KR20220131576A - 멀티 채널 센싱 회로 및 그의 센싱 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 샘플/홀드 회로부의 구성을 단순화하여 회로 면적을 감소시킬 수 있는 멀티 채널 센싱 회로 및 그의 센싱 방법에 관한 것으로, 일 측면에 따른 멀티 채널 센싱 회로는 복수의 입력 라인을 통해 개별적으로 제공되는 복수의 센싱 전압을 개별적으로 샘플링하여 제공하는 복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로; 레퍼런스 전압의 샘플링 동작과 홀딩 동작을 반복하는 공유 채널의 샘플/홀드 회로; 및 복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로와 공통 접속된 제1 입력 단자와, 공유 채널의 샘플/홀드 회로와 접속된 제2 입력 단자를 구비하고, 제1 입력 단자에 서로 다른 기간에 제공되는 각 센싱 채널의 센싱 전압과 제2 입력 단자에 제공되는 상기 레퍼런스 전압을 차동 증폭하여 출력하는 증폭부를 포함할 수 있다.

Description

멀티 채널 센싱 회로 및 그의 센싱 방법{MULTI CHANNEL SENSING CIRCUIT AND SENSING METHOD THEREOF}
본 명세서는 샘플/홀드 회로부의 구성을 단순화하여 회로 면적을 감소시킬 수 있는 멀티 채널 센싱 회로 및 그의 센싱 방법에 관한 것이다.
발광 디스플레이 장치는 각 서브픽셀에 배치된 발광 소자에 계조에 대응하는 전류를 공급하여 발광 소자를 발광시킴으로써 영상을 표시한다. 발광 디스플레이 장치는 휘도가 높고 구동 전압이 낮으며 초박막화가 가능할 뿐만 아니라 자유로운 형상으로 구현이 가능한 장점이 있다.
발광 디스플레이 장치는 각 서브픽셀의 전기적인 특성 편차에 의해 휘도 편차가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 발광 디스플레이 장치는 각 서브픽셀의 전기적인 특성을 센싱하여 보상하는 외부 보상 방법을 적용하고 있다.
외부 보상을 위하여, 데이터 드라이버 집적 회로는 데이터 라인들을 구동하는 구동 회로부와 함께, 센싱 라인들을 통해 각 서브픽셀의 전기적인 특성을 센싱하는 센싱 회로부를 구비함으로써, 데이터 드라이버 집적 회로의 면적 및 제조 단가를 줄이는데 한계가 있다.
위에서 설명한 배경기술의 내용은 본 명세서의 발명자가 본 명세서의 예를 도출하기 위해 보유하고 있었거나, 본 명세서의 예를 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 명세서의 출원 이전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 명세서는 샘플/홀드 회로부의 구성을 단순화하여 회로 면적을 감소시킬 수 있는 멀티 채널 센싱 회로 및 그의 센싱 방법을 제공한다.
본 명세서의 예에 따른 해결하고자 하는 과제들은 위에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재 내용으로부터 본 명세서의 기술 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 측면에 따른 멀티 채널 센싱 회로는 복수의 입력 라인을 통해 개별적으로 제공되는 복수의 센싱 전압을 개별적으로 샘플링하여 제공하는 복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로; 레퍼런스 전압의 샘플링 동작과 홀딩 동작을 반복하는 공유 채널의 샘플/홀드 회로; 및 복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로와 공통 접속된 제1 입력 단자와, 공유 채널의 샘플/홀드 회로와 접속된 제2 입력 단자를 구비하고, 서로 다른 기간에 제1 입력 단자에 제공되는 각 센싱 채널의 센싱 전압과 제2 입력 단자에 제공되는 상기 레퍼런스 전압을 차동 증폭하여 출력하는 증폭부를 포함할 수 있다.
일 측면에 따른 멀티 채널 센싱 회로의 센싱 방법은 복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로에서 복수의 센싱 전압을 샘플링하여 제공하는 단계, 공유 채널의 샘플/홀드 회로에서 레퍼런스 전압의 샘플링 동작과 홀딩 동작을 반복하는 단계, 및 증폭부에서 제1 입력 단자에 서로 다른 기간에 제공되는 각 센싱 채널의 센싱 전압과 제2 입력 단자에 제공되는 레퍼런스 전압을 차동 증폭하여 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로 각각은 싱글 구조로 증폭부의 제1 입력 단자와 접속되고, 공유 채널의 샘플/홀드 회로는 싱글 구조로 증폭부의 제2 입력 단자와 접속될 수 있다.
일 측면에 따른 멀티 채널 센싱 회로는 증폭부에서 순차적으로 출력되는 차동 출력을 디지털 센싱 데이터로 변환하여 출력하는 아날로그-디지털 변환기를 더 포함할 수 있다.
복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로 각각은 각 입력 라인과 증폭부의 제1 입력 단자 사이에 직렬 접속된 제1 샘플링 스위치 및 제1 홀딩 스위치; 제1 샘플링 스위치와 제1 홀딩 스위치 사이의 접속 노드와 그라운드 단자 사이에 접속된 제1 샘플링 커패시터; 및 그라운드 단자와 증폭부의 제2 입력 단자 사이에 접속되어 턴-오프 상태를 유지하는 제1 오프 스위치를 구비할 수 있다.
공유 채널의 샘플/홀드 회로는 레퍼런스 전압의 공급 라인과 증폭부의 제2 입력 단자 사이에 직렬 접속된 제2 샘플링 스위치 및 제2 홀딩 스위치; 제2 샘플링 스위치와 상기 제2 홀딩 스위치 사이의 접속 노드와 그라운드 단자 사이에 접속된 제2 샘플링 커패시터; 및 그라운드 단자와 증폭부의 제1 입력 단자 사이에 접속되어 턴-오프 상태를 유지하는 제2 오프 스위치를 구비할 수 있다.
증폭부는 제1 입력 단자 및 제2 입력 단자와, 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자를 포함하는 증폭기; 제1 입력 단자와 반대 극성의 제2 출력 단자 사이에 직렬 접속되는 제1 피드백 커패시터 및 제1 피드백 스위치; 제2 입력 단자와 반대 극성의 제1 출력 단자 사이에 직렬 접속되는 제2 피드백 커패시터 및 제2 피드백 스위치; 증폭기의 제1 입력 단자와 레퍼런스 전압의 공급 라인 사이에 접속된 제1 입력 리셋 스위치; 증폭기의 제2 입력 단자와 레퍼런스 전압의 공급 라인 및 제2 입력 단자 사이에 된 제2 입력 리셋 스위치; 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자 사이에 접속된 출력 리셋 스위치; 제1 피드백 커패시터와 상기 제1 피드백 스위치 사이의 접속 노드와 바이어스 전압의 공급 라인 사이에 접속된 제1 피드백 리셋 스위치; 및 제2 피드백 커패시터와 제2 피드백 스위치 사이의 접속 노드와 레퍼런스 전압의 공급 라인 사이에 접속된 제2 피드백 리셋 스위치를 구비할 수 있다.
샘플링 기간 동안, 복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로에서의 제1 샘플링 스위치가 제1 샘플링 제어 신호에 응답하여 복수의 센싱 전압을 개별적으로 샘플링하여 제1 샘플링 커패시터에 저장할 수 있다.
샘플링 기간 중 일부 기간과, 그 다음에 주기적으로 반복되는 리셋 기간 동안, 공유 채널의 샘플/홀드 회로에서의 제2 샘플링 스위치가 제2 샘플링 제어 신호에 응답하여 레퍼런스 전압을 샘플링하여 제2 샘플링 커패시터에 저장할 수 있다.
샘플링 기간 중 일부 기간과 리셋 기간 동안, 제1 및 제2 입력 리셋 스위치는 제1 리셋 제어 신호에 응답하여 리셋 동작을 수행하고, 출력 리셋 스위치는 제2 리셋 제어 신호에 응답하여 리셋 동작을 수행하고, 제1 및 제2 피드백 리셋 스위치는 제3 리셋 제어 신호에 응답하여 리셋 동작을 수행할 수 있다.
리셋 기간과 교번하며, 복수 센싱 채널에 순차적으로 할당되는 각 센싱 채널의 홀딩/증폭 기간 동안, 복수 센싱 채널 중 해당 센싱 채널의 샘플/홀드 회로는 제1 홀딩 스위치가 제1 홀딩 제어 신호에 응답하여 제1 샘플링 커패시터에 저장된 센싱 전압을 증폭기의 제1 입력 단자에 제공하는 홀딩 동작을 수행하고, 공유 채널의 샘플/홀드 회로는 제2 홀딩 스위치가 제2 홀딩 제어 신호에 응답하여 제2 샘플링 커패시터에 저장된 레퍼런스 전압을 증폭기의 제2 입력 단자에 제공하는 홀딩 동작을 수행하고, 증폭부는 제1 및 제2 피드백 스위치가 증폭 제어 신호에 응답하여 턴-온되어 제1 입력 단자에 제공된 상기 각 센싱 전압과 제2 입력 단자에 제공된 레퍼런스 전압을 차동 증폭하여 출력하는 증폭 동작을 수행할 수 있다.
제1, 제2, 제3 리셋 제어 신호와 제2 샘플링 제어 신호는 동일 주기 및 동일 위상을 갖는 클럭 펄스 형태로 공급될 있고, 제2 홀딩 제어 신호는 제2 샘플링 제어 신호와 동일 주기 및 반대 위상을 갖는 클럭 펄스 형태로 공급될 수 있다.
제1 샘플링 제어 신호가 액티브되는 샘플링 기간 중 후반부와, 제1, 제2, 제3 리셋 신호 및 제2 샘플링 제어 신호의 액티브 기간이 중첩될 수 있다.
리셋 기간마다 제1, 제2, 제3 리셋 신호 및 제2 샘플링 제어 신호가 액티브 되고, 각 센싱 채널의 홀딩/증폭 기간마다 제2 홀딩 제어 신호 및 증폭 제어 신호가 액티브되고, 제2 홀딩 제어 신호는 복수 센싱 채널에서 순차적으로 액티브될 수 있다.
위에서 언급된 과제의 해결 수단 이외의 본 명세서의 다양한 예에 따른 구체적인 사항들은 아래의 기재 내용 및 도면들에 포함되어 있다.
일 측면에 따른 멀티-채널 센싱 회로 및 그의 센싱 방법은 복수 센싱 채널 각각의 싱글 구조의 샘플/홀드 회로와 공유 채널의 싱글 구조의 샘플/홀드 회로가 차동 구조로 증폭기에 연결됨으로써, 대부분의 면적 비중을 차지하는 샘플/홀드 회로부의 회로 구성 및 면적을 감소시킬 수 있다.
이에 따라, 일 측면에 따른 멀티-채널 센싱 회로 및 그의 센싱 방법은 멀티 채널 센싱 회로의 회로 구성 및 면적이 감소됨으로써 드라이버의 회로 구성 및 면적을 감소시킬 수 있고 드라이버 회로의 제조 단가를 절감할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 한 픽셀 회로 및 데이터 드라이버의 센싱 회로의 구성을 나타낸 회로도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 멀티 채널 센싱 회로의 구성을 나타낸 등가회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 멀티-채널 센싱 회로의 구동 파형도이다.
도 5는 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 멀티-채널 센싱 회로의 샘플링 동작과 증폭부 리셋 동작을 나타낸 회로도이다.
도 6은 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 멀티-채널 센싱 회로의 홀딩/증폭 동작을 나타낸 회로도이다.
도 7은 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 멀티-채널 센싱 회로의 공유 채널 샘플링 동작과 증폭부 리셋 동작을 회로도이다.
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 기술 분야에서 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 언급한 "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, 오차 범위에 대한 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들면, "상에," "상부에," "하부에," "옆에" 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, 예를 들면, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, "후에," 에 "이어서," "다음에," "전에" 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, a, b 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결" "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 간접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있는 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
"적어도 하나"는 연관된 구성요소의 하나 이상의 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 예를 들면, "제1, 제2, 및 제3 구성요소의 적어도 하나"의 의미는 제1, 제2, 또는 제3 구성요소뿐만 아니라, 제1, 제2, 및 제3 구성요소의 두 개 이상의 모든 구성요소의 조합을 포함한다고 할 수 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 도면 및 실시예를 통해 본 명세서의 실시예를 살펴보면 다음과 같다. 도면에 도시된 구성요소들의 스케일은 설명의 편의를 위해 실제와 다른 스케일을 가지므로, 도면에 도시된 스케일에 한정되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 한 픽셀 회로 및 데이터 드라이버의 센싱 회로의 구성을 나타낸 회로도이다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 전계발광 디스플레이 장치(Electroluminescent Display)가 적용될 수 있다. 전계발광 디스플레이 장치는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 디스플레이 장치, 퀀텀닷 발광 다이오드(Quantum-dot Light Emitting Diode) 디스플레이 장치, 또는 무기 발광 다이오드(Inorganic Light Emitting Diode) 디스플레이 장치가 이용될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 디스플레이 장치는 패널(100), 게이트 드라이버(200), 데이터 드라이버(300), 타이밍 컨트롤러(400), 감마 전압 생성부(500), 메모리(700) 등을 포함할 수 있다. 게이트 드라이버(200) 및 데이터 드라이버(300)는 패널(100)을 구동하는 패널 드라이버로 정의할 수 있다. 게이트 드라이버(200), 데이터 드라이버(300), 타이밍 컨트롤러(400), 감마 전압 생성부(500) 등을 디스플레이 드라이버로 정의할 수 있다.
패널(100)은 서브픽셀들(P)이 매트릭스형으로 배열된 픽셀 어레이 영역에 해당하는 디스플레이 영역(DA)을 통해 영상을 표시한다. 기본 단위 픽셀은 적색광을 방출하는 적색 서브픽셀, 녹색광을 방출하는 녹색 서브픽셀, 청색광을 방출하는 청색 서브픽셀, 백색광을 방출하는 백색 서브픽들 중 3색 또는 4색 서브픽셀들로 구성되거나 2색 서브픽셀들로 구성될 수 있다
각 서브픽셀(P)은 발광 소자와, 그 발광 소자를 독립적으로 구동하는 픽셀 회로를 포함한다. 발광 소자는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode), 퀀텀닷 발광 다이오드(Quantum-dot Light Emitting Diode), 또는 무기 발광 다이오드(Inorganic Light Emitting Diode)가 적용될 수 있다. 픽셀 회로는 발광 소자를 구동하는 구동 TFT와, 구동 TFT에 데이터 신호를 공급하는 스위칭 TFT를 적어도 포함하는 복수의 TFT와, 스위칭 TFT를 통해 공급된 데이터 신호에 상응하는 구동 전압(Vgs)을 저장하여 구동 TFT에 공급하는 스토리지 커패시터를 포함한다. 이외에도 픽셀 회로는 구동 TFT의 3전극(게이트, 소스, 드레인)을 각각 초기화하거나, 임계 전압 보상을 위해 구동 TFT를 다이오드 구조로 연결시키거나, 발광 소자의 발광 시간을 제어하는 복수의 TFT를 더 포함할 수 있다. 픽셀 회로의 구성은 3T1C(3개 TFT, 1개 커패시터), 7T1C(7개 TFT, 1개 커패시터) 등과 같이 다양한 구성이 적용될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 각 서브픽셀(P)은 고전위 전원 전압(제1 전원 전압; EVDD) 라인과 접속되고, 저전위 전원 전압(제2 전원 전압; EVSS) 라인과 접속된 발광 소자(ED)와, 발광 소자(ED)를 독립적으로 구동하기 위하여 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2) 및 구동 TFT(DT)와 스토리지 커패시터(Cst)를 적어도 포함하는 픽셀 회로를 구비할 수 있다.
발광 소자(ED)는 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N2)와 접속된 애노드와, EVSS 라인과 접속된 캐소드와, 애노드 및 캐소드 사이의 발광층을 구비한다. 애노드는 서브픽셀별로 독립적이지만 캐소드는 전체 서브픽셀들이 공유하는 공통 전극일 수 있다. 발광 소자(ED)는 구동 TFT(DT)로부터 구동 전류가 공급되면 캐소드로부터 발광층으로 주입된 전자와, 애노드로부터 발광층으로 주입된 정공이 결합하여 엑시톤(exciton)이 생성되고 생성된 엑시톤이 여기 상태(excited state)에서 기저 상태(ground state)로 떨어지면서 형광 또는 인광 물질을 발광시킴으로써, 구동 전류의 전류값에 비례하는 밝기의 광을 발생한다. 발광 물질은 유기물로 이루어질 수 있고, 퀀텀 도트(Quantum dot)와 같은 무기물로 이루어질 수도 있다.
제1 스위칭 TFT(ST1)는 게이트 드라이버(200)로부터 제1 게이트 라인(GLi, i=1~n 중 어느 하나의 정수)에 공급되는 제1 게이트 펄스에 의해 구동되고, 데이터 드라이버(300)로부터 데이터 라인(DLj, j=1~m 중 어느 하나의 정수)에 공급되는 데이터 전압을 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)에 공급한다.
제2 스위칭 TFT(ST2)는 게이트 드라이버(200)로부터 제2 게이트 라인(SGLi, i=1~n 중 어느 하나의 정수)에 공급되는 제2 게이트 펄스에 의해 구동되고, 데이터 드라이버(300)로부터 센싱 라인(SLj, j=1~m 중 어느 하나의 정수)에 공급되는 레퍼런스 전압을 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N2)에 공급한다. 한편, 센싱 모드일 때 제2 스위칭 TFT(ST2)는 구동 TFT(DT)의 특성이나 발광 소자(ED)의 특성이 반영된 전류를 센싱 라인(SLj)으로 제공할 수 있다.
제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2)는 도 2와 같이 서로 다른 게이트 라인(GLi, SGLi)에 의해 제어되거나, 동일 게이트 라인에 의해 제어될 수 있다.
구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1) 및 소스 노드(N2) 사이에 접속된 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2)를 통해 게이트 노드(N1) 및 소스 노드(N2)에 각각 공급된 데이터 전압과 레퍼런스 전압의 차전압을 구동 TFT(DT)의 구동 전압(Vgs)으로 충전하고, 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2)가 오프되는 발광 기간 동안 충전된 구동 전압(Vgs)을 홀딩한다.
구동 TFT(DT)는 EVDD 라인으로부터 공급되는 전류를 스토리지 커패시터(Cst)로부터 공급된 구동 전압(Vgs)에 따라 제어하여 구동 전압(Vgs)에 의해 정해진 구동 전류를 발광 소자(ED)로 공급함으로써 발광 소자(ED)를 발광시킨다.
게이트 드라이버(200)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급받은 복수의 게이트 제어 신호에 따라 제어되고, 패널(100)의 게이트 라인들을 개별적으로 구동할 수 있다. 게이트 드라이버(200)는 각 게이트 라인(GLi, SGLi)의 구동 기간에 게이트 온 전압의 펄스 신호를 해당 게이트 라인에 공급하고, 각 게이트 라인(GLi, SGLi)의 비구동 기간에는 게이트 오프 전압을 해당 게이트 라인에 공급한다.
감마 전압 생성부(500)는 전압 레벨이 서로 다른 복수의 레퍼런스 감마 전압들을 생성하여 데이터 드라이버(300)로 공급한다. 감마 전압 생성부(500)는 타이밍 컨트롤러(400)의 제어에 따라 디스플레이 장치의 감마 특성에 대응하는 복수의 레퍼런스 감마 전압들을 생성하여 데이터 드라이버(300)로 공급할 수 있다. 감마 전압 생성부(500)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급받은 감마 데이터에 따라 레퍼런스 감마 전압 레벨을 조절하여 데이터 드라이버(300)로 출력할 수 있다.
데이터 드라이버(300)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급받은 데이터 제어 신호에 따라 제어되고, 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급받은 디지털 데이터를 디지털-아날로그 변환부를 통해 아날로그 데이터 신호로 변환하며 패널(100)의 각 데이터 라인(DLj)에 해당 데이터 신호를 공급한다. 이때, 데이터 드라이버(300)는 감마 전압 생성부(500)로부터 공급된 복수의 레퍼런스 감마 전압들이 세분화된 계조 전압들을 이용하여 디지털 데이터를 아날로그 데이터 신호로 변환한다.
데이터 드라이버(300)는 레퍼런스 전압을 타이밍 컨트롤러(400)의 제어에 따라 패널(100)의 센싱 라인(SLj)에 공급할 수 있다. 데이터 드라이버(300)는 타이밍 컨트롤러(400)의 제어에 따라 레퍼런스 전압을 표시용과 센싱용으로 구분하여 공급할 수 있다.
데이터 드라이버(300)는 타이밍 컨트롤러(400)의 제어에 따라 센싱부를 이용하여 각 센싱 라인(SLj)을 통해 각 서브픽셀의 구동 특성을 나타내는 신호를 전압 센싱 방식 또는 전류 센싱 방식으로 센싱하고 센싱한 신호를 아날로그-디지털 변환기를 통해 센싱 데이터로 변환하여 타이밍 컨트롤러(400)에 공급할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템으로부터 공급받은 타이밍 제어 신호들과 내부에 저장된 타이밍 설정 정보를 이용하여 게이트 드라이버(200) 및 데이터 드라이버(300)를 제어할 수 있다. 호스트 시스템은 컴퓨터, TV 시스템, 셋탑 박스, 태블릿이나 휴대폰 등과 같은 휴대 단말기의 시스템 중 어느 하나일 수 있다. 타이밍 제어 신호들은 도트 클럭, 데이터 인에이블 신호, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호 등을 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 게이트 드라이버(200)의 구동 타이밍을 제어하는 복수의 게이트 제어 신호를 생성하여 게이트 드라이버(400)로 공급할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(400)는 데이터 드라이버(300)의 구동 타이밍을 제어하는 복수의 데이터 제어 신호를 생성하여 데이터 드라이버(300)로 공급할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템으로부터 공급받은 영상 데이터에 다양한 영상 처리를 수행하고 영상 처리된 데이터를 데이터 드라이버(300)로 출력할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(400)는 영상 데이터에 대하여 화질 향상을 위한 다양한 영상 처리를 수행할 수 있고, 영상 데이터를 분석하여 피크 휘도를 제어함으로써 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 각 서브픽셀(P)의 영상 데이터에 대하여 각 서브픽셀(P)의 특성 편차 보상, 열화(잔상) 보상과 같은 보상 처리를 수행할 수 있다.
예를 들면, 타이밍 컨트롤러(400)는 패널 구동부(200, 300)를 제어하여 패널(100)을 센싱 모드로 구동할 수 있고, 데이터 드라이버(300)를 통해 패널(100)의 각 서브픽셀(P)의 특성 편차나 열화가 반영된 구동 TFT(DT)의 임계 전압(Vth), 구동 TFT(DT)의 이동도, 발광 소자(ED)의 열화 정도(임계 전압)를 센싱할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(400)는 센싱 결과를 기초하여 각 서브픽셀(P)의 보상 데이터(Vth 보상 데이터, 이동도 보상 데이터, 열화 보상 데이터)를 생성할 수 있고, 생성된 보상 데이터를 메모리(700)에 저장할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(400)는 메모리(700)에 저장된 각 서브픽셀(P)의 보상 데이터를 적용하여 각 서브픽셀(P)의 영상 데이터를 보상함으로써, 각 서브픽셀(P)의 특성 편차와 열화를 보상하는 보상 처리를 수행할 수 있다.
디스플레이 장치의 센싱 모드들은 호스트 시스템의 지시에 따라 수행되거나, 호스트 시스템을 통한 사용자 요청에 의해 수행되거나, 타이밍 컨트롤러(400)의 구동 시퀀스에 따라 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 데이터 드라이버(300)는 각 서브픽셀(P)의 구동 특성, 예를 들면 구동 TFT(DT)의 임계 전압(Vth), 구동 TFT(DT)의 이동도, 또는 발광 소자(ED)의 열화 정도(임계 전압)가 반영된 픽셀 전류를 전압 센싱 방식으로 센싱하는 멀티 채널 센싱 회로를 포함한다.
데이터 드라이버(300)의 멀티 채널 센싱 회로는 패널(100)의 복수의 센싱 라인(SL1~SLm)과 개별적으로 접속된 복수 채널의 샘플 앤 홀드(S/H) 회로(310_1~310_m)를 포함하는 S/H 회로부(310), S/H 회로부(310)와 공통 접속된 증폭부(320), 증폭부(320)와 접속된 아날로그-디지털 컨버터(Analog-to-Digital Converter; 이하 ADC)(330)를 포함할 수 있다. 데이터 드라이버(300)는 S/H 회로부(310), 증폭부(320) 및 ADC(330)에 바이어스 전압들을 제공하는 바이어스 회로(340)를 더 포함할 수 있다.
데이터 드라이버(300)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급받은 센싱용 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 각 데이터 라인(DLj, j=1~m)으로 공급하고, 센싱용 레퍼런스 전압을 각 센싱 라인(SLj, j=1~m)으로 공급할 수 있다. 게이트 드라이버(200)에 의해 구동된 게이트 라인(GLi, SGLi, i=1~n)에 의해 선택된 서브픽셀(P)에서 구동 TFT(DT)는 제1 스위칭 TFT(ST1)를 통해 공급되는 센싱용 데이터 전압과, 제2 스위칭 TFT(ST2)를 통해 공급되는 센싱용 레퍼런스 전압에 의해 구동될 수 있고 발광 소자(ED)에 전류를 공급할 수 있다. 구동 TFT(DT)의 전기적인 특성(임계 전압, 이동도) 또는 발광 소자(ED)의 열화 특성(임계 전압)이 반영된 전류가 제2 스위칭 TFT(ST2)를 통해 제공되어 플로팅 상태인 센싱 라인(SLj)의 라인 커패시터에 충전될 수 있다.
데이터 드라이버(300)의 멀티 채널 센싱 회로는 복수의 센싱 라인(SL1~SLm)에 각각 충전된 각 서브픽셀(P)의 센싱 전압을 공급받아 복수 채널의 S/H 회로(310_1~310_m)를 통해 동시에 샘플링하여 저장한 다음, 복수 채널의 센싱 전압을 순차적인 홀딩 동작을 통해 증폭부(320)로 제공하여 증폭하고, ADC(330)를 통해 센싱 데이터로 변환하여 타이밍 컨트롤러(400)로 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 S/H 회로부(310)는 복수의 센싱 라인(SL1~SLm)으로부터 제공되는 센싱 전압들을 각각 샘플링하여 순차적으로 제공하는 복수 채널의 S/H 회로(310_1~310_m) 각각을 싱글 구조의 센싱 채널로 구비하고, 레퍼런스 전압에 대한 샘플링 및 홀딩 동작을 반복하는 S/H 회로(DMY, 도 3)를 싱글 구조의 공유 채널로 구비할 수 있다. 복수 센싱 채널의 S/H 회로(310_1~310_m)가 순차적으로 증폭부(320)의 제1 입력 단자에 센싱 전압을 공급하는 홀딩 기간마다, 공유 채널의 S/H 회로(DMY, 도 3)의 제2 입력 단자에 레퍼런스 전압을 공급함으로써, 각 센싱 전압 및 레퍼런스 전압의 차동 입력을 증폭부(320)에 순차적으로 제공할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
이에 따라, 각 채널마다 차동 구조를 위해 한 쌍의 S/H 회로를 구비한 관련 기술의 2m개 S/H 회로 구성과 대비하여, 일 실시예에 따른 S/H 회로부(310)는 m+1개의 S/H 회로 구성으로 감소시킬 수 있다. 따라서, 일 실시예는 멀티 채널 센싱 회로의 대부분 면적 비중을 차지하는 S/H 회로부(310)의 회로 구성 및 면적을 감소시킴으로써 데이터 드라이버(300)의 회로 구성 및 면적을 감소시키고 제조 원가를 절감할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 데이터 드라이버(300)에서 멀티 채널 센싱 회로의 구성을 나타낸 등가회로도이고, 도 4는 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 멀티-채널 센싱 회로의 구동 파형도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 데이터 드라이버(300)의 멀티 채널 센싱 회로는 샘플 앤 홀드(이하, 샘플/홀드) 회로부(310), 증폭부(320), ADC(330)를 포함할 수 있다.
샘플/홀드 회로부(310), 증폭부(320), ADC(330)는 도 2에 도시된 바이어스 회로(340)로부터 바이어스 전압들(Vb, Vt)을 공급받을 수 있다. 바이어스 전압들(Vb, Vt)은 ADC(330)의 전압 범위를 결정할 수 있다. 바이어스 전압 Vt는 ADC(330)에 제공되는 최대 전압을 의미하고, 바이어스 전압 Vb는 ADC(330)에 제공되는 최소 전압을 의미하며 레퍼런스 전압으로 정의될 수 있다
샘플/홀드 회로부(310)는 복수의 입력 라인과 개별적으로 접속된 복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로(310_1~310_m)와, 레퍼런스 전압(Vb)의 공급 라인과 접속된 공유 채널의 샘플/홀드 회로(DMY)를 구비한다. 복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로(310_1~310_m)는 복수의 입력 라인을 통해 도 2에 도시된 패널(100)의 복수의 센싱 라인(SL1~SLm)과 개별적으로 접속된다.
복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로(310_1~310_m) 각각은 각 입력 라인과 증폭부(320)의 제1 입력 단자(+) 사이에 직렬 접속된 샘플링 스위치(SW1) 및 홀딩 스위치(SW2), 샘플링 스위치(SW1) 및 홀딩 스위치(SW2) 사이의 접속 노드와 그라운드 사이에 접속된 샘플링 커패시터(C1in)를 포함할 수 있다.
복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로(310_1~310_m)에서 각 샘플링 스위치(SW1)는 SW1 제어 신호(제1 샘플링 제어 신호)에 응답하여 샘플링 기간(Ts) 동안 동시에 턴-온되고, 패널(100)의 각 센싱 라인(SL)으로부터 입력 라인을 통해 공급되는 센싱 전압(Vin)을 샘플링하여 각 샘플링 커패시터(C1in)에 저장할 수 있다. 복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로(310_1~310_m)에서 홀딩 스위치(SW2)는 센싱 채널별로 다르게 인가되는 SW2 제어 신호(제1 홀딩 제어 신호)에 응답하여 복수 센싱 채널에 순차적으로 할당되는 홀딩/증폭 기간(Ta)에 턴-온되고, 각 샘플링 커패시터(C1in)에 저장된 센싱 전압을 순차적으로 증폭부(320)의 제1 입력 단자(+)로 제공할 수 있다.
복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로(310_1~310_m) 각각은 그라운드 단자와 증폭부(320)의 제2 입력 단자(-) 사이에 접속된 오프 스위치(SWoff)를 더 포함할 수 있다. 오프 스위치(SWoff)는 증폭부(320)의 제1 입력 단자(+)에 접속된 스위치의 수와 제2 입력 단자(-)와 접속된 스위치 수의 대칭성을 위해, 즉 기생 커패시터의 대칭성을 위해 채널마다 배치되며, 항상 턴-오프 상태를 유지한다.
공유 채널의 샘플/홀드 회로(DMY)는 레퍼런스 전압(Vb)의 공급 라인과 증폭부(320)의 제2 입력 단자(-) 사이에 직렬 접속된 샘플링 스위치(SW8) 및 홀딩 스위치(SW7), 샘플링 스위치(SW8) 및 홀딩 스위치(SW7) 사이의 접속 노드와 그라운드 단자 사이에 접속된 샘플링 커패시터(C2in)을 포함할 수 있다. 공유 채널의 샘플/홀드 회로(DMY)는 증폭부(320)의 제1 및 제2 입력 단자(+, -)에 접속된 스위치의 대칭성을 위해, 그라운드 단자와 증폭부(320)의 제1 입력 단자(+) 사이에 접속된 턴-오프 상태의 오프 스위치(SWoff)를 더 포함할 수 있다.
공유 채널의 샘플/홀드 회로(DMY)에서 샘플링 스위치(SW8)는 SW8 제어 신호(제2 샘플링 제어 신호)에 응답하여 샘플링 기간(Ts) 중 일부(후반부)와 증폭부(320)의 리셋 기간(Tr)마다 턴-온되고, 레퍼런스 전압(Vb)을 샘플링하여 샘플링 커패시터(C2in)에 저장할 수 있다. 공유 채널의 샘플/홀드 회로(DMY)에서 홀딩 스위치(SW7)는 SW7 제어 신호(제2 홀딩 제어 신호)에 응답하여 각 센싱 채널의 홀딩/증폭 기간(Ta)마다 턴-온되고, 샘플링 커패시터(C2in)에 저장된 레퍼런스 전압을 증폭부(320)의 제2 입력 단자(-)로 제공할 수 있다.
이에 따라, 샘플/홀드 회로부(310)는 복수 센싱 채널에 각각 할당된 각 홀딩/증폭 기간(Ta)에서, 해당 센싱 채널의 샘플링 커패시터(C1in)에 저장된 센싱 전압과, 공유 채널의 샘플링 커패시터(C2in)에 저장된 레퍼런스 전압을 증폭부(320)의 제1 및 제2 입력 단자(+, -)에 차동 입력 구조로 제공할 수 있으면서도 m+1개의 샘플/홀드 회로(310_1~310_m, DMY)를 구비하여 회로 구성 및 면적을 감소시킬 수 있다.
샘플/홀드 회로부(310)의 복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로(310_1~310_m)와 공유 채널의 샘플/홀드 회로(DMY)는 1개의 증폭부(320)를 공유할 수 있다. 증폭부(320)는 복수 센싱 채널에 각각 할당된 각 홀딩/증폭 기간(Ta)에서, 제1 및 제2 입력 단자(+, -)에 제공된 센싱 전압과 레퍼런스 전압을 차동 증폭하여 제1 출력 전압(VOUT_N)과 제2 출력 전압(VOUT_P)의 차동 구조로 출력하는 증폭 동작을 수행할 수 있고, 각 증폭 기간(Ta) 이전에 증폭부(320)를 리셋하는 리셋 동작을 수행할 수 있다.
증폭부(320)는 2개의 입력 단자(+, -)와, 2개의 출력 단자(-, +)를 갖는 차동 방식의 증폭기(AMP), 증폭기(AMP)의 제1 입력 단자(+)와 반대 극성의 제2 출력 단자(-) 사이에 직렬 접속된 제1 피드백 커패시터(C1fb) 및 제1 피드백 스위치(SW5a), 증폭기(AMP)의 제2 입력 단자(-)와 반대 극성의 제1 출력 단자(+) 사이에 직렬 접속된 제2 피드백 커패시터(C2fb) 및 제2 피드백 스위치(SW5b), 증폭기(AMP)의 제1 및 제2 입력 단자(+, -) 각각과 레퍼런스 전압(Vb) 공급 라인 사이에 접속된 입력 리셋 스위치(SW3a, SW3b), 증폭기(AMP)의 제1 및 제2 출력 단자(-, +) 사이에 접속된 출력 리셋 스위치(SW4), 제1 피드백 커패시터(C1fb) 및 제1 피드백 스위치(SW5a) 사이의 접속 노드와 ADC 최대 전압(Vt)의 공급 라인 사이에 접속된 제1 피드백 리셋 스위치(SW6a), 제2 피드백 커패시터(C2fb) 및 제2 피드백 스위치(SW5b) 사이의 접속 노드와 레퍼런스 전압(Vb)의 공급 라인 사이에 접속된 제2 피드백 리셋 스위치(SW6b)를 구비할 수 있다.
증폭부(320)는 SW3 제어 신호(제1 리셋 제어 신호), SW4 제어 신호(제2 리셋 제어 신호), SW6 제어 신호(제3 리셋 제어 신호)에 응답하여 각 리셋 기간(Tr)의 리셋 동작과, SW5 제어 신호(증폭 제어 신호)에 응답하여 각 홀딩/증폭 기간(Ta)의 증폭 동작을 교번적으로 반복적으로 수행할 수 있다.
증폭부(320)는 각 리셋 기간(Tr)에서 SW3 제어 신호(제1 리셋 제어 신호)에 응답하여 입력 리셋 스위치(SW3a, SW3b)가 턴-온되고, SW4 제어 신호(제2 리셋 제어 신호)에 응답하여 출력 리셋 스위치(SW4)가 턴-온되며, SW6 제어 신호(제3 리셋 제어 신호)에 응답하여 피드백 리셋 스위치(SW6a, SW6b)가 턴-온되어, 리셋 동작을 수행할 수 있다.
증폭부(320)는 각 홀딩/증폭 기간(Ta)에서 SW5 제어 신호(증폭 제어 신호)에 의해 피드백 스위치(SW5a, SW5b)가 턴-온되어, 제1 피드백 커패시터(C1fb)가 제1 입력 단자(+)와 제2 출력 단자(-) 사이에 접속되고, 제2 피드백 커패시터(C2fb)가 제2 입력 단자(-)와 제1 출력 단자(+) 사이에 접속됨으로써, 제1 입력 단자(+)로 제공되는 센싱 전압과 제2 입력 단자(-)로 제공되는 레퍼런스 전압을 차동 증폭하여 제1 출력 전압(VOUT_N)과 제2 출력 전압(VOUT_P)의 차동 신호를 출력하는 증폭 동작을 수행할 수 있다.
ADC(330)는 증폭부(320)로부터 출력되는 제1 및 제2 출력 전압(VOUT_N, VOUT_P)의 차동 출력을 디지털 센싱 데이터(ADC_code)로 변환하여 타이밍 컨트롤러(400)로 제공할 수 있다.
도 4를 참조하면, 데이터 드라이버(300)는 일정 주기를 갖는 클럭(Clock) 신호를 기준으로 SW1~SW8 제어 신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 복수 센싱 채널(1CH~mCH)의 샘플링 스위치(SW1)에 공통으로 공급되는 SW1 제어 신호(제1 샘플링 제어 신호)는 클럭 신호의 한 주기에 해당하는 샘플링 기간(Ts) 동안 액티브 상태가 될 수 있다.
복수 센싱 채널(1CH~mCH)의 홀딩 스위치(SW2)에 개별적으로 공급되는 SW2 제어 신호(제1 홀딩 제어 신호)는 클럭 신호의 각 주기마다 1/2 주기에 해당하는 홀딩 기간(증폭 기간 Ta) 동안 채널 순차적으로 액티브 상태가 될 수 있다.
증폭부(320)의 입력 리셋 스위치(SW3a, SW3b)에 공통으로 공급되는 SW3 제어 신호(제1 리셋 제어 신호)와, 출력 리셋 스위치(SW4)에 공급되는 SW4 제어 신호(제2 리셋 제어 신호), 피드백 리셋 스위치(SW6a, SW6b)에 공통으로 공급되는 SW6 제어 신호(제3 리셋 제어 신호), 공유 채널(DMY)의 샘플링 스위치(SW8)에 공급되는 SW8 제어 신호(제2 샘플링 제어 신호)는, 클럭 신호와 동일한 주기와 상반된 위상을 갖고, 클럭 신호의 각 주기마다 1/2 주기에 해당하는 리셋 기간(Tr) 동안 동시에 액티브 상태가 될 수 있다.
증폭부(320)의 피드백 스위치(SW5a, SW5b)에 공통으로 공급되는 SW5 제어 신호(증폭 제어 신호)와, 공유 채널(DMY)의 홀딩 스위치(SW7)에 공급되는 SW7 제어 신호(제2 홀딩 제어 신호)는 클럭 신호와 동일 주기 및 동일 위상을 갖고, 클럭 신호의 각 주기마다 1/2 주기에 해당하는 홀딩/증폭 기간(Ta) 동안 동시에 액티브 상태가 될 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 멀티-채널 센싱 회로의 샘플링 동작과 증폭부 리셋 동작을 나타낸 회로도이고, 도 6은 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 멀티-채널 센싱 회로의 홀딩/증폭 동작을 나타낸 회로도이고, 도 7은 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 멀티-채널 센싱 회로의 공유 채널 샘플링 동작과 증폭부 리셋 동작을 회로도이다.
도 4 내지 도 7을 참조하여, 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 멀치 채널 센싱 회로의 동작 과정을 구체적으로 설명하기로 한다. 도 5 내지 도 7에서는 설명의 편의상 복수 센싱 채널 중 제1 센싱 채널의 샘플/홀드 회로(310_1)의 동작만 도시하고 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 샘플링 기간(Ts) 동안 SW1 제어 신호(제1 샘플링 제어 신호)에 응답하여 복수 센싱 채널(310_1~310_m)의 샘플링 스위치(SW1)가 동시에 턴-온되고, 패널(100)의 각 센싱 라인(SL)으로부터 각 입력 라인을 통해 공급되는 센싱 전압(Vin)을 샘플링하여 각 샘플링 커패시터(C1in)에 저장할 수 있다.
샘플링 기간(Ts) 중 후반부와, 그 다음의 리셋 기간(Tr) 동안, SW8 제어 신호(제2 샘플링 제어 신호)에 응답하여 공유 채널(DMY)의 샘플링 스위치(SW8)가 턴-온되고, 공급받은 레퍼런스 전압(Vb)을 샘플링하여 샘플링 커패시터(C2in)에 저장할 수 있다. 이와 동시에 SW3, SW4, SW6 제어 신호(제1, 제2, 제3 리셋 제어 신호)에 응답하여, 증폭부(320)의 입력 리셋 스위치(SW3a, SW3b), 출력 리셋 스위치(SW4), 피드백 리셋 스위치(SW6a, SW6b)가 턴-온되어 증폭부(320)는 리셋 동작을 수행할 수 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 제1 센싱 채널의 홀딩/증폭 기간(Ta1) 동안, SW2, SW7 제어 신호(제1, 제2 홀딩 제어 신호)에 응답하여 제1 센싱 채널(310_1)의 홀딩 스위치(SW2)가 샘플링 커패시터(C1in)에 저장된 센싱 전압을 증폭부(320)의 제1 입력 단자(+)로 제공함과 아울러, 공유 채널(DMY)의 홀딩 스위치(SW7)가 샘플링 커패시터(C2in)에 저장된 레퍼런스 전압을 증폭부(320)의 제2 입력 단자(-)로 제공할 수 있다. 이와 동시에, SW5 제어 신호(증폭 제어 신호)에 응답하여 피드백 스위치(SW5a, SW5b)가 턴-온되어, 증폭부(320)는 제1 및 제2 입력 단자(+, -)에 제공된 제1 센싱 채널의 센싱 전압과 공유 채널의 레퍼런스 전압을 차동 증폭하여 제1 출력 전압(VOUT_N)과 제2 출력 전압(VOUT_P)의 차동 구조로 출력하는 증폭 동작을 수행할 수 있다. 이때, ADC(330)는 증폭부(320)로부터 출력되는 제1 센싱 채널에 대응하는 제1 및 제2 출력 전압(VOUT_N, VOUT_P)의 차동 출력을 디지털 센싱 데이터(ADC_code)로 변환하여 타이밍 컨트롤러(400)로 제공할 수 있다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 제1 센싱 채널의 홀딩/증폭 기간(Ta1) 다음의 리셋 기간(Tr) 동안, SW8 제어 신호(제2 샘플링 제어 신호)에 응답하여 공유 채널(DMY)의 샘플링 스위치(SW8)가 레퍼런스 전압(Vb)을 샘플링하여 샘플링 커패시터(C2in)에 저장하고, SW3, SW4, SW6 제어 신호(제1, 제2, 제3 리셋 제어 신호)에 응답하여 증폭부(320)의 입력 리셋 스위치(SW3a, SW3b), 출력 리셋 스위치(SW4), 피드백 리셋 스위치(SW6a, SW6b)가 리셋 동작을 수행할 수 있다.
도 3 및 4를 참조하면, 제2 센싱 채널의 홀딩/증폭 기간(Ta2) 동안, SW2, SW7 제어 신호(제1, 제2 홀딩 제어 신호)에 응답하여 제2 센싱 채널(310_2)의 홀딩 스위치(SW2)가 샘플링 커패시터(C1in)에 저장된 센싱 전압을 증폭부(320)의 제1 입력 단자(+)로 제공함과 아울러, 공유 채널(DMY)의 홀딩 스위치(SW7)가 샘플링 커패시터(C2in)에 저장된 레퍼런스 전압을 증폭부(320)의 제2 입력 단자(-)로 제공할 수 있다. 이와 동시에, SW5 제어 신호(증폭 제어 신호)에 응답하여 피드백 스위치(SW5a, SW5b)가 턴-온되어, 증폭부(320)는 제1 및 제2 입력 단자(+, -)에 제공된 제2 센싱 채널의 센싱 전압과 공유 채널의 레퍼런스 전압을 차동 증폭하여 제1 출력 전압(VOUT_N)과 제2 출력 전압(VOUT_P)의 차동 구조로 출력하는 증폭 동작을 수행할 수 있다. 이때, ADC(330)는 증폭부(320)로부터 출력되는 제2 센싱 채널에 대응하는 제1 및 제2 출력 전압(VOUT_N, VOUT_P)의 차동 출력을 디지털 센싱 데이터(ADC_code)로 변환하여 타이밍 컨트롤러(400)로 제공할 수 있다.
이와 같이, 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 멀티 채널 센싱 회로는 샘플링 기간(Ts)에서의 복수 센싱 채널(310_1~310_m)의 샘플링 동작 다음에, 각 리셋 기간(Tr)에서의 증폭부(320)의 리셋 동작 및 공유 채널(DMY)의 샘플링 동작과, 복수 센싱 채널에 순차적으로 할당된 홀딩/증폭 기간(Ta1, Ta2, ??, Ta(m))에서의 해당 센싱 채널 및 공유 채널과 증폭부(320)의 홀딩/증폭 동작을 교번적으로 반복적으로 수행함으로써, 복수 채널의 센싱 전압을 순차적으로 센싱 데이터(ADC_code)로 변환하여 출력할 수 있다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 멀티 센싱 회로는 증폭부(320)에 차동 입력 구조를 제공하면서도, 각 채널마다 한 쌍의 S/H 회로를 구비한 관련 기술의 2m개 S/H 회로 구성과 대비하여, m+1개의 S/H 회로 구성으로 감소시킬 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 멀티 센싱 회로는 대부분의 면적 비중을 차지하는 S/H 회로부(310)의 회로 구성 및 면적을 감소시킴으로써 데이터 드라이버(300)의 회로 구성 및 면적을 감소시키고 제조 원가를 절감할 수 있다.
일 실시예에 따른 멀터 채널 센싱 회로를 갖는 데이터 드라이버는 다양한 전자 기기의 디스플레이 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 멀터 채널 센싱 회로를 갖는 데이터 드라이버는 모바일 디바이스, 영상 전화기, 스마트 와치(smart watch), 와치 폰(watch phone), 웨어러블 기기(wearable device), 폴더블 기기(foldable device), 롤러블 기기(rollable device), 벤더블 기기(bendable device), 플렉서블 기기(flexible device), 커브드 기기(curved device), 전자 수첩, 전자 책, PMP(portable multimedia player), PDA(personal digital assistant), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 데스크탑 PC(desktop PC), 랩탑 PC(laptop PC), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 네비게이션, 차량용 네비게이션, 차량용 표시장치, 텔레비전, 월페이퍼(wall paper) 표시장치, 샤이니지(signage) 기기, 게임기기, 노트북, 모니터, 카메라, 캠코더, 및 가전 기기 등의 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
상술한 본 명세서의 다양한 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 명세서의 적어도 하나의 예에 포함되며, 반드시 하나의 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 본 명세서의 적어도 하나의 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 본 명세서의 기술 사상이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 명세서의 기술 범위 또는 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 본 명세서는 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 명세서의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 명세서의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 패널 200: 게이트 드라이버
300: 데이터 드라이버 400: 타이밍 컨트롤러
500: 감마 전압 생성부 700: 메모리
310: 샘플/홀드 회로부 310_1~310_m: 샘플/홀드 회로
320: 증폭부 330: ADC
340: 바이어스 회로 DMY: 더미 샘플/홀드 회로
Vin: 센싱 전압 Vb: 레퍼런스 전압
SW1, SW8: 샘플링 스위치 SW2, SW7: 홀딩 스위치
C1in, C2in: 샘플링 커패시터 SW3a, SW3b: 입력 리셋 스위치
SW4: 출력 리셋 스위치 SW5a, SW5b: 피드백 스위치
SW6a, SW6b: 피드백 리셋 스위치 C1fb, C2fb: 피드백 커패시터
AMP: 증폭기 VOUT_N, VOUT_P: 출력 전압
Vt: 바이어스 전압 SWoff: 오프 스위치
Ts: 샘플링 기간 Tr: 리셋 기간
Ta1~Ta(m): 홀딩/증폭 기간

Claims (17)

  1. 픽셀 전류를 전압으로 센싱하는 멀티 채널 센싱 회로에 있어서,
    복수의 센싱 전압을 샘플링하여 제공하는 복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로;
    레퍼런스 전압의 샘플링 동작과 홀딩 동작을 반복하는 공유 채널의 샘플/홀드 회로; 및
    상기 복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로와 공통 접속된 제1 입력 단자와, 상기 공유 채널의 샘플/홀드 회로와 접속된 제2 입력 단자를 구비하고, 상기 제1 입력 단자에 서로 다른 기간에 제공되는 각 센싱 채널의 센싱 전압과 상기 제2 입력 단자에 제공되는 상기 레퍼런스 전압을 차동 증폭하여 출력하는 증폭부를 포함하는 멀티 채널 센싱 회로.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로 각각은 싱글 구조로 상기 증폭부의 제1 입력 단자와 접속되고,
    상기 공유 채널의 샘플/홀드 회로는 싱글 구조로 상기 증폭부의 제2 입력 단자와 접속되는 멀티 채널 센싱 회로.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로 각각은
    각 입력 라인과 상기 증폭부의 제1 입력 단자 사이에 직렬 접속된 제1 샘플링 스위치 및 제1 홀딩 스위치;
    상기 제1 샘플링 스위치와 상기 제1 홀딩 스위치 사이의 접속 노드와 그라운드 단자 사이에 접속된 제1 샘플링 커패시터; 및
    상기 그라운드 단자와 상기 증폭부의 제2 입력 단자 사이에 접속되어 턴-오프 상태를 유지하는 제1 오프 스위치를 구비하는 멀티 채널 센싱 회로.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 공유 채널의 샘플/홀드 회로는
    상기 레퍼런스 전압의 공급 라인과 상기 증폭부의 제2 입력 단자 사이에 직렬 접속된 제2 샘플링 스위치 및 제2 홀딩 스위치;
    상기 제2 샘플링 스위치와 상기 제2 홀딩 스위치 사이의 접속 노드와 상기 그라운드 단자 사이에 접속된 제2 샘플링 커패시터; 및
    상기 그라운드 단자와 상기 증폭부의 제1 입력 단자 사이에 접속되어 턴-오프 상태를 유지하는 제2 오프 스위치를 구비하는 멀티 채널 센싱 회로.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 증폭부는
    상기 제1 입력 단자 및 제2 입력 단자와, 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자를 포함하는 증폭기;
    상기 제1 입력 단자와 반대 극성의 상기 제2 출력 단자 사이에 직렬 접속되는 제1 피드백 커패시터 및 제1 피드백 스위치;
    상기 제2 입력 단자와 반대 극성의 상기 제1 출력 단자 사이에 직렬 접속되는 제2 피드백 커패시터 및 제2 피드백 스위치;
    상기 증폭기의 제1 입력 단자와 상기 레퍼런스 전압의 공급 라인 사이에 접속된 제1 입력 리셋 스위치;
    상기 증폭기의 제2 입력 단자와 상기 레퍼런스 전압의 공급 라인 및 제2 입력 단자 사이에 된 제2 입력 리셋 스위치;
    상기 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자 사이에 접속된 출력 리셋 스위치;
    상기 제1 피드백 커패시터와 상기 제1 피드백 스위치 사이의 접속 노드와 바이어스 전압의 공급 라인 사이에 접속된 제1 피드백 리셋 스위치; 및
    상기 제2 피드백 커패시터와 상기 제2 피드백 스위치 사이의 접속 노드와 상기 레퍼런스 전압의 공급 라인 사이에 접속된 제2 피드백 리셋 스위치를 구비하는 멀티 채널 센싱 회로.
  6. 청구항 4에 있어서,
    샘플링 기간 동안,
    상기 복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로에서의 상기 제1 샘플링 스위치가 상기 복수의 센싱 전압을 개별적으로 샘플링하여 상기 제1 샘플링 커패시터에 저장하고,
    상기 샘플링 기간 중 일부 기간과, 그 다음에 주기적으로 반복되는 리셋 기간 동안,
    상기 공유 채널의 샘플/홀드 회로에서의 상기 제2 샘플링 스위치가 상기 레퍼런스 전압을 샘플링하여 상기 제2 샘플링 커패시터에 저장하는 멀티 채널 센싱 회로.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 샘플링 기간 중 일부 기간과 상기 리셋 기간 동안,
    상기 제1 및 제2 입력 리셋 스위치, 상기 출력 리셋 스위치, 상기 제1 및 제2 피드백 리셋 스위치가 리셋 동작을 수행하는 멀티 채널 센싱 회로.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 리셋 기간과 교번하며, 상기 복수 센싱 채널에 순차적으로 할당되는 각 센싱 채널의 홀딩/증폭 기간 동안,
    상기 복수 센싱 채널 중 해당 센싱 채널의 샘플/홀드 회로는 상기 제1 홀딩 스위치가 상기 제1 샘플링 커패시터에 저장된 센싱 전압을 상기 증폭기의 제1 입력 단자에 제공하는 홀딩 동작을 수행하고,
    상기 공유 채널의 샘플/홀드 회로는 상기 제2 홀딩 스위치가 상기 제2 샘플링 커패시터에 저장된 레퍼런스 전압을 상기 증폭기의 제2 입력 단자에 제공하는 홀딩 동작을 수행하고,
    상기 증폭부는 상기 제1 입력 단자에 제공된 상기 각 센싱 전압과 상기 제2 입력 단자에 제공된 상기 레퍼런스 전압을 차동 증폭하여 출력하는 증폭 동작을 수행하는 멀티 채널 센싱 회로.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 증폭부에서 순차적으로 출력되는 차동 출력을 디지털 센싱 데이터로 변환하여 출력하는 아날로그-디지털 변환기를 더 포함하는 멀티 채널 센싱 회로.
  10. 픽셀 전류를 전압으로 센싱하는 멀티 채널 센싱 회로의 센싱 방법에 있어서,
    복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로에서 복수의 센싱 전압을 샘플링하여 제공하는 단계;
    공유 채널의 샘플/홀드 회로에서 레퍼런스 전압의 샘플링 동작과 홀딩 동작을 반복하는 단계; 및
    증폭부에서 서로 다른 기간에 제1 입력 단자에 제공되는 각 센싱 채널의 센싱 전압과 제2 입력 단자에 제공되는 상기 레퍼런스 전압을 차동 증폭하여 출력하는 단계를 포함하는 멀티 채널 센싱 회로의 센싱 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 복수 센싱 채널의 샘플/홀드 회로 각각에서, 샘플링 기간 동안,
    제1 샘플링 스위치가 제1 샘플링 제어 신호에 응답하여 상기 복수의 센싱 전압 중 해당 센싱 전압을 샘플링하여 제1 샘플링 커패시터에 저장하는 멀티 센싱 회로의 센싱 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 공유 채널의 샘플/홀드 회로에서, 상기 샘플링 기간 중 일부 기간과, 그 다음에 주기적으로 반복되는 리셋 기간 동안,
    제2 샘플링 스위치가 제2 샘플링 제어 신호에 응답하여 상기 레퍼런스 전압을 샘플링하여 샘플링 커패시터에 저장하는 멀티 센싱 회로의 센싱 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 증폭부에서, 상기 샘플링 기간 중 일부 기간과 상기 리셋 기간 동안,
    제1 및 제2 입력 리셋 스위치는 제1 리셋 제어 신호에 응답하여 리셋 동작을 수행하고,
    출력 리셋 스위치는 제2 리셋 제어 신호에 응답하여 리셋 동작을 수행하고,
    제1 및 제2 피드백 리셋 스위치는 제3 리셋 제어 신호에 응답하여 리셋 동작을 수행하는 멀티 센싱 회로의 센싱 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 리셋 기간과 교번하며, 상기 복수 센싱 채널에 순차적으로 할당되는 각 센싱 채널의 홀딩/증폭 기간 동안,
    상기 복수 센싱 채널 중 해당 센싱 채널의 샘플/홀드 회로에서 제1 홀딩 스위치가 제1 홀딩 제어 신호에 응답하여 상기 제1 샘플링 커패시터에 저장된 센싱 전압을 상기 증폭기의 제1 입력 단자에 제공하는 홀딩 동작을 수행하고,
    상기 공유 채널의 샘플/홀드 회로에서 제2 홀딩 스위치가 제2 홀딩 제어 신호에 응답하여 상기 제2 샘플링 커패시터에 저장된 레퍼런스 전압을 상기 증폭기의 제2 입력 단자에 제공하는 홀딩 동작을 수행하고,
    상기 증폭부에서 상기 제1 및 제2 피드백 스위치가 증폭 제어 신호에 응답하여 턴-온되어 상기 제1 입력 단자에 제공된 상기 각 센싱 전압과 상기 제2 입력 단자에 제공된 상기 레퍼런스 전압을 차동 증폭하여 출력하는 증폭 동작을 수행하는 멀티 센싱 회로의 센싱 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 리셋 제어 신호와 상기 제2 샘플링 제어 신호는 동일 주기 및 동일 위상을 갖는 클럭 펄스 형태로 공급되고,
    상기 제2 홀딩 제어 신호는 상기 제2 샘플링 제어 신호와 동일 주기 및 반대 위상을 갖는 클럭 펄스 형태로 공급되는 멀티 센싱 회로의 센싱 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 샘플링 제어 신호가 액티브되는 상기 샘플링 기간 중 후반부와, 상기 제1, 제2, 제3 리셋 신호 및 상기 제2 샘플링 제어 신호의 액티브 기간이 중첩되는 멀티 센싱 회로의 센싱 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 리셋 기간마다 상기 제1, 제2, 제3 리셋 신호 및 상기 제2 샘플링 제어 신호가 액티브 되고,
    상기 각 센싱 채널의 홀딩/증폭 기간마다 상기 제2 홀딩 제어 신호 및 상기 증폭 제어 신호가 액티브되고, 상기 제2 홀딩 제어 신호는 상기 복수 센싱 채널에서 순차적으로 액티브되는 멀티 센싱 회로의 센싱 방법.
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