JP2023066380A - 表示装置 - Google Patents

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Hyun Gi Hong
▲チョン▼ 喜 黄
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Abstract

【課題】センシングモードにおいてピクセルの発光を抑制することができる表示装置を提供する。【解決手段】ピクセル駆動電圧と基準電圧とが印加される電源ライン、データ電圧が印加されるデータライン、及び、ゲート信号が印加される複数のゲートラインに連結された複数のピクセルと、ディスプレイモードにおいて前記ピクセルに入力映像のピクセルデータを書き込み、センシングモードにおいて前記入力映像と無関係に、予め設定されたセンシング用データを前記ピクセルに書き込む表示パネル駆動部と、前記センシングモードにおいて前記ピクセル駆動電圧が印加される第1電源ラインに流れる電流を測定して、複数のピクセルを同時にセンシングするセンシング部とを含む。【選択図】図5

Description

本発明は、表示装置に関する。
電界発光表示装置(Electroluminescence Display)は、発光層の材料に応じて無機発光表示装置と有機発光表示装置とに分けられ得る。アクティブマトリックス型(active matrix type)の有機発光表示装置は、自ら発光する有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diode: 以下、「OLED」という。)を含み、応答速度が速く、発光効率、輝度及び視野角が大きいというメリットがある。有機発光表示装置は、OLED(Organic Light Emitting Diode、「OLED」という。)がピクセルの各々に形成される。有機発光表示装置は、応答速度が速く、発光効率、輝度、視野角などに優れるだけでなく、ブラック階調を完全なブラックで表現できるため、コントラスト比(contrast ratio)と色再現性に優れている。
電界発光表示装置は、入力映像データが再現される表示パネルを含む。表示パネルのピクセルの各々はピクセル回路を含む。ピクセル回路は、発光素子と、発光素子を駆動するための駆動素子とを含む。
表示パネル100の製造工程で生じる工程ばらつきと素子特性ばらつきによって、ピクセル間で駆動素子の電気的特性に差があり得、このような差はピクセルの駆動時間が経つにつれてより大きくなり得る。ピクセル間における駆動素子の電気的特性ばらつきを補償するため、有機発光表示装置に内部補償技術又は外部補償技術が適用され得る。内部補償技術は、ピクセル回路の各々に具現された内部補償回路を利用して、サブピクセル別に駆動素子のしきい値電圧をサンプリングし、そのしきい値電圧だけ駆動素子のゲート-ソース間電圧Vgsを補償する。外部補償技術は、外部補償回路を利用して、駆動素子の電気的特性に応じて変わる駆動素子の電流又は電圧をリアルタイムでセンシングする。外部補償技術は、ピクセル別にセンシングされた駆動素子の電気的特性ばらつき(又は変化)だけ入力映像のピクセルデータ(デジタルデータ)を変調することにより、ピクセルの各々において駆動素子の電気的特性ばらつき(又は変化)をリアルタイムで補償する。
外部補償技術でピクセルの各々の電気的特性の変化をセンシングすべく、ピクセルの各々をセンシングするためセンシング時間が長くなり、ドライブICのチャネルの各々に増幅器、積分器、サンプル&ホルダ、及びアナログ-デジタル変換器(ADC)などの回路を含むセンシング回路が追加されなければならないので、ドライブICの費用が上昇する。
本発明は、前述の必要性及び/又は問題点を解決することを目的とする。特に、本発明は、ドライブICにセンシング回路を追加する必要がなく、表示パネルの全てのピクセルに対して電気的特性を短時間でセンシングし、センシングモードにおいてピクセルの発光を抑制することができる表示装置を提供する。
本発明の課題は以上で言及した課題に制限されず、言及されていないさらなる課題は、以下の記載から当業者にとって明確に理解できるであろう。
本発明の一実施例による表示装置は、ピクセル駆動電圧と基準電圧とが印加される電源ライン、データ電圧が印加されるデータライン、及び、ゲート信号が印加される複数のゲートラインに連結された複数のピクセルと、ディスプレイモードにおいて前記ピクセルに入力映像のピクセルデータを書き込み、センシングモードにおいて前記入力映像と無関係に予め設定されたセンシング用データを前記ピクセルに書き込む表示パネル駆動部と、前記センシングモードにおいて前記ピクセル駆動電圧が印加される第1電源ラインに流れる電流を測定して、複数のピクセルを同時にセンシングするセンシング部と、を含む。
前記表示パネル駆動部は、複数のデータ電圧出力チャネルを通して、前記ディスプレイモードにおいて前記ピクセルデータのデータ電圧を、前記センシングモードにおいて前記センシングデータのデータ電圧を出力するデータ駆動部と、前記ゲート信号を出力するゲート駆動部と、を含む。
本発明は、ピクセル駆動電圧が印加される電源ラインを通して、複数のピクセルから流れる電流を同時にセンシングする。その結果、ドライブICにセンシング回路が不要であるドライブICを利用して表示パネルを駆動することができ、ピクセルの電気的特性をセンシングするための時間を減らすことができる。
本発明は、センシングモードにおいて発光素子に流れる電流を遮断することにより、非発光状態でピクセルをセンシングするので、センシングモードにおいてピクセルの発光が視認される問題を防止することができる。
本発明は、センシングモードにおいてピクセル駆動電圧を高めて、ピクセルの電流を高めることができる。
本発明は、センシングモードにおいてアナログ-デジタル変換器の入力電圧オーバーフロー現象を防止することができる。
本発明の効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及されていないさらなる効果は、請求の範囲の記載から当業者にとって明確に理解できるであろう。
本発明の一実施例による表示装置を示すブロック図である。 図1に示された表示パネルの断面構造を示す断面図である。 本発明の一実施例によるピクセル回路と、ディスプレイモードにおいてピクセル回路に流れる電流を示す回路図である。 ディスプレイモードにおいて、図3に示されたピクセル回路に印加される信号と主要ノードの電圧とを示す波形図である。 センシングモードにおいて、図3に示されたピクセル回路に流れる電流を示す回路図である。 センシングモードにおいて、ピクセル回路に印加される信号と主要ノードの電圧とを示す波形図である。 表示パネルを制御するコントロールボードを示す図である。 センシングモードにおいて、ブロック単位でピクセルが順次にセンシングされる一例を示す図である。 ピクセル回路のモード別駆動信号を示す波形図である。 センシングパルスを出力するシフトレジスタの一例を示す。 ディスプレイモードにおいて、図10に示されたバッファに連結されたCLKノードとVSSノードとに印加される電圧を示す図である。 センシングモードにおいて、図10に示されたバッファに連結されたCLKノードとVSSノードとに印加される電圧を示す図である。 本発明の一実施例による電流センシング部を詳細に示す図である。 本発明の一実施例によるシャント抵抗とADCとの連結構造を示す図である。 本発明の他の実施例によるシャント抵抗とADCとの連結方法を示す図である。 図14に示されたスイッチ素子と2つのシャント抵抗とを示す回路図である。 図14に示されたスイッチ素子と2つのシャント抵抗とを示す回路図である。 図14に示されたスイッチ素子と2つのシャント抵抗とを示す回路図である。
本発明の利点及び特徴、並びにそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すれば明確になるであろう。本発明は、以下で開示する実施例に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形態で具現されるものであり、単に実施例は、本発明の開示が完全になるようにし、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範疇により定義されるだけである。
本発明の実施例を説明するための図面に開示された形状、大きさ、比率、角度、個数などは例示的なものであるから、本発明は図面に示された事項に限定されるものではない。明細書の全体に亘って、同一の参照符号は実質的に同一の構成要素を指し示す。また、本発明を説明するにあたり、関連する公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に濁らせると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。
本明細書上で言及された「備える」、「含む」、「有する」、「からなる」などが使用される場合、「~だけ」が使用されない以上、他の部分が追加され得る。構成要素を単数で表現した場合に、特に明示的な記載事項がない限り、複数であると解釈され得る。
構成要素を解釈するにあたり、別途の明示的な記載がなくても、誤差範囲を含むものと解釈する。
位置関係についての説明である場合、例えば、「~の上に」、「~の上部に」、「~の下部に」、「~の側方に」などのように2つの構成要素の間で位置関係が説明される場合、「すぐに」又は「直接」が使用されないそれらの構成要素の間に1つ以上の他の構成要素が介在され得る。
構成要素を区分するために、第1、第2などが使用され得るが、これらの構成要素は構成要素の前に付いた序数や構成要素の名称によりその機能や構造が制限されない。
以下の実施例は、部分的に又は全体的に互いに結合或いは組み合わせ可能であり、技術的に様々な連動及び駆動が可能である。各実施例が互いに対して独立的に実施することもでき、連関関係をもって一緒に実施することもできる。
ピクセルの各々は、色(カラー)の構成のために、色が互いに異なる複数のサブピクセルに分けられ、サブピクセルの各々は、スイッチ素子又は駆動素子として用いられるトランジスタを含む。このようなトランジスタは、TFT(Thin Film Transistor)で構成され得る。
本発明の表示装置において、表示パネル上に形成されるピクセル回路とゲート駆動部とは、複数のトランジスタを含むことができる。トランジスタは、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor FET)構造のTFTで構成され得、酸化物半導体を含むOxideTFT又は低温ポリシリコン(Low Temperature Poly Silicon、LTPS)を含むLTPSTFTであり得る。以下で、ピクセル回路を構成するトランジスタは、OxideTFTで構成されたnチャネルOxideTFTで構成される例を中心として説明するが、本発明はこれに限定されない。
トランジスタは、ゲート(gate)、ソース(source)及びドレイン(drain)を含む3電極素子である。ソースは、キャリア(carrier)をトランジスタに供給する電極である。トランジスタ内において、キャリアはソースから流れ出す。ドレインは、トランジスタからキャリアが外部へ出る電極である。トランジスタにおけるキャリアの流れは、ソースからドレインへと流れる。nチャネルトランジスタの場合、キャリアが電子(electron)であるため、ソースからドレインへと電子が流れ得るように、ソース電圧がドレイン電圧よりも低い電圧を有する。nチャネルトランジスタにおいて電流の方向は、ドレインからソース側へと流れる。pチャネルトランジスタの場合、キャリアが正孔(hole)であるため、ソースからドレインへと正孔が流れ得るように、ソース電圧がドレイン電圧よりも高い。pチャネルトランジスタにおいて正孔がソースからドレイン側へと流れるため、電流がソースからドレイン側へと流れる。トランジスタのソースとドレインとは、固定されたものではないことに注意すべきである。例えば、ソースとドレインとは印加電圧に応じて変更され得る。したがって、トランジスタのソースとドレインとによって発明が制限されない。以下の説明では、トランジスタのソースとドレインとを、第1及び第2電極であると称することにする。
ゲート信号は、ゲートオン電圧(Gate On Voltage)及びゲートオフ電圧(Gate Off Voltage)の間でスイング(swing)することができる。トランジスタは、ゲートオン電圧に応答してターンオン(turn-on)される反面、ゲートオフ電圧に応答してターンオフ(turn-off)される。nチャネルトランジスタの場合に、ゲートオン電圧はゲートハイ電圧(Gate High Voltage)VGHであり、ゲートオフ電圧はゲートロー電圧(Gate Low Voltage)VGLであり得る。
以下、添付の図面を参照して、本発明の様々な実施例を詳細に説明する。以下の実施例において、表示装置は有機発光表示装置を中心として説明するが、本発明はこれに限定されない。
図1及び図2を参照すれば、本発明の実施例による表示装置は、表示パネル100、表示パネル100のピクセル101にピクセルデータを書き込む(write)ための表示パネル駆動部、ピクセル101と表示パネル駆動部の駆動に必要な電源を発生する電源部140、及び電流センシング部150を含む。
表示パネル100は、X軸方向の長さ、Y軸方向の幅及びZ軸方向の厚さを有する長方形構造の表示パネルであり得る。表示パネル100は、画面上で入力映像を表示するピクセルアレイを含む。ピクセルアレイは、複数のデータライン102、データライン102と交差する複数のゲートライン103、及び、マトリックス状に配置されるピクセルを含む。表示パネル100は、ピクセルに共通に連結された電源ラインをさらに含むことができる。電源ラインは、ピクセル駆動電圧ELVDDが印加される電源ライン、初期化電圧Vinitが印加される電源ライン、基準電圧Vrefが印加される電源ライン、及び、低電位の電源電圧ELVSSが印加される電源ラインを含むことができる。このような電源ラインは、ピクセルに共通に連結される。
ピクセルアレイは、複数のピクセルラインL1~Lnを含む。ピクセルラインL1~Lnの各々は、表示パネル100のピクセルアレイにおいて、ライン方向Xに沿って配置された1ラインのピクセルを含む。1ピクセルラインに配置されたピクセルは、ゲートライン103を共有する。データライン方向に沿ってカラム方向Yに配置されたサブピクセルは、同一のデータライン102を共有する。1水平期間1Hは、1フレーム期間をピクセルラインL1~Lnの総本数で割った時間である。
表示パネル100は、不透過型表示パネル又は透過型表示パネルで構成され得る。透過型表示パネルは、画面上に映像が表示され背景の実物が見える透明表示装置に適用されることができる。
表示パネルは、フレキシブル表示パネルで製作され得る。フレキシブル表示パネルは、プラスチック基板を用いるOLEDパネルで構成され得る。プラスチックOLEDパネルのピクセルアレイと発光素子とは、バックプレート(Back plate)上に接着された有機薄膜フィルム上に配置され得る。
ピクセル101の各々は、色(カラー)の構成のために、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル及び青色サブピクセルに分けられ得る。ピクセルの各々は、白色サブピクセルをさらに含むことができる。サブピクセルの各々は、ピクセル回路を含む。以下で、ピクセルは、サブピクセルと同じ意味であると解釈され得る。ピクセル回路の各々は、データラインとゲートラインと電源ラインとに連結される。
ピクセルは、リアル(real)カラーピクセルと、ペンタイル(pentile)ピクセルとして配置され得る。ペンタイルピクセルは、予め設定されたピクセルレンダリングアルゴリズム(pixel rendering algorithm)を用いて、色の異なる2つのサブピクセルを1つのピクセル101で駆動して、リアルカラーピクセルよりも高い解像度を実現することができる。ピクセルレンダリングアルゴリズムは、ピクセルの各々において不足する色表現を、隣接するピクセルより発光された光の色で補償できる。
表示パネル100の画面上に、タッチセンサが配置され得る。タッチセンサは、オンセルタイプ(On-cell type)又はアドオンタイプ(Add on type)で表示パネルの画面上に配置されるか、ピクセルアレイAAに組み込まれるインセルタイプ(In-cell type)のタッチセンサで構成され得る。
表示パネル100は、断面構造から見るとき、図2に示されたように、基板10上に積層された回路層12、発光素子層14、及び封止層(encapsulation layer)16を含むことができる。
回路層12は、データライン、ゲートライン、電源ラインなどの配線に連結されたピクセル回路、ゲートラインに連結されたゲート駆動部GIP、デマルチプレクサアレイ112などを含むことができる。回路層12の配線と回路素子とは、複数の絶縁層と、絶縁層を挟んで分離された2つ以上の金属層と、半導体物質を含むアクティブ層と、を含むことができる。
発光素子層14は、ピクセル回路により駆動される発光素子ELを含むことができる。発光素子ELは、赤色(R)発光素子、緑色(G)発光素子、及び青色(B)発光素子を含むことができる。発光素子層14は、白色発光素子とカラーフィルタとを含むことができる。発光素子層14の発光素子ELは、有機膜及び保護膜を含む保護層により覆われ得る。
封止層16は、回路層12と発光素子層14とを密封するように、発光素子層14を覆う。封止層16は、有機膜と無機膜とが交互に積層された多重積層膜の構造であってもよい。無機膜は、水分や酸素の浸透を遮断し、有機膜は無機膜の表面を平坦化する。有機膜と無機膜とが複数の層で積層されると、単一層に比べて水分や酸素の移動経路が長くなって、発光素子層14に影響を与える水分と酸素との浸透を効果的に遮断することができる。
封止層16上に形成されたタッチセンサ層が配置され得る。タッチセンサ層は、タッチ入力の前後で容量(capacitance)の変化を基にタッチ入力をセンシングする静電容量方式のタッチセンサを含むことができる。タッチセンサ層は、タッチセンサの容量を形成する金属配線パターンと、絶縁膜とを含むことができる。金属配線パターンの間にタッチセンサの容量が形成され得る。タッチセンサ層上に偏光板が配置され得る。偏光板は、タッチセンサ層と回路層12の金属により反射された外部光の偏光を変換して、視認性とコントラスト比とを向上させることができる。偏光板は、線偏光板と位相遅延フィルムとが接合された偏光板又は円偏光板で構成され得る。偏光板上にカバーガラス(Cover glass)が接着され得る。
表示パネル100は、封止層16上に積層されたタッチセンサ層と、カラーフィルタ層とをさらに含むことができる。カラーフィルタ層は、赤色、緑色及び青色カラーフィルタと、ブラックマトリックスパターンとを含むことができる。カラーフィルタ層は、回路層とタッチセンサ層から反射された光の波長の一部を吸収し、偏光板の役割を代わりにして色純度を高めることができる。この実施例は、偏光板に比べて光透過率の高いカラーフィルタ層を表示パネルに適用して、表示パネル100の光透過率を向上させ、表示パネル100の厚さと柔軟性とを改善することができる。カラーフィルタ層上にカバーガラスが接着され得る。
電源部140は、直流-直流変換器(DC-DC Converter)を用いて、表示パネル100のピクセルアレイと表示パネル駆動部の駆動に必要な直流(DC)電源を発生する。直流-直流変換器は、チャージポンプ(Charge pump)、レギュレータ(Regulator)、バックコンバータ(Buck Converter)、ブーストコンバータ(Boost Converter)などを含むことができる。電源部140は、ホストシステム200から印加される直流入力電圧を調整して、ガンマ基準電圧VGMA、ゲートオン電圧VGH、ゲートオフ電圧VGL、ピクセル駆動電圧ELVDD、低電位の電源電圧ELVSS、基準電圧Vref、初期化電圧Vinitなどの定電圧(又は直流電圧)、ゲート駆動部120に印加される電圧などを発生することができる。ガンマ基準電圧VGMAは、データ駆動部110に供給される。ゲートオン電圧VGHとゲートオフ電圧VGLとは、ゲート駆動部120に供給される。ピクセル駆動電圧ELVDD、低電位の電源電圧ELVSS、基準電圧Vref、初期化電圧Vinitなどの定電圧は、ピクセルに共通に供給される。電源部140は、タイミングコントローラ130の制御下に、モード別に出力電圧の電圧レベルを変更することができる。
ピクセル駆動電圧ELVDDは、ホストシステム200のメイン電源から出力されて、表示パネル100に供給され得る。この場合、電源部140は、ピクセル駆動電圧ELVDDを出力する必要がない。
表示パネル駆動部は、タイミングコントローラ(Timing controller、TCON)130の制御下に、ディスプレイモード(display mode)において入力映像を表示パネル100の画面上に表示する。ディスプレイモードは、消費電力を減らすことのできる低速モードを含み得る。表示パネル駆動部は、タイミングコントローラ130の制御下に、センシングモード(sensing mode)において表示パネル100の画面上で区画されたブロック単位でピクセル101の電気的特性をセンシングする。センシングモードにおいて、ピクセル101は非発光状態でその電気的特性がセンシングされる。
表示パネル駆動部は、ディスプレイモードにおいてピクセル101に入力映像のピクセルデータを書き込み、センシングモードにおいて入力映像と無関係に予め設定されたセンシング用データをピクセル101に書き込む。
センシングモードは、表示装置に電源が入って表示パネル駆動部が駆動され始めるパワーオンシーケンス(Power ON sequence)、フレーム期間の間の垂直帰線区間(Vertical blank、VB)、表示装置の電源が切れた直後、予め設定された遅延時間の間表示パネル駆動部が駆動された後に止まるパワーオフシーケンス(Power OFF sequence)のうちの少なくとも1つに活性化され得る。表示パネル駆動部は、センシングモードにおいて表示パネルの画面上で予め設定されたブロック単位でピクセル101の電気的特性をセンシングし、そのセンシング値に応じてタイミングコントローラ130の補償部から生成された補償値でピクセルデータを変調して、ピクセルの電気的特性変化を補償することができる。
表示パネル駆動部は、データ駆動部110と、ゲート駆動部120とを含む。表示パネル駆動部は、データ駆動部110及びデータライン102の間に配置されたデマルチプレクサアレイ112をさらに含むことができる。
デマルチプレクサアレイ112は、複数のデマルチプレクサ(De-multiplexer)DEMUXを用いて、データ駆動部110のデータ出力チャネルの各々から出力されたデータ電圧を、データライン102へ順次に供給する。デマルチプレクサは、表示パネル100上に配置された多数のスイッチ素子を含むことができる。デマルチプレクサがデータ駆動部110の出力端子及びデータライン102の間に配置されると、データ駆動部110のデータ出力チャネル数が減少されることができる。デマルチプレクサアレイ112は省略され得る。
表示パネル駆動部は、タッチセンサを駆動するためのタッチセンサ駆動部をさらに含むことができる。タッチセンサ駆動部は、図1において省略されている。データ駆動部とタッチセンサ駆動部とは、1つのドライブIC(Integrated Circuit)に集積され得る。モバイル機器やウエアラブル機器において、タイミングコントローラ130、電源部140、データ駆動部110、タッチセンサ駆動部などは、1つのドライブICに集積され得る。
表示パネル駆動部は、ディスプレイモードにおいてタイミングコントローラ130の制御下に、低速駆動モード(Low speed driving mode)で動作することができる。低速駆動モードは、入力映像を分析して、入力映像が予め設定された時間の間変化がないとき、表示装置の消費電力を減らすために設定されることができる。低速駆動モードは、静止映像が一定の時間以上入力されるとき、ピクセルのリフレッシュレート(Refresh rate)を下げることにより、表示パネル駆動部と表示パネル100との消費電力を減らすことができる。低速駆動モードは、静止映像が入力されるときに限定されない。例えば、表示装置が待機モードで動作するか、ユーザコマンド又は入力映像が所定の時間以上表示パネル駆動部に入力されないとき、表示パネル駆動部は低速駆動モードで動作することができる。
データ駆動部110は、ディスプレイモードにおいてデジタル-アナログ変換器(Digital to Analog Converter、以下、「DAC」という)を用いて、毎フレーム期間ごとにタイミングコントローラ130からデジタル信号として受信される入力映像のピクセルデータを、ガンマ補償電圧に変換してデータ電圧を出力する。データ駆動部110は、センシングモードにおいてDACを用いてタイミングコントローラ130からデジタル信号として受信されるセンシング用データを、ガンマ補償電圧に変換してセンシング用データ電圧を出力する。
ガンマ基準電圧VGMAは、分圧回路を通して階調別のガンマ補償電圧に分圧されてDACへ供給される。データ電圧は、データ駆動部110のチャネルの各々から出力バッファを通して出力される。
データ駆動部110のデータ出力チャネルの各々は、データライン102を通してピクセル101へ印加されるデータ電圧を出力する回路のみを含む。データ駆動部110はセンシングチャネルを含まない。従来の外部補償用データ駆動部110はセンシングチャネルを含むが、本発明のデータ駆動部110はセンシングチャネルを含む必要がない。センシングチャネルは、基準電圧Vrefが印加される電源ラインを通してピクセル101に連結され、増幅器、積分器、サンプル&ホルダ回路(Sample & Holder ciruit)とアナログ-デジタル変換器(Analog to Digital Converter、以下、「ADC」という。)を含むことができる。本発明のデータ駆動部110は、センシングチャネルを含んでいないため、安価なドライブICで構成され得、他のモデルの表示装置とも互換可能である。
ゲート駆動部120は、ピクセルアレイのTFTアレイ及び配線と共に、表示パネル100の回路層12に直接形成されるGIP(Gate in panel)回路で具現され得る。GIP回路は、表示パネル100の非表示領域であるベゼル領域(Bezel)BZ上に配置されるか、入力映像が再現されるピクセルアレイ内に分散配置され得る。ゲート駆動部120は、ディスプレイモードにおいてタイミングコントローラ130の制御下に、ゲート信号をゲートライン103へ順次に出力する。ゲート駆動部120は、シフトレジスタ(Shift register)を用いてゲート信号をシフトさせることにより、それらの信号をゲートライン103へ順次に供給することができる。ゲート信号は、スキャンパルス、初期化パルス及びセンシングパルスを含むことができる。
ゲート駆動部120のシフトレジスタは、スタートパルス(start pulse)とシフトクロック(Shift clock)とに応答してゲート信号のパルスを出力し、シフトクロックのタイミングに合わせてそのパルスをシフトする。
タイミングコントローラ130は、ホストシステム200から入力映像のデジタルビデオデータDATAと、それに同期するタイミング信号とを受信する。タイミング信号は、垂直同期信号Vsync、水平同期信号Hsync、クロックCLK及びデータイネーブル信号DEなどを含むことができる。データイネーブル信号DEをカウントする方法から垂直期間と水平期間とが分かるため、垂直同期信号Vsyncと水平同期信号Hsyncとは省略され得る。データイネーブル信号DEは、1水平期間1Hの周期を有する。
ホストシステム200は、テレビ(Television)システム、タブレット型コンピュータ、ノートブック型コンピュータ、ナビゲーションシステム、パーソナルコンピュータ(PC)、ホームシアターシステム、モバイル機器、ウエアラブル機器、車両システムのうちのいずれか1つであり得る。ホストシステム200はビデオソースからの映像信号を表示パネル100の解像度に合わせてスケーリングし、タイミング信号と共にタイミングコントローラ130へ伝送することができる。ホストシステム200は、電源部140に供給される直流入力電圧と、ピクセル駆動電圧ELVDDを発生するメイン電源とを含むことができる。
タイミングコントローラ130は、ノーマル駆動モード(Normal driving mode)において入力フレーム周波数をi倍までシフトして、入力フレーム周波数×i(iは自然数)Hzのフレーム周波数で表示パネル駆動部の動作タイミングを制御することができる。入力フレーム周波数は、NTSC(National Television Standards Committee)方式において60Hzであり、PAL(Phase-Alternating Line)方式において50Hzである。タイミングコントローラ130は、低速駆動モードにおいてピクセルのリフレッシュレートを下げるべく、フレーム周波数を1Hz~30Hzの間の周波数に下げて、表示パネル駆動部の駆動周波数を低下させることができる。
タイミングコントローラ130は、ホストシステムから受信されたタイミング信号Vsync、Hsync、DEを基に、データ駆動部110の動作タイミングを制御するためのデータタイミング制御信号、デマルチプレクサアレイ112の動作タイミングを制御するための制御信号、及び、ゲート駆動部120の動作タイミングを制御するためのゲートタイミング制御信号を発生する。タイミングコントローラ130は、表示パネル駆動部の動作タイミングを制御して、データ駆動部110、デマルチプレクサアレイ112、タッチセンサ駆動部、及びゲート駆動部120を同期させる。
タイミングコントローラ130から出力されたゲートタイミング制御信号は、図示せぬレベルシフター(Level shifter)に供給され得る。レベルシフターは、タイミングコントローラ130からゲートタイミング信号を入力されて、スタートパルスとシフトクロックとを出力する。スタートパルスとシフトクロックとは、ゲートオン電圧VGH及びゲートオフ電圧VGLの間でスイング(Swing)される。レベルシフターから出力されるスタートパルスとシフトクロックとは、ゲート駆動部120に供給される。
電流センシング部150は、センシングモードにおいてピクセル駆動電圧ELVDDが印加される第1電源ラインに連結され、その第1電源ラインに流れる電流を測定する。センシングモードにおいて、予め設定されたブロックの大きさ内に存在するピクセル101の電気的特性が同時に測定される。したがって、電流センシング部150は、複数のピクセル101を含むブロックごとに1つの電流センシング値を出力する。
図3は、本発明の一実施例によるピクセル回路と、ディスプレイモードにおいてピクセル回路に流れる電流を示す回路図である。図4は、ディスプレイモードにおいて図3に示されたピクセル回路に印加される信号と、主要ノードの電圧とを示す波形図である。図4及び図6において、「Gate」は第1ノードn1の電圧であり、「Source」は第2ノードn2の電圧である。図6において、「Ids」は駆動素子DTのドレイン-ソース間電流であり、ディスプレイモードにおいて発光素子ELに流れる電流IELと同一である。図3及び図5に示されたピクセル回路は、内部補償回路を含むピクセル回路を例示したものであり、本発明のピクセル回路はこれに限定されないことに注意すべきである。
図3及び図4を参照すれば、ピクセル回路は、発光素子EL、発光素子ELを駆動する駆動素子DT、複数のスイッチ素子M1~M3、及びキャパシタCstを含む。駆動素子DTとスイッチ素子M1~M3とは、nチャネルOxideTFTで具現され得る。
このピクセル回路は、ピクセル駆動電圧ELVDDが印加される第1電源ラインPL、低電位の電源電圧ELVSSが印加される電源ライン、初期化電圧Vinitが印加される電源ライン、基準電圧Vrefが印加される第2電源ラインRL、データ電圧Vdataが印加されるデータラインDL、及び、ゲート信号INIT、SENSE、SCANが印加されるゲートラインに連結される。
ピクセル回路の駆動期間は、ディスプレイモードにおいて、図4に示されたように、初期化段階Ti、センシング段階Ts、データ書き込み段階Tw、ブースティング段階Tboost、及び発光段階Temに分けられ得る。初期化段階Tiにおいてピクセル回路が初期化される。センシング段階Tsにおいて、駆動素子DTのしきい値電圧Vthがサンプリングされて、キャパシタCstに貯蔵される。データ書き込み段階Twにおいて、ピクセルデータのデータ電圧Vdataが駆動素子DTのゲート電極が連結された第1ノードn1に印加される。データ書き込み段階Twにおいて、キャパシタCstに貯蔵された駆動素子DTのしきい値電圧Vthだけデータ電圧Vdataが補償される。
ブースティング段階Tboostにおいて、第1及び第2ノードn1、n2がフローティング(floating)され、これらのノードn1、n2の電圧が上昇する。発光段階Temにおいて、駆動素子DTのゲート-ソース間電圧Vgsに応じて発生される電流IELが発光素子ELに供給されて、ピクセルデータの階調値に対応する輝度で発光され得る。
初期化段階Tiにおいて、初期化パルスINITとセンシングパルスSENSEとの電圧がゲートオン電圧VGHであり、スキャンパルスSCANの電圧がゲートオフ電圧VGLである。初期化段階Tiにおいて駆動素子DTがターンオンされ、センシング段階Tsにおいて第2ノードn2の電圧が上昇する。
センシング段階Tsにおいて、初期化パルスINITの電圧がゲートオン電圧VGHであり、センシングパルスSENSEとスキャンパルスSCANとの電圧がゲートオフ電圧VGLである。データ書き込み段階Twにおいて、ピクセルデータのデータ電圧Vdataに同期するスキャンパルスSCANは、ゲートオン電圧VGHとして発生される。初期化パルスINITとセンシングパルスSENSEとの電圧は、データ書き込み段階Twにおいてゲートオフ電圧VGLである。発光段階Temにおいて、ゲート信号INIT、SENSE、SCANの電圧は、ゲートオフ電圧VGLである。
ピクセル回路に印加される定電圧ELVDD、ELVSS、Vinit、Vrefは、駆動素子DTの飽和(saturation)領域の動作のための電圧マージン(margin)を含んで設定され得る。初期化電圧Vinitは、ピクセル駆動電圧ELVDDよりも低い電圧である。基準電圧Vrefは、初期化電圧Vinitよりも低く、低電位の電源電圧ELVSS以上の電圧に設定され得るが、これに限定されない。基準電圧Vrefは、ディスプレイモードとセンシングモードとにおいて、異なる電圧に発生され得る。ゲートオン電圧VGHは、ピクセル駆動電圧ELVDDよりも高い電圧であり、ゲートオフ電圧VGLは、低電位の電源電圧ELVSSよりも低い電圧に設定され得る。
発光素子ELはOLEDで具現され得る。OLEDは、アノード電極及びカソード電極の間に形成された有機化合物層を含む。有機化合物層は、正孔注入層(Hole Injection layer)HIL、正孔輸送層(Hole transport layer)HTL、発光層(Emission layer)EML、電子輸送層(Electron transport layer)ETL及び電子注入層(Electron Injection layer)EILを含むことができる、これに限定されない。発光素子ELのアノード電極は第2ノードn2に連結され、カソード電極は低電位の電源電圧ELVSSが印加される電源ラインに連結される。発光素子ELのアノード電極とカソード電極とに電圧が印加されると、正孔輸送層HTLを通過した正孔と電子輸送層ETLを通過した電子とが発光層EMLへ移動して励起子が形成され、発光層EMLから可視光が放出される。
駆動素子DTは、ゲート-ソース間電圧Vgsに応じて電流IELを発生して、発光素子ELを駆動する。駆動素子DTは、ピクセル駆動電圧が印加される第1電源ラインPLに連結された第1電極、第1ノードn1に連結されたゲート電極、及び、第2ノードn2に連結された第2電極を含む。
キャパシタCstは、第1ノードn1及び第2ノードn2の間に連結されて、駆動素子DTのゲート-ソース間電圧Vgsを貯蔵する。
第1スイッチ素子M1は、初期化段階Tiにおいて初期化パルスINITのゲートオン電圧VGHに応じてターンオンされ、初期化電圧Vinitを第1ノードn1に印加する。第1スイッチ素子M1は、初期化電圧Vinitが印加される電源ラインに連結された第1電極、初期化パルスINITが印加される第1ゲートラインに連結されたゲート電極、及び、第1ノードn1に連結された第2電極を含む。
第2スイッチ素子M2は、初期化段階TiにおいてセンシングパルスSENSEのゲートオン電圧VGHに応じてターンオンされ、第2ノードn2へ基準電圧Vrefを供給する。第2スイッチ素子M2は、第2ノードn2に連結された第1電極、センシングパルスSENSEが印加される第2ゲートラインに連結されたゲート電極、及び、基準電圧Vrefが印加される第2電源ラインRLに連結された第2電極を含む。
ディスプレイモードにおいて、基準電圧Vrefはブラック階調電圧のマージン(margin)確保用電圧に設定され、駆動素子DTの累積駆動時間又は劣化量に応じてその電圧が可変し得る。基準電圧Vrefは、ディスプレイモードにおいて予め設定されたマージン電圧範囲、例えば0~3Vの間で可変可能である。
第3スイッチ素子M3は、データ書き込み段階Twにおいて、データ電圧Vdataに同期するスキャンパルスSCANのゲートオン電圧VGHに応じてターンオンされて、データラインDLを第1ノードn1に連結する。データ電圧Vdataは、データ書き込み段階Twにおいて第1ノードn1に印加される。第3スイッチ素子M3は、データ電圧Vdataが印加されるデータラインDLに連結された第1電極、スキャンパルスSCANが印加される第3ゲートラインに連結されたゲート電極、及び、第1ノードn1に連結された第2電極を含む。
図5は、センシングモードにおいて、図3に示されたピクセル回路に流れる電流を示す回路図である。図6は、センシングモードにおいてピクセル回路に印加される信号と主要ノードの電圧とを示す波形図である。
図5及び図6を参照すれば、センシングモードにおいてピクセル回路は、初期化段階Ti、センシング段階Ts、及びブースティング段階Tboostなしに駆動され得る。したがって、ピクセル回路の駆動期間は、センシング段階において、データ書き込み段階Twと非発光センシング段階Tvscとに分けられ得る。
データ書き込み段階Twにおいてピクセル回路に入力映像のピクセルデータと無関係に予め設定されたセンシング用データ電圧Vsdataが、データラインDLを通してセンシングされる1ブロックに属するピクセル101へ共通に印加される。センシング用データ電圧Vsdataは、第1電源ラインPLを通してブロック単位でピクセル101にて流れる小さな電流を集めて測定しなければならないので、センシング用データ電圧Vsdataは、駆動素子DTのゲート-ソース間電圧Vgsを大きくするために、フルホワイト(Full White)電圧又は純色(R、G、B)のフルグレー(Full Gray)電圧に設定され得る。フルホワイト電圧は、R、G及びBサブピクセルに印加されるR、G及びBデータの最大電圧である。純色のフルグレー電圧は、R、G及びBのうちのいずれか1色のサブピクセルに印加される最大電圧である。
センシングパルスSENSEは、センシングモードの全体期間の間ゲートオン電圧VGHを維持する。したがって、第2スイッチ素子M2は、センシングモードの全体期間の間オン状態を維持し、ピクセル101において電流Iが第2ノードn2を経由して、センシング用基準電圧Vrefが印加される第2電源ラインRLを通して流れる。その結果、センシングモードにおいてピクセル101の発光素子ELに電流が流れないので、ピクセル101が非発光状態でセンシングされる。
非発光センシング段階Tvscにおいて駆動素子DTはオン状態を維持し、ブロック単位でピクセル101に流れる電流が、ピクセル駆動電圧ELVDDが印加される第1電源ラインPLに溜まり、当該ブロックに属するピクセル101の電流和がセンシングされ得る。
図7は、表示パネル100を制御するコントロールボードCPCBを示す図である。
図7を参照すれば、表示パネル100にCOF(Chip on Film)が接着され得る。COFはドライブIC(SIC)を含み、ソースボードSPCBを表示パネル100に連結する。ドライブIC(SIC)はデータ駆動部110を含むことができる。
タイミングコントローラ130、電源部140、及び電流センシング部150は、コントロールボードCPCB上に実装され得る。コントロールボードCPCBは、可撓性回路フィルム、例えばFPC(flexible printed circuit)を介してソースボードSPCBに連結され得る。
電源部140から出力される基準電圧Vrefは、FPC(Flexible Printed Circuit)、ソースボードSPCB及びCOFを経由して表示パネル100へ供給され得る。
表示パネル100上の第2電源ラインRLは、COF、ソースボードSPCB、及びFPCを経由して、電源部140に連結され得る。表示パネル100上の全ての第2電源ラインRLが、ショートバーSBに連結され得る。他の実施例において、ショートバーSBは、ピクセル101が同時にセンシングされるブロックの大きさに分離することができる。ショートバーSBは、表示パネル100上の一側に形成されて、COFに実装されたドライブIC(SIC)の内部ではないCOFのダミー配線に連結される。
センシング部150は、ピクセル駆動電圧ELVDDをスイッチングするスイッチ素子152、シャント抵抗(Shunt resistor)154、及びADC156を含むことができる。スイッチ素子152は、ディスプレイモードにおいてピクセル駆動電圧ELVDDを第1電源ラインPLへ直接印加し、センシングモードにおいてピクセル駆動電圧ELVDDを第1電源ラインPLに連結されたシャント抵抗154に連結する。シャント抵抗154及びADC156は、電流センサの役割を果たす。センシングモードにおいて、シャント抵抗154は第1電源ラインPLに直列に連結され、ADC156は、シャント抵抗154の両端電圧降下をデジタル値に変換して、電流センシングデータを出力する。
したがって、センシング部150は、センシングモードにおいてピクセル駆動電圧ELVDDが印加される第1電源ラインPLに連結されたシャント抵抗154を用いて、コントロールボードCPCB上で現在センシングされるブロックのピクセル101に流れる電流をセンシングする。センシング部150で測定された電流センシングデータ(デジタル値)は、タイミングコントローラ130に提供される。タイミングコントローラ130は、センシング部150から受信されたブロック別の電流センシングデータに対応する補償値を生成し、その補償値を入力映像のピクセルデータに足したり掛けたりして、当該ブロックに属するピクセル101の電気的特性の変化を補償することができる。タイミングコントローラ130は、ブロック間の境界が視認されないように、予め設定された空間補間(Spatial interpolation)アルゴリズムを用いて、ブロック別センシングデータの解像力を向上させることができる。
図8は、センシングモードにおいてブロック単位でピクセルが順次にセンシングされる一例を示す図である。
図8を参照すれば、表示パネル100の画面は、予め設定された大きさのブロックBLに仮想分割されて、ブロック単位でセンシングされ得る。ブロックBLの各々は、複数のピクセル1010を含む。例えば、ブロックBLは、30pixels×30pixelsの大きさに設定され得るが、これに限定されない。
センシングモードにおいて、ブロックBLにはブロック単位でセンシング用データ電圧Vsdataが順次に印加される。電流測定対象ブロックBLのピクセル101にセンシング用データ電圧Vsdataが印加され、それ以外の他のブロックBLのピクセル101へブラック階調電圧が印加される。ブラック階調電圧が印加されるピクセル101において駆動素子DTがターンオフされるため、そのピクセル101にて電流が流れない。したがって、画面の全てのピクセル101に電源ラインが共通に連結されても、センシング用データ電圧Vsdataが印加される電流測定対象ブロックBLにおいてのみピクセル101の電流が測定され得る。
表示パネル駆動部は、タイミングコントローラ130の制御下に、図8で矢印のようなスキャニング方向に沿って電流を測定しようとするブロックBLをシフトしながら、センシング用データ電圧Vsdataをブロック単位でピクセル101へ順次に供給する。センシングモードにおいて電流が測定された後、ピクセル101へブラック階調電圧が印加され、センシング用データ電圧Vsdataが印加される他のブロックのピクセル101に流れる電流が同時に測定される。
図9は、ピクセル回路のモード別駆動信号を示す波形図である。図9において、初期化パルスINITは省略されている。
図9を参照すれば、ディスプレイモードにおいて入力映像のピクセルデータDATAがデータ電圧Vdataに変換されて、ピクセル101に書き込まれる。ゲート信号INIT、SCAN、SENSEのパルスは、ディスプレイモードにおいてゲート駆動部120のシフトレジスタにより順次にシフトされる。スキャンパルスSCANとセンシングパルスSENSEとのパルス幅は、1水平期間1Hであり得る。
センシングモードにおいて入力映像と無関係に、予め設定されたセンシング用データSDATAがデータ電圧Vsdataに変換されて、ピクセル101に供給される。センシングモードにおいて、ゲート信号INIT、SCAN、SENSEのうちで初期化パルスINITとスキャンパルスSCANとは、ディスプレイモードと同じ方法により順次にシフトされる。センシングパルスSENSEは、センシングモードにおいて、ピクセル101が非発光状態を維持するように、スイングせずにゲートオン電圧VGHに維持される。
タイミングコントローラ130は、センシングモードにおいて、測定対象ブロックBLに印加されるセンシング用データ電圧を発生すべく、センシング用データ(デジタルデータ)をデータ駆動部へ伝送し、測定対象ブロックBL以外の他のブロックBLに印加されるブラック階調電圧を発生すべく、ブラック階調データBDATAをデータ駆動部110へ伝送する。したがって、データ駆動部110は、ディスプレイモードにおいて、入力映像のデータ電圧Vdataを出力する反面、センシングモードにおいて、センシング用データ電圧及びブラック階調電圧の間でスイングするセンシング用データ電圧Vsdataを出力することができる。
ゲート駆動部120は、初期化パルスINITを出力するシフトレジスタ、スキャンパルスSCANを出力するシフトレジスタ、及び、センシングパルスSENSEを出力するシフトレジスタを含む。
図10は、センシングパルスを出力するシフトレジスタの一例を示す。
図10を参照すれば、シフトレジスタは、従属的に連結された信号伝達部ST(n-1)~ST(n+2)を含む。信号伝達部ST(n-1)~ST(n+2)の各々は、スタート信号VSTが入力されるVSTノード、シフトクロックCLK1~CLK4が入力されるCLKノード、センシングパルスSENSE(n-1)~SENSE(n+2)が出力される第1出力ノード、及び、キャリー信号CARが出力される第2出力ノードを含む。
スタート信号VSTは、一般的に第1信号伝達部に入力される。図10において、第n-1信号伝達部ST(n-1)は第1信号伝達部であり得る。シフトクロックCLK1~CLK4は、4相(phase)クロックであり得るが、これに限定されない。
第n-1信号伝達部ST(n-1)に従属的に連結された信号伝達部ST(n)~ST(n+2)は、前の信号伝達部からのキャリー信号CARをスタート信号として入力されて、駆動され始める。信号伝達部ST(n-1)~ST(n+2)の各々は、第1出力ノードを介してセンシングパルスSENSE(n-1)~SENSE(n+2)を出力すると共に、第2出力ノードを介してキャリー信号CARを出力する。
信号伝達部ST(n-1)~ST(n+2)の各々は、第1制御ノードQ、第2制御ノードQB、及びバッファBUFを含む。バッファBUFは、フルアップトランジスタTuと、フルダウントランジスタTdとを介して、ゲート信号を、第1出力ノードを介してゲートラインへ出力する。
バッファBUFは、第1制御ノードQが充電された状態でシフトクロックCLK1~CLK4が入力されるとき、シフトクロックCLK1~CLK4の電圧を第1出力ノードに供給して、第1出力ノードの電圧を立ち上げ(rising)、第2制御ノードQBが充電されるとき、第1出力ノードを放電させることでセンシングパルスSENSE(n-1)~SENSE(n+2)を立ち下げ(falling)る。
フルアップトランジスタTuは、第1制御ノードQに連結されたゲート電極、シフトクロックCLK1~CLK4が入力されるCLKノードに連結された第1電極、及び、第1出力ノードに連結された第2電極を含む。フルダウントランジスタTdは、第2制御ノードQBに連結されたゲート電極、第1出力ノードに連結された第1電極、及び、低電位の基準電圧SEVSSが印加されるVSSノードに連結された第2電極を含む。
第1制御ノードQ及び第2制御ノードQBの間にインバータ(Inverter)が連結される。したがって、第1制御ノードQがハイ電圧であるとき、第2制御ノードQBはロー電圧であり、第1制御ノードQがロー電圧であるとき、第2制御ノードQBはハイ電圧である。
フルアップトランジスタTuは、第1制御ノードQの電圧が充電され、シフトクロックCLK1~CLK4のハイ電圧が入力されるときにターンオンされて、第1出力ノードの電圧をゲートオン電圧VGHまで充電させる。第1制御ノードQの電圧は、シフトクロックCLK1~CLK4の電圧がゲートオン電圧VGHに立ち上げられるときにブートストラップ(bootstrapping)されて、ゲートオン電圧VGHよりも高い電圧にブースト(Boosting)される。フルアップトランジスタTupは、第1制御ノードQの電圧が自分のしきい値電圧よりも高くなるときにターンオンされて、第1出力ノードを充電する。
第2制御ノードQBの電圧は、第1制御ノードQがゲートオン電圧VGH以上の電圧で充電されるとき、ゲートオフ電圧VGLに放電する。フルダウントランジスタTdは、第2制御ノードQBの電圧がゲートオン電圧VGHで充電されるときにターンオンされ、第1出力ノードへゲートオフ電圧VGLを供給してゲートラインを放電させる。このとき、センシングパルスSENSE(n-1)~SENSE(n+2)の電圧がゲートオフ電圧VGLまで低くなる。
シフトレジスタのバッファBUFに入力される電圧は、モード別に変わることができる。バッファBUFに連結されたCLKノードの電圧は、図11aに示されたように、ディスプレイモードにおいてシフトクロックCLK1~CLK4によりゲートオン電圧VGH及びゲートオフ電圧VGLの間でスイングすることができる。低電位の基準電圧SEVSSは、図11aに示されたように、ディスプレイモードにおいてゲートオフ電圧VGLに維持される。一例として、ディスプレイモードにおいて、図11aに示されたように、フルアップトランジスタTuに、18[V]及び-12[V]の間でスイングするシフトクロックCLKが入力され、フルダウントランジスタTdに連結されたVSSノードに、-6[V]の低電位の基準電圧SEVSSが印加され得る。フルアップトランジスタTuは、第1制御ノードQがハイ電圧で充電されるとき、CLKノードの電圧で第1出力ノードを充電させ、フルダウントランジスタTdは、第2制御ノードQBがハイ電圧で充電されるとき、第1出力ノードを低電位の基準電圧SEVSSまで放電させる。したがって、ディスプレイモードにおいてシフトレジスタは、第1出力ノードを介してセンシングパルスSENSE(n-1)~SENSE(n+2)を出力する。
バッファBUFに連結されたCLKノードとVSSノードとの電圧は、図11bに示されたように、センシングモードにおいてゲートオン電圧VGH、例えば18[V]である。したがって、バッファBUFのトランジスタTu、Tdは、交互に充電される第1及び第2制御ノードQ、QBの電圧に応じて交互にターンオンされるため、センシングモードにおいてセンシングパルスSENSE(n-1)~SENSE(n+2)が出力される第1出力ノードの電圧は、ゲートオン電圧VGHを維持する。その結果、センシングモード期間の間、ピクセル101の第2スイッチ素子M2はオン状態を維持し、ピクセル101の電流が第2電源ラインRLを通して放電されるので、ピクセル101が非発光状態でセンシングされる。
図12は、本発明の一実施例による電流センシング部150を詳細に示す図である。図12において、「SP」は電流測定対象ブロックBLのサブピクセルである。
図12を参照すれば、スイッチ素子152は、ディスプレイモードにおいて、ピクセル駆動電圧ELVDDが印加されるVDDノードを第1電源ラインPLに連結する。ディスプレイモードにおいて、ピクセル駆動電圧ELVDDがシャント抵抗154を経由せずにピクセル101へ印加される。スイッチ素子152は、センシングモードにおいて、VDDノードをシャント抵抗154に連結する。
センシングモードにおいて、ピクセル駆動電圧ELVDDは、シャント抵抗154と第1電源ラインPLを通してピクセル101に印加され、電流測定対象ブロックBL内のピクセル101から流れる電流が、第1電源ラインPLとシャント抵抗154とを通して流れるようになる。このとき、シャント抵抗154において電圧降下が発生し、シャント抵抗154の両端電圧がADC156に入力されて、第1電源ラインPLに流れる電流がセンシングされる。
本発明の表示装置は、ADC156及びタイミングコントローラ130の間に連結された設定レジスタ(Configuration Register)157及び通信部158をさらに含むことができる。
設定レジスタ157は、ADC156の出力信号(デジタル値)に応じる電力値が予め設定されたパワーレジスタ(Power register)、ADCの出力信号のビット別電流値が予め設定された電流レジスタ(Current register)、ADCの出力信号のビット別電圧値が予め設定された電流レジスタ(Current register)、警報状況が設定された警報レジスタ(Alert register)などを含む。設定レジスタ157は省略可能である。
通信部158は、ADC156の出力信号をタイミングコントローラ130に伝送するか、又は設定レジスタ157を介して入力されたADC156の出力信号をタイミングコントローラ130に伝送する。通信部158は、IC又はSMBusインターフェース回路で具現され得るが、これに限定されない。
タイミングコントローラ130は、通信部158を介して受信されたADC156の出力信号を基に電流測定対象ブロックBLの電流を判断し、その電流値に対応する補償値を生成する。タイミングコントローラ130は、設定レジスタ157に設定されたデータを読み取って、ADC156の出力信号から第1電源ラインPLの電流値を判断し、ピクセル駆動電圧ELVDDの変動とADC156の入力電圧が、予め設定された電圧範囲を超えるオーバーフロー(Overflow)であるかどうかを判断することができる。
本発明の表示装置は、基準電圧スイッチ素子141をさらに含むことができる。電源部140は、ディスプレイモードにおいてピクセル101に供給される第1基準電圧Vref1と、センシングモードにおいてピクセル101に供給される第2基準電圧Vref2とを出力することができる。第1基準電圧Vref1は、ピクセル101のブラック階調電圧のマージン(margin)確保用電圧に設定されて、駆動素子DTの累積駆動時間又は劣化量に応じて0[V]~3[V]間で可変し得る。第2基準電圧Vref2は、センシングモードにおいてピクセル101に一定の電圧、例えば接地電圧GND(=0V)に設定され得る。
タイミングコントローラ130は、電源部140の出力電圧をモード別に制御し、基準電圧スイッチ素子141を制御することができる。基準電圧スイッチ素子141は、タイミングコントローラ130の制御下に、ディスプレイモードにおいて第1基準電圧Vref1を第2電源ラインRLに供給し、センシングモードにおいて第2基準電圧Vref2を第2電源ラインRLに供給する。
ピクセル駆動電圧ELVDDは、タイミングコントローラ130又はホストシステム200の制御下に、モード別にその電圧が変更され得る。例えば、ピクセル駆動電圧ELVDDは、センシングモードにおいてピクセル101に流れる電流を大きくするために、ディスプレイモードにおいて設定された電圧よりも高い電圧であり得る。ピクセル駆動電圧ELVDDは、負荷変動に応じてその電圧が変わることができる。
図13は、本発明の一実施例によるシャント抵抗とADCとの連結構造を示す図である。図14乃至図15cは、本発明の他の実施例によるシャント抵抗とADCとの連結方法を示す図である。
ピクセル駆動電圧ELVDDが特定電圧に固定されると、シャント抵抗154は図13に示されたように、ADC156に直接連結されることができる。
ピクセル駆動電圧ELVDDが変動されるか、モード別にその電圧が可変する場合、ADCの入力電圧を測定するためのスイッチ素子155がシャント抵抗154及びADC156の間に連結されることができる。スイッチ素子155は、タイミングコントローラ130の制御下に、シャント抵抗154及びADCの入力端子の間の接点を変更することができる。
シャント抵抗154は、図15a乃至図15cに示されたように、ピクセル駆動電圧ELVDD及び負荷の間に連結された高電位側のシャント抵抗154aと、負荷及び接地電圧GNDの間に連結された低電位側のシャント抵抗154dとを含むことができる。負荷は、センシングモードにおいて電流測定対象ブロックBLであり得る。
スイッチ素子155は、図15aのように、ピクセル駆動電圧ELVDDと接地電圧GNDとをADC156の第1及び第2入力端子に連結することができる。このとき、タイミングコントローラ130は、ピクセル駆動電圧ELVDDとADCの入力電圧範囲を判断することができる。タイミングコントローラ130は、第1シャント抵抗154aの両端電圧差がADC156の入力電圧範囲以内であれば、スイッチ素子155を制御して、図15bのように第1シャント抵抗154aをADC156の第1及び第2入力端子に連結する。反面に、タイミングコントローラ130は、ピクセル駆動電圧ELVDDが上昇してADC156の入力電圧範囲を超えるオーバーフロー電圧がADC156に入力されるとき、図15cのようにスイッチ素子155を制御して、第2シャント抵抗154dをADC156の第1及び第2入力端子に連結し、ADC156のオーバーフローを防止することができる。
以上より、発明が解決しようとする課題、課題を解決するための手段、発明の効果に記載した明細書の内容が請求項の必須的な特徴を特定するものではないので、請求項の権利範囲は明細書の内容に記載した事項によって制限されない。
以上、添付の図面を参照して本発明の実施例をより詳細に説明したが、本発明は必ずしもこのような実施例に限るものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で様々に変形して実施することができる。したがって、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。それゆえに、以上で記述した実施例は、あらゆる面で例示的なものであり、非限定的なものであると理解すべきである。本発明の保護範囲は、請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものであると解釈されるべきであろう。
100 表示パネル
101 ピクセル
102 データライン
103 ゲートライン
110 データ駆動部
120 ゲート駆動部
130 タイミングコントローラ
140 電源部
150 電流センシング部
152 スイッチ素子
154 シャント抵抗
156 ADC

Claims (14)

  1. ピクセル駆動電圧と基準電圧とが印加される電源ライン、データ電圧が印加されるデータライン、及び、ゲート信号が印加される複数のゲートラインに連結された複数のピクセルと、
    ディスプレイモードにおいて複数の前記ピクセルに入力映像のピクセルデータを書き込み、センシングモードにおいて前記入力映像と無関係に、予め設定されたセンシングデータを複数の前記ピクセルに書き込む表示パネル駆動部と、
    前記センシングモードにおいて前記ピクセル駆動電圧が印加される第1電源ラインに流れる電流を測定して、複数の前記ピクセルを同時にセンシングするセンシング部とを含み、
    前記表示パネル駆動部は、
    複数のデータ電圧出力チャネルを通して、前記ディスプレイモードにおいて前記ピクセルデータのデータ電圧を、前記センシングモードにおいて前記センシングデータのデータ電圧を出力するデータ駆動部と、
    前記ゲート信号を出力するゲート駆動部とを含む、表示装置。
  2. 前記データ駆動部は、センシング回路が含まれたチャネルなしに、前記データ電圧が出力される複数のデータ出力を含む、請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記ピクセル駆動電圧、前記基準電圧、初期化電圧及び低電位の電源電圧を出力する電源部と、
    前記データ駆動部へ前記入力映像の前記ピクセルデータと前記センシングデータとを供給し、前記データ駆動部と前記ゲート駆動部との動作タイミングを制御し、前記センシング部から入力されるセンシングデータに対応する補償値を生成するタイミングコントローラをさらに含む、請求項1に記載の表示装置。
  4. 前記ピクセルは、前記初期化電圧が印加される電源ラインに連結され、
    前記ピクセルの駆動期間は、
    前記ディスプレイモードにおいて初期化段階、センシング段階、第1データ書き込み段階、ブースティング段階及び発光段階に分けられ、
    前記センシングモードにおいて第2データ書き込み段階、非発光センシング段階に分けられる、請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記ゲート信号は、
    前記初期化段階と前記センシング段階とにおいてゲートオン電圧として発生され、前記第1データ書き込み段階、第2データ書き込み段階、前記ブースティング段階、前記発光段階及び前記非発光センシング段階においてゲートオフ電圧として発生される初期化パルスと、
    前記初期化段階において前記ゲートオン電圧として発生され、前記センシング段階、前記ディスプレイモードの前記第1データ書き込み段階、前記ブースティング段階及び前記発光段階において前記ゲートオフ電圧として発生され、前記センシングモードの全体期間の間前記ゲートオン電圧として発生されるセンシングパルスと、
    前記第1データ書き込み段階及び第2データ書き込み段階において前記データ電圧に同期する前記ゲートオン電圧として発生され、前記初期化段階、前記センシング段階、前記ブースティング段階、前記発光段階及び前記非発光センシング段階において前記ゲートオフ電圧として発生されるスキャンパルスとを含み、
    前記ピクセルの各々は、
    前記ゲートオン電圧に応答してターンオンされ、前記ゲートオフ電圧に応答してターンオフされる複数のスイッチ素子を含む、請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記ピクセルの各々は、
    前記ピクセル駆動電圧が印加される前記第1電源ラインに連結された第1電極、第1ノードに連結されたゲート電極、及び、第2ノードに連結された第2電極を含む駆動素子と、
    前記第2ノードに連結されたアノード電極と、前記低電位の電源電圧が印加されるカソード電極とを含む発光素子と、
    前記第1ノード及び前記第2ノードの間に連結されたキャパシタと、
    前記初期化電圧が印加される第1電極、前記初期化パルスが印加されるゲート電極、及び、前記第1ノードに連結された第2電極を含む第1スイッチ素子と、
    前記第2ノードに連結された第1電極、前記センシングパルスが印加されるゲート電極、及び、前記基準電圧が印加される第2電源ラインに連結された第2電極を含む第2スイッチ素子と、
    前記データ電圧が印加されるデータラインに連結された第1電極、前記スキャンパルスが印加されるゲート電極、及び、前記第1ノードに連結された第2電極を含む第3スイッチ素子とを含む、請求項5に記載の表示装置。
  7. 前記ディスプレイモードの前記発光段階において前記発光素子に電流が流れ、
    前記センシングモードにおいて前記第2ノード、前記第2スイッチ素子及び前記第2電源ラインに沿って電流が流れ、前記発光素子が非発光状態を維持する、請求項6に記載の表示装置。
  8. 前記基準電圧は、
    前記ディスプレイモードにおいて前記ピクセルの駆動累積時間が経つにつれて予め設定された電圧範囲内で変わる第1基準電圧と、
    前記センシングモードにおいて前記電圧範囲内の特定電圧レベルに固定される第2基準電圧とを含む、請求項1に記載の表示装置。
  9. 前記ディスプレイモードにおいて前記第1基準電圧を前記ピクセルに連結された第2電源ラインに印加し、前記センシングモードにおいて前記第2基準電圧を前記第2電源ラインに印加するスイッチ素子をさらに含む、請求項8に記載の表示装置。
  10. 前記ピクセル駆動電圧は、前記ディスプレイモードよりも前記センシングモードにおいて高くなる、請求項1に記載の表示装置。
  11. 前記センシング部は、
    シャント抵抗と、
    前記センシングモードにおいて前記第1電源ラインに前記シャント抵抗を直列に連結するスイッチ素子と、
    前記センシングモードにおいて前記シャント抵抗の両端電圧差をデジタル値に変換するアナログ-デジタル変換器とを含む、請求項1に記載の表示装置。
  12. 前記シャント抵抗は、
    前記ピクセル駆動電圧及び前記ピクセルの間に連結された第1シャント抵抗と、
    接地電圧及び前記ピクセルの間に連結された第2シャント抵抗とを含む、請求項11に記載の表示装置。
  13. 前記センシングモードにおいて、
    前記ピクセル駆動電圧及び前記接地電圧の間の電圧差と、前記第1シャント抵抗の両端電圧差とを前記アナログ-デジタル変換器の入力端子に供給し、前記アナログ-デジタル変換器の入力電圧でオーバーフローが発生するとき、前記第2シャント抵抗の両端電圧差を前記アナログデジタル変換器の入力端子に供給するスイッチ素子をさらに含む、請求項12に記載の表示装置。
  14. 前記ゲート駆動部は、
    前記センシングパルスを出力するシフトレジスタを含み、
    前記シフトレジスタの信号伝達部の各々は、
    第1制御ノードに連結されたゲート電極、CLKノードに連結された第1電極、及び、前記センシングパルスが出力される出力ノードに連結された第2電極を含むフルアップトランジスタと、
    第2制御ノードに連結されたゲート電極、前記出力ノードに連結された第1電極、及び、VSSノードに連結された第2電極を含むフルダウントランジスタとを含み、
    前記ディスプレイモードにおいて前記CLKノードへ前記ゲートオン電圧及び前記ゲートオフ電圧の間でスイングするクロックが入力され、前記VSSノードに低電位の基準電圧が印加され、前記センシングモードにおいて前記CLKノードと前記VSSノードとのそれぞれに前記ゲートオン電圧が印加される、請求項5に記載の表示装置。
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