KR20240024030A - 표시 장치 및 표시 장치의 문턱 전압 센싱 방법 - Google Patents

표시 장치 및 표시 장치의 문턱 전압 센싱 방법 Download PDF

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KR20240024030A
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이수연
강경수
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서울대학교산학협력단
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Abstract

본 발명의 표시장치는, 복수의 화소 행들을 포함하는 표시 패널; 상기 복수의 화소 행들 각각에 스캔 신호 및 센싱 신호를 제공하는 스캔 드라이버; 복수의 데이터 라인들을 통하여 상기 복수의 화소 행들에 연결된 데이터 드라이버; 복수의 센싱 라인들을 통하여 상기 복수의 화소 행들에 연결된 센싱 회로; 및 상기 스캔 드라이버, 상기 데이터 드라이버 및 상기 센싱 회로를 제어한다.

Description

표시 장치 및 표시 장치의 문턱 전압 센싱 방법{DISPLAY DEVICE AND THRESHOLD VOLTAGE SENSING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 센싱 동작을 수행하는 표시 장치, 및 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 센싱하는 방법에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치와 같은 표시 장치에서, 복수의 화소들이 동일한 공정에 의해 제조되더라도, 상기 복수의 화소들의 구동 트랜지스터들은 서로 다른 구동 특성들(예를 들어, 문턱 전압들)을 가지고, 상기 복수의 화소들은 서로 다른 휘도로 발광할 수 있다. 또한, 상기 표시 장치의 구동 시간이 누적됨에 따라, 상기 복수의 화소들이 열화될 수 있고, 상기 구동 트랜지스터들의 상기 구동 특성들이 열화될 수 있다. 이러한 표시 패널의 휘도 불균일 및 열화를 보상하도록, 상기 표시 장치는 상기 복수의 화소들의 상기 구동 트랜지스터들의 구동 특성들을 센싱하는 센싱 동작을 수행할 수 있다.
다만, 상기 복수의 화소들의 상기 구동 트랜지스터들의 구동 특성들을 정확히 센싱하기 위해서는, 상기 구동 트랜지스터들의 소스 전압들을 포화시키기 위한 충분한 센싱 시간(예를 들어, 수십 ms)이 요구된다. 이에 따라, 상기 표시 장치가 영상을 표시하는 동안, 상기 센싱 동작이 실시간으로 수행되지 못하는 문제가 있다.
본 발명의 일 목적은 구동 트랜지스터의 구동 특성을 센싱하는 센싱 동작을 실시간으로 수행할 수 있는 유기 발광 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 구동 트랜지스터의 구동 특성을 센싱하는 센싱 동작을 실시간으로 수행할 수 있는 장치에서 구동 특성 센싱 방법을 제공하는 것이다
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.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소 행들을 포함하는 표시 패널; 상기 복수의 화소 행들 각각에 스캔 신호 및 센싱 신호를 제공하는 스캔 드라이버; 복수의 데이터 라인들을 통하여 상기 복수의 화소 행들에 연결된 데이터 드라이버; 복수의 센싱 라인들을 통하여 상기 복수의 화소 행들에 연결된 센싱 회로; 및 상기 스캔 드라이버, 상기 데이터 드라이버 및 상기 센싱 회로를 제어할 수 있따.
또한, 각 프레임 구간의 수직 블랭크 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 적어도 하나의 화소 행을 선택하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 수직 블랭크 구간은 상기 센싱 회로가 상기 선택된 화소 행에 대한 센싱 동작을 수행하는 센싱 시간을 포함할 수 있다.
상기 센싱 회로는 상기 센싱 시간의 제1 시점에서 상기 선택된 화소 행의 각 화소의 구동 트랜지스터의 제1 드레인 전압을 측정하고, 상기 센싱 시간의 제2 시점에서 상기 구동 트랜지스터의 제2 드레인 전압을 측정하며, 상기 컨트롤러는 상기 제1 드레인 전압 및 상기 제2 드레인 전압에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 현재 포화 드레인 전압을 예측하고, 이전 포화 드레인 전압과 상기 현재 포화 드레인 전압의 차이에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화량을 계산할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압 변화량은 이전 센싱 동작에 의해 획득된 상기 이전 드레인 소스 전압으로부터 현재 센싱 동작에 의해 획득된 상기 현재 포화 드레인 전압을 반영하여 계산될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 화소는, 게이트, 제1 전원 전압을 수신하는 소스, 및 드레인을 가지는 상기 구동 트랜지스터; 상기 스캔 신호를 수신하는 게이트, 상기 복수의 데이터 라인들 중 상응하는 하나에 연결된 드레인, 및 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트에 연결된 소스를 가지는 제1 스위칭 트랜지스터; 상기 센싱 신호를 수신하는 게이트, 상기 구동 트랜지스터의 상기 드레인에 연결된 드레인, 및 상기 복수의 센싱 라인들 중 상응하는 하나에 연결된 소스를 가지는 제4 스위칭 트랜지스터; 상기 구동 트랜지스터의 상기 소스에 연결된 제1 전극, 및 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트와 제2 트랜지스터를 거쳐 상기 구동 트랜지스터의 드레인에 연결된 제2 전극을 가지는 저장 커패시터; 및 상기 구동 트랜지스터의 상기 소스와 제2 전원 전압에 애노드 및 캐소드 전극이 연결된 발광 소자를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 컨트롤러는, 복수의 프레임 구간들에서 상기 센싱 동작이 수행될 상기 복수의 화소 행들을 순차적으로 선택하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 컨트롤러는, 복수의 프레임 구간들에서 상기 센싱 동작이 수행될 상기 복수의 화소 행들을 랜덤하게 선택하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 구동 트랜지스터의 소스 전압은 상기 센싱 시간 동안 제1 전원 전압으로 고정되고, 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전압은 게이트 전압과 같은 값을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센싱 라인을 충전할 때 상기 구동 트랜지스터는 게이트 노드와 드레인 노드가 연결된 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 데이터 드라이버는 상기 센싱 시간 동안 상기 복수의 데이터 라인들에 센싱 데이터 전압을 인가하고, 상기 스캔 드라이버는 상기 센싱 시간 동안 상기 선택된 화소 행에 상기 스캔 신호 및 상기 센싱 신호를 인가할 수 있다.
또한, 상기 센싱 회로는 상기 센싱 시간 전에 상기 복수의 센싱 라인들에 기준 전압을 인가하고, 상기 센싱 시간의 상기 제1 시점에서 상기 복수의 센싱 라인들 각각의 전압을 샘플링하여 상기 제1 드레인 전압을 측정하고, 상기 센싱 시간의 상기 제2 시점에서 상기 복수의 센싱 라인들 각각의 전압을 샘플링하여 상기 제2 드레인 전압을 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 수직 블랭크 구간은, 매 프레임마다 라인들 중 하나 이상의 외부 보상을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르는 표시장치의 문턱 전압 센싱 방법은, 복수의 화소 행들을 포함하는 표시 장치에서의 문턱 전압 센싱 방법에 있어서, 각 프레임 구간의 수직 블랭크 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 적어도 하나의 화소 행을 선택하는 단계; 상기 수직 블랭크 구간 내의 센싱 시간의 제1 시점에서 상기 선택된 화소 행의 각 화소의 구동 트랜지스터의 제 1 드레인 전압을 측정하는 단계; 상기 센싱 시간의 제2 시점에서 상기 구동 트랜지스터의 제2 드레인 전압을 측정하는 단계; 상기 제1 드레인 전압 및 상기 제2 드레인 전압에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 현재 포화 소스 전압을 예측하는 단계; 및 이전 포화 드레인 전압과 상기 현재 포화 드레인 전압의 차이에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 구동 트랜지스터의 상기 현재 포화 드레인 전압을 예측하는 단계는, 수학식 ""을 이용하여 게이트 전압을 계산하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압 변화량을 계산하는 단계는, 이전 센싱 동작에 의해 획득된 상기 이전 포화 드레인 전압으로부터 현재 센싱 동작에 의해 획득된 상기 현재 포화 드레인 전압을 반영하여 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압 변화량을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 화소 행을 선택하는 단계는, 복수의 프레임 구간들에서 상기 센싱 동작이 수행될 상기 복수의 화소 행들을 순차적으로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 화소 행을 선택하는 단계는, 각 프레임 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 상기 센싱 동작이 수행될 상기 화소 행을 랜덤하게 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치 및 상기 표시 장치의 문턱 전압 센싱 방법에서, 수직 블랭크 구간 내의 센싱 시간의 제1 및 제2 시점 들에서 선택된 화소 행의 각 화소의 구동 트랜지스터의 제1 및 제2 드레인 전압들이 측정되고, 상기 제1 및 제2 드레인 전압들에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 현재 포화 드레인 전압이 예측되고, 이전 포화 드레인 전압과 상기 현재 포화 드레인 전압의 차이에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화량이 계산되고, 상기 문턱 전압 변화량에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 결정될 수 있다.
이에 따라, 포화(Saturation) 전의 상기 구동 트랜지스터의 상기 제1 및 제2 드레인 전압들을 이용하여 포화 후의 상기 구동 트랜지스터의 상기 현재 포화 드레인 전압이 예측되므로, 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 센싱하는 센싱 동작이 상기 표시 장치가 영상을 표시하는 동안 실시간으로 수행될 수 있고, 또한 정확하고 효율적으로 수행될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는, n-타입의 TFT 회로를 이용한 표시 장치 및 문턱 전압 센싱 방법에 대하여 개발된 기술에 관한 회로도이다.
도 3은, 도 3에서 도시된 회로도에서 시간의 흐름에 따른 VSL 값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따르는 p-타입의 TFT 회로를 이용한 표시 장치 및 문턱 전압 센싱 방법에 대하여 개발된 기술에 관한 회로도이다.
도 5는, 도 5에서 도시된 본 발명의 일 실시예에 따르는 회로도에서 시간에 따른 센싱 라인의 전압(VSL) 값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 수직 블랭크 구간에서의 동작의 일 예를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따르는 p-타입의 TFT 회로에 있어서 문턱 전압 센싱 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8 내지 도 11은 발명의 실시예들에 따른 문턱 전압 센싱 방법에서 포화 게이트 전압을 예측하는 방정식을 도출하는 과정의 수학식의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 나타내는 블록도이다.
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.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(100)는 복수의 화소 행들을 포함하는 표시 패널(110), 상기 복수의 화소 행들 각각에 스캔 신호(SC) 및 센싱 신호(SS)를 제공하는 스캔 드라이버(120), 복수의 데이터 라인들(DL)을 통하여 상기 복수의 화소 행들에 연결된 데이터 드라이버(130), 복수의 센싱 라인들(SL)을 통하여 상기 복수의 화소 행들에 연결된 센싱 회로(140), 및 스캔 드라이버(120), 데이터 드라이버(130) 및 센싱 회로(140)를 제어하는 컨트롤러(160)를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 표시 장치(100)는 각 화소(PX)의 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 보상하기 위한 보상 데이터를 저장하는 보상 데이터 메모리(150)를 더 포함할 수 있다.
표시 패널(110)은 복수의 데이터 라인들(DL), 복수의 센싱 라인들(SL), 및 복수의 데이터 라인들(DL)과 복수의 센싱 라인들(SL)에 연결된 상기 복수의 화소 행들을 포함할 수 있다. 여기서, 각 화소 행은 동일한 행의 화소들(PX)로서, 동일한 스캔 신호(SC) 및 동일한 센싱 신호(SS)를 수신하는 화소들(PX)일 수 있다. 또한, 표시 패널(110)은 상기 복수의 화소 행들에 각각 연결된 복수의 스캔 신호 라인들, 및 상기 복수의 화소 행들에 각각 연결된 복수의 센싱 신호 라인들을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 각 화소(PX)는 발광 소자를 포함하고, 표시 패널(110)은 발광 표시 패널일 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(110)은 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 표시 패널, 퀀텀 닷(Quantum Dot; QD) 표시 패널 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 2는, n-타입의 TFT 회로를 이용한 표시 장치 및 문턱 전압 센싱 방법에 대하여 개발된 기술에 관한 회로도이며 도 3은, 도 3에서 도시된 회로도에서 시간의 흐름에 따른 VSL 값의 변화를 나타내는 그래프이다.
표시 장치에 있어서의 문턱 전압 센싱 방법은 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 n-타입의 TFT를 이용하여 수행될 수 있다.
이 때, 각 화소(PX)는 구동 트랜지스터(DRT), 제1 스위칭 트랜지스터(T1), 제4 스위칭 트랜지스터(T4), 저장 커패시터(CST) 및 유기발광 소자(OLED)를 포함할 수 있다.
n-타입의 TFT를 이용한 상기 일 실시예에서, 저장 커패시터(CST)는 구동 트랜지스터의 게이트에 연결된 제1 전극, 및 구동 트랜지스터의 소스에 연결된 제2 전극을 가질 수 있다.
상기 저장 커패시터는 데이터 라인(DL) 및/또는 센싱 라인(SL)을 통하여 전송된 데이터 전압을 저장할 수 있다.
이 때, 도 3을 참조하면, 구동 트랜지스터의 드레인 전압(Vd)은 VDD로 고정되고, 게이트 전압(Vg)은 VREF로 고정되며, 소스 전압(VS)은 0에서 VREF - VTH까지 증가하게 된다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따르는 p-타입의 TFT 회로를 이용한 표시 장치 및 문턱 전압 센싱 방법에 대하여 개발된 기술에 관한 회로도이며 도 5는, 도 5에서 도시된 본 발명의 일 실시예에 따르는 회로도에서 시간의 흐름에 따른 VSL 값의 변화를 나타내는 그래프이다.
표시 장치에 있어서의 문턱 전압 센싱 방법은 다른 일 예를 들어, 상기 도 2의 회로도에서 구조를 변경하여 도 4에 도시된 바와 같이 p-타입의 TFT를 이용하여 수행될 수 있다. 본 발명자들은 상술한 n-타입의 TFT를 이용하여 고안한 회로의 구조에서 착안하여 p-타입의 TFT를 이용하여 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 센싱 동작을 수행할 수 있는 새로운 방법을 도출하였다.
p-타입의 TFT를 이용한 일 실시예에서는 도 2의 회로도와 비교할 때 저장 커패시터(CST)의 위치가 변경되고 제2 스위칭 트랜지스터가 추가된 회로를 이용할 수 있다(도 4 참조).
본 발명의 일 실시예에서 제안하는 p-타입의 TFT를 포함하는 회로를 이용할 경우, 센싱라인 전압이 올라가면서 센싱라인 전압이 포화되면 상기 센싱라인 전압과 게이트 전압 간의 차이를 확인해서 외부보상을 진행하는 방식으로 구동할 수 있다.
기존의 회로들의 경우 센싱 라인의 캡으로 인하여 수십미리 세컨드 정도의 시간 텀이 발생하고 있어서 이를 실시간으로 할 수 있도록 제안하는 것이 본 발명의 목적 중 하나이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소 행들을 포함하는 표시 패널; 상기 복수의 화소 행들 각각에 스캔 신호 및 센싱 신호를 제공하는 스캔 드라이버; 복수의 데이터 라인들을 통하여 상기 복수의 화소 행들에 연결된 데이터 드라이버; 복수의 센싱 라인들을 통하여 상기 복수의 화소 행들에 연결된 센싱 회로; 및 상기 스캔 드라이버, 상기 데이터 드라이버 및 상기 센싱 회로를 제어할 수 있따.
또한, 각 프레임 구간의 수직 블랭크 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 적어도 하나의 화소 행을 선택하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 수직 블랭크 구간은 상기 센싱 회로가 상기 선택된 화소 행에 대한 센싱 동작을 수행하는 센싱 시간을 포함할 수 있다.
상기 센싱 회로는 상기 센싱 시간의 제1 시점에서 상기 선택된 화소 행의 각 화소의 구동 트랜지스터의 제1 드레인 전압을 측정하고, 상기 센싱 시간의 제2 시점에서 상기 구동 트랜지스터의 제2 드레인 전압을 측정하며, 상기 컨트롤러는 상기 제1 드레인 전압 및 상기 제2 드레인 전압에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 현재 포화 드레인 전압을 예측하고, 이전 포화 드레인 전압과 상기 현재 포화 드레인 전압의 차이에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화량을 계산할 수 있다.
이 때, 도 4에서 도시된 회로도를 참고하면, 각 화소(픽셀)는 구동 트랜지스터(DRT), 제1 스위칭 트랜지스터(T1), 제2 스위칭 트랜지스터(T2), 제4 스위칭 트랜지스터(T4), 저장 커패시터(CST) 및 유기발광 소자(OLED)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 저장 커패시터(CST)는 구동 트랜지스터의 소스에 연결된 제1 전극 및 구동 트랜지스터의 게이트와 제2 트랜지스터를 거쳐 구동 트랜지스터의 드레인에 연결되는 제2 전극을 가질 수 있다.
제1 스위칭 트랜지스터는 제1 스캔 신호(SCAN1)에 응답하여 데이터 라인을 저장 커패시터(CST)의 상기 제2 전극에 연결할 수 있다. 상기 제1 스위칭 트랜지스터는 제1 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인의 데이터 전압(VDATA)(또는 센싱 데이터 전압)을 저장 커패시터(CST)의 상기 제2 전극에 전송할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 스위칭 트랜지스터는 스캔 신호를 수신하는 게이트, 데이터 라인에 연결된 드레인 및 저장 커패시터의 상기 제2 전극과 구동 트랜지스터의 게이트에 연결된 소스를 가질 수 있다.
제4 스위칭 트랜지스터(T4)는 센싱 신호(SENSE)에 응답하여 센싱 라인(SL)을 저장 커패시터의 상기 제2 라인에 연결된 제2 스위칭 트랜지스터 및 구동 트랜지스터의 드레인에 연결할 수 있다. 일 실시예에서, 제4 스위칭 트랜지스터는 센싱 신호를 수신하는 게이트, 구동 트랜지스터의 상기 드레인및 센싱 라인(SL)에 연결된 드레인 및 소스를 가질 수 있다. 한편, 센싱 라인(SL)은 라인 커패시터(CL)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 라인 커패시터(CL)는 센싱 라인(SL)의 기생 커패시터일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따르는 상기 도 4의 회로도에서 구동 트랜지스터의 소스 전압(Vs)은 VDD로 고정되고, 드레인 전압(Vd)과 게이트 전압(Vg)은 0에서 VDD - VTH까지 증가하게 된다.
상기 구동 트랜지스터는 저장 커패시터에 저장된 데이터 전압(VDATA)에 기초하여 구동 전류를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 구동 트랜지스터(TDR)는 저장 커패시터(CST)의 상기 제2 전극에 연결된 게이트, 저장 커패시터(CST)의 상기 제1 전극과 제1 전원 전압(ELVDD)(예를 들어, 고 전원 전압)에 연결되는 소스, 및 제4 스위칭 트랜지스터(T4) 및 제2 스위칭 트랜지스터에 연결된 드레인을 가질 수 있다.
도 4에 도시된 유기 발광 소자(OLED)는 구동 트랜지스터에 의해 생성된 상기 구동 전류에 응답하여 발광할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 도 4의 유기 발광 소자는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 뿐 아니라, 퀀텀 닷(Quantum Dot; QD) 다이오드 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 상기 유기 발광 소자는 구동 트랜지스터의 상기 드레인과 제2 전원 전압(ELVSS)(예를 들어, 저 전원 전압) 사이에 애노드 및 캐소드 전극이 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(100)의 화소는 도 2에 n-타입의 TFT를 이용한 일 예시, 및 도 4에 p-타입의 TFT를 이용한 일 예시들이 도시되어 있으나, 특정한 예로 한정되지 않는다.
이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치에서 수행되는 센싱 동작의 일 예시를 도 6을 참고하며 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 수직 블랭크 구간에서의 동작의 일 예를 설명하기 위한 타이밍도이다.
상기 표시 장치의 스캔 드라이버는 컨트롤러로부터 수신된 스캔 제어 신호에 기초하여 스캔 신호들 및 센싱 신호들을 생성하고, 각 프레임 구간의 액티브 구간에서 복수의 화소들에 스캔 신호들 및 센싱 신호들을 화소 행 단위로 순차적으로 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 스캔 제어 신호는 시작 신호 및 클록 신호를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 스캔 드라이버는 표시 패널의 주변부에 집적 또는 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 스캔 드라이버는 하나 또는 그 이상의 집적 회로들로 구현될 수 있다.
데이터 드라이버는 컨트롤러로부터 수신된 출력 영상 데이터 및 데이터 제어 신호에 기초하여 데이터 전압들을 생성하고, 각 프레임 구간의 액티브 구간에서 복수의 화소들에 데이터 전압들을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 데이터 드라이버는 각 프레임 구간의 블랭크 구간에서 선택된 화소 행의 화소들에 센싱 데이터 전압을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 데이터 제어 신호는, 상기 액티브 구간에서 출력 영상 데이터의 전송 타이밍을 알리도록 주기적으로 천이하고, 상기 블랭크 구간에서 로우 레벨을 가지는 데이터 인에이블 신호를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 데이터 제어 신호는 수평 개시 신호, 로드 신호 등을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 데이터 드라이버는 하나 또는 그 이상의 집적 회로들로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 데이터 드라이버 및 컨트롤러는 단일한 집적 회로로 구현될 수 있고, 이러한 집적 회로는 타이밍 컨트롤러 임베디드 데이터 드라이버(Timing controller Embedded Data driver; TED)로 불릴 수 있다.
센싱 회로는 복수의 센싱 라인들을 통하여 센싱 동작이 수행되는 화소 행에 기준 전압을 제공하고, 복수의 센싱 라인들을 통하여 상기 화소 행의 화소들의 구동 트랜지스터들의 전압들을 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 센싱 회로는 하나의 센싱 라인마다 하나의 ADC를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 센싱 회로는 복수의 센싱 라인들, 예를 들어, 4개, 8개 또는 16개의 센싱 라인들마다 하나의 ADC를 포함하고, ADC는 복수의 센싱 라인들의 소스 전압들에 대한 아날로그-디지털 변환을 시분할 방식으로 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 센싱 회로는 데이터 드라이버의 집적 회로와 별개의 집적 회로로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 센싱 회로는 데이터 드라이버에 포함되거나, 컨트롤러에 포함될 수 있다.
한편, 보상 데이터 메모리는 각 화소의 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 상응하는 보상 데이터를 저장할 수 있다. 상기 보상 데이터는 각 화소에 상기 화소의 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압이 보상된(예를 들어, 가산된) 데이터 전압이 인가되도록 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 보상 데이터 메모리는 컨트롤러의 외부 및/또는 내부에 위치하는 적어도 하나의 메모리 장치로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압 변화량은 이전 센싱 동작에 의해 획득된 상기 이전 드레인 소스 전압으로부터 현재 센싱 동작에 의해 획득된 상기 현재 포화 드레인 전압을 반영하여 계산될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 화소는, 게이트, 제1 전원 전압을 수신하는 소스, 및 드레인을 가지는 상기 구동 트랜지스터; 상기 스캔 신호를 수신하는 게이트, 상기 복수의 데이터 라인들 중 상응하는 하나에 연결된 드레인, 및 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트에 연결된 소스를 가지는 제1 스위칭 트랜지스터; 상기 센싱 신호를 수신하는 게이트, 상기 구동 트랜지스터의 상기 드레인에 연결된 드레인, 및 상기 복수의 센싱 라인들 중 상응하는 하나에 연결된 소스를 가지는 제4 스위칭 트랜지스터; 상기 구동 트랜지스터의 상기 소스에 연결된 제1 전극, 및 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트와 제2 트랜지스터를 거쳐 상기 구동 트랜지스터의 드레인에 연결된 제2 전극을 가지는 저장 커패시터; 및 상기 구동 트랜지스터의 상기 소스와 제2 전원 전압에 애노드 및 캐소드 전극이 연결된 발광 소자를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 컨트롤러는, 복수의 프레임 구간들에서 상기 센싱 동작이 수행될 상기 복수의 화소 행들을 순차적으로 선택하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 컨트롤러는, 복수의 프레임 구간들에서 상기 센싱 동작이 수행될 상기 복수의 화소 행들을 랜덤하게 선택하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 구동 트랜지스터의 소스 전압은 상기 센싱 시간 동안 제1 전원 전압으로 고정되고, 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전압은 게이트 전압과 같은 값을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센싱 라인을 충전할 때 상기 구동 트랜지스터는 게이트 노드와 드레인 노드가 연결된 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 데이터 드라이버는 상기 센싱 시간 동안 상기 복수의 데이터 라인들에 센싱 데이터 전압을 인가하고, 상기 스캔 드라이버는 상기 센싱 시간 동안 상기 선택된 화소 행에 상기 스캔 신호 및 상기 센싱 신호를 인가할 수 있다.
또한, 상기 센싱 회로는 상기 센싱 시간 전에 상기 복수의 센싱 라인들에 기준 전압을 인가하고, 상기 센싱 시간의 상기 제1 시점에서 상기 복수의 센싱 라인들 각각의 전압을 샘플링하여 상기 제1 드레인 전압을 측정하고, 상기 센싱 시간의 상기 제2 시점에서 상기 복수의 센싱 라인들 각각의 전압을 샘플링하여 상기 제2 드레인 전압을 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 수직 블랭크 구간은, 매 프레임마다 라인들 중 하나 이상의 외부 보상을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이하에서는 도 7과 도 8 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 표시장치의 문턱 전압 센싱 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따르는 p-타입의 TFT 회로에 있어서 문턱 전압 센싱 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7에서 나타나는 순서도에 따라 매 프레임 내의 수직 블랭크 구간 마다 랜덤하거나 순차적인 방식에 따라 라인을 선택하여 외부 보상을 수행할 수 있다.
도 8 내지 도 11은 발명의 실시예들에 따른 문턱 전압 센싱 방법에서 포화 게이트 전압을 예측하는 방정식을 도출하는 과정의 수학식의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예서 제시되는 센싱 라인을 충전할 때, p-타입의 TFT는 다이오드 커넥션(diode-connection) 구조를 활용할 수 있다. 이 때, 게이트 노드와 드레인 노드가 연결된 상태를 형성하여, Vg(t) = Vd(t)가 되기 때문에 Vg(t) 대신 Vd(t)를 수식에 활용할 수 있다. 즉, Vd(t) = VSL(t) 가 되는 것이 도 8 내지 도 11의 수학식에 드러나 있다.
외부 보상 회로들과 관련해서 종래에는 수식들이 제안된 경우들이 있었으나, 이동도에 대한 k 텀을 기존의 수식들은 상수로 가정하곤 하였다. 그러나 실제로 이동도는 상수로 취급할 수 있는 값이 아니며 상술한 수학식의 특징적인 요소 중 하나는 k 텀을 게이트 전압(Vg)과 소스 전압(Vs)에 대한 값으로 도입을 하였다는 점이 기존 방식들과의 차별성이 될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르는 표시장치의 문턱 전압 센싱 방법은, 복수의 화소 행들을 포함하는 표시 장치에서의 문턱 전압 센싱 방법에 있어서, 각 프레임 구간의 수직 블랭크 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 적어도 하나의 화소 행을 선택하는 단계(S110); 상기 수직 블랭크 구간 내의 센싱 시간의 제1 시점에서 상기 선택된 화소 행의 각 화소의 구동 트랜지스터의 제 1 드레인 전압을 측정하는 단계(S120); 상기 센싱 시간의 제2 시점에서 상기 구동 트랜지스터의 제2 드레인 전압을 측정하는 단계(S130); 상기 제1 드레인 전압 및 상기 제2 드레인 전압에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 현재 포화 소스 전압을 예측하는 단계(S140); 및 이전 포화 드레인 전압과 상기 현재 포화 드레인 전압의 차이에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화량을 계산하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 구동 트랜지스터의 상기 현재 포화 드레인 전압을 예측하는 단계는, 수학식 ""을 이용하여 게이트 전압을 계산하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압 변화량을 계산하는 단계는, 이전 센싱 동작에 의해 획득된 상기 이전 포화 드레인 전압으로부터 현재 센싱 동작에 의해 획득된 상기 현재 포화 드레인 전압을 반영하여 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압 변화량을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 화소 행을 선택하는 단계는, 복수의 프레임 구간들에서 상기 센싱 동작이 수행될 상기 복수의 화소 행들을 순차적으로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 화소 행을 선택하는 단계는, 각 프레임 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 상기 센싱 동작이 수행될 상기 화소 행을 랜덤하게 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 12는, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 나타내는 블록도이다.
프로세서(1110)는 특정 계산들 또는 태스크(task)들을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서(1110)는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(CPU) 등일 수 있다. 프로세서(1110)는 어드레스 버스(address bus), 제어 버스(control bus) 및 데이터 버스(data bus) 등을 통하여 다른 구성 요소들에 연결될 수 있다. 실시예에 따라서, 프로세서(1110)는 주변 구성요소 상호연결(Peripheral Component Interconnect; PCI) 버스와 같은 확장 버스에도 연결될 수 있다.
메모리 장치(1120)는 전자 기기(1100)의 동작에 필요한 데이터들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(1120)는 EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(Flash Memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM(Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 등과 같은 비휘발성 메모리 장치 및/또는 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 모바일 DRAM 등과 같은 휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다.
저장 장치(1130)는 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive; SSD), 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive; HDD), 씨디롬(CD-ROM) 등을 포함할 수 있다. 입출력 장치(1140)는 키보드, 키패드, 터치패드, 터치스크린, 마우스 등과 같은 입력 수단, 및 스피커, 프린터 등과 같은 출력 수단을 포함할 수 있다. 파워 서플라이(1150)는 전자 기기(1100)의 동작에 필요한 파워를 공급할 수 있다. 표시 장치(1160)는 상기 버스들 또는 다른 통신 링크를 통해서 다른 구성 요소들에 연결될 수 있다.
표시 장치(1160)에서, 수직 블랭크 구간 내의 센싱 시간의 제1 및 제2 시점들에서 선택된 화소 행의 각 화소의 구동 트랜지스터의 제1 및 제2 드레인 전압들이 측정되고, 상기 제1 및 제2 소스 전압들에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 현재 포화 드레인 전압이 예측되고, 이전 포화 드레인 전압과 상기 현재 포화 드레인 전압의 차이에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화량이 계산되고, 상기 문턱 전압 변화량에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 결정될 수 있다.
이에 따라, 포화(Saturation) 전의 상기 구동 트랜지스터의 제1 및 제2 드레인 전압들을 이용하여 포화 후의 상기 구동 트랜지스터의 상기 현재 포화 소스 전압이 예측되므로, 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압을 센싱하는 상기 센싱 동작이 표시 장치(1160)가 영상을 표시하는 동안 실시간으로 수행될 수 있고, 또한 정확하고 효율적으로 수행될 수 있다.
실시예에 따라, 전자 기기(1100)는 TV(Television), 디지털 TV(Digital Television), 3D TV, 휴대폰(Cellular Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 태블릿 컴퓨터(Tablet Computer), VR(Virtual Reality) 기기, 개인용 컴퓨터(Personal Computer; PC), 가정용 전자기기, 노트북 컴퓨터(Laptop Computer), 개인 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(portable game console), 내비게이션(Navigation) 등과 같은 표시 장치(1160)를 포함하는 임의의 전자 기기일 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 (14)

  1. 복수의 화소 행들을 포함하는 표시 패널;
    상기 복수의 화소 행들 각각에 스캔 신호 및 센싱 신호를 제공하는 스캔 드라이버;
    복수의 데이터 라인들을 통하여 상기 복수의 화소 행들에 연결된 데이터 드라이버;
    복수의 센싱 라인들을 통하여 상기 복수의 화소 행들에 연결된 센싱 회로; 및
    상기 스캔 드라이버, 상기 데이터 드라이버 및 상기 센싱 회로를 제어하고, 각 프레임 구간의 수직 블랭크 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 적어도 하나의 화소 행을 선택하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 수직 블랭크 구간은 상기 센싱 회로가 상기 선택된 화소 행에 대한 센싱 동작을 수행하는 센싱 시간을 포함하고,
    상기 센싱 회로는 상기 센싱 시간의 제1 시점에서 상기 선택된 화소 행의 각 화소의 구동 트랜지스터의 제1 드레인 전압을 측정하고, 상기 센싱 시간의 제2 시점에서 상기 구동 트랜지스터의 제2 드레인 전압을 측정하며,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 드레인 전압 및 상기 제2 드레인 전압에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 현재 포화 드레인 전압을 예측하고, 이전 포화 드레인 전압과 상기 현재 포화 드레인 전압의 차이에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화량을 계산하는
    표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압 변화량은 이전 센싱 동작에 의해 획득된 상기 이전 드레인 소스 전압으로부터 현재 센싱 동작에 의해 획득된 상기 현재 포화 드레인 전압을 반영하여 계산되는
    표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화소는,
    게이트, 제1 전원 전압을 수신하는 소스, 및 드레인을 가지는 상기 구동 트랜지스터;
    상기 스캔 신호를 수신하는 게이트, 상기 복수의 데이터 라인들 중 상응하는 하나에 연결된 드레인, 및 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트에 연결된 소스를 가지는 제1 스위칭 트랜지스터;
    상기 센싱 신호를 수신하는 게이트, 상기 구동 트랜지스터의 상기 드레인에 연결된 드레인, 및 상기 복수의 센싱 라인들 중 상응하는 하나에 연결된 소스를 가지는 제4 스위칭 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 상기 소스에 연결된 제1 전극, 및 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트와 제2 트랜지스터를 거쳐 상기 구동 트랜지스터의 드레인에 연결된 제2 전극을 가지는 저장 커패시터; 및
    상기 구동 트랜지스터의 상기 소스와 제2 전원 전압에 애노드 및 캐소드 전극이 연결된 발광 소자를 포함하는
    표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    복수의 프레임 구간들에서 상기 센싱 동작이 수행될 상기 복수의 화소 행들을 순차적으로 선택하는 것을 특징으로 하는,
    표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    복수의 프레임 구간들에서 상기 센싱 동작이 수행될 상기 복수의 화소 행들을 랜덤하게 선택하는 것을 특징으로 하는,
    표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 소스 전압은 상기 센싱 시간 동안 제1 전원 전압으로 고정되고,
    상기 구동 트랜지스터의 드레인 전압은 게이트 전압과 같은 것인
    표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    센싱 라인을 충전할 때 상기 구동 트랜지스터는 게이트 노드와 드레인 노드가 연결된 것을 특징으로 하는
    표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 드라이버는 상기 센싱 시간 동안 상기 복수의 데이터 라인들에 센싱 데이터 전압을 인가하고,
    상기 스캔 드라이버는 상기 센싱 시간 동안 상기 선택된 화소 행에 상기 스캔 신호 및 상기 센싱 신호를 인가하고,
    상기 센싱 회로는 상기 센싱 시간 전에 상기 복수의 센싱 라인들에 기준 전압을 인가하고, 상기 센싱 시간의 상기 제1 시점에서 상기 복수의 센싱 라인들 각각의 전압을 샘플링하여 상기 제1 드레인 전압을 측정하고, 상기 센싱 시간의 상기 제2 시점에서 상기 복수의 센싱 라인들 각각의 전압을 샘플링하여 상기 제2 드레인 전압을 측정하는 것을 특징으로 하는
    표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 수직 블랭크 구간은, 매 프레임마다 라인들 중 하나 이상의 외부 보상을 수행하는 것을 특징으로 하는
    표시 장치.
  10. 복수의 화소 행들을 포함하는 표시 장치에서의 문턱 전압 센싱 방법에 있어서,
    각 프레임 구간의 수직 블랭크 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 적어도 하나의 화소 행을 선택하는 단계;
    상기 수직 블랭크 구간 내의 센싱 시간의 제1 시점에서 상기 선택된 화소 행의 각 화소의 구동 트랜지스터의 제 1 드레인 전압을 측정하는 단계;
    상기 센싱 시간의 제2 시점에서 상기 구동 트랜지스터의 제2 드레인 전압을 측정하는 단계;
    상기 제1 드레인 전압 및 상기 제2 드레인 전압에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 현재 포화 소스 전압을 예측하는 단계; 및
    이전 포화 드레인 전압과 상기 현재 포화 드레인 전압의 차이에 기초하여 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화량을 계산하는 단계를 포함하는,
    표시장치의 문턱 전압 센싱 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 상기 현재 포화 드레인 전압을 예측하는 단계는,
    수학식 ""을 이용하여 게이트 전압을 계산하는 단계를 포함하는 것인,
    표시장치의 문턱 전압 센싱 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압 변화량을 계산하는 단계는,
    이전 센싱 동작에 의해 획득된 상기 이전 포화 드레인 전압으로부터 현재 센싱 동작에 의해 획득된 상기 현재 포화 드레인 전압을 반영하여 상기 구동 트랜지스터의 상기 문턱 전압 변화량을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    표시장치의 문턱 전압 센싱 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 화소 행을 선택하는 단계는,
    복수의 프레임 구간들에서 상기 센싱 동작이 수행될 상기 복수의 화소 행들을 순차적으로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    표시장치의 문턱 전압 센싱 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 화소 행을 선택하는 단계는,
    각 프레임 구간에서 상기 복수의 화소 행들 중 상기 센싱 동작이 수행될 상기 화소 행을 랜덤하게 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    표시장치의 문턱 전압 센싱 방법.
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