KR20230000604A

KR20230000604A - 표시장치와 그 픽셀 센싱 방법

Info

Publication number: KR20230000604A
Application number: KR1020210082901A
Authority: KR
Inventors: 박웅; 김대훈
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2021-06-25
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2023-01-03

Abstract

본 발명은 표시장치와 그 픽셀 센싱 방법에 관한 것으로, 디스플레이 구동 모드에서 시프트 레지스터에 게이트 전압을 공급하고, 센싱 모드에서 시프트 레지스터에 인가되는 게이트 전압을 차단하는 게이트 전압 스위칭부를 포함한다.

Description

표시장치와 그 픽셀 센싱 방법{DISPLAY DEVICE AND PIXEL SENSING METHOD THEREOF}

본 발명은 디스플레이 구동 모드에서 입력 영상을 표시패널의 화면 상에서 재현하고, 센싱 모드에서 픽셀들의 전기적 특성을 센싱하는 표시장치와 그 픽셀 센싱 방법에 관한 것이다.

전계 발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기 발광 표시장치와 유기 발광 표시장치로 대별된다. 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)의 유기 발광 표시장치는 스스로 발광하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함하며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 유기 발광 표시장치는 발광 다이오드 소자(Organic Light Emitting Diode, OLED"라 함)가 픽셀들 각각에 형성된다. 유기 발광 표시장치는 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도, 시야각 등이 우수할 뿐 아니라, 블랙 계조를 완전한 블랙으로 표현할 수 있기 때문에 명암비(contrast ratio)와 색재현율이 우수하다.

유기 발광 표시장치에 센싱 모드가 설정될 수 있다. 센싱 모드에서 픽셀의 전기적 특성이 센싱되고, 그 센싱 결과를 바탕으로 픽셀의 열화가 보상될 수 있다. 그런데, 센싱 모드에서 센싱 경로와 전기적으로 연결된 소자들을 통해 흐르는 누설 전류에 의해 센싱 데이터에 노이즈가 더해질 수 있다. 이 경우, 센싱 데이터가 부정확하게 되어 픽셀의 열화 보상에 오류가 초래되어 표시장치의 신뢰성이 떨어지게 된다.

본 발명은 전술한 필요성 및/또는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 센싱 데이터의 오류를 방지할 수 있는 표시장치와 그 픽셀 센싱 방법을 제공한다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 발광 소자를 포함한 복수의 픽셀 회로들; 상기 픽셀 회로들에 연결된 센싱 라인; 상기 픽셀 회로들에 연결된 복수의 제1 게이트 라인들; 상기 픽셀 회로들에 연결된 복수의 제2 게이트 라인들; 상기 제1 게이트 라인들에 제1 게이트 전압과 제2 게이트 전압 사이에서 스윙하는 제1 게이트 신호를 공급하는 제1 시프트 레지스터; 상기 제2 게이트 라인들에 상기 제1 게이트 전압과 상기 제2 게이트 전압 사이에서 스윙하는 제2 게이트 신호를 공급하는 제2 시프트 레지스터; 상기 제1 및 제2 시프트 레지스터들의 동작 타이밍을 제어하는 게이트 타이밍 제어 신호를 발생하고, 디스플레이 구동 모드와 센싱 모드에서 서로 다른 로직 레벨을 갖는 인에이블 신호를 발생하는 타이밍 콘트롤러; 상기 게이트 온 전압과 상기 게이트 오프 전압을 발생하는 전원부; 및 상기 인에이블 신호에 응답하여 상기 디스플레이 구동 모드에서 상기 시프트 레지스터에 상기 제1 게이트 전압을 공급하고, 센싱 모드에서 상기 제1 시프트 레지스터에 인가되는 상기 제1 게이트 전압을 차단하는 게이트 전압 스위칭부를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치는 데이터 라인, 게이트 라인, 및 센싱 라인에 연결된 서브 픽셀; 디스플레이 구동 모드에서 픽셀 데이터의 데이터 전압을 출력하고, 센싱 모드에서 센싱용 전압을 출력하고 상기 센싱 라인의 전압을 센싱 데이터로 변환하여 출력하는 데이터 구동부; 상기 디스플레이 구동 모드에서 상기 데이터 전압을 상기 데이터 라인들에 공급하고, 상기 센싱 모드에서 상기 센싱 라인에 상기 센싱용 전압을 공급하는 모드 스위칭부; 게이트 전압 라인들에 연결되어 전압 레벨이 다른 게이트 전압들을 공급 받아 상기 게이트 라인들에 게이트 신호를 공급하는 게이트 구동부; 상기 디스플레이 구동 모드와 상기 센싱 모드를 정의하는 인에이블 신호를 발생하고, 상기 센싱 모드에서 상기 센싱 데이터를 바탕으로 상기 픽셀 데이터를 변조하여 상기 서브 픽셀의 열화 데이터를 보상하는 타이밍 콘트롤러; 및 상기 인에이블 신호에 응답하여 상기 센싱 모드에서 상기 게이트 구동부에 연결된 게이트 전압 라인들 중에서 상기 센싱 라인으로부터 분리된 적어도 하나의 게이트 전압 라인에 인가되는 게이트 전압을 차단하는 게이트 전압 차단부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 열화 보상 방법은 상기 센싱 모드에서 상기 게이트 구동부에 연결된 게이트 전압 라인들 중에서 상기 센싱 라인으로부터 분리된 적어도 하나의 게이트 전압 라인에 인가되는 게이트 전압을 차단하는 단계; 및 상기 센싱 모드에서 상기 센싱 라인에 상기 센싱용 전압을 공급하고 상기 센싱 라인으로부터 방전되는 전압을 샘플링하여 디지털 신호로 변환하여 센싱 데이터를 발생하는 단계를 포함한다.

본 발명은 센싱 모드에서 게이트 구동부에 연결된 게이트 전압 라인들 중에서 상기 센싱 라인으로부터 분리된 적어도 하나의 게이트 전압 라인에 인가되는 게이트 전압을 차단함으로써 센싱 데이터의 오류를 방지할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 2는 디스플레이 구동 모드에서 픽셀에 흐르는 전류를 보여 주는 도면이다.
도 3은 센싱 모드에서 픽셀에 흐르는 전류를 보여 주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 회로를 보여 주는 회로도이다.
도 5a 내지 도 7b는 디스플레이 구동 모드에서 도 4에 도시된 픽셀 회로의 동작을 단계적으로 보여 주는 도면들이다.
도 8은 도 4에 도시된 픽셀 회로에 연결된 센싱 라인을 보여 주는 회로도이다.
도 9는 디스플레이 구동 모드와 센싱 모드에서 스캔 펄스가 인가되는 게이트 신호들을 보여 주는 파형도이다.
도 10 및 도 11은 게이트 구동부의 시프트 레지스터를 개략적으로 보여 주는 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 제n 신호 전달부의 제어 노드 전압들과 출력 신호를 보여주는 파형도이다.
도 13은 표시패널에 형성된 ESD 소자들과 드라이브 IC를 보여 주는 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 ESD 소자들과 게이트 전압 라인들을 상세히 보여 주는 도면이다.
도 15는 도 13에 도시된 게이트 전압 라인들에 스위치 소자가 연결된 예를 보여 주는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널과 회로 보드의 연결 구조를 보여 주는 도면이다.
도 17 및 도 18은 타이밍 콘트롤러, 전원부, 및 게이트 전압 스위칭부의 연결 관계를 보여 주는 도면들이다.
도 19a 내지 도 19c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 인에이블 신호와 제1 게이트 전압 라인의 전압을 보여 주는 파형도들이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명은 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 실질적으로 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 명세서 상에서 언급된 “구비한다”, “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 복수로 해석될 수 있다.

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 구성요소들 간에 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 그 구성요소들 사이에 하나 이상의 다른 구성 요소가 개재될 수 있다.

구성 요소들을 구분하기 위하여 제1, 제2 등이 사용될 수 있으나, 이 구성 요소들은 구성 요소 앞에 붙은 서수나 구성 요소 명칭으로 그 기능이나 구조가 제한되지 않는다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하의 실시예들은 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하다. 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

본 발명의 표시장치에서 픽셀 회로와 게이트 구동부는 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 트랜지스터들은 산화물 반도체를 포함한 Oxide TFT(Thin Film Transistor), 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly Silicon, LTPS)을 포함한 LTPS TFT 등으로 구현될 수 있다. 트랜지스터들 각각은 p 채널 TFT 또는 n 채널 TFT로 구현될 수 있다.

트랜지스터는 게이트(gate), 소스(source) 및 드레인(drain)을 포함한 3 전극 소자이다. 소스는 캐리어(carrier)를 트랜지스터에 공급하는 전극이다. 트랜지스터 내에서 캐리어는 소스로부터 흐르기 시작한다. 드레인은 트랜지스터에서 캐리어가 외부로 나가는 전극이다. 트랜지스터에서 캐리어의 흐름은 소스로부터 드레인으로 흐른다. n 채널 트랜지스터의 경우, 캐리어가 전자(electron)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 전자가 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 낮은 전압을 가진다. n 채널 트랜지스터에서 전류의 방향은 드레인으로부터 소스 쪽으로 흐른다. p 채널 트랜지스터(PMOS)의 경우, 캐리어가 정공(hole)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 정공이 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 높다. p 채널 트랜지스터에서 정공이 소스로부터 드레인 쪽으로 흐르기 때문에 전류가 소스로부터 드레인 쪽으로 흐른다. 트랜지스터의 소스와 드레인은 고정된 것이 아니라는 것에 주의하여야 한다. 예컨대, 소스와 드레인은 인가 전압에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 트랜지스터의 소스와 드레인으로 인하여 발명이 제한되지 않는다. 이하의 설명에서 트랜지스터의 소스와 드레인을 제1 및 제2 전극으로 칭하기로 한다.

게이트 신호는 게이트 온 전압(Gate On Voltage)과 게이트 오프 전압(Gate Off Voltage) 사이에서 스윙(swing)한다. 게이트 온 전압은 트랜지스터의 문턱 전압 보다 높은 전압으로 설정되며, 게이트 오프 전압은 트랜지스터의 문턱 전압 보다 낮은 전압으로 설정된다. 트랜지스터는 게이트 온 전압에 응답하여 턴-온(turn-on)되는 반면, 게이트 오프 전압에 응답하여 턴-오프(turn-off)된다. n 채널 트랜지스터의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 하이 전압(Gate High Voltage)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 로우 전압(Gate Low Voltage)일 수 있다. p 채널 트랜지스터의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 로우 전압이고, 게이트 오프 전압은 게이트 하이 전압일 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(100), 표시패널(100)의 픽셀들에 입력 영상의 픽셀 데이터를 기입하기 위한 디스플레이 구동부(110, 140), 모드 스위칭부(120), 디스플레이 구동부(110, 140)와 모드 스위칭부(120)를 제어하기 위한 타이밍 콘트롤러(130), 및 표시패널(100)의 구동에 필요한 전원을 발생하는 전원부(150)를 포함한다.

표시패널(100)은 X축 방향의 가로 길이, Y축 방향의 세로 길이, 그리고 두께를 가진다. 표시패널(100)은 화면 상에서 입력 영상을 표시하는 픽셀 어레이(AA)를 포함한다. 픽셀 어레이(AA)는 복수의 데이터 라인들(DL), 데이터 라인들(DL)과 교차되는 복수의 게이트 라인들(GL), 및 데이터 라인들(DL)과 게이트 라인들(GL)에 의해 정의된 매트릭스 형태로 배치되는 픽셀들을 포함한다. 또한, 픽셀 어레이(AA)는 픽셀들 각각에 연결된 센싱 경로를 포함한다.

픽셀들 각각은 표시패널(100) 상에서 재현되는 영상의 컬러 구현을 위하여 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀들(101)로 나뉘어질 수 있다. 픽셀들 각각은 백색 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다. 서브 픽셀들(101) 각각은 발광 소자(EL)를 구동하는 픽셀 회로를 포함한다. 또한, 서브 픽셀들(101)은 컬러 필터를 포함할 수 있으나 생략될 수 있다. 이하에서, 픽셀은 서브 픽셀과 같은 의미로 해석될 수 있다.

픽셀 어레이(AA)는 복수의 픽셀 라인들(L1~Ln)을 포함한다. 픽셀 라인은 로우 라인(row line) 방향(또는 X축 방향)을 따라 배치된 1 라인에 배치된 픽셀들을 포함한다. 픽셀 어레이(AA)의 해상도가 m*n일 때 픽셀 어레이(AA)는 n 개의 픽셀 라인들[L1~L(N)]을 포함한다. 1 픽셀 라인에 배치된 픽셀들은 게이트 라인들을 공유하고, 서로 다른 데이터 라인(DL)에 연결된다. 컬럼 방향(또는 Y축 방향)을 따라 세로 방향으로 배치된 서브 픽셀들(101)은 동일한 데이터 라인을 공유한다.

표시패널(100)의 화면 상에 터치 센서들이 배치될 수 있다. 터치 센서들은 온-셀(On-cell type) 또는 애드 온 타입(Add on type)으로 표시패널의 화면 상에 배치되거나 픽셀 어레이(AA)에 내장되는 인-셀(In-cell type) 터치 센서들로 구현될 수 있다.

본 발명의 표시장치는 디스플레이 구동 모드에서 표시패널(100)의 픽셀들에 입력 영상의 픽셀 데이터를 기입하여 입력 영상을 재현할 수 있다. 또한, 본 발명의 표시장치는 센싱 모드에서 서브 픽셀들 각각에 연결된 센싱 경로를 통해 서브 픽셀들의 전기적 특성을 센싱하고, 센싱 결과를 픽셀 데이터에 더하거나 곱하여 서브 픽셀들의 열화를 보상할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 콘트롤러(130)는 센싱 모드에서 데이터 구동부(110)로부터 수신된 센싱 데이터를 바탕으로 픽셀 데이터를 변조하여 서브 픽셀의 열화 데이터를 보상할 수 있다.

서브 픽셀들 각각에 센싱 경로가 연결될 수 있다. 센싱 경로는 서브 픽셀들(101)에 연결된 센싱 라인(SL)을 포함한다.

표시패널(100)은 플라스틱 기판, 금속 기판 등의 유연한 기판 상에 픽셀들이 배치된 플렉시블 표시패널로 구현될 수 있다. 플렉시블 디스플레이는 플렉시블 표시패널을 감거나 접고 구부리는 방법으로 화면의 크기와 형태가 가변될 수 있다. 플렉시블 디스플레이는 슬라이더블 디스플레이(slidable display), 롤러블 디스플레이(rollable display), 벤더블(bendable) 디스플레이, 폴더블 디스플레이(foldable display) 등을 포함할 수 있다.

디스플레이 구동부(110, 140)는 입력 영상의 픽셀 데이터를 서브 픽셀들(101)에 기입하여 표시패널(100)의 화면 상에 입력 영상을 재현한다. 디스플레이 구동부는 데이터 구동부(110)와, 게이트 구동부(140)를 포함한다. 디스플레이 구동부(110, 140)는 데이터 구동부(110)와 데이터 라인들(DL) 사이에 배치된 디멀티플렉서(Demultiplexer)를 더 포함할 수 있다.

데이터 구동부(110)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터 디지털 신호로 수신되는 입력 영상의 픽셀 데이터를 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog Converter, 이하 “DAC”라 함)를 이용하여 감마 보상 전압으로 변환하여 데이터 전압(Vdata)을 출력한다. 데이터 구동부(110)는 감마 보상 전압을 출력하는 분압 회로를 포함할 수 있다. 분압 회로는 전원부(150)로부터의 감마 기준 전압을 분압하여 계조별 감마 보상 전압을 발생하여 DAC에 제공한다.

데이터 구동부(110)로부터 출력된 데이터 전압은 도시하지 않은 디멀티플렉서(De-multiplexer)를 통해 표시패널(100)의 데이터 라인들(DL)에 공급될 수 있다. 디멀티플렉서는 데이터 구동부(110)의 채널들 각각을 통해 출력되는 데이터 전압(Vdata)을 복수의 데이터 라인들(DL)에 시분할하여 분배한다. 디멀티플렉서로 인하여, 데이터 구동부(110)의 채널 개수가 감소될 수 있다. 디멀티플렉서는 생략될 수 있다.

게이트 구동부(140)는 픽셀 어레이(AA)의 TFT 어레이와 함께 표시패널(100) 상의 베젤 영역(Bezel, BZ) 상에 직접 형성되는 GIP(Gate in panel) 회로로 구현될 수 있다. 게이트 구동부(140)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 게이트 신호를 게이트 라인들(GL)로 출력한다. 게이트 구동부(140)는 시프트 레지스터(Shift register)를 이용하여 게이트 신호를 시프트시킴으로써 그 신호들을 게이트 라인들(GL)에 순차적으로 공급할 수 있다. 게이트 신호의 전압은 게이트 오프 전압과 게이트 온 전압 사이에서 스윙(swing)한다. 게이트 신호는 스캔 펄스와, 픽셀들의 발광 시간을 제어하는 발광 제어 신호(이하, “EM 신호”라 함)를 포함할 수 있다. 게이트 라인들은 스캔 펄스가 인가되는 스캔 라인들과, EM 신호가 인가되는 EM 라인들(또는 발광 제어 라인들)로 나뉘어질 수 있다. 게이트 신호들에 인가되는 게이트 신호는 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압 사이에서 스윙하는 펄스 형태로 발생될 수 있다.

게이트 구동부(140)는 표시패널(100)의 좌우측 베젤들 각각에 배치되어 게이트 라인들(GL)에 더블 피딩(double feeding) 방식으로 게이트 신호를 공급할 수 있다. 더블 피딩 방식은 양측의 게이트 구동부(140)가 동기되어 하나의 게이트 라인의 양측 끝단에서 게이트 신호가 동시에 인가될 수 있다. 다른 실시예로, 게이트 구동부(140)는 표시패널(100)의 좌우측 베젤들 중 어느 일측에 배치되어 게이트 라인들(GL)에 싱글 피딩(single feeding) 방식으로 게이트 신호를 공급할 수 있다.

게이트 구동부(140)는 제1 게이트 구동부(141)와 제2 게이트 구동부(142)를 포함할 수 있다. 제1 게이트 구동부(141)는 스캔 펄스를 출력하고, 시프트 클럭에 따라 스캔 펄스를 시프트한다. 제2 게이트 구동부(142)는 EM 신호의 펄스를 출력하고, 시프트 클럭에 따라 EM 신호의 펄스를 시프트한다. 베젤(bezel)이 없는 모델의 경우에, 제1 및 제2 게이트 구동부들(121, 122)을 구성하는 스위치 소자들 중 적어도 일부가 픽셀 어레이(AA) 내에 분산 배치될 수 있다.

픽셀 회로에 라이징 타임, 폴링 타임, 펄스폭 중 하나 이상이 서로 다른 두 개 이상의 스캔 펄스가 인가될 수 있다. 이 경우, 제1 게이트 구동부(141)는 두 개 이상의 시프트 레지스터들을 이용하여 서로 다른 스캔 펄스들을 복수의 게이트 라인들을 통해 픽셀 회로로 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 게이트 구동부(141)는 제1 스캔 펄스를 출력하여 제1 게이트 라인에 공급하는 제1 시프트 레지스터와, 제2 스캔 펄스를 출력하여 제2 게이트 라인에 공급하는 제2 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.

모드 스위칭부(120)는 디스플레이 구동 모드에서 센싱 경로를 통해 픽셀들에 기준 전압(Vref)을 공급하는 반면, 센싱 모드에서 센싱 경로를 통해 센싱용 전압(Vs)을 픽셀들에 공급한다. 센싱용 전압은 픽셀 회로에 형성된 발광 소자의 문턱 전압 이상의 전압으로 설정될 수 있다.

센싱 모드는 표시장치의 전원이 켜진 직후의 파워 온 시퀀스, 표시장치의 전원이 꺼진 직후의 파워 오프 시퀀스, 디스플레이 구동 모드 사이의 블랭크 기간(blank period)에 설정될 수 있다. 또한, 센싱 모드는 사용자 선택에 따라 임의로 활성화될 수 있다.

타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템으로부터 입력 영상의 픽셀 데이터와, 픽셀 데이터와 동기되는 타이밍 신호를 수신한다. 타이밍 신호는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 클럭(CLK) 및 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 포함한다. 수직 동기신호(Vsync)의 1 주기는 1 프레임 기간이다. 수평 동기 신호(Hsync)와 데이터 인에이블 신호(DE)의 1 주기는 1 수평 기간(1H)이다. 데이터 인에이블 신호(DE)의 펄스는 1 픽셀 라인의 픽셀들에 기입될 1 라인 데이터와 동기된다. 데이터 인에이블 신호(DE)를 카운트하는 방법으로 프레임 기간과 수평 기간을 알 수 있으므로, 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync)는 생략될 수 있다.

타이밍 콘트롤러(130)는 입력 영상의 픽셀 데이터를 데이터 구동부(110)로 전송한다. 타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템으로부터 수신된 타이밍 신호(Vsync, Hsync, DE)를 바탕으로 데이터 구동부(110)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어 신호, 모드 스위칭부(120)와 디멀티플렉서의 동작 타이밍을 제어하기 위한 스위치 제어 신호, 게이트 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어 신호를 발생한다. 게이트 타이밍 제어 신호는 스타트 펄스와 시프트 클럭을 포함할 수 있다.

타이밍 콘트롤러(130)는 입력 프레임 주파수를 i(i는 0 보다 큰 양의 정수) 배 체배하여 입력 프레임 주파수×iHz의 프레임 주파수로 디스플레이 구동부(110, 140)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다. 입력 프레임 주파수는 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이며, PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 50Hz이다. 타이밍 콘트롤러(130)는 저소비 전력 모드에서 픽셀들의 리프레쉬 레이트(refresh rate)를 낮추기 위하여 프레임 주파수를 1Hz ~ 30Hz 사이의 주파수로 낮출 수 있다.

타이밍 콘트롤러(130)로부터 출력된 게이트 타이밍 제어 신호의 전압 레벨은 도면에서 생략된 레벨 시프터(level shifter)(170)를 통해 게이트 오프 전압과 게이트 온 전압으로 변환되어 게이트 구동부(140)에 공급될 수 있다. 레벨 시프터(170)는 게이트 타이밍 제어 신호의 제1 저전위 로직 레벨(logic level)을 게이트 온 전압으로 변환하고, 게이트 타이밍 제어 신호의 제2 저전위 로직 레벨을 게이트 오프 전압으로 변환할 수 있다.

호스트 시스템은 TV(Television) 시스템, 개인용 컴퓨터(PC), 차량 시스템, 네비게이션 시스템, 모바일 시스템, 웨어러블 시스템의 메인 회로 보드를 포함할 수 있다. 모바일 시스템이나 웨어러블 시스템에서 타이밍 콘트롤러(130)와 데이터 구동부(110), 및 전원부(150)는 하나의 드라이브 집적 회로(Drive IC) 내에 집적될 수 있다.

전원부(150)는 차지 펌프(Charge pump), 레귤레이터(Regulator), 벅 변환기(Buck Converter), 부스트 변환기(Boost Converter), 프로그래머블 감마 IC(Programmable gamma IC, P-GMA IC) 등을 포함할 수 있다. 전원부(150)는 호스트 시스템으로부터의 직류 입력 전압을 조정하여 디스플레이 구동부와 표시패널(100)의 구동에 필요한 전원을 발생한다. 전원부(150)는 감마 기준 전압, 제1 게이트 전압, 제2 게이트 전압, 픽셀 구동 전압(ELVDD), 저전위 전원 전압(ELVSS), 기준 전압(Vref) 등의 직류 전압을 출력할 수 있다. 감마 기준 전압은 데이터 구동부(110)에 공급된다. 픽셀 구동 전압(ELVDD), 저전위 전원 전압(ELVSS), 및 기준 전압(Vref)은 전원 라인들을 통해 픽셀 회로들에 공통으로 공급된다. 픽셀 구동 전압(ELVDD)은 저전위 전원 전압(ELVSS), 및 기준 전압(Vref) 보다 높은 전압으로 설정된다. 전원부(150)는 PMIC(Power　management IC)로 구현될 수 있다.

제1 및 제2 게이트 전압들은 레벨 시프터(170)와 게이트 구동부(140)에 공급된다. 제1 게이트 전압은 제2 게이트 전압 보다 높은 전압일 수 있다. 이하의 실시예에서, 제1 게이트 전압은 게이트 오프 전압(VGH)으로, 제2 게이트 전압은 게이트 온 전압(VGL)으로 설명되나 이 용어에 의해 발명이 제한되지 않는다는 것에 주의하여야 한다.

본 발명의 표시장치는 전원부(150)의 출력 전압들 중에서 센싱 모드에 관련 없는 게이트 전압 예를 들어, 게이트 오프 전압(VGH)을 차단하는 게이트 전압 스위칭부(160)를 더 포함한다.

게이트 전압 스위칭부(160)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터의 인에이블 신호에 응답하여 센싱 모드에서 게이트 구동부(140)에 연결된 게이트 전압 라인들 중에서 센싱 라인으로부터 분리된 적어도 하나의 게이트 전압 라인에 인가되는 게이트 전압을 차단할 수 있다. 게이트 전압 스위칭부(160)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 제1 게이트 구동부(141)에 인가되는 게이트 전압들(VGH, VGL) 중에서 상대적으로 더 높은 게이트 전압 예를 들어, 게이트 오프 전압(VGH)을 차단할 수 있다.

픽셀 회로의 모든 스위치 소자들은 디스플레이 구동 모드에서 픽셀 회로의 구동에 필요하지만, 센싱 모드에서 일부 스위치 소자는 센싱 경로로부터 분리되어 센싱 모드에서 구동될 필요가 없을 수 있다. 게이트 전압 스위칭부(160)는 센싱 경로와 분리된 픽셀 회로의 스위치 소자를 구동하는 시프트 레지스터 예를 들어, 제1 게이트 구동부(141)의 제1 시프트 레지스터에 인가되는 게이트 온 전압을 센싱 모드에서 차단할 수 있다. 게이트 전압 스위칭부(160)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 도 15에 도시된 스위치 소자(LSW)를 이용하여 센싱 모드에서 게이트 온 전압을 차단할 수 있다.

타이밍 콘트롤러(130)는 디스플레이 구동 모드와 센싱 모드를 정의하는 인에이블 신호(enable signal, EN)을 발생할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(130)는 인에이블 신호(EN)를 이용하여 디스플레이 구동부(110, 140), 모드 스위칭부(120), 및 게이트 전압 스위칭부(160)를 모드별로 제어할 수 있다.

도 2는 디스플레이 구동 모드에서 픽셀에 흐르는 전류를 보여 주는 도면이다. 도 3은 센싱 모드에서 픽셀에 흐르는 전류를 보여 주는 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 픽셀 회로는 발광 소자(EL), 제1 커패시터(Cst), 및 구동 소자(DT)를 포함한다.

픽셀 회로는 구동 소자(DT)와 발광 소자(OLED) 사이에 연결된 스위치 소자(ST)를 더 포함할 수 있다. 픽셀 회로는 센싱 경로에 포함된 센싱 라인(SL)에 연결된다. 센싱 라인(SL)은 도면에서 생략된 스위치 소자를 통해 발광 소자(OLED)의 애노드 전극과 센싱부(112) 사이에 연결될 수 있다.

센싱부(112)는 센싱 모드에서 제2 커패시터(C)로부터 방전되는 전압을 증폭하는 증폭기, 증폭기의 출력 단자에 연결된 적분기, 및 적분기의 출력 전압을 디지털 신호로 변환하여 센싱 데이터(SDATA)를 출력하는 아날로그-디지털 변환기(Analog-to-Digital converter, 이하 “ADC”라 함)를 포함할 수 있다. 센싱부(112)로부터 출력되는 센싱 데이터(SDATA)는 서브 픽셀들 각각에서 발광 소자(EL)의 문턱 전압 변화량 정보를 포함한다.

제1 커패시터(Cst)는 구동 소자(DT)의 게이트 전극에 연결되어 디스플레이 구동 모드에서 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)을 1 프레임 기간 동안 유지한다. 센싱 라인(SL)에 제2 커패시터(C)가 연결될 수 있다. 제2 커패시터(C)는 센싱 라인(SL)과 저전위 전원 전압(VSS) 사이에 연결되어 센싱 모드에서 센싱 라인(SL)의 전압을 충전할 수 있다.

발광 소자(EL)는 OLED로 구현될 수 있다. OLED는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL) 및 전자주입층(EIL) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 스위치 소자들(M01, MO2)은 n 채널 트랜지스터로 구현될 수 있다.

디스플레이 구동 모드에서, 도 2에 도시된 바와 같이 픽셀 데이터의 데이터 전압(Vdata)이 제1 커패시터(Cst)에 인가되고, 구동 소자(DT)가 게이트-소스간 전압(Vgs)에 따라 발광 소자(EL)의 전류량을 조절할 수 있다. 이 때, 전류(i)는 픽셀 구동 전압(ELVDD)과 저전위 전원 전압(ELVSS) 사이에서 흘러 발광 소자(EL)가 발광될 수 있다.

센싱 모드에서, 도 2에 도시된 바와 같이 픽셀 구동 회로에 픽셀 데이터의 데이터 전압(Vdata)이 인가되지 않고, 센싱 라인(SL)에 센싱용 전압(Vs)이 인가된다. 센싱용 전압(Vs)은 데이터 구동부(110)의 각 채널에 형성된 디지털 아날로그 변환기(Analog-to-Digital converter, 이하 “ADC”라 함)로부터 발생되어 모드 스위칭부(120)를 통해 센싱 라인(SL)에 인가될 수 있다. 센싱 모드에서 발광 소자(EL)의 열화 수준에 따라 제2 커패시터(C)에 충전되는 전압이 달라진다. 센싱부(112)는 센싱 모드에서 소정 시간 동안 제2 커패시터(C)로부터 방전되는 전류 또는 전압을 센싱하여 서브 픽셀들 각각에서 발광 소자(OLED)의 문턱 전압의 변화량(ΔVth)을 나타내는 센싱 데이터(SDATA)를 출력한다. 발광 소자(EL)의 열화 수준이 높을수록 문턱 전압 변화량(ΔVth)이 커진다.

타이밍 콘트롤러(130)는 센싱부(112)로부터 수신된 센싱 데이터(SDATA)를 미리 설정된 룩업 테이블(Look-up table)에 입력하여 룩업 테이블로부터 출력된 센싱 데이터를 입력 영상의 픽셀 데이터에 더하여 발광 소자(OLED)의 열화를 보상할 수 있다. 룩업 테이블에는 센싱 데이터에 대응하는 보상값에 저장되어 있다. 룩업 테이블은 센싱 데이터(SDATA)를 어드레스로 입력 받아, 그 어드레스에 저장된 보상값을 출력한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 회로를 보여 주는 회로도이다. 본 발명의 픽셀 회로는 도 4에 한정되지 않는다. 도 4에서 센싱 라인(SL)은 생략되어 있다.

도 4를 참조하면, 발광 소자(EL)와, 다수의 트랜지스터들(T1~T5, DT), 커패시터(Cst) 등을 포함한다. 트랜지스터들(T1~T5, DT)은 p 채널 트랜지스터로 구현될 수 있다. 트랜지스터들(T1~T5, DT)은 스위치 소자들(T1, T5)과, 구동 소자(DT)를 포함한다.

디스플레이 구동 모드에서 서브 픽셀들(101) 각각의 구동 기간은 초기화 단계(Ti), 샘플링 단계(Ts), 및 발광 단계(Tem)로 나뉘어질 수 있다.

발광 소자(EL)의 애노드 전극은 제4 노드(n4)를 통해 제4 및 제5 스위치 소자들(T4, T5)에 연결된다. 발광 소자(EL)의 캐소드 전극은 저전위 전원 전압(ELVSS)에 연결된다. 구동 소자(DT)는 게이트-소스간 전압(Vgs)에 따라 발광 소자(EL)로 흐르는 전류량을 조절하여 발광 소자(EL)를 구동한다. 발광 소자(EL)로 흐르는 전류는 제4 스위치 소자(T4)에 의해 스위칭될 수 있다.

커패시터(Cst)는 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 사이에 연결된다. 제1 노드(n1)는 제1 스위치 소자(T1)의 제2 전극, 제3 스위치 소자(T3)의 제1 전극, 및 커패시터(Cst)의 제1 전극에 연결된다. 제2 노드(n2)는 커패시터(Cst)의 제2 전극, 구동 소자(DT)의 게이트 전극, 및 제2 스위치 소자(T2)의 제1 전극에 연결된다. 커패시터(Cst)에 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)만큼 보상된 데이터 전압(Vdata)이 충전된다.

제1 스위치 소자(T1)는 제1 스캔 펄스(SCAN1(N))에 응답하여 데이터 전압(Vdata)을 제1 노드(n1)에 공급한다. 제1 스위치 소자(T1)는 제1 게이트 라인(GL1)에 연결된 게이트 전극, 데이터 라인(DL)에 연결된 제1 전극, 및 제1 노드(n1)에 연결된 제2 전극을 포함한다.

제1 스캔 펄스(SCAN1(N))는 제1 게이트 라인(GL1)을 통해 픽셀들에 공급된다. 제1 스캔 펄스(SCAN1(N))는 게이트 온 전압(VGL)의 펄스로 발생된다. 제1 스캔 펄스(SCAN1(N))의 펄스는 샘플링 단계(Ts)를 정의한다. 제1 스캔 펄스(SCAN1(N))의 펄스폭은 대략 1 수평 기간(1H)으로 설정될 수 있다. 제1 스캔 펄스(SCAN1(N))는 제2 스캔 펄스(SCAN2(N)) 보다 늦게 게이트 온 전압(VGL)으로 변하고, 제2 스캔 펄스(SCAN2(N))와 동시에 게이트 오프 전압(VGH)으로 변할 수 있다. 제1 스캔 펄스(SCAN1(N))의 펄스폭은 제2 스캔 펄스(SCAN2(N))의 그 것 보다 작게 설정된다. 초기화 단계(Ti)와 발광 단계(Tem) 에서, 제1 게이트 라인(GL1)의 전압은 게이트 오프 전압(VGH)을 유지한다.

제2 스위치 소자(T2)는 제2 스캔 펄스(SCAN2(N))에 응답하여 구동 소자(DT)의 게이트 전극과 구동 소자(DT)의 제2 전극을 연결하여 구동 소자(DT)를 다이오드(Diode)로 동작하게 한다. 제2 스위치 소자(T2)는 제2 게이트 라인(GL2)에 연결된 게이트 전극, 제2 노드(n2)에 연결된 제1 전극, 및 제3 노드(n3)에 연결된 제2 전극을 포함한다.

제2 스캔 펄스(SCAN2(N))는 제2 게이트 라인(GL2)을 통해 픽셀들에 공급된다. 제2 스캔 펄스(SCAN2(N))는 게이트 온 전압(VGL)으로 발생될 수 있다. 제2 스캔 펄스(SCAN2(N))는 초기화 단계(Ti)와 샘플링 단계(Ts)를 정의한다. 발광 단계(Tem)에서, 제2 게이트 라인(GL2)의 전압은 게이트 오프 전압(VGH)을 유지한다.

제3 스위치 소자(T3)는 제3 게이트 라인(GL3)에 인가되는 게이트 온 전압(VEL)에 응답하여 소정의 기준 전압(Vref)을 제1 노드(n1)에 공급한다. 기준 전압(Vref)은 디스플레이 구동 모드에서 기준 전압 라인(REFL)을 통해 픽셀들에 공급된다. 제3 스위치 소자(T3)는 EM 신호(EM(N))가 인가되는 제3 게이트 라인(GL3)에 연결된 게이트 전극, 제1 노드(n1)에 연결된 제1 전극, 및 기준 전압 라인(REFL)에 연결된 제2 전극을 포함한다. 초기화 단계(Ti)에서, 커패시터(Cst)는 기준 전압(Vref)까지 방전되어 초기화된다.

EM 신호(EM(N))의 펄스는 게이트 오프 전압(VEH)으로 발생된다. EM 신호(EM(N))의 전압에 따라 제어되는 스위치 소자들(T3, T4)는 샘플링 단계(Ts) 동안 제1 노드(n1)와 기준 전압 라인(REFL) 사이의 전류 패스(current path)를 차단하고, 픽셀 구동 전압(ELVDD)과 발광 소자(EL) 사이의 전류 패스를 차단한다.

EM 신호(EM(N))는 제1 스캔 펄스(SCAN1(N))가 게이트 온 전압(VGL)으로 반전될 때 게이트 오프 전압(VGH)으로 반전되고, 제1 및 제2 스캔 펄스(SCAN1, SCAN2)가 게이트 오프 전압(VGH)으로 반전된 후에 게이트 온 전압(VGL)으로 반전될 수 있다. 하위 계조 또는 저계조의 휘도를 정밀하게 표현하기 위하여, EM 신호(EM(N))는 발광 단계(Tem) 동안 소정의 듀티비(duty ratio)로 게이트 온 전압(VGL)과 게이트 오프 전압(VGH) 사이에서 스윙(swing)될 수 있다.

제4 스위치 소자(T4)는 EM 신호(EM(N))에 응답하여 발광 소자(EL)의 전류 패스를 스위칭한다. 제4 스위치 소자(T4)의 게이트 전극은 EM 신호(EM(N))가 인가되는 제3 게이트 라인(GL3)에 연결된다. 제4 스위치 소자(T4)의 제1 전극은 제3 노드(n3)에 연결되고, 제4 스위치 소자(T4)의 제2 전극은 제4 노드(n4)에 연결된다.

제5 스위치 소자(T5)는 제2 스캔 펄스(SCAN2(N))의 게이트 온 전압(VGL)에 따라 턴-온되어 초기화 단계(Ti)와 샘플링 단계(Ts) 동안 제4 노드(n4)에 기준 전압(Vref)을 공급한다. 초기화 단계(Ti)와 샘플링 단계(Ts) 동안, 발광 소자(EL)의 애노드 전압이 기준 전압(Vref)으로 방전된다. 이 때, 발광 소자(EL)는 애노드와 캐소드간 전압이 자신의 문턱 전압 보다 작기 때문에 발광되지 않는다. 제5 스위치 소자(T5)는 제2 게이트 라인(GL2)에 연결된 게이트 전극, 기준 전압 라인(REFL)에 연결된 제1 전극, 및 제4 노드(n4)에 연결된 제2 전극을 포함한다.

구동 소자(DT)는 제2 노드(n2)에 연결된 게이트 전극, 픽셀 구동 전압(ELVDD)이 인가되는 전원 라인(PL)에 연결된 제1 전극, 및 제3 노드(n3)에 연결된 제2 전극을 포함한다.

도 5a 내지 도 7b는 디스플레이 구동 모드에서 도 4에 도시된 픽셀 회로의 동작을 단계적으로 보여 주는 도면들이다. 도 5a, 도 6a, 및 도 7a는 픽셀 회로에 흐르는 전류 흐름을 단계적으로 보여 주는 회로도들이다. 도 5a, 도 6a, 및 도 7a에서 'X'는 오프 상태의 트랜지스터를 나타낸다. 도 5b, 도 6b, 및 도 7b는 단계별로 픽셀 회로의 구동 방법을 보여 주는 파형도들이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 초기화 단계(Ti)에서 제2 및 제3 게이트 라인들(GL2, GL3)의 전압이 게이트 온 전압(VGL)이다. 제2 내지 제5 스위치 소자들(T2~T5)이 초기화 단계(Ti)에서 턴-온되어 제1 노드(n1), 제2 노드(n2) 및 제4 노드(n4)를 기준 전압(Vref)으로 방전시킨다. 초기화 단계(Tini)에서 구동 소자(DT)가 턴-온될 수 있다. 초기화 단계(Ti)에서 커패시터(Cst), 구동 소자(DT)의 게이트 전압, 및 발광 소자(EL)의 애노드 전압이 기준 전압(Vref)으로 초기화된다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 샘플링 단계(Ts)에서 제1 및 제2 게이트 라인들(GL1, GL2)의 전압은 게이트 온 전압(VGL)이다. 제1, 제2 및 제5 스위치 소자들(T1, T2, T5)과 구동 소자(DT)가 샘플링 단계(Ts)에서 턴-온된다. 이 때, 데이터 전압(Vdata)이 제1 노드(n1)에 인가되고, 제2 노드(n2)의 전압이 ELVDD+Vth으로 변한다. 여기서, Vth는 구동 소자(DT)의 문턱 전압이다. 그 결과, 샘플링 단계(Ts)에 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)이 센싱되어 제2 노드(n2)에 충전된다. 샘플링 단계(Ts)에서 커패시터(Cst)에 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)이 보상된 데이터 전압(Vdata)이 충전된다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 발광 단계(Tem)에서 제3 게이트 라인(GL3)의 전압이 게이트 온 전압(VEL)이다. 제3 및 제4 스위치 소자들(T3, T4)과 구동 소자(DT)가 발광 단계(Tem)에서 턴-온된다. 이 때, 제1 노드(n1)의 전압은 기준 전압(Vref)으로 변하고, 제2 노드(n2)의 전압은 Vref-Vdata+ELVDD+Vth로 변한다. 발광 단계(Tem) 동안 구동 소자(DT)를 통해 발광 소자(EL)에 전류가 흘러 발광 소자(EL)가 발광될 수 있다. 발광 소자(EL)에 흐르는 전류는 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)에 따라 조절된다. 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)은 발광 단계(Tem) 동안 Vgs = Vref-Vdata+Vth이다.

도 8은 도 4에 도시된 픽셀 회로에 연결된 센싱 라인(SL)을 보여 주는 회로도이다.

도 8을 참조하면, 서브 픽셀들(101)의 픽셀 회로에 연결된 기준 전압 라인(REL)은 센싱 라인(SL)에 연결된다. 디스플레이 구동 모드에서 기준 전압(Vref)은 센싱 라인(SL)과 기준 전압 라인(REFL)을 통해 픽셀 회로에 인가된다.

센싱 모드에서, 픽셀 회로에 연결된 센싱 라인(SL)에 센싱용 전압(Vs)이 인가된다. 센싱 라인(SL)은 기준 전압 라인(REFL)에 연결된다. 센싱 모드에서 제2 게이트 라인(GL)의 전압에 따라 제어되는 제5 스위치 소자(T5)만 턴-온될 수 있다. 따라서, 센싱 모드에서 센싱 라인(SL)에 센싱용 전압(Vs)이 인가되면 센싱 라인(SL)과 기준 전압 라인(REFL)을 통해 발광 소자(EL)와 커패시터(C)에 전류가 인가된다. 커패시터(C)의 전압이 방전될 때 전류가 센싱부(112)로 흐르게 되고, 센싱부(112)는 소정 시간 동안 커패시터(C)의 방전 전압을 수신하여 발광 소자(EL)의 문턱 전압 변화량을 샘플링한다.

센싱 모드에서 센싱 경로 상에서 존재하지 않은 스위치 소자들(T1, T4)과 구동 소자(DT)는 오프 상태를 유지한다. 센싱 모드에서 불필요한 전압이 픽셀들에 인가되지 않고, 불필요한 트랜지스터들을 통해 흐르는 누설 전류를 차단할 수 있다. 여기서, 불필요한 트랜지스터들은 픽셀 회로의 스위치 소자들(T1, T4)과 구동 소자(DT) 뿐만 아니라 표시패널(100) 상에서 게이트 오프 전압(VGH)이 인가되는 배선과 연결된 정전기 방전(Electro Static Discharge, ESD) 소자로 이용되는 트랜지스터를 포함한다.

도 9는 디스플레이 구동 모드와 센싱 모드에서 스캔 펄스가 인가되는 게이트 신호들을 보여 주는 파형도이다.

도 9를 참조하면, 디스플레이 구동 모드(DIS)에서 스캔 펄스들(SCAN1(N), SCAN2(N))과 EM 신호(EM(N))의 펄스가 게이트 라인들(GL1, GL2, GL3)에 인가된다.

센싱 모드(SENSE)에서 센싱에 필요한 스위치 소자(T5)가 턴-온되기 때문에 제1 스캔 펄스(SCAN1(N))와 EM 신호(EM(N))의 펄스는 불필요하다. 따라서, 게이트 구동부(140)는 게이트 신호들 중에서 센싱 모드(SENSE)에서 제2 스캔 펄스(SCAN2(N))만 출력할 수 있다. 센싱 모드(SENSE)에서, 제1 게이트 라인(GL1)과 제3 게이트 라인(GL3)은 전압이 인가되지 않는 플로팅(Floating)이거나 그 게이트 라인들(GL1, GL3)의 전압이 게이트 오프 전압(VGH)일 수 있다.

도 10 및 도 11은 게이트 구동부의 시프트 레지스터를 개략적으로 보여 주는 도면이다. 도 12는 도 11에 도시된 제n 신호 전달부의 제어 노드 전압들과 출력 신호를 보여주는 파형도이다.

도 10을 참조하면, 제1 게이트 구동부(141)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 제1 스캔 펄스(SCAN1)를 순차적으로 출력하는 제1 시프트 레지스터(SR1)와, 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 제2 스캔 펄스(SCAN2)를 순차적으로 출력하는 제2 시프트 레지스터(SR2)를 포함할 수 있다. 제2 게이트 구동부(142)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 EM 신호(EM)의 펄스를 순차적으로 출력하는 제3 시프트 레지스터(SR3)를 포함할 수 있다.

제1 내지 제3 시프트 레지스터들(SR1, SR2, SR3) 각각은 도 11에 도시된 바와 같이 타이밍 콘트롤러(130)에 의해 생성된 게이트 타이밍 신호에 응답하여 출력(SRO(n-1)~(n+2))을 시프트할 수 있다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 제1 내지 제3 시프트 레지스터들(SR1, SR2, SR3) 각각은 종속적으로 연결된(cascade connection) 신호 전달부들(ST(i-1)~ST(i+2))을 포함한다.

신호 전달부들[ST(i-1)~ST(i+2)] 각각은 스타트 펄스(GSP) 또는 캐리 라인(CARL)을 통해 이전 신호 전달부로부터의 캐리 신호(CAR)가 입력되는 제1 입력 노드, 클럭 라인(CLKL)에 연결되어 시프트 클럭(GCLK1~4)이 입력되는 제2 입력 노드, 제1 게이트 전압 라인(GVL1)에 연결되어 게이트 오프 전압(VGH)이 인가되는 제3 입력 노드, 제2 게이트 전압 라인(GVL2)에 연결되어 게이트 온 전압(VGL)이 인가되는 제4 입력 노드, 및 출력 신호(SRO(n-1)~SRO(n+2))가 출력되는 출력 노드를 포함한다. 출력 신호(SRO(n-1)~SRO(n+2))는 제1 스캔 펄스(SCAN1(N)), 제2 스캔 펄스(SCAN2(N)), EM 신호(EM)의 펄스 중 어느 하나일 수 있다.

스타트 펄스(GSP)는 일반적으로 시프트 레지스터에서 제1 출력 신호를 출력하는 제1 신호 전달부에 입력된다. 도 12의 예에서 제n-1 신호 전달부(ST(n-1))는 제1 신호 전달부일 수 있다. 시프트 클럭(CLK1~4)은 4 상(phase) 클럭일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

제n-1 신호 전달부[ST(n-1)]에 종속적으로 연결된 신호 전달부들[ST(n)~ST(n+2)]은 이전 신호 전달부로부터의 캐리 신호(CAR)를 입력 받아 구동되기 시작한다. 캐리 신호(CAR)는 이전 신호 전달부로부터 출력되는 출력 신호(SRO(n-1)~SRO(n+2))일 수 있다. 캐리 신호(CAR)는 이전 신호 전달부로부터 출력된 스캔 펄스[SRO(n-1)~SRO(n+2)]와 동시에 출력된다. 신호 전달부들[ST(n-1)~ST(n+2)] 각각은 별도의 캐리 신호 출력 노드를 통해 캐리 신호(CAR)를 다음 스테이지로 전달할 수 있다.

신호 전달부들(ST(i-1)~ST(i+2)) 각각은 제1 제어 노드(Q), 제2 제어 노드(QB), 및 버퍼(BUF)를 포함한다. 버퍼(BUF)는 풀업 트랜지스터(Tu)와, 풀다운 트랜지스터(Td)를 통해 출력 노드를 통해 게이트 신호를 게이트 라인으로 출력한다.

풀업 트랜지스터(Tu)는 제1 제어 노드(Q)의 전압이 충전되고 시프트 클럭(GCLK1~4)이 입력될 때 턴-온되어 출력 노드의 전압을 게이트 온 전압(VGL)까지 충전시킨다. 이 때, 출력 신호(SRO(n-1)~SRO(n+2))와 캐리 신호(CAR)가 게이트 온 전압(VGL)까지 라이징(rising)된다. 제1 제어 노드(Q)의 전압은 시프트 클럭(GCLK1~4)의 전압이 게이트 온 전압(VGL)으로 변할 때 부트스트래핑(bootstrapping)되어 부스트된 게이트 온 전압(2VGL)으로 더 높아진다. 풀업 트랜지스터(Tup)는 제1 제어 노드(Q)의 전압이 제1 제어 노드(Q)의 전압이 자신의 문턱 전압 보다 높아질 때 턴-온되어 출력 신호(SRO(n-1)~ST(n+2))의 펄스를 라이징시킨다.

제2 제어 노드(QB)의 전압은 제1 제어 노드(Q)가 게이트 온 전압(VGL) 이상의 전압으로 충전될 때 게이트 오프 전압(VGH)으로 설정된다. 풀다운 트랜지스터(Td)는 제2 제어 노드(QB)의 전압이 게이트 온 전압(VGL)으로 충전될 때 턴-온되어 출력 노드에 게이트 오프 전압(VGH)을 공급한다. 이 때, 출력 신호(SRO(n-1)~SRO(n+2))와 캐리 신호(CAR)가 게이트 오프 전압(VGH)으로 폴링된다.

게이트 오프 전압(VGH)과 게이트 온 전압(VGL)은 게이트 전압 라인들(GVL1,GVL2)을 통해 모든 신호 전달부들(ST(n-1)~ST(n+2))에 공통으로 인가되어 제1 및 제2 제어 노드들(Q, QB)의 전압을 충방전시키고, 출력 신호(SRO(n-1)~SRO(n+2))의 펄스 전압을 결정한다.

도 13은 표시패널에 형성된 ESD 소자들과 드라이브 IC를 보여 주는 도면이다. 도 14는 도 13에 도시된 ESD 소자들과 게이트 전압 라인들을 상세히 보여 주는 도면이다. 도 15는 도 13에 도시된 게이트 전압 라인들에 스위치 소자가 연결된 예를 보여 주는 도면이다.

도 13을 참조하면, 표시패널(PNL)은 복수의 ESD 소자들(ESD1, ESD2)을 포함한다.

ESD 소자들(ESD1, ESD2)는 데이터 라인들(DL)에 인가되는 정전기를 저전위 전압에 연결된 배선 예를 들면, 제2 게이트 전압 라인(GVL2)로 방전시켜 표시패널(100)의 픽셀 어레이(AA)를 정전기로부터 보호한다. 도면에서 생략되었지만, ESD 소자들(ESD1, ESD2)은 게이트 라인들(GL)에도 연결될 수 있다.

드라이브 IC(DIC)는 데이터 구동부(110)를 포함한다. 드라이브 IC(DIC)의 채널들(CH1~CH3) 각각은 디스플레이 구동 모드에서 픽셀 데이터(PDATA)의 데이터 전압(Vdata)을 출력하고, 센싱 모드에서 센싱데이터(SDATA)를 출력한다.

데이터 라인들은 모드 스위칭부(120)를 사이에 두고 분리된 데이터 인입 라인들(IDL)과, 픽셀 어레이(AA)에 형성된 데이터 라인들(DL)로 분리될 수 있다. 드라이브 IC(DIC)의 채널들(CH1~CH3) 각각은 데이터 인입 라인들(IDL)에 연결된다. 데이터 인입 라인들(IDL), 게이트 전압 라인들(GVL1, GVL2) 및 ESD 소자들(ESD1, ESD2)은 표시패널(PNL) 상에서 영상이 표시되는 픽셀 어레이(AA) 밖의 비표시 영역(또는 베젤 영역)에 배치된다. 센싱 라인들(SL)은 픽셀 어레이(AA)에 배치되어 픽셀 회로의 기준 전압 라인(REFL)에 연결되고, 센싱 라인들(SL)에서 픽셀 어레이(AA) 밖의 비표시 영역으로 연장된다.

모드 스위칭부(120)와 드라이브 IC(DIC) 사이의 비표시 영역 상에서, 게이트 전압 라인들(GVL1, GVL2), 센싱 라인(SL), 및 전원 라인(PL)이 데이터 인입 라인들(IDL)과 교차되는 방향의 배선들로 형성되어 데이터 인입 라인들(IDL)을 가로 지를 수 있다.

모드 스위칭부(120)는 데이터 인입 라인들(IDL)을 픽셀 어레이(AA)의 데이터 라인들(DL) 또는 센싱 라인들(SL)에 모드에 따라 선택적으로 연결하는 복수의 스위치 소자들을 포함한다. 모드 스위칭부(120)는 디스플레이 구동 모드에서 데이터 인입 라인들(IDL)을 픽셀 어레이(AA)의 데이터 라인들(DL)에 연결하여 드라이브 IC(DIC)로부터 출력되는 데이터 전압(Vdata)을 데이터 라인들(DL)에 공급한다. 모드 스위칭부(120)는 센싱 모드에서 데이터 인입 라인들(IDL)을 센싱 라인들(SL)에 연결하여 드라이브 IC(DIC)로부터 출력되는 센싱용 전압(Vdata)을 센싱 라인들(SL)에 공급한다.

드라이브 IC(DIC)의 채널들(CH1~CH3) 각각은 DAC, 센싱부(112), DAC와 출력 버퍼(AMP) 사이에 연결된 제1 스위치 소자(SW1), 센싱부(112)와 출력 버퍼(AMP) 사이에 연결된 제2 스위치 소자(SW2)를 포함한다.

타이밍 콘트롤러(130)는 드라이브 IC(DIC)의 스위치 소자들(SW1, SW2)을 제어하는 스위치 제어 신호들을 제어할 수 있다. 또한, 타이밍 콘트롤러(130)는 인에이블 신호(EN)를 이용하여 도 15에 도시된 스위치 소자(LSW)를 제어할 수 있다.

DAC는 디스플레이 구동 모드에서 픽셀 데이터를 감마 보상 전압(GMA)으로 변환하여 데이터 전압(Vdata)을 출력한다. DAC는 센싱 모드에서 센싱용 데이터를 감마 보상 전압(GMA) 중에서 특정 전압 레벨로 변환하여 센싱용 전압(Vs)을 출력한다. 여기서, 센싱용 데이터는 입력 영상의 픽셀 데이터(PDATA)와 무관한 별개의 디지털 신호로 타이밍 콘트롤러(130) 또는 드라이브 IC 내에서 발생될 수 있다. 센싱용 전압(Vs)의 전압 레벨을 결정하는 감마 보상 전압(GMA)의 특정 전압 레벨은 전원부(150)로부터 출력되는 감마 기준 전압 출력 단자들 중 어느 하나의 출력 단자로부터 출력되는 감마 기준 전압으로 설정될 수 있다.

제1 스위치 소자(SW1)는 디스플레이 구동 모드에서 턴-온되어 DAC로부터의 데이터 전압(Vdata)을 출력 버퍼(AMP)를 통해 데이터 인입 라인들(IDL)에 공급한다. 또한, 제1 스위치 소자(SW1)는 센싱 모드에서 설정된 센싱 라인 충전 기간 동안 턴-온되어 DAC로부터의 센싱용 전압(Vs)을 출력 버퍼(AMP)를 통해 데이터 인입 라인들(IDL)에 공급한다. 제1 스위치 소자(SW1)가 온(ON) 상태일 때, 모드 스위칭부(120)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 데이터 인입 라인들(IDL)을 픽셀 어레이(AA)의 데이터 라인들에 연결한다. 제2 스위치 소자(SW2)는 제1 스위치 소자(SW1)와 교번적으로 동작하여 제1 스위치 소자(SW1)가 온 상태일 때 턴-오프된다.

제2 스위치 소자(SW2)는 센싱 모드에서 설정된 센싱 라인 방전 기간에 턴-온되어 센싱 라인(SL)에 연결된 커패시터(C)로부터 방전되는 전압을 센싱부(112)에 공급한다. 제1 스위치 소자(SW2)는 디스플레이 구동 모드와 센싱 모드의 센싱 라인 충전 기간에 턴-오프된다.

도 14에 도시된 바와 같이, 센싱 모드에서 제2 ESD 소자(ESD1)를 통해 데이터 인입 라인(IDL)으로 누설 전류가 흐를 수 있다. 이 경우, 센싱부(112)에 입력되는 전압에 노이즈가 더해져 센싱부(112)의 ADC로부터 출력되는 센싱 데이터(SDATA)가 왜곡될 수 있다. 본 발명은 이러한 현상을 방지하기 위하여, 도 15에 도시된 바와 같이 제1 게이트 전압 라인들(GVL1) 중에서 센싱 경로와 분리된 라인에 스위치 소자(LSW)를 연결하고 이 스위치 소자(LSW)를 센싱 모드에서 턴-오프시켜 제1 ESD 소자(ESD1)를 통해 흐르는 누설 전류를 차단한다.

제1 및 제2 게이트 전압 라인들(GVL1, GVL2)은 게이트 구동부(140)의 제1 내지 제3 시프트 레지스터들(SR1~SR3) 각각에 연결될 수 있다. 센싱 모드에서 센싱 경로에 포함된 픽셀 회로의 스위치 소자는 제2 시프트 레지스터(SR2)로부터 출력되는 제2 스캔 펄스(SCAN2(N))에 의해 턴-온/오프된다. 따라서, 센싱 모드에서 제1 및 제2 시프트 레지스터(SR1, SR3)는 펄스를 출력할 필요가 없다. 본 발명은 제1 시프트 레지스터(SR1)에 연결된 제1 게이트 전압 라인(GVL1)에 인가되는 높은 전압 즉, 게이트 오프 전압(VGH)을 차단하여 제1 ESD 소자(ESD1)를 통해 흐르는 누설 전류를 방지할 수 있다.

스위치 소자(LSW)에 의해 차단되는 제1 게이트 전압 라인(GVL1)은 도 10에서 제1 시프트 레지스터(SR1)에 연결된 제1 게이트 전압 라인(GVL1)일 수 있다. 제1 시프트 레지스터(SR1)로부터 출력되는 제1 스캔 펄스(SCAN1(N))는 센싱 경로로부터 분리된 픽셀 회로의 스위치 소자들에 인가되기 때문에 센싱 경로와 센싱 데이터(SDATA)에 영향을 주지 않는다. 본 발명은 다른 실시예로, EM 신호(EM(N))를 출력하는 제3 시프트 레지스터(SR3)에 연결된 제1 게이트 전압 라인(GVL1)에 스위치 소자(LSW)를 연결하여 센싱 모드에서 제3 시프트 레지스터(SR3)에 연결된 제1 게이트 전압 라인(GVL1)에 인가되는 게이트 오프 전압(VGH)도 차단할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널과 회로 보드의 연결 구조를 보여 주는 도면이다.

도 16을 참조하면, 본 발명의 표시장치는 표시패널(PNL)에 연기적으로 연결된 COF(Chip on Film)과, 회로 보드들(SPCB, CPCB)를 포함한다. 회로 보드들(SPCB, CPCB)은 회로 소자들과 배선이 형성된 PCB(Printed Circuit Board)로 구현될 수 있다.

데이터 구동부(110)가 집적된 드라이브 IC(DIC)는 COF 상에 실장될 수 있다. COF의 입력 단자들은 소스 PCB(SPCB)에 연결되고, COF의 출력 패드들은 ACF(Anisotropic conductive film)을 사이에 두고 표시패널(PNL)의 데이터 패드들에 전기적으로 연결될 수 있다. 데이터 패드들은 데이터 인입 라인들(IDL)의 끝단에 형성되어 ACF와 COF의 출력 패드들을 통해 드라이브 IC(DIC)의 채널들 각각에 전기적으로 연결된다.

타이밍 콘트롤러(130), 전원부(150), 및 게이트 전압 스위칭부(160)는 콘트롤 PCB(CPCB) 상에 실장될 수 있다. 콘트롤 PCB(CPCB)는 가요성 회로 필름 예를 들어, FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 또는 FFC(Flexible Flat Cable)를 통해 소스 PCB(SPCB)에 연결될 수 있다.

게이트 전압 스위칭부(160)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 디스플레이 구동 모드에서 제1 시프트 레지스터(SR1)에 연결된 제1 게이트 전압 라인(GVL1)에 전원부(150)로부터의 게이트 오프 전압(VGH)을 공급한다. 반면에, 게이트 전압 스위칭부(160)는 센싱 모드에서 제1 시프트 레지스터(SR1)에 연결된 제1 게이트 전압 라인(GVL1)과 전원부(150) 사이의 연결된 스위치 소자(LSW)를 턴-오프시켜 제1 게이트 전압 라인(GVL1)에 인가되는 게이트 오프 전압을 차단한다.

다른 실시예로, 게이트 전압 스위칭부(160)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 센싱 모드에서 제1 및 제3 시프트 레지스터들(SR1, SR3) 각각에 연결된 제1 게이트 전압 라인들(GVL1)과 전원부(150) 사이의 연결된 스위치 소자(LSW)를 턴-오프시켜 그 제1 게이트 전압 라인들(GVL1)에 인가되는 게이트 오프 전압을 차단할 수 있다.

도 17 및 도 18은 타이밍 콘트롤러(130), 전원부(150), 및 게이트 전압 스위칭부(160)의 연결 관계를 보여 주는 도면들이다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 게이트 전압 스위칭부(160)는 제1 시프트 레지스터(SR1)에 연결된 제1 게이트 전압 라인(GVL1_SR1)에 연결될 수 있다. 또한, 게이트 전압 스위칭부(160)는 타이밍 콘트롤러(130)의 인에이블 신호 출력 단자와 전원부(150)의 게이트 오프 전압(VGH)의 출력 단자에 연결될 수 있다.

게이트 전압 스위칭부(160)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터의 인에이블 신호(EN)의 제1 로직 레벨(Low 또는 High)에 응답하여 도 15에 도시된 스위치 소자(LSW)를 턴-오프시켜 센싱 모드에서 제1 게이트 전압 라인(GVL1_SR1)에 인가되는 게이트 오프 전압(VGH)을 차단할 수 있다. 게이트 전압 스위칭부(160)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터의 인에이블 신호(EN)의 제2 로직 레벨(High 또는 Low)에 응답하여 도 15에 도시된 스위치 소자(LSW)를 턴-온시켜 디스플레이 구동 모드에서 전원부(150)로부터의 게이트 오프 전압(VGH)을 제1 게이트 전압 라인(GVL1_SR1)에 공급할 수 있다.

다른 실시예로, 게이트 전압 스위칭부(160)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 제3 시프트 레지스터(SR3)의 제1 게이트 전압 라인(GVL1_SR3)에 인가되는 게이트 오프 전압을 센싱 모드에서 차단할 수 있다.

본 발명은 타이밍 콘트롤러(130)의 인에이블 신호 출력 단자와 게이트 전압 스위칭부(160) 사이에 연결된 인버터(inverter)(132)를 더 포함할 수 있다. 인버터(132)는 인에이블 신호(EN)를 반전시켜 게이트 전압 스위칭부(160)에 전달할 수 있다. 이 경우, 게이트 전압 스위칭부(160)에 반전된 인에이블 신호(/EN)가 인가된다.

도 19a 내지 도 19c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 인에이블 신호와 제1 게이트 전압 라인의 전압을 보여 주는 파형도들이다.

전술한 바와 같이, 게이트 구동부(140)는 제1 스캔 펄스(SCAN1(N))를 출력하는 제1 시프트 레지스터(SR1), 제2 스캔 펄스(SCAN2(N))를 출력하는 제2 시프트 레지스터(SR2), 및 EM 신호(EM(N))의 펄스를 출력하는 제3 시프트 레지스터를 포함할 수 있다. 시프트 레지스터들(SR1~SR3) 각각에 제1 및 제2 게이트 전압 라인들(GVL1, GVL2)가 연결된다.

도 19a에 도시된 바와 같이, 게이트 전압 스위칭부(160)는 제1 시프트 레지스터(SR1)에 연결된 제1 게이트 전압 라인(GVL1_SR1)에 인가되는 게이트 오프 전압(VGH)을 센싱 모드(SENSE)에서 차단할 수 있다. 이 때, 제1 게이트 전압 라인(GVL1_SR1)은 플로팅(floating) 상태가 된다.

도 19b에 도시된 바와 같이, 게이트 전압 스위칭부(160)는 제3 시프트 레지스터(SR3)에 연결된 제1 게이트 전압 라인(GVL1_SR3)에 인가되는 게이트 오프 전압(VGH)을 센싱 모드(SENSE)에서 차단할 수 있다. 이 때, 제1 게이트 전압 라인(GVL1_SR3)은 플로팅 상태가 된다.

도 19c에 도시된 바와 같이, 게이트 전압 스위칭부(160)는 제1 및 제3 시프트 레지스터(SR1, SR3)에 연결된 제1 게이트 전압 라인(GVL1_SR3)에 인가되는 게이트 오프 전압(VGH)을 센싱 모드(SENSE)에서 차단할 수 있다. 이 때, 제1 및 제3 시프트 레지스터(SR1, SR3).에 연결된 제1 게이트 전압 라인들(GVL1_SR1, GVL1_SR3)은 플로팅 상태가 된다.

이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 명세서의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리범위는 명세서의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 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. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 표시패널 101 : 서브 픽셀(픽셀 회로)
110 : 데이터 구동부 120 : 모드 스위칭부
130 : 타이밍 콘트롤러 140, 141, 142: 게이트 구동부
150: 전원부 160: 게이트 전압 스위칭부
DIS: 디스플레이 구동 모드 SENSE: 센싱 모드
IDL, DL: 데이터 라인 GL1, GL2, GL3: 게이트 라인
REFL: 기준 전압 라인 GVL1: 제1 게이트 전압 라인
GVL2: 제2 게이트 전압 라인 SL: 센싱 라인
SR1, SR2, SR3: 시프트 레지스터
LSW: 게이트 전압 스위칭부의 스위치 소자

Claims

발광 소자를 포함한 복수의 픽셀 회로들;
상기 픽셀 회로들에 연결된 센싱 라인;
상기 픽셀 회로들에 연결된 복수의 제1 게이트 라인들;
상기 픽셀 회로들에 연결된 복수의 제2 게이트 라인들;
상기 제1 게이트 라인들에 제1 게이트 전압과 제2 게이트 전압 사이에서 스윙하는 제1 게이트 신호를 공급하는 제1 시프트 레지스터;
상기 제2 게이트 라인들에 상기 제1 게이트 전압과 상기 제2 게이트 전압 사이에서 스윙하는 제2 게이트 신호를 공급하는 제2 시프트 레지스터;
상기 제1 및 제2 시프트 레지스터들의 동작 타이밍을 제어하는 게이트 타이밍 제어 신호를 발생하고, 디스플레이 구동 모드와 센싱 모드에서 서로 다른 로직 레벨을 갖는 인에이블 신호를 발생하는 타이밍 콘트롤러;
상기 게이트 온 전압과 상기 게이트 오프 전압을 발생하는 전원부; 및
상기 인에이블 신호에 응답하여 상기 디스플레이 구동 모드에서 상기 시프트 레지스터에 상기 제1 게이트 전압을 공급하고, 센싱 모드에서 상기 제1 시프트 레지스터에 인가되는 상기 제1 게이트 전압을 차단하는 게이트 전압 스위칭부를 포함하는 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 게이트 전압은 상기 제2 게이트 전압 보다 높은 전압이인 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 시프트 레지스터들 각각에 상기 제1 게이트 전압이 인가되는 제1 게이트 전압 라인과, 상기 제2 게이트 전압이 인가되는 제2 게이트 전압 라인이 연결되고,
상기 게이트 전압 스위칭부는,
상기 제1 시프트 레지스터에 연결된 상기 제1 게이트 전압 라인에 연결된 스위치 소자를 포함하고,
상기 스위치 소자는,
상기 인에이블 신호에 응답하여 상기 센싱 모드에서 턴-오프되는 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 인에이블 신호를 반전시켜 상기 게이트 전압 스위칭부에 전달하는 인버터를 더 포함하고,
상기 게이트 전압 스위칭부는,
상기 제1 시프트 레지스터에 연결된 상기 제1 게이트 전압 라인에 연결된 스위치 소자를 포함하고,
상기 스위치 소자는,
반전된 상기 인에이블 신호에 응답하여 상기 센싱 모드에서 턴-오프되는 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 디스플레이 구동 모드에서,
상기 제1 게이트 라인들에 상기 제1 게이트 신호의 펄스가 인가되고, 상기 제2 게이트 라인들에 상기 제2 게이트 신호의 펄스가 인가되고,
상기 센싱 모드에서,
상기 제2 게이트 라인들에 상기 제2 게이트 신호의 펄스가 인가되고, 상기 제1 게이트 라인들에 상기 제1 게이트 신호의 펄스가 인가되지 않는 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 픽셀 회로들에 연결된 복수의 제3 게이트 라인들; 및
상기 제3 게이트 라인들에 상기 제1 게이트 전압과 상기 제2 게이트 전압 사이에서 스윙하는 제3 게이트 신호를 공급하는 제3 시프트 레지스터를 더 포함하고,
상기 제3 시프트 레지스터에 상기 제1 게이트 전압이 인가되는 제1 게이트 전압 라인과, 상기 제2 게이트 전압이 인가되는 제2 게이트 전압 라인이 연결되고,
상기 게이트 전압 스위칭부는,
상기 인에이블 신호에 응답하여 상기 디스플레이 구동 모드에서 상기 제3 시프트 레지스터에 상기 제1 게이트 전압을 공급하고, 센싱 모드에서 상기 제3 시프트 레지스터에 인가되는 상기 제1 게이트 전압을 차단하는 표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 디스플레이 구동 모드에서,
상기 제3 게이트 라인들에 상기 제3 게이트 신호의 펄스가 인가되고,
상기 센싱 모드에서,
상기 제3 게이트 라인들에 상기 제3 게이트 신호의 펄스가 인가되지 않는 표시장치.
제 3 항에 있어서,
데이터 전압이 인가되는 복수의 데이터 라인들;
복수의 채널들을 포함하고 상기 채널들 각각에서 입력 영상의 픽셀 데이터를 감마 보상 전압으로 변환하여 상기 데이터 전압을 출력하고, 상기 센싱 라인의 전압을 샘플링하여 센싱 데이터로 변환하는 데이터 구동부;
상기 데이터 구동부의 채널들에 각각 연결된 복수의 데이터 인입 라인들; 및
상기 디스플레이 구동 모드에서 상기 데이터 인입 라인들을 상기 데이터 인입 라인들에 연결하고, 상기 센싱 모드에서 상기 데이터 인입 라인들을 상기 센싱 라인들에 연결하는 모드 스위칭부를 더 포함하는 표시장치.
제 8 항에 있어서,
상기 디스플레이 구동 모드에서 상기 픽셀 회로에 기준 전압을 공급하는 기준 전압 라인; 및
상기 센싱 라인에 연결되어 상기 센싱 모드에서 센싱용 전압을 충전하는 커패시터를 더 포함하고,
상기 센싱 라인이 상기 기준 전압 라인에 연결되는 표시장치.
제 9 항에 있어서,
상기 데이터 구동부의 채널들 각각은,
상기 디스플레이 구동 모드에서 상기 데이터 전압을 출력하고, 상기 센싱 모드에서 상기 센싱용 전압을 출력하는 디지털 아날로그 변환기; 및
상기 센싱 모드에서 상기 센싱 라인에 연결된 커패시터로부터 방전되는 전압을 샘플링하고 디지털 신호로 변환하여 상기 센싱 데이터를 출력하는 센싱부를 포함하는 표시장치.
데이터 라인, 게이트 라인, 및 센싱 라인에 연결된 서브 픽셀;
디스플레이 구동 모드에서 픽셀 데이터의 데이터 전압을 출력하고, 센싱 모드에서 센싱용 전압을 출력하고 상기 센싱 라인의 전압을 센싱 데이터로 변환하여 출력하는 데이터 구동부;
상기 디스플레이 구동 모드에서 상기 데이터 전압을 상기 데이터 라인들에 공급하고, 상기 센싱 모드에서 상기 센싱 라인에 상기 센싱용 전압을 공급하는 모드 스위칭부;
게이트 전압 라인들에 연결되어 전압 레벨이 다른 게이트 전압들을 공급 받아 상기 게이트 라인들에 게이트 신호를 공급하는 게이트 구동부;
상기 디스플레이 구동 모드와 상기 센싱 모드를 정의하는 인에이블 신호를 발생하고, 상기 센싱 모드에서 상기 센싱 데이터를 바탕으로 상기 픽셀 데이터를 변조하여 상기 서브 픽셀의 열화 데이터를 보상하는 타이밍 콘트롤러; 및
상기 인에이블 신호에 응답하여 상기 센싱 모드에서 상기 게이트 구동부에 연결된 게이트 전압 라인들 중에서 상기 센싱 라인으로부터 분리된 적어도 하나의 게이트 전압 라인에 인가되는 게이트 전압을 차단하는 게이트 전압 차단부를 포함하는 표시장치.
제 11 항에 있어서,
상기 서브 픽셀은 픽셀 회로를 포함하고,
상기 픽셀 회로는,
제1 노드와 제2 노드 사이에 연결된 제1 커패시터;
상기 제2 노드에 연결된 게이트 전극, 픽셀 구동 전압이 인가되는 전원 라인에 연결된 제1 전극, 및 제3 노드에 연결된 제2 전극을 포함한 구동 소자;
제4 노드에 연결된 애노드 전극과, 저전위 전압이 인가되는 캐소드 전극을 포함한 발광 소자;
제1 스캔 펄스가 인가되는 제1 게이트 라인에 연결된 게이트 전극, 상기 데이터 라인에 연결된 제1 전극, 및 상기 제1 노드에 연결된 제2 전극을 포함한 제1 스위치 소자;
제2 스캔 펄스가 인가되는 제2 게이트 라인에 연결된 게이트 전극, 상기 제2 노드에 연결된 제1 전극, 및 상기 제3 노드에 연결된 제2 전극을 포함한 제2 스위치 소자;
제3 스위치 소자는 EM 신호의 펄스가 인가되는 제3 게이트 라인에 연결된 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결된 제1 전극, 및 소정의 기준 전압이 인가되는 기준 전압 라인에 연결된 제2 전극을 포함한 제3 스위치 소자;
제3 게이트 라인에 연결된 게이트 전극, 상기 제3 노드에 연결된 제1 전극, 및 상기 제4 노드에 연결된 제2 전극을 포함한 제4 스위치 소자; 및
상기 제2 게이트 라인에 연결된 게이트 전극, 상기 기준 전압 라인에 연결된 제1 전극, 및 상기 제4 노드에 연결된 제2 전극을 포함한 제5 스위치 소자를 포함하고,
상기 센싱 라인이 상기 기준 전압 라인에 연결되는 표시장치.
제 12 항에 있어서,
상기 디스플레이 구동 모드에서 상기 서브 픽셀의 구동 기간은
초기화 단계, 샘플링 단계, 및 발광 단계를 포함하고,
상기 초기화 단계에서, 상기 제2 내지 제5 스위치 소자들가 턴-온되고,
상기 샘플링 단계에서, 제1, 제2 및 제5 스위치 소자들과 상기 구동 소자가 턴-온되고,
상기 발광 단계에서, 상기 제3 및 제4 스위치 소자들과 상기 구동 소자가 턴-온되는 표시장치.
제 13 항에 있어서,
상기 센싱 모드에서, 상기 제2 및 제5 스위치 소자들이 턴-온되는 표시장치.
제 14 항에 있어서,
상기 센싱 모드에서,
상기 제1 스캔 펄스와 상기 제2 스캔 펄스 중에서 상기 제2 스캔 펄스만 상기 게이트 구동부로부터 출력되는 표시장치.
제 15 항에 있어서,
상기 센싱 모드에서,
상기 EM 신호의 펄스가 발생되지 않는 표시장치.
제 11 항에 있어서,
상기 게이트 전압 라인들 중 적어도 하나에 연결된 정전기 방전 소자를 더 포함하는 포함하는 표시장치.
데이터 라인, 게이트 라인 및 센싱 라인에 연결된 서브 픽셀, 디스플레이 구동 모드에서 픽셀 데이터의 데이터 전압을 출력하고 센싱 모드에서 센싱용 전압을 출력하고 상기 센싱 라인의 전압을 센싱 데이터로 변환하여 출력하는 데이터 구동부, 및 게이트 전압 라인들에 연결되어 전압 레벨이 다른 게이트 전압들을 공급 받아 상기 게이트 라인들에 게이트 신호를 공급하는 게이트 구동부를 포함하는 표시장치의 픽셀 센싱 방법에 있어서,
상기 센싱 모드에서 상기 게이트 구동부에 연결된 게이트 전압 라인들 중에서 상기 센싱 라인으로부터 분리된 적어도 하나의 게이트 전압 라인에 인가되는 게이트 전압을 차단하는 단계; 및
상기 센싱 모드에서 상기 센싱 라인에 상기 센싱용 전압을 공급하고 상기 센싱 라인으로부터 방전되는 전압을 샘플링하여 디지털 신호로 변환하여 센싱 데이터를 발생하는 단계를 포함하는 표시장치의 픽셀 센싱 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 센싱 모드에서 상기 센싱 데이터를 바탕으로 상기 픽셀 데이터를 변조하여 상기 서브 픽셀의 열화 데이터를 보상하는 단계를 더 포함하는 표시장치의 픽셀 센싱 방법.