KR20230112181A - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

표시 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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문경업
안종엽
이현준
최보람
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 장치가 제공된다. 표시 장치는 복수의 화소, 복수의 광 센서, 복수의 화소에 연결되는 발광 배선, 발광 배선에 연결되는 발광 구동부를 구비하고, 발광 구동부는, 복수의 화소가 영상을 표시하는 제1 모드에서 제1 프레임 주파수를 갖는 제1 발광 신호를 출력하고, 복수의 광 센서를 이용하여 광을 감지하는 제2 모드에서 제2 프레임 주파수를 갖는 제2 발광 신호를 출력하며, 제2 프레임 주파수는 제1 프레임 주파수와 상이하다.

Description

표시 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICEAND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 발명이다.
표시 장치 및 그 구동 방법은 화면을 표시하는 장치로서, TV, 모니터뿐만 아니라, 휴대용 스마트 폰이나 태블릿 PC 등으로 사용되고 있다. 휴대용 표시 장치의 경우 표시 장치에 다양한 기능이 함께 구비된다. 카메라, 지문 센서 등이 그 예이다.
한편, 최근에는 헬스케어 산업이 각광을 받으면서, 보다 간편하게 건강에 관한 생체 정보를 취득하기 위한 방법들이 개발되고 있다. 예를 들어, 오실로메트릭 방식의 전통적인 맥박 측정 장치를 휴대가 간편한 전자 제품으로 변경하려는 시도가 그것이다. 그러나, 전자식 맥박 측정 장치는 그 자체로 독립된 광원, 센서, 디스플레이를 필요로 하며, 별도로 휴대하여야 하는 불편함이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 맥파 신호의 파형 왜곡을 방지할 수 있는 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소, 복수의 광 센서, 상기 복수의 화소에 연결되는 발광 배선, 상기 발광 배선에 연결되는 발광 구동부를 구비하고, 상기 발광 구동부는, 상기 복수의 화소가 영상을 표시하는 제1 모드에서 제1 프레임 주파수를 갖는 제1 발광 신호를 출력하고, 상기 복수의 광 센서를 이용하여 광을 감지하는 제2 모드에서 제2 프레임 주파수를 갖는 제2 발광 신호를 출력하며, 상기 제2 프레임 주파수는 상기 제1 프레임 주파수와 상이하다.
상기 제2 프레임 주파수는 상기 제1 프레임 주파수보다 높을 수 있다.
표시 장치는 상기 복수의 화소에 연결되는 스캔 배선 및 데이터 배선, 및 상기 스캔 배선에 연결되는 스캔 구동부 및 상기 데이터 배선에 연결되는 데이터 구동부를 포함하는 표시 구동부를 더 포함하고, 상기 표시 구동부는 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드에서 상기 제1 프레임 주파수의 표시 제어 신호를 출력한다.
상기 제2 프레임 주파수는 상기 제1 프레임 주파수보다 높을 수 있다.
상기 제1 프레임 주파수는 60Hz 내지 120Hz이고, 상기 제2 프레임 주파수는 100Hz 내지 240Hz일 수 있다.
표시 장치는 상기 제1 모드에서 제1 발광 제어 신호를 상기 발광 구동부에 출력하고, 상기 제2 모드에서 제2 발광 제어 신호를 상기 발광 구동부에 출력하는 발광 제어부를 더 포함한다.
표시 장치는 상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드를 지시하는 모드 제어 신호를 상기 발광 제어부에 출력하는 맥파 제어부를 더 포함한다.
상기 맥파 제어부는 상기 광 센서로부터 수신된 맥파 신호를 이용하여 맥박을 측정하는 맥파 수신부를 포함할 수 있다.
상기 맥파 수신부는 상기 광 센서로부터 전기적 신호를 제공받아 수광 데이터를 결정하는 수광 데이터 결정부, 상기 수광 데이터를 이용하여 맥파 신호를 생성하는 맥파 신호 생성부, 및 상기 맥파 신호를 이용하여 맥박을 측정하는 맥파 측정부를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소, 복수의 광 센서, 상기 복수의 화소에 연결되는 스캔 배선과 발광 배선, 상기 스캔 배선에 연결되는 스캔 구동부, 및 상기 발광 배선에 연결되는 발광 구동부를 구비하고, 상기 스캔 구동부는 상기 복수의 광 센서를 이용하여 광을 감지하는 맥파 측정 모드에서 제1 프레임 주파수를 갖는 스캔 신호를 상기 스캔 배선에 출력하고, 상기 발광 구동부는 상기 맥파 측정 모드에서 상기 제1 프레임 주파수와 상이한 제2 프레임 주파수를 갖는 발광 신호를 상기 발광 배선에 출력한다.
상기 제2 프레임 주파수는 상기 제1 프레임 주파수보다 높을 수 있다.
상기 발광 구동부는 상기 맥파 측정 모드에서 제1 프레임 주파수를 갖는 제2 발광 신호를 출력할 수 있다.
표시 장치는 상기 복수의 화소가 영상을 표시하는 제1 모드에서 제1 발광 제어 신호를 상기 발광 구동부에 출력하고, 상기 맥파 측정 모드에서 제2 발광 제어 신호를 상기 발광 구동부에 출력하는 발광 제어부를 더 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 일반 화소 및 맥파 표시 화소, 상기 일반 화소에 연결되는 제1 발광 배선, 상기 맥파 표시 화소에 연결되는 논리곱 회로, 및 상기 논리곱 회로에 연결되는 제2 발광 배선과 제3 발광 배선을 구비하고, 상기 논리곱 회로는 상기 제2 발광 배선의 제2 발광 신호와 상기 제3 발광 배선의 제3 발광 신호가 모두 게이트 온 전압을 갖는 경우, 게이트 온 전압을 출력한다.
표시 장치는 광 센서, 및 상기 일반 화소 및 상기 맥파 표시 화소가 영상을 표시하는 제1 모드에서 상기 제2 발광 신호를 제1 프레임 주파수로 출력하고, 상기 광 센서를 이용하여 광을 감지하는 제2 모드에서 상기 제2 발광 신호를 상기 제1 프레임 주파수보다 높은 제2 프레임 주파수로 출력하는 발광 구동부를 더 구비한다.
상기 발광 구동부는, 상기 제1 모드와 상기 제2 모드에서 상기 제3 발광 신호를 상기 게이트 온 전압으로 출력할 수 있다.
상기 발광 구동부는, 상기 제1 모드에서 상기 제3 발광 신호를 상기 제1 프레임 주파수로 출력하고, 상기 제2 모드에서 상기 제3 발광 신호를 상기 게이트 온 전압으로 출력할 수 있다.
상기 발광 구동부는, 상기 제1 모드와 상기 제2 모드에서 상기 제1 발광 배선의 제1 발광 신호를 상기 제1 프레임 주파수로 출력할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법은 제1 모드에서 제1 프레임 주파수에 기초하여 복수의 화소에 제1 발광 신호를 출력하는 단계, 제2 모드에서 상기 제1 프레임 주파수와 상이한 제2 프레임 주파수에 기초하여 복수의 화소에 제2 발광 신호를 출력하는 단계, 상기 제2 모드에서 사용자로부터 반사된 광을 감지하는 단계, 상기 제2 모드에서 감지한 광을 기초로 맥파 신호를 산출하는 단계, 및 상기 제2 모드에서 상기 맥파 신호를 기초로 맥박을 산출하는 단계를 포함한다.
상기 제2 프레임 주파수는 상기 제1 프레임 주파수보다 높을 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치 및 그 구동 방법에 의하면, 일반 영상을 표시하는 제1 모드와 맥파를 측정하는 제2 모드에서 프레임 주파수를 상이하게 함으로써, 맥파 신호의 파형 왜곡을 방지할 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 패널, 표시 회로 보드, 표시 구동 회로, 및 터치 구동 회로를 보여주는 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치에서 맥박을 측정하는 모습을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 블록도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 표시층의 화소들의 배치도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 화소 및 광 센서를 보여주는 회로도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 표시 장치의 발광 동작을 나타내는 개략도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치의 수광 동작을 설명하는 개략도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 맥파 측정의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 일 실시예에 따른 표시 장치의 맥박 측정 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 표시 장치의 발광 제어 신호를 나타내는 타이밍도다.
도 14는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 발광 동작을 나타내는 개략도이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 발광 제어 신호를 나타내는 타이밍도다.
도 16은 일 실시예에 따른 화소의 예시적인 단면도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 18 내지 도 20은 다른 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 21은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 발광 동작을 나타내는 개략도이다.
도 22는 또 다른 실시예에 따른 화소 회로를 보여주는 회로도이다.
도 23는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 발광 제어 신호를 나타내는 타이밍도다.
도 24은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 25는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 26는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
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.
소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 표시 패널, 표시 회로 보드, 표시 구동 회로, 및 터치 구동 회로를 보여주는 평면도이다. 도 3는 일 실시예에 따른 표시 장치에서 맥박을 측정하는 모습을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(10)는 동영상이나 정지영상을 표시한다. 표시 장치(10)의 예는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 스마트폰, 휴대 전화기, 태블릿 PC, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), 텔레비전, 게임기, 손목 시계형 전자 기기, 헤드 마운트 디스플레이, 퍼스널 컴퓨터의 모니터, 노트북 컴퓨터, 자동차 내비게이션, 자동차 계기판, 디지털 카메라, 캠코더, 외부 광고판, 전광판, 각종 의료 장치, 각종 검사 장치, 냉장고나 세탁기 등과 같은 표시부를 포함하는 다양한 가전 제품, 사물 인터넷 장치 등을 포함할 수 있다.
표시 장치(10)는 화면을 구성하는 빛을 제공하는 표시 패널(100)을 포함할 수 있다. 표시 패널(100)의 예는 유기 발광 표시 패널(OLED), 무기 발광 표시 패널(inorganic EL), 퀀텀닷 발광 표시 패널(QED), 마이크로 LED 표시 패널(micro-LED), 나노 LED 표시 패널(nano-LED), 플라즈마 표시 패널(PDP), 전계 방출 표시 패널(FED), 음극선 표시 패널(CRT)등의 자발광 표시 패널뿐만 아니라, 액정 표시 패널(LCD), 전기 영동 표시 패널(EPD) 등의 수광 표시 패널을 포함할 수 있다. 이하에서는 표시 패널(100)로서 유기 발광 표시 패널을 예로 하여 설명하며, 특별한 구분을 요하지 않는 이상 실시예에 적용된 유기 발광 표시 패널을 단순히 표시 패널(100)로 약칭할 것이다. 그러나, 실시예가 유기 발광 표시 패널에 제한되는 것은 아니고, 기술적 사상을 공유하는 범위 내에서 상기 열거된 또는 본 기술분야에 알려진 다른 표시 패널이 적용될 수도 있다.
표시 패널(100)이 외부로 빛을 제공하는 방향은 표시 패널(100)의 두께 방향이다. 표시 패널(100)은 빛을 제공하는 방향에 따라 전면 표시 패널, 배면 표시 패널 및 양면 표시 패널로 구분될 수 있다. 여기서, "전면"은 표시 패널(100)의 기판(110)에 대해 빛을 제공하는 소자, 예컨대 발광 소자가 위치하는 방향이고, "배면"은 기판(110)에 대해 발광 소자가 위치하는 방향의 반대 방향을 의미한다.
표시 장치(10)는 표시 패널(100) 상부에 배치된 윈도우 부재(200) 및 표시 패널(100) 하부에 배치된 커버 부재(300)를 더 포함할 수 있다. 윈도우 부재(200)와 커버 부재(300)는 평면도상 표시 패널(100)보다 더 큰 크기를 가질 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 표시 장치(10)는 표시 패널(100), 표시 구동부(600), 표시 회로 보드(111), 및 맥파 제어부(700)를 포함할 수 있다.
표시 장치(10)는 표시 영역(DPA)과 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다.
표시 영역(DPA)은 직사각형의 평면 형상을 가질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니고 정사각형, 마름모, 원형, 타원형 등과 같은 다양한 평면 형상을 가질 수도 있다.
표시 영역(DPA)은 화면이 표시되는 표시 영역을 포함한다. 표시 영역(DPA)은 표시 영역과 완전히 중첩될 수 있다. 표시 영역에는 영상을 표시하는 복수의 화소(PX)가 배치될 수 있다. 각 화소(PX)는 발광 소자(도 8의 'EL')를 포함할 수 있다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DPA)의 주변에 배치될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DPA)을 전부 또는 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 비표시 영역(NDA)에는 표시 영역(DPA)에 신호를 인가하거나, 표시 영역(DPA)에서 검출된 신호를 전달하는 신호 배선이 배치될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 장치(10)의 베젤 영역에 상응할 수 있다. 도면에서는 직사각형 형상의 표시 영역(DPA)의 모든 변 주변에 비표시 영역(NDA)이 배치된 경우를 예시하였지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 일부의 변 주변에는 비표시 영역(NDA)이 배치되지 않을 수도 있다. 또는, 비표시 영역(NDA)이 표시 영역(DPA)의 배면으로 절곡되어 표시 영역(DPA)과 두께 방향으로 중첩하는 것과 같은 방식으로 평면도상 비표시 영역(NDA)이 생략되어 보일 수도 있다.
표시 영역(DPA)은 맥파를 측정하는 맥파 측정 모드의 경우, 일반 활성 영역(NPXR), 맥파 표시 영역(DPA) 및 맥파 측정 영역(APXR)을 포함할 수 있다. 맥파를 측정하기 위해 발광하는 화소(PX)의 활성 영역은 맥파 표시 영역(BPXR)으로 정의되고, 광 센서(PS)의 활성 영역은 맥박 측정 영역(APXR)으로 정의될 수 있다. 또한, 영상을 표시하는 표시 모드의 경우 및/또는 맥파 측정 모드의 경우, 표시 영역(DPA)에 영상 데이터를 표시하기 위해 발광되는 화소(PX)의 화소 영역은 일반 활성 영역(NPXR)으로 정의될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 표시 모드를 제1 모드로 지시하고, 맥파 측정 모드를 제2 모드로 지시하기로 한다.
구체적으로, 맥파 표시 영역(BPXR)은 제1 모드와 제2 모드에서 광을 발광하는 영역일 수 있다. 맥파 측정 영역(APXR)은 제2 모드에서 입사광의 광량이나 파장 등을 감지하는 영역일 수 있다. 맥파 측정 영역(APXR)은 제2 모드의 맥파 표시 영역(BPXR)에서 발광한 광으로부터 사용자의 손가락(OBJ)에 반사된 광을 감지하여, 맥파를 측정할 수 있다. 이 경우, 제2 모드에서 맥파 측정 영역(APXR)의 광 센서(PS)가 복수의 화소(PX)의 발광하는 프레임 주파수에 대응하여 맥파를 측정할 수 있다.
맥파 측정 영역(APXR)은 표시 영역(DPA)과 중첩할 수 있다. 예를 들어, 맥파 측정 영역(APXR)은 표시 영역(DPA) 내에서 맥파 측정을 위해 필요한 한정된 영역에만 배치될 수 있다. 도 2와 같이, 맥파 측정 영역(APXR)이 맥파 표시 영역(BPXR)을 둘러싸도록 배치되고, 맥파 표시 영역(BPXR)은 평면도상 원형으로 형성되고, 맥파 측정 영역(APXR)은 이를 감싸는 도우넛 형상을 갖을 수 있다. 이 경우, 맥파 측정 영역(APXR)은 표시 영역의 일부와는 중첩하지만, 표시 영역의 다른 일부와는 비중첩할 수 있다. 다른 예를 들어, 맥파 측정 영역(APXR)은 표시 영역(DPA)과 완전히 동일한 영역으로 정의될 수 있다. 이 경우, 표시 영역(DPA)의 전면이 맥파 측정을 위한 영역으로 활용될 수 있다.
맥파 측정 영역(APXR)은 광에 반응하는 복수의 광 센서(PS)가 배치될 수 있다. 각 광 센서(PS)는 입사되는 광을 감지하여 이를 전기적인 신호로 변환하는 광전 변환 소자(도 8의 'PD')를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제2 모드에서 광 센서(PS)에 수광되는 빛은 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)로부터 유래한 빛, 일반 활성 영역(NPXR)의 화소로부터 유래한 빛 및/또는 화소(PX)와 무관하게 외부로부터 입사한 빛(외광)을 포함할 수 있다. 맥박 측정의 과정에서는 사용자가 손가락(OBJ)을 윈도우 부재(200)의 상면에 근접 배치하므로, 광 센서(PS)에 입사하는 빛은 주로 화소(PX)로부터 유래한다. 이중, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)는 광 센서(PS)에 인접 배치되어 있고 그 휘도도 일반 활성 영역(NPXR)의 화소에 비해 더 크므로, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)로부터 발광되어 사용자 손가락(OBJ)으로부터 반사한 빛의 양이 광 센서(PS)의 수광량을 결정하는 역할을 할 수 있다.
표시 패널(100)은 표시 영역(DPA)과 비표시 영역(NDA)의 일측으로부터 돌출된 서브 영역(SBA)을 포함할 수 있다. 표시 패널(100)의 서브 영역(SBA)에는 표시 회로 보드(111), 표시 구동부(600), 및 맥파 제어부(700)가 부착될 수 있다.
표시 구동부(600)는 복수의 화소(PX) 및/또는 복수의 광 센서(PS)를 구동할 수 있다. 표시 구동부(600)는 표시 패널(100)을 구동하기 위한 데이터 신호, 전원 전압, 게이트 제어 신호, 및 발광 제어 신호를 출력할 수 있다. 표시 구동부(600)는 데이터 라인에 데이터 전압을 공급할 수 있다. 표시 구동부(600)는 전원 라인에 전원 전압을 공급하며, 스캔 구동부(610)에 스캔 제어 신호(SCS)를 공급할 수 있다. 표시 구동부(600)는 발광 프레임 주파수에 따른 발광 제어 신호를 발광 라인에 공급할 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(100)의 복수의 화소(PX)는 입력에 따른 영상을 표시하기 위해 제1 프레임 주파수에 따른 제1 발광 제어 신호를 복수의 화소(PX)에 공급할 수 있다.
표시 구동부(600)는 서브 영역(SBA) 상에 부착될 수 있다. 또한, 표시 구동부(600)는 집적 회로(Integrated Circuit, IC)로 형성되어 COP(Chip on Plastic) 방식 또는 COG(Chip on Glass) 방식으로 표시 패널(100) 상에 실장될 수 있다.
표시 회로 보드(111) 상에는 맥파 제어부(700)가 배치될 수 있다. 맥파 제어부(700)는 집적회로로 형성되어 표시 회로 보드(111)의 상면에 부착될 수 있다. 또는, 표시 구동부(600)와 맥파 제어부(700)는 경우에 따라 하나의 집적회로로 통합 형성될 수 있다.
맥파 제어부(700)는 표시 패널(100)의 복수의 광 센서(PS)에 흐르는 전류를 전달받아 사용자의 맥파를 측정할 수 있다. 맥파 제어부(700)는 집적회로(integrated circuit, IC)로 형성되어 COF(chip on film) 방식으로 표시 회로 보드(111) 상에 부착될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, COG(chip on glass) 방식, COP(chip on plastic) 방식, 또는 초음파 접합 방식으로 표시 패널(100)의 비활성 영역(NAR) 상에 부착될 수도 있다. 맥파 제어부(700)는 표시 회로 보드(111)를 통해 표시 구동부(600)에 전기적으로 연결될 수 있다. 맥파 제어부(700)에 대한 자세한 설명은 도 9을 결부하여 후술한다.
이하에서, 다양한 실시예들에 따른 표시 장치의 개략적인 단면 구조에 대해 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 표시 장치(10)는 표시 패널(100)의 일면 상에 배치된 윈도우 부재(200), 표시 패널(100)과 윈도우 부재(200) 사이에 배치된 투명 결합층(500), 표시 패널(100)의 일면 상에 실장된 표시 구동부(600) 및 맥파 제어부(700)를 포함할 수 있다.
표시 패널(100)은 기판(110), 기판(110) 상에 배치된 표시층(120) 및 표시층(120) 상에 배치된 터치층(130)을 포함한다.
기판(110)은 플렉시블한 특성을 가질 수 있다. 플렉시블한 특성을 갖는 기판(110)은 휘어지거나, 벤딩되거나, 폴딩되거나, 신축할 수 있다. 예시된 것처럼, 기판(110)은 일 측부가 배면 방향으로 벤딩될 수 있다. 벤딩된 기판(110)의 단부에는 표시 구동부(600)와 같은 구동부가 배치될 수 있다. 표시 구동부(600)는 벤딩된 기판(110)의 일면 상에 실장되는 방식으로 부착될 수 있다. 이처럼, 구동부가 배치되는 영역을 기판(110)의 배면 방향으로 벤딩하면, 전면에서 보이는 비표시 영역(NDA)의 면적이 줄어들 수 있다.
상술한 바와 같이, 기판(110) 상에 표시 회로 보드(111)가 배치되며, 표시 회로 보드(111) 상에 맥파 제어부(700)가 배치될 수 있다.
기판(110) 상에는 표시층(120)이 배치된다. 표시층(120)은 회로층 및 회로층 상에 배치된 발광층과 수광층을 포함할 수 있다. 회로층은 표시 구동부(600)로부터 구동 신호를 인가받아 발광층의 발광량과 발광 시간을 제어한다. 또한, 회로층은 수광층으로부터 생성된 전하를 표시 구동부(600)으로 전달한다. 표시 구동부(600)의 일부는 집적회로(integrated circuit)의 형태로 기판(110)의 일면 상에 실장되어 있을 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
표시층(120) 상부에는 터치층(135)이 배치된다. 터치층(130)은 정전 용량 방식 또는 압력 방식 등의 방식으로 사용자 등의 터치 입력을 인식하는 역할을 한다.
터치층(130) 상부에는 투명 결합층(500)이 배치되며, 투명 결합층(500) 상부에는 윈도우 부재(200)가 배치된다. 윈도우 부재(200)는 투명 결합층(500)을 매개로 하여 표시 패널(100)과 결합할 수 있다. 투명 결합층(500)으로는, OCA(Optically Clear Adhesive), OCR(Optically Clear Resin) 등으로 알려진 광학 투명 물질들이 적용될 수 있다.
표시 패널(100)의 하면 상에 완충 부재(800)가 배치된다. 완충 부재(800)는 탄성을 가져 외부에서 인가되는 충격을 흡수하는 역할을 할 수 있다. 완충 부재(800)에 의해 외부 충격이 흡수됨으로써, 표시 장치(10)를 구성하는 각 부재의 파손이 방지될 수 있다. 완충 부재(800)는 이에 제한되는 것은 아니지만, 폴리우레탄을 포함하여 이루어질 수 있고, 필름의 형태로 제공될 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 5의 실시예는 표시 장치(13)의 표시 패널이 경성(rigid)의 제1 기판(115)을 포함할 수 있음을 예시한다.
도 5를 참조하면, 표시 패널은 유리와 같은 경성 물질로 이루어진 제1 기판(115)을 포함하며, 제1 기판(115) 상에 표시층(120)이 배치된다. 표시층(120) 상에는 유리와 같은 경성 물질로 이루어진 제2 기판(116)이 배치된다. 제2 기판(116)은 제1 기판(115)과 대향하며, 테두리 부위에서 실링 부재를 통해 제1 기판(115)과 결합한다. 제1 기판(115)의 일측 단부는 제2 기판(116)의 일측 단부로부터 외측으로 돌출하며, 돌출된 제1 기판(115)의 일면 상에는 표시 구동부(600)가 실장될 수 있다.
터치층(130)은 제2 기판(116)의 일면 상에 제공되고, 터치층(130) 상부에 투명 결합층(500) 및 윈도우 부재(200)가 순차 적층된다.
제1 기판(115)의 하면 상에 완충 부재(800)가 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 기판(115) 상에 표시 회로 보드(111)가 배치되며, 표시 회로 보드(111) 상에 맥파 제어부(700)가 배치될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 표시 장치(10)는 복수의 화소(PX)를 포함하는 표시 패널(100), 표시 구동부(600), 스캔 구동부(610), 발광 구동부(630) 및 맥파 제어부(700)를 포함한다.
맥파 제어부(700)는 호스트 또는 사용자의 선택에 따라 제1 모드 또는 제2 모드를 변경할 수 있다. 맥파 제어부(700)는 호스트로부터 선택 신호(SEL)를 입력 받고, 선택 신호에 따라 표시 제어부(640)를 제어하는 모드 제어 신호(PEm)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 맥파 제어부(700)는 선택 신호(SEL)에 따라 제1 모드에서 제1 로직 레벨 전압을 갖는 모드 제어 신호(PEm)를 출력하고, 제2 모드에서 제2 로직 레벨 전압을 갖는 모드 제어 신호(PEm)를 출력할 수 있다. 제1 로직 레벨 전압은 하이 로직 레벨 전압이고, 제2 로직 레벨 전압은 로우 로직 레벨 전압일 수 있다.
또한, 맥파 제어부(700)는 맥파 측정 영역(APXR)로부터 측정된 정보를 제공받아 맥파를 측정할 수 있다. 이에 관한 설명은 도 10를 참조하여 후술하기로 한다.
표시 제어부(640)는 표시 장치(10)의 외부로부터 공급된 영상 신호를 수신한다. 또한, 표시 제어부(640)는 스캔 구동부(610)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 스캔 제어 신호(SCS), 발광 구동부(630)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 발광 제어 신호(ECS1/ECS2), 및 데이터 구동부(620)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어 신호(DCS)를 생성할 수 있다. 표시 제어부(640)는 영상 데이터(DATA)와 데이터 제어 신호(DCS)를 데이터 구동부(620)에 출력할 수 있다. 표시 제어부(640)는 스캔 제어 신호(SCS)를 스캔 구동부(610)로 출력하고, 발광 제어 신호(ECS1/ECS2)를 발광 구동부(630)로 출력할 수 있다.
표시 제어부(640)는 맥파 제어부(700)로부터 모드 제어 신호(PEm)를 입력 받을 수 있다. 표시 제어부(640)는 모드 제어 신호(PEm)에 기초하여 발광 제어 신호(ECS1/ECS2)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 표시 제어부(640)는 모드 제어 신호(PEm)에 기초하여 제1 모드에서 제1 프레임 주파수를 갖는 제1 발광 제어 신호(ECS1)를 생성하고, 제2 모드에서 제2 프레임 주파수를 갖는 제2 발광 제어 신호(ECS2)를 생성할 수 있다. 제1 프레임 주파수는 제2 프레임 주파수보다 낮은 주파수일 수 있다. 표시 제어부(640)는 제1 모드에서 제1 발광 제어 신호(ECS1)를 발광 구동부(630)로 출력하고, 제2 모드에서 제2 발광 제어 신호(ECS2)를 발광 구동부(630)로 출력할 수 있다.
표시 제어부(640)는 표시 패널(100) 및/또는 맥파 제어부(700)와 배선을 통해 전기적으로 연결되거나, 통신망을 통해 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 표시 제어부(640)의 적어도 일부는 구동칩의 형태로 표시 패널(100) 상에 직접 부착될 수 있다.
데이터 구동부(620)는 표시 제어부(640)로부터 영상 데이터(DATA)와 데이터 제어 신호(DCS)를 입력 받을 수 있다. 데이터 구동부(620)는 데이터 제어 신호(DCS)에 따라 영상 데이터(DATA)를 아날로그 데이터 전압으로 변환할 수 있다. 데이터 구동부(620)는 스캔 신호에 동기화하여 변환된 아날로그 데이터 전압을 데이터 배선(DL)에 출력할 수 있다.
스캔 구동부(610)는 스캔 제어 신호(SCS)에 따라 스캔 신호를 각각 생성하고, 스캔 신호을 스캔 배선(SL1~SLn)에 순차적으로 출력할 수 있다.
도면에 도시하지는 않지만, 구동 전압(도 8의 'ELVDD'), 공통 전압(도 8의 'ELVSS') 및 전원 전압 배선(미도시)을 더 포함할 수 있다. 전원 전압 배선은 구동 전압 배선과 공통 전압 배선을 포함할 수 있다. 구동 전압(ELVDD)은 발광 소자 및 광전 변환 소자의 구동을 위한 고전위 전압일 수 있고, 공통 전압은 발광 소자 및 광전 변환 소자의 구동을 위한 저전위 전압일 수 있다. 즉, 구동 전압은 공통 전압보다 높은 전위를 가질 수 있다.
표시 제어 신호는 스캔 제어 신호(SCS), 데이터 제어 신호(DCS), 및 발광 제어 신호(ECS)를 포함할 수 있다. 표시 제어 신호는 스캔 구동부(610) 및 데이터 구동부(620)에서 출력할 수 있다.
표시 제어 신호는 제1 프레임 주파수를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 프레임 주파수를 갖는 표시 제어 신호는 복수의 화소(PX)를 제1 모드 및/또는 제2 모드에서 제1 프레임 주파수로 발광하도록 제어할 수 있다.
발광 구동부(630)는 발광 제어 신호(ECS1/ECS2)에 따라 발광 신호(Ek_1/Ek_2)를 생성하고, 발광 신호(Ek_1/Ek_2)를 발광 배선(ELL)에 순차적으로 출력할 수 있다. 한편, 발광 구동부(630)는 스캔 구동부(610)와 별도로 존재하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 스캔 구동부(610)에 포함될 수 있다.
데이터 구동부(620), 및 표시 제어부(640)는 표시 패널(100)의 작동을 제어하는 표시 구동부(600)에 포함될 수 있다. 데이터 구동부(620), 및 표시 제어부(640)는 집적 회로(Integrated Circuit, IC)로 형성되어 표시 구동부(600) 상에 실장될 수 있다.
복수의 화소(PX) 각각은 스캔 배선(SL1~SLn) 중 적어도 어느 하나, 데이터 배선(DL) 중 어느 하나, 발광 배선(ELL) 중 적어도 하나에 접속될 수 있다.
복수의 광 센서(PS) 각각은 스캔 배선(SL1~SLn) 중 어느 하나, 리드 아웃 배선(ROL) 중 어느 하나에 접속될 수 있다.
복수의 스캔 배선(SL1~SLn)은 스캔 구동부(610)와 복수의 화소(PX) 및 복수의 광 센서(PS) 각각을 연결할 수 있다. 복수의 스캔 배선(SL1~SLn)은 스캔 구동부(610)로부터 출력된 스캔 신호를 복수의 화소(PX) 각각에 제공할 수 있다.
복수의 데이터 배선(DL)은 데이터 구동부(620)와 복수의 화소(PX) 각각을 연결할 수 있다. 복수의 데이터 배선(DL)은 데이터 구동부(620)로부터 출력된 영상 데이터를 복수의 화소(PX) 각각에 제공할 수 있다.
복수의 발광 배선(ELL)은 발광 구동부(630)와 복수의 화소(PX) 각각을 연결할 수 있다. 복수의 발광 배선(ELL)은 발광 구동부(630)로부터 출력된 발광 제어 신호를 복수의 화소(PX) 각각에 제공할 수 있다.
정리하면, 맥파 제어부(700)에서 생성된 모드 제어 신호(PEm)에 대응되어, 발광 구동부(630)는 제1 모드에서 제1 프레임 주파수를 갖는 제1 발광 신호(Ek_1)를 출력하고, 제2 모드에서 제2 프레임 주파수를 갖는 제2 발광 신호(Ek_2)를 출력할 수 있다. 그러므로, 복수의 화소(PX)는 제1 모드에서 제1 프레임 주파수에 기초하여 발광하고, 제2 모드에서 제2 프레임 주파수에 기초하여 발광할 수 있다.
다만, 이에 제한되지 않고 사용자 또는 호스트의 선택 신호(SEL)는 표시 제어부(640)에 직접 인가될 수 있다. 표시 제어부(640)는 선택 신호(SEL)를 입력받아, 제1 모드에서 제1 프레임 주파수를 갖는 제1 발광 신호(Ek_1)를 출력하고, 제2 모드에서 제2 프레임 주파수를 갖는 제2 발광 신호(Ek_2)를 출력할 수도 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 표시층의 화소들의 배치도이다.
상술한 바와 같이, 화소(PX)는 제1 화소(NPX_R), 제2 화소(NPX_G) 및 제3 화소(NPX_B)를 포함할 수 있다. 맥파를 측정하는 모드의 경우, 맥파를 측정하기 위해 발광하는 화소(PX)의 활성 영역을 맥파 표시 영역(BPXR)으로, 광 센서(PS)의 활성 영역을 맥박 측정 영역(APXR)으로 한다. 또, 영상을 표시하는 모드의 경우 및/또는 맥파를 측정하는 모드의 경우, 표시 영역(DPA)에 영상 데이터를 표시하기 위해 발광되는 화소(PX)의 화소 영역을 일반 활성 영역(NPXR)으로 한다.
도 7을 참조하면, 맥박 측정 영역(APXR)과 일반 활성 영역(NPXR)의 화소(PX)는 제1 화소(NPX_R), 제2 화소(NPX_G) 및 제3 화소(NPX_B)를 포함한다. 여기서, 제1 화소(NPX_R)는 약 600㎚ 내지 750㎚ 범위 내의 메인 파장을 갖는 적색의 빛을 발광하는 적색 일반 표시 화소이고, 제2 화소(NPX_G)는 약 480㎚ 내지 560㎚ 범위 내의 메인 파장을 갖는 녹색의 빛을 발광하는 녹색 일반 표시 화소이고, 제3 화소(NPX_B)는 약 370㎚ 내지 460㎚ 범위 내의 메인 파장을 갖는 청색의 빛을 발광하는 청색 일반 표시 화소일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 모드에서는 예시된 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX) 중에서 제1 화소(NPX_R)가 적색의 빛을 발광할 수 있다. 다른 실시예에서는, 제1 화소(NPX_R)가 적색의 빛을 발광하고, 제2 화소(NPX_G)가 녹색의 빛을 발광할 수 있다. 표시 화소로부터 발광한 빛이 말초 혈관에 조사되면, 조사된 빛은 말초 혈관의 혈액에 의해 흡수될 수 있다. 이 경우, 표시 화소로부터 발광한 상대적으로 긴 파장의 적색 및/또는 녹색의 광은 혈액에 의해 쉽게 흡수될 수 있어, 광흡수량이 클 수 있다. 따라서, 긴 파장의 광이 조사되는 경우, 맥파를 정확하게 측정할 수 있다.
제1 화소(NPX_R)와 제3 화소(NPX_B)는 대체로 팔각형 형상이며, 행 방향을 따라 교대 배열된다. 제2 화소(NPX_G)는 대체로 팔각형 또는 육각형 형상이며 행 방향(제1 방향(X))으로 배열된다. 제1 화소(NPX_R)와 제3 화소(NPX_B)가 교대로 배열되는 행과 제2 화소(NPX_G)가 배열되는 행은 열 방향(제2 방향(Y))을 따라 교대로 배치된다.
제1 화소(NPX_R)와 제3 화소(NPX_B)는 열 방향을 따라 교대로 배열된다. 제2 화소(NPX_G)는 해당 행 및 열에서 제1 화소(NPX_R)와 제3 화소(NPX_B) 사이에 위치한다. 제2 화소(NPX_G)의 수는 제3 화소(NPX_B)의 수의 2배일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 제2 화소(NPX_G)는 제1 대각선 방향(제3 방향(D1)이 제2 대각선 방향(제4 방향(D2))보다 긴 제1 타입과 제2 대각선 방향(제4 방향(D2))이 제1 대각선 방향(제3 방향(D1))보다 긴 제2 타입으로 이루어지며, 제1 타입과 제2 타입은 행 방향(제1 방향(x))과 열 방향(제2 방향(y))을 따라 교대로 배열된다.
맥파 표시 영역(BPXR)은 일반 활성 영역(NPXR)에 인접하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 맥박 표시 영역(BPXR)은 제1 화소(NPX_R)와 제3 화소(NPX_B)으로 이루어지는 행과, 제2 화소(NPX_G)의 열이 교차하는 지점에 배치될 수 있다.
맥파 표시 영역(BPXR)은 표시 모드에서 제1 화소(NPX_R)처럼 표시 화면을 구성하기 위해 다양한 계조의 적색의 빛을 발광할 수 있다. 예를 들어, 일부 또는 전부의 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)가 제2 화소(NPX_G)와 동일한 색상인 녹색을 발광할 수도 있으며, 이 경우 맥박 측정 영역(APXR)에 제2 방향으로 인접한 2개의 제2 화소(NPX_G)가 맥파 표시 영역(BPXR)으로 대체될 수 있고, 더 나아가 그에 순차 인접한 제2 화소(NPX_G)가 맥파 표시 영역(BPXR)으로 대체될 수도 있다.
맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)가 복수인 경우, 모든 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)가 동일한 색상을 발광할 수 있다. 예를 들어, 적색 발광 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)와 녹색 발광 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)와 같이, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)들은 2 이상의 색상을 발광하는 서로 다른 색상의 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)를 포함할 수도 있다.
맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)는 일반 활성 영역(NPXR)의 화소와 실질적으로 동일하나, 일반 활성 영역(NPXR)의 화소보다 더 큰 휘도를 갖는 부스트 화소일 수도 있다. 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)가 일반 활성 영역(NPXR)의 화소보다 더 큰 휘도를 갖는 부스트 화소인 경우, 발광하는 최대 휘도는 일반 활성 영역(NPXR)의 화소보다 클 수 있다.
광 센서(PS)는 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)에 인접 배치되며 화소(PX)와 유사한 적층 구조를 갖는다. 광 센서(PS)는 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)에 인접하도록 배치될 수 있다. 광 센서(PS)는 수광된 빛의 광량을 전기적 신호로 변환한다.
도 8은 일 실시예에 따른 화소 및 광 센서를 보여주는 회로도이다.
도 8에서는 설명의 편의를 위해 제k 스캔 초기화 배선(GILk), 제k 스캔 기입 배선(GWLk), 제k 스캔 제어 배선(GCLk), 제k-1 스캔 기입 배선(GWLk-1), 및 제j 데이터 배선(DLj)에 연결된 각 화소(PX)와 제k 스캔 기입 배선(GWLk), 제k 리셋 제어 배선(RSTLk), 및 제q 리드 아웃 배선(ROLq)에 연결된 광 센서(PS)의 회로도를 예시하였다.
각 화소(PX)는 발광 소자(Light Emitting Element, EL) 및 발광 소자(EL)의 발광량을 제어하는 각 화소 회로(CUI)를 포함할 수 있다. 발광 소자(EL)는 제1 발광부(ELU1)를 포함한다. 각 화소 회로(CUI)는 구동 트랜지스터(DT), 복수의 스위치 소자, 및 제1 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 복수의 스위치 소자는 제1 내지 제6 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6)을 포함한다.
구동 트랜지스터(DT)는 게이트 전극, 제1 전극, 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 구동 트랜지스터(DT)는 게이트 전극에 인가되는 데이터 전압에 따라 제1 전극과 제2 전극 사이에 흐르는 드레인-소스간 전류(Isd, 이하 "구동 전류"라 칭함)를 제어한다. 구동 트랜지스터(DT)의 채널을 통해 흐르는 구동 전류(Isd)는 수학식 1과 같이 구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극과 게이트 전극 간의 전압(Vgs)과 문턱전압(threshold voltage) 간의 차이의 제곱에 비례한다.
수학식 1에서, Isd는 구동 전류로서, 구동 트랜지스터(DT)의 채널을 통해 흐르는 소스-드레인 전류, k'는 구동 트랜지스터의 구조와 물리적 특성에 의해 결정되는 비례 계수, Vsg는 구동 트랜지스터의 제1 전극과 게이트 전극 간의 전압, Vth는 구동 트랜지스터의 문턱전압을 의미한다.
발광 소자(EL)는 구동 전류(Isd)에 따라 발광한다. 구동 전류(Isd)가 클수록 발광 소자(EL)의 발광량은 커질 수 있다.
발광 소자(EL)는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치된 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 다이오드일 수 있다. 또는, 발광 소자(EL)는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치된 양자점 발광층을 포함하는 양자점 발광 소자일 수 있다. 또는, 발광 소자(EL)는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치된 무기 반도체를 포함하는 무기 발광 소자일 수 있다. 발광 소자(EL)가 무기 발광 소자인 경우, 마이크로 발광 다이오드(micro light emitting diode) 또는 나노 발광 다이오드(nano light emitting diode)를 포함할 수 있다. 도 9에서 발광 소자(EL)의 애노드 전극은 화소 전극(171)에 대응되며, 캐소드 전극은 공통 전극(173)에 대응된다.
발광 소자(EL)의 애노드 전극은 제5 트랜지스터(T5)의 제2 전극과 제6 트랜지스터(T6)의 제1 전극에 연결되며, 캐소드 전극은 공통 전압(ELVSS)이 인가되는 공통 전압 배선(VSL)에 연결될 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는 제k 스캔 기입 배선(GWLk)의 제k 스캔 기입 신호에 의해 턴-온되어 구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극을 제j 데이터 배선(DLj)에 연결시킨다. 이로 인해, 구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극에는 제j 데이터 배선(DLj)의 데이터 전압이 인가될 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 제k 스캔 기입 배선(GWLk)에 연결되고, 제1 전극은 제j 데이터 배선(DLj)에 연결되며, 제2 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극에 연결될 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 제k 스캔 제어 배선(GCLk)의 제k 스캔 제어 신호에 의해 턴-온되어 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 제2 전극을 연결시킨다. 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 제2 전극이 연결되는 경우, 구동 트랜지스터(DT)는 다이오드(diode)로 구동한다. 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 제k 스캔 제어 배선(GCLk)에 연결되고, 제1 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 연결되며, 제2 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 제2 전극에 연결될 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)는 제k 스캔 초기화 배선(GILk)의 제k 스캔 초기화 신호에 의해 턴-온되어 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극을 제1 초기화 전압 배선(VIL1)에 연결시킨다. 이로 인해, 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에는 제1 초기화 전압 배선(VIL1)의 제1 초기화 전압(VINT1)이 인가될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 제k 스캔 초기화 배선(GILk)에 연결되고, 제1 전극은 제1 초기화 전압 배선(VIL1)에 연결되며, 제2 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 연결될 수 있다.
제4 트랜지스터(T4)는 제k 발광 제어 배선(ELk)의 제k 발광 제어 신호에 의해 턴-온되어 구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극을 구동 전압(ELVDD)이 인가되는 구동 전압 배선(VDL)에 연결시킨다. 제4 트랜지스터(T4)의 게이트 전극은 제k 발광 제어 배선(ELk)에 연결되고, 제1 전극은 구동 전압 배선(VDL)에 연결되며, 제2 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극에 연결될 수 있다.
제5 트랜지스터(T5)는 제k 발광 제어 배선(ELk)의 제k 발광 제어 신호에 의해 턴-온되어 구동 트랜지스터(DT)의 제2 전극을 발광 소자(EL)의 애노드 전극에 연결시킨다. 제5 트랜지스터(T5)의 게이트 전극은 제k 발광 제어 배선(ELk)에 연결되고, 제1 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 제2 전극에 연결되며, 제2 전극은 발광 소자(EL)의 애노드 전극에 연결될 수 있다.
제4 트랜지스터(T4)와 제5 트랜지스터(T5)가 모두 턴-온되는 경우, 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극의 전압에 따른 구동 트랜지스터(DT)의 구동 전류(Isd)가 발광 소자(EL)로 흐를 수 있다.
제6 트랜지스터(T6)는 제k-1 스캔 기입 배선(GWLk-1)의 제k-1 스캔 신호에 의해 턴-온되어 발광 소자(EL)의 애노드 전극을 제2 초기화 전압 배선(VIL2)에 연결시킨다. 발광 소자(EL)의 애노드 전극에는 제2 초기화 전압 배선(VIL2)의 제2 초기화 전압(VAINT)이 인가될 수 있다. 제6 트랜지스터(T6)의 게이트 전극은 제k-1 스캔 기입 배선(GWLk-1)에 연결되고, 제1 전극은 발광 소자(EL)의 애노드 전극에 연결되며, 제2 전극은 제2 초기화 전압 배선(VIL2)에 연결될 수 있다.
커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 구동 전압 배선(VDL) 사이에 형성된다. 제1 커패시터(Cst)의 제1 커패시터 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 연결되고, 제2 커패시터 전극은 구동 전압 배선(VDL)에 연결될 수 있다.
구동 트랜지스터(DT)와 제1 내지 제6 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6) 각각의 제1 전극이 소스 전극인 경우, 제2 전극은 드레인 전극일 수 있다. 또는, 구동 트랜지스터(DT)와 제1 내지 제6 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6) 각각의 제1 전극이 드레인 전극인 경우, 제2 전극은 소스 전극일 수 있다.
구동 트랜지스터(DT)와 제1 내지 제6 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6) 각각의 액티브층은 폴리 실리콘(Poly Silicon), 아몰포스 실리콘, 및 산화물 반도체 중에서 어느 하나로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 구동 트랜지스터(DT), 제1 트랜지스터(T1), 및 제4 내지 제6 트랜지스터들(T4~T6) 각각의 액티브층은 폴리 실리콘으로 이루어질 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)와 제3 트랜지스터(T3) 각각의 액티브층은 산화물 반도체로 이루어질 수 있다. 이 경우, 구동 트랜지스터(DT), 제1 트랜지스터(T1), 및 제4 내지 제6 트랜지스터들(T4~T6)은 P 타입 MOSFET으로 형성되고, 제2 트랜지스터(T2)와 제3 트랜지스터(T3)는 N 타입 MOSFET으로 형성될 수도 있다.
광 센서(PS)는 제p(p는 양의 정수) 감지 스캔 배선(FSLp)과 제q(q는 양의 정수) 감지 배선(ROLq)에 연결될 수 있다. 또한, 광 센서(PS)는 기준 전압 배선(VSL)에 연결될 수 있다.
광 센서(PS)는 감지 트랜지스터(RT1)와 수광 소자(PD)를 포함할 수 있다.
수광 소자(PD)는 애노드 전극, 광전 변환층, 및 캐소드 전극을 포함하는 포토 다이오드일 수 있다. 수광 소자(PD)의 애노드 전극은 제1 감지 트랜지스터(RT1)의 제1 전극에 연결되며, 캐소드 전극은 기준 전압 배선(VSL)에 연결될 수 있다.
제1 감지 트랜지스터(RT1)는 제p 감지 스캔 배선(FSLp)의 스캔 신호에 의해 턴-온되어 수광 소자(PD)의 감지 애노드 전극을 제q 감지 배선(ROLq)에 연결시킨다. 이로 인해, 제q 감지 배선(ROLq)에는 수광 소자(PD)의 감지 애노드 전극의 전압이 인가될 수 있다. 제1 감지 트랜지스터(RT1)의 게이트 전극은 제p 감지 스캔 배선(FSLp)에 연결되고, 제1 전극은 수광 소자(PD)의 감지 애노드 전극에 연결되며, 제2 전극은 제q 감지 배선(ROLq)에 연결될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 표시 장치의 발광 동작을 나타내는 개략도이다.
도 9를 참조하면, 맥파 제어부(700)는 클럭 생성기(730), 전압 생성부(720) 및 모드 신호 생성부(710)를 포함한다.
클럭 생성기(730)는 클럭 신호를 출력할 수 있다. 출력한 클럭 신호는 모드 신호 생성부(710)에 제공될 수 있다. 전압 생성부(720)는 모드 제어 신호를 생성하기 위한 전압 신호를 생성하여 모드 신호 생성부(710)에 공급할 수 있다.
모드 신호 생성부(710)는 호스트 또는 사용자의 선택에 따라 제1 모드 또는 제2 모드를 변경할 수 있다. 예를 들어, 모드 신호 생성부(710)는 호스트의 선택 신호(도 6의 SEL)에 따라 제1 프레임 주파수 갖는 제1 모드와, 제2 프레임 주파수를 갖는 제2 모드를 결정할 수 있다.
모드 신호 생성부(710)는 제1 모드에서 수정 제1 로직 레벨 전압을 갖는 모드 제어 신호(PEm)를 출력하고, 제2 모드에서 수정 제2 로직 레벨 전압을 갖는 모드 제어 신호(PEm)를 출력할 수 있다. 제1 로직 레벨 전압은 로우 레벨 전압과 하이 로직 레벨 중에 어느 하나일 수 있으며, 제2 로직 레벨 전압은 로우 레벨 전압과 하이 로직 레벨 중에 다른 하나일 수 있다.
모드 신호 생성부(710)에서 생성하는 모드 제어 신호(PEm)는 프레임 주파수에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 모드의 경우, 60Hz 내지 120Hz 범위 내에서 미리 설정된 제1 프레임 주파수로 설정될 수 있다. 제2 모드의 경우, 제2 프레임 주파수는 100Hz 내지 240Hz 범위 내에서 어느 한 주파수로 미리 설정될 수 있다. 제1 프레임 주파수는 제2 프레임 주파수보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 제1 프레임 주파수는 60Hz인 경우, 제2 프레임 주파수는 100Hz 내지 240Hz일 수 있다. 또는, 제1 프레임 주파수는 120Hz인 경우, 제2 프레임 주파수는 121Hz 내지 240Hz일 수 있다.
모드 신호 생성부(710)는 클럭 생성기(730)로부터 클럭 신호를 제공받을 수 있고, 전압 생성부(720)로부터 전압 신호를 제공받을 수 있다.
클럭 생성기(730), 전압 생성부(720) 및 모드 신호 생성부(710)는 집적 회로(Integrated Circuit, IC)로 형성되어 맥파 제어부(700)와 일체로 형성되거나, 맥파 제어부(700) 상에 실장될 수 있다.
표시 제어부(640)는 발광 제어부(644), 스캔 제어부(642) 및 데이터 제어부(643)를 포함한다.
발광 제어부(644)는 발광 구동부(630)를 구동하기 위한 발광 제어 신호(ECS1/ECS2)를 발광 구동부(630)에 공급할 수 있다. 구체적으로, 발광 제어부(644)는 모드 신호 생성부(710)로부터 모드 제어 신호(PEm)를 입력받아, 발광 구동부(630)를 구동하기 위한 발광 제어 신호(ECS1/ECS2)를 발광 구동부(630)에 출력할 수 있다. 예를 들어, 발광 제어부(644)는 제1 모드에서 제1 로직 레벨 전압을 갖는 모드 제어 신호(PEm)를 입력하고, 제2 모드에서 제2 로직 레벨 전압을 갖는 모드 제어 신호(PEm)를 입력 받을 수 있다. 발광 제어부(644)는 제1 모드에서 제1 로직 레벨 전압을 갖는 모드 제어 신호(PEm)에 따라 제1 프레임 주파수를 갖는 제1 발광 제어 신호(ECS1)를 출력하고, 제2 모드에서 제2 로직 레벨 전압을 갖는 모드 제어 신호(PEm)에 따라 제2 프레임 주파수를 갖는 제2 발광 제어 신호(ECS2)를 출력할 수 있다. 제1 로직 레벨 전압은 로우 레벨 전압과 하이 로직 레벨 중에 어느 하나일 수 있으며, 제2 로직 레벨 전압은 로우 레벨 전압과 하이 로직 레벨 중에 다른 하나일 수 있다.
발광 구동부(630)는 표시 제어부(640)로부터 발광 제어 신호(ECS1/ECS2)를 입력 받을 수 있다. 발광 구동부(630)는 발광 제어 신호(ECS1/ECS2)에 기초하여 복수의 화소(PX)를 구동하는 발광 신호(Ek_1/Ek_2)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 발광 구동부(630)는 발광 제어 신호(ECS1/ECS2)에 기초하여 제1 모드에서 제1 프레임 주파수를 갖는 제1 발광 신호(Ek_1)를 생성하고, 제2 모드에서 제2 프레임 주파수를 갖는 제2 발광 신호(Ek_1/Ek_2)를 생성할 수 있다. 발광 구동부(630)는 제1 모드에서 제1 발광 신호(Ek_1)를 복수의 화소(PX)로 출력하고, 제2 모드에서 제2 발광 신호(Ek_1/Ek_2)를 복수의 화소(PX)로 연결된 복수의 발광 배선(ELL)으로 출력할 수 있다.
제1 발광 신호(Ek_1)와 제2 발광 신호(Ek_1/Ek_2) 각각의 제1 프레임 주파수와 제2 프레임 주파수는 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 모드의 경우, 호스트 또는 사용자의 선택에 따라 제1 발광 신호(Ek_1)의 제1 프레임 주파수는 60Hz 내지 120Hz 범위 내에서 선택될 수 있다. 제2 모드의 경우, 제2 발광 신호(Ek_1/Ek_2)의 제2 프레임 주파수는 100Hz 내지 240Hz 범위 내에서 선택될 수 있다. 또한, 제2 프레임 주파수가 제1 프레임 주파수보다 높을 수 있다.
따라서, 발광 제어부(644)에서 출력하는 발광 제어 신호(ECS1/ECS2)는 발광 구동부(630)에 입력되어, 복수의 화소(PX)는 제1 모드 또는 제2 모드에 따라 각각 제1 프레임 주파수 또는 제2 프레임 주파수로 발광할 수 있다.
데이터 제어부(643), 및 스캔 제어부(642) 각각은 데이터 구동부(620), 및 스캔 구동부(610) 각각에 데이터 구동부(620), 및 스캔 구동부(610)를 제어하는 데이터 제어 신호(DCS), 및 스캔 제어 신호(SCS)를 인가할 수 있다.
데이터 제어부(643), 및 스캔 제어부(642)는 각각 데이터 구동부(620), 및 스캔 구동부(610)와 복수의 데이터 배선(DL1~DLn), 및 복수의 게이트 배선(GL1~GLn)으로 전기적으로 연결될 수 있다.
스캔 구동부(610), 및 데이터 구동부(620)에서 출력하는 표시 제어 신호는 제1 프레임 주파수를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 프레임 주파수를 갖는 표시 제어 신호는 복수의 화소(PX)를 제1 모드, 및/또는 제2 모드에서 제1 프레임 주파수로 발광하도록 제어할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치의 수광 동작을 설명하는 개략도이다. 도 11은 일 실시예에 따른 맥파 측정의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10의 표시 제어부(640), 맥파 제어부(700)의 모드 신호 생성부(710), 전압 생성부(720), 및 클럭 생성기(730)는 도 8의 내용과 실질적으로 동일하므로, 수광 동작을 설명하는 맥파 제어부(700)의 맥파 수신부(740) 위주로 설명한다.
도 10을 참조하면, 맥파 수신부(740)는 수광 데이터 결정부(741), 맥파 신호 생성부(742), 및 맥파 측정부(743)를 포함할 수 있다.
수광 데이터 결정부(741)는 광 센서(PS)로부터 전달된 전기적 신호를 통해 해당 광 센서(PS)에 수집된 광량에 관한 수광 데이터를 결정한다. 수집된 광량은 제2 프레임 주파수에 대응되어 측정될 수 있다. 구체적으로, 수광 데이터 결정부(741)는 복수의 화소(PX)에서 발광하는 프레임 주파수에 따른 광량 누적하여 수집하고, 누적된 광량에 따른 수광 데이터를 결정할 수 있다.
맥파 신호 생성부(742)는 수광 데이터를 제공받아, 광용적 맥파(photoplethysmography, PPG) 신호를 생성한다. 광용적 맥파 신호는 말초 부위에서 심장 박동에 따른 혈관 용적 변화를 나타내는 파형으로서, 수광 데이터를 통해 생성될 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 맥파 수신부(740)에서 수신하는 맥파 신호는 제2 프레임 주파수에 대응되어 측정될 수 있다. 구체적으로, 복수의 화소(PX)는 제2 프레임 주파수에 대응하여 발광할 수 있고, 광 센서(PS)에서 제2 프레임 주파수에 기초하여 광량 누적하여 수집함으로써, 맥파 신호를 생성할 수 있다.
제2 프레임 주파수는 제1 프레임 주파수와 상이할 수 있다. 또한, 제2 프레임 주파수는 제1 프레임 주파수보다 클 수 있다. 예를 들어, 제2 프레임 주파수는 100Hz 이상 240Hz 이하일 수 있고, 제1 프레임 주파수는 60Hz 이상 240Hz 이하일 수 있다.
예를 들어, 제2 프레임 주파수가 100Hz인 경우, 제2 발광 신호(Ek_2)에 기초한 복수의 화소(PX)는 100Hz의 프레임 주파수로 발광할 수 있다. 광 센서(PS)는 복수의 화소(PX)가 발광하는 구간에 대응하여 광량을 측정하므로 100Hz의 프레임 주파수로 측정할 수 있다. 맥파 제어부(700)는 광 센서(PS)의 광량에 따른 감지 전류를 누적한 맥파 신호(PRS)를 생성할 수 있다.
한편, 도 11과 같이, 제2 프레임 주파수가 100Hz 미만인 경우 맥파 제어부(700)에 의해 생성되는 맥파 신호의 피크 값(P2)이 제2 프레임 주파수가 100Hz 이상인 경우 맥파 신호의 피크 값(P1)보다 작을 수 있다. 즉, 제2 프레임 주파수가 100Hz 미만인 경우, 맥파 신호의 파형이 왜곡될 수 있다. 이로 인해, 제2 프레임 주파수가 100Hz 미만인 경우, 맥파 신호의 피크 값(P2)이 문턱 값(TH)보다 작아지는 경우, 맥파 제어부(700)는 해당 맥파 신호를 감지하지 못할 수 있다. 그러므로, 정확한 맥파 신호를 생성하기 위해서는, 제2 프레임 주파수가 100Hz 이상인 것이 바람직하다.
도 12은 일 실시예에 따른 표시 장치의 맥박 측정 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 13는 일 실시예에 따른 표시 장치의 발광 제어 신호를 나타내는 타이밍도다.
도 12을 참조하면, 먼저, 표시 장치의 모드를 선택한다(S100).
표시 장치(10)는 모드 선택 요청을 수신할 수 있고, 모드 선택 관련 요청을 기초로 표시 장치의 모드를 결정할 수 있다. 예를 들어, 영상 표시 요청이 수신되면 표시 장치(10)를 기본 모드인 제1 모드로 결정할 수 있다. 또는, 맥박 측정 요청이 수신되면 표시 장치의 모드를 사용자의 요청이나 미리 설정된 기준에 따라 제2 모드로 결정할 수 있다.
다음으로, 표시 장치는 제1 모드로 전환한다(S201).
제1 모드는 표시 영역(DPA)의 일반 활성 영역(NPXR), 및 맥파 표시 영역(DPA)에 사용자의 입력에 따른 제1 프레임 주파수의 영상을 표시할 수 있다.
도 13을 참조하면, 표시 구동부(600)는 영상을 표시하기 위해 복수의 화소(PX)에 제1 프레임 주파수에 따른 제1 발광 신호(Ek_1)를 공급할 수 있다. 구체적으로, 제1 프레임 주파수로 발광하는 경우, 표시 제어부(640)에서 발광 구동부(630)에 영상을 표시하기 위한 제1 발광 제어 신호(ECS1)를 출력하고, 발광 구동부(630)에서 제1 프레임 주파수에 대응하는 제1 발광 신호(Ek_1)를 복수의 화소(PX)에 공급할 수 있다.
따라서, 제1 프레임 주파수에 따라 표시 프레임(1DF))(즉, 제1 프레임 주파수)으로 발광할 수 있다. 표시 프레임(1DF)에 제1 발광 신호(Ek_1)가 턴-온 되어 복수의 화소(PX)는 표시 프레임(1PF) 단위로 발광할 수 있다. 예를 들어, 발광 구동부(630)에서 제1 프레임 주파수에 대응하여 생성된 제1 발광 신호(Ek_1)는 복수의 화소(PX)를 표시 프레임(1DF) 단위로 턴-온 또는 턴-오프 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 영상을 표시하기 위한 제1 프레임 주파수가 60Hz인 경우, 제1 발광 신호(Ek_1)는 제1 프레임 주파수에 대응되어 표시 패널(100)의 복수의 화소(PX)를 60Hz로 발광하도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 표시 장치에 영상 데이터를 출력할 수 있다(S202).
또는, 표시 장치는 제2 모드로 전환한다(S301).
제2 모드는 표시 영역(DPA)의 맥파 표시 영역(BPXR)은 맥파 측정을 위해 사용자의 입력에 따른 제2 프레임 주파수에 대응하는 제2 프레임 주파수로 발광할 수 있다. 또한, 표시 영역(DPA)의 일반 활성 영역(NPXR)은 사용자의 입력에 따른 제2 프레임 주파수의 영상을 표시할 수 있다.
표시 구동부(600)는 맥파를 측정하기 위해 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)에 프레임 주파수에 대응하는 제2 발광 신호(Ek_2)를 공급할 수 있다. 구체적으로, 모드 신호 생성부(710)에서 생성된 모드 제어 신호(PEm)에 기초하여 발광 제어부(644)에서 제2 프레임 주파수에 따른 제2 발광 제어 신호(ECS2)가 설정될 수 있다. 발광 구동부(630)는 설정된 제2 발광 제어 신호(ECS1/ECS2)를 입력받아 제2 발광 신호(Ek_2)를 출력할 수 있다. 복수의 화소(PX)는 제2 발광 신호(Ek_2)에 기초하여 제2 프레임 주파수로 발광할 수 있다.
예를 들어, 맥파를 측정하기 제2 프레임 주파수가 100Hz인 경우, 제2 발광 신호(Ek_2)는 제2 프레임 주파수에 대응되어 표시 패널(100)의 복수의 화소(PX)를 100Hz로 발광하도록 제어할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)는 적색이나 녹색광을 발광할 수 있다. 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)는 일반 활성 영역(NPXR)의 화소와 함께 발광 구동부(630)의 제2 발광 신호(Ek_2)에 의해 제2 프레임 주파수에 기초하여 발광할 수 있다.
또한, 맥파 활성 영역(BPXR)을 제외한 일반 활성 영역(NPXR)의 화소(PX)의 경우에도 설정된 제2 프레임 주파수에 대응되어, 발광 구동부(630)에서 생성되는 제2 발광 신호(Ek_2)에 따라 입력에 따른 영상을 표시할 수 있다.
다음으로, 맥파를 측정하기 위해서 사용자의 손가락에서 반사된 광을 감지한다(S302).
도 12 및 도 13을 참조하면, 사용자의 신체의 일부, 예를 들어 손가락(OBJ)이 맥파 표시 영역(BPXR)을 터치하는 경우, 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)는 적색이나 녹색광을 발광하는 빛(Light)이 손가락(OBJ)에 반사되어 맥파 측정 영역(APXR)에 광 센서(PS)에 입력된다. 광 센서(PS)는 사용자의 맥파에 따라 광 센서(PS)가 수광하는 수광량의 변화를 측정할 수 있다.
맥파 프레임(1PF)에 따른 맥파 측정 구간(a1) 동안 제2 발광 신호(Ek_2)가 턴-온 되어 복수의 화소(PX)는 맥파 프레임(1PF) 단위로 발광할 수 있다. 예를 들어, 발광 구동부(630)에서 제2 프레임 주파수에 대응하여 생성된 제2 발광 신호(Ek_2)는 복수의 화소(PX)를 맥파 프레임(1PF)(즉, 제2 프레임 주파수) 단위로 동시에 턴-온 또는 턴-오프 구동시킬 수 있다.
맥파 측정 구간(a1) 동안 광 센서(PS)는 맥파 프레임(1PF) 단위로 맥파 측정 구간(a1) 동안 수광되는 광량을 측정하여 맥파를 측정할 수 있다. 다만, 맥파 측정 구간(a1)을 제외한 나머지 구간은 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)가 발광하지 않을 수 있다. 예를 들어, 제2 모드의 맥파를 측정하기 위한 제2 프레임 주파수가 100Hz인 경우, 각각의 맥파 프레임(1PF)마다 맥파 측정 구간(a1) 동안 수광되는 광량을 측정할 수 있다. 각각의 맥파 프레임(1PF)마다 측정하는 광량은 맥파 측정 구간(a1) 동안 수광된 광량을 누적하고, 이를 통해 맥파 신호를 산출할 수 있다. 따라서, 제2 프레임 주파수가 일반 영상을 표시하기 위한 제1 모드의 제1 프레임 주파수보다 더 큰 경우, 각각의 맥파 프레임 마다 측정하는 광량의 횟수가 증가하고, 정확한 맥파를 측정할 수 있다.
한편, 정확한 맥박 측정을 위해서는 광 센서(PS)의 맥파 측정 구간(a1) 동안 일정한 양의 빛이 발광되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 광 센서(PS)에 수광되는 빛은 복수의 화소(PX)로부터 유래한 빛 및/또는 화소(PX)와 무관하게 외부로부터 입사한 빛(외광)을 포함할 수 있다. 맥박 측정의 과정에서는 사용자가 손가락(OBJ)을 윈도우 부재(200)의 상면에 근접 배치하므로, 광 센서(PS)에 입사하는 빛은 주로 화소(PX)로부터 유래한다. 따라서, 화소(PX) 화소(PX)로부터 발광되어 사용자 손가락(OBJ)으로부터 반사한 빛의 양이 광 센서(PS)의 수광량을 결정하는 역할을 할 수 있다.
따라서, 외부로부터 입사한 빛(외광)에 의한 광량을 제외하기 위해 엠비언트 측정 구간(a2, a3) 동안 수광량을 측정할 수 있다. 엠비언트 측정 구간(a2, a3) 동안 외광의 광량에 의한 광 센서(PS)가 수광하는 수광량을 측정할 수 있다. 또한, 엠비언트 측정 구간(a2, a3) 동안 엠비언트 측정 구간(a2, a3) 동안 화소(PX)가 발광하지 않을 수 있다.
이 경우, 외광도 광 센서(PS)의 수광량을 결정하는데 역할을 할 수 있기 때문에, 광 센서(PS)의 수광량은 화소(PX)로부터 유래한 수광량보다 더 클 수 있다. 따라서, 맥파 측정 구간(a1) 동안 외광의 광량에 의한 광 센서(PS)가 수광하는 수광량을 측정하기 위해, 엠비언트 측정 구간(a2, a3) 동안 광 센서(PS)가 수광량을 측정할 수 있다. 따라서, 엠비언트 측정 구간(a2, a3) 동안 수광량을 측정하여 외광에 의한 수광량으로 인한 맥파 측정의 오차를 방지할 수 있다.
이에 따라, 광 센서(PS)에서 맥파 측정 구간(a1) 전후에 엠비언트 측정 구간(a2, a3)에서 외부로부터 입사한 빛(외광)의 광량을 측정할 수 있다. 맥파 측정 구간(a1)에서 화소(PX)로부터 발광된 빛과 외광의 광량을 수광 데이터 결정부(741)에서 제공받아, 외광에 의한 광 센서(PS)에서 맥파 측정 구간(a1) 동안 수광량을 측정하고 이를 통해 맥박 측정의 정확도가 높아질 수 있다.
이어서, 맥파 신호를 산출한다(S303).
수광 데이터 결정부(741) 및 맥파 신호 생성부(742)는 광 센서(PS)가 수광하는 수광량의 변화를 측정한 데이터를 이용하여 맥파 신호를 생성할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 심장의 수축기에는 심장의 좌심실에서 박출되는 혈액이 말초 조직으로 이동되어 동맥 쪽의 혈액 부피가 증가하게 된다. 또한, 심장의 수축기에는 적혈구가 말초 조직에 더 많은 산소 헤모글로빈을 운반하게 된다. 심장의 이완기에는 말초 조직으로부터 심장 쪽으로 부분적인 혈액의 흡입이 있다. 이때, 표시 화소로부터 발광한 빛이 말초 혈관에 조사되면, 조사된 빛은 말초 조직에 의해 흡수될 수 있다. 광흡수도는 혈구혈장비율(hematocrit)과 혈액의 부피에 종속적이다. 광흡수도는 심장의 수축기에 최대값을 가지고, 심장의 이완기에 최소값을 가질 수 있다. 광흡수도는 광 센서(PS)에 입사되는 광량과 반비례 관계에 있으므로, 광 센서(PS)에 입사되는 광량의 수광 데이터를 통해 해당 시점에서의 광흡수도를 추정할 수 있고, 이를 통해 광용적 맥파 신호를 생성할 수 있다.
마지막으로, 맥박을 산출한다(S304).
구체적으로, 광 센서(PS)에 의해 흡수되는 광량의 변화는 혈류 변화에 비례하고, 광 센서(PS)에는 손가락에서 흡수된 광량만큼 차감된 광이 수신되므로, 광 센서(PS)에 수광되는 광량 변화가 혈류 변화를 반영하게 된다. 따라서, 광 센서(PS)의 수광 데이터를 통해 심방 박동에 동기된 혈량 변화의 검출이 가능한데, 맥파 측정부(743)는 감지된 맥파 신호의 피크들에 해당하는 시점들에 기초하여 피검 부위의 맥박들을 추정할 수 있다.
도 14는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 발광 동작을 나타내는 개략도이다. 도 15는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 발광 제어 신호를 나타내는 타이밍도다.
도 14 및 도 15는 도 9 내지 도 13의 실시예와 모드 제어 신호(PEm), 발광 제어 신호(ECS1/ECS2) 및 제2 발광 신호(Ek_2)를 제외하고 실질적으로 동일하므로, 차이점 위주로 설명한다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 제2 모드의 경우, 모드 신호 생성부(710)는 제3 맥파 발광 제어 신호(PEm_3)를 생성하여, 발광 제어부(644)에 제공할 수 있다. 제3 맥파 발광 제어 신호(PEm_3)는 화소(PX)가 프레임 주파수에 따라 발광하는 신호를 제어하는 신호로써, 맥파를 측정하는 신호의 제2 프레임 주파수와 실질적으로 동일할 수 있다.
발광 제어부(644)는 제3 맥파 발광 제어 신호(PEm_3)를 입력받아 발광 구동부(630)를 구동하기 위한 제3 발광 제어 신호(Em_3)를 출력한다. 제3 발광 제어 신호(Em_3)는 발광 구동부(630)가 화소(PX)를 제2 프레임 주파수에 따라 발광할 수 있도록 턴-온 또는 턴-오프된 신호일 수 있다.
이에 따라서, 발광 구동부(630)는 제3 발광 제어 신호(Em_3)를 입력받아 제2 프레임 주파수에 대응하는 제3 발광 신호(Ek_3)를 출력한다. 제3 발광 신호(Ek_3)에 따라서 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX) 뿐만 아니라 일반 활성 영역(NPXR)의 화소도 제2 프레임 주파수에 대응하여 발광할 수 있다.
제1 모드의 경우, 도 9 내지 도 11의 실시예와 마찬가지로 제1 프레임 주파수에 대응하는 제1 프레임 주파수에 따른 제1 발광 신호(Ek_1)로 화소(PX)를 구동할 수 있다.
도 15를 참조하면, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX) 및 일반 활성 영역(NPXR)의 화소 각각이 미리 설정된 구동 기간 단위로 모두 동시에 턴-온 또는 턴-오프 구동되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 발광 구동부(630)에서 생성된 제3 발광 신호(Ek_3)는 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX) 및 일반 활성 영역(NPXR)의 화소를 미리 설정된 구동 기간 단위로 동시에 턴-온 또는 턴-오프 구동시킬 수 잇다.
구체적으로, 제2 맥파 측정 구간(b1) 동안 제3 발광 신호(Ek_3)가 턴-온 되어 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX) 및 일반 활성 영역(NPXR)의 화소는 발광할 수 있다. 또한, 광 센서(PS)는 제2 맥파 측정 구간(b1) 동안 수광되는 광량을 측정하여 맥파를 측정할 수 있다.
제2 맥파 측정 구간(b1) 이전의 제3 엠비언트 측정 구간(b2) 및 맥파 측정 구간(b1) 이후의 제4 엠비언트 측정 구간(b3)동안 광 센서(PS)는 각각의 구간 동안 수광되는 광량을 측정하여 맥파를 측정할 수 있다. 다만, 엠비언트 측정 구간(b2, b3) 동안은 제3 발광 신호(Ek_3)가 턴-오프 되어 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX) 및 일반 활성 영역(NPXR)의 화소는 발광하지 않을 수 있다. 이로써, 화소(PX)의 광량을 제외한 외부에 의한 광량을 측정하여, 정확한 맥파를 측정할 수 있다.
광 센서(PS)가 수광되는 외부의 광량을 측정하는 구간인 제3 엠비언트 측정 구간(b2) 및 제4 엠비언트 측정 구간(b3)을 제외한 제1 구간(b4) 및 제2 구간(b5)에서 제3 발광 신호(Ek_3)는 턴-온 될 수 있다. 이에 따라, 맥파를 측정하지 않는 구간 동안 제3 발광 신호(Ek_3)에 대응되어 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX) 및 일반 활성 영역(NPXR)의 화소는 발광할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예의 경우, 제3 발광 신호(Ek_3)의 제3 프레임 주파수가 낮거나, 턴온-구간이 짧은 경우, 표시 패널(100)은 플리커(Flicker) 현상이 나타날 수 있다. 따라서, 엠비언트 측정 구간(b2, b3)에 제3 발광 신호(Ek_3)가 턴-오프 되고, 나머지 구간에 제3 발광 신호(Ek_3)가 턴-온되어 플리커 현상을 방지할 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 화소의 예시적인 단면도이다.
도 16을 참조하면, 기판(110) 상에 회로층이 배치되고, 회로층 상에 발광층과 수광층이 배치되며, 그 상부에 터치층(130)이 배치된다.
회로층은 박막 트랜지스터(TFT)와 커패시터(CST) 및 각종 배선을 포함한다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극, 반도체층(SCT), 소스 전극, 드레인 전극을 포함한다. 커패시터(CST)는 제1 전극과 제2 전극을 포함한다. 일반 활성 영역(NPXR)의 화소, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX) 및 광 센서(PS)의 박막 트랜지스터(TFT)와 커패시터(CST)는 모두 동일한 층의 반도체층(SCT), 도전층(GM1, GM2, SD1, SD2, SD3), 및 절연막(BUF, GI1, GI2, ILD1, PSS, PLN, ILD2, ILD3)을 활용하여 형성될 수 있다.
회로층은 박막 트랜지스터(TFT)의 채널을 구성하는 반도체층(SCT), 전극이나 배선을 이루는 복수의 도전층(GM1, GM2, SD1, SD2, SD3) 및 복수의 절연막(BUF, GI1, GI2, ILD1, PSS, PLN, ILD2, ILD3)을 포함한다.
예를 들어, 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극과 커패시터(CST) 제1 전극은 제1 도전층(GM1)으로 이루어질 수 있다. 또, 각종 스캔 신호를 제공하는 배선 또한 제2 도전층(GM2)으로 이루어질 수 있다. 커패시터(CST) 제2 전극은 제2 도전층(GM2)으로 이루어질 수 있다. 박막 트랜지스터(TFT) 소스 전극과 드레인 전극은 제3 도전층(SD1)으로 이루어질 수 있다. 데이터 배선, 제1 전압 배선, 제2 전압 배선, 초기화 전압 배선 등은 제3 도전층(SD1), 제4 도전층(SD2) 및 제5 도전층(SD3) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 발광 소자 또는 수광 소자의 제1 전극을 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극으로 연결하는 연결 전극은 제4 도전층(SD2) 및 제5 도전층(SD3) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
제1 도전층(GM1)과 제2 도전층(GM2)은 각각 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘 (Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 단일막 또는 다층막일 수 있다. 제3 도전층(SD1), 제4 도전층(SD2) 및 제5 도전층(SD3)은 각각 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘 (Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있으며, Ti/Al/Ti, Mo/Al/Mo, Mo/AlGe/Mo, Ti/Cu 등의 적층 구조로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 도전층(GM1)과 제2 도전층(GM2)은 서로 동일한 물질로 이루어지고, 제3 도전층(SD1), 제4 도전층(SD2) 및 제5 도전층(SD3)은 서로 동일한 물질로 이루어지되 제1 도전층(GM1) 및 제2 도전층(GM2)과 상이한 물질로 이루어질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또, 예시된 바와는 달리 회로층에서의 도전층의 수가 3개, 4개로 감소하거나, 6개 이상으로 증가할 수도 있다.
서로 다른 도전층(GM1, GM2, SD1, SD2, SD3) 및 반도체층(SCT) 사이에는 절연막(BUF, GI1, GI2, ILD1, PSS, PLN, ILD2, ILD3)이 개재된다. 복수의 절연막(BUF, GI1, GI2, ILD1, PSS, PLN, ILD2, ILD3)은 기판(110)을 덮으며 기판(110)과 반도체층(SCT) 사이에 배치된 버퍼층(BUF), 반도체층(SCT)과 제1 도전층(GM1) 사이에 개재된 제1 게이트 절연막(GI1), 제1 도전층(GM1)과 제2 도전층(GM2) 사이에 개재된 제2 게이트 절연막(GI2), 제2 도전층(GM2) 상에 배치된 제1 층간 절연막(ILD1), 제3 도전층(SD1) 상에 배치된 패시베이션막(PASS), 패시베이션막(PASS) 상에 배치된 평탄화막(PLN), 제4 도전층(SD2) 상에 배치된 제2 층간 절연막(ILD2), 제5 도전층(SD3) 상에 배치된 제3 층간 절연막(ILD3)을 포함할 수 있다. 각 절연막(BUF, GI1, GI2, ILD1, PSS, PLN, ILD2, ILD3)은 SiN, SiO, SiON과 같은 무기막으로 이루어지거나, 유기막으로 이루어지거나, 유무기막으로 이루어지거나, 무기막과 유기막의 적층막으로 이루어질 수 있다.
회로층 상에는 발광층과 수광층이 배치된다. 구체적으로, 회로층 상에 일반 활성 영역(NPXR)의 화소의 발광 소자, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)의 발광 소자 및 광 센서(PS)의 수광 소자가 배치된다.
일반 활성 영역(NPXR)의 화소의 발광 소자는 제1 전극(ANO), 제2 전극(CAT) 및 제1 전극(ANO)과 제2 전극(CAT) 사이에 개재된 일반 발광층(NEML)을 포함한다. 일반 발광층(NEML)은 유기 발광 물질일 수 있지만, 이에 제한되지 않으며, 무기 발광 물질일 수도 있다. 제1 전극(ANO)과 일반 발광층 사이에는 정공 주입 또는 수송층(ITR1)이, 일반 발광층과 제2 전극(CAT) 사이에는 전자 주입 또는 수송층(ITR1)이 개재될 수 있다.
맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)의 발광 소자는 제1 전극(ANO), 제2 전극(CAT) 및 제1 전극(ANO)과 제2 전극(CAT) 사이에 개재된 맥파 발광층(BEML)을 포함한다. 맥파 발광층(BEML)은 유기 발광 물질일 수 있지만, 이에 제한되지 않으며, 무기 발광 물질일 수도 있다. 제1 전극(ANO)과 맥파 발광층(BEML) 사이에는 정공 주입 또는 수송층(ITR1)이, 맥파 발광층(BEML)과 제2 전극(CAT) 사이에는 전자 주입 또는 수송층(ITR1)이 개재될 수 있다.
광 센서(PS)의 수광 소자는 제1 전극(ANO), 제2 전극(CAT) 및 제1 전극(ANO)과 제2 전극(CAT) 사이에 개재된 변환층(LEC)을 포함한다. 광전 변환층(LEC)은 유기 광전 변환 물질을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않으며, 무기 반도체와 같은 무기 광전 변환 물질을 포함할 수도 있다. 제1 전극(ANO)과 광전 변환층(LEC) 사이에는 정공 주입 또는 수송층(ITR1)이, 광전 변환층(LEC)과 제2 전극(CAT) 사이에는 전자 주입 또는 수송층(ITR1)이 개재될 수 있다.
일반 활성 영역(NPXR)의 화소의 발광 소자, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)의 발광 소자 및 광 센서(PS)의 수광 소자의 제1 전극(ANO)은 각각 동일층에 배치된다. 도시된 예에서, 이들은 제3 층간 절연막(ILD3) 상에 동일 물질로 형성된다. 제1 전극(ANO) 상에는 뱅크층(BNK)이 배치된다. 뱅크층(BNK)은 제1 전극(ANO)을 노출하는 개구부를 가지며, 개구부에 의해 노출된 제1 전극(ANO) 상에 일반 발광층(NEML), 맥파 발광층(BEML), 광전 변환층(LEC)과 같은 활성층이 배치된다. 또, 일반 활성 영역(NPXR)의 화소의 발광 소자, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)의 발광 소자 및 광 센서(PS)의 수광 소자의 제2 전극(CAT)은 일체화된 공통 전극으로서 공유된다. 또, 일반 활성 영역(NPXR)의 화소의 발광 소자, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)의 발광 소자 및 광 센서(PS)의 수광 소자의 정공 주입 또는 수송층(ITR1)은 각각 동일 층에서 동일 물질로 이루어지며, 동일 공정으로 동시에 형성될 수 있으며, 이는 전자 주입 또는 수송층(ITR1)의 경우에도 마찬가지일 수 있다. 이처럼, 일반 활성 영역(NPXR)의 화소의 발광 소자, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)의 발광 소자 및 광 센서(PS)의 수광 소자가 정공 주입 또는 수송층(ITR1) 및 전자 주입 또는 수송층(ITR1)의 물질을 공유하면, 하나의 공정으로 동시에 형성될 수 있으므로 공정 효율이 개선될 수 있다.
일반 활성 영역(NPXR)의 화소의 발광 소자, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)의 발광 소자 및 광 센서(PS)의 수광 소자의 제2 전극(CAT) 상에는 캡핑막(CAP)이 배치되며, 캡핑막(CAP) 상부에는 박막 봉지층(TFE)이 배치될 수 있다. 박막 봉지층(TFE; TFE1, TFE2, TFE3)은 SiN, SiO, SiON과 같은 무기막으로 이루어진 제1 봉지막(TFE1), 제1 봉지막(TFE1) 상에 배치되며 유기 물질을 포함하는 제2 봉지막(TFE2) 및 제2 봉지막(TFE2) 상에 배치되며 SiN, SiO, SiON과 같은 무기막으로 이루어진 제3 봉지막(TFE3)을 포함할 수 있다.
박막 봉지층(TFE) 상부에는 터치층(130)이 배치된다. 터치층(130)은 베이스층(BAS), 베이스층(BAS) 상에 배치된 제1 터치 도전층(TE1), 제1 터치 도전층(TE1) 상에 배치된 제1 터치 절연막(TIL1), 제1 터치 절연막(TIL1) 상에 배치된 제2 터치 도전층(TE2) 및 제2 터치 도전층(TE2)을 덮는 제2 터치 절연막(TIL2)을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)는 광 센서(PS)에 인접하여 배치된다. 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)의 배치는 광 센서(PS)의 배치에 종속적일 수 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 17을 참조하면, 표시 영역(DPA)의 일부 영역에 맥파 표시 영역(BPXR)이 배치되고, 그 일측(도면에서 우측)에 맥파 측정 영역(APXR)이 배치된다. 본 실시예에서 맥파 표시 영역(BPXR)과 맥파 측정 영역(APXR)은 직사각형 또는 바 타입 형상을 갖는다.
맥파 측정 영역(APXR)은 하나 이상의 광 센서(PS)를 포함한다. 맥파 측정 영역(APXR)은 일반 활성 영역(NPXR)의 화소를 더 포함할 수 있다.
맥파 표시 영역(BPXR)은 하나 이상의 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)를 포함한다. 맥파 표시 영역(BPXR)은 일반 활성 영역(NPXR)의 화소 없이 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)만으로 이루어질 수도 있지만, 이에 제한되는 것은 아니며 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)와 일반 활성 영역(NPXR)의 화소가 혼재되어 있을 수도 있다. 맥파 표시 영역(BPXR)에 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)와 일반 활성 영역(NPXR)의 화소가 혼재된 경우, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)가 일반 활성 영역(NPXR)의 화소의 특정 색상을 표현하여 해당 색상의 일반 활성 영역(NPXR)의 화소를 대체할 수 있다. 예를 들어, 맥파 표시 영역(BPXR) 내의 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)가 적색의 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)인 경우, 해당 영역 내에 녹색 및 청색의 일반 활성 영역(NPXR)의 화소는 배치되지만 적색의 일반 활성 영역(NPXR)의 화소는 배치되지 않을 수 있다. 그러나, 실시예에 이러한 예시에 제한되는 것은 아니며, 동일 색상을 발광하는 일반 활성 영역(NPXR)의 화소가 추가될 수도 있다.
도 18 내지 도 20은 다른 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 18 내지 도 20를 참조하면, 본 실시예의 경우, 맥파 측정 영역(APXR)이 맥파 표시 영역(BPXR)을 둘러싸도록 배치된 점에서 도 17의 실시예와 차이가 있다. 맥파 표시 영역(BPXR)은 평면도상 원형으로 형성되고, 맥파 측정 영역(APXR)은 이를 감싸는 도우넛 형상을 갖는다. 본 실시예의 경우에도 맥파 표시 영역(BPXR)으로부터 발광된 빛이 그를 둘러싸는 맥파 측정 영역(APXR)에 의해 수광될 확률이 더욱 높아지므로, 우수한 수광 효율을 나타낼 수 있다.
맥파 표시 영역(BPXR)과 맥파 측정 영역(APXR)의 배치되는 표시 영역(DPA) 내에서 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 17과 같이 표시 영역(DPA)의 하단부에 맥파 표시 영역(BPXR) 및 맥파 측정 영역(APXR)이 맥파 표시 영역(BPXR)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 또는, 도 18과 같이 표시 영역(DPA)의 중단부에 맥파 표시 영역(BPXR) 및 맥파 측정 영역(APXR)이 맥파 표시 영역(BPXR)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 또한, 도 19와 같이 표시 영역(DPA)의 상단부에 맥파 표시 영역(BPXR) 및 맥파 측정 영역(APXR)이 맥파 표시 영역(BPXR)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 다만, 도면에서 도시된 배치에 제한되지 않고, 맥파 표시 영역(BPXR)과 맥파 표시 영역(BPXR)을 둘러싸는 형상을 갖는 맥파 측정 영역(APXR)의 배치는 표시 영역(DPA) 내에서 자유롭게 배치될 수 있다.
도 21은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 발광 동작을 나타내는 개략도이다. 도 22는 또 다른 실시예에 따른 화소 회로를 보여주는 회로도이다. 도 23은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 발광 제어 신호를 나타내는 타이밍도다. 도 24는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 21 내지 24의 실시예는 맥파 표시 영역(DPA)의 화소(PX)에 제4 프레임 주파수에 대응하는 제4 발광 신호(Ek_4)를 인가하고, 일반 활성 영역(NPXR)의 화소(PX)에 제1 프레임 주파수에 대응하는 제2 표시 발광 신호를 인가하고, 발광 구동부(630)와 맥파 표시 영역(DPA)의 화소(PX) 사이에 별도의 발광 제어 배선이 있는 점에서 도 9 내지 도 11의 실시예와 차이가 있다.
도 21 내지 도 24을 참조하면, 일반 활성 영역(NPXR)의 화소(PX)를 일반 화소로, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)를 맥파 표시 화소로 지칭한다.
제2 모드의 경우, 맥파 제어부(700)의 모드 신호 생성부(710)에서 모드 제어 신호(PEm)를 생성할 수 있다. 모드 신호 생성부(710)와 연결된 발광 제어부(644)에 모드 제어 신호(PEm)를 출력할 수 있다.
발광 제어부(644)는 모드 제어 신호(PEm)를 입력받을 수 있다. 모드 제어 신호(PEm)는 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)의 발광 제어 신호를 구동하기 위한 신호일 수 있다. 다만, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)의 발광 제어 신호를 구동하기 위한 신호만을 제공할 수도 있다.
발광 제어부(644)는 입력받은 모드 제어 신호(PEm)를 기초로 발광 제어 신호(ECS1/ECS2)를 발광 구동부(630)에 출력할 수 있다. 이에 발광 구동부(630)는 입력받은 발광 제어 신호에 기초하여 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)의 제4 발광 신호(Ek_4)를 출력할 수 있고, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)가 발광할 수 있다.
발광 구동부(630)에서 발광 제어 신호(ECS)를 입력받아 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)를 발광하기 위한 제4 발광 신호(Ek_4)를 출력할 수 있다. 이로 인해, 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)를 맥파 측정을 위해 별도의 구동 신호로 구동할 수 있다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 회로층(121)에는 맥파 표시 영역(BPXR)을 구동하는 맥파 표시 회로(CUI_P)가 배치될 수 있다. 맥파 표시 회로(CUI_P)는 트랜지스터를 포함할 수 있다.
맥파 표시 회로(CUI_P)는 화소 회로(CUI)와 다른 구조를 가질 수 있다. 또한, 맥파 표시 회로(CUI_P)는 논리곱 회로(AG)가 연결될 수 있다. 맥파 표시 회로(CUI_P)는 논리곱 회로(AG)에 연결되는 제4 발광 배선과 표시 발광 배선을 구비하고, 논리곱 회로(AG)는 제4 발광 배선의 제4 발광 신호와 표시 발광 배선의 제2 표시 발광 신호(Ek_5)가 모두 게이트 온 전압을 갖는 경우, 게이트 온 전압을 출력할 수 있다. 구체적으로, 제4 발광 신호(Ek_4) 및 제2 표시 발광 신호(Ek_5)가 모두 턴-온 신호인 경우, 맥파 표시 화소(BPX)는 발광할 수 있다. 제4 발광 신호(Ek_4) 및 제2 표시 발광 신호(Ek_5) 중 어느 하나의 신호만 턴-온 신호인 경우 및 제4 발광 신호(Ek_4) 및 제2 표시 발광 신호(Ek_5) 모두 턴-오프 신호인 경우에는 맥파 표시 화소(BPX)는 발광하지 않을 수 있다. 즉, 맥파 표시 화소(BPX)는 제4 발광 신호(Ek_4) 및 제2 표시 발광 신호(Ek_5)가 모두 턴-온 신호를 받는 경우에 발광할 수 있다.
발광 구동부(630)는 영상을 표시하는 제1 모드에서 제4 발광 신호를 제1 프레임 주파수로 출력하고, 광 센서를 이용하여 광을 감지하는 제2 모드에서 제4 발광 신호를 제1 프레임 주파수보다 높은 제4 프레임 주파수로 출력할 수 있다.
발광 구동부(630)는 제1 모드와 제2 모드에서 제2 표시 발광 신호(Ek_5)를 게이트 온 전압으로 출력할 수 있다. 또한, 발광 구동부(630)는 제1 모드에서 제2 표시 발광 신호(Ek_5)를 제1 프레임 주파수로 출력하고, 제2 모드에서 제2 표시 발광 신호(Ek_5)를 게이트 온 전압으로 출력할 수 있다.
정리하면, 맥파 표시 회로(CUI_P)는 제4 발광 신호(Ek_4) 및 제2 표시 발광 신호(Ek_5)가 제2 프레임 주파수에 기초하여 입력되는 경우, 제2 프레임 주파수에 대응하여 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX)를 발광할 수 있다.
제2 모드의 일반 활성 영역(NPXR)의 화소(PX) 및/또는 일반 영상을 표시하는 모드의 경우의 화소(PX)는 제1 프레임 주파수에 따라 발광할 수 있다.
표시 제어부(640)의 발광 제어부(644)는 일반 활성 영역(NPXR)의 화소의 제1 표시 발광 신호(Ek_D)를 구동하기 위한 발광 제어 신호(ECS)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 발광 제어 신호(ECS)는 발광 제어부(644)에서 일반 활성 영역(NPXR)의 화소를 발광하기 위해 생성될 수 있다.
발광 제어부(644)에서 생성된 발광 제어 신호(ECS)는 제1 프레임 주파수에 대응하여 발광 구동부(630)에 제공될 수 있다. 발광 제어 신호(ECS)는 일반 활성 영역(NPXR)의 화소가 발광하기 위한 제1 표시 발광 신호(Ek_D)를 제어할 수 있다.
발광 구동부(630)는 발광 제어 신호(ECS)를 입력받아 일반 활성 영역(NPXR)의 화소를 발광하기 위한 제1 표시 발광 신호(Ek_D)를 출력할 수 있다. 발광 구동부(630)는 제1 모드와 제2 모드에서 제1 표시 발광 신호(Ek_D)를 제1 프레임 주파수로 출력할 수 있다.
도 25는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 26은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 25 및 도 26의 실시예는 액정 표시 패널(LCD)의 맥파 측정 방식인 점에서 도 8 내지 도 12의 실시예와 차이가 있다.
도 25 및 도 26를 참조하면, 액정 표시 패널(LCD)은 액정 패널, 백라이트 유닛을 포함한다. 백라이트 유닛도 도 8 내지 도 12의 표시 패널(100)에 포함될 수 있다.
따라서, 백라이트 유닛은 도 8 내지 도 12의 실시예와 마찬가지로 스캔 구동부(610), 데이터 구동부(620), 표시 구동부(600) 및 표시 제어부(201)를 포함하는 표시 구동부(600)를 포함할 수 있다.
액정 표시 패널(LCD)은 맥파 제어부(700)를 포함한다. 따라서, 맥파 제어부(700)에서 화소(PX)의 업데이트 빈도에 기초하여 생성된 모드 제어 신호(PEm)에 대응하여 발광 제어부(644)에서 발광 제어 신호(ECS1/ECS2)를 발광 구동부(630)에 인가할 수 있다. 이에 따라, 발광 구동부(630)에서 백라이트 유닛의 맥파 표시 영역(BPXR)의 화소(PX) 뿐만 아니라 일반 활성 영역(NPXR)의 화소의 발광도 동시에 제어하여 정확한 맥파를 측정할 수 있고, 표시 패널(100)의 시인성을 향상할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 표시 장치
100: 표시 패널
NPXR: 일반 활성 영역
BPXR: 맥파 표시 영역
APXR: 맥파 측정 영역
PX: 화소
PS: 광 센서
600: 표시 구동부
610: 스캔 구동부
620: 데이터 구동부
630: 발광 구동부
640: 표시 제어부
700: 맥파 제어부
710: 모드 신호 생성부

Claims (20)

  1. 복수의 화소;
    복수의 광 센서;
    상기 복수의 화소에 연결되는 발광 배선;
    상기 발광 배선에 연결되는 발광 구동부를 구비하고,
    상기 발광 구동부는,
    상기 복수의 화소가 영상을 표시하는 제1 모드에서 제1 프레임 주파수를 갖는 제1 발광 신호를 출력하고,
    상기 복수의 광 센서를 이용하여 광을 감지하는 제2 모드에서 제2 프레임 주파수를 갖는 제2 발광 신호를 출력하며,
    상기 제2 프레임 주파수는 상기 제1 프레임 주파수와 상이한 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 프레임 주파수는 상기 제1 프레임 주파수보다 높은 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 화소에 연결되는 스캔 배선 및 데이터 배선; 및
    상기 스캔 배선에 연결되는 스캔 구동부 및 상기 데이터 배선에 연결되는 데이터 구동부를 포함하는 표시 구동부를 더 포함하고,
    상기 표시 구동부는 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드에서 상기 제1 프레임 주파수의 표시 제어 신호를 출력하는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 프레임 주파수는 상기 제1 프레임 주파수보다 높은 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 프레임 주파수는 60Hz 내지 120Hz이고, 상기 제2 프레임 주파수는 100Hz 내지 240Hz인 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 모드에서 제1 발광 제어 신호를 상기 발광 구동부에 출력하고, 상기 제2 모드에서 제2 발광 제어 신호를 상기 발광 구동부에 출력하는 발광 제어부를 더 포함하는 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드를 지시하는 모드 제어 신호를 상기 발광 제어부에 출력하는 맥파 제어부를 더 포함하는 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 맥파 제어부는 상기 광 센서로부터 수신된 맥파 신호를 이용하여 맥박을 측정하는 맥파 수신부를 포함하는 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 맥파 수신부는 상기 광 센서로부터 전기적 신호를 제공받아 수광 데이터를 결정하는 수광 데이터 결정부, 상기 수광 데이터를 이용하여 맥파 신호를 생성하는 맥파 신호 생성부, 및 상기 맥파 신호를 이용하여 맥박을 측정하는 맥파 측정부를 포함하는 표시 장치.
  10. 복수의 화소;
    복수의 광 센서;
    상기 복수의 화소에 연결되는 스캔 배선과 발광 배선;
    상기 스캔 배선에 연결되는 스캔 구동부; 및
    상기 발광 배선에 연결되는 발광 구동부를 구비하고,
    상기 스캔 구동부는 상기 복수의 광 센서를 이용하여 광을 감지하는 맥파 측정 모드에서 제1 프레임 주파수를 갖는 스캔 신호를 상기 스캔 배선에 출력하고,
    상기 발광 구동부는 상기 맥파 측정 모드에서 상기 제1 프레임 주파수와 상이한 제2 프레임 주파수를 갖는 발광 신호를 상기 발광 배선에 출력하는 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 프레임 주파수는 상기 제1 프레임 주파수보다 높은 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 발광 구동부는 상기 맥파 측정 모드에서 제1 프레임 주파수를 갖는 제2 발광 신호를 출력하는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 복수의 화소가 영상을 표시하는 제1 모드에서 제1 발광 제어 신호를 상기 발광 구동부에 출력하고, 상기 맥파 측정 모드에서 제2 발광 제어 신호를 상기 발광 구동부에 출력하는 발광 제어부를 더 포함하는 표시 장치.
  14. 일반 화소 및 맥파 표시 화소;
    상기 일반 화소에 연결되는 제1 발광 배선;
    상기 맥파 표시 화소에 연결되는 논리곱 회로; 및
    상기 논리곱 회로에 연결되는 제2 발광 배선과 제3 발광 배선을 구비하고,
    상기 논리곱 회로는 상기 제2 발광 배선의 제2 발광 신호와 상기 제3 발광 배선의 제3 발광 신호가 모두 게이트 온 전압을 갖는 경우, 게이트 온 전압을 출력하는 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    광 센서; 및
    상기 일반 화소 및 상기 맥파 표시 화소가 영상을 표시하는 제1 모드에서 상기 제2 발광 신호를 제1 프레임 주파수로 출력하고, 상기 광 센서를 이용하여 광을 감지하는 제2 모드에서 상기 제2 발광 신호를 상기 제1 프레임 주파수보다 높은 제2 프레임 주파수로 출력하는 발광 구동부를 더 구비하는 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 발광 구동부는,
    상기 제1 모드와 상기 제2 모드에서 상기 제3 발광 신호를 상기 게이트 온 전압으로 출력하는 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 발광 구동부는,
    상기 제1 모드에서 상기 제3 발광 신호를 상기 제1 프레임 주파수로 출력하고, 상기 제2 모드에서 상기 제3 발광 신호를 상기 게이트 온 전압으로 출력하는 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 발광 구동부는,
    상기 제1 모드와 상기 제2 모드에서 상기 제1 발광 배선의 제1 발광 신호를 상기 제1 프레임 주파수로 출력하는 표시 장치.
  19. 제1 모드에서 제1 프레임 주파수에 기초하여 복수의 화소에 제1 발광 신호를 출력하는 단계;
    제2 모드에서 상기 제1 프레임 주파수와 상이한 제2 프레임 주파수에 기초하여 복수의 화소에 제2 발광 신호를 출력하는 단계;
    상기 제2 모드에서 사용자로부터 반사된 광을 감지하는 단계;
    상기 제2 모드에서 감지한 광을 기초로 맥파 신호를 산출하는 단계; 및
    상기 제2 모드에서 상기 맥파 신호를 기초로 맥박을 산출하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제2 프레임 주파수는 상기 제1 프레임 주파수보다 높은 표시 장치의 구동 방법.
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