KR20220067139A - 발광표시장치 및 이의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상을 표시하기 위한 서브 픽셀을 갖는 표시패널; 상기 서브 픽셀의 데이터라인에 데이터전압을 인가하는 데이터 구동부; 및 상기 서브 픽셀의 게이트라인에 게이트신호를 인가하는 스캔 구동부를 포함하고, 상기 게이트신호를 구성하는 게이트전압은 상기 서브 픽셀로부터 센싱된 센싱전압을 기반으로 보상되는 표시장치를 제공할 수 있다.

Description

발광표시장치 및 이의 구동방법{Light Emitting Display Device and Driving Method of the same}
본 발명은 발광표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 발광표시장치(Light Emitting Display Device: LED), 양자점표시장치(Quantum Dot Display Device; QDD), 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD) 등과 같은 표시장치의 사용이 증가하고 있다.
앞서 설명한 표시장치들은 서브 픽셀들을 포함하는 표시패널, 표시패널을 구동하는 구동 신호를 출력하는 구동부 및 표시패널 또는 구동부에 공급할 전원을 생성하는 전원 공급부 등이 포함된다.
위와 같은 표시장치들은 표시패널에 형성된 서브 픽셀들에 구동 신호 예컨대, 스캔신호 및 데이터신호 등이 공급되면, 선택된 서브 픽셀이 빛을 투과시키거나 빛을 직접 발광을 하게 됨으로써 영상을 표시할 수 있다.
본 발명은 서브 픽셀에 포함된 스위칭 트랜지스터, 센싱 트랜지스터 및 구동 트랜지스터의 구동 능력이나 열화 유무를 평가하고 보상하여 장치의 수명은 물론이고 구동 안정성과 신뢰성을 향상시키는 것이다.
본 발명은 영상을 표시하기 위한 서브 픽셀을 갖는 표시패널; 상기 서브 픽셀의 데이터라인에 데이터전압을 인가하는 데이터 구동부; 및 상기 서브 픽셀의 게이트라인에 게이트신호를 인가하는 스캔 구동부를 포함하고, 상기 게이트신호를 구성하는 게이트전압은 상기 서브 픽셀로부터 센싱된 센싱전압을 기반으로 보상되는 표시장치를 제공할 수 있다.
상기 서브 픽셀로부터 센싱된 센싱전압을 기반으로 상기 서브 픽셀에 포함된 스위칭 트랜지스터와 센싱 트랜지스터 중 적어도 하나를 턴온하기 위한 게이트전압의 레벨이 가변될 수 있다.
상기 게이트전압의 레벨은 상기 스위칭 트랜지스터와 상기 센싱 트랜지스터 중 적어도 하나의 구동 능력 저하에 대응하여 승압될 수 있다.
상기 게이트전압을 보상하기 위한 보상부는 상기 서브 픽셀로부터 센싱된 센싱전압을 취득하기 위한 센싱 회로부와, 상기 센싱 회로부로부터 출력된 센싱전압을 기반으로 상기 게이트전압을 가변하기 위한 전압제어신호를 출력하는 전압 제어부와, 상기 전압제어신호에 대응하여 상기 게이트전압을 보상하여 출력하는 전원 공급부와, 상기 전원 공급부로부터 보상된 게이트전압을 공급받고 상기 보상된 게이트전압을 기반으로 보상된 게이트신호를 출력하는 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
상기 시프트 레지스터는 상기 전원 공급부로부터 보상된 제1게이트전압을 공급받고 상기 보상된 제1게이트전압을 기반으로 상기 스위칭 트랜지스터를 턴온하기 위한 스캔신호를 출력하고, 상기 전원 공급부로부터 보상된 제2게이트전압을 공급받고 상기 보상된 제2게이트전압을 기반으로 상기 센싱 트랜지스터를 턴온하기 위한 센스신호를 출력할 수 있다.
상기 센싱 회로부는 상기 서브 픽셀의 레퍼런스라인을 통해 상기 센싱전압을 취득할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은 영상을 표시하기 위한 서브 픽셀을 갖는 표시패널; 및 상기 서브 픽셀에 센싱용 데이터전압과 기준전압을 인가하고 상기 서브 픽셀의 센싱노드로부터 센싱된 센싱전압을 기반으로 상기 서브 픽셀에 포함된 트랜지스터들 중 적어도 하나의 스위칭 능력을 보상하는 보상부를 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.
상기 보상부는 상기 서브 픽셀에 포함된 트랜지스터들 중 적어도 하나를 턴온하기 위한 게이트전압을 보상할 수 있다.
상기 보상부는 상기 센싱전압을 취득하기 위한 센싱 회로부와, 상기 센싱전압을 기반으로 마련된 보상된 게이트전압을 공급받고, 상기 보상된 게이트전압을 기반으로 보상된 게이트신호를 출력하는 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서 본 발명은 영상을 표시하는 표시패널의 서브 픽셀로부터 센싱값을 취득하는 단계; 및 상기 센싱값이 초기 구동을 통해 취득한 초기값과 비동일하면 상기 서브 픽셀에 포함된 트랜지스터들 중 적어도 하나의 스위칭 능력을 보상하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법을 제공할 수 있다.
상기 보상 단계는 상기 서브 픽셀에 포함된 트랜지스터들 중 적어도 하나를 턴온하기 위한 게이트전압을 가변할 수 있다.
상기 보상 단계는 상기 서브 픽셀에 포함된 스위칭 트랜지스터와 센싱 트랜지스터 중 적어도 하나의 구동 능력 저하에 대응하여 게이트하이전압을 승압할 수 있다.
본 발명은 서브 픽셀에 포함된 스위칭 트랜지스터, 센싱 트랜지스터 및 구동 트랜지스터의 구동 능력이나 열화 유무를 평가하고 보상할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 스위칭 트랜지스터와 센싱 트랜지스터의 열화를 각각 평가하고 각각에 대한 정확하고 균일한 보상을 통해 구동 능력 원복 가능성을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 스위칭 트랜지스터와 센싱 트랜지스터의 열화 유무를 개별 평가하고 개별 보상하므로 장치의 수명은 물론이고 구동 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 발광표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3 내지 도 5는 게이트인패널 방식 스캔 구동부 그리고 이와 관련된 장치의 구성을 나타낸 도면들이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 데이터 구동부와 서브 픽셀들을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따라 센싱 회로부를 개략적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 8 및 도 9는 본 발명의 제1실시예에 따라 보상 개념을 설명하기 위한 도면들이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따라 서브 픽셀로부터 제1센싱전압을 취득하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12 내지 도 19는 본 발명의 제2실시예에 따라 서브 픽셀로부터 제2센싱전압을 취득한 후 제1게이트하이전압을 보상하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 20 내지 도 22는 본 발명의 제2실시예에 따라 서브 픽셀로부터 제2센싱전압을 취득한 후 제2게이트하이전압을 보상하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 23 및 도 24는 본 발명의 제2실시예에 따라 제1 및 제2게이트하이전압 연속 센싱 및 보상하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 25는 본 발명의 제3실시예에 따라 게이트전압 보상이 가능한 발광표시장치를 구현한 예시도이고, 도 26은 도 25의 발광표시장치를 이용한 게이트전압 보상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에 따른 표시장치는 텔레비전, 영상 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈시어터, 자동차 전기장치, 스마트폰 등으로 구현될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 표시장치는 발광표시장치(Light Emitting Display Device: LED), 양자점표시장치(Quantum Dot Display Device; QDD), 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD) 등으로 구현될 수 있다. 그러나 이하에서는 설명의 편의를 위해 무기 발광다이오드 또는 유기 발광다이오드를 기반으로 빛을 직접 발광하는 발광표시장치를 일례로 한다.
아울러, 이하에서 설명되는 발광표시장치는 n 타입 또는 p 타입 박막 트랜지스터를 포함하는 것을 일례로 설명하지만 n 타입과 p 타입이 함께 존재하는 형태로 구현될 수도 있다. 박막 트랜지스터는 게이트(gate), 소스(source) 및 드레인(drain)을 포함한 3 전극 소자이다. 소스는 캐리어(carrier)를 트랜지스터에 공급하는 전극이다. 박막 트랜지스터 내에서 캐리어는 소스로부터 흐르기 시작한다. 드레인은 박막 트랜지스터에서 캐리어가 외부로 나가는 전극이다. 즉, 박막 트랜지스터에서 캐리어의 흐름은 소스로부터 드레인으로 흐른다.
p 타입 박막 트랜지스터의 경우, 캐리어가 정공(hole)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 정공이 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 높다. p 타입 박막 트랜지스터에서 정공이 소스로부터 드레인 쪽으로 흐르기 때문에 전류가 소스로부터 드레인 쪽으로 흐른다. 이와 달리, n 타입 박막 트랜지스터의 경우, 캐리어가 전자(electron)이기 때문에 소스에서 드레인으로 전자가 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 낮은 전압을 가진다. n 타입 박막 트랜지스터에서 전자가 소스로부터 드레인 쪽으로 흐르기 때문에 전류의 방향은 드레인으로부터 소스 쪽으로 흐른다. 그러나 박막 트랜지스터의 소스와 드레인은 인가된 전압에 따라 변경될 수 있다. 이를 반영하여, 이하의 설명에서는 소스와 드레인 중 어느 하나를 제1전극, 소스와 드레인 중 나머지 하나를 제2전극으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 발광표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발광표시장치는 영상 공급부(110), 타이밍 제어부(120), 스캔 구동부(130), 데이터 구동부(140), 표시패널(150) 및 전원 공급부(180) 등을 포함할 수 있다.
영상 공급부(110)(또는 호스트시스템)는 외부로부터 공급된 영상 데이터신호 또는 내부 메모리에 저장된 영상 데이터신호와 더불어 각종 구동신호를 출력할 수 있다. 영상 공급부(110)는 데이터신호와 각종 구동신호를 타이밍 제어부(120)에 공급할 수 있다.
타이밍 제어부(120)는 스캔 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC), 데이터 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC) 및 각종 동기신호(수직 동기신호인 Vsync, 수평 동기신호인 Hsync) 등을 출력할 수 있다. 타이밍 제어부(120)는 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 함께 영상 공급부(110)로부터 공급된 데이터신호(DATA)를 데이터 구동부(140)에 공급할 수 있다. 타이밍 제어부(120)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성되어 인쇄회로기판 상에 실장될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
스캔 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC) 등에 응답하여 게이트신호(또는 게이트전압)를 출력할 수 있다. 스캔 구동부(130)는 게이트라인들(GL1~GLm)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브 픽셀들에 게이트신호를 공급할 수 있다. 스캔 구동부(130)는 IC 형태로 형성되거나 게이트인패널(Gate In Panel) 방식으로 표시패널(150) 상에 직접 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC) 등에 응답하여 데이터신호(DATA)를 샘플링 및 래치하고 감마 기준전압을 기반으로 디지털 형태의 데이터신호를 아날로그 형태의 데이터전압으로 변환하여 출력할 수 있다. 데이터 구동부(140)는 데이터라인들(DL1~DLn)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브 픽셀들에 데이터전압을 공급할 수 있다. 데이터 구동부(140)는 IC 형태로 형성되어 표시패널(150) 상에 실장되거나 인쇄회로기판 상에 실장될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
전원 공급부(180)는 외부로부터 공급되는 외부 입력전압을 기반으로 고전위전압과 저전위전압을 생성할 수 있다. 전원 공급부(180)는 제1전원라인(EVDD)과 제2전원라인(EVSS)을 통해 고전위전압과 저전위전압을 출력할 수 있다. 전원 공급부(180)는 고전위전압과 저전위전압뿐만아니라 스캔 구동부(130)의 구동에 필요한 전압(예: 게이트하이전압과 게이트로우전압을 포함하는 게이트전압)이나 데이터 구동부(140)의 구동에 필요한 전압(드레인전압과 하프드레인전압을 포함하는 드레인전압) 등을 생성하고 출력할 수 있다.
표시패널(150)은 게이트신호와 데이터전압을 포함하는 구동신호와 고전위전압과 저전위전압 등에 대응하여 영상을 표시할 수 있다. 표시패널(150)의 서브 픽셀들은 직접 빛을 발광한다. 표시패널(150)은 유리, 실리콘, 폴리이미드 등 강성 또는 연성을 갖는 기판을 기반으로 제작될 수 있다. 그리고 빛을 발광하는 서브 픽셀들은 적색, 녹색 및 청색을 포함하는 픽셀 또는 적색, 녹색, 청색 및 백색을 포함하는 픽셀로 이루어질 수 있다.
위의 설명에서는 타이밍 제어부(120), 스캔 구동부(130), 데이터 구동부(140) 등을 각각 개별적인 구성인 것처럼 설명하였다. 그러나 발광표시장치의 구현 방식에 따라 타이밍 제어부(120), 스캔 구동부(130), 데이터 구동부(140) 중 하나 이상은 하나의 IC 내에 통합될 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 서브 픽셀(SP)은 스위칭 트랜지스터(SW), 구동 트랜지스터(DT), 센싱 트랜지스터(ST), 커패시터(CST) 및 유기 발광다이오드(OLED)를 포함할 수 있다.
구동 트랜지스터(DT)는 커패시터(CST)의 제1전극에 게이트전극이 연결되고 제1전원라인(EVDD)에 제1전극이 연결되고 유기 발광다이오드(OLED)의 애노드전극에 제2전극이 연결될 수 있다. 커패시터(CST)는 구동 트랜지스터(DT)의 게이트전극에 제1전극이 연결되고 유기 발광다이오드(OLED)의 애노드전극에 제2전극이 연결될 수 있다. 유기 발광다이오드(OLED)는 구동 트랜지스터(DT)의 제2전극에 애노드전극이 연결되고 제2전원라인(EVSS)에 캐소드전극이 연결될 수 있다.
스위칭 트랜지스터(SW)는 제1게이트라인(GL1)에 포함된 제1스캔라인(SCAN)에 게이트전극이 연결되고 제1데이터라인(DL1)에 제1전극이 연결되고 구동 트랜지스터(DT)의 게이트전극에 제2전극이 연결될 수 있다. 센싱 트랜지스터(ST)는 제1게이트라인(GL1)에 포함된 제1센스라인(SENSE)에 게이트전극이 연결되고 제1레퍼런스라인(REF1)에 제1전극이 연결되고 유기 발광다이오드(OLED)의 애노드전극에 제2전극이 연결될 수 있다.
센싱 트랜지스터(ST)는 구동 트랜지스터(DT) 또는 유기 발광다이오드(OLED)의 열화(문턱전압 등)를 보상하기 위해 추가된 일종의 보상 회로이다. 센싱 트랜지스터(ST)는 구동 트랜지스터(DT)의 소스 팔로워(Source Follower) 동작을 기반으로 물리적인 문턱전압 센싱을 가능하게 할 수 있다. 센싱 트랜지스터(ST)는 구동 트랜지스터(DT)와 유기 발광다이오드(OLED) 사이에 정의된 센싱노드를 통해 센싱전압을 취득할 수 있도록 동작할 수 있다.
한편, 제1게이트라인(GL1)은 제1스캔라인(SCAN)과 제1센스라인(SENSE)으로 구분되는 것을 일례로 하였으나 이들은 하나로 통합될 수도 있다. 즉, 스위칭 트랜지스터(SW)와 센싱 트랜지스터(ST)는 제1게이트라인(GL1)에 공통으로 연결되어 동시에 턴온되거나 턴오프될 수도 있다.
이 밖에, 서브 픽셀(SP)은 빛을 발광하는 유기 발광다이오드(OLED)는 물론이고 구동 트랜지스터(DT)의 열화를 보상하기 위한 회로의 구성이 더 복잡하고 다양할 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 서브 픽셀(SP)의 구성은 하나의 예시일 뿐, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 하지만, 이하 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해, 도 2에 도시된 구조를 일례로 한다.
도 3 내지 도 5는 게이트인패널 방식 스캔 구동부 그리고 이와 관련된 장치의 구성을 나타낸 도면들이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 게이트인패널 방식 스캔 구동부(130)는 시프트 레지스터(131)와 레벨 시프터(135)를 포함할 수 있다. 레벨 시프터(135)는 타이밍 제어부(120)로부터 출력된 신호들을 기반으로 클록신호들(Clks), 스타트신호(Vst), 게이트하이전압(Vgh), 게이트로우전압(Vgl) 등을 생성하여 출력할 수 있다. 클록신호들(Clks)은 2상, 4상, 8상 등 위상이 다른 K(K는 2 이상 정수)상의 형태로 생성 및 출력될 수 있다
시프트 레지스터(131)는 레벨 시프터(135)로부터 출력된 신호들(Clks, Vst)과 전압들(Vgh, Vgl)을 기반으로 동작하며 표시패널에 형성된 트랜지스터를 턴온 또는 턴오프할 수 있는 게이트신호들(Gl[1] ~ Gl[m])을 출력할 수 있다. 시프트 레지스터(131)는 표시패널 상에 박막 형태로 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 시프트 레지스터(131a, 131b)는 게이트인패널 방식에 의해 박막 형태로 형성되어 표시패널(150)의 비표시영역(NA)에 배치될 수 있다. 시프트 레지스터(131a, 131b)는 트랜지스터와 커패시터 등으로 이루어질 수 있다. 시프트 레지스터(131a, 131b)는 도 4(a)와 같이 표시패널(150)의 좌우측 비표시영역(NA)에 배치되거나 도 4(b)와 같이 표시패널(150)의 상하측 비표시영역(NA)에 배치될 수 있다. 시프트 레지스터(131a, 131b)는 박막 형태로 형성되므로 비표시영역(NA)은 물론이고 표시영역(AA)의 내부에 분산된 형태로 배치될 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 레벨 시프터(135)는 시프트 레지스터(131)와 달리 IC 형태로 형성되므로, 표시패널의 크기, 해상도 또는 장치의 구현 방식 등에 따라 전원 공급부(180)의 내부에 포함될 수도 있다. 그러나 이는 하나의 예시일 뿐 이에 한정되지 않는다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 데이터 구동부와 서브 픽셀들을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 데이터 구동부(140)는 서브 픽셀들을 구동하기 위한 구동 회로부(141)와 서브 픽셀들을 센싱하기 위한 센싱 회로부(145)를 포함할 수 있다. 구동 회로부(141)는 데이터 채널들(DCH1 ~ DCH4)을 통해 서브 픽셀들을 구동하기 위한 데이터전압 등을 출력할 수 있다. 센싱 회로부(145)는 센싱 채널(SCH1)을 통해 서브 픽셀들로부터 센싱된 센싱전압을 취득할 수 있다.
제1 내지 제4데이터 채널(DCH1 ~ DCH4)은 제1 내지 제4데이터라인(DL1 ~ DL4)에 각각 구분되어 연결될 수 있다. 제1 내지 제4데이터라인(DL1 ~ DL4)은 제1 내지 제4서브 픽셀(SP1 ~ SP4)에 각각 구분되어 연결될 수 있다. 제1센싱 채널(SCH1)은 제1레퍼런스라인(REF1)에 연결될 수 있다. 제1레퍼런스라인(REF1)은 제1 내지 제4서브 픽셀(SP1 ~ SP4)에 공통으로 연결될 수 있다.
한편, 센싱 회로부(145)는 데이터 구동부(140)의 내부에 구현된 것을 일례로 도시하였으나, 이는 외부에 별도로 구현될 수도 있다. 하지만, 이하 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해, 도 6에 도시된 구조를 일례로 한다. 또한, 제1 내지 제4서브 픽셀(SP1 ~ SP4)이 데이터 구동부(140)에 포함된 하나의 레퍼런스라인(REF1)을 공유하는 것을 일례로 설명하였다. 이에 따르면, 데이터 구동부(140)는 총 4개의 서브 픽셀들(SP1 ~ SP4)을 기준으로 하나의 센싱 채널(SCH1)과 네 개의 데이터 채널(DCH1 ~ DCH4)을 가질 수 있다. 하지만, 센싱 채널과 데이터 채널은 1:1 관계를 가질 수도 있다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따라 센싱 회로부를 개략적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 8 및 도 9는 본 발명의 제1실시예에 따라 보상 개념을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 구동 회로부(141)는 디지털 아날로그 변환부(DAC) 등을 포함할 수 있다. 디지털 아날로그 변환부(DAC) 등은 서브 픽셀을 구동하기 위해 타이밍 제어부로부터 공급된 디지털 데이터신호를 아날로그 데이터전압으로 변환하여 출력할 수 있다. 디지털 아날로그 변환부(DAC) 등에 의해 생성된 데이터전압은 데이터 구동부(140)의 제1데이터 채널(DCH1)을 통해 출력될 수 있다.
센싱 회로부(145)는 제1전압 회로부(SPRE), 제2전압 회로부(RPRE), 샘플링 회로부(SAM), 아날로그 디지털 변환부(ADC) 등을 포함할 수 있다. 제1전압 회로부(SPRE)과 제2전압 회로부(RPRE)는 서브 픽셀에 포함된 노드나 회로를 초기화하기 위한 제1기준전압과 제2기준전압을 각각 출력할 수 있다. 제1기준전압은 센싱 모드에서 사용하기 위한 전압이고, 제2기준전압은 구동 모드(노말 모드)에서 사용하기 위한 전압으로 정의될 수 있다. 그리고 제1기준전압은 제2기준전압보다 낮은 전압으로 설정될 수 있다. 샘플링 회로부(SAM)는 제1센싱 채널(SCH1)을 통해 센싱전압을 취득하기 위한 샘플링 동작을 할 수 있다. 아날로그 디지털 변환부(ADC)는 샘플링 회로부(SAM)에 의해 취득된 아날로그 형태의 센싱전압을 디지털 형태의 센싱전압으로 변환하여 출력할 수 있다.
센싱 회로부(145)는 제1레퍼런스라인(REF1)을 통해 서브 픽셀(SP)에 포함된 구동 트랜지스터(DT) 나 유기 발광다이오드(OLED)의 열화를 보상하기 위한 제1센싱전압(Vsen1)을 취득하고 출력할 수 있다. 또한, 센싱 회로부(145)는 제1레퍼런스라인(REF1)을 통해 서브 픽셀(SP)에 게이트신호를 공급하는 시프트레지스터를 보상하기 위한 제2센싱전압(Vsen2)을 취득하고 출력할 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 타이밍 제어부(120)는 센싱 회로부(145)로부터 제1센싱전압(Vsen1)을 공급받을 수 있다. 타이밍 제어부(120)는 제1센싱전압(Vsen1)을 기반으로 서브 픽셀(SP)에 포함된 구동 트랜지스터(DT) 나 유기 발광다이오드(OLED)의 열화 유무를 판단할 수 있다. 타이밍 제어부(120)는 구동 트랜지스터(DT) 나 유기 발광다이오드(OLED)의 열화를 보상하기 위해 보상된 데이터신호(CDATA)를 생성할 수 있다. 데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 출력된 보상된 데이터신호(CDATA)를 기반으로 보상된 데이터전압(Vdata')을 출력할 수 있다.
게이트전압 제어부(160)는 센싱 회로부(145)로부터 제2센싱전압(Vsen2)을 공급받을 수 있다. 게이트전압 제어부(160)는 제2센싱전압(Vsen2)을 기반으로 서브 픽셀(SP)에 포함된 스위칭 트랜지스터(SW)나 센싱 트랜지스터(ST)의 열화 유무(구동 능력 저하 유무)를 판단할 수 있다. 게이트전압 제어부(160)는 스위칭 트랜지스터(SW)나 센싱 트랜지스터(ST)의 열화를 보상하기 위해 전압제어신호(VCS)를 출력할 수 있다.
전원 공급부(180)는 게이트전압 제어부(160)로부터 출력된 전압제어신호(VCS)를 기반으로 보상된 게이트전압(Vgh')을 출력할 수 있다. 전원 공급부(180)로부터 보상된 게이트전압(Vgh')이 출력되면 시프트 레지스터는 스위칭 트랜지스터(SW)나 센싱 트랜지스터(ST)를 턴온하기 위한 게이트하이전압의 레벨을 승압할 수 있다.
시프트 레지스터는 승압된 게이트하이전압을 기반으로 스캔신호와 센스신호를 포함하는 게이트신호를 출력함음으로써 스위칭 트랜지스터(SW)나 센싱 트랜지스터(ST)의 턴온 능력, 스위칭 능력 또는 구동 능력 저하와 같은 열화 문제를 해소(보상)할 수 있다. 게이트하이전압의 레벨은 스위칭 트랜지스터(SW)나 센싱 트랜지스터(ST)의 턴온 능력, 스위칭 능력 또는 구동 능력 저하와 같은 열화 문제를 해소하기 위해 점진적으로 승압될 수 있다.
도 7 및 도 9 도시된 바와 같이, 타이밍 제어부(120)는 데이터신호 보상부(125)와 게이트전압 제어부(160)를 포함할 수 있다. 데이터신호 보상부(125)는 제1열화 보상부로, 게이트전압 제어부(160)는 제2열화 보상부로 정의될 수 있다.
데이터신호 보상부(125)는 센싱 회로부(145)로부터 공급된 제1센싱전압(Vsen1)을 기반으로 구동 트랜지스터(DT) 나 유기 발광다이오드(OLED)의 열화를 보상하기 위해 보상된 데이터신호(CDATA)를 생성할 수 있다. 게이트전압 제어부(160)는 센싱 회로부(145)로부터 공급된 제2센싱전압(Vsen2)을 기반으로 서브 픽셀(SP)에 포함된 스위칭 트랜지스터(SW)나 센싱 트랜지스터(ST)의 열화를 보상하기 위해 전압제어신호(VCS)를 생성할 수 있다.
도 8 및 도 9의 설명을 통해 알 수 있듯이, 전압제어신호(VCS)를 생성하는 게이트전압 제어부(160)는 독립된 형태로 구성되거나 타이밍 제어부(120)의 내부에 포함될 수도 있다.
이하, 서브 픽셀로부터 제1센싱전압을 취득하기 위한 방법과 제1센싱전압을 기반으로 데이터신호(데이터전압)을 보상하는 방법에 대해 설명한다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따라 서브 픽셀로부터 제1센싱전압을 취득하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 서브 픽셀(SP)로부터 제1센싱전압(Vsen1)을 취득하기 위한 방법은 제1단계(S1), 제2단계(S2), 제3단계(S3) 및 제4단계(S4)를 포함할 수 있다.
서브 픽셀(SP)로부터 제1센싱전압(Vsen1)을 취득하기 위해 제1데이터라인(DL1)에는 제1센싱용 데이터전압(Sdata)이 인가될 수 있다. 제1센싱용 데이터전압(Sdata)은 제1단계(S1)부터 제4단계(S4)를 포함하는 전 구간에 걸쳐 인가될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
스캔신호(Scan)는 제1단계(S1)부터 제4단계(S4)까지 로직하이로 인가될 수 있다. 스위칭 트랜지스터(SW)는 스캔신호(Scan)에 대응하여 제1단계(S1)부터 제4단계(S4)까지 턴온 상태를 유지할 수 있다.
센스신호(Sense)는 제2단계(S2)부터 제4단계(S4)까지 로직하이로 인가될 수 있다. 센싱 트랜지스터(ST)는 센스신호(Sense)에 대응하여 제2단계(S2)부터 제4단계(S4)까지 턴온 상태를 유지할 수 있다.
제1전압 제어신호(Spre)는 제1단계(S1)부터 제2단계(S2)까지 로직하이로 인가될 수 있다. 제1전압 회로부(SPRE)는 제1전압 제어신호(Spre)에 대응하여 제1단계(S1)부터 제2단계(S2)까지 제1기준전압을 출력할 수 있다. 제1전압 회로부(SPRE)로부터 출력된 제1기준전압은 제1레퍼런스라인(REF1)을 통해 전달되고, 센싱 모드 동안 턴온된 센싱 트랜지스터(ST)를 통해 센싱노드에 인가될 수 있다.
제1센싱용 데이터전압(Sdata)과 더불어 제1기준전압이 인가되면, 구동 트랜지스터(DT)는 소스 팔로워 동작을 할 수 있다. 그리고 구동 트랜지스터(DT)의 소스 팔로워 동작에 의해 센싱노드에 걸리는 제1센싱전압(Vsen1)은 제1기준전압 수준으로 떨어졌다가 세츄레이션(Saturation) 될 수 있다. 제1센싱전압(Vsen1)은 제1레퍼런스라인(REF1)의 센싱 커패시터(VSEN)(또는 라인 커패시터)에 충전되는 형태로 일시 저장될 수 있다.
샘플링 신호(Sam)는 제4단계(S4) 동안 로직하이로 인가될 수 있다. 샘플링 회로부(SAM)는 샘플링 신호(Sam)에 대응하여 제4단계(S4) 동안 턴온 상태를 가질 수 있다. 샘플링 회로부(SAM)는 제4단계(S4)의 초반에 일시적으로 턴온 상태를 갖는 것을 일례로 도시하였으나 이에 한정되지 않는다.
한편, 샘플링 회로부(SAM)는 제4단계(S4) 동안 특정 레벨로 세츄레이션된 제1센싱전압(Vsen1)을 취득할 수 있다. 제1센싱용 데이터전압(Sdata)과 세츄레이션된 제1센싱전압(Vsen1) 간의 차이값은 구동 트랜지스터(DT)의 열화 정도(문턱전압의 변동성)를 판단할 수 있는 판단값이 될 수 있다.
샘플링 회로부(SAM)에 의해 센싱된 아날로그 형태의 제1센싱전압(Vsen1)은 아날로그 디지털 변환부(ADC)에 의해 디지털 형태로 변환되어 출력된 후 타이밍 제어부로 전달될 수 있다. 타이밍 제어부는 제1센싱전압(Vsen1)을 기반으로 구동 트랜지스터(DT)의 열화 정도(문턱전압의 변동성)를 판단하고 데이터신호를 보상하여 출력할 수 있다. 그리고 데이터 구동부는 보상된 데이터신호를 기반으로 보상된 데이터전압을 출력할 수 있다.
이하, 서브 픽셀로부터 제2센싱전압을 취득하기 위한 방법과 제2센싱전압을 기반으로 게이트전압을 보상하는 방법에 대해 설명한다.
도 12 내지 도 19는 본 발명의 제2실시예에 따라 서브 픽셀로부터 제2센싱전압을 취득한 후 제1게이트하이전압을 보상하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제1게이트하이전압을 보상하기 위해 서브 픽셀(SP)로부터 제2센싱전압(Vsen2)을 취득하기 위한 방법은 제1초기화 단계(A1), 제1프로그래밍 단계(A2), 제1센싱 단계(A3), 제1샘플링 단계(A4) 및 제1센싱전압 출력 단계(A5)를 포함할 수 있다.
서브 픽셀(SP)로부터 제2센싱전압(Vsen2)을 취득하기 위해 제1데이터라인(DL1)에는 제2센싱용 데이터전압(Gdata)이 인가될 수 있다. 제2센싱용 데이터전압(Gdata)은 제1초기화 단계(A1)부터 제1센싱전압 출력 단계(A5)를 포함하는 전 구간에 걸쳐 인가될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제2센싱용 데이터전압(Gdata)은 제1센싱용 데이터전압(Sdata)과 다른 레벨을 가질 수 있다.
스캔신호(Scan)는 프로그래밍 단계(A2)부터 제1센싱전압 출력 단계(A4)까지 로직하이로 인가될 수 있다. 센스신호(Sense)는 프로그래밍 단계(A2)부터 샘플링 단계(A4)까지 로직하이로 인가될 수 있다. 제1전압 제어신호(Spre)는 제1초기화 단계(A1)부터 제1프로그래밍 단계(A2)까지 로직하이로 인가될 수 있다. 샘플링 신호(Sam)는 제1샘플링 단계(A4) 동안 일시적으로 로직하이로 인가될 수 있다.
도 12 및 도 13과 같이, 제1초기화 단계(A1) 동안 제1데이터라인(DL1)에는 제2센싱용 데이터전압(Gdata)이 인가되고 제1레퍼런스라인(REF1)에는 제1기준전압(Vpres)이 인가될 수 있다. 이를 위해, 스위칭 트랜지스터(SW), 구동 트랜지스터(DT) 및 센싱 트랜지스터(ST)는 턴오프될 수 있다. 제1전압 회로부(SPRE)는 제1전압 제어신호(Spre)에 대응하여 제1기준전압(Vpres)을 출력할 수 있다. 제2전원라인(EVSS)에는 제1저전위전압(Evss1)이 인가될 수 있다. 제1저전위전압(Evss1)은 서브 픽셀을 구동 모드로 동작시킬 때 사용하는 레벨로 선택될 수 있다.
도 12 및 도 14와 같이, 제1프로그래밍 단계(A2) 동안 제1데이터라인(DL1)에 인가된 제2센싱용 데이터전압(Gdata)은 턴온된 스위칭 트랜지스터(SW)를 거쳐 구동 트랜지스터(DT)의 게이트전극 노드에 인가될 수 있다. 그리고 제1레퍼런스라인(REF1)에 인가된 제1기준전압(Vpres)은 턴온된 센싱 트랜지스터(ST)를 거쳐 구동 트랜지스터(DT)의 소스전극 노드에 인가될 수 있다. 이에 따라, 커패시터(CST)에는 제2센싱용 데이터전압(Gdata)과 제1기준전압(Vpres)으로 마련된 전압(Gdata-Vpres 전압으로서 구동 트랜지스터를 턴온할 수 있는 전압)이 프로그래밍될 수 있다. 이를 위해, 스위칭 트랜지스터(SW), 구동 트랜지스터(DT) 및 센싱 트랜지스터(ST)는 턴온될 수 있다. 제1전압 회로부(SPRE)는 제1기준전압(Vpres)의 출력을 유지할 수 있고, 제2전원라인(EVSS)에 인가된 제1저전위전압(Evss1) 또한 유지될 수 있다.
도 12 및 도 15와 같이, 제1센싱 단계(A3) 동안 구동 트랜지스터(DT)의 센싱노드에 걸린 제2센싱전압(Vsen2)은 제1전압(V1)이나 제2전압(V2)의 형태로 제1기준전압(Vpres)보다 높게 상승할 수 있다. 이를 위해, 스위칭 트랜지스터(SW), 구동 트랜지스터(DT) 및 센싱 트랜지스터(ST)는 턴온 상태를 유지할 수 있다. 제1전압 회로부(SPRE)는 제1기준전압(Vpres)의 출력을 차단할 수 있고, 제2전원라인(EVSS)에는 제1저전위전압(Evss1)보다 높은 제2저전위전압(Evss2)이 인가될 수 있다.
제2저전위전압(Evss2)은 서브 픽셀을 센싱 모드로 동작시킬 때 사용하는 레벨인 제1저전위전압(Evss1)보다 높은 전압으로 선택될 수 있다. 이에 따라, 구동 트랜지스터(DT)는 소스 팔로워 동작을 할 수 있으나 제2전원라인(EVSS)에 인가된 제2저전위전압(Evss2)의 영향을 받을 수 있다. 그리고 제2전원라인(EVSS)에 인가된 제2저전위전압(Evss2)의 영향에 의해 구동 트랜지스터(DT)의 센싱노드에 걸린 제2센싱전압(Vsen2)은 제2전원라인(EVSS)을 통해 방전되지 않고 유지될 수 있다. 또한, 구동 트랜지스터(DT)의 센싱노드에 걸린 제2센싱전압(Vsen2)은 스위칭 트랜지스터(SW)의 턴온 능력에 대응하여 제1전압(V1)이나 제2전압(V2)의 형태로 제1기준전압(Vpres)보다 높게 상승할 수 있다.
도 12 및 도 16과 같이, 제1샘플링 단계(A4) 동안 제2센싱전압(Vsen2)을 취득할 수 있다. 이를 위해, 스위칭 트랜지스터(SW), 구동 트랜지스터(DT) 및 센싱 트랜지스터(ST)는 턴온 상태를 유지할 수 있다. 제1전압 회로부(SPRE)는 제1기준전압(Vpres)의 출력을 계속 차단할 수 있고, 제2전원라인(EVSS)에 인가된 제2저전위전압(Evss2)은 유지될 수 있다. 샘플링 회로부(SAM)는 샘플링 신호(Sam)에 대응하여 제2센싱전압(Vsen2)을 취득할 수 있다. 제2센싱전압(Vsen2) 또한 제1레퍼런스라인(REF1)의 센싱 커패시터(VSEN)(또는 라인 커패시터)에 충전되는 형태로 일시 저장될 수 있다.
도 12 및 도 17과 같이, 제1센싱전압 출력 단계(A5) 동안 제2센싱전압(Vsen2)은 데이터 구동부의 외부로 출력될 수 있다. 이를 위해, 아날로그 디지털 변환부(ADC)는 아날로그 형태의 제2센싱전압(Vsen2)을 디지털 형태로 변환하여 출력할 수 있다.
도 12 내지 도 19와 같이, 게이트전압 제어부(160)는 제2센싱전압(Vsen2)을 기반으로 서브 픽셀(SP)에 포함된 스위칭 트랜지스터(SW)의 열화 유무를 판단할 수 있다. 제2센싱전압(Vsen2)이 제2전압(V2)의 형태로 센싱되었다는 것은 스위칭 트랜지스터(SW)가 정상적인 상태로 동작(SW OK Case)하고 있다는 것이다.
이와 달리, 제2센싱전압(Vsen2)이 제1전압(V1)의 형태로 센싱되었다는 것은 스위칭 트랜지스터(SW)가 비정상적인 상태로 동작(SW NG Case)하고 있다는 것이다. 제2전압(V2)은 스위칭 트랜지스터(SW)의 열화 유무를 판단하기 위한 기준을 정하는 제1기준전압의 범위로 정의될 수 있다.
스위칭 트랜지스터(SW)가 열화되면, 정상적인 스위치 역할(On/Off)을 하지 못하게 되어 제1데이터전압보다 낮은 제2데이터전압이 구동 트랜지스터(DT)의 게이트전극에 인가될 수 있다. (예를 들어, 5V의 데이터전압의 인가를 목표로하였으나, SW가 열화되면 4.8V의 데이터전압만 스위칭되어 DT의 게이트전극에 인가됨) 이 경우, 구동 트랜지스터(DT)의 게이트소오스전압(Vgs)이 낮아지게 됨은 물론 전류 또한 낮게 흐를 수 있다. 그 결과 제2센싱전압(Vsen2) 또한 낮게 검출될 수 있다. (Vsen2가 낮아지는 이유: DT는 Vgs가 Vth보다 클 때에만 전류가 흐르기 때문)
따라서, 스위칭 트랜지스터(SW)가 열화되어 비정상적인 상태로 동작할 경우, 제2센싱전압(Vsen2)은 정상 동작 시 보다 낮은 레벨로 검출될 수 있다. 한편, 스위칭 트랜지스터(SW)의 열화 유무를 판단하기 위한 제1기준전압의 범위는 스위칭 트랜지스터(SW)의 온/오프 특성이나 스캔신호(Scan)를 구성하는 전압(예: Vgh1)에 따라 다를 수 있다. 따라서, 제1기준전압의 범위는 실험치를 기반으로 설정될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 게이트전압 제어부(160)는 제2센싱전압(Vsen2)의 레벨을 분석하여 스위칭 트랜지스터(SW)가 정상 상태인지 또는 열화 상태인지를 판단할 수 있다. 또한, 제2센싱전압(Vsen2)의 레벨이 제2전압(V2) 대비 얼마만큼 낮게 센싱되는지에 따라 스위칭 트랜지스터(SW)의 열화 정도를 판단할 수 있다. 그리고 게이트전압 제어부(160)는 스위칭 트랜지스터(SW)의 열화 정도에 대응하여 제1전압제어신호(VCS1)를 출력할 수 있다.
전원 공급부(180)는 게이트전압 제어부(160)로부터 출력된 제1전압제어신호(VCS1)를 기반으로 스캔신호(Scan)에 사용되는 게이트하이전압을 보상하여 보상된 제1게이트하이전압(Vgh1')을 출력할 수 있다. 시프트 레지스터(131)는 보상된 제1게이트하이전압(Vgh1')을 기반으로 스위칭 트랜지스터(SW)를 구동하기 위한 스캔신호(Scan)를 보상하여 출력할 수 있다. 보상후 제1게이트하이전압(Vgh1')의 레벨은 보상전 제1게이트하이전압(Vgh1)의 레벨보다 ΔV 만큼 높아질 수 있다. ΔV는 스위칭 트랜지스터(SW)의 열화 정도에 대응하여 달라질 수 있다.
도 20 내지 도 22는 본 발명의 제2실시예에 따라 서브 픽셀로부터 제2센싱전압을 취득한 후 제2게이트하이전압을 보상하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 20 내지 도 22와 같이, 제2게이트하이전압을 보상하기 위해 서브 픽셀(SP)로부터 제2센싱전압(Vsen2)을 취득하기 위한 방법은 제2초기화 단계(B1), 제2프로그래밍 단계(B2), 제2센싱 단계(B3), 제2샘플링 단계(B4) 및 제2센싱전압 출력 단계(B5)를 포함할 수 있다.
도 12와 도 20을 비교하면 알 수 있듯이, 제1게이트하이전압을 보상하기 위한 센싱 방법과 제2게이트하이전압을 보상하기 위한 센싱 방법은 동일한 조건과 동일한 단계(동일한 순서)로 진행될 수 있다. 따라서, 이와 관련된 설명은 도 12 내지 도 17을 참고한다.
게이트전압 제어부(160)는 제2센싱전압(Vsen2)을 기반으로 서브 픽셀(SP)에 포함된 센싱 트랜지스터(ST)의 열화 유무를 판단할 수 있다. 제2센싱전압(Vsen2)이 제4전압(V4)의 형태로 센싱되었다는 것은 센싱 트랜지스터(ST)가 정상적인 상태로 동작(ST OK Case)하고 있다는 것이다. 이와 달리, 제2센싱전압(Vsen2)이 제3전압(V3)의 형태로 센싱되었다는 것은 센싱 트랜지스터(ST)가 비정상적인 상태로 동작(ST NG Case)하고 있다는 것이다. 제4전압(V4)은 센싱 트랜지스터(ST)의 열화 유무를 판단하기 위한 기준을 정하는 제2기준전압의 범위로 정의될 수 있다.
센싱 트랜지스터(ST)가 열화되어 비정상적인 상태로 동작할 경우, 스위칭 트랜지스터(SW)가 열화되어 비정상적인 상태로 동작할 때와 마찬가지로 제2센싱전압(Vsen2)이 정상 동작 시 보다 낮은 레벨로 검출될 수 있다. 센싱 트랜지스터(ST)의 열화 유무를 판단하기 위한 제2기준전압의 범위는 센싱 트랜지스터(ST)의 온/오프 특성이나 센스신호(Sense)를 구성하는 전압(예: Vgh2)에 따라 다를 수 있다. 따라서, 제2기준전압의 범위는 실험치를 기반으로 설정될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 게이트전압 제어부(160)는 제2센싱전압(Vsen2)의 레벨을 분석하여 센싱 트랜지스터(ST)가 정상 상태인지 또는 열화 상태인지를 판단할 수 있다. 또한, 제2센싱전압(Vsen2)의 레벨이 제4전압(V4) 대비 얼마만큼 낮게 센싱되는지에 따라 센싱 트랜지스터(ST)의 열화 정도를 판단할 수 있다. 그리고 게이트전압 제어부(160)는 센싱 트랜지스터(ST)의 열화 정도에 대응하여 제2전압제어신호(VCS2)를 출력할 수 있다.
전원 공급부(180)는 게이트전압 제어부(160)로부터 출력된 제2전압제어신호(VCS2)를 기반으로 센스신호(Sense)에 사용되는 게이트하이전압을 보상하여 보상된 제2게이트하이전압(Vgh2')을 출력할 수 있다. 시프트 레지스터(131)는 보상된 제2게이트하이전압(Vgh2')을 기반으로 센싱 트랜지스터(ST)를 구동하기 위한 센스신호(Sense)를 보상하여 출력할 수 있다. 보상후 제2게이트하이전압(Vgh2')의 레벨은 보상전 제2게이트하이전압(Vgh2)의 레벨보다 ΔV 만큼 높아질 수 있다. ΔV는 센싱 트랜지스터(ST)의 열화 정도에 대응하여 달라질 수 있다.
한편, 제2실시예는 제2센싱전압(Vsen2)의 레벨 분석을 기반으로 스위칭 트랜지스터(SW)와 센싱 트랜지스터(ST)에 대한 열화 유무를 각각 판단하고 각각 보상(개별 평가 & 개별 보상)할 수 있다.
그러나 열화 유무를 판단하기 위한 기준전압의 범위와 열화를 보상하기 위한 전압의 가변 범위는 제조사마다 다를 수 있다. 따라서, 위의 설명에서 스위칭 트랜지스터(SW)의 열화 유무의 판단이 되는 제2전압(V2)과 센싱 트랜지스터(ST)의 열화 유무의 판단이 되는 제4전압(V4)은 이전 대비 전압의 변화가 어떠한 형태로 변경될 때 열화로 볼 수 있다는 정도로 이해되어야 할 것이다. 덧붙여, 스위칭 트랜지스터(SW)와 센싱 트랜지스터(ST)가 모두 열화된 경우, 제2센싱전압(Vsen2)은 제1전압(V1)이나 제3전압(V3)보다 더 낮은 레벨로 검출될 수 있다.
아울러, 스위칭 트랜지스터(SW)와 센싱 트랜지스터(ST)를 구동하기 위해 사용되는 제1 및 제2게이트하이전압(Vgh1, Vgh2)의 보상은 데이터 구동부(140), 게이트전압 제어부(160), 전원 공급부(180), 시프트 레지스터(131) 등을 기반으로 할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2게이트하이전압(Vgh1, Vgh2)을 보상하기 위한 회로(보상부)는 하나의 장치(또는 유닛)가 아닌 다수의 장치들로 구성될 수 있다.
도 23 및 도 24는 본 발명의 제2실시예에 따라 제1 및 제2게이트하이전압 연속 센싱 및 보상하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7 및 도 23에 도시된 바와 같이, 서브 픽셀(SP)로부터 제2센싱전압(Vsen2)을 취득하면 스위칭 트랜지스터(SW)나 센싱 트랜지스터(ST)의 열화 유무를 판단할 수 있고 또한 보상할 수 있다. 그리고 서브 픽셀(SP)로부터 제2센싱전압(Vsen2)을 취득하는 단계는 제1단계(1)부터 제5단계(5) 그리고 제6단계(6)부터 제10단계(10)에서 볼 수 있는 바와 같이 사실상 동일하다.
따라서, 스위칭 트랜지스터(SW)와 센싱 트랜지스터(ST)의 열화 유무를 판단하기 위한 센싱 과정과 보상 과정은 제1단계(1)부터 제10단계(10)에서 볼 수 있는 바와 같이 연속해서 진행될 수 있다.
그리고, 게이트전압 제어부(160)는 제2센싱전압(Vsen2)의 레벨을 순차적으로 분석하여 제1전압제어신호(VCS1)와 제2전압제어신호(VCS2)를 출력할 수 있다. 그리고 전원 공급부(180)는 제1전압제어신호(VCS1)에 대응하여 스위칭 트랜지스터(SW)와 열화를 보상하기 위한 보상된 제1게이트하이전압(Vgh1')과 센싱 트랜지스터(ST)의 열화를 보상하기 위한 보상된 제2게이트하이전압(Vgh2')을 동시에 출력할 수 있다. 그 결과, 서브 픽셀(SP)에 포함된 스위칭 트랜지스터(SW)와 센싱 트랜지스터(ST)가 모두 열화된 경우 동시에 보상되므로 구동 신뢰성은 향상될 수 있다.
또한, 게이트전압 제어부(160)는 원하는 구동 능력을 얻기 위해, 스위칭 트랜지스터(SW)와 센싱 트랜지스터(ST)의 열화 유무를 판단하기 위한 센싱 과정과 보상 과정을 1회에 그치지 않고 적어도 2회 이상 반복 수행하며 제1 및 제2게이트하이전압들(Vgh1', Vgh2')을 가변할 수 있다. 그 결과, 서브 픽셀(SP)에 포함된 스위칭 트랜지스터(SW)와 센싱 트랜지스터(ST)의 구동 능력이 비교적 정확하고 균일하게 보상되므로 구동 안정성과 신뢰성은 더욱 향상될 수 있다.
도 25는 본 발명의 제3실시예에 따라 게이트전압 보상이 가능한 발광표시장치를 구현한 예시도이고, 도 26은 도 25의 발광표시장치를 이용한 게이트전압 보상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이, 발광표시장치는 메인세트(SET), 전원 공급부(180), 타이밍 제어부(120), 데이터 구동부(140), 게이트전압 제어부(160) 및 시프트 레지스터(131)가 내장된 표시패널(150) 등을 포함할 수 있다. 타이밍 제어부(120)와 데이터 구동부(140) 등은 표시패널(150)의 해상도, 크기 또는 구현 방식에 따라 하나의 장치로 통합될 수 있다.
앞서 제2실시예 등을 통해 설명한 바와 같이, 데이터 구동부(140)는 제2센싱용 데이터전압(Gdata) 등을 기반으로 제2센싱전압(Vsen2)을 취득하고 이를 디지털 형태로 변환하여 게이트전압 제어부(160)에 전달할 수 있다.
게이트전압 제어부(160)는 제2센싱전압(Vsen2)을 반복 취득하면서 제2센싱전압(Vsen2)의 레벨에 대한 평균값(Vsen2AVG)을 마련하고 이를 메인세트(SET)(또는 타이밍 제어부)에 전달할 수 있다.
메인세트(SET)는 제2센싱전압(Vsen2)의 레벨에 대한 평균값(Vsen2AVG)을 기반으로 초기 정상 상태(초기 구동을 통해 취득한 초기 센싱값/초기값)의 조건을 설정할 수 있다. 또한, 메인세트(SET)는 초기 정상 상태에서 마련된 제2센싱전압(Vsen2)의 레벨에 대한 평균값(Vsen2AVG)을 전원 공급부(180)에 포함된 메모리(또는 메인세트에 포함된 메모리에 저장도 가능) 등에 저장할 수 있다.
메인세트(SET)와 게이트전압 제어부(160) 간에는 평균값(Vsen2AVG)이나 제2센싱전압(Vsen2)을 주고 받기 위한 제1인터페이스(예: I2C)와 센싱 시작 알림(TSP)이나 센싱 완료 알림(SDP)을 주기 위한 제2인터페이스(예: Vbyone) 체계를 가질 수 있다. 그리고 메인세트(SET)와 전원 공급부(180) 간에는 전압제어신호(VCS)와 게이트하이전압(VGHA)을 읽거나 쓰기 위한 제1인터페이스(예: I2C) 체계를 가질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
한편, 발광표시장치가 출하되면, 메인세트(SET)는 출하 전에 설정된 시간 또는 사용자가 설정한 시간마다 게이트전압 제어부(160) 그리고 전원 공급부(180) 등과 연동하며 보상 동작 등을 수행할 수 있는데 이를 설명하면 다음과 같다.
메인세트(SET)는 발광표시장치를 구동(S110)하고, N시간이 경과되었는지 여부를 확인할 수 있다(S120). N은 출하 전에 설정된 시간 또는 사용자가 설정한 시간일 수 있다. 발광표시장치를 구동한지 N시간이 넘지 않았다면(N), 장치의 구동을 계속하고 넘었다면(Y), 메인세트(SET)는 초기 정상 상태의 구동 조건을 메모리에 저장된 초기값을 읽을 수 있다(S130).
메인세트(SET)는 스위칭 트랜지스터(SW)와 센싱 트랜지스터(ST)의 센싱을 위해 타이밍 제어부(120)와 데이터 구동부(140) 등을 제어하고 제2센싱전압(Vsen2)을 취득할 수 있다(S140). 메인세트(SET)는 초기값과 센싱으로 취득한 센싱값인 제2센싱전압(Vsen2)을 비교하고 초기값 대비 변화 유무를 판단할 수 있다(S150).
제2센싱전압(Vsen2)의 레벨이 초기값과 동일하면(S160_Y), 메인세트(SET)는 스위칭 트랜지스터(SW)와 센싱 트랜지스터(ST)를 보상하지 않을 수 있다(S170). 그러나 제2센싱전압(Vsen2)의 레벨이 초기값과 동일하지 않으면(S160_N), 메인세트(SET)는 스위칭 트랜지스터(SW)와 센싱 트랜지스터(ST) 중 적어도 하나를 보상할 수 있다(S180). 한편, 초기값과 센싱값은 완전 동일한지 여부를 판단하기 보다는 센싱값이 초기값 대비 허용 범위 내의 차이값을 갖고 있는지 여부를 판단하고, 센싱값이 허용 범위를 벗어난 경우에 한하여 S180 단계를 진행할 수 있다.
위의 설명에서는 스위칭 트랜지스터(SW)와 센싱 트랜지스터(ST)가 n 타입 박막 트랜지스터로 구현된 것을 일례로 하게 됨에 따라 게이트하이전압의 레벨이 가변되는 것을 일례로 설명하였다. 그러나 스위칭 트랜지스터(SW)와 센싱 트랜지스터(ST)가 p 타입 박막 트랜지스터로 구현된 경우, 상기의 설명을 기반으로 게이트로우전압의 레벨이 가변되는 형태로 변경할 수 있다. 즉, 본 발명은 서브 픽셀에 포함된 트랜지스터들의 구동 능력이나 열화 유무에 대응하여 게이트전압을 가변할 수 있는 개념과 구성으로 이해되어야 할 것이다.
이상 본 발명은 서브 픽셀에 포함된 스위칭 트랜지스터, 센싱 트랜지스터 및 구동 트랜지스터의 구동 능력이나 열화 유무를 평가하고 보상할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 스위칭 트랜지스터와 센싱 트랜지스터의 열화를 각각 평가하고 각각에 대한 정확하고 균일한 보상을 통해 구동 능력 원복 가능성을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 스위칭 트랜지스터와 센싱 트랜지스터의 열화 유무를 개별 평가하고 개별 보상하므로 장치의 수명은 물론이고 구동 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
150: 표시패널 160: 게이트전압 제어부
140: 데이터 구동부 145: 센싱 회로부
180: 전원 공급부 131: 시프트 레지스터
SPRE: 제1전압 회로부 RPRE: 제2전압 회로부
SAM: 샘플링 회로부 ADC: 아날로그 디지털 변환부
SW: 스위칭 트랜지스터 ST: 센싱 트랜지스터
Vgh1, Vgh1': 제1게이트하이전압
Vgh2, Vgh2': 제2게이트하이전압

Claims (12)

  1. 영상을 표시하기 위한 서브 픽셀을 갖는 표시패널;
    상기 서브 픽셀의 데이터라인에 데이터전압을 인가하는 데이터 구동부; 및
    상기 서브 픽셀의 게이트라인에 게이트신호를 인가하는 스캔 구동부를 포함하고,
    상기 게이트신호를 구성하는 게이트전압은 상기 서브 픽셀로부터 센싱된 센싱전압을 기반으로 보상되는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브 픽셀로부터 센싱된 센싱전압을 기반으로 상기 서브 픽셀에 포함된 스위칭 트랜지스터와 센싱 트랜지스터 중 적어도 하나를 턴온하기 위한 상기 게이트전압의 레벨이 가변되는 표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 게이트전압의 레벨은
    상기 스위칭 트랜지스터와 상기 센싱 트랜지스터 중 적어도 하나의 구동 능력 저하에 대응하여 승압되는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 게이트전압을 보상하기 위한 보상부는
    상기 서브 픽셀로부터 센싱된 센싱전압을 취득하기 위한 센싱 회로부와,
    상기 센싱 회로부로부터 출력된 센싱전압을 기반으로 상기 게이트전압을 가변하기 위한 전압제어신호를 출력하는 전압 제어부와,
    상기 전압제어신호에 대응하여 상기 게이트전압을 보상하여 출력하는 전원 공급부와,
    상기 전원 공급부로부터 보상된 게이트전압을 공급받고 상기 보상된 게이트전압을 기반으로 보상된 게이트신호를 출력하는 시프트 레지스터를 포함하는 표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 시프트 레지스터는
    상기 전원 공급부로부터 보상된 제1게이트전압을 공급받고 상기 보상된 제1게이트전압을 기반으로 상기 스위칭 트랜지스터를 턴온하기 위한 스캔신호를 출력하고,
    상기 전원 공급부로부터 보상된 제2게이트전압을 공급받고 상기 보상된 제2게이트전압을 기반으로 상기 센싱 트랜지스터를 턴온하기 위한 센스신호를 출력하는 표시장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 센싱 회로부는
    상기 서브 픽셀의 레퍼런스라인을 통해 상기 센싱전압을 취득하는 표시장치.
  7. 영상을 표시하기 위한 서브 픽셀을 갖는 표시패널; 및
    상기 서브 픽셀에 센싱용 데이터전압과 기준전압을 인가하고 상기 서브 픽셀의 센싱노드로부터 센싱된 센싱전압을 기반으로 상기 서브 픽셀에 포함된 트랜지스터들 중 적어도 하나의 스위칭 능력을 보상하는 보상부를 포함하는 표시장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보상부는
    상기 서브 픽셀에 포함된 트랜지스터들 중 적어도 하나를 턴온하기 위한 게이트전압을 보상하는 표시장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보상부는
    상기 센싱전압을 취득하기 위한 센싱 회로부와,
    상기 센싱전압을 기반으로 마련된 보상된 게이트전압을 공급받고, 상기 보상된 게이트전압을 기반으로 보상된 게이트신호를 출력하는 시프트 레지스터를 포함하는 표시장치.
  10. 영상을 표시하는 표시패널의 서브 픽셀로부터 센싱값을 취득하는 단계; 및
    상기 센싱값이 초기 구동을 통해 취득한 초기값과 비동일하면 상기 서브 픽셀에 포함된 트랜지스터들 중 적어도 하나의 스위칭 능력을 보상하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보상 단계는
    상기 서브 픽셀에 포함된 트랜지스터들 중 적어도 하나를 턴온하기 위한 게이트전압을 가변하는 표시장치의 구동방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 보상 단계는
    상기 서브 픽셀에 포함된 스위칭 트랜지스터와 센싱 트랜지스터 중 적어도 하나의 구동 능력 저하에 대응하여 게이트하이전압을 승압하는 표시장치의 구동방법.
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