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WO2021210893A1 - 디스플레이 모듈 및 디스플레이 모듈의 구동 방법 - Google Patents

디스플레이 모듈 및 디스플레이 모듈의 구동 방법 Download PDF

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Publication number
WO2021210893A1
WO2021210893A1 PCT/KR2021/004650 KR2021004650W WO2021210893A1 WO 2021210893 A1 WO2021210893 A1 WO 2021210893A1 KR 2021004650 W KR2021004650 W KR 2021004650W WO 2021210893 A1 WO2021210893 A1 WO 2021210893A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
driving transistor
depletion
display module
pwm
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/004650
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김진호
김용상
신상민
오동건
오종수
Original Assignee
삼성전자주식회사
성균관대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사, 성균관대학교 산학협력단 filed Critical 삼성전자주식회사
Publication of WO2021210893A1 publication Critical patent/WO2021210893A1/ko
Priority to US17/957,824 priority Critical patent/US20230024912A1/en

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Definitions

  • the present disclosure relates to a display module and a method of driving a display module, and more particularly, to a display module in which a light emitting element constitutes a pixel, and a method of driving the display module.
  • a display panel eg, an LED display panel
  • an inorganic light emitting device such as a red (R) LED (Light Emitting Diode), a green (G) LED, and a blue (B) LED constitutes each sub-pixel
  • R red
  • G green
  • B blue
  • PM Passive Matrix
  • each sub-pixel is driven to drive the inorganic light emitting device and the inorganic light emitting device in a specific method (eg, PAM (Pulse Amplitude Modulation) method and/or PWM (Pusle Width Modulation) method).
  • a specific method eg, PAM (Pulse Amplitude Modulation) method and/or PWM (Pusle Width Modulation) method.
  • PAM Pulse Amplitude Modulation
  • PWM Pulsle Width Modulation
  • An object of the present disclosure is to provide a display module that provides improved color reproducibility through an inorganic light emitting device with respect to an input image signal and a method for controlling the display module.
  • Another object of the present disclosure is to provide a display module including a pixel circuit capable of driving an inorganic light emitting device more efficiently and stably, and a method of driving the display module.
  • a plurality of pixels each including a plurality of sub-pixels of different colors are arranged in a matrix form, and each of the plurality of sub-pixels is , an inorganic light emitting device, a constant current generator providing a constant current to the inorganic light emitting device, and a first depletion type driving transistor, and applied to a gate terminal of the first depletion type driving transistor, PWM (Pulse Width) and a PWM circuit for controlling a time for the constant current to flow through the inorganic light emitting device based on a data voltage and a threshold voltage of the first depletion type driving transistor.
  • PWM Pulse Width
  • the threshold voltage of the first depletion-type driving transistor may be obtained while the first depletion-type driving transistor operates as a source follower.
  • the first depletion type driving transistor operates as the source follower while a DC voltage is applied to the drain terminal, and the voltage of the source terminal of the first depletion type driving transistor is the voltage of the first depletion type driving transistor.
  • a reference voltage is applied to the gate terminal of the first depletion type driving transistor while operating as a source follower, it may become a first voltage based on the reference voltage and a threshold voltage of the first depletion type driving transistor.
  • the PWM circuit includes a first capacitor including one end connected to a gate terminal of the first depletion type driving transistor and the other end to which the PWM data voltage is applied after the first voltage is applied, When the PWM data voltage is applied to the other end of the first capacitor, the voltage of the gate terminal of the first depletion type driving transistor is at the reference voltage, the PWM data voltage and the threshold voltage of the first depletion type driving transistor. based on the second voltage.
  • the second voltage applied to the gate terminal of the first depletion-type driving transistor is changed according to a linearly changing sweep voltage applied through the other end of the first capacitor.
  • the constant current source may be controlled to stop the constant current flowing through the inorganic light emitting device.
  • the constant current source includes a second depletion driving transistor, and a pulse amplitude modulation (PAM) data voltage applied to a gate terminal of the second depletion driving transistor and a threshold voltage of the second depletion driving transistor It may be a PAM circuit that controls the magnitude of the constant current based on .
  • PAM pulse amplitude modulation
  • the threshold voltage of the second depletion type driving transistor may be obtained at the source terminal of the second depletion type driving transistor while the second depletion type driving transistor operates as a source follower.
  • the second depletion type driving transistor operates as the source follower while a DC voltage is applied to the drain terminal, and the voltage of the source terminal of the second depletion type driving transistor is determined by the second depletion type driving transistor.
  • a reference voltage is applied to the gate terminal of the second depletion type driving transistor while operating as a source follower, it may become a third voltage based on the reference voltage and a threshold voltage of the second depletion type driving transistor.
  • the constant current source includes a second capacitor including one end connected to the gate terminal of the second depletion driving transistor and the other end to which the PAM data voltage is applied after the third voltage is applied,
  • the voltage of the gate terminal of the second depletion type driving transistor is at the reference voltage, the PAM data voltage and the threshold voltage of the second depletion type driving transistor. based on the fourth voltage.
  • the fourth voltage is changed according to a sweep voltage that is linearly changed in which a gate terminal voltage of the first depletion type driving transistor is applied to the PWM circuit, so that a gate terminal and a source terminal of the first depletion type driving transistor are changed.
  • the voltage may be maintained at the gate terminal of the second depletion type driving transistor until the voltage therebetween becomes the threshold voltage of the first depletion type driving transistor.
  • the constant current source and the PWM circuit may be formed on an oxide TFT layer on a substrate, and the inorganic light emitting device may be mounted on the TFT layer to be electrically connected to the constant current source and the PWM circuit.
  • the PWM data voltage is sequentially applied line by line to the plurality of pixels arranged in the matrix form, and the PAM data voltage is applied to the plurality of pixels arranged in the matrix form at once ( at once) can be authorized.
  • the display module may be divided into a plurality of regions, and the constant current source may receive the PAM data voltage for each of the plurality of regions.
  • the display module is one display module included in a display panel composed of a plurality of display modules, and a PAM data voltage applied to a first display module among the plurality of display modules and a PAM applied to a second display module
  • the data voltages may be different.
  • the plurality of sub-pixels may include an R sub-pixel including a red (R) inorganic light-emitting device, a G sub-pixel including a green (G) inorganic light-emitting device, and a blue (B) inorganic light-emitting device.
  • R red
  • G green
  • B blue
  • a plurality of pixels each including a plurality of sub-pixels of different colors are arranged in a matrix form, and the plurality of sub-pixels are arranged in a matrix form.
  • Each pixel includes an inorganic light emitting device, a constant current generator providing a constant current to the inorganic light emitting device, and a PWM (Pulse Width Modulation) circuit including a depletion-type driving transistor, the driving method comprising: obtaining a threshold voltage of the depletion-type driving transistor; applying a PWM data voltage compensated based on the obtained threshold voltage to a gate terminal of the depletion-type driving transistor; and based on the compensated PWM data voltage, the and controlling a time for which a constant current flows through the inorganic light emitting device.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the threshold voltage of the driving transistor included in the pixel circuit may be efficiently and stably compensated.
  • the inorganic light emitting device constituting the display module it is possible to correct the unevenness or color of the inorganic light emitting device constituting the display module, and even when a large-area display panel is formed by combining a plurality of display modules, the difference in luminance or color between each display module can be corrected. have.
  • 1 is a graph showing the wavelength change according to the magnitude of the driving current flowing through a blue LED, a green LED, and a red LED;
  • 2A is a view for explaining a pixel structure of a display module according to an embodiment of the present disclosure
  • 2B is a diagram illustrating a structure of a sub-pixel within one pixel according to another embodiment of the present disclosure
  • FIG. 3 is a block diagram of a sub-pixel according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a sub-pixel according to an embodiment of the present disclosure.
  • 5A is a diagram for explaining the operation of an internal compensation circuit
  • Figure 5b is a diagram for explaining the operation of the internal compensation circuit
  • Figure 5c is a diagram for explaining the operation of the internal compensation circuit
  • FIG. 6 is a block diagram of a sub-pixel according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a detailed circuit diagram of the sub-pixel shown in FIG. 6;
  • FIG. 8 is a timing diagram of various signals for driving the sub-pixel circuit shown in FIG. 7;
  • 9A is a view for explaining a specific operation of the sub-pixel circuit shown in FIG. 7;
  • 9B is a diagram for explaining a specific operation of the sub-pixel circuit shown in FIG. 7;
  • 9C is a diagram for explaining a specific operation of the sub-pixel circuit shown in FIG. 7;
  • 9D is a diagram for explaining a specific operation of the sub-pixel circuit shown in FIG. 7;
  • 9E is a diagram for explaining a specific operation of the sub-pixel circuit shown in FIG. 7;
  • 9F is a diagram for explaining a specific operation of the sub-pixel circuit shown in FIG. 7;
  • 10A is a simulation waveform according to a change in threshold voltage of a driving transistor included in a PWM circuit according to an embodiment of the present disclosure
  • 10B is a simulation waveform according to a change in threshold voltage of a driving transistor included in a constant current source according to an embodiment of the present disclosure
  • 11 is a graph showing gate voltages of driving transistors according to various gray levels
  • FIG. 12 is a block diagram of a display device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13A is a view illustrating a display panel including a plurality of display modules according to an embodiment of the present disclosure
  • 13B is a diagram for explaining application of PAM data voltages for each region in a display module according to another embodiment of the present disclosure
  • FIG. 14A is a cross-sectional view of a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • 14B is a cross-sectional view of a display module according to another embodiment of the present disclosure.
  • TFT layer 15 is a plan view of a TFT layer according to an embodiment of the present disclosure.
  • 16 is a flowchart illustrating a method of driving a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • a component eg, a first component
  • another component eg, a second component
  • the certain element may be directly connected to the other element or may be connected through another element (eg, a third element).
  • the display module 1000 may include a plurality of pixels 10 disposed or arranged in a matrix form.
  • each pixel 10 may include a plurality of sub-pixels 10 - 1 to 10 - 3 of different colors.
  • one pixel 10 included in the display module 1000 includes a red (R) sub-pixel 10-1, a green (G) sub-pixel 10-2, and a blue (B) sub-pixel ( 10-3) may include three types of sub-pixels. That is, one set of R, G, and B sub-pixels may constitute one unit pixel of the display module 1000 .
  • one pixel area 20 in the display module 1000 includes the area occupied by the pixel 10 and the remaining area 11 around it.
  • the area occupied by the pixel 10 may include R, G, and B sub-pixels 10 - 1 to 10 - 3 .
  • each of the R, G, and B sub-pixels 10-1, 10-2, and 10-3 is a constant current source providing a constant current of a constant amplitude to an inorganic light-emitting device and an inorganic light-emitting device having a color corresponding to each sub-pixel.
  • a pulse width modulation (PWM) circuit for controlling the time when a constant current flows through the inorganic light emitting device.
  • various circuits for driving sub-pixel circuits included in the display module 1000 may be included in the remaining area 11 around the display module 1000 , which will be described in detail later. .
  • FIG. 2B is a diagram illustrating a structure of a sub-pixel within one pixel according to another embodiment of the present disclosure. Referring to FIG. 2A , it can be seen that the sub-pixels 10-1 to 10-3 in one pixel 10 are arranged in an L-shape inverted left and right.
  • the embodiment is not limited thereto, and as shown in FIG. 2B , the R, G, and B sub-pixels 10-1 to 10-3 may be arranged in a line inside the pixel 10'.
  • the arrangement of such sub-pixels is only an example, and the plurality of sub-pixels may be arranged in various forms in each pixel according to embodiments.
  • the pixel is composed of three types of sub-pixels, but the present invention is not limited thereto.
  • a pixel may be implemented as four types of sub-pixels such as R, G, B, and W (white), and it goes without saying that a different number of sub-pixels may constitute one pixel according to an embodiment.
  • R, G, B, and W white
  • a different number of sub-pixels may constitute one pixel according to an embodiment.
  • a case in which the pixel 10 is composed of three types of sub-pixels such as R, G, and B will be described as an example.
  • the sub-pixel includes an inorganic light emitting device 110 , a constant current source 120 , and a PWM circuit 130 .
  • the constant current source 120 and the PWM circuit 130 constitute a pixel circuit for driving the inorganic light emitting device 110 .
  • the inorganic light emitting device 120 may emit light with different luminance according to an amplitude or a pulse width of a driving current provided from the constant current source 120 .
  • the pulse width of the driving current is the time during which the driving current provided by the constant current source 120 flows through the inorganic light emitting device 110 , and is the duty ratio of the driving current or the driving time of the driving current. may be expressed.
  • the inorganic light emitting device 110 may emit light with high luminance as the amplitude of the driving current increases, and may emit light with high luminance as the pulse width is longer (ie, the higher the duty ratio or the longer the driving time).
  • the present invention is not limited thereto.
  • the inorganic light emitting device 110 constitutes the sub-pixels 10 - 1 to 10 - 3 of the display module 1000 , and there may be a plurality of types according to the color of the emitted light.
  • the inorganic light emitting device 110 includes a red (R) inorganic light emitting device that emits red light, a green (G) inorganic light emitting device that emits green light, and a blue (R) inorganic light emitting device that emits blue light.
  • R red
  • G green
  • R blue
  • the type of sub-pixel included in the display module 1000 may be determined according to the color of the inorganic light emitting device 110 . That is, the R inorganic light emitting device constitutes the R sub-pixel 10-1, the G inorganic light emitting device constitutes the G sub-pixel 10-2, and the B inorganic light emitting device constitutes the B sub-pixel 10-3. can
  • the inorganic light emitting device 110 may be an inorganic light emitting device manufactured using an inorganic material, which is different from an organic light emitting diode (OLED) manufactured using an organic material.
  • LED means an inorganic light emitting device that is distinguished from OLED.
  • the inorganic light emitting device 110 may be a micro LED (Light Emitting Diode) (u-LED).
  • Micro LED refers to an ultra-small inorganic light emitting device with a size of less than 100 micrometers ( ⁇ m) that emits light by itself.
  • the constant current source 120 provides a constant current to the inorganic light emitting device 110 .
  • a constant current is a current with a constant amplitude.
  • the inorganic light emitting device 110 emits light while a constant current flows through the inorganic light emitting device 110 . Accordingly, the constant current flowing through the inorganic light emitting device 110 becomes a driving current for driving the inorganic light emitting device 110 .
  • the constant current source 120 may be implemented as a PAM circuit.
  • the PAM circuit may drive the inorganic light emitting device 110 in a PAM driving method.
  • the PAM driving method is a driving method for expressing grayscale by controlling the amplitude of a driving current flowing through the inorganic light emitting device 110 .
  • the PAM circuit may provide a driving current having an amplitude corresponding to the applied PAM data voltage to the inorganic light emitting device 110 .
  • the constant current source 120 may be implemented using the PAM circuit by applying the PAM data voltage of a certain magnitude to the PAM circuit.
  • the constant current source 120 is implemented as a PAM circuit
  • the embodiment is not limited thereto, and anything capable of providing a constant current to the inorganic light emitting device 110 may be the constant current source 120 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the PWM circuit 130 may drive the inorganic light emitting device 110 in a PWM driving method.
  • the PWM driving method is a driving method for expressing grayscale based on the time when the inorganic light emitting device 110 emits light. Since the inorganic light emitting device 110 emits light only during a time when a constant current flows through the inorganic light emitting device 110 , the PWM circuit 130 may control the pulse width of the driving current to PWM drive the inorganic light emitting device 110 .
  • the PWM circuit 130 may control the pulse width of the driving current by controlling the duration time during which the constant current provided by the constant current source 120 flows through the inorganic light emitting device 110 .
  • the PWM circuit 130 may control the constant current source 120 so that a constant current flows through the inorganic light emitting device 110 only for a time corresponding to the applied PWM data voltage.
  • FIG. 4 is a configuration diagram illustrating the sub-pixel 100 of FIG. 3 in more detail.
  • the constant current source 120 includes a driving transistor 121 , and may provide a driving current Id to the inorganic light emitting device 110 through the turned on driving transistor 121 .
  • the PWM circuit 130 includes a driving transistor 131 and an internal compensation circuit 30 for compensating the threshold voltage of the driving transistor 131 , and the driving provided by the constant current source 120 to the inorganic light emitting device 110 .
  • the pulse width of the current Id can be controlled.
  • the driving transistor 131 of the PWM circuit 130 turns - it comes on Accordingly, the driving transistor 121 of the constant current source 120 is turned off, and the driving current Id no longer flows through the inorganic light emitting device 110 . In this way, the pulse width of the driving current Id may be controlled.
  • the threshold voltage of the driving transistor 131 may be a problem.
  • a plurality of sub-pixels exist in the display module 1000 , and a corresponding driving transistor 131 is present in each sub-pixel, respectively.
  • transistors manufactured under the same conditions should have the same threshold voltage, but in actual transistors, a difference in threshold voltage may occur even if the transistors are manufactured under the same conditions, and the driving transistors 131 included in the display module 1000 also have the same threshold voltage. am.
  • the threshold voltages of the driving transistors 131 included in the display module 1000 are different from each other, even if the same PWM data voltage is applied to the PWM circuit 130 of each sub-pixel, the difference in the threshold voltages is different from each other.
  • a driving current having a pulse width is provided to each inorganic light emitting device 110 , which causes a decrease in color reproducibility of the display module 1000 .
  • the threshold voltage of the driving transistors 131 included in the display module 1000 needs to be compensated.
  • the internal compensation circuit 30 is configured to compensate the threshold voltage of the driving transistor 131 .
  • the PWM circuit 130 obtains the threshold voltage of the driving transistor 131 through the operation of the internal compensation circuit 30 , and then when the PWM data voltage is applied, the obtained threshold voltage of the driving transistor 131 and By applying a voltage based on the PWM data voltage to the gate terminal A of the driving transistor 131 , the threshold voltage of the driving transistor 131 may be compensated.
  • the PWM circuit 130 provides a driving current Id having a pulse width corresponding to the magnitude of the applied PWM data voltage to the inorganic light emitting device 110 irrespective of the threshold voltage of the driving transistor 131 . be able to do
  • the term "internal compensation” indicates that the threshold voltage of the driving transistor 131 is compensated by itself inside the PWM circuit 130 during the operation of the PWM circuit 130, and this internal compensation method is the PWM circuit ( 130) It is distinguished from an external compensation method in which the threshold voltage of the driving transistor 131 is compensated by externally correcting the PWM data voltage itself.
  • the driving transistor 131 of the PWM circuit 130 shown in FIG. 4 may be an N-type depletion transistor.
  • a depletion type transistor is a transistor in which a channel is previously formed between a drain and a source through doping treatment during a manufacturing process.
  • the N-type depletion transistor has a negative threshold voltage, and is turned off only when a negative voltage greater than or equal to the threshold voltage is applied between the gate terminal and the source terminal.
  • the P-type depletion transistor has a positive threshold voltage, and the transistor is turned off only when a positive voltage equal to or greater than the threshold voltage is applied between the gate terminal and the source terminal.
  • the constant current source 120 in a state in which a voltage based on the threshold voltage and PWM data voltage of the driving transistor 131 is applied to the gate terminal A of the driving transistor 131 , the constant current source 120 generates a driving current having a constant amplitude.
  • (Id) is provided to the inorganic light emitting device 110 , the inorganic light emitting device 110 starts to emit light.
  • the PWM data voltage may be a voltage between -15 [V] and -20 [V], but is not limited thereto.
  • the driving transistor 131 is in an off state.
  • a linearly varying sweep voltage is applied to the PWM circuit 130 .
  • the driving transistor 131 in the off state maintains the off state until the voltage of the gate terminal A increases linearly according to the sweep voltage to reach the threshold voltage of the driving transistor 131 .
  • the driving transistor 131 is turned on, and a low voltage is applied to the constant current source ( 120 of the driving transistor 121 is applied to the gate terminal (C).
  • the driving transistor 121 of the constant current source 120 may be designed to be turned off when a low voltage is applied to the gate terminal C. Accordingly, when the low voltage is applied to the gate terminal of the driving transistor 121 , the driving transistor 121 is turned off, the driving current Id no longer flows through the inorganic light emitting device 110 , and the inorganic light emitting device 110 is stop emitting light.
  • the PWM circuit 130 may control the pulse width of the driving current by controlling the voltage of the gate terminal C of the driving transistor 121 of the constant current source 120 . At this time, since the threshold voltage of the driving transistor 131 is compensated, it is possible to control the pulse width of the driving current Id dependent only on the PWM data voltage regardless of the threshold voltage of the driving transistor 131 .
  • the driving transistor 131 is an N-type depletion transistor
  • the internal compensation circuit 30 may include two capacitors 132 and 133 connected to the driving transistor 131 .
  • the PWM circuit 130 may be driven in the order of an initialization section, a threshold voltage extraction section, and a PWM data setting section.
  • 5A to 5C schematically illustrate the connection state of the internal compensation circuit 30 in the initialization section, the threshold voltage extraction section, and the PWM data setting section, respectively, to the extent necessary for explanation of the operation.
  • the capacitor 132 has one end of the source terminal of the driving transistor 131 (in the case of the depletion type transistor, since the source terminal and the drain terminal may be changed according to the voltage applied to the terminal, the driving transistor The source terminal of 131 may become a drain terminal in a subsequent operation process), the other end is connected to the gate terminal A of the driving transistor 131 , and the reference signal VREF is input through the other end.
  • one end of the capacitor 133 is connected to the gate terminal A of the driving transistor 131 , and the other end B is applied with the data signal Vdata.
  • the initialization period is a period in which voltages of main nodes (eg, A node and B node) in the PWM circuit 130 are initialized to an initial voltage (eg, -10 [V]). Accordingly, in the initialization period, the initial voltage is applied through the reference signal VREF and the data signal Vdata, and accordingly, both the A node and the B node are initialized to the initial voltage.
  • an initial voltage eg, -10 [V]
  • the threshold voltage extraction period is a period for obtaining or extracting the threshold voltage of the driving transistor 131 .
  • the internal compensation circuit 30 is connected as shown in FIG. 5B , and a reference voltage (eg, 0 [V]) is applied to the gate terminal of the driving transistor 131 through the reference signal VREF. (A) is authorized.
  • a high voltage which is a DC voltage
  • the driving transistor 131 operates as a source follower.
  • a DC voltage is applied to the drain terminal of the source follower, it is also called a common drain amplifier, and a gate terminal is used as an input and a source terminal is used as an output.
  • the source follower has a DC characteristic in which, when an input voltage is applied to the gate terminal, a voltage corresponding to the difference between the input voltage and the threshold voltage of the source follower is output from the source terminal, and for this reason, it is called a level shifter. It is also called
  • the source terminal of the driving transistor 130 is connected to the other terminal (ie, the B node) of the capacitor 133 , and consequently, as shown in FIG. 5B , the reference voltage VREF at the A node ) is applied, and a voltage VREF-Vth corresponding to the difference between the reference voltage VREF and the threshold voltage Vth of the driving transistor 131 is applied to the B node.
  • the data voltage setting period is a period in which the PWM data voltage is set at the gate terminal of the driving transistor 131 .
  • the internal compensation circuit 30 is connected as shown in FIG. 5C , and the PWM data voltage (eg, -15) applied to the other end B of the capacitor 133 through the data signal Vdata.
  • a voltage between [V] and -20 [V] is coupled through the capacitor 133 to be applied to the gate terminal A of the driving transistor 131 .
  • the sub-pixel 100 includes an inorganic light emitting device 110 , a constant current source 120 , and a PWM circuit 130 .
  • the constant current source 120 may be implemented as a PAM circuit.
  • the constant current source 120 When the constant current source 120 is implemented as a PAM circuit, the constant current source 120 provides a driving current Id having an amplitude corresponding to the externally applied PAM data voltage to the inorganic light emitting device 110 .
  • the threshold voltages of the driving transistors 121 included in the display module 1000 are different from each other, even when the same PAM data voltage is applied to the constant current source 120 of each sub-pixel, the amplitudes differ from each other by the difference in the threshold voltages.
  • a driving current having ? is provided to each inorganic light emitting device 110 , which may cause a decrease in color reproducibility of the display module 1000 .
  • the threshold voltage of the driving transistor 121 of the constant current source 120 included in the display module 1000 also needs to be compensated for like the threshold voltage of the driving transistor 131 of the PWM circuit 130 described above.
  • an internal compensation circuit operating as described above in FIGS. 5A to 5C may be included in the PWM circuit 130 and the constant current source 120 , respectively. Accordingly, in the case of the sub-pixel 100 of FIG. 6 , the threshold voltage of the driving transistor 131 of the PWM circuit 130 and the threshold voltage of the driving transistor 121 of the constant current source 120 may be compensated, respectively, during the operation process. have.
  • the PAM circuit serves as the constant current source 120 , and the threshold voltage of the driving transistor 121 is internally compensated during operation.
  • the PAM data voltage may be applied to all pixels (or all sub-pixels) included in the display module 1000 at once.
  • the PAM data voltage applied to each pixel (or each sub-pixel) may be the same voltage, but the embodiment is not limited thereto.
  • the gray level of the image may be expressed in a PWM driving method through the PWM circuit 130 .
  • the PWM data voltage may be sequentially applied in line units to pixels included in the display module 1000 in order to express grayscale for each pixel.
  • the display module 1000 includes sub-pixels in units of the inorganic light-emitting devices 110 , and each sub-pixel includes a PWM circuit 130 . Therefore, unlike a liquid crystal display (LCD) module that uses a plurality of LEDs emitting light with the same single color as a backlight, the display module 1000 according to an embodiment of the present disclosure includes the PWM circuit 130 included in each sub-pixel. ), different gradations can be expressed in units of sub-pixels by applying PWM data voltages of different magnitudes.
  • LCD liquid crystal display
  • FIG. 7 illustrates an example of a detailed circuit of the sub-pixel 100 illustrated in FIG. 6 .
  • a circuit as shown in FIG. 7 may be provided for each sub-pixel.
  • the inorganic light emitting device 110 of FIG. 7 may be an LED of any one of R, G, and B colors.
  • the sub-pixel 100 includes an inorganic light emitting device 110 , a plurality of transistors T_pwm, T_spwm1, T_spwm2, T_pcomp1, T_pcomp2, T_pcomp3, T_cc, Tccomp1, Tccomp2, T_cref, T_cct, and T_em, and a plurality of capacitors C_pwm2 and C_pwm2 , C_sweep, C_cc), and may have a connection relationship as shown in FIG. 7 .
  • T_pwm, T_spwm1, T_spwm2, T_pcomp1, T_pcomp2, T_pcomp3, C_pwm1, C_pwm2, and C_sweep are mainly related to the operation of the PWM circuit 130
  • T_cc, Tccomp1, Tccomp2, T_cref, T_cct, C_pwm2 are constant current sources ( ) is mainly related to the behavior of
  • the sub-pixel 100 includes various signals (VDD, VOFF, SPWM[n], Sweep, PWM_COMP, VREF, Vdata, CCT_COMP, CCT_REF, EM, CCT, VGL) applied to the sub-pixel 100 .
  • the plurality of transistors shown in FIG. 7 are turned on or off, respectively, and operate organically.
  • the PWM circuit 130 mainly related to the PWM operation and the constant current source 120 mainly related to the PAM operation can be divided as shown in FIG.
  • the on/off state affects the operation of the PWM circuit 130
  • the on/off state of the transistors included in the PWM circuit 130 affects the operation of the constant current source 120 .
  • the transistor T_pwm corresponds to the driving transistor 131 of the PWM circuit 130 described above
  • the capacitor C_pwm2 corresponds to the capacitor 132 of the internal compensation circuit 30 described above
  • the capacitor C_pmw1 corresponds to the capacitor 133 of the internal compensation circuit 30 described above.
  • the transistor T_cc corresponds to the driving transistor 121 of the constant current source 120 described above.
  • the transistor T_em 140 is turned on according to the control signal EM in the light emission period to provide the driving current provided by the constant current source 120 to the inorganic light emitting device 110 , as will be described later.
  • All of the transistors illustrated in FIG. 7 may be N-type depletion transistors, but embodiments are not limited thereto.
  • VDD provides a driving voltage (eg, +5 [V]) to the driving transistor 121 of the constant current source 120 and controls on/off of the inorganic light emitting device 110 .
  • VOFF provides a DC voltage (eg, +5 [V]) to the driving transistor 131 of the PWM circuit 130 so that the driving transistor 131 operates as a source follower, and turns on the on driving transistor 131 .
  • a low voltage eg, -15 [V] is provided to the driving transistor 121 of the constant current source 120 to turn off the driving transistor 121 .
  • SPWM[n] is a scan signal for sequentially selecting pixels (specifically, the PWM circuits 130) included in the display module 1000 in units of scan lines (or gate lines) to the display module 1000 provided with
  • n represents the number of lines.
  • 270 scan signals from SPWM[1] to SPWM[270] are sequentially applied to the corresponding scan lines (or gate lines). do.
  • the threshold voltage of the driving transistor 131 of the selected PWM circuit 130 is compensated, and the PWM data voltage is applied to the gate terminal A of the driving transistor 131 of the selected PWM circuit 130 . This is set
  • SWEEP provides a linearly changing sweep signal to the gate terminal A of the driving transistor 131 . Accordingly, on/off of the driving transistor 131 is controlled.
  • VREF provides a reference voltage for extracting the threshold voltages of the driving transistors 131 and 121 .
  • PWM_COMP applies a reference voltage to the gate terminal A of the driving transistor 131 of the PWM circuit 130 to extract a threshold voltage of the driving transistor 131 .
  • CCT_REF and CCT_COMP apply a reference voltage to the gate terminal C of the driving transistor 121 of the constant current source 120 to extract and compensate the threshold voltage of the driving transistor 121 .
  • Vdata provides PWM data voltage and PAM data voltage for grayscale expression.
  • the EM controls the on/off of the inorganic light emitting device 110 .
  • the CCT sets and maintains the PAM data voltage at the gate terminal C of the driving transistor 121 of the constant current source 120 .
  • VGL provides a ground voltage (eg, -5 [V]).
  • the sub-pixel 100 included in the display module 1000 includes an initialization period, a threshold voltage extraction period of the PWM circuit 130 , a PWM data setting period, and a threshold voltage of the constant current source 120 . It may be driven in the order of the extraction period, the data setting period of the constant current source 120, and the light emission period.
  • FIG. 9A is an initialization period
  • FIG. 9B is a threshold voltage extraction period of the PWM circuit 130
  • FIG. 9C is a PWM data setting period
  • FIG. 9D is a threshold voltage extraction period of the constant current source 120
  • FIG. 9E is a constant current In the data setting period of the circle 120
  • FIG. 9F shows the operation of the sub-pixel 100 in the light emission period, respectively.
  • the initialization period in order to prevent malfunction of the driving transistors 131 and 121 , the voltages of main nodes (eg, A node, B node, C node, and D node) in the sub-pixel 110 are changed to the initial voltage ( For example, it is a section initialized to -10 [V]).
  • the initialization period is driven for every image frame.
  • the SPWM[n], CCT, PWM_Comp, CCT_Comp, and CCT_Ref signals each maintain a high voltage (eg, +5 [V]), and a low voltage (eg, VREF and Vdata) For example, -5 [V]) is applied. Accordingly, in the initialization period, as shown in FIG. 9A , all nodes A, B, C, and D are initialized to a low voltage.
  • the threshold voltage extraction period of the PWM circuit 130 is a driving period for extracting the threshold voltage Vth_pwm of the driving transistor 131 of the PWM circuit 130 .
  • the PWM_Comp signal maintains a high voltage (eg, +5 [V]) in the threshold voltage extraction section of the PWM circuit 130 . Accordingly, as shown in FIG. 9B, the voltage (reference voltage (eg, 0 [V])) applied to the VREF signal wiring is transferred to the gate terminal (ie, node A) of the driving transistor T_pwm 131 . .
  • a high voltage (eg, +5 [V]) is applied to the VOFF signal line in the threshold voltage extraction section of the PWM circuit 130 . Since the VOFF signal line is connected to the drain terminal of the driving transistor T_pwm 131 , the driving transistor T_pwm 131 to which a DC voltage high voltage is applied to the drain terminal operates as a source follower.
  • a voltage corresponding to the difference between the reference voltage VREF and the threshold voltage Vth_pwm of the driving transistors T_pwm and 131 (that is, VREF-Vth_pwm) is output from the source terminal (ie, node C) of the driving transistor T_pwm 131 .
  • the PWM_Comp signal maintains a high voltage (eg, +5 [V]) in the threshold voltage extraction section of the PWM circuit 130 , as shown in FIG. 9B , the transistor T_pcomp3 is turned on to the C node and B nodes are connected to each other. Therefore, as a result, the VREF voltage is applied to the A node, and the VREF-Vth_pwm voltage is applied to the B node and the C node. Threshold voltages Vth_pwm of T_pwm and 131 are stored respectively.
  • the threshold voltage Vth_pwm of the driving transistors T_pwm and 131 may be extracted in the threshold voltage extraction period of the PWM circuit 130 .
  • the PWM data voltage is applied to the PWM circuit 130 (specifically, the gate terminal (ie, node A) of the driving transistor T_pwm, 131 ) for grayscale expression of the inorganic light emitting device 110 .
  • the PWM circuit 130 specifically, the gate terminal (ie, node A) of the driving transistor T_pwm, 131 .
  • a high voltage eg, +5 [V] is sequentially applied in units of each scan line (or gate line) through the SPWM[n] signal line.
  • the display module 1000 when the display module 1000 includes 270 scan lines (or gate lines), a high voltage is applied to each scan line through 270 SPWM[n] signal wires from SPWM[1] to SPWM[270]. (or the gate line) may be sequentially applied to the PWM circuits 130 included. Accordingly, the PWM data voltage is sequentially applied to the PWM circuit 130 included in each scan line (or gate line) through the Vdata signal line.
  • the transistors T_spwm1 and T_spwm2 are turned on according to the SPWM[n] signal, and accordingly, the PWM data voltage Vpwm_data is transmitted to the C node and B through the Vdata signal line. applied to the node.
  • the voltage of the B node is changed from VREF-Vth_pwm to Vpwm_data, and a voltage of Vpwm_data-VREF+Vth_pwm is transferred to the A node through the capacitors C_pwm1 and 133 . Accordingly, the voltage of node A becomes Vpwm_data+Vth_pwm.
  • the voltage (ie, Vpwm_data+Vth_pwm) based on the PWM data voltage Vpwm_data and the threshold voltage Vth_pwm of the driving transistor T_pwm 131 is the gate terminal of the driving transistor T_pwm 131 . (ie, node A).
  • the threshold voltage extraction period of the constant current source 120 is a driving period for extracting the threshold voltage Vth_cc of the driving transistor 121 of the constant current source 120 .
  • the CCT_Ref signal has a high voltage (eg, +5 [V]). Accordingly, as shown in FIG. 9D , the voltage (reference voltage (eg, 0 [V])) applied to the VREF signal wiring is transferred to the gate terminal (ie, node C) of the driving transistor T_cc and 121 . do.
  • a high voltage (eg, +5 [V]) is applied to the VDD signal line in the threshold voltage extraction section of the constant current source 120 . Since the VDD signal line is connected to the drain terminal of the driving transistor T_cc 121 , the driving transistor T_cc 121 to which a DC voltage high voltage is applied to the drain terminal operates as a source follower.
  • a voltage corresponding to the difference between the reference voltage VREF and the threshold voltage Vth_cc of the driving transistors T_cc and 121 (that is, VREF-Vth_cc) is output from the source terminal (ie, node D) of the driving transistor T_cc 121 .
  • the CCT_Comp signal has a high voltage (eg, +5 [V]) in the threshold voltage extraction section of the constant current source 120 , as shown in FIG. 9D , the transistor T_ccomp2 and the transistor T_ccomp1 is turned on, and accordingly, the VREF voltage is applied to the C node, and the VREF-Vth_cc voltage is applied to the D node and one end 9 of the capacitor C_pwm2. That is, the threshold voltages Vth_cc of the driving transistors T_cc and 121 are respectively stored at both ends of the capacitor C_pmw2 and the capacitor C_cc.
  • the threshold voltage Vth_cc of the driving transistors T_cc and 121 may be extracted in the threshold voltage extraction section of the constant current source 120 .
  • the data setting section of the constant current source 120 is a section in which the data voltage is set in the constant current source 120 .
  • the constant current source 120 provides a driving current having an amplitude corresponding to the PAM data voltage to the inorganic light emitting device 110 . Accordingly, the PAM data voltage must be set at the gate terminal of the driving transistor T_cc 121 of the constant current source 120 .
  • a high voltage (eg, +5 [V]) is applied to the CCT signal and the CCT_comp signal, and at this time, the amplitude of the driving current is determined
  • the PAM data voltage is applied to the constant current source 120 through the Vdata signal line.
  • the transistor T_cct is turned on according to the CCT signal and the transistor T_ccomp2 is turned on according to the CCT_comp signal. Accordingly, the PAM data voltage Vcct_data is applied to one end 9 and the D node of the capacitor C_pwm2 through the Vdata signal line.
  • the voltage of one end 9 of the capacitor C_pwm2 and the voltage of the D node are respectively changed from VREF-Vth_cc to Vcct_data.
  • the capacitor C_pwm2 and the capacitor C_cc have a parallel structure based on the C node. Accordingly, a voltage of Vcct_data-VREF+Vth_cc may be stably transmitted to the C node through the capacitor C_pwm2 and the capacitor C_cc.
  • the voltage (ie, Vcct_data+Vth_cc) based on the PAM data voltage Vcct_data and the threshold voltage Vth_cc of the driving transistors T_cc and 121 is the driving transistor T_cc, 121) at the gate terminal (ie, node C).
  • the CCT signal is collectively applied to all scan lines (or gate lines) included in the display module 1000 , unlike the SPWM[n] signal. Therefore, according to an embodiment of the present disclosure, the PAM data voltage, unlike the PWM data voltage, may be collectively applied and set to all constant current sources 120 included in the display module 1000 .
  • the reason that the PAM data voltage can be collectively set is that, according to various embodiments of the present disclosure, the gray level of the image is expressed through the PWM driving method, and the driving transistor T_pwm of the PWM circuit 130 is This is because both the threshold voltage Vth_pwm and the threshold voltage Vth_cc of the driving transistor T_cc of the constant current source 120 are compensated by the internal compensation method.
  • the display module consists of 270 scan lines (or gate lines). In this case, it takes about 2430us to scan the entire line.
  • the light emission control time for each gray level is shortened, so it is difficult to express various gray levels through the PWM driving method.
  • the lifetime of the light emitting device 110 may also be extended.
  • the light emitting period is a period in which the inorganic light emitting device 110 emits light for a time corresponding to the PWM data voltage.
  • the transistor T_em is turned on as shown in FIG. 9F .
  • a high voltage or a driving voltage, for example, +5 [V]
  • a low voltage or a ground voltage, for example, A potential difference corresponding to a difference of -5 [V]
  • a driving current having an amplitude corresponding to the PAM data voltage Vcct_data flows through the inorganic light emitting device 110 and the inorganic light emitting device 110 starts to emit light.
  • the Vdata signal maintains the PAM data voltage (Vcct_data) in the emission period. Accordingly, in the light emission period, the voltage (ie, Vcct_data+Vth_cc) set at the gate terminal of the driving transistor T_cc of the constant current source 120 is maintained by the capacitors C_pwm2 and 132 and the Vdata signal.
  • the voltage (ie, Vcct_data+Vth_cc) set at the gate terminal (ie, C node) of the driving transistor T_cc is maintained at the C node only until the driving transistor T_pwm is turned on, as will be described later.
  • the inorganic light emitting device 110 emits light only while the voltage Vcct_data+Vth_cc is maintained at the C node.
  • the sweep voltage Vsweep which is a voltage that linearly changes through the SWEEP signal line, is applied to the PWM circuit 130 as the light emission period starts.
  • the sweep voltage Vsweep is applied to the node A through the capacitor C_sweep and the capacitors C_pwm1 and 131 , and the voltage at the node A changes according to a change in the sweep voltage Vsweep.
  • the driving transistor T_pwm is turned on - is turned on, and accordingly, the voltage (Vcct_data+Vth_cc) stored in the C node is discharged through the VOFF signal line, so that the inorganic light emitting device 110 stops emitting light.
  • the source terminal and the drain terminal may be changed according to a voltage applied to the terminal.
  • a high voltage eg, +5 [V]
  • the driving transistor T_pwm connected to the VOFF signal line The terminal becomes the drain terminal.
  • a low voltage eg, -15 [V]
  • the inorganic light-emitting device 110 emits light for a time corresponding to the PWM data voltage Vpwm_data.
  • the driving transistor is an N-type depletion transistor as an example, but the embodiment is not limited thereto, and various embodiments of the present disclosure may be applied to a P-type depletion transistor.
  • 10A to 11 illustrate simulation waveforms according to threshold voltages of driving transistors included in a PWM circuit of a display module and a constant current source according to an embodiment of the present disclosure.
  • the transistors included in the PWM circuit 130 and the constant current source 120 may be a depletion-type oxide thin film transistor-based IGZO TFT, but is not limited thereto.
  • FIG. 10A shows whether the threshold voltage can be compensated when the threshold voltage Vth_pwm of the driving transistor T_pwm of the PWM circuit 130 is changed from 0 [V] to -4 [V] at 1 [V] intervals. is a simulation waveform confirming
  • FIG. 10b shows the threshold voltage when the threshold voltage Vth_cc of the driving transistor T_cc of the constant current source 120 is changed from 0 [V] to -4 [V] at 1 [V] intervals. This is the simulation waveform that confirmed whether compensation is possible.
  • FIG. 11 is a graph illustrating gate voltages of driving transistors according to various gray levels.
  • both the PWM circuit 130 and the constant current source 120 have good threshold voltages without large errors in expressing various gradations such as 1024 gradations, 64 gradations, 512 gradations, and 24 gradations. You can see that it works and is compensated.
  • the light emission time of the inorganic light emitting device 110 (ie, the turn-on time of the driving transistor T_cc) is also irrespective of the change in the threshold voltage. It can be seen that there is no significant difference.
  • the display apparatus 1500 includes a display module 1000 , a driver 200 , and a processor 900 .
  • the display module 1000 includes a plurality of pixels, and each pixel includes a plurality of sub-pixels.
  • the display module 1000 is formed in a matrix form such that the scan lines (or gate lines) G1 to Gx and the data lines D1 to Dy intersect each other, and each pixel is formed in an area where the intersection is provided. can be formed.
  • each pixel may include three sub-pixels such as R, G, and B, and each sub-pixel included in the display module 1000, as described above, has the inorganic light emitting device 110 of a corresponding color.
  • a constant current source 120 and a PWM circuit 130 may be included.
  • the data lines D1 to Dy are lines for applying a data voltage (such as a PAM data voltage or a PWM data voltage) to each sub-pixel included in the display module 1000
  • the scan lines G1 to Gx are the display lines. This is a line for selecting pixels (or sub-pixels) included in the module 1000 for each line. Accordingly, the data voltage applied through the data lines D1 to Dy may be applied to the pixel (or sub-pixel) of the scan line selected through the scan signal.
  • a data voltage to be applied to a pixel connected to each data line may be applied to each of the data lines D1 to Dy.
  • one pixel includes a plurality of sub-pixels (eg, R, G, and B sub-pixels)
  • data voltages to be applied to each of the R, G, and B sub-pixels included in one pixel may be time-divided and applied to each sub-pixel through one data line.
  • the data voltages time-divided and applied through one data line may be applied to each sub-pixel through the MUX circuit.
  • Separate data lines may be provided for each R, G, and B sub-pixel according to an embodiment.
  • the R data voltage, the G data voltage, and the B data voltage do not need to be time-divided and applied, and the corresponding data voltage It may be simultaneously applied to a corresponding sub-pixel through each data line.
  • FIG. 11 only one set of scan lines such as G1 to Gx is illustrated for convenience of illustration. However, the actual number of scan lines may vary depending on the type and driving method of the sub-pixels included in the display module 1000 .
  • the constant current source 120 is implemented as a PAM circuit as described above, since one sub-pixel includes the PWM circuit 130 and the PAM circuit, respectively, a scan line for selecting the PWM circuit 130 .
  • a scan line for selecting and PAM circuit is required for each sub-pixel. Accordingly, in this case, the display module 1000 may be provided with two sets of scan lines.
  • the driving unit 200 drives the display module 1000 under the control of the processor 900 , the timing controller 210 , the source driver 220 , the scan driver 230 , the mux circuit (not shown), and the power circuit ( not shown) and the like.
  • the timing controller 210 receives an input signal IS, a horizontal synchronization signal Hsync, a vertical synchronization signal Vsync, and a main clock signal MCLK from the outside, such as an image data signal, a scan control signal, a data control signal, A light emission control signal may be generated and provided to the display module 1000 , the source driver 220 , the scan driver 230 , and a power circuit (not shown).
  • the timing controller 210 may generate at least some of the various signals shown in FIG. 8 and provide them to the display module 1000 . Also, the timing controller 210 may apply a control signal for selecting each of the R, G, and B sub-pixels, that is, a multiplexer signal to a multiplexer circuit (not shown). Accordingly, a plurality of sub-pixels included in a pixel of the display module 1000 may be respectively selected through a mux circuit (not shown).
  • the source driver 220 (or data driver) is a means for generating a data signal, and receives the R/G/B component image data from the processor 900 and receives the data signal (eg, PWM data signal, PAM data). signal) is generated. Also, the source driver 220 may apply the generated data signal to each sub-pixel circuit 110 of the display module 1000 through the data lines D1 to Dy.
  • the PWM data voltage may be, for example, a voltage between -15 [V] corresponding to the black gray level and -20 [V] corresponding to the white gray level, but is not limited thereto.
  • the scan driver 230 (or gate driver) generates various signals (eg, SPWM[n] signal, CCT of FIG. 8 ) for selecting pixels arranged in a matrix for each scan line (or gate line). and the generated signal may be applied to the display module 1000 through the scan lines G1 to Gx.
  • various signals eg, SPWM[n] signal, CCT of FIG. 8
  • the scan driver 230 applies the generated scan signals (or gate signals) to scan lines (or gate lines) connected to the PWM circuits 130 to scan lines.
  • the scan driver 230 applies the generated scan signals (or gate signals) to scan lines (or gate lines) connected to the PWM circuits 130 to scan lines.
  • the scan driver 230 generates a scan signal (or gate signal) and applies it to the scan lines (or gate lines) connected to the constant current sources 120 (eg, PAM circuits) at once.
  • the constant current sources 120 eg, PAM circuits
  • all constant current sources 120 included in the display module 1000 may be collectively selected.
  • the embodiment is not limited thereto.
  • a power circuit may provide various power voltages (eg, VDD, VOFF, and VGL) to the pixel circuit 110 included in the display module 1000 .
  • the driving unit 200 may include a clock providing circuit that provides a clock signal for driving each pixel included in the display module 1000, and receives the above-described sweep voltage Vsweep.
  • a sweep signal providing circuit for providing to the PWM circuit 130 may be included.
  • the driving unit 200 such as the data driver 220 , the scan driver 230 , a power circuit (not shown), a multiplexer circuit (not shown), a clock providing circuit (not shown), a sweep signal providing circuit (not shown), etc. All/part of the configuration included in the display module 1000 is implemented to be included in the TFT layer formed on one surface of the substrate of the display module 1000, or implemented as a separate semiconductor IC and the other surface of the substrate, as will be described later with reference to FIGS. 14A to 15 . can be placed.
  • All/part of the configuration of the driver 200 disposed on the other surface of the substrate may be connected to the PWM circuit 130 and the constant current source 120 formed in the TFT layer through internal wiring.
  • all/part of the configuration included in the driving unit 200 may be implemented as a separate semiconductor IC and disposed on the main PCB together with the timing controller 210 or the processor 900 , but implementation examples are limited thereto. no.
  • the processor 900 controls the overall operation of the display apparatus 1300 .
  • the processor 900 may drive the display module 1000 by controlling the driving unit 200 .
  • the processor 900 includes one or more of a central processing unit (CPU), a micro-controller, an application processor (AP), or a communication processor (CP), an ARM processor.
  • CPU central processing unit
  • AP application processor
  • CP communication processor
  • ARM processor ARM processor
  • the processor 900 and the timing controller 210 are described as separate components, but according to an embodiment, only one of the two components is included in the display device 1500 , and the included components are the other components. An embodiment that even performs the function of is also possible.
  • FIG. 13A is a diagram illustrating a display panel including a plurality of display modules according to an embodiment of the present disclosure.
  • one display panel may be configured by combining a plurality of display modules 1000 .
  • FIG. 13A shows an embodiment in which nine display modules 1000 constitute one display panel 10000 .
  • the number of display modules 1000 constituting the display panel 10000 is not limited to nine.
  • a display panel may be configured by combining various number of display modules 1000 such as 4, 12, etc.
  • FIG. 13A shows an embodiment in which nine display modules 1000 constitute one display panel 10000 .
  • the number of display modules 1000 constituting the display panel 10000 is not limited to nine.
  • a display panel may be configured by combining various number of display modules 1000 such as 4, 12, etc.
  • the PAM data voltages collectively applied to all the sub-pixels (to be more precise, all the constant current sources 120 ) included in the display module 1000 may be the same voltage.
  • the PAM data voltage is collectively applied to all sub-pixels included in the display module 1000 through one data line Vdata
  • the PAM data voltage of the same magnitude may be applied to the constant current source 120 of each sub-pixel included in the display module 1000 . That is, the same PAM data voltage may be applied to one display module 1000 .
  • PAM data voltages of different sizes may be applied to each display module 1000 included in the display panel 10000 even when the PAM data voltages are collectively applied.
  • the chromaticity deviation between modules occurring in the display panel 10000 may be corrected.
  • a chromaticity deviation may occur between the display modules 1000 .
  • the chromaticity deviation between the display modules 1000 may be corrected by adjusting the PAM data voltage applied to each display module.
  • one display module 1000 may be divided into a plurality of regions, and the chromaticity deviation may be corrected in units of the plurality of divided regions.
  • FIG. 13B shows an embodiment in which one display module 1000 is divided into nine regions such as first to ninth regions.
  • the embodiment is not limited thereto.
  • one display module 1000 may be divided into a number of regions, such as 4 or 12, according to an embodiment.
  • a separate data signal line for applying the PAM data voltage may be provided for each divided area.
  • FIG. 14A is a cross-sectional view of a display module according to an embodiment of the present disclosure. In FIG. 14A , only one pixel included in the display module 1000 is illustrated for convenience of description.
  • the display module 1000 includes a substrate 80 , a TFT layer 70 , and inorganic light-emitting devices R, G, and B 110-R, 110-G, and 110-B.
  • the above-described constant current source 120 and the PWM circuit 130 may be implemented as a TFT (Thin Film Transistor) and included in the TFT layer 70 formed on the substrate 80 .
  • Each of the inorganic light emitting devices R, G, and B (110-R, 110-G, 110-B) is mounted on the TFT layer 70 so as to be electrically connected to the corresponding constant current source 120 and the PWM circuit 130 ,
  • the above-described sub-pixels may be configured.
  • the substrate 80 may be implemented with a synthetic resin or glass, and according to an embodiment, may be implemented with a hard material or a flexible material.
  • all TFTs constituting the TFT layer 70 may be an N-type depletion type oxide TFT.
  • the embodiment is not limited thereto.
  • the TFT layer 70 may be implemented by including all or part of LTPS TFT, Si TFT (poly silicon, a-silicon), organic TFT, graphene TFT, etc. N-type) MOSFETs alone may be made and applied.
  • the reaction speed is faster than that of a-si TFT, high resolution can be clearly realized.
  • the reaction rate is fast, integration is possible and the bezel can be made thin.
  • the manufacturing process is simple, so the cost of building a production line can be reduced.
  • it has a higher uniformity than LTPS and does not require a separate crystallization process like LTPS, which is advantageous for making large panels.
  • FIG. 14A illustrates that the inorganic light emitting devices R, G, and B (110-R, 110-G, 110-B) are flip chip type micro LEDs as an example.
  • the present invention is not limited thereto, and the inorganic light emitting devices R, G, and B (110-R, 110-G, 110-B) may be a horizontal type or a vertical type micro LED according to an embodiment. may be
  • 14B is a cross-sectional view of a display module according to another embodiment of the present disclosure.
  • the display module 1000 includes a TFT layer 70 formed on one surface of a glass substrate 80 and inorganic light emitting devices R, G, B (110-R, 110-) mounted on the TFT layer 70 .
  • G, 110-B) the driver 200 , and the components included in the TFT layer 70 (eg, the PWM circuit 115 , the constant current source 120 ) are electrically connected to the driver 200 . It may include a connection wire 90 for this.
  • the driving unit 200 including the timing controller 210 , the source driver 220 , the scan driver 230 , the mux circuit (not shown), and the power circuit (not shown) is the display module 1000 . and may be implemented on a separate substrate.
  • FIG. 14B shows an example in which the driver 200 is disposed on the opposite surface of the glass substrate 80 on which the TFT layer 70 is formed. At this time, the circuits included in the TFT layer 70 are connected to the driver ( 200) may be electrically connected to.
  • the reason for connecting the circuits included in the TFT layer 70 and the driver 200 by forming the connection wiring 90 in the edge region of the TFT panels 70 and 80 is that the glass substrate 80 penetrates through the glass substrate 80 . In the case of connecting through a hole that because there is
  • the driver 200 may be implemented in whole/part in the TFT layer 70 of the display module 1000 . 15 shows such an embodiment.
  • the pixel region 20 occupied by (or corresponding to one pixel) of one pixel in the TFT layer 70 includes the PWM circuit 130 and the constant current of each of the R, G, and B sub-pixels. It can be seen that the circle 120 includes an area 10 where the circle 120 is disposed and the remaining area 11 around it.
  • the size of the region 10 occupied by various circuits for driving the R, G, and B sub-pixels is, for example, about 1/4 the size of the entire pixel region 20 . may be, but is not limited thereto.
  • various circuits eg, the timing controller 210 , the source At least one of the driver 220 , the scan driver 230 , a mux circuit (not shown), a power supply circuit (not shown), a clock providing circuit (not shown), a sweep signal providing circuit (not shown), etc. is implemented as a TFT may be included.
  • FIG. 15 shows an example in which a power supply circuit 1810 , a scan driver circuit 1820 , and a clock providing circuit 1830 are implemented in the remaining region 11 of the TFT layer 70 .
  • the remaining circuits eg, a data driver circuit, a sweep signal providing circuit, etc.
  • the driving unit 200 for driving the display module 1000 are disposed on a separate substrate as described above with reference to FIG. 14B . It may be connected to circuits included in the TFT layer 70 through the side wiring 90 .
  • FIG. 15 is only an example, and circuits that may be included in the remaining region 11 of the TFT layer 70 are not limited to those shown in FIG. 15 .
  • the positions, sizes, and numbers of the power supply circuit 1810 , the scan driver circuit 1820 , and the clock providing circuit 1830 illustrated in FIG. 15 are merely examples and are not limited thereto.
  • a MUX circuit for selecting each of a plurality of sub-pixels constituting the pixel 10 and an ESD ( ESD circuit for preventing static electricity generated in the display module 1000 ) Electro Static Discharge) protection circuitry and the like may be further included.
  • the display module 1000 may be installed and applied to a wearable device, a portable device, a handheld device, and various electronic products requiring a display or an electric field as a single unit.
  • a plurality of display modules 1000 may be assembled and arranged to be applied to a display device such as a PC (personal computer) monitor, high-resolution TV, signage, and electronic display.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating a method of driving a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • a plurality of pixels each including a plurality of sub-pixels of different colors are arranged in a matrix form, and each of the plurality of sub-pixels receives a constant current through the inorganic light emitting device 110 and the inorganic light emitting device.
  • a pulse width modulation (PWM) circuit 130 including a constant current generator 120 and a depletion driving transistor 131 provided therein.
  • PWM pulse width modulation
  • the display module 1000 obtains the threshold voltage of the depletion-type driving transistor ( S1610 ).
  • the threshold voltage of the depletion-type driving transistor may be obtained at the source terminal of the depletion-type driving transistor while the depletion-type driving transistor operates as a source follower.
  • the display module 1000 applies the PWM data voltage compensated based on the obtained threshold voltage to the gate terminal of the depletion driving transistor 131 (S1620), and a constant current is generated based on the compensated PWM data voltage.
  • the time flowing through the inorganic light emitting device 110 is controlled ( S1630 ).
  • the threshold voltage of the driving transistor included in the pixel circuit may be efficiently and stably compensated.
  • the method of driving the display module may be implemented as software including instructions stored in a machine-readable storage media readable by a machine (eg, a computer).
  • the device is a device capable of calling a stored command from a storage medium and operating according to the called command, and may include the display device 1500 according to the disclosed embodiments.
  • the processor may perform a function corresponding to the instruction by using other components directly or under the control of the processor.
  • Instructions may include code generated or executed by a compiler or interpreter.
  • the device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-transitory' means that the storage medium does not include a signal and is tangible, and does not distinguish that data is semi-permanently or temporarily stored in the storage medium.
  • the method of driving the display module according to various embodiments disclosed in the present disclosure may be provided by being included in a computer program product.
  • Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities.
  • the computer program product may be distributed in the form of a machine-readable storage medium (eg, compact disc read only memory (CD-ROM)) or online through an application store (eg, Play StoreTM).
  • an application store eg, Play StoreTM
  • at least a part of the computer program product may be temporarily stored or temporarily generated in a storage medium such as a memory of a server of a manufacturer, a server of an application store, or a relay server.
  • Each of the components may be composed of a singular or a plurality of entities, and some sub-components of the aforementioned sub-components may be omitted, or other sub-components may be various It may be further included in the embodiment.
  • some components eg, a module or a program
  • operations performed by a module, program, or other component may be sequentially, parallel, repetitively or heuristically executed, or at least some operations may be executed in a different order, omitted, or other operations may be added.

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Abstract

디스플레이 모듈이 개시된다. 본 디스플레이 모듈은, 서로 다른 색상의 복수의 서브 픽셀을 포함하는 픽셀이 매트릭스 형태로 배치되고, 복수의 서브 픽셀 각각은, 무기 발광 소자, 상기 무기 발광 소자로 정전류를 제공하는 정전류원, 및 제 1 공핍형 구동 트랜지스터를 포함하고, 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가된, PWM 데이터 전압 및 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 기초하여, 정전류가 무기 발광 소자를 흐르는 시간을 제어하는 PWM 회로를 포함한다.

Description

디스플레이 모듈 및 디스플레이 모듈의 구동 방법
본 개시는 디스플레이 모듈 및 디스플레이 모듈의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 발광 소자가 픽셀을 구성하는 디스플레이 모듈 및 디스플레이 모듈의 구동 방법에 관한 것이다.
종래, 적색(R) LED(Light Emitting Diode), 녹색(G) LED, 청색(B) LED와 같은 무기 발광 소자가 각 서브 픽셀을 구성하는 디스플레이 패널(예를 들어, LED 디스플레이 패널)은 PM(Passive Matrix) 구동이 주류를 이루었다.
그러나, PM 구동의 경우 발광 듀티비가 낮아 저전력화에 적합하지 않다. 따라서, LED 디스플레이 패널의 저전력화를 위해서는 트랜지스터 및/또는 커패시터로 구성된 픽셀 회로를 이용하는 AM(Active Matrix) 구동이 필요하다.
AM 방식의 LED 디스플레이 패널에서 각 서브 픽셀은, 무기 발광 소자 및 무기 발광 소자를 특정 방식(예를 들어, PAM(Pulse Amplitude Modulation) 방식 및/또는 PWM(Pusle Width Modulation) 방식)으로 구동하기 위한 구동하기 위한 픽셀 회로를 포함한다. 이때, 픽셀 회로는 구동 트랜지스터를 포함하는데, 각 픽셀 회로에 포함된 구동 트랜지스터마다 문턱 전압이 차이가 있을 수 있어 문제가 된다.
한편, 종래, AM 방식의 LED 디스플레이 패널에서는, PAM(Pulse Amplitude Modulatio) 구동 방식을 통해 서브 픽셀의 계조를 표현하는 것이 일반적이었다. 그러나, 이 경우, 구동 전류의 진폭에 따라, 발광하는 빛의 계조뿐 아니라 파장도 함께 변화하게 되어 영상의 색 재현성이 감소된다. 도 1은 청색 LED, 녹색LED 및 적색 LED를 흐르는 구동 전류의 크기(또는 진폭)에 따른 파장 변화를 도시하고 있다.
본 개시의 목적은, 입력되는 영상 신호에 대해, 무기 발광 소자를 통해 향상된 색재현성을 제공하는 디스플레이 모듈 및 디스플레이 모듈의 제어 방법을 제공함에 있다.
본 개시의 다른 목적은, 무기 발광 소자를, 보다 효율적이고 안정적으로 구동할 수 있는 픽셀 회로를 포함하여 이루어진 디스플레이 모듈 및 디스플레이 모듈의 구동 방법을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른, 디스플레이 모듈은, 서로 다른 색상의 복수의 서브 픽셀을 각각 포함하는 복수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배치되고, 상기 복수의 서브 픽셀 각각은, 무기 발광 소자, 상기 무기 발광 소자로 정전류를 제공하는 정전류원(Constant Current Generator) 및 제 1 공핍형 구동 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가된, PWM(Pulse Width Modulation) 데이터 전압 및 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 기초하여, 상기 정전류가 상기 무기 발광 소자를 흐르는 시간을 제어하는 PWM 회로를 포함한다.
또한, 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압은, 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터가 소스 팔로워로 동작하는 동안 획득될 수 있다.
또한, 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터는, 드레인 단자에 DC 전압이 인가되는 동안 상기 소스 팔로워로 동작하며, 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 소스 단자의 전압은, 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터가 상기 소스 팔로워로 동작하는 동안 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 레퍼런스 전압이 인가되면, 상기 레퍼런스 전압 및 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 기초한 제 1 전압이 될 수 있다.
또한, 상기 PWM 회로는, 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 연결된 일 단 및 상기 제 1 전압이 인가된 후 상기 PWM 데이터 전압이 인가되는 타 단을 포함하는 제 1 커패시터를 포함하고, 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자의 전압은, 상기 제 1 커패시터의 타 단에 상기 PWM 데이터 전압이 인가되면, 상기 레퍼런스 전압에서, 상기 PWM 데이터 전압 및 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 기초한 제 2 전압이 될 수 있다.
또한, 상기 PWM 회로는, 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가된 상기 제 2 전압이, 상기 제 1 커패시터의 상기 타 단을 통해 인가되는 선형적으로 변화하는 스윕 전압에 따라 변화하여 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 되면, 상기 무기 발광 소자를 흐르는 상기 정전류가 멈추도록 상기 정전류원을 제어할 수 있다.
또한, 상기 정전류원은, 제 2 공핍형 구동 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가된, PAM(Pulse Amplitude Modulation) 데이터 전압 및 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 기초하여, 상기 정전류의 크기를 제어하는 PAM 회로일 수 있다.
또한, 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압은, 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터가 소스 팔로워로 동작하는 동안 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 소스 단자에서 획득될 수 있다.
또한, 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터는, 드레인 단자에 DC 전압이 인가되는 동안 상기 소스 팔로워로 동작하며, 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 소스 단자의 전압은, 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터가 상기 소스 팔로워로 동작하는 동안 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 레퍼런스 전압이 인가되면, 상기 레퍼런스 전압 및 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 기초한 제 3 전압이 될 수 있다.
또한, 상기 정전류원은, 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 연결된 일 단 및 상기 제 3 전압이 인가된 후 상기 PAM 데이터 전압이 인가되는 타 단을 포함하는 제 2 커패시터를 포함하고, 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자의 전압은, 상기 제 2 커패시터의 타 단에 상기 PAM 데이터 전압이 인가되면, 상기 레퍼런스 전압에서, 상기 PAM 데이터 전압 및 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 기초한 제 4 전압이 될 수 있다.
또한, 상기 제 4 전압은, 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자 전압이 상기 PWM 회로로 인가되는 선형적으로 변화하는 스윕 전압에 따라 변화하여 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자 및 소스 단자 사이의 전압이 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 될 때까지, 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에서 유지될 수 있다.
또한, 상기 정전류원 및 상기 PWM 회로는, 기판 상의 산화물 TFT 층에 형성되고, 상기 무기 발광 소자는,상기 정전류원 및 상기 PWM 회로와 전기적으로 연결되도록 상기 TFT 층 위에 실장될 수 있다.
또한, 상기 PWM 데이터 전압은, 상기 매트릭스 형태로 배치된 상기 복수의 픽셀에, 라인 단위로 순차적으로 인가되고, 상기 PAM 데이터 전압은, 상기 매트릭스 형태로 배치된 상기 복수의 픽셀에, 일괄적으로(at once) 인가될 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 모듈은, 복수의 영역으로 구분되고, 상기 정전류원은, 상기 복수의 영역 별로, 상기 PAM 데이터 전압을 인가받을 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 모듈은, 복수의 디스플레이 모듈로 구성되는 디스플레이 패널에 포함된 하나의 디스플레이 모듈이고, 상기 복수의 디스플레이 모듈 중 제 1 디스플레이 모듈에 인가되는 PAM 데이터 전압과 제 2 디스플레이 모듈에 인가되는 PAM 데이터 전압은 상이할 수 있다.
또한, 상기 복수의 서브 픽셀은, 적색(R) 무기 발광 소자를 포함하는 R 서브 픽셀, 녹색(G) 무기 발광 소자를 포함하는 G 서브 픽셀 및 청색(B) 무기 발광 소자를 포함할 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 디스플레이 모듈의 구동 방법에 있어서, 상기 디스플레이 모듈은, 서로 다른 색상의 복수의 서브 픽셀을 각각 포함하는 복수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배치되고, 상기 복수의 서브 픽셀 각각은, 무기 발광 소자, 상기 무기 발광 소자로 정전류를 제공하는 정전류원(Constant Current Generator), 및 공핍형 구동 트랜지스터를 포함하는 PWM(Pulse Width Modulation)회로를 포함하고, 상기 구동 방법은, 상기 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 획득하는 단계, 상기 획득된 문턱 전압에 기초하여 보상된 PWM 데이터 전압이 상기 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되는 단계 및 상기 보상된 PWM 데이터 전압에 기초하여, 상기 정전류가 상기 무기 발광 소자를 흐르는 시간을 제어하는 단계를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이 본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 픽셀 회로에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 효율적이고 안정적으로 보상될 수 있다. 또한, 디스플레이 모듈에 포함된 무기 발광 소자가 발광하는 빛의 파장이, 계조에 따라 변화되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 디스플레이 모듈을 구성하는 무기 발광 소자의 얼룩이나 색상을 보정할 수 있고, 복수의 디스플레이 모듈을 조합하여 대면적의 디스플레이 패널을 구성할 경우에도 각 디스플레이 모듈 간의 휘도나 색상 차이를 보정할 수 있다. 또한, 보다 최적화된 구동 회로의 설계가 가능하여, 보다 안정적이고 효율적으로 무기 발광 소자를 구동할 수 있게 된다.
도 1은 청색 LED, 녹색 LED 및 적색 LED를 흐르는 구동 전류의 크기에 따른 파장 변화를 나타내는 그래프,
도 2a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 픽셀 구조를 설명하기 위한 도면,
도 2b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 한 픽셀 내 서브 픽셀의 구조를 도시한 도면,
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 서브 픽셀의 구성도,
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 서브 픽셀의 구성도,
도 5a는 내부 보상 회로의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 5b는 내부 보상 회로의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 5c는 내부 보상 회로의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 서브 픽셀의 구성도,
도 7은 도 6에 도시된 서브 픽셀의 상세 회로도,
도 8은 도 7에 도시된 서브 픽셀 회로를 구동하기 위한 각종 신호의 타이밍도,
도 9a는 도 7에 도시된 서브 픽셀 회로의 구체적인 동작을 설명하기 위한 도면,
도 9b는 도 7에 도시된 서브 픽셀 회로의 구체적인 동작을 설명하기 위한 도면,
도 9c는 도 7에 도시된 서브 픽셀 회로의 구체적인 동작을 설명하기 위한 도면,
도 9d는 도 7에 도시된 서브 픽셀 회로의 구체적인 동작을 설명하기 위한 도면,
도 9e는 도 7에 도시된 서브 픽셀 회로의 구체적인 동작을 설명하기 위한 도면,
도 9f는 도 7에 도시된 서브 픽셀 회로의 구체적인 동작을 설명하기 위한 도면,
도 10a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 PWM 회로에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화에 따른 시뮬레이션 파형,
도 10b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 정전류원에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱 전압 변화에 따른 시뮬레이션 파형,
도 11은 다양한 계조에 따른 구동 트랜지스터들의 게이트 전압을 도시한 그래프,
도 12는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구성도,
도 13a는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 복수의 디스플레이 모듈을 포함하는 디스플레이 패널을 도시한 도면,
도 13b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈에서 영역 별 PAM 데이터 전압 인가를 설명하기 위한 도면,
도 14a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 단면도,
도 14b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 단면도,
도 15는 본 개시의 일 실시 예에 따른 TFT 층의 평면도,
도 16은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 구동 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 동일한 구성의 중복 설명은 되도록 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 개시에서 사용한 용어는 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 개시에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에서 사용된 "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 개시의 실시 예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 다양한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 2a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 픽셀 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 디스플레이 모듈(1000)은 매트릭스 형태로 배치(disposed) 또는 배열(arranged)된 복수의 픽셀(10)을 포함할 수 있다.
이때, 각 픽셀(10)은 서로 다른 색상의 복수의 서브 픽셀(10-1 내지 10-3)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 하나의 픽셀(10)은 적색(R) 서브 픽셀(10-1), 녹색(G) 서브 픽셀(10-2) 및 청색(B) 서브 픽셀(10-3)과 같은 3종류의 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 즉, R, G, B 서브 픽셀 한 세트가 디스플레이 모듈(1000)의 하나의 단위 픽셀을 구성할 수 있다.
한편, 도 2a를 참조하면, 디스플레이 모듈(1000)에서 하나의 픽셀 영역(20)은, 픽셀(10)이 차지하는 영역과 주변의 나머지 영역(11)을 포함하는 것을 볼 수 있다.
픽셀(10)이 차지하는 영역에는 도시된 바와 같이, R, G, B 서브 픽셀들(10-1 내지 10-3)이 포함될 수 있다. 이때, R, G, B 서브 픽셀(10-1, 10-2, 10-3) 각각은, 각 서브 픽셀에 해당하는 색상의 무기 발광 소자, 무기 발광 소자로 일정한 진폭의 정전류를 제공하는 정전류원 및 정전류가 무기 발광 소자를 흐르는 시간을 제어하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 회로를 포함할 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 주변의 나머지 영역(11)에는 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 서브 픽셀 회로들을 구동하기 위한 각종 회로들이 포함될 수 있는데, 이에 관한 자세한 내용은 후술하기로 한다.
도 2b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른, 한 픽셀 내 서브 픽셀의 구조를 도시한 도면이다. 도 2a를 참조하면, 하나의 픽셀(10) 내에서 서브 픽셀들(10-1 내지 10-3)은 좌우가 뒤바뀐 L자 모양으로 배열된 것을 볼 수 있다.
그러나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니며, 도 2b에 도시된 바와 같이, R, G, B 서브 픽셀(10-1 내지 10-3)이 픽셀(10') 내부에서 일렬로 배치될 수도 있다. 다만, 이와 같은 서브 픽셀의 배치 형태는 일 예일 뿐이고, 복수의 서브 픽셀은 각 픽셀 내에서 실시 예에 따라 다양한 형태로 배치될 수 있다.
한편, 상술한 예에서는 픽셀이 3종류의 서브 픽셀로 구성되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것이 아님은 물론이다. 가령, 픽셀은 R, G, B, W(white)와 같이 4종류의 서브 픽셀로 구현될 수도 있고, 실시 예에 따라 얼마든지 다른 개수의 서브 픽셀이 하나의 픽셀을 구성할 수도 있음은 물론이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 픽셀(10)이 R, G, B와 같은 세 종류의 서브 픽셀로 구성된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 하나의 서브 픽셀(100)의 구성도이다. 도 3에 따르면, 서브 픽셀은, 무기 발광 소자(110), 정전류원(120) 및 PWM 회로(130)를 포함한다. 이때, 정전류원(120)과 PWM 회로(130)는, 무기 발광 소자(110)를 구동하기 위한 픽셀 회로를 구성하게 된다.
무기 발광 소자(120)는, 정전류원(120)에서 제공되는 구동 전류의 진폭(Amplitude) 또는 펄스 폭(Pulse Width)에 따라 상이한 휘도로 발광할 수 있다. 여기서, 구동 전류의 펄스 폭은 정전류원(120)이 제공하는 구동 전류가 무기 발광 소자(110)를 흐르는 시간으로, 구동 전류의 듀티비(Duty Ratio) 또는 구동 전류의 구동 시간(Duration) 등으로 표현될 수도 있다.
예를 들어, 무기 발광 소자(110)는 구동 전류의 진폭이 클수록 높은 휘도로 발광할 수 있고, 펄스 폭이 길수록(즉, 듀티비가 높을수록 또는 구동 시간이 길수록) 높은 휘도로 발광할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 무기 발광 소자(110)는 디스플레이 모듈(1000)의 서브 픽셀(10-1 내지10-3)을 구성하며, 발광하는 빛의 색상에 따라 복수의 종류가 있을 수 있다. 예를 들어, 무기 발광 소자(110)는 적색 색상의 빛을 발광하는 적색(R) 무기 발광 소자, 녹색 색상의 빛을 발광하는 녹색(G) 무기 발광 소자 및 청색 색상의 빛을 발광하는 청색(B) 무기 발광 소자가 있을 수 있다.
디스플레이 모듈(1000)에 포함된 서브 픽셀의 종류는 무기 발광 소자(110)의 색상에 따라 결정될 수 있다. 즉, R 무기 발광 소자는 R 서브 픽셀(10-1)을, G 무기 발광 소자는 G 서브 픽셀(10-2)을, 그리고, B 무기 발광 소자는 B 서브 픽셀(10-3)을 구성할 수 있다.
여기서, 무기 발광 소자(110)는, 유기 재료를 이용하여 제작되는 OLED(Organic Light Emitting Diode)와는 다른, 무기 재료를 이용하여 제작되는 무기 발광 소자일 수 있다. 이하에서, LED는 OLED와 구별되는 무기 발광 소자를 의미한다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 무기 발광 소자(110)는, 마이크로 LED(Light Emitting Diode)(u-LED)일 수 있다. 마이크로 LED는 스스로 빛을 내는 100 마이크로미터(μm) 이하 크기의 초소형 무기 발광 소자를 말한다.
정전류원(120)은 정전류를 무기 발광 소자(110)로 제공한다. 정전류는 진폭이 일정한 전류를 말한다. 무기 발광 소자(110)는 정전류가 무기 발광 소자(110)를흐르는 동안 발광한다. 따라서, 무기 발광 소자(110)를 흐르는 정전류는 무기 발광 소자(110)를 구동하는 구동 전류가 된다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 정전류원(120)은 PAM 회로로 구현될 수 있다. PAM 회로는 무기 발광 소자(110)를 PAM 구동 방식으로 구동할 수 있다. PAM 구동 방식은 무기 발광 소자(110)를 흐르는 구동 전류의 진폭을 제어하여 계조를 표현하는 구동 방식이다. 이를 위해, PAM 회로는, 인가되는 PAM 데이터 전압에 대응되는 진폭의 구동 전류를 무기 발광 소자(110)로 제공할 수 있다. 따라서, 일정한 크기의 PAM 데이터 전압을 PAM 회로에 인가함으로써 PAM 회로를 이용하여 정전류원(120)이 구현될 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해 정전류원(120)이 PAM 회로로 구현된 경우를 예로 들어 설명한다. 그러나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니며, 정전류를 무기 발광 소자(110)로 제공할 수 있는 것이면 어떤 것이든 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 정전류원(120)이 될 수 있다.
PWM 회로(130)는 무기 발광 소자(110)를 PWM 구동 방식으로 구동할 수 있다. PWM 구동 방식은 무기 발광 소자(110)가 발광하는 시간에 기초하여 계조를 표현하는 구동 방식이다. 무기 발광 소자(110)는 정전류가 무기 발광 소자(110)를 흐르는 시간 동안에만 발광하므로, PWM 회로(130)는 구동 전류의 펄스 폭을 제어하여 무기 발광 소자(110)를 PWM 구동할 수 있다.
구체적으로, PWM 회로(130)는 정전류원(120)이 제공하는 정전류가 무기 발광 소자(110)를 흐르는 시간 기간(duration time)을 제어하여 구동 전류의 펄스 폭을 제어할 수 있다. 예를 들어, PWM 회로(130)는 인가되는 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안만큼만 정전류가 무기 발광 소자(110)를 흐르도록 정전류원(120)을 제어할 수 있다.
도 4는 도 3의 서브 픽셀(100)을 보다 자세히 도시한 구성도이다. 도 4에 따르면, 정전류원(120)은 구동 트랜지스터(121)을 포함하며, 온된 구동 트랜지스터(121)를 통해 구동 전류(Id)를 무기 발광 소자(110)로 제공할 수 있다.
PWM 회로(130)는 구동 트랜지스터(131) 및 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압을 보상하기 위한 내부 보상 회로(30)를 포함하며, 정전류원(120)이 무기 발광 소자(110)로 제공하는 구동 전류(Id)의 펄스 폭을 제어할 수 있다.
구체적으로, 정전류원(120)이 무기 발광 소자(110)로 구동 전류(Id)를 제공하기 시작한 후 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간이 경과하면, PWM 회로(130)의 구동 트랜지스터(131)는 턴-온된다. 이에 따라, 정전류원(120)의 구동 트랜지스터(121)는 턴-오프되며, 더이상 구동 전류(Id)는 무기 발광 소자(110)를 흐르지 않게 된다. 이와 같이, 구동 전류(Id)의 펄스 폭이 제어될 수 있다.
이때, 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압이 문제될 수 있다. 구체적으로, 디스플레이 모듈(1000)에는 복수의 서브 픽셀들이 존재하며, 각 서브 픽셀에는 대응되는 구동 트랜지스터(131)가 각각 존재한다.
이론적으로, 동일한 조건에서 제작된 트랜지스터는 동일한 문턱 전압을 가져야 하지만, 실제 트랜지스터는 동일한 조건으로 제작되더라도 문턱 전압에 차이가 발생할 수 있으며, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 구동 트랜지스터들(131) 역시 마찬가지이다.
이와 같이, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 구동 트랜지스터(131)들의 문턱 전압이 서로 차이가 있는 경우, 동일한 PWM 데이터 전압이 각 서브 픽셀의 PWM 회로(130)에 인가되더라도 문턱 전압의 차이만큼 서로 다른 펄스 폭을 갖는 구동 전류가 각 무기 발광 소자(110)로 제공되게 되며, 이는 디스플레이 모듈(1000)의 색재현성 저하의 원인이 된다.
따라서, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 구동 트랜지스터(131)들의 문턱 전압이 보상될 필요가 있다.
내부 보상 회로(30)는 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압을 보상하기 위한 구성이다. 구체적으로, PWM 회로(130)는 내부 보상 회로(30)의 동작을 통해 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압을 획득하고, 이후 PWM 데이터 전압이 인가되면, 획득된 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압 및 PWM 데이터 전압에 기초한 전압을, 구동 트랜지스터(131)의 게이트 단자(A)에 인가함으로써, 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압을 보상할 수 있다.
이에 따라, PWM 회로(130)는 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압과 무관하게, 인가된 PWM 데이터 전압의 크기에 대응되는 펄스 폭을 갖는 구동 전류(Id)가 무기 발광 소자(110)로 제공되도록 할 수 있게 된다.
이때, "내부 보상"이라는 용어는, 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압이 PWM 회로(130)의 동작 중에 PWM 회로(130) 내부에서 자체적으로 보상됨을 나타내며, 이와 같은 내부 보상 방식은, PWM 회로(130) 외부에서 PWM 데이터 전압 자체를 보정하여 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압을 보상하는 외부 보상 방식과는 구별된다.
한편, 도 4에 도시된 PWM 회로(130)의 동작을 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 도 4에 도시된 PWM 회로(130)의 구동 트랜지스터(131)는 N 타입의 공핍형 트랜지스터일 수 있다.
공핍형 트랜지스터는 제조 과정에서 도핑 처리를 통해 드레인과 소스 사이에 채널이 미리 형성되어 있는 트랜지스터이다. N 타입의 공핍형 트랜지스터는 음의 문턱 전압을 가지며, 문턱 전압 이상의 음의 전압이 게이트 단자와 소스 단자사이에 인가된 경우에만 오프된다. P 타입의 공핍형 트랜지스터는 양의 문턱 전압을 가지며, 문턱 전압 이상의 양의 전압이 게이트 단자와 소스 단자 사이에 인가된 경우에만 트랜지스터가 오프된다.
도 4를 참조하면, 구동 트랜지스터(131)의 게이트 단자(A)에 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압 및 PWM 데이터 전압에 기초한 전압이 인가된 상태에서, 정전류원(120)이 일정한 진폭의 구동 전류(Id)를 무기 발광 소자(110)로 제공하면 무기 발광 소자(110)는 발광을 시작한다.
이때, PWM 데이터 전압은 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압보다 낮은 음의 전압이 이용된다. 예를 들어, PWM 데이터 전압은 -15[V] 내지 -20[V] 사이의 전압이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서, 구동 트랜지스터(131)의 게이트 단자(A)에 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압 및 PWM 데이터 전압에 기초한 전압이 인가된 상태에서, 구동 트랜지스터(131)는 오프 상태이다.
한편, 정전류원(120)이 구동 전류(Id)를 무기 발광 소자(110)로 제공하기 시작할 때, PWM 회로(130)에는 선형적으로 변화하는 스윕 전압이 인가된다. 오프 상태의 구동 트랜지스터(131)는, 게이트 단자(A)의 전압이 스윕 전압에 따라 선형 증가하여 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압이 될 때까지 오프 상태를 유지하게 된다.
이후, 구동 트랜지스터(131)의 게이트 단자(A)의 전압이 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압에 도달하면, 구동 트랜지스터(131)는 온되며, 구동 트랜지스터(131)를 통해 로우 전압이 정전류원(120)의 구동 트랜지스터(121)의 게이트 단자(C)에 인가되게 된다.
이때, 정전류원(120)의 구동 트랜지스터(121)는 게이트 단자(C)에 로우 전압이 인가되는 경우, 오프되도록 설계된(designed) 것일 수 있다. 따라서, 로우 전압이 구동 트랜지스터(121)의 게이트 단자에 인가되면 구동 트랜지스터(121)는 오프되며, 더 이상 구동 전류(Id)는 무기 발광 소자(110)를 흐르지 못하고, 무기 발광 소자(110)는 발광을 멈추게 된다.
이와 같이, PWM 회로(130)는 정전류원(120)의 구동 트랜지스터(121)의 게이트 단자(C)의 전압을 제어하여 구동 전류의 펄스 폭을 제어할 수 있다. 이때, 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압이 보상되므로, 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압과 무관하게 PWM 데이터 전압에만 종속적인 구동 전류(Id)의 펄스 폭 제어가 가능해 진다.
이하에서는, 도 5a 내지 도 5c를 통해 내부 보상 회로의 동작을 보다 자세히 설명한다. 도 5a 내지 도 5c에서 구동 트랜지스터(131)는 N 타입의 공핍형 트랜지스터이고, 내부 보상 회로(30)는 구동 트랜지스터(131)와 연결된 2개의 커패시터(132, 133)를 포함할 수 있다.
후술할 바와 같이, 본 개시의 일 실시 예에 따르면 PWM 회로(130)는 초기화 구간, 문턱 전압 추출 구간 및 PWM 데이터 설정 구간 순으로 구동될 수 있다. 도 5a 내지 5c는, 각각 초기화 구간, 문턱 전압 추출 구간 및 PWM 데이터 설정 구간에서 내부 보상 회로(30)의 연결 상태를, 동작의 설명에 필요한 정도로 간략히 도시하고 있다.
도 5a를 참조하면, 초기화 구간에서, 커패시터(132)는 일단이 구동 트랜지스터(131)의 소스 단자(공핍형 트랜지스터는, 단자에 인가되는 전압에 따라 소스 단자와 드레인 단자가 바뀔 수 있으므로, 구동 트랜지스터(131)의 소스 단자는 이후 동작 과정에서 드레인 단자가 될 수도 있다.)와 연결되고, 타단이 구동 트랜지스터(131)의 게이트 단자(A)에 연결되며, 타단을 통해 레퍼런스 신호(VREF)를 입력받는다. 한편, 커패시터(133)는 일단이 구동 트랜지스터(131)의 게이트 단자(A)에 연결되고, 타단(B)이 데이터 신호(Vdata)를 인가받는다.
초기화 구간은, PWM 회로(130) 내의 주요 노드(예를 들어, A노드, B노드)들의 전압이 초기 전압(예를 들어, -10[V])으로 초기화되는 구간이다. 따라서, 초기화 구간에서는, 레퍼런스 신호(VREF) 및 데이터 신호(Vdata)를 통해 초기 전압이 인가되며, 이에 따라, A 노드 및 B 노드는 모두 초기 전압으로 초기화된다.
문턱 전압 추출 구간은, 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압을 획득 내지 추출하기 위한 구간이다. 문턱 전압 추출 구간에서, 내부 보상 회로(30)는 도 5b와 같은 연결 상태가 되며, 레퍼런스 신호(VREF)를 통해 레퍼런스 전압(예를 들어, 0[V])이 구동 트랜지스터(131)의 게이트 단자(A)에 인가된다.
이때, 구동 트랜지스터(131)의 드레인 단자에는 VOFF 신호를 통해 DC 전압인 하이 전압이 인가되며, 이에 따라, 구동 트랜지스터(131)은 소스 팔로워로 동작한다.
소스 팔로워는 드레인 단자에 DC 전압이 인가되므로, 공통 드레인 증폭기(common drain amplifier)라고도 불리우며, 게이트 단자가 입력으로, 소스 단자가 출력으로 사용된다. 한편, 소스 팔로워는, 게이트 단자에 입력 전압이 인가되는 경우, 입력 전압과 소스 팔로워의 문턱 전압의 차에 해당하는 전압이 소스 단자에서 출력되는 DC 특성을 가지며, 이 때문에 레벨 시프터(level shifter)라 불리우기도 한다.
따라서, 도 5b를 참조하면, 구동 트랜지스터(131)가 소스 팔로워로 동작하는 동안 게이트 단자(A)에 레퍼런스 전압(VREF)가 인가되는 경우, 레퍼런스 전압(VREF)과 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압(Vth)의 차이에 해당하는 전압(VREF-Vth)이 구동 트랜지스터(131)의 소스 단자에서 출력된다.
한편, 문턱 전압 추출 구간에서, 구동 트랜지스터(130)의 소스 단자는 커패시터(133)의 타단(즉, B 노드)과 연결되므로, 결과적으로 도 5b에 도시된 바와 같이, A 노드에는 레퍼런스 전압(VREF)이 인가되고, B 노드에는 레퍼런스 전압(VREF)과 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압(Vth)의 차이에 해당하는 전압(VREF-Vth)이 인가된 상태가 된다.
한편, 데이터 전압 설정 구간은 PWM 데이터 전압이 구동 트랜지스터(131)의 게이트 단자에 설정되는 구간이다. 데이터 설정 구간에서, 내부 보상 회로(30)는 도 5c와 같은 연결 상태가 되며, 데이터 신호(Vdata)를 통해 커패시터(133)의 타단(B)에 인가된 PWM 데이터 전압(예를 들어, -15[V] 내지 -20[V] 사이의 전압)은 커패시터(133)을 통해 커플링되어 구동 트랜지스터(131)의 게이트 단자(A)에 인가되게 된다.
구체적으로, 도 5c에 도시된 바와 같이, 커패시터(133)의 타단(B)에 PWM 데이터 전압을 갖는 데이터 신호(Vdata)가 인가됨에 따라, B 노드의 전압은 VREF-Vth에서 Vdata가 되고, A 노드의 전압은 VREF에서 Vdata+Vth가 된다.
이와 같이, 내부 보상 회로(30)의 동작을 통해, 단순히 PWM 데이터 전압이 아니라 PWM 데이터 전압 및 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압(Vth)에 기초한 전압(즉, Vdata+Vth)이 구동 트랜지스터(131)의 게이트 단자(A)에 설정됨으로써, 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압(Vth)이 보상될 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 서브 픽셀(100)의 구성도이다. 도 6에 따르면, 서브 픽셀(100)은 무기 발광 소자(110), 정전류원(120) 및 PWM 회로(130)를 포함한다. 도 6의 실시 예에서, 정전류원(120)은 PAM 회로로 구현될 수 있다.
정전류원(120)이 PAM 회로로 구현되는 경우, 정전류원(120)은 외부에서 인가된 PAM 데이터 전압에 대응되는 진폭을 갖는 구동 전류(Id)를 무기 발광 소자(110)로 제공하게 된다.
이때, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 구동 트랜지스터(121)들의 문턱 전압이 서로 차이가 있는 경우, 동일한 PAM 데이터 전압이 각 서브 픽셀의 정전류원(120)에 인가되더라도 문턱 전압의 차이만큼 서로 다른 진폭을 갖는 구동 전류가 각 무기 발광 소자(110)로 제공되게 되며, 이는 디스플레이 모듈(1000)의 색재현성 저하의 원인이 될 수 있다.
따라서, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 정전류원(120)의 구동 트랜지스터(121)의 문턱 전압 역시, 전술한 PWM 회로(130)의 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압과 같이 보상될 필요가 있다.
이를 위해, 도면에 도시하지는 않았지만, 도 5a 내지 도 5c에서 전술한 바와 같이 동작하는 내부 보상 회로가 PWM 회로(130) 및 정전류원(120)에 각각 포함될 수 있다. 따라서, 도 6의 서브 픽셀(100)의 경우, 동작 과정에서 PWM 회로(130)의 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압 및 정전류원(120)의 구동 트랜지스터(121)의 문턱 전압이 각각 보상될 수 있다.
한편, 도 6의 예에서, PAM 회로는 정전류원(120)의 역할을 하며, 구동 트랜지스터(121)의 문턱 전압은 동작 과정에서 내부 보상된다. 따라서, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, PAM 데이터 전압은, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 모든 픽셀(또는 모든 서브 픽셀)에 일괄적으로 인가될 수 있다. 이때, 각 픽셀(또는 각 서브 픽셀)에 인가되는 PAM 데이터 전압은 동일한 크기의 전압일 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 따라, 하나의 영상 프레임을 디스플레이하기 위한 전체 시간 구간 중 무기 발광 소자(110)가 발광하는 발광 구간을 충분히 확보할 수 있게 된다.
이는, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 픽셀들을 라인 별로 순차적으로 스캔하여 문턱 전압이 보상된 PAM 데이터 전압을 라인 별로 따로 인가해야 하는 외부 보상 방식과의 차이점이 된다.
또한, 도 6의 예에서, 영상의 계조는 PWM 회로(130)를 통해 PWM 구동 방식으로 표현될 수 있다. 따라서, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, PWM 데이터 전압은, 픽셀별 계조 표현을 위해, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 픽셀들에 라인 단위로 순차적으로 인가될 수 있다.
전술한 바와 같이 디스플레이 모듈(1000)은 무기 발광 소자(110) 단위로 서브 픽셀이 구성되며, 각 서브 픽셀은 PWM 회로(130)를 포함한다. 따라서, 동일한 단일 색으로 발광하는 복수의 LED를 백라이트로 사용하는 LCD(Liquid Crystal Display) 모듈과 달리, 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈(1000)은 각 서브 픽셀에 포함된 PWM 회로(130)에 상이한 크기의 PWM 데이터 전압을 인가함으로써, 서브 픽셀 단위로 상이한 계조를 표현할 수 있다.
도 6에 도시된 각종 신호들 및 트랜지스터(140)에 대하여는, 도 8 내지 도 9f를 통해 자세히 설명되므로, 여기서는 설명을 생략한다.
도 7은 도 6에 도시된 서브 픽셀(100)의 상세 회로의 일 예를 도시하고 있다. 디스플레이 모듈(1000)에는 도 7과 같은 회로가 서브 픽셀 별로 마련될 수 있다. 한편, 도 7의 무기 발광 소자(110)는 R, G, B 중 어느 한 색상의 LED일 수 있다.
서브 픽셀(100)은, 무기 발광 소자(110), 복수의 트랜지스터 (T_pwm, T_spwm1, T_spwm2, T_pcomp1, T_pcomp2, T_pcomp3, T_cc, Tccomp1, Tccomp2, T_cref, T_cct, T_em) 및 복수의 커패시터(C_pwm1, C_pwm2, C_sweep, C_cc)를 포함하며, 도 7에 도시된 바와 같은 연결 관계를 가질 수 있다.
이때, T_pwm, T_spwm1, T_spwm2, T_pcomp1, T_pcomp2, T_pcomp3, C_pwm1, C_pwm2, C_sweep는 PWM 회로(130)의 동작과 주로 관련되고, T_cc, Tccomp1, Tccomp2, T_cref, T_cct, C_cc, C_pwm2는 정전류원(120)의 동작과 주로 관련된다.
이와 관련하여, 서브 픽셀(100)은, 서브 픽셀(100)로 인가되는 각종 신호들(VDD, VOFF, SPWM[n], Sweep, PWM_COMP, VREF, Vdata, CCT_COMP, CCT_REF, EM, CCT, VGL)에 의해, 도 7에 도시된 복수의 트랜지스터가 각각 온 또는 오프되어 유기적으로 동작한다.
따라서, PWM 동작과 주로 관련되는 PWM 회로(130) 및 PAM 동작과 주로 관련되는 정전류원(120)이 도 7에 도시된 바와 같이 구분될 수 있음은 별론, 정전류원(120)에 포함된 트랜지스터들의 온/오프 상태는 PWM 회로(130)의 동작에 영향을 미치며, PWM 회로(130)에 포함된 트랜지스터들의 온/오프 상태는 정전류원(120)의 동작에 서로 영향을 미치게 된다.
한편, 도 7에서, 트랜지스터(T_pwm)는 전술한 PWM 회로(130)의 구동 트랜지스터(131)에 해당하고, 커패시터(C_pwm2)는 전술한 내부 보상 회로(30)의 커패시터(132)에 해당하며, 커패시터(C_pmw1)는 전술한 내부 보상 회로(30)의 커패시터(133)에 해당한다.
트랜지스터(T_cc)는 전술한 정전류원(120)의 구동 트랜지스터(121)에 해당한다.
트랜지스터(T_em)(140)는, 후술할 바와 같이 발광 구간에서 제어 신호(EM)에 따라 온되어 정전류원(120)이 제공하는 구동 전류를 무기 발광 소자(110)로 제공한다.
도 7에 도시된 트랜지스터들은 모두 N 타입의 공핍형 트랜지스터일 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7에 도시된 각종 신호 배선들(VDD, VOFF, SPWM[n], Sweep, PWM_COMP, VREF, Vdata, CCT_COMP, CCT_REF, EM, CCT, VGL)의 역할을 간략히 설명하면 아래와 같다.
VDD는 정전류원(120)의 구동 트랜지스터(121)로 구동 전압(예를 들어, +5[V])을 제공하며, 무기 발광 소자(110)의 온/오프를 제어한다.
VOFF는 PWM 회로(130)의 구동 트랜지스터(131)로 DC 전압(예를 들어, +5[V])을 제공하여 구동 트랜지스터(131)가 소스 팔로워로 동작하게 하며, 온된 구동 트랜지스터(131)을 통해 정전류원(120)의 구동 트랜지스터(121)로 로우 전압(예를 들어, -15[V])을 제공하여 구동 트랜지스터(121)를 오프시킨다.
SPWM[n]은 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 픽셀들(구체적으로는, PWM 회로들(130))을 스캔 라인(또는 게이트 라인) 단위로 순차적으로 선택하기 위한 스캔 신호를 디스플레이 모듈(1000)로 제공한다. 여기서, n은 라인의 번호를 나타낸다.
예를 들어, 디스플레이 모듈(1000)이 270개의 스캔 라인(또는 게이트 라인)으로 구성된 경우, SPWM[1]부터 SPWM[270]까지 270개의 스캔 신호가 순차적으로 해당 스캔 라인(또는 게이트 라인)에 인가된다.
PWM 회로(130)가 선택된 동안, 선택된 PWM 회로(130)의 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압이 보상되며, 선택된 PWM 회로(130)의 구동 트랜지스터(131)의 게이트 단자(A)에 PWM 데이터 전압이 설정된다.
SWEEP는 선형적으로 변화하는 스윕 신호를 구동 트랜지스터(131)의 게이트 단자(A)에 제공한다. 이에 따라, 구동 트랜지스터(131)의 온/오프가 제어된다.
VREF는 구동 트랜지스터(131, 121)의 문턱 전압을 추출하기 위한 레퍼런스 전압을 제공한다.
PWM_COMP는 레퍼런스 전압을 PWM 회로(130)의 구동 트랜지스터(131)의 게이트 단자(A)에 인가하여, 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압을 추출한다.
CCT_REF는 및 CCT_COMP는 레퍼런스 전압을 정전류원(120)의 구동 트랜지스터(121)의 게이트 단자(C)에 인가하여, 구동 트랜지스터(121)의 문턱 전압을 추출및 보상한다.
Vdata는 계조 표현을 위한 PWM 데이터 전압 및 PAM 데이터 전압을 제공한다.
EM은 무기 발광 소자(110)의 온/오프를 제어한다.
CCT는 정전류원(120)의 구동 트랜지스터(121)의 게이트 단자(C)에 PAM 데이터 전압을 설정하고, 유지한다.
VGL은 그라운드 전압(예를 들어, -5[V])을 제공한다.
이하에서는, 도 8 내지 도 9f를 참조하여 도 7에 도시된 회로의 동작을 구체적으로 설명한다.
도 8은 도 7에 도시된 서브 픽셀 회로를 구동하기 위한 각종 신호의 타이밍도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 서브 픽셀(100)은, 초기화 구간, PWM 회로(130)의 문턱 전압 추출 구간, PWM 데이터 설정 구간, 정전류원(120)의 문턱 전압 추출 구간, 정전류원(120)의 데이터 설정 구간 및 발광 구간 순으로 구동될 수 있다.
도 9a는 초기화 구간에서, 도 9b는 PWM 회로(130)의 문턱 전압 추출 구간에서, 도 9c는 PWM 데이터 설정 구간에서, 도 9d는 정전류원(120)의 문턱 전압 추출 구간에서, 도 9e는 정전류원(120)의 데이터 설정 구간에서, 도 9f는 발광 구간에서, 서브 픽셀(100)의 동작을 각각 도시하고 있다.
초기화 구간은, 구동 트랜지스터(131, 121)의 오동작을 방지하기 위해, 서브 픽셀(110) 내의 주요 노드들(예를 들어, A 노드, B 노드, C 노드, D 노드)의 전압이 초기 전압(예를 들어, -10[V])으로 초기화되는 구간이다. 초기화 구간은 매 영상 프레임마다 구동된다.
도 8을 참조하면, 초기화 구간에서, SPWM[n], CCT, PWM_Comp, CCT_Comp, CCT_Ref 신호는 각각 하이 전압(예를 들어, +5[V])을 유지하며, VREF와 Vdata에는 로우 전압(예를 들어, -5[V])이 인가된다. 따라서, 초기화 구간에서는 도 9a에 도시된 바와 같이, A, B, C, D 전 노드가 로우 전압으로 초기화된다.
PWM 회로(130)의 문턱 전압 추출 구간은, PWM 회로(130)의 구동 트랜지스터(131)의 문턱 전압(Vth_pwm)을 추출하기 위한 구동 구간이다.
도 8을 참조하면, PWM 회로(130)의 문턱 전압 추출 구간에서 PWM_Comp 신호는 하이 전압(예를 들어, +5[V])을 유지한다. 따라서, 도 9b에 도시된 바와 같이 VREF 신호 배선에 인가된 전압(레퍼런스 전압(예를 들어, 0[V]))이 구동 트랜지스터(T_pwm, 131)의 게이트 단자(즉, A 노드)로 전달된다.
또한, 도 8을 참조하면, PWM 회로(130)의 문턱 전압 추출 구간에서 VOFF 신호 배선에 하이 전압(예를 들어, +5[V])이 인가되고 있는 것을 볼 수 있다. VOFF 신호 배선은 구동 트랜지스터(T_pwm, 131)의 드레인 단자에 연결되므로, 드레인 단자에 DC 전압인 하이 전압이 인가된 구동 트랜지스터(T_pwm, 131)는 소스 팔로워로 동작하게 된다.
따라서, PWM 회로(130)의 문턱 전압 추출 구간에서는, 도 9b에 도시된 바와 같이, 레퍼런스 전압(VREF)과 구동 트랜지스터(T_pwm, 131)의 문턱 전압(Vth_pwm)의 차이에 해당하는 전압(즉, VREF-Vth_pwm)이 구동 트랜지스터(T_pwm, 131)의 소스 단자(즉, C 노드)에서 출력되게 된다.
한편, PWM 회로(130)의 문턱 전압 추출 구간에서 PWM_Comp 신호는 하이 전압(예를 들어, +5[V])을 유지하므로, 도 9b에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(T_pcomp3)가 온되어 C 노드와 B 노드가 서로 연결된 상태가 된다. 따라서, 결과적으로, A 노드에는 VREF 전압이, B 노드 및 C 노드에는 VREF-Vth_pwm 전압이 인가된 상태가 되며, 커패시터(C_pwm1, 133)의 양단 및 커패시터(C_pmw2,132)의 양단에는 구동 트랜지스터(T_pwm, 131)의 문턱 전압(Vth_pwm)이 각각 저장되게 된다.
이와 같이, 구동 트랜지스터(T_pwm, 131)의 문턱 전압(Vth_pwm)이 PWM 회로(130)의 문턱 전압 추출 구간에서 추출될 수 있다.
한편, PWM 데이터 설정 구간은, 무기 발광 소자(110)의 계조 표현을 위해 PWM 회로(130)(구체적으로는, 구동 트랜지스터(T_pwm, 131)의 게이트 단자(즉, A 노드))에 PWM 데이터 전압이 설정되는 구간이다.
도 8에 도시된 바와 같이, PWM 데이터 설정 구간에서는 SPWM[n] 신호 배선을 통해 하이 전압(예를 들어, +5[V])이 각 스캔 라인(또는 게이트 라인) 단위로 순차적으로 인가된다.
예를 들어, 디스플레이 모듈(1000)이 270 개의 스캔 라인(또는 게이트 라인)을 포함하는 경우, SPWM[1]부터 SPWM[270]까지 270개의 SPWM[n] 신호 배선을 통해 하이 전압이 각 스캔 라인(또는 게이트 라인)에 포함된 PWM 회로(130)들에 순차적으로 인가될 수 있다. 이에 따라, 각 스캔 라인(또는 게이트 라인)에 포함되는 PWM 회로(130)에는 Vdata 신호 배선을 통해 PWM 데이터 전압이 순차적으로 인가되게 된다.
도 9c를 참조하면, PWM 데이터 설정 구간에서는 SPWM[n] 신호에 따라 트랜지스터(T_spwm1) 및 트랜지스터(T_spwm2)가 온되며, 이에 따라, PWM 데이터 전압(Vpwm_data)이 Vdata 신호 배선을 통해 C 노드 및 B 노드에 인가된다.
따라서, B 노드의 전압은 VREF-Vth_pwm에서 Vpwm_data로 변경되고, Vpwm_data-VREF+Vth_pwm 만큼의 전압이 커패시터(C_pwm1, 133)을 통해 A 노드로 전달된다. 이에 따라, A 노드의 전압은 Vpwm_data+Vth_pwm이 된다.
이와 같이, PWM 데이터 설정 구간에서는, PWM 데이터 전압(Vpwm_data) 및 구동 트랜지스터(T_pwm, 131)의 문턱 전압(Vth_pwm)에 기초한 전압(즉, Vpwm_data+Vth_pwm)이 구동 트랜지스터(T_pwm, 131)의 게이트 단자(즉, A 노드)에 설정되게 된다.
정전류원(120)의 문턱 전압 추출 구간은, 정전류원(120)의 구동 트랜지스터(121)의 문턱 전압(Vth_cc)을 추출하기 위한 구동 구간이다.
도 8을 참조하면, 정전류원(120)의 문턱 전압 추출 구간에서, CCT_Ref 신호는 하이 전압(예를 들어, +5[V])을 갖는다. 따라서, 도 9d에 도시된 바와 같이, VREF 신호 배선에 인가된 전압(레퍼런스 전압(예를 들어, 0[V]))이 구동 트랜지스터(T_cc, 121)의 게이트 단자(즉, C 노드)로 전달된다.
또한, 도 8을 참조하면, 정전류원(120)의 문턱 전압 추출 구간에서 VDD 신호 배선에 하이 전압(예를 들어, +5[V])이 인가되고 있는 것을 볼 수 있다. VDD 신호 배선은 구동 트랜지스터(T_cc, 121)의 드레인 단자에 연결되므로, 드레인 단자에 DC 전압인 하이 전압이 인가된 구동 트랜지스터(T_cc, 121)는 소스 팔로워로 동작하게 된다.
따라서, 정전류원(120)의 문턱 전압 추출 구간에서는, 도 9d에 도시된 바와 같이, 레퍼런스 전압(VREF)과 구동 트랜지스터(T_cc, 121)의 문턱 전압(Vth_cc)의 차이에 해당하는 전압(즉, VREF-Vth_cc)이 구동 트랜지스터(T_cc, 121)의 소스 단자(즉, D 노드)에서 출력되게 된다.
한편, 정전류원(120)의 문턱 전압 추출 구간에서 CCT_Comp 신호는 하이 전압(예를 들어, +5[V])을 가지므로, 도 9d에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(T_ccomp2) 및 트랜지스터(T_ccomp1)가 온되며, 이에 따라, C 노드에는 VREF 전압이, D 노드 및 커패시터(C_pwm2)의 일단(9)에는 VREF-Vth_cc 전압이 인가된 상태가 된다. 즉, 커패시터(C_pmw2)의 양단 및 커패시터(C_cc)의 양단에는 구동 트랜지스터(T_cc, 121)의 문턱 전압(Vth_cc)이 각각 저장되게 된다.
이와 같이, 정전류원(120)의 문턱 전압 추출 구간에서 구동 트랜지스터(T_cc, 121)의 문턱 전압(Vth_cc)이 추출될 수 있다.
정전류원(120)의 데이터 설정 구간은, 정전류원(120)에 데이터 전압이 설정되는 구간이다. 전술한 바와 같이 정전류원(120)이 PAM 회로로 구현된 경우, 정전류원(120)은 PAM 데이터 전압에 대응되는 진폭의 구동 전류를 무기 발광 소자(110)로 제공하게 된다. 따라서, PAM 데이터 전압이 정전류원(120)의 구동 트랜지스터(T_cc, 121)의 게이트 단자에 설정되어야 한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 정전류원(120)의 데이터 설정 구간에서는, CCT 신호 및 CCT_comp 신호에 하이 전압(예를 들어, +5[V])이 인가되며, 이때, 구동 전류의 진폭을 결정하는 PAM 데이터 전압이 Vdata 신호 배선을 통해 정전류원(120)으로 인가된다.
도 9e를 참조하면, 정전류원(120)의 데이터 설정 구간에서는, CCT 신호에 따라 트랜지스터(T_cct)가 온되고, CCT_comp 신호에 따라 트랜지스터(T_ccomp2)가 온된다. 이에 따라, PAM 데이터 전압(Vcct_data)이 Vdata 신호 배선을 통해 커패시터(C_pwm2)의 일단(9) 및 D 노드에 인가된다.
따라서, 커패시터(C_pwm2)의 일단(9)의 전압 및 D 노드의 전압은, VREF-Vth_cc에서 Vcct_data로 각각 변경된다.
한편, 정전류원(120)의 데이터 설정 구간에서는, CCT_comp 신호에 따라 트랜지스터(T_ccomp1)도 온된 상태이므로, 커패시터(C_pwm2) 및 커패시터(C_cc)는 C 노드를 기준으로 병렬 구조를 갖게 된다. 이에 따라, Vcct_data-VREF+Vth_cc 만큼의 전압이 커패시터(C_pwm2) 및 커패시터(C_cc)를 통해 C 노드에 안정적으로 전달될 수 있다.
Vcct_data-VREF+Vth_cc 만큼의 전압이 전달된 C 노드의 전압은 VREF에서 Vcct_data+Vth_cc가 된다.
이와 같이, 정전류원(120)의 데이터 설정 구간에서는, PAM 데이터 전압(Vcct_data) 및 구동 트랜지스터(T_cc, 121)의 문턱 전압(Vth_cc)에 기초한 전압(즉, Vcct_data+Vth_cc)이 구동 트랜지스터(T_cc, 121)의 게이트 단자(즉, C 노드)에 설정되게 된다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, CCT 신호는, SPWM[n] 신호와 달리, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 모든 스캔 라인(또는 게이트 라인)에 일괄적으로 인가되는 것을 볼 수 있다. 따라서, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, PAM 데이터 전압은, PWM 데이터 전압과 달리, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 모든 정전류원(120)에 일괄적으로 인가 및 설정될 수 있다.
이와 같이, PAM 데이터 전압을 일괄적으로 설정할 수 있는 이유는, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, PWM 구동 방식을 통해 영상의 계조가 표현되며, 또한, PWM 회로(130)의 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱 전압(Vth_pwm)와 정전류원(120)의 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱 전압(Vth_cc)이 모두 내부 보상 방식으로 보상되기 때문이다.
예를 들어, 120 헤르쯔(Hz)로 영상이 디스플레이되는 경우, 하나의 영상 프레임을 디스플레이하기 위해 대략 8300 마이크로 세컨드(us)가 필요하게 되는데, 디스플레이 모듈이 270개의 스캔 라인(또는 게이트 라인)으로 구성된 경우, 전체 라인을 스캔하는데 2430us 정도의 시간이 소요된다.
외부 보상 방식을 이용하는 경우, PAM 데이터 설정에도 전체 라인의 스캔이 필요하므로, PWM 데이터 전압과 PAM 데이터 전압을 디스플레이 모듈(1000)의 전체 픽셀에 설정하기 위해서는, 대략 5000us가 필요하다. 따라서, 한 영상 프레임당 발광 구간이 차지할 수 있는 시간 길이는, (3300/8300)*100=39.8% 와 같이, 40%를 넘기기 어렵게 된다.
그러나, 상술한 바와 같이, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, PAM 데이터 전압이 디스플레이 모듈(1000)의 모든 정전류원(120)에 일괄적으로 설정될 수 있다. 도 8에 도시된 각 구간들에 할당된 시간을 참조하여 한 영상 프레임당 발광 구간이 차지할 수 있는 시간의 퍼센티지를 계산해 보면, (5820/8300)*100=70.1% 와 같이, 65% 이상이 확보될 수 있는 것을 볼 수 있다.
발광 구간이 짧으면 계조별 발광 제어 시간이 짧아지므로 PWM 구동 방식을 통해 다양한 계조를 표현하는데 어려움이 있게 되는데, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 발광 구간을 충분히 확보할 수 있게 되며, 이에 따라, 무기 발광 소자(110)의 수명도 연장될 수 있다.
또한, 종래 구동 트랜지스터들(131, 121)의 문턱 전압(Vth_pwm, Vth_cc)을 외부 보상하기 위해 필요했던 각종 자원들(예를 들어, TCON, 메모리, 데이터 드라이버, PCB 등의 관련 기능)이 더 이상 필요없어지므로, 동작의 단순화 및 비용 절감에 도움이 될 수 있다.
발광 구간은 무기 발광 소자(110)가 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간동안 발광하는 구간이다.
도 8에 도시된 바와 같이 발광 구간에서는 EM 신호가 하이 전압(예를 들어, +5[V])으로 바뀌므로, 도 9f에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(T_em)가 온된다.
이에 따라, 무기 발광 소자(110)의 양단에는, VDD 신호에 따른 하이 전압(또는 구동 전압, 예를 들어, +5[V])과 VGL 신호에 따른 로우 전압(또는 그라운드 전압, 예를 들어, -5[V])의 차이에 해당하는 전위차가 발생하며, PAM 데이터 전압(Vcct_data)에 대응되는 진폭의 구동 전류가 무기 발광 소자(110)를 흘러 무기 발광 소자(110)는 발광을 시작한다.
이때, 도 8을 참조하면, 발광 구간에서 Vdata 신호는 PAM 데이터 전압(Vcct_data)을 유지하는 것을 볼 수 있다. 따라서, 발광 구간에서, 정전류원(120)의 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 단자에 설정된 전압(즉, Vcct_data+Vth_cc)은, 커패시터(C_pwm2, 132) 및 Vdata 신호에 의해 유지된다.
이때, 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 단자(즉, C 노드)에 설정된 전압(즉, Vcct_data+Vth_cc)은, 후술할 바와 같이 구동 트랜지스터(T_pwm)가 턴-온될 때까지만 C 노드에서 유지되게 되며, 무기 발광 소자(110)는 C 노드에 Vcct_data+Vth_cc 전압이 유지되는 동안에만 발광하게 된다.
구체적으로, 도 8 및 도 9f를 참조하면, 발광 구간이 시작되면서, SWEEP 신호 배선을 통해 선형적으로 변화하는 전압인 스윕 전압(Vsweep)이 PWM 회로(130)에 인가되는 것을 볼 수 있다.
이때, 스윕 전압(Vsweep)은 커패시터(C_sweep) 및 커패시터(C_pwm1, 131)를 통해 A 노드로 인가되며, A 노드의 전압은 스윕 전압(Vsweep)의 변화에 따라 변화하게 된다. A 노드의 전압이 상승하여, A 노드의 전압과 구동 트랜지스터(T_pwm)의 소스 단자 사이의 전압의 차이가 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱 전압(Vth_pwm)보다 커지게 되면, 구동 트랜지스터(T_pwm)는 턴-온되며, 이에 따라, C 노드에 저장되어 있는 전압(Vcct_data+Vth_cc)은 VOFF 신호 배선을 통해 방전되어 무기 발광 소자(110)의 발광은 멈추게 된다.
한편, 전술한 바와 같이, 공핍형 트랜지스터는, 단자에 인가되는 전압에 따라 소스 단자와 드레인 단자가 바뀔 수 있다. 구체적으로, VOFF 신호 배선을 통해 하이 전압(예를 들어, +5[V])이 인가되는 초기화 구간이나 PWM 회로(130)의 문턱 전압 추출 구간에서는, VOFF 신호 배선과 연결된 구동 트랜지스터(T_pwm)의 단자는 드레인 단자가 된다. 그러나, VOFF 신호 배선을 통해 로우 전압(예를 들어, -15[V])이 인가되고 있는 발광 구간에서는, 위에서 설명한 바와 같이, VOFF 신호 배선과 연결된 구동 트랜지스터(T_pwm)의 단자는 소스 단자가 된다.
이와 같이, 발광 구간에서 무기 발광 소자(110)는 PWM 데이터 전압(Vpwm_data)에 대응되는 시간 동안 발광하게 된다.
이상에서 설명한 각종 예시 전압들 및 도 8에 도시된 각 구간의 구동 시간은, 하나의 예일 뿐, 실시 예가 기재된 수치에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이상에서는, 구동 트랜지스터가 N 타입의 공핍형 트랜지스터인 것을 예로 들어 설명하였으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니며, P 타입의 공핍형 트랜지스터에도 본 개시의 다양한 실시 예들이 적용될 수 있다.
도 10a 내지 도 11은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 PWM 회로 및 정전류원에 포함된 구동 트랜지스터들의 문턱 전압에 따른 시뮬레이션 파형을 도시하고 있다.
이때, PWM 회로(130) 및 정전류원(120)에 포함된 트랜지스터들은, 공핍형 산화물 박막 트랜지스터 기반의 IGZO TFT일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 도 10a는 PWM 회로(130)의 구동 트랜지스터(T_pwm)의 문턱 전압(Vth_pwm)을 0[V]에서 -4[V]까지 1[V] 간격으로 변화시켰을 때 문턱 전압의 보상 가능 여부를 확인한 시뮬레이션 파형이고, 도 10b는 정전류원(120)의 구동 트랜지스터(T_cc)의 문턱 전압(Vth_cc)을 0[V]에서 -4[V]까지 1[V] 간격으로 변화시켰을 때 문턱 전압의 보상 가능 여부를 확인한 시뮬레이션 파형이다.
도시된 바와 같이, PWM 회로(130) 및 정전류원(201) 모두, 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 잘 추출되어 보상되고 있음을 알 수 있다.
한편, 도 11은 다양한 계조에 따른 구동 트랜지스터들의 게이트 전압을 도시한 그래프이다.
도 11에 도시된 구동 트랜지스터(T_pwm)의 게이트 단자(A 노드)의 전압 및 구동 트랜지스터(T_cc)의 게이트 단자(C 노드)의 전압에서 보는 바와 같이, 문턱 전압을 0[V]에서 -4[V]까지 1[V] 간격으로 변경하더라도, 1024 계조, 64 계조, 512 계조, 24 계조와 같은 다양한 계조 표현에 있어, PWM 회로(130) 및 정전류원(120) 모두 큰 오차없이 문턱 전압이 잘 보상되어 동작하는 것을 볼 수 있다.
또한, 도 11에 도시된 C 노드 전압에서 보는 바와 같이, 각 계조에서, 무기 발광 소자(110)의 발광 시간(즉, 구동 트랜지스터(T_cc)의 턴-온 시간) 역시 문턱 전압의 변화와 무관하게 큰 차이 없이 일정함을 알 수 있다.
도 12는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구성도이다. 도 12에 따르면, 디스플레이 장치(1500)는 디스플레이 모듈(1000), 구동부(200) 및 프로세서(900)를 포함한다.
디스플레이 모듈(1000)은 복수의 픽셀을 포함하며, 각 픽셀은 복수의 서브 픽셀을 포함한다.
구체적으로, 디스플레이 모듈(1000)은 스캔 라인들(또는 케이트 라인들)(G1 내지 Gx)과 데이터 라인들(D1 내지 Dy)이 상호 교차하도록 매트릭스 형태로 형성되고, 그 교차로 마련되는 영역에 각 픽셀이 형성될 수 있다.
이때, 각 픽셀은 R, G, B와 같은 3개의 서브 픽셀을 포함할 수 있으며, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 각 서브 픽셀은, 전술한 바와 같이, 대응되는 색상의 무기 발광 소자(110), 정전류원(120) 및 PWM 회로(130)를 포함할 수 있다.
여기서, 데이터 라인(D1 내지 Dy)은 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 각 서브 픽셀에 데이터 전압(PAM 데이터 전압 또는 PWM 데이터 전압 등)을 인가하기 위한 라인이며, 스캔 라인(G1 내지 Gx)은 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 픽셀(또는 서브 픽셀)을 라인 별로 선택하기 위한 라인이다. 따라서, 데이터 라인(D1 내지 Dy)을 통해 인가되는 데이터 전압은, 스캔 신호를 통해 선택된 스캔 라인의 픽셀(또는 서브 픽셀)로 인가될 수 있다.
이때, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 각 데이터 라인(D1 내지 Dy)에는 각 데이터 라인과 연결된 픽셀에 인가될 데이터 전압이 인가될 수 있다. 이때, 하나의 픽셀은 복수의 서브 픽셀(예를 들어, R, G, B 서브 픽셀)을 포함하므로, 하나의 픽셀에 포함된 R, G, B 서브 픽셀 각각에 인가될 데이터 전압들(즉, R 데이터 전압, G 데이터 전압 및 B 데이터 전압)은 시분할되어 하나의 데이터 라인을 통해 각 서브 픽셀에 인가될 수 있다. 위와 같이 시분할되어 하나의 데이터 라인을 통해 인가되는 데이터 전압들은, 먹스 회로를 통해 각 서브 픽셀에 인가될 수 있다.
실시 예에 따라 R, G, B 서브 픽셀마다 별도의 데이터 라인이 마련될 수도 있는데, 이 경우에는, R 데이터 전압, G 데이터 전압 및 B 데이터 전압은 시분할되어 인가될 필요가 없으며, 대응되는 데이터 전압이 각 데이터 라인을 통해 대응되는 서브 픽셀에 동시에 인가될 수 있을 것이다.
한편, 도 11에서는, 도시의 편의를 위해, G1 내지 Gx와 같은 1세트의 스캔 라인만을 도시하였다. 그러나, 실제 스캔 라인의 개수는 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 서브 픽셀의 종류 및 구동 방식에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 전술한 바와 같이 정전류원(120)이 PAM 회로로 구현된 경우, 하나의 서브 픽셀은 PWM 회로(130) 및 PAM 회로를 각각 포함하므로, PWM 회로(130)를 선택하기 위한 스캔 라인과 PAM 회로를 선택하기 위한 스캔 라인이 서브 픽셀 마다 필요하다. 따라서, 이 경우 디스플레이 모듈(1000)에는 2세트의 스캔 라인이 마련될 수 있다.
구동부(200)는 프로세서(900)의 제어에 따라 디스플레이 모듈(1000)을 구동하며, 타이밍 컨트롤러(210), 소스 드라이버(220), 스캔 드라이버(230), 먹스 회로(미도시) 및 전원 회로(미도시)등을 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(210)는 외부로부터 입력 신호(IS), 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync) 및 메인 클럭 신호(MCLK) 등을 입력받아 영상 데이터 신호, 주사 제어 신호, 데이터 제어 신호, 발광 제어 신호 등을 생성하여 디스플레이 모듈(1000), 소스 드라이버(220), 스캔 드라이버(230), 전원 회로(미도시) 등에 제공할 수 있다.
또한, 타이밍 컨트롤러(210)는 도 8에 도시된 각종 신호 중 적어도 일부를 생성하여 디스플레이 모듈(1000)에 제공할 수 있다. 또한, 타이밍 컨트롤러(210)는, R, G, B 서브 픽셀을 각각 선택하기 위한 제어 신호, 즉, 먹스 신호를 먹스 회로(미도시)에 인가할 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 모듈(1000)의 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀이 먹스 회로(미도시)를 통해 각각 선택될 수 있다.
소스 드라이버(220)(또는 데이터 드라이버)는, 데이터 신호를 생성하는 수단으로, 프로세서(900)로부터 R/G/B 성분의 영상 데이터 등 전달받아 데이터 신호(예를 들어, PWM 데이터 신호, PAM 데이터 신호)을 생성한다. 또한, 소스 드라이버(220)는 생성된 데이터 신호를 데이터 라인(D1 내지 Dy)을 통해 디스플레이 모듈(1000)의 각 서브 픽셀 회로(110)에 인가할 수 있다. 이때, PWM 데이터 전압은, 예를 들어, 블랙 계조에 대응되는 -15[V] 및 화이트 계조에 대응되는 -20[V] 사이의 전압일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
스캔 드라이버(230)(또는, 게이트 드라이버)는 매트릭스 형태로 배치된 픽셀을 스캔 라인(또는 게이트 라인) 별로 선택하기 위한 각종 신호(예를 들어, 도 8의 SPWM[n] 신호, CCT)를 생성하고, 생성된 신호를 스캔 라인(G1 내지 Gx)을 통해 디스플레이 모듈(1000)에 인가할 수 있다.
특히, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 스캔 드라이버(230)는 생성된 스캔 신호들(또는 게이트 신호들)을, PWM 회로(130)들과 연결된 스캔 라인들(또는 게이트 라인들)에 스캔 라인별로 각각 순차적으로 인가함으로써, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 전체 PWM 회로(130)들을 스캔 라인 별로 순차적으로 선택할 수 있다.
또한, 스캔 드라이버(230)는 스캔 신호(또는 게이트 신호)를 생성하여 정전류원(120)들(예를 들어, PAM 회로들)과 연결된 스캔 라인들(또는 게이트 라인들)에 일괄적으로 인가함으로써, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 전체 정전류원(120)들을 일괄적으로 선택할 수도 있다. 그러나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전원 회로(미도시)는 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 픽셀 회로(110)에 각종 전원 전압(예를 들어, VDD, VOFF, VGL)을 제공할 수 있다.
한편, 도면에 도시하지는 않않지만, 구동부(200)는 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 각 픽셀을 구동하기 위한 클럭 신호를 제공하는 클럭 제공 회로를 포함할 수 있으며, 전술한 스윕 전압(Vsweep)을 PWM 회로(130)로 제공하기 위한 스윕 신호 제공 회로를 포함할 수 있다.
한편, 데이터 드라이버(220), 스캔 드라이버(230), 전원 회로(미도시), 먹스 회로(미도시), 클럭 제공 회로(미도시), 스윕 신호 제공 회로(미도시) 등과 같은 구동부(200)에 포함되는 구성의 전/일부는, 도 14a 내지 도 15를 통해 후술할 바와 같이, 디스플레이 모듈(1000)의 기판 일면에 형성된 TFT 층에 포함되도록 구현되거나, 별도의 반도체 IC로 구현되어 기판의 타면 배치될 수 있다.
기판의 타면에 배치된 구동부(200) 구성의 전/일부는, 내부 배선을 통해 TFT 층에 형성된 PWM 회로(130) 및 정전류원(120)와 연결될 수 있다. 또한, 구동부(200)에 포함되는 구성의 그 전/일부는, 별도의 반도체 IC로 구현되어 타이밍 컨트롤러(210)나 프로세서(900)와 함께 메인 PCB에 배치될 수도 있으나, 구현 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(900)는 디스플레이 장치(1300)의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 프로세서(900)는 구동부(200)를 제어하여 디스플레이 모듈(1000)을 구동할 수 있다.
이를 위해, 프로세서(900)는 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), micro-controller, 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)), ARM 프로세서 중 하나 이상으로 구현될 수 있다.
한편, 도 12에서는 프로세서(900)와 타이밍 컨트롤러(210)를 별도의 구성요소로 설명하였으나, 실시 예에 따라, 둘 중 하나의 구성만 디스플레이 장치(1500)에 포함되고, 포함된 구성이 나머지 구성의 기능까지 수행하는 실시 예도 가능하다.
도 13a는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 복수의 디스플레이 모듈을 포함하는 디스플레이 패널을 도시한 도면이다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈(1000)을 복수 개 조합하여 하나의 디스플레이 패널이 구성될 수 있다. 도 13a는 9개의 디스플레이 모듈(1000)이 하나의 디스플레이 패널(10000)을 구성하는 실시 예를 도시하고 있다. 이때, 디스플레이 패널(10000)을 구성하는 디스플레이 모듈(1000)의 개수가 9개에 한정되지 않음은 물론이다. 가령, 4개, 12개 등과 같이 다양한 개수의 디스플레이 모듈(1000)을 결합하여 디스플레이 패널을 구성할 수 있음은 물론이다.
전술한 바와 같이, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 모든 서브 픽셀(정확하게는, 모든 정전류원(120))에 일괄적으로 인가되는 PAM 데이터 전압은, 동일한 크기의 전압일 수 있다.
즉, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, PAM 데이터 전압이 하나의 데이터 라인(Vdata)을 통해 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 모든 서브 픽셀에 일괄적으로 인가되므로, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 각 서브 픽셀의 정전류원(120)에는 동일한 크기의 PAM 데이터 전압이 인가되게 될 수 있다. 즉, 하나의 디스플레이 모듈(1000)에는 동일한 PAM데이터 전압이 인가될 수 있다.
그러나, 이와 같이 모든 서브 픽셀에 동일한 PAM 데이터 전압이 인가되어야하는 것은 하나의 디스플레이 모듈(1000)에 국한될 뿐, 도 13a에 도시된 9개의 디스플레이 모듈(1000)들은 자신의 데이터 라인(Vdata 신호 배선)을 각각 별도로 포함하므로, 일괄적으로 PAM 데이터 전압이 인가되는 경우이더라도 디스플레이 패널(10000)에 포함된 각 디스플레이 모듈(1000)에는 디스플레이 모듈 별로 다른 크기의 PAM 데이터 전압이 인가될 수 있다.
이와 같이, 디스플레이 모듈 별로 PAM 데이터 전압을 인가함으로써, 디스플레이 패널(10000)에서 발생하는 모듈 간 색도 편차를 보정할 수 있다.
예를 들어, 도 13a의 모든 디스플레이 모듈(1000)에 동일한 PAM 데이터 전압을 인가하여 디스플레이 패널(10000)을 구동하는 경우 디스플레이 모듈(1000)들 간에 색도 편차가 발생할 수 있다. 이 경우, 각 디스플레이 모듈 에 인가되는 PAM 데이터 전압을 조정함으로써 디스플레이 모듈(1000)들 간의 색도 편차가 보정될 수 있다.
한편, 색도 편차의 보정이 위 예에 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 다른 일 실시 예에 따르면, 도 13b에 도시된 바와 같이 하나의 디스플레이 모듈(1000)을 복수의 영역으로 구분하고, 나뉘어진 복수의 영역 단위로 색도 편차가 보정될 수도 있다
도 13b는 하나의 디스플레이 모듈(1000)을 제 1 영역 내지 제 9 영역과 같이 9개의 영역으로 구분한 실시 예를 도시하고 있다. 그러나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, 실시 예에 따라 하나의 디스플레이 모듈(1000)이 4개, 12개 등과 같이 다양한 개수의 영역으로 구분될 수도 있음은 물론이다.
이 경우, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 모든 서브 픽셀에 일괄적으로 PAM 데이터를 인가하면서도 각 영역 별로 상이한 PAM 데이터 전압이 인가되어야 하는데, 이를 위해, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈(1000)에는 나뉘어진 영역 별로 PAM 데이터 전압을 인가하기 위한 별도의 데이터 신호 배선이 마련될 수 있다.
이와 같이, 나뉘어진 영역별로 마련된 별도의 데이터 라인을 통해, 디스플레이 모듈(1000)로 인가되는 PAM 데이터 전압을 각 영역 별로 조정함으로써, 하나의 디스플레이 모듈(1000) 내에서 발생하는 색도 편차가 보정될 수 있다.
도 14a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 단면도이다. 도 14a에서는 설명의 편의를 위해, 디스플레이 모듈(1000)에 포함된 하나의 픽셀만을 도시하였다.
도 14a에 따르면, 디스플레이 모듈(1000)은 기판(80), TFT 층(70) 및 무기 발광 소자 R, G, B(110-R, 110-G, 110-B)를 포함한다. 이때, 전술한 정전류원(120) 및 PWM 회로(130)는 TFT(Thin Film Transistor)로 구현되어 기판(80) 상에 형성되는 TFT 층(70)에 포함될 수 있다.
무기 발광 소자 R, G, B(110-R, 110-G, 110-B) 각각은, 대응되는 정전류원(120) 및 PWM 회로(130)와 전기적으로 연결되도록 TFT 층(70) 위에 실장되어 전술한 서브 픽셀을 구성할 수 있다.
기판(80)은 합성 수지나 글래스 등으로 구현될 수 있으며, 실시 예에 따라, 하드한 재질 또는 플렉서블한 재질로 구현될 수도 있다.
특히, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, TFT 층(70)을 구성하는 모든 TFT는 N 타입의 공핍형 산화물 TFT일 수 있다. 그러나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, TFT 층(70)은, LTPS TFT, Si TFT(poly silicon, a-silicon), 유기 TFT, 그래핀 TFT 등을 전, 일부 포함하여 구현될 수도 있으며, Si wafer CMOS공정에서 P type(or N-type) MOSFET만 만들어 적용할 수도 있을 것이다.
산화물 TFT의 경우, a-si TFT에 비해 반응 속도가 빠르므로, 고해상도를 선명하게 구현할 수 있다. 또한, 반응 속도가 빠르므로 집적화가 가능하여 베젤을 얇게 만들 수 있다. 또한, LTPS TFT에 비해 제조 공정이 간단하여 생산 라인 구축에 비용이 절감될 수 있다. 또한, LTPS에 비해 균일도가 높고, LTPS처럼 별도의 결정화 과정이 필요하지 않기 때문에 대형 패널을 만드는데 유리하다.
한편, 도 14a에서는 무기 발광 소자 R, G, B(110-R, 110-G, 110-B)가 플립 칩(flip chip) 타입의 마이크로 LED인 것을 예로 들어 도시하였다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 무기 발광 소자 R, G, B(110-R, 110-G, 110-B)는 수평(lateral) 타입이나 수직(vertical) 타입의 마이크로 LED가 될 수도 있다.
도 14b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 단면도이다.
도 14b에 따르면, 디스플레이 모듈(1000)은, 글래스 기판(80)의 일면에 형성된 TFT 층(70), TFT 층(70) 위에 실장된 무기 발광 소자 R, G, B(110-R, 110-G, 110-B), 구동부(200), 그리고, TFT 층(70)에 포함되는 구성들(예를 들어, PWM 회로(115), 정전류원(120))을 구동부(200)와 전기적으로 연결하기 위한 연결 배선(90)을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 타이밍 컨트롤러(210), 소스 드라이버(220), 스캔 드라이버(230), 먹스 회로(미도시) 및 전원 회로(미도시)등을 포함하는 구동부(200)는 디스플레이 모듈(1000)과는 별도의 기판 상에 구현될 수 있다.
도 14b는 TFT 층(70)이 형성된 글래스 기판(80) 면의 반대 면에 구동부(200)가 배치된 예를 도시하고 있다. 이때, TFT 층(70)에 포함된 회로들은 TFT 패널(이하, TFT 층(70)과 글래스 기판(80)을 더하여 TFT 패널이라 한다.)의 에지 영역에 형성된 연결 배선(90)을 통해 구동부(200)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같이, TFT 패널(70, 80)의 에지 영역에 연결 배선(90)을 형성하여 TFT 층(70)에 포함된 회로들과 구동부(200)를 연결하는 이유는, 글래스 기판(80)를 관통하는 홀(Hole)을 통해 연결하는 경우, TFT 패널(70, 80)의 제조 공정과 홀에 전도성 물질을 채우는 공정 사이의 온도 차이로 인해 글래스 기판(80)에 크랙이 생기는 등의 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 구동부(200)는, 디스플레이 모듈(1000)의 TFT 층(70) 내에 전/일부가 함께 구현될 수도 있다. 도 15는 이러한 실시 예를 도시하고 있다.
도 15는 본 개시의 일 실시 예에 따른 TFT 층의 평면도이다. 도 15를 참조하면, TFT 층(70)에서 하나의 픽셀이 차지하는(또는 하나의 픽셀에 대응되는) 픽셀 영역(20)은, R, G, B 서브 픽셀들 각각의 PWM 회로(130) 및 정전류원(120)이 배치되는 영역(10) 및 주변의 나머지 영역(11)을 포함하는 것을 볼 수 있다.
이때, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, R, G, B 서브 픽셀들을 구동하기 각종 회로들이 차지하는 영역(10)의 크기는, 예를 들어, 전체 픽셀 영역(20)의 1/4 정도의 크기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, TFT 층(70)에는 나머지 영역(11)들이 존재하므로, 이러한 나머지 영역(11)들에는 전술한 구동부(200)에 포함되는 각종 회로들(예를 들어, 타이밍 컨트롤러(210), 소스 드라이버(220), 스캔 드라이버(230), 먹스 회로(미도시), 전원 회로(미도시), 클럭 제공 회로(미도시), 스윕 신호 제공 회로(미도시) 등) 중 적어도 하나가 TFT로 구현되어 포함될 수 있다.
도 15는 전원 회로(1810), 스캔 드라이버 회로(1820), 클럭 제공 회로(1830)가 TFT 층(70)의 나머지 영역(11)에 구현된 예를 도시하고 있다. 이 경우, 디스플레이 모듈(1000)의 구동을 위한 구동부(200)의 나머지 회로들(예를 들어, 데이터 드라이버 회로, 스윕 신호 제공 회로 등)은, 도 14b에서 전술한 바와 같이 별도의 기판에 배치되어 측면 배선(90)을 통해 TFT 층(70)에 포함된 회로들과 연결될 수 있을 것이다.
그러나, 도 15는 하나의 예시일 뿐, TFT 층(70)의 나머지 영역(11)에 포함될 수 있는 회로가 도 15에 도시된 것으로 한정되는 것이 아님은 물론이다. 또한, 도 15에 도시된 전원 회로(1810), 스캔 드라이버 회로(1820) 및 클럭 제공 회로(1830)의 위치나 크기 및 개수 역시 일 예에 불과할 뿐, 도시된 바에 한정되는 것은 아니다.
또한, 실시 예에 따라, TFT 층(70)에는 픽셀(10)을 구성하는 복수의 서브 픽셀을 각각 선택하기 위한 먹스(MUX) 회로, 디스플레이 모듈(1000)에서 발생하는 정전기를 방지하기 위한 ESD(Electro Static Discharge) 보호 회로 등이 더 포함될 수도 있다.
전술한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 디스플레이 모듈(1000)은, 단일 단위로 wearable device, portable device, handheld device 및 디스플레이가 필요한 각종 전자 제품이나 전장에 설치되어 적용될 수 있다. 또한, 복수의 디스플레이 모듈(1000)을 조립 배치하여 PC(personal computer)용 모니터, 고해상도 TV, 사이니지 및 전광판(electronic display) 등과 같은 디스플레이 장치에 적용할 수도 있다.
도 16은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 구동 방법을 나타내는 흐름도이다. 이때, 디스플레이 모듈(1000)은 서로 다른 색상의 복수의 서브 픽셀을 각각 포함하는 복수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배치되며, 복수의 서브 픽셀 각각은, 무기 발광 소자(110), 무기 발광 소자로 정전류를 제공하는 정전류원(Constant Current Generator)(120), 및 공핍형 구동 트랜지스터(131)를 포함하는 PWM(Pulse Width Modulation)회로(130)를 포함한다.
도 16에 따르면, 디스플레이 모듈(1000)은 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 획득한다(S1610). 이때, 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압은, 공핍형 구동 트랜지스터가 소스 팔로워로 동작하는 동안 공핍형 구동 트랜지스터의 소스 단자에서 획득될 수 있다.
이에 따라, 디스플레이 모듈(1000)은, 획득된 문턱 전압에 기초하여 보상된 PWM 데이터 전압을 공핍형 구동 트랜지스터(131)의 게이트 단자에 인가하고(S1620), 보상된 PWM 데이터 전압에 기초하여 정전류가 무기 발광 소자(110)를 흐르는 시간을 제어한다(S1630).
이상 설명한 바와 같이 본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 픽셀 회로에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 효율적이고 안정적으로 보상될 수 있다. 또한, 디스플레이 모듈에 포함된 무기 발광 소자가 발광하는 빛의 파장이, 계조에 따라 변화되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 모듈을 구성하는 무기 발광 소자의 얼룩이나 색상을 보정할 수 있고, 복수의 디스플레이 모듈을 조합하여 대면적의 디스플레이 패널을 구성할 경우에도 각 디스플레이 모듈 간의 휘도나 색상 차이를 보정할 수 있다. 또한, 보다 최적화된 구동 회로의 설계가 가능하여, 보다 안정적이고 효율적으로 무기 발광 소자를 구동할 수 있게 된다.
한편, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 디스플레이 모듈의 구동 방법은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media)에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 여기서, 기기는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시 예들에 따른 디스플레이 장치(1500)을 포함할 수 있다.
상기 명령이 프로세서에 의해 실행될 경우, 프로세서가 직접, 또는 상기 프로세서의 제어하에 다른 구성요소들을 이용하여 상기 명령에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 본 개시에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 디스플레이 모듈의 구동 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 온라인으로 배포될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램) 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소가 다양한 실시 예에 더 포함될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 개시에 따른 실시 예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 서로 다른 색상의 복수의 서브 픽셀을 각각 포함하는 복수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배치된 디스플레이 모듈에 있어서,
    상기 복수의 서브 픽셀 각각은,
    무기 발광 소자;
    상기 무기 발광 소자로 정전류를 제공하는 정전류원(Constant Current Generator); 및
    제 1 공핍형 구동 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가된, PWM(Pulse Width Modulation) 데이터 전압 및 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 기초하여, 상기 정전류가 상기 무기 발광 소자를 흐르는 시간을 제어하는 PWM 회로;를 포함하는, 디스플레이 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압은,
    상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터가 소스 팔로워로 동작하는 동안 획득되는, 디스플레이 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터는,
    드레인 단자에 DC 전압이 인가되는 동안 상기 소스 팔로워로 동작하며,
    상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 소스 단자의 전압은,
    상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터가 상기 소스 팔로워로 동작하는 동안 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 레퍼런스 전압이 인가되면, 상기 레퍼런스 전압 및 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 기초한 제 1 전압이 되는, 디스플레이 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 PWM 회로는,
    상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 연결된 일 단 및 상기 제 1 전압이 인가된 후 상기 PWM 데이터 전압이 인가되는 타 단을 포함하는 제 1 커패시터;를 포함하고,
    상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자의 전압은,
    상기 제 1 커패시터의 타 단에 상기 PWM 데이터 전압이 인가되면, 상기 레퍼런스 전압에서, 상기 PWM 데이터 전압 및 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 기초한 제 2 전압이 되는, 디스플레이 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 PWM 회로는,
    상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가된 상기 제 2 전압이, 상기 제 1 커패시터의 상기 타 단을 통해 인가되는 선형적으로 변화하는 스윕 전압에 따라 변화하여 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 되면, 상기 무기 발광 소자를 흐르는 상기 정전류가 멈추도록 상기 정전류원을 제어하는, 디스플레이 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전류원은,
    제 2 공핍형 구동 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가된, PAM(Pulse Amplitude Modulation) 데이터 전압 및 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 기초하여, 상기 정전류의 크기를 제어하는 PAM 회로인, 디스플레이 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압은,
    상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터가 소스 팔로워로 동작하는 동안 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 소스 단자에서 획득되는, 디스플레이 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터는,
    드레인 단자에 DC 전압이 인가되는 동안 상기 소스 팔로워로 동작하며,
    상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 소스 단자의 전압은,
    상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터가 상기 소스 팔로워로 동작하는 동안 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 레퍼런스 전압이 인가되면, 상기 레퍼런스 전압 및 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 기초한 제 3 전압이 되는, 디스플레이 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 정전류원은,
    상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 연결된 일 단 및 상기 제 3 전압이 인가된 후 상기 PAM 데이터 전압이 인가되는 타 단을 포함하는 제 2 커패시터;를 포함하고,
    상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자의 전압은,
    상기 제 2 커패시터의 타 단에 상기 PAM 데이터 전압이 인가되면, 상기 레퍼런스 전압에서, 상기 PAM 데이터 전압 및 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 기초한 제 4 전압이 되는, 디스플레이 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 4 전압은,
    상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자 전압이 상기 PWM 회로로 인가되는 선형적으로 변화하는 스윕 전압에 따라 변화하여 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자 및 소스 단자 사이의 전압이 상기 제 1 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 될 때까지, 상기 제 2 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에서 유지되는, 디스플레이 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전류원 및 상기 PWM 회로는,
    기판 상의 산화물 TFT 층에 형성되고,
    상기 무기 발광 소자는,
    상기 정전류원 및 상기 PWM 회로와 전기적으로 연결되도록 상기 TFT 층 위에 실장되는, 디스플레이 모듈.
  12. 제 6 항에 있어서,
    제 1 항에 있어서,
    상기 PWM 데이터 전압은,
    상기 매트릭스 형태로 배치된 상기 복수의 픽셀에, 라인 단위로 순차적으로 인가되고,
    상기 PAM 데이터 전압은,
    상기 매트릭스 형태로 배치된 상기 복수의 픽셀에, 일괄적으로(at once) 인가되는, 디스플레이 모듈.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 디스플레이 모듈은, 복수의 영역으로 구분되고,
    상기 정전류원은,
    상기 복수의 영역 별로, 상기 PAM 데이터 전압을 인가받는, 디스플레이 모듈.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 디스플레이 모듈은, 복수의 디스플레이 모듈로 구성되는 디스플레이 패널에 포함된 하나의 디스플레이 모듈이고,
    상기 복수의 디스플레이 모듈 중 제 1 디스플레이 모듈에 인가되는 PAM 데이터 전압과 제 2 디스플레이 모듈에 인가되는 PAM 데이터 전압은 상이한, 디스플레이 모듈.
  15. 서로 다른 색상의 복수의 서브 픽셀을 각각 포함하는 복수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배치된 디스플레이 모듈의 구동 방법에 있어서,
    상기 복수의 서브 픽셀 각각은,
    무기 발광 소자, 상기 무기 발광 소자로 정전류를 제공하는 정전류원(Constant Current Generator), 및 공핍형 구동 트랜지스터를 포함하는 PWM(Pulse Width Modulation)회로를 포함하고,
    상기 구동 방법은,
    상기 공핍형 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 획득하는 단계;
    상기 획득된 문턱 전압에 기초하여 보상된 PWM 데이터 전압이 상기 공핍형 구동 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되는 단계; 및
    상기 보상된 PWM 데이터 전압에 기초하여, 상기 정전류가 상기 무기 발광 소자를 흐르는 시간을 제어하는 단계;를 포함하는, 구동 방법.
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