KR20230050800A - 디스플레이 패널의 화소를 구동하는 집적회로, 화소 구동 장치, 및 화소 오류 검출 방법 - Google Patents

디스플레이 패널의 화소를 구동하는 집적회로, 화소 구동 장치, 및 화소 오류 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 실시예는 집적 회로, 화소 구동 장치 및 화소 오류 검출 방법에 관한 것으로서, 데이터라인으로 화소 LED의 일측 전압을 센싱하고, 일측 전압을 기준범위와 비교하여 화소 오류를 판단하는 장치 및 방법을 제공한다.

Description

디스플레이 패널의 화소를 구동하는 집적회로, 화소 구동 장치, 및 화소 오류 검출 방법{INTEGRATED CIRCUIT DRIVING A PIXEL OF DISPLAY PANEL, PIXEL DRIVING APPARATUS, AND PIXEL DEFECT DETECTING METHOD}
본 실시예는 디스플레이 패널의 화소를 구동하는 집적회로, 화소 구동 장치, 및 화소 오류 검출 방법에 관한 것이다.
정보화가 진전되면서 정보를 시각화할 수 있는 다양한 디스플레이 장치들이 개발되고 있다. 액정디스플레이 장치(LCD; Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이 장치, PDP(Plasma Display Panel) 디스플레이 장치 등이 최근까지 개발되었거나 개발되고 있는 디스플레이 장치들이다. 이러한 디스플레이 장치들은 고해상 이미지를 적절히 표시할 수 있도록 발전하고 있다.
그런데, 전술한 디스플레이 장치들은 고해상화에는 유리한 점이 있지만 대형화가 어렵다는 단점을 가지고 있다. 예를 들어, 현재까지 개발된 대형 OLED 디스플레이 장치는 80인치(대략 2m), 100인치(대략 25m) 수준이어서 가로가 10m가 넘는 대형 디스플레이 장치를 만드는 데에는 적합하지 않다.
이러한 대형화의 문제를 해결하기 위한 방법으로 최근 엘이디(LED; Light Emitting Diode) 디스플레이 장치에 대한 관심이 높아지고 있다. LED 디스플레이 장치 기술에서는 모듈화된 LED 화소(pixel)가 필요한 수만큼 배치되면서 하나의 대형 패널을 구성할 수 있다. 혹은 LED 디스플레이 장치 기술에서는 다수의 LED 화소들로 구성된 단위패널이 필요한 수만큼 배치되면서 하나의 대형 패널 구조체를 형성할 수 있다. 이와 같이 LED 디스플레이 장치 기술에서는 LED 화소를 필요한 만큼 확장시켜 배치함으로써 대형 디스플레이 장치를 쉽게 구현할 수 있게 된다.
LED 디스플레이 장치는 대형화뿐만 아니라 패널 크기의 다양화에도 유리한 점이 있는데, LED 디스플레이 장치 기술에서는 LED 화소의 적절한 배치에 따라 가로, 세로의 크기를 다양하게 조정할 수 있게 된다.
한편, LED가 배치되는 디스플레이 패널을 구동하는 방식은 여러 가지가 있을 수 있는데, 대표적인 것으로 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 방식과 PWM(Pulse Width Modulation) 방식이 있다. PAM 방식은 화소의 계조값에 대응되는 아날로그전압을 화소로 공급하고, 아날로그전압에 따라 화소로 흐르는 전류의 크기를 다르게 제어하는 방식이며. PWM 방식은 화소의 계조값에 따라 화소로 공급되는 전류의 시간을 조절하는 방식이다.
디스플레이 패널은 다수의 화소들을 포함하며, 각 화소에 포함된 발광 다이오드(예: LED)에 흐르는 전류에 따라 상기 발광 다이오드가 발광함으로써 원하는 이미지가 디스플레이될 수 있다.
한편, 상기 다수의 화소들 각각에 포함된 발광 다이오드에 오류가 발생하는 경우 해당 화소가 정상적으로 디스플레이될 수 없다. 상기 다수의 화소에 대한 오류를 검출하기 위해서는 해당 화소의 개수만큼 오류 검출 회로가 추가되어야 하므로, 디스플레이 회로의 면적이 증가하는 문제가 있었다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일 측면에서, 각 화소를 구동하기 위한 데이터 전압을 제공하는 구동 회로에서 각 화소에 포함된 발광 다이오드의 전압(예: 애노드 단의 전압 또는 순방향 강하 전압)을 센싱하여 각 화소의 오류(예컨대, 오픈 또는 쇼트)를 검출할 수 있는 디스플레이 패널의 화소를 구동하는 집적회로, 화소 구동 장치, 및 화소 오류 검출 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 실시예는, 복수의 화소들이 배치되는 패널의 화소를 구동하는 집적회로에 있어서, 상기 화소와 데이터 라인으로 연결되어 상기 데이터 라인을 통해 상기 화소에 데이터 전압을 제공하고, 상기 데이터 라인을 통해 상기 화소에 포함된 발광 다이오드에 인가된 전압을 센싱하며, 적어도 하나의 기준 전압과 상기 발광 다이오드에 인가된 전압을 비교하는 구동 회로; 및 상기 적어도 하나의 기준 전압과 상기 발광 다이오드에 인가된 전압의 비교 결과를 상기 구동 회로로부터 수신하고, 상기 수신된 비교 결과에 기반하여 상기 화소의 오류를 판단하는 검출 회로를 포함하는 집적 회로를 제공한다.
다른 측면에서, 본 실시예는, 복수의 화소들이 배치되는 디스플레이 패널의 화소를 구동하기 위한 화소 구동 장치에 있어서, 상기 화소와 데이터 라인으로 연결되어 상기 데이터 라인을 통해 상기 화소에 데이터 전압을 제공하는 증폭기; 및 상기 증폭기의 출력단과 상기 화소 사이에 연결되는 제1 스위치를 포함하고, 상기 증폭기는, 상기 제1 스위치가 단락된 상태에서 상기 증폭기의 제1 입력단에서 소스전압을 입력받아 상기 증폭기의 출력단에 연결된 상기 데이터 라인을 통해 상기 화소에 상기 데이터 전압을 제공하고, 상기 제1 스위치가 개방된 상태에서 상기 제1 입력단에서 상기 적어도 하나의 기준 전압을 입력받고, 상기 증폭기의 제2 입력단에서 상기 데이터 라인을 통해 상기 화소에 포함된 발광 다이오드에 인가된 전압을 입력받아, 상기 적어도 하나의 기준 전압과 상기 발광 다이오드에 인가된 전압의 비교 결과를 상기 출력단으로 출력시키는, 화소 구동 장치를 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 실시예는, 복수의 화소들이 배치되는 디스플레이 패널의 화소에 대한 오류를 검출하기 위한 화소 오류 검출 방법에 있어서, 제1 모드에서, 상기 화소와 데이터 라인으로 연결되는 증폭기를 통해 상기 화소에 데이터 전압을 제공하는 단계; 제2 모드에서, 상기 증폭기에서 적어도 하나의 기준 전압 및 상기 화소에 포함된 발광 다이오드에 인가된 전압을 입력받아, 상기 적어도 하나의 기준 전압과 상기 발광 다이오드에 인가된 전압의 비교 결과를 출력하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 기준 전압과 상기 발광 다이오드에 인가된 전압의 비교 결과에 기반하여 상기 화소의 오류를 판단하는 단계를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 각 화소를 구동하기 위한 데이터 전압을 제공하는 구동 회로에서 각 화소에 포함된 발광 다이오드의 전압(예: 애노드 단의 전압 또는 순방향 강하 전압)을 센싱하여 각 화소의 오류(예컨대, 오픈 또는 쇼트)를 검출함으로써, 각 화소의 오류 여부를 검출하기 위해 별도의 비교기를 추가할 필요가 없다.
그리고, 본 실시예에 의하면, 각 화소를 구동하기 위한 데이터 전압을 제공하는 구동 회로에 포함된 증폭기를 화소 오류 판단을 위한 비교기로 재사용함으로써 디스플레이 회로의 면적을 줄일 수 있다.
그리고, 본 실시예에 의하면, 디스플레이 패널에 배치된 복수의 화소들 중 동일한 행(row)에 배치된 복수의 화소들을 동시에 센싱하여 오류 여부를 판단함으로써, 화소 오류 판단 속도를 극대화시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 상세 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 상세 구성도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 초기화 구간에서 회로의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 프로그램 구간에서 회로의 동작을 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 비교 구간에서 회로의 동작을 나타내는 도면이다.
도 7a는 일 실시예에 따른 발광 다이오드가 정상인 상태에서의 회로를 나타내는 도면이다.
도 7b는 일 실시예에 따른 발광 다이오드가 정상인 상태에서의 순방향 강하 전압을 나타내는 도면이다.
도 8a는 일 실시예에 따른 발광 다이오드가 오픈된 상태에서의 회로를 나타내는 도면이다.
도 8b는 일 실시예에 따른 발광 다이오드가 오픈된 상태에서의 순방향 강하 전압을 나타내는 도면이다.
도 9a는 일 실시예에 따른 발광 다이오드가 쇼트된 상태에서의 회로를 나타내는 도면이다.
도 9b는 일 실시예에 따른 발광 다이오드가 쇼트된 상태에서의 순방향 강하 전압을 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 상세 구성도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 오픈 상태 판단을 위한 디스플레이 장치의 각 신호에 대한 타이밍도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 쇼트 상태 판단을 위한 디스플레이 장치의 각 신호에 대한 타이밍도이다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 패널(110)(또는, 디스플레이 패널) 및 패널(110)을 구동하는 패널 구동 회로(또는 구동 회로)를 포함할 수 있다. 상기 패널 구동 회로는 데이터 구동 회로(120), 게이트 구동 회로(140), 데이터 처리 회로(150)를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치(100)는 검출 회로(130)를 더 포함할 수 있다.
패널(110)에는 복수의 데이터 라인(DL; data line)들, 복수의 게이트 라인(GL; gate line)들, 복수의 화소(P; pixel)들이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 복수의 게이트 라인(GL)들의 적어도 일부는 복수의 센싱 라인(SL; sensing line)들로 사용될 수 있다.
패널(110)에 포함되는 적어도 하나의 구성을 구동하는 회로들(120, 140, 150)이 패널 구동 회로 또는 구동 회로로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 데이터 구동 회로(120), 게이트 구동 회로(140), 데이터 처리 회로(150) 등이 패널 구동 회로 또는 구동 회로로 지칭될 수 있다. 전술한 각각의 회로(120, 140, 150)가 패널 구동 회로 또는 구동 회로로 지칭될 수 있고, 전체 혹은 복수의 회로가 패널 구동 회로 또는 구동 회로로 지칭될 수도 있다.
패널 구동 회로에서, 게이트 구동 회로(140)는 턴 온 전압 혹은 턴 오프 전압의 스캔 신호를 게이트 라인(GL)으로 각 화소(P)에 공급할 수 있다. 턴 온 전압의 스캔 신호가 화소(P)로 공급되면 해당 화소(P)는 데이터 라인(DL)과 연결되고 턴 오프 전압의 스캔 신호가 화소(P)로 공급되면 해당 화소(P)와 데이터 라인(DL)의 연결은 해제된다.
패널 구동 회로에서, 데이터 구동 회로(120)는 데이터 라인(DL)으로 데이터 전압을 공급한다. 데이터 라인(DL)으로 공급된 데이터 전압은 스캔 신호에 따라 데이터 라인(DL)과 연결된 화소(P)로 전달될 수 있다.
일 실시예에 따라, 데이터 구동 회로(120)는 상기 데이터 라인(DL)의 적어도 일부를 센싱 라인(SL)으로 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 데이터 구동 회로(120)는 상기 데이터 라인(DL)을 통해 상기 화소(P) 내의 발광 다이오드(예: LED)에 인가된 전압을 센싱할 수 있다. 상기 데이터 구동 회로(120)는 상기 디스플레이 장치(100)가 제1 모드(예: 디스플레이 구동 모드)로 동작할 때, 상기 데이터 라인(DL)을 통해 각 화소(P)에 데이터 전압을 공급할 수 있다. 상기 데이터 구동 회로(120)는 상기 디스플레이 장치(100)가 제2 모드(예: 화소 오류 검출 모드)로 동작할 때, 상기 데이터 라인(DL)을 센싱 라인(SL)으로 사용하여 상기 화소(P) 내의 발광 다이오드(예: LED)에 인가된 전압을 센싱할 수 있다. 상기 데이터 구동 회로(120)는 상기 디스플레이 장치(100)가 제2 모드(예: 화소 오류 검출 모드)로 동작할 때, 상기 데이터 라인(DL)을 통해 센싱된 상기 화소(P) 내의 발광 다이오드에 인가된 전압을 적어도 하나의 기준 전압과 비교함으로써 상기 화소(P)의 오류(예컨대, 오픈 또는 쇼트)를 검출할 수 있다.
예컨대, 상기 데이터 구동 회로(120)는 상기 디스플레이 장치(100)가 제2 모드(예: 화소 오류 검출 모드)로 동작할 때, 상기 데이터 라인(DL)을 통해 센싱된 상기 화소(P) 내의 발광 다이오드에 인가된 전압을 제1 기준 전압과 비교하고, 비교 결과를 검출 회로(130)로 전송할 수 있다. 검출 회로(130)는 상기 비교 결과에 기반하여 상기 화소(P)에 포함된 발광 다이오드가 오픈(open) 상태인지를 판단할 수 있다.
상기 데이터 구동 회로(120)는 상기 디스플레이 장치(100)가 제2 모드(예: 화소 오류 검출 모드)로 동작할 때, 상기 데이터 라인(DL)을 통해 센싱된 상기 화소(P) 내의 발광 다이오드에 인가된 전압을 제2 기준 전압과 비교하고, 비교 결과를 검출 회로(130)로 전송할 수 있다. 검출 회로(130)는 상기 비교 결과에 기반하여 상기 화소(P)에 포함된 발광 다이오드가 쇼트(short) 상태인지를 판단할 수 있다. 상기 데이터 구동 회로(120) 및 검출 회로(130)의 화소 오류 검출 동작의 구체적인 방법은 도 4 이하의 설명에서 상세히 후술하기로 한다.
패널 구동 회로에서, 데이터 처리 회로(150)는 데이터 구동 회로(120), 검출 회로(130), 및 게이트 구동 회로(140) 중 적어도 하나로 각종 제어 신호를 공급할 수 있다. 데이터 처리 회로(150)는 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔이 시작되도록 하는 게이트 제어 신호(GCS; gate control signal)를 생성하여 게이트 구동 회로(140)로 전송할 수 있다. 그리고, 데이터 처리 회로(150)는 외부에서 입력되는 영상 데이터를 데이터 구동 회로(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞는 영상 데이터(RGB)로 변환하여 데이터 구동 회로(120)로 출력할 수 있다. 또한, 데이터 처리 회로(150)는 각 타이밍에 맞게 데이터 구동 회로(120)가 각 화소(P)로 데이터 전압을 공급하도록 제어하는 데이터 제어 신호(DCS; data control signal)를 전송할 수 있다.
한편, 데이터 구동 회로(120)는 소스 드라이버라는 명칭으로 불리울 수 있다. 그리고, 게이트 구동 회로(140)는 게이트 드라이버라는 명칭으로 불리울 수 있다. 그리고, 데이터 처리 회로(150)는 타이밍 컨트롤러(timing controller; T-CON) 또는 컨트롤러(controller)라는 명칭으로 불리울 수 있다. 데이터 구동 회로(120)와 검출 회로(130)는 하나의 집적 회로(125)에 포함되어 있으면서, 소스 드라이버 IC(Integrated Circuit)라는 명칭으로 불리울 수 있다. 또한, 데이터 구동 회로(120), 검출 회로(130) 및 데이터 처리 회로(150)는 하나의 집적 회로에 포함되어 있으면서, 통합 IC라는 명칭으로 불리울 수 있다. 본 실시예가 이러한 명칭으로 제한되는 것은 아니나, 아래 실시예에 대한 설명에서는 소스 드라이버, 게이트 드라이버, 타이밍 컨트롤러 등에서 일반적으로 알려진 일부 구성들의 설명은 생략한다. 따라서, 실시예에 대한 이해에 있어서는 이러한 일부 구성들이 생략되어 있는 것을 고려하여야 한다.
한편, 패널(110)(또는 디스플레이 패널)은 LED 패널일 수 있다. 이때, 패널(110)에 배치되는 화소(P)들은 LED 및 하나 이상의 트랜지스터를 포함할 수 있다. 상기 패널(110)(또는 디스플레이 패널)은 유기 발광 표시 패널일 수 있다. 이때, 패널(110)에 배치되는 화소(P)들은 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode) 및 하나 이상의 트랜지스터를 포함할 수 있다. 각 화소(P)에 포함되는 LED 또는 OLED는 사용에 따라 손상될 수 있다. 예컨대, 각 화소(P)에 포함되는 LED 또는 OLED는 오픈(open) 또는 쇼트(short) 상태가 될 경우, 설정된 정상적인 전류가 흐르더라도 정상적인 발광을 하지 못할 수 있다. 일 실예에 따라, 데이터 구동 회로(120)는 각 화소(P)에 포함된 발광 다이오드(예: LED 또는 OLED)의 순방향 강하 전압(예: 발광 다이오드의 애노드 단에서의 전압)을 센싱하여, 적어도 하나의 기준 전압과 비교함으로써 상기 발광 다이오드의 오류를 검출할 수 있다. 후술하는 실시예들에서는 설명의 편의상 발광 다이오드를 LED로서 예시하고 있으나, 본 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 상세 구성도이다.
도 2를 참조하면, 디스플레이 장치(200)는 컨트롤러(210), 구동 회로(220), 검출 회로(230), 디스플레이 패널에 배치되는 복수의 화소(P)들을 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러(210)는 도 1의 데이터 처리 회로(150)의 적어도 일부 또는 전체 기능을 수행할 수 있으며, 후술하는 일 실시예에 따른 화소 오류 검출 동작을 제어할 수 있다. 구동 회로(220)는 도 1의 데이터 구동 회로(120)를 포함할 수 있으며, 도 1의 게이트 구동 회로(140)를 더 포함할 수도 있다. 검출 회로(230)는 도 1의 검출 회로(130)를 포함할 수 있다. 구동 회로(220)와 검출 회로(230)는 하나의 집적 회로(225)에 포함되어 있으면서, 소스 드라이버 IC(Integrated Circuit)라는 명칭으로 불리울 수 있다. 또한, 구동 회로(220), 검출 회로(230) 및 컨트롤러(210)는 하나의 집적 회로에 포함되어 있으면서, 통합 IC라는 명칭으로 불리울 수 있다.
화소(P)는 변환 회로(240), 발광 다이오드(예: LED, OLED), 제1 트랜지스터(TR1)(예: 구동 트랜지스터), 제2 트랜지스터(TR2)(예: 발광 제어 트랜지스터), 제3 트랜지스터(TR3)(예: 검출 제어 트랜지스터)를 포함할 수 있다. 이하 설명에서는 발광 다이오드의 예로서 LED를 예시로 설명하나, 상기 LED는 OLED를 포함하여 다양한 유형의 다른 발광 다이오드들로 대체될 수 있다. 상기 화소(P)는 실리콘 백플레인(back plane)에 형성될 수 있고, 화소(P)에 배치되는 트랜지스터들(TR1, TR2, TR3)은 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Silicon) 타입으로 형성될 수 있다.
LED는 애노드 전극, 유기층 및 캐소드 전극 등으로 이루어질 수 있다. LED는 제1 트랜지스터(TR1) 및/또는 제2 트랜지스터(TR2)의 제어에 따라 애노드 전극이 구동 전압(EVDD)(또는 구동고전압)과 연결되고 캐소드 전극이 기저 전압(EVSS)(또는 구동저전압)과 연결되면서 발광하게 된다.
제1 트랜지스터(TR1)는 LED로 공급되는 구동 전류를 제어함으로써 LED의 밝기를 제어할 수 있다. 제1 트랜지스터(TR1)의 제1 노드(N1)는 제2 트랜지스터(TR2)를 통해 LED의 애노드 전극과 전기적으로 연결될 수 있으며, 소스 노드 혹은 드레인 노드일 수 있다. 제1 트랜지스터(TR1)의 제2 노드(N2)는 변환 회로(240)와 연결될 수 있다. 제1 트랜지스터(TR1)의 제3 노드(N3)는 구동 전압(EVDD)을 공급하는 구동 전압 라인(DVL)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 드레인 노드 혹은 소스 노드일 수 있다. 변환 회로(240)는 구동 회로(220)와 제1 트랜지스터(TR1)의 제2 노드(N2) 사이에 전기적으로 연결되며, 상기 제1 트랜지스터(TR1)는 변환 회로(240)의 출력에 따라 턴 온 또는 턴 오프될 수 있다. 상기 변환 회로(240)는 후술하는 도 3에 예시된 바와 같이 적어도 하나의 트랜지스터 및 적어도 하나의 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 구동 회로(220)로부터 데이터 전압을 입력받아 PWM 변환 또는 PAM 변환시킬 수 있다. 일 실시예에 따라, 구동 회로(220)에서 데이터 전압이 변환 회로(240)로 공급되는 라인을 데이터 라인(DL)으로 지칭할 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 데이터 라인(DL)의 적어도 일부는 후술하는 설명에서와 같이 센싱 라인(SL)으로 사용될 수 있다.
일 실시예에 따라, 구동 회로(220)는 상기 디스플레이 장치(200)가 제1 모드(예: 디스플레이 구동 모드)로 동작할 때, 상기 데이터 라인(DL)을 통해 변환 회로(240)에 데이터 전압을 공급할 수 있다. 전술한 바와 같이, 변환 회로(240)는 제1 트랜지스터(TR1)를 턴 온 시킴으로써 LED에 전류가 흐르게 함으로써 LED를 발광시킬 수 있다.
상기 구동 회로(220)는 상기 디스플레이 장치(200)가 제2 모드(예: 화소 오류 검출 모드)로 동작할 때, 상기 데이터 라인(DL)의 적어도 일부를 센싱 라인(SL)으로 사용하여 상기 화소(P) 내의 LED에 인가된 전압을 센싱할 수 있다. 예컨대, 구동 회로(220)에서 제4 노드(N4) 사이의 라인을 센싱 라인(SL)으로 공유하여 사용할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 구동 회로(220)는 상기 디스플레이 장치(200)가 제2 모드(예: 화소 오류 검출 모드)로 동작할 때, 검출 제어 신호(DETECT_EN)에 의해 제3 트랜지스터(TR3)를 턴 온 시킴으로써 제6 노드(N6)로부터 LED에 인가된 전압(예컨대, LED의 애노드 단자에 인가된 전압(VA)(예: 순방향 강하 전압))을 센싱할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 디스플레이 장치(200)가 제2 모드(예: 화소 오류 검출 모드)로 동작할 때, 검출 제어 신호(DETECT_EN)에 의해 제3 트랜지스터(TR3)가 턴 온되면, LED의 애노드 단자에 인가된 전압(VA)은 구동 회로(220)와 제3 트랜지스터(TR3) 사이의 제5 노드(N5)에 인가된 전압(VSOURCE)에 대응할 수 있다. 구동 회로(220)는 제5 노드(N5)의 전압을 센싱함으로써 제6 노드(N6)의 전압(VA)을 확인할 수 있다.
일 실시예에 따라, 구동 회로(220)는 상기 데이터 라인(DL)의 적어도 일부를 통해 센싱된 LED에 인가된 전압을 적어도 하나의 기준 전압과 비교함으로써 상기 LED의 오류를 검출할 수 있다. 예컨대, 상기 구동 회로(220)는 상기 디스플레이 장치(200)가 제2 모드(예: 화소 오류 검출 모드)로 동작할 때, 상기 데이터 라인(DL)의 적어도 일부를 통해 센싱된 LED에 인가된 전압(VA)을 제1 기준 전압과 비교하고, 비교 결과를 검출 회로(230)로 전송할 수 있다. 검출 회로(230)는 상기 제1 기준 전압과의 비교 결과에 기반하여 상기 화소(P)에 포함된 LED가 오픈(open) 상태인지를 판단할 수 있다.
상기 구동 회로(220)는 상기 디스플레이 장치(200)가 제2 모드(예: 화소 오류 검출 모드)로 동작할 때, 상기 데이터 라인(DL)의 적어도 일부를 통해 센싱된 LED에 인가된 전압(VA)을 제2 기준 전압과 비교하고, 비교 결과를 검출 회로(230)로 전송할 수 있다. 검출 회로(230)는 상기 제2 기준 전압과의 비교 결과에 기반하여 상기 화소(P)에 포함된 LED가 쇼트(short) 상태인지를 판단할 수 있다. 상기 구동 회로(220) 및 검출 회로(230)의 화소 오류 검출 동작의 구체적인 방법은 도 4 이하의 설명에서 상세히 후술하기로 한다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 상세 구성도이다. 도 3을 참조하면, 도 2의 변환 회로(240)는 하나의 트랜지스터 및 하나의 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐 도 3의 예시로 한정되는 것은 아니다. 일실시예에 따라, 상기 변환 회로(240)를 포함하는 상기 디스플레이 장치(200)는 액티브 매트릭스 방식으로 동작할 수 있다.
일 실시예에 따라, 변환 회로(240)는 제4 트랜지스터(TR4) 및 스토리지 캐패시터(Cstg)를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 트랜지스터(TR1)는 LED로 공급되는 구동 전류를 제어함으로써 LED의 밝기를 제어할 수 있다. 제1 트랜지스터(TR1)의 제1 노드(N1)는 제2 트랜지스터(TR2)를 거쳐 LED의 애노드 전극과 전기적으로 연결될 수 있으며, 소스 노드 혹은 드레인 노드일 수 있다. 제1 트랜지스터(TR1)의 제2 노드(N2)는 변환 회로(240)의 제4 트랜지스터(TR4)(예: 스위칭 트랜지스터(SWT))의 소스 노드 혹은 드레인 노드와 전기적으로 연결될 수 있으며, 게이트 노드일 수 있다. 제1 트랜지스터(TR1)의 제3 노드(N3)는 구동전압(EVDD)을 공급하는 구동 전압 라인(DVL)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 드레인 노드 혹은 소스 노드일 수 있다.
상기 변환 회로(240)의 제4 트랜지스터(TR4)는 데이터 라인(DL)과 제1 트랜지스터(TR1)의 제2 노드(N2) 사이에 전기적으로 연결되고, 게이트 라인(GL1)을 통해 스캔 신호를 공급받아 턴 온될 수 있다. 상기 제4 트랜지스터(TR4)가 턴 온되면 데이터 라인(DL)을 통해 구동 회로(220)로부터 공급된 데이터 전압(Vdata)이 제1 트랜지스터(TR1)의 제2 노드(N2)로 전달될 수 있다.
스토리지 캐패시터(Cstg)는 제1 트랜지스터(TR1)의 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 스토리지 캐패시터(Cstg)는 제1 트랜지스터(TR1)의 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 존재하는 기생 캐패시터일 수도 있고, 제1 트랜지스터(TR1)의 외부에 의도적으로 설계한 외부 캐패시터일 수 있다.
제3 트랜지스터(TR3)는 제6 노드(N6)와 센싱 라인(SL)을 연결시키고, 제3 트랜지스터(TR3)가 게이트 라인(GL2)을 통해 검출 제어 신호(DETECT_EN)를 공급받아 턴 온됨에 따라 LED의 애노드 전극에 형성되는 전압(VA)이 구동 회로(220)에 의해 센싱될 수 있다.
일 실시예에 따라, 구동 회로(220)는 상기 데이터 라인(DL)의 적어도 일부를 통해 센싱된 LED의 애노드 전극에 형성되는 전압(VA)을 적어도 하나의 기준 전압과 비교함으로써 상기 LED의 오류를 검출할 수 있다.
예컨대, 상기 구동 회로(220)는 상기 디스플레이 장치(200)가 제2 모드(예: 화소 오류 검출 모드)로 동작할 때, 상기 데이터 라인(DL)의 적어도 일부를 통해 센싱된 LED에 인가된 전압(VA)을 제1 기준 전압과 비교하고, 비교 결과를 검출 회로(230)로 전송할 수 있다. 검출 회로(230)는 상기 비교 결과에 기반하여 상기 화소(P)에 포함된 LED가 오픈(open) 상태인지를 판단할 수 있다.
상기 구동 회로(220)는 상기 디스플레이 장치(200)가 제2 모드(예: 화소 오류 검출 모드)로 동작할 때, 상기 데이터 라인(DL)의 적어도 일부를 통해 센싱된 LED에 인가된 전압(VA)을 제2 기준 전압과 비교하고, 비교 결과를 검출 회로(230)로 전송할 수 있다. 검출 회로(230)는 상기 비교 결과에 기반하여 상기 화소(P)에 포함된 LED가 쇼트(short) 상태인지를 판단할 수 있다. 상기 구동 회로(220) 및 검출 회로(230)의 화소 오류 검출 동작의 구체적인 방법은 도 4 이하의 설명에서 상세히 후술하기로 한다.
일 실시예에 따라, 전술한 디스플레이 장치(100)는 제1 모드에서 디스플레이 구동 모드로 동작하고 제2 모드에서 화소 오류 검출 모드로 동작할 수 있다. 상기 제1 모드와 상기 제2 모드는 하기 <표 1>과 같은 동작 구간들로 구분될 수 있다.
동작 모드 동작 구간
제1 모드
(디스플레이 구동 모드)		 초기화 구간 프로그램 구간 발광 구간 리셋 구간
제2 모드
(화소 오류 검출 모드)		 초기화 구간 프로그램 구간 비교 구간 로직 처리 구간 리셋 구간
상기 <표 1>을 참조하면, 제1 모드(예: 디스플레이 구동 모드)에서 디스플레이 장치(100, 200)의 동작 구간은 초기화 구간, 프로그램 구간, 발광 구간, 리셋 구간으로 구분될 수 있다. 제2 모드(예: 화소 오류 검출 모드)에서 디스플레이 장치(100, 200)의 동작 구간은 초기화 구간, 프로그램 구간, 비교 구간, 로직 처리 구간, 리셋 구간으로 구분될 수 있다. 상기 프로그램 구간은 프리 차지 구간으로 지칭될 수도 있다. 상기 리셋 구간에서의 동작은 상기 초기화 구간에서의 동작과 동일 또는 유사할 수 있다. 상기 제1 모드에서의 초기화 구간에서의 동작과 상기 제2 모드에서의 초기화 구간에서의 동작은 동일 또는 유사할 수 있다. 상기 제1 모드에서의 프로그램 구간에서의 동작과 상기 제2 모드에서의 프로그램 구간에서의 동작은 동일 또는 유사할 수 있다. 상기 제1 모드에서의 리셋 구간에서의 동작과 상기 제2 모드에서의 리셋 구간에서의 동작은 동일 또는 유사할 수 있다.상기 제1 모드에서의 동작은 일반적인 디스플레이 장치의 디스플레이 구동 모드에서의 동작과 동일 또는 유사할 수 있으며, 도 1 내지 도 3에서 전술한 방법에 따라 동작할 수 있다. 이하, 도 4, 도 5, 및 도 6을 참조하여, 디스플레이 장치(100, 200)가 제2 모드(예: 화소 오류 검출 모드)로 동작하는 상황을 설명한다. 상기 제2 모드에서의 동작 중 도 4는 초기화 구간에 대응할 수 있으며, 도 5는 프로그램 구간에 대응할 수 있으며, 도 6은 비교 구간 및/또는 로직 처리 구간에 대응할 수 있다.
일 실시예에 따라, 도 4, 도 5, 및 도 6에서 구동 회로(220)는 증폭기(221)(예: 소스 증폭기), 제1 스위치(SW1)(222), 제2 스위치(SW2)(223)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 스위치(222)는 상기 증폭기(221)의 출력단에서 데이터 라인(DL) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 스위치(223)는 상기 증폭기(221)의 출력단에서 검출 회로(230)와 연결될 수 있다.
상기 제1 스위치(222) 및/또는 상기 제2 스위치(223)의 개방(open) 또는 단락(close) 상태 간의 전환은 컨트롤러(210)의 제어에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 증폭기(221)는 제1 모드(예: 디스플레이 구동 모드)에서 출력 버퍼로 동작할 수 있으며, 제2 모드(예: 화소 오류 검출 모드)에서 비교기(comparator)로 동작할 수 있다. 후술하는 설명에서는 설명의 편의상 상기 증폭기(221)의 (+) 단자를 제1 입력단으로 지칭하고 (-) 단자를 제2 입력단으로 지칭하나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 일 실시예에 따라 제1 입력단과 제2 입력단을 반대로 설정하는 경우 상기 증폭기(221)의 결과를 후술하는 설명에서의 결과와 반대되는 결과값으로 처리할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 초기화 구간에서 회로의 동작을 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 초기화 구간에서 구동 회로(220)에 포함된 제1 스위치(222) 및 제2 스위치(223)는 개방(open) 상태로 제어될 수 있다. 상기 초기화 구간에서, 제1 트랜지스터(TR1), 제2 트랜지스터(TR2), 및 제3 트랜지스터(TR3)는 각각 턴 오프 상태로 제어될 수 있다. 상기 초기화 구간에서, 상기 스위치들 및 상기 트랜지스터들이 개방 또는 턴 오프 상태로 제어됨에 따라 상기 디스플레이 장치의 화소(P) 내에 포함된 각 노드 및 캐패시터(예: 도 3의 스토리지 캐패시터(Cstg))는 리셋되어 초기화될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 프로그램 구간에서 회로의 동작을 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 프로그램 구간에서 구동 회로(220)의 제1 스위치(222)는 개방(open) 상태에서 단락(close) 상태로 전환되도록 제어될 수 있다. 상기 프로그램 구간에서 상기 증폭기(221)의 제1 입력단에는 화소 오류 검출을 위한 테스트 전압이 입력될 수 있다. 상기 증폭기(221)는 프로그램 구간에서 출력 버퍼로 동작할 수 있으며, 상기 증폭기(221)의 제1 입력단에 입력된 테스트 전압에 대응하는 전류가 상기 증폭기(221)의 출력단을 통해 상기 변환 회로(240)로 공급될 수 있다. 상기 프로그램 구간에서 변환 회로(240) 내의 트랜지스터(예: 제4 트랜지스터(TR4))는 턴 온 상태로 제어되고, 변환 회로(240)에 입력된 전류는 상기 변환 회로(240) 내의 캐패시터(예: 스토리지 캐패시터(Cstg))에 저장될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 비교 구간에서 회로의 동작을 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 비교 구간에서 구동 회로(220)의 제1 스위치(222)는 단락(close) 상태에서 개방(open) 상태로 전환되도록 제어될 수 있다. 상기 비교 구간에서 구동 회로(220)의 제2 스위치(223)는 개방(open) 상태에서 단락(close) 상태로 전환되도록 제어될 수 있다.
상기 비교 구간에서, 제2 트랜지스터(TR2), 및 제3 트랜지스터(TR3)는 각각 턴 온 상태로 제어될 수 있다. 상기 비교 구간에서, 상기 제2 트랜지스터(TR2), 및 제3 트랜지스터(TR3)가 턴 온 상태로 제어됨에 따라, LED의 애노드 단(예: 제6 노드(N6))에서의 전압(VA)은 구동 회로(220)에 의해 센싱될 수 있다. 예컨대, 상기 제3 트랜지스터(TR3)가 턴 온 상태로 제어됨에 따라, LED의 애노드 단에 대응하는 제 6 노드(N6)는 제3 트랜지스터(TR3)를 통해 제5 노드(N5)와 연결되고, 상기 제5 노드(N5)는 제4 노드(N4)에서 데이터 라인(DL)과 연결될 수 있다. 상기 LED의 애노드 단(예: 제6 노드(N6))에서의 전압(VA)은 상기 구동 회로(220)의 피드백 라인을 통해 증폭기(221)의 제2 입력단으로 입력될 수 있다.
상기 비교 구간에서, 증폭기(221)의 제1 입력단에는 적어도 하나의 기준 전압(예: 제1 기준 전압 또는 제2 기준 전압)이 입력될 수 있다. 예컨대, 상기 구동 회로(220)의 증폭기(221)는 상기 제1 입력단에 입력되는 제1 기준 전압과 상기 제2 입력단에 입력되는 LED의 센싱 전압(VSOURCE)을 비교하고, 비교 결과를 상기 제2 스위치(223)를 통해 검출 회로(230)로 전송할 수 있다. 검출 회로(230)는 상기 비교 결과에 기반하여 상기 화소(P)에 포함된 LED가 오픈(open) 상태인지를 판단할 수 있다. 예컨대, 상기 LED의 센싱 전압이 상기 제1 기준 전압보다 큰 것으로 확인된 경우 상기 LED는 오픈 상태로 판단될 수 있다.
또한, 상기 구동 회로(220)의 증폭기(221)는 상기 제1 입력단에 입력되는 제2 기준 전압과 상기 제2 입력단에 입력되는 LED의 센싱 전압(VSOURCE)을 비교하고, 비교 결과를 상기 제2 스위치(223)를 통해 검출 회로(230)로 전송할 수 있다. 검출 회로(230)는 상기 비교 결과에 기반하여 상기 화소(P)에 포함된 LED가 쇼트(short) 상태인지를 판단할 수 있다. 예컨대, 상기 LED의 센싱 전압이 상기 제2 기준 전압보다 작은 것으로 확인된 경우 상기 LED는 쇼트 상태로 판단될 수 있다.
이하, 도 7a, 7b, 8a, 8b, 9a, 및 9b를 참조하여, LED가 정상인 경우, 또는 오류 상태(예: 오픈 상태 또는 쇼트 상태)인 경우, 구동 회로(220)에서 센싱되는 전압을 설명한다. 도 7a 및 도 7b는 LED가 정상인 경우의 등가 회로 및 LED의 센싱 전압(예: 순방향 강하 전압)을 나타내며, 도 8a 및 도 8b는 LED가 오픈 상태인 경우의 등가 회로 및 LED의 센싱 전압(예: 순방향 강하 전압)을 나타내며, 도 9a 및 도 9b는 LED가 쇼트 상태인 경우의 등가 회로 및 LED의 센싱 전압(예: 순방향 강하 전압)을 나타낸다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, LED가 정상 상태인 경우 제3 트랜지스터(TR3)에 검출 제어 신호를 인가하여 제3 트랜지스터(TR3)가 턴 온 상태가 되면, 구동 회로(220)(예: 증폭기(221))에서 센싱되는 제5 노드(N5)에서의 전압(VSOURCE)은 초기 전압값에서 2~3V로 증가하게 된다. 예컨대, LED의 애노드 단은 정상 상태에서 순방향 전압에 따라 2~3V 사이의 전압을 유지할 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, LED가 오픈 상태로 오류가 발생한 경우 제3 트랜지스터(TR3)에 검출 제어 신호를 인가하여 제3 트랜지스터(TR3)가 턴 온 상태가 되면, 구동 회로(220)(예: 증폭기(221))에서 센싱되는 제5 노드(N5)에서의 전압(VSOURCE)은 점차 증가하여 상기 정상 상태일 때의 전압(예: 2~3V)보다 높은 EVDD 전압을 유지하게 된다. 예컨대, LED가 오픈 상태임에 따라 LED상에서는 전류가 흐르지 않게 되므로, EVDD 전압이 제6 노드(N6) 및 제5 노드(N5)에 걸리게 된다. 일 실시예에 따라, 상기 정상 상태에서의 전압(예: 2~3V)과 상기 EVDD 전압 사이의 전압을 제1 기준 전압으로 설정하고, 상기 설정된 제1 기준 전압을 상기 제5 노드(N5)를 통해 센싱된 전압과 비교함으로써 상기 LED가 오픈 상태로서 오류가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 상기 제5 노드(N5)를 통해 센싱된 전압이 상기 제1 기준 전압보다 큰 경우 상기 LED를 오픈 상태로 판단할 수 있다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, LED가 쇼트 상태로 오류가 발생한 경우 제3 트랜지스터(TR3)에 검출 제어 신호를 인가하여 제3 트랜지스터(TR3)가 턴 온 상태가 되면, 구동 회로(220)(예: 증폭기(221))에서 센싱되는 제5 노드(N5)에서의 전압(VSOURCE)은 감소하여 상기 정상 상태일 때의 전압(예: 2~3V)보다 낮은 EVSS 전압 또는 GND 전압(예: 0V)을 유지하게 된다. 예컨대, LED가 쇼트 상태임에 따라 제5 노드(N5)의 전압은 EVSS 전압과 같아지게 된다. 일 실시예에 따라, 상기 정상 상태에서의 전압(예: 2~3V)과 상기 EVSSD 전압 사이의 전압을 제2 기준 전압으로 설정하고, 상기 설정된 제2 기준 전압을 상기 제5 노드(N5)를 통해 센싱된 전압과 비교함으로써 상기 LED가 쇼트 상태로서 오류가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 상기 제5 노드(N5)를 통해 센싱된 전압이 상기 제2 기준 전압보다 작은 경우 상기 LED를 쇼트 상태로 판단할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 상세 구성도이다. 도 10을 참조하면, 디스플레이 장치는 컨트롤러(210), 복수의 구동 회로(1010)들(예: n개의 구동 회로들), 복수의 화소(P)들(예: n개의 화소들), 레벨 시프터(1020), 검출 회로(1030)를 포함할 수 있다. 각 구동 회로(1010)는 증폭기(1014), 제1 스위치(1011)(SW1), 제2 스위치(1012)(SW2), 제3 스위치(1013)(SW3), 출력 스위치(1015)(OUT SW)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 화소(P1)를 구동하기 위한 제1 구동 회로(1010a)는 증폭기(1014a), 제1 스위치(1011a), 제2 스위치(1012a), 제3 스위치(1013a), 출력 스위치(1015a)를 포함할 수 있으며, 제n 화소(Pn)를 구동하기 위한 제1 구동 회로(1010n)는 증폭기(1014n), 제1 스위치(1011n), 제2 스위치(1012n), 제3 스위치(1013n), 출력 스위치(1015n)를 포함할 수 있다. 설명의 편의상 상기 출력 스위치(1015)에서 화소(P)로 연결되는 라인을 제1 출력 라인(OUT1)으로 지칭할 수 있으며, 상기 증폭기(1014)와 상기 출력 스위치(1015) 사이에 연결되는 라인을 제2 출력 라인(OUT2)으로 지칭할 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 복수의 구동 회로(1010)들 중 적어도 일부의 구동 회로들은 상기 레벨 시프터(1020)의 제1 레벨 시프터(1021)와 연결될 수 있으며, 나머지 구동 회로들은 상기 레벨 시프터(1020)의 제2 레벨 시프터(1022)와 연결될 수 있다.
이하, 상기 도 10, 도 11, 및 도 12를 함께 참조하여 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 화소 오류 검출 모드(예: 제2 모드)에서의 동작을 설명한다. 도 11 및 도 12는 일 실시예에 따라 도 10의 디스플레이 장치에서 동작하는 각 신호에 대한 타이밍도이다.
도 11을 참조하면, T0 내지 T1 구간은 초기화 구간이며, T1 내지 T4 구간은 프로그램 구간이며, T4 내지 T7 구간은 비교 구간이며, T7 내지 T11 구간은 로직 처리 구간이며, T11 부터는 리셋 구간(또는 초기화 구간)이다. 상기 각 구간에서 클록 신호(CLK signal)가 설정된 주기 또는 주파수(예: 수 MHz)에 따라 구동 회로(220)에 공급될 수 있다. 컨트롤러(210)는 디스플레이 장치 내에 포함된 각 스위치의 개방/단락(Open/Close)을 제어할 수 있으며, 각 화소(P)에 제어 신호(예: 게이트 제어 신호)를 공급하여 상기 각 화소(P)에 포함된 적어도 하나의 트랜지스터가 턴 온 또는 턴 오프 되도록 제어할 수 있다.
T0 내지 T1의 초기화 구간에서, 제1 스위치(1011)(SW1) 및 출력 스위치(1015)(OUT SW)는 단락(close) 상태로 제어될 수 있으며, 제3 스위치(1013)는 개방(open) 상태로 제어될 수 있다. 상기 초기화 구간에서 상기 증폭기(1014)의 제1 입력단으로 설정된 소스 전압(SOURCE IN)이 입력될 수 있으며, 상기 출력 스위치(1015)가 단락 상태로 제어됨에 따라, 제1 출력 라인(OUT1) 및 제2 출력 라인(OUT2)에는 상기 소스 전압이 인가될 수 있다.
컨트롤러(210)는 T1에서 프로그램 구간으로 전환되도록 제어할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(210)는 T1에서 제1 스위치(1011) 및 출력 스위치(1015)를 단락 상태로 제어할 수 있다. 상기 프로그램 구간에서, 상기 증폭기(1014)의 제1 입력단(예: (+) 단자))에는 화소 오류 검출을 위한 테스트 전압이 입력될 수 있다. 상기 증폭기(1014)는 상기 프로그램 구간에서 출력 버퍼로 동작할 수 있으며, 상기 증폭기(1014)의 제1 입력단에 입력된 테스트 전압에 대응하는 전류가 상기 증폭기(1014)의 출력단을 통해 각 화소(P)의 변환 회로(240)로 공급될 수 있다. 상기 프로그램 구간에서 변환 회로(240) 내의 트랜지스터(예: 제4 트랜지스터(TR4))는 턴 온 상태로 제어되고, 변환 회로(240)에 입력된 전류는 상기 변환 회로(240) 내의 캐패시터(예: 스토리지 캐패시터(Cstg))에 저장될 수 있다.
컨트롤러(210)는 T4에서 비교 구간으로 전환되도록 제어할 수 있다. 상기 컨트롤러(210)는 상기 T4에서 비교 구간으로 전환되기 전 T2에서 출력 스위치(1015)를 개방 상태가 되도록 제어하고, T3에서 제1 스위치(1011)를 개방 상태가 되도록 제어한다. 컨트롤러(210)는 T4에서 비교 구간으로 전환되면, 제3 스위치(1013)를 단락 상태가 되도록 제어한다.
컨트롤러(210)는 LED가 오픈 상태인지 여부를 판단하기 위해, 제1 입력단에 제1 기준 전압(SOURCE IN H)(1100)을 공급할 수 있다. 예컨대, LED가 오픈 상태인 경우, 구동 회로(1010)에서 센싱되는 LED의 전압은 EVDD에 대응할 수 있으므로, 제1 기준 전압을 정상 상태에서의 전압(예: 2~3V)과 상기 EVDD 전압 사이의 전압으로 설정할 수 있다. 상기 비교 구간에서 LED가 오픈 상태인 경우 제1 출력 라인(OUT1)의 전압(SOURCE OUT 1)(1101)은 도 11에 도시된 바와 같이 점차 증가하여 EVDD에 대응할 수 있다. 상기 비교 구간에서 LED가 정상 상태인 경우 제1 출력 라인(OUT1)의 전압(SOURCE OUT 1)(1102)은 도 11에 도시된 바와 같이 2~3V를 유지할 수 있다. 상기 비교 구간에서 LED가 쇼트 상태인 경우 제1 출력 라인(OUT1)의 전압(SOURCE OUT 1)(1103)은 도 11에 도시된 바와 같이 감소하여 EVSS 또는 GND 전압(예: 0V)에 대응할 수 있다.
상기 비교 구간에서 LED가 오픈 상태인 경우 제1 출력 라인(OUT1)의 전압(1101)은 도 11에 도시된 바와 같이 점차 증가하고, T6에서 상기 제1 기준 전압(SOURCE IN H)(1100)보다 커지게 된다. 상기 증폭기(1014)는 상기 비교 구간에서 비교기(comparator)로 동작할 수 있다. 상기 증폭기(1014)는 상기 비교 구간에서 상기 제3 스위치(1013)가 단락 상태가 되도록 제어됨에 따라, 상기 발광 다이오드에 대해 센싱된 전압이 피드백 라인을 통해 증폭기(1014)의 제2 입력단(예: (-) 단자)으로 입력될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 출력 라인(OUT2)의 전압은 상기 제1 입력단으로 입력된 상기 제1 기준 전압(1100)과 상기 제2 입력단으로 입력된 상기 제1 출력 라인(OUT1)의 전압(1101)이 상기 증폭기(1014)를 통해 비교된 결과이다. 따라서, 상기 제2 출력 라인(OUT2)의 전압은 T4 내지 T6의 구간에서는 하이(high) 신호가 될 수 있으며, T6 내지 T11의 구간에서는 로우(low) 신호가 될 수 있다.
컨트롤러(210)는 T7에서 로직 구간으로 동작하도록 제어할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(210)는 T7에서 복수의 화소들에 대해 각 화소의 제2 스위치(1012)를 순차적으로 단락시킴으로써 각 화소에서의 증폭기(1014)의 비교 결과인 제2 출력 라인(OUT2)의 신호를 레벨 시프터(1020) 및 검출 회로(1030)로 전송할 수 있다. 상기 레벨 시프터(1020)는 제1 레벨 시프터(1021) 및 제2 레벨 시프터(1022)를 포함할 수 있다. 상기 레벨 시프터(1020)는 입력된 신호의 레벨을 검출 회로(1030)에서 처리할 수 있는 전압 레벨(예컨대, 디지털 신호에 대응하는 전압 레벨)로 변환시킬 수 있다. 일 실시예에 따라, 디스플레이 패널에 포함된 복수의 화소들은 제1 그룹 화소들 및 제2 그룹 화소들로 분류할 수 있으며, 제1 그룹 화소들은 제1 레벨 시프터(1021)에 의해 전압 레벨이 변환되며, 제2 그룹 화소들은 제2 레벨 시프터(1022)에 의해 전압 레벨이 변환될 수 있다. 상기 레벨 시프터(1020)에 의해 변환된 신호는 검출 회로(1030)로 입력될 수 있다. 검출 회로(1030)는 각 화소에서 제2 스위치(1012)가 단락되는 타이밍에 수신된 결과(예컨대, 제2 출력 라인(OUT2)의 신호)를 확인하고, 특정 화소에 대한 제2 출력 라인(OUT2)의 신호가 로우(Low) 신호인 경우, 해당 화소를 오픈 상태로 판단하여 오류를 확인할 수 있다. 상기 도 11에 도시된 바와 같이 컨트롤러(210)는 한 번의 제1 모드 동작 구간(예컨대, 비교 구간, 및 로직 처리 구간) 내에서 복수의 화소(P)들(예: 패널에 배치된 복수의 화소들 중 동일한 행(row)에 배치된 복수의 화소들)에 대한 각 화소의 제2 스위치(1012)를 순차적으로 단락시킴으로써 복수의 화소들에 포함된 복수의 발광 다이오드들에 인가된 전압들을 동시에 센싱할 수 있다. 예컨대, 상기 복수의 구동 회로(1010)들은 복수의 발광 다이오드들에 대한 상기 제1 기준 전압과의 비교 결과를 한 번의 제1 모드 동작 구간 내에서 순차적으로 레벨 시프터(1020) 및 검출 회로(1030)로 전송할 수 있다.
도 12를 참조하면, T0 내지 T1 구간은 초기화 구간이며, T1 내지 T4 구간은 프로그램 구간이며, T4 내지 T7 구간은 비교 구간이며, T7 내지 T11 구간은 로직 처리 구간이며, T11 부터는 리셋 구간(또는 초기화 구간)이다. 상기 각 구간에서 클록 신호(CLK signal)는 설정된 주기 또는 주파수(예: 수 MHz)에 따라 구동 회로(220)에 공급될 수 있다. 컨트롤러(210)는 디스플레이 장치 내에 포함된 각 스위치의 개방/단락(Open/Close)을 제어할 수 있으며, 각 화소(P)에 제어 신호(예: 게이트 제어 신호)를 공급하여 상기 각 화소(P)에 포함된 적어도 하나의 트랜지스터가 턴 온 또는 턴 오프 되도록 제어할 수 있다.
T0 내지 T1의 초기화 구간에서, 제1 스위치(1011)(SW1) 및 출력 스위치(1015)(OUT SW)는 단락 상태로 제어될 수 있으며, 제3 스위치(1013)(SW3)는 개방 상태로 제어될 수 있다. 상기 증폭기(1014)의 제1 입력단으로 설정된 소스 전압(SOURCE IN)이 입력될 수 있으며, 상기 출력 스위치(1015)가 단락 상태로 제어됨에 따라, 제1 출력 라인(OUT1) 및 제2 출력 라인(OUT2)에는 상기 소스 전압이 인가될 수 있다.
컨트롤러(210)는 T1에서 프로그램 구간으로 전환되도록 제어할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(210)는 T1에서 제1 스위치(1011) 및 출력 스위치(1015)를 단락 상태로 제어할 수 있다. 상기 프로그램 구간에서, 상기 증폭기(1014)의 제1 입력단(예: (+) 단자))에는 화소 오류 검출을 위한 테스트 전압이 입력될 수 있다. 상기 증폭기(1014)는 상기 프로그램 구간에서 출력 버퍼로 동작할 수 있으며, 상기 증폭기(1014)의 제1 입력단에 입력된 테스트 전압에 대응하는 전류가 상기 증폭기(1014)의 출력단을 통해 각 화소(P)의 변환 회로(240)로 공급될 수 있다. 상기 프로그램 구간에서 변환 회로(240) 내의 트랜지스터(예: 제4 트랜지스터(TR4))는 턴 온 상태로 제어되고, 변환 회로(240)에 입력된 전류는 상기 변환 회로(240) 내의 캐패시터(예: 스토리지 캐패시터(Cstg))에 저장될 수 있다.
컨트롤러(210)는 T4에서 비교 구간으로 전환되도록 제어할 수 있다. 상기 컨트롤러(210)는 상기 T4에서 비교 구간으로 전환되기 전 T2에서 출력 스위치(1015)를 개방 상태가 되도록 제어하고, T3에서 제1 스위치(1011)를 개방 상태가 되도록 제어한다. 컨트롤러(210)는 T4에서 비교 구간으로 전환되면, 제3 스위치(1013)를 단락 상태가 되도록 제어한다.
컨트롤러(210)는 LED가 쇼트 상태인지 여부를 판단하기 위해, 제1 입력단에 제2 기준 전압(SOURCE IN L)(1200)을 공급할 수 있다. 예컨대, LED가 쇼트 상태인 경우, 구동 회로(1010)에서 센싱되는 LED의 전압은 EVSS에 대응할 수 있으므로, 제2 기준 전압을 정상 상태에서의 전압(예: 2~3V)과 상기 EVSS 전압 사이의 전압으로 설정할 수 있다. 상기 비교 구간에서 LED가 쇼트 상태인 경우 제1 출력 라인(OUT1)의 전압(1101)은 도 12에 도시된 바와 같이 감소하여 EVSS 또는 GND 전압(예: 0V)에 대응할 수 있다. 상기 비교 구간에서 LED가 정상 상태인 경우 제1 출력 라인(OUT1)의 전압(1202)은 도 12에 도시된 바와 같이 2~3V를 유지할 수 있다. 상기 비교 구간에서 LED가 오픈 상태인 경우 제1 출력 라인(OUT1)의 전압(1101)은 도 12에 도시된 바와 같이 점차 증가하여 EVDD에 대응할 수 있다.
상기 비교 구간에서 LED가 쇼트 상태인 경우 제1 출력 라인(OUT1)의 전압(1203)은 도 12에 도시된 바와 같이 감소하고, T5에서 상기 제2 기준 전압(SOURCE IN L)(1200)보다 작아지게 된다. 상기 증폭기(1014)는 상기 비교 구간에서 비교기(comparator)로 동작할 수 있다. 상기 증폭기(1014)는 상기 비교 구간에서 상기 제3 스위치(1013)가 단락 상태가 되도록 제어됨에 따라, 상기 발광 다이오드에 대해 센싱된 전압이 피드백 라인을 통해 증폭기(1014)의 제2 입력단(예: (-) 단자)으로 입력될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 출력 라인(OUT2)의 전압은 상기 제1 입력단으로 입력된 상기 제2 기준 전압(1200)과 상기 제2 입력단으로 입력된 상기 제1 출력 라인(OUT1)의 전압(1101)이 상기 증폭기(1014)를 통해 비교된 결과이다. 따라서, 상기 제2 출력 라인(OUT2)의 전압은 T5 내지 T11의 구간에서는 하이(high) 신호가 될 수 있다.
컨트롤러(210)는 T7에서 로직 구간으로 동작하도록 제어할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(210)는 T7에서 복수의 화소들(예: 패널에 배치된 복수의 화소들 중 동일한 행(row)에 배치된 복수의 화소들)에 대해 각 화소의 제2 스위치(1012)를 순차적으로 단락시킴으로써 각 화소에서의 증폭기(1014)의 비교 결과인 제2 출력 라인(OUT2)의 신호를 레벨 시프터(1020) 및 검출 회로(1030)로 전송할 수 있다. 검출 회로(1030)는 각 화소에서 제2 스위치(1012)가 단락되는 타이밍에 수신된 결과(예컨대, 제2 출력 라인(OUT2)의 신호)를 확인하고, 특정 화소에 대한 제2 출력 라인(OUT2)의 신호가 하이(high) 신호인 경우, 해당 화소를 쇼트 상태로 판단하여 오류를 확인할 수 있다.
상기 도 11에서 설명한 바와 같이 입력 신호가 제1 기준 전압(SOURCE IN H)인 경우 정상 상태, 오픈 상태, 쇼트 상태에서의 제2 출력 라인(OUT2)의 신호와, 상기 도 12에서 설명한 바와 같이 입력 신호가 제2 기준 전압(SOURCE IN L)인 경우 정상 상태, 오픈 상태, 쇼트 상태에서의 제2 출력 라인(OUT2)의 신호는 하기 <표 2>와 같이 나타낼 수 있다.
비교 전압 정상 상태 오픈 상태 쇼트 상태
제1 기준 전압(SOURCE IN H) High Low High
제2 기준 전압(SOURCE IN L) Low Low High
상기 <표 2>를 참조하면, 제1 기준 전압에 의해 오픈 상태의 LED를 검출할 수 있으며, 제2 기준 전압에 의해 쇼트 상태의 LED를 검출할 수 있다. 일 실시예에 따라, 디스플레이 장치는 상기 도 11에서와 같이 한 번의 화소 오류 검출 모드 구간 동안 복수의 화소들(예: 패널에 배치된 복수의 화소들 중 동일한 행(row)에 배치된 복수의 화소들)에 대한 오픈 상태 여부를 동시에 확인하고, 도 12에서와 같이 한 번의 화소 오류 검출 모드 구간 동안 복수의 화소들(예: 패널에 배치된 복수의 화소들 중 동일한 행(row)에 배치된 복수의 화소들)에 대한 쇼트 상태 여부를 동시에 확인할 수 있다. 예컨대, 두 번의 비교 구간을 통해 복수의 화소들(예: 패널에 배치된 복수의 화소들 중 동일한 행(row)에 배치된 복수의 화소들)에 대한 정상 상태, 오픈 상태, 또는 쇼트 상태 여부를 동시에 확인할 수 있다.일 실시예에 따라, 전술한 실시예들의 디스플레이 패널이 제1 모드 및 제2 모드로 동작하는 것으로 예시하고 있으나, 제2 모드에 의한 기능만을 수행하도록 동작할 수도 있다.

Claims (20)

  1. 복수의 화소들이 배치되는 패널의 화소를 구동하는 집적회로에 있어서,
    상기 화소와 데이터 라인으로 연결되어 상기 데이터 라인을 통해 상기 화소에 데이터 전압을 제공하고, 상기 데이터 라인을 통해 상기 화소에 포함된 발광 다이오드에 인가된 전압을 센싱하며, 적어도 하나의 기준 전압과 상기 발광 다이오드에 인가된 전압을 비교하는 구동 회로; 및
    상기 적어도 하나의 기준 전압과 상기 발광 다이오드에 인가된 전압의 비교 결과를 상기 구동 회로로부터 수신하고, 상기 수신된 비교 결과에 기반하여 상기 화소의 오류를 판단하는 검출 회로를 포함하는, 집적 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 회로는, 증폭기 및 상기 증폭기의 출력단에 연결되는 제1 스위치를 포함하고,
    상기 제1 스위치가 단락된 상태에서, 상기 증폭기는 상기 증폭기의 제1 입력단에서 소스전압을 입력받아 상기 증폭기의 출력단에 연결된 상기 데이터 라인을 통해 상기 화소에 상기 데이터 전압을 제공하고,
    상기 제1 스위치가 개방된 상태에서, 상기 증폭기는 상기 제1 입력단에서 상기 적어도 하나의 기준 전압을 입력받고, 상기 증폭기의 제2 입력단에서 상기 데이터 라인을 통해 상기 발광 다이오드에 인가된 전압을 입력받아, 상기 적어도 하나의 기준 전압과 상기 발광 다이오드에 인가된 전압의 비교 결과를 상기 출력단으로 출력시키는, 집적 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동 회로는, 상기 증폭기의 출력단에서 상기 검출 회로와 연결되는 제2 스위치를 포함하고,
    상기 제2 스위치가 단락된 상태에서, 상기 증폭기의 상기 츨력단에서 출력되는 상기 적어도 하나의 기준 전압과 상기 발광 다이오드에 인가된 전압의 비교 결과가 상기 제2 스위치를 통해 상기 검출 회로로 전송되는, 집적 회로.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 구동 회로는, 상기 제1 스위치와 상기 화소 사이에서 분기하여 상기 증폭기의 상기 제2 입력단으로 연결되는 피드백 라인을 포함하고,
    상기 데이터 라인을 통해 센싱된 상기 발광 다이오드에 인가된 전압이 상기 피드백 라인을 통해 상기 제2 입력단으로 입력되는, 집적 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 구동 회로는, 상기 피드백 라인상에 연결된 제3 스위치를 포함하고,
    상기 제1 스위치가 개방된 상태에서, 상기 제3 스위치가 단락되도록 제어되는, 집적 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기준 전압은, 제1 기준 전압을 포함하고,
    상기 검출 회로는, 상기 수신된 비교 결과에 기반하여 상기 발광 다이오드에 인가된 전압이 상기 제1 기준 전압보다 큰 것으로 확인된 경우 상기 발광 다이오드를 오픈(open) 상태로 판단하는, 집적 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기준 전압은, 제2 기준 전압을 포함하고,
    상기 검출 회로는, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 발광 다이오드에 인가된 전압이 상기 제2 기준 전압보다 작은 것으로 확인된 경우 상기 발광 다이오드를 쇼트(short) 상태로 판단하는, 집적 회로.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드에 인가된 전압은, 상기 발광 다이오드의 애노드 단에서 측정되는 상기 발광 다이오드의 순방향 강하 전압인, 집적 회로.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구동 회로는,
    제1 모드에서 상기 데이터 라인을 통해 상기 화소에 데이터 전압을 제공하고,
    제2 모드에서 상기 데이터 라인을 통해 상기 발광 다이오드에 인가된 전압을 센싱하도록 동작하는, 집적 회로.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 구동 회로는, 상기 패널에 배치된 복수의 화소들 중 동일한 행(row)에 배치된 복수의 화소들에 포함된 복수의 발광 다이오드들에 인가된 전압들을 동시에 센싱하는, 집적 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구동 회로는, 상기 복수의 발광 다이오드들에 대한 상기 적어도 하나의 기준 전압과의 비교 결과들을 순차적으로 상기 검출 회로로 전송하는, 집적 회로.
  12. 복수의 화소들이 배치되는 디스플레이 패널의 화소를 구동하기 위한 화소 구동 장치에 있어서,
    상기 화소와 데이터 라인으로 연결되어 상기 데이터 라인을 통해 상기 화소에 데이터 전압을 제공하는 증폭기; 및
    상기 증폭기의 출력단과 상기 화소 사이에 연결되는 제1 스위치를 포함하고,
    상기 증폭기는,
    상기 제1 스위치가 단락된 상태에서 상기 증폭기의 제1 입력단에서 소스전압을 입력받아 상기 증폭기의 출력단에 연결된 상기 데이터 라인을 통해 상기 화소에 상기 데이터 전압을 제공하고,
    상기 제1 스위치가 개방된 상태에서 상기 제1 입력단에서 상기 적어도 하나의 기준 전압을 입력받고, 상기 증폭기의 제2 입력단에서 상기 데이터 라인을 통해 상기 화소에 포함된 발광 다이오드에 인가된 전압을 입력받아, 상기 적어도 하나의 기준 전압과 상기 발광 다이오드에 인가된 전압의 비교 결과를 상기 출력단으로 출력시키는, 화소 구동 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 화소 구동 장치는, 상기 증폭기의 출력단에서 상기 검출 회로와 연결되는 제2 스위치를 포함하고,
    상기 제2 스위치가 단락된 상태에서, 상기 증폭기의 츨력단에서 출력되는 상기 적어도 하나의 기준 전압과 상기 발광 다이오드에 인가된 전압의 비교 결과가 상기 제2 스위치를 통해 검출 회로로 전송되는, 화소 구동 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 화소 구동 장치는, 상기 제1 스위치와 상기 화소 사이에서 분기하여 상기 증폭기의 상기 제2 입력단으로 연결되는 피드백 라인을 포함하고,
    상기 데이터 라인을 통해 센싱된 상기 발광 다이오드에 인가된 전압이 상기 피드백 라인을 통해 상기 제2 입력단으로 입력되는, 화소 구동 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 화소 구동 장치는, 상기 피드백 라인상에 연결된 제3 스위치를 포함하고,
    상기 제1 스위치가 개방된 상태에서, 상기 제3 스위치가 단락되도록 제어되는, 화소 구동 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 오픈 상태 판단을 위해 상기 증폭기의 제1 입력단에 제1 기준 전압이 입력되는, 화소 구동 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 쇼트 상태 판단을 위해 상기 증폭기의 제1 입력단에 제2 기준 전압이 입력되는, 화소 구동 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 발광 다이오드에 인가된 전압은, 상기 발광 다이오드의 애노드 단에서 측정되는 상기 발광 다이오드의 순방향 강하 전압인, 화소 구동 장치.
  19. 복수의 화소들이 배치되는 디스플레이 패널의 화소에 대한 오류를 검출하기 위한 화소 오류 검출 방법에 있어서,
    제1 모드에서, 상기 화소와 데이터 라인으로 연결되는 증폭기를 통해 상기 화소에 데이터 전압을 제공하는 단계;
    제2 모드에서, 상기 증폭기에서 적어도 하나의 기준 전압 및 상기 화소에 포함된 발광 다이오드에 인가된 전압을 입력받아, 상기 적어도 하나의 기준 전압과 상기 발광 다이오드에 인가된 전압의 비교 결과를 출력하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 기준 전압과 상기 발광 다이오드에 인가된 전압의 비교 결과에 기반하여 상기 화소의 오류를 판단하는 단계를 포함하는, 화소 오류 검출 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    제1 기준 전압과 상기 발광 다이오드에 인가된 전압의 비교 결과에 기반하여, 상기 발광 다이오드의 오픈 상태를 판단하고,
    제2 기준 전압과 상기 발광 다이오드에 인가된 전압의 비교 결과에 기반하여, 상기 발광 다이오드의 쇼트 상태를 판단하는, 화소 오류 검출 방법.
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