KR20200078236A - 센싱 회로, 데이터 드라이브 ic, 표시장치 및 이의 구동방법 - Google Patents

센싱 회로, 데이터 드라이브 ic, 표시장치 및 이의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 센싱 회로는 직류 전류를 출력하는 전류원; 센싱 전류와 상기 센싱 전류보다 높은 상기 직류 전류를 적분하여 센싱 전압과 직류 전압의 합으로 이루어진 적분값을 출력하는 적분기; 및 상기 적분기로부터 출력된 상기 적분값에 상기 직류 전압을 제외한 상기 센싱 전압을 추출하는 감산기를 포함한다.

Description

센싱 회로, 데이터 드라이브 IC, 표시장치 및 이의 구동방법{Sensing Circuit, Data Driver Integrated Circuit, Display Device And Driving Method Thereof}
본 발명은 센싱 회로, 데이터 드라이브 IC, 표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.
액티브 매트릭스 타입의 유기발광 표시장치는 스스로 발광하는 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "발광소자"라 함)를 포함하며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
유기발광 표시장치는 발광소자를 각각 포함한 픽셀들을 매트릭스 형태로 배열하고 영상 데이터의 계조에 따라 픽셀들의 휘도를 조절한다. 픽셀들은 자신의 게이트-소스 간 전압(Vgs)에 따라 발광소자에 입력되는 구동전류를 제어하는 구동 TFT(Thin Film Transistor)를 포함한다. 발광소자의 발광량은 구동전류에 비례하며 이 발광량으로 표시 휘도가 조절된다.
유기발광 표시장치는 구동시간이 경과 함에 따라서 발광소자의 문턱전압(Vth)이 증가하고 발광효율이 감소하는 열화 특성을 갖는다. 발광소자의 열화 정도는 픽셀마다 달라질 수 있다. 픽셀들 간 발광소자의 열화 편차는 휘도 편차와 화질 저하를 야기한다.
이를 해결하기 위하여, 각 픽셀의 구동 특성을 센싱하여 그 열화 정도에 따라 입력될 영상 데이터를 보상하는 기술이 있다. 픽셀의 구동 특성 중 전류 특성을 보상하기 위해서는 화소들의 구동 특성을 센싱하는 센서와, 센서로부터 입력되는 아날로그 센싱데이터를 디지털 센싱 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital Converter, 이하, ADC라 함)가 필요하다. 그런데 종래에 제안된 보상 기술은 보완점이 남아 있다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 저전류에 대한 센싱 능력을 향상함과 더불어 센싱 동작 시 유입될 수 있는 노이즈 성분의 영향을 제거 또는 개선하는 것이다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명의 센싱 회로는 직류 전류를 출력하는 전류원; 센싱 전류와 상기 센싱 전류보다 높은 상기 직류 전류를 적분하여 센싱 전압과 직류 전압의 합으로 이루어진 적분값을 출력하는 적분기; 및 상기 적분기로부터 출력된 상기 적분값에 상기 직류 전압을 제외한 상기 센싱 전압을 추출하는 감산기를 포함한다.
상기 감산기는 상기 직류 전압을 저장하는 제1커패시터와, 상기 센싱 전압과 상기 직류 전압을 저장하는 제2커패시터와, 상기 제1커패시터와 상기 제2커패시터에 저장된 전압이 감산되도록 스위칭 동작하는 다수의 스위치를 포함할 수 있다.
상기 감산기는 상기 적분기의 출력단에 일단이 연결되고 상기 제1커패시터의 제1전극에 타단이 연결된 제1스위치와, 상기 적분기의 출력단에 일단이 연결되고 상기 제2커패시터의 제1전극에 타단이 연결된 제2스위치와, 상기 제1스위치의 타단에 제1전극이 연결되고 상기 제2커패시터의 제2전극에 제2전극이 연결된 상기 제1커패시터와, 상기 제2스위치의 타단에 제1전극이 연결되고 상기 제1커패시터의 제2전극에 제2전극이 연결된 상기 제2커패시터와, 상기 제1커패시터의 제2전극과 상기 제2커패시터의 제2전극에 일단이 연결되고 상기 감산기의 제1기준전압원에 타단이 연결된 제3스위치와, 상기 제1커패시터의 제1전극에 일단이 연결되고 상기 감산기의 제2기준전압원에 타단이 연결된 제4스위치를 포함할 수 있다.
본 발명의 데이터 드라이브 IC는 데이터 채널을 통해 디스플레이용 데이터전압 또는 센싱용 데이터전압을 출력하는 전압공급부; 및 센싱 채널을 통해 전류를 센싱하고, 직류 전류를 출력하는 전류원, 센싱 전류와 상기 센싱 전류보다 높은 상기 직류 전류를 적분하여 센싱 전압과 직류 전압의 합으로 이루어진 적분값을 출력하는 적분기, 상기 적분기로부터 출력된 상기 적분값에 상기 직류 전압을 제외한 상기 센싱 전압을 추출하는 감산기를 포함하는 센싱 회로;를 포함한다.
상기 감산기는 상기 직류 전압을 저장하는 제1커패시터와, 상기 센싱 전압과 상기 직류 전압을 저장하는 제2커패시터와, 상기 제1커패시터와 상기 제2커패시터에 저장된 전압이 감산되도록 스위칭 동작하는 다수의 스위치를 포함할 수 있다.
상기 감산기는 상기 적분기의 출력단에 일단이 연결되고 상기 제1커패시터의 제1전극에 타단이 연결된 제1스위치와, 상기 적분기의 출력단에 일단이 연결되고 상기 제2커패시터의 제1전극에 타단이 연결된 제2스위치와, 상기 제1스위치의 타단에 제1전극이 연결되고 상기 제2커패시터의 제2전극에 제2전극이 연결된 상기 제1커패시터와, 상기 제2스위치의 타단에 제1전극이 연결되고 상기 제1커패시터의 제2전극에 제2전극이 연결된 상기 제2커패시터와, 상기 제1커패시터의 제2전극과 상기 제2커패시터의 제2전극에 일단이 연결되고 상기 감산기의 제1기준전압원에 타단이 연결된 제3스위치와, 상기 제1커패시터의 제1전극에 일단이 연결되고 상기 감산기의 제2기준전압원에 타단이 연결된 제4스위치를 포함할 수 있다.
본 발명의 표시장치는 센싱라인들에 연결된 다수의 픽셀들을 갖는 표시패널; 및 상기 센싱라인들에 연결된 센싱 채널들을 갖는 데이터 드라이브 IC를 포함하고, 상기 데이터 드라이브 IC는 상기 센싱 채널들 적어도 하나를 통해 센싱 전류를 취득하고, 상기 센싱 전류와 상기 센싱 전류보다 높은 직류 전류를 적분하여 센싱 전압과 직류 전압의 합으로 이루어진 적분값을 출력하는 적분기, 상기 적분기로부터 출력된 상기 적분값에 상기 직류 전압을 제외한 상기 센싱 전압을 추출하는 감산기를 포함하는 센싱 회로를 포함한다.
상기 감산기는 상기 직류 전압을 저장하는 제1커패시터와, 상기 센싱 전압과 상기 직류 전압을 저장하는 제2커패시터와, 상기 제1커패시터와 상기 제2커패시터에 저장된 전압이 감산되도록 스위칭 동작하는 다수의 스위치를 포함할 수 있다.
상기 감산기는 상기 적분기의 출력단에 일단이 연결되고 상기 제1커패시터의 제1전극에 타단이 연결된 제1스위치와, 상기 적분기의 출력단에 일단이 연결되고 상기 제2커패시터의 제1전극에 타단이 연결된 제2스위치와, 상기 제1스위치의 타단에 제1전극이 연결되고 상기 제2커패시터의 제2전극에 제2전극이 연결된 상기 제1커패시터와, 상기 제2스위치의 타단에 제1전극이 연결되고 상기 제1커패시터의 제2전극에 제2전극이 연결된 상기 제2커패시터와, 상기 제1커패시터의 제2전극과 상기 제2커패시터의 제2전극에 일단이 연결되고 상기 감산기의 제1기준전압원에 타단이 연결된 제3스위치와, 상기 제1커패시터의 제1전극에 일단이 연결되고 상기 감산기의 제2기준전압원에 타단이 연결된 제4스위치를 포함할 수 있다.
상기 제1기준전압원과 상기 제2기준전압원은 서로 다른 레벨을 가질 수 있다.
상기 데이터 드라이브 IC는 제1센싱 채널을 통해 인가된 제1직류 전류, 센싱 전류 및 제1노이즈 성분을 적분하여 제1직류 전압, 센싱 전압 및 제1노이즈 전압을 출력하는 제1적분기와, 제2센싱 채널을 통해 인가된 제2직류 전류와 제2노이즈 성분을 적분하여 제2직류 전압과 제2노이즈 전압을 출력하는 제2적분기와, 상기 제1적분기의 제1구동 시간 동안 출력된 상기 제1직류 전압을 제1커패시터에 저장하고, 상기 제1적분기의 제2구동 시간 동안 출력된 상기 제1직류 전압, 상기 센싱 전압 및 상기 제1노이즈 전압의 합을 제2커패시터에 저장하는 제1감산기와, 상기 제2적분기의 제1구동 시간 동안 출력된 상기 제2직류 전압을 제1커패시터에 저장하고, 상기 제2적분기의 제2구동 시간 동안 출력된 상기 제2직류 전압과 상기 제2노이즈 전압의 합을 제2커패시터에 저장하는 제2감산기를 포함할 수 있다.
상기 데이터 드라이브 IC는 상기 제1감산기의 제1커패시터와 제2커패시터로부터 상기 제1직류 전압을 제외한 상기 센싱 전압과 상기 제1노이즈 전압을 추출하고, 상기 제2감산기의 제1커패시터와 제2커패시터로부터 상기 제2직류 전압을 제외한 상기 제2노이즈 전압을 추출할 수 있다.
상기 데이터 드라이브 IC는 상기 제1감산기로부터 추출된 상기 센싱 전압과 상기 제1노이즈 전압에서 상기 제2감산기로부터 추출된 상기 제2노이즈 전압을 차분하여 상기 센싱 전압을 추출할 수 있다.
본 발명의 표시장치의 구동방법은 제1센싱 채널을 통해 인가된 제1직류 전류를 제1적분기로 적분하여 제1직류 전압으로 출력하고, 상기 제1적분기로부터 출력된 제1직류 전압을 제1감산기의 제1커패시터에 저장하고, 제2센싱 채널을 통해 인가된 제2직류 전류를 제2적분기로 적분하여 제2직류 전압으로 출력하고, 상기 제2적분기로부터 출력된 제2직류 전압을 제2감산기의 제1커패시터에 저장한다. 또한, 상기 제1센싱 채널을 통해 인가된 상기 제1직류 전류, 센싱 전류 및 노이즈 성분을 상기 제1적분기로 적분하여 상기 제1직류 전압, 센싱 전압 및 제1노이즈 전압의 합으로 출력하고, 상기 제1적분기로부터 출력된 상기 제1직류 전압, 상기 센싱 전압 및 상기 제1노이즈 전압의 합을 상기 제1감산기의 제2커패시터에 저장하고, 상기 제2센싱 채널을 통해 인가된 상기 제2직류 전류와 제2노이즈 성분을 상기 제2적분기로 적분하여 상기 제2직류 전압과 제2노이즈 전압으로 출력하고, 상기 제2적분기로부터 출력된 상기 제2직류 전압과 상기 제2노이즈 전압을 상기 제2감산기의 제2커패시터에 저장한다. 또한, 상기 제1감산기의 제1커패시터와 제2커패시터로부터 상기 제1직류 전압을 제외한 상기 센싱 전압과 상기 제1노이즈 전압을 추출하고, 상기 제2감산기의 제1커패시터와 제2커패시터로부터 상기 제2직류 전압을 제외한 상기 제2노이즈 전압을 추출한다.
상기 제1감산기로부터 추출된 상기 센싱 전압과 상기 제1노이즈 전압에서 상기 제2감산기로부터 추출된 상기 제2노이즈 전압을 차분하여 상기 센싱 전압을 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 데이터 드라이버 IC 내부에 센싱 전류보다 높은 대전류를 인가할 수 있는 전류원과 인위적으로 인가된 전류분을 제외한 센싱 전류만 추출할 수 있는 감산기를 형성하여 저전류에 대한 센싱 능력 향상할 수 있다. 또한, 본 발명은 두 개의 채널을 통해 센싱된 센싱값을 차분하여 센싱 동작 시 유입될 수 있는 노이즈 성분의 영향을 제거 또는 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 개략적인 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 제어부와 데이터 드라이버 IC를 이용한 외부 보상 회로의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 센싱부의 구성을 간략히 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 센싱부의 구성을 상세히 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 센싱부의 제1동작 과정과 제1동작에 의해 제1커패시터에 충전된 전압값을 보여주는 도면들이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 센싱부의 제2동작 과정과 제2동작에 의해 제1 및 제2커패시터에 충전된 전압값을 보여주는 도면들이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 센싱부의 제3동작 과정과 제3동작에 의해 제1 및 제2커패시터로부터 추출된 전압값을 보여주는 도면들이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 센싱부의 구성을 상세히 보여주는 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 센싱부의 제1동작 과정과 제1동작에 의해 제1커패시터에 충전된 전압값을 보여주는 도면들이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 센싱부의 제2동작 과정과 제2동작에 의해 제1 및 제2커패시터에 충전된 전압값을 보여주는 도면들이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 제2실시예에 따른 센싱부의 제3동작 과정과 제3동작에 의해 제1 및 제2커패시터로부터 추출된 전압값을 보여주는 도면들이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용될 수 있으나, 이 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 실질적으로 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서, 본 명세서와 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 개략적인 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 표시장치는, 다수의 픽셀이 형성된 표시패널(10), 스캔 구동부(13), 데이터 드라이버 IC(12) 및 타이밍 제어부(11) 등을 포함한다.
표시패널(10)에는 다수의 데이터라인들(14A), 다수의 센싱라인들(14B) 및 다수의 스캔 라인들(15)이 배치된다. 다수의 데이터라인들(14A), 다수의 센싱라인들(14B) 및 다수의 스캔 라인들(15)의 교차 영역에는 픽셀들(PXL)이 배치된다. 픽셀들(PXL)은 빛을 발광하는 유기발광소자(이하 OLED)와 이를 구동하기 위한 구동 트랜지스터(이하 구동 TFT) 등을 각각 포함한다.
타이밍 제어부(11)는 영상 처리부로부터 데이터 인에이블 신호(DE) 또는 수직 동기신호, 수평 동기신호 및 클럭신호 등을 포함하는 구동신호와 더불어 데이터신호(DATA)를 공급받는다. 타이밍 제어부(11)는 구동신호에 기초하여 스캔 구동부(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 드라이버 IC(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 출력한다.
스캔 구동부(13)는 타이밍 제어부(11)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔신호를 출력한다. 스캔 구동부(13)는 스캔라인들(15)을 통해 스캔하이전압과 스캔로우전압으로 이루어진 스캔신호를 출력한다. 스캔 구동부(13)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성되거나 표시패널(10)에 게이트인패널(Gate In Panel) 방식으로 형성될 수 있다.
데이터 드라이버 IC(12)는 타이밍 제어부(11)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 감마 기준전압을 기반으로 디지털 형태의 데이터신호(DATA)를 아날로그 형태의 데이터전압으로 변환한다.
픽셀들(PXL)에 포함된 OLED나 구동 TFT와 같은 소자는 구동 시간에 비례하여 열화되고 특성(예를 들면 문턱전압)이 저하될 수 있다. 이를 보상하기 위해, 데이터 드라이버 IC(12)는 픽셀들(PXL) 중 적어도 하나의 픽셀에 포함된 소자의 특성을 센싱하고 센싱된 센싱 데이터(SD)를 타이밍 제어부(11)로 피드백한다. 타이밍 제어부(11)는 데이터 드라이버 IC(12)로부터 피드백된 센싱 데이터(SD)에 기초하여 픽셀(P)에 기입할 데이터신호(DATA)를 보정할 수 있다. 픽셀에 포함된 소자를 센싱하는 회로는 데이터 드라이버 IC(12)가 아닌 별도의 센싱 회로로 구현될 수 있다. 그러나 이하에서는 센싱 회로가 데이터 드라이버 IC(12)의 내부에 포함된 것을 일례로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 제어부와 데이터 드라이버 IC를 이용한 외부 보상 회로의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 타이밍 제어부(11)는 데이터 보상을 위한 센싱 데이터(SD)가 저장되는 보상 메모리(28)와 센싱 데이터(SD)에 기초하여 픽셀(P)에 기입될 데이터신호(DATA)를 보상하는 보상부(26)를 포함한다.
타이밍 제어부(11)는 미리 정해진 센싱 프로세스에 따라 센싱 구동을 위한 제반 동작을 제어할 수 있다. 즉, 센싱 구동은 시스템 전원이 인가되고 있는 도중에 표시장치의 화면만 꺼진 상태, 예컨대, 대기모드, 슬립모드, 저전력모드 등에서 수행될 수도 있다. 단 이에 제한되지 않는다.
보상부(26)는 보상 메모리(28)에 저장된 센싱 데이터(SD)에 기초하여 픽셀(P)에 기입될 데이터신호(DATA)를 보정한 후 데이터 드라이브 IC(12)로 출력한다.
데이터 드라이버 IC(12)는 픽셀(P)에 기입할 데이터전압을 출력하는 전압 공급부(20)와 픽셀(P)에 포함된 소자의 특성을 센싱하는 센싱부(24)를 포함한다.
전압공급부(20)는 데이터라인(14A)에 연결된 데이터 채널을 통해 디스플레이용 데이터전압이나 센싱용 데이터전압을 출력할 수 있다. 전압공급부(20)는 다수의 데이터 채널을 가질 수 있다. 전압공급부(20)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog converter, DAC) 등을 포함하며 디스플레이용 데이터전압 또는 센싱용 데이터전압을 생성한다.
전압공급부(20)는 디스플레이 구동 시 타이밍 제어부(11)가 제공하는 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 디스플레이용 데이터전압을 생성한다. 전압공급부(20)는 디스플레이용 데이터전압을 데이터라인(14A)에 공급한다. 디스플레이 구동 시, 데이터라인(14A)에 공급된 디스플레이용 데이터전압은 디스플레이용 스캔신호(SCAN)의 턴 온 타이밍에 동기하여 픽셀(P)에 인가된다.
전압공급부(20)는 센싱 구동 시, 미리 설정된 센싱용 데이터전압을 생성한다. 전압공급부(20)는 센싱용 데이터전압을 데이터라인(14A)에 공급한다. 센싱 구동 시, 데이터라인(14A)에 공급된 센싱용 데이터전압은 센싱용 스캔신호(SCAN)의 턴 온 타이밍에 동기하여 픽셀(P)에 인가된다. 센싱용 데이터전압에 의해 픽셀(P)에 포함된 구동 TFT의 게이트-소스 간 전압이 프로그래밍되며, 구동 TFT의 게이트-소스 간 전압에 따라 구동 TFT에 흐르는 구동 전류가 결정된다.
센싱부(24)는 센싱라인(14B)에 연결된 센싱 채널을 통해 표시패널(10)을 센싱할 수 있다. 센싱부(24)는 다수의 센싱 채널을 가질 수 있다. 센싱부(24)는 센싱라인(14B)을 통해 픽셀(P)에 포함된 소자의 특성을 센싱한다. 센싱부(24)는 픽셀(P)에 포함된 구동 TFT의 드레인전극과 OLED의 애노드전극 사이에 정의된 센싱 노드를 센싱할 수 있다. 센싱부(24)는 타이밍 제어부(11)의 제어에 의해 센싱 구동을 한다. 센싱부(24)는 픽셀(P)로부터 신호를 센싱 및 샘플링하고 샘플링 결과를 아날로그-디지털변환기(Analog to Digital converter, 이하, ADC라 함)로 변환하여 타이밍 제어부(11)로 출력한다.
센싱 구동은 디스플레이 구동 중의 수직 블랭크 기간에서 수행되거나, 또는 디스플레이 구동이 시작되기 전의 파워 온 시퀀스 기간에서 수행되거나, 또는 디스플레이 구동이 끝난 후의 파워 오프 시퀀스 기간에서 수행될 수 있다. 단 이에 제한되지 않으며 센싱 구동은 디스플레이 구동 중의 수직 액티브 기간에서 수행되는 것도 가능하다. 수직 블랭크 기간은 입력 영상 데이터가 기입되지 않는 기간으로서, 1 프레임 분의 입력 영상 데이터가 기입되는 수직 액티브 구간들 사이마다 배치된다. 파워 온 시퀀스 기간은 구동 전원이 온 된 후부터 입력 영상이 표시될 때까지의 과도 기간을 의미한다. 파워 오프 시퀀스 기간은 입력 영상의 표시가 끝난 후부터 구동 전원이 오프될 때까지의 과도 기간을 의미한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 센싱부의 구성을 간략히 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 센싱부의 구성을 상세히 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 센싱부는 전류원(200), 적분기(210), 감산기(220), 스케일러(230) 및 아날로그-디지털변환기(240) 등을 포함한다.
전류원(200)은 적분기(210)의 입력단에 직류 전류(IDC)를 인가한다.
적분기(210)는 센싱을 통해 취득한 센싱 전류(IPXL)와 전류원(200)으로부터 인가된 직류 전류(IDC)를 적분하여 출력한다. 감산기(220)는 적분기(210)로부터 출력된 적분값에서 제1출력값을 제외한 제2출력값을 추출하기 위해 내부에 충전된 전압(전하) 중 일부를 감산(Charge subtractor)하는 감산 동작을 한다. 감산기(220)는 감산 동작을 통해 적분기(210)에 의해 합산된 직류 전류(IDC)와 센싱 전류(IPXL)에서 직류 전류(IDC)를 제외하고 센싱 전류(IPXL)만 추출할 수 있다.
스케일러(230)는 감산기(220)를 통해 출력된 센싱 전류(IPXL)의 인식률을 높이기 위해 스케일링을 한다. 스케일러(230)는 감산기(220)를 통해 출력된 센싱 전류(IPXL)의 상태에 따라 업 스테일링을 하거나 다운 스케일링을 할 수 있다. 아날로그-디지털변환기(240)는 스케일러(230)를 통해 출력된 센싱 전류(IPXL)를 디지털 형태의 센싱 데이터(SD)로 변환하여 출력한다.
도 4를 참조하면, 제1실시예에 따른 전류원(200), 적분기(210) 및 감산기(220)의 구성이 상세히 도시된다.
전류원(200)은 적분기(210)에 포함된 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)에 연결된다. 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)은 센싱 채널로 정의될 수 있다. 전류원(200)은 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)에 직류 전류(IDC)를 인가한다. 직류 전류(IDC)는 표시패널(10)의 픽셀로부터 센싱을 통해 취득한 센싱 전류(IPXL)보다 높은 전류값을 가질 수 있도록 미리 설정된다. 전류원(200)은 고정된 직류 전류(IDC)를 출력하거나 데이터 드라이버 IC의 내부 장치 또는 외부 장치에 의해 제어되어 가변된 직류 전류(IDC)를 출력할 수 있다. 그리고 전류원(200)은 내부 장치에 포함되지 않고 외부 장치에 포함될 수 있다.
적분기(210)는 앰프(AMP), 적분 커패시터(Cfb) 및 리셋 스위치(Reset)를 포함한다. 앰프(AMP)는 반전 입력단(-)을 통해 표시패널(10)의 픽셀로부터 센싱 전류(IPXL)를 취득한다. 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)은 표시패널(10)의 센싱라인(14B)에 연결되고, 앰프(AMP)의 비반전 입력단(+)은 제1기준전압원(Vref1)에 연결된다. 적분 커패시터(Cfb)와 리셋 스위치(Reset)는 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)과 출력단(Vout) 사이에 병렬로 접속된다.
감산기(220)는 적어도 2개의 스위치를 포함하는 제1스위치 그룹(SW1, SW2), 적어도 2개의 커패시터를 포함하는 커패시터 그룹(Csb1, Csb2), 적어도 2개의 스위치를 포함하는 제2스위치 그룹(SW3, SW4), 제2기준전압원(Vref2) 및 제3기준전압원(Vref3)을 포함한다. 제1스위치 그룹(SW1, SW2)과 제2스위치 그룹(SW3, SW4)은 데이터 드라이버 IC의 내부 장치 또는 외부 장치에 의해 제어되어 턴온되거나 턴오프된다. 제3기준전압원(Vref3)은 감산기(220)의 제1기준전압원으로 정의될 수 있고, 제2기준전압원(Vref2)은 감산기(220)의 제2기준전압원으로 정의될 수 있다.
제1스위치 그룹(SW1, SW2)은 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)를 포함할 수 있고, 커패시터 그룹(Csb1, Csb2)은 제1커패시터(Csb1)와 제2커패시터(Csb2)를 포함할 수 있고, 제2스위치 그룹(SW3, SW4)은 제3스위치(SW3)와 제4스위치(SW4)를 포함할 수 있다. 이하, 앞서 정의한 구성을 기반으로 감산기(220)에 포함된 회로의 연결 관계를 설명한다.
제1스위치(SW1)는 앰프(AMP)의 출력단(Vout)에 일단이 연결되고 제1커패시터(Csb1)의 제1전극(+)에 타단이 연결된다. 제2스위치(SW2)는 앰프(AMP)의 출력단(Vout)에 일단이 연결되고 제2커패시터(Csb2)의 제1전극(+)과 스케일러(230)의 입력단에 타단이 연결된다.
제1커패시터(Csb1)는 제1스위치(SW1)의 타단과 제4스위치(SW4)의 일단에 제1전극(+)이 연결되고 제2커패시터(Csb2)의 제2전극(-)과 제3스위치(SW3)의 일단에 제2전극(-)이 연결된다. 제2커패시터(Csb2)는 제2스위치(SW2)의 타단과 스케일러(230)의 입력단에 제1전극(+)이 연결되고 제1커패시터(Csb1)의 제2전극(-)과 제3스위치(SW3)의 일단에 제2전극(-)이 연결된다.
제3스위치(SW3)는 제1커패시터(Csb1)와 제2커패시터(Csb2)의 제2전극(-)에 일단이 연결되고 제3기준전압원(Vref3)에 타단이 연결된다. 제4스위치(SW4)는 제1커패시터(Csb1)의 제1전극(+)에 일단이 연결되고 제2기준전압원(Vref2)에 타단이 연결된다.
적분기(210)와 감산기(220)에 포함된 제1기준전압원(Vref1), 제2기준전압원(Vref2) 및 제3기준전압원(Vref3)으로부터 출력되는 제1 내지 제3전압의 레벨은 하나 이상 다르다. 제2기준전압원(Vref2)과 제3기준전압원(Vref3)으로부터 각각 출력되는 제2전압과 제3전압은 감산기(220)의 감산 동작 시 입력단에 인가된 직류 전류(IDC)를 제외하기 위한 기준을 마련하기 위해 다른 레벨로 선택된다.
적분기(210)에 포함된 앰프(AMP)는 반전 입력단(-)과 비반전 입력단(+)의 전압을 일정하게 유지하려는 성질을 가지고 있기 때문에 적분 커패시터(Cfb)에 충전된 양만큼 앰프(AMP)의 출력단(Vout)으로부터 출력되는 전압이 조정된다. 표시패널(10)의 픽셀로부터 취득한 센싱 전류(IPXL)는 적분기(210)의 적분 커패시터(Cfb)를 통해 흐르게 된다. 그리고 센싱 전류(IPXL)에 의해 적분 커패시터(Cfb)에는 전하가 충전된다. 이러한 과정을 기반으로 적분기(210)는 센싱 동작을 수행할 때마다 적분 커패시터(Cfb)를 통해 흐르는 전류를 적분하며 출력단(Vout)을 통해 적분값에 대응하는전압값을 출력하게 된다.
그런데 픽셀의 센싱 노드로부터 취득할 수 있는 전류가 수십nA(예: 10nA)보다 더 낮을 경우, 적분기(210)만으로 센싱하기 어렵다. 즉, 적분기(210)만으로는 저전류를 센싱이 불가하다. 그 이유는 구동 TFT의 크기가 작아질수록 이를 통해 흐르는 전류 즉, 센싱할 수 있는 센싱 전류(IPXL)의 크기 또한 작아지기 때문이며, 이와 관련된 설명을 좀더 다루면 다음과 같다.
구동 TFT는 산화물(Oxide)을 기반으로 하지만 센싱부 등을 포함하는 데이터 드라이버 IC의 내부에 존재하는 TFT는 크리스탈 실리콘(Crystal Silicon)을 기반으로 하므로 전자의 이동도(mobility)에 차이가 있다. 이 때문에, 구동 TFT를 통해 흐르는 전류의 크기가 작을 경우, 센싱부 내에서는 누설(leakage) 수준으로 인식되어 센싱이 불가능해질 수 있다.
또한, 아날로그-디지털변환기(240)는 입력 전압의 범위에 대응하여 센싱 가능한 전압 범위가 정해져 있다. 아날로그-디지털변환기(240)의 변환 분해능에 따라 다를 수 있으나 입력 전압의 범위를 벗어나면 입력 전압의 하한값인 언더 플로우(underflow)나 입력 전압의 상한값인 오버 플로우(overflow)와 같은 형태로 출력될 수 있다. 그러므로 센싱값이 누설 수준으로 인식될 경우 부정확한 센싱 결과를 취득하게 됨은 물론이고 정확한 보상 또한 어려워진다.
이와 같은 문제를 해결하고자, 제1실시예는 전류원(200)을 이용하여, 적분기(210)의 반전 입력단(-)에 센싱을 통해 취득할 수 있는 센싱 전류(IPXL)보다 높은 전류값(대전류)을 갖는 직류 전류(IDC)를 인가한다. 그리고 감산기(220)를 이용하여, 적분기(210)로부터 출력된 직류 전류(IDC)를 제외한 센싱 전류(IPXL)만 분리 및 추출하여 출력한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 센싱부의 제1동작 과정과 제1동작에 의해 제1커패시터에 충전된 전압값을 보여주는 도면들이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 센싱부의 제2동작 과정과 제2동작에 의해 제1 및 제2커패시터에 충전된 전압값을 보여주는 도면들이고, 도 9 및 도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 센싱부의 제3동작 과정과 제3동작에 의해 제1 및 제2커패시터로부터 추출된 전압값을 보여주는 도면들이다.
도 5 및 도 6과 같이, 센싱 전류(IPXL)를 취득하기 전에, 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)에 직류 전류(IDC)를 인가하기 위해 전류원(200)을 구동하면, 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)에 인가된 직류 전류(IDC)는 적분 커패시터(Cfb)에 적분된 후 앰프(AMP)의 출력단(Vout)을 통해 출력된다.
제1동작 과정(제1구동 시간)에 의해, 적분기(210)로부터 출력이 발생하면 감산기(220)의 제1스위치(SW1)와 제3스위치(SW3)는 턴온된다. 제1스위치(SW1)와 제3스위치(SW3)가 턴온됨에 따라 제1커패시터(Csb1)에는 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)에 인가된 직류 전류(IDC)에 대응하는 직류 전압(VDC)이 충전된다. 제1동작 과정에서, 제2스위치(SW2)와 제4스위치(SW4)는 턴오프 상태를 갖는다.
도 5 및 도 6에서 설명된 제1동작 과정은 적분기(210)의 반전 입력단(-)에 센싱을 통해 취득할 수 있는 센싱 전류보다 높은 직류 전류(IDC)를 인가하여 이후 센싱값 추출을 위한 레퍼런스로 활용할 수 있는 직류 전압(VDC)을 제1커패시터(Csb1)에 충전하는 단계이다.
도 7 및 도 8과 같이, 직류 전류(IDC)를 인가함과 동시에, 표시패널(10)에 포함된 픽셀에 센싱용 데이터전압을 인가하고 픽셀을 센싱 구동을 하면, 직류 전류(IDC)와 센싱 전류(IPXL)는 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)에 인가된다. 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)에 인가된 직류 전류(IDC)와 센싱 전류(IPXL)는 적분 커패시터(Cfb)에 적분된 후 앰프(AMP)의 출력단(Vout)을 통해 출력된다.
제2동작 과정(제2구동 시간)에 의해, 적분기(210)로부터 출력이 발생하면 감산기(220)의 제2스위치(SW2)와 제3스위치(SW3)는 턴온된다. 제2스위치(SW2)와 제3스위치(SW3)가 턴온됨에 따라 제2커패시터(Csb2)에는 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)에 인가된 직류 전류(IDC)와 센싱 전류(IPXL)에 대응하는 직류 전압과 센싱 전압(VDC+VPXL)이 충전된다.
제1동작 과정에서 제2동작 과정으로 전환될 때, 제1스위치(SW1)는 턴오프 상태로 전환되고 제2스위치(SW2)가 턴온된다. 제3스위치(SW3)는 제1동작 과정에 이어 제2동작 과정에서도 턴온 상태를 유지한다. 반대로, 제4스위치(SW4)는 제1동작 과정에 이어 제2동작 과정에서도 턴오프 상태를 유지한다.
도 7 및 도 8에서 설명된 제2동작 과정은 저전류에 해당하는 센싱 전류(IPXL)의 센싱 능력 향상을 위해 적분기(210)의 반전 입력단(-)에 인위적으로 직류 전류(IDC)를 인가하여 직류 전압과 센싱 전압(VDC+VPXL)을 제2커패시터(Csb2)에 충전하는 단계이다.
도 9 및 도 10과 같이, 직류 전압과 센싱 전압(VDC+VPXL)을 취득한 후에, 제1커패시터(Csb1)와 제2커패시터(Csb2)에 충전된 전압값들에 대한 감산 구동을 하면, 제1커패시터(Csb1)과 제2커패시터(Csb2)로부터 추출된 감산값(ΔV)은 감산기(220)를 통해 출력된 후 스케일러(230)의 입력단에 전달된다.
제3동작 과정(제3구동 시간)에 의해, 감산기(220)의 제1스위치(SW1) 내지 제3스위치(SW3)가 모두 턴오프되면 제4스위치(SW4)는 턴온된다. 제1커패시터(Csb1)와 제2커패시터(Csb2)는 이들의 음극끼리 연결된 상태이나 전기적으로 플로팅 상태(SW1 ~ SW3의 턴오프에 의해)를 취하고 있었기 때문에 이들 사이에 전압 상쇄가 일어나지 않았다.
그러나 제3동작 과정에 의해, 제2기준전압원(Vref2)에 연결된 제4스위치(SW4)가 턴온됨에 따라 제1커패시터(Csb1)와 제2커패시터(Csb2) 사이에 전압 상쇄가 일어나게 된다. 그 결과 이전까지 제2커패시터(Csb2) 내에 유지되었던 전압값(VDC+VPXL)은 제1커패시터(Csb1) 내에 유지되었던 전압값(VDC)에 의해 상쇄되고 양자 간의 감산값(ΔV)만 추출된다.
제1동작 과정을 통해 제1커패시터(Csb1)에 8V의 전압이 충전되고, 제2동작 과정을 통해 제2커패시터(Csb2)에 9V의 전압이 충전된 경우를 예로 들면, 제3동작 과정을 통한 전압 상쇄로 1V에 해당하는 감산값(ΔV)이 출력된다고 볼 수 있다.
도 9 및 도 10에서 설명된 제3동작 과정은 제1커패시터(Csb1)와 제2커패시터(Csb2) 사이에 전압 상쇄가 일어나도록 하여 감산값(ΔV)만 추출하는 단계이다.
스케일러(230)의 입력단에 전달된 감산값(ΔV)은 결국, 센싱 전류(IPXL)에 대응하는 센싱 전압(VPXL)에 대응한다. 따라서, 제1실시예는 구동 TFT의 크기가 작아짐에 따라 센싱 전류의 크기가 작아지더라도 비교적 정밀하게 센싱할 수 있을 만큼 센싱 능력을 향상할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 센싱부의 구성을 상세히 보여주는 도면이다.
도 11을 참조하면, 제2실시예에 따른 적분기(212) 및 감산기(222)의 구성이 상세히 도시된다. 제1 및 제2전류원(202o, 202e)의 구성이나 동작은 제1실시예와 같으므로 도 4 등을 참조한다.
적분기(212)는 제1적분기(212o)와 제2적분기(212e)를 포함한다. 제1적분기(212o)와 제2적분기(212e)는 앰프(AMP), 적분 커패시터(Cfb) 및 리셋 스위치(Reset)를 각각 포함한다. 제1적분기(212o)의 앰프(AMP)는 표시패널(10)의 제1센싱라인(14Bo)에 연결된 반전 입력단(-)을 통해 제1픽셀로부터 제1센싱 전류(IPXLo)를 취득할 수 있다. 제2적분기(212e)의 앰프(AMP)는 표시패널(10)의 제2센싱라인(14Be)에 연결된 반전 입력단(-)을 통해 표시패널(10)의 제2픽셀로부터 제2센싱 전류(IPXLe)를 취득할 수 있다.
제1적분기(212o)와 제2적분기(212e)의 경우, 제1적분기(212o)의 입력단이 제1센싱라인(14Bo)에 연결되고 제2적분기(212e)의 입려단이 제2센싱라인(14Be)에 연결되는 점만 다를 뿐 동일하게 구현된다. 따라서, 제1적분기(212o)에 포함된 회로의 연결 관계만 설명하므로 제2적분기(212e)에 포함된 회로의 연결 관계는 이하의 설명을 참조한다.
제1적분기(212o)에 포함된 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)은 표시패널(10)의 제1센싱라인(14Bo)에 연결되고, 앰프(AMP)의 비반전 입력단(+)은 제1기준전압원(Vref1)에 연결된다. 적분 커패시터(Cfb)와 리셋 스위치(Reset)는 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)과 출력단(Vout) 사이에 병렬로 접속된다.
감산기(222)는 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)를 포함한다. 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)는 적어도 2개의 스위치를 포함하는 제1스위치 그룹(SW1, SW2), 적어도 2개의 커패시터를 포함하는 커패시터 그룹(Csb1, Csb2), 적어도 2개의 스위치를 포함하는 제2스위치 그룹(SW3, SW4), 제2기준전압원(Vref2) 및 제3기준전압원(Vref3)을 각각 포함한다.
제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)의 경우, 제1감산기(222o)의 출력단이 스케일러(230)의 제1입력단에 연결되고 제2감산기(222e)의 출력단이 스케일러(230)의 제2입력단에 연결되는 점만 다를 뿐 동일하게 구현된다. 따라서, 제1감산기(222o)에 포함된 회로의 연결 관계만 설명하므로 제2감산기(222e)에 포함된 회로의 연결 관계는 이하의 설명을 참조한다.
제1감산기(222o)에 포함된 제1스위치(SW1)는 앰프(AMP)의 출력단(Vout)에 일단이 연결되고 제1커패시터(Csb1)의 제1전극(+)에 타단이 연결된다. 제2스위치(SW2)는 앰프(AMP)의 출력단(Vout)에 일단이 연결되고 제2커패시터(Csb2)의 제1전극(+)과 스케일러(230)의 제1입력단에 타단이 연결된다.
제1커패시터(Csb1)는 제1스위치(SW1)의 타단과 제4스위치(SW4)의 일단에 제1전극(+)이 연결되고 제2커패시터(Csb2)의 제2전극(-)과 제3스위치(SW3)의 일단에 제2전극(-)이 연결된다. 제2커패시터(Csb2)는 제2스위치(SW2)의 타단과 스케일러(230)의 제1입력단에 제1전극(+)이 연결되고 제1커패시터(Csb1)의 제2전극(-)과 제3스위치(SW3)의 일단에 제2전극(-)이 연결된다.
제3스위치(SW3)는 제1커패시터(Csb1)와 제2커패시터(Csb2)의 제2전극(-)에 일단이 연결되고 제3기준전압원(Vref3)에 타단이 연결된다. 제4스위치(SW4)는 제1커패시터(Csb1)의 제1전극(+)에 일단이 연결되고 제2기준전압원(Vref2)에 타단이 연결된다.
제1적분기(212o)와 제1감산기(222o)에 포함된 제1기준전압원(Vref1), 제2기준전압원(Vref2) 및 제3기준전압원(Vref3)으로부터 출력되는 제1 내지 제3전압의 레벨은 하나 이상 다르다. 제2기준전압원(Vref2)과 제3기준전압원(Vref3)으로부터 각각 출력되는 제2전압과 제3전압은 제1감산기(222o)의 감산 동작 시 입력단에 인가된 직류 전류(IDCo)를 제외하기 위한 기준을 마련하기 위해 다른 레벨로 선택된다.
제1적분기(212o)에 포함된 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)은 제1센싱 채널로 정의될 수 있고, 제2적분기(212e)에 포함된 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)은 제2채널로 정의될 수 있다. 그리고 제1적분기(212o)와 제2적분기(212e)는 2개의 채널을 통해 제1센싱 전류(IPXLo)와 제2센싱 전류(IPXLe)를 취득할 수 있다.
제2실시예는 제1실시예와 유사하나 적어도 2개의 적분기(212o, 212e)와 적어도 2개의 감산기(222o, 222e)를 이용하여, 저전류에 해당하는 센싱 전류(IPXL)의 센싱 능력 향상과 더불어 센싱 동작 시 유입될 수 있는 노이즈 성분의 영향을 제거 또는 개선할 수 있다. 이를 위해, 제1적분기(212o)와 제2적분기(212e) 중 하나만 표시패널의 센싱라인을 통해 센싱 전류를 취득하고 남은 하나는 표시패널의 센싱라인을 통해 노이즈 성분 등을 취득한다. 그러므로 이하의 설명에서는 제1채널을 갖는 제1적분기(212o)만 표시패널(10)의 제1픽셀을 센싱하는 것을 일례로 하며 노이즈 저감 동작을 설명한다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 센싱부의 제1동작 과정과 제1동작에 의해 제1커패시터에 충전된 전압값을 보여주는 도면들이고, 도 14 및 도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 센싱부의 제2동작 과정과 제2동작에 의해 제1 및 제2커패시터에 충전된 전압값을 보여주는 도면들이고, 도 16 및 도 17은 본 발명의 제2실시예에 따른 센싱부의 제3동작 과정과 제3동작에 의해 제1 및 제2커패시터로부터 추출된 전압값을 보여주는 도면들이다.
도 12 및 도 13과 같이, 센싱 전류(IPXL)를 취득하기 전에, 제1 및 제2전류원(202o, 202e)을 구동하면, 제1적분기(212o)와 제2적분기(212e)에 포함된 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)에 각각 인가된 제1 및 제2직류 전류(IDCo, IDCe)는 적분 커패시터(Cfb)에 각각 적분된 후 앰프(AMP)의 출력단(Vout)을 통해 각각 출력된다.
제1동작 과정(제1구동 시간)에 의해, 제1적분기(212o)와 제2적분기(212e)로부터 출력이 발생하면 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)의 제1스위치(SW1)와 제3스위치(SW3)는 턴온된다. 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)의 제1스위치(SW1)와 제3스위치(SW3)가 턴온됨에 따라 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)의 제1커패시터(Csb1)에는 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)에 인가된 제1 및 제2직류 전류(IDCo, IDCe)에 대응하는 제1 및 제2직류 전압(VDCo, VDCe)이 각각 충전된다. 제1동작 과정에서, 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)의 제2스위치(SW2)와 제4스위치(SW4)는 턴오프 상태를 갖는다.
도 12 및 도 13에서 설명된 제1동작 과정은 제1적분기(212o)와 제2적분기(212e)의 반전 입력단(-)에 센싱을 통해 취득할 수 있는 센싱 전류보다 높은 제1 및 제2직류 전류(IDCo, IDCe)를 인가하여 이후 센싱값 추출을 위한 레퍼런스로 활용할 수 있는 제1 및 제2직류 전압(VDCo, VDCe)을 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)의 제1커패시터(Csb1)에 각각 충전하는 단계이다.
도 14 및 도 15와 같이, 제1 및 제2직류 전류(IDCo, IDCe)를 인가함과 동시에, 표시패널(10)에 포함된 제1픽셀에 센싱용 데이터전압을 인가하여 제1픽셀을 센싱 구동하고, 제2픽셀은 센싱 구동하지 않는다. 그러면, 제1적분기(212o)에 포함된 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)에는 제1직류 전류(IDCo), 제1센싱 전류(IPXLo) 및 제1노이즈 성분이 인가된다. 노이즈는 표시패널(10)이나 제2센싱 라인(14Be)에 존재하는 누설 전류나 다른 라인과의 커플링 등에 의해 발생한 기생 성분 등을 의미한다. 제1적분기(212o)에 포함된 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)에 인가된 제1직류 전류(IDCo), 제1센싱 전류(IPXLo) 및 제1노이즈 성분은 적분 커패시터(Cfb)에 적분된 후 앰프(AMP)의 출력단(Vout)을 통해 출력된다.
이와 달리, 제2적분기(212e)에 포함된 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)에 제2직류 전류(IDCe)와 노이즈 성분만 인가된다. 그 이유는 제2픽셀에 대한 센싱 구동을 하지 않았기 때문이다. 제2적분기(212e)에 포함된 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)에 인가된 제2직류 전류(IDCe)와 제2노이즈 성분은 적분 커패시터(Cfb)에 적분된 후 앰프(AMP)의 출력단(Vout)을 통해 출력된다.
제2동작 과정(제2구동 시간)에 의해, 제1적분기(212o)로부터 출력이 발생하면 제1감산기(222o)의 제2스위치(SW2)와 제3스위치(SW3)는 턴온된다. 제2스위치(SW2)와 제3스위치(SW3)가 턴온됨에 따라 제2커패시터(Csb2)에는 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)에 인가된 제1직류 전류(IDCo), 제1센싱 전류(IPXLo) 및 제1노이즈 성분에 대응하는 제1직류 전압, 제1센싱 전압 및 제1노이즈 전압(VDCo+VPXLo+VNOISEo)이 충전된다.
이와 동시에, 제2적분기(212e)로부터 출력이 발생하면 제2감산기(222e)의 제2스위치(SW2)와 제3스위치(SW3)는 턴온된다. 제2스위치(SW2)와 제3스위치(SW3)가 턴온됨에 따라 제2커패시터(Csb2)에는 앰프(AMP)의 반전 입력단(-)에 인가된 제2직류 전류(IDCe)와 제2노이즈 성분에 대응하는 제2직류 전압 및 제2노이즈 전압(VDCe+VNOISEe)이 충전된다.
제1동작 과정에서 제2동작 과정으로 전환될 때, 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)의 제1스위치(SW1)는 턴오프 상태로 각각 전환되고 제2스위치(SW2)는 각각 턴온된다. 그리고 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)의 제3스위치(SW3)는 제1동작 과정에 이어 제2동작 과정에서도 턴온 상태를 각각 유지한다. 반대로, 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)의 제4스위치(SW4)는 제1동작 과정에 이어 제2동작 과정에서도 턴오프 상태를 각각 유지한다.
도 14 및 도 15에서 설명된 제2동작 과정은 저전류에 해당하는 제1센싱 전류(IPXLo)의 센싱 능력 향상을 위해 제1센싱 전류(IPXLo)를 취득하면서 제1적분기(212o)의 반전 입력단(-)에 인위적으로 제1직류 전류(IDCo)를 인가하여 제1직류 전압, 제1센싱 전압 및 제1노이즈 전압(VDCo+VPXLo+VNOISEo)을 제2커패시터(Csb2)에 충전하는 단계이다. 그리고 제2적분기(212e)의 반전 입력단(-)에는 인위적으로 제2직류 전류(IDCo)만 인가하여 제2직류 전압 및 제2노이즈 전압(VDCe+VNOISEe)만 제2커패시터(Csb2)에 충전하는 단계이다.
도 16 및 도 17과 같이, 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e) 내에 각기 다른 전압을 취득한 후에, 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)의 제1커패시터(Csb1)와 제2커패시터(Csb2)에 충전된 전압값들에 대한 감산 구동을 한다. 그러면, 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)의 제1커패시터(Csb1)과 제2커패시터(Csb2)로부터 각각 추출된 값들은 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)를 통해 각각 출력된 후 스케일러(230)의 제1입력단과 제2입력단에 각각 전달된다.
제3동작 과정(제3구동 시간)에 의해, 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)의 제1스위치(SW1) 내지 제3스위치(SW3)가 모두 턴오프되면 제4스위치(SW4)는 턴온된다. 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)의 제1커패시터(Csb1)와 제2커패시터(Csb2)는 이들의 음극끼리 연결된 상태이나 전기적으로 플로팅 상태(SW1 ~ SW3의 턴오프에 의해)를 취하고 있었기 때문에 이들 사이에 전압 상쇄가 일어나지 않았다.
그러나 제3동작 과정에 의해, 제2기준전압원(Vref2)에 연결된 제4스위치(SW4)가 턴온됨에 따라 제1감산기(222o)와 제2감산기(222e)의 제1커패시터(Csb1)와 제2커패시터(Csb2) 사이에 전압 상쇄가 각각 일어나게 된다. 그 결과 제1감산기(222o)의 제2커패시터(Csb2) 내에 유지되었던 전압값(VDCo+VPXLo+VNOISEo)은 제1커패시터(Csb1) 내에 유지되었던 전압값(VDCo)에 의해 상쇄되고 제1감산값(VPXLo+VNOISEo)만 존재하게 된다. 그리고 제2감산기(222e)의 제2커패시터(Csb2) 내에 유지되었던 전압값(VDCe+VNOISEe)은 제1커패시터(Csb1) 내에 유지되었던 전압값(VDCo)에 의해 상쇄되어 제2감산값(VNOISEe)만 존재하게 된다.
도 16 및 도 17에서 설명된 제3동작 과정은 제1커패시터(Csb1)와 제2커패시터(Csb2) 사이에 전압 상쇄가 일어나도록 하는 단계이다.
제1감산기(222o)로부터 출력된 제1감산값(VPXLo+VNOISEo)은 센싱 전류(IPXL)에 대응하는 센싱 전압(VPXLo)과 함께 노이즈 성분에 대응하는 노이즈 전압(VNOISEo)을 갖는다. 따라서, 제1감산값(VPXLo+VNOISEo)은 "VPXLo+VNOISEo = ΔoV"로 표현할 수 있다. 그리고 제2감산기(222e)로부터 출력된 제2감산값(VNOISEe)은 노이즈 성분에 대응하는 노이즈 전압(VNOISEe)만 갖는다. 따라서, 제2감산값(VNOISEe)은 "VNOISEe = ΔeV"로 표현할 수 있다.
스케일러(230)의 제1입력단과 제2입력단에 전달된 제1 및 제2감산값(ΔoV, ΔeV)은 이후 차분 과정을 받는다. 차분 과정을 진행하면, 제1감산값(ΔoV)에 포함된 VPXLo+VNOISEo"과 제2감산값(ΔeV)에 포함된 "VNOISEe"에서 노이즈 성분으로 구성된 "VNOISEo"와 "VNOISEe"만 제거되고 센싱 전류(IPXLo)에 대응하는 센싱 전압(VPXLo)만 남는다. 따라서, 제2실시예는 구동 TFT의 크기가 작아짐에 따라 센싱 전류의 크기가 작아지더라도 비교적 정밀하게 센싱할 수 있을 만큼 센싱 능력을 향상할 수 있다. 또한, 제2실시예는 센싱 동작 시 유입될 수 있는 노이즈 성분의 영향을 제거 또는 개선할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 데이터 드라이버 IC 내부에 센싱 전류보다 높은 대전류를 인가할 수 있는 전류원과 인위적으로 인가된 전류분을 제외한 센싱 전류만 추출할 수 있는 감산기를 형성하여 저전류에 대한 센싱 능력 향상할 수 있다. 또한, 본 발명은 두 개의 채널을 통해 센싱된 센싱값을 차분하여 센싱 동작 시 유입될 수 있는 노이즈 성분의 영향을 제거 또는 개선할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 표시패널 13: 스캔 구동부
12: 데이터 드라이버 IC 11: 타이밍 제어부
210: 적분기 AMP: 앰프
Cfb: 적분 커패시터 Reset: 리셋 스위치
220: 감산기 SW1, SW2: 제1스위치 그룹
SW3, SW4: 제2스위치 그룹 Csb1, Csb2: 커패시터 그룹

Claims (12)

  1. 직류 전류를 출력하는 전류원;
    센싱 전류와 상기 센싱 전류보다 높은 상기 직류 전류를 적분하여 센싱 전압과 직류 전압의 합으로 이루어진 적분값을 출력하는 적분기; 및
    상기 적분기로부터 출력된 상기 적분값에 상기 직류 전압을 제외한 상기 센싱 전압을 추출하는 감산기를 포함하는 센싱 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감산기는
    상기 직류 전압을 저장하는 제1커패시터와,
    상기 센싱 전압과 상기 직류 전압을 저장하는 제2커패시터와,
    상기 제1커패시터와 상기 제2커패시터에 저장된 전압이 감산되도록 스위칭 동작하는 다수의 스위치를 포함하는 센싱 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 감산기는
    상기 적분기의 출력단에 일단이 연결되고 상기 제1커패시터의 제1전극에 타단이 연결된 제1스위치와,
    상기 적분기의 출력단에 일단이 연결되고 상기 제2커패시터의 제1전극에 타단이 연결된 제2스위치와,
    상기 제1스위치의 타단에 제1전극이 연결되고 상기 제2커패시터의 제2전극에 제2전극이 연결된 상기 제1커패시터와,
    상기 제2스위치의 타단에 제1전극이 연결되고 상기 제1커패시터의 제2전극에 제2전극이 연결된 상기 제2커패시터와,
    상기 제1커패시터의 제2전극과 상기 제2커패시터의 제2전극에 일단이 연결되고 상기 감산기의 제1기준전압원에 타단이 연결된 제3스위치와,
    상기 제1커패시터의 제1전극에 일단이 연결되고 상기 감산기의 제2기준전압원에 타단이 연결된 제4스위치를 포함하는 센싱 회로.
  4. 센싱라인들에 연결된 다수의 픽셀들을 갖는 표시패널; 및
    상기 센싱라인들에 연결된 센싱 채널들을 갖는 데이터 드라이브 IC를 포함하고,
    상기 데이터 드라이브 IC는
    상기 센싱 채널들 적어도 하나를 통해 센싱 전류를 취득하고, 상기 센싱 전류와 상기 센싱 전류보다 높은 직류 전류를 적분하여 센싱 전압과 직류 전압의 합으로 이루어진 적분값을 출력하는 적분기, 상기 적분기로부터 출력된 상기 적분값에 상기 직류 전압을 제외한 상기 센싱 전압을 추출하는 감산기를 포함하는 센싱 회로를 포함하는 표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 감산기는
    상기 직류 전압을 저장하는 제1커패시터와,
    상기 센싱 전압과 상기 직류 전압을 저장하는 제2커패시터와,
    상기 제1커패시터와 상기 제2커패시터에 저장된 전압이 감산되도록 스위칭 동작하는 다수의 스위치를 포함하는 표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 감산기는
    상기 적분기의 출력단에 일단이 연결되고 상기 제1커패시터의 제1전극에 타단이 연결된 제1스위치와,
    상기 적분기의 출력단에 일단이 연결되고 상기 제2커패시터의 제1전극에 타단이 연결된 제2스위치와,
    상기 제1스위치의 타단에 제1전극이 연결되고 상기 제2커패시터의 제2전극에 제2전극이 연결된 상기 제1커패시터와,
    상기 제2스위치의 타단에 제1전극이 연결되고 상기 제1커패시터의 제2전극에 제2전극이 연결된 상기 제2커패시터와,
    상기 제1커패시터의 제2전극과 상기 제2커패시터의 제2전극에 일단이 연결되고 상기 감산기의 제1기준전압원에 타단이 연결된 제3스위치와,
    상기 제1커패시터의 제1전극에 일단이 연결되고 상기 감산기의 제2기준전압원에 타단이 연결된 제4스위치를 포함하는 표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1기준전압원과 상기 제2기준전압원은
    서로 다른 레벨을 갖는 표시장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 데이터 드라이브 IC는
    제1센싱 채널을 통해 인가된 제1직류 전류, 센싱 전류 및 제1노이즈 성분을 적분하여 제1직류 전압, 센싱 전압 및 제1노이즈 전압을 출력하는 제1적분기와,
    제2센싱 채널을 통해 인가된 제2직류 전류와 제2노이즈 성분을 적분하여 제2직류 전압과 제2노이즈 전압을 출력하는 제2적분기와,
    상기 제1적분기의 제1구동 시간 동안 출력된 상기 제1직류 전압을 제1커패시터에 저장하고, 상기 제1적분기의 제2구동 시간 동안 출력된 상기 제1직류 전압, 상기 센싱 전압 및 상기 제1노이즈 전압의 합을 제2커패시터에 저장하는 제1감산기와,
    상기 제2적분기의 제1구동 시간 동안 출력된 상기 제2직류 전압을 제1커패시터에 저장하고, 상기 제2적분기의 제2구동 시간 동안 출력된 상기 제2직류 전압과 상기 제2노이즈 전압의 합을 제2커패시터에 저장하는 제2감산기를 포함하는 표시장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 데이터 드라이브 IC는
    상기 제1감산기의 제1커패시터와 제2커패시터로부터 상기 제1직류 전압을 제외한 상기 센싱 전압과 상기 제1노이즈 전압을 추출하고, 상기 제2감산기의 제1커패시터와 제2커패시터로부터 상기 제2직류 전압을 제외한 상기 제2노이즈 전압을 추출하는 표시장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 데이터 드라이브 IC는
    상기 제1감산기로부터 추출된 상기 센싱 전압과 상기 제1노이즈 전압에서 상기 제2감산기로부터 추출된 상기 제2노이즈 전압을 차분하여 상기 센싱 전압을 추출하는 표시장치.
  11. 제1센싱 채널을 통해 인가된 제1직류 전류를 제1적분기로 적분하여 제1직류 전압으로 출력하고, 상기 제1적분기로부터 출력된 제1직류 전압을 제1감산기의 제1커패시터에 저장하고, 제2센싱 채널을 통해 인가된 제2직류 전류를 제2적분기로 적분하여 제2직류 전압으로 출력하고, 상기 제2적분기로부터 출력된 제2직류 전압을 제2감산기의 제1커패시터에 저장하는 단계;
    상기 제1센싱 채널을 통해 인가된 상기 제1직류 전류, 센싱 전류 및 노이즈 성분을 상기 제1적분기로 적분하여 상기 제1직류 전압, 센싱 전압 및 제1노이즈 전압의 합으로 출력하고, 상기 제1적분기로부터 출력된 상기 제1직류 전압, 상기 센싱 전압 및 상기 제1노이즈 전압의 합을 상기 제1감산기의 제2커패시터에 저장하고, 상기 제2센싱 채널을 통해 인가된 상기 제2직류 전류와 제2노이즈 성분을 상기 제2적분기로 적분하여 상기 제2직류 전압과 제2노이즈 전압으로 출력하고, 상기 제2적분기로부터 출력된 상기 제2직류 전압과 상기 제2노이즈 전압을 상기 제2감산기의 제2커패시터에 저장하는 단계; 및
    상기 제1감산기의 제1커패시터와 제2커패시터로부터 상기 제1직류 전압을 제외한 상기 센싱 전압과 상기 제1노이즈 전압을 추출하고, 상기 제2감산기의 제1커패시터와 제2커패시터로부터 상기 제2직류 전압을 제외한 상기 제2노이즈 전압을 추출하는 단계;
    를 포함하는 표시장치의 구동방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1감산기로부터 추출된 상기 센싱 전압과 상기 제1노이즈 전압에서 상기 제2감산기로부터 추출된 상기 제2노이즈 전압을 차분하여 상기 센싱 전압을 추출하는 단계를 더 포함하는 표시장치의 구동방법.
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