KR20230099137A - 디스플레이 장치, 데이터 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법 - Google Patents

디스플레이 장치, 데이터 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시의 실시예들은 디스플레이 장치, 데이터 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 발광 소자, 구동 트랜지스터 및 센싱 트랜지스터를 포함하는 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 복수의 게이트 라인을 통해 상기 디스플레이 패널에 복수의 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동 회로와, 복수의 데이터 라인을 통해 상기 디스플레이 패널에 복수의 데이터 전압을 공급하며, 저항 센싱 구간에 상기 복수의 서브픽셀에 정전류를 인가하는 데이터 구동 회로와, 상기 게이트 구동 회로 및 상기 데이터 구동 회로를 제어하며, 상기 저항 센싱 구간에 검출된 상기 센싱 트랜지스터의 저항값을 이용하여 상기 디스플레이 패널에 보상 영상 데이터를 공급하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

Description

디스플레이 장치, 데이터 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법{DISPLAY DEVICE, DATA DRIVING CIRCUIT AND DISPLAY DRIVING METHOD}
본 개시의 실시예들은 구동 트랜지스터의 특성값을 정확하게 결정하고 보상할 수 있는 디스플레이 장치, 데이터 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하는 디스플레이 장치에 대한 다양한 요구가 증가하고 있으며, 액정 디스플레이 장치 (Liquid Crystal Display; LCD), 유기 발광 디스플레이 장치 (Organic Light Emitting Diode Display; OLED Display) 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치가 활용되고 있다.
이러한 디스플레이 장치 중 유기 발광 디스플레이 장치는, 스스로 발광하는 유기 발광 다이오드를 이용함으로써, 응답 속도가 빠르고 명암비, 발광 효율, 휘도 및 시야각 등에서 장점이 존재한다.
이러한 디스플레이 장치에서, 영상을 표시하는 디스플레이 패널에는 복수의 서브픽셀(Subpixel)로 이루어진 픽셀(Pixel)이 매트릭스 형태의 배열로 배치되며, 각 서브픽셀을 구성하는 발광 소자에 흐르는 전압 제어를 통해 발광 소자를 발광시킴으로써 각각의 서브픽셀이 나타내는 휘도를 제어하고 영상을 표시할 수 있다.
디스플레이 장치의 경우, 디스플레이 패널에 정의된 각 서브픽셀에는 발광 소자를 구동하기 위한 구동 트랜지스터가 배치되는데, 구동 트랜지스터의 문턱 전압(threshold voltage) 또는 이동도(mobility)와 같은 특성값이 구동 시간에 따라 변화되거나, 각 서브픽셀의 구동 시간 차이로 인해 특성값에 편차가 발생할 수 있다. 이로 인해, 서브픽셀 간의 휘도 편차 (휘도 불균일)가 발생하여 영상 품질이 저하될 수 있다.
따라서, 서브픽셀 간 휘도 편차를 해결하기 위해서, 센싱 트랜지스터를 이용하여 구동 트랜지스터의 문턱 전압이나 이동도와 같은 특성값을 센싱하고 이를 보상해주기 위한 기술이 제안되었다.
그러나, 구동 트랜지스터의 특성값을 센싱하는 구간 동안 구동 전류에 의해 센싱 트랜지스터의 전압에 변동이 발생할 수 있으며, 이로 인해 구동 트랜지스터의 특성값에 대한 센싱 결과에 오차가 발생할 수 있다.
이에, 본 명세서의 발명자들은 센싱 트랜지스터의 저항값을 검출할 수 있는 디스플레이 장치, 데이터 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법을 발명하였다.
본 개시의 실시예들은 구동 트랜지스터의 특성값을 센싱하기 전에 센싱 트랜지스터의 저항값을 검출함으로써, 구동 트랜지스터의 특성값을 정확하게 결정할 수 있는 디스플레이 장치, 데이터 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 구동 트랜지스터에 정전류가 인가되는 동안, 데이터 전압과 구동 전압의 변화에 따른 특성값의 변화를 센싱함으로써, 센싱 트랜지스터의 저항값을 검출할 수 있는 디스플레이 장치, 데이터 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 센싱 트랜지스터의 저항값을 이용하여 구동 트랜지스터의 특성값을 정확하게 결정함으로써, 구동 트랜지스터의 특성값 편차를 정밀하게 보상할 수 있는 디스플레이 장치, 데이터 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 발광 소자, 구동 트랜지스터 및 센싱 트랜지스터를 포함하는 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 복수의 게이트 라인을 통해 디스플레이 패널에 복수의 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동 회로와, 복수의 데이터 라인을 통해 디스플레이 패널에 복수의 데이터 전압을 공급하며, 저항 센싱 구간에 복수의 서브픽셀에 정전류를 인가하는 데이터 구동 회로와, 게이트 구동 회로 및 데이터 구동 회로를 제어하며, 저항 센싱 구간에 검출된 센싱 트랜지스터의 저항값을 이용하여 디스플레이 패널에 보상 영상 데이터를 공급하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 발광 소자, 구동 트랜지스터 및 센싱 트랜지스터를 포함하는 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널에 복수의 데이터 전압을 공급하는 구동 회로에 있어서, 기준 전압 라인에서 검출된 센싱 전압을 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터와, 기준 전압 라인과 아날로그 디지털 컨버터 사이의 연결을 제어하는 샘플링 스위치와, 저항 센싱 구간에 상기 복수의 서브픽셀에 정전류를 인가하는 정전류원과, 정전류원 및 기준 전압 라인 사이의 연결을 제어하는 정전류 스위치를 포함하는 데이터 구동 회로를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 발광 소자, 구동 트랜지스터 및 센싱 트랜지스터를 포함하는 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 구동 방법에 있어서, 센싱 트랜지스터의 저항값을 검출하기 위한 저항 센싱 구간을 마련하는 단계와, 저항 센싱 구간 동안 정전류원을 통해 서브픽셀에 정전류를 인가하는 단계와, 데이터 전압을 변화시키면서 기준 전압 라인에 형성되는 센싱 전압의 변화를 검출하는 단계와, 센싱 트랜지스터의 저항값을 계산하는 단계와, 센싱 트랜지스터의 저항값을 이용해서 구동 트랜지스터의 특성값을 결정하는 단계와, 구동 트랜지스터의 특성값을 반영하여 보상 영상 데이터를 공급하는 단계를 포함하는 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 의하면, 센싱 트랜지스터의 저항값을 검출할 수 있는 디스플레이 장치, 데이터 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예들에 의하면, 구동 트랜지스터의 특성값을 센싱하기 전에 센싱 트랜지스터의 저항값을 검출함으로써, 구동 트랜지스터의 특성값을 정확하게 결정할 수 있는 디스플레이 장치, 데이터 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예들에 의하면, 구동 트랜지스터에 정전류가 인가되는 동안, 데이터 전압과 구동 전압의 변화에 따른 특성값의 변화를 센싱함으로써, 센싱 트랜지스터의 저항값을 검출할 수 있는 디스플레이 장치, 데이터 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예들에 의하면, 센싱 트랜지스터의 저항값을 이용하여 구동 트랜지스터의 특성값을 정확하게 결정함으로써, 구동 트랜지스터의 특성값 편차를 정밀하게 보상할 수 있는 디스플레이 장치, 데이터 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 시스템 예시도이다.
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 서브픽셀 회로를 예시로 나타낸 도면이다.
도 4는 구동 트랜지스터의 특성값을 센싱하는 예시적인 회로 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 외부 보상하는 신호 타이밍 다이어그램의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 구동 트랜지스터의 이동도를 외부 보상하는 신호 타이밍 다이어그램을 예시로 나타낸 도면이다.
도 7은 구동 트랜지스터의 문턱 전압과 이동도를 내부 보상하는 신호 타이밍 다이어그램을 예시로 나타내 도면이다.
도 8은 구동 트랜지스터의 특성값을 센싱하는 과정에서 센싱 트랜지스터의 전압 편차로 인해 센싱 전압에 오차가 발생하는 과정을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 센싱 트랜지스터의 저항값을 검출하는 예시적인 회로 구조를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 저항 센싱 구간 동안 서로 다른 제 1 레벨의 데이터 전압과 제 2 레벨의 데이터 전압을 인가하는 경우의 신호 파형도의 예시이다.
도 11은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 센싱 트랜지스터의 저항값을 이용하여 구동 트랜지스터의 특성값 편차를 보상하는 예시적인 회로 구조를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 센싱 트랜지스터의 저항값을 이용하여 구동 트랜지스터의 이동도를 보상하는 신호 타이밍 다이어그램을 예시로 나타낸 도면이다.
도 13은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 구동 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 다수의 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 연결되고, 다수의 서브픽셀(SP)이 매트릭스 형태로 배열된 디스플레이 패널(110), 다수의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 구동 회로(120), 다수의 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동 회로(130), 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(140), 및 파워 관리 회로(Power Management IC, 150)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(110)은 다수의 게이트 라인(GL)을 통해 게이트 구동 회로(120)에서 전달되는 스캔 신호와 다수의 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 구동 회로(130)에서 전달되는 데이터 전압을 기반으로 영상을 표시한다.
액정 디스플레이의 경우, 디스플레이 패널(110)은 두 장의 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하며, TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 모드로도 동작될 수 있을 것이다. 반면, 유기 발광 디스플레이의 경우, 디스플레이 패널(110)은 전면 발광(Top Emission) 방식, 배면 발광(Bottom Emission) 방식 또는 양면 발광(Dual Emission) 방식 등으로 구현될 수 있을 것이다.
디스플레이 패널(110)은 다수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배열될 수 있으며, 각 픽셀은 서로 다른 컬러의 서브픽셀(SP), 예를 들어 화이트 서브픽셀, 레드 서브픽셀, 그린 서브픽셀, 및 블루 서브픽셀로 이루어지며, 각 서브픽셀(SP)은 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)에 의해 정의될 수 있다.
하나의 서브픽셀(SP)은 하나의 데이터 라인(DL)과 하나의 게이트 라인(GL)이 교차하는 영역에 형성된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT), 데이터 전압을 충전하는 유기 발광 다이오드와 같은 발광 소자, 발광 소자에 전기적으로 연결되어 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 디스플레이 장치(100)가 화이트(W), 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 4개 서브픽셀(SP)로 이루어지는 경우, 2,160 개의 게이트 라인(GL)과 4개의 서브픽셀(WRGB)에 각각 연결되는 3,840 개의 데이터 라인(DL)에 의해, 모두 3,840 X 4 = 15,360 개의 데이터 라인(DL)이 구비될 수 있으며, 이들 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차되는 지점에 각각 서브픽셀(SP)이 배치될 것이다.
게이트 구동 회로(120)는 컨트롤러(140)에 의해 제어되는데, 디스플레이 패널(110)에 배치된 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 출력함으로써 다수의 서브픽셀(SP)에 대한 구동 타이밍을 제어한다.
2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 디스플레이 장치(100)에서, 2,160 개의 게이트 라인(GL)에 대하여 제 1 게이트 라인으로부터 제 2,160 게이트 라인까지 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 2,160상(2,160 phase) 구동이라 할 수 있다. 또는, 제 1 게이트 라인으로부터 제 4 게이트 라인까지 순차적으로 스캔 신호를 출력한 다음, 제 5 게이트 라인으로부터 제 8 게이트 라인까지 스캔 신호를 순차적으로 출력하는 경우와 같이, 4개의 게이트 라인(GL)을 단위로 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 4상 구동이라고 한다. 즉, N개의 게이트 라인(GL) 마다 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 N상 구동이라고 할 수 있다.
이 때, 게이트 구동 회로(120)는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(Gate Driving Integrated Circuit; GDIC)를 포함할 수 있으며, 구동 방식에 따라 디스플레이 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다. 또는, 게이트 구동 회로(120)가 디스플레이 패널(110)의 베젤(Bezel) 영역에 내장되어 GIP(Gate In Panel) 형태로 구현될 수도 있다.
데이터 구동 회로(130)는 타이밍 컨트롤러(140)로부터 영상 데이터(DATA)를 수신하고, 수신된 영상 데이터(DATA)를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환한다. 그런 다음, 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호가 인가되는 타이밍에 맞춰 데이터 전압을 각각의 데이터 라인(DL)으로 출력함으로써, 데이터 라인(DL)에 연결된 각 서브픽셀(SP)은 데이터 전압에 해당하는 밝기의 발광 신호를 디스플레이 한다.
마찬가지로, 데이터 구동 회로(130)는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(Source Driving Integrated Circuit; SDIC)를 포함할 수 있으며, 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 TAB (Tape Automated Bonding) 방식 또는 COG (Chip On Glass) 방식으로 디스플레이 패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나 디스플레이 패널(110) 상에 직접 배치될 수 있다.
경우에 따라서, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 디스플레이 패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 COF (Chip On Film) 방식으로 구현될 수 있으며, 이 경우에, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 회로 필름 상에 실장 되어, 회로 필름을 통해 디스플레이 패널(110)의 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)에 여러 가지 제어 신호를 공급하며, 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)의 동작을 제어한다. 즉, 타이밍 컨트롤러(140)는 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 게이트 구동 회로(120)가 스캔 신호를 출력하도록 제어하고, 다른 한편으로는 외부에서 수신한 영상 데이터(DATA)를 데이터 구동 회로(130)에 전달한다.
이 때, 타이밍 컨트롤러(140)는 영상 데이터(DATA)와 함께 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable; DE), 메인 클럭(MCLK) 등을 포함하는 여러 가지 타이밍 신호를 외부의 호스트 시스템(200)으로부터 수신한다.
호스트 시스템(200)은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 모바일 기기, 웨어러블 기기 중 어느 하나일 수 있다.
이에 따라, 타이밍 컨트롤러(140)는 호스트 시스템(200)으로부터 수신한 여러 가지 타이밍 신호를 이용하여 제어 신호를 생성하고, 이를 게이트 구동 회로(120) 및 데이터 구동 회로(130)로 전달한다.
예를 들어, 타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)를 제어하기 위해서, 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP), 게이트 클럭(Gate Clock; GCLK), 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable; GOE) 등을 포함하는 여러 가지 게이트 제어 신호를 출력한다. 여기에서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동 회로(120)를 구성하는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)가 동작을 시작하는 타이밍을 제어한다. 또한, 게이트 클럭(GCLK)은 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호의 시프트 타이밍을 제어한다. 또한, 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)의 타이밍 정보를 지정한다.
또한, 타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(130)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock; SCLK), 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable; SOE) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호를 출력한다. 여기에서, 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동 회로(130)를 구성하는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 데이터 샘플링을 시작하는 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SCLK)은 소스 구동 집적 회로(SDIC)에서 데이터를 샘플링하는 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 구동 회로(130)의 출력 타이밍을 제어한다.
이러한 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110), 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나, 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 파워 관리 회로(150)를 포함할 수 있다.
파워 관리 회로(150)는 호스트 시스템(200)으로부터 공급되는 직류 입력 전압(Vin)을 조정하여 디스플레이 패널(100), 및 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)의 구동에 필요한 전원을 발생한다.
한편, 서브픽셀(SP)은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차되는 지점에 위치하며, 각각의 서브픽셀(SP)에는 발광 소자가 배치될 수 있다. 예를 들어, 유기 발광 디스플레이 장치는 각각의 서브픽셀(SP)에 유기 발광 다이오드와 같은 발광 소자를 포함하며, 데이터 전압에 따라 발광 소자에 흐르는 전류를 제어함으로써 영상을 표시할 수 있다.
이러한 디스플레이 장치(100)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display), 유기 발광 디스플레이(Organic Light Emitting Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 등 다양한 타입의 장치일 수 있다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 시스템 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 데이터 구동 회로(130)에 포함된 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 다양한 방식들(TAB, COG, COF 등) 중에서 COF (Chip On Film) 방식으로 구현되고, 게이트 구동 회로(120)가 다양한 방식들(TAB, COG, COF, GIP 등) 중에서 GIP (Gate In Panel) 형태로 구현된 경우를 나타낸 것이다.
게이트 구동 회로(120)가 GIP 형태로 구현되는 경우, 게이트 구동 회로(120)에 포함된 복수의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)는 디스플레이 패널(110)의 베젤 영역에 직접 형성될 수 있다. 이 때, 게이트 구동 집적 회로(GDIC)는 베젤 영역에 배치된 게이트 구동 관련 신호 배선을 통해, 스캔 신호의 생성에 필요한 각종 신호(클럭 신호, 게이트 하이 신호, 게이트 로우 신호 등)를 공급받을 수 있다.
마찬가지로, 데이터 구동 회로(130)에 포함된 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 각각 소스 필름(SF) 상에 실장될 수 있으며, 소스 필름(SF)의 일측은 디스플레이 패널(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 소스 필름(SF)의 상부에는 소스 구동 집적 회로(SDIC)와 디스플레이 패널(110)을 전기적으로 연결하기 위한 배선들이 배치될 수 있다.
이러한 디스플레이 장치(100)는 복수의 소스 구동 집적 회로(SDIC)와 다른 장치들 간의 회로적인 연결을 위해서, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(Source Printed Circuit Board; SPCB)과, 제어 부품들 및 각종 전기 장치들을 실장하기 위한 컨트롤 인쇄 회로 기판(Control Printed Circuit Board; CPCB)을 포함할 수 있다.
이 때, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)에는 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 실장된 소스 필름(SF)의 타측이 연결될 수 있다. 즉, 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 실장된 소스 필름(SF)은 일측이 디스플레이 패널(110)과 전기적으로 연결되고, 타측이 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 전기적으로 연결될 수 있다.
컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)에는 타이밍 컨트롤러(140)와 파워 관리 회로(Power Management IC, 150)가 실장될 수 있다. 타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(130), 게이트 구동 회로(120)의 동작을 제어할 수 있다. 파워 관리 회로(150)는 디스플레이 패널(110), 데이터 구동 회로(130), 및 게이트 구동 회로(120) 등으로 전원 전압이나 전류를 공급할 수도 있고, 공급되는 전압이나 전류를 제어할 수 있다.
적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)은 적어도 하나의 연결 부재를 통해 회로적으로 연결될 수 있으며, 연결 부재는 예를 들어, 플렉서블 인쇄 회로(Flexible Printed Circuit; FPC), 플렉서블 플랫 케이블(Flexible Flat Cable; FFC) 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)은 하나의 인쇄 회로 기판으로 통합되어 구현될 수도 있다.
디스플레이 장치(100)는 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)과 전기적으로 연결된 세트 보드(Set Board, 170)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 세트 보드(170)는 파워 보드(Power Board)라고 할 수도 있다. 이러한 세트 보드(170)에는 디스플레이 장치(100)의 전체 파워를 관리하는 메인 파워 관리 회로(Main Power Management Circuit; M-PMC, 160)가 존재할 수 있다. 메인 파워 관리 회로(160)는 파워 관리 회로(150)와 연동될 수 있다.
위와 같은 구성으로 이루어진 디스플레이 장치(100)의 경우, 전원 전압은 세트 보드(170)에서 발생되어 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB) 내의 파워 관리 회로(150)로 전달된다. 파워 관리 회로(150)는 디스플레이 구동 또는 특성값 센싱에 필요한 전원 전압을 플렉서블 인쇄 회로(FPC), 또는 플렉서블 플랫 케이블(FFC)을 통해 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)으로 전달한다. 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)으로 전달된 전원 전압은 소스 구동 집적 회로(SDIC)를 통해 디스플레이 패널(110) 내의 특정 서브픽셀(SP)을 발광하거나 센싱하기 위해 공급된다.
이 때, 디스플레이 장치(100) 내의 디스플레이 패널(110)에 배열된 각 서브픽셀(SP)은 발광 소자와, 이를 구동하기 위한 구동 트랜지스터 등의 회로 소자로 구성될 수 있다.
각 서브픽셀(SP)을 구성하는 회로 소자의 종류 및 개수는, 제공 기능 및 설계 방식 등에 따라 다양하게 정해질 수 있다
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 서브픽셀 회로를 예시로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)의 서브픽셀 회로는 하나 이상의 트랜지스터와 커패시터를 포함할 수 있으며, 발광 소자가 배치될 수 있다.
예를 들어, 서브픽셀 회로는 구동 트랜지스터(DRT), 스위칭 트랜지스터(SWT), 센싱 트랜지스터(SENT), 스토리지 커패시터(Cst), 및 발광 소자(ED)를 포함할 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)는 제 1 노드(N1), 제 2 노드(N2), 및 제 3 노드(N3)를 가진다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)는 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 되면, 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 구동 회로(130)로부터 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 게이트 노드일 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 발광 소자(ED)의 애노드(Anode) 전극과 전기적으로 연결될 수 있으며, 소스 노드 또는 드레인 노드일 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)의 제 3 노드(N3)는 구동 전압(EVDD)이 인가되는 구동 전압 라인(DVL)과 전기적으로 연결되며, 드레인 노드 또는 소스 노드일 수 있다.
이 때, 디스플레이 구동 기간에는 구동 전압 라인(DVL)으로 영상을 디스플레이 하는데 필요한 구동 전압(EVDD)이 공급될 수 있는데, 예를 들어, 영상을 디스플레이 하는데 필요한 구동 전압(EVDD)은 27V일 수 있다.
스위칭 트랜지스터(SWT)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 데이터 라인(DL) 사이에 전기적으로 연결되며, 게이트 라인(GL)이 게이트 노드에 연결되어 게이트 라인(GL)을 통해 공급되는 제 1 스캔 신호(SCAN1)에 따라 동작한다. 또한, 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온되는 경우에는 데이터 라인(DL)을 통해 공급되는 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드에 전달함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 동작을 제어하게 된다.
센싱 트랜지스터(SENT)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)와 기준 전압 라인(RVL) 사이에 전기적으로 연결되며, 게이트 라인(GL)을 통해 공급되는 제 2 스캔 신호(SCAN2)에 따라 동작한다. 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온되는 경우에는 기준 전압 라인(RVL)을 통해 공급되는 기준 전압(Vref)이 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)에 전달된다.
즉, 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 제어함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1) 전압과 제 2 노드(N2) 전압을 제어하게 되고, 이로 인해 발광 소자(ED)를 구동하기 위한 전류가 공급될 수 있도록 한다.
이러한 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)의 게이트 노드는 하나의 게이트 라인(GL)에 함께 연결될 수도 있고, 서로 다른 게이트 라인(GL)에 연결될 수도 있다. 여기에서는 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)가 서로 다른 게이트 라인(GL)에 연결된 구조를 예시로 나타낸 것이며, 이 경우에는 서로 다른 게이트 라인(GL)을 통해 전달되는 제 1 스캔 신호(SCAN1)와 제 2 스캔 신호(SCAN2)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 독립적으로 제어할 수 있다.
반면, 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)가 하나의 게이트 라인(GL)에 연결된 경우에는 하나의 게이트 라인(GL)을 통해 전달되는 제 1 스캔 신호(SCAN1) 또는 제 2 스캔 신호(SCAN2)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 동시에 제어할 수 있으며, 서브픽셀(SP)의 개구율(aperture ratio)이 증가할 수 있다.
한편, 서브픽셀 회로에 배치되는 트랜지스터는 N형 트랜지스터뿐만 아니라 P형 트랜지스터로 이루어질 수 있는데, 여기에서는 N형 트랜지스터로 구성된 경우를 예시로 나타내고 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2) 사이에 전기적으로 연결되며, 한 프레임 동안 데이터 전압(Vdata)을 유지시켜준다.
이러한 스토리지 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DRT)의 유형에 따라 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제 3 노드(N3) 사이에 연결될 수도 있다. 발광 소자(ED)의 애노드 전극은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 발광 소자(ED)의 캐소드(Cathode) 전극으로 기저 전압(EVSS)이 인가될 수 있다.
여기에서, 기저 전압(EVSS)은 그라운드 전압이거나 그라운드 전압보다 높거나 낮은 전압일 수 있다. 또한, 기저 전압(EVSS)은 구동 상태에 따라 가변될 수 있으며, 예를 들어, 디스플레이 구동 시점의 기저 전압(EVSS)과 센싱 구동 시점의 기저 전압(EVSS)이 서로 다르게 설정될 수 있다.
스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)는 스캔 신호(SCAN1, SCAN2)를 통해 제어되는 스캔 트랜지스터라고 할 수 있다.
이러한 서브픽셀(SP)의 구조는 1개 이상의 트랜지스터를 더 포함하거나, 경우에 따라서는 1개 이상의 커패시터를 더 포함하도록 이루어질 수도 있다.
이 때, 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값, 예를 들어, 문턱 전압이나 이동도를 효과적으로 센싱하기 위해서, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 구간에 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되는 전압에 의해 흐르는 전류를 측정하는 방법을 사용할 수 있는데, 이를 전류 센싱이라고 한다.
즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 구간에 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전압에 의해 흐르는 전류를 측정함으로써, 서브픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값이나 특성값의 변화를 알아낼 수 있다.
이 때, 기준 전압 라인(RVL)은 기준 전압(Vref)을 전달해주는 역할 뿐만 아니라, 서브픽셀 내 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하기 위한 센싱 라인의 역할도 하기 때문에, 기준 전압 라인(RVL)을 센싱 라인 또는 센싱 채널이라고 할 수도 있다.
보다 구체적으로, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 또는 특성값의 변화는 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드 전압과 소스 노드 전압의 차이에 대응될 수 있다.
이러한 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 보상은 외부의 추가적인 구성을 이용하지 않고 서브픽셀(SP)의 내부에서 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하고 보상하는 내부 보상 또는 외부의 보상 회로를 이용해서 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하고 보상하는 외부 보상으로 수행될 수 있다.
이 때, 외부 보상은 디스플레이 장치(100)의 출하 전에 이루어지고, 내부 보상은 디스플레이 장치(100)의 출하 후에 이루어질 수 있으나, 디스플레이 장치(100)의 출하 후에도 내부 보상과 외부 보상이 함께 이루어질 수도 있다
도 4는 구동 트랜지스터의 특성값을 센싱하는 예시적인 회로 구조를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 편차를 보상하기 위한 구성들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 장치(100)의 센싱 구간에서 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 또는 특성값의 변화는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압(예: Vdata - Vth)으로 반영될 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압은 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온 상태인 경우, 기준 전압 라인(RVL)의 전압에 대응될 수 있다. 또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압에 의해, 기준 전압 라인(RVL) 상의 라인 커패시터(Cline)가 충전될 수 있으며, 라인 커패시터(Cline)에 충전된 센싱 전압(Vsen)에 의해 기준 전압 라인(RVL)은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압에 대응되는 전압을 가질 수 있다.
이러한 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압과 대응되는 기준 전압 라인(RVL)의 전압을 측정하여 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와, 특성값 센싱을 위한 스위치 회로(SAM, SPRE)를 포함할 수 있다.
센싱 구동을 제어하는 스위치 회로(SAM, SPRE)는 각 기준 전압 라인(RVL)과 기준 전압(Vref)이 공급되는 센싱 기준 전압 공급 노드(Npres) 사이의 연결을 제어하는 센싱 기준 스위치(SPRE)와, 각 기준 전압 라인(RVL)과 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 간의 연결을 제어하는 샘플링 스위치(SAM)를 포함할 수 있다. 여기에서, 센싱 기준 스위치(SPRE)는 센싱 구동을 제어하는 스위치이며, 센싱 기준 스위치(SPRE)에 의해 기준 전압 라인(RVL)으로 공급되는 기준 전압(Vref)은 센싱 기준 전압(VpreS)이 된다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱을 위한 스위치 회로는 디스플레이 구동을 제어하는 디스플레이 기준 스위치(RPRE)를 포함할 수 있다. 디스플레이 기준 스위치(RPRE)는 각 기준 전압 라인(RVL)과 기준 전압(Vref)이 공급되는 디스플레이 기준 전압 공급 노드(Nprer) 사이의 연결을 제어할 수 있다. 디스플레이 기준 스위치(RPRE)는 디스플레이 구동에 이용되는 스위치로서, 디스플레이 기준 스위치(RPRE)에 의해 기준 전압 라인(RVL)에 공급되는 기준 전압(Vref)은 디스플레이 기준 전압(VpreR)에 해당한다.
이 때, 센싱 기준 스위치(SPRE)와 디스플레이 기준 스위치(RPRE)는 별도로 구비될 수도 있고, 하나로 통합되어 구현될 수도 있을 것이다. 센싱 기준 전압(VpreS)과 디스플레이 기준 전압(VpreR)은 동일한 전압 값일 수도 있고, 다른 전압 값일 수도 있다.
디스플레이 장치(100)의 타이밍 컨트롤러(140)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 전달되는 데이터를 저장하거나 기준값을 미리 저장하고 있는 메모리(MEM), 및 수신된 데이터와 메모리(MEM)에 저장된 기준값을 비교하여 특성값의 편차를 보상해주는 보상 회로(COMP)를 포함할 수 있다. 이 때, 보상 회로(COMP)에 의해 산출된 보상 값은 메모리(MEM)에 저장될 수 있다.
이에 따라, 타이밍 컨트롤러(140)는 보상 회로(COMP)에서 산출된 보상 값을 이용하여 데이터 구동 회로(130)에 공급할 영상 데이터(DATA)를 보상하고, 보상 영상 데이터(DATA_comp)를 데이터 구동 회로(130)로 출력할 수 있다. 이에 따라, 데이터 구동 회로(130)는 디지털 아날로그 컨버터(DAC)를 통해 보상 영상 데이터(DATA_comp)를 아날로그 신호 형태의 데이터 전압(Vdata)으로 변환하고, 변환된 데이터 전압(Vdata)을 출력 버퍼(BUF)를 통해 해당 데이터 라인(DL)으로 출력할 수 있다. 그 결과, 해당 서브픽셀(SP) 내의 구동 트랜지스터(DRT)에 대한 특성값 편차(문턱 전압 편차, 또는 이동도 편차)가 보상될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값(문턱 전압 및 이동도)을 센싱하는 구간은 파워 온 신호의 발생 이후 디스플레이 구동이 시작되기 전에 진행될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)에 파워 온 신호가 인가되면, 타이밍 컨트롤러(140)는 디스플레이 패널(110)을 구동하는데 필요한 파라미터들을 로딩한 후에 디스플레이 구동을 진행한다. 이 때, 디스플레이 패널(110)을 구동하는데 필요한 파라미터에는 이전에 디스플레이 패널(110)에서 진행되었던 특성값 센싱 및 보상에 대한 정보 등이 포함될 수 있으며, 이러한 파라미터 로딩 과정에서 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값(문턱 전압 및 이동도)에 대한 센싱이 이루어질 수 있다. 이와 같이, 파워 온 신호 발생 이후에 서브픽셀이 발광하기 전에 파라미터 로딩 과정에서 특성값 센싱이 이루어지는 프로세스를 온-센싱 프로세스(On-Sensing Process)라고 한다.
또는, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하는 구간이 디스플레이 장치(100)의 파워 오프 신호 발생 이후에 진행될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)에 파워 오프 신호가 발생되면, 타이밍 컨트롤러(140)는 디스플레이 패널(110)에 공급되는 데이터 전압을 차단하고, 일정 시간 동안 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값에 대한 센싱을 수행할 수 있다. 이와 같이, 파워 오프 신호가 발생되어 데이터 전압이 차단됨으로써 서브픽셀의 발광이 종료된 상태에서 특성값 센싱이 이루어지는 프로세스를 오프-센싱 프로세스(Off-Sensing Process)라고 한다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값에 대한 센싱 구간이 디스플레이 구동 중에 실시간으로 진행될 수도 있다. 이러한 센싱 프로세스를 실시간(Real-Time; RT) 센싱 프로세스라고 한다. 실시간 센싱 프로세스의 경우에는, 디스플레이 구동 기간 중에서 블랭크 구간마다 하나 이상의 서브픽셀(SP) 라인에서 하나 이상의 서브픽셀(SP)에 대하여 센싱 프로세스가 진행될 수 있다.
즉, 디스플레이 패널(110)에 영상이 표시되는 디스플레이 구동 기간 중에 1 프레임 내, 또는 n 번째 프레임과 n+1 번째 프레임 사이에는 서브픽셀(SP)에 데이터 전압이 공급되지 않는 블랭크 구간이 존재하며, 이러한 블랭크 구간에, 하나 이상의 서브픽셀(SP)에 대한 이동도 센싱을 진행할 수 있다.
이와 같이, 블랭크 구간에 센싱 프로세스가 수행되는 경우, 센싱 프로세스가 수행되는 서브픽셀(SP) 라인은 랜덤하게 선택될 수 있다. 이에 따라, 블랭크 구간에서의 센싱 프로세스가 진행된 후에는 디스플레이 구동 기간에 나타날 수 있는 이상 현상이 완화될 수 있다. 또한, 블랭크 구간 동안 센싱 프로세스가 진행된 후에, 디스플레이 구동 기간에 센싱 프로세스가 진행된 서브픽셀(SP)에 보상 데이터 전압을 공급해 줄 수 있다. 이에 따라, 블랭크 구간에서의 센싱 프로세스 이후 디스플레이 구동 기간에 센싱 프로세스가 완료된 서브픽셀(SP) 라인에서의 이상 현상이 더욱더 완화될 수 있다.
한편, 데이터 구동 회로(130)는 래치 회로, 디지털 아날로그 컨버터(DAC), 및 출력 버퍼(BUF) 등을 포함하는 데이터 전압 출력 회로(136)를 포함할 수 있으며, 경우에 따라서는, 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 및 각종 스위치들(SAM, SPRE, RPRE)을 더 포함할 수 있다. 반면, 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 및 각종 스위치들(SAM, SPRE, RPRE)은 데이터 구동 회로(130)의 외부에 위치할 수도 있을 것이다.
또한, 보상 회로(COMP)는 타이밍 컨트롤러(140)의 외부에 존재할 수도 있지만, 타이밍 컨트롤러(140)의 내부에 포함될 수도 있으며, 메모리(MEM)는 타이밍 컨트롤러(140)의 외부에 위치할 수도 있고, 타이밍 컨트롤러(140)의 내부에 레지스터 형태로 구현될 수도 있을 것이다.
도 5는 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 외부 보상하는 신호 타이밍 다이어그램의 예시를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 디스플레이 장치(100)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 센싱은 초기화 단계(INITIAL), 트래킹 단계(TRACKING), 및 샘플링 단계(SAMPLING)로 진행될 수 있다.
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 센싱을 위해서 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 동시에 턴-온 및 턴-오프시키기 때문에, 하나의 게이트 라인(GL)을 통해서 제 1 스캔 신호(SCAN1)와 제 2 스캔 신호(SCAN2)가 함께 인가될 수도 있고, 서로 다른 게이트 라인(GL)을 통해 제 1 스캔 신호(SCAN1)와 제 2 스캔 신호(SCAN2)를 동일한 시점에 인가될 수도 있다.
초기화 단계(INITIAL)은 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 센싱을 위해서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)를 기준 전압(Vref)으로 충전하는 구간으로서, 게이트 라인(GL)을 통해 하이 레벨의 제 1 스캔 신호(SCAN1)와 제 2 스캔 신호(SCAN2)가 인가될 수 있다.
트래킹 단계(TRACKING)은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)에 대한 충전이 완료된 후에, 스토리지 커패시터(Cst)에 전하가 충전되도록 하는 구간이다.
샘플링 단계(SAMPLING)는 구동 트랜지스터(DRT)의 스토리지 커패시터(Cst)가 충전된 이후에, 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전하에 의해 흐르는 전류를 검출하는 구간이다.
초기화 단계(INITIAL)에서 턴-온 레벨의 제 1 스캔 신호(SCAN1)와 제 2 스캔 신호(SCAN2)가 동시에 인가되면, 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 상태가 된다. 이에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)는 문턱 전압(Vth) 센싱을 위한 센싱 데이터 전압(Vdata_sen)으로 초기화 된다.
또한, 턴-온 레벨의 제 1 스캔 신호(SCAN1)와 제 2 스캔 신호(SCAN2)에 의해, 센싱 트랜지스터(SENT)도 턴-온 상태가 되고, 기준 전압 라인(RVL)을 통해 기준 전압(Vref)이 인가되어, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 기준 전압(Vref)으로 초기화 된다.
트래킹 단계(TRACKING)에서는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)을 반영하는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압을 트래킹 한다. 이를 위해서, 트래킹 단계(TRACKING)에서는 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 턴-온 상태로 유지하고, 기준 전압 라인(RVL)을 통해 인가되는 기준 전압(Vref)을 차단한다.
이에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 플로팅 되고, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압은 기준 전압(Vref)에서부터 상승하기 시작한다. 이 때, 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온되어 있기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압 상승은 기준 전압 라인(RVL)의 전압 상승으로 이어진다.
이 과정에서 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압은 상승하다가 포화 상태(Saturation)가 된다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)가 포화 상태에 도달한 시점의 포화 전압은 문턱 전압(Vth)을 센싱하기 위한 센싱 데이터 전압(Vdata_sen)과 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)과의 차이(Vdata_sen - Vth)에 해당될 것이다.
샘플링 단계(SAMPLING)에서 게이트 라인(GL)에는 하이 레벨의 제 1 스캔 신호(SCAN1)와 제 2 스캔 신호(SCAN2)가 유지되고, 데이터 구동 회로(130)에 포함된 특성값 센싱 회로에서 구동 트랜지스터(DRT)의 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전하를 센싱하게 된다.
도 6은 구동 트랜지스터의 이동도를 외부 보상하는 신호 타이밍 다이어그램을 예시로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 디스플레이 장치(100)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱은 문턱 전압(Vth) 센싱과 마찬가지로, 초기화 단계(INITIAL), 트래킹 단계(TRACKING), 및 샘플링 단계(SAMPLING)로 진행될 수 있다.
초기화 단계(INITIAL)에서는 턴-온 레벨의 제 1 스캔 신호(SCAN1)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 상태가 되며, 이에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)는 이동도 센싱을 위한 센싱 데이터 전압(Vdata_sen)으로 초기화 된다. 또한, 턴-온 레벨의 제 2 스캔 신호(SCAN2)에 의해, 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온 상태가 되고, 이 상태에서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 기준 전압(Vref)으로 초기화 된다.
트래킹 단계(TRACKING)는 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 트래킹하는 단계이다. 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 구동 트랜지스터(DRT)의 전류 구동 능력을 나타낼 수 있는데, 트래킹 단계(TRACKING)를 통해 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 산출할 수 있는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압을 트래킹 한다.
트래킹 단계(TRACKING)에서는 턴-오프 레벨의 제 1 스캔 신호(SCAN1)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-오프 되고, 기준 전압(Vref)이 인가되는 스위치를 차단한다. 이로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1) 및 제 2 노드(N2)가 모두 플로팅 되어, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2)의 전압이 모두 상승하게 된다.
특히, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압은 기준 전압(Vref)으로 초기화되었기 때문에, 기준 전압(Vref)에서부터 상승하기 시작한다. 이 때, 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온되어 있기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압 상승은 기준 전압 라인(RVL)의 전압 상승으로 이어진다.
샘플링 단계(SAMPLING)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압이 상승하기 시작한 시점으로부터 미리 정해져 있는 일정 시간(Δt)이 경과한 시점에, 데이터 구동 회로(130)에 위치하는 특성값 센싱 회로에서 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압을 검출한다.
여기에서는 샘플링 단계(SAMPLING)가 진행되는 동안 데이터 라인(DL)을 통해 센싱 데이터 전압(Vdata_sen)이 인가되는 경우를 예시로 나타내고 있다. 그러나, 샘플링 단계(SAMPLING)가 진행되는 동안 데이터 전압(Vdata)이 계속 인가되는 경우, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압이 변동될 수 있으므로, 안정적인 전압 검출을 위해서, 샘플링 단계(SAMPLING)가 진행되는 동안 데이터 라인(DL)을 통해 블랙 계조의 데이터 전압(Vdata)이 인가될 수도 있다.
이 때, 특성값 센싱 회로에서 검출된 센싱 전압은 기준 전압(Vref)에서 일정 전압(ΔV)만큼 상승된 전압(Vref + ΔV)을 나타내며, 이렇게 검출된 센싱 전압(Vref + ΔV)과 이미 알고 있는 기준 전압(Vref), 그리고 제 2 노드(N2) 전압의 상승 시간(Δt)을 이용하여 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 계산할 수 있다.
즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 트래킹 단계(TRACKING)와 샘플링 단계(SAMPLING)를 통해 기준 전압 라인(RVL)의 단위 시간 당 전압 변동량(ΔV/Δt)과 비례한다. 따라서, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 기준 전압 라인(RVL)의 전압 파형에서 기울기(Slope)와 비례하게 될 것이다.
도 7은 구동 트랜지스터의 문턱 전압과 이동도를 내부 보상하는 신호 타이밍 다이어그램을 예시로 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 디스플레이 장치(100)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값에 대한 내부 보상은 초기화 단계(INITIAL), 문턱 전압 센싱 단계(Vth SENSING), 이동도 보상 단계(u COMPENSATION), 및 발광 단계(EMISSION)로 진행될 수 있다.
초기화 단계(INITIAL)에서는 먼저 하이 레벨의 제 2 스캔 신호(SCAN2)를 입력하여 센싱 트랜지스터(SENT)를 턴-온시켜서 제 2 노드(N2)의 전압, 즉 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드 전압을 기준 전압(Vref)으로 초기화한다.
이후 제 1 스캔 신호(SCAN1)를 하이 레벨로 공급하여 스위칭 트랜지스터(SWT)를 턴-온시키고, 데이터 전압(Vdata)을 제 1 노드(N1) 즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드에 인가하여 구동 트랜지스터(DRT)를 턴-온시킨다. 이어서, 데이터 전압(Vdata)을 오프셋 전압(Vos)의 레벨로 낮추게 되면, 제 1 노드(N1)의 전압은 오프셋 전압(Vos)의 레벨이 된다.
문턱 전압 센싱 단계(Vth SENSING)에서 제 2 스캔 신호(SCAN2)를 로우 레벨로 인가하여 센싱 트랜지스터(SENT)를 턴-오프시키면, 구동 트랜지스터(DRT)를 통해 제 2 노드(N2)의 전압이 오프셋 전압(Vos)과 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)의 차이 전압까지 상승하게 되며, 결국 스토리지 커패시터(Cst)에는 문턱 전압(Vth) 레벨의 전압이 충전된다.
이동도 보상 단계(u COMPENSATION)에서는 디스플레이 패널(110)을 통해 표시하고자 하는 계조, 즉 해당하는 데이터 전압(Vdata)을 인가함으로써, 제 1 노드(N1)를 데이터 전압(Vdata)의 레벨로 상승시킨다. 이에 따라, 제 2 노드(N2)는 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도(u) 특성에 따라 서서히 충전되며, 결국, 스토리지 커패시터(Cst)에는 데이터 전압(Vdata)과 문턱 전압(Vth)의 합에서 오프셋 전압(Vos) 및 이동도(u)에 따른 전압 변화량(ΔV)을 뺀 차이 전압이 저장되게 된다.
발광 단계(EMISSION)에는 제 1 스캔 신호(SCAN1)를 로우 레벨로 인가하여 스위칭 트랜지스터(SWT)를 턴-오프함으로써, 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 전압 레벨에 의해 구동 트랜지스터(DRT)가 문턱 전압(Vth) 및 이동도(u)가 보정된 전류를 발광 소자(ED)에 인가한다.
이러한 내부 보상 또는 외부 보상은 디스플레이 장치(100)에 파워 온 신호가 발생한 이후 디스플레이 구동이 시작되기 전에 진행될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)에 파워 온 신호가 인가되면, 타이밍 컨트롤러(140)는 디스플레이 패널(110)을 구동하는데 필요한 파라미터들을 로딩한 후에 디스플레이 구동을 진행한다.
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압 센싱은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압이 포화되는데 많은 시간이 걸릴 수 있기 때문에, 문턱 전압(Vth) 센싱 및 보상은 주로 오프-센싱 프로세스로 진행된다. 반면, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱은 문턱 전압 센싱 프로세스에 비해 상대적으로 짧은 시간이 걸리기 때문에, 이동도 센싱 및 보상은 실시간 센싱 프로세스로 진행될 수 있다.
이와 같이, 서브픽셀(SP)을 구성하는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(threshold voltage) 또는 이동도(mobility)는 구동 시간에 따라 변화되거나, 각 서브픽셀의 구동 시간 차이로 인해 편차가 발생할 수 있다. 그 결과, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값에 의해 서브픽셀(SP)의 휘도에 변동이 발생하기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 서브픽셀(SP)의 특성값이라고 할 수 있다.
한편, 디스플레이 패널(110)에 복수의 픽셀이 일정한 배열로 배치될 수 있으며, 각 픽셀은 서로 다른 색상을 발광하는 복수의 서브픽셀(SP)로 이루어질 수 있다.
그러나, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하는 동안 구동 전류의 변동으로 인해 센싱 트랜지스터(SENT)의 전압값이 변경될 수 있다. 이러한 센싱 트랜지스터(SENT)의 전압 편차에 의해 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값에 대한 센싱 전압(Vsen)에 오차가 발생할 수 있다.
도 8은 구동 트랜지스터의 특성값을 센싱하는 과정에서 센싱 트랜지스터의 전압 편차로 인해 센싱 전압에 오차가 발생하는 과정을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 디스플레이 장치(100)의 센싱 구간에서 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 변화는 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드 전압(Vs)으로 반영될 수 있다. 이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드 전압(Vs)은 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온 상태인 경우 기준 전압 라인(RVL)의 전압에 대응될 수 있다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드 전압(Vs)에 의해 기준 전압 라인(RVL)의 라인 커패시터(Cline)가 충전될 수 있으며, 라인 커패시터(Cline)에 충전된 센싱 전압(Vsen)에 의해 기준 전압 라인(RVL)은 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드 전압(Vs)에 대응되는 전압을 가질 수 있다.
그러나, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하는 과정에서, 구동 트랜지스터(DRT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 흐르는 구동 전류(Id)의 변동으로 인해 센싱 트랜지스터(SENT)의 전압이 달라지고, 라인 커패시터(Cline)에 충전되는 센싱 전압(Vsen)에 변동이 발생하게 된다.
예를 들어, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드와 기준 전압 라인(RVL) 사이에 센싱 트랜지스터(SENT)가 위치하기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드 전압(Vs)은 기준 전압 라인(RVL)에 형성되는 센싱 전압(Vsen)과 센싱 트랜지스터(SENT)에 형성되는 전압의 합에 해당하는 전위를 가질 것이다.
이 때, 센싱 트랜지스터(SENT)에 형성되는 전압은 센싱 트랜지스터(SENT)의 소스 노드와 드레인 노드 사이의 저항값(Rsent)에 센싱 트랜지스터(SENT)를 흐르는 구동 전류(Id)를 곱한 값이 될 것이다. 따라서, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드 전압(Vs)은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Vs = Vsen + Id×Rsent
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하는 과정에서, 센싱 트랜지스터(SENT)의 소스 노드와 드레인 노드 사이의 전압(Id x Rsent)이 변동되면 기준 전압 라인(RVL)을 통해서 검출되는 센싱 전압(Vsen)도 변동되기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 정확하게 측정하기 어려운 문제가 발생한다.
이에 따라, 본 개시는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하기 전에, 정전류원을 이용하여 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 검출하고 이를 이용하여 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 정확하게 측정할 수 있도록 한다.
도 9는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 센싱 트랜지스터의 저항값을 검출하는 예시적인 회로 구조를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 서브픽셀 회로는 하나 이상의 트랜지스터와 커패시터를 포함할 수 있으며, 발광 소자가 배치될 수 있다.
예를 들어, 서브픽셀 회로는 구동 트랜지스터(DRT), 스위칭 트랜지스터(SWT), 센싱 트랜지스터(SENT), 스토리지 커패시터(Cst), 및 발광 소자(ED)를 포함할 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)는 제 1 노드에 해당하는 게이트 노드, 제 2 노드에 해당하는 소스 노드, 및 제 3 노드에 해당하는 드레인 노드를 가진다. 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드는 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 되면, 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 전압(Vdata)이 인가된다.
구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드는 발광 소자(ED)의 애노드(Anode) 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 노드는 구동 전압(EVDD)이 인가되는 구동 전압 라인(DVL)과 전기적으로 연결된다.
이 때, 디스플레이 구동 기간에는 구동 전압 라인(DVL)으로 영상을 디스플레이 하는데 필요한 구동 전압(EVDD)이 공급될 수 있는데, 예를 들어, 영상을 디스플레이 하는데 필요한 구동 전압(EVDD)은 27V일 수 있다.
스위칭 트랜지스터(SWT)는 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드와 데이터 라인(DL) 사이에 전기적으로 연결되며, 게이트 라인(GL)을 통해 공급되는 제 1 스캔 신호(SCAN1)에 따라 동작한다. 또한, 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온되는 경우에는 데이터 라인(DL)을 통해 공급되는 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드에 전달함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 동작을 제어하게 된다.
센싱 트랜지스터(SENT)는 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드와 기준 전압 라인(RVL) 사이에 전기적으로 연결되며, 게이트 라인(GL)을 통해 공급되는 제 2 스캔 신호(SCAN2)에 따라 동작한다. 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온되는 경우에는 기준 전압 라인(RVL)을 통해 공급되는 기준 전압(Vref)이 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드에 전달된다.
즉, 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 제어함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드 전압(Vg)과 소스 노드 전압(Vs)을 제어하게 되고, 이로 인해 발광 소자(ED)를 구동하기 위한 전류가 공급될 수 있도록 한다.
이러한 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)의 게이트 노드는 하나의 게이트 라인(GL)에 함께 연결될 수도 있고, 서로 다른 게이트 라인(GL)에 연결될 수도 있다. 여기에서는 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)가 서로 다른 게이트 라인(GL)에 연결된 구조를 예시로 나타낸 것이며, 이 경우에는 서로 다른 게이트 라인(GL)을 통해 전달되는 제 1 스캔 신호(SCAN1)와 제 2 스캔 신호(SCAN2)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 독립적으로 제어할 수 있다.
반면, 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)가 하나의 게이트 라인(GL)에 연결된 경우에는 하나의 게이트 라인(GL)을 통해 전달되는 제 1 스캔 신호(SCAN1) 또는 제 2 스캔 신호(SCAN2)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 동시에 제어할 수 있으며, 서브픽셀(SP)의 개구율(aperture ratio)이 증가할 수 있다.
한편, 서브픽셀 회로에 배치되는 트랜지스터는 N형 트랜지스터뿐만 아니라 P형 트랜지스터로 이루어질 수 있는데, 여기에서는 N형 트랜지스터로 구성된 경우를 예시로 나타내고 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드와 소스 노드 사이에 전기적으로 연결되며, 한 프레임 동안 데이터 전압(Vdata)을 유지시켜준다.
이러한 스토리지 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DRT)의 유형에 따라 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드와 드레인 노드 사이에 연결될 수도 있다. 발광 소자(ED)의 애노드 전극은 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드와 전기적으로 연결될 수 있으며, 발광 소자(ED)의 캐소드(Cathode) 전극으로 기저 전압(EVSS)이 인가될 수 있다.
여기에서, 기저 전압(EVSS)은 그라운드 전압이거나 그라운드 전압보다 높거나 낮은 전압일 수 있다. 또한, 기저 전압(EVSS)은 구동 상태에 따라 가변될 수 있으며, 예를 들어, 디스플레이 구동 시점의 기저 전압(EVSS)과 센싱 구동 시점의 기저 전압(EVSS)이 서로 다르게 설정될 수 있다.
이러한 서브픽셀 회로의 구조는 1개 이상의 트랜지스터를 더 포함하거나, 경우에 따라서는 1개 이상의 커패시터를 더 포함하도록 이루어질 수도 있다.
이 때, 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값, 예를 들어, 문턱 전압이나 이동도를 효과적으로 센싱하기 위해서, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 구간에 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되는 전압에 의해 흐르는 전류를 측정하는 방법을 사용할 수 있는데, 이를 전류 센싱이라고 한다.
즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 구간에 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전압에 의해 흐르는 전류를 측정함으로써, 서브픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값이나 특성값의 변화를 알아낼 수 있다.
이 때, 기준 전압 라인(RVL)은 기준 전압(Vref)을 전달해주는 역할 뿐만 아니라, 서브픽셀 내 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하기 위한 센싱 라인의 역할도 하기 때문에, 기준 전압 라인(RVL)을 센싱 라인 또는 센싱 채널이라고 할 수도 있다.
보다 구체적으로, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 또는 특성값의 변화는 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드 전압(Vg)과 소스 노드 전압(Vs)의 차이에 대응될 수 있다
이러한 구조에서, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하기 이전에, 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 먼저 검출함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 보다 정확하게 센싱할 수 있도록 한다.
이를 위해서, 본 개시의 디스플레이 장치(100)는 정전류원(Isource)을 배치하고, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하기 이전에 서브픽셀 회로에 흐르는 정전류(Is)를 이용하여 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 검출할 수 있다.
정전류원(Isource)은 데이터 구동 회로(130) 내에 배치될 수 있으며, 정전류 스위치(SWI)의 동작에 의해서, 기준 전압 라인(RVL)과 정전류원(Isource)이 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 본 개시의 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하기 이전에 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 검출하기 위한 저항 센싱 구간을 마련한다. 저항 센싱 구간 동안 정전류원(Isource)을 통해 서브픽셀 회로에 정전류(Is)가 흐르도록 설정한 상태에서, 서브픽셀 회로에 인가되는 데이터 전압(Vdata)을 변화시켜가면서 기준 전압 라인(RVL)에 형성되는 센싱 전압(Vsen)의 변화를 검출함으로써, 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 계산할 수 있다.
센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 계산하는 구체적인 방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 노드에서 소스 노드로 흐르는 전류(Ids)는 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도(u), 게이트-소스 전압(Vgs), 문턱 전압(Vth), 및 드레인-소스 전압(Vds)에 의해서 결정될 수 있으며, 아래의 수식으로 표현된다.
Figure pat00001
(수식 1)
이를 이용해서, 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 노드와 소스 노드 사이의 저항값(Rdrt)을 계산하면, 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
(수식 2)
이 때, 저항 센싱 구간 동안 정전류원(Isource)을 통해 서브픽셀 회로에 정전류(Is)를 인가하여 센싱 트랜지스터(SENT)와 구동 트랜지스터(DRT)에 흐르는 전류가 정전류(Is)로 동일하도록 한다. 이를 위해서, 저항 센싱 구간 동안 발광 소자(ED)에 전류가 흐르지 않도록 저항 센싱 구간 동안에 인가되는 구동 전압(EVDD)의 레벨은 발광 소자(ED)의 턴-온 레벨보다 낮은 값을 유지하는 것이 바람직하다.
따라서, 구동 전압(EVDD)이 인가되는 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 노드와 기준 전압 라인(RVL) 사이에 형성되는 전압은 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인-소스 전압과 센싱 트랜지스터(SENT)의 드레인-소스 전압의 합이 된다.
Figure pat00003
(수식 3)
위 수식을 다시 표현하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00004
(수식 4)
한편, 저항 센싱 구간 동안 서로 다른 제 1 레벨의 데이터 전압(Vdata1)과 제 2 레벨의 데이터 전압(Vdata2)을 인가하는 경우, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트-소스 전압(Vgs)과 드레인-소스 전압(Vds), 기준 전압 라인(RVL)에 형성되는 센싱 전압(Vsen)의 레벨이 변동될 것이다.
도 10은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 저항 센싱 구간 동안 서로 다른 제 1 레벨의 데이터 전압과 제 2 레벨의 데이터 전압을 인가하는 경우의 신호 파형도의 예시이다.
도 10을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서 저항 센싱 구간 동안 서로 다른 제 1 레벨의 데이터 전압(Vdata1)과 제 2 레벨의 데이터 전압(Vdata2)을 인가하더라도((a)의 경우), 정전류원(Isource)에 의해서 서브픽셀 회로에 흐르는 정전류(Is)는 일정한 값을 유지하게 된다((b)의 경우).
한편, 저항 센싱 구간 동안 서로 다른 제 1 레벨의 데이터 전압(Vdata1)과 제 2 레벨의 데이터 전압(Vdata2)을 인가하는 경우에 대한 수식을 각각 나타내면 다음과 같이 될 것이다.
Figure pat00005
(수식 5)
Figure pat00006
(수식 6)
이 때, 데이터 전압(Vdata1, Vdata2)의 레벨을 구동 전압(EVDD)보다 기준 크기 이상으로 높게 설정하는 경우, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트-소스 전압(Vgs1, Vgs2)이 드레인-소스 전압(Vds1, Vds2) 보다 커지게 되어, 위 수식에서 드레인-소스 전압(Vds)을 무시할 수 있게 되어, 위 수식은 선형 관계를 가지게 된다. 예를 들어, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트-소스 전압(Vgs1, Vgs2)이 드레인-소스 전압(Vds1, Vds2) 보다 5배 이상 큰 경우, 드레인-소스 전압(Vds)을 무시할 수 있을 것이다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트-소스 전압(Vgs1, Vgs2)은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00007
(수식 7)
Figure pat00008
(수식 8)
여기에서, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)은 문턱 전압 센싱 과정에서 측정할 수도 있고, 디스플레이 장치(100)의 제조 과정에서 설정된 값을 이용할 수도 있다.
따라서, 저항 센싱 구간 동안 서로 다른 제 1 레벨의 데이터 전압(Vdata1)과 제 2 레벨의 데이터 전압(Vdata2)을 인가하고, 각각의 경우에 대한 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트-소스 전압(Vgs1, Vgs2)과 기준 전압 라인(RVL)의 센싱 전압(Vsen1, Vsen2)의 변동값을 이용하여, 센싱 트랜지스터(SENT)의 드레인 노드와 소스 노드 사이의 저항값(Rsent)을 계산할 수 있다.
센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)이 계산되면, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도(u)와 저항값(Rdrt)도 계산할 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)의 이동도(u)는 이동도 센싱 과정에서 검출된 센싱 전압(Vsen)에서 센싱 트랜지스터(SENT)의 드레인-소스 전압을 뺀 값으로 결정할 수도 있고, 위 수식에 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 입력하여 계산할 수도 있다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도(u)가 결정되면, 상기 (수식 2)를 이용하여 구동 트랜지스터(DRT)의 저항값(Rdrt)을 계산할 수 있다.
따라서, 본 개시의 디스플레이 장치(100)는 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 이용하여 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 정확하게 계산할 수 있으므로, 이를 이용해서 구동 트랜지스터의 특성값 편차를 정확하게 보상할 수 있게 된다.
도 11은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 센싱 트랜지스터의 저항값을 이용하여 구동 트랜지스터의 특성값 편차를 보상하는 예시적인 회로 구조를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 편차를 보상하기 위한 구성들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 장치(100)의 센싱 구간에서 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 변화는 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드에 해당하는 제 2 노드(N2)의 전압으로 반영될 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압은 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온 상태인 경우, 기준 전압 라인(RVL)의 전압에 대응될 수 있다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압에 의해, 기준 전압 라인(RVL) 상의 라인 커패시터(Cline)가 충전될 수 있으며, 라인 커패시터(Cline)에 충전된 센싱 전압(Vsen)의해 기준 전압 라인(RVL)은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압에 대응되는 전압을 가질 수 있다.
이러한 구조에서, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하기 이전에, 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 먼저 검출함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 보다 정확하게 센싱할 수 있다.
이를 위해서, 디스플레이 장치(100)는 기준 전압 라인(RVL)의 전압을 측정하여 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와 특성값 센싱을 위한 스위치 회로(SAM, SPRE)를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 디스플레이 장치(100)는 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 계산하기 위해서 서브픽셀 회로에 정전류(Is)를 인가하는 정전류원(Isource)과 정전류(Is)의 공급을 제어하는 정전류 스위치(SWI)를 포함할 수 있다.
센싱 구동을 제어하는 스위치 회로(SAM, SPRE)는 각 기준 전압 라인(RVL)과 기준 전압(Vref)이 공급되는 센싱 기준 전압 공급 노드(Npres) 사이의 연결을 제어하는 센싱 기준 스위치(SPRE)와, 각 기준 전압 라인(RVL)과 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 간의 연결을 제어하는 샘플링 스위치(SAM)를 포함할 수 있다. 여기에서, 센싱 기준 스위치(SPRE)는 센싱 구동을 제어하는 스위치이며, 센싱 기준 스위치(SPRE)에 의해 기준 전압 라인(RVL)으로 공급되는 기준 전압(Vref)은 센싱 기준 전압(VpreS)이 된다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱을 위한 스위치 회로는 디스플레이 구동을 제어하는 디스플레이 기준 스위치(RPRE)를 포함할 수 있다. 디스플레이 기준 스위치(RPRE)는 각 기준 전압 라인(RVL)과 기준 전압(Vref)이 공급되는 디스플레이 기준 전압 공급 노드(Nprer) 사이의 연결을 제어할 수 있다. 디스플레이 기준 스위치(RPRE)는 디스플레이 구동에 이용되는 스위치로서, 디스플레이 기준 스위치(RPRE)에 의해 기준 전압 라인(RVL)에 공급되는 기준 전압(Vref)은 디스플레이 기준 전압(VpreR)에 해당한다.
또한, 디스플레이 장치(100)의 스위치 회로는 서브픽셀 회로에 정전류(Is)의 공급을 제어하는 정전류 스위치(SWI)를 포함할 수 있다. 정전류 스위치(SWI)는 정전류원(Isource)와 기준 전압 라인(RVL) 사이의 연결을 제어할 수 있다.
정전류 스위치(SWI)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하는 센싱 구간이 시작되기 이전에 턴-온되어 서브픽셀 회로에 정전류(Is)를 인가함으로써 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 검출할 수 있는 저항 센싱 구간을 진행한다. 저항 센싱 구간에서는 데이터 전압(Vdata)을 복수의 레벨로 인가함으로써 변동되는 센싱 전압(Vsen)의 레벨을 검출하여 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 검출할 수 있다.
이 때, 센싱 기준 스위치(SPRE), 디스플레이 기준 스위치(RPRE), 정전류 스위치(SWI)는 별도로 구비될 수도 있고, 하나로 통합되어 구현될 수도 있을 것이다.
디스플레이 장치(100)의 타이밍 컨트롤러(140)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 전달되는 데이터를 저장하거나 기준값을 미리 저장하고 있는 메모리(MEM), 및 수신된 데이터와 메모리(MEM)에 저장된 기준값을 비교하여 특성값의 편차를 보상해주는 보상 회로(COMP)를 포함할 수 있다. 이 때, 보상 회로(COMP)에 의해 산출된 보상 값은 메모리(MEM)에 저장될 수 있다.
이에 따라, 타이밍 컨트롤러(140)는 보상 회로(COMP)에서 산출된 보상 값을 이용하여 데이터 구동 회로(130)에 공급할 영상 데이터(DATA)를 보상하고, 보상 영상 데이터(DATA_comp)를 데이터 구동 회로(130)로 공급할 수 있다.
이에 따라, 데이터 구동 회로(130)는 디지털 아날로그 컨버터(DAC)를 통해 보상 영상 데이터(DATA_comp)를 아날로그 신호 형태의 데이터 전압(Vdata)으로 변환하고, 변환된 데이터 전압(Vdata)을 출력 버퍼(BUF)를 통해 해당 데이터 라인(DL)으로 공급할 수 있다. 그 결과, 해당 서브픽셀(SP) 내의 구동 트랜지스터(DRT)에 대한 특성값 편차(문턱 전압 편차, 또는 이동도 편차)가 보상될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 개시의 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하기 이전에, 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 먼저 검출함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 보다 정확하게 센싱할 수 있다. 그 결과, 타이밍 컨트롤러(140)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 편차를 정확하게 보상할 수 있는 보상 영상 데이터(DATA_comp)를 공급할 수 있게 된다.
한편, 데이터 구동 회로(130)는 래치 회로, 디지털 아날로그 컨버터(DAC), 및 출력 버퍼(BUF) 등을 포함하는 데이터 전압 출력 회로(136)를 포함할 수 있으며, 경우에 따라서는, 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 및 각종 스위치들(SAM, SPRE, RPRE, SWI)은 데이터 구동 회로(130)의 외부에 위치할 수도 있을 것이다.
또한, 보상 회로(COMP)는 타이밍 컨트롤러(140)의 외부에 존재할 수도 있지만, 타이밍 컨트롤러(140)의 내부에 포함될 수도 있으며, 메모리(MEM)는 타이밍 컨트롤러(140)의 외부에 위치할 수도 있고, 타이밍 컨트롤러(140)의 내부에 레지스터 형태로 구현될 수도 있을 것이다
도 12는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 센싱 트랜지스터의 저항값을 이용하여 구동 트랜지스터의 이동도를 보상하는 신호 타이밍 다이어그램을 예시로 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 검출하기 위한 저항 센싱 구간(R SENSING)과 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 구간을 포함할 수 있다.
저항 센싱 구간(R SENSING)은 턴-온 레벨의 제 1 스캔 신호(SCAN1)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 되고, 턴-온 레벨의 제 2 스캔 신호(SCAN2)에 의해, 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온된 상태에서, 서브픽셀 회로에 정전류(Is)를 인가한다.
이 상태에서, 저항 센싱 구간(R SENSING) 동안 서로 다른 레벨의 데이터 전압(Vdata1, Vdata2)을 인가하고, 각각의 경우에 대한 기준 전압 라인(RVL)의 센싱 전압(Vsen1, Vsen2)의 변동값을 검출하여, 센싱 트랜지스터(SENT)의 드레인 노드와 소스 노드 사이의 저항값(Rsent)을 계산할 수 있다.
이 때, 데이터 전압(Vdata1, Vdata2)의 레벨을 구동 전압(EVDD)보다 일정 크기 이상 높게 설정함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트-소스 전압(Vgs1, Vgs2)이 드레인-소스 전압(Vds1, Vds2) 보다 크도록 하고 선형 관계를 통해서 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 간단하게 계산할 수 있다.
또한, 저항 센싱 구간(R SENSING) 동안 발광 소자(ED)에 전류가 흐르지 않도록 저항 센싱 구간(R SENSING) 동안에 인가되는 구동 전압(EVDD)의 레벨은 발광 소자(ED)의 턴-온 레벨보다 낮은 값을 유지하는 것이 바람직하다.
구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱은 초기화 단계(INITIAL), 트래킹 단계(TRACKING), 및 샘플링 단계(SAMPLING)로 진행될 수 있다.
초기화 단계(INITIAL)에서는 턴-온 레벨의 제 1 스캔 신호(SCAN1)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 상태가 되며, 이에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)는 이동도 센싱을 위한 센싱 데이터 전압(Vdata_sen)으로 초기화 된다. 또한, 턴-온 레벨의 제 2 스캔 신호(SCAN2)에 의해, 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온 상태가 되고, 이 상태에서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 기준 전압(Vref)으로 초기화 된다.
트래킹 단계(TRACKING)는 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 트래킹하는 단계이다. 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 구동 트랜지스터(DRT)의 전류 구동 능력을 나타낼 수 있는데, 트래킹 단계(TRACKING)를 통해 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 산출할 수 있는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압을 트래킹 한다.
트래킹 단계(TRACKING)에서는 턴-오프 레벨의 제 1 스캔 신호(SCAN1)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-오프 되고, 기준 전압(Vref)이 인가되는 스위치를 차단한다. 이로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1) 및 제 2 노드(N2)가 모두 플로팅 되어, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2)의 전압이 모두 상승하게 된다.
특히, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압은 기준 전압(Vref)으로 초기화되었기 때문에, 기준 전압(Vref)에서부터 상승하기 시작한다. 이 때, 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온되어 있기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압 상승은 기준 전압 라인(RVL)의 전압 상승으로 이어진다.
샘플링 단계(SAMPLING)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압이 상승하기 시작한 시점으로부터 미리 정해져 있는 일정 시간(Δt)이 경과한 시점에, 데이터 구동 회로(130)에 위치하는 특성값 센싱 회로에서 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압을 검출한다.
이 때, 특성값 센싱 회로에서 검출된 센싱 전압은 기준 전압(Vref)에서 일정 전압(ΔV)만큼 상승된 전압(Vref + ΔV)을 나타내며, 이렇게 검출된 센싱 전압(Vref + ΔV)과 이미 알고 있는 기준 전압(Vref), 그리고 제 2 노드(N2) 전압의 상승 시간(Δt)을 이용하여 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 계산할 수 있다.
즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 트래킹 단계(TRACKING)와 샘플링 단계(SAMPLING)를 통해 기준 전압 라인(RVL)의 단위 시간 당 전압 변동량(ΔV/Δt)과 비례한다. 따라서, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 기준 전압 라인(RVL)의 전압 파형에서 기울기(Slope)와 비례하게 될 것이다.
이 때, 저항 센싱 구간(R SENSING)에서 검출된 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 반영함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 보다 정확하게 결정할 수 있다.
위에서는 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 이용하여 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 결정하는 경우를 설명하였지만, 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 이용하여 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압을 결정할 수도 있을 것이다.
도 13은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 구동 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 구동 방법은 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 검출하기 위한 저항 센싱 구간(R SENSING)을 마련하는 단계(S100), 저항 센싱 구간(R SENSING) 동안 정전류원(Isource)을 통해 서브픽셀 회로에 정전류(Is)를 인가하는 단계(S200), 데이터 전압(Vdata)을 변화시켜가면서 기준 전압 라인(RVL)에 형성되는 센싱 전압(Vsen)의 변화를 검출하는 단계(S300), 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 계산하는 단계(S400), 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 결정하는 단계(S500), 및 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 반영하여 보상 영상 데이터(DATA_comp)를 공급하는 단계(S600)를 포함할 수 있다.
센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 검출하기 위한 저항 센싱 구간(R SENSING)을 마련하는 단계(S100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하기 이전에 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 검출하기 위한 기간을 설정하는 과정이다.
저항 센싱 구간(R SENSING) 동안 정전류원(Isource)을 통해 서브픽셀 회로에 정전류(Is)를 인가하는 단계(S200)는 저항 센싱 구간(R SENSING) 동안 정전류원(Isource)을 통해 서브픽셀 회로에 정전류(Is)가 흐르도록 설정하는 과정이다. 본 개시의 디스플레이 장치(100)는 데이터 구동 회로(130)에 정전류원(Isource)을 배치할 수 있으며, 저항 센싱 구간(R SENSING) 동안 서브픽셀 회로에 흐르는 정전류(Is)를 이용하여 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 검출할 수 있다.
데이터 전압(Vdata)을 변화시켜가면서 기준 전압 라인(RVL)에 형성되는 센싱 전압(Vsen)의 변화를 검출하는 단계(S300)는 저항 센싱 구간(R SENSING) 동안 정전류원(Isource)을 통해 서브픽셀 회로에 정전류(Is)가 흐르도록 설정된 상태에서, 서브픽셀 회로에 인가되는 데이터 전압(Vdata)을 변화시켜가면서 기준 전압 라인(RVL)에 형성되는 센싱 전압(Vsen)의 변화를 검출하는 과정이다.
저항 센싱 구간(R SENSING) 동안 서로 다른 제 1 레벨의 데이터 전압(Vdata1)과 제 2 레벨의 데이터 전압(Vdata2)이 인가되면 각각의 경우에 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트-소스 전압(Vgs1, Vgs2)과 기준 전압 라인(RVL)의 센싱 전압(Vsen1, Vsen2)이 변동된다. 본 개시의 디스플레이 장치(100)는 저항 센싱 구간(R SENSING) 동안 데이터 전압(Vdata)에 따른 센싱 전압(Vsen)의 변동값을 이용하여 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 계산할 수 있다.
이 때, 저항 센싱 구간(R SENSING) 동안 인가되는 데이터 전압(Vdata1, Vdata2)의 레벨은 구동 전압(EVDD)보다 일정 크기 이상 높게 설정함으로써, 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 간단하게 계산할 수 있다.
또한, 저항 센싱 구간(R SENSING) 동안 발광 소자(ED)에 전류가 흐르지 않도록 구동 전압(EVDD)의 레벨은 발광 소자(ED)의 턴-온 레벨보다 낮은 값을 유지하는 것이 바람직하다.
센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 계산하는 단계(S400)는 저항 센싱 구간(R SENSING) 동안 데이터 전압(Vdata)의 변동에 따른 센싱 전압(Vsen)의 변동값을 이용하여 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 계산하는 과정이다.
이 때, 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)은 아래의 수식을 이용하여 계산될 수 있다.
Figure pat00009
여기에서, EVDD는 구동 전압이고, Vsen은 기준 전압 라인을 통해 검출되는 센싱 전압이고, Vgs는 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트-소스 전압이고, Vth는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압이고, Vds는 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인-소스 전압이고, u는 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도이고, Is는 서브픽셀 회로에 흐르는 정전류이고, Rsent는 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값이다.
구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 결정하는 단계(S500)는 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 반영하여 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 결정하는 과정이다.
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값은 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 계산한 수식을 이용해서 결정할 수도 있고, 특성값 센싱 과정에서 기준 전압 라인(RVL)을 통해 검출된 센싱 전압(Vsen)에 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 반영하여 결정될 수도 있을 것이다.
구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 반영하여 보상 영상 데이터(DATA_comp)를 공급하는 단계(S600)는 타이밍 컨트롤러(140)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 반영하여 보상 영상 데이터(DATA_comp)를 결정하고, 이를 데이터 구동 회로(130)에 인가하는 과정이다.
이러한 과정을 통해서, 본 개시의 디스플레이 장치(100)는 센싱 트랜지스터(SENT)의 저항값(Rsent)을 이용하여 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 정확하게 결정하고, 특성값 편차를 정밀하게 보상할 수 있다.
이상에서 설명한 본 개시의 실시예들을 간략하게 설명하면 아래와 같다.
본 개시의 디스플레이 장치(100)는 발광 소자(ED), 구동 트랜지스터(DRT) 및 센싱 트랜지스터(SENT)를 포함하는 복수의 서브픽셀(SP)이 배치된 디스플레이 패널(110)과, 복수의 게이트 라인(GL)을 통해 상기 디스플레이 패널(110)에 복수의 스캔 신호(SCAN)를 공급하는 게이트 구동 회로(120)와, 복수의 데이터 라인(DL)을 통해 상기 디스플레이 패널(110)에 복수의 데이터 전압(Vdata)을 공급하며, 저항 센싱 구간(R SENSING)에 상기 복수의 서브픽셀(SP)에 정전류(Is)를 인가하는 데이터 구동 회로(130)와, 상기 게이트 구동 회로(120) 및 상기 데이터 구동 회로(130)를 제어하며, 상기 저항 센싱 구간(R SENSING)에 검출된 상기 센싱 트랜지스터의 저항값(Rsent)을 이용하여 상기 디스플레이 패널(110)에 보상 영상 데이터(DATA_comp)를 공급하는 타이밍 컨트롤러(140)를 포함할 수 있다.
상기 서브픽셀(SP)은 상기 발광 소자(ED)에 전류를 제공하는 상기 구동 트랜지스터(DRT)와, 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드와 상기 데이터 라인(DL) 사이에 전기적으로 연결된 스위칭 트랜지스터(SWT)와, 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드 또는 드레인 노드와 기준 전압 라인(RVL) 사이에 전기적으로 연결된 상기 센싱 트랜지스터(SENT)와, 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드, 상기 센싱 트랜지스터(SENT)의 소스 노드 또는 드레인 노드 사이에 전기적으로 연결되는 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
상기 데이터 구동 회로(130)는 상기 기준 전압 라인(RVL)에서 검출된 센싱 전압(Vsen)을 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와, 상기 기준 전압 라인(RVL)과 상기 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 사이의 연결을 제어하는 샘플링 스위치(SAM)와, 상기 저항 센싱 구간(R SENSING)에 상기 복수의 서브픽셀(SP)에 정전류(Is)를 인가하는 정전류원(Isource)과, 상기 정전류원(Isource)과 상기 기준 전압 라인(RVL) 사이의 연결을 제어하는 정전류 스위치(SWI)를 포함할 수 있다.
상기 저항 센싱 구간(R SENSING) 동안 상기 구동 트랜지스터(DRT)에 인가되는 구동 전압(EVDD)의 레벨은 상기 발광 소자(ED)의 턴-온 레벨보다 낮게 설정될 수 있다.
상기 저항 센싱 구간(R SENSING) 동안에 인가되는 데이터 전압(Vdata)의 레벨은 상기 구동 전압(EVDD)의 레벨보다 높게 설정될 수 있다.
상기 데이터 전압(Vdata)의 레벨은 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트-소스 전압(Vgs)이 드레인-소스 전압(Vds)보다 5배 이상 크게 설정될 수 있다.
상기 센싱 트랜지스터의 저항값(Rsent)은 상기 저항 센싱 구간(R SENSING) 동안에 인가되는 제 1 레벨의 데이터 전압(Vdata1)과 제 2 레벨의 데이터 전압(Vdata2)에 의해 검출되는 기준 전압 라인(RVL)의 제 1 센싱 전압(Vsen1) 및 제 2 센싱 전압(Vsen2)을 이용하여 계산될 수 있다.
상기 센싱 트랜지스터의 저항값(Rsent)은 아래의 수식을 이용하여 계산될 수 있다.
Figure pat00010
여기에서, EVDD는 구동 전압이고, Vsen은 센싱 전압이고, Vgs는 상기 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전압이고, Vth는 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압이고, Vds는 상기 구동 트랜지스터의 드레인-소스 전압이고, u는 상기 구동 트랜지스터의 이동도이고, Is는 상기 서브픽셀에 흐르는 정전류이고, Rsent는 상기 센싱 트랜지스터의 저항값이다.
상기 타이밍 컨트롤러(140)는 상기 수식을 이용하여, 상기 센싱 트랜지스터의 저항값(Rsent)으로부터 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 계산할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(140)는 상기 저항 센싱 구간(R SENSING)의 이후의 특성값 센싱 구간에서 검출된 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값에 상기 센싱 트랜지스터의 저항값(Rsent)을 반영하여 상기 보상 영상 데이터(DATA_comp)를 결정할 수 있다.
본 개시의 데이터 구동 회로(130)는 발광 소자(ED), 구동 트랜지스터(DRT) 및 센싱 트랜지스터(SENT)를 포함하는 복수의 서브픽셀(SP)이 배치된 디스플레이 패널(110)에 복수의 데이터 전압(Vdata)을 공급하는 구동 회로에 있어서, 기준 전압 라인(RVL)에서 검출된 센싱 전압(Vsen)을 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와, 상기 기준 전압 라인(RVL)과 상기 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 사이의 연결을 제어하는 샘플링 스위치(SAM)와, 저항 센싱 구간(R SENSING)에 상기 복수의 서브픽셀(SP)에 정전류(Is)를 인가하는 정전류원(Isource)과, 상기 정전류원(Isource)과 상기 기준 전압 라인(RVL) 사이의 연결을 제어하는 정전류 스위치(SWI)를 포함할 수 있다.
상기 센싱 트랜지스터의 저항값(Rsent)은 상기 저항 센싱 구간(R SENSING) 동안에 인가되는 제 1 레벨의 데이터 전압(Vdata1)과 제 2 레벨의 데이터 전압(Vdata2)에 의해 검출되는 기준 전압 라인(RVL)의 제 1 센싱 전압(Vsen1) 및 제 2 센싱 전압(Vsen2)을 이용하여 계산될 수 있다.
본 개시의 디스플레이 구동 방법은 발광 소자(ED), 구동 트랜지스터(DRT) 및 센싱 트랜지스터(SENT)를 포함하는 복수의 서브픽셀(SP)이 배치된 디스플레이 패널(110)을 포함하는 디스플레이 구동 방법에 있어서, 상기 센싱 트랜지스터의 저항값(Rsent)을 검출하기 위한 저항 센싱 구간(R SENSING)을 마련하는 단계(S100)와, 상기 저항 센싱 구간(R SENSING) 동안 정전류원(Isource)을 통해 상기 서브픽셀(SP)에 정전류(Is)를 인가하는 단계(S200)와, 상기 데이터 전압(Vdata)을 변화시키면서 기준 전압 라인(RVL)에 형성되는 센싱 전압(Vsen)의 변화를 검출하는 단계(S300)와, 상기 센싱 트랜지스터의 저항값(Rsent)을 계산하는 단계(S400)와, 상기 센싱 트랜지스터의 저항값(Rsent)을 이용해서 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 결정하는 단계(S500)와, 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 반영하여 보상 영상 데이터(DATA_comp)를 공급하는 단계(S600)를 포함할 수 있다.
상기 저항 센싱 구간(R SENSING)은 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 구간 이전에 진행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 디스플레이 장치
110: 디스플레이 패널
120: 게이트 구동 회로
130: 데이터 구동 회로
136: 데이터 전압 출력 회로
140: 타이밍 컨트롤러
150: 파워 관리 집적 회로
160: 메인 파워 관리 회로
170: 세트 보드
200: 호스트 시스템

Claims (20)

  1. 발광 소자, 구동 트랜지스터 및 센싱 트랜지스터를 포함하는 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널;
    복수의 게이트 라인을 통해 상기 디스플레이 패널에 복수의 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동 회로;
    복수의 데이터 라인을 통해 상기 디스플레이 패널에 복수의 데이터 전압을 공급하며, 저항 센싱 구간에 상기 복수의 서브픽셀에 정전류를 인가하는 데이터 구동 회로; 및
    상기 게이트 구동 회로 및 상기 데이터 구동 회로를 제어하며, 상기 저항 센싱 구간에 검출된 상기 센싱 트랜지스터의 저항값을 이용하여 상기 디스플레이 패널에 보상 영상 데이터를 공급하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브픽셀은
    상기 발광 소자에 전류를 제공하는 상기 구동 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 노드와 상기 데이터 라인 사이에 전기적으로 연결된 스위칭 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 소스 노드 또는 드레인 노드와 기준 전압 라인 사이에 전기적으로 연결된 상기 센싱 트랜지스터; 및
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 노드, 및 상기 센싱 트랜지스터의 소스 노드 또는 드레인 노드 사이에 전기적으로 연결되는 스토리지 커패시터를 포함하는 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 구동 회로는
    상기 기준 전압 라인에서 검출된 센싱 전압을 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터;
    상기 기준 전압 라인과 상기 아날로그 디지털 컨버터 사이의 연결을 제어하는 샘플링 스위치;
    상기 저항 센싱 구간에 상기 복수의 서브픽셀에 정전류를 인가하는 정전류원; 및
    상기 정전류원과 상기 기준 전압 라인 사이의 연결을 제어하는 정전류 스위치를 포함하는 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항 센싱 구간 동안 상기 구동 트랜지스터에 인가되는 구동 전압의 레벨은 상기 발광 소자의 턴-온 레벨보다 낮게 설정되는 디스플레이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 저항 센싱 구간 동안에 인가되는 데이터 전압의 레벨은 상기 구동 전압의 레벨보다 높게 설정되는 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 데이터 전압의 레벨은
    상기 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전압이 드레인-소스 전압보다 5배 이상 크게 설정되는 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 트랜지스터의 저항값은
    상기 저항 센싱 구간 동안에 인가되는 제 1 레벨의 데이터 전압과 제 2 레벨의 데이터 전압에 의해 검출되는 기준 전압 라인의 제 1 센싱 전압 및 제 2 센싱 전압을 이용하여 계산되는 디스플레이 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 센싱 트랜지스터의 저항값은
    아래의 수식을 이용하여 계산되는 디스플레이 장치.
    Figure pat00011

    여기에서, EVDD는 구동 전압이고, Vsen은 센싱 전압이고, Vgs는 상기 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전압이고, Vth는 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압이고, Vds는 상기 구동 트랜지스터의 드레인-소스 전압이고, u는 상기 구동 트랜지스터의 이동도이고, Is는 상기 서브픽셀에 흐르는 정전류이고, Rsent는 상기 센싱 트랜지스터의 저항값이다.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 수식을 이용하여, 상기 센싱 트랜지스터의 저항값으로부터 상기 구동 트랜지스터의 이동도를 계산하는 디스플레이 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 저항 센싱 구간의 이후의 특성값 센싱 구간에서 검출된 상기 구동 트랜지스터의 특성값에 상기 센싱 트랜지스터의 저항값을 반영하여 상기 보상 영상 데이터를 결정하는 디스플레이 장치.
  11. 발광 소자, 구동 트랜지스터 및 센싱 트랜지스터를 포함하는 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널에 복수의 데이터 전압을 공급하는 구동 회로에 있어서,
    기준 전압 라인에서 검출된 센싱 전압을 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터;
    상기 기준 전압 라인과 상기 아날로그 디지털 컨버터 사이의 연결을 제어하는 샘플링 스위치;
    저항 센싱 구간에 상기 복수의 서브픽셀에 정전류를 인가하는 정전류원; 및
    상기 정전류원과 상기 기준 전압 라인 사이의 연결을 제어하는 정전류 스위치를 포함하는 데이터 구동 회로.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 센싱 트랜지스터의 저항값은
    상기 저항 센싱 구간 동안에 인가되는 제 1 레벨의 데이터 전압과 제 2 레벨의 데이터 전압에 의해 검출되는 기준 전압 라인의 제 1 센싱 전압 및 제 2 센싱 전압을 이용하여 계산되는 데이터 구동 회로.
  13. 발광 소자, 구동 트랜지스터 및 센싱 트랜지스터를 포함하는 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 구동 방법에 있어서,
    상기 센싱 트랜지스터의 저항값을 검출하기 위한 저항 센싱 구간을 마련하는 단계;
    상기 저항 센싱 구간 동안 정전류원을 통해 상기 서브픽셀에 정전류를 인가하는 단계;
    상기 데이터 전압을 변화시키면서 기준 전압 라인에 형성되는 센싱 전압의 변화를 검출하는 단계;
    상기 센싱 트랜지스터의 저항값을 계산하는 단계;
    상기 센싱 트랜지스터의 저항값을 이용해서 상기 구동 트랜지스터의 특성값을 결정하는 단계; 및
    상기 구동 트랜지스터의 특성값을 반영하여 보상 영상 데이터를 공급하는 단계를 포함하는 디스플레이 구동 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 저항 센싱 구간은
    상기 구동 트랜지스터의 특성값 센싱 구간 이전에 진행되는 디스플레이 구동 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 저항 센싱 구간 동안 상기 구동 트랜지스터에 인가되는 구동 전압의 레벨은 상기 발광 소자의 턴-온 레벨보다 낮게 설정되는 디스플레이 구동 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 저항 센싱 구간 동안에 인가되는 데이터 전압의 레벨은 상기 구동 전압의 레벨보다 높게 설정되는 디스플레이 구동 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 데이터 전압의 레벨은
    상기 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전압이 드레인-소스 전압보다 5배 이상 크게 설정되는 디스플레이 구동 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 센싱 트랜지스터의 저항값을 계산하는 단계는
    아래의 수식을 이용하여 계산되는 디스플레이 구동 방법.
    Figure pat00012

    여기에서, EVDD는 구동 전압이고, Vsen은 센싱 전압이고, Vgs는 상기 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전압이고, Vth는 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압이고, Vds는 상기 구동 트랜지스터의 드레인-소스 전압이고, u는 상기 구동 트랜지스터의 이동도이고, Is는 상기 서브픽셀에 흐르는 정전류이고, Rsent는 상기 센싱 트랜지스터의 저항값이다.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 특성값을 결정하는 단계는
    상기 수식을 이용하여, 상기 센싱 트랜지스터의 저항값으로부터 상기 구동 트랜지스터의 이동도를 계산하는 디스플레이 구동 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 보상 영상 데이터는
    상기 저항 센싱 구간의 이후의 특성값 센싱 구간에서 검출된 상기 구동 트랜지스터의 특성값에 상기 센싱 트랜지스터의 저항값을 반영하여 결정되는 디스플레이 구동 방법.
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