KR20220169980A - 표시 장치 및 문턱 전압 센싱 방법 - Google Patents

표시 장치 및 문턱 전압 센싱 방법 Download PDF

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강경수
고준철
이수연
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 장치에서, 컨트롤러는 각 프레임 구간의 수직 블랭크 구간에서 적어도 하나의 화소 행을 선택한다. 수직 블랭크 구간은 센싱 회로가 선택된 화소 행에 대한 센싱 동작을 수행하는 센싱 시간을 포함한다. 센싱 회로는 센싱 시간의 제1 시점에서 선택된 화소 행의 각 화소의 구동 트랜지스터의 제1 소스 전압을 측정하고, 센싱 시간의 제2 시점에서 구동 트랜지스터의 제2 소스 전압을 측정한다. 컨트롤러는 제1 소스 전압 및 제2 소스 전압에 기초하여 구동 트랜지스터의 현재 포화 소스 전압을 예측하고, 이전 포화 소스 전압과 현재 포화 소스 전압의 차이에 기초하여 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화량을 계산한다.

Description

표시 장치 및 문턱 전압 센싱 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF SENSING A THRESHOLD VOLTAGE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 센싱 동작을 수행하는 표시 장치, 및 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 센싱하는 방법에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치와 같은 표시 장치에서, 복수의 화소들이 동일한 공정에 의해 제조되더라도, 상기 복수의 화소들의 구동 트랜지스터들은 서로 다른 구동 특성들(예를 들어, 문턱 전압들)을 가지고, 상기 복수의 화소들은 서로 다른 휘도로 발광할 수 있다. 또한, 상기 표시 장치의 구동 시간이 누적됨에 따라, 상기 복수의 화소들이 열화될 수 있고, 상기 구동 트랜지스터들의 상기 구동 특성들이 열화될 수 있다. 이러한 표시 패널의 휘도 불균일 및 열화를 보상하도록, 상기 표시 장치는 상기 복수의 화소들의 상기 구동 트랜지스터들의 구동 특성들을 센싱하는 센싱 동작을 수행할 수 있다.
다만, 상기 복수의 화소들의 상기 구동 트랜지스터들의 구동 특성들을 정확히 센싱하기 위해서는, 상기 구동 트랜지스터들의 소스 전압들을 포화시키기 위한 충분한 센싱 시간(예를 들어, 수십 ms)이 요구된다. 이에 따라, 상기 표시 장치가 영상을 표시하는 동안, 상기 센싱 동작이 실시간으로 수행되지 못하는 문제가 있다.
본 발명의 일 목적은 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 센싱하는 센싱 동작을 실시간으로 수행할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 센싱하는 센싱 동작을 실시간으로 수행할 수 있는 문턱 전압 센싱 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 복수의 화소 행들을 포함하는 표시 패널, 상기 복수의 화소 행들 각각에 스캔 신호 및 센싱 신호를 제공하는 스캔 드라이버, 복수의 데이터 라인들을 통하여 상기 복수의 화소 행들에 연결된 데이터 드라이버, 복수의 센싱 라인들을 통하여 상기 복수의 화소 행들에 연결된 센싱 회로, 및 상기 스캔 드라이버, 상기 데이터 드라이버 및 상기 센싱 회로를 제어하고, 각 프레임 구간의 수직 블랭크 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 적어도 하나의 화소 행을 선택하는 컨트롤러를 포함한다. 상기 수직 블랭크 구간은 상기 센싱 회로가 상기 선택된 화소 행에 대한 센싱 동작을 수행하는 센싱 시간을 포함한다. 상기 센싱 회로는 상기 센싱 시간의 제1 시점에서 상기 선택된 화소 행의 각 화소의 구동 트랜지스터의 제1 소스 전압을 측정하고, 상기 센싱 시간의 제2 시점에서 상기 구동 트랜지스터의 제2 소스 전압을 측정한다. 상기 컨트롤러는 상기 제1 소스 전압 및 상기 제2 소스 전압에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 현재 포화 소스 전압을 예측하고, 이전 포화 소스 전압과 상기 현재 포화 소스 전압의 차이에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화량을 계산한다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 수학식 "
Figure pat00001
"을 이용하여 상기 현재 포화 소스 전압을 계산할 수 있고, 여기서, SVs는 상기 현재 포화 소스 전압이고, Vs(T1)은 상기 제1 소스 전압이고, Vs(T2)는 상기 제2 소스 전압이고, T1은 상기 제1 시점이고, T2는 상기 제2 시점일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압 변화량은 이전 센싱 동작에 의해 획득된 상기 이전 포화 소스 전압으로부터 현재 센싱 동작에 의해 획득된 상기 현재 포화 소스 전압을 감산하여 계산될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 화소는, 게이트, 제1 전원 전압을 수신하는 드레인, 및 소스를 가지는 상기 구동 트랜지스터, 상기 스캔 신호를 수신하는 게이트, 상기 복수의 데이터 라인들 중 상응하는 하나에 연결된 드레인, 및 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트에 연결된 소스를 가지는 제1 스위칭 트랜지스터, 상기 센싱 신호를 수신하는 게이트, 상기 구동 트랜지스터의 상기 소스에 연결된 드레인, 및 상기 복수의 센싱 라인들 중 상응하는 하나에 연결된 소스를 가지는 제2 스위칭 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트에 연결된 제1 전극, 및 상기 구동 트랜지스터의 상기 소스에 연결된 제2 전극을 가지는 저장 커패시터, 및 상기 구동 트랜지스터의 상기 소스에 연결된 애노드, 및 제2 전원 전압을 수신하는 캐소드를 가지는 발광 소자를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 복수의 프레임 구간들에서 상기 센싱 동작이 수행될 상기 복수의 화소 행들을 순차적으로 선택할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 각 프레임 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 상기 센싱 동작이 수행될 상기 화소 행을 랜덤하게 선택할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전압은 상기 센싱 시간 동안 센싱 데이터 전압으로 고정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 데이터 드라이버는 상기 센싱 시간 동안 상기 복수의 데이터 라인들에 센싱 데이터 전압을 인가하고, 상기 스캔 드라이버는 상기 센싱 시간 동안 상기 선택된 화소 행에 상기 스캔 신호 및 상기 센싱 신호를 인가하고, 상기 센싱 회로는 상기 센싱 시간 전에 상기 복수의 센싱 라인들에 기준 전압을 인가하고, 상기 센싱 시간의 상기 제1 시점에서 상기 복수의 센싱 라인들 각각의 전압을 샘플링하여 상기 제1 소스 전압을 측정하고, 상기 센싱 시간의 상기 제2 시점에서 상기 복수의 센싱 라인들 각각의 전압을 샘플링하여 상기 제2 소스 전압을 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수직 블랭크 구간은, 상기 센싱 시간 후, 상기 수직 블랭크 구간 전의 액티브 구간에서 상기 화소에 인가된 이전 데이터 전압을 상기 화소에 다시 인가하는 이전 데이터 기입 시간을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 표시 장치의 이전 구동 구간이 종료될 때, 상기 화소의 기준 문턱 전압이 센싱되고, 상기 표시 장치의 현재 구동 구간 동안 상기 기준 문턱 전압에 상기 문턱 전압 변화량을 누적적으로 가산하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 계산될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 표시 장치는 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압에 상응하는 보상 데이터를 저장하는 보상 데이터 메모리를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 보상 데이터에 기초하여 입력 영상 데이터를 보정할 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 복수의 화소 행들을 포함하는 표시 장치에서의 문턱 전압 센싱 방법에서, 각 프레임 구간의 수직 블랭크 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 적어도 하나의 화소 행이 선택되고, 상기 수직 블랭크 구간 내의 센싱 시간의 제1 시점에서 상기 선택된 화소 행의 각 화소의 구동 트랜지스터의 제1 소스 전압이 측정되고, 상기 센싱 시간의 제2 시점에서 상기 구동 트랜지스터의 제2 소스 전압이 측정되고, 상기 제1 소스 전압 및 상기 제2 소스 전압에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 현재 포화 소스 전압이 예측되고, 이전 포화 소스 전압과 상기 현재 포화 소스 전압의 차이에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화량이 계산된다.
일 실시예에서, 상기 구동 트랜지스터의 상기 현재 포화 소스 전압을 예측하도록, 수학식 "
Figure pat00002
"을 이용하여 상기 현재 포화 소스 전압이 계산될 수 있고, 여기서, SVs는 상기 현재 포화 소스 전압이고, Vs(T1)은 상기 제1 소스 전압이고, Vs(T2)는 상기 제2 소스 전압이고, T1은 상기 제1 시점이고, T2는 상기 제2 시점일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압 변화량을 계산하도록, 이전 센싱 동작에 의해 획득된 상기 이전 포화 소스 전압으로부터 현재 센싱 동작에 의해 획득된 상기 현재 포화 소스 전압을 감산하여 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압 변화량이 계산될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 화소 행을 선택하도록, 복수의 프레임 구간들에서 상기 센싱 동작이 수행될 상기 복수의 화소 행들이 순차적으로 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 화소 행을 선택하도록, 각 프레임 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 상기 센싱 동작이 수행될 상기 화소 행이 랜덤하게 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센싱 시간 전에 상기 화소에 연결된 센싱 라인에 기준 전압이 인가되고, 상기 센싱 시간 동안 상기 화소에 연결된 데이터 라인에 센싱 데이터 전압이 인가되고, 상기 센싱 시간 동안 상기 화소에 스캔 신호 및 센싱 신호가 인가될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 소스 전압을 측정하도록, 상기 센싱 시간의 상기 제1 시점에서 상기 센싱 라인의 전압이 샘플링되고, 상기 제2 소스 전압을 측정하도록, 상기 센싱 시간의 상기 제2 시점에서 상기 센싱 라인의 전압이 샘플링될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센싱 시간 후, 상기 수직 블랭크 구간 전의 액티브 구간에서 상기 화소에 인가된 이전 데이터 전압이 상기 화소에 다시 인가될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 표시 장치의 이전 구동 구간이 종료될 때, 상기 화소의 기준 문턱 전압이 센싱되고, 상기 표시 장치의 현재 구동 구간 동안 상기 기준 문턱 전압에 상기 문턱 전압 변화량을 누적적으로 가산하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 계산되고, 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압에 상응하는 보상 데이터가 저장되고, 상기 보상 데이터에 기초하여 입력 영상 데이터가 보정될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치 및 문턱 전압 센싱 방법에서, 수직 블랭크 구간 내의 센싱 시간의 제1 및 제2 시점들에서 선택된 화소 행의 각 화소의 구동 트랜지스터의 제1 및 제2 소스 전압들이 측정되고, 상기 제1 및 제2 소스 전압들에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 현재 포화 소스 전압이 예측되고, 이전 포화 소스 전압과 상기 현재 포화 소스 전압의 차이에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화량이 계산되고, 상기 문턱 전압 변화량에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 결정될 수 있다. 이에 따라, 포화(Saturation) 전의 상기 구동 트랜지스터의 상기 제1 및 제2 소스 전압들을 이용하여 포화 후의 상기 구동 트랜지스터의 상기 현재 포화 소스 전압이 예측되므로, 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 센싱하는 센싱 동작이 상기 표시 장치가 영상을 표시하는 동안 실시간으로 수행될 수 있고, 또한 정확하고 효율적으로 수행될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치에 포함된 화소의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치에서 수행되는 센싱 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 센싱 동작을 설명하기 위한 시간에 따른 소스 전압을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 문턱 전압 센싱 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 각 프레임 구간에서 센싱 동작이 수행될 화소 행이 선택되는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 수직 블랭크 구간에서의 동작의 일 예를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 문턱 전압 센싱 방법에서 포화 소스 전압을 예측하는 데에 이용되는 수학식의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전압에 따른 k 값의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 문턱 전압 센싱 방법에서 이동도 파라미터를 계산하는 데에 이용되는 수학식들의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 문턱 전압 센싱 방법에서 제1 소스 전압 및 제2 소스 전압에 기초하여 포화 소스 전압을 예측하는 데에 이용되는 수학식의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 센싱 시간들에 따른 본 발명의 실시예들에 따른 문턱 전압 센싱 방법에서 예측된 포화 소스 전압들과 실제 포화 소스 전압들의 차이들의 예들을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치에 포함된 화소의 일 예를 나타내는 회로도이고, 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치에서 수행되는 센싱 동작을 설명하기 위한 타이밍도이고, 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 센싱 동작을 설명하기 위한 시간에 따른 소스 전압을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(100)는 복수의 화소 행들을 포함하는 표시 패널(110), 상기 복수의 화소 행들 각각에 스캔 신호(SC) 및 센싱 신호(SS)를 제공하는 스캔 드라이버(120), 복수의 데이터 라인들(DL)을 통하여 상기 복수의 화소 행들에 연결된 데이터 드라이버(130), 복수의 센싱 라인들(SL)을 통하여 상기 복수의 화소 행들에 연결된 센싱 회로(140), 및 스캔 드라이버(120), 데이터 드라이버(130) 및 센싱 회로(140)를 제어하는 컨트롤러(160)를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 표시 장치(100)는 각 화소(PX)의 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 보상하기 위한 보상 데이터를 저장하는 보상 데이터 메모리(150)를 더 포함할 수 있다.
표시 패널(110)은 복수의 데이터 라인들(DL), 복수의 센싱 라인들(SL), 및 복수의 데이터 라인들(DL)과 복수의 센싱 라인들(SL)에 연결된 상기 복수의 화소 행들을 포함할 수 있다. 여기서, 각 화소 행은 동일한 행의 화소들(PX)로서, 동일한 스캔 신호(SC) 및 동일한 센싱 신호(SS)를 수신하는 화소들(PX)일 수 있다. 또한, 표시 패널(110)은 상기 복수의 화소 행들에 각각 연결된 복수의 스캔 신호 라인들, 및 상기 복수의 화소 행들에 각각 연결된 복수의 센싱 신호 라인들을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 각 화소(PX)는 발광 소자를 포함하고, 표시 패널(110)은 발광 표시 패널일 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(110)은 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 표시 패널, 퀀텀 닷(Quantum Dot; QD) 표시 패널 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 화소(PX)는 구동 트랜지스터(TDR), 제1 스위칭 트랜지스터(TSW1), 제2 스위칭 트랜지스터(TSW2), 저장 커패시터(CST) 및 발광 소자(EL)를 포함할 수 있다.
저장 커패시터(CST)는 데이터 라인(DL) 및/또는 센싱 라인(SL)을 통하여 전송된 데이터 전압(VDAT)(또는 센싱 데이터 전압(VSD))을 저장할 수 있다. 일 실시예에서, 저장 커패시터(CST)는 구동 트랜지스터(TDR)의 게이트에 연결된 제1 전극, 및 구동 트랜지스터(TDR)의 소스에 연결된 제2 전극을 가질 수 있다.
제1 스위칭 트랜지스터(TSW1)는 스캔 신호(SC)에 응답하여 데이터 라인(DL)을 저장 커패시터(CST)의 상기 제1 전극에 연결할 수 있다. 즉, 제1 스위칭 트랜지스터(TSW1)는 스캔 신호(SC)에 응답하여 데이터 라인(DL)의 데이터 전압(VDAT)(또는 센싱 데이터 전압(VSD))을 저장 커패시터(CST)의 상기 제1 전극에 전송할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 스위칭 트랜지스터(TSW1)는 스캔 신호(SC)를 수신하는 게이트, 데이터 라인(DL)에 연결된 드레인, 및 저장 커패시터(CST)의 상기 제1 전극과 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 게이트에 연결된 소스를 가질 수 있다.
제2 스위칭 트랜지스터(TSW2)는 센싱 신호(SS)에 응답하여 센싱 라인(SL)을 저장 커패시터(CST)의 상기 제2 전극 및 구동 트랜지스터(TDR)의 소스에 연결할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 스위칭 트랜지스터(TSW2)는 센싱 신호(SS)를 수신하는 게이트, 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 소스에 연결된 드레인, 및 센싱 라인(SL)에 연결된 소스를 가질 수 있다. 한편, 센싱 라인(SL)은 라인 커패시터(CL)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 라인 커패시터(CL)는 센싱 라인(SL)의 기생 커패시터일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
구동 트랜지스터(TDR)는 저장 커패시터(CST)에 저장된 데이터 전압(VDAT)에 기초하여 구동 전류를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 구동 트랜지스터(TDR)는 저장 커패시터(CST)의 상기 제1 전극에 연결된 게이트, 제1 전원 전압(ELVDD)(예를 들어, 고 전원 전압)을 수신하는 드레인, 및 저장 커패시터(CST)의 상기 제2 전극과 제2 스위칭 트랜지스터(TSW2)의 상기 드레인에 연결된 소스를 가질 수 있다.
발광 소자(EL)는 구동 트랜지스터(TDR)에 의해 생성된 상기 구동 전류에 응답하여 발광할 수 있다. 실시예에 따라, 발광 소자(EL)는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED), 퀀텀 닷(Quantum Dot; QD) 다이오드 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 발광 소자(EL)는 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 소스에 연결된 애노드, 및 제2 전원 전압(ELVSS)(예를 들어, 저 전원 전압)을 수신하는 캐소드를 가질 수 있다.
한편, 도 2에는 화소(PX)의 일 예가 도시되어 있으나, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(100)의 화소(PX)는 도 2의 예에 한정되지 않는다.
스캔 드라이버(120)는 컨트롤러(160)로부터 수신된 스캔 제어 신호(SCTRL)에 기초하여 스캔 신호들(SC) 및 센싱 신호들(SS)을 생성하고, 각 프레임 구간의 액티브 구간에서 복수의 화소들(PX)에 스캔 신호들(SC) 및 센싱 신호들(SS)을 화소 행 단위로 순차적으로 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 스캔 제어 신호(SCTRL)는 시작 신호 및 클록 신호를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 스캔 드라이버(120)는 표시 패널(110)의 주변부에 집적 또는 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 스캔 드라이버(120)는 하나 또는 그 이상의 집적 회로들로 구현될 수 있다.
데이터 드라이버(130)는 컨트롤러(160)로부터 수신된 출력 영상 데이터(ODAT) 및 데이터 제어 신호(DCTRL)에 기초하여 데이터 전압들(VDAT)을 생성하고, 각 프레임 구간의 액티브 구간에서 복수의 화소들(PX)에 데이터 전압들(VDAT)을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 데이터 드라이버(130)는 각 프레임 구간의 블랭크 구간에서 선택된 화소 행의 화소들(PX)에 센싱 데이터 전압(VSD)을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 데이터 제어 신호(DCTRL)는, 상기 액티브 구간에서 출력 영상 데이터(ODAT)의 전송 타이밍을 알리도록 주기적으로 천이하고, 상기 블랭크 구간에서 로우 레벨을 가지는 데이터 인에이블 신호(DE)를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 데이터 제어 신호(DCTRL)는 수평 개시 신호, 로드 신호 등을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 데이터 드라이버(130)는 하나 또는 그 이상의 집적 회로들로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 데이터 드라이버(130) 및 컨트롤러(160)는 단일한 집적 회로로 구현될 수 있고, 이러한 집적 회로는 타이밍 컨트롤러 임베디드 데이터 드라이버(Timing controller Embedded Data driver; TED)로 불릴 수 있다.
센싱 회로(140)는 복수의 센싱 라인들(SL)을 통하여 센싱 동작이 수행되는 화소 행에 기준 전압(VREF)을 제공하고, 복수의 센싱 라인들(SL)을 통하여 상기 화소 행의 화소들(PX)의 구동 트랜지스터들(TDR)의 소스 전압들(Vs)을 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 센싱 회로(140)는 기준 신호(SREF)에 응답하여 센싱 라인(SL)에 기준 전압(VREF)을 제공하기 위한 제1 스위치(141), 샘플링 신호(SSAM)에 응답하여 센싱 라인(SL)을 아날로그-디지털 컨버터(Analog-to-Digital Converter; ADC)(143)에 연결하는 제2 스위치(142), 및 센싱 라인(SL)을 통하여 수신되는 소스 전압(Vs)을 디지털 신호로 변환하는 ADC(143)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 센싱 회로(140)는 하나의 센싱 라인(SL)마다 하나의 ADC(143)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 센싱 회로(140)는 복수의 센싱 라인들(SL), 예를 들어, 4개, 8개 또는 16개의 센싱 라인들(SL)마다 하나의 ADC(143)를 포함하고, ADC(143)는 복수의 센싱 라인들(SL)의 소스 전압들(Vs)에 대한 아날로그-디지털 변환을 시분할 방식으로 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 센싱 회로(140)는 데이터 드라이버(130)의 집적 회로와 별개의 집적 회로로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 센싱 회로(140)는 데이터 드라이버(130)에 포함되거나, 컨트롤러(160)에 포함될 수 있다.
보상 데이터 메모리(150)는 각 화소(PX)의 구동 트랜지스터(TDR)의 문턱 전압에 상응하는 보상 데이터를 저장할 수 있다. 상기 보상 데이터는 각 화소(PX)에 상기 화소(PX)의 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 문턱 전압이 보상된(예를 들어, 가산된) 데이터 전압(VDAT)이 인가되도록 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 보상 데이터 메모리(150)는 컨트롤러(160)의 외부 및/또는 내부에 위치하는 적어도 하나의 메모리 장치로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 3에서, 하이 레벨의 파워 온/오프(POWER ON/OFF)는 표시 장치(100)가 파워-온 상태인 것을 나타내고, 로우 레벨의 파워 온/오프(POWER ON/OFF)는 표시 장치(100)가 파워-오프 상태인 것을 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 표시 장치(100)가 표시 장치(100)의 파워-오프를 나타내는 전력 제어 신호를 수신하면(POWER OFF CONTROL), 즉 표시 장치(100)의 이전 구동 구간(PDP)이 종료될 때, 센싱 회로(140)는 표시 패널(110)의 모든 화소들(PX)의 구동 트랜지스터들(TDR)의 문턱 전압들을 기준 문턱 전압들로서 센싱하는 센싱 동작(170)(예를 들어, 전체 화소(ALL PIXEL) 센싱 동작)을 수행하고, 보상 데이터 메모리(150)는 상기 기준 문턱 전압들에 상응하는 상기 보상 데이터를 저장할 수 있다. 한편, 표시 장치(100)의 각 구동 구간(PDP, CDP)이 종료될 때 수행되는 센싱 동작(170, 190)은 각 화소(PX)의 구동 트랜지스터(TDR)의 소스 전압이 포화되도록 충분한 시간 동안 수행되고, 상기 센싱 동작(170, 190)은 각 화소(PX)의 구동 트랜지스터(TDR)의 실제 포화 소스 전압을 측정함으로써 상기 기준 문턱 전압을 센싱할 수 있다.
또한, 표시 장치(100)가 표시 장치(100)의 파워-온을 나타내는 상기 전력 제어 신호를 수신하면(POWER ON CONTROL), 즉 표시 장치(100)의 현재 구동 구간(CDP) 동안, 센싱 회로(140)는 각 프레임 구간(FP)의 수직 블랭크 구간 내의 센싱 시간(ST) 동안 표시 패널(110)의 적어도 하나의 선택된 화소 행에 대한 센싱 동작(180)(예를 들어, 화소 행(PXR) 센싱 동작)을 수행하고, 컨트롤러(160)는 상기 선택된 화소 행의 각 화소(PX)의 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 기준 문턱 전압에 센싱 동작(180)에 의해 획득된 문턱 전압 변화량을 누적적으로 가산하여 구동 트랜지스터(TDR)의 업데이트된 문턱 전압을 계산하고, 보상 데이터 메모리(150)는 상기 선택된 화소 행의 화소들(PX)에 대한 상기 보상 데이터를 업데이트하도록 상기 업데이트된 문턱 전압에 상응하는 상기 보상 데이터를 저장할 수 있다. 한편, 상기 선택된 화소 행에 대한 센싱 동작(180)은 표시 패널(110)이 영상을 표시하는 동안 수행되므로, 센싱 동작(180)은 실시간 센싱 동작이라 불릴 수 있다. 또한, 표시 장치(100)의 현재 구동 구간(CDP)이 종료될 때, 센싱 회로(140)는 다음 구동 구간에서 이용될 상기 기준 문턱 전압들을 획득하도록 표시 패널(110)의 모든 화소들(PX)에 대한 센싱 동작(190)을 수행할 수 있다.
컨트롤러(예를 들어, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller; TCON))(160)는 외부의 호스트(예를 들어, 그래픽 처리부(Graphic Processing Unit; GPU) 또는 그래픽 카드(Graphic Card))로부터 입력 영상 데이터(IDAT) 및 제어 신호(CTRL)를 제공받을 수 있다. 일 실시예에서, 제어 신호(CTRL)는 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 입력 데이터 인에이블 신호, 마스터 클록 신호 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 컨트롤러(160)는 보상 데이터 메모리(150)에 저장된 상기 보상 데이터에 기초하여 입력 영상 데이터(IDAT)를 보정하여 출력 영상 데이터(ODAT)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(160)는 입력 영상 데이터(IDAT)에 상기 보상 데이터를 가산함으로써 입력 영상 데이터(IDAT)에 상응하는 전압에 상기 보상 데이터에 상응하는 상기 문턱 전압이 가산된 데이터 전압(VDAT)을 나타내는 출력 영상 데이터(ODAT)를 생성할 수 있다. 또한, 컨트롤러(160)는 제어 신호(CTRL)에 기초하여 데이터 제어 신호(DCTRL) 및 스캔 제어 신호(SCTRL)를 생성할 수 있다. 컨트롤러(160)는 스캔 드라이버(120)에 스캔 제어 신호(SCTRL)를 제공하여 스캔 드라이버(120)를 제어하고, 데이터 드라이버(130)에 출력 영상 데이터(ODAT) 및 데이터 제어 신호(DCTRL)를 제공하여 데이터 드라이버(130)의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(100)에서, 컨트롤러(160)는 각 프레임 구간의 수직 블랭크 구간에서 표시 패널(110)의 상기 복수의 화소 행들 중 상기 센싱 동작(즉, 상기 실시간 센싱 동작)이 수행될 적어도 하나의 화소 행을 선택할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(160)는, 복수의 프레임 구간들에서 상기 복수의 화소 행들에 대한 상기 센싱 동작이 순차적으로 수행되도록, 상기 복수의 프레임 구간들 동안 상기 복수의 화소 행들을 순차적으로 선택할 수 있다. 다른 실시예에서, 컨트롤러(160)는 각 프레임 구간에서 표시 패널(110)의 상기 복수의 화소 행들 중 상기 센싱 동작이 수행될 화소 행을 랜덤하게 선택할 수 있다.
각 프레임 구간의 상기 수직 블랭크 구간은 센싱 회로(140)가 상기 선택된 화소 행에 대한 상기 센싱 동작(즉, 상기 실시간 센싱 동작)을 수행하는 센싱 시간을 포함할 수 있다. 즉, 센싱 회로(140)는 상기 수직 블랭크 구간 내의 상기 센싱 시간 동안 상기 선택된 화소 행에 대한 상기 센싱 동작을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 수직 블랭크 구간은, 상기 센싱 시간 후, 상기 수직 블랭크 구간 전의 액티브 구간에서 상기 선택된 화소 행의 각 화소(PX)에 인가된 이전 데이터 전압을 상기 화소(PX)에 다시 인가하는 이전 데이터 기입 시간을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센싱 동작을 수행하도록, 센싱 회로(140)는 상기 센싱 시간 직전의 이전 시간에서 복수의 센싱 라인들(SL)에 기준 전압(VREF)을 인가하여 복수의 센싱 라인들(SL)의 라인 커패시터들(CL)을 초기화할 수 있다. 예를 들어, 기준 전압(VREF)은 약 0V일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 스캔 드라이버(120)는 상기 센싱 시간 동안 상기 선택된 화소 행에 스캔 신호(SC) 및 센싱 신호(SS)를 인가하고, 데이터 드라이버(130)는 상기 센싱 시간 동안 복수의 데이터 라인들(DL)에 센싱 데이터 전압(VSD)을 인가할 수 있다. 따라서, 상기 선택된 화소 행의 각 화소(PX)의 구동 트랜지스터(TDR)의 게이트에 데이터 라인(DL) 및 제1 스위칭 트랜지스터(TSW1)를 통하여 센싱 데이터 전압(VSD)이 인가되고, 구동 트랜지스터(TDR)의 게이트 전압은 상기 센싱 시간 동안 센싱 데이터 전압(VSD)으로 고정될 수 있다. 또한, 센싱 신호(SS)에 응답하여 제2 스위칭 트랜지스터(TSW2)가 턴-온되면, 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 소스가 센싱 라인(SL)에 연결될 수 있다. 이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 구동 트랜지스터(TDR)의 소스 전압(Vs), 즉 센싱 라인(SL)의 전압은 기준 전압(VREF)으로부터 점진적으로 증가되고, 센싱 데이터 전압(VSD)으로부터 구동 트랜지스터(TDR)의 문턱 전압(VTH)이 감산된 전압에 상응하는 포화 소스 전압(SVs)에서 포화될 수 있다.
종래의 표시 장치에서는, 구동 트랜지스터(TDR)의 문턱 전압(VTH)을 센싱하도록, 구동 트랜지스터(TDR)의 소스 전압(Vs)이 포화 소스 전압(SVs)으로 포화된 후, 구동 트랜지스터(TDR)의 소스 전압(Vs)이 측정된다. 한편, 구동 트랜지스터(TDR)의 소스 전압(Vs)이 포화 소스 전압(SVs)으로 포화되는 포화 시점(TSAT)이 각 프레임 구간의 수직 블랭크 구간(VBP)보다 늦으므로, 종래의 표시 장치의 센싱 동작은 수직 블랭크 구간(VBP) 내에서 수행되지 못한다. 즉, 종래의 표시 장치는 상기 표시 장치가 영상을 표시하는 동안 상기 센싱 동작을 실시간으로 수행하지 못한다.
그러나, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(100)에서는, 센싱 회로(140)는 수직 블랭크 구간(VBP) 이내의 센싱 시간(ST)의 제1 시점(T1)에서 센싱 라인(SL)의 전압을 샘플링하여 상기 선택된 화소 행의 각 화소(PX)의 구동 트랜지스터(TDR)의 제1 소스 전압(Vs(T1))을 측정하고, 수직 블랭크 구간(VBP) 이내의 센싱 시간(ST)의 제2 시점(T2)에서 센싱 라인(SL)의 전압을 샘플링하여 구동 트랜지스터(TDR)의 제2 소스 전압(Vs(T2))을 측정할 수 있다. 컨트롤러(160)는 센싱 회로(140)로부터 제1 소스 전압(Vs(T1)) 및 제2 소스 전압(Vs(T2))을 수신하고, 제1 소스 전압(Vs(T1)) 및 제2 소스 전압(Vs(T2))에 기초하여 구동 트랜지스터(TDR)의 현재 포화 소스 전압(SVs)을 예측하고, 이전 포화 소스 전압과 현재 포화 소스 전압(SVs)의 차이에 기초하여 구동 트랜지스터(TDR)의 문턱 전압 변화량을 계산하고, 상기 기준 문턱 전압에 상기 문턱 전압 변화량을 누적적으로 가산하여 구동 트랜지스터(TDR)의 문턱 전압(VTH)을 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(160)는 수학식 "
Figure pat00003
"을 이용하여 현재 포화 소스 전압(SVs)을 계산할 수 있고, 여기서, SVs는 상기 현재 포화 소스 전압이고, Vs(T1)은 상기 제1 소스 전압이고, Vs(T2)는 상기 제2 소스 전압이고, T1은 상기 제1 시점이고, T2는 상기 제2 시점일 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 문턱 전압 변화량은 이전 센싱 동작에 의해 획득된 상기 이전 포화 소스 전압으로부터 현재 센싱 동작에 의해 획득된 현재 포화 소스 전압(SVs)을 감산하여 계산될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(100)에서는, 센싱 회로(140)가 포화 시점(TSAT)에서의 현재 포화 소스 전압(SVs)을 측정하지 않고, 현재 포화 소스 전압(SVs)을 예측하도록 포화 시점(TSAT) 전의 제1 및 제2 시점들(T1, T2)에서 제1 및 제2 소스 전압들(Vs(T1), Vs(T2))을 측정하므로, 센싱 회로(140)에 의한 상기 센싱 동작이 수직 블랭크 구간(VBP) 내에서 수행될 수 있고, 표시 장치(100)가 영상을 표시하는 동안 실시간으로 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(100)에서, 수직 블랭크 구간(VBP) 내의 센싱 시간(ST)의 제1 및 제2 시점들(T1, T2)에서 상기 선택된 화소 행의 각 화소(PX)의 구동 트랜지스터(TDR)의 제1 및 제2 소스 전압들(Vs(T1), Vs(T2))이 측정되고, 제1 및 제2 소스 전압들(Vs(T1), Vs(T2))에 기초하여 구동 트랜지스터(TDR)의 현재 포화 소스 전압(SVs)이 예측되고, 상기 이전 포화 소스 전압과 현재 포화 소스 전압(SVs)의 차이에 기초하여 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 문턱 전압 변화량이 계산되고, 상기 문턱 전압 변화량에 기초하여 구동 트랜지스터(TDR)의 문턱 전압(VTH)이 결정될 수 있다. 이에 따라, 포화(Saturation) 전의 구동 트랜지스터(TDR)의 제1 및 제2 소스 전압들(Vs(T1), Vs(T2))을 이용하여 포화 후의 구동 트랜지스터(TDR)의 현재 포화 소스 전압(SVs)이 예측되므로, 구동 트랜지스터(TDR)의 문턱 전압(VTH)을 센싱하는 상기 센싱 동작이 표시 장치(100)가 영상을 표시하는 동안 실시간으로 수행될 수 있고, 또한 정확하고 효율적으로 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 문턱 전압 센싱 방법을 나타내는 순서도이고, 도 6은 각 프레임 구간에서 센싱 동작이 수행될 화소 행이 선택되는 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 수직 블랭크 구간에서의 동작의 일 예를 설명하기 위한 타이밍도이고, 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 문턱 전압 센싱 방법에서 포화 소스 전압을 예측하는 데에 이용되는 수학식의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전압에 따른 k 값의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 문턱 전압 센싱 방법에서 이동도 파라미터를 계산하는 데에 이용되는 수학식들의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 문턱 전압 센싱 방법에서 제1 소스 전압 및 제2 소스 전압에 기초하여 포화 소스 전압을 예측하는 데에 이용되는 수학식의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 센싱 시간들에 따른 본 발명의 실시예들에 따른 문턱 전압 센싱 방법에서 예측된 포화 소스 전압들과 실제 포화 소스 전압들의 차이들의 예들을 나타내는 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(100)에서의 문턱 전압 센싱 방법에서, 컨트롤러(160)는 각 프레임 구간에서 표시 패널(110)의 복수의 화소 행들 중 센싱 동작이 수행될 적어도 하나의 화소 행을 선택할 수 있다(S210). 일 실시예에서, 복수의 프레임 구간들에서 상기 복수의 화소 행들을 순차적으로 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 표시 패널(110)은 N개(N은 2이상의 정수)의 화소 행들(PXR1, PXR2, …, PXRN)을 포함하고, 컨트롤러(160)는 제1 내지 제N 프레임 구간들(FP1, FP2, …, FPN) 동안 제1 화소 행(PXR1)으로부터 제N 화소 행(PXRN)까지 N개의 화소 행들(PXR1, PXR2, …, PXRN)을 순차적으로 선택할 수 있다. 각 프레임 구간(FP1, FP2, …, FPN, FPN+1)은 데이터 인에이블 신호(DE)가 주기적으로 천이하는 액티브 구간(AP) 및 데이터 인에이블 신호(DE)가 로우 레벨로 고정된 수직 블랭크 구간(VBP)을 포함하고, 센싱 회로(140)는 제1 프레임 구간(FP1)의 수직 블랭크 구간(VBP) 이내의 센싱 시간(ST)에서 제1 화소 행(PXR1)에 대한 센싱 동작을 수행하고, 제2 프레임 구간(FP2)의 수직 블랭크 구간(VBP) 이내의 센싱 시간(ST)에서 제2 화소 행(PXR2)에 대한 센싱 동작을 수행하며, 이러한 방식으로, 제N 프레임 구간(FPN)의 수직 블랭크 구간(VBP) 이내의 센싱 시간(ST)에서 제N 화소 행(PXRN)에 대한 센싱 동작을 수행할 수 있다. 또한, 컨트롤러(160)는 제N+1 프레임 구간(FPN+1)에서 제1 화소 행(PXR1)을 다시 선택하고, 센싱 회로(140)는 제N+1 프레임 구간(FPN+1)의 수직 블랭크 구간(VBP) 이내의 센싱 시간(ST)에서 제1 화소 행(PXR1)에 대한 상기 센싱 동작을 다시 수행할 수 있다. 다른 실시예에서, 컨트롤러(160)는 각 프레임 구간에서 표시 패널(110)의 상기 복수의 화소 행들 중 상기 센싱 동작이 수행될 적어도 하나의 화소 행을 랜덤하게 선택할 수 있다.
수직 블랭크 구간(VBP) 내의 센싱 시간(ST)에서 상기 선택된 화소 행의 각 화소(PX)의 구동 트랜지스터(TDR)의 게이트 전압이 센싱 데이터 전압(VSD)으로 고정되고, 센싱 회로(140)는 센싱 시간(ST)의 제1 시점(T1)에서 구동 트랜지스터(TDR)의 제1 소스 전압(Vs(T1))을 측정하고(S220), 센싱 시간(ST)의 제2 시점(T2)에서 구동 트랜지스터(TDR)의 제2 소스 전압(Vs(T2))을 측정할 수 있다(S230).
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 수직 블랭크 구간(VBP)은 상기 선택된 화소 행에 대한 상기 센싱 동작을 수행되는 센싱 시간(ST)을 포함할 수 있다. 센싱 시간(ST) 전의(예를 들어, 직전의) 이전 시간(PRET)에서, 스캔 드라이버(120)는 상기 선택된 화소 행에 하이 레벨의 스캔 신호(SC)를 제공하고, 데이터 드라이버(130)는 복수의 데이터 라인들(DL)에 센싱 데이터 전압(VSD)을 인가할 수 있다. 센싱 데이터 전압(VSD)은 기준 전압(VREF)보다 높은 임의의 전압일 수 있다. 예를 들어, 센싱 데이터 전압(VSD)은 255-계조 전압, 128-계조 전압 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 선택된 화소 행의 각 화소(PX)의 제1 스위칭 트랜지스터(TSW1)는 하이 레벨의 스캔 신호(SC)에 응답하여 턴-온되고, 제1 스위칭 트랜지스터(TSW1)는 데이터 라인(DL)의 전압(V_DL), 즉 센싱 데이터 전압(VSD)을 구동 트랜지스터(TDR)의 게이트 및 저장 커패시터(CST)의 제1 전극에 전송할 수 있다. 이에 따라, 구동 트랜지스터(TDR)는 센싱 데이터 전압(VSD)에 상응하는 상기 게이트 전압을 가질 수 있다. 또한, 센싱 회로(140)는 복수의 센싱 라인들(SL)에 기준 전압(VREF)을 인가하고, 복수의 센싱 라인들(SL)의 라인 커패시터들(CL)이 기준 전압(VREF)에 의해 초기화될 수 있다. 일 실시예에서, 기준 전압(VREF)은 약 0V일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 센싱 회로(140)의 제1 스위치(141)가 하이 레벨의 기준 신호(SREF)에 응답하여 턴-온됨으로써, 센싱 라인(SL)에 제1 스위치(141)를 통하여 기준 전압(VREF)가 인가될 수 있다.
센싱 시간(ST)의 시작 시점(TS)에서, 센싱 회로(140)는 복수의 센싱 라인들(SL)에 기준 전압(VREF)을 인가하는 것을 중단하고, 스캔 드라이버(120)는 상기 선택된 화소 행에 하이 레벨의 센싱 신호(SS)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 센싱 회로(140)의 제1 스위치(141)가 로우 레벨의 기준 신호(SREF)에 응답하여 턴-오프됨으로써, 센싱 라인(SL)에 기준 전압(VREF)가 인가되지 않을 수 있다. 또한, 상기 선택된 화소 행의 각 화소(PX)의 제2 스위칭 트랜지스터(TSW2)는 하이 레벨의 센싱 신호(SS)에 응답하여 턴-온되고, 제2 스위칭 트랜지스터(TSW2)는 구동 트랜지스터(TDR)의 소스를 센싱 라인(SL)에 연결할 수 있다.
데이터 라인(DL)의 전압(V_DL)이 센싱 데이터 전압(VSD)이고, 스캔 신호(SC)가 하이 레벨을 가지므로, 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 게이트 전압은 센싱 시간(ST) 동안 센싱 데이터 전압(VSD)으로 고정될 수 있다. 구동 트랜지스터(TDR)는 센싱 데이터 전압(VSD)에 기초하여 턴-온되고, 구동 트랜지스터(TDR)의 드레인-소스 전류가 제2 스위칭 트랜지스터(TSW2)를 통하여 센싱 라인(SL)의 라인 커패시터(CL)에 흐르고, 센싱 라인(SL)의 전압(V_SL)이 구동 트랜지스터(TDR)가 턴-오프될 때까지 점진적으로 증가될 수 있다. 한편, 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 소스가 센싱 라인(SL)에 연결되므로, 구동 트랜지스터(TDR)의 소스 전압(Vs)은 센싱 라인(SL)의 전압(V_SL)과 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 센싱 라인(SL)의 전압, 즉 구동 트랜지스터(TDR)의 소스 전압(Vs)은, 소스 전압(Vs)이 센싱 데이터 전압(VSD)에서 구동 트랜지스터(TDR)의 문턱 전압(VTH)이 감산된 전압에 상응하는 포화 소스 전압(SVs)으로 포화될 때까지, 점진적으로 증가할 수 있다.
센싱 회로(140)는, 소스 전압(Vs)이 포화 소스 전압(SVs)으로 포화되기 전에, 센싱 시간(ST)의 제1 시점(T1)에서 센싱 라인(SL)의 전압(V_SL)을 샘플링하여 제1 시점(T1)에서의 구동 트랜지스터(TDR)의 제1 소스 전압(Vs(T1))을 측정하고, 센싱 시간(ST)의 제2 시점(T2)에서 센싱 라인(SL)의 전압(V_SL)을 샘플링하여 제2 시점(T2)에서의 구동 트랜지스터(TDR)의 제2 소스 전압(Vs(T2))을 측정할 수 있다. 일 실시예에서, 센싱 시간(ST)의 시작 시점(TS)으로부터 제1 시점(T1)까지 시간은 약 200μs이고, 제1 시점(T1)으로부터 제2 시점(T2)까지 시간은 약 10μs일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 센싱 회로(140)의 제2 스위치(142)가 제1 시점(T1)에서 하이 레벨의 샘플링 신호(SSAM)에 응답하여 턴-온되고, 센싱 회로(140)의 ADC(143)는 제1 시점(T1)에서의 센싱 라인(SL)의 전압(V_SL)을 디지털 신호로 변환하며, 컨트롤러(160)는 센싱 회로(140)로부터 상기 디지털 신호의 형태로 제1 소스 전압(Vs(T1))을 수신할 수 있다. 또한, 센싱 회로(140)의 제2 스위치(142)가 제2 시점(T2)에서 하이 레벨의 샘플링 신호(SSAM)에 응답하여 턴-온되고, 센싱 회로(140)의 ADC(143)는 제2 시점(T2)에서의 센싱 라인(SL)의 전압(V_SL)을 디지털 신호로 변환하며, 컨트롤러(160)는 센싱 회로(140)로부터 상기 디지털 신호의 형태로 제2 소스 전압(Vs(T2))을 수신할 수 있다.
이와 같이, 데이터 드라이버(130)는 센싱 시간(ST) 동안 복수의 데이터 라인들(DL)에 센싱 데이터 전압(VSD)을 인가하고, 스캔 드라이버(120)는 센싱 시간(ST) 동안 상기 선택된 화소 행에 스캔 신호(SC)를 인가할 수 있다. 이에 따라, 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 게이트 전압은 센싱 시간(ST) 동안 센싱 데이터 전압(VSD)으로 고정될 수 있다. 또한, 센싱 회로(140)는 이전 시간(PRET)에서 복수의 센싱 라인들(SL)에 기준 전압(VREF)을 인가하고, 스캔 드라이버(120)는 이전 시간(PRET) 및 센싱 시간(ST)에서 상기 선택된 화소 행에 센싱 신호(SS)를 인가할 수 있다. 이에 따라, 센싱 라인(SL)의 전압(V_SL), 즉 구동 트랜지스터(TDR)의 소스 전압(Vs)은 기준 전압(VREF)으로부터, 소스 전압(Vs)이 센싱 데이터 전압(VSD)에서 구동 트랜지스터(TDR)의 문턱 전압(Vth)이 감산된 전압에 상응하는 포화 소스 전압(SVs)으로 포화될 때까지, 점진적으로 증가할 수 있다. 센싱 회로(140)는, 소스 전압(Vs)이 포화 소스 전압(SVs)으로 포화되기 전에, 제1 및 제2 시점들(T1, T2)에서 구동 트랜지스터(TDR)의 제1 및 제2 소스 전압들(Vs(T1), Vs(T2))을 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 수직 블랭크 구간(VBP)은 센싱 라인(SL) 및/또는 데이터 라인(DL)이 초기화되는 초기화 시간(INIT)을 더 포함할 수 있다. 초기화 시간(INIT)에서, 센싱 라인(SL)에 기준 전압(VREF)이 인가될 수 있다. 예를 들어, 센싱 회로(140)의 제1 스위치(141)가 하이 레벨의 기준 신호(SREF)에 응답하여 턴-온됨으로써, 센싱 라인(SL)에 제1 스위치(141)를 통하여 기준 전압(VREF)가 인가될 수 있다. 또한, 초기화 시간(INIT)에서, 데이터 라인(DL)에 기준 전압(VREF) 또는 다른 초기화 전압이 인가될 수 있다.
일 실시예에서, 수직 블랭크 구간(VBP)은, 센싱 시간(ST) 후 또는 초기화 시간(INIT) 후, 이전 액티브 구간(AP)에서 화소(PX)에 인가된 이전 데이터 전압(PVDAT)을 화소(PX)에 다시 인가하는 이전 데이터 기입 시간(PDWT)을 더 포함할 수 있다. 이전 데이터 기입 시간(PDWT)에서, 스캔 드라이버(120)는 상기 센싱 동작이 수행된 상기 선택된 화소 행에 하이 레벨의 스캔 신호(SC) 및 하이 레벨의 센싱 신호(SS)를 인가하고, 센싱 회로(140)는 복수의 센싱 라인들(SL)에 기준 전압(VREF)을 인가하며, 데이터 드라이버(130)는 복수의 데이터 라인들(DL)에 상기 선택된 화소 행의 이전 데이터 전압들(PVDAT)을 인가할 수 있다. 이에 따라, 이전 데이터 기입 시간(PDWT)에서 상기 선택된 화소 행의 각 화소(PX)에 이전 데이터 전압(PVDAT)이 저장되고, 다음 액티브 구간(AP)에서 화소(PX)는 (다음 데이터 전압(VDAT)이 기입될 때까지) 이전 데이터 전압(PVDAT)에 기초하여 발광할 수 있다.
컨트롤러(160)는 센싱 회로(140)로부터 제1 소스 전압(Vs(T1)) 및 제2 소스 전압(Vs(T2))을 수신하고, 제1 소스 전압(Vs(T1)) 및 제2 소스 전압(Vs(T2))에 기초하여 구동 트랜지스터(TDR)의 현재 포화 소스 전압(SVs)을 예측할 수 있다(S240).
일 실시예에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 현재 포화 소스 전압(SVs)은 수학식(390), 즉 "
Figure pat00004
"을 이용하여 예측될 수 있다. 여기서, SVs는 상기 현재 포화 소스 전압이고, γ는 구동 트랜지스터(TDR)의 문턱 전압 파라미터로서, 제1 소스 전압(Vs(T1))에서 기준 전압(VREF)(또는 Vs(0))을 감산하여 계산될 수 있다. 일 실시예에서, 기준 전압(VREF)(또는 Vs(0))은 약 0V일 수 있고, γ는 제1 소스 전압(Vs(T1))일 수 있다. 또한, β는 구동 트랜지스터(TDR)의 이동도 파라미터로서, 수학식 "
Figure pat00005
"으로 결정될 수 있고, 여기서, k는 구동 트랜지스터(TDR)의 트랜스컨덕턴스 파라미터이고, Cline은 라인 커패시터(CL)의 커패시턴스일 수 있다.
예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 구동 트랜지스터(TDR)의 드레인-소스 전류는 수학식(310), 즉 "
Figure pat00006
"에 의해 결정될 수 있다. 여기서, Ids(t)는 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 드레인-소스 전류이고,
Figure pat00007
은 구동 트랜지스터(TDR)의 이동도이고,
Figure pat00008
는 구동 트랜지스터(TDR)의 단위 면적당 커패시턴스이고, W는 구동 트랜지스터(TDR)의 채널 폭이고, L은 구동 트랜지스터(TDR)의 채널 길이이고, Vgs(t)는 구동 트랜지스터(TDR)의 게이트-소스 전압이고, Vth는 구동 트랜지스터(TDR)의 문턱 전압일 수 있다. "Vgs(t) ­ Vth"를 유효 전압, 즉 "Veff(t)"로 치환하고, "
Figure pat00009
"를 "k"로 치환하면, 수학식(310)은 수학식(320), 즉 "
Figure pat00010
"으로 단순화될 수 있다. 여기서, Veff(t)는 유효 전압이고, k는 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 트랜스컨덕턴스 파라미터일 수 있다.
한편, 센싱 라인(SL)의 라인 커패시터(CL)에 저장된 전하량(Q)은 수학식(330), 즉 "
Figure pat00011
"에 의해 결정될 수 있다. 여기서, Q는 라인 커패시터(CL)에 저장된 전하량이고, Cline은 라인 커패시터(CL)의 커패시턴스이고, Vs는 구동 트랜지스터(TDR)의 소스 전압일 수 있다. 한편, 구동 트랜지스터(TDR)의 게이트 전압이 고정되므로, "Veff(t)"는 "Vgs(t) ­ Vth = Vg ­ Vs(t) ­ Vth"일 수 있다. 이에 따라, 수학식(330)의 양변을 시간(t)에 대하여 미분하면, 수학식(330)은 수학식(340), 즉 "
Figure pat00012
"이 될 수 있다.
구동 트랜지스터(TDR)의 상기 드레인-소스 전류가 라인 커패시터(CL)에 인가되므로, 수학식(320)은 수학식(340)과 같을 수 있고, 수학식(350), 즉 "
Figure pat00013
"이 도출될 수 있다. 수학식(350)에 기초하여 "Veff(t)"에 대한 미분 방정식을 풀면, 수학식(360), 즉 "
Figure pat00014
"이 도출될 수 있다. 여기서, Vg는 구동 트랜지스터(TDR)의 게이트 전압, 즉 센싱 데이터 전압(VSD)이고, Vs(0)는 증가되기 전의 구동 트랜지스터(TDR)의 소스 전압, 즉 센싱 시간(ST)의 시작 시점(TS)에서의 구동 트랜지스터(TDR)의 소스 전압일 수 있다. 한편, Veff(t)는 "Vgs(t) ­ Vth = Vg ­ Vs(t) ­ Vth"이므로, 수학식(360)으로부터 수학식(365), 즉 "
Figure pat00015
"이 도출될 수 있다. 수학식(365)을 "Vth"에 대하여 정리하고, "
Figure pat00016
"을 상기 이동도 파라미터, 즉 β로 치환하고, "Vs(t)-Vs(0)"를 상기 문턱 전압 파라미터, 즉 γ로 치환하면, 수학식(370), 즉 "
Figure pat00017
"이 도출될 수 있다. 여기서, "
Figure pat00018
"는 구동 트랜지스터(TDR)의 현재 포화 소스 전압(SVs)일 수 있다. 한편, 증가되기 전의 구동 트랜지스터(TDR)의 소스 전압, 즉 센싱 시간(ST)의 시작 시점(TS)에서의 구동 트랜지스터(TDR)의 소스 전압은 기준 전압(VREF)일 수 있다. 따라서, 기준 전압(VREF)이 약 0V인 경우, 현재 포화 소스 전압(SVs)은, 수학식(380)에서와 같이, "
Figure pat00019
"일 수 있다. 수학식(380)을 정리하면, 현재 포화 소스 전압(SVs)은, 수학식(390)에서와 같이, "
Figure pat00020
"일 수 있다. 여기서, γ는 상기 문턱 전압 파라미터로서 Vs(t)이고, β는 상기 이동도 파라미터로서 "
Figure pat00021
"일 수 있다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, "k"(즉, "
Figure pat00022
")는 상수가 아니고, 구동 트랜지스터(TDR)의 게이트-소스 전압(Vgs)에 따라 변경되는 변수일 수 있다. 즉, "k"(예를 들어, 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 트랜스컨덕턴스 파라미터)는 "k(Vgs(t))"로 표현되어야 한다. 따라서, 상기 이동도 파라미터, 즉 β는 "k(Vgs(t))"에 의해 결정되고, 도 10에 도시된 바와 같이 계산될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 도 10의 수학식(410)(즉, 도 8의 수학식(330))을 시간(t)에 대하여 미분하고 근사화(Differentiate and Approximate)하면, 수학식(420), 즉 "
Figure pat00023
"이 도출될 수 있다. 수학식(420)에 수학식(425)(또는 도 8의 수학식(320)), 즉 "
Figure pat00024
"을 대입하면, 수학식(430), 즉 "
Figure pat00025
"이 도출될 수 있다. 여기서,
Figure pat00026
는 구동 트랜지스터(TDR)의 소스 전압 차이이고,
Figure pat00027
는 시간 차이일 수 있다.
Figure pat00028
에 상기 제1 소스 전압과 상기 제2 소스 전압의 차이를 넣고,
Figure pat00029
에 제1 시점(T1)과 제2 시점(T2)의 차이를 넣으면, 구동 트랜지스터(TDR)의 게이트 전압(Vg)이 고정되고, 제2 시점(T2)이 제1 시점(T1)의 직후(예를 들어, 약 10μs 후)인 점을 고려할 때, 수학식(430)으로부터 수학식(440), 즉 "
Figure pat00030
"이 도출될 수 있다. 또한, 상기 이동도 파라미터, 즉 β는 수학식(445), 즉 "
Figure pat00031
"에 의해 결정되므로, 수학식(445)에 수학식(440)을 대입하면, 수학식(450), 즉 "
Figure pat00032
"이 도출될 수 있다. 여기서, β는 상기 이동도 파라미터이고, T1은 상기 제1 시점이고, T2는 상기 제2 시점이고, Vs(T1)은 상기 제1 소스 전압이고, Vs(T2)는 상기 제2 소스 전압이고, Vg는 구동 트랜지스터(TDR)의 게이트 전압, 즉 센싱 데이터 전압(VSD)이고, Vth는 직전 센싱 동작에 의해 계산된 구동 트랜지스터(TDR)의 문턱 전압, 즉 이전 문턱 전압일 수 있다.
한편, 수학식(450), 즉 "
Figure pat00033
"에 의해 계산되는 상기 이동도 파라미터, 즉 β는 상기 이전 문턱 전압을 고려하여 결정되므로, 수학식(390), 즉 "
Figure pat00034
"에 수학식(450)에 의해 계산된 상기 이동도 파라미터를 대입하여 계산된 현재 포화 소스 전압(SVs) 또한 상기 이전 문턱 전압을 고려하여 예측될 수 있다. 또한, 현재 포화 소스 전압(SVs)에 기초하여 현재 문턱 전압이 결정되고, 상기 현재 문턱 전압이 다음 포화 소스 전압을 예측하는 데에 이용될 수 있다. 즉, 이전 예측 결과가 현재 예측에 이용되고, 현재 예측 결과가 다음 예측에 이용되는 이러한 연쇄적인 예측 과정에서, 예측 오차가 누적될 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예들에 따른 문턱 전압 센싱 방법에서는, 상기 이전 문턱 전압에 대한 고려 없이 도 11의 수학식(550), 즉 "
Figure pat00035
"을 이용하여 현재 포화 소스 전압(SVs)이 예측될 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 도 8의 수학식(390), 즉 "
Figure pat00036
"에서 상기 문턱 전압 파라미터, 즉 γ에 Vs(t)를 대입하면, 수학식(510), 즉 "SVs =
Figure pat00037
"이 도출될 수 있다. 또한, 수학식(510)의 양변에 "
Figure pat00038
"을 감산하고, 양변을 제곱하면, 수학식(520), 즉 "
Figure pat00039
=
Figure pat00040
"이 도출될 수 있다. 또한, 수학식(520)의 양변에 "
Figure pat00041
"을 감산하면, 수학식(530), 즉 "
Figure pat00042
=
Figure pat00043
"이 도출될 수 있다. 또한, 수학식(530)에서 β에 수학식(450), 즉 "
Figure pat00044
"을 대입하고, "Vg-Vth"를 "SVs"로 치환하고, "t"에 "T1"을 대입하면, 수학식(540), 즉 "
Figure pat00045
=
Figure pat00046
"이 도출될 수 있다. 또한, 수학식(540)의 양변을 "(SVs ­ Vs(T1))"으로 나누고, "SVs"에 대하여 정리하면, 수학식(550), 즉 "
Figure pat00047
"이 도출될 수 있다. 여기서, SVs는 상기 현재 포화 소스 전압이고, Vs(T1)은 상기 제1 소스 전압이고, Vs(T2)는 상기 제2 소스 전압이고, T1은 상기 제1 시점이고, T2는 상기 제2 시점일 수 있다. 이와 같이 수학식(550)은 상기 이전 문턱 전압의 항을 가지지 않으므로, 수학식(550)을 이용하여 예측된 현재 포화 소스 전압(SVs)은 누적된 오차를 가지지 않을 수 있다.
또한, 컨트롤러(160)는 이전 센싱 동작에 의해 획득된 이전 포화 소스 전압과 현재 센싱 동작에 의해 획득된 현재 포화 소스 전압(SVs)의 차이에 기초하여 구동 트랜지스터(TDR)의 문턱 전압 변화량을 계산할 수 있다(S250). 일 실시예에서, 컨트롤러(160)는 상기 이전 센싱 동작에 의해 획득된 상기 이전 포화 소스 전압으로부터 상기 현재 센싱 동작에 의해 획득된 상기 현재 포화 소스 전압을 감산하여 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 문턱 전압 변화량을 계산할 수 있다.
한편, 현재 포화 소스 전압(SVs)이 구동 트랜지스터(TDR)의 이상적인 전류 공식, 즉 도 8의 수학식(310)에 기반하여 계산되므로, 수학식(550)을 이용하여 예측된 현재 포화 소스 전압(SVs)이 실제 포화 소스 전압과 완전히 동일하지는 않을 수 있다. 그러나, 예측된 현재 포화 소스 전압이 실제 포화 소스 전압에 대하여 오차를 가지더라도, 상기 이전 센싱 동작에서 수학식(550)을 이용하여 예측된 상기 이전 포화 소스 전압으로부터 상기 현재 센싱 동작에서 수학식(550)을 이용하여 예측된 현재 포화 소스 전압(SVs)을 감산하면, 상기 이전 포화 소스 전압의 상기 오차와 현재 포화 소스 전압(SVs)의 상기 오차가 상쇄될 수 있다. 따라서, 상기 이전 포화 소스 전압으로부터 현재 포화 소스 전압(SVs)을 감산하여 계산된 상기 문턱 전압 변화량은 상기 이전 센싱 동작 시의 실제 문턱 전압과 상기 현재 센싱 동작 시의 실제 문턱 전압의 차이, 즉 상기 이전 센싱 동작과 상기 현재 센싱 동작 사이에서의 실제 문턱 전압 변화량과 실질적으로 동일할 수 있다.
컨트롤러(160)는 상기 문턱 전압 변화량에 기초하여 구동 트랜지스터(TDR)의 문턱 전압을 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 표시 장치(100)는 이전 구동 구간이 종료될 때 각 화소(PX)의 기준 문턱 전압을 센싱하고, 현재 구동 구간 동안 상기 기준 문턱 전압에 상기 문턱 전압 변화량을 누적적으로 가산하여 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 문턱 전압을 계산할 수 있다. 이와 같이 결정된 문턱 전압은 구동 트랜지스터(TDR)의 실제 문턱 전압과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 컨트롤러(160)는 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 문턱 전압에 상응하는 보상 데이터를 저장하고, 상기 보상 데이터에 기초하여 입력 영상 데이터를 보정할 수 있다. 이에 따라, 각 화소(PX)에 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 문턱 전압이 보상된 데이터 전압(VDAT)가 인가되고, 각 화소(PX)는 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 문턱 전압과 무관하게 원하는 휘도로 발광할 수 있다.
도 12은 센싱 시간(ST)이 약 100μs인 경우에서의 구동 트랜지스터들(TDR)의 본 발명의 실시예들에 따른 문턱 전압 센싱 방법에 의해 계산된 문턱 전압들과 실제 문턱 전압들의 차이를 나타내는 그래프(610), 센싱 시간(ST)이 약 200μs인 경우에서의 상기 계산된 문턱 전압들과 실제 문턱 전압들의 차이를 나타내는 그래프(630), 및 센싱 시간(ST)이 약 300μs인 경우에서의 상기 계산된 문턱 전압들과 실제 문턱 전압들의 차이를 그래프(650)를 포함한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 센싱 시간(ST)이 약 100μs인 경우 상기 계산된 문턱 전압들과 실제 문턱 전압들의 평균 차이(또는 평균 오차)는 약 7.08mV이고, 센싱 시간(ST)이 약 200μs인 경우 상기 계산된 문턱 전압들과 실제 문턱 전압들의 평균 오차는 약 3.15mV이고, 센싱 시간(ST)이 약 300μs인 경우 상기 계산된 문턱 전압들과 실제 문턱 전압들의 평균 오차는 약 1.96mV일 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 문턱 전압 센싱 방법에 의해 계산된 문턱 전압은 실제 문턱 전압에 대하여 작은 오차를 가질 수 있고, 또한 수평 블랭크 구간내의 센싱 시간(ST)의 길이가 증가될수록 상기 오차가 감소될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 상기 문턱 전압 센싱 방법에서, 수직 블랭크 구간(VBP) 내의 센싱 시간(ST)의 제1 및 제2 시점들(T1, T2)에서 상기 선택된 화소 행의 각 화소(PX)의 구동 트랜지스터(TDR)의 제1 및 제2 소스 전압들(Vs(T1), Vs(T2))이 측정되고, 제1 및 제2 소스 전압들(Vs(T1), Vs(T2))에 기초하여 구동 트랜지스터(TDR)의 현재 포화 소스 전압(SVs)이 예측되고, 상기 이전 포화 소스 전압과 현재 포화 소스 전압(SVs)의 차이에 기초하여 구동 트랜지스터(TDR)의 상기 문턱 전압 변화량이 계산되고, 상기 문턱 전압 변화량에 기초하여 구동 트랜지스터(TDR)의 문턱 전압(VTH)이 결정될 수 있다. 이에 따라, 포화(Saturation) 전의 구동 트랜지스터(TDR)의 제1 및 제2 소스 전압들(Vs(T1), Vs(T2))을 이용하여 포화 후의 구동 트랜지스터(TDR)의 현재 포화 소스 전압(SVs)이 예측되므로, 구동 트랜지스터(TDR)의 문턱 전압(VTH)을 센싱하는 상기 센싱 동작이 표시 장치(100)가 영상을 표시하는 동안 실시간으로 수행될 수 있고, 또한 정확하고 효율적으로 수행될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 나타내는 블록도이다.
도 13을 참조하면, 전자 기기(1100)는 프로세서(1110), 메모리 장치(1120), 저장 장치(1130), 입출력 장치(1140), 파워 서플라이(1150) 및 표시 장치(1160)를 포함할 수 있다. 전자 기기(1100)는 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 장치 등과 통신하거나, 또는 다른 시스템들과 통신할 수 있는 여러 포트(port)들을 더 포함할 수 있다.
프로세서(1110)는 특정 계산들 또는 태스크(task)들을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서(1110)는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(CPU) 등일 수 있다. 프로세서(1110)는 어드레스 버스(address bus), 제어 버스(control bus) 및 데이터 버스(data bus) 등을 통하여 다른 구성 요소들에 연결될 수 있다. 실시예에 따라서, 프로세서(1110)는 주변 구성요소 상호연결(Peripheral Component Interconnect; PCI) 버스와 같은 확장 버스에도 연결될 수 있다.
메모리 장치(1120)는 전자 기기(1100)의 동작에 필요한 데이터들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(1120)는 EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(Flash Memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM(Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 등과 같은 비휘발성 메모리 장치 및/또는 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 모바일 DRAM 등과 같은 휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다.
저장 장치(1130)는 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive; SSD), 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive; HDD), 씨디롬(CD-ROM) 등을 포함할 수 있다. 입출력 장치(1140)는 키보드, 키패드, 터치패드, 터치스크린, 마우스 등과 같은 입력 수단, 및 스피커, 프린터 등과 같은 출력 수단을 포함할 수 있다. 파워 서플라이(1150)는 전자 기기(1100)의 동작에 필요한 파워를 공급할 수 있다. 표시 장치(1160)는 상기 버스들 또는 다른 통신 링크를 통해서 다른 구성 요소들에 연결될 수 있다.
표시 장치(1160)에서, 수직 블랭크 구간 내의 센싱 시간의 제1 및 제2 시점들에서 선택된 화소 행의 각 화소의 구동 트랜지스터의 제1 및 제2 소스 전압들이 측정되고, 상기 제1 및 제2 소스 전압들에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 현재 포화 소스 전압이 예측되고, 이전 포화 소스 전압과 상기 현재 포화 소스 전압의 차이에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화량이 계산되고, 상기 문턱 전압 변화량에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 결정될 수 있다. 이에 따라, 포화(Saturation) 전의 상기 구동 트랜지스터의 제1 및 제2 소스 전압들을 이용하여 포화 후의 상기 구동 트랜지스터의 상기 현재 포화 소스 전압이 예측되므로, 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압을 센싱하는 상기 센싱 동작이 표시 장치(1160)가 영상을 표시하는 동안 실시간으로 수행될 수 있고, 또한 정확하고 효율적으로 수행될 수 있다.
실시예에 따라, 전자 기기(1100)는 TV(Television), 디지털 TV(Digital Television), 3D TV, 휴대폰(Cellular Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 태블릿 컴퓨터(Tablet Computer), VR(Virtual Reality) 기기, 개인용 컴퓨터(Personal Computer; PC), 가정용 전자기기, 노트북 컴퓨터(Laptop Computer), 개인 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(portable game console), 내비게이션(Navigation) 등과 같은 표시 장치(1160)를 포함하는 임의의 전자 기기일 수 있다.
본 발명은 임의의 표시 장치 및 이를 포함하는 전자 기기에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 TV, 디지털 TV, 3D TV, 휴대폰, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터, VR 기기, PC, 가정용 전자기기, 노트북 컴퓨터, PDA, PMP, 디지털 카메라, 음악 재생기, 휴대용 게임 콘솔, 내비게이션 등에 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 표시 장치
110: 표시 패널
120: 스캔 드라이버
130: 데이터 드라이버
140: 센싱 회로
150: 보상 데이터 메모리
160: 컨트롤러
PX: 화소
TDR: 구동 트랜지스터
TSW1: 제1 스위칭 트랜지스터
TSW2: 제2 스위칭 트랜지스터
CST: 저장 커패시터
EL: 유기 발광 다이오드

Claims (20)

  1. 복수의 화소 행들을 포함하는 표시 패널;
    상기 복수의 화소 행들 각각에 스캔 신호 및 센싱 신호를 제공하는 스캔 드라이버;
    복수의 데이터 라인들을 통하여 상기 복수의 화소 행들에 연결된 데이터 드라이버;
    복수의 센싱 라인들을 통하여 상기 복수의 화소 행들에 연결된 센싱 회로; 및
    상기 스캔 드라이버, 상기 데이터 드라이버 및 상기 센싱 회로를 제어하고, 각 프레임 구간의 수직 블랭크 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 적어도 하나의 화소 행을 선택하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 수직 블랭크 구간은 상기 센싱 회로가 상기 선택된 화소 행에 대한 센싱 동작을 수행하는 센싱 시간을 포함하고,
    상기 센싱 회로는 상기 센싱 시간의 제1 시점에서 상기 선택된 화소 행의 각 화소의 구동 트랜지스터의 제1 소스 전압을 측정하고, 상기 센싱 시간의 제2 시점에서 상기 구동 트랜지스터의 제2 소스 전압을 측정하며,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 소스 전압 및 상기 제2 소스 전압에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 현재 포화 소스 전압을 예측하고, 이전 포화 소스 전압과 상기 현재 포화 소스 전압의 차이에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화량을 계산하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    수학식 "
    Figure pat00048
    "을 이용하여 상기 현재 포화 소스 전압을 계산하고,
    여기서, SVs는 상기 현재 포화 소스 전압이고, Vs(T1)은 상기 제1 소스 전압이고, Vs(T2)는 상기 제2 소스 전압이고, T1은 상기 제1 시점이고, T2는 상기 제2 시점인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압 변화량은 이전 센싱 동작에 의해 획득된 상기 이전 포화 소스 전압으로부터 현재 센싱 동작에 의해 획득된 상기 현재 포화 소스 전압을 감산하여 계산되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 화소는,
    게이트, 제1 전원 전압을 수신하는 드레인, 및 소스를 가지는 상기 구동 트랜지스터;
    상기 스캔 신호를 수신하는 게이트, 상기 복수의 데이터 라인들 중 상응하는 하나에 연결된 드레인, 및 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트에 연결된 소스를 가지는 제1 스위칭 트랜지스터;
    상기 센싱 신호를 수신하는 게이트, 상기 구동 트랜지스터의 상기 소스에 연결된 드레인, 및 상기 복수의 센싱 라인들 중 상응하는 하나에 연결된 소스를 가지는 제2 스위칭 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트에 연결된 제1 전극, 및 상기 구동 트랜지스터의 상기 소스에 연결된 제2 전극을 가지는 저장 커패시터; 및
    상기 구동 트랜지스터의 상기 소스에 연결된 애노드, 및 제2 전원 전압을 수신하는 캐소드를 가지는 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    복수의 프레임 구간들에서 상기 센싱 동작이 수행될 상기 복수의 화소 행들을 순차적으로 선택하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    각 프레임 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 상기 센싱 동작이 수행될 상기 화소 행을 랜덤하게 선택하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전압은 상기 센싱 시간 동안 센싱 데이터 전압으로 고정된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 데이터 드라이버는 상기 센싱 시간 동안 상기 복수의 데이터 라인들에 센싱 데이터 전압을 인가하고,
    상기 스캔 드라이버는 상기 센싱 시간 동안 상기 선택된 화소 행에 상기 스캔 신호 및 상기 센싱 신호를 인가하고,
    상기 센싱 회로는 상기 센싱 시간 전에 상기 복수의 센싱 라인들에 기준 전압을 인가하고, 상기 센싱 시간의 상기 제1 시점에서 상기 복수의 센싱 라인들 각각의 전압을 샘플링하여 상기 제1 소스 전압을 측정하고, 상기 센싱 시간의 상기 제2 시점에서 상기 복수의 센싱 라인들 각각의 전압을 샘플링하여 상기 제2 소스 전압을 측정하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 수직 블랭크 구간은, 상기 센싱 시간 후, 상기 수직 블랭크 구간 전의 액티브 구간에서 상기 화소에 인가된 이전 데이터 전압을 상기 화소에 다시 인가하는 이전 데이터 기입 시간을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 표시 장치의 이전 구동 구간이 종료될 때, 상기 화소의 기준 문턱 전압이 센싱되고,
    상기 표시 장치의 현재 구동 구간 동안 상기 기준 문턱 전압에 상기 문턱 전압 변화량을 누적적으로 가산하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 계산되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압에 상응하는 보상 데이터를 저장하는 보상 데이터 메모리를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 보상 데이터에 기초하여 입력 영상 데이터를 보정하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 복수의 화소 행들을 포함하는 표시 장치에서의 문턱 전압 센싱 방법에 있어서,
    각 프레임 구간의 수직 블랭크 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 적어도 하나의 화소 행을 선택하는 단계;
    상기 수직 블랭크 구간 내의 센싱 시간의 제1 시점에서 상기 선택된 화소 행의 각 화소의 구동 트랜지스터의 제1 소스 전압을 측정하는 단계;
    상기 센싱 시간의 제2 시점에서 상기 구동 트랜지스터의 제2 소스 전압을 측정하는 단계;
    상기 제1 소스 전압 및 상기 제2 소스 전압에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 현재 포화 소스 전압을 예측하는 단계; 및
    이전 포화 소스 전압과 상기 현재 포화 소스 전압의 차이에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화량을 계산하는 단계를 포함하는 문턱 전압 센싱 방법.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 구동 트랜지스터의 상기 현재 포화 소스 전압을 예측하는 단계는,
    수학식 "
    Figure pat00049
    "을 이용하여 상기 현재 포화 소스 전압을 계산하는 단계를 포함하고,
    여기서, SVs는 상기 현재 포화 소스 전압이고, Vs(T1)은 상기 제1 소스 전압이고, Vs(T2)는 상기 제2 소스 전압이고, T1은 상기 제1 시점이고, T2는 상기 제2 시점인 것을 특징으로 하는 문턱 전압 센싱 방법.
  14. 제12 항에 있어서, 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압 변화량을 계산하는 단계는,
    이전 센싱 동작에 의해 획득된 상기 이전 포화 소스 전압으로부터 현재 센싱 동작에 의해 획득된 상기 현재 포화 소스 전압을 감산하여 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압 변화량을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 문턱 전압 센싱 방법.
  15. 제12 항에 있어서, 상기 화소 행을 선택하는 단계는,
    복수의 프레임 구간들에서 상기 센싱 동작이 수행될 상기 복수의 화소 행들을 순차적으로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 문턱 전압 센싱 방법.
  16. 제12 항에 있어서, 상기 화소 행을 선택하는 단계는,
    각 프레임 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 상기 센싱 동작이 수행될 상기 화소 행을 랜덤하게 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 문턱 전압 센싱 방법.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 센싱 시간 전에 상기 화소에 연결된 센싱 라인에 기준 전압을 인가하는 단계;
    상기 센싱 시간 동안 상기 화소에 연결된 데이터 라인에 센싱 데이터 전압을 인가하는 단계; 및
    상기 센싱 시간 동안 상기 화소에 스캔 신호 및 센싱 신호를 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 문턱 전압 센싱 방법.
  18. 제17 항에 있어서, 상기 제1 소스 전압을 측정하는 단계는,
    상기 센싱 시간의 상기 제1 시점에서 상기 센싱 라인의 전압을 샘플링하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 소스 전압을 측정하는 단계는,
    상기 센싱 시간의 상기 제2 시점에서 상기 센싱 라인의 전압을 샘플링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 문턱 전압 센싱 방법.
  19. 제12 항에 있어서,
    상기 센싱 시간 후, 상기 수직 블랭크 구간 전의 액티브 구간에서 상기 화소에 인가된 이전 데이터 전압을 상기 화소에 다시 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 문턱 전압 센싱 방법.
  20. 제12 항에 있어서,
    상기 표시 장치의 이전 구동 구간이 종료될 때, 상기 화소의 기준 문턱 전압을 센싱하는 단계;
    상기 표시 장치의 현재 구동 구간 동안 상기 기준 문턱 전압에 상기 문턱 전압 변화량을 누적적으로 가산하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 계산하는 단계;
    상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압에 상응하는 보상 데이터를 저장하는 단계; 및
    상기 보상 데이터에 기초하여 입력 영상 데이터를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 문턱 전압 센싱 방법.
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