KR20230102109A - 게이트 구동부 및 이를 이용한 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예에 의한 게이트 구동부 및 이를 포함한 표시 장치가 개시된다. 실시예에 따른 게이트 구동부는 이전 신호 전달부로부터 캐리 신호가 인가되는 캐리 라인을 경유하여 종속적으로 연결되고, 게이트 신호를 출력하는 다수의 신호 전달부들을 포함하고, 상기 게이트 신호는 데이터 라인을 연결하기 위한 스캔 신호와 픽셀 구동 전압라인을 연결하기 위한 발광 제어 신호를 포함하고, 상기 다수의 신호 전달부들은 상기 픽셀 회로의 전기적 특성이 센싱되는 구간 동안 미리 정해진 데이터 라인을 경유하는 픽셀 회로들에 스캔 신호를 인가하여 센싱 영역을 선택하고, 상기 센싱 영역의 미리 정해진 개수의 픽셀 회로들마다 순차적으로 발광 제어 신호의 전압을 하이 전압 레벨로 인가하여 센싱하기 위한 블록을 선택한다.

Description

게이트 구동부 및 이를 이용한 표시 장치{GATE DRIVER AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 게이트 구동부 및 이를 이용한 표시 장치에 관한 것이다.
표시장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 전계 발광 표시장치(Electroluminescence Display), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display: FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP) 등이 있다.
전계 발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기 발광 표시장치와 유기 발광 표시장치로 나뉘어진다. 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)의 유기 발광 표시장치는 스스로 발광하는 자발광 소자 예를 들어, 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 이용하여 입력 영상을 재현한다. 유기 발광 표시장치는 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
표시장치 중 일부 예컨대, 액정 표시장치나 유기 발광 표시장치에는 복수의 서브 픽셀을 포함하는 표시 패널, 표시 패널을 구동하는 구동 신호를 출력하는 구동부 및 표시패널 또는 구동부에 공급할 전원을 생성하는 전원 공급부 등이 포함된다. 구동부에는 표시패널에 스캔 신호, 발광 제어 신호 등의 게이트 신호를 공급하는 게이트 구동부 및 표시패널에 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부 등이 포함된다.
이러한 표시장치는 표시 패널에 형성된 복수의 서브 픽셀들에 구동 신호 예컨대, 게이트 신호 및 데이터 신호 등이 공급되면, 선택된 서브 픽셀이 빛을 투과시키거나 빛을 직접 발광을 하게 됨으로써 영상을 표시할 수 있다.
이때, 서브 픽셀들 각각은 발광 소자에 흐르는 전류를 제어하는 구동 TFT와 전류를 스위칭하는 하나 이상의 스위치 TFT를 포함한다. 이러한 구동 TFT의 장시간 구동 등에 의한 열화가 발생할 수 있는데 이러한 열화를 보상하기 위해 전류 센싱 기반 보상 방식이 적용되고 있다. 하지만 전류 센싱 기반의 보상 방식은 하나의 블록에 데이터를 기입한 후 전류량을 센싱한 후에 다음 블록에 데이터를 기입한 후 전류량을 센싱하는 과정을 반복하기 때문에 전체 블록을 센싱하는데 필요한 센싱 시간이 길어지는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 필요성 및/또는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 센싱 시간을 감소시킬 수 있도록 한 게이트 구동부 및 이를 포함한 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 게이트 구동부는 이전 신호 전달부로부터 캐리 신호가 인가되는 캐리 라인을 경유하여 종속적으로 연결되고, 게이트 신호를 출력하는 다수의 신호 전달부들을 포함하고, 상기 게이트 신호는 데이터 라인을 연결하기 위한 스캔 신호와 픽셀 구동 전압라인을 연결하기 위한 발광 제어 신호를 포함하고, 상기 다수의 신호 전달부들은 상기 픽셀 회로의 전기적 특성이 센싱되는 구간 동안 미리 정해진 데이터 라인을 경유하는 픽셀 회로들에 스캔 신호를 인가하여 센싱 영역을 선택하고, 상기 센싱 영역의 미리 정해진 개수의 픽셀 회로들마다 순차적으로 발광 제어 신호의 전압을 하이 전압 레벨로 인가하여 센싱하기 위한 블록을 선택할 수 있다.
본 발명은 센싱 모드 구동 시 데이터 라인을 따라 컬럼 방향으로 센싱 영역을 선택한 후 센싱 영역 내 블록 단위로 발광 제어 신호를 순차적으로 인가하여 전류를 센싱하도록 함으로써, 센싱 시간 또는 센싱 택트 타임을 크게 단축시킬 수 있고 정합성을 개선할 수 있다.
본 발명은 픽셀 구동 전압이 인가되는 전원 라인에 흐르는 전류가 발광 소자를 우회하는 경로로 전류 패스를 형성하기 때문에, 발광 소자의 발광을 억제할 수 있고, 이로 인해 시인성 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시패널의 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 외부 보상 회로에 연결된 픽셀 회로를 보여주는 회로도이다.
도 4 내지 도 8은 실시예에 따른 센싱 회로의 동작 원리를 설명하기 위한 도면들이다.
도 9a 내지 도 9b는 전체 센싱 시간을 비교 설명하기 위한 도면들이다.
도 10a 내지 도 10d는 블록의 형태를 다양하게 변경하는 경우를 보여주는 도면들이다.
도 11a 내지 도 11d는 센싱 영역을 선택하는 원리를 설명하기 위한 도면들이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 게이트 구동부의 시프트 레지스터를 보여주는 도면이다.
도 13은 실시예에 따른 센싱 구동부의 신호 전달부를 나타내는 도면이다.
도 14는 실시예에 따른 EM 구동부의 신호 전달부를 나타내는 도면이다.
도 15는 도 14에 도시된 신호 전달부의 출력 신호를 보여주는 파형도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
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 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
실시예 설명에서, 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되지만, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
여러 실시예들의 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 표시패널의 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(100), 표시패널(100)의 픽셀들에 픽셀 데이터를 기입(write)하기 위한 표시패널 구동부, 및 픽셀들과 표시패널 구동부의 구동에 필요한 전원을 발생하는 전원부(140)를 포함한다.
표시패널(100)은 X축 방향의 길이, Y축 방향의 폭 및 Z축 방향의 두께를 가지는 장방형 구조의 표시패널일 수 있다. 표시패널(100)은 화면 상에서 입력 영상을 표시하는 픽셀 어레이를 포함한다. 픽셀 어레이는 복수의 데이터 라인들(102), 데이터 라인들(102)과 교차되는 복수의 게이트 라인들(103), 및 매트릭스 형태로 배치되는 픽셀들을 포함한다. 표시패널(100)은 픽셀들에 공통으로 연결된 전원 라인들을 더 포함할 수 있다. 전원 라인들은 픽셀 구동 전압(ELVDD)이 인가되는 전원 라인, 초기화 전압(Vinit)이 인가되는 전원 라인, 기준 전압(Vref)이 인가되는 전원 라인, 저전위 전원 전압(ELVSS)이 인가되는 전원 라인을 포함할 수 있다. 이러한 전원 라인은 픽셀들에 공통으로 연결된다.
픽셀 어레이는 복수의 픽셀 라인들(L1~Ln)을 포함한다. 픽셀 라인들(L1~Ln) 각각은 표시패널(100)의 픽셀 어레이에서 라인 방향(X)을 따라 배치된 1 라인의 픽셀들을 포함한다. 1 픽셀 라인에 배치된 픽셀들은 게이트 라인들(103)을 공유한다. 데이터 라인 방향을 따라 컬럼 방향(Y)으로 배치된 서브 픽셀들은 동일한 데이터 라인(102)을 공유한다. 1 수평 기간(1H)은 1 프레임 기간을 픽셀 라인들(L1~Ln)의 총 개수로 나눈 시간이다.
표시패널(100)은 비투과형 표시패널 또는 투과형 표시패널로 구현될 수 있다. 투과형 표시패널은 화면 상에 영상이 표시되고 배경의 실물이 보이는 투명 표시장치에 적용될 수 있다.
표시패널은 플렉시블 표시패널로 제작될 수 있다. 플렉시블 표시패널은 플라스틱 기판을 이용하는 OLED 패널로 구현될 수 있다. 플라스틱 OLED 패널의 픽셀 어레이와 발광 소자는 백 플레이트(Back plate) 상에 접착된 유기 박막 필름 상에 배치될 수 있다.
픽셀들(101) 각각은 컬러 구현을 위하여 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀로 나뉘어질 수 있다. 픽셀들 각각은 백색 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다. 서브 픽셀들 각각은 픽셀 회로를 포함한다. 이하에서 픽셀은 서브 픽셀과 같은 의미로 해석될 수 있다. 픽셀 회로 각각은 데이터 라인과 게이트 라인들 그리고 전원 라인들에 연결된다.
픽셀들은 리얼(real) 컬러 픽셀과, 펜타일(pentile) 픽셀로 배치될 수 있다. 펜타일 픽셀은 미리 설정된 픽셀 렌더링 알고리즘(pixel rendering algorithm)을 이용하여 컬러가 다른 두 개의 서브 픽셀들을 하나의 픽셀(101)로 구동하여 리얼 컬러 픽셀 보다 높은 해상도를 구현할 수 있다. 픽셀 렌더링 알고리즘은 픽셀들 각각에서 부족한 컬러 표현을 인접한 픽셀에서 발광된 빛의 컬러로 보상할 수 있다.
표시패널(100)의 화면 상에 터치 센서들이 배치될 수 있다. 터치 센서들은 온-셀(On-cell type) 또는 애드 온 타입(Add on type)으로 표시패널의 화면 상에 배치되거나 픽셀 어레이(AA)에 내장되는 인-셀(In-cell type) 터치 센서들로 구현될 수 있다.
표시패널(100)은 단면 구조에서 볼 때, 도 2에 도시된 바와 같이 기판(10) 상에 적층된 회로층(12), 발광 소자층(14), 및 봉지층(encapsulation layer)(16)을 포함할 수 있다.
회로층(12)은 데이터 라인, 게이트 라인, 전원 라인 등의 배선들에 연결된 픽셀 회로, 게이트 라인들에 연결된 게이트 구동부(GIP) 등을 포함할 수 있다. 회로층(12)의 배선과 회로 소자들은 복수의 절연층들과, 절연층을 사이에 두고 분리된 둘 이상의 금속층, 그리고 반도체 물질을 포함한 액티브층을 포함할 수 있다.
발광 소자층(14)은 픽셀 회로에 의해 구동되는 발광 소자(EL)를 포함할 수 있다. 발광 소자(EL)는 적색(R) 발광 소자, 녹색(G) 발광 소자, 및 청색(B) 발광 소자를 포함할 수 있다. 발광 소자층(14)은 백색 발광 소자와 컬러 필터를 포함할 수 있다. 발광 소자층(14)의 발광 소자들(EL)은 유기막 및 보호막을 포함한 보호층에 의해 덮여질 수 있다.
봉지층(16)을 회로층(12)과 발광 소자층(14)을 밀봉하도록 상기 발광 소자층(14)을 덮는다. 봉지층(16)은 유기막과 무기막이 교대로 적층된 멀티 절연막 구조일 수도 있다. 무기막은 수분이나 산소의 침투를 차단한다. 유기막은 무기막의 표면을 평탄화한다. 유기막과 무기막이 여러 층들로 적층되면, 단일 층에 비해 수분이나 산소의 이동 경로가 길어져 발광 소자층(14)에 영향을 주는 수분과 산소의 침투가 효과적으로 차단될 수 있다.
봉지층(16) 상에 형성된 터치 센서층이 배치될 수 있다. 터치 센서층은 터치 입력 전후에 용량(capacitance)의 변화를 바탕으로 터치 입력을 센싱하는 정전 용량 방식의 터치 센서들을 포함할 수 있다. 터치 센서층은 터치 센서들의 용량을 형성하는 금속 배선 패턴들과 절연막들을 포함할 수 있다. 금속 배선 패턴들 사이에 터치 센서의 용량이 형성될 수 있다. 터치 센서층 상에 편광판이 배치될 수 있다. 편광판은 터치 센서층과 회로층(12)의 금속에 의해 반사된 외부 광의 편광을 변환하여 시인성과 명암비를 향상시킬 수 있다. 편광판은 선편광판과 위상지연필름이 접합된 편광판 또는 원편광판으로 구현될 수 있다. 편광판 상에 커버 글래스(Cover glass)가 접착될 수 있다.
표시패널(100)은 봉지층(16) 상에 적층된 터치 센서층과, 컬러 필터층을 더 포함할 수 있다. 컬러 필터층은 적색, 녹색, 및 청색 컬러 필터와, 블랙 매트릭스 패턴을 포함할 수 있다. 컬러 필터층은 회로층과 터치 센서층으로부터 반사된 빛의 파장 일부를 흡수하여 편광판의 역할을 대신하고 색순도를 높일 수 있다. 이 실시예는 편광판에 비하여 광 투과율이 높은 컬러 필터층(20)을 표시패널에 적용하여 표시패널(PNL)의 광투과율을 향상시키고 표시패널(PNL)의 두께와 유연성을 개선할 수 있다. 컬러 필터층 상에 커버 글래스가 접착될 수 있다.
전원부(140)는 직류-직류 변환기(DC-DC Converter)를 이용하여 표시패널(100)의 픽셀 어레이와 표시패널 구동부의 구동에 필요한 직류(DC) 전원을 발생한다. 직류-직류 변환기는 차지 펌프(Charge pump), 레귤레이터(Regulator), 벅 변환기(Buck Converter), 부스트 변환기(Boost Converter) 등을 포함할 수 있다. 전원부(140)는 도시하지 않은 호스트 시스템으로부터 인가되는 직류 입력 전압의 레벨을 조정하여 감마 기준 전압(VGMA), 게이트 온 전압(VGH, VEH). 게이트 오프 전압(VGL, VEL), 픽셀 구동 전압(ELVDD), 저전위 전원 전압(ELVSS), 기준 전압(Vref), 초기화 전압(Vinit), 애노드 전압(Vano) 등의 정전압(또는 직류 전압)을 발생할 수 있다. 감마 기준 전압(VGMA)은 데이터 구동부(110)에 공급된다. 게이트 온 전압(VGH, VEH)과 게이트 오프 전압(VGL, VEL)은 게이트 구동부(120)에 공급된다. 픽셀 구동 전압(ELVDD), 저전위 전원 전압(ELVSS), 기준 전압(Vref), 초기화 전압(Vinit), 애노드 전압(Vano) 등의 정전압은 픽셀들에 공통으로 공급된다.
표시패널 구동부는 타이밍 콘트롤러(Timing controller, TCON)(130)의 제어 하에 표시패널(100)의 픽셀들에 입력 영상의 픽셀 데이터를 기입한다.
표시패널 구동부는 데이터 구동부(110)와 게이트 구동부(120)를 포함한다. 표시패널 구동부는 데이터 구동부(110)와 데이터 라인들(102) 사이에 배치된 디멀티플렉서 어레이(112)를 더 포함할 수 있다.
디멀티플렉서 어레이(112)는 복수의 디멀티플렉서(De-multiplexer, DEMUX)를 이용하여 데이터 구동부(110)의 채널들을 출력된 데이터 전압을 데이터 라인들(102)에 순차적으로 공급한다. 디멀티플렉서는 표시패널(100) 상에 배치된 다수의 스위치 소자들을 포함할 수 있다. 디멀티플렉서가 데이터 구동부(110)의 출력 단자들과 데이터 라인들(102) 사이에 배치되면 데이터 구동부(110)의 채널 개수가 감소될 수 있다. 디멀티플렉서 어레이(112)는 생략될 수 있다.
표시패널 구동부는 터치 센서들을 구동하기 위한 터치 센서 구동부를 더 포함할 수 있다. 터치 센서 구동부는 도면에서 생략되어 있다. 데이터 구동부와 터치 센서 구동부는 하나의 드라이브 IC(Integrated Circuit)에 집적될 수 있다. 모바일 기기나 웨어러블 기기에서 타이밍 콘트롤러(130), 전원부(140), 데이터 구동부(110), 터치 센서 구동부 등은 하나의 드라이브 IC에 집적될 수 있다.
표시패널 구동부는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 저속 구동 모드(Low speed driving mode)로 동작할 수 있다. 저속 구동 모드는 입력 영상을 분석하여 입력 영상이 미리 설정된 시간 동안 변화가 없을 때 표시장치의 소비 전력을 줄이기 위하여 설정될 수 있다. 저속 구동 모드는 정지 영상이 일정 시간 이상 입력될 때 픽셀들의 리프레쉬 레이트(Refresh rate)를 낮춤으로써 표시패널 구동부와 표시패널(100)의 소비 전력을 줄일 수 있다. 저속 구동 모드는 정지 영상이 입력될 때에 한정되지 않는다. 예컨대, 표시장치가 대기 모드로 동작하거나, 사용자 명령 또는 입력 영상이 소정 시간 이상 표시패널 구동 회로에 입력되지 않을 때 표시패널 구동 회로는 저속 구동 모드로 동작할 수 있다.
데이터 구동부(110)는 DAC(Digital to Analog Converter)를 이용하여 매 프레임 기간마다 타이밍 콘트롤러(130)로부터 디지털 신호로 수신되는 입력 영상의 픽셀 데이터를 감마 보상 전압으로 변환하여 데이터 전압을 발생한다. 감마 기준 전압(VGMA)은 분압회로를 통해 계조별 감마 보상 전압으로 분압되어 DAC에 공급된다. 데이터 전압은 데이터 구동부(110)의 채널들 각각에서 출력 버퍼를 통해 출력된다.
게이트 구동부(120)는 픽셀 어레이의 TFT 어레이 및 배선들과 함께 표시패널(100)의 회로층(12)에 직접 형성되는 GIP(Gate in panel) 회로로 구현될 수 있다. GIP 회로는 표시패널(100)의 비표시 영역인 베젤 영역(Bezel, BZ) 상에 배치되거나 입력 영상이 재현되는 픽셀 어레이 내에 분산 배치될 수 있다. 게이트 구동부(120)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 게이트 신호를 게이트 라인들(103)로 순차적으로 출력한다. 게이트 구동부(120)는 시프트 레지스터(Shift register)를 이용하여 게이트 신호를 시프트시킴으로써 그 신호들을 게이트 라인들(103)에 순차적으로 공급할 수 있다. 게이트 신호는 스캔 펄스, 발광 제어 펄스(이하, "EM 펄스"라 함), 초기화 펄스, 센싱 펄스를 포함할 수 있다.
게이트 구동부(120)의 시프트 레지스터는 타이밍 콘트롤러(130)로부터의 스타트 펄스(start pulse)와 시프트 클럭(Shift clock)에 응답하여 게이트 신호의 펄스를 출력하고, 시프트 클럭 타이밍에 맞추어 그 펄스를 시프트한다.
타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템으로부터 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(DATA)와, 그와 동기되는 타이밍 신호를 수신한다. 타이밍 신호는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 클럭(CLK) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등을 포함할 수 있다. 데이터 인에이블신호(DE)를 카운트하는 방법으로 수직 기간과 수평 기간을 알 수 있기 때문에 수직 동기신호(Vsync)와 수평 동기신호(Hsync)는 생략될 수 있다. 데이터 인에이블신호(DE)는 1 수평 기간(1H)의 주기를 갖는다.
호스트 시스템은 TV(Television) 시스템, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 네비게이션 시스템, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 모바일 기기, 웨어러블 기기, 차량 시스템 중 어느 하나일 수 있다. 호스트 시스템은 비디오 소스로부터의 영상 신호를 표시패널(100)의 해상도에 맞게 스케일링하여 타이밍 신호와 함께 타이밍 콘트롤러(13)에 전송할 수 있다.
타이밍 콘트롤러(130)는 노말 구동 모드(Normal driving mode)에서 입력 프레임 주파수를 i 배 체배하여 입력 프레임 주파수Хi(i는 자연수) Hz의 프레임 주파수로 표시패널 구동부의 동작 타이밍을 제어할 수 있다. 입력 프레임 주파수는 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이며, PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 50Hz이다. 타이밍 콘트롤러(130)는 저속 구동 모드에서 픽셀들의 리프레쉬 레이트를 낮추기 위하여 프레임 주파수를 1Hz ~ 30Hz 사이의 주파수로 낮추어 표시패널 구동부의 구동 주파수를 낮출 수 있다.
타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템으로부터 수신된 타이밍 신호(Vsync, Hsync, DE)를 바탕으로서 데이터 구동부(110)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호, 디멀티플렉서 어레이(112)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어 신호, 게이트 구동부(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호를 발생한다. 타이밍 콘트롤러(130)는 표시패널 구동부의 동작 타이밍을 제어하여 데이터 구동부(110), 디멀티플렉서 어레이(112), 터치 센서 구동부, 및 게이트 구동부(120)를 동기시킨다.
타이밍 콘트롤러(130)로부터 출력된 게이트 타이밍 제어신호의 전압 레벨은 도시하지 않은 레벨 시프터(Level shifter)를 통해 게이트 온 전압(VGH 및 VEH)과 게이트 오프 전압(VGL, VEL)으로 변환되어 게이트 구동부(120)에 공급될 수 있다. 레벨 시프터는 게이트 타이밍 제어신호의 로우 레벨 전압(low level voltage)을 게이트 오프 전압(VGL, VEL)으로 변환하고, 게이트 타이밍 제어신호의 하이 전압 레벨(high level voltage)을 게이트 온 전압(VGH, VEH)으로 변환한다. 게이트 타이밍 신호는 스타트 펄스와 시프트 클럭을 포함한다.
표시패널(100)의 제조 공정에서 초래되는 공정 편차와 소자 특성 편차로 인하여 픽셀들 간에 구동 소자의 전기특성에서 차이가 있을 수 있고 이러한 차이는 픽셀들의 구동 시간이 경과됨에 따라 더 커질 수 있다. 픽셀들 간에 구동 소자의 전기적 특성 편차를 보상하기 위해, 유기 발광 표시장치에 내부 보상 기술 또는 외부 보상 기술이 적용될 수 있다. 내부 보상 기술은 픽셀 회로 각각에 구현된 내부 보상 회로를 이용하여 서브 픽셀별로 구동 소자의 문턱 전압을 샘플링하여 그 문턱 전압만큼 구동 소자의 게이트-소스간 전압(Vgs)을 보상한다. 외부 보상 기술은 외부 보상 회로를 이용하여 구동 소자들의 전기적 특성에 따라 변하는 구동 소자의 전류 또는 전압을 실시간 센싱한다. 외부 보상 기술은 픽셀 별로 센싱된 구동 소자의 전기적 특성 편차(또는 변화)만큼 입력 영상의 픽셀 데이터(디지털 데이터)를 변조함으로써 픽셀들 각각에서 구동 소자의 전기적 특성 편차(또는 변화)를 실시간 보상한다. 표시패널 구동부는 외부 보상 기술 및/또는 내부 보상 기술을 이용하여 픽셀들을 구동할 수 있다.
도 3은 본 발명의 외부 보상 회로에 연결된 픽셀 회로를 보여주는 회로도이다.
도 3을 참조하면, 픽셀 회로는 발광 소자(EL), 발광 소자(EL)에 전류를 공급하는 구동 소자(DT), 발광 제어 신호(EM)에 응답하여 픽셀 구동 전압라인(41)을 연결하는 제1 스위치 소자(M01), 스캔 신호(SCAN)에 응답하여 데이터 라인(40)을 연결하는 제2 스위치 소자(M02), 구동 소자(DT)의 게이트 전극에 연결된 커패시터(Cst), 센싱 신호(SENSE)에 응답하여 기준 전압 라인(43)을 연결하는 제3 스위치 소자(M03), 초기화 신호(INIT)에 응답하여 초기화 전압 라인(44)을 연결하는 제4 스위치 소자(M04)를 포함한다.
픽셀 구동 전압 즉, 고전위 전압(EVDD)은 고전위 전압 라인(41)을 통해 구동 소자(DT)의 제1 전극에 인가된다. 구동 소자(DT)는 게이트-소스간 전압(Vgs)에 따라 발광 소자(EL)에 전류를 공급하여 발광 소자(EL)를 구동한다. 발광 소자(EL)는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이의 순방향 전압이 문턱 전압 이상일 때 턴-온되어 발광한다. 발광 소자(EL)의 캐소드 전극에는 저전위 전압(ELVSS)이 인가된다. 커패시터(Cst)는 구동 소자(DT)의 게이트 전극과 제2 전극 사이에 연결되어 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)을 유지한다.
제1 스위치 소자(M01)는 게이트 라인으로부터 인가되는 발광 제어 신호(EM)의 게이트 온 전압에 따라 턴-온되어 픽셀 구동 전압라인(41)을 제1 노드(n1)에 연결한다.
제2 스위치 소자(M02)는 게이트 라인으로부터 인가되는 스캔 신호(SCAN)의 게이트 온 전압에 따라 턴-온되어 데이터 라인(40)을 구동 소자(DT)의 게이트 전극과 커패시터(Cst)에 연결한다.
제3 스위치 소자(M03)는 센싱 신호(SENSE)에 응답하여 기준 전압(Vref)을 인가한다. 기준 전압(VpreR)은 기준 전압 라인(43)을 통해 픽셀 회로에 인가된다.
제4 스위치 소자(M04)는 초기화 신호(INIT)의 게이트 온 전압에 따라 턴-온되어 초기화 전압라인(44)을 구동 소자(DT)의 게이트 전극과 커패시터(Cst)에 연결한다.
발광 소자(EL)는 OLED로 구현될 수 있다. OLED는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL) 및 전자주입층(EIL) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 스위치 소자들(M01, MO2)은 n 채널 Oxide TFT로 구현될 수 있다.
이때, 센싱 모드에서 구동 소자(DT)의 채널을 통해 흐르는 전류 또는 구동 소자(DT)와 발광 소자(EL) 사이의 전압이 기준 전압 라인(43)을 통해 센싱된다. 기준 전압 라인(43)을 통해 흐르는 전류는 적분기를 통해 전압으로 변환되고 아날로그-디지털 변환기(Analog-to-digital converter, ADC)를 통해 디지털 데이터로 변환된다. 이 디지털 데이터는 구동 소자(DT)의 문턱 전압 또는 이동도 정보를 포함한 센싱 데이터이다. 센싱 데이터는 데이터 연산부로 전송된다. 데이터 연산부는 아날로그-디지털 변환기로부터의 센싱 데이터를 입력 받아 센싱 데이터를 바탕으로 선택된 보상값을 픽셀 데이터에 더하거나 곱하여 픽셀들의 구동 편차와 열화를 보상할 수 있다.
도 4 내지 도 8은 실시예에 따른 센싱 회로의 동작 원리를 설명하기 위한 도면들이다.
도 4를 참조하면, 표시패널(PNL)에 COF(Chip on Film)가 접착될 수 있다. COF는 드라이브 IC(SIC)를 포함하고, 소스 PCB(SPCB)를 표시패널(PNL)에 연결한다. 드라이브 IC(SIC)는 데이터 구동부를 포함한다.
타이밍 콘트롤러(130)와 전원부(150)는 콘트롤 PCB(CPCB) 상에 실장될 수 있다. 콘트롤 PCB(CPCB)는 가요성 회로 필름 예를 들어, FPC(flexible printed circuit)를 통해 소스 PCB(SPCB)에 연결될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(130)는 전술한 기준 전압 제어부를 포함하여 표시패널(PNL)로부터의 감지된 기준 전압(Vref_sensed)과 전원부(150)로부터 출력되는 기준 전압(Vref)을 비교한 결과를 바탕으로 전원부(150)로부터 출력되는 기준 전압(Vref)을 조정할 수 있다.
전원부(150)로부터 출력되는 기준 전압(Vref)은 FPC, 소스 PCB(SPCB) 및 COF를 경유하여 표시패널(PNL)에 공급될 수 있다. 따라서, 표시패널(PNL)에서 기준 전압(Vref) 인입부(IN)는 드라이브 IC(SIC)와 가깝다.
표시패널(PNL) 상의 기준 전압 라인(REFL)은 COF, SPCB, 및 FPC를 경유하여 을 전원부(150)에 연결할 수 있다. 기준 전압 라인들(REFL)은 쇼팅바(shorting bar, SB)에 의해 그룹화될 수 있다. 쇼팅바는 표시패널(PNL) 상의 일측에 형성되되, 드라이브 IC(SIC)의 내부가 아닌 표시패널 상에 LOG(Line of Glass) 배선으로 형성될 수 있다. 표시패널(PNL) 상의 모든 픽셀들에 연결된 기준 전압 라인들(REFL)은 쇼팅바에 연결될 수 있다.
센싱부(160)는 파워 오프 후 센싱 모드 구동 시 고전위 전압(EVDD)이 인가되는 픽셀 전원 라인에 흐르는 전류를 센싱한다. 센싱부(160)는 센싱한 전류를 타이밍 콘트롤러(130)에 제공한다.
도 5를 참조하면, 센싱부는 픽셀 전원 라인에 연결된 저항, 저항에 연결된 ADC를 포함할 수 있다. 센싱부는 픽셀 전원 라인과 저항 사이에 연결된 스위치를 더 포함할 수 있다. 스위치는 디스플레이 모드에서는 턴-오프되고, 센싱 모드에서 턴-온 된다.
디스플레이 모드에서 스위치(SW)가 턴-오프되면 고전위 전압(EVDD)이 픽셀 전원 라인을 통해 픽셀(PXL)에 인가된다. 센싱 모드에서 스위치(SW)가 턴-온되면 고전위 전압이 픽셀 전원 라인과 저항(R)을 거쳐 픽셀에 인가되고, 저항에 흐르는 전류가 센싱된다.
도 6a를 참조하면, 실시예에서는 센싱 모드 구동 시 제1 스위치 소자(M01)에 발광 제어 신호(EM)의 게이트 온 전압을 인가하고, 제2 스위치 소자(M02)에스캔 신호(SCAN)의 게이트 온 전압을 인가하고 제3 스위치 소자(M03)에 센싱 신호(SENSE)의 게이트 온 전압을 인가한다. 제1, 제2 및 제3 스위치 소자(M01, M02, M03)에 게이트 온 전압이 인가되고 턴-온 되어 픽셀 구동 전압라인(41)에 흐르는 전류가 발광 소자로 흐르지 않고 기준 전압 라인(43)으로 흐르게 하는 전류 패스를 형성한다.
따라서 실시예는 센싱 모드 구동 시 발광 소자를 발광시키지 않으면서 전류 센싱이 가능할 수 있고, 발광 소자의 발광이 억제되어 시인성 문제를 해결할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 실시예에서는 센싱 모드 구동 시 제1 스위치 소자(M01)에 발광 제어 신호(EM)의 게이트 오프 전압을 인가하기 때문에 제2 및 제3 스위치 소자(M01, M02, M03)에 게이트 온 전압이 인가되고 턴-온 되더라도 픽셀 구동 전압라인(41)에 전류가 흐르지 않게 한다.
이처럼 픽셀 회로는 센싱 모드 구동 시 발광 제어 신호(EM)에 의해 선택될 수 있다. 즉, 선택된 픽셀 회로에만 전류가 흐르게 하여 흐르는 전류량을 측정할 수 있다.
도 7을 참조하면, 센싱부는 미리 정해진 개수의 픽셀들을 포함하는 블록 단위로 전류를 센싱한다. 여기서 블록은 라인 방향(X)의 픽셀들과 컬럼 방향(Y)의 픽셀들의 개수가 동일한 정사각 형상일 수 있는데, 예컨대, 30pixels × 30pixels일 수 있다. 블록은 정사각 형상에 한정되지 않고 다양한 형상으로 구현될 수 있다.
센싱부는 블록 단위로 전류를 센싱하되, 미리 정해진 순서대로 각 블록에 흐르는 전류를 센싱한다. 각 블록들에 포함된 화소들의 특성 및 열화 정도에 따라 다른 전류가 센싱된다.
블록 단위로 전류를 센싱하는 방식은 픽셀 단위로 전류를 센싱하는 방식에 비해 전체 센싱 시간이 단축될 수 있고, 간단한 구조로 구현하는 것이 가능할 수 있다.
실시예에서는 라인 방향(X)으로 각 블록에 흐르는 전류를 센싱하는 것이 아니라 컬럼 방향(Y)으로 각 블록에 흐르는 전류를 센싱하여 택트 타임(tack time) 및 정합성을 개선하고자 한다.
도 8을 참조하면, 실시예에서는 블록 단위로 전류를 센싱하기 위한 픽셀 구조를 보여준다. 표시패널 상의 모든 픽셀들에는 기준 전압 라인과 고전위 전압 라인이 공유되도록 연결되고, 데이터 전압 라인이 컬럼 방향(Y)의 픽셀들에 각각 연결된다.
따라서 기준 전압과 고전위 전압이 표시패널 상의 모든 픽셀들에 인가되더라도 데이터 인가 여부에 따라 센싱이 이루어지는 블록을 선택하는 것이 가능할 수 있다. 예컨대, 센싱이 이루어지는 제1 블록(ONBLK)에 있는 모든 픽셀에 화이트 데이터가 인가되고, 센싱이 이루어지는 않는 제2 블록(OFFBLK)에 있는 모든 픽셀에 블랙 데이터가 인가된다.
여기서는 표시패널 상의 하나의 블록에 화이트 데이터가 인가되는 동안 나머지 블록들에는 블랙 데이터가 인가된다.
센싱이 이루어지는 제1 블록에 있는 모든 픽셀에 화이트 데이터가 인가되면, 센싱부가 픽셀 구동 전압 라인에 흐르는 전류를 센싱한다. 이때 픽셀 구동 전압 라인에 흐르는 전류는 블록 단위의 큰 값이기 때문에 센싱부에는 적분기가 필요하지 않다.
도 9a 내지 도 9b는 전체 센싱 시간을 비교 설명하기 위한 도면들이다.
도 9a를 참조하면, 실시예에서는 센싱 모드 구동 시 컬럼 방향(Y)으로 각 블록에 센싱 데이터 즉, 화이트 데이터를 인가하고, 각 블록에 흐르는 전류를 센싱할 수 있다.
이때, 총 센싱 시간 Ttotal은 다음의 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.
[수학식 1]
Ttotal = [Taddressing + (Tsensing × N_Vblock) × N_subpxl × N_Hblock
여기서, Taddressing는 센싱 데이터를 인가하는 시간이고, Tsensing는 각 블록에 흐르는 전류를 센싱하는 시간이고, N_Vblock는 컬럼 방향(Y)으로 위치하는 블록 개수이고, N_subpxl는 서브 픽셀의 개수이고, N_Hblock는 라인 방향(X)으로 위치하는 블록 개수이다.
예컨대, 전체 블록의 개수는 36×64이고, 각 블록의 픽셀 개수는 30×30이고, FHD 120hz RGB인 경우, 총 센싱 시간 Ttotal은 [8.33ms + (2ms × 36)] × 3 × 64 = 15.42 초가 된다.
도 9b를 참조하면, 비교예에서는 센싱 모드 구동 시 라인 방향(X)으로 각 블록에 센싱 데이터 즉, 화이트 데이터를 인가하고, 각 블록에 흐르는 전류를 센싱할 수 있다.
이때, 총 센싱 시간 Ttotal은 다음의 수학식 2와 같이 정의할 수 있다.
[수학식 2]
Ttotal = (Taddressing + Tsensing) × N_subpxl × N_Hblock × N_Vblock
예컨대, 전체 블록의 개수는 36×64이고, 각 블록의 픽셀 개수는 30×30이고, FHD 120hz RGB인 경우, 총 센싱 시간 Ttotal은 (8.33ms + 2ms) × 3 × 64 X 36 = 71.4 초가 된다.
구분 비교예 실시예
Addressing Taddressing×N_Hblock×N_Vblock Taddressing×N_Hblock
Sensing N_Hblock×N_Vblock×Tsensing
상기 표 1과 같이 실시예와 비교예는 어드레싱 시간에서 많은 차이가 나고 있기 때문에 실시예는 비교예보다 총 센싱 시간이 크게 감소하는 것을 확인할 수 있다.
도 10a 내지 도 10d는 블록의 형태를 다양하게 변경하는 경우를 보여주는 도면들이다.
도 10a 내지 도 10b를 참조하면, 센싱하고자 하는 블록의 크기를 변경하는 경우를 보여주고 있다. 이때, 블록의 크기에 따라 택트 타임이 단축될 수 있는데 다음의 [표 2]와 같다.
블록 크기별 택트 타임(sec)
블록 비교예 실시예
10×10 649 129
20×20 161 34
30×30 71 15
60×60 18 4
도 10c 내지 도 10d를 참조하면, 데이터가 인가되는 블록의 개수를 변경하는 것이 가능할 수 있다. 예컨대, 컬럼 방향(Y)의 블록들마다 데이터 전압이 인가되거나 컬럼 방향(Y)의 블록들을 다수의 그룹으로 구분하여 각 그룹 단위로 데이터 전압이 인가될 수 있다.이와 같이 동일한 블록 크기 기준에서는 비교예 대비 택트 타임을 단출시킬 수 있고, 동일한 택트 타임 기준에서는 블록 크기를 작게 할 수 있어 정합성 증가로 이어진다. 따라서 실시예에서는 전류 센싱을 위한 다양한 구성이 가능하되, 택트 타임, 블록 크기, 정합성 등을 고려하여 최적의 구성으로 설계 변경이 가능할 수 있다.
도 11a 내지 도 11d는 센싱 영역을 선택하는 원리를 설명하기 위한 도면들이다.
도 11a를 참조하면, 실시예에서 데이터 라인을 따라 수직 방향 또는 컬럼 방향(Y)으로 센싱하고자 하는 센싱 영역(M1)의 픽셀들에는 센싱 데이터 즉, 화이트 데이터를 인가하고, 센싱하지 않는 미센싱 영역(M2~M8)의 픽셀들에는 블랙 데이터를 인가할 수 있다.
실시예에서는 데이터를 인가하여 센싱하고자 하는 센싱 영역을 선택할 수 있다. 이렇게 선택된 센싱 영역에 포함된 블록들마다 전류를 센싱할 수 있다.
도 11b를 참조하면, 센싱 영역에 포함된 블록들 중 하나의 블록 단위로 전류를 센싱해야 하는데, 이때, 발광 제어 신호를 이용하여 블록을 선택할 수 있다.
실시예에서는 데이터 라인을 따라 컬럼 방향(Y)으로 배치된 센싱 영역(M1)에 포함된 각 블록들(N1~N6)을 선택하기 위한 발광 제어 신호를 순차적으로 인가할 수 있다.
도 11c를 참조하면, 센싱 영역(M1)에 포함된 첫번째 블록(N1)이 선택된 경우, 첫번째 블록(N1)에는 발광 제어 신호의 하이 전압 레벨이 인가되어 픽셀 구동 전압(EVDD)이 구동 소자를 통해 흐르고, 두번째 블록부터 여섯번째 블록(N2~N6)까지에는 발광 제어 신호의 로우 전압 레벨이 순차적으로 인가될 수 있다.
이때, 센싱하고자 하는 블록 그룹 내 첫번째 블록의 각 서브 픽셀들은 도 3과 같은 회로로 구현되어, 제1 스위치 소자가 발광 제어 신호의 하이 전압 레벨에 의해 턴-온되어, 픽셀 구동 전압(EVDD)이 인가되어 전류 패스를 형성할 수 있다.
반면, 센싱하고자 하는 센싱 영역 내 나머지 블록들의 각 서브 픽셀들은 도 3과 같은 회로로 구현되어, 제1 스위치 소자가 발광 제어 신호의 로우 전압 레벨에 의해 턴-오프되기 때문에, 픽셀 구동 전압(EVDD)이 인가되지 못해 전류 패스를 형성하지 못한다.
도 11d를 참조하면, 어드레싱 구간 이후에 센싱 구간 동안 센싱하고자 하는 센싱 영역 내 블록들(N1, N2, N3, N4, N5, N6)은 순차적으로 구동되어 전류를 센싱할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 게이트 구동부의 시프트 레지스터를 보여주는 도면이고, 도 13은 실시예에 따른 센싱 구동부의 신호 전달부를 나타내는 도면이고, 도 14는 실시예에 따른 EM 구동부의 신호 전달부를 나타내는 도면이고, 도 15는 도 14에 도시된 신호 전달부의 출력 신호를 보여주는 파형도이다.
도 12를 참조하면, 실시예에 따른 게이트 구동부(120)는 캐리 신호가 전송되는 캐리 라인을 경유하여 종속적으로 연결된 다수의 신호 처리부들(ST1, ST2, ST3, ST4, ST5)을 포함한다.
타이밍 콘트롤러(130)는 게이트 구동부(120)에 입력되는 스타트 펄스(Vst)를 이용하여 게이트 구동부의 출력 신호(EMOUT)의 폭 및 멀티 출력(Multi-output)을 조절할 수 있다.
신호 처리부들(ST1, ST2, ST3, ST4, ST5) 각각은 스타트 펄스 또는 이전 홀수번째 또는 짝수번째 신호 처리부로부터 출력되는 캐리 신호와 클럭 신호(CLK1, CLK2, CLK3, CLK4)를 입력 받는다. 제1 신호 처리부(ST1)는 스타트 펄스(Vst)에 따라 구동되기 시작하고, 그 이외의 신호 처리부들(ST2, ST3, ST4, ST5)은 이전 홀수번째 또는 짝수번째 신호 처리부로부터의 캐리 신호를 입력 받아 구동되기 시작한다.
도 13을 참조하면, 실시예에 따른 센싱 구동부의 각 신호 전달부는 제1 회로부(10), 제2 회로부(20)를 포함한다. 제1 회로부(10)는 제1 제어 노드(이하, “Q 노드”라 함)와 제2 제어 노드(이하, “Qb 노드”라 함)를 충전 또는 방전시킨다.
이때, 제1 회로부(10)는 Q 노드(Q)와 Qb 노드(Qb)의 충방전을 제어하는 역할을 하는 제어 회로와 Q 노드(Q(n))의 전압을 반전하여 Qb 노드(Qb(n))에 인가하는 인버터 회로(Inverter circuit)를 포함한다. 인버터 회로는 Qb 노드 충전부와, Qb 노드 방전부를 포함한다.
제2 회로부(20)는 Q 노드(Q)와 Qb 노드(Qb)의 전위에 대응하여 센싱 신호들(SEOUT(n))을 출력한다.
제2 회로부(20)는 센싱 신호들(SEOUT(n))을 출력하는 제1 버퍼 트랜지스터들(T1, T2)을 포함한다. 제1 버퍼 트랜지스터들(T1, T2)은 Q 노드(Q)의 전위를 기반으로 턴-온하는 제1 풀업 트랜지스터(T1)와 Qb노드(Qb)의 전위를 기반으로 턴-온하는 제1 풀다운 트랜지스터(T2)로 구분된다. 제1 풀업 트랜지스터(T1)는 Q 노드(Q)에 게이트 전극이 연결되고 클록신호라인(SECLK(n))에 제1전극이 연결되고 제1 출력단(SEOUT(n))에 제2전극이 연결된다. 제1 풀다운 트랜지스터(T2)는 Qb노드(Qb)에 게이트 전극이 연결되고 제1 출력단(SEOUT(n))에 제1전극이 연결되고 저전위 전압라인(SEGVSS0)에 제2전극이 연결된다. 제1 버퍼 트랜지스터들(T1, T2)은 클록신호라인(SECLK(n))을 통해 인가된 클록신호와 저전위 전압라인(GVSS0)을 통해 인가된 저전위 전압을 기반으로 센싱 신호들(SEOUT(n))을 출력한다.
이때, 도 6a와 같이 실시예에서는 센싱 모드 구동 시 전류 패스가 발광 소자를 우회하여 형성되도록 센싱 신호의 전압이 하이 전압 레벨을 유지하도록 설정한다. 예컨대, 실시예에서는 센싱 모드 구동 시 클록신호라인(SECLK(n))과 저전위 전압라인(SEGVSS0)에 인가되는 전압이 하이 전압 레벨이 되도록 설정할 수 있다.
도 14를 참조하면, 실시예에 따른 게이트 구동부의 각 신호 전달부는 제1 회로부(11), 제2 회로부(21)를 포함한다. 제1 회로부(10)는 제1 제어 노드(이하, “Q 노드”라 함)와 제2 제어 노드(이하, “Qb 노드”라 함)를 충전 또는 방전시킨다.
이때, 제1 회로부(11)는 Q 노드(Q)와 Qb 노드(Qb)의 충방전을 제어하는 역할을 하는 제어 회로와 Q 노드(Q(n))의 전압을 반전하여 Qb 노드(Qb(n))에 인가하는 인버터 회로(Inverter circuit)를 포함한다. 인버터 회로는 Qb 노드 충전부와, Qb 노드 방전부를 포함한다.
제2 회로부(21)는 Q 노드(Q)와 Qb 노드(Qb)의 전위에 대응하여 발광 제어 신호들(EMOUT(n))을 출력한다.
제2 회로부(21)는 발광 제어 신호들(EMOUT(n))을 출력하는 제1 버퍼 트랜지스터들(T1, T2)을 포함한다. 제1 버퍼 트랜지스터들(T1, T2)은 Q 노드(Q)의 전위를 기반으로 턴-온하는 제1 풀업 트랜지스터(T1)와 Qb노드(Qb)의 전위를 기반으로 턴-온하는 제1 풀다운 트랜지스터(T2)로 구분된다. 제1 풀업 트랜지스터(T1)는 Q 노드(Q)에 게이트 전극이 연결되고 클록신호라인(EMCLK(n))에 제1전극이 연결되고 제1 출력단(EMOUT(n))에 제2전극이 연결된다. 제1 풀다운 트랜지스터(T2)는 Qb노드(Qb)에 게이트 전극이 연결되고 제1 출력단(EMOUT(n))에 제1전극이 연결되고 저전위 전압라인(GVSS0)에 제2전극이 연결된다. 제1 버퍼 트랜지스터들(T1, T2)은 클록신호라인(EMCLK(n))을 통해 인가된 클록신호와 저전위 전압라인(GVSS0)을 통해 인가된 저전위 전압을 기반으로 발광 제어 신호들(EMOUT(n))을 출력한다.
도 15를 참조하면, 신호 처리부들(ST1, ST2, ST3, ST4, ST5) 각각은 클럭 신호의 타이밍에 맞추어 스타트 펄스 또는 이전 신호 처리부로부터의 출력되는 캐리 신호를 시프트시켜 발광 제어 신호를 순차적으로 출력한다. 이때, 실시예에서는 신호 처리부들이 블록 단위로 발광 제어 신호를 순차적으로 출력할 수 있다.
여기서는 하나의 블록에 5개의 픽셀 라인이 포함되는 경우를 일예로 보여준다.
예컨대, 제1 센싱 구간(①)에서 제1 블록에 연결된 신호 전달부들로부터 클럭 신호(EMCLK)에 따라 하이 전압 레벨의 발광 제어 신호가 인가되고, 제2 센싱 구간(②)에서 제2 블록에 연결된 신호 전달부들로부터 클럭 신호(EMCLK)에 따라 하이 전압 레벨의 발광 제어 신호가 인가될 수 있다.
제1 블록에 인가되는 발광 제어 신호는 제1 센싱 구간에서 클럭 신호의 라이징 에지에 따라 하이 전압 레벨이 인가되고, 제2 센싱 구간에서 클럭 신호의 라이징 에지에 따라 로우 전압 레벨이 인가될 수 있다. 즉, 신호 전달부로부터의 발광 제어 신호는 해당 블록의 전류량을 센싱하는 구간 동안에만 하이 전압 레벨로 인가될 수 있다.
따라서 도 6a 내지 도 6b와 같이 실시예에서는 센싱 모드 구동 시 센싱 영역 중 선택된 블록에 위치하는 픽셀 회로에는 발광 제어 신호의 전압이 하이 전압 레벨로 인가되고, 선택되지 않은 블록에 위치하는 픽셀 회로에는 발광 제어 신호의 전압이 로우 전압 레벨로 인가되도록 함으로써 발광 제어 신호에 의해 블록을 선택할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 표시패널
110: 데이터 구동부
120: 게이트 구동부
130: 타이밍 콘트롤러
140: 레벨 시프터
200: 호스트 시스템
400: 전원부

Claims (14)

  1. 이전 신호 전달부로부터 캐리 신호가 인가되는 캐리 라인을 경유하여 종속적으로 연결되고, 게이트 신호를 출력하는 다수의 신호 전달부들을 포함하고,
    상기 게이트 신호는 데이터 라인을 연결하기 위한 스캔 신호와 픽셀 구동 전압라인을 연결하기 위한 발광 제어 신호를 포함하고,
    상기 다수의 신호 전달부들은,
    상기 픽셀 회로의 전기적 특성이 센싱되는 구간 동안 미리 정해진 데이터 라인을 경유하는 픽셀 회로들에 스캔 신호를 인가하여 센싱 영역을 선택하고,
    상기 센싱 영역의 미리 정해진 개수의 픽셀 회로들마다 순차적으로 발광 제어 신호의 전압을 하이 전압 레벨로 인가하여 센싱하기 위한 블록을 선택하는, 게이트 구동부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구간은 제1 구간과 제2 구간을 포함하고,
    상기 제2 구간에 출력된 상기 발광 제어 신호의 전압이 하이 전압 레벨이 되면, 상기 제1 구간에 출력된 발광 제어 신호의 전압이 로우 전압 레벨이 되는, 게이트 구동부.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 구간에 출력된 상기 발광 제어 신호는,
    클럭 신호의 라이징 에지에 따라 상기 하이 전압 레벨이 인가되는, 게이트 구동부.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 구간에 출력된 발광 제어 신호는,
    클럭 신호의 라이징 에지에 따라 상기 로우 전압 레벨이 인가되는, 게이트 구동부.
  5. 복수의 데이터 라인들, 상기 데이터 라인들과 교차되는 복수의 게이트 라인들, 서로 다른 정전압이 인가되는 복수의 전원 라인들, 및 복수의 픽셀 회로들이 배치된 표시패널;
    상기 데이터 라인들에 픽셀 데이터의 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부; 및
    상기 게이트 라인들에 게이트 신호를 공급하는 게이트 구동부를 포함하고,
    상기 게이트 구동부는 이전 신호 전달부로부터 캐리 신호가 인가되는 캐리 라인을 경유하여 종속적으로 연결되고, 게이트 신호를 출력하는 다수의 신호 전달부들을 포함하고,
    상기 게이트 신호는 데이터 라인을 연결하기 위한 스캔 신호와 픽셀 구동 전압라인을 연결하기 위한 발광 제어 신호를 포함하고,
    상기 다수의 신호 전달부들은,
    상기 픽셀 회로의 전기적 특성이 센싱되는 구간 동안 미리 정해진 데이터 라인을 경유하는 픽셀 회로들에 스캔 신호를 인가하여 센싱 영역을 선택하고,
    상기 센싱 영역의 미리 정해진 개수의 픽셀 회로들마다 순차적으로 발광 제어 신호의 전압을 하이 전압 레벨로 인가하여 센싱하기 위한 블록을 선택하는, 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구간은 제1 구간과 제2 구간을 포함하고,
    상기 제2 구간에 출력된 상기 발광 제어 신호의 전압이 하이 전압 레벨이 되면, 상기 제1 구간에 출력된 발광 제어 신호의 전압이 로우 전압 레벨이 되는, 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 구간에 출력된 상기 발광 제어 신호는,
    클럭 신호의 라이징 에지에 따라 상기 하이 전압 레벨이 인가되는, 표시 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 구간에 출력된 상기 발광 제어 신호는,
    클럭 신호의 라이징 에지에 따라 상기 로우 전압 레벨이 인가되는, 표시 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 픽셀 회로들 각각은,
    픽셀 구동 전압이 인가되는 제1 전극, 발광 제어 신호가 인가되는 게이트 전극, 제1 노드에 연결된 제2 전극을 포함하는 제1 스위치 소자;
    상기 제1 노드에 연결된 제1 전극, 제2 노드에 연결된 게이트 전극, 제3 노드에 연결된 제2 전극을 포함한 구동 소자;
    데이터 전압이 인가되는 제1 전극, 스캔 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제2 노드에 연결된 제2 전극을 포함하는 제2 스위치 소자;
    상기 제3 노드에 연결된 제1 전극, 센싱 신호가 인가되는 게이트 전극, 기준 전압이 인가되는 제2 전극을 포함하는 제3 스위치 소자;
    상기 제3 노드에 연결된 애노드 전극과, 저전위 전원 전압이 인가되는 캐소드 전극을 포함하는 발광 소자; 및
    상기 제2 노드와 상기 제3 노드 사이에 연결된 커패시터를 포함하는 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 데이터 전압은 화이트 데이터 전압과 블랙 데이터 전압을 포함하고,
    상기 픽셀 회로의 전기적 특성이 센싱되는 동안 미리 정해진 데이터 라인을 경유하는 경우, 상기 제2 스위치 소자와 상기 제3 스위치 소자가 턴-온되고, 상기 화이트 데이터 전압이 인가되는, 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 픽셀 회로의 전기적 특성이 센싱되는 동안 미리 정해진 데이터 라인을 경유하지 않는 경우, 상기 제2 스위치 소자와 상기 제3 스위치 소자가 턴-온되고, 상기 블랙 데이터 전압이 인가되는, 표시 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 발광 제어 신호의 하이 전압 레벨이 인가되는 경우, 상기 제1 스위치 소자가 턴-온되어, 상기 픽셀 구동 전압이 상기 제1 노드에 인가하는, 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 발광 제어 신호의 로우 전압 레벨이 인가되는 경우, 상기 제1 스위치 소자가 턴-오프되어, 상기 픽셀 구동 전압이 차단되는, 표시 장치.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 데이터 구동부, 상기 게이트 구동부, 상기 픽셀 회로들을 포함하는 패널 내 모든 트랜지스터는 n 채널 타입의 산화물 반도체를 포함한 Oxide TFT로 구현되는, 표시 장치.
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