KR20240011114A - 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 led 구동회로 및 이를 포함하는 마이크로 led 표시장치 - Google Patents

더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 led 구동회로 및 이를 포함하는 마이크로 led 표시장치 Download PDF

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이수연
강지민
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서울대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로 에 관한 것으로서, 마이크로 LED의 발광 시간을 조절하는 PWM 회로부; 및 상기 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 마이크로 LED의 발광 동안 일정한 전류가 공급되도록 제어하는 CCG 회로부;를 포함한다.

Description

더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로 및 이를 포함하는 마이크로 LED 표시장치{MICRO LED DRIVING CIRCUIT INCLUDING DOUBLE GATE TRANSISTOR AND MICRO LED DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 개시는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자발광 소자로 이루어진 픽셀 어레이를 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 장치와 그에 포함되는 구동 회로에 관한 것이다.
종래, 적색 LED(Light Emitting Diode), 녹색 LED, 청색 LED와 같은 무기 발광 소자(이하에서, LED는 무기 발광 소자를 말한다.)를 서브 픽셀로 구동하는 디스플레이 패널에서는, PAM(Pulse Amplitude Modulation) 구동 방식을 통해 서브 픽셀의 계조를 표현하였다.
이 경우, 구동 전류의 크기(magnitude)에 따라, 발광하는 빛의 계조뿐 아니라 파장도 함께 변화하게 되어 영상의 색 재현성이 감소된다. 이러한 색 재현성의 감소는 특히 마이크로 LED 에서 두드러지게 발생한다.
일반적인 마이크로 LED는 100μm 이하 초소형 LED를 뜻하며 크기가 작음과 동시에 전력 소모량이 적어 디스플레이의 저 소비전력, 소형화, 경량화 등을 구현할 수 있다는 장점이 있다. 또한 발광 효율과 수명 등에서 약점을 보이는 유기발광 다이오드(OLED)와 달리 효율과 수명이 우수하며 영하 20
Figure pat00001
이하와 100
Figure pat00002
이상의 극한 상황에서도 작동이 가능하다. 이와 같은 차세대 디스플레이로서의 가능성으로 인해 국내외 많은 기업들이 현재 마이크로 LED에 대한 기술 투자를 강화하고 있다.
마이크로 LED 구동 회로는 매트릭스 형태로 배열된 마이크로 LED를 스캔 신호 및 데이터 전압을 통해 영상 표현에 사용되는 픽셀 및 계조를 구현하기 위한 회로이다. 일반적으로 하나의 픽셀을 구동하기 위해 하나의 화소 구동회로가 사용된다.
종래 OLED 기반 구동 회로는 계조를 표현할 때, OLED에 흐르는 전류의 양으로 계조를 표현하는 PAM (Pulse Amplitude Modulation) 구동방식을 사용하였다. PAM 방식을 이용할 경우 전류값을 조절하여 grayscale 을 표현하게 되며 이때 OLED에 흐르는 전류의 양은 구동 회로의 구동 트랜지스터 (Driving TFT)를 통해 제어하게 된다.
하지만 마이크로 LED는 전류의 양에 따라 파장이 변동되는 특성을 가지고 있어 PAM 구동방식으로 계조표현시, wavelength shift가 발생하여 픽셀 구동 과정에서 색이 변화하게 되면서 화면이 왜곡되는 현상이 발생하여 PAM 방식 구동이 어려운 문제가 있었다.
특히, 모듈러 타입의 마이크로 LED 디스플레이 패널을 복수 개로 연결하여 대형 디스플레이로 구현하는 방식의 경우, 각각의 모듈러마다 컬러 파장의 차이가 발생하여 계조표현의 문제점을 더욱 크게 야기하는 문제가 있었다.
따라서, 색 재현성을 향상시킬 수 있는 자발광 디스플레이 패널의 구동 방식에 대한 개발이 요구된다. 이때, 소비 전력, 휘도 균일성, 수평 크로스토크 문제 등도 함께 고려될 필요가 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 개시의 목적은 마이크로 LED 표시장치에 있어서 PAM 구동 방식의 회로를 사용할 때 발생하는 문제를 개선하고 색 재현성이 향상된 마이크로 LED 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
또 다른 본 개시의 목적은 전류의 양을 통해 계조 표현을 하는 PAM 구동방식과 달리 전류의 양을 고정시키고 발광 시간 제어를 통해 디스플레이의 계조 표현을 구현할 수 있는 마이크로 LED 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 목적은, 입력되는 영상 신호에 대해 향상된 색 재현성을 제공하는 마이크로 LED 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법을 제공함에 있다.
본 개시의 또 다른 목적은, 보다 효율적이고 안정적으로 무기 발광 소자를 구동할 수 있는 서브 픽셀 회로를 제안하고 이를 포함하여 이루어진 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법을 제공함에 있다.
본 개시의 또 다른 목적은, 무기 발광 소자를 구동하는 각종 회로의 설계를 최적화하여, 고밀도 집적에 적합한 구동 회로를 포함하는 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법을 제공함에 있다.
본 개시의 또 다른 목적은, 구동 트랜지스터의 문턱 전압이나 이동도 편차로 인한 휘도 균일성 저하 문제를 해결할 수 있는 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법을 제공함에 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로는, 마이크로 LED의 발광 시간을 조절하는 PWM 회로부; 및 상기 PWM 데이터 전압(Vdata_PWM)에 기초하여 상기 마이크로 LED의 발광 동안 일정한 전류가 공급되도록 제어하는 CCG 회로부;를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 PWM 회로부는 더블 게이트 구조를 가지는 PWM 회로부 구동 트랜지스터(T5)를 포함하고, PWM 데이터 전압(Vdata_PWM)과 스윕 전압(Vsweep)의 비교를 통하여 상기 PWM 회로부 구동 트랜지스터(T5)의 온/오프 시점을 결정하는 것이고, 상기 CCG 회로부는 상기 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 마이크로 LED로 제공되는 시간을 제어하는 CCG 회로부 구동 트랜지스터(T1)를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 PWM 회로부는 총 4개의 PWM 회로부 스위칭 트랜지스터와 1개의 커패시터를 더 포함하고, 상기 CCG 회로부는 총 3개의 스위칭 트랜지스터와 2개의 커패시터를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 CCG 회로부의 스위칭 트랜지스터 중 하나는 상기 구동회로의 동작 전 마이크로 LED에 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 상기 마이크로 LED와 직접 연결된 스위칭 트랜지스터(T3)인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 PWM 회로부와 상기 CCG 회로부는 각각 복수 개의 스위칭 TFT를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 구동 전압(VDD)은 상기 PWM 회로부에 연결되는 라인 없이, 상기 CCG 회로부에만 연결되어 상기 구동회로로 공급되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, CCG 데이터(CCG Data) 전압(Vdata_CCG)은 분기되어 상기 PWM 회로부 및 상기 CCG 회로부로 각각 공급되는 라인을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 구동회로는 마이크로 LED의 전류가 차단되는 제1 단계; PWM 데이터 인가 및 보상이 수행되는 제2 단계; PWM 회로부와 CCG 회로부에 PWM 데이터 인가가 완료된 후 CCG 회로부에서 보상이 이루어지는 제3 단계; CCG 회로부에 CCG 데이터 전압이 인가되며 적어도 두 개의 커패시터에 의해 정전 커플링(Capacitive Coupling)이 일어나는 제4 단계; 및 CCG 회로부 구동 트랜지스터(T1)에 전류가 흐르면서 상기 마이크로 LED가 발광하는 제5 단계;의 총 다섯 단계로 구분되어 동작하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 단계에서는 상기 마이크로 LED의 전류 차단을 위해 상기 마이크로 LED와 직접 연결된 스위칭 트랜지스터(T3)가 꺼지는 것이고, 상기 제2 단계에서는 PWM 회로부에 CCG 데이터 전압과 PWM 데이터 전압이 인가되어 상기 두 데이터 전압들과 연결된 커패시터에 전압이 저장되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제5 단계에서는 삼각파 형태의 Vsweep 신호가 인가되면서 전압이 서서히 증가하고 상기 PWM 회로의 구동 트랜지스터가 커지면서 상기 CCG 회로에 포함된 제1 커패시터(C1)를 방전시키면서 상기 마이크로 LED의 발광이 중단 가능한 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르는 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 표시장치는, 마이크로 LED의 구동회로를 포함하는 표시장치에 있어서, 복수의 무기 발광 소자로 구성된 픽셀이 복수의 로우 라인에 배치된 픽셀 어레이, 및 상기 복수의 무기 발광 소자 별로 마련되며, 구동 전류를 무기 발광 소자로 제공하는 서브 픽셀 회로를 포함하는 디스플레이 패널; 및 데이터 설정 구간 동안, 상기 디스플레이 패널의 서브 픽셀 회로들에 로우 라인 순으로 영상 데이터 전압을 설정하고, 발광 구간 동안, 제 1 전압에서 제 2 전압으로 스윕하는 스윕 신호(Vsweep) 및 상기 설정된 영상 데이터 전압에 기초하여 상기 구동 전류가 상기 픽셀 어레이의 무기 발광 소자들에 로우 라인 순으로 제공되도록 상기 서브 픽셀 회로들을 구동하는 구동부;를 포함하고, 상기 서브 픽셀 회로는, 마이크로 LED의 발광 시간을 조절하는 PWM 회로부; 및 상기 마이크로 LED의 발광 동안 일정한 전류가 흐르도록 제어하는 CCG 회로부;를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 서브 픽셀 회로는 본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로 LED 구동 회로를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에서 제안하는 구동 회로를 이용할 경우 마이크로 LED 디스플레이 장치에 있어서, 마이크로 LED의 발광 시간을 효과적으로 조절할 수 있을 뿐 아니라, 구동 트랜지스터의 문턱 전압 보상이 효과적으로 이루어 질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 상세 회로도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 신호 순서도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 약식 모식도로서, PWM 회로에 포함되어 있는 더블게이트 트랜지스터의 구조를 나타내고 있는 회로도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 제1 단계(Reset 단계)에서의 동작 원리를 설명하는 그림이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 제2 단계(PWM Data Input & Compensation)의 초기에서의 동작 원리를 설명하는 그림이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 제2 단계(PWM Data Input & Compensation)의 후기에서의 동작 원리를 설명하는 그림이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 제3 단계(CCG Part Compensation)에서의 동작 원리를 설명하는 그림이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 제4 단계(CCG Part Data input)에서의 동작 원리를 설명하는 그림이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 제5 단계(Emission)에서의 동작 원리를 설명하는 그림이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 (a) Vdata_PWM 에 따라 LED의 발광 시간을 조절할 수 있음을 보인 시뮬레이션 결과 및 (b) CCG 회로부 구동 트랜지스터(T1)와 PWM 회로부 구동 트랜지스터(T5)를 통하여 문턱 전압 보상이 효과적으로 이루어짐을 알 수 있는 그래프이다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 구동 회로가 탑재된 마이크로 LED 표시장치의 픽셀 구조의 일 예를 나타내는 모식도이다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 구동 회로가 탑재된 마이크로 LED 표시장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에서 제안하는 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동회로와 그 동작 방식에 대하여 상세히 설명한다. 도 1 내지 도 9에서 하나의 회로도를 제시하지만, 이는 하나의 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상이 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 상세 회로도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 신호 순서도이다.
본 발명에서 제안하는 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동회로는, 전류값을 고정하고 발광 시간을 조절함으로써 그레이스케일을 표현하는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 구동회로는, PWM(Pulse Width Modulation) 회로부와 CCG(Constant Current Generation) 회로부가 결합된 구성을 포함하는데, 구체적으로 PWM 회로부는 마이크로 LED의 발광 시간을 조절하고 CCG 회로부는 마이크로 LED 의 발광 동안에 일정한 전류가 흐르도록 하는 역할을 한다.
상기 PWM 회로부는 데이터 전압(Vdata)와 스윕 전압(Vsweep) 간의 비교를 통해서 PWM 구동 트랜지스터의 온/오프 시점을 결정할 수 있다. 또한, 상기 PWM 회로부는 PWM 회로부 구동 TFT의 문턱 전압을 보상하는 역할 또한 수행할 수 있다.
상기 CCG 회로부는 또한, CCG 회로부 구동 TFT의 문턱 전압을 보상하는 역할 또한 수행할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 약식 모식도로서, PWM 회로에 포함되어 있는 더블게이트 트랜지스터의 구조를 나타내고 있는 회로도이다.
본 발명에서 제안하는 회로의 중요한 특징 중의 하나는 더블게이트 트랜지스터를 PWM 회로부에 포함하고 있다는 점이다.
일 실시예에 따르면 더블 게이트 트랜지스터는 바람직하게는 더블 게이트 박막 트랜지스터(TFT)를 사용할 수 있다. 상기 더블 게이트 트랜지스터는 데이터 전압(second gate voltage)에 의해 문턱 전압이 변동되는 특징을 가지고 있다. 상기 문턱 전압은 소자의 온/오프를 결정하는 역할을 할 수 있다.
상기 PWM 회로부는 내부에 포함된 더블게이트 트랜지스터의 데이터 전압을 조절함으로써 발광 소자(마이크로 LED)의 온/오프 시점을 결정할 수 있다.
이하에서는 상기 마이크로 LED 구동 회로의 신호도를 통하여 각 단계의 동작 원리를 상세하게 설명한다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 제1 단계(Reset 단계)에서의 동작 원리를 설명하는 그림이다.
상기 제1 단계에서는 모든 노드 전압이 리셋되고 마이크로 LED에 전류가 흐르는 것을 막기 위하여 CCG 회로부에 포함된 마이크로 LED와 직접 연결된 스위칭 트랜지스터(T3)가 꺼진다(오프 상태로 전환).
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 제2 단계(PWM Data Input & Compensation)의 초기에서의 동작 원리를 설명하는 그림이다.
제2 단계의 초기에서는 라인 별로 PWM 데이터 전압이 순차적으로 인가된다. 도 5의 이미지는 [n]번째 라인에 PWM 데이터 전압이 인가되는 때를 나타낸 그림이다.
상기 제2 단계에서는 더블게이트 트랜지스터의 소스 전압이 Vref_PWM -Vth_T5 가 될 때까지 전류가 흐르게 되며, PWM 회로부의 커패시터(C3)와 PWM 데이터 공급원 사이에 존재하는 스위칭 트랜지스터(T9)를 통해서 PWM 데이터 전압(Vdata_PWM)이 인가된다.
이를 통하여 제2 단계 초기에 상기 PWM 회로부의 커패시터(C3)에 저장되는 전압은 Vref_PWM - Vth_T5 -Vdata_PWM 가 될 수 있다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 제2 단계(PWM Data Input & Compensation)의 후기에서의 동작 원리를 설명하는 그림이다. 상기 제2 단계 후기에서는 라인 별로 PWM 데이터 전압이 순차적으로 인가된다.
도 6은 [n+1]번째 라인에 PWM 데이터 전압이 인가될 때의 상황을 도시한 것이다. 도 6의 C3에 저장되는 전압이 일정하게 유지되는 상태에서, C3의 왼쪽 노드가 0V가 되므로 상기 더블 게이트 트랜지스터(T5)의 Top gate 전압은 Vth_T5-Vref_PWM+Vdata_PWM가 된다.
상기 더블 게이트 트랜지스터(T5)의 문턱전압이 Top gate 전압에 의해 Vth_T5-α(Vth_T5-Vref_PWM+Vdata_PWM) 로 변화하게 되며, 이 때 α 가 1인 경우, Vref_PWM-Vdata_PWM 가 될 수 있다(α는 T5의 Top gate 와 Bottom gate의 두께가 같은 경우 1 임).
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 제3 단계(CCG Part Compensation)에서의 동작 원리를 설명하는 그림이다.
제3 단계에서는, 모든 라인에 PWM 데이터 인가가 끝난 뒤에 CCG 파트 보상이 시작된다.
상기 PWM 회로부의 커패시터(C3)에 저장되는 전압이 일정하게 유지되는 상태에서, 상기 PWM 회로부의 커패시터(C3)의 왼쪽 노드가 0V가 되므로 T5의 Top gate 전압은 Vth_T5-Vref_PWM+Vdata_PWM 가 된다.
이 때 상기 PWM 회로부의 더블 게이트 트랜지스터(T5)의 문턱전압은 Top gate 전압에 의해 Vth-α(V th_T5-Vref_PWM+Vdata_PWM) 로 변화하게 되며, 이 때 α가 1인 경우, Vref_PWM-Vdata_PWM 가 될 수 있다(α는 T5의 Top gate 와 Bottom gate의 두께가 같은 경우 1 임).
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 제4 단계(CCG Part Data input)에서의 동작 원리를 설명하는 그림이다.
제4 단계에서는, 도 8에서 나타나는 것과 같이 CCG 데이터 전압이 인가되고, CCG 회로에 CCG 데이터 전압이 인가되고 구동 트랜지스터인 T1의 문턱전압이 보상되는 단계가 일어날 수 있다. 이 때 전압이 인가되면서 두 커패시터(C1과 C2)에 의해 정전 커플링(Capacitive Coupling)이 일어날 수 있다. 이 때, CCG 회로부의 CCG 데이터 전압이 최초로 전달되는 커패시터(C1)에 저장되는 전압 은 ()(Vdata_CCG-Vref_CCG)+Vth_T1 이 될 수 있다.
다만 본 발명에서 상술한 CCG 회로부의 구성은 얼마든지 통상적인 다른 CCG 기능을 수행하는 회로로 대체되어 구동될 수도 있다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 제5 단계(Emission)에서의 동작 원리를 설명하는 그림이다.
상기 제5 단계에서는 CCG 회로부 구동 트랜지스터(T1)에 전류가 흐르기 시작하고 마이크로 LED가 발광한다. 이 때, 삼각파 형태의 Vsweep 신호가 인가되면서 전압이 서서히 증가하게 된다.
상기 제5 단계에서 PWM 회로부의 더블게이트 트랜지스터(T5)의 구동 조건은 Vsweep > T5의 문턱전압 이 되어야 한다. 즉, 아래와 같은 조건을 만족해야 한다.
V sweep > V ref_PWM -V data_PWM
즉 Vsweep 전압이 Vref_PWM-Vdata_PWM 를 초과할 때 상기 더블게이트 트랜지스터(T5)가 켜지면서, 상기 CCG 회로부의 CCG 데이터 전압이 최초로 전달되는 커패시터(C1)에 저장된 전압을 방전(discharge)시키고, LED의 발광이 중단된다.
이 때, 상기 구동회로는 Vdata_PWM 값에 따라, PWM 회로부의 더블 게이트 트랜지스터(T5)가 켜지는 시점이 결정되므로, LED의 발광 시간을 조절할 수 있게 된다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로의 (a) Vdata_PWM 에 따라 LED의 발광 시간을 조절할 수 있음을 보인 시뮬레이션 결과 및 (b) CCG 회로부 구동 트랜지스터(T1)와 PWM 회로부 구동 트랜지스터(T5)를 통하여 문턱 전압 보상이 효과적으로 이루어짐을 알 수 있는 그래프이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로는, 마이크로 LED의 발광 시간을 조절하는 PWM 회로부; 및 상기 PWM 데이터 전압(Vdata_PWM)에 기초하여 상기 마이크로 LED의 발광 동안 일정한 전류가 공급되도록 제어하는 CCG 회로부;를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 PWM 회로부는 더블 게이트 구조를 가지는 PWM 회로부 구동 트랜지스터(T5)를 포함하고, PWM 데이터 전압(Vdata_PWM)과 스윕 전압(Vsweep)의 비교를 통하여 상기 PWM 회로부 구동 트랜지스터(T5)의 온/오프 시점을 결정하는 것이고, 상기 CCG 회로부는 상기 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 마이크로 LED로 제공되는 시간을 제어하는 CCG 회로부 구동 트랜지스터(T1)를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 PWM 회로부는 총 4개의 PWM 회로부 스위칭 트랜지스터와 1개의 커패시터를 더 포함하고, 상기 CCG 회로부는 총 3개의 스위칭 트랜지스터와 2개의 커패시터를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 CCG 회로부의 스위칭 트랜지스터 중 하나는 상기 구동회로의 동작 전 마이크로 LED에 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 상기 마이크로 LED와 직접 연결된 스위칭 트랜지스터(T3)인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 PWM 회로부와 상기 CCG 회로부는 각각 복수 개의 스위칭 TFT를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 구동 전압(VDD)은 상기 PWM 회로부에 연결되는 라인 없이, 상기 CCG 회로부에만 연결되어 상기 구동회로로 공급되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, CCG 데이터(CCG Data) 전압(Vdata_CCG)은 분기되어 상기 PWM 회로부 및 상기 CCG 회로부로 각각 공급되는 라인을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 구동회로는 마이크로 LED의 전류가 차단되는 제1 단계; PWM 데이터 인가 및 보상이 수행되는 제2 단계; PWM 회로부와 CCG 회로부에 PWM 데이터 인가가 완료된 후 CCG 회로부에서 보상이 이루어지는 제3 단계; CCG 회로부에 CCG 데이터 전압이 인가되며 적어도 두 개의 커패시터에 의해 정전 커플링(Capacitive Coupling)이 일어나는 제4 단계; 및 CCG 회로부 구동 트랜지스터(T1)에 전류가 흐르면서 상기 마이크로 LED가 발광하는 제5 단계;의 총 다섯 단계로 구분되어 동작하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 단계에서는 상기 마이크로 LED의 전류 차단을 위해 상기 마이크로 LED와 직접 연결된 스위칭 트랜지스터(T3)가 꺼지는 것이고, 상기 제2 단계에서는 PWM 회로부에 CCG 데이터 전압과 PWM 데이터 전압이 인가되어 상기 두 데이터 전압들과 연결된 커패시터에 전압이 저장되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제5 단계에서는 삼각파 형태의 Vsweep 신호가 인가되면서 전압이 서서히 증가하고 상기 PWM 회로의 구동 트랜지스터가 커지면서 상기 CCG 회로에 포함된 제1 커패시터(C1)를 방전시키면서 상기 마이크로 LED의 발광이 중단 가능한 것일 수 있다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 구동 회로가 탑재된 마이크로 LED 표시장치의 픽셀 구조의 일 예를 나타내는 모식도이다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 일 실시예에 따른 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 구동 회로가 탑재된 마이크로 LED 표시장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
이하에서는 상기 도 11 및 도 12를 참고하여 본 발명의 일 실시예에서 제안하는 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로를 설명한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르는 더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 표시장치는, 마이크로 LED의 구동회로를 포함하는 표시장치에 있어서, 복수의 무기 발광 소자로 구성된 픽셀이 복수의 로우 라인에 배치된 픽셀 어레이, 및 상기 복수의 무기 발광 소자 별로 마련되며, 구동 전류를 무기 발광 소자로 제공하는 서브 픽셀 회로를 포함하는 디스플레이 패널; 및 데이터 설정 구간 동안, 상기 디스플레이 패널의 서브 픽셀 회로들에 로우 라인 순으로 영상 데이터 전압을 설정하고, 발광 구간 동안, 제 1 전압에서 제 2 전압으로 스윕하는 스윕 신호(Vsweep) 및 상기 설정된 영상 데이터 전압에 기초하여 상기 구동 전류가 상기 픽셀 어레이의 무기 발광 소자들에 로우 라인 순으로 제공되도록 상기 서브 픽셀 회로들을 구동하는 구동부;를 포함하고, 상기 서브 픽셀 회로는, 마이크로 LED의 발광 시간을 조절하는 PWM 회로부; 및 상기 마이크로 LED의 발광 동안 일정한 전류가 흐르도록 제어하는 CCG 회로부;를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 서브 픽셀 회로는 본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로 LED 구동 회로를 포함하는 것일 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 다양하게 수정 및 변형이 가능할 것이다. 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. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 마이크로 LED의 발광 시간을 조절하는 PWM 회로부; 및
    상기 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 마이크로 LED의 발광 동안 일정한 전류가 공급되도록 제어하는 CCG 회로부;를 포함하는,
    더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PWM 회로부는 더블 게이트 구조를 가지는 PWM 회로부 구동 트랜지스터를 포함하고,
    PWM 데이터 전압과 스윕 전압(Vsweep)의 비교를 통하여 상기 PWM 회로부 구동 트랜지스터(T5)의 온/오프 시점을 결정하는 것이고,
    상기 CCG 회로부는 상기 PWM 데이터 전압에 기초하여 상기 마이크로 LED로 제공되는 시간을 제어하는 CCG 회로부 구동 트랜지스터를 포함하는 것인,
    더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 PWM 회로부는 총 4개의 PWM 회로부 스위칭 트랜지스터와 1개의 커패시터를 더 포함하고,
    상기 CCG 회로부는 총 3개의 스위칭 트랜지스터와 2개의 커패시터를 더 포함하는 것인,
    더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 CCG 회로부의 스위칭 트랜지스터 중 하나는
    상기 구동회로의 동작 전 마이크로 LED에 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 상기 마이크로 LED와 직접 연결된 스위칭 트랜지스터인 것인,
    더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 PWM 회로부와 상기 CCG 회로부는 각각 복수 개의 스위칭 TFT를 포함하는 것인,
    더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    구동 전압(VDD)은 상기 PWM 회로부에 연결되는 라인 없이, 상기 CCG 회로부에만 연결되어 상기 구동회로로 공급되는 것인,
    더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    CCG 데이터(CCG Data) 전압은 분기되어 상기 PWM 회로부 및 상기 CCG 회로부로 각각 공급되는 라인을 포함하는 것인,
    더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동회로는
    마이크로 LED의 전류가 차단되는 제1 단계;
    PWM 데이터 인가 및 보상이 수행되는 제2 단계;
    PWM 회로부와 CCG 회로부에 PWM 데이터 인가가 완료된 후 CCG 회로부에서 보상이 이루어지는 제3 단계;
    CCG 회로부에 CCG 데이터 전압이 인가되며 적어도 두 개의 커패시터에 의해 정전 커플링(Capacitive Coupling)이 일어나는 제4 단계; 및
    CCG 회로부 구동 트랜지스터에 전류가 흐르면서 상기 마이크로 LED가 발광하는 제5 단계;의 총 다섯 단계로 구분되어 동작하는 것인,
    더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로.
  9. 제8항에 잇어서,
    상기 제1 단계에서는 상기 마이크로 LED의 전류 차단을 위해 상기 마이크로 LED와 직접 연결된 스위칭 트랜지스터가 꺼지는 것이고,
    상기 제2 단계에서는 PWM 회로부에 CCG 데이터 전압과 PWM 데이터 전압이 인가되어 상기 두 데이터 전압들과 연결된 커패시터에 전압이 저장되는 것인,
    더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제5 단계에서는 삼각파 형태의 Vsweep 신호가 인가되면서 전압이 서서히 증가하고 상기 PWM 회로의 구동 트랜지스터가 커지면서 상기 CCG 회로에 포함된 제1 커패시터를 방전시키면서 상기 마이크로 LED의 발광이 중단 가능한 것인,
    더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 구동 회로.
  11. 마이크로 LED의 구동회로를 포함하는 표시장치에 있어서,
    복수의 무기 발광 소자로 구성된 픽셀이 복수의 로우 라인에 배치된 픽셀 어레이, 및 상기 복수의 무기 발광 소자 별로 마련되며, 구동 전류를 무기 발광 소자로 제공하는 서브 픽셀 회로를 포함하는 디스플레이 패널; 및
    데이터 설정 구간 동안, 상기 디스플레이 패널의 서브 픽셀 회로들에 로우 라인 순으로 영상 데이터 전압을 설정하고, 발광 구간 동안, 제 1 전압에서 제 2 전압으로 스윕하는 스윕 신호(Vsweep) 및 상기 설정된 영상 데이터 전압에 기초하여 상기 구동 전류가 상기 픽셀 어레이의 무기 발광 소자들에 로우 라인 순으로 제공되도록 상기 서브 픽셀 회로들을 구동하는 구동부;를 포함하고,
    상기 서브 픽셀 회로는,
    마이크로 LED의 발광 시간을 조절하는 PWM 회로부; 및
    상기 마이크로 LED의 발광 동안 일정한 전류가 흐르도록 제어하는 CCG 회로부;를 포함하는 것인,
    더블게이트 트랜지스터를 포함하는 마이크로 LED 표시장치.

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