플레이 패널을 블록 단위로 구분하는 경우의 예시를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110)에서 매 프레임 단위로 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 영역을 가로 및 세로 방향으로 분할되는 매트릭스 형태의 블록(A ~ P)으로 구분하고, 블록별로 센싱되는 센싱 특성값(Sout)을 블록 단위로 메모리에 저장할 수 있다.
여기에서, 센싱 특성값(Sout)을 구분하기 위해서, 디스플레이 패널(110)을 분할하는 블록(A ~ P)의 개수와 크기는 디스플레이 패널(110)의 크기 및 해상도 등에 따라 변경될 수 있을 것이다.
이와 같이, 센싱 특성값(Sout)을 블록 단위로 분할함으로써, 디스플레이 패널(110)의 특정 영역, 즉 일부의 국부 영역에 대한 휘도 왜곡이나 보상 오류를 검출할 수 있다.
블록 단위로 센싱 특성값(Sout)의 노이즈를 제거하는 단계(S300)는 특정 영역에 위치하는 블록에서 발생할 수 있는 노이즈를 제거하는 과정이다.
이를 위해서, 각 블록에 대한 센싱 특성값(Sout)의 평균과 디스플레이 패널(110) 전체에 대한 센싱 특성값(Sout)의 평균을 비교하여, 블록별 센싱 특성값(Sout)의 편차를 계산하고, 이를 각 블록에 반영하여 블록별 센싱 특성값(Sout)을 평준화시킴으로써 특정 블록에 발생하는 노이즈를 제거할 수 있다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 특정 블록에 대해서 노이즈를 제거한 경우의 센싱 특성값의 예시를 나타내고 있다.
이 때, 각 블록에 대한 센싱 특성값(Sout)은 단일 프레임을 기준으로 평균을 계산할 수도 있고, 미리 설정된 복수의 프레임 단위로 누적시켜서 평균을 계산할 수도 있을 것이다.
수직 라인 단위로 센싱 특성값(Sout)의 노이즈를 제거하는 단계(S400)는 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 데이터 라인(DL)과 평행한 수직 라인 단위로 서브픽셀(SP)에 대한 센싱 특성값(Sout)의 노이즈를 제거하는 과정이다.
위에서는 데이터 구동 회로(130)가 디스플레이 패널(110)의 상부에 위치하여, 수직 방향으로 데이터 라인(DL)이 배치되는 경우를 예시로 나타내고 있기 때문에, 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 데이터 라인(DL)과 평행한 방향으로 배열된 서브픽셀 라인을 수직 라인으로 표기하고 있다.
도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 수평 라인 및 수직 라인에 따른 센싱 특성값의 분포를 나타낸 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서 데이터 라인(DL)이 디스플레이 패널(110)의 수직 방향으로 배치되는 경우에, 수평 라인에 따른 센싱 특성값(Sout)은 인접하는 데이터 라인(DL) 사이의 데이터 전압(Vdata) 편차로 인해서 센싱 특성값(Sout)의 변동이 크게 발생하게 되어, 노이즈 판별이 어려울 수 있다.(도 11(a)의 경우)
즉, 수평 라인 단위로 센싱 특성값(Sout)을 검출하는 경우에는 인접하는 데이터 라인(DL) 사이의 데이터 전압(Vdata) 편차로 인해서 블록 단위의 센싱 특성값(Sout)을 기준으로 불량 여부를 판단하기 어렵게 된다.
이에 반해서, 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 데이터 라인(DL)과 평행한 수직 라인 단위로 서브픽셀(SP)에 대한 센싱 특성값(Sout)을 검출하는 경우에는 데이터 전압(Vdata)의 전달 특성으로 인해서 인접한 서브픽셀(SP) 사이에 데이터 전압(Vdata)이 완만하게 변동될 수 있다.(도 11(b)의 경우)
데이터 전압(Vdata)이 인가되는 데이터 라인(DL)과 평행한 수직 라인 단위로 서브픽셀(SP)에 대한 센싱 특성값(Sout)을 노이즈를 제거하는 것이 효과적이다.
예를 들어, 수직 라인 단위로 검출된 센싱 특성값(Sout)에 대하여 평균값 필터(Average filter) 또는 중간값 필터(Median filter) 등을 적용함으로써, 수직 라인 단위로 센싱 특성값(Sout)의 노이즈를 제거할 수 있을 것이다.
수직 라인 단위로 센싱 특성값(Sout)의 왜곡 구간을 검출하여 불량 여부를 판단하는 단계(S500)는 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 데이터 라인(DL)과 평행한 수직 라인 단위로 검출된 센싱 특성값(Sout)에서 기준 이상의 변동이 발생하는 왜곡 구간이 있는지를 판단함으로써, 대상이 된 블록에 대해서 보상 오류 등의 불량이 있는지를 판단하는 과정이다.
도 12는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 수직 라인 단위로 센싱 특성값(Sout)의 왜곡 구간을 검출하여 불량 여부를 판단하는 단계를 세부적으로 나타낸 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 수직 라인 단위로 센싱 특성값(Sout)의 왜곡 구간을 검출하여 불량 여부를 판단하는 단계(S500)는 수직 라인의 에지 부분에 대한 센싱 특성값(Sout)을 제외하는 단계(S510), 센싱 특성값(Sout)의 기울기를 계산하는 단계(S520), 센싱 특성값(Sout)의 기울기가 기준 기울기 이상인 고변동 구간을 검출하는 단계(S530), 고변동 구간에서 센싱 특성값(Sout)의 변곡점 사이의 거리를 계산하는 단계(S540), 및 센싱 특성값(Sout)의 변곡점 사이의 거리가 기준 거리 이상인 경우를 불량 라인으로 판단하는 단계(S550)를 포함할 수 있다.
수직 라인의 에지 부분에 대한 센싱 특성값(Sout)을 제외하는 단계(S510)는 수직 라인의 센싱 특성값(Sout) 중에서 에지 부분에 해당하는 센싱 특성값(Sout)을 제외하는 과정이다.
도 13은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에서 수직 라인의 센싱 특성값 중에서 에지 부분에 해당하는 센싱 특성값을 제외하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구동 방법에서 데이터 라인(DL)에 평행한 수직 라인 단위의 에지 부분은 데이터 구동 회로(130)에 가장 가까운 부분과 가장 먼 부분으로서, 데이터 구동 회로(130)가 디스플레이 패널(110)의 상부에 위치하는 경우에는 디스플레이 패널(110)의 최상부에 위치한 일부 서브픽셀(SP) 및 최하부에 위치한 일부 서브픽셀(SP)이 될 수 있다.
디스플레이 패널(110)의 최상부에 위치한 일부 서브픽셀(SP) 및 최하부에 위치한 일부 서브픽셀(SP)은 디스플레이 패널(110)의 베젤 영역 또는 회로 영역에 인접해 있기 때문에, 수직 라인의 에지 부분에서 검출되는 센싱 특성값(Sout)에는 노이즈가 많이 포함될 수 있으며, 이로 인해 서브픽셀(SP)의 열화 상태를 제대로 반영하지 못할 수도 있다.
따라서, 수직 라인의 센싱 특성값(Sout) 중에서 에지 부분에 해당하는 센싱 특성값(Sout)을 제외하는 것이 바람직하다.
센싱 특성값(Sout)의 기울기를 계산하는 단계(S520)는 에지 부분을 제외한 센싱 특성값(Sout)을 미분함으로써 기울기를 계산하는 과정이다.
센싱 특성값(Sout)의 기울기는 시간에 따른 센싱 특성값(Sout)의 변동량을 나타내기 때문에, 센싱 특성값(Sout)의 기울기를 계산함으로써 센싱 특성값(Sout)의 순간적인 변동량을 확인할 수 있다.
센싱 특성값(Sout)의 기울기가 기준 기울기 이상인 고변동 구간을 검출하는 단계(S530)는 센싱 특성값(Sout)의 순간적인 변동량이 기준 변동량 이상인 구간을 검출하는 과정이다.
도 14는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에서, 에지 부분을 제외한 센싱 특성값 중에서 순간적인 변동량에 해당하는 기울기가 기준 기울이 이상인 고변동 구간을 검출하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구동 방법에서, 에지 부분을 제외한 센싱 특성값(Sout)의 기울기는 연속된 곡선의 형태로 나타날 수 있다.
이 때, 센싱 특성값(Sout)의 기울기는 시간에 따른 센싱 특성값(Sout)의 변동량을 나타내기 때문에, 센싱 특성값(Sout)의 기울기가 기준 기울기(Sref) 이상인 고변동 구간은 센싱 특성값(Sout)의 순간적인 변동량이 기준 변동량 이상인 구간에 해당한다.
따라서, 센싱 특성값(Sout)의 기울기가 기준 기울기(Sref) 이상인 고변동 구간은 디스플레이 패널(110) 중에서 내부 또는 외부의 급격한 환경 요인(예를 들어, 고온)으로 인해 센싱 특성값(Sout)이 지나치게 변동되는 구간으로 볼 수 있다.
고변동 구간에서 센싱 특성값(Sout)의 변곡점 사이의 거리를 계산하는 단계(S540)는 센싱 특성값(Sout)의 기울기가 기준 기울기(Sref) 이상인 고변동 구간 내에서 센싱 특성값(Sout)의 변동폭을 검출하는 과정이다.
도 15는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에서, 고변동 구간에서 센싱 특성값의 변곡점 사이의 거리를 계산하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구동 방법에서, 센싱 특성값(Sout)의 기울기가 기준 기울기(Sref) 이상인 고변동 구간에서 센싱 특성값(Sout)은 다양한 형상의 정현파 형태로 나타날 수 있다.
따라서, 고변동 구간에서의 센싱 특성값(Sout)은 상승하다가 하강하는 하이 변곡점(Pinf1)과 하강하다가 상승하는 로우 변곡점(Pinf2)을 가질 수 있다.
이 때, 센싱 특성값(Sout)이 상승하다가 하강하는 하이 변곡점(Pinf1)과 하강하다가 상승하는 로우 변곡점(Pinf2) 사이의 거리가 변곡점 사이의 거리(Dinf)에 해당하게 된다.
센싱 특성값(Sout)이 상승하다가 하강하는 하이 변곡점(Pinf1)과 하강하다가 상승하는 로우 변곡점(Pinf2) 사이의 거리(Dinf)는 센싱 특성값(Sout)의 변동폭을 나타낸다.
센싱 특성값(Sout)의 변곡점 사이의 거리(Dinf)가 기준 거리 이상인 경우를 불량 라인으로 판단하는 단계(S550)는 센싱 특성값(Sout)의 기울기가 기준 기울기(Sref) 이상인 고변동 구간에서, 센싱 특성값(Sout)의 변곡점 사이의 거리(Dinf)를 기준으로 해당 블록에 속하는 수직 라인에 대한 보상 오류를 판단하는 과정이다.
즉, 센싱 특성값(Sout)의 기울기가 기준 기울기(Sref) 이상인 고변동 구간에서, 센싱 특성값(Sout)이 상승하다가 하강하는 하이 변곡점(Pinf1)과 하강하다가 상승하는 로우 변곡점(Pinf2) 사이의 거리(Dinf)에 해당하는 변동폭이 기준 거리 이상으로 큰 경우에는 해당 블록에 속하는 수직 라인에 내부 또는 외부 요인(고온 등)에 의해서 과도한 보상이 적용되어 휘도 왜곡이 발생하는 것으로 판단할 수 있다.
도 16은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에서, 특정 블록 내의 수직 라인을 불량 라인으로 판단한 경우를 나타낸 도면이다.
이와 같이, 데이터 라인(DL)과 평행한 수직 방향으로 특정 블록 내에서 불량 라인이 검출되면, 검출 결과에 따라 휘도 왜곡에 대한 대응 조치를 취할 수 있을 것이다.
불량 라인 검출 결과에 따라 처리하는 단계(S600)는 특정 블록 내에서 불량 라인이 검출되면, 검출 결과에 따라 해당하는 디스플레이 장치(100)에 대한 처리 방법을 결정하는 과정이다.
예를 들어, 특정 블록 내에서 불량 라인이 검출되면 불량 라인이 검출된 블록과 정상 블록에 대해서 서로 다른 특성값 보상을 적용하거나 보상 변경이 어려울 경우에는 불량품 판정할 수 있을 것이다.
도 17은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에서, 불량 라인이 검출된 블록과 정상 블록에 대해서 서로 다른 특성값 보상을 적용하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 17을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구동 방법은 디스플레이 패널(110)의 수직 라인 단위로 검출된 센싱 특성값(Sout)을 기반으로 불량 라인이 존재하는 블록(B1, B2, B3)을 판단하고, 해당 블록(B1, B2, B3)에 존재하는 불량 라인의 개수에 특성값에 대한 보상 게인을 차등 적용할 수 있다.
즉, 특성값 센싱 회로(134)로부터 불량 라인이 존재하는 블록(B1, B2, B3)에 대한 정보를 수신한 보상 회로는 보상 게인이 차등 적용된 보상 데이터를 해당 블록의 데이터 전압으로 제공할 수 있을 것이다.
예를 들어, 보상 회로는 불량 라인이 존재하는 블록(B1, B2, B3)을 대상으로 서로 다른 보상 휘도(L1,L2,L3)를 나타내도록 특성값에 대한 보상 게인을 차등 적용할 수 있다.
한편, 특정 블록 내에 포함된 불량 라인이 일정한 기준 이상으로 검출되는 경우에는 해당 블록에 대한 보상 게인을 차등 적용하는 것으로 휘도 왜곡을 보상하기 어려운 것으로 판단하여, 디스플레이 패널(110)을 불량품으로 판정할 수도 있을 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 명세서는 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 명세서의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 명세서의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 명세서의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 명세서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 디스플레이 장치
110: 디스플레이 패널
120: 게이트 구동 회로
130: 데이터 구동 회로
134: 특성값 센싱 회로
140: 타이밍 컨트롤러
150: 파워 관리 집적 회로
160: 메인 파워 관리 회로
170: 세트 보드부

Claims (13)

  1. 제 1 방향으로 연장된 복수의 게이트 라인, 제 2 방향으로 연장된 복수의 데이터 라인 및 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널;
    상기 복수의 게이트 라인에 신호를 제공하는 게이트 구동 회로;
    상기 복수의 데이터 라인에 신호를 제공하고, 상기 복수의 서브픽셀에 대한 특성값을 센싱하기 위한 특성값 센싱 회로를 포함하는 데이터 구동 회로; 및
    상기 게이트 구동 회로와 상기 데이터 구동 회로를 제어하며, 상기 디스플레이 패널에 대응되는 복수의 블록을 대상으로 상기 제 2 방향으로 배열된 서브픽셀 단위로 상기 센싱 특성값에 대한 왜곡 구간을 검출하여 불량 라인을 판단하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브픽셀은
    발광 소자;
    상기 발광 소자에 전류를 제공하는 구동 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 노드와 상기 데이터 라인 사이에 전기적으로 연결된 스위칭 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 소스 노드 또는 드레인 노드와 기준 전압 라인 사이에 전기적으로 연결된 센싱 트랜지스터; 및
    상기 스위칭 트랜지스터의 게이트 노드, 및 소스 노드 또는 드레인 노드 사이에 전기적으로 연결되는 스토리지 커패시터를 포함하는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 특성값 센싱 회로는
    상기 센싱 트랜지스터의 소스 노드 또는 드레인 노드에 연결되는 기준 전압 라인이 반전 입력 단자에 인가되고, 비반전 입력 단자에 비교 기준 전압이 인가되는 증폭기;
    상기 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 전기적으로 연결되는 피드백 커패시터;
    상기 피드백 커패시터와 병렬로 연결되는 초기화 스위치; 및
    상기 증폭기의 출력 단자에 위치하는 샘플링 스위치를 포함하는 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 디스플레이 패널에 대한 상기 센싱 특성값을 블록 단위로 분할하고, 블록 단위로 상기 센싱 특성값의 노이즈를 제거하고, 상기 제 2 방향으로 배열된 서브픽셀 단위로 상기 센싱 특성값의 노이즈를 제거하고, 상기 제 2 방향으로 배열된 서브픽셀 단위로 상기 센싱 특성값의 왜곡 구간을 검출하여 불량 라인을 판단하는 디스플레이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 블록 단위의 센싱 특성값 평균과 상기 디스플레이 패널 전체에 대한 센싱 특성값의 평균을 비교하여, 상기 블록 단위로 상기 센싱 특성값의 편차를 계산하고, 상기 센싱 특성값의 편차를 반영하여 상기 블록 단위로 상기 센싱 특성값을 평준화함으로써 상기 블록 단위로 상기 센싱 특성값의 노이즈를 제거하는 디스플레이 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 제 2 방향으로 배열된 서브픽셀에서 에지 부분에 대한 센싱 특성값을 제외하고, 상기 센싱 특성값의 기울기를 계산하고, 상기 센싱 특성값의 기울기가 기준 기울기 이상인 고변동 구간을 검출하고, 상기 고변동 구간에서 상기 센싱 특성값의 변곡점 사이의 거리를 계산하고, 상기 센싱 특성값의 변곡점 사이의 거리가 기준 거리 이상인 경우를 불량 라인으로 판단하는 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    불량 라인이 존재하는 블록에 대해서, 서로 다른 보상 게인이 차등 적용된 보상 데이터를 데이터 전압으로 제공하는 보상 회로를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    검출된 불량 라인이 기준 개수를 초과하는 경우에, 상기 디스플레이 패널을 불량품으로 판정하는 디스플레이 장치.
  9. 제 1 방향으로 연장된 복수의 게이트 라인, 제 2 방향으로 연장된 복수의 데이터 라인 및 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 상기 복수의 게이트 라인에 신호를 제공하는 게이트 구동 회로와, 상기 복수의 데이터 라인에 신호를 제공하며, 상기 복수의 서브픽셀에 대한 특성값을 센싱하는 데이터 구동 회로를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 디스플레이 패널에 대한 센싱 특성값을 블록 단위로 분할하는 단계;
    상기 블록 단위로 상기 센싱 특성값의 노이즈를 제거하는 단계;
    상기 제 2 방향으로 배열된 서브픽셀 단위로 상기 센싱 특성값의 노이즈를 제거하는 단계; 및
    상기 제 2 방향으로 배열된 서브픽셀 단위로 상기 센싱 특성값의 왜곡 구간을 검출하여 불량 라인을 판단하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 블록 단위로 상기 센싱 특성값의 노이즈를 제거하는 단계는
    상기 블록 단위의 센싱 특성값 평균과 상기 디스플레이 패널 전체에 대한 센싱 특성값의 평균을 비교하는 단계;
    상기 블록 단위로 상기 센싱 특성값의 편차를 계산하는 단계; 및
    상기 센싱 특성값의 편차를 반영하여 상기 블록 단위로 상기 센싱 특성값을 평준화하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 불량 라인을 판단하는 단계는
    상기 제 2 방향으로 배열된 상기 서브픽셀에서 에지 부분에 대한 상기 센싱 특성값을 제외하는 단계;
    상기 센싱 특성값의 기울기를 계산하는 단계;
    상기 센싱 특성값의 기울기가 기준 기울기 이상인 고변동 구간을 검출하는 단계;
    상기 고변동 구간에서 상기 센싱 특성값의 변곡점 사이의 거리를 계산하는 단계; 및
    상기 센싱 특성값의 변곡점 사이의 거리가 기준 거리 이상인 경우를 불량 라인으로 판단하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    불량 라인이 존재하는 블록에 대해서, 서로 다른 보상 게인이 차등 적용된 보상 데이터를 데이터 전압으로 제공하는 단계를 더 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    검출된 불량 라인이 기준 개수를 초과하는 경우에, 상기 디스플레이 패널을 불량품으로 판정하는 단계를 더 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
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