KR20220150052A - Optical image sensor integrated display device and its operation method - Google Patents

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KR20220150052A
KR20220150052A KR1020210057271A KR20210057271A KR20220150052A KR 20220150052 A KR20220150052 A KR 20220150052A KR 1020210057271 A KR1020210057271 A KR 1020210057271A KR 20210057271 A KR20210057271 A KR 20210057271A KR 20220150052 A KR20220150052 A KR 20220150052A
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transistor
electrode
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sensing
signal
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KR1020210057271A
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한건희
김학진
지광환
김상우
김태형
정종호
서기원
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엘지디스플레이 주식회사
연세대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an optical sensor-integrated display device capable of embodying a display light emitting element and a light detection element sensing the brightness thereof in one single pixel, and an operation method thereof. To achieve the purpose, in the optical sensor-integrated display device in accordance with the present invention, one single pixel (PX) has a structure in which a light detection element (PD) is connected to a first power line (ELVDD), has a light emitting element (OLED) is connected to a second power line (ELVSS), the light detection device (PD) is turned on through a sensing transistor (TP), the light emitting element (OLED) is turned on through the first and second light emitting control transistors (TE1, TE2), and a driving transistor (TD) is connected between the sensing transistor (TP) and the first and second light emitting control transistors (TE1, TE2). Therefore, the present invention can perform both a display mode and an image detection mode through one single pixel, thereby minimizing a performance deterioration in the display.

Description

광학센서 일체형 표시 장치 및 그 동작 방법{Optical image sensor integrated display device and its operation method}Optical image sensor integrated display device and its operation method

본 발명은 하나의 픽셀(pixel) 내에 객체(object)의 이미지를 디스플레이하는 발광 소자와 그 밝기를 감지하는 광감지 소자를 함께 구현할 수 있도록 하는 광학센서 일체형 표시 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical sensor-integrated display device capable of realizing a light emitting device for displaying an image of an object in one pixel and a light sensing device for sensing its brightness, and an operating method thereof.

최근, 스마트 폰이나 태블릿 PC 등을 비롯한 표시 장치가 다방면으로 활용되고 있다. 일 예로, 표시 장치는 사용자의 지문이나 주변 환경을 인식하거나, 스캐너 기능 등의 다양한 기능을 지원하도록 제조되고 있다. 이에 따라, 광학 이미지 센서를 내장한 표시 장치가 보편화되고 있다. In recent years, display devices such as smart phones and tablet PCs have been utilized in various fields. For example, the display device is manufactured to recognize a user's fingerprint or surrounding environment, or to support various functions such as a scanner function. Accordingly, a display device incorporating an optical image sensor has become common.

일 예에 따른 표시 장치는 이미지 센서 픽셀을 디스플레이 픽셀 사이에 삽입하고, 게이트 드라이버를 통해 로우 라인(row line)에서 데이터를 입력할 디스플레이 픽셀을 선택하고, 센서 드라이버를 통해 센서 값을 읽을 이미지 픽셀을 선택한다. 선택된 디스플레이 픽셀에 연결된 컬럼 라인(column line)은 디스플레이 픽셀에 입력할 값으로 구동되어 디스플레이 픽셀에 데이터를 입력하고, 선택된 이미지 픽셀에 연결된 컬럼 라인은 이미지 센서에 저장된 값으로 구동되어 센서의 값을 읽어낸다. 따라서 각 이미지 센서 픽셀은 디스플레이 픽셀과 독립된 컬럼 라인과 연결되어 있어야 하므로 추가적인 면적이 필요하다.A display device according to an example inserts an image sensor pixel between display pixels, selects a display pixel to input data from a row line through a gate driver, and selects an image pixel from which a sensor value is to be read through a sensor driver choose A column line connected to the selected display pixel is driven by the value to be input to the display pixel to input data to the display pixel, and the column line connected to the selected image pixel is driven by the value stored in the image sensor to read the sensor value. pay Therefore, since each image sensor pixel must be connected to a column line independent of the display pixel, additional area is required.

다른 일 예에 따른 표시 장치는 이미지 센서 픽셀을 디스플레이 픽셀들 간에 삽입하고, 가로 로우 라인(row line)이 선택되면 그 로우 라인에 해당되는 디스플레이 픽셀과 이미지 센서 픽셀이 동시에 선택되고, 선택된 디스플레이 픽셀에 연결된 컬럼 라인(column line)은 디스플레이 픽셀에 입력할 값으로 구동되어 디스플레이 픽셀에 데이터를 입력하고, 선택된 이미지 픽셀에 연결된 컬럼 라인은 이미지 센서에 저장된 값으로 구동되어 센서의 값을 읽어낸다. 따라서 각 이미지 센서 픽셀은 디스플레이 픽셀과 독립된 컬럼 라인과 연결되어 있어야 하므로 추가적인 면적이 필요하다.In a display device according to another embodiment, an image sensor pixel is inserted between display pixels, and when a horizontal row line is selected, a display pixel and an image sensor pixel corresponding to the row line are simultaneously selected, and the image sensor pixel is selected in the selected display pixel. A connected column line is driven by a value to be input to a display pixel to input data to the display pixel, and a column line connected to the selected image pixel is driven by a value stored in the image sensor to read the sensor value. Therefore, since each image sensor pixel must be connected to a column line independent of the display pixel, additional area is required.

전술한 표시 장치들은, 이미지 센서 픽셀의 구성 요소 전부를 디스플레이 픽셀에 통합할 경우 많은 추가적인 면적이 필요하다. 즉, 포토 다이오드(PD) 뿐만이 아니라 제어를 위한 스위치들이 포함되어야 하고, 포토 다이오드(PD)에 저장된 값을 읽기 위한 소스 팔로워(source-follower) 트랜지스터가 필요하고, 제어 신호를 위한 추가적인 로우 라인이 필요하며, 포토 다이오드(PD)의 값을 읽기 위한 추가적인 컬럼 라인이 필요하다.The above-described display devices require a large amount of additional area when all of the components of the image sensor pixel are integrated into the display pixel. That is, switches for control as well as the photodiode PD must be included, a source-follower transistor for reading a value stored in the photodiode PD is required, and an additional low line for a control signal is required. and an additional column line for reading the value of the photodiode PD is required.

또한, 전술한 표시 장치들은, 이미지 센서의 동작을 위해 소스 팔로워 트랜지스터의 임계(threshold) 전압 가변(variation)과 포토 다이오드(PD)의 리셋(reset) 전압을 보상하는 상관 이중 샘플링(correlated double sampling; CDS)이 필수적이다. 이때, 포토 다이오드(PD)의 리셋 전압을 보상하는 과정이 추가될 경우 추가적인 복잡한 제어가 필요하고, 상관 이중 샘플링을 수행하기 위해 디스플레이보다 빠른 속도로 이미지 픽셀이 동작해야 하거나, 상관 이중 샘플링을 수행하지 않을 경우에 매우 낮은 이미지 품질을 얻는 문제점이 있다. In addition, the above-described display devices include correlated double sampling for compensating for a threshold voltage variation of a source follower transistor and a reset voltage of a photodiode PD for an operation of an image sensor; CDS) is essential. At this time, if the process of compensating the reset voltage of the photodiode (PD) is added, additional complicated control is required, and image pixels must operate at a faster speed than the display to perform correlated double sampling, or correlated double sampling is not performed. Otherwise, there is a problem of obtaining very low image quality.

이에, 본 명세서의 발명자는 전술한 문제점을 해결하기 위해, 표시 장치에서 하나의 픽셀에 대하여 디스플레이(Display) 모드 및 이미징(imaging) 모들 모두 수행할 수 있는 복합 픽셀(hybrid pixel)로 구현하는 광학센서 일체형 표시 장치를 발명하였다.Accordingly, the inventor of the present specification, in order to solve the above-described problem, an optical sensor implemented as a hybrid pixel capable of performing both display mode and imaging mode for one pixel in a display device An integrated display device was invented.

또한, 본 명세서의 발명자들은, 디스플레이 픽셀과 이미지 센서 픽셀의 구성 요소 공유를 통한 픽셀 면적을 최적화하고, 상관 이중 샘플링(CDS) 과정을 포함한 이미지 센서 동작을 통해 높은 품질의 이미지를 획득하고, 두 동작의 리셋(reset) 과정을 통합시킴으로써 구동 과정의 수를 줄이고 픽셀의 구동 속도를 증가시킬 수 있도록 하는 광학센서 일체형 표시 장치의 동작 방법을 발명하였다.In addition, the inventors of the present specification optimize the pixel area by sharing components of the display pixel and the image sensor pixel, and obtain a high-quality image through the image sensor operation including the correlated double sampling (CDS) process, A method of operating an optical sensor integrated display device that reduces the number of driving processes and increases a driving speed of a pixel by integrating a reset process of .

상기한 본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The above-mentioned objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the examples of the present invention. will be. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the appended claims.

본 발명의 일 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치를 제공할 수 있다. 상기 광학센서 일체형 표시 장치는, 하나의 화소(PX) 내에 광감지 소자(PD)의 일측에 제1 전원선(ELVDD)이 연결되고, 발광 소자(OLED)의 일측에 제2 전원선(ELVSS)이 연결되고, 상기 발광 소자의 다른 측과 상기 제1 전원선 사이에 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)가 직렬로 연결되고, 상기 제1 발광 제어 트랜지스터와 상기 제2 발광 제어 트랜지스터 사이에 구동 트랜지스터(TD)가 연결되고, 상기 구동 트랜지스터와 상기 제1 발광 제어 트랜지스터의 연결점과 상기 광감지 소자의 다른 측 사이에 감지 트랜지스터(TP)가 연결되고, 상기 구동 트랜지스터와 상기 제2 발광 제어 트랜지스터의 사이에 리드아웃 라인(RO)이 연결될 수 있다.An optical sensor integrated display device according to an embodiment of the present invention can be provided. In the optical sensor integrated display device, a first power line ELVDD is connected to one side of the light sensing element PD in one pixel PX, and a second power line ELVSS is connected to one side of the light emitting element OLED. is connected, first and second light emission control transistors TE1 and TE2 are connected in series between the other side of the light emitting device and the first power line, and the first light emission control transistor and the second light emission control transistor A driving transistor TD is connected therebetween, and a sensing transistor TP is connected between a connection point between the driving transistor and the first emission control transistor and the other side of the light sensing element, and the driving transistor and the second light emission A readout line RO may be connected between the control transistors.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치의 동작 방법을 제공할 수 있다. 상기 광학센서 일체형 표시 장치의 동작 방법은, 디스플레이 모드에서, 발광(하이) 신호가 발광 신호선을 통해 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)에 인가되어 턴 온 됨에 따라 상기 구동 트랜지스터가 구동되는 단계; 상기 제1 전원선으로부터 제1 전원이 상기 제1 발광 제어 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터 및 상기 제2 발광 제어 트랜지스터를 경유해 공급됨에 따라 상기 발광 소자가 발광되는 단계; 상기 광감지 소자가 상기 발광 소자에서 발광되는 빛을 수광하여 광전하를 발생시키는 단계; 상기 광감지 소자에서 발생된 광전하가 상기 제1 전원선과 상기 구동 트랜지스터의 사이에 상기 광감지 소자에 대하여 병렬로 연결된 스토리지 캐패시터에 저장되는 단계; 상기 디스플레이 모드에서 이미지 감지 모드로 전환되어, 상기 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)가 턴 오프되고, 감지 트랜지스터(TP)가 감지 신호선을 통해 인가된 감지 신호에 의해 구동되는 단계; 및 상기 광감지 소자의 전압과 상기 스토리지 캐패시터의 전압에 의해 상기 구동 트랜지스터가 구동되고, 상기 구동 트랜지스터에 연결된 리드아웃 라인(RO)을 통해 상기 광감지 소자의 밝기값에 따른 전압값이 출력되는 단계로 진행될 수 있다.Also, it is possible to provide a method of operating an optical sensor integrated display device according to an embodiment of the present invention. In the method of operating the optical sensor integrated display device, in the display mode, the driving transistor is driven as a light emission (high) signal is applied to the first and second light emission control transistors TE1 and TE2 through the light emission signal line to be turned on. becoming a step; emitting light from the first power line as a first power is supplied through the first light emission control transistor, the driving transistor, and the second light emission control transistor; generating, by the photo-sensing element, a photocharge by receiving light emitted from the light-emitting element; storing the photocharges generated by the photo-sensing device in a storage capacitor connected in parallel with the photo-sensing device between the first power line and the driving transistor; switching from the display mode to the image sensing mode, turning off the first and second light emission control transistors TE1 and TE2, and driving the sensing transistor TP by a sensing signal applied through a sensing signal line; and driving the driving transistor by the voltage of the photo-sensing element and the voltage of the storage capacitor, and outputting a voltage value according to the brightness value of the photo-sensing element through a readout line RO connected to the driving transistor can proceed with

본 발명의 실시 예에 따라, 전압 구동(voltage driving) 방식으로 구동되는 디스플레이 픽셀(display pixel)에 이미징 픽셀(imaging pixel)을 도입하여 디스플레이 전면에서 이미지를 획득할 수 있도록 하는 하이브리드(hybrid) 픽셀을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a hybrid pixel that can acquire an image from the front of the display by introducing an imaging pixel to a display pixel driven by a voltage driving method can provide

또한, 본 발명은, 기존의 디스플레이 제어 신호선(display control signal line)만을 이용해 제어(control) 및 리드아웃(readout) 되도록 구성하고, 1 개의 컬럼 라인(column line)을 도입함으로써 in-pixel TR의 수를 줄이거나 디스플레이/이미징(display/imaging)의 동시 동작(operation)을 수행할 수 있다.In addition, in the present invention, the number of in-pixel TRs is configured to be controlled and readout using only an existing display control signal line, and one column line is introduced. may be reduced or a simultaneous operation of display/imaging may be performed.

또한, 본 발명은, 디스플레이 픽셀의 포토 다이오드 연결 트랜지스터를 이미지 센서 픽셀 동작의 소스 팔로워(source-follower) 트랜지스터로 사용하고, 이미지 획득 과정에서의 리셋 과정(reset phase)을 디스플레이의 리셋 과정과 통합함으로써 필요한 트랜지스터의 개수를 최소화 할 수 있다. In addition, the present invention uses the photodiode-connected transistor of the display pixel as a source-follower transistor of the image sensor pixel operation, and integrates the reset phase in the image acquisition process with the reset process of the display. The number of necessary transistors can be minimized.

또한, 본 발명은, 하이브리드 픽셀에 대하여, 주변 픽셀의 선택(select) 신호, 초기 로우 라인(Initial row line)의 신호, 및 별도의 추가된 로우 라인의 신호에 의해 소스 팔로워 트랜지스터를 동작시키고, 데이터 입출력은 2 개의 컬럼 라인으로 동시에 이루어질 수도, 1 개의 컬럼 라인을 공유하여 모드를 변경해 가며 이루어질 수 있다.In addition, for the hybrid pixel, the source follower transistor is operated by a select signal of a neighboring pixel, a signal of an initial row line, and a signal of a separately added row line, and data I/O may be performed simultaneously with two column lines, or may be performed while changing modes by sharing one column line.

또한, 본 발명은, 디스플레이 픽셀과 이미지 센서 픽셀의 구성 요소 공유를 통한 픽셀 면적을 최적화 할 수 있다.In addition, the present invention can optimize the pixel area by sharing the components of the display pixel and the image sensor pixel.

또한, 본 발명은, 상관 이중 샘플링(CDS) 과정을 포함한 이미지 센서 동작을 통해 높은 품질의 이미지를 획득할 수 있다.In addition, according to the present invention, a high-quality image may be obtained through an image sensor operation including a correlated double sampling (CDS) process.

또한, 본 발명은, 디스플레이 및 광 감지에 대한 두 동작의 리셋(reset) 과정을 통합시킴으로써 구동 과정 수를 줄이고 픽셀의 구동 속도를 증가시키는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of reducing the number of driving processes and increasing the driving speed of the pixel by integrating the reset process of two operations for display and light sensing.

본 명세서의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present specification are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, the specific effects of the present invention will be described together while describing specific details for carrying out the invention below.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치에서 하나의 화소 구성을 나타낸 회로도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치의 디스플레이 모드 시 동작을 나타낸 회로 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치에서 하나의 화소 구성을 나타낸 회로도이다.
도 8 내지 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치의 디스플레이 모드 시 동작을 나타낸 회로 구성도이다.
도 14 내지 도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치의 이미지 감지 모드 시 동작을 나타낸 회로 구성도이다.
도 20A 내지 도 20C는 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치에서 광감지 소자(PD)를 온(ON)시키는 3 가지 방식을 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치의 컬럼 라인을 구성하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 23A 내지 도 23D는 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치를 30×30 픽셀로 시뮬레이션하여 얻은 OLED 빛의 세기를 나타낸 그래프이다.
1 is a configuration diagram schematically showing the overall configuration of an optical sensor integrated display device according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram illustrating the configuration of one pixel in the optical sensor integrated display device according to the first embodiment of the present invention.
3 to 6 are circuit diagrams illustrating an operation in a display mode of an optical sensor integrated display device according to an embodiment of the present invention.
7 is a circuit diagram illustrating the configuration of one pixel in the optical sensor integrated display device according to the second embodiment of the present invention.
8 to 13 are circuit diagrams illustrating an operation in a display mode of an optical sensor integrated display device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
14 to 19 are circuit diagrams illustrating an operation in an image sensing mode of an optical sensor integrated display device according to a second embodiment of the present invention.
20A to 20C are diagrams illustrating three methods of turning on the light sensing element PD in the optical sensor integrated display device according to an embodiment of the present invention.
21 is a diagram illustrating a method of configuring a column line of an optical sensor integrated display device according to an embodiment of the present invention.
22 is an operation flowchart illustrating a method of operating an optical sensor integrated display device according to an embodiment of the present invention.
23A to 23D are graphs showing the intensity of OLED light obtained by simulating the optical sensor integrated display device according to an embodiment of the present invention with 30×30 pixels.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features and advantages will be described below in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar components.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다. Also, when it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but other components are “interposed” between each component. It is to be understood that “or, each component may be “connected”, “coupled” or “connected” through another component.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치 및 그 동작 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, an optical sensor integrated display device and an operating method thereof according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically showing the overall configuration of an optical sensor integrated display device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치(100)는, 휘도 제어부(10)를 비롯하여 다수의 화소(PX)가 정의되는 표시패널(20)과, 표시패널(20)과 연결된 스캔 구동부(30), 데이터 구동부(40), 발광 제어부(50), 전원부(60) 및 타이밍 제어부(70)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an optical sensor integrated display device 100 according to an embodiment of the present invention includes a display panel 20 in which a plurality of pixels PX are defined, including a luminance controller 10 , and the display panel 20 . ) and may include a scan driver 30 , a data driver 40 , a light emission controller 50 , a power supply unit 60 , and a timing controller 70 .

또한, 광학센서 일체형 표시 장치(100)는 도시하지는 않았지만 표시 영역, 비표시 영역 및 벤딩(Bending) 영역을 포함할 수 있다.Also, although not illustrated, the optical sensor integrated display device 100 may include a display area, a non-display area, and a bending area.

휘도 제어부(10)는 복수의 감마 데이터들을 각각 포함하는 복수의 감마 세트들 중에서 선택되는 하나의 감마 세트를 데이터 구동부(40)에 제공하고, 선택된 감마 세트에 대응하는 디밍 데이터를 발광 제어부(50)에 제공할 수 있다.The luminance controller 10 provides one gamma set selected from among a plurality of gamma sets each including a plurality of gamma data to the data driver 40 , and provides dimming data corresponding to the selected gamma set to the light emission controller 50 . can be provided to

표시패널(20)은 복수의 화소(PX)들을 포함할 수 있다. 이 때, 화소(PX)들 각각은 유기 발광 다이오드를 구비할 수 있다.The display panel 20 may include a plurality of pixels PX. In this case, each of the pixels PX may include an organic light emitting diode.

표시패널(20)은 복수의 게이트 배선(GL) 및 복수의 데이터 배선(DL)이 교차하여 배치되고, 각 교차점에서 각 화소(PX)를 정의할 수 있다.In the display panel 20 , a plurality of gate lines GL and a plurality of data lines DL are disposed to cross each other, and each pixel PX may be defined at each intersection.

즉, 표시패널(20)은 유기 기판 또는 플라스틱 기판 상에 서로 교차되도록 복수의 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)이 형성되고, 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)이 교차하는 지점에 각각 적(R), 녹(G) 및 청(B)에 해당하는 화소(PX)들이 정의된다. That is, in the display panel 20 , a plurality of gate lines GL and data lines DL are formed to cross each other on an organic substrate or a plastic substrate, and a point where the gate lines GL and data lines DL cross each other. Pixels PX corresponding to red (R), green (G), and blue (B) are defined in .

하나 이상의 화소 중 하나의 화소(PX; 110)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 전원선(ELVDD)에 일 측이 연결된 광감지 소자(PD) 및 제2 전원선(ELVSS)에 일 측이 연결된 발광 소자(OLED)를 포함할 수 있다. 여기서, 하나의 화소(PX; 110)에 대한 구조는 도 2에서 좀 더 상세히 설명하기로 한다.As shown in FIG. 2 , one pixel PX 110 among the one or more pixels has a photo-sensing element PD having one side connected to the first power line ELVDD and one side connected to the second power line ELVSS. It may include a connected light emitting device (OLED). Here, the structure of one pixel PX 110 will be described in more detail with reference to FIG. 2 .

표시패널(20)의 각 배선(SL, DL)들은 표시패널(20)의 외곽에 형성된 스캔 구동부(30) 및 데이터 구동부(40)와 연결된다. 또한, 표시패널(20)에는 데이터 배선(DL)과 평행한 방향으로 형성되는 전원전압 공급배선(ELVDD, Vini, ELVSS)이 더 형성되어 각 화소들(PX)과 연결될 수 있다.Each of the wires SL and DL of the display panel 20 is connected to the scan driver 30 and the data driver 40 formed outside the display panel 20 . In addition, power supply voltage supply lines ELVDD, Vini, and ELVSS formed in a direction parallel to the data line DL may be further formed on the display panel 20 to be connected to the respective pixels PX.

또한, 도시하지는 않았지만 각 화소(PX)들은 적어도 하나의 유기전계 발광다이오드(OLED), 캐패시터(Cst), 스위칭 박막트랜지스터 및 구동 박막트랜지스터(TD)를 포함할 수 있다. 여기서, 유기전계 발광다이오드(OLED)는 제 1 전극(정공주입 전극)과 유기 화합물층 및 제 2 전극(전자주입 전극)으로 이루어질 수 있다.Also, although not shown, each pixel PX may include at least one organic light emitting diode OLED, a capacitor Cst, a switching thin film transistor, and a driving thin film transistor TD. Here, the organic light emitting diode (OLED) may include a first electrode (hole injection electrode), an organic compound layer, and a second electrode (electron injection electrode).

유기 화합물층은 실제 발광이 이루어지는 발광층 이외에 정공 또는 전자의 캐리어를 발광층까지 효율적으로 전달하기 위한 다양한 유기층들을 더 포함할 수 있다. 이러한 유기층들은 제 1 전극과 발광층 사이에 위치하는 정공 주입층 및 정공 수송층, 제 2 전극과 발광층 사이에 위치하는 전자 주입층 및 전자 수송층일 수 있다.The organic compound layer may further include various organic layers for efficiently transferring carriers of holes or electrons to the light emitting layer in addition to the light emitting layer in which light is actually emitted. These organic layers may be a hole injection layer and a hole transport layer positioned between the first electrode and the light emitting layer, and an electron injection layer and an electron transport layer positioned between the second electrode and the light emitting layer.

또한, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터들은 스캔 배선(SL) 및 제어신호 공급배선(CL)과 데이터 배선(DL)에 연결되며, 스캔 배선(SL)에 입력되는 게이트 전압에 따라 스위칭 박막트랜지스터들이 도통되고, 동시에 데이터 배선(DL)에 입력되는 데이터 전압을 구동 박막트랜지스터로 전송한다. 캐패시터는 박막트랜지스터와 전원공급배선 사이에 연결되며, 박막트랜지스터로부터 전송되는 데이터 전압으로 충전되어 1 프레임 동안 유지하게 된다.In addition, the switching and driving thin film transistors are connected to the scan line SL, the control signal supply line CL, and the data line DL, and the switching thin film transistors conduct according to the gate voltage input to the scan line SL, At the same time, the data voltage input to the data line DL is transmitted to the driving TFT. The capacitor is connected between the thin film transistor and the power supply wiring, is charged with the data voltage transmitted from the thin film transistor, and is maintained for one frame.

그리고, 구동 박막트랜지스터는 전원공급배선(VL)과 캐패시터에 연결되고, 게이트-소스 간 전압에 대응하는 드레인 전류를 유기전계 발광다이오드로 공급한다. 이에 따라 유기전계 발광다이오드는 드레인 전류에 의해 발광하게 된다. 여기서, 구동 박막트랜지스터는 게이트 전극과 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하며, 유기전계 발광다이오드의 애노드 전극은 구동 박막트랜지스터의 일 전극에 연결된다.The driving thin film transistor is connected to the power supply line VL and the capacitor, and supplies a drain current corresponding to the gate-source voltage to the organic light emitting diode. Accordingly, the organic light emitting diode emits light by the drain current. Here, the driving thin film transistor includes a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode, and the anode electrode of the organic light emitting diode is connected to one electrode of the driving thin film transistor.

스캔 구동부(30)는 복수의 스캔 배선(SL)에 스캔 신호를 인가한다. 즉, 스캔 구동부(30)는 게이트 제어 신호(GCS)에 대응하여 각 화소들(PX)에 게이트 전압을 하나의 수평선 단위씩 순차적으로 인가한다. 이러한 스캔 구동부(30)는 1 수평 기간마다 하이레벨의 게이트 전압을 순차적으로 출력하는 다수의 스테이지를 갖는 쉬프트 레지스터로 구현될 수 있다.The scan driver 30 applies a scan signal to the plurality of scan lines SL. That is, the scan driver 30 sequentially applies the gate voltage to each pixel PX in units of one horizontal line in response to the gate control signal GCS. The scan driver 30 may be implemented as a shift register having a plurality of stages that sequentially output a high-level gate voltage every one horizontal period.

데이터 구동부(40)는 복수의 데이터 배선(DL)에 데이터 신호를 인가한다. 즉, 데이터 구동부(40)는 타이밍 제어부(70)로부터 인가되는 디지털 파형의 영상 신호를 입력받아 화소(PX)가 처리할 수 있는 계조값을 갖는 아날로그 전압 형태의 데이터 전압으로 변환하고, 또한 입력되는 데이터 제어 신호(DCS)에 대응하여 데이터 배선(DL)을 통해 각 화소(PX)에 데이터 전압을 공급한다.The data driver 40 applies a data signal to the plurality of data lines DL. That is, the data driver 40 receives an image signal of a digital waveform applied from the timing controller 70 and converts it into an analog voltage type data voltage having a grayscale value that the pixel PX can process, and also A data voltage is supplied to each pixel PX through the data line DL in response to the data control signal DCS.

여기서, 데이터 구동부(40)는 기준전압 공급부(미도시)로부터 공급되는 다수의 기준전압을 이용하여 영상 신호를 데이터 전압으로 변환하게 된다.Here, the data driver 40 converts an image signal into a data voltage using a plurality of reference voltages supplied from a reference voltage supply unit (not shown).

발광 제어부(50)는 발광 제어 신호를 복수의 화소들에 인가한다.The emission control unit 50 applies the emission control signal to the plurality of pixels.

전원부(60)는 고전원 전압(ELVDD), 저전원 전압(ELVSS) 및 초기화 전압(Vini)을 각 화소들에 공급한다. 본 발명의 실시예에서 고전원 전압(ELVDD)을 제1 전압이라 칭하고, 저전원 전압(ELVSS)을 제2 전압이라 칭하며, 초기화 전압(Vini)을 제3 전압이라 칭할 수 있다.The power supply unit 60 supplies the high power supply voltage ELVDD, the low power supply voltage ELVSS, and the initialization voltage Vini to each pixel. In an embodiment of the present invention, the high power voltage ELVDD may be referred to as a first voltage, the low power voltage ELVSS may be referred to as a second voltage, and the initialization voltage Vini may be referred to as a third voltage.

타이밍 제어부(70)는 스캔 구동부(30) 및 데이터 구동부(40)를 제어한다. 즉, 타이밍 제어부(70)는 외부로부터 인가되는 영상 신호와, 클럭 신호, 수직 및 수평 동기신호 등의 타이밍 신호를 인가받아, 게이트 제어 신호(GCS) 및 데이터 제어 신호(DCS)를 생성한다.The timing controller 70 controls the scan driver 30 and the data driver 40 . That is, the timing controller 70 receives an externally applied image signal, a clock signal, and a timing signal such as vertical and horizontal synchronization signals, and generates a gate control signal GCS and a data control signal DCS.

여기서, 수평 동기신호는 화면의 한 라인을 표시하는 데 걸리는 시간을 나타내고, 수직 동기신호는 한 프레임의 화면을 표시하는 데 걸리는 시간을 나타낸다. 또한, 클록 신호는 게이트 및 각 구동부의 제어신호의 생성 기준이 되는 신호이다.Here, the horizontal sync signal represents the time taken to display one line of the screen, and the vertical sync signal represents the time it takes to display the screen of one frame. In addition, the clock signal is a signal serving as a reference for generating control signals for the gate and each driver.

한편, 도시하지는 않았지만, 타이밍 제어부(70)는 외부의 시스템과 소정의 인터페이스를 통해 연결되어 그로부터 출력되는 영상 관련 신호와 타이밍 신호를 잡음 없이 고속으로 수신하게 된다. 이러한 인터페이스로는 LVDS(Low Voltage Differential Signal) 방식 또는 TTL(Transistor-Transistor Logic) 인터페이스 방식 등이 이용될 수 있다.Meanwhile, although not shown, the timing controller 70 is connected to an external system through a predetermined interface and receives an image related signal and a timing signal output therefrom at high speed without noise. As such an interface, a Low Voltage Differential Signal (LVDS) method or a Transistor-Transistor Logic (TTL) interface method may be used.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치에서 하나의 화소 구성을 나타낸 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating the configuration of one pixel in the optical sensor integrated display device according to the first embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하나의 화소(110)는, 광감지 소자(PD), 발광 소자(OLED), 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2), 구동 트랜지스터(TD), 감지 트랜지스터(TP), 스토리지 캐패시터(Cst), 제1 및 제2 리드아웃 라인(RO1, RO2) 및 제1 내지 제5 선택 트랜지스터(TS1~TS5)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , one pixel 110 according to the first embodiment of the present invention includes a photo-sensing device PD, a light emitting device OLED, first and second light emission control transistors TE1 and TE2; It may include a driving transistor TD, a sensing transistor TP, a storage capacitor Cst, first and second readout lines RO1 and RO2 , and first to fifth selection transistors TS1 to TS5 .

광감지 소자(PD)는 일 측이 제1 전원선(ELVDD)에 연결되고, 다른 측이 감지 트랜지스터(TP)에 연결될 수 있다. 광감지 소자(PD)는 수광량에 대응하는 전기적 신호를 발생하기 위한 것으로서, 일 예로 포토 다이오드일 수 있다. 실시예에 따라, 포토 다이오드는 PIN 다이오드, APD 다이오드 등을 비롯하여 다양한 종류의 포토 다이오드들 중 하나일 수 있으며, 그 종류가 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 광감지 소자(PD)는 제1 전원선(ELVDD)에 연결된 스토리지 캐패시터(Cst)에 대하여 제1 전원선(ELVDD)에 병렬로 연결된 포토 다이오드로 구성될 수 있다. 이러한 광 감지 소자(PD)는 광이 입사될 수 있는 수광부를 포함하며, 입사 광에 대응하여 광전하를 발생한다.One side of the photo-sensing element PD may be connected to the first power line ELVDD, and the other side may be connected to the sensing transistor TP. The photo-sensing element PD is for generating an electrical signal corresponding to the amount of light received, and may be, for example, a photodiode. According to an embodiment, the photodiode may be one of various types of photodiodes, including a PIN diode, an APD diode, and the like, and the type is not particularly limited. For example, the photo-sensing device PD may include a photodiode connected in parallel to the first power line ELVDD with respect to the storage capacitor Cst connected to the first power line ELVDD. The photo-sensing device PD includes a light receiving unit to which light is incident, and generates photocharges in response to the incident light.

여기서, 발광 소자(OLED)는 예를 들면, 유기전계 발광다이오드를 포함할 수 있다. 유기전계 발광다이오드는 제 1 전극(정공주입 전극)과 유기 화합물층 및 제 2 전극(전자주입 전극)으로 이루어질 수 있다.Here, the light emitting device (OLED) may include, for example, an organic light emitting diode. The organic light emitting diode may include a first electrode (hole injection electrode), an organic compound layer, and a second electrode (electron injection electrode).

유기 화합물층은 실제 발광이 이루어지는 발광층 이외에 정공 또는 전자의 캐리어를 발광층까지 효율적으로 전달하기 위한 다양한 유기층들을 더 포함할 수 있다. 이러한 유기층들은 제 1 전극과 발광층 사이에 위치하는 정공 주입층 및 정공 수송층, 제 2 전극과 발광층 사이에 위치하는 전자 주입층 및 전자 수송층일 수 있다.The organic compound layer may further include various organic layers for efficiently transferring carriers of holes or electrons to the light emitting layer in addition to the light emitting layer in which light is actually emitted. These organic layers may be a hole injection layer and a hole transport layer positioned between the first electrode and the light emitting layer, and an electron injection layer and an electron transport layer positioned between the second electrode and the light emitting layer.

구동 트랜지스터(TD)는 제1 발광 제어 트랜지스터(TE1)와 제2 발광 제어 트랜지스터(TE2)의 사이에 연결되고, 데이터 구동부(40)에서 전달되는 데이터 신호(DATA)에 기초하여 발광 소자(OLED)를 흐르는 전류(iD)를 조절할 수 있다. 이 때, 전류(iD)의 크기에 따라 발광 소자(OLED)의 휘도가 조절될 수 있다. The driving transistor TD is connected between the first emission control transistor TE1 and the second emission control transistor TE2 , and based on the data signal DATA transmitted from the data driver 40 , the light emitting device OLED The current (iD) flowing through can be adjusted. In this case, the luminance of the light emitting device OLED may be adjusted according to the magnitude of the current iD.

발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)는 구동 트랜지스터(TD) 및 발광 소자(OLED)와 연결되어 발광 소자(OLED)의 발광을 제어할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)는 발광 소자(OLED)의 다른 측과 제1 전원선(ELVDD) 사이에 직렬로 연결되어, 발광 소자(OLED)의 발광을 제어할 수 있다.The light emission control transistors TE1 and TE2 may be connected to the driving transistor TD and the light emitting device OLED to control light emission of the light emitting device OLED. That is, the first and second light emission control transistors TE1 and TE2 may be connected in series between the other side of the light emitting device OLED and the first power line ELVDD to control the light emission of the light emitting device OLED. have.

구체적으로, 발광 제어 라인으로부터 공급되는 발광 제어 신호(Emss'n)에 응답하여, 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)가 턴-온되면 구동 트랜지스터(TD)에 흐르는 전류가 발광 소자(OLED)로 전달되어 발광 소자(OLED)가 발광할 수 있고, 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)가 턴-오프되면 구동 트랜지스터(TD)에 흐르는 전류가 발광 소자(OLED)로 전달되지 않아 발광 소자(OLED)가 발광하지 않을 수 있다. Specifically, in response to the emission control signal Emss'n supplied from the emission control line, when the emission control transistors TE1 and TE2 are turned on, the current flowing through the driving transistor TD is transferred to the light emitting device OLED. Thus, the light emitting element OLED can emit light, and when the light emission control transistors TE1 and TE2 are turned off, the current flowing through the driving transistor TD is not transferred to the light emitting element OLED so that the light emitting element OLED emits light. may not

이와 같이, 구동 트랜지스터(TD)에서 공급되는 전류(iD)의 크기 및 발광 트랜지스터(TE1, TE2)가 턴-온 되는 시간에 의해 발광 소자(OLED)의 휘도가 결정될 수 있다.As such, the luminance of the light emitting device OLED may be determined by the amount of the current iD supplied from the driving transistor TD and the time when the light emitting transistors TE1 and TE2 are turned on.

감지 트랜지스터(TP)는 구동 트랜지스터(TD)와 제1 발광 제어 트랜지스터(TE1)의 연결점(l)과 광감지 소자(PD)의 다른 측 사이에 연결될 수 있다. 즉, 감지 트랜지스터(TP)는, 제1 전극이 광감지 소자(PD)의 다른 측에 연결되고, 제2 전극이 구동 트랜지스터(TD)와 스토리지 캐패시터(Cst)의 연결점(e)에 연결되고, 제3 전극이 감지 신호선(~(Emss'n))에 연결될 수 있다.The sensing transistor TP may be connected between the connection point l between the driving transistor TD and the first emission control transistor TE1 and the other side of the photo sensing device PD. That is, in the sensing transistor TP, the first electrode is connected to the other side of the photo-sensing element PD, and the second electrode is connected to the connection point e of the driving transistor TD and the storage capacitor Cst, The third electrode may be connected to the sensing signal line ~(Emss'n).

광감지 소자(PD)는 포토 다이오드를 포함하고, 포토 다이오드의 제1 전극은 제1 전원선(ELVDD)에 연결되고, 포토 다이오드의 제2 전극은 감지 트랜지스터(TP)의 제1 전극에 연결될 수 있다.The photo-sensing element PD may include a photodiode, a first electrode of the photodiode may be connected to the first power line ELVDD, and a second electrode of the photodiode may be connected to a first electrode of the sensing transistor TP. have.

스토리지 캐패시터(Cst)는 제1 전원선(ELVDD)과 구동 트랜지스터(TD)의 사이에서 광감지 소자(PD)에 대하여 병렬로 연결되고, 광감지 소자(PD)에 의해 발생한 광전하를 충전한다.The storage capacitor Cst is connected in parallel with the photo-sensing device PD between the first power line ELVDD and the driving transistor TD, and charges photocharges generated by the photo-sensing device PD.

제1 발광 제어 트랜지스터(TE1)는, 제1 전극이 구동 트랜지스터(TD)의 제2 전극에 연결되고, 제2 전극이 발광 소자(OLED)의 다른 측에 연결되고, 제3 전극이 제2 발광 제어 트랜지스터(TE2)의 제3 전극에 연결될 수 있다.In the first light emission control transistor TE1 , a first electrode is connected to a second electrode of the driving transistor TD, a second electrode is connected to the other side of the light emitting device OLED, and a third electrode is connected to the second light emission. It may be connected to the third electrode of the control transistor TE2 .

제2 발광 제어 트랜지스터(TE2)는, 제1 전극이 제1 전원선(ELVDD)에 연결되고, 제2 전극이 구동 트랜지스터(TD)의 제1 전극에 연결되고, 제3 전극이 제1 발광 제어 트랜지스터(TE1)의 제3 전극에 연결될 수 있다.The second light emission control transistor TE2 has a first electrode connected to the first power line ELVDD, a second electrode connected to the first electrode of the driving transistor TD, and a third electrode connected to the first light emission control transistor TE2 It may be connected to the third electrode of the transistor TE1.

제1 발광 제어 트랜지스터(TE1)의 제3 전극과 제2 발광 제어 트랜지스터(TE2)의 제3 전극 간의 연결점(m)에 발광 신호선(Emss'n)이 연결될 수 있다.The emission signal line Emss'n may be connected to a connection point m between the third electrode of the first emission control transistor TE1 and the third electrode of the second emission control transistor TE2 .

제1 리드아웃 라인(RO1)은 제4 선택 트랜지스터(TS4)와 제1 전원선(ELVDD) 사이에 연결되고, 제2 리드아웃 라인(RO2)은 제5 선택 트랜지스터(TS5)와 데이터 전압(Vdata) 라인에 연결된다. 예를 들면, 제1 리드아웃 라인(RO1)에는 데이터 전압(Vdata)이 연결되고, 제2 리드아웃 라인(RO2)에는 고전위 전압(VDD)이 연결될 수 있다.The first readout line RO1 is connected between the fourth selection transistor TS4 and the first power line ELVDD, and the second readout line RO2 is connected to the fifth selection transistor TS5 and the data voltage Vdata. ) is connected to the line. For example, the data voltage Vdata may be connected to the first readout line RO1 , and the high potential voltage VDD may be connected to the second readout line RO2 .

제1 선택 트랜지스터(TS1)는 제1 전극이 스토리지 캐패시터(Cst)와 구동 트랜지스터(TD)의 연결점(d)에 연결되고, 제2 전극이 초기 전원(Initial) 라인에 연결되며, 제3 전극이 n번째 선택라인(SEL[n])에 연결될 수 있다.The first selection transistor TS1 has a first electrode connected to the connection point d of the storage capacitor Cst and the driving transistor TD, a second electrode connected to an initial power line, and a third electrode It may be connected to the n-th selection line SEL[n].

제2 선택 트랜지스터(TS2)는 제1 전극이 제1 선택 트랜지스터(TS1)의 제2 전극에 연결되고, 제2 전극이 구동 트랜지스터(TD)와 제1 발광 제어 트랜지스터(TE1)의 연결점(k)에 연결되고, 제3 전극이 (n-1)번째 선택라인(SEL[n-1])에 연결될 수 있다.The second selection transistor TS2 has a first electrode connected to a second electrode of the first selection transistor TS1 and a second electrode connected to a connection point k between the driving transistor TD and the first emission control transistor TE1. , and the third electrode may be connected to the (n-1)-th selection line SEL[n-1].

제3 선택 트랜지스터(TS3)는 제1 전극이 감지 트랜지스터(TP)의 제2 전극에 연결되며, 제2 전극이 구동 트랜지스터(TD)와 제1 발광 제어 트랜지스터(TE1)의 연결점(l)에 연결되고, 제3 전극이 (n+1)번째 선택라인(SEL[n+1])에 연결될 수 있다.The third selection transistor TS3 has a first electrode connected to the second electrode of the sensing transistor TP, and a second electrode connected to the connection point l between the driving transistor TD and the first emission control transistor TE1. and the third electrode may be connected to the (n+1)-th selection line SEL[n+1].

제4 선택 트랜지스터(TS4)는 제1 전극이 구동 트랜지스터(TD)와 제2 발광 제어 트랜지스터(TE2)의 연결점(g)에 연결되고, 제2 전극이 리드아웃(RO) 라인에 연결되며, 제3 전극이 (n-1)번째 선택라인(SEL[n-1])에 연결될 수 있다.The fourth selection transistor TS4 has a first electrode connected to the connection point g between the driving transistor TD and the second emission control transistor TE2, and a second electrode connected to the readout line RO, The third electrode may be connected to the (n-1)-th selection line SEL[n-1].

제5 선택 트랜지스터(TS5)는 제1 전극이 구동 트랜지스터(TD)와 제2 발광 제어 트랜지스터(TE2)의 연결점(f)에 연결되고, 제2 전극이 리드아웃(RO) 라인에 연결되며, 제3 전극이 (n+1)번째 선택라인(SEL[n+1])에 연결될 수 있다. The fifth selection transistor TS5 has a first electrode connected to the connection point f of the driving transistor TD and the second emission control transistor TE2, and a second electrode connected to the readout line RO, The three electrodes may be connected to the (n+1)-th selection line SEL[n+1].

도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치의 디스플레이 모드 시 동작을 나타낸 회로 구성도이다.3 to 6 are circuit diagrams illustrating an operation in a display mode of an optical sensor integrated display device according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치(100)는, 디스플레이 모드인 경우, 도 3의 발광 동작(Phase 1 : emission), 도 4의 리드아웃 동작(Phase 2 : readout), 도 5의 리셋 동작(Phase 3 : reset), 도 6의 데이터로드 동작(Phase 4 : dataload)을 실행한다. Referring to FIGS. 3 to 6 , the optical sensor integrated display device 100 according to an embodiment of the present invention includes the light emitting operation (Phase 1: emission) of FIG. 3 and the readout operation of FIG. 4 in the display mode ( Phase 2: readout), the reset operation of FIG. 5 (Phase 3: reset), and the data load operation of FIG. 6 (Phase 4: dataload) are executed.

도 3 내지 도 6에서, 픽셀 Pn의 스캔(Scan) 및 발광 신호(emission signal)는 각각 S[n] 및 em[n]으로 표시한다. Pn은 S[n], em[n]과 더불어 바로 위의 픽셀의 scan signal인 S[n-1]과 바로 아래 픽셀의 scan signal인 S[n+1]에 의해 control된다. 즉, 본 픽셀은 기존 display 동작에 더해 데이터를 읽기 위한 하나의 phase를 더 추가하기 위해 하나의 scan 신호를 더 사용한다.3 to 6 , a scan and an emission signal of a pixel Pn are denoted by S[n] and em[n], respectively. In addition to S[n] and em[n], Pn is controlled by S[n-1], which is the scan signal of the pixel immediately above, and S[n+1], which is the scan signal of the pixel below. That is, this pixel uses one more scan signal to add one more phase for reading data in addition to the existing display operation.

먼저, Phase 1(emission)에서, 기존 display pixel에서와 동일한 방식으로, Pn은 em[n]이 high인 동안 Vdata, prev에 대응하는 세기의 빛을 방출한다.First, in Phase 1 (emission), in the same way as in the existing display pixel, Pn emits light with an intensity corresponding to Vdata and prev while em[n] is high.

즉, 디스플레이 모드에서 발광(emission) 동작은, 도 3에 도시된 바와 같이, n번째 발광 신호(em[n])에 의해 온(ON) 되는 것으로서, 제1 발광 제어 트랜지스터(TE1)의 제3 전극(Gate)과 제2 발광 제어 트랜지스터(TE2)의 제3 전극(Gate) 간의 연결점(m)에 발광 신호(Emss'n)를 인가하여, 제1 발광 제어 트랜지스터(TE1) 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE2)를 모두 턴 온(Turn On)시킴으로써 제1 전원선(ELVDD)으로부터 고전위 전압이 제1 발광 제어 트랜지스터(TE1), 구동 트랜지스터(TD) 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE2)를 경유해 발광 소자(OLED)에 인가되어 발광 소자(OLED)가 발광하게 되는 것이다.That is, in the display mode, the emission operation is turned on by the n-th emission signal em[n], as shown in FIG. 3 , and the third emission of the first emission control transistor TE1 is By applying the emission signal Emss'n to the connection point m between the electrode Gate and the third electrode Gate of the second emission control transistor TE2, the first emission control transistor TE1 and the second emission control transistor TE2 By turning on all of the transistors TE2, a high potential voltage from the first power line ELVDD passes through the first light emission control transistor TE1, the driving transistor TD, and the second light emission control transistor TE2. It is applied to the light emitting device OLED to cause the light emitting device OLED to emit light.

또한, Phase 2(readout)에서, em[n]이 low가 되어 OLED가 빛을 발하지 못하게 되고, 이와 동시에 S[n-2]이 high가 된다. S[n-2]는 TD(M1)를 통해 source follower를 형성함과 동시에 PD를 TD(M1)의 gate에 연결하여 voltage 변화 Δ를 발생시킨다. 이 때, TD(M1)의 출력 전압은 Vdata, prev+가 된다. 이를 읽어내 이미 알고 있는 Vdata, prev값을 빼서 빛에 의한 전압 변화 만을 알아낼 수 있다.Also, in Phase 2 (readout), em[n] becomes low, preventing the OLED from emitting light, and at the same time S[n-2] becomes high. S[n-2] forms a source follower through TD(M1) and at the same time connects PD to the gate of TD(M1) to generate voltage change Δ. At this time, the output voltage of TD(M1) becomes Vdata, prev+. By reading this, you can find out only the voltage change due to light by subtracting the Vdata and prev values you already know.

즉, 디스플레이 모드에서 리드아웃(readout) 동작은, 도 4에 도시된 바와 같이, (n-1)번째 스캔(Scan) 신호(S[n-1])에 의해 온(ON) 되는 것으로서, 제1 전극이 구동 트랜지스터(TD)와 연결되고, 제2 전극이 리드아웃(RO) 라인에 연결되며, 제3 전극이 (n-1)번째 선택라인(SEL[n-1])에 연결된 제4 선택 트랜지스터(TS4)가 제3 전극인 게이트 전극에 연결된 (n-1)번째 선택라인(SEL[n-1])을 통해 하이 신호를 인가받아 턴 온(Turn On)되는 것이다. 이때, 제1 발광 제어 트랜지스터(TE1) 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE2)는 모두 턴 오프(Turn Off)되고, 제3 선택 트랜지스터(TS3)도 턴 오프(Turn Off) 상태이다. That is, the readout operation in the display mode is turned on by the (n-1)-th scan signal S[n-1], as shown in FIG. 4 , The first electrode is connected to the driving transistor TD, the second electrode is connected to the readout line RO, and the third electrode is connected to the (n-1)th selection line SEL[n-1]. The selection transistor TS4 is turned on by receiving a high signal through the (n-1)-th selection line SEL[n-1] connected to the third electrode, the gate electrode. At this time, both the first emission control transistor TE1 and the second emission control transistor TE2 are turned off, and the third selection transistor TS3 is also turned off.

이에, 광감지 소자(PD)와 스토리지 캐패시터(Cst)에 저장된 전하에 의해 구동 트랜지스터(TD)가 턴 온(Turn On)되어, 구동 트랜지스터(TD)는 전압(voltage) 변화(Δ)를 발생시키고, 그에 따라 출력 전압(Vdata, prev+Δ)이 제4 선택 트랜지스터(TS4)를 경유해 제2 리드아웃 라인(RO2)으로 출력되는 것이다.Accordingly, the driving transistor TD is turned on by the charges stored in the photo-sensing element PD and the storage capacitor Cst, and the driving transistor TD generates a voltage change Δ and , accordingly, the output voltage Vdata, prev+Δ is output to the second readout line RO2 via the fourth selection transistor TS4.

따라서, 제2 리드아웃 라인(RO2)의 출력 전압에서 이미 알고 있는 Vdata, prev값을 빼서 빛에 의한 전압 변화 Δ만을 알아낼 수 있다.Accordingly, only the voltage change Δ caused by light may be determined by subtracting the known values of Vdata and prev from the output voltage of the second readout line RO2 .

또한, Phase 3(reset)에서, S[n-1]이 low가 되고 S[n]이 high가 되어 driver TR인 TD(M1)의 gate voltage와 PD를 reset한다.Also, in Phase 3 (reset), S[n-1] becomes low and S[n] becomes high, resetting the gate voltage and PD of TD(M1), which is the driver TR.

즉, 디스플레이 모드에서 리셋(reset) 동작은, 도 5에 도시된 바와 같이, (n)번째 스캔(Scan) 신호(S[n])에 의해 온(ON) 되는 것으로서, 제2 전극이 초기 전원(Initial) 라인에 연결된 제1 선택 트랜지스터(TS1)가 턴 온(Turn On) 됨으로써, 제1 선택 트랜지스터(TS1)가 제1 전극을 통해 스토리지 캐패시터(Cst)와 구동 트랜지스터(TD)의 연결점(d)에 연결됨에 따라 구동 트랜지스터(TD)의 게이트 전압과 광감지 소자(PD)를 리셋하게 되는 것이다. 이때, 제1 선택 트랜지스터(TS1)는 제1 전극이 스토리지 캐패시터(Cst)와 구동 트랜지스터(TD)의 연결점(d)에 연결되고, 제2 전극이 초기 전원(Initial) 라인에 연결되며, 제3 전극이 n번째 선택라인(SEL[n])에 연결되어 있다. 또한, 제1 발광 제어 트랜지스터(TE1) 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE2)는 모두 턴 오프(Turn Off)되고, 제2 선택 트랜지스터(TS2) 내지 제5 선택 트랜지스터(TS5)는 모두 턴 오프(Turn Off) 상태이다.That is, in the display mode, the reset operation is turned on by the (n)-th scan signal S[n], as shown in FIG. 5 , and the second electrode is initially powered When the first selection transistor TS1 connected to the (Initial) line is turned on, the first selection transistor TS1 connects the storage capacitor Cst and the driving transistor TD through the first electrode to the connection point d ), the gate voltage of the driving transistor TD and the photo-sensing device PD are reset. In this case, in the first selection transistor TS1 , a first electrode is connected to a connection point d between the storage capacitor Cst and the driving transistor TD, a second electrode is connected to an initial power line, and the third The electrode is connected to the nth selection line SEL[n]. In addition, the first emission control transistor TE1 and the second emission control transistor TE2 are both turned off, and the second selection transistor TS2 to the fifth selection transistor TS5 are all turned off. Off) state.

또한, Phase 4(data load)에서, S[n]이 low가 되고 S[n+1]이 high가 된다. 이는 TD(M1)의 gate voltage와 PD를 data line에서 입력된 전압 Vdata에서 TD(M1)의 threshold voltage VTH만큼 낮아진 전압으로 설정한다. 다시 phase 1이 되면서, S[n+1]은 low가 되고 em[n]은 high가 된다. 이 때, TD(M1)는 기존 디스플레이에서와 같이 입력된 data에 의해서만 결정되는 전류를 흘려준다.Also, in Phase 4 (data load), S[n] goes low and S[n+1] goes high. This sets the gate voltage and PD of TD(M1) to a voltage lowered by the threshold voltage VTH of TD(M1) from the voltage Vdata input from the data line. Back to phase 1, S[n+1] goes low and em[n] goes high. At this time, the TD(M1) flows a current determined only by the input data as in the conventional display.

즉, 디스플레이 모드에서 데이터 로드(data load) 동작은, 도 6에 도시된 바와 같이, (n+1)번째 스캔(Scan) 신호(S[n+1])에 의해 온(ON) 되는 것으로서, (n+1)번째 스캔(Scan) 신호(S[n+1])에 연결된 제3 선택 트랜지스터(TS3) 및 제5 선택 트랜지스터(TSR)가 각각 턴 온(Turn On) 되는 것이다. That is, the data load operation in the display mode is turned on by the (n+1)-th scan signal S[n+1], as shown in FIG. 6 , The third selection transistor TS3 and the fifth selection transistor TSR connected to the (n+1)-th scan signal S[n+1] are turned on, respectively.

여기서, 제3 선택 트랜지스터(TS3)는 제1 전극이 감지 트랜지스터(TP)의 제2 전극에 연결되며, 제2 전극이 구동 트랜지스터(TD)와 제1 발광 제어 트랜지스터(TE1)의 연결점(l)에 연결되고, 제3 전극이 (n+1)번째 선택라인(SEL[n+1])에 연결된다.Here, in the third selection transistor TS3 , the first electrode is connected to the second electrode of the sensing transistor TP, and the second electrode is the connection point l between the driving transistor TD and the first emission control transistor TE1 . and the third electrode is connected to the (n+1)-th selection line SEL[n+1].

또한, 제5 선택 트랜지스터(TS5)는 제1 전극이 구동 트랜지스터(TD)와 제2 발광 제어 트랜지스터(TE2)의 연결점(f)에 연결되고, 제2 전극이 제1 리드아웃 라인(RO1)에 연결되며, 제3 전극이 (n+1)번째 선택라인(SEL[n+1])에 연결된다.In addition, in the fifth selection transistor TS5 , the first electrode is connected to the connection point f of the driving transistor TD and the second emission control transistor TE2 , and the second electrode is connected to the first readout line RO1 . connected, and the third electrode is connected to the (n+1)-th selection line SEL[n+1].

따라서, 광감지 소자(PD)와 스토리지 캐패시터(Cst)에 저장된 전하에 의해 구동 트랜지스터(TD)가 턴 온(Turn On)되어, 광감지 소자(PD)에 걸린 전압이 구동 트랜지스터(TD)와 제5 선택 트랜지스터(TS5)를 통해 제1 리드아웃 라인(RO1)으로 출력됨으로써 데이터 전압 값을 읽어내는 것이다.Therefore, the driving transistor TD is turned on by the charges stored in the photo-sensing device PD and the storage capacitor Cst, and the voltage applied to the photo-sensing device PD is equal to the driving transistor TD and the second voltage applied to the photo-sensing device PD. The data voltage value is read by being output to the first readout line RO1 through the 5 selection transistor TS5.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치에서 하나의 화소 구성을 나타낸 회로도이다.7 is a circuit diagram illustrating the configuration of one pixel in the optical sensor integrated display device according to the second embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)는, 광감지 소자(PD), 발광 소자(OLED), 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2), 구동 트랜지스터(TD), 감지 트랜지스터(TP), 스토리지 캐패시터(Cst), 리드아웃 라인(RO) 및 제1 내지 제5 선택 트랜지스터(TS1~TS5)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , one pixel 110 according to the second embodiment of the present invention includes a photo-sensing device PD, a light emitting device OLED, first and second light emission control transistors TE1 and TE2; It may include a driving transistor TD, a sensing transistor TP, a storage capacitor Cst, a readout line RO, and first to fifth selection transistors TS1 to TS5.

여기서, 광감지 소자(PD), 발광 소자(OLED), 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2), 구동 트랜지스터(TD), 감지 트랜지스터(TP), 스토리지 캐패시터(Cst), 및 제1 내지 제5 선택 트랜지스터(TS1~TS5)는 모두 도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 구성 요소와 동일한 것으로서 기능 또한 모두 동일할 수 있다.Here, the light sensing device PD, the light emitting device OLED, the first and second light emission control transistors TE1 and TE2, the driving transistor TD, the sensing transistor TP, the storage capacitor Cst, and the first All of the to fifth selection transistors TS1 to TS5 are the same as the components according to the first exemplary embodiment shown in FIG. 2 , and all functions may be the same.

도 7에 도시된 본 발명의 제2 실시예에서는 하나의 화소(110)에 대하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 도 2의 구조와 다른 부분을 위주로 설명하기로 한다. In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 7 , a portion different from the structure of FIG. 2 according to the first embodiment of the present invention will be mainly described with respect to one pixel 110 .

본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)에서는 제4 선택 트랜지스터(TS4) 및 제5 선택 트랜지스터(TS5)에 하나의 리드아웃 라인(RO)이 연결된 특징을 가질 수 있다.In one pixel 110 according to the second exemplary embodiment of the present invention, one readout line RO is connected to the fourth select transistor TS4 and the fifth select transistor TS5 .

여기서, 리드아웃(RO) 라인은 제4 선택 트랜지스터(TS4)의 제1 전극 또는 제2 전극에 연결됨과 더불어, 제5 선택 트랜지스터(TS5)의 제1 전극 또는 제2 전극에 연결될 수 있다.Here, the readout line RO may be connected to the first electrode or the second electrode of the fourth selection transistor TS4 and may be connected to the first electrode or the second electrode of the fifth selection transistor TS5 .

하나의 리드아웃 라인(RO)은 디스플레이 모드일 때, 데이터 로드 라인으로 동작하고, 이미지 감지 모드일 때, 데이터 리드 라인으로 동작할 수 있다. One readout line RO may operate as a data load line in the display mode, and may operate as a data lead line in the image sensing mode.

본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)는 OLED 픽셀과 Column Line을 공유하는 것으로서, 추가되는 row, column line 없이 동작이 가능하다는 것이다. Column line을 공유할 시 필요한 이미지 센서 값을 읽기 위한 추가적인 timing들을 구동 트랜지스터(TD/M1)를 공유함으로써 해결한다.One pixel 110 according to the second embodiment of the present invention shares a column line with an OLED pixel, and thus can be operated without additional rows and column lines. When the column line is shared, additional timings for reading the image sensor value are solved by sharing the driving transistor (TD/M1).

본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)는 Display 동작 모드인 경우, emission → reset → OLED data load → emission 과정으로 동작한다.One pixel 110 according to the second embodiment of the present invention operates in a process of emission → reset → OLED data load → emission in the display operation mode.

본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)는 Imaging 동작 모드인 경우, PD integration → PD data read → reset → reset read(corelated double sampling, CDS) → integration 과정으로 동작한다.In the imaging operation mode, one pixel 110 according to the second embodiment of the present invention operates in a process of PD integration → PD data read → reset → reset read (related double sampling, CDS) → integration process.

따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)는 구동 트랜지스터(TD)를 공유함으로써, 디스플레이 동작에서 threshold variation 이 보상되고, imaging 동작에서는 추가적인 CDS 과정이 필요 없으며 간소화 된 구현이 가능하다는 것이다.Therefore, one pixel 110 according to the second embodiment of the present invention shares the driving transistor TD, so that the threshold variation is compensated for in the display operation, no additional CDS process is required in the imaging operation, and a simplified implementation is possible. will be.

본 발명의 제2 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치(100)는 프레임 마다 일부는 display mode로 동작하고, 일부는 imaging mode로 동작하며 디스플레이 도중 이미지 획득도 가능하다는 것이다.The optical sensor-integrated display device 100 according to the second embodiment of the present invention operates in a display mode for each frame, and operates in an imaging mode, and it is possible to acquire an image during display.

예를 들면, 60 프레임(fps)에서 59 프레임은 display mode, 1 프레임은 imaging mode 동작을 수행할 수 있다.For example, in 60 frames (fps), 59 frames may perform a display mode operation, and 1 frame may perform an imaging mode operation.

도 8 내지 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치의 디스플레이 모드 시 동작을 나타낸 회로 구성도이다.8 to 13 are circuit diagrams illustrating an operation in a display mode of an optical sensor integrated display device according to a second exemplary embodiment of the present invention.

도 8 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치의 디스플레이 모드 시에는, 1) 한 개의 프레임 동안 column 라인을 OLED data로 voltage driving을 실행하고, 2) Column 라인 전압은 외부 driver에 의해 결정되며, 3) 디스플레이는 일반적인 동작을 수행하는 것이다.8 to 13 , in the display mode of the optical sensor integrated display device according to the second embodiment of the present invention, 1) voltage driving is performed on the column line with OLED data for one frame, and 2) the column The line voltage is determined by an external driver, and 3) the display performs normal operation.

도 8은 n-th row 픽셀의 display mode 동작을 나타낸 것으로서, 전압 구동 컬럼 라인(Voltage Driving Column Line)을 통해 동작하는 것을 나타낸 것이다. Column line은 외부 voltage driver에 의해 픽셀에 입력하고자 하는 OLED 픽셀의 전압으로 인가된다. pMOS로 구현되어 있으므로 active-low control 신호들이 인가된다.FIG. 8 shows the display mode operation of the n-th row pixel, and shows the operation through a voltage driving column line. The column line is applied with the voltage of the OLED pixel to be input to the pixel by an external voltage driver. Since it is implemented as pMOS, active-low control signals are applied.

본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)는, SEL [n-1], SEL [n], SEL [n+1] 3 개의 신호 동안 동작한다. SEL [n-1] 신호는 제2 선택 트랜지스터(TS2) 및 제4 선택 트랜지스터(TS4)가 턴 온 되는 기간이고, SEL [n] 신호는 제1 선택 트랜지스터(TS1)가 턴 온 되는 기간이며, SEL [n+1] 신호는 제3 선택 트랜지스터(TS3) 및 제5 선택 트랜지스터(TS5)가 턴 온 되는 기간이다.One pixel 110 according to the second embodiment of the present invention operates during three signals SEL[n-1], SEL[n], and SEL[n+1]. The SEL [n-1] signal is a period in which the second selection transistor TS2 and the fourth selection transistor TS4 are turned on, and the SEL [n] signal is a period in which the first selection transistor TS1 is turned on, The SEL [n+1] signal is a period in which the third selection transistor TS3 and the fifth selection transistor TS5 are turned on.

본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)는, 발광 신호(Emss’n)에 의한 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)와 발광 소자(OLED)가 꺼져 있는 동안 켜져 있는 감지 트랜지스터(TP) 및 광감지 소자(PD)를 위한 역발광 신호(~(Emss’n))가 필요하다. 이때, PMOS 만을 사용할 수 있으므로 inversion 사용이 불가능하다.One pixel 110 according to the second embodiment of the present invention is turned on while the first and second emission control transistors TE1 and TE2 and the light emitting device OLED are turned off by the emission signal Emss'n. A back-emission signal (~(Emss'n)) for the sensing transistor TP and the photo-sensing element PD is needed. At this time, since only PMOS can be used, inversion cannot be used.

따라서, 본 발명의 제2 실시예에서는 역발광 신호(~(Emss’n))의 생성을 위해, 1) SEL 신호들을 이용하거나, 2) initial line을 이용하거나, 3) 외부 라인을 추가하는 방식으로, 이렇게 3가지를 이용할 수 있다.Accordingly, in the second embodiment of the present invention, 1) SEL signals are used, 2) an initial line is used, or 3) an external line is added to generate a reverse light emitting signal (~(Emss'n)) So, you can use these three things.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)에서, 발광 신호(Emss’n)에 의해 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)와 발광 소자(OLED)가 켜져 현재 발광 소자(OLED)가 display 발광하고 있다. 광감지 소자(PD)는 발광 소자(OLED)로부터 받은 빛을 integration 하는 중이다. 즉, 발광 소자(OLED)로부터 발광된 빛은 광감지 소자(PD)에서 전하를 발생시키고, 발생된 전하가 스토리지 캐패시터(Cst)에 저장(축적)되는 것이다.9 illustrates that in one pixel 110 according to the second embodiment of the present invention, the first and second emission control transistors TE1 and TE2 and the light emitting device OLED are turned on by the emission signal Emss'n. Currently, the light emitting device (OLED) is emitting light on the display. The light sensing device PD is integrating the light received from the light emitting device OLED. That is, light emitted from the light emitting device OLED generates charges in the photosensitive device PD, and the generated charges are stored (accumulated) in the storage capacitor Cst.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)에서, 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)와 발광 소자(OLED)가 꺼지고 SEL [n-1] 이 활성화 된다. 10 shows that in one pixel 110 according to the second embodiment of the present invention, the first and second emission control transistors TE1 and TE2 and the light emitting device OLED are turned off and SEL[n-1] is activated. .

광감지 소자(PD)와 스토리지 캐패시터(Cst)가 공유되어 구동 트랜지스터(TD)의 게이트의 전압을 형성한다.The photo-sensing element PD and the storage capacitor Cst are shared to form a voltage at the gate of the driving transistor TD.

(n-1)번째 스캔(Scan) 신호(S[n-1])에 의해 제2 선택 트랜지스터(TS2) 및 제4 선택 트랜지스터(TS4)가 턴 온(Turn ON) 된다. The second selection transistor TS2 and the fourth selection transistor TS4 are turned on by the (n-1)-th scan signal S[n-1].

따라서, 제1 전극이 초기 전압 라인(Initial)에 연결된 제2 선택 트랜지스터(TS2)와, 제2 전극이 제2 선택 트랜지스터(TS2)에 연결된 구동 트랜지스터(TD) 및 제2 전극이 리드아웃 라인(RO)에 연결된 제4 선택 트랜지스터(TS4)를 경유해 출력전압이 리드아웃 라인(RO)으로 출력되는 것이다.Accordingly, the second selection transistor TS2 having the first electrode connected to the initial voltage line Initial, the driving transistor TD having the second electrode connected to the second selection transistor TS2, and the second electrode are connected to the readout line ( The output voltage is output to the readout line RO via the fourth selection transistor TS4 connected to the RO).

하지만 Column line은 외부 voltage driver에 의해 구동되고 있으며, 외부 driver가 충분히 강할 경우 외부 column 라인의 전압은 픽셀 내 PD 전압에 영향을 받지 않는다.However, the column line is driven by an external voltage driver, and if the external driver is strong enough, the external column line voltage is not affected by the PD voltage in the pixel.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)에서, (n)번째 스캔(Scan) 신호(S[n])에 의해 제1 선택 트랜지스터(TS1)가 온(ON) 되어 SEL [n]이 활성화 되는 것이다. 11 shows that in one pixel 110 according to the second embodiment of the present invention, the first selection transistor TS1 is turned on by the (n)-th scan signal S[n]. SEL [n] is activated.

즉, 제2 전극이 초기 전원 라인(Initial)에 연결된 제1 선택 트랜지스터(TS1)가 턴 온(Turn On) 됨으로써, 제1 선택 트랜지스터(TS1)가 제1 전극을 통해 스토리지 캐패시터(Cst)와 구동 트랜지스터(TD)의 연결점(d)에 연결됨에 따라, 구동 트랜지스터(TD)의 게이트 전압과 광감지 소자(PD)를 리셋하게 되는 것이다. 이때, 스토리지 캐패시터(Cst)와 광감지 소자(PD) 모두 initial 전압으로 reset된다.That is, as the first selection transistor TS1 having the second electrode connected to the initial power line Initial is turned on, the first selection transistor TS1 is driven with the storage capacitor Cst through the first electrode As it is connected to the connection point d of the transistor TD, the gate voltage of the driving transistor TD and the photo-sensing device PD are reset. At this time, both the storage capacitor Cst and the photo-sensing device PD are reset to the initial voltage.

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)에서, S[n]이 low가 되고 S[n+1]이 high가 되어 SEL [n+1]이 활성화 되는 것이다.12 shows that in one pixel 110 according to the second embodiment of the present invention, S[n] becomes low and S[n+1] becomes high, so that SEL[n+1] is activated.

구동 트랜지스터(TD)의 gate voltage와 광감지 소자(PD)에 대하여, data line에서 입력된 전압 Vdata에서 구동 트랜지스터(TD)의 임계 전압(threshold voltage) VTH만큼 낮아진 전압으로 설정한다. The gate voltage of the driving transistor TD and the photo-sensing device PD are set to a voltage lowered by the threshold voltage VTH of the driving transistor TD from the voltage Vdata input from the data line.

이때, 스토리지 캐패시터(Cst)와 광감지 소자(PD) 모두 column line의 전압이 임계 전압(|threshold|)으로 주어진다.At this time, the voltage of the column line of both the storage capacitor Cst and the photo-sensing device PD is given as a threshold voltage |threshold|.

따라서, 구동 트랜지스터(TD)와 제5 선택 트랜지스터(TS5)를 경유해 리드아웃 라인(RO)으로 OLED data를 load하게 되는 것이다.Accordingly, OLED data is loaded into the readout line RO via the driving transistor TD and the fifth selection transistor TS5.

도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)에서, S[n+1]은 low가 되고 em[n]은 high가 되어, 발광 소자(OLED)가 온(ON)되는 것이다.FIG. 13 shows that in one pixel 110 according to the second embodiment of the present invention, S[n+1] becomes low and em[n] becomes high, and the light emitting element OLED is turned on. will be.

발광 신호(Emss’n)에 의해 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)가 턴 온(Turn On) 됨에 따라, 발광 소자(OLED)는 광감지 소자(PD) 및 스토리지 캐패시터(Cst)에 저장된 디스플레이 값에 해당하는 빛을 방출한다.As the first and second light emission control transistors TE1 and TE2 are turned on by the light emitting signal Emss'n, the light emitting element OLED is formed by the light sensing element PD and the storage capacitor Cst. It emits light corresponding to the display value stored in .

이때, 광감지 소자(PD)는 발광 소자(OLED)로부터 발광된 빛을 수광하여 integration하고, 수광함에 따라 광 전하를 발생시키고, 발생된 전하는 스토리지 캐패시터(Cst)에 저장된다.In this case, the photo-sensing device PD receives and integrates the light emitted from the light-emitting device OLED, generates photocharges as the light is received, and the generated charges are stored in the storage capacitor Cst.

도 14 내지 도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치의 이미지 감지 모드 시 동작을 나타낸 회로 구성도이다.14 to 19 are circuit diagrams illustrating an operation in an image sensing mode of an optical sensor integrated display device according to a second embodiment of the present invention.

도 14 내지 도 19를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치의 이미지 감지 모드 시에는, 1) 한 개의 프레임 동안 column 라인을 일정한 전류로 driving을 실행하고, 2) Column 라인은 선택된 row의 픽셀 내 PD에 의해 결정되며, 3) 디스플레이는 동작하지 않는 것이다.14 to 19 , in the image sensing mode of the optical sensor integrated display device according to the second embodiment of the present invention, 1) driving a column line with a constant current for one frame, 2) column The line is determined by the PD in the pixel in the selected row, 3) the display is not working.

도 14는 n-th row 픽셀의 imaging mode 동작을 나타낸 것으로서, 일정 전류 컬럼 라인 구동(Constant Current Column Line Driving)을 통해 동작하는 것을 나타낸 것이다. Column line은 외부 constant current driver에 연결된다. pMOS로 구현되어 있으므로 active-low control 신호들이 인가된다.14 shows an imaging mode operation of an n-th row pixel, and shows an operation through constant current column line driving. The column line is connected to an external constant current driver. Since it is implemented in pMOS, active-low control signals are applied.

본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)는, SEL [n-1], SEL [n], SEL [n+1] 3 개의 신호 동안 동작한다. SEL [n-1] 신호는 제2 선택 트랜지스터(TS2) 및 제4 선택 트랜지스터(TS4)가 턴 온 되는 기간이고, SEL [n] 신호는 제1 선택 트랜지스터(TS1)가 턴 온 되는 기간이며, SEL [n+1] 신호는 제3 선택 트랜지스터(TS3) 및 제5 선택 트랜지스터(TS5)가 턴 온 되는 기간이다.One pixel 110 according to the second embodiment of the present invention operates during three signals SEL[n-1], SEL[n], and SEL[n+1]. The SEL [n-1] signal is a period in which the second selection transistor TS2 and the fourth selection transistor TS4 are turned on, and the SEL [n] signal is a period in which the first selection transistor TS1 is turned on, The SEL [n+1] signal is a period in which the third selection transistor TS3 and the fifth selection transistor TS5 are turned on.

본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)는, 발광 신호(Emss’n)에 의한 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)와 발광 소자(OLED)가 꺼져 있는 동안 켜져 있는 감지 트랜지스터(TP) 및 광감지 소자(PD)를 위한 역발광 신호(~(Emss’n))가 필요하다. 이때, PMOS 만을 사용할 수 있으므로 inversion 사용이 불가능하다.One pixel 110 according to the second embodiment of the present invention is turned on while the first and second emission control transistors TE1 and TE2 and the light emitting device OLED are turned off by the emission signal Emss'n. A back-emission signal (~(Emss'n)) for the sensing transistor TP and the photo-sensing element PD is needed. At this time, since only PMOS can be used, inversion cannot be used.

따라서, 본 발명의 제2 실시예에서는 역발광 신호(~(Emss’n))의 생성을 위해, 1) SEL 신호들을 이용하거나, 2) initial line을 이용하거나, 3) 외부 라인을 추가하는 방식으로, 이렇게 3가지를 이용할 수 있다.Accordingly, in the second embodiment of the present invention, 1) SEL signals are used, 2) an initial line is used, or 3) an external line is added to generate a reverse light emitting signal (~(Emss'n)) So, you can use these three things.

도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)는, 발광 신호(Emss’n)에 의해 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)와 발광 소자(OLED)가 켜져 현재 발광 소자(OLED)가 display 발광하고 있다. 광감지 소자(PD)는 발광 소자(OLED)로부터 받은 빛을 integration 하는 중이다. 즉, 발광 소자(OLED)로부터 발광된 빛은 광감지 소자(PD)에서 전하를 발생시키고, 발생된 전하가 스토리지 캐패시터(Cst)에 저장(축적)되는 것이다.15 shows that in one pixel 110 according to the second embodiment of the present invention, the first and second emission control transistors TE1 and TE2 and the light emitting device OLED are turned on by the emission signal Emss'n. Currently, the light emitting device (OLED) is emitting light on the display. The light sensing device PD is integrating the light received from the light emitting device OLED. That is, light emitted from the light emitting device OLED generates charges in the photosensitive device PD, and the generated charges are stored (accumulated) in the storage capacitor Cst.

도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)는, 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)와 발광 소자(OLED)가 꺼지고 SEL [n-1] 이 활성화 된다.16 shows that in one pixel 110 according to the second embodiment of the present invention, the first and second emission control transistors TE1 and TE2 and the light emitting device OLED are turned off and SEL[n-1] is activated. .

Initial 전압은 거의 VSS에 가까운 낮은 전압이며, 이에 감지 트랜지스터(TP)가 pMOS source-follower로 동작한다. The initial voltage is a low voltage almost close to VSS, so the sensing transistor (TP) operates as a pMOS source-follower.

감지 트랜지스터(TP)의 gate 전압은 이전 프레임의 OLED data 전압과 광감지 소자(PD)에 저장된 전압에 의해 정해진다(cap 비율에 따라 평균).The gate voltage of the sensing transistor TP is determined by the OLED data voltage of the previous frame and the voltage stored in the photo sensing device PD (average according to the cap ratio).

Column line은 감지 트랜지스터(TP)의 gate 전압 + threshold 전압으로 주어진다. Threshold 전압은 스토리지 캐패시터(Cst)에 OLED data가 저장 될 때 보상된다. 이전 프레임에 저장되어 있는 전압 값은 알고 있으므로 광감지 소자(PD)에 의한 값 만을 추출 할 수 있다.The column line is given by the gate voltage + the threshold voltage of the sensing transistor TP. The threshold voltage is compensated when OLED data is stored in the storage capacitor (Cst). Since the voltage value stored in the previous frame is known, only the value by the photo-sensing device (PD) can be extracted.

(n-2) 번째 픽셀은 스토리지 캐패시터(Cst) 값을 읽어오는 OLED data read 과정을 수행하고 있으나, column line이 current driving을 수행하고 있으므로 (n)-번째 픽셀이 광감지 소자(PD)의 data를 출력하는 과정에 영향을 주지 않는다.The (n-2)-th pixel is performing the OLED data read process of reading the storage capacitor (Cst) value, but since the column line is performing current driving, the (n)-th pixel is the data of the photo-sensing device (PD). It does not affect the output process.

도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)에서, (n)번째 스캔(Scan) 신호(S[n])에 의해 제1 선택 트랜지스터(TS1)가 온(ON) 되어 SEL [n]이 활성화 되는 것이다.17 shows that in one pixel 110 according to the second embodiment of the present invention, the first selection transistor TS1 is turned on by the (n)-th scan signal S[n]. SEL [n] is activated.

즉, 제2 전극이 초기 전원 라인(Initial)에 연결된 제1 선택 트랜지스터(TS1)가 턴 온(Turn On) 됨으로써, 제1 선택 트랜지스터(TS1)가 제1 전극을 통해 스토리지 캐패시터(Cst)와 구동 트랜지스터(TD)의 연결점(d)에 연결됨에 따라, 구동 트랜지스터(TD)의 게이트 전압과 광감지 소자(PD)를 리셋하게 되는 것이다. 이때, 스토리지 캐패시터(Cst)와 광감지 소자(PD) 모두 initial 전압으로 reset된다.That is, as the first selection transistor TS1 having the second electrode connected to the initial power line Initial is turned on, the first selection transistor TS1 is driven with the storage capacitor Cst through the first electrode As it is connected to the connection point d of the transistor TD, the gate voltage of the driving transistor TD and the photo-sensing device PD are reset. At this time, both the storage capacitor Cst and the photo-sensing device PD are reset to the initial voltage.

도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)에서, S[n]이 low가 되고 S[n+1]이 high가 되어 SEL [n+1]이 활성화 되는 것이다.18 shows that in one pixel 110 according to the second embodiment of the present invention, S[n] becomes low and S[n+1] becomes high, so that SEL[n+1] is activated.

구동 트랜지스터(TD)의 gate voltage와 광감지 소자(PD)에 대하여, data line에서 입력된 전압 Vdata에서 구동 트랜지스터(TD)의 임계 전압(threshold voltage) VTH만큼 낮아진 전압으로 설정한다. The gate voltage of the driving transistor TD and the photo-sensing device PD are set to a voltage lowered by the threshold voltage VTH of the driving transistor TD from the voltage Vdata input from the data line.

이때, 스토리지 캐패시터(Cst)와 광감지 소자(PD) 모두 column line의 전압이 임계 전압(|threshold|)으로 주어진다.At this time, the voltage of the column line of both the storage capacitor Cst and the photo-sensing device PD is given as a threshold voltage |threshold|.

Column line 전압은 (n+2) 번째 픽셀 광감지 소자(PD)를 읽을 때의 전압으로 주어지며 이 과정에 현재 픽셀은 영향을 주지 않는다.The column line voltage is given as the voltage when the (n+2)-th pixel photo-sensing device PD is read, and the current pixel does not affect this process.

도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 화소(110)에서, S[n+1]은 low가 되고 em[n]은 high가 되어, 발광 소자(OLED)가 온(ON)되는 것이다.19 shows that in one pixel 110 according to the second embodiment of the present invention, S[n+1] becomes low and em[n] becomes high, and the light emitting element OLED is turned on. will be.

발광 신호(Emss’n)에 의해 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)가 턴 온(Turn On) 됨에 따라, 발광 소자(OLED)는 광감지 소자(PD) 및 스토리지 캐패시터(Cst)에 저장된 디스플레이 값에 해당하는 빛을 방출한다.As the first and second light emission control transistors TE1 and TE2 are turned on by the light emitting signal Emss'n, the light emitting element OLED is formed by the light sensing element PD and the storage capacitor Cst. It emits light corresponding to the display value stored in .

이때, 광감지 소자(PD)는 발광 소자(OLED)로부터 발광된 빛을 수광하여 integration하고, 빛을 수광함에 따라 광 전하를 발생시키고, 발생된 전하는 스토리지 캐패시터(Cst)에 저장된다.In this case, the photo-sensing device PD receives and integrates the light emitted from the light-emitting device OLED, generates photocharges as the light is received, and the generated charges are stored in the storage capacitor Cst.

도 20A 내지 도 20C는 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치에서 광감지 소자(PD)를 온(ON)시키는 3 가지 방식을 나타낸 도면이다.20A to 20C are diagrams illustrating three methods of turning on the light sensing element PD in the optical sensor integrated display device according to an embodiment of the present invention.

도 20A 내지 도 20C를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치(100)는, 디스플레이를 위해 pMOS만을 사용해야 하므로 역발광 신호(~(Emss’n))를 발광 신호(Emss’n)로부터 만들 수 없어 다음과 같이 3 가지 방식에 따른 별도의 신호를 인가하는 것이 필요하다.20A to 20C , in the optical sensor integrated display device 100 according to the embodiment of the present invention, since only pMOS is used for display, the reverse light emission signal (~(Emss'n)) is converted to the light emission signal Emss' It cannot be made from n), so it is necessary to apply a separate signal according to the following three methods.

도 20A는 S[n-1], S[n], S[n+1]의 OR 연산으로 역발광 신호(~(Emss’n))의 생성을 수행하는 것이다. 즉, S[n-1]의 로우(Low) 신호, S[n] 의 로우(Low) 신호, 및 S[n+1]의 로우(Low) 신호를 OR 연산하여, 발광 소자(OLED)의 OLED[n-2], OLED[n-1], OLED[n] 시간 동안 로우(Low) 신호의 역발광 신호(~(Emss’n))를 생성하는 것이다.FIG. 20A shows generation of a back-emission signal (~(Emss'n)) by an OR operation of S[n-1], S[n], and S[n+1]. That is, by ORing the low signal of S[n-1], the low signal of S[n], and the low signal of S[n+1], the OLED[n-2], OLED[n-1], OLED[n] to generate a low-light back-emitting signal (~(Emss'n)) for the time period.

도 20B는 감지 트랜지스터(TP)의 게이트 전극에 초기화 전압 라인(Init line)을 통해 발광 신호(Emss’n)를 인가하는 것이다. 즉, 감지 트랜지스터(TP)의 게이트 전극에 초기화 전압 라인(Init line)을 연결하여 역발광 신호(~(Emss’n))의 공급 라인으로 사용하는 것이다. 이 경우에, 역발광 신호(~(Emss’n))는 발광 신호(Emss’n)를 인가하는 동안 로우(Low) 신호를 유지한다. 초기화 전압 라인(Init line)은 원래는 픽셀 reset 동안 낮은 전압을 공급하는 역할을 하지만, 본 발명에서는 역발광 신호(~(Emss’n))가 공급되는 동안만 로우(Low) 상태를 유지하는 것이다.20B illustrates the application of the light emitting signal Emss'n through the initialization voltage line Init line to the gate electrode of the sensing transistor TP. That is, an initialization voltage line (Init line) is connected to the gate electrode of the sensing transistor TP and used as a supply line of the reverse light emission signal (~(Emss'n)). In this case, the back light emission signal ~(Emss'n) maintains a low signal while the light emission signal Emss'n is applied. The initialization voltage line (Init line) originally serves to supply a low voltage during pixel reset, but in the present invention, it maintains a low state only while the reverse light emitting signal (~(Emss'n)) is supplied. .

도 20C는 감지 트랜지스터(TP)의 게이트 전극에 별도의 로우(Low) 신호 라인을 연결하고, 이 별도의 로우(Low) 신호 라인을 통해 로우(Low) 신호를 인가하는 것이다.20C shows that a separate low signal line is connected to the gate electrode of the sensing transistor TP, and a low signal is applied through the separate low signal line.

도 21은 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치의 컬럼 라인을 구성하는 방식을 나타낸 도면이다.21 is a diagram illustrating a method of configuring a column line of an optical sensor integrated display device according to an embodiment of the present invention.

도 21을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치(100)는, (a)에 도시된 바와 같이, 추가적인 컬럼 라인(column line; VPD)을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 21 , the optical sensor integrated display device 100 according to the embodiment of the present invention may use an additional column line (VPD) as shown in (a).

즉, (a)와 같이 Vdata 라인에 S[n+1] TR이 연결되고, VDD 라인에 S[n-1] TR이 연결된 추가적인 컬럼 라인을 사용할 수 있다. 이렇게 추가적인 column line을 사용함으로써 프레임 별로 display mode와 imaging mode를 분리해서 사용하는 것이 아닌 매번 동시에 디스플레이 동작과 image readout 가능을 수행할 수 있다.That is, as shown in (a), an additional column line in which S[n+1] TR is connected to the Vdata line and S[n-1] TR is connected to the VDD line can be used. By using this additional column line, display operation and image readout can be performed at the same time every time instead of using display mode and imaging mode separately for each frame.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치(100)는, (b)에 도시된 바와 같이, 공유 컬럼 라인(Shared column line)을 사용할 수 있다.In addition, as shown in (b), the optical sensor integrated display device 100 according to the embodiment of the present invention may use a shared column line.

즉, (b)와 같이 Vo 라인에 Vdata 전원과 VDD 전원을 선택할 수 있는 WR 스위칭 소자와 !WR 스위칭 소자를 연결하고, 여기에 S[n-1] 및 S[n+1] 스위칭 소자를 구동 트랜지스터(TD/M1)의 제1 전극에 연결하는 것이다. 이렇게 공유 컬럼 라인을 사용함으로써 display mode frame과 imaging mode frame으로 시간 상으로 나뉘어 동작하며, 디스플레이로 동작하다 특정 프레임에서 이미지를 획득하도록 동작하는 것이다.That is, as shown in (b), a WR switching element and !WR switching element that can select Vdata and VDD power are connected to the Vo line, and S[n-1] and S[n+1] switching elements are driven here. It is connected to the first electrode of the transistor TD/M1. By using this shared column line, it operates divided in time into display mode frame and imaging mode frame, and operates to acquire an image in a specific frame while operating as a display.

도 22는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.22 is an operation flowchart illustrating a method of operating an optical sensor integrated display device according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치(100)는, 하나의 화소(PX)에서 OLED가 발광하는 디스플레이 모드(S910~S940)와, OLED에서 발광된 빛의 밝기를 감지하는 이미지 감지 모드(imaging mode; S950~S960)로 동작할 수 있다. 이때, 하나의 화소(PX)는 적어도 하나 이상의 프레임, 예컨대, 여러 프레임 동안 디스플레이 모드로 동작하다가 이미지 감지 모드로 동작할 수 있다. 도 22에서는 하나의 화소(PX)가 하나의 디스플레이 모드로 동작하고 이어 하나의 이미지 감지 모드로 동작하는 예를 나타내었으나, 한 프레임 동안 디스플레이 모드로 동작하고 이어 한 프레임 동안 이미지 감지 모드로 동작하는 것으로 한정되지 않고, 적어도 하나 이상 다수의 프레임 동안에 디스플레이 모드로 동작한 후에 하나의 프레임 동안 이미지 감지 모드로 동작할 수 있다.The optical sensor integrated display device 100 according to the second embodiment of the present invention includes a display mode (S910 to S940) in which an OLED emits light in one pixel (PX), and an image for detecting the brightness of light emitted from the OLED. It may operate in an imaging mode (S950 to S960). In this case, one pixel PX may operate in the display mode for at least one frame, for example, several frames, and then operate in the image sensing mode. 22 shows an example in which one pixel PX operates in one display mode and then operates in one image sensing mode. Without limitation, after operating in the display mode for at least one or more frames, the image detection mode may be operated for one frame.

도 22를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치(100)는, 먼저 디스플레이 모드에서, 발광(하이) 신호가 발광 신호선을 통해 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)에 인가되어 턴 온 됨에 따라 구동 트랜지스터(TD)가 구동된다(S910).Referring to FIG. 22 , in the optical sensor integrated display device 100 according to the second embodiment of the present invention, first in the display mode, a light emission (high) signal is transmitted through the light emission signal line to the first and second light emission control transistors TE1 , TE2) and is turned on, thereby driving the driving transistor TD (S910).

이때, 광감지 소자(PD)에 연결된 감지 트랜지스터(TP)는 감지 신호선을 통해 역발광(로우) 신호가 인가됨에 따라 동작하지 않는다.At this time, the sensing transistor TP connected to the photo sensing element PD does not operate as a reverse light emission (low) signal is applied through the sensing signal line.

이어, 제1 전원선으로부터 제1 전원(ELVDD)이 제1 발광 제어 트랜지스터(TE1), 구동 트랜지스터(TD) 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE2)를 경유해 공급됨에 따라 발광 소자(OLED)가 발광된다(S920).Then, as the first power source ELVDD is supplied from the first power line through the first light emission control transistor TE1 , the driving transistor TD, and the second light emission control transistor TE2 , the light emitting element OLED emits light. becomes (S920).

이어, 광감지 소자(PD)는 발광 소자(OLED)에서 발광되는 빛을 수광하여 광전하를 발생시킨다(S930).Next, the photo-sensing device PD receives the light emitted from the light-emitting device OLED to generate photocharges (S930).

이어, 광감지 소자(PD)에서 발생된 광전하가 제1 전원선(ELVDD)과 구동 트랜지스터(TD)의 사이에 광감지 소자(PD)에 대하여 병렬로 연결된 스토리지 캐패시터(Cst)에 저장된다(S940).Then, the photocharge generated by the photo-sensing device PD is stored in the storage capacitor Cst connected in parallel with the photo-sensing device PD between the first power line ELVDD and the driving transistor TD ( S940).

여기서, 디스플레이 모드는, 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)가 턴 오프되고, (n-1)번째 신호(SEL[n-1])에 의해 제4 선택 트랜지스터(TS4)가 구동됨에 따라, 광감지 소자(PD)와 스토리지 캐패시터의 전압이 감지 트랜지스터(TP)의 게이트 전압을 형성하고, 컬럼 라인(column line)은 외부 전압 드라이버에 의해 구동될 수 있다.Here, in the display mode, the first and second light emission control transistors TE1 and TE2 are turned off, and the fourth selection transistor TS4 is driven by the (n-1)-th signal SEL[n-1]. Accordingly, the voltages of the photo-sensing device PD and the storage capacitor form a gate voltage of the sensing transistor TP, and a column line may be driven by an external voltage driver.

또한, 디스플레이 모드는, 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)가 턴 오프되고, 스토리지 캐패시터(Cst)와 구동 트랜지스터(TD)의 사이에 제1 전극이 연결된 제1 선택 트랜지스터(TS1)는 제3 전극을 통해 인가된 n번째 신호(SEL[n])에 의해 구동되고, 제2 전극을 통해 인가된 초기 전원(Initial)을 스토리지 캐패시터(Cst) 및 광감지 소자(PD)로 인가하며, 스토리지 캐패시터(Cst) 및 광감지 소자(PD)는 제1 선택 트랜지스터(TS1)로부터 인가되는 초기 전원(Initial)에 의해 리셋(reset)될 수 있다.In addition, in the display mode, the first and second light emission control transistors TE1 and TE2 are turned off, and the first selection transistor TS1 in which the first electrode is connected between the storage capacitor Cst and the driving transistor TD is driven by the n-th signal (SEL[n]) applied through the third electrode, and the initial power (Initial) applied through the second electrode is applied to the storage capacitor (Cst) and the photo-sensing element (PD), , the storage capacitor Cst, and the photo-sensing device PD may be reset by an initial power source Initial applied from the first selection transistor TS1.

또한, 디스플레이 모드는, 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)가 턴 오프되고, 구동 트랜지스터(TD)와 제2 발광 제어 트랜지스터(TE2)의 연결점에 제1 전극이 연결되고 리드아웃(RO) 라인에 제2 전극이 연결되며 제3 전극이 (n+1)번째 선택라인(SEL[n+1])에 연결된 제5 선택 트랜지스터(TS5)는 (n+1)번째 신호(SEL[n+1])에 의해 구동되고, 스토리지 캐패시터(Cst) 및 광감지 소자(PD)의 전압이 컬럼 라인(column line)의 임계(threshold) 전압을 형성하고, 리드아웃 라인(RO)을 통해 발광 소자(OLED)의 데이터 전압이 로딩(loading)될 수 있다.In addition, in the display mode, the first and second light emission control transistors TE1 and TE2 are turned off, the first electrode is connected to the connection point of the driving transistor TD and the second light emission control transistor TE2, and the readout ( The fifth selection transistor TS5 having the second electrode connected to the RO) line and the third electrode connected to the (n+1)-th selection line SEL[n+1] is the (n+1)-th signal SEL[ n+1]), the voltage of the storage capacitor Cst and the photo-sensing element PD forms a threshold voltage of a column line, and light is emitted through the readout line RO A data voltage of the device OLED may be loaded.

한편, 이미지 감지 모드의 광학센서 일체형 표시 장치(100)는 디스플레이 모드에서 이미지 감지 모드로 전환되어, 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)가 턴 오프되고, 감지 트랜지스터(TP)가 감지 신호선을 통해 인가된 감지 신호에 의해 구동된다(S950).On the other hand, the optical sensor integrated display device 100 in the image detection mode is switched from the display mode to the image detection mode, the first and second light emission control transistors TE1 and TE2 are turned off, and the detection transistor TP is detected It is driven by the sensing signal applied through the signal line (S950).

이때, 감지 트랜지스터(TP)는 광감지 소자(PD)와 구동 트랜지스터(TP)의 사이에 (n-1)번째 신호(S[n-1])에 의해 구동되는 트랜지스터, n번째 신호(S[n])에 의해 구동되는 트랜지스터, 및 (n+1)번째 신호(S[n+1])에 의해 구동되는 트랜지스터가 병렬로 연결되고, 감지 신호선을 통해 인가된 (n-1)번째 신호(S[n-1]), n번째 신호(S[n]) 및 (n+1)번째 신호(S[n+1])의 OR 연산에 의한 감지 신호에 의해 구동될 수 있다.At this time, the sensing transistor TP is a transistor driven by the (n-1)-th signal S[n-1] between the photo-sensing element PD and the driving transistor TP, and the n-th signal S[ n]), and a transistor driven by the (n+1)-th signal (S[n+1]) are connected in parallel, and the (n-1)-th signal ( S[n-1]), the n-th signal (S[n]), and the (n+1)-th signal (S[n+1]) may be driven by a sensing signal obtained by OR operation.

또한, 이미지 감지 모드에서, 감지 트랜지스터(TP)는 감지 신호선을 통해 인가된 n번째 초기 전압(Init[n])의 감지 신호에 의해 구동될 수 있다.Also, in the image sensing mode, the sensing transistor TP may be driven by the sensing signal of the nth initial voltage Init[n] applied through the sensing signal line.

또한, 이미지 감지 모드에서, 감지 트랜지스터(TP)는 외부로부터 별도로 추가된 로우 라인(row line)의 감지 신호선을 통해 인가된 감지 신호에 의해 구동될 수 있다.Also, in the image sensing mode, the sensing transistor TP may be driven by a sensing signal applied through a sensing signal line of a separately added row line from the outside.

이어, 광감지 소자(PD)의 전압과 스토리지 캐패시터(Cst)의 전압에 의해 구동 트랜지스터(TD)가 구동되고, 구동 트랜지스터(TD)에 연결된 리드아웃 라인(RO)을 통해 광감지 소자(PD)의 밝기값에 따른 전압값을 출력한다(S960).Then, the driving transistor TD is driven by the voltage of the photo-sensing element PD and the voltage of the storage capacitor Cst, and the photo-sensing element PD is driven through the readout line RO connected to the driving transistor TD. A voltage value according to the brightness value of is output (S960).

이미지 감지 모드에서, 컬럼 라인(column line)은 외부 불변성 전류 드라이버(constant current driver)에 연결될 수 있다.In the image sensing mode, a column line may be connected to an external constant current driver.

이미지 감지 모드에서, 제1 전극이 초기 전원(Initial) 라인에 연결되고 제2 전극이 구동 트랜지스터(TD)에 연결되며 제3 전극이 (n-1)번째 선택라인(SEL[n-1])에 연결된 제2 선택 트랜지스터(TS2)는 (n-1)번째 신호(SEL[n-1])에 의해 구동될 수 있다.In the image sensing mode, the first electrode is connected to the initial power supply (Initial) line, the second electrode is connected to the driving transistor TD, and the third electrode is connected to the (n-1)th selection line SEL[n-1]. The second selection transistor TS2 connected to may be driven by the (n−1)th signal SEL[n−1].

이미지 감지 모드에서, 제1 전극이 구동 트랜지스터(TD)에 연결되고 제2 전극이 리드아웃(RO) 라인에 연결되며 제3 전극이 (n-1)번째 선택라인(SEL[n-1])에 연결된 제4 선택 트랜지스터(TS4)는 (n-1)번째 신호(SEL[n-1])에 의해 구동되고, 구동 트랜지스터(TD)를 통해 인가되는 광감지 소자(PD)의 밝기값에 따른 전압값을 리드아웃 라인(RO)으로 출력할 수 있다.In the image sensing mode, the first electrode is connected to the driving transistor TD, the second electrode is connected to the readout line RO, and the third electrode is connected to the (n-1)th selection line SEL[n-1]. The fourth selection transistor TS4 connected to A voltage value may be output to the readout line RO.

이미지 감지 모드에서, 제2 선택 트랜지스터(TS2)의 제1 전극에 인가되는 초기 전원은 제2 전원(ELVSS)이고, 감지 트랜지스터(TP)의 게이트 전압은 이전 프레임의 발광 소자의 전압과 광감지 소자에 저장된 전압에 의해 결정될 수 있다. 컬럼 라인(column line)에는 감지 트랜지스터(TP)의 게이트 전압과 임계(threshold) 전압이 인가될 수 있다.In the image sensing mode, the initial power applied to the first electrode of the second selection transistor TS2 is the second power ELVSS, and the gate voltage of the sensing transistor TP is the same as the voltage of the light emitting device of the previous frame and the photosensitive device It can be determined by the voltage stored in A gate voltage and a threshold voltage of the sensing transistor TP may be applied to a column line.

이미지 감지 모드에서, 스토리지 캐패시터(Cst)와 구동 트랜지스터(TD)의 연결점에 제1 전극이 연결되고, 초기 전원(Initial) 라인에 제2 전극이 연결되며, n번째 선택라인(SEL[n])에 제3 전극이 연결된 제1 선택 트랜지스터(TS1)는, 제3 전극을 통해 인가된 n번째 신호(SEL[n])에 의해 구동될 수 있다.In the image sensing mode, the first electrode is connected to the connection point of the storage capacitor Cst and the driving transistor TD, the second electrode is connected to the initial power line, and the nth selection line SEL[n]) The first selection transistor TS1 to which the third electrode is connected may be driven by the n-th signal SEL[n] applied through the third electrode.

이미지 감지 모드에서, 스토리지 캐패시터(Cst) 및 광감지 소자(PD)는 모두 제1 선택 트랜지스터(TS1)를 통해 인가된 초기 전원(Initial)에 의해 리셋(reset) 될 수 있다.In the image sensing mode, both the storage capacitor Cst and the photo sensing device PD may be reset by the initial power supply Initial applied through the first selection transistor TS1.

이미지 감지 모드에서, 구동 트랜지스터(TD)에 제1 전극이 연결되고, 리드아웃(RO) 라인에 제2 전극이 연결되며, 제3 전극이 (n+1)번째 선택라인(SEL[n+1])에 연결된 제5 선택 트랜지스터(TS5)는, 제3 전극을 통해 인가된 (n+1)번째 신호(SEL[n+1])에 의해 구동될 수 있다.In the image sensing mode, the first electrode is connected to the driving transistor TD, the second electrode is connected to the readout line RO, and the third electrode is connected to the (n+1)-th selection line SEL[n+1]. ]), the fifth selection transistor TS5 may be driven by the (n+1)-th signal SEL[n+1] applied through the third electrode.

이미지 감지 모드에서, 스토리지 캐패시터(Cst) 및 광감지 소자(PD)의 전압은 모두 컬럼 라인(column line)의 임계 전압을 형성하고, 컬럼 라인(column line)을 통해 (n+2)번째 화소의 광감지 소자의 전압이 인가될 수 있다.In the image sensing mode, the voltages of the storage capacitor Cst and the photo-sensing device PD both form a threshold voltage of a column line, and the (n+2)-th pixel is formed through a column line. A voltage of the photo-sensing element may be applied.

이미지 감지 모드에서, 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터(TE1, TE2)가 발광 신호선을 통해 인가된 발광(하이) 신호에 의해 턴 온 되고, 스토리지 캐패시터(Cst)에 저장된 전원이 구동 트랜지스터(TD)를 통해 인가됨에 따라 발광 소자(OLED)가 구동될 수 있다.In the image sensing mode, the first and second light emission control transistors TE1 and TE2 are turned on by the light emission (high) signal applied through the light emission signal line, and the power stored in the storage capacitor Cst is transferred to the driving transistor TD The light emitting device OLED may be driven as it is applied through .

이미지 감지 모드에서, 광감지 소자(PD)는 발광 소자에서 발광되는 빛을 수광하여 광전하를 발생시키고, 스토리지 캐패시터(Cst)는 광감지 소자(PD)에서 발생된 광전하를 저장하게 된다.In the image sensing mode, the photo-sensing device PD receives light emitted from the light-emitting device to generate photocharges, and the storage capacitor Cst stores the photocharges generated from the photo-sensing device PD.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치(100)는, 픽셀 내부의 select 신호만을 이용하여 픽셀이 control되고 data read/load가 한 개의 column line을 공유하여 동작하는 경우의 구성으로 이루어짐에 따라 도 23과 같은 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있다. 도 23A 내지 도 23D는 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치를 30×30 픽셀로 시뮬레이션하여 얻은 OLED 빛의 세기를 나타낸 그래프이다. As described above, in the optical sensor integrated display device 100 according to the embodiment of the present invention, the pixel is controlled using only the select signal inside the pixel and data read/load operates by sharing one column line. As shown in FIG. 23 , a simulation result as shown in FIG. 23 can be obtained. 23A to 23D are graphs showing the intensity of OLED light obtained by simulating the optical sensor integrated display device according to an embodiment of the present invention with 30×30 pixels.

도 23A는 30 by 30 픽셀 array에 지문 패턴의 빛이 광감지 소자(PD)에 조사 되었을 때, 빛의 세기를 표현한 그래프이다. 검은 색에 가까울수록 강한 빛이 광감지 소자(PD)에 조사된 상태를 나타낸다.23A is a graph showing the intensity of light when light of a fingerprint pattern is irradiated to the photo-sensing device (PD) in a 30 by 30 pixel array. The closer to black, the stronger light is irradiated to the photo-sensing element PD.

도 23B는 빛이 조사되고 있는 픽셀의 스토리지 캐패시터(Cst)에 저장되는 전압 data를 표현한 그래프이다. 검은 색에 가까울수록 높은 전압이 data로 디스플레이에 입력되며, 저장된 전압에 해당되는 만큼 발광 소자(OLED)에서 빛이 발생한다.23B is a graph illustrating voltage data stored in a storage capacitor Cst of a pixel to which light is irradiated. The closer to black, the higher the voltage is input to the display as data, and light is generated from the light emitting device (OLED) corresponding to the stored voltage.

도 23C는 광감지 소자(PD)의 data readout 모드에서 column line의 전압 값을 나타낸다. 광감지 소자(PD)의 data readout 시 source-follower 트랜지스터인 구동 트랜지스터(TD)의 threshold 전압은 이전 디스플레이 모드에서 보상되었으며, column line의 전압은 pixel의 스토리지 캐패시터(Cst)에 저장된 디스플레이 데이터와 광감지 소자(PD)에 저장된 값의 합으로 나타나다. 픽셀의 디스플레이 동작을 위해 입력된 data는 이미 알고 있는 값이며, 이를 측정된 column line의 전압에서 빼는 것은 간단하게 수행 가능하다.23C shows a voltage value of a column line in the data readout mode of the photosensitive device PD. The threshold voltage of the driving transistor TD, which is a source-follower transistor, was compensated for in the previous display mode during data readout of the photo-sensing device PD, and the voltage of the column line corresponds to the display data stored in the storage capacitor Cst of the pixel and the photo-sensing device. Appears as the sum of the values stored in the device PD. Data input for pixel display operation is a known value, and it is simple to subtract it from the measured column line voltage.

도 23D는 도 23C의 column line 전압에서 이전 프레임의 디스플레이 데이터 전압을 뺀 결과를 나타낸 것이다. 전체적으로 전압 swing이 작지만 입력된 빛의 세기에 비례하는 출력 신호를 얻은 것을 확인할 수 있다.23D shows the result of subtracting the display data voltage of the previous frame from the column line voltage of FIG. 23C. Although the overall voltage swing is small, it can be seen that an output signal proportional to the input light intensity is obtained.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 표시 장치에서 하나의 픽셀에 대하여 디스플레이(Display) 모드 및 이미징(imaging) 모들 모두 수행할 수 있는 복합 픽셀(hybrid pixel)로 구현하는 광학센서 일체형 표시 장치를 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to realize an optical sensor integrated display device implemented as a hybrid pixel capable of performing both display mode and imaging mode for one pixel in the display device. have.

또한, 본 발명에 의하면, 디스플레이 픽셀과 이미지 센서 픽셀의 구성 요소 공유를 통한 픽셀 면적을 최적화하고, 상관 이중 샘플링(CDS) 과정을 포함한 이미지 센서 동작을 통해 높은 품질의 이미지를 획득하고, 두 동작의 리셋(reset) 과정을 통합시킴으로써 구동 과정의 수를 줄이고 픽셀의 구동 속도를 증가시킬 수 있도록 하는 광학센서 일체형 표시 장치의 동작 방법을 구현할 수 있다.In addition, according to the present invention, the pixel area is optimized by sharing the components of the display pixel and the image sensor pixel, and a high-quality image is obtained through the image sensor operation including the correlated double sampling (CDS) process, and By integrating a reset process, it is possible to implement a method of operating an optical sensor integrated display device that reduces the number of driving processes and increases a driving speed of a pixel.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 광학센서 일체형 표시 장치 및 그 동작 방법은 디스플레이의 성능 저하를 최소화함으로써 제품 신뢰성이 향상될 수 있다.Accordingly, the optical sensor integrated display device and the operating method thereof according to the embodiment of the present invention can improve product reliability by minimizing degradation of display performance.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed in the present specification. It is obvious that variations can be made. In addition, although the effects according to the configuration of the present invention are not explicitly described and described while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the effects predictable by the configuration should also be recognized.

100 : 광학센서 일체형 표시장치 10 : 휘도 제어부
20 : 표시패널 30 : 스캔 구동부
40 : 데이터 구동부 50 : 발광 제어부
60 : 전원부 70 : 타이밍 제어부
PX : 화소 110 : 본 발명 화소(pixel)
PD : 광감지 소자 TE1, TE2 : 발광제어 트랜지스터
TD : 구동 트랜지스터 TP : 감지 트랜지스터
Cst : 스토리지 캐패시터 RO, RO1, RO2 : 리드아웃라인
TS1~TS5 : 선택 트랜지스터 OLED : 발광 소자
100: optical sensor integrated display device 10: luminance control unit
20: display panel 30: scan driver
40: data driving unit 50: light emission control unit
60: power unit 70: timing control unit
PX: pixel 110: present invention pixel
PD: light sensing element TE1, TE2: light emission control transistor
TD: drive transistor TP: sense transistor
Cst: storage capacitors RO, RO1, RO2: readout line
TS1~TS5 : Selection transistor OLED : Light emitting element

Claims (23)

적어도 하나 이상의 화소를 포함하고,
상기 하나 이상의 화소 중 하나의 화소는,
제1 전원선에 일 측이 연결된 광감지 소자;
제2 전원선에 일 측이 연결된 발광 소자;
상기 발광 소자의 다른 측과 상기 제1 전원선 사이에 직렬로 연결된 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터;
상기 제1 발광 제어 트랜지스터와 상기 제2 발광 제어 트랜지스터 사이에 연결된 구동 트랜지스터;
상기 구동 트랜지스터와 상기 제1 발광 제어 트랜지스터의 연결점과 상기 광감지 소자의 다른 측 사이에 연결된 감지 트랜지스터; 및
상기 구동 트랜지스터와 상기 제2 발광 제어 트랜지스터의 사이에 연결된 리드아웃 라인;
을 포함하는 광학 센서 일체형 표시 장치.
at least one pixel,
One pixel among the one or more pixels,
a photo-sensing element having one side connected to the first power line;
a light emitting device having one side connected to the second power line;
first and second light emission control transistors connected in series between the other side of the light emitting device and the first power line;
a driving transistor connected between the first emission control transistor and the second emission control transistor;
a sensing transistor connected between a connection point of the driving transistor and the first light emission control transistor and the other side of the light sensing element; and
a readout line connected between the driving transistor and the second emission control transistor;
An optical sensor integrated display device comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 전원선과 상기 구동 트랜지스터의 사이에서 상기 광감지 소자에 대하여 병렬로 연결되고, 상기 광감지 소자에 의해 발생한 광전하를 충전하는 스토리지 캐패시터;
를 더 포함하는 광학 센서 일체형 표시 장치.
The method of claim 1,
a storage capacitor connected in parallel to the photo-sensing device between the first power line and the driving transistor and charging photocharges generated by the photo-sensing device;
An optical sensor integrated display device further comprising a.
제 2 항에 있어서,
상기 스토리지 캐패시터와 상기 구동 트랜지스터의 연결점에 제1 전극이 연결되고, 제2 전극이 초기 전원 라인에 연결되며, 제3 전극이 n번째 선택라인에 연결된 제1 선택 트랜지스터;
상기 제1 선택 트랜지스터의 제2 전극에 제1 전극이 연결되고, 상기 구동 트랜지스터와 상기 제1 발광 제어 트랜지스터의 연결점에 제2 전극이 연결되고, 제3 전극이 (n-1)번째 선택라인에 연결된 제2 선택 트랜지스터;
상기 감지 트랜지스터의 제2 전극에 제1 전극이 연결되며, 상기 구동 트랜지스터와 상기 제1 발광 제어 트랜지스터의 연결점에 제2 전극이 연결되고, 제3 전극이 (n+1)번째 선택라인에 연결된 제3 선택 트랜지스터;
상기 구동 트랜지스터와 상기 제2 발광 제어 트랜지스터의 연결점에 제1 전극이 연결되고, 상기 리드아웃 라인에 제2 전극이 연결되며, 제3 전극이 (n-1)번째 선택라인에 연결된 제4 선택 트랜지스터; 및
상기 구동 트랜지스터와 상기 제2 발광 제어 트랜지스터의 연결점에 제1 전극이 연결되고, 상기 리드아웃 라인에 제2 전극이 연결되며, 제3 전극이 (n+1)번째 선택라인에 연결된 제5 선택 트랜지스터;
를 더 포함하는 광학 센서 일체형 표시 장치.
3. The method of claim 2,
a first selection transistor having a first electrode connected to a connection point between the storage capacitor and the driving transistor, a second electrode connected to an initial power line, and a third electrode connected to an nth selection line;
A first electrode is connected to a second electrode of the first selection transistor, a second electrode is connected to a connection point between the driving transistor and the first emission control transistor, and a third electrode is connected to the (n-1)-th selection line. connected second select transistor;
A first electrode is connected to the second electrode of the sensing transistor, a second electrode is connected to a connection point between the driving transistor and the first emission control transistor, and a third electrode is connected to the (n+1)th selection line. 3 select transistors;
A fourth selection transistor having a first electrode connected to a connection point between the driving transistor and the second emission control transistor, a second electrode connected to the readout line, and a third electrode connected to an (n-1)th selection line ; and
A fifth selection transistor having a first electrode connected to a connection point between the driving transistor and the second emission control transistor, a second electrode connected to the readout line, and a third electrode connected to an (n+1)-th selection line ;
An optical sensor integrated display device further comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 광감지 소자는 포토 다이오드를 포함하고,
상기 포토 다이오드의 제1 전극은 상기 제1 전원선에 연결되고, 상기 포토 다이오드의 제2 전극은 상기 감지 트랜지스터의 제1 전극에 연결된, 광학 센서 일체형 표시 장치.
The method of claim 1,
The photo-sensing device includes a photodiode,
A first electrode of the photodiode is connected to the first power line, and a second electrode of the photodiode is connected to the first electrode of the sensing transistor.
제 2 항에 있어서,
상기 감지 트랜지스터는, 제1 전극이 상기 광감지 소자의 다른 측에 연결되고, 제2 전극이 상기 구동 트랜지스터와 상기 스토리지 캐패시터의 연결점에 연결되고, 제3 전극이 감지 신호선에 연결된, 광학 센서 일체형 표시 장치.
3. The method of claim 2,
In the sensing transistor, a first electrode is connected to the other side of the light sensing element, a second electrode is connected to a connection point between the driving transistor and the storage capacitor, and a third electrode is connected to a sensing signal line, an optical sensor integrated display Device.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 발광 제어 트랜지스터는, 제1 전극이 상기 구동 트랜지스터의 제2 전극에 연결되고, 제2 전극이 상기 발광 소자의 다른 측에 연결되고, 제3 전극이 상기 제2 발광 제어 트랜지스터의 제3 전극에 연결되고,
상기 제2 발광 제어 트랜지스터는, 제1 전극이 상기 제1 전원선에 연결되고, 제2 전극이 상기 구동 트랜지스터의 제1 전극에 연결되고, 제3 전극이 상기 제1 발광 제어 트랜지스터의 제3 전극에 연결되고,
상기 제1 발광 제어 트랜지스터의 제3 전극과 상기 제2 발광 제어 트랜지스터의 제3 전극 간의 연결점에 발광 신호선이 연결된, 광학 센서 일체형 표시 장치.
6. The method of claim 5,
In the first emission control transistor, a first electrode is connected to a second electrode of the driving transistor, a second electrode is connected to the other side of the light emitting device, and a third electrode is a third electrode of the second emission control transistor. connected to the electrode,
In the second emission control transistor, a first electrode is connected to the first power line, a second electrode is connected to the first electrode of the driving transistor, and a third electrode is a third electrode of the first emission control transistor. connected to,
and a light emission signal line is connected to a connection point between the third electrode of the first light emission control transistor and the third electrode of the second light emission control transistor.
제 6 항에 있어서,
디스플레이 모드일 때, 상기 구동 트랜지스터는 상기 발광 신호선을 통해 발광(하이) 신호가 상기 제1 발광 제어 트랜지스터 및 상기 제2 발광 제어 트랜지스터의 제3 전극에 인가되어 턴 온 됨에 따라 구동되고, 상기 감지 트랜지스터는 상기 감지 신호선을 통해 역발광(로우) 신호가 인가되어 동작하지 않으며,
상기 발광 소자는, 상기 제1 전원선으로부터 제1 전원이 상기 제1 발광 제어 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터 및 상기 제2 발광 제어 트랜지스터를 경유해 공급됨에 따라 발광되며,
상기 광감지 소자는 상기 발광 소자에서 발광되는 빛을 수광하여 광전하를 발생시키며,
상기 광감지 소자에서 발생된 광전하가 상기 스토리지 캐패시터에 저장되는, 광학 센서 일체형 표시 장치.
7. The method of claim 6,
In the display mode, the driving transistor is driven as a light emission (high) signal is applied to the third electrode of the first light emission control transistor and the second light emission control transistor through the light emission signal line and is turned on, and the sensing transistor does not operate as a reverse light emission (low) signal is applied through the detection signal line,
The light emitting device emits light as a first power is supplied from the first power line through the first light emission control transistor, the driving transistor, and the second light emission control transistor,
The photo-sensing element receives the light emitted from the light-emitting element to generate photocharges,
The optical sensor integrated display device, wherein the photocharge generated by the photo-sensing element is stored in the storage capacitor.
제 7 항에 있어서,
이미지 감지 모드일 때, 상기 감지 트랜지스터는 상기 감지 신호선을 통해 인가된 감지 신호에 의해 구동되고, 상기 구동 트랜지스터는 상기 광감지 소자의 전압과 상기 스토리지 캐패시터의 전압에 의해 구동되며,
상기 구동 트랜지스터의 제1 전극에 연결된 리드아웃 라인을 통해 상기 광감지 소자의 밝기값에 따른 전압값을 출력하는, 광학 센서 일체형 표시 장치.
8. The method of claim 7,
In the image sensing mode, the sensing transistor is driven by a sensing signal applied through the sensing signal line, and the driving transistor is driven by the voltage of the photo sensing element and the voltage of the storage capacitor,
and outputting a voltage value according to the brightness value of the light sensing element through a readout line connected to the first electrode of the driving transistor.
제 3 항에 있어서,
상기 리드아웃 라인은, 상기 제4 선택 트랜지스터와 상기 제1 전원선 사이에 연결된 제1 리드아웃 라인; 및 상기 제5 선택 트랜지스터와 데이터 전압 라인에 연결된 제2 리드아웃 라인을 포함하는, 광학 센서 일체형 표시 장치.
4. The method of claim 3,
The readout line may include a first readout line connected between the fourth selection transistor and the first power line; and a second readout line connected to the fifth selection transistor and a data voltage line.
제 8 항에 있어서,
상기 디스플레이 모드일 때, 상기 구동 트랜지스터는 한 개의 프레임 동안 컬럼 라인을 통해 외부로부터 인가된 전압에 의해 동작하고,
상기 이미지 감지 모드일 때, 상기 광감지 소자는 한 개의 프레임 동안 컬럼 라인을 통해 인가된 전류에 의해 동작하는, 광학 센서 일체형 표시 장치.
9. The method of claim 8,
In the display mode, the driving transistor operates by a voltage applied from the outside through a column line for one frame,
In the image sensing mode, the light sensing element operates by a current applied through a column line during one frame.
광감지 소자가 제1 전원선에 연결되고, 발광 소자가 제2 전원선에 연결되며, 상기 광감지 소자와 상기 발광 소자 사이에 구동 트랜지스터가 연결된 적어도 하나 이상의 화소를 포함하는 광학센서 일체형 표시 장치의 동작 방법으로서,
(a) 디스플레이 모드에서, 발광(하이) 신호가 발광 신호선을 통해 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터에 인가되어 턴 온 됨에 따라 상기 구동 트랜지스터가 구동되는 단계;
(b) 상기 디스플레이 모드에서, 상기 제1 전원선으로부터 제1 전원이 상기 제1 발광 제어 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터 및 상기 제2 발광 제어 트랜지스터를 경유해 공급됨에 따라 상기 발광 소자가 발광되는 단계;
(c) 상기 디스플레이 모드에서, 상기 광감지 소자가 상기 발광 소자에서 발광되는 빛을 수광하여 광전하를 발생시키는 단계;
(d) 상기 디스플레이 모드에서, 상기 광감지 소자에서 발생된 광전하가 상기 제1 전원선과 상기 구동 트랜지스터의 사이에 상기 광감지 소자에 대하여 병렬로 연결된 스토리지 캐패시터에 저장되는 단계;
(e) 이미지 감지 모드에서, 상기 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터가 턴 오프되고, 감지 트랜지스터가 감지 신호선을 통해 인가된 감지 신호에 의해 구동되는 단계; 및
(f) 상기 이미지 감지 모드에서, 상기 광감지 소자의 전압과 상기 스토리지 캐패시터의 전압에 의해 상기 구동 트랜지스터가 구동되고, 상기 구동 트랜지스터에 연결된 리드아웃 라인을 통해 상기 광감지 소자의 밝기값에 따른 전압값이 출력되는 단계;
를 포함하는 광학 센서 일체형 표시 장치의 동작 방법.
An optical sensor integrated display device including at least one pixel in which a photo-sensing element is connected to a first power line, a light-emitting element is connected to a second power line, and a driving transistor is connected between the photo-sensing element and the light-emitting element A method of operation comprising:
(a) driving the driving transistor in a display mode as a light emitting (high) signal is applied to the first and second light emission control transistors through a light emission signal line and turned on;
(b) in the display mode, the light emitting device emits light as a first power is supplied from the first power line through the first light emission control transistor, the driving transistor, and the second light emission control transistor;
(c) in the display mode, generating, by the photo-sensing element, light emitted from the light-emitting element to generate photocharges;
(d) in the display mode, the photocharge generated by the photo-sensing element is stored in a storage capacitor connected in parallel with the photo-sensing element between the first power line and the driving transistor;
(e) in the image sensing mode, the first and second light emission control transistors are turned off, and the sensing transistor is driven by a sensing signal applied through a sensing signal line; and
(f) in the image sensing mode, the driving transistor is driven by the voltage of the photo-sensing element and the voltage of the storage capacitor, and a voltage according to the brightness value of the photo-sensing element through a readout line connected to the driving transistor outputting a value;
A method of operating an optical sensor integrated display device comprising a.
제 11 항에 있어서,
상기 (a) 단계의 상기 디스플레이 모드에서, 상기 광감지 소자에 연결된 감지 트랜지스터는 감지 신호선을 통해 역발광(로우) 신호가 인가됨에 따라 동작하지 않는, 광학 센서 일체형 표시 장치의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
In the display mode of step (a), the sensing transistor connected to the light sensing element does not operate as a back light (low) signal is applied through the sensing signal line.
제 11 항에 있어서,
상기 (e) 단계의 상기 이미지 감지 모드에서, 상기 감지 트랜지스터는 상기 광감지 소자와 상기 구동 트랜지스터의 사이에 (n-1)번째 신호에 의해 구동되는 트랜지스터, n번째 신호에 의해 구동되는 트랜지스터, 및 (n+1)번째 신호에 의해 구동되는 트랜지스터가 병렬로 연결되고, 감지 신호선을 통해 인가된 (n-1)번째 신호, n번째 신호 및 (n+1)번째 신호의 OR 연산에 의한 감지 신호에 의해 구동되는, 광학 센서 일체형 표시 장치의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
In the image sensing mode of step (e), the sensing transistor is a transistor driven by an (n-1)-th signal between the photo-sensing element and the driving transistor, a transistor driven by an n-th signal, and Transistors driven by the (n+1)-th signal are connected in parallel, and a detection signal by OR operation of the (n-1)-th signal, the n-th signal, and the (n+1)-th signal applied through the detection signal line A method of operating an optical sensor integrated display device driven by
제 11 항에 있어서,
상기 (e) 단계의 상기 이미지 감지 모드에서, 상기 감지 트랜지스터는 감지 신호선을 통해 인가된 n번째 초기 전압의 감지 신호에 의해 구동되는, 광학 센서 일체형 표시 장치의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
In the image sensing mode of step (e), the sensing transistor is driven by a sensing signal of an nth initial voltage applied through a sensing signal line.
제 11 항에 있어서,
상기 (e) 단계의 상기 이미지 감지 모드에서, 상기 감지 트랜지스터는 외부로부터 별도로 추가된 로우 라인의 감지 신호선을 통해 인가된 감지 신호에 의해 구동되는, 광학 센서 일체형 표시 장치의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
In the image sensing mode of step (e), the sensing transistor is driven by a sensing signal applied through a sensing signal line of a separately added row line from the outside.
제 11 항에 있어서,
상기 (d) 단계의 상기 디스플레이 모드에서, 상기 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터가 턴 오프되고, (n-1)번째 신호에 의해 제4 선택 트랜지스터가 구동됨에 따라, 상기 광감지 소자와 상기 스토리지 캐패시터의 전압이 상기 감지 트랜지스터의 게이트 전압을 형성하고, 컬럼 라인은 외부 전압 드라이버에 의해 구동되는, 광학 센서 일체형 표시 장치의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
In the display mode of step (d), the first and second light emission control transistors are turned off, and as the fourth selection transistor is driven by the (n-1)-th signal, the photo-sensing element and the storage A method of operating an optical sensor integrated display device, wherein a voltage of a capacitor forms a gate voltage of the sensing transistor, and a column line is driven by an external voltage driver.
제 11 항에 있어서,
상기 (d) 단계의 상기 디스플레이 모드에서, 상기 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터가 턴 오프되고, 상기 스토리지 캐패시터와 상기 구동 트랜지스터의 사이에 제1 전극이 연결된 제1 선택 트랜지스터는 제3 전극을 통해 인가된 n번째 신호에 의해 구동되고, 제2 전극을 통해 인가된 초기 전원을 상기 스토리지 캐패시터 및 상기 광감지 소자로 인가하며,
상기 스토리지 캐패시터 및 상기 광감지 소자는 상기 제1 선택 트랜지스터로부터 인가되는 초기 전원에 의해 리셋되는, 광학 센서 일체형 표시 장치의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
In the display mode of step (d), the first and second light emission control transistors are turned off, and a first selection transistor connected with a first electrode between the storage capacitor and the driving transistor is connected through a third electrode It is driven by the applied n-th signal and applies initial power applied through the second electrode to the storage capacitor and the photo-sensing element,
and the storage capacitor and the photo-sensing element are reset by an initial power applied from the first selection transistor.
제 11 항에 있어서,
상기 (d) 단계의 상기 디스플레이 모드에서, 상기 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터가 턴 오프되고, 상기 구동 트랜지스터와 상기 제2 발광 제어 트랜지스터의 연결점에 제1 전극이 연결되고 상기 리드아웃 라인에 제2 전극이 연결되며 제3 전극이 (n+1)번째 선택라인에 연결된 제5 선택 트랜지스터는 (n+1)번째 신호에 의해 구동되고,
상기 스토리지 캐패시터 및 상기 광감지 소자의 전압이 상기 컬럼 라인의 임계 전압을 형성하고,
상기 리드아웃 라인을 통해 상기 발광 소자의 데이터 전압이 로딩되는, 광학 센서 일체형 표시 장치의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
In the display mode of step (d), the first and second light emission control transistors are turned off, a first electrode is connected to a connection point between the driving transistor and the second light emission control transistor, and a first electrode is connected to the readout line. A fifth selection transistor with two electrodes connected and a third electrode connected to the (n+1)-th selection line is driven by the (n+1)-th signal,
voltages of the storage capacitor and the photo-sensing element form a threshold voltage of the column line;
and the data voltage of the light emitting device is loaded through the readout line.
제 11 항에 있어서,
상기 (e) 단계의 상기 이미지 감지 모드에서, 컬럼 라인은 외부 불변성 전류 드라이버에 연결되고,
제1 전극이 초기 전원 라인에 연결되고 제2 전극이 상기 구동 트랜지스터에 연결되며 제3 전극이 (n-1)번째 선택라인에 연결된 제2 선택 트랜지스터는 (n-1)번째 신호에 의해 구동되고,
제1 전극이 상기 구동 트랜지스터에 연결되고 제2 전극이 상기 리드아웃 라인에 연결되며 제3 전극이 (n-1)번째 선택라인에 연결된 제4 선택 트랜지스터는 상기 (n-1)번째 신호에 의해 구동되고, 상기 구동 트랜지스터를 통해 인가되는 상기 광감지 소자의 밝기값에 따른 전류값을 리드아웃 라인으로 출력하고,
상기 제2 선택 트랜지스터의 제1 전극에 인가되는 초기 전원은 제2 전원이고,
상기 감지 트랜지스터의 게이트 전압은 이전 프레임의 상기 발광 소자의 전압과 상기 광감지 소자에 저장된 전압에 의해 결정되고,
상기 컬럼 라인에는 상기 감지 트랜지스터의 게이트 전압과 임계 전압이 인가되는, 광학 센서 일체형 표시 장치의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
In the image sensing mode of step (e), the column line is connected to an external constant current driver,
A second selection transistor having a first electrode connected to an initial power line, a second electrode connected to the driving transistor, and a third electrode connected to an (n-1)-th selection line is driven by an (n-1)-th signal, ,
A fourth selection transistor having a first electrode connected to the driving transistor, a second electrode connected to the read-out line, and a third electrode connected to the (n-1)-th selection line is controlled by the (n-1)-th signal. is driven and outputs a current value according to the brightness value of the photo-sensing element applied through the driving transistor to a readout line,
The initial power applied to the first electrode of the second selection transistor is the second power,
The gate voltage of the sensing transistor is determined by the voltage of the light-emitting device of the previous frame and the voltage stored in the photo-sensing device,
and a gate voltage and a threshold voltage of the sensing transistor are applied to the column line.
제 11 항에 있어서,
상기 (f) 단계의 상기 이미지 감지 모드에서, 상기 스토리지 캐패시터와 상기 구동 트랜지스터의 연결점에 제1 전극이 연결되고, 초기 전원 라인에 제2 전극이 연결되며, n번째 선택라인에 제3 전극이 연결된 제1 선택 트랜지스터는, 제3 전극을 통해 인가된 n번째 신호에 의해 구동되고,
상기 스토리지 캐패시터 및 상기 광감지 소자는 모두 상기 제1 선택 트랜지스터를 통해 인가된 초기 전원 의해 리셋되는, 광학 센서 일체형 표시 장치의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
In the image sensing mode of step (f), a first electrode is connected to a connection point between the storage capacitor and the driving transistor, a second electrode is connected to an initial power line, and a third electrode is connected to an nth selection line The first selection transistor is driven by the nth signal applied through the third electrode,
and the storage capacitor and the photo-sensing element are both reset by the initial power applied through the first selection transistor.
제 11 항에 있어서,
상기 (f) 단계의 상기 이미지 감지 모드에서, 상기 구동 트랜지스터에 제1 전극이 연결되고, 상기 리드아웃 라인에 제2 전극이 연결되며, 제3 전극이 (n+1)번째 선택라인에 연결된 제5 선택 트랜지스터는, 제3 전극을 통해 인가된 (n+1)번째 신호에 의해 구동되고,
상기 스토리지 캐패시터 및 상기 광감지 소자의 전압은 모두 컬럼 라인의 임계 전압을 형성하고, 상기 컬럼 라인을 통해 (n+2)번째 화소의 광감지 소자의 전압이 인가되는, 광학 센서 일체형 표시 장치의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
In the image sensing mode of step (f), a first electrode is connected to the driving transistor, a second electrode is connected to the readout line, and a third electrode is connected to the (n+1)th selection line. 5 selection transistor is driven by the (n+1)th signal applied through the third electrode,
The voltage of the storage capacitor and the photo-sensing element both form a threshold voltage of a column line, and the voltage of the photo-sensing element of the (n+2)-th pixel is applied through the column line. Operation of an optical sensor-integrated display device Way.
제 21 항에 있어서,
상기 (f) 단계의 상기 이미지 감지 모드 이후에, 상기 제1 및 제2 발광 제어 트랜지스터가 발광 신호선을 통해 인가된 발광(하이) 신호에 의해 턴 온 되고,
상기 스토리지 캐패시터에 저장된 전원이 상기 구동 트랜지스터를 통해 인가됨에 따라 상기 발광 소자가 구동되고,
상기 광감지 소자는 상기 발광 소자에서 발광되는 빛을 수광하여 광전하를 발생시키고,
상기 스토리지 캐패시터는 상기 광감지 소자에서 발생된 광전하를 저장하는, 광학 센서 일체형 표시 장치의 동작 방법.
22. The method of claim 21,
After the image sensing mode of step (f), the first and second light emission control transistors are turned on by the light emission (high) signal applied through the light emission signal line,
When the power stored in the storage capacitor is applied through the driving transistor, the light emitting device is driven,
The photo-sensing element receives the light emitted from the light-emitting element to generate photocharges,
and the storage capacitor stores the photocharge generated by the photo-sensing element.
제 11 항에 있어서,
하나의 화소는 적어도 하나 이상의 프레임 동안 상기 디스플레이 모드로 동작하고 이어 하나의 프레임 동안 상기 이미지 감지 모드로 동작하는, 광학 센서 일체형 표시 장치의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
and one pixel operates in the display mode for at least one or more frames and then operates in the image sensing mode for one frame.
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