KR20220153553A - 유기 발광 표시장치와 그 구동 방법 - Google Patents

유기 발광 표시장치와 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기 발광 표시장치와 그 구동 방법에 관한 것으로, 제1 TFT 구조를 갖는 다수의 서브 픽셀들을 포함한 제1 블록, 상기 제1 TFT 구조와 다른 형태의 제2 TFT 구조를 갖는 다수의 서브 픽셀들을 포함한 제2 블록, 및 상기 센싱 경로를 통해 상기 제1 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱한 후, 상기 제2 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하는 센싱 회로를 포함한다. 본 발명은 TFT 구조가 다른 서브 픽셀들이 배치된 표시패널에서, 동일한 TFT 구조의 서브 픽셀들로 블록을 설정함으로써 블록들 각각에서 서브 픽셀들의 구동 특성 편차를 정확하게 센싱할 수 있다.

Description

유기 발광 표시장치와 그 구동 방법{Organic Light Emitting Display and Method of Driving the same}
본 발명은 픽셀의 구동 특성 변화를 센싱한 결과를 바탕으로 화질을 향상시키는 유기 발광 표시장치에 관한 것이다.
액티브 매트릭스 타입의 유기 발광 표시장치는 스스로 발광하는 유기 발광다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함하며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. OLED는 애노드와 캐소드 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)으로 이루어진다. 애노드전극과 캐소드전극에 구동전압이 인가되면 정공수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동되어 여기자를 형성하고, 그 결과 발광층(EML)이 가시광을 발생하게 된다.
유기 발광 표시장치의 픽셀들 각각은 OLED에 흐르는 전류를 제어하는 구동 소자를 포함한다. 구동 소자는 TFT(Thin Film Transistor)로 구현될 수 있다. 문턱 전압, 이동도 등과 같은 구동 소자의 전기적 특성은 모든 픽셀들에서 동일하게 설계됨이 바람직하나, 공정 조건, 구동 환경 등에 의해 구동 TFT의 전기적 특성이 균일하지 않다. 구동 소자는 구동 시간이 길어질수록 스트레스(stress)를 많이 받게 되고 데이터 전압에 따라 스트레스 차이가 있다. 구동 소자의 전기적 특성은 스트레스에 영향을 받는다. 따라서, 구동 TFT들은 구동 시간이 경과되면 전기적 특성이 달라진다.
OLED 표시장치에서 픽셀의 구동 특성 변화를 보상하기 위한 보상 방법은 내부 보상 방법과 외부 보상 방법으로 나뉘어진다.
내부 보상 방법은 구동 TFT들 간의 문턱 전압 편차를 픽셀 회로 내부에서 자동으로 보상한다. 내부 보상을 위해서는 OLED에 흐르는 전류가 구동 TFT의 문턱 전압에 상관없이 결정되도록 해야 하기 때문에, 픽셀 회로의 구성이 복잡하게 된다. 내부 보상 방법은 구동 TFT들 간의 이동도 편차를 보상하기가 어렵다.
외부 보상 방법은 구동 TFT들의 전기적 특성(문턱전압, 이동도 등)을 센싱(sensing)하고, 그 센싱 결과를 바탕으로 표시패널 외부의 보상 회로에서 입력 영상의 픽셀 데이터를 변조함으로써 픽셀들 각각의 구동 특성 변화를 보상한다.
외부 보상 방법은 표시패널에서 픽셀들에 연결된 REF 라인을 통해 각 픽셀로부터 센싱 전압을 직접 입력받고, 그 센싱 전압을 디지털 센싱 데이터로 변환하여 센싱값을 발생하여 타이밍 콘트롤러(timing controller)로 전송한다. 타이밍 콘트롤러는 센싱값(SEN)을 기초로 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 변조하여 픽셀의 구동 특성 변화를 보상한다.
최근 유기 발광 표시장치의 고해상도와 유기 화합물의 효율이 증가하여 픽셀 구동에 필요한 전류량(또는 픽셀당 요구 전류)이 급격히 줄어 들고 있다. 픽셀의 구동 특성 변화를 센싱하기 위하여, 픽셀로부터 수신된 센싱 전류도 작아지고 있다. 센싱 전류가 작아지면, 제한된 샘플링 기간 내에서 샘플 & 홀더의 커패시터의 충전양이 작아져 픽셀의 구동 특성 변화를 센싱하기가 어렵다. 샘플링 기간은 샘플 & 홀더의 커패시터 충전 타이밍을 정하는 스위치 신호로 정의된다. 샘플 & 홀더는 샘플링 기간 동안 픽셀로부터 전류를 받아 커패시터에 전하를 충전함으로써 전류를 전압으로 변환하여 픽셀의 전압을 샘플링한다.
픽셀의 저계조 특성을 센싱하기 위하여, 픽셀에 저계조의 센싱용 데이터 전압을 인가한다. 이 때 픽셀에서 흐르는 전류 샘플 & 홀더를 통해 전압으로 변환하여 픽셀의 전압을 샘플링하고 그 전압을 아날로그-디지털 컨버터(Analog-to-Digital Converter, 이하 "ADC"라 함)를 통해 디지털 데이터(센싱 값)로 변환하여 저계조에서 픽셀의 구동 특성(property)를 센싱할 수 있다.
그런데 저계조에서 픽셀의 전류가 낮기 때문에 제한된 샘플링 기간 내에서 얻어지는 ADC 입력 전압이 ADC에서 인식할 수 있는 최소 전압 보다 낮아질 수 있다. ADC의 입력 전압이 ADC에서 인식할 수 있는 최소 전압을 충족하지 못하면 픽셀의 저계조 구동 특성이 센싱될 수 없다. 샘플링 기간을 포함한 센싱 기간을 길게 하면 저계조에서 ADC의 입력 전압을 높일 수 있으나 센싱 기간을 증가시키기에 한계가 있다. 저계조에서 픽셀의 구동 특성을 알 수 없으면, 저계조에서 픽셀의 구동 특성 편차를 보상할 수 없다. 한편, 고계조 데이터에서 픽셀의 구동 특성은 픽셀의 전류량이 높기 때문에 고해상도, 고정세 픽셀에서도 센싱이 가능하다.
본 발명은 저계조에서 픽셀의 구동 특성 변화를 센싱할 수 있는 유기 발광 표시장치와 그 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 유기 발광 표시장치는 서로 교차되는 데이터 라인들 및 게이트 라인들, 하나 이상의 TFT를 포함하는 서브 픽셀들, 및 상기 서브 픽셀들에 연결된 센싱 경로들을 포함하는 표시패널을 포함한다.
상기 표시패널은 제1 TFT 구조를 갖는 다수의 서브 픽셀들을 포함한 제1 블록; 상기 제1 TFT 구조와 다른 형태의 제2 TFT 구조를 갖는 다수의 서브 픽셀들을 포함한 제2 블록; 및 상기 센싱 경로를 통해 상기 제1 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱한 후, 상기 제2 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하는 센싱 회로를 포함한다.
상기 제1 TFT 구조와 상기 제2 TFT 구조는 상기 표시패널의 평면에서 볼 때 서로 대칭적이다.
상기 제1 블록과 상기 제2 블록은 센싱 경로를 공유하고 시분할 센싱된다.
상기 제1 블록과 상기 제2 블록은 상하로 분리된다.
상기 제1 블록과 상기 제2 블록은 상하 또는 좌우로 분리된다. 상기 센싱 회로는 상기 제1 블록의 서브 픽셀들에 센싱용 데이터를 기입하고 상기 제2 블록의 서브 픽셀들에 블랙 계조의 데이터를 기입하여 상기 제1 블록의 서브 픽셀들을 상기 제1 및 제2 블록들이 공유하는 센싱 경로를 통해 동시에 센싱한 후에, 상기 제2 블록의 서브 픽셀들에 상기 센싱용 데이터를 기입하고 상기 제1 블록의 서브 픽셀들에 상기 블랙 계조의 데이터를 기입하여 상기 제2 블록의 서브 픽셀들을 상기 센싱 경로를 통해 동시에 센싱한다.
상기 제1 블록과 상기 제2 블록은 좌우로 분리된다. 상기 센싱 회로는 상기 제1 및 제2 블록의 서브 픽셀들에 센싱용 데이터를 기입하고 제1 센싱 경로를 통해 상기 제1 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱한 후에, 제2 센싱 경로를 통해 상기 제2 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱한다.
상기 유기 발광 표시장치는 상기 제1 및 제2 블록의 센싱값을 바탕으로 상기 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조하는 데이터 변조부를 더 포함한다. 상기 데이터 변조부는 상기 제1 블록의 센싱값에 따라 상기 제1 블록 내의 서브 픽셀들에 동일하게 적용되는 제1 보상값을 선택하여 상기 제1 보상값으로 상기 제1 블록 내의 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조한다. 상기 데이터 변조부는 상기 제2 블록의 센싱값에 따라 상기 제2 블록 내의 서브 픽셀들에 동일하게 적용되는 제2 보상값을 선택하고, 상기 제2 보상값으로 상기 제2 블록 내의 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조한다.
상기 유기 발광 표시장치의 구동 방법은 제1 TFT 구조를 갖는 다수의 서브 픽셀들을 제1 블록으로 설정하는 단계, 상기 제1 TFT 구조와 다른 형태의 제2 TFT 구조를 갖는 다수의 서브 픽셀들을 포함한 제2 블록으로 설정하는 단계, 및 상기 센싱 경로를 통해 상기 제1 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱한 후, 상기 제2 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하는 단계를 포함한다.
본 발명은 센싱 경로를 공유하는 다수의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하여 저계조에서도 서브 픽셀들의 구동 특성을 안정되게 센싱할 수 있다. 나아가, 본 발명은 고해상도, 고정세 서브 픽셀들에서 서브 픽셀들의 구동 특성을 센싱하여 구동 특성 열화를 보상함으로써 화질을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 센싱 경로를 공유하는 서브 픽셀들을 동시에 센싱함으로써 표시패널에서 센싱 경로의 개수를 최소화하여 서브 픽셀들의 개구율을 높일 수 있고, 센싱 시간을 줄일 수 있다.
본 발명은 블록 단위로 센싱값을 검출함으로써 서브 픽셀들의 센싱값을 저장하기 위한 메모리 용량을 대폭 줄일 수 있고 이로 인하여, 회로 비용을 절감할 수 있다.
나아가, 본 발명은 표시패널 내에 TFT 구조가 다른 서브 픽셀들이 배치된 표시패널에서, 동일한 TFT 구조의 서브 픽셀들로 블록을 설정함으로써 블록들 각각에서 서브 픽셀들의 구동 특성 편차를 정확하게 센싱할 수 있다.
도 1은 제품 출하전 외부 보상 시스템을 보여 주는 도면이다.
도 2는 제품 출하후 외부 보상 시스템을 보여 주는 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 외부 보상 방법 원리를 설명하기 위한 도면들이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티 픽셀 센싱 방법을 보여 주는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 픽셀 센싱 방법을 보여 주는 회로도이다.
도 7은 도 5에 도시된 서브 픽셀들에 대한 멀티 센싱 방법에서 센싱 경로를 보여 주는 회로도이다.
도 8은 도 7에 도시된 서브 픽셀들과 센싱 경로의 제어 방법을 보여 주는 파형도이다.
도 9는 도 6에 도시된 서브 픽셀들에 대한 멀티 센싱 방법에서 센싱 경로를 보여 주는 회로도이다.
도 10은 도 9에 도시된 서브 픽셀들과 센싱 경로의 제어 방법을 보여 주는 파형도이다.
도 11은 정상 구동시 입력 영상의 데이터가 서브 픽셀들에 공급되는 경로를 보여 주는 회로도이다.
도 12는 도 11에 도시된 서브 픽셀들과 센싱 경로의 제어 방법을 보여 주는 파형도이다.
도 13은 TFT의 구조를 보여 주는 단면도이다.
도 14는 TFT의 불순물 도핑 공정을 보여 주는 단면도이다.
도 15a 및 도 15b는 좌우 대칭적인 구조의 TFT들 간에 LDD 영역의 크기가 동일한 예를 보여 주는 도면들이다.
도 16a 및 도 16b는 좌우 대칭적인 구조의 TFT들 간에 LDD 영역의 차이를 보여 주는 도면들이다.
도 17a 및 도 17b는 좌우 대칭적인 구조의 TFT들 간에 반도체 채널 영역이 동일한 예를 보여 주는 도면들이다.
도 18a 및 도 18b는 좌우 대칭적인 구조의 TFT들 간에 반도체 채널 영역의 차이를 보여 주는 도면들이다.
도 19 및 도 20은 상하 블록들 간에 TFT 구조가 다른 예를 보여 주는 도면이다.
도 21 및 도 22는 좌우 블록들 간에 TFT 구조가 다른 예를 보여 주는 도면이다.
도 23은 도 21 및 도 22에 도시된 서브 픽셀들의 센싱 경로 제어 방법을 보여 주는 파형도이다.
도 24는 도 21 및 도 22에 도시된 블록들에 서로 다른 센싱 경로를 연결한 예를 보여 주는 도면이다.
도 25는 도 24에 도시된 서브 픽셀들에 대한 멀티 센싱 방법에서 센싱 경로를 보여 주는 회로도이다.
도 26은 도 24에 도시된 서브 픽셀들과 센싱 경로의 제어 방법을 보여 주는 파형도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 설명에서, 블록은 두 개 이상의 서브 픽셀들을 포함하는 단위로서 세트(set) 또는 그룹(group)의 의미로 해석될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시장치의 외부 보상 시스템은 제품 출하 전과 제품 출하 후로 나뉘어진다.
도 1은 제품 출하전 외부 보상 시스템을 보여 주는 도면이다. 제품 출하 전 외부 보상 시스템은 디스플레이 모듈(100), 데이터 변조부(20), 및 컴퓨터(200)를 포함한다.
디스플레이 모듈(100)은 픽셀 어레이가 형성된 표시패널(100), 표시패널 구동 회로 등을 포함한다. 본 발명은 멀티 픽셀 센싱 방법으로 서브 픽셀들의 구동 특성을 센싱한다. 이를 위하여, 본 발명은 표시패널의 픽셀 어레이에 두 개 이상의 서브 픽셀들이 공유하는 센싱 경로를 마련한다. 표시패널 구동 회로는 도 4에 도시된 데이터 구동부(12), 게이트 구동부(13), 타이밍 콘트롤러(11) 등을 포함한다. 데이터 구동부(12)는 드라이브 집적회로(Drive Integrated Circuit, 이하 “DIC”라 함)로 집적될 수 있다. 데이터 구동부(102)에는 디지털 데이터로 센싱값을 출력하는 ADC가 내장될 수 있다.
데이터 변조부(20)는 메모리(MEM)와 보상부(GNUCIC)를 포함한다. 메모리(MEM)는 컴퓨터(200)로부터 수신된 블록별 보상값을 저장한다.
표시패널 구동 회로는 컴퓨터(200)의 제어에 따라 계조별로 미리 설정된 센싱용 데이터 전압을 서브 픽셀들에 공급한다. 센싱용 계조 데이터 전압이 공급되는 서브 픽셀들에서 흐르는 전류는 이웃한 서브 픽셀들이 공유하는 센싱 경로를 통해 더해져 디지털 데이터로 변환된다. 본 발명의 멀티 센싱 방법은 서브 픽셀들간에 공통으로 연결된 센싱 경로를 통해 블록 단위로 서브 픽셀들을 동시에 센싱한다.
컴퓨터(200)는 센싱 경로를 통해 수신된 블록별 센싱값을 계조별로 취합하여 블록들 각각의 I-V 전달 특성을 계산함으로써 블록들의 평균 I-V 전달 커브를 도출한다. 컴퓨터(200)는 서브 픽셀들의 평균 I-V 전달 커브를 정의하는 파라미터들(parameter)을 데이터 변조부(20)의 메모리(MEM)에 저장한다. 그리고 컴퓨터(200)는 블록별 센싱값을 계조별로 분석하여 블록들 각각의 I-V 전달 특성을 계산하고, 평균 I-V 전달 커브와의 차이를 최소로 하는 블록별 보상값들을 메모리(MEM)에 저장한다. 메모리(MEM)는 플레시 메모리(Flash memory)일 수 있다.
이렇게 메모리(MEM)에 표시패널(10)의 구동 특성을 대표하는 평균 I-V 전달 커브가 저장된 데이터 변조부(20)는 디스플레이 모듈(100)에 실장된 상태로 제품 출하 후 소비자에게 인계된다. 디스플레이 모듈(100)은 컴퓨터(200)로부터 분리되어 세트 메이커(Set maker)에 의해 호스트 시스템(200)에 연결된다. 호스트 시스템(200)은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나일 수 있다. 폰 시스템에서, 호스트 시스템(300)은 AP(Application Processor)를 포함한다.
제품 출하후 외부 보상 시스템은 디스플레이 모듈(100)과 호스트 시스템(300)을 포함한다. 디스플레이 모듈(100)이 구동되면, 보상부(GNUCIC)는 입력 영상 데이터를 블록별 보상값으로 변조하여 DIC로 전송한다. 따라서, 서브 픽셀들에는 블록별 구동 특성의 편차가 보상된 데이터가 기입된다. 한편, 응용 제품에 따라 제품 출하후 외부 보상 시스템은 표시패널(10)의 사용 시간에 따른 서브 픽셀들의 구동 특성 열화(경시 변화)를 보상하기 위하여 구동 중에 센싱 경로를 구동하여 블록별 센싱값과 블록별 보상값을 업데이트(update)할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 외부 보상 방법 원리를 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명의 외부 보상 방법은 멀티 픽셀 센싱 방법을 이용하여 블록 단위로 서브 픽셀들을 하나의 센싱 경로를 통해 동시에 센싱한다. 본 발명의 외부 보상 방법은 등간격을 갖는 복수의 계조 전압(센싱용 전압)을 서브 픽셀들에 인가하여 블록 단위로 서브 픽셀들의 전류를 측정하여 서브 픽셀들의 구동 특성을 블록 단위로 계산할 수 있다. 예를 들면, 7 개 계조에서 서브 픽셀들의 구동 특성을 블록 단위로 측정할 수 있다. 실제 측정된 계조들 나머지 계조 구간은 근사식을 바탕으로 계산된다. 따라서, 본 발명은 실제 측정과 근사화 계산 방법으로 블록별 I-V 전달 커브를 얻는다.
본 발명의 외부 보상 방법은 블록별 구동 특성을 합하여 블록 개수로 나누어 표시패널의 구동 특성을 대표하는 평균 I-V 전달 커브를 도출하여 그 평균 I-V 전달 커브(도 3a, 21)를 메모리(MEM)에 저장한다. 도 3a에서 x 축은 구동 TFT의 게이트에 인가되는 데이터 전압(Vdata)이고, y축은 데이터 전압(Vdata)에 따른 구동 TFT의 드레인 전류(Id)이다.
본 발명의 외부 보상 방법은 제품 출하 전에 얻어진 블록별 센싱값을 바탕으로 제품 출하 후 블록별 구동 특성 편차를 보상할 수 있다. 응용 분야에 따라, 제품 출하후 유기 발광 표시장치가 정상적으로 구동할 때 센싱 기간 마다 서브 픽셀들 각각의 구동 특성 변화를 업데이트(update)할 수 있다.
본 발명의 외부 보상 방법은 계조별 서브 픽셀들의 구동 특성을 측정하기 위하여 도 3b와 같이 저계조 전압(Vl)과 고계조 전압(Vh)을 서브 픽셀들의 구동 TFT의 게이트에 인가하여 저계조와 고계조에서 블록의 전류(I)를 센싱한다. 블록의 전류란 센싱 경로를 공유하여 블록 단위로 동시에 센싱되는 서브 픽셀들 각각에서 흐르는 전류의 합이다. 한편, 기존의 외부 보상 방법과 같은 방법으로 서브 픽셀별로 구동 특성을 센싱하면, 저계조에서 서브 픽셀의 전류가 낮아서 서브 픽셀의 저계조 전류값이 센싱되지 않으면 도 2b와 같은 전달 커브(22)를 얻을 수 없다.
본 발명의 외부 보상 방법은 블록 단위로 센싱된 저계조와 고계조의 센싱값을 바탕으로 계조 전구간의 I-V 전달 커브를 도출한다. 본 발명의 외부 보상 방법은 센싱 경로를 공유하는 서브 픽셀들을 블록 단위로 동시에 센싱하여 블록 내의 서브 픽셀들에서 흐르는 전류의 합으로 저계조 전류를 센싱하기 때문에 하나의 서브 픽셀에서 저계조 전류가 낮아도 서브 픽셀의 저계조 구동 특성을 센싱할 수 있다.
본 발명의 외부 보상 방법에 의하면, 블록 내의 서브 픽셀들이 동일한 센싱 경로를 공유하므로 블록 내에 존재하는 서브 픽셀들의 구동 특성은 동일 계조에서 하나의 값으로 센싱된다. 보상값은 블록별 센싱값을 바탕으로 얻어진 블록별 I-V 전달 커브와 패널의 평균 I-V 전달 커브의 차이가 최소가 되는 값으로 결정된다. 따라서, 블록별 센싱값이 하나이기 때문에 블록 내의 서브 픽셀들은 동일한 보상값으로 보상된다.
보상값은 도 3b의 수식
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에서, a, b, c를 포함한다. 도 3b에서 Vdata는 구동 TFT의 게이트에 인가되는 센싱용 데이터 전압이다. c는 상수값이다. a'는 게인(gain) 값이고, b'는 옵셋(offset) 값이다. 한편, 블록 단위로 서브 픽셀들을 보상하면, 서브 픽셀 각각을 독립적으로 보상하는 방법에 비하여 서브 픽셀들이 정밀하게 보상되지 않지만, 고해상도 서브 픽셀 어레이의 경우에 사용자가 육안으로 느끼는 화질 차이는 없다.
블록 센싱 결과를 바탕으로 블록마다 도 3c에서 전달 커브를 정의하는 파라미터 a, b, 및 c가 얻어진다. 표시패널(10)의 평균 I-V 전달 커브와 다른 구동 특성으로 센싱된 블록의 서브 픽셀들에 기입될 데이터는 게인값(a)과 옵셋값(b)으로 변조되어 그 블록의 구동 특성이 평균 I-V 전달 커브(Target I-V 곡선)와 일치되도록 보상된다. 도 3b 및 도 3c에서, Target I-V 곡선(21)은 표시패널의 평균 I-V 전달 커브이다. 보상 전/후 I-V 전달 커브(22a)는 본 발명의 멀티 픽셀 센싱 방법으로 얻어진 블록별 센싱값을 바탕으로 계산된 블록별 구동 특성(I-V 전달 커브)을 나타낸다.
본원 발명자들은 멀티 픽셀 센싱 방법을 FHD(Full　High-Definition) 표시패널과 그 이상의 고해상도 패널에 적용하였을 때 보상전에 비하여 서브 픽셀들의 구동 특성 변화가 보상되어 화질이 크게 향상된 효과를 확인하였다. 멀티 픽셀 센싱 방법을 1 서브 픽셀 보상 벙법과 비교한 실험 결과에서, 사용자가 육안으로 느끼는 보상 효과의 차이가 양자에서 없다는 것을 확인하였다. 해상도가 UHD(Ultra High-Definition), QHD(Quad　High　Definition) 등으로 더 높아지면 사용자는 1 서브 픽셀 센싱 방법과 멀티 센싱 방법 간의 보상 효과 차이를 육안으로는 인지하기가 어렵다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시장치는 표시패널(10)과 표시패널 구동 회로를 포함한다. 표시패널 구동 회로는 데이터 구동부(12), 게이트 구동부(13), 타이밍 콘트롤러(11) 등을 포함하여 입력 영상의 데이터를 서브 픽셀들에 기입한다.
표시패널(10)에는 다수의 데이터 라인들(14)과 다수의 게이트 라인들(15)이 교차되고, 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된다. 표시패널(10)의 픽셀 어레이(Pixel array)에 입력 영상의 데이터가 표시된다. 표시패널(10)은 이웃한 픽셀들에 공통으로 연결되는 기준 전압 라인(이하, “REF 라인”이라 함), 고전위 구동 전압(VDD)을 서브 픽셀들에 공급하는 VDD 라인을 포함한다. REF 라인(도 5 및 도 6에서 16)을 통해 서브 픽셀들에 미리 설정된 기준 전압(도 5 및 도 7에서 REF)이 공급된다.
게이트 라인들(15)은 제1 스캔 펄스가 공급되는 다수의 제1 스캔 라인들과, 제2 스캔 펄스가 공급되는 다수의 제2 스캔 라인들을 포함한다. 도 6 내지 도 12에서 S1은 제1 스캔 펄스이고, S2는 제2 스캔 펄스이다.
픽셀들 각각은 컬러 구현을 위하여 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀로 나뉘어진다. 픽셀들 각각은 백색 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다. 서브 픽셀들 각각에 하나의 데이터 라인, 하나의 게이트 라인쌍, 하나의 REF 라인, 하나의 VDD 라인 등의 배선이 연결된다. 게이트 라인쌍은 하나의 제1 스캔 라인과 하나의 제2 스캔 라인을 포함한다.
본 발명은 센싱 경로를 공유하는 서브 픽셀들을 블록 단위로 동시에 센싱한다. 블록은 센싱 경로를 공유하는 서브 픽셀들을 포함한다. 블록은 센싱 경로를 공유하는 이웃한 서브 픽셀들로만 구성되는 것으로 한정되지 않는다. 예컨대, 블록은 센싱 경로를 공유하고 소정 거리로 이격된 서브 픽셀들로 구성될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 멀티 픽셀 센싱 방법은 2 개 이상의 서브 픽셀들을 포함하는 블록 단위로 서브 픽셀들의 구동 특성을 동시에 센싱한다. 같은 블록 내에 존재하는 서브 픽셀들의 구동 특성은 하나의 값으로 센싱된다. 본 발명은 블록 센싱값이 하나이기 때문에 그 센싱값에 따라 하나의 보상값을 선택한다. 따라서, 본 발명은 하나의 블록 내에 속한 서브 픽셀들의 구동 특성을 하나의 값으로 센싱하고, 그 센싱값을 바탕으로 그 블록 내의 서브 픽셀들에 기입될 데이터들을 동일한 보상값으로 변조한다.
본 발명의 유기 발광 표시장치에서, 센싱값이 저장되는 메모리는 그 용량이 종래의 1 서브 픽셀 보상 방법에 비하여 대폭 감소된다. 이는 모든 서브 픽셀들에서 센싱값이 검출되는 것이 아니라 두 개 이상의 서브 픽셀들을 포함한 블록 단위로 센싱값들이 검출되기 때문이다.
센싱 경로는 도 5 내지 도 7, 및 도 9와 같이 이웃한 서브 픽셀들에 연결된 REF 라인(16)을 포함한다. 센싱 경로는 샘플 & 홀더(sample & holder, SH)와 ADC를 포함한다. 본 발명은 센싱 경로를 공유하는 서브 픽셀들을 블록 단위로 동시에 센싱하여 그 서브 픽셀들의 전류합으로 전류를 센싱하기 때문에 저계조에서 서브 픽셀들의 구동 특성을 안정하게 센싱할 수 있다.
종래의 1 서브 픽셀 센싱 방법의 경우, 한 개 서브 픽셀씩 전류를 센싱하기 때문에 저계조에서 센싱 전류가 작을 수 밖에 없다. REF 라인을 공유하는 서브 픽셀들에서도 서브 픽셀들을 하나씩 센싱하면 센싱 전류가 작기 때문에 센싱 기간을 충분히 길게 하지 않으면 저계조에서 서브 픽셀의 구동 특성을 센싱할 수 없다. 이에 비하여, 본 발명은 다수의 서브 픽셀들을 같은 센싱 경로를 통해 동시에 센싱함으로써 그 서브 픽셀들에서 흐르는 전류의 합으로 서브 픽셀들의 구동 특성을 센싱하여 저계조에서 서브 픽셀들의 구동 특성을 센싱할 수 있다. 따라서, 본 발명은 센싱 전류를 증가시켜 ADC 범위(range)를 넘어 서브 픽셀들의 구동 특성을 센싱할 수 있다. 본 발명은 센싱 전류를 증가시켜 요구 전류가 낮은 고해상도, 고정세 서브 픽셀들에서도 저계조에서 구동 특성을 안정되게 센싱할 수 있다.
데이터 구동부(12)는 제품 출하 전 컴퓨터(200)로부터 입력되는 센싱용 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 데이터 라인들(14)에 공급한다. 센싱용 데이터 전압이 공급되는 서브 픽셀들에서 전류가 발생되기 때문에 제품 출하 전에 미리 설정된 계조들 각각에서 서브 픽셀들의 구동 특성이 센싱될 수 있다.
제품 출하 후 블록별 구동 특성의 경시 변화를 센싱하는 표시장치의 경우에, 데이터 구동부(12)는 정상 구동시 미리 설정된 센싱 기간마다 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 타이밍 콘트롤러(11)로부터 수신된 센싱용 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 데이터 라인들(14)에 공급한다. 센싱 기간은 프레임 기간들 사이에서 입력 영상의 데이터가 수신되지 않는 블랭크 기간 즉, 버티컬 블랭크 기간(Vertical Blank Period)으로 할당될 수 있다. 센싱 기간은 표시장치의 전원이 켜진 직후 또는 표시장치의 전원이 꺼진 직후의 소정 기간을 포함할 수 있다.
제품 출하 전/후에 설정된 센싱 기간은 샘플 & 홀더(SH)의 샘플링 기간, 센싱 데이터 기입 기간(Sensing data writing periode), 센싱 데이터 독출 기간(Sensing data read periode)으로 나뉘어진다. 센싱 기간은 도 4에 도시된 타이밍 콘트롤러(11)에 의해 제어된다.
센싱 기간마다 서브 픽셀의 구동 특성이 센싱되면, 사용 시간에 따른 열화 정도를 반영하여 메모리(MEM)에 저장된 블록별 센싱값이 업데이트된다. 이러한 보상 방법은 텔레비전과 같이 수명이 긴 응용 분야에 적용될 수 있다.
제품 출하 전에 측정된 센싱값으로 서브 픽셀 구동 특성 편차를 보상하고, 출하 후에 별도의 센싱 기간을 확보하지 않을 수 있다. 이 경우, 제품 출하 후 고객의 사용 기간 중에 경시 변화에 따른 서브 픽셀들의 구동 특성 변화가 반영되지 않는다. 이러한 보상 방법은 사용 기간이 길지 않은 응용 제품 예를 들어, 모바일 기기나 웨어러블 기기(Wearable device)에 적용될 수 있다.
센싱용 데이터 전압은 센싱 기간 동안 서브 픽셀들의 구동 TFT의 게이트에 인가된다. 센싱용 데이터 전압은 센싱 기간 동안 구동 TFT를 턴-온(turn-on)시켜 그 구동 TFT에서 전류가 흐르게 한다. 센싱용 데이터 전압(SDATA)은 미리 설정된 계조값으로 발생된다. 센싱용 데이터 전압(SDATA)은 미리 설정된 센싱 계조에 따라 그 전압이 가변된다.
컴퓨터(200) 또는 타이밍 콘트롤러(11)는 센싱 기간 동안 내장 메모리에 미리 저장된 센싱용 데이터(도 8 및 도 10에서 SDATA)를 데이터 구동부(12)로 전송한다. 센싱용 데이터(SDATA)는 입력 영상의 데이터와는 무관하게 미리 설정되어 서브 픽셀의 구동 특성을 블록 단위로 센싱하기 위한 데이터다. 데이터 구동부(12)는 디지털 데이터로 수신된 센싱용 데이터(SDATA)를 디지털 아날로그 컨버터(Digital to Analog Converter, 이하 "DAC"라 함)를 통해 감마 보상 전압으로 변환하여 센싱용 데이터 전압을 데이터 라인들(14)로 출력한다. 데이터 구동부(12)는 센싱용 데이터 전압이 서브 픽셀들에 공급할 때 얻어지는 블록별 센싱 전압을 ADC를 통해 디지털 데이터로 변환한다. 출력한다. 데이터 구동부(12)는 ADC의 출력된 센싱값(SEN)을 타이밍 콘트롤러(11)로 전송한다. 블록별 센싱 전압은 센싱용 데이터 전압이 서브 픽셀들에 공급될 때 발생하는 블록 내의 서브 픽셀들의 전류합에 비례한다.
데이터 구동부(12)는 입력 영상을 표시하는 정상 구동(Normal drive) 기간 동안 DAC를 통해 타이밍 콘트롤러(11)로부터 수신되는 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(MDATA)를 데이터 전압으로 변환한 후, 그 데이터 전압을 데이터 라인들(14)에 공급한다. 데이터 구동부(12)에 공급되는 디지털 비디오 데이터(MDATA)는 서브 픽셀의 구동 특성 센싱 결과를 바탕으로 그 구동 특성의 변화를 보상하기 위하여 데이터 변조부(20)에 의해 변조된 데이터(MDATA)이다.
센싱 경로에 연결된 회로 소자들은 데이터 구동부(12)에 내장될 수 있다. 예를 들어, 데이터 구동부(12)는 도 7 및 도 9에서, 샘플 & 홀더(SH), ADC), 스위치 소자들(MR, MS, M1, M2)을 포함할 수 있다.
게이트 구동부(13)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 도 8 및 도 10과 같은 스캔 펄스(S1, S2)를 발생하여 게이트 라인들(16)에 공급한다. 게이트 구동부(13)는 시프트 레지스터(Shift register)를 이용하여 스캔 펄스(S1, S2)를 시프트시킴으로써 그 펄스들을 게이트 라인들(15)에 순차적으로 공급할 수 있다. 게이트 구동부(13)의 시프트 레지스터는 GIP(Gate-driver In Panel) 공정으로 픽셀 어레이와 함께 표시패널(10)의 기판 상에 직접 형성될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 호스트 시스템(300)으로부터 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(DATA)와, 그와 동기되는 타이밍 신호를 수신한다. 타이밍 신호는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 클럭 신호(DCLK) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등을 포함한다.
타이밍 콘트롤러(11)는 호스트 시스템으로부터 수신된 타이밍 신호를 바탕으로서 데이터 구동부(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어 신호(DDC)와, 게이트 구동부(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어 신호(GDC)를 발생한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 데이터 구동부(12)로부터 수신된 센싱값(SEN)을 데이터 변조부(20)에 공급하고, 데이터 변조부(20)에 의해 변조된 데이터(MDATA)를 데이터 구동부(12)로 전송한다.
게이트 타이밍 제어신호(GDC)는 스타트 펄스(start pulse), 시프트 클럭(shift clock) 등을 포함한다. 스타트 펄스는 게이트 구동부(13)의 시프트 레지스터에서 첫 번째 출력이 발생되게 하는 스타트 타이밍을 정의한다. 시프트 레지스터는 스타트 펄스가 입력될 때 구동되기 시작하여 첫 번째 클럭 타이밍에 첫 번째 게이트 펄스를 출력한다. 시프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC)은 시프트 레지스터의 출력 시프트 타이밍을 제어한다.
데이터 변조부(20)는 블록들 각각에서 센싱된 센싱값(SEN)을 바탕으로 미리 설정된 보상값을 선택한다. 데이터 변조부(20)는 블록별로 선택된 보상값으로 그 블록 내의 서브 픽셀들에 기입될 입력 영상의 데이터를 변조한다. 보상값은 구동 TFT의 문턱 전압 변화를 보상하기 위한 옵셋값(b)과, 구동 TFT의 이동도 변화를 보상하기 위한 게인값(a)을 포함한다. 옵셋값(b)은 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(DATA)에 더해져 구동 TFT의 문턱 전압 변화를 보상한다. 게인값(a)은 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(DATA)에 곱해져 구동 TFT의 이동도 변화를 보상한다. 데이터 변조부(20)는 블록 단위로 센싱값이 도출되기 때문에 블록 내의 서브 픽셀들에 기입될 데이터에 동일한 보상값을 적용하여 그 데이터들을 변조한다. 데이터 변조부(20)의 메모리에는 표시패널의 평균 전달 커브, 옵셋값 및 게인값 계산에 필요한 파라미터들이 저장된다. 데이터 변조부(20)는 타이밍 콘트롤러(11)에 내장될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티 픽셀 센싱 방법을 보여 주는 회로도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티 픽셀 센싱 방법은 센싱 경로를 공유하는 2 개의 서브 픽셀들(P1, P2)을 동시에 센싱한다. 이 실시예는 좌우로 이웃한 서브 픽셀들을 동시에 센싱하는 예이지만, 동시에 센싱되는 서브 픽셀들이 이격될 수도 있다는 것에 주의하여야 한다.
서브 픽셀들(P1, P2) 각각은 OLED, 구동 TFT(DT), 제1 및 제2 스위치 TFT(ST1, ST2), 및 스토리지 커패시터(C)를 포함한다. 픽셀 회로는 도 5에 한정되지 않는다.
OLED는 애노드와 캐소드 사이에 형성된 유기 화합물층(EL)을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
TFT들(ST1, ST2, DT)은 도 5에서 n 타입 MOSFET로 예시되었으나 p 타입 MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)로 구현될 수 있다. TFT들은 비정질 실리콘(a-Si) TFT, 폴리 실리콘 TFT, 산화물 반도체 TFT 중 어느 하나 또는 그 조합으로 구현될 수 있다.
OLED의 애노드는 제2 노드(B)를 경유하여 구동 TFT(DT)에 연결된다. OLED의 캐소드는 기저 전압원에 연결되어 기저 전압(VSS)이 공급된다.
구동 TFT(DT)는 게이트-소스 간 전압(Vgs)에 따라 OLED에 흐르는 전류(Ioled)를 제어한다. 구동 TFT(DT)는 제1 노드(A)에 접속된 게이트, 고전위 구동 전압(VDD)이 공급되는 드레인, 및 제2 노드(B)에 접속된 소스를 포함한다. 스토리지 커패시터(C)는 제1 노드(A)와 제2 노드(B) 사이에 접속되어 구동 TFT(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)을 유지한다.
제1 스위치 TFT(ST1)는 제1 스캔 펄스(S1)에 응답하여 데이터 라인(14)으로부터의 데이터 전압(Vdata)을 제1 노드(A)에 인가한다. 제1 스위치 TFT(ST1)는 제1 스캔 펄스(S1)가 공급되는 게이트, 데이터 라인(14)에 접속된 드레인, 및 제1 노드(A)에 접속된 소스를 포함한다.
제2 스위치 TFT(ST2)는 제2 스캔 펄스(S2)에 응답하여 제2 노드(B)와 REF 라인(16) 사이의 전류 패스를 스위칭한다. 제2 스위치 TFT(ST2)는 제2 스캔 펄스(S2)가 공급되는 게이트, 제2 노드(B)에 연결된 드레인, 및 REF 라인(16)에 연결된 소스를 포함한다.
REF 라인(16)을 사이에 두고 이웃한 서브 픽셀들(P1, P2)은 REF 라인(16)을 포함한 센싱 경로를 공유하여 센싱 기간 동안 동시에 센싱된다. 따라서, 본 발명은 1 서브 픽셀 센싱 방법에 비하여, REF 라인(16)을 통해 흐르는 전류(i)가 약 두 배 정도 커지므로 ADC의 하한 범위 아래의 저계조에서 서브 픽셀들(P1, P2)의 구동 특성을 센싱할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 픽셀 센싱 방법을 보여 주는 회로도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 픽셀 센싱 방법은 센싱 경로를 공유하는 4 개의 서브 픽셀들(P11, P12. P21, P22)을 동시에 센싱한다. 픽셀 어레이의 제N(N은 양의 정수) 라인에 배치된 제1 및 제2 서브 픽셀들(P11, P12)과, 제N+1 라인에 배치된 제3 및 제4 서브 픽셀들(P21, P22)은 상하 좌우로 이웃하고 REF 라인(16)을 포함한 센싱 경로를 공유한다. 이 실시예는 상하좌우로 이웃한 서브 픽셀들을 동시에 센싱하는 예이지만, 동시에 센싱되는 서브 픽셀들이 이격될 수도 있다는 것에 주의하여야 한다. 서브 픽셀들(P11, P12, P13, P14) 각각의 구조는 전술한 도 5의 실시예와 실질적으로 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. REF 라인(16)을 포함한 센싱 경로를 공유하는 서브 픽셀들(P11, P12, P21, P22)은 센싱 기간 동안 동시에 센싱된다. 따라서, 본 발명은 1 서브 픽셀 센싱 방법에 비하여 REF 라인(16)을 통해 흐르는 전류(i)가 약 네 배 정도 커지므로 ADC의 하한 범위 아래의 저계조에서 서브 픽셀들(P1, P2)의 구동 특성을 센싱할 수 있다.
도 7은 도 5에 도시된 서브 픽셀들에 대한 멀티 센싱 방법에서 센싱 경로를 보여 주는 회로도이다. 도 8은 도 7에 도시된 서브 픽셀들과 센싱 경로의 제어 방법을 보여 주는 파형도이다. 이 실시예는 2 서브 픽셀 센싱 방법이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 유기 발광 표시장치는 REF 라인(16)과 다수의 데이터 라인들(14) 사이에 연결된 디멀티플렉서(Demultiplexer, 이하 “DMUX”라 함)(M1, M2), REF 라인(16)에 연결된 제1 센싱 스위치(MS)와, REF 스위치(MR), REF 라인(16)과 샘플 & 홀더(SH) 사이에 연결된 제2 센싱 스위치(SW2), 샘플 & 홀더(SH)에 연결된 ADC, REF 라인(16)과 DAC 사이에 연결된 데이터 스위치(SW1) 등을 더 포함한다.
센싱 기간 동안 서브 픽셀들(P1~P2)에 센싱용 데이터 전압이 공급된다. 센싱용 데이터(SDATA)는 저계조 데이터와 고계조 데이터로 발생될 수 있다. 저계조 데이터는 8 bit 데이터에서 MSB(Most Significant Bits) 2 bit가 “00” 인 저계조 데이터들 중에서 선택될 수 있다. 고계조 데이터는 8 bit 데이터에서 MSB 2 bit가 “11” 인 고계조 데이터들 중에서 선택될 수 있다.
DAC는 센싱 기간 동안 데이터 구동부(12)에 수신되는 센싱용 데이터(SDATA)를 아날로그 감마 보상 전압으로 변환하여 센싱용 데이터 전압을 발생한다. DAC는 정상 구동 기간 동안 데이터 구동부(12)에 수신되는 입력 영상의 데이터(MDATA)를 아날로그 감마 보상 전압으로 변환하여 픽셀들에 표시될 데이터의 데이터 전압을 발생한다. DAC의 출력 전압은 데이터 전압으로서 DMUX(M1, M2)를 통해 데이터 라인들(14)에 공급된다. DAC는 데이터 구동부(12)에 내장될 수 있다.
ADC는 센싱 기간 동안 블록별 서브 픽셀들의 전류(i)의 합을 샘플 & 홀더(sample & holder, SH)를 통해 센싱 전압으로 변환하고 그 전압을 ADC에 입력하여 디지털 데이터로 변환함으로써 블록별 센싱값(SEN)을 출력한다. 블록별 센싱값(SEN)은 타이밍 콘트롤러(11)를 통해 데이터 변조부(20)로 전송된다. ADC는 데이터 구동부(12)에 내장될 수 있다.
DMUX(M1, M2)는 센싱 기간 동안, 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 DAC로부터 출력된 센싱용 데이터 전압을 제1 및 제2 데이터 라인들(14)로 분배한다. DMUX(M1, M2)는 정상 구동 기간 동안, 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 DAC로부터 출력된 입력 영상의 데이터 전압을 제1 및 제2 데이터 라인들(14)로 분배한다. DMUX(M1, M2)는 DAC의 출력을 다수의 데이터 라인들(14)로 분배함으로써 데이터 구동부(12)의 출력 채널 개수를 줄일 수 있다. 데이터 구동부(12)의 출력 채널들이 데이터 라인들(14)에 직접 연결될 수 있기 때문에 DMUX(M1, M2)는 생략될 수 있다.
DMUX(M1, M2)는 REF 라인(16)과 제1 데이터 라인(14) 사이에 연결된 제1 스위치(M1)과, REF 라인(16)과 제2 데이터 라인(14) 사이에 연결된 제2 스위치(M2)를 포함한다. DMUX(M1, M2)는 데이터 구동부(12)에 내장되거나 표시패널(10) 상에 직접 형성될 수 있다. 도 7의 예에서, 제1 데이터 라인(14)은 REF 라인의 좌측에 이웃하는 데이터 라인(14)이다. 제2 데이터 라인(14)은 REF 라인의 우측에 이웃하는 데이터 라인(14)이다.
제1 스위치(M1)는 제1 DMUX 신호(DMUX1)에 응답하여 DAC로부터 출력된 데이터 전압을 제1 데이터 라인(14)을 통해 서브 픽셀(P1)에 공급한다. 제2 스위치(M2)는 제2 DMUX 신호(DMUX2)에 응답하여 DAC로부터 출력된 데이터 전압을 제2 데이터 라인(14)을 통해 서브 픽셀(P2)에 공급한다.
제1 센싱 스위치(MS)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 센싱 경로를 스위칭한다. REF 스위치(MR)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 기준 전압(REF)의 전송 경로를 스위칭한다. 기준 전압(REF)의 전송 경로는 REF 스위치(MR)와 REF 라인(16) 및 제2 스위치 TFT(ST2)를 포함한다. 기준 전압(REF)은 기준 전압(REF)의 전송 경로를 통해 서브 픽셀들(P1, P2)의 제2 노드(B)에 공급된다.
REF 스위치(MR)는 타이밍 콘트롤러(11)로부터 수신된 SWR 신호에 응답하여 턴-온(turn-on)된다. SWR 신호는 데이터 스위치(SW1)를 제어하는 제어 신호(이하, “SW1 신호”라 함)와 동기된다. SWR 신호와 SW1 신호의 펄스 지속 기간(duration)은 대략 2 수평 기간일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 그리고 SWR 신호와 SW1 신호는 제1 스캔 펄스(S1(1), S1(2))에 동기된다. 제1 스캔 펄스(S1(1), S1(2))는 대략 1 수평 기간(1H)의 펄스폭으로 발생될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제1 스캔 펄스(S1(1), S1(2))는 제1 및 제2 DMUX 신호(DMUX1, DMUX2)와 중첩된다. S1(1)은 제N 라인에 배열된 서브 픽셀들(P1, P2)의 제1 스위치 TFT(ST1)를 턴-온시키는 스캔 펄스이다. S1(2)는 제N+1 라인에 배열된 서브 픽셀들(P21, P22)의 제1 스위치 TFT(ST1)를 턴-온시키는 스캔 펄스이다.
SWR 신호와 SW1 신호의 펄스 지속 기간은 제1 DMUX 신호(DMUX1)와 제2 DMUX 신호(DMUX2)에 중첩된다. DMUX 신호(DMUX1, DMUX2) 각각은 1/2 수평기간 만큼의 펄스로 발생될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제2 DMUX 신호(DMUX2)는 제1 DMUX 신호(DMUX1) 보다 늦게 발생된다.
제1 센싱 스위치(MS)는 타이밍 콘트롤러(11)로부터 수신된 SWS 신호에 응답하여 REF 스위치(MR)에 이어서 턴-온(turn-on)된다.
SWS 신호는 SWR 신호에 이어서 라이징(rising)되고 SWR 신호 보다 긴 펄스 지속 기간을 갖는다. SWS 신호는 제2 센싱 스위치(SW2)를 제어하는 제어 신호(이하, “SW2 신호”라 함)와 동기된다. 따라서, 제1 및 제2 센싱 스위치(MS, SW2)는 동시에 턴-온된다. 도 5의 예에서, SWS 신호와 SW2 신호의 펄스 지속 기간은 7 수평 기간으로 예시되었으나 이에 한정되지 않는다.
제2 스캔 펄스(S2(1), S2(2))는 제1 스캔 펄스(S1(1), S1(2))와 동시에 라이징(rising)되고 제1 스캔 펄스(S1(1), S1(2)) 보다 늦게 폴링(falling)된다. 제2 스캔 펄스(S2(1), S2(2))의 펄스 지속 기간은 도 6의 예에서 9 수평 기간으로 예시되었으나 이에 한정되지 않는다. 제2 스캔 펄스(S2(1), S2(2))의 펄스 지속 기간은 SW1 신호 SW2 신호, SWR 신호, SWS 신호, DMUX 신호(DMUX1, DMUX2)와 중첩된다. S2(1)은 제N 라인에 배열된 서브 픽셀들(P11, P12)의 제2 스위치 TFT(ST2)를 턴-온시키는 스캔 펄스이다. S2(2)는 제N+1 라인에 배열된 서브 픽셀들(P21, P22)의 제2 스위치 TFT(ST2)를 턴-온시키는 스캔 펄스이다.
제N 라인의 서브 픽셀들(P11, P12)이 센싱될 때, 먼저 센싱용 데이터 전압이 서브 픽셀들(P11, P12)의 제1 노드(A)에 공급되고, 기준 전압(REF)이 서브 픽셀들(P11, P12)의 제2 노드(B)에 공급된다. 이 때, 구동 TFT(DT)의 게이트에 센싱 데이터 전압이 인가된다. 그 결과, 구동 TFT(DT)를 통해 센싱 경로로 전류(i)가 흐르기 시작한다.
제1 센싱 스위치(MS)와 서브 픽셀들(P1, P2)의 제2 스위치 TFT(ST2)가 턴-온될 때 서브 픽셀들의 전류(i)는 REF 라인(16)을 따라 흐른다. 이 때, 센싱 경로를 공유하는 서브 픽셀들(P1, P2)에서 흐르는 전류가 REF 라인(16)에서 더해져 REF 라인(16)의 전류는 하나의 서브 픽셀을 센싱할 때보다 약 2 배만큼 상승한다. 도 8에서, “VS(1)”은 제N 라인의 서브 픽셀들(P1, P2)에 흐르는 전류의 합으로 상승하는 센싱 전압이다. REF 라인(16)에 인가되는 센싱 전압이 샘플 & 홀더(SH)에 샘플링되고, ADC를 통해 디지털 데이터로 변환된다. ADC로부터 출력된 센싱값(SEN)은 타이밍 콘트롤러(11)로 전송된다.
제N 라인의 서브 픽셀들이 동시에 센싱된 후에 제N+1 라인에서 센싱 경로를 공유하는 서브 픽셀들의 구동 특성이 동시에 센싱된다. 도 8에서, “VS(2)”는 제N+1 라인의 서브 픽셀들에 흐르는 전류의 합으로 상승하는 센싱 전압이다.
도 9는 도 6에 도시된 서브 픽셀들에 대한 멀티 센싱 방법에서 센싱 경로를 보여 주는 회로도이다. 도 10은 도 9에 도시된 서브 픽셀들과 센싱 경로의 제어 방법을 보여 주는 파형도이다. 이 실시예는 4 서브 픽셀 센싱 방법이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 유기 발광 표시장치는 REF 라인(16)과 다수의 데이터 라인들(14) 사이에 연결된 DMUX(M1, M2), REF 라인(16)에 연결된 제1 센싱 스위치(MS), REF 스위치(MR), REF 라인(16)과 샘플 & 홀더(SH) 사이에 연결된 제2 센싱 스위치(SW2), 샘플 & 홀더(SH)에 연결된 ADC, REF 라인(16)과 DAC 사이에 연결된 데이터 스위치(SW1) 등을 더 포함한다.
이 실시예는 픽셀 어레이의 구조가 전술한 도 7과 실질적으로 동일하므로 그에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이 실시예는 도 10과 같이 두 라인들의 서브 픽셀들(P11, P12, P21, P22)에 센싱 데이터 전압을 공급한 후, 두 라인들의 서브 픽셀들(P11, P12, P21, P22)에 공급되는 제2 스캔 펄스들(S2(1), S2(2))을 중첩함으로써 두 라인들에 배치된 4 개의 서브 픽셀들(P11, P12, P21, P22)을 동시에 센싱한다.
제1 스캔 펄스(S1(1)~S1(2))는 센싱 데이터 기입 기간을 정의한다. 제2 스캔 펄스(S2(1)~S2(2))는 센싱 데이터 독출 기간을 정의한다.
SWR 신호와 SW1 신호의 펄스 지속 기간은 제1 DMUX 신호(DMUX1)와 제2 DMUX 신호(DMUX2)에 중첩된다. SWR 신호와 SW1 신호는 도 10의 예에서, 3 수평 기간의 펄스폭으로 발생되나, 이에 한정되지 않는다. DMUX 신호(DMUX1, DMUX2) 각각은 4 개의 서브 픽셀들(P11, P12, P21, P22)에 센싱 데이터 전압이 공급될 수 있도록 SW1의 펄스 지속 기간 동안 2 회씩 발생된다. DMUX 신호(DMUX1, DMUX2) 각각은 1/2 수평기간 만큼의 펄스로 2회씩 발생될 수 있다. 제2 DMUX 신호(DMUX2)는 제1 DMUX 신호(DMUX1) 보다 늦게 발생된다.
SWS 신호는 SWR 신호에 이어서 라이징되고 SWR 신호 보다 긴 펄스 지속 기간을 갖는다. SWS 신호는 SW2 신호와 동기된다.
제2 스캔 펄스(S2(1), S2(2))는 제1 스캔 펄스(S1(1), S1(2))와 동시에 라이징되고 제1 스캔 펄스(S1(1), S1(2)) 보다 늦게 폴링된다. 제2 스캔 펄스(S2(1), S2(2))의 펄스 지속 기간은 SW1 신호, SW2 신호, SWR 신호, SWS 신호, DMUX 신호(DMUX1, DMUX2)와 중첩된다. 제N 라인과 제N+1 라인에 배치된 네 개의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하기 위하여, S2(1) 신호와 S2(2)가 중첩된다. 다수의 라인들에 배치된 서브 픽셀들을 동시에 센싱하려면, 그 서브 픽셀들이 공유되는 센싱 경로로 동시에 도통되어야 하므로 둘 이상의 제2 스캔 펄스(S2(1), S2(2))가 중첩되어야 한다. S2(1)은 제N 라인에 배열된 서브 픽셀들(P11, P12)의 제2 스위치 TFT(ST2)를 턴-온시키는 스캔 펄스이다. S2(2)는 제N+1 라인에 배열된 서브 픽셀들(P21, P22)의 제2 스위치 TFT(ST2)를 턴-온시키는 스캔 펄스이다.
4 서브 픽셀 센싱 방법은 먼저, 센싱용 데이터 전압을 서브 픽셀들(P11, P12)의 제1 노드(A)에 공급하고, 기준 전압(REF)을 서브 픽셀들(P11, P12)의 제2 노드(B)에 공급한다. 이 때, 센싱 경로를 공유하는 서브 픽셀들(P11, P12, P21, P22) 각각의 구동 TFT(DT)의 게이트에 센싱 데이터 전압이 인가되고, 구동 TFT(DT)를 통해 센싱 경로로로 전류(i)가 흐르기 시작한다.
제1 센싱 스위치(MS)와 제2 스위치 TFT(ST2)가 턴-온될 때 서브 픽셀들의 전류(i)는 REF 라인(16)을 따라 흐른다. 이 때, 센싱 경로를 공유하는 서브 픽셀들(P11, P12, P21, P22)에서 흐르는 전류가 REF 라인(16)에서 더해져 REF 라인(16)의 전류는 하나의 서브 픽셀을 센싱할 때보다 약 4 배만큼 상승한다. 도 10에서, “VS(1~4)”는 제N 및 제N+1 라인의 서브 픽셀들(P11, P12, P21, P22)에 흐르는 전류의 합으로 상승하는 센싱 전압이다. REF 라인(16)에 인가되는 센싱 전압이 샘플 & 홀더(SH)에 샘플링되고, ADC를 통해 디지털 데이터로 변환된다. ADC로부터 출력된 센싱값(SEN)은 타이밍 콘트롤러(11)로 전송된다. 이렇게 센싱 경로를 공유하는 두 개 라인의 서브 픽셀들이 동시에 센싱된 후에 다음 두 라인의 서브 픽셀들이 동시에 센싱된다
제N 및 제N+1 라인의 서브 픽셀들(P11, P12, P21, P22)이 동시에 센싱된 후에 도시하지 않은 제N+2 및 제N+3 라인에서 센싱 경로를 공유하는 서브 픽셀들의 구동 특성이 동시에 센싱된다. 도 10에서, “VS(5~8)”는 제N+2 및 제N+3 라인에서 센싱 경로를 공유하는 네 개의 서브 픽셀들에 흐르는 전류의 합으로 상승하는 센싱 전압이다.
도 11은 정상 구동시 입력 영상의 데이터가 서브 픽셀들에 공급되는 경로를 보여 주는 회로도이다. 도 12는 도 10에 도시된 서브 픽셀들과 센싱 경로의 제어 방법을 보여 주는 파형도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 정상 구동 모드에서 서브 픽셀들에 라인 단위로 순차적으로 입력 영상의 데이터가 기입된다. 이를 위하여, 도 11에서, SW1, MS, MR, DMUX(M1, M2) 등의 스위치 소자들이 턴-온되어 데이터 전압 전송 경로와 기준 전압 경로를 형성한다. SW2는 턴-오프된다.
제1 스캔 펄스(S1(1)~S1(n))는 시프트 레지스터(Shift register)에 의해 순차적으로 시프트된다. 마찬가지로, 제2 스캔 펄스(S2(1)~S2(n))는 시프트 레지스터에 의해 순차적으로 시프트된다. 같은 서브 픽셀에 공급되는 제1 스캔 펄스와 제2 스캔 펄스는 동기된다. 정상 구동 모드에서, 제2 노드(B)에 기준 전압(REF)이 공급되고, 제1 노드(A)에 입력 영상의 데이터 전압이 공급된다. 도 10에서 DATA는 제1 및 제2 스캔 펄스에 동기되어 서브 픽셀들에 기입되는 입력 영상의 데이터이다. 정상 구동 모드에서, 서브 픽셀의 제1 노드(A) 즉, 구동 TFT(DT)의 게이트에 입력 영상의 데이터 전압이 인가된다.
도 13은 서브 픽셀들에 형성된 TFT의 구조의 일 예를 보여 주는 단면도이다. 도 14는 반도체 패턴(ACT)의 도핑 공정을 보여 주는 도면이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 기판(SUBS) 상에 버퍼층(BUF)이 증착되고, 그 버퍼층(BUF) 위에 반도체 패턴(ACT)이 형성된다. 버퍼층(BUF)은 SiO2의 단일막 또는 SiO2/SiNx의 이중막으로 형성될 수 있고, 3,000 ~ 5,000Å 의 두께를 갖는다. 반도체 패턴(ACT)이 빛에 노출될 때 발생하는 광전류(Photo-current)로 인한 누설 전류를 방지하기 위하여, 반도체 패턴(ACT) 아래에 도시하지 않은 차광층이 배치될 수 있다. 본 발명은 버퍼층(BUF) 위에 반도체 물질 증착, 결정화 공정, 도핑 공정을 실시하여 반도체 패턴(ACT)을 형성할 수 있다. 반도체 패턴(ACT)의 두께는 500~2,000Å 정도이다.
게이트 절연막(GI)은 반도체 패턴(ACT)을 덮도록 버퍼층(BUF) 상에 증착된다. 게이트 절연막(GI)은 500~2,000Å 정도의 두께로 SiO2의 단일막 또는 SiO2/SiNx의 이중막으로 형성될 수 있다. TFT의 게이트(G)는 게이트 절연막(GI) 위에 형성된다. 게이트(G)는 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 또는 티타늄(Ti)의 단일막으로 형성되거나, Mo/AlNd 또는 Mo/Al 또는 Ti/Al/Ti 또는 Mo/Al/Mo의 다중막으로 형성될 수 있고, 2,000~5,000Å의 두께를 갖는다.
반도체 패턴(ACT)은 채널 영역(CH), LDD(Lightly Doped Drain) 영역(LDD), 소스 영역(SA) 및 드레인 영역(DA)을 포함한다. 채널 영역(CH)은 반도체 패턴(ACT)에서 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 TFT의 게이트(G)와 중첩되며, 불순물이 도핑되지 않는 영역이다.
LDD 영역(LDD)은 저농도의 불순물(n-)이 도핑되어 오믹 접촉층(Ohmic contact layer) 역할을 한다. 게이트(G)가 게이트 절연막(GI) 상에 형성된 상태에서, 본 발명은 도 14와 같이 게이트(G)의 금속 패턴을 마스크로 하여 반도체 패턴(ACT)의 LDD 영역과 소스 및 드레인 영역(SA, DA)에 불순물을 1차 도핑한다. 이어서, 본 발명은 포토레지스트 도포, 노광 및 현상하여 게이트(G)를 덮는 포토레지스트 패턴(PR)을 형성하고, 포토레지스트 패턴(PR)을 마스크로 하여 LDD 영역(LDD)을 제외한 소스 및 드레인 영역(SA, DA)에 불순물을 2차 도핑한다. 그 결과, 반도체 패턴(ACT)에 불순물 농도로 구분된 LDD 영역(LDD)과, 소스 및 드레인 영역(SA, DA)이 정의된다.
층간 절연층(INT)은 게이트(G)를 덮도록 게이트 절연막(GI) 상에 증착된다. 층간 절연층(INT)은 2,000~5,000Å의 두께로 SiO2 단일막 또는 SiO2/SiNx의 이중막으로 형성될 수 있다. 층간 절연층(INT)에 반도체 패턴(ACT)의 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)을 노출하는 콘택홀(Contact hole)이 형성된다.
소스(S) 및 드레인(S)의 금속 패턴은 층간 절연층(INT) 상에 형성되고, 층간 절연층(INT)의 콘택홀들을 통해 반도체 패턴(ACT)의 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)에 접촉된다. 소스(S) 및 드레인(S)의 금속 패턴은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 또는 티타늄(Ti)의 단일막으로 형성되거나, Mo/AlNd 또는 Mo/Al 또는 Ti/Al/Ti 또는 Mo/Al/Mo의 다중막으로 형성될 수 있고, 2,000~5,000Å 정도의 두께를 갖는다.
보호층(PAS)은 TFT를 덮도록 층간 절연층(INT) 상에 도포된다. 보호층(PAS)은 포토아크릴(PAC)과 같은 유기 보호막 물질, SiNx와 같은 무기 보호막 물질로 형성되거나, 유기 보호막과 무기 보호막의 적층 구조로 형성될 수 있다. 유기 보호막은 1~3um의 두께로 형성될 수 있고, 무기 보호막은 1,000~3,000Å의 두께로 형성될 수 있다.
표시장치의 해상도가 높아질수록 서브 픽셀의 크기가 작아진다. 작은 서브 픽셀 내에 다수의 TFT들을 배치하기 위하여 이웃한 서브 픽셀들에서 TFT의 구조가 서로 다르게 설계될 수 있다. 일 예로, 도 15 내지 도 18과 같이 이웃한 서브 픽셀들 간에 TFT 구조를 대칭 적인 형태로 설계하면 작은 서브 픽셀 내에 개구율을 확보하고 TFT를 배치할 수 있고 이웃한 서브 픽셀들 간에 배선을 공유할 수 있다.
TFT들은 포토리소그래피(Photorithography) 공정으로 기판 상에 형성되고 있다. 포토리소그래피 공정에서 포토레지스트(Photoresist) 상에 정렬(align)되는 포토 마스크(Photo mask)의 정렬 오차가 발생될 수 있다. 포토 마스크의 정렬 오차가 대칭적인 구조의 TFT들의 제조 공정에서 발생되면, TFT의 반도체 채널의 전기적인 특성이 달라진다. 이 경우, 블록 센싱 결과가 부정확하게 될 수 있다.
본 발명의 멀티 픽셀 센싱 방법은 블록 내의 서브 픽셀들에서 TFT 구조를 동일하게 하여 블록 센싱 결과의 오류를 방지한다. 이를 위하여, 본 발명의 표시장치는 제1 TFT 구조를 갖는 제1 블록, 제1 TFT 구조와 다른 제2 TFT 구조를 갖는 제2 블록, 및 센싱 경로를 통해 제1 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱한 후, 상기 제2 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하는 센싱 회로를 포함한다. 제1 TFT 구조와 제2 TFT 구조는 표시패널의 평면 상에서 볼 때 대칭 적인 구조를 갖는다.
제1 블록과 제2 블록은 센싱 경로를 공유할 수 있으며, 시분할 센싱될 수 있다. 센싱 회로는 센싱 경로와, 그 센싱 경로를 제어하는 타이밍 콘트롤러(11)를 포함한다. 이에 대하여 도 13 내지 도 24를 결부하여 상세히 설명하기로 한다.
도 15a 및 도 15b는 좌우 대칭적인 구조의 TFT들 간에 LDD 영역의 크기가 동일한 예를 보여 주는 도면들이다. 도 15b는 도 15a에서 선 “Ⅰ-Ⅰ'”과 선 “Ⅱ-Ⅱ'”를 따라 절취한 단면도들이다. 도 16a 및 도 16b는 좌우 대칭적인 구조의 TFT들 간에 LDD 영역의 차이를 보여 주는 도면들이다. 도 16b는 도 16a에서 선 “Ⅲ-Ⅲ'”과 선 “Ⅳ-Ⅳ'”를 따라 절취한 단면도들이다. 도 17a 및 도 17b는 좌우 대칭적인 구조의 TFT들 간에 반도체 채널 영역이 동일한 예를 보여 주는 도면들이다. 도 17b는 도 17a에서 선 “Ⅴ-Ⅴ'”과 선 “Ⅵ-Ⅵ'”를 따라 절취한 단면도들이다. 도 18a 및 도 18b는 좌우 대칭적인 구조의 TFT들 간에 반도체 채널 영역의 차이를 보여 주는 도면들이다. 도 18b는 도 18a에서 선 “Ⅶ-Ⅶ'”과 선 “Ⅷ-Ⅷ'”를 따라 절취한 단면도들이다.
도 15a 및 도 15b를 참조하면, TFT들의 게이트(G)가 뒤집어진“L”자 형태로 패터닝되어 있다. 이웃한 서브 픽셀들의 TFT들 간에 게이트(G) 패턴이 좌우 대칭적인 구조로 설계될 수 있다. TFT들이 좌우 대칭적인 구조로 설계되는 표시장치의 TFT 제조 공정에서 마스크의 오차가 없으면 TFT들에서 반도체 패턴(ACT)의 LDD 영역(L)가 모두 동일하고 LDD 영역(LDD)의 폭이 동일하다.
LDD 영역(LDD)을 정의하기 위한 포토 레지스트 패턴(PR)의 정렬 오차로 인하여, 포토 레지스트 패턴(PR)이 도 16a 및 도 16b와 같이 어느 한 쪽으로 시프트(shift)될 수 있다. 이 경우, 좌우 대칭적인 구조의 TFT들에서 어느 하나(좌측 서브 픽셀의 TFT)에서 LDD 영역(LDD)이 감소되는 반면, 그와 대칭적인 다른 TFT(우측 서브 픽셀의 TFT)에서 LDD 영역(LDD)이 증가된다. 이러한 LDD 영역의 크기 차이는 TFT의 채널 저항 차이를 초래한다. 좌측 서브 픽셀의 TFT와 같이 LDD 영역이 감소하면 LDD 영역의 저항이 감소하기 때문에 그 TFT의 이동도가 증가하여 컨덕턴스(conductance)가 향상된다. 반면에, 우측 서브 픽셀의 TFT와 같이 LDD 영역이 증가하면 LDD 영역의 저항이 증가하기 때문에 그 TFT의 이동도가 감소하여 컨덕턴스(conductance)가 저하된다.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, TFT들의 게이트(G)가 뒤집어진“L”자 형태로 패터닝되어 있다. 이웃한 서브 픽셀들의 TFT들 간에 게이트(G) 패턴이 좌우 대칭적인 구조로 설계될 수 있다. TFT들이 좌우 대칭적인 구조로 설계되는 표시장치의 TFT 제조 공정에서 게이트 패턴을 형성하기 위한 포토 마스크의 오차가 없으면 TFT들에서 반도체 패턴(ACT)의 LDD 영역(L)가 모두 동일하고 LDD 영역(LDD)의 폭이 동일하다.
게이트(G)의 정렬 오차로 인하여, 게이트 패턴이 도 18a 및 도 18b와 같이 어느 한 쪽으로 시프트(shift)될 수 있다. 이 경우, 좌우 대칭적인 구조의 TFT들에서 어느 하나(좌측 서브 픽셀의 TFT)에서 반도체의 채널 길이(L)가 감소하는 반면, 그와 대칭적인 다른 TFT(우측 서브 픽셀의 TFT)에서 반도체의 채널 길이(L)가 증가한다. 도 17a 내지 도 17b에서, 채널 길이는 A+B이다. 게이트(G)가 x축 방향을 따라 시프트(shift)되면, 좌측 TFT에서 A가 감소되는 반면, 그 감소분만큼 우측 TFT에서 A가 증가한다. 좌측 서브 픽셀의 TFT와 같이 채널 길이 A가 감소하면 채널 길이(L)가 감소하여 채널 저항이 감소하기 때문에 그 TFT의 이동도가 증가하여 컨덕턴스가 향상된다. 반면에, 우측 서브 픽셀의 TFT와 같이 채널 길이 A가 증가하면 채널 저항이 증가하기 때문에 그 TFT의 이동도가 감소하여 컨덕턴스가 저하된다.
동시에 센싱되는 블록 내의 서브 픽셀들이 도 14a 내지 도 18b와 같이 대칭적인 TFT 구조로 설계되면, 블록 센싱값이 부정확하다. 예컨대, 블록 내의 좌우 서브 픽셀들의 도 14a 내지 도 18b와 같은 좌우 대칭적인 구조의 TFT들로 설계되면, LDD 영역(LDD)이나 채널 길이(L)의 차이로 인하여 좌측 서브 픽셀의 TFT와 우측 TFT의 구동 특성이 달라져 어느 TFT의 구동 특성도 정확하게 센싱될 수 없다. 다시 말하여, 좌우 대칭적인 구조에서 좌측 TFT의 이동도가 증가(또는 감소)되면 우측 TFT의 이동도가 감소(또는 증가)되기 때문에 좌측 TFT와 우측 TFT를 하나의 센싱 경로로 함께 센싱하면 그 TFT들을 통해 흐르는 전류가 더해져 그 TFT들의 구동 특성 편차가 개별 센싱될 수 없다.
본 발명의 멀티 픽셀 센싱 방법은 표시패널 내에 TFT 구조가 다른 서브 픽셀들이 배치된 경우에, 동일한 TFT 구조를 갖는 서브 픽셀들을 하나의 블록으로 설정하고, 다른 TFT 구조를 갖는 서브 픽셀들을 다른 블록으로 설정한다. 그 결과, 본 발명의 멀티 픽셀 센싱 방법은 동일한 TFT 구조의 서브 픽셀들로 블록을 설정함으로써 블록들 각각에서 서브 픽셀들의 구동 특성 편차를 정확하게 센싱할 수 있다.
도 19 및 도 20은 상하 블록들 간에 TFT 구조가 다른 예를 보여 주는 도면이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 제1 블록(BL1) 아래에 제2 블록(BL2)이 배치된다. 제1 블록(BL1)과 제2 블록(BL2)은 센싱 라인을 공유할 수 있다. 본 발명의 멀티 픽셀 센싱 방법은 제1 블록(BL1) 내의 서브 픽셀들(P11, P12)을 동일한 센싱 경로를 통해 동시에 센싱한 다음, 제2 블록(BL2) 내의 서브 픽셀들(P21, P22)을 동일한 센싱 경로를 통해 동시에 센싱한다. 제1 블록(BL1)과 제2 블록(BL2) 간에 TFT 구조가 상하 대칭이다. 제1 및 제1 블록들(BL1, BL2)의 픽셀 회로, 센싱 경로 및 센싱 방법은 도 7 및 도 8과 실질적으로 동일하다. 하나의 블록이 4 개의 서브 픽셀들로 구성되면, 그 픽셀 회로, 센싱 경로 및 센싱 방법은 도 9 및 도 10과 실질적으로 동일하다.
도 21 및 도 22는 좌우 블록들 간에 TFT 구조가 다른 예를 보여 주는 도면이다. 도 23은 도 22에 도시된 서브 픽셀들의 센싱 경로 제어 방법을 보여 주는 파형도이다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 제1 블록(BL21)과 제2 블록(BL22)은 좌우로 이웃한다. 제1 블록(BL21)과 제2 블록(BL22)은 센싱 라인을 공유할 수 있다. 본 발명의 멀티 픽셀 센싱 방법은 제1 블록(BL21) 내의 서브 픽셀들(P11, P12)을 동일한 센싱 경로를 통해 동시에 센싱한 다음, 제2 블록(BL22) 내의 서브 픽셀들(P12, P22)을 동일한 센싱 경로를 통해 동시에 센싱한다. 제1 블록(BL21)과 제2 블록(BL22) 간에 TFT 구조가 좌우 대칭이다.
제1 및 제2 블록들(BL21, BL22)의 픽셀 회로, 센싱 경로 및 센싱 방법은 데이터 전압을 기입하는 방법에서 차이가 나고 그 이외에 도 9 및 도 10과 실질적으로 동일하다.
도 9 및 도 23을 참조하면, 본 발명의 멀티 픽셀 센싱 방법은 제1 블록(BL21) 내의 서브 픽셀들(P11, P21)에 센싱용 데이터(SDATA)를 기입하여 그 서브 픽셀들(P11, P21)에서 전류가 흐르게 한다. 이와 동시에, 본 발명의 멀티 픽셀 센싱 방법은 제2 블록(BL22)의 영향을 배제하기 위하여 제2 블록(BL22)의 서브 픽셀들(P12, P22)에 블랙 계조의 데이터(BDATA)를 기입한다. 서브 픽셀들(P12, P22)에 블랙 계조의 데이터 전압이 공급되면 그 서브 픽셀들(P21, P22)의 OLED에서 전류가 흐르지 않기 때문에 서브 픽셀들이 발광하지 않는다. 이어서, 본 발명의 멀티 픽셀 센싱 방법은 제2 블록(BL22)을 센싱한다.
본 발명의 멀티 픽셀 센싱 방법은 제2 블록(BL22) 내의 서브 픽셀들(P12, P22)에 센싱 데이터를 기입하여 그 서브 픽셀들(P12, P22)에서 전류가 흐르게 한다. 이와 동시에, 제1 블록(BL21)의 영향을 배제하기 위하여 제1 블록(BL21)의 서브 픽셀들(P11, P21)에 블랙 계조의 데이터를 기입한다. 따라서, 제1 블록(BL21)과 제2 블록(BL22)은 센싱 타이밍을 정의하기 위한 스캔 펄스(S2(1), S2(2)가 중첩되지만 블랙 계조 데이터(BDATA)로 인하여 시분할 센싱된다.
TFT 구조가 서로 다른 블록들을 독립적으로 센싱하기 위하여, 도 24 내지 도 26과 같이 블록들 간에 센싱 경로를 분리할 수 있다. 예컨대, 제1 블록(BL21)은 제1 센싱 라인(16a)을 통해 센싱되고, 제2 블록(BL22)은 제2 센싱 라인(16b)를 통해 센싱될 수 있다. 도 25 및 도 26과 같이 제1 블록(BL21)의 센싱 경로와 제2 블록(BL22)의 센싱 경로를 분리하면 두 블록의 서브 픽셀들(P11~P22)에 센싱용 데이터를 동시에 기입하여 그 블록들 각각에서 블록 센싱값을 얻을 수 있다. 도 25 및 도 26에서 “DATA1”은 제1 블록(BL21)에 연결된 제1 데이터 라인이고, “DATA2”는 제2 블록(BL22)에 연결된 제2 데이터 라인이다.
제1 및 제2 블록들(BL21, B22)의 서브 픽셀들을 제N 및 제N+1 라인들에 배치된 서브 픽셀들을 포함한다. 이 블록들(BL21, B22)의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하기 위하여 제2 스캔 펄스들(S2(1), S2(2))이 중첩된다.
VS(21)은 제1 블록(BL21)의 서브 픽셀들(P11, P21)에 흐르는 전류의 합으로 상승하는 센싱 전압이다. 제1 블록(BL21)과 제2 블록(BL22)은 서로 다른 센싱 경로를 통해 동시에 센싱된다.
VS(31)은 제1 및 제2 블록(BL21, BL22)의 아래에 배치되어 제1 및 제2 블록(BL21, BL22) 이후에 센싱되는 제3 및 제4 블록 중 어느 하나로부터 얻어지는 센싱 전압이다. 제3 및 제4 블록들의 서브 픽셀들을 제N+2 및 제N+3 라인들에 배치된 서브 픽셀들을 포함한다. 제3 및 제4 블록들(BL21, B22)의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하기 위하여 제2 스캔 펄스들(S2(3), S2(4))이 중첩된다.
본 개시물에 따르면, 서로 교차되는 데이터 라인들 및 게이트 라인들, 하나 이상의 TFT를 포함하는 서브 픽셀들, 및 상기 서브 픽셀들에 연결된 센싱 경로들을 포함하는 표시패널을 포함하는 유기 발광 표시장치에 있어서, 상기 표시패널은, 제1 TFT 구조를 갖는 다수의 서브 픽셀들을 포함한 제1 블록; 상기 제1 TFT 구조와 다른 형태의 제2 TFT 구조를 갖는 다수의 서브 픽셀들을 포함한 제2 블록; 및 상기 센싱 경로를 통해 상기 제1 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하고, 상기 제2 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하는 센싱 회로를 포함하는 유기 발광 표시장치가 개시된다.
상기 제1 TFT 구조와 상기 제2 TFT 구조는 상기 표시패널의 평면에서 볼 때 서로 대칭적일 수 있다.
상기 제1 블록과 상기 제2 블록은 센싱 경로를 공유하고 시분할 센싱될 수 있다.
상기 제1 블록과 상기 제2 블록은 상하로 분리될 수 있다.
상기 제1 블록과 상기 제2 블록은 상하 또는 좌우로 분리되고, 상기 센싱 회로는, 상기 제1 블록의 서브 픽셀들에 센싱용 데이터를 기입하고 상기 제2 블록의 서브 픽셀들에 블랙 계조의 데이터를 기입하여 상기 제1 블록의 서브 픽셀들을 상기 제1 및 제2 블록들이 공유하는 센싱 경로를 통해 동시에 센싱한 후에, 상기 제2 블록의 서브 픽셀들에 상기 센싱용 데이터를 기입하고 상기 제1 블록의 서브 픽셀들에 상기 블랙 계조의 데이터를 기입하여 상기 제2 블록의 서브 픽셀들을 상기 센싱 경로를 통해 동시에 센싱할 수 있다.
상기 제1 블록과 상기 제2 블록은 좌우로 분리되고, 상기 센싱 회로는, 상기 제1 및 제2 블록의 서브 픽셀들에 센싱용 데이터를 기입하고 제1 센싱 경로를 통해 상기 제1 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱한 후에, 제2 센싱 경로를 통해 상기 제2 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱할 수 있다.
상기 제1 및 제2 블록의 센싱값을 바탕으로 상기 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조하는 데이터 변조부를 더 포함하고, 상기 데이터 변조부는, 상기 제1 블록의 센싱값에 따라 상기 제1 블록 내의 서브 픽셀들에 동일하게 적용되는 제1 보상값을 선택하여 상기 제1 보상값으로 상기 제1 블록 내의 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조하고, 상기 제2 블록의 센싱값에 따라 상기 제2 블록 내의 서브 픽셀들에 동일하게 적용되는 제2 보상값을 선택하고, 상기 제2 보상값으로 상기 제2 블록 내의 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조할 수 있다.
본 개시물에 따르면, 서로 교차되는 데이터 라인들 및 게이트 라인들, 하나 이상의 TFT를 포함하는 서브 픽셀들, 및 상기 서브 픽셀들에 연결된 센싱 경로들을 포함하는 표시패널을 포함하는 유기 발광 표시장치의 구동 방법에 있어서, 제1 TFT 구조를 갖는 다수의 서브 픽셀들을 제1 블록으로 설정하는 단계; 상기 제1 TFT 구조와 다른 형태의 제2 TFT 구조를 갖는 다수의 서브 픽셀들을 포함한 제2 블록으로 설정하는 단계; 및 상기 센싱 경로를 통해 상기 제1 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱한 후, 상기 제2 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하는 단계를 포함하는 유기 발광 표시장치의 구동 방법이 개시된다.
상기 제1 및 제2 블록의 센싱값을 바탕으로 상기 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조하는 단계를 더 포함하고, 상기 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조하는 단계는, 상기 제1 블록의 센싱값에 따라 상기 제1 블록 내의 서브 픽셀들에 동일하게 적용되는 제1 보상값을 선택하여 상기 제1 보상값으로 상기 제1 블록 내의 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조하고, 상기 제2 블록의 센싱값에 따라 상기 제2 블록 내의 서브 픽셀들에 동일하게 적용되는 제2 보상값을 선택하고, 상기 제2 보상값으로 상기 제2 블록 내의 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10 : 표시패널 11 : 타이밍 콘트롤러
12 : 데이터 구동부 13 : 게이트 구동부
14 : 데이터 라인 15 : 게이트 라인
20 : 데이터 변조부

Claims (9)

  1. 서로 교차되는 데이터 라인들 및 게이트 라인들, 하나 이상의 TFT를 포함하는 서브 픽셀들, 및 상기 서브 픽셀들에 연결된 센싱 경로들을 포함하는 표시패널을 포함하는 유기 발광 표시장치에 있어서,
    상기 표시패널은,
    제1 TFT 구조를 갖는 다수의 서브 픽셀들을 포함한 제1 블록;
    상기 제1 TFT 구조와 다른 형태의 제2 TFT 구조를 갖는 다수의 서브 픽셀들을 포함한 제2 블록; 및
    상기 센싱 경로를 통해 상기 제1 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하고, 상기 제2 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하는 센싱 회로를 포함하고,
    상기 제1 블록과 상기 제2 블록은 센싱 경로를 공유하고 시분할 센싱되는, 유기 발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 TFT 구조와 상기 제2 TFT 구조는 상기 표시패널의 평면에서 볼 때 서로 대칭적인 유기 발광 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 블록과 상기 제2 블록은 상하로 분리되는 유기 발광 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 블록과 상기 제2 블록은 상하 또는 좌우로 분리되고,
    상기 센싱 회로는,
    상기 제1 블록의 서브 픽셀들에 센싱용 데이터를 기입하고 상기 제2 블록의 서브 픽셀들에 블랙 계조의 데이터를 기입하여 상기 제1 블록의 서브 픽셀들을 상기 제1 및 제2 블록들이 공유하는 센싱 경로를 통해 동시에 센싱한 후에, 상기 제2 블록의 서브 픽셀들에 상기 센싱용 데이터를 기입하고 상기 제1 블록의 서브 픽셀들에 상기 블랙 계조의 데이터를 기입하여 상기 제2 블록의 서브 픽셀들을 상기 센싱 경로를 통해 동시에 센싱하는 유기 발광 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 블록과 상기 제2 블록은 좌우로 분리되고,
    상기 센싱 회로는,
    상기 제1 및 제2 블록의 서브 픽셀들에 센싱용 데이터를 기입하고 제1 센싱 경로를 통해 상기 제1 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱한 후에, 제2 센싱 경로를 통해 상기 제2 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하는 유기 발광 표시장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 블록의 센싱값을 바탕으로 상기 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조하는 데이터 변조부를 더 포함하고,
    상기 데이터 변조부는,
    상기 제1 블록의 센싱값에 따라 상기 제1 블록 내의 서브 픽셀들에 동일하게 적용되는 제1 보상값을 선택하여 상기 제1 보상값으로 상기 제1 블록 내의 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조하고,
    상기 제2 블록의 센싱값에 따라 상기 제2 블록 내의 서브 픽셀들에 동일하게 적용되는 제2 보상값을 선택하고, 상기 제2 보상값으로 상기 제2 블록 내의 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조하는 유기 발광 표시장치.
  7. 서로 교차되는 데이터 라인들 및 게이트 라인들, 하나 이상의 TFT를 포함하는 서브 픽셀들, 및 상기 서브 픽셀들에 연결된 센싱 경로들을 포함하는 표시패널을 포함하는 유기 발광 표시장치의 구동 방법에 있어서,
    제1 TFT 구조를 갖는 다수의 서브 픽셀들을 제1 블록으로 설정하는 단계;
    상기 제1 TFT 구조와 다른 형태의 제2 TFT 구조를 갖는 다수의 서브 픽셀들을 포함한 제2 블록으로 설정하는 단계; 및
    상기 센싱 경로를 통해 상기 제1 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱한 후, 상기 제2 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 블록과 상기 제2 블록은 센싱 경로를 공유하고,
    상기 센싱하는 단계는 상기 제1 블록 및 상기 제2 블록을 시분할 센싱하는 단계를 포함하는,
    유기 발광 표시장치의 구동 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 블록의 센싱값을 바탕으로 상기 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조하는 단계를 더 포함하고,
    상기 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조하는 단계는,
    상기 제1 블록의 센싱값에 따라 상기 제1 블록 내의 서브 픽셀들에 동일하게 적용되는 제1 보상값을 선택하여 상기 제1 보상값으로 상기 제1 블록 내의 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조하고,
    상기 제2 블록의 센싱값에 따라 상기 제2 블록 내의 서브 픽셀들에 동일하게 적용되는 제2 보상값을 선택하고, 상기 제2 보상값으로 상기 제2 블록 내의 서브 픽셀들에 기입될 데이터를 변조하는 유기 발광 표시장치의 구동 방법.
  9. 서로 교차되는 데이터 라인들 및 게이트 라인들, 하나 이상의 TFT를 포함하는 서브 픽셀들, 및 상기 서브 픽셀들에 연결된 센싱 경로들을 포함하는 표시패널을 포함하는 유기 발광 표시장치에 있어서,
    상기 표시패널은,
    제1 TFT 구조를 갖는 다수의 서브 픽셀들을 포함한 제1 블록;
    상기 제1 TFT 구조와 다른 형태의 제2 TFT 구조를 갖는 다수의 서브 픽셀들을 포함한 제2 블록; 및
    상기 센싱 경로를 통해 상기 제1 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하고, 상기 제2 블록의 서브 픽셀들을 동시에 센싱하는 센싱 회로를 포함하고,
    상기 제1 TFT 구조 및 상기 제2 TFT 구조는 LDD(Lightly Doped Drain) 영역의 크기가 서로 상이하거나 반도체의 채널 길이가 서로 상이한,
    유기 발광 표시장치.
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