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KR102430809B1 - 양면 디스플레이 - Google Patents

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KR102430809B1
KR102430809B1 KR1020170128238A KR20170128238A KR102430809B1 KR 102430809 B1 KR102430809 B1 KR 102430809B1 KR 1020170128238 A KR1020170128238 A KR 1020170128238A KR 20170128238 A KR20170128238 A KR 20170128238A KR 102430809 B1 KR102430809 B1 KR 102430809B1
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light emitting
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image
signal
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 양면 디스플레이에 관한 것으로, 데이터 라인들의 일단에 연결되어 상기 데이터 라인들에 제1 영상의 데이터 신호를 인가하는 제1 데이터 구동부와, 상기 데이터 라인들의 타단에 연결되어 상기 데이터 라인들에 제2 영상의 데이터 신호를 인가하는 제2 데이터 구동부를 구비한다. 상기 제1 데이터 구동부는 상기 제1 영상의 제1 픽셀 데이터 신호를 제1 데이터 라인에 공급하고, 상기 제1 영상의 제n 픽셀 데이터 신호를 제n 데이터 라인에 공급한다. 상기 제2 데이터 구동부는 상기 제2 영상의 제1 픽셀 데이터 신호를 상기 제n 데이터 라인에 공급하고, 상기 제2 영상의 제n 픽셀 데이터 신호를 상기 제1 데이터 라인에 공급한다.

Description

양면 디스플레이{DOUBLE SIDED DISPLAY}
본 발명은 표시 패널의 전면과 배면에서 영상을 표시할 수 있는 양면 디스플레이에 관한 것이다.
양면 디스플레이는 표시 패널의 전면과 배면 각각에 영상을 표시한다. 양면 디스플레이에서 전면에 형성된 픽셀 어레이와 배면에 형성된 픽셀 어레이의 구동 회로를 간소화하기 위하여, 공용 구동 회로로 전면 픽셀 어레이와 배면 픽셀 어레이를 구동할 수 있다. 그런데 이 방법은 표시 패널의 전면과 배면 중 어느 한쪽 면에서 좌우가 반전된 영상이 출력되는 문제점이 있다.
본 발명은 표시 패널의 양면 각각에 좌우 반전 없는 영상을 표시할 수 있는 양면 디스플레이를 제공한다.
본 발명의 양면 디스플레이는 n(n은 2 이상의 양의 정수) 개의 데이터 라인들 m(m은 2 이상의 양의 정수) 개의 게이트 라인들이 교차되고 다수의 서브 픽셀들이 배치된 표시 패널, 상기 데이터 라인들의 일단에 연결되어 상기 데이터 라인들에 제1 영상의 데이터 신호를 인가하는 제1 데이터 구동부, 상기 데이터 라인들의 타단에 연결되어 상기 데이터 라인들에 제2 영상의 데이터 신호를 인가하는 제2 데이터 구동부, 및 상기 게이트 라인들에 연결되어 게이트 신호를 상기 게이트 라인들에 순차적으로 공급하는 게이트 구동부를 구비한다. 상기 서브 픽셀들 각각은 상기 표시 패널의 전면을 통해 빛을 발산하는 제1 발광부, 및 상기 표시 패널의 배면을 통해 빛을 발산하는 제2 발광부를 포함한다. 상기 제1 데이터 구동부는 상기 제1 영상의 제1 픽셀 데이터 신호를 제1 데이터 라인에 공급하고, 상기 제1 영상의 제n 픽셀 데이터 신호를 제n 데이터 라인에 공급한다. 상기 제2 데이터 구동부는 상기 제2 영상의 제1 픽셀 데이터 신호를 상기 제n 데이터 라인에 공급하고, 상기 제2 영상의 제n 픽셀 데이터 신호를 상기 제1 데이터 라인에 공급한다.
상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부는 데이터 라인과 게이트 라인을 공유한다.
상기 제1 발광부로부터 발산되는 빛은 제1 애노드 전극 상에서 반사되어 제1 캐소드 전극을 투과하고, 상기 제2 발광부로부터 발산되는 빛은 제2 캐소드 전극 상에서 반사되어 제2 애노드 전극을 투과한다.
상기 제1 및 제2 발광부가 동시에 구동되거나 소정의 시간 주기로 교대로 구동된다.
상기 서브 픽셀들 각각은 상기 제1 발광부에서 발광되는 제1 발광 소자, 상기 제2 발광부에서 발광되는 제2 발광 소자, 게이트-소스간 전압에 따라 상기 제1 및 제2 발광 소자들을 구동하는 구동 소자, 및 상기 구동 소자의 게이트-소스간 전압을 충전하는 커패시터를 구비한다.
상기 서브 픽셀들 각각은 제1 게이트 라인을 통해 인가되는 스캔 신호에 따라 턴-온되어 상기 구동 소자의 게이트를 데이터 라인에 연결하는 제1 스위치 소자, 및 제2 게이트 라인을 통해 인가되는 센싱 신호에 따라 턴-온되어 센싱 라인을 상기 구동 소자의 소스에 연결하는 제2 스위치 소자를 더 구비한다.
상기 서브 픽셀들 각각은 제1 발광 제어 신호에 응답하여 상기 구동 소자와 상기 제1 발광 소자 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제3 스위치 소자, 및 제2 발광 제어 신호에 응답하여 상기 구동 소자와 상기 제2 발광 소자 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제4 스위치 소자를 더 구비한다.
상기 서브 픽셀들 각각은 상기 제1 발광부에서 발광되는 제1 발광 소자, 상기 제2 발광부에서 발광되는 제2 발광 소자, 게이트-소스간 전압에 따라 상기 제1 및 제2 발광 소자들을 구동하는 구동 소자, 상기 구동 소자의 게이트-소스간 전압을 충전하는 커패시터, 게이트 라인을 통해 인가되는 스캔 신호에 따라 턴-온되어 상기 구동 소자의 게이트를 데이터 라인에 연결하는 제1 스위치 소자,
제1 발광 제어 신호에 응답하여 상기 구동 소자와 상기 제1 발광 소자 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제3 스위치 소자, 및 제2 발광 제어 신호에 응답하여 상기 구동 소자와 상기 제2 발광 소자 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제4 스위치 소자를 더 구비한다.
본 발명의 양면 디스플레이는 n 개의 데이터 라인들, m(m은 2 이상의 양의 정수)개의 게이트 라인들 및 다수의 서브 픽셀들이 배치된 표시 패널, 상기 데이터 라인들의 일단에 연결되어 상기 데이터 라인들에 제1 영상의 데이터 신호 또는 제2 영상의 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부, 및 상기 게이트 라인들에 연결되어 게이트 신호를 상기 게이트 라인들에 순차적으로 공급하는 게이트 구동부를 구비한다. 상기 서브 픽셀들 각각은 상기 표시 패널의 전면을 통해 빛을 발산하는 제1 발광부, 및 상기 표시 패널의 배면을 통해 빛을 발산하는 제2 발광부를 포함하한다. 상기 데이터 구동부는 제1 표시 기간 동안 상기 제1 영상의 적어도 일부를 나타내는 데이터 신호를 상기 n개의 데이터 라인들에 공급한다. 상기 데이터 구동부는 제2 표시 기간 동안 상기 제2 영상의 적어도 일부를 나타내는 데이터 신호를 상기 n개의 데이터 라인들에 공급한다.
본 발명은 양면 디스플레이의 데이터 라인들 양단에 데이터 구동부를 연결하고, 제1 영상의 제1 픽셀 데이터 신호를 제1 데이터 라인에 공급하고 제2 영상의 제1 픽셀 데이터 신호를 제n 데이터 라인에 공급한다. 그 결과, 본 발명은 양면 디스플레이의 양면에 좌우 반전 없는 영상을 표시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양면 디스플레이를 보여 주는 블록도이다.
도 2는 픽셀 회로와 픽셀 회로에 연결된 센싱 경로를 보여 주는 회로도이다.
도 3a 및 도 3b는 스캔 신호, 센싱 신호 및 데이터 전압을 보여 주는 파형도들이다.
도 4는 파워 온 시퀀스, 디스플레이 구동 기간, 및 파워 오프 시퀀스를 포여 주는 도면이다.
도 5는 액티브 구간과 버티컬 블랭크 구간을 상세히 보여 주는 도면이다.
도 6은 표시 패널에 연결된 데이터 구동부의 집적 회로들을 보여 주는 평면도이다.
도 7은 서브 픽셀의 단면 구조를 보여 주는 단면도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 회로를 보여 주는 회로도들이다.
도 11은 도 9 및 도 10에 도시된 발광 제어 신호와 발광 소자의 온/오프 시간을 보여 주는 파형도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명은 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 실질적으로 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서 상에서 언급된 "구비한다", "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수로 해석될 수 있다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 구성요소들 간에 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 그 구성요소들 사이에 하나 이상의 다른 구성 요소가 개재될 수 있다.
구성 요소들을 구분하기 위하여 제1, 제2 등이 사용될 수 있으나, 이 구성 요소들은 구성 요소 앞에 붙은 서수나 구성 요소 명칭으로 그 기능이나 구조가 제한되지 않는다.
이하의 실시예들은 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하다. 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
본 발명의 양면 디스플레이는 전계 발광 표시장치를 기반으로 구현된다. 전계 발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기 발광 표시장치와 유기 발광 표시장치로 나뉘어진다. 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)의 유기 발광 표시장치는 발광 소자인 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함할 수 있다.
유기 발광 표시장치의 서브 픽셀들은 OLED와, 게이트-소스간 전압에 따라 OLED에 전류를 공급하여 OLED를 구동하는 구동 소자를 포함한다. 구동 소자는 트랜지스터로 구현될 수 있다. 구동 소자는 게이트-소스간 전압에 따라 OLED로 흐르는 전류를 조절하여 OLED를 구동한다. 유기 발광 표시장치의 OLED는 애노드 및 캐소드와, 이 전극들 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)으로 이루어진다. OLED에 전류가 흐를 때 정공수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동되어 여기자가 형성되고, 그 결과 발광층(EML)이 가시광을 발생한다.
구동 소자의 문턱 전압(Vth), 구동 소자의 전자 이동도(μ), 및 OLED의 문턱 전압 등과 같은 픽셀의 전기적 특성은 OLED의 구동 전류를 결정하는 팩터(factor)가 되므로 모든 픽셀들에서 동일해야 한다. 하지만, 공정 편차, 경시 변화 등 다양한 원인에 의해 픽셀들 간에 전기적 특성이 달라질 수 있다. 이러한 픽셀의 전기적 특성 편차는 화질 저하와 수명 단축을 초래한다.
구동 소자의 전기적 특성 편차를 보상하기 위해 내부 보상 방법과 외부 보상 방법이 적용될 수 있다. 내부 보상 방법은 구동 소자의 전기적 특성에 따라 변하는 구동 소자의 게이트-소스 간 전압을 이용하여 픽셀들 간 구동 소자의 전기적 특성 편차를 실시간 자동으로 보상한다. 외부 보상 방법은 구동 소자의 전기적 특성에 따라 변하는 픽셀의 전압을 센싱하고, 센싱된 전압을 바탕으로 외부 회로에서 입력 영상의 데이터를 변조함으로써 픽셀들 간 구동 소자의 전기적 특성 편차를 보상한다.
본 발명의 양면 디스플레이에서 픽셀 회로는 구동 소자와 스위치 소자를 포함한다. 구동 소자와 스위치 소자는 n 타입 트랜지스터(NMOS)와 p 타입 트랜지스터(PMOS) 중 하나 이상의 트랜지스터로 구현될 수 있다. 트랜지스터는 산화물 반도체 패턴을 갖는 Oxide 트랜지스터 또는, 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly-Silicon, LTPS) 반도체 패턴을 갖는 LTPS 트랜지스터로 구현될 수 있다. 트랜지스터는 게이트(gate), 소스(source) 및 드레인(drain)을 포함한 3 전극 소자이다. 트랜지스터는 표시 패널(100) 상에서 TFT(Thin　Film Transistor)으로 구현될 수 있다. 소스는 캐리어(carrier)를 트랜지스터에 공급하는 전극이다. 트랜지스터 내에서 캐리어는 소스로부터 흐르기 시작한다. 드레인은 TFT에서 캐리어가 외부로 나가는 전극이다. 트랜지스터에서 캐리어의 흐름은 소스로부터 드레인으로 흐른다. n 타입 트랜지스터(NMOS)의 경우, 캐리어가 전자(electron)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 전자가 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 낮은 전압을 가진다. n 타입 트랜지스터(NMOS)에서 전류의 방향은 드레인으로부터 소스 쪽으로 흐른다. p 타입 트랜지스터(PMOS)의 경우, 캐리어가 정공(hole)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 정공이 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 높다. p 타입 트랜지스터(PMOS)에서 정공이 소스로부터 드레인 쪽으로 흐르기 때문에 전류가 소스로부터 드레인 쪽으로 흐른다. 따라서, 소스와 드레인은 인가 전압에 따라 변경될 수 있기 때문에 트랜지스터의 소스와 드레인은 고정된 것이 아니라는 것에 주의하여야 한다. 이하의 설명에서 트랜지스터의 소스와 드레인을 제1 및 제2 전극으로 칭하기로 한다.
스위치 소자들로 이용되는 TFT의 게이트 신호는 게이트 온 전압(Gate On Voltage)과 게이트 오프 전압(Gate Off Voltage) 사이에서 스윙한다. 게이트 온 전압은 TFT의 문턱 전압 보다 높은 전압으로 설정되며, 게이트 오프 전압은 TFT의 문턱 전압 보다 낮은 전압으로 설정된다. TFT는 게이트 온 전압에 응답하여 턴-온(turn-on)되는 반면, 게이트 오프 전압에 응답하여 턴-오프(turn-off)된다. NMOS의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 하이 전압(Gate High Voltage, VGH)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 로우 전압(Gate Low Voltage, VGL)일 수 있다. PMOS의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 로우 전압(VGL)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 하이 전압(VGH)일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양면 디스플레이를 보여 주는 블록도이다. 도 2는 픽셀 회로와 픽셀 회로에 연결된 센싱 경로를 보여 주는 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 양면 디스플레이는 표시 패널(100)과, 표시 패널 구동회로를 포함한다.
표시 패널(100)의 화면은 입력 영상을 표시하는 액티브 영역(AA)을 포함한다. 액티브 영역(AA)에 픽셀 어레이가 배치된다. 픽셀 어레이는 다수의 데이터 라인들(102), 데이터 라인들(102)과 교차되는 다수의 게이트 라인들(104), 및 매트릭스 형태로 배치되는 픽셀들을 포함한다.
픽셀들 각각은 컬러 구현을 위하여 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀로 나뉘어질 수 있다. 픽셀들 각각은 백색 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다. 서브 픽셀들(101) 각각은 도 7 내지 도 10과 같은 픽셀 회로를 포함한다.
서브 픽셀들(101) 각각은 제1 발광부(101T)와, 제2 발광부(101B)를 포함한다. 제1 발광부(101T)와 제2 발광부(101B)는 데이터 라인(102)과 게이트 라인(104)을 공유한다. 제1 발광부(101T)와 제2 발광부(101B) 각각은 별도의 발광 소자를 포함한다. 제1 발광부(101T)는 표시 패널(101)의 전면 쪽으로 빛을 발산하는 전면 발광(top emission) 영역을 포함하여 표시 패널(101)의 전면 상에 제1 영상을 표시한다. 제2 발광부(101B)는 표시 패널(101)의 배면 쪽으로 빛을 발산하는 배면 발광(bottom emission) 영역을 포함하여 표시 패널(101)의 배면 상에 제2 영상을 표시한다. 이를 위하여, 표시 패널(100)의 전면과 배면은 빛이 투과될 수 있는 투명 기판으로 이루어진다. 따라서, 본 발명의 양면 디스플레이는 표시 패널(100)의 전면과 배면 각각에 영상이 표시되고, 사용자가 표시 패널(100) 밖의 배경이나 실물을 볼 수 있는 투명 디스플레이로 동작할 수 있다.
표시 패널(100) 상에 터치 센서들이 배치될 수 있다. 터치 입력은 별도의 터치 센서들을 이용하여 센싱되거나 픽셀들을 통해 센싱될 수 있다. 터치 센서들은 온-셀(On-cell type) 또는 애드 온 타입(Add on type)으로 표시 패널의 화면 상에 배치되거나 픽셀 어레이에 내장되는 인-셀(In-cell type) 터치 센서들로 구현될 수 있다.
표시 패널 구동회로는 데이터 구동부들(110T, 110B)과 게이트 구동부(120)를 구비한다. 데이터 구동부들(110T, 110B)과 데이터 라인들(102) 사이에 도시되지 않은 디멀티플렉서(Demultiplexer)가 배치될 수 있다.
표시 패널 구동회로는 터치 센서들을 구동하기 위한 터치 센서 구동부를 더 구비할 수 있다. 터치 센서 구동부는 도 1에서 생략되어 있다. 모바일 기기나 웨어러블 기기에서 표시 패널 구동회로, 타이밍 콘트롤러(130) 그리고 전원 회로는 하나의 집적 회로에 집적될 수 있다.
표시 패널 구동회로는 디스플레이 구동 기간 동안 타이밍 콘트롤러(Timing controller, TCON)(130)의 제어 하에 표시 패널(100)의 픽셀들에 입력 영상의 데이터를 기입하여 화면 상에 입력 영상을 표시한다.
디스플레이 구동 기간은 표시 패널(100)의 전면과 배면 모두에 영상을 표시하는 양면 디스플레이 모드와, 전면과 배면 중 어느 한 쪽 면에 영상을 표시하는 단면 디스플레이 모드로 나뉘어질 수 있다. 양면 디스플레이 모드에서 제1 및 제2 데이터 구동부(110T, 110B)는 데이터 라인들(102)에 입력 영상의 데이터 신호를 소정 시간 주기로 교대로 인가하여 데이터 라인들(102)을 구동한다. 양면 디스플레이 모드에서 도 8에 도시된 픽셀 회로의 경우에, 제1 및 제2 발광부들(101T, 101B)이 동시에 구동될 수 있다. 양면 디스플레이 모드에서 도 9 및 도 10에 도시된 픽셀 회로의 경우에, 제1 및 제2 발광부들(101T, 101B)은 소정 시간 주기로 교대로 구동될 수 있다.
단면 디스플레이 모드에서 제1 및 제2 데이터 구동부(110T, 110B) 중 어느 하나만 인에이블되어 데이터 라인들(102)에 데이터 신호를 공급한다. 제1 데이터 구동부(110T)는 데이터 라인들(102)의 일단에 연결되고, 제2 데이터 구동부(110B)는 데이터 라인들(102)의 타단에 연결된다. 데이터 라인들 각각은 제1 데이터 구동부(110T)와 제2 데이터 구동부(110B) 사이에서 분리되어 있지 않고 그 데이터 구동부들(110T, 110B)에 연결된다. 단면 디스플레이 모드에서 제1 및 제2 발광부들(101T, 101B) 중 어느 하나만 구동된다.
제1 데이터 구동부(110T)는 서브 픽셀(101)의 제1 발광부(101T) 상에 표시될 제1 영상의 픽셀 데이터를 데이터 신호(Vdata)으로 변환하여 데이터 라인들(102)로 출력한다. 제1 데이터 구동부(110T)는 도 2에 도시된 바와 같이 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog converter, 이하 DAC라 함)를 이용하여 타이밍 콘트롤러(130)로부터 수신되는 제1 영상의 픽셀 데이터(디지털 데이터)를 감마 보상 전압으로 변환하여 데이터 신호(Vdata)를 발생한다.
제2 데이터 구동부(110B)는 서브 픽셀(101)의 제2 발광부(101B) 상에 표시될 제2 영상의 픽셀 데이터 신호(Vdata)의 전압으로 변환하여 데이터 라인들(102)로 출력한다. 제2 데이터 구동부(110B)는 DAC를 이용하여 타이밍 콘트롤러(130)로부터 수신되는 제2 영상의 픽셀 데이터를 감마 보상 전압으로 변환하여 데이터 신호(Vdata)를 발생한다. 제2 영상은 제1 영상과 동일 영상이거나 다른 영상일 수 있다.
디멀티플렉서는 다수의 스위치 소자들을 이용하여 제1 및 제2 데이터 구동부(110T, 110B)로부터 출력되는 데이터 신호(Vdata)를 데이터 라인들(102)로 분배한다. 디멀티플렉서에 의해 제1 및 제2 데이터 구동부(110T, 110B)의 한 채널이 다수의 데이터 라인들(102)에 시분할 연결되기 때문에 데이터 라인들(102)의 개수가 감소될 수 있다.
게이트 구동부(120)는 액티브 영역(AA)의 TFT 어레이와 함께 표시 패널(100) 상의 베젤(bezel) 영역 상에 직접 형성되는 GIP(Gate in panel) 회로로 구현될 수 있다. 게이트 구동부(120)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 게이트 신호를 게이트 라인들(104)로 출력한다. 게이트 구동부(120)는 시프트 레지스터(Shift register)를 이용하여 게이트 신호를 시프트시킴으로써 그 신호들을 게이트 라인들(104)에 순차적으로 공급할 수 있다. 게이트 신호는 스캔 신호(SCAN)와 센싱 신호(SENSE)를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 스캔 신호(SCAN)는 제1 게이트 라인(1041)을 통해 서브 픽셀들(101)에 인가되고, 센싱 신호(SENSE)는 제2 게이트 라인(1042)을 통해 서브 픽셀들(101)에 인가된다.
스캔 신호(SCAN)는 데이터 라인(102)과 서브 픽셀(101)의 구동 소자의 게이트 사이에 연결된 스위치 소자를 제어하여 데이터 신호가 인가되는 픽셀들을 선택한다. 센싱 신호(SENSE)는 서브 픽셀(100)을 도 2에 도시된 센싱 라인(103)에 연결하기 위한 스위치 소자를 제어한다. 센싱 신호(SECSE)는 구동 소자(DT)의 전기적 특성이 센싱되는 픽셀들을 선택한다. 여기서, 구동 소자의 전기적 특성은 이동도(mobility, μ)와 문턱 전압(Vth) 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
스캔 신호(SCAN)와 센싱 신호(SENSE)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 데이터 신호(Vdata)에 동기된다. 액티브 구간(AT) 동안, 스캔 신호(SCAN)와 센싱 신호(SENSE)의 펄스는 1 수평 기간(1HT) 동안 게이트 온 전압으로 발생된다. 1 수평 기간(1HT)은 표시 패널(100)의 1 라인에 배치된 픽셀들에 데이터가 기입되는데 필요한 시간이다. 데이터 구동부들(110T, 110B)은 1 수평 기간(1HT)에 표시 패널(100)의 1 라인 데이터 분량의 데이터 신호(Vdata)를 데이터 라인들(102)로 동시에 출력한다.
센싱 라인(103)을 통해 서브 픽셀의 전기적 특성을 센싱하는 센싱 모드에서 스캔 신호(SCAN)와 센싱 신호(SENSE)의 펄스는 수 msec ~ 수십 msec 정도의 긴 시간(T) 동안 게이트 온 전압으로 발생된다.
양면 디스플레이의 1 프레임 기간은 액티브 구간(Active Period, AT)과 버티컬 블랭크(Vertical Blank, VB)으로 나뉘어진다. 액티브 구간(AT)은 1 프레임의 데이터가 화면 상의 모든 픽셀들에 기입되는 시간이다. 버티컬 블랭크 구간(VB)은 제N-1 액티브 구간과 제N 액티브 구간 사이에서 소정 시간으로 할당된다. 버티컬 블랭크 구간(VB) 동안 다음 프레임 데이터(제N 프레임 데이터)가 타이밍 콘트롤러(130)에 수신되지 않는다.
센싱 모드는 제품 출하전과 제품 출하 후로 나뉘어진다. 제품 출하 전에 픽셀들에 연결된 센싱 경로를 통해 서브 픽셀들(101) 각각에서 구동 소자의 문턱 전압이 센싱된 후에, 이 센싱 결과를 바탕으로 모든 서브 픽셀들에서 문턱 전압 편차가 보상된다. 그리고 서브 픽셀들 각각에서 구동 소자의 이동도가 센싱되어 이동도 편차가 보상된다.
제품 출하 후 센싱 모드는 파워 온 시퀀스(Power ON sequence), 버티컬 블랭크 구간(Vertical blank, VB), 및 파워 오프 시퀀스(Power OFF sequence)에서 실행될 수 있다. 파워 오프 시퀀스에서 표시 패널 구동회로와 센싱 경로는 파워 오프 신호 수신 후, 미리 설정된 지연 시간 동안 더 구동되어 서브 픽셀들 각각에서 구동 소자의 문턱 전압(Vth)을 센싱한다.
타이밍 콘트롤러(130)는 도시하지 않은 호스트 시스템으로부터 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(DATA)와, 그와 동기되는 타이밍 신호를 수신한다. 타이밍 신호는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 클럭 신호(DCLK) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등을 포함한다. 호스트 시스템은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 모바일 기기, 웨어러블 기기 중 어느 하나일 수 있다.
타이밍 콘트롤러(130)는 프레임 레이트(Frame rate)를 입력 프레임 주파수 이상의 주파수로 조정할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 콘트롤러(130)는 입력 프레임 주파수를 i 배 체배하여 프레임 주파수×i(i는 0 보다 큰 양의 정수) Hz의 프레임 주파수로 표시 패널 구동부(110T, 110B, 120)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다. 프레임 주파수는 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이며, PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 50Hz이다.
타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템으로부터 수신된 타이밍 신호(Vsync, Hsync, DE)를 바탕으로 데이터 구동부(110T, 110B)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호, 게이트 구동부(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호를 발생하여 표시 패널 구동회로(110T, 110B, 120)의 동작 타이밍을 제어한다. 타이밍 콘트롤러(130)로부터 출력된 게이트 타이밍 제어신호의 전압 레벨은 도시하지 않은 레벨 시프터를 통해 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압으로 변환되어 게이트 구동부(120)에 공급될 수 있다. 레벨 시프터는 게이트 타이밍 제어신호의 로우 레벨 전압(low level voltage)을 게이트 로우 전압(VGL)으로 변환하고, 게이트 타이밍 제어신호의 하이 레벨 전압(high level voltage)을 게이트 하이 전압(VGH)으로 변환한다.
도 2를 참조하면, 서브 픽셀에는 센싱 경로가 연결될 수 있다. 센싱 경로는 센싱 라인(103), 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital Convertor, 이하 “ADC”라 함), 및 스위치 소자(M1, M2) 등을 포함할 수 있다. 센싱 경로는 구동 소자의 소스 전압을 센싱하여 구동 소자의 전기적 특성을 센싱할 수 있다. 스위치 소자(M1)는 소정의 기준 전압(Vref)을 센싱 라인(103)에 공급하여 구동 소자의 소스 전압을 기준 전압(Vref)으로 초기화한다. 스위치 소자(M2)는 스위치 소자(M1)가 턴-오프(turn-off)된 후에 턴-온되어 구동 소자의 소스 전압을 ADC에 공급한다. ADC는 아날로그 센싱 전압을 디지털 센싱 데이터로 변환하여 보상부(131)로 전송한다. 센싱 경로를 통해 구동 소자(DT)의 문턱 전압을 센싱하는 방법이나 센싱 경로를 통해 구동 소자의 이동도를 센싱하는 방법은 공지된 센싱 방법을 이용할 수 있다. ADC는 DAC와 함께 데이터 구동부(110T, 110B)의 IC(integrated circuit)에 집적될 수 있다.
보상부(131)에는 서브 픽셀들 각각에서 구동 소자의 문턱 전압(Vth)과 이동도(μ)를 보상하기 위한 보상값들이 저장되어 있다. 보상부(131)는 ADC를 통해 수신된 디지털 센싱 데이터에 따라 미리 설정된 보상값을 선택하고 이 보상값을 입력 영상의 픽셀 데이터(디지털 데이터)에 더하거나 곱하여 픽셀 데이터를 보상한다. 이렇게 보상된 픽셀 데이터는 데이터 구동부(110T, 110B)로 전송되어 데이터 구동부(110)의 DAC에 의해 데이터 신호(Vdata)의 전압으로 변환되어 데이터 라인(102)으로 공급된다. 픽셀 회로의 구동 소자는 데이터 라인(102)을 통해 공급되는 데이터 신호(Vdata)의 전압으로 구동되어 전류를 발생된다. 구동 소자(DT)를 통해 발광 소자인 OLED로 흐르는 전류는 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)에 따라 결정된다. 보상부(131)는 타이밍 콘트롤러(130) 내의 연산 회로로 구현될 수 있다.
도 4는 파워 온 시퀀스((Power ON sequence), 디스플레이 구동 기간, 및 파워 오프 시퀀스(Power OFF sequence)를 포여 주는 도면이다. 도 5는 액티브 구간(AT)과 버티컬 블랭크 구간(VB)을 상세히 보여 주는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 파워 온 시퀀스(ON)는 디스플레이 전원이 켜진 후에 시작된다. 파워 온 시퀀스(0N)에서 표시 패널 구동회로와 표시 패널(100)의 구동 전압이 발생되고 표시 패널 구동회로가 초기화된다. 파워 온 시퀀스(0N)와 디스플레이 구동 기간의 버티컬 블랭크 구간(VB)에 구동 소자(DT)의 이동도가 센싱되고 이 센싱값에 따라 선택된 이동도 보상값으로 구동 소자(DT)의 이동도 편차가 보상된다. 구동 소자(DT)의 이동도가 센싱 결과를 바탕으로 이동도 보상값이 업데이트(update)될 수 있다. 디스플레이 구동 기간 동안, 매 프레임 기간마다 픽셀들에 기입되는 픽셀 데이터가 업데이트되어 화면 상에 영상이 표시된다.
파워 오프 시퀀스(OFF)는 디스플레이 전원의 오프 신호가 수신된 후에 시작된다. 파워 오프 시퀀스(OFF)에서, 표시 패널 구동회로와 센싱 경로가 추가 구동되는 지연 시간 동안 서브 픽셀들 각각의 문턱 전압(Vth)이 센싱된다. 파워 오프 시퀀스에서 실시간 센싱된 문턱 전압의 센싱 결과를 바탕으로 문턱 전압 보상값이 업데이트될 수 있다.
수직 동기신호(Vsync)는 1 프레임 기간을 정의한다. 수평 동기신호(Hsync)는 1 수평 기간(Horizontal time)을 정의한다. 데이터 인에이블 신호(DE)는 화면에 표시될 픽셀 데이터를 포함한 유효 데이터 구간을 정의한다.
데이터 인에이블 신호(DE)는 표시 패널(100)의 픽셀 어레이에 표시될 유효 데이터와 동기된다. 데이터 인에이블 신호(DE)의 1 펄스 주기는 1 수평 기간이고, 데이터 인에이블 신호(DE)의 하이 로직(high logic) 구간은 1 픽셀 라인의 데이터 입력 타이밍을 나타낸다. 1 수평 기간은 표시 패널(100)에서 1 픽셀 라인의 픽셀들에 데이터를 기입하는데 필요한 시간이다.
타이밍 콘트롤러(130)는 데이터 인에이블 신호(DE)와 입력 영상의 데이터를 버티컬 액티브 구간(AT) 동안 수신한다. 버티컬 블랭크 구간(VB)에 데이터 인에이블 신호(DE)와 입력 영상의 데이터가 없다. 액티브 구간(AT) 동안 모든 픽셀들에 기입될 1 프레임 분량의 데이터가 타이밍 콘트롤러(130)에 수신된다. 1 프레임 기간은 액티브 구간간(AT)과 버티컬 블랭크 구간(VB)을 합한 시간이다.
데이터 인에이블 신호(DE)에서 알 수 있는 바와 같이, 버티컬 블랭크 구간(VB) 동안 표시장치에 입력 데이터가 수신되지 않는다. 버티컬 블랭크 구간(VB)은 수직 싱크 시간(Vertical sync time, VS), 버티컬 프론트 포치(Vertical Front Porch, FP), 및 버티컬 백 포치(Vertical Back Porch, BP)을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 양면 디스플레이는 양면 디스플레이 모드에서 제1 및 제2 데이터 구동부(110T, 110B)는 교대로 구동하여 제1 및 제2 영상의 데이터 신호를 시분할하여 데이터 라인들(102)에 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 데이터 구동부(110T)는 제1 표시 기간 동안 제1 영상의 적어도 일부를 나타내는 데이터 신호를 데이터 라인들(102)에 공급한 후, 제2 데이터 구동부(110B)가 제2 표시 기간 동안 제2 영상의 적어도 일부를 나타내는 데이터 신호를 데이터 라인들(102)에 공급할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 양면 디스플레이는 양면 디스플레이 모드에서 제1 및 제2 데이터 구동부(110T, 110B) 중 어느 하나가 제1 및 제2 영상의 데이터 신호를 시분할하여 데이터 라인들(102)에 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 데이터 구동부(110T)는 제1 표시 기간 동안 제1 영상의 적어도 일부를 나타내는 데이터 신호를 데이터 라인들(102)에 공급한 후, 제2 표시 기간 동안 제2 영상의 적어도 일부를 나타내는 데이터 신호를 데이터 라인들(102)에 공급할 수 있다.
제1 표시 기간은 서브 픽셀들의 제1 발광부(101T)를 통해 제1 영상이 표시되는 기간일 수 있다. 제2 표시 기간은 서브 픽셀들의 제2 발광부(101B)를 통해 제2 영상이 표시되는 기간일 수 있다. 제1 표시 기간과 제2 표시 기간은 교대로 할당되어 제1 및 제2 발광부들(101T, 101B)이 시분할 구동될 수 있다. 제1 및 제2 표시 기간은 플리커(flicker), 잔상 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 표시 기간 각각은 1 프레임 기간, 1 프레임 기간 보다 작은 시간, N(N은 0 보다 큰 양의 정수) 수평 기간일 수 있다. 1 프레임 기간 보다 작은 시간은 1/2 프레임 기간일 수 있다. N 수평 기간은 1 수평 기간일 수 있다.
본 발명의 양면 디스플레이는 양면 디스플레이 모드에서 제1 발광부(101T)와 제2 발광부(101B)를 시분할하여 구동될 수 있다. 제1 발광부(101T)와 제2 발광부(101B)이 1 프레임 기간 단위로 교대로 구동될 수 있다. 이 경우, 양면 디스플레이의 프레임 주파수가 120Hz일 때 제1 발광부(101T)와 제2 발광부(101B) 각각 60Hz로 구동된다. 제1 발광부(101T)는 도 4에서 기수 번째 프레임 기간(FR1, FR3)에 구동되어 제1 영상의 픽셀 데이터를 표시할 수 있다. 제2 발광부(101B)는 도 4에서 우수 번째 프레임 기간(FR2, FR4)에 구동되어 제2 영상의 픽셀 데이터를 표시할 수 있다. 프레임 주파수가 120Hz 일 때, 1 프레임 기간은 1/120 sec이다.
본 발명의 양면 디스플레이는 단면 디스플레이 모드에서 매 프레임 기간마다 제1 발광부(101T)와 제2 발광부(101B) 중 어느 하나가 구동되고, 다른 하나는 구동되지 않는다. 구동되지 않는 발광부에서 빛이 그대로 통과되어, 이 발광부를 통해 표시 패널 밖의 사물이 보일 수 있다.
도 6은 표시 패널(100)에 연결된 데이터 구동부(110T, 110B)의 집적 회로들을 보여 주는 평면도이다.
도 6을 참조하면, 제1 데이터 구동부(110T)는 데이터 라인들(102)의 일단에 연결되도록 표시 패널(100)의 상단에 배치될 수 있다. 제2 데이터 구동부(110B)는 데이터 라인들(102)의 타단에 연결되도록 표시 패널(100)의 하단에 배치될 수 있다.
제1 데이터 구동부(110T)는 하나 이상의 소스 드라이브 IC(source drive integrated circuit)(SICT1)와, 소스 PCB(source printed circuit board)(SPCBT)를 포함한다. 제2 데이터 구동부(110B)는 하나 이상의 소스 드라이브 IC(source drive integrated circuit)(SICB1)와, 소스 PCB(source printed circuit board)(SPCBB)를 포함한다.
소스 드라이브 IC들(SICT1, SICB1) 각각은 COF(Chip On Film) 상에 실장될 수 있다. COF의 입력단은 소스 PCB(SPCBT)의 출력 단자들에 연결되고, COF의 출력단은 표시 패널(100)의 데이터 패드에 연결된다. COF는 ACF(Anisotropic Conductive Film)를 통해 표시 패널(100)의 기판 상에 접착될 수 있다. 소스 PCB(SPCBT, SPCBB)는 타이밍 콘트롤러(130)와 소스 드라이브 IC들(SICT1, SICB1)을 연결하는 배선들을 포함한다.
제1 데이터 구동부(110T)는 표시 패널(100) 상에서 최좌측에 배치된 제1 데이터 라인에 제1 픽셀 데이터 신호(DATAT1)를 공급하고, 마지막 픽셀 데이터인 제n(n은 2 이상의 양의 정수) 픽셀 데이터 신호(DATATn)를 표시 패널(100) 상에서 최우측에 배치된 제n 데이터 라인에 공급한다.
제2 데이터 구동부(110B)는 표시 패널(100) 상에서 최우측에 배치된 제n 데이터 라인에 제1 픽셀 데이터 신호(DATAB1)를 공급하고, 마지막 픽셀 데이터인 제n 픽셀 데이터 신호(DATABn)를 표시 패널(100) 상에서 최좌측에 배치된 제1 데이터 라인에 공급한다. 제1 및 제2 데이터 구동부들(110T, 110B)에 출력되는 데이터 신호의 배열과 순서는 타이밍 콘트롤러(130)에 의해 제어된다. 따라서, 본 발명의 양면 디스플레이는 표시 패널(100)의 전면과 배면에 표시될 영상의 픽셀 데이터 순서를 서로 반대 방향으로 제어하기 때문에 표시 패널(100)의 전면과 배면 모두에서 좌우 반전 없이 정상적으로 영상을 표시할 수 있다.
도 6에서 “SICT1”은 제1 픽셀 데이터 신호(DATAT1)를 제1 데이터 라인에 공급하기 위한 제1 데이터 구동부(110T)의 제1 소스 드라이브 IC이다. 제1 소스 드라이브 IC(SICT1)로 인하여, 제1 영상의 제1 픽셀 데이터(DATAT1)는 매 수평 기간마다 표시 패널(100)의 최좌측 서브 픽셀(100)에 기입된다. “SICB1”은 제1 픽셀 데이터 신호(DATAB1)를 제n 데이터 라인에 공급하기 위한 제2 데이터 구동부(110B)의 제1 소스 드라이브 IC이다. 제1 소스 드라이브 IC(SICB1)로 인하여, 제2 영상의 제1 픽셀 데이터(DATAB1)는 매 수평 기간마다 표시 패널(100)의 최우측 서브 픽셀(100)에 기입된다. 따라서, 표시 패널(100)의 전면에 표시되는 제1 영상과 표시 패널(100)의 배면에 표시되는 제2 영상에서 제1 픽셀 데이터가 기입되는 서브 픽셀의 위치가 표시 패널(100) 상에서 서로 반대이다.
도 7은 서브 픽셀(101)의 단면 구조를 보여 주는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 서브 픽셀(101) 각각은 제1 발광부(101T)와 제2 발광부(101B)로 나뉘어진다. 제1 발광부(101T)는 표시 패널(100)의 전면 쪽으로 빛을 조사하는 탑 에미션(top emission) 구조의 제1 발광 소자(OLED1)를 포함한다. 제2 발광부(101B)는 표시 패널(100)의 배면 쪽으로 빛을 조사하는 보텀 에미션(bottom emission) 구조의 제2 발광 소자(OLED2)를 포함한다.
서브 픽셀들(101) 각각은 구동 소자(DT1), 하나 이상의 스위치 소자들, 및 커패시터를 구비한다. 도 7에서, 일부 스위치 소자들과 커패시터가 생략되어 있다. 제1 발광부(101T)와 제2 발광부(101B)는 데이터 라인(102)과 게이트 라인(104)을 공유하고, 구동 소자(DT)를 공유한다. 따라서, 제1 발광 소자(OLED1)와 제2 발광 소자(OLED2)는 하나의 구동 소자(DT)에 의해 구동된다.
제1 발광부(101T)와 제2 발광부(101B) 각각은 별도의 발광 소자를 포함한다. 제1 발광부(101T)는 표시 패널(101)의 전면 쪽으로 빛을 발산하는 전면 발광(top emission) 영역을 포함하여 표시 패널(101)의 전면 상에 제1 영상을 표시한다. 제2 발광부(101B)는 표시 패널(101)의 배면 쪽으로 빛을 발산하는 배면 발광(bottom emission) 영역을 포함하여 표시 패널(101)의 배면 상에 제2 영상을 표시한다.
서브 픽셀(101)의 단면 구조를 보면, 제1 투명 기판(GLS1) 상에 제1 금속 패턴이 형성된다. 제1 금속 패턴은 구리(Cu)와 몰리티타늄 합금(MoTi)이 적층된 이중 금속층으로 형성될 수 있다. 제1 금속 패턴은 광 차단 금속 패턴(LS1)과 VSS 보조 전극(LS2)을 포함한다. 광 차단 금속 패턴(LS1)은 구동 소자(DT)의 반도체 패턴에 조사되는 빛을 차단하여 반도체 패턴(ACT1)이 빛에 노출될 때 발생되는 구동 소자(DT)의 누설 전류와 문턱 전압 시프트를 방지한다. 저전위 전원 전압(VSS)이 VSS 보조 전극(LS2)에 인가된다. VSS 보조 전극(LS2)을 통해 서브 픽셀들(101)에 저전위 전원 전압(VSS)이 공급된다. 도 7에서 “LS3”은 표시 패널(100)의 패드 영역 상에서 제1 금속 패턴과 동시에 형성될 수 있는 금속 패턴이다. 이 금속 패턴(LS3)은 생략될 수 있다. 패드 영역은 데이터 라인에 연결된 데이터 패드가 배치된 데이터 패드 영역과, 게이트 라인에 연결된 데이터 패드가 배치된 데이터 패드 영역을 포함한다. 도 7은 게이트 패드 영역의 일부를 나타낸다.
버퍼막(BUF)은 실리콘 산화물(SiO2)과 같은 절연 물질로 제1 금속 패턴(LS1, LS2, LS3)을 덮도록 제1 투명 기판(GLS1) 상에 형성된다. 이 버퍼막(BUF) 위에 구동 소자(DT)와 스위치 소자(S32)가 형성된다. 버퍼막(BUF) 상에 구동 소자(DT)와 스위치 소자(S32)의 반도체 패턴들(ACT1, ACT2)이 형성된다. 산화물 반도체의 경우에, 반도체 패턴은 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO)로 형성될 수 있다.
버퍼막(BUF) 위에 실리콘 산화물(SiO2)과 같은 절연 물질로 게이트 절연 패턴이 형성된다. 게이트 절연 패턴은 제1 반도체 패턴(ACT1) 상에 형성된 제1 게이트 절연 패턴(GI1)과, 제2 반도체 패턴(ACT2) 상에 형성된 제2 게이트 절연 패턴(GI2)을 포함한다. 이 게이트 절연 패턴들(GI1, GI2)은 반도체 패턴들(ACT1, ACT2)의 소스 영역과 드레인 영역에 불순물 이온을 도핑할 때 채널 영역을 마스킹(masking)한다. 게이트 절연 패턴은 패드 영역 상에 형성되는 절연 패턴(GI3)을 더 포함한다.
게이트 절연 패턴(GI1, GI2, GI3) 상에 제2 금속 패턴이 형성된다. 제2 금속 패턴은 구리(Cu)로 형성되고, 게이트 라인(104), 구동 소자(DT)의 게이트 전극(GE1), 스위치 소자(S32)의 게이트 전극(GE2), 패드 영역 상의 하부 전극(GE3)을 포함한다. 하부 전극(GE3)은 게이트 라인(104)에 연결될 수 있다.
층간 절연막(ILD)은 실리콘 산화물(SiO2)과 같은 절연 물질로 형성되어 제2 금속 패턴들(GE1, GE2, GE3)을 덮는 절연막이다. 층간 절연막(ILD)에 다수의 콘택 홀(Contact hole)이 형성된다. 제1 콘택홀은 제1 반도체 패턴(ACT1)의 드레인 영역을 노출하고 제2 콘택홀은 제1 반도체 패턴(ACT)의 소스 영역을 노출한다. 제3 콘택홀은 스위치 소자(S32)의 드레인 영역을 노출한다. 제4 콘택홀은 패드 영역의 하부 전극(GE3)을 노출한다.
층간 절연막(ILD) 상에 제3 금속 패턴이 형성된다. 제3 금속 패턴은 몰리티타늄 합금(MoTi)과 구리(Cu)가 이중 금속층으로 형성될 수 있다. 제3 금속 패턴은 구동 소자(DT)의 제1 전극(SD1)과 구동 소자(DT)의 제2 전극(SD2)을 포함한다. 구동 소자(DT)의 제2 전극(SD2)은 스위치 소자(S32)의 제1 전극과 일체화된다. 제3 금속 패턴은 VSS 보조 전극(LS2)과 연결되는 전극(SD3)과, 패드 영역의 하부 전극(GE3)과 접촉되는 전극(SD4)을 더 포함한다.
보호막(PAS)은 실리콘 산화물(SiO2)과 같은 절연 물질로 형성되어 제3 금속 패턴들(SD1, SD2, SD3)을 덮는 절연막이다. 보호막(PAS) 상에 제2 발광부(101B)의 컬러 필터(CFB)가 형성된다. 컬러 필터(CFB)는 적색광이 투과되는 적색 컬러 필터, 노색광이 투과되는 녹색 컬러 필터, 및 청색광이 투과되는 청색 컬러 필터를 포함한다. 제2 발광 소자(OLED2)로부터의 빛은 컬러 필터(CFB)를 통해 표시 패널(100)의 배면 쪽으로 진행한다.
평탄화막(OC)은 아크릴계 감광성 수지(PAC)와 같은 절연 물질로 형성되어 컬러 필터(CFB)를 덮는다. 평탄화막(PAC)과 보호막(PAS)을 관통하는 콘택홀들이 형성된다. 평탄화막(PAC)과 보호막(PAS)을 관통하는 제1 콘택홀을 통해 VSS 보조 전극(LS3)과 연결된 전극(SD3)이 노출된다. 평탄화막(PAC)과 보호막(PAS)을 관통하는 제2 콘택홀을 통해 제2 반도체 패턴(ACT2)의 소스 영역이 노출된다. 보호막(PAS)을 관통하는 제3 콘택홀을 통해 패드 영역의 전극(SD4)이 노출된다.
제1 애노드 전극 패턴은 인듐　주석 산화물(Indium　tin oxide, ITO), 몰리티타늄 합금(MoTi), 및 인듐　주석 산화물(ITO)가 적층되어 평탄화막(OC) 상에 형성된다. 제1 애노드 전극 패턴은 제1 애노드 전극(ANO1), VSS 상부 전극(VSSE) 및 패드 전극(PAD)를 포함한다. 제1 애노드 전극(ANO1)은 제1 발광부(101T)에 형성된 제1 발광 소자(OLED1)의 애노드 전극이다. 제1 애노드 전극(ANO1)은 평탄화막(OC)과 보호막(PAS)을 관통하는 제2 콘택홀을 통해 제2 반도체 패턴(ACT2)의 소스 영역에 접촉될 수 있다. VSS 상부 전극(VSSE)은 평탄화막(PAC)과 보호막(PAS)을 관통하는 제1 콘택홀을 통해 VSS 보조 전극(LS3)과 접촉된다. 패드 전극(PAD)은 보호막(PAS)을 관통하는 제3 콘택홀을 통해 패드 영역의 전극(SD4)에 접촉된다.
제2 애노드 전극 패턴은 인듐　주석 산화물(Indium　tin oxide, ITO)과 같은 투명 전극 물질로 평탄화막(OC) 상에 형성된다. 제2 애노드 전극 패턴은 제2 애노드 전극(ANO2)을 포함한다. 제2 애노드 전극(ANO2)은 제1 애노드 전극(ANO1)과 분리되어 제2 발광부(101B)에 형성된 제2 발광 소자(OLED2)의 애노드 전극이다.
뱅크 패턴(Bank pattern, BNK)은 애노드 전극 패턴들을 덮는 폴리이미드(polyimide,　PI)로 형성될 수 있다. 뱅크 패턴(BNK)은 제1 발광부(101T)와 제2 발광부(101B)를 구획한다. 뱅크 패턴은 발광부들(101T, 101B) 간의 경계에서 제1 애노드 전극(ANO1)과 유기 화합물층(EL)을 분리한다.
유기 화합물층(EL)은 제1 발광부(101T)와 제2 발광부(101B)에 공유된다. 유기 화합물층(EL)은 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL) 및 전자주입층(EIL) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제1 캐소드 전극(CAT1)은 IZO(Indium Zinc Oxide, IZO)와 같은 투명 전극 물질로 형성되어 제1 발광부(101T)와 제2 발광부(101B) 상에 형성되어 제1 발광부(101T)의 캐소드 전극이다. 제2 캐소드 전극(CAT2)은 알루미늄(Al)과 같은 금속 물질로 형성된 제2 발광 소자(OLED2)의 캐소드 전극이다.
제1 발광 소자(OLED1)로부터 발산되는 빛은 반사율이 높은 제1 애노드 전극(ANO1) 상에서 반사되어 투명한 제1 캐소드 전극(CAT1)을 투과하여 표시 패널(100)의 전면 쪽으로 진행한다. 제2 발광 소자(OLED2)로부터 발산되는 빛은 반사율이 높은 제2 캐소드 전극(CAT2) 상에서 반사되어 투명한 제2 애노드 전극(ANO1)를 투과하여 표시 패널(100)의 배면 쪽으로 진행한다.
제2 투명 기판(GLS2) 상에서 제1 발광부(101T)와 대향하는 위치에 컬러 필터(CFT)와 블랙 매트릭스 패턴(BM)이 형성된다. 제1 발광 소자(OLED1)로부터의 빛은 컬러 필터(CFT)를 통해 표시 패널(100)의 전면 쪽으로 진행한다. 컬러 필터(CFT)는 적색광이 투과되는 적색 컬러 필터, 노색광이 투과되는 녹색 컬러 필터, 및 청색광이 투과되는 청색 컬러 필터를 포함한다.
제1 투명 기판(GLS1) 상에 형성된 TFT 및 발광 소자 어레이와, 제2 투명 기판(GLS2) 상에 형성된 컬러 필터 어레이는 투명 접착제를 포함한 페이스 씰(Face seal)을 통해 합착된다. 페이스 씰은 투과율이 높은 투명 접착제이다. 이 합착 공정 후에 레이저 웰딩(laser welding) 공정으로 VSS 보조 전극(LS2)에 연결된 전극(SD3)이 VSS 상부 전극(VSSE)에 완전히 연결될 수 있다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 회로를 보여 주는 회로도들이다.
도 8을 참조 하면, 픽셀 회로는 제1 및 제2 발광 소자(OLED1, OLED2)와, 제1 및 제2 발광 소자(OLED1, OLED2)를 구동하기 위한 구동 소자(DT), 다수의 스위치 소자(S1, S2), 및 커패시터(Cst)를 구비한다. 구동 소자(DT)와 스위치 소자들은 도 8에서 n 타입 트랜지스터(NMOS)로 예시되었으나 이에 한정되지 않는다.
제1 발광 소자(OLED1)는 제1 발광부(101T)에 형성된다. 제2 발광 소자(OLED2)는 제2 발광부(101B)에 형성된다. 발광 소자들(OLED1, OLED2)은 데이터 신호(Vdata)에 따라 변하는 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)에 따라 발생되는 전류로 발광된다. 발광 소자들(OLED1, OLED2)은 도 7에 도시된 바와 같이 애노드 전극(ANO1, ANO2)과 캐소드 전극(CAT1, CAT) 사이에 형성된 유기 화합물층(EL)을 포함한다. 발광 소자들(OLED1, OLED2)의 애노드 전극들은 제2 노드(n2)를 경유하여 구동 소자(DT)와 커패시터(Cst)에 연결된다. 또한, 발광 소자들(OLED1, OLED2)의 애노드 전극들은 제2 노드(n2)를 통해 제2 스위치 소자(S2)에 연결된다.
제1 스위치 소자(S1)는 스캔 신호(SCAN)에 따라 턴-온(turn-on)되어 데이터 신호(Vdata)를 제1 노드(n1)에 연결된 구동 소자(DT)의 게이트에 공급한다. 제1 스위치 소자(S1)는 스캔 신호(SCAN)가 인가되는 제1 게이트 라인(1041)에 연결된 게이트, 데이터 라인(102)에 연결된 제1 전극, 및 제1 노드(n1)에 연결된 제2 전극을 포함한다.
제2 스위치 소자(S2)는 센싱 신호(SENSE)에 따라 턴-온되어 기준 전압(Vref)을 제2 노드(n2)에 공급한다. 제2 스위치 소자(S2)는 센싱 신호(SENSE)가 인가되는 제2 게이트 라인(1042)에 연결된 게이트, 기준 전압(Vref)이 인가되는 센싱 라인(103)에 연결된 제1 전극, 및 제2 노드(n2)에 연결된 제2 전극을 포함한다. 외부 보상 방법은 제2 스위치 소자(S2)가 턴-온될 때 제2 스위치 소자(S2)와 센싱 라인(103)을 통해 제2 노드 즉, 구동 소자(DT)의 소스 전압을 센싱하여 그 센싱 결과를 바탕으로 입력 영상의 픽셀 데이터를 변조한다.
구동 소자(DT)는 게이트-소스 간 전압(Vgs)에 따라 제1 및 제2 발광 소자들(OLED1, OLED2)로 흐르는 전류를 조절하고 이 발광 소자들(OLED1, OLED2)을 구동한다. 구동 소자(DT)는 제1 노드(n1)에 연결된 게이트, 픽셀 구동 전압(VDD)이 공급되는 제1 전극, 및 제2 노드(n2)를 통해 발광 소자들(OLED1, OLED2)의 애노드 전극들에 연결된 제2 전극을 포함한다. 커패시터(Cst)는 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 사이에 연결되어 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)을 충전한다.
도 8에 도시된 픽셀 회로에서, 제1 및 제2 발광부들(101T, 101B)의 발광 소 자들(OLED1, OLED2)이 동시에 구동되어 표시 패널(100)의 전면과 배면에 같은 영상이 동시에 표시될 수 있다.
도 9 및 도 10에 도시된 픽셀 회로에 발광 시간을 스위창하는 스위치 소자들이 추가된 예이다. 도 10은 외부 보상 방법이 적용되지 않는 픽셀 회로를 나타낸다. 도 10에 도시된 픽셀 회로에서, 제2 스위치 소자(S2)와 센싱 라인(103)이 생략되어 있다. 도 9 및 도 10에 도시된 픽셀 회로에 대한 설명에서 도 8에 도시된 픽셀 회로와 동일한 구성 요소에 대하여는 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 픽셀 회로는 제3 및 제4 스위치 소자들(S31, S32)을 더 구비한다.
제3 스위치 소자(S31)는 구동 소자(DT)와 제1 발광 소자(OLED1) 사이에 배치되어 제1 발광 제어 신호(EMT)의 게이트 온 전압에 따라 턴-온(turn-on)되어 구동 소자(DT)와 제1 발광 소자(OLED1) 사이의 전류 패스(current path)를 형성한다. 제3 스위치 소자(S31)는 제1 발광 제어 신호(EMT)의 전압이 게이트 오프 전압일 때 턴-오프되어 구동 소자(DT)와 제1 발광 소자(OLED1) 사이의 전류 패스를 차단한다.
제4 스위치 소자(S32)는 구동 소자(DT)와 제2 발광 소자(OLED2) 사이에 배치되어 제2 발광 제어 신호(EMB)의 게이트 온 전압에 따라 턴-온되어 구동 소자(DT)와 제2 발광 소자(OLED2) 사이의 전류 패스를 형성한다. 제4 스위치 소자(S32)는 제2 발광 제어 신호(EMB)의 전압이 게이트 오프 전압일 때 턴-오프되어 구동 소자(DT)와 제2 발광 소자(OLED2) 사이의 전류 패스를 차단한다.
양면 디스플레이 모드에서, 제3 및 제4 스위치 소자(S31, S32)가 소정 시간 주기 예를 들어, 1 프레임 기간 주기로 교대로 턴-온될 때 도 11에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 발광 소자들(OLED1, OLED2)이 교대로 턴-온되어 발광될 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100 : 표시 패널 101 : 서브 픽셀
101T : 제1 발광부 101B : 제2 발광부
110T, 110B : 데이터 구동부 120 : 게이트 구동부
130 : 타이밍 콘트롤러 131 : 보상부
DT : 구동 소자 S1~S32 : 스위치 소자

Claims (10)

  1. n(n은 2 이상의 양의 정수) 개의 데이터 라인들 m(m은 2 이상의 양의 정수) 개의 게이트 라인들이 교차되고 다수의 서브 픽셀들이 배치된 표시 패널;
    상기 데이터 라인들의 일단에 연결되어 상기 데이터 라인들에 제1 영상의 데이터 신호를 인가하는 제1 데이터 구동부;
    상기 데이터 라인들의 타단에 연결되어 상기 데이터 라인들에 제2 영상의 데이터 신호를 인가하는 제2 데이터 구동부; 및
    상기 게이트 라인들에 연결되어 게이트 신호를 상기 게이트 라인들에 순차적으로 공급하는 게이트 구동부를 구비하고,
    상기 서브 픽셀들 각각은
    상기 표시 패널의 전면을 통해 빛을 발산하는 제1 발광부, 및 상기 표시 패널의 배면을 통해 빛을 발산하는 제2 발광부를 포함하고,
    상기 제1 데이터 구동부는 상기 제1 영상의 제1 픽셀 데이터 신호를 제1 데이터 라인에 공급하고, 상기 제1 영상의 제n 픽셀 데이터 신호를 제n 데이터 라인에 공급하며,
    상기 제2 데이터 구동부는 상기 제2 영상의 제1 픽셀 데이터 신호를 상기 제n 데이터 라인에 공급하고, 상기 제2 영상의 제n 픽셀 데이터 신호를 상기 제1 데이터 라인에 공급하는 양면 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부는,
    데이터 라인과 게이트 라인을 공유하는 양면 디스플레이.
  3. n(n은 2 이상의 양의 정수) 개의 데이터 라인들 m(m은 2 이상의 양의 정수) 개의 게이트 라인들이 교차되고 다수의 서브 픽셀들이 배치된 표시 패널;
    상기 데이터 라인들의 일단에 연결되어 상기 데이터 라인들에 제1 영상의 데이터 신호를 인가하는 제1 데이터 구동부;
    상기 데이터 라인들의 타단에 연결되어 상기 데이터 라인들에 제2 영상의 데이터 신호를 인가하는 제2 데이터 구동부; 및
    상기 게이트 라인들에 연결되어 게이트 신호를 상기 게이트 라인들에 순차적으로 공급하는 게이트 구동부를 구비하고,
    상기 서브 픽셀들 각각은
    상기 표시 패널의 전면을 통해 빛을 발산하는 제1 발광부, 및 상기 표시 패널의 배면을 통해 빛을 발산하는 제2 발광부를 포함하고,
    상기 제1 데이터 구동부는 상기 제1 영상의 제1 픽셀 데이터 신호를 제1 데이터 라인에 공급하고, 상기 제1 영상의 제n 픽셀 데이터 신호를 제n 데이터 라인에 공급하며,
    상기 제2 데이터 구동부는 상기 제2 영상의 제1 픽셀 데이터 신호를 상기 제n 데이터 라인에 공급하고, 상기 제2 영상의 제n 픽셀 데이터 신호를 상기 제1 데이터 라인에 공급하고,
    상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부는 데이터 라인과 게이트 라인을 공유하고,
    상기 제1 발광부로부터 발산되는 빛은 제1 애노드 전극 상에서 반사되어 제1 캐소드 전극을 투과하고,
    상기 제2 발광부로부터 발산되는 빛은 제2 캐소드 전극 상에서 반사되어 제2 애노드 전극을 투과하는 양면 디스플레이.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발광부가 동시에 구동되거나 소정의 시간 주기로 교대로 구동되는 양면 디스플레이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 서브 픽셀들 각각은
    상기 제1 발광부에서 발광되는 제1 발광 소자;
    상기 제2 발광부에서 발광되는 제2 발광 소자;
    게이트-소스간 전압에 따라 상기 제1 및 제2 발광 소자들을 구동하는 구동 소자; 및
    상기 구동 소자의 게이트-소스간 전압을 충전하는 커패시터를 구비하는 양면 디스플레이.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 서브 픽셀들 각각은,
    제1 게이트 라인을 통해 인가되는 스캔 신호에 따라 턴-온되어 상기 구동 소자의 게이트를 데이터 라인에 연결하는 제1 스위치 소자; 및
    제2 게이트 라인을 통해 인가되는 센싱 신호에 따라 턴-온되어 센싱 라인을 상기 구동 소자의 소스에 연결하는 제2 스위치 소자를 더 구비하는 양면 디스플레이.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 서브 픽셀들 각각은,
    제1 발광 제어 신호에 응답하여 상기 구동 소자와 상기 제1 발광 소자 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제3 스위치 소자; 및
    제2 발광 제어 신호에 응답하여 상기 구동 소자와 상기 제2 발광 소자 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제4 스위치 소자를 더 구비하는 양면 디스플레이.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 서브 픽셀들 각각은
    상기 제1 발광부에서 발광되는 제1 발광 소자;
    상기 제2 발광부에서 발광되는 제2 발광 소자;
    게이트-소스간 전압에 따라 상기 제1 및 제2 발광 소자들을 구동하는 구동 소자;
    상기 구동 소자의 게이트-소스간 전압을 충전하는 커패시터;
    게이트 라인을 통해 인가되는 스캔 신호에 따라 턴-온되어 상기 구동 소자의 게이트를 데이터 라인에 연결하는 제1 스위치 소자;
    제1 발광 제어 신호에 응답하여 상기 구동 소자와 상기 제1 발광 소자 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제3 스위치 소자; 및
    제2 발광 제어 신호에 응답하여 상기 구동 소자와 상기 제2 발광 소자 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제4 스위치 소자를 더 구비하는 양면 디스플레이.
  9. n(n은 2 이상의 양의 정수) 개의 데이터 라인들, m(m은 2 이상의 양의 정수)개의 게이트 라인들 및 다수의 서브 픽셀들이 배치된 표시 패널;
    상기 데이터 라인들의 일단에 연결되어 상기 데이터 라인들에 제1 영상의 데이터 신호 또는 제2 영상의 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부; 및
    상기 게이트 라인들에 연결되어 게이트 신호를 상기 게이트 라인들에 순차적으로 공급하는 게이트 구동부를 구비하고,
    상기 서브 픽셀들 각각은 상기 표시 패널의 전면을 통해 빛을 발산하는 제1 발광부, 및 상기 표시 패널의 배면을 통해 빛을 발산하는 제2 발광부를 포함하고,
    상기 데이터 구동부는 제1 표시 기간 동안 상기 제1 영상의 적어도 일부를 나타내는 데이터 신호를 상기 n개의 데이터 라인들에 공급하고,
    상기 데이터 구동부는 제2 표시 기간 동안 상기 제2 영상의 적어도 일부를 나타내는 데이터 신호를 상기 n개의 데이터 라인들에 공급하는 양면 디스플레이.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널은 투명인 양면 디스플레이.
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