KR102138369B1

KR102138369B1 - 디스플레이 구동 회로, 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 휴대용 단말기

Info

Publication number: KR102138369B1
Application number: KR1020130120866A
Authority: KR
Inventors: 이홍국; 김동섭; 신현창
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2020-07-28
Also published as: CN105793915B; US20150103104A1; CN105793915A; EP3055856B1; KR20150042371A; EP3055856A1; US9940886B2; EP3055856A4; WO2015053569A1

Abstract

플리커 발생을 방지하는 디스플레이 구동 회로, 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 휴대용 단말기가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 복수의 화소들, 상기 복수의 화소들에 연결된 데이터 라인들 및 게이트 라인들을 구비한 디스플레이 패널; 및 동작 모드에 따라, 디스플레이 패널의 프레임 주파수를 가변시키고, 서로 다른 프레임 주파수에 상응하여 설정된 복수의 감마 커브들 중 상기 프레임 주파수에 대응하는 감마 커브를 선택하고, 상기 선택된 감마 커브에 기초하여 상기 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동 회로를 구비한다.

Description

디스플레이 구동 회로, 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 휴대용 단말기 {Display drive circuit, display device and portable terminal comprising thereof}

디스플레이 구동 회로, 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 휴대용 단말기에 관한 것으로서, 특히 플리커 발생을 방지할 수 있는 디스플레이 구동 회로, 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 휴대용 단말기에 관한 것이다.

최근 HDTV급의 초고해상도 디스플레이 모듈을 포함하는 스마트폰 또는 태블릿 PC(tablet personal computer)가 출시됨에 따라, 모바일 디스플레이는 WVGA급 또는 풀-HD급으로 발전하고 있다. 디스플레이 구동 회로는 점점 더 많은 데이터의 처리를 하게 됨으로써, 디스플레이 구동 회로에서 사용하는 전류량이 점점 증가하고 있다. 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 휴대용 전자장치는 배터리 사용 시간을 늘리기 위하여 저전력으로 동작할 것이 요구되므로, 저전력으로 동작하면서도 고화질을 구현하는 디스플레이 장치가 요구된다.

저주파 구동 시에도 플리커의 발생을 방지하는 디스플레이 구동 회로, 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 휴대용 단말기가 제공된다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치는, 복수의 화소들, 상기 복수의 화소들에 연결된 데이터 라인들 및 게이트 라인들을 구비한 디스플레이 패널; 및 동작 모드에 따라, 디스플레이 패널의 프레임 주파수를 가변시키고, 서로 다른 프레임 주파수에 상응하여 설정된 복수의 감마 커브들 중 상기 프레임 주파수에 대응하는 감마 커브를 선택하고, 상기 선택된 감마 커브에 기초하여 상기 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동 회로를 구비한다.

일 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 구동 회로는, 서로 다른 감마 커브에 대응하는 제1 감마 선택 신호 및 제2 감마 선택 신호를 저장하고, 상기 프레임 주파수에 따라, 상기 제1 감마 선택 신호 및 상기 제2 감마 선택 신호 중 하나를 감마 제어 신호로서 선택할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 복수의 감마 커브는, 제1 프레임 주파수에 대응하는 제1 감마 커브 및 상기 제1 프레임 주파수보다 낮은 제2 프레임 주파수에 대응하는 제2 감마 커브를 포함하고, 상기 제2 감마 커브의 각 계조별 전압은 상기 제1 감마 커브의 각 계조별 전압보다 낮을 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 구동 회로는, 동영상 모드로 동작할 때, 제1 프레임 주파수에 기초하여, 외부로부터 수신되는 동영상을 상기 디스플레이 패널에 표시하고, 정지 영상 모드로 동작할 때, 상기 제1 프레임 주파수보다 낮은 제2 프레임 주파수에 기초하여, 내부의 프레임 메모리에 저장된 정지 영상을 상기 디스플레이 패널에 표시할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 구동 회로는, 상기 동영상 모드로 동작할 때, 외부로부터 제공되는 제어 신호 및 외부 클럭 신호에 기초하여, 상기 제1 프레임 주파수를 갖는 디스플레이 동기화 신호를 생성하고, 상기 정지 영상 모드로 동작할 때, 내부 클럭 신호에 기초하여, 상기 제2 프레임 주파수를 갖는 상기 디스플레이 동기화 신호를 생성할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 구동 회로는, 상기 프레임 주파수에 따라, 상기 게이트 라인들 각각에 제공되는 게이트 신호의 폴링 슬루 레이트(falling slew rate)를 조절할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 구동 회로는, 게이트-온 전압 및 게이트-오프 전압을 이용하여 상기 게이트 신호를 생성하고, 상기 프레임 주파수가 기준값 이하일 때, 킥백 신호에 응답하여, 주기적으로 소정의 시간동안 상기 게이트-온 전압을 제1 전압 레벨에서 상기 제1 전압 레벨보다 낮은 제2 전압 레벨로 하강시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 영상 데이터 및 상기 동작 모드를 구별하는 동작 모드 신호를 상기 디스플레이 구동 회로에 제공하는 호스트 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 호스트 컨트롤러는, 상기 영상 데이터가 동영상이면 동영상 모드를 나타내는 제1 동작 모드 신호를, 상기 영상 데이터가 정지 영상이면 정지 영상 모드를 나타내는 제2 동작 모드 신호를 상기 디스플레이 구동 회로에 제공할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 호스트 컨트롤러는, 파워-온 시 또는 초기 세팅 시, 상기 복수의 감마 커브 각각에 대응하는 복수의 감마 선택 신호를 상기 디스플레이 구동 회로에 제공할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 패널은, 상기 복수의 화소들 각각이 산화물 박막트랜지스터를 구비하는, 산화물 박막트랜지스터 기판을 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기는, 복수의 화소들을 구비한 디스플레이 패널; 수신되는 동작 모드 신호에 따라, 상기 디스플레이 패널의 프레임 주파수를 가변시키고, 복수의 감마 커브들 중 상기 프레임 주파수에 대응하는 감마 커브를 선택하고, 상기 선택된 감마 커브에 기초하여 상기 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동 회로; 및 영상 데이터 및 상기 동작 모드 신호를 상기 디스플레이 구동 회로에 제공하는 애플리케이션 프로세서를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 애플리케이션 프로세서는, 상기 영상 데이터가 동영상인지 정지 영상인지 여부에 따라, 동영상 모드를 나타내는 제1 동작 모드 신호 또는 정지 영상 모드를 나타내는 제2 동작 모드 신호를 상기 디스플레이 구동 회로로 제공할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 디스플레이 구동 회로는, 상기 제1 동작 모드 신호를 수신하면, 제1 프레임 주파수에 기초하여 상기 디스플레이 패널을 구동하고, 상기 제2 동작 모드 신호를 수신하면, 상기 제1 프레임 주파수보다 낮은 제2 프레임 주파수에 기초하여 상기 디스플레이 패널을 구동할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 디스플레이 구동 회로는, 상기 동작 모드 신호에 따라, 상기 제1 프레임 주파수에 대응하는 제1 감마 선택 신호 및 상기 제2 프레임 주파수에 대응하는 제2 감마 선택 신호 중 하나를 감마 제어 신호로서 선택할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 디스플레이 구동 회로는, 상기 제1 동작 모드 신호를 수신하면, 상기 복수의 화소에 연결된 게이트 라인들 각각에 제공되는 게이트 신호의 폴링 슬루 레이트(falling slew rate)를 감소시키기 위한 킥백 신호를 설정할 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 구동 회로는, 디스플레이 패널의 프레임 주파수를 가변시키고, 서로 다른 프레임 주파수에 상응하여 설정된 제1 감마 선택 신호 및 제2 감마 선택 신호 중 하나를 감마 제어 신호로서 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 감마 제어 신호에 기초하여, 복수의 계조 전압을 생성하고, 픽셀 데이터에 상응하는 계조 전압을 상기 디스플레이 패널로 출력하는 데이터 구동부를 구비한다.

일 실시예에 있어서, 상기 타이밍 컨트롤러는, 제1 프레임 주파수에 상응하는 상기 제1 감마 선택 신호를 저장하는 제1 저장부; 및 상기 제1 프레임 주파수보다 낮은 제2 프레임 주파수에 상응하는 제2 감마 선택 신호를 저장하는 제2 저장부를 구비할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 타이밍 컨트롤러는, 상기 영상 데이터가 동영상이면, 외부로부터 수신되는 제어 신호 및 외부 클럭 신호에 기초하여 제1 프레임 주파수를 갖는 화면 동기화 신호를 생성하고, 상기 영상 데이터가 정지 영상이면, 내부 클럭 신호에 기초하여 상기 상기 제1 프레임 주파수보다 낮은 제2 프레임 주파수를 갖는 화면 동기화 신호를 생성할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 디스플레이 패널의 게이트 라인들에 제공되는 제1 전압 레벨의 게이트 온-전압을 발생하고, 킥백 신호에 응답하여, 주기적으로 소정의 시간동안 상기 게이트-온 전압을 제1 전압 레벨에서 상기 제1 전압 레벨보다 낮은 제2 전압 레벨로 하강시키는 전압 발생부를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상에 따른 디스플레이 구동 회로, 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 휴대용 단말기에 의하면, 플리커 발생의 원인 중 하나인 킥백 전압을 감소시키고, 프레임 주파수에 상응하는 감마 특성을 제공함으로써, 저주파 구동 시에도 플리커의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 픽셀의 일 구현예를 나타내는 회로도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 디스플레이 패널의 화소에 적용되는 산화물 박막트랜지스터의 일 예를 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 4는 도 1의 디스플레이 장치에 적용되는 패널 셀프 리프레쉬 기능을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5a 및 도 5b는 프레임 주파수에 따른 킥백 전압을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 프레임 주파수에 따라 감마 커브 및 공통 전압을 가변시키는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 타이밍 컨트롤러에서 구동 모드에 따라 감마 제어 신호를 선택하는 일 예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 프레임 주파수에 따른 감마 커브를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 1의 전압 발생부(240)에 구비되는 킥백 보상회로(241)의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 10은 킥백 보상회로의 동작에 따른 신호들의 파형도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 모듈을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 시스템을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 디스플레이 장치를 포함하는 전자 시스템 및 인터페이스를 나타낸다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 2는 도 1의 픽셀의 일 예를 나타내는 회로도이다.

디스플레이 장치(1000)는 디스플레이 패널(100) 및 디스플레이 패널(100)을 구동하는 디스플레이 구동 회로(200)가 구비된 디스플레이 모듈 또는 상기 디스플레이 모듈이 탑재되어 영상 표시 기능을 수행하는, 휴대용 단말기 또는 통신용 휴대용 전자장치일 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)는 랩탑 컴퓨터(Laptop Computer), 이동 전화기(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 태블릿(Tablet) PC, PDA(Personal Digital Assistant), EDA (Enterprise Digital Assistant), 디지털 스틸 카메라(Digital Still Camera), 디지털 비디오 카메라(Digital Video Camera), PMP(Portable Multimedia Player), PND(personal Navigation Device 또는 Portable Navigation Device), 휴대용 게임 콘솔(Handheld Game Console), 모바일 인터넷 장치(Mobile Internet Device(MID)), 또는 e-북(e-Book)으로 구현될 수 있다.

도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(1000)는 영상을 표시하는 디스플레이 패널(100), 영상 데이터(R,G,B) 및 제어 신호들(CNT,PSR)을 기초로 디스플레이 패널(100)을 구동하는 디스플레이 구동 회로(200)를 포함한다. 디스플레이 장치(1000)는 디스플레이 구동 회로(200)에 제어 신호들(CNT, PSR) 및 영상 데이터(R,G,B)를 제공하는 호스트 컨트롤러(300)를 더 포함할 수 있다.

디스플레이 패널(100)은 프레임 주파수에 기초하여 영상 데이터(R,G,B)를 표시한다. 디스플레이 패널(100)은 LCD(liquid crystal display), LED(light emitting diode) 디스플레이, OLED(organic LED) 디스플레이, AMOLED(active-matrix OLED) 디스플레이 및 플렉시블(flexible) 디스플레이로 구현될 수 있고, 그 밖에 다른 종류의 평판 디스플레이로 구현될 수 있다. 설명의 편의상, 이하 본 발명을 설명함에 있어서 액정 표시 장치를 예를 들어 설명하기로 한다.

디스플레이 패널(100)은 행방향으로 주사신호를 전달하는 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn)과, 게이트 라인들(GL1~GLn)과 교차하는 방향으로 배치되며 열방향으로 화소 데이터(Data)에 대응하는 계조 전압을 전달하는 복수의 데이터 라인(DL1~DLm)과, 게이트 라인(GL1~GLn) 및 데이터 라인(D1~Dm)이 교차하는 영역에 배열된 복수의 픽셀(PX)들을 포함한다.

디스플레이 패널(100)이 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 포함하는 액정 디스플레이 패널인 경우, 각 픽셀은 도 2에 도시된 바와 같이, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)에 게이트 전극 및 소스 전극이 각각 연결되는 박막 트랜지스터(TFT)와, 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극에 연결되는 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 이러한 픽셀 구조에서는, 게이트 라인(GL)이 선택되면 선택된 게이트 라인에 연결된 픽셀의 박막 트랜지스터(TFT)가 턴 온되고, 이어서 각 데이터 라인(DL)에 픽셀 정보를 포함하는 데이터 신호, 예컨대 계조 전압이 인가된다. 계조 전압은 해당 픽셀(PX)의 박막 트랜지스터(TFT)를 거쳐 액정 커패시터(Clc)와 스토리지 커패시터(Cst)에 인가되며, 액정 및 스토리지 커패시터들이 구동됨으로써 디스플레이 동작이 이루어진다.

한편, 도시된 바와 같이, 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에는 기생 커패시터(Cgd)가 형성되는데, 이로 인하여, 킥백 전압이 발생할 수 있다. 킥백 전압은 플리커와 잔상을 야기시켜 화질을 저해하므로, 킥백 전압 및 플리커를 감소시킬 수 있는 방법이 요구된다. 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1000)는, 이러한 킥백 전압을 감소시키고 플리커의 발생을 방지할 수 있다. 이에 대하여는 구체적으로 후술하기로 한다.

디스플레이 구동 회로(200)는 타이밍 컨트롤러(210), 데이터 드라이버(220), 게이트 드라이버(230) 및 전압 발생부(240)를 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이 구동 회로(200)는 클럭 발생 회로(270)를 더 포함할 수 있다. 디스플레이 구동 회로(200)는 하나의 칩 또는 복수의 칩으로 구현될 수 있다.

타이밍 컨트롤러(210)는 외부, 예컨대 호스트 컨트롤러(300)로부터 영상 데이터(R,G,B), 모드 선택 신호(PSR), 제어신호(CNT) 등을 수신하여, 소스 드라이버(220), 게이트 드라이버(230) 및 전압 발생부(240)의 동작에 필요한 신호들, 예컨대 제1 내지 제3 제어 신호(CNT1, CNT2, CNT3), 감마 제어 신호(GMCS) 및 화소 데이터(Data)를 생성할 수 있다. 제1 내지 제3 제어 신호(CNT1, CNT2, CNT3)는 수직 동기화 신호, 수평 동기화 신호, 래치 신호, 클럭 신호, 출력 인에이블 신호 등과 같은 복수의 타이밍 신호를 포함할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(210)는 프레임 메모리(250)를 포함할 수 있으며, 외부로부터 수신된 영상 데이터(R,G,B)를 프레임 메모리(250)에 임시로 저장하고, 프레임 메모리(250)에 저장된 데이터를 타이밍 신호에 기초하여 데이터 드라이버(220)로 출력할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(210)는 호스트(300)와의 통신을 위하여, 직렬 인터페이스(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 직렬 인터페이스는 MIPI(Mobile Industry Processor Interface(MIPI, MDDI(Mobile Display Digital Interface), 디스플레이포트(DisplayPort), I2C 인터페이스 또는 임베디드 디스플레이포트(Embedded DisplayPort(eDP)) 등과 같은 직렬 인터페이스(serial interface) 중 하나일 수 있다.

데이터 드라이버(220)는 제1 제어 신호(CNT1), 감마 제어 신호(GMCS)에 기초하여, 디스플레이 패널(100)의 데이터 라인들(DL1~DLm)을 구동한다. 데이터 드라이버(220)는 감마 값을 설정하는 감마 제어 신호(GMCS)에 기초하여 복수의 계조 전압을 생성하고, 픽셀 데이터(Data)에 상응하는 계조 전압을 디스플레이 패널(100)의 데이터 라인들(DL1~DLm)로 출력한다. 데이터 드라이버(220)는 단일 칩 또는 복수의 칩으로 구현될 수 있으며,

게이트 드라이버(230)는 디스플레이 패널(100)의 게이트 라인(GL1~GLn)을 차례로 스캔한다. 게이트 드라이버(230)는 선택된 게이트 라인에 게이트 온전압(Von)을 인가함으로써 선택된 게이트 라인을 활성화 시키고, 소스 드라이버(220)는 활성화된 게이트 라인에 연결된 화소들에 대응되는 계조 전압을 출력한다. 이에 따라, 디스플레이 패널(100)은 한 수평 라인 단위로, 즉 한 행씩 이미지가 디스플레이될 수 있다. 본 실시예에 따른 디스플레이 장치(1000)에서는 게이트 드라이버(300)가 디스플레이 구동 회로(200)에 구비된 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 디스플레이 패널(100)이 LTPS(low temperature poly silicon)소재일 경우, 게이트 드라이버(230)는 디스플레이 패널(100) 상에 직접 탑재될 수도 있다.

전압 발생부(240)는 디스플레이 구동 회로(200) 및 디스플레이 패널(100)에서 사용되는 전압들을 생성한다. 전압 발생부(240)는 제어신호(CNT3)에 기초하여 게이트-온 전압(VON), 게이트-오프 전압(VOFF) 및 공통전압(VCOM) 등을 생성할 수 있다. 게이트 드라이버(230)는 게이트-온 전압(VON) 및 게이트-오프 전압(VOFF)을 이용하여 게이트 라인(GL1~GLn)에 인가되는 게이트 신호를 생성한다. 공통전압(VCOM)은 디스플레이 패널(100)의 화소들(PX)에 공통적으로 제공된다. 도2에 도시된 바와 같이 공통 전압(VCOM)은 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)의 일단에 제공될 수 있다.

클럭 발생 회로(270)는 내부 클럭 신호(ICLK)를 생성하여 타이밍 컨트롤러(210)에 제공할 수 있다. 동작 모드에 따라, 타이밍 컨트롤러(210)는 내부 클럭 신호(ICLK)에 기초하여 타이밍 신호들을 생성할 수 있다.

호스트 컨트롤러(300)는, 디스플레이 구동 회로(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 디스플레이 장치(1000)가 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 휴대용 단말기일 경우, 호스트 컨트롤러(300)는 애플리케이션 프로세서일 수 있다.

호스트 컨트롤러(300)는 타이밍 컨트롤러(210)와 통신하며, 디스플레이 구동 회로(200)를 제어하는 신호, 예컨대, 수평 동기화 신호, 수직 동기화 신호, 클럭 신호, 전압 설정 신호등과 같은 제어신호(CNT), 모드 선택 신호(PSR) 및 영상 데이터(R,G,B)를 송신하고, 디스플레이 구동 회로(200)의 상태 정보에 대한 신호, 예컨대 티어링 신호(TE) 등을 수신할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1000)는 소비전류의 감소를 위하여 동작 모드에 따라, 디스플레이 패널(100)의 리프레쉬 레이트(refresh rate), 즉 프레임 주파수를 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 정지영상 모드, 동영상 모드 등과 같은 동작 모드에 따라 프레임 주파수를 변경할 수 있다. 일 예로서, 호스트(300)로부터 제공되는 모드 선택 신호(PSR)에 의하여 정지영상 모드 또는 동영상 모드가 결정될 수 있다. 호스트(300)는 디스플레이 구동 회로(200)에 제공되는 영상 데이터(R,G,B)가 정지영상인지 동영상인지 여부를 분석하고, 영상 데이터(R,G,B)가 동영상이면 동영상 모드를 나타내는 제1 동작 모드 신호를, 영상 데이터(R,G,B)가 정지영상이면 정지 영상 모드를 나타내는 제2 동작 모드 신호를 상기 모드 선택 신호(PSR)로서 디스플레이 구동 회로(200)에 제공할 수 있다. 이러한 기능을 패널 셀프 리프레쉬(panel selef refresh; PSR) 기능이라고 하며, 자세한 내용은 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.

디스플레이 장치(1000)는 이미지의 깜빡임, 즉 플리커의 발생을 방지하기 위하여 주로 약 60Hz이상의 프레임 주파수로 동작한다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1000)는 동영상 모드일 경우, 프레임 주파수를 상대적으로 높게 설정하고, 정지영상 모드일 경우, 프레임 주파수를 상대적으로 낮게로 설정 하고, 프레임 주파수에 따른 감마 커브를 세팅하여 프레임 주파수가 낮은 경우에도 플리커의 발생을 방지할 수 있다. 동영상 모드일 때의 프레임 주파수는 약 60Hz 이상의 제1 프레임 주파수로로, 정지영상 모드일 때의 프레임 주파수는 약 50Hz이하의 제2 프레임 주파수로 설정될 수 있다. 그러나, 이는 일 예일뿐 프레임 주파수는 이에 제한되는 것은 아니다. 프레임 주파수는 디스플레이 패널의 특성에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 프레임 주파수에 따른 감마 커브를 세팅하기 위하여 타이밍 컨트롤러(210)는, 제1 프레임 주파수에 상응하여 설정된 제1 감마 선택 신호(GMS1) 및 제2 프레임 주파수에 상응하여 설정된 제2 감마 선택 신호(GMS2) 중 하나를 감마 제어 신호(GMCS)로서 출력할 수 있다. 이에 따라, 동영상 모드일 때 프레임 주파수가 제1 주파수로 설정되고, 제1 감마 선택 신호(GMS1)에 기초한 감마 커브가 세팅되고, 정지영상 모드일 때 프레임 주파수는 제2 프레임 주파수로 설정되고, 제2 감마 선택 신호(GMS2)에 기초한 감마 커브가 세팅될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(1000)의 파워-온 시, 또는 초기 세팅 시 제1 감마 선택 신호(GMS1) 및 제2 감마 제어 신호(GSMC)는 타이밍 컨트롤러(210)의 저장부(260)에 저장되고, 이후 동작 모드에 따라, 선택적으로 이용될 수 있다. 저장부(260)는 레지스터, 비휘발성 메모리 등으로 구현될 수 있다. 한편, 정지영상 모드에 대응하는 제1 감마 선택 신호(CMS1)의 값은 호스트 컨트롤러(300)로부터의 제어신호(CNT)에 따라 변경될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1000)는 프레임 주파수에 따라 게이트 라인들(GL1~GLn)에 제공되는 게이트 신호의 폴링 슬루 레이트(falling slew rate)를 조절하여 플리커의 발생을 감소시킬 수 있다. 도2를 참조하여 설명한 바와 같이, 킥백 전압이 발생하면, 플리커가 발생할 수 있으며, 킥백 전압이 클수록 플리커의 시인성이 높아진다. 한편, 게이트 신호의 폴링 슬루 레이트가 높으면 킥백 전압이 크다. 따라서, 타이밍 컨트롤러(210)는 제2 프레임 주파수에 기초하여 디스플레이 패널(100) 구동 시, 킥백 신호(KB)를 설정하고, 전압 발생부(240)는 킥백 신호(KB)에 응답하여 주기적으로 전압이 하강하는 게이트-온 전압(VON)을 생성함으로써, 게이트 신호의 폴링 슬루 레이트를 감소시킬 수 있다. 이를 위해, 전압 발생부(240)는 킥백 보상회로(미도시)를 포함할 수 있다. 이에 대한 자세한 내용은 도 9및 도 10을 참조하여 후술하기로 한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1000)는 동작 모드에 따라 프레임 주파수를 가변시키고, 프레임 주파수에 상응하여 감마 커브를 설정하고, 게이트 신호의 폴링 슬루 레이트를 조절함으로써, 화질의 저하없이 저전력으로 동작할 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 도 1의 디스플레이 패널의 화소에 적용되는 산화물 박막트랜지스터의 일 예를 나타내는 평면도 및 단면도이다.

도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 화소(PX)는 박막 트랜지스터(TFT)를 포함한다. TFT의 채널층은 대부분 비정질 실리콘층, 산화물 반도체 층 등으로 구현될 수 있다. 산화물 반도체 층은 비정질 실리콘 층보다 이동도으며, 리키지 전류가 적다. 따라서, 디스플레이 패널(100)은 저주파수로 구동시에도 플리커의 발생을 감소시키기 위하여, 복수의 화소(PX)들 각각이 산화물 박막트랜지스터를 구비하는 산화물 박막트랜지스터 기판으로 구현될 수 있다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 산화물 박막트랜지스터(이하, TFT라고 한다)는 게이트 라인(20)에 연결되며, 게이트 라인(20)과 함게 게이트 패턴을 이루는 게이트 전극(25), 게이트 패턴을 덮는 게이트 절연막(40), 게이트 절연막(40) 위에 배치되며, 게이트 전극(25)과 중첩되는 산화물층(50), 산화물층(50) 위에 배치된 제1 보호막(60), 산화물층(50) 및 제1 보호막(60)의 일부와 중첩하며 데이터 라인(30)에 연결된 소스전극(35)을 포함한다. 소스전극(35)은 별도의 패턴으로 형성될 수도 있으나, 데이터 라인(30)의 일부가 소스전극으로서 기능할 수도 있다.

상기 TFT 위에는 제2 보호막(70)이 배치된다. 상기 제2 보호막(70) 위에는 상기 제1 보호막(60)에 형성된 제1홀(65) 및 상기 제2 보호막(70)에 형성된 제2홀(75)을 통하여 상기 산화물층(50)과 컨택하는 화소전극(80)이 배치된다. 게이트 절연막(40)은, 예컨대 실리콘 산화물(SiOx)의 단일막 또는 실리콘 질화물(SiNx)/실리콘 산화물(SiOx)의 이중막으로 형성될 수 있다.

제1 보호막(60)은, 에치 스토퍼(etch stopper)층으로서 기능하며, 상기 소스전극(35) 패턴시에 상기 산화물층(50)의 채널 영역을 보호한다. 상기 제1 보호막(60)은, 예컨대 실리콘 산화물(SiOx)층으로 형성될 수 있다. 제2 보호막(70)은, 예컨대 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 절연막으로 형성될 수 있다.

화물층(50)은 인듐(In), 아연(Zn), 갈륨(Ga) 또는 하프늄(Hf) 중 적어도 하나를 포함하는 비정질 산화물로 이루어질 수 있다. 산화물층(50)은, 예컨대 Zn 산화물 또는 In-Zn 복합 산화물에 갈륨(Ga) 또는 하프늄(Hf)이 첨가된 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 비정질 산화물 층은 In2O3-Ga2O3-ZnO의 형태로 존재하는Ga-In-Zn-O층, 또는 HfO2-In2O3-ZnO의 형태로 존재하는 Hf-In-Zn-O층일 수 있다.

산화물층(50)은 반도체 특성을 갖는 제1 부분(51) 및 상기 제1 부분을 감싸며 도전성을 갖는 제2 부분(53)을 포함한다. 제2 부분은 소스전극(35)에 연결된다.

제2 보호막(70)은, 예컨대 화학 기상 증착법(CVD)에 의하여 상기 기판(10) 상에 증착될 수 있다. 일반적으로, CVD법에 의하여 실리콘 질화물(SiNx)를 증착하는 공정에는 수소를 포함하는 가스가 반응가스로서 참여하는데, 수소의 영향에 의하여 상기 산화물층(50) 중 실리콘 질화물(SiNx)에 인접한 영역의 특성이 변하여 도전성을갖게 된다. 반면, 상기 산화물층(50) 중 상기 제2 보호막(70)과 인접하지 않은 영역은, 반도체의 특성을 유지할수 있다.

한편, 상기 제1홀(65) 및 제2홀(75)는 상기 제1 영역(51)의 일부에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 홀(65, 75)에 의하여 상기 제1영역(51)의 일부가 노출된다. 상기 화소전극(80)은 상기 제1 및 제2홀(65, 75)을 통해 상기 제1 영역(51)과 컨택하므로, 드레인 전극을 위한 별도의 패턴을 형성할 필요가 없게 된다. 결과적으로, 상기 제2 영역(53)은 소스전극으로서, 상기 제1 영역(51) 중 상기 화소전극(80)과 컨택된 부분은 드레인 전극으로서, 상기 제1 영역(51) 중 상기 화소전극(80)과 컨택되지 않은 부분은 채널로서 기능하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 TFT구조에 의하면, 게이트 패턴과 드레인 전극간에 발생되는 기생 커패시터(도 2의 Cgd)용량을 줄일 수 있게된다. 또한, 채널의 길이를 감소시킴과 동시에 채널 폭을 증가시킬 수 있으므로 TFT ON전류를 증가시킬 수 있다.

이상에서와 같이 도 3a 및 도 3b를 참조하여 도 1의 디스플레이 패널(1000)에 적용되는 산화물 TFT에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 제한되는 것은 아니다, 다른 구조의 산화물 TFT 및 다른 종류의 박막 트랜지스터가 적용될 수 있다.

도 4는 도 1의 디스플레이 장치에 적용되는 패널 셀프 리프레쉬 기능을 설명하기 위한 타이밍도이다.

도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1000)는 구동 모드에 따라 프레임 주파수를 가변시킬 수 있으며, 일 예로서, 구동 모드는 디스플레이 구동 회로(200)에 제공되는 영상 데이터(R,G,B)가 동영상인지 정지영상인지 여부에 따라 동영상 모드 및 정지영상 모드 중 하나 일 수 있다.

호스트 컨트롤러(300)의 시스템적인 부하 및 소비전류를 줄이기 위하여 디스플레이 장치(1000)가 동영상을 재생할때, 즉 동영상 모드로 동작할때만 호스트 컨트롤러(300)가 디스플레이 구동 회로(200)로 주기적으로 시리얼 인터페이스를 통해 영상 데이터(R,G,B), 수평 동기 신호, 수직 동기 신호, 클럭 신호 등과 같은 제어신호(CNT)를 전송하고, 정지영상으로 전환시에는 1 프레임의 영상 데이터(R,G,B)를 디스플레이 구동 회로(200)로 전송하고 시리얼 인터페이스를 차단시킬 수 있다. 이때, 디스플레이 구동 회로(200)는 상기 수신한 1프레임의 영상 데이터(R,G,B)를 프레임 메모리(도 1의 250)에 저장하고, 상기 프레임 메모리(250)에 저장된 영상 데이터(R,G,B)로 디스플레이 패널(100)을 리프레쉬 할 수 있다. 이를 패널 셀프 리프레쉬 기능이라고 한다.

호스트 컨트롤러(200)는 동영상이 전송되며, 패널 셀프 리프레쉬 오프를 나타내는 제1 모드 선택 신호(PSR off) 또는 정지 영상이 전송되며, 패널 셀프 리프레쉬 온을 나타내는 제2 모드 선택 신호(PSRon)를 동작 모드 선택 신호(PSR)로서 디스플레이 구동 회로(200)의 타이밍 컨트롤러(210)에 제공할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 타이밍 컨트롤러(210)는 제1 모드 선택 신호(PSRoff)가 수신되면, 호스트 컨트롤러(200)로부터 제공되는, 수평 동기화 신호(Vsync_ext; 이하 외부 수평 동기화 신호라고 한다) 및 클럭 신호에 기초하여, 화면 동기화 신호(Vsync_dp)를 생성하고, 제2 모드 선택 신호(PSRon)가 수신되면, 클럭 발생 회로(270)에서 생성되는 내부 클럭 신호(ICLK)에 기초하여 수평 동기화 신호(Vsync_INT; 이하 내부 수평 동기화 신호라고 한다)를 생성하고 내부 수평 동기화 신호(Vsync_INT)에 기초하여 화면 동기화 신호(Vsync_dp)를 생성할 수 있다. 이때, 내부 수평 동기화 신호(Vsync_INT)의 주파수를 외부 수평 동기화 신호(Vsync_ext)보다 낮게 설정함으로써, 프레임 주파수를 낮출 수 있다.

정지영상 모드(PSRon)에서 동영상 모드(PSRoff)로 전환될 때, 프레임 주파수의 차이로 인한 이미지 찢어짐 현상을 방지하기 위하여, 타이밍 컨트롤러(210)는 동영상을 재생할 준비가 되었음을 나타내는 티어링 신호(TE)를 호스트 컨트롤러(300)로 전송하고, 호스트 컨트롤러(300)는 티어링 신호(TE)를 수신한 이후에 동영상의 영상 데이터(R,G,B) 및 외부 수평 동기 신호(Vsync_ext), 클럭 신호 등의 제어신호(CNT)를 다시 디스플레이 구동 회로(200)로 전송할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 프레임 주파수에 따른 킥백 전압을 설명하기 위한 도면으로서, 도 5a는 프레임 주파수가 60Hz일 때를, 도 5b는 프레임 주파수가 30Hz 일때를 나타낸다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 게이트 라인(GL)에 인가되는 게이트 신호가 게이트-온 전압(VON)에서 게이트-오프 전압(VOFF)로 전환될 때, 박막 트랜지스터(도2의 TFT)의 게이트와 드레인간에 존재하는 기생 커패시터(Cgd)로 인하여 킥백 전압(ΔV1, ΔV2)이 발생한다. 이때, 극성에 따른 킥백 전압, 즉 포지티브 계조 전압이 인가되는 데이터 라인(DLn)의 킥백 전압(ΔV1)과 네거티브 계조 전압이 인가되는 데이터 라인(DLn+1)의 킥백 전압(ΔV2)이 다르다. 또한 공통전압의 변화량(ΔVCOM)이 극성에 따라 달라져, 플리커가 발생하게 된다. 또한, 도 5a및 도 5b에 도시된 바와 같이, 프레임 주파수가 다르면, 데이터 라인(DLn, DLn+1)을 통해 계조 전압이 인가되는 시간이 달라져, 픽셀의 액정 커패시터(도 2의 Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되는 전하의 양이 달라지므로 프레임 주파수가 60Hz인 경우와 프레임 주파수가30Hz인 경우의 킥백 전압 및 공통전압의 변화량이 서로 다르다(ΔV1≠ΔV1', ΔV2≠ΔV2', ΔVCOM≠ΔVCOM'). 따라서, 플리커를 방지하기 위하여 킥백 전압을 고려하여 감마 커브 및 공통전압(VCOM)을 설정하여야 하며, 프레임 주파수에 따라 감마 커브 및 공통전압(VCOM)을 다르게 설정하여야 할 필요가 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 프레임 주파수에 따라 감마 커브 및 공통 전압을 가변시키는 것을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치(도 1의 1000)는 프레임 주파수에 대응하여, 감마 커브 및 공통전압(VCOM)을 다르게 설정할 수 있다. 도 6을 참조하면, 프레임 주파수가 60Hz에서 30Hz로 변할 경우, 공통전압(VCOM)의 전압 레벨 및 감마 커브를 조정하여, 프레임 주파수가 30Hz로 낮아져도, 킥백 전압(ΔV1″, ΔV2″) 및 공통전압(VCOM)의 변화량(ΔVCOM″)이 프레임 주파수가 60Hz일 때의 전압(ΔV1, ΔV2) 및 공통전압(VCOM)의 변화량(ΔVCOM)과 유사해지도록 조정함으로써, 플리커의 발생을 방지할 수 있다.

도 7은 도 1의 타이밍 컨트롤러(210)에서 구동 모드에 따라 감마 제어 신호를 선택하는 일 예를 설명하기 위한 블록도이다.

도 7을 참조하면, 제 1 감마 선택 신호(GMS1) 및 제2 감마 선택 신호(GMS2)가 외부, 예컨대 호스트 컨트롤러(도 1의 300)로부터 제공되고, 제1 감마 선택 신호(GMS1)는 제1 저장부(261)에, 제2 감마 선택 신호(GMS2)는 제2 저장부(262)에 저장될 수 있다. 제1 감마 선택 신호(GMS1)은 제1 프레임 주파수에 상응하는 감마 커브를 선택하기 위한 신호이고, 제2 감마 선택 신호(GMS2)는 제1 프레임 주파수보다 낮은 제2 프레임 주파수에 상응하는 감마 커브를 선택하기 위한 신호이다. 제1 감마 선택 신호(GMS1) 및 제2 감마 선택 신호(GMS2)는 디스플레이 장치(1000)의 파워-온 시, 또는 초기 세팅 시 등과 같이 디스플레이 장치(1000)의 동작 환경을 설정할 때 호스트 컨트롤러(300)로부터 제공되 상기 제1 저장부(261) 및 제2 저장부(262)에 각각 저장될 수 있다. 제1 저장부(261) 및 제2 저장부(262)는 레지스터, OTP, 또는 비휘발성 메모리 등으로 구현될 수 있다.

제1 저장부(261) 및 제2 저장부(262)는 선택 신호들(SEL1, SEL2)에 응답하여 각각 제1 감마 선택 신호(GMS1) 및 제2 감마 선택 신호(GMS2)롤 출력할 수 있다. 선택 신호들(SEL1, SEL2)은 컨트롤러(211a)에서 동작 모드 신호(PSR)에 기초하여 생성될 수 있다. 제1 선택 신호(SEL1) 및 제2 선택 신호(SEL2)는 상보신호일 수 있다. 도 7에서 제1 선택 신호(SEL1) 및 제2 선택 신호(SEL2)는 별개의 신호인 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 선택 신호(SEL1) 및 제2 선택 신호(SEL2)는 동일한 신호로서, 신호 레벨이 다른 것을 의미할 수 있다.

계속하여 도 7을 참조하면, 동작 모드 신호(PSR)가 동영상 모드를 나타내면, 제1 선택 신호(SEL1)에 응답하여 제1 감마 선택 신호(GMS1)가 감마 제어 신호(GMCS)로서 출력되고, 동작 모드 신호(PSR)가 정지영상 모드를 나타내면, 제2 선택 신호(SEL2)에 응답하여, 제2 감마 선택 신호(GMS2)가 감마 제어 신호(GMCS)로서 출력될 수 있다.

도 7에서는 제1 프레임 주파수 및 제2 프레임 주파수에 상응하는 두 개의 감마 선택 신호(GMS1, GMS2)가 저장되는 것을 도시하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 디스플레이 장치(1000)는 동작 모드 및 클럭 발생 회로(도 1의 272)의 설정에 따른 내부 클럭 신호(ICLK)의 주파수 등에 따라 세 개 이상의 프레임 주파수 중 하나에 기초하여 디스플레이 패널(100)을 구동할 수 있으며, 이에 따라 각 프레임 주파수에 상응하여 세 개 이상의 감마 선택 신호가 설정될 수도 있다.

도 8은 프레임 주파수에 따른 감마 커브를 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, 프레임 주파수에 따라 감마 커브가 다르게 설정될 수 있다. 제1 감마 커브(P_gamma 1, N_gamma 1) 및 제2 감마 커브(P_gamma 2, N_gamma 2)에 따른 각 계조별 계조 전압이 서로 다름을 알 수 있다. 도 8에서는 제2 감마 커브(P_gamma 1, N_gamma 1)에 따른 계조 전압이 제1 감마 커브(P_gamma 1, N_gamma 1)에 따른 계조 전압보다 높은 경우를 도시하였으나 이에 제한되는 것은 아니다. 감마 커브에 따른 계조 전압은 디스플레이 패널(1000)의 특성에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

도 9는 도 1의 전압 발생부(240)에 구비되는 킥백 보상회로(241)의 일 예를 나타내는 회로도이고, 도 10은 킥백 보상회로의 동작에 따른 신호들의 파형도이다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 플리커를 야기하는 킥백 전압은 게이트 신호가 게이트-온 전압(VON)에서 게이트-오프 전압(VOFF)으로 떨어질 때 발생하며, 게이트-온 전압(VON)과 게이트-오프 전압(VOFF)의 차이에 비례해서 증가한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1000)는 게이트 신호의 폴링 슬루 레이트를 조절하여 킥백 전압을 감소시킬 수 있다.

이를 위하여, 도 1의 전압 발생부(240)는 도 9에 도시된 킥백 보상회로(241)를 구비할 수 있다.

도 9를 참조하면, 킥백 보상 회로(241)는, 제1 트랜지스터(TR1), 제2 트랜지스터(TR2) 및 부하저항(RL)을 구비할 수 있다. 제1 트랜지스터(TR1)는 게이트 하이 전압(VGH)를 인가받아, 킥백 신호(KB)에 응답하여, 상기 게이트 하이 전압(VGH)을 출력단자(NO)로 전송할 수 있다. 킥백 신호(KB)는 도 10에 도시된 바와 같이 주기적으로 신호 레벨이 변할 수 있다. 게이트 하이 전압(VGH)은 전압 발생부(240)에서 생성되며, 도 10의 제1 전압 레벨(VON1)일 수 있다. 제2 트랜지스터(TR2) 및 부하저항(RL)은 출력단자(NO) 및 아날로그 전원전압(AVDD) 사이에 직렬 연결되며, 제2 트랜지스터(TR2)는 킥백 신호(KB)에 응답하여, 출력단자(NO)로부터 아날로그 전원전압(AVDD)으로 전하를 디스차지한다. 이에 따라, 출력단자(NO)에서 출력되는 게이트-온 전압(VON)은 도 10에 도시된 바와 같이, 킥백 신호(KB)에 응답하여 게이트-온 전압(VON)을 주기적으로 제1 전압 레벨(VON1)에서 상기 제1 전압 레벨보다 낮은 제2 전압 레벨(VON2)로 하강될 수 있다. 한편, 도 9에서 제1 및 제2 트랜지스터(TR1, TR2)는 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT)인 것으로 도시되었으나 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 및 제2 트랜지스터(TR1, TR2)는 MOS 트랜지스터(metal oxide silicon field effect transistor)로 구현될 수 있다.

도 10을 참조하면, 게이트-온 전압(VON)이 주기적으로 하강하고, 이에 따라 게이트 라인들(GL1~GLn)에 제공되는 게이트 신호들이 제1 전압 레벨(VON1)의 게이트-온 전압(VON)에서 제1 전압 레벨(VON1)보다 낮은 제2 전압 레벨(VON2) 의 게이트-온 전압(VON)으로 바뀐 이후에, 게이트-오프 전압(VOFF)으로 전환되므로 게이트 신호의 폴링 슬루 레이트가 감소될 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 모듈을 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, 디스플레이 모듈(2000)은 디스플레이 장치(2100), 편광판(2200) 및 윈도우 글라스(2300)를 구비할 수 있다. 디스플레이 장치(2100)는 디스플레이 패널(2110), 인쇄 기판(2120) 및 디스플레이 구동 칩(2130)을 구비한다.

윈도우 글라스(2300)는 일반적으로 아크릴이나 강화유리 등의 소재로 제작되어, 외부 충격이나 반복적인 터치에 의한 긁힘으로부터 디스플레이 모듈(2000)을 보호한다. 편광판(2200)은 디스플레이 패널(2110)의 광학적 특성을 좋게 하기 위하여 구비될 수 있다. 디스플레이 패널(2110)은 인쇄 기판(2120) 상에 투명 전극으로 패터닝되어 형성된다. 디스플레이 패널(2110)은 프레임을 표시하기 위한 복수의 화소 셀들을 포함한다. 일 실시예에 따르면 디스플레이 패널(2110)은 유기발광 다이오드 패널일 수 있다. 각 화소 셀에는 전류의 흐름에 대응하여 빛을 발광하는 유기발광 다이오드를 포함한다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니고, 디스플레이 패널(2110)은 다양한 종류 디스플레이 소자들을 포함할 수 있다. 예컨대, 디스플레이 패널(2110)은 LCD(Liquid Crystal Display), ECD(Electrochromic Display), DMD(Digital Mirror Device), AMD(Actuated Mirror Device), GLV(Grating Light Value), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), LED(Light Emitting Diode) 디스플레이, VFD(Vacuum Fluorescent Display) 중 하나 일 수 있다.

디스플레이 구동 칩(2130)은 도 1의 디스플레이 구동 회로(200)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 하나의 칩으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 복수의 구동 칩이 장착될 수 있다. 또한, 유리 소재의 인쇄 기판(2120) 상에 COG(Chip On Glass) 형태로 실장될 수 있다. 그러나, 이는 일 실시 예일 뿐, 디스플레이 구동 칩(213O)은 COF(Chip on Film), COB(chip on board) 등과 같이 다양한 형태로 실장될 수 있다.

디스플레이 모듈(2000)은 터치 패널(2300) 및 터치 컨트롤러(2400)을 더 포함할 수 있다. 터치 패널(2300)은 유리기판이나 PET(Polyethylene Terephthlate) 필름 위에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 으로 패터닝되어 형성된다. 터치 컨트롤러(2400)는 터치 패널(2300)상의 터치 발생을 감지하여 터치 좌표를 계산하여 호스트(미도시)로 전달한다. 터치 컨트롤러(2400)는 디스플레이 구동 칩(2130)과 하나의 반도체 칩에 집적될 수도 있다.

상술한 본 발명에 따른 디스플레이 모듈(2000)은 영상을 표시하는 다양한 전자 제품에 채용될 수 있다. 스마트폰, 태블릿 PC, e-book, PMP, 네비게이션 등과 같은 휴대용 단말기에 채용될 수 있음을 물론이고, TV, 은행의 현금 입출납을 자동적으로 대행하는 ATM기, 엘리베이터, 지하철 등에서 사용되는 티켓 발급기 등에 폭넓게 사용될 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 시스템을 나타낸 도면이다.

도 12를 참조하면, 디스플레이 시스템(3000)은 시스템 버스(3500)에 전기적으로 연결되는 애플리케이션 프로세서(3100), 디스플레이 장치(3200), 주변 장치(3300) 및 메모리(3400)를 포함할 수 있다.

애플리케이션 프로세서(3100)는 주변 장치(3300), 메모리(3400) 및 디스플레이 장치(3200)의 데이터의 입출력을 제어하며, 상기 장치들간에 전송되는 영상 데이터 의 이미지 처리를 수행할 수 있다.

디스플레이 장치(3200)는 디스플레이 패널(3210) 및 구동 회로(3220)를 포함하며, 시스템 버스(3500)를 통해 인가된 영상 데이터들을 구동 회로(3220) 내부에 포함된 프레임 메모리에 저장하였다가 디스플레이 패널(3210)에 표시한다. 디스플레이 장치(3200)는 도 1의 디스플레이 장치(1000)일 수 있다. 따라서, 동작 모드에 따라 프레임 주파수가 가변될 수 있으며, 선택적으로 저주파의 프레임 주파수에 기초하여 동작함으로써, 소비 전력을 감소시키면서도 플리커의 발생을 방지할 수 있다.

주변 장치(3300)는 카메라, 스캐너, 웹캠 등 동영상 또는 정지 영상등을 전기적 신호로 변환하는 장치일 수 있다. 상기 주변 장치(3300)를 통하여 획득된 영상 데이터는 상기 메모리(3400)에 저장될 수 있고, 또는 실시간으로 상기 디스플레이 장치(3200)의 패널에 디스플레이 될 수 있다.

메모리(3400)는 디램과 같은 휘발성 메모리 소자 및/또는 플래쉬 메모리와 같은 비휘발성 메모리 소자를 포함할 수 있다. 메모리(3400)는 DRAM, PRAM, MRAM, ReRAM, FRAM, NOR 플래시 메모리, NAND 플래쉬 메모리, 그리고 퓨전 플래시 메모리(예를 들면, SRAM 버퍼와 NAND 플래시 메모리 및 NOR 인터페이스 로직이 결합된 메모리) 등으로 구성될 수 있다. 메모리(3400)는 주변 장치(3300)로부터 획득된 영상 데이터를 저장하거나 또는 프로세서(3100)에서 처리된 영상 신호를 저장할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 시스템(3000)은 스마트폰과 같은 모바일 전자 제품에 구비될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다. 디스플레이 시스템(3000)은 영상을 표시하는 다양한 종류의 전자 제품에 구비될 수 있다.

도 13은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 디스플레이 장치를 포함하는 전자 시스템 및 인터페이스를 나타낸다. 도 13을 참조하면, 상기 전자시스템(4000)은 mipi 인터페이스를 사용 또는 지원할 수 있는 데이터 처리 장치, 예컨대 이동 전화기, PDA, PMP 또는 스마트 폰으로 구현될 수 있다. 상기 전자 시스템(4000)은 어플리케이션 프로세서(4100), 이미지 센서(4400) 및 디스플레이 장치(4500)를 포함할 수 있다.

어플리케이션 프로세서(4100)에 구현된 CSI 호스트(4130)는 카메라 시리얼 인터페이스(camera serial interface; CSI)를 통하여 이미지 센서(4400)의 CSI 장치(4410)와 시리얼 통신할 수 있다. 이때, 예컨대, 상기 CSI 호스트(4120)에는 광 디시리얼라이저가 구현될 수 있고, CSI 장치(4410)에는 광 시리얼라이저가 구현될 수 있다.

어플리케이션 프로세서(4100)에 구현된 DSI 호스트(4110)는 디스플레이 시리얼 인터페이스(display serial interface; DSI)를 통하여 디스플레이 장치(4500)의 DSI 디바이스(4510)와 시리얼 통신할 수 있다. 상기 디스플레이 시리얼 인터페이스는 MIPI(Mobile Industry Processor Interface), MDDI(Mobile Display Digital Interface), 디스플레이포트(DisplayPort), I2C 인터페이스 또는 임베디드 디스플레이포트(Embedded DisplayPort(eDP)) 등과 같은 시리얼 인터페이스(serial interface) 중 하나일 수 있다. 디스플레이 장치(4500)는 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 디스플레이 장치(1000)이고, DSI 디바이스(4510)은 도 1의 디스플레이 구동 회로(200)이 집적된 반도체 칩일 수 있다. 이때, 예컨대, DSI 호스트(4110)에는 광 시리얼라이저가 구현될 수 있고, DSI 장치(4510)에는 광 디시리얼라이저가 구현될 수 있다.

전자 시스템(4000)은 어플리케이션 프로세서(4100)와 통신할 수 있는 RF 칩(4600)을 더 포함할 수 있다. 전자 시스템(4000)의 PHY(4150)와 RF 칩(4600)의 PHY(4610)는 MIPI DigRF에 따라 데이터를 주고받을 수 있다.

전자 시스템(4000)은 GPS(4200), 스토리지(4820), DRAM(4840), 스피커(4720) 및 마이크(4740)를 더 포함할 수 있으며, 상기 전자 시스템(4000)은 하나의 통신 프로토콜(또는 통신 표준), 예컨대, WiMAX(worldwide interoperability for microwave access; 4590), WLAN (Wireless LAN; 4610), UWB(ultra-wideband; 4630), 또는 LTETM(long term evolution; 4650) 등을 이용하여 외부 장치와 통신할 수 있다. 전자 시스템(4000)은 블루투스(bluetooth) 또는 WiFi를 이용하여 외부 장치와 통신할 수도 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1000: 디스플레이 장치 100: 디스플레이 패널
200: 디스플레이 구동 회로 300: 호스트 컨트롤러

Claims

복수의 화소들, 상기 복수의 화소들에 연결된 데이터 라인들 및 게이트 라인들을 구비한 디스플레이 패널; 및
디스플레이 패널의 프레임 주파수를 가변시키고, 서로 다른 프레임 주파수에 상응하여 설정된 복수의 감마 커브들 중 상기 프레임 주파수에 대응하는 감마 커브를 선택하고, 상기 선택된 감마 커브에 기초하여 상기 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동 회로를 구비하고,
상기 디스플레이 구동 회로는, 상기 게이트 라인들 각각에 제공되는 게이트 신호를 생성하고, 상기 게이트 신호의 슬루 레이트 조절을 위하여, 킥백 신호에 따라 게이트-온 전압을 제1 전압 레벨에서 제2 전압 레벨로 하강시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1 항에 있어서, 상기 디스플레이 구동 회로는,
서로 다른 감마 커브에 대응하는 제1 감마 선택 신호 및 제2 감마 선택 신호를 저장하고, 상기 프레임 주파수에 따라, 상기 제1 감마 선택 신호 및 상기 제2 감마 선택 신호 중 하나를 감마 제어 신호로서 선택하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 감마 커브는, 제1 프레임 주파수에 대응하는 제1 감마 커브 및 상기 제1 프레임 주파수보다 낮은 제2 프레임 주파수에 대응하는 제2 감마 커브를 포함하고, 상기 제2 감마 커브의 각 계조별 전압은 상기 제1 감마 커브의 각 계조별 전압보다 낮은 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1 항에 있어서, 상기 디스플레이 구동 회로는,
동영상 모드로 동작할 때, 제1 프레임 주파수에 기초하여, 외부로부터 수신되는 동영상을 상기 디스플레이 패널에 표시하고,
정지 영상 모드로 동작할 때, 상기 제1 프레임 주파수보다 낮은 제2 프레임 주파수에 기초하여, 내부의 프레임 메모리에 저장된 정지 영상을 상기 디스플레이 패널에 표시하는 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제4 항에 있어서, 상기 디스플레이 구동 회로는,
상기 동영상 모드로 동작할 때, 외부로부터 제공되는 제어 신호 및 외부 클럭 신호에 기초하여, 상기 제1 프레임 주파수를 갖는 디스플레이 동기화 신호를 생성하고,
상기 정지 영상 모드로 동작할 때, 내부 클럭 신호에 기초하여, 상기 제2 프레임 주파수를 갖는 상기 디스플레이 동기화 신호를 생성하는 것을 특징으로하는 디스플레이 장치.
제1 항에 있어서, 상기 디스플레이 구동 회로는,
상기 프레임 주파수가 기준값 이하일 때, 상기 게이트 신호의 폴링 슬루 레이트(falling slew rate)를 조절하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
영상 데이터 및 동작 모드를 구별하는 동작 모드 신호를 상기 디스플레이 구동 회로에 제공하는 호스트 컨트롤러를 더 구비하는 디스플레이 장치.
제8 항에 있어서,
상기 호스트 컨트롤러는, 상기 영상 데이터가 동영상이면 동영상 모드를 나타내는 제1 동작 모드 신호를, 상기 영상 데이터가 정지 영상이면 정지 영상 모드를 나타내는 제2 동작 모드 신호를 상기 디스플레이 구동 회로에 제공하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제8 항에 있어서, 상기 호스트 컨트롤러는,
파워-온 시 또는 초기 세팅 시, 상기 복수의 감마 커브 각각에 대응하는 복수의 감마 선택 신호를 상기 디스플레이 구동 회로에 제공하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1 항에 있어서, 상기 디스플레이 패널은,
상기 복수의 화소들 각각이 산화물 박막트랜지스터를 구비하는, 산화물 박막트랜지스터 기판을 포함하는 디스플레이 장치.
복수의 화소들을 구비한 디스플레이 패널;
수신되는 신호에 따라, 상기 디스플레이 패널의 프레임 주파수를 가변시키고, 복수의 감마 커브들 중 상기 프레임 주파수에 대응하는 감마 커브를 선택하고, 상기 선택된 감마 커브에 기초하여 상기 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동 회로; 및
디스플레이 데이터 및 상기 프레임 주파수 가변에 관련된 상기 신호를 상기 디스플레이 구동 회로에 제공하는 애플리케이션 프로세서를 구비하고,
상기 디스플레이 구동 회로는, 상기 디스플레이 패널의 게이트 라인에 제공되는 게이트 신호를 생성하고, 상기 게이트 신호의 슬루 레이트 조절을 위하여, 킥백 신호에 따라 게이트-온 전압을 제1 전압 레벨에서 제2 전압 레벨로 하강시키는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제12 항에 있어서, 상기 애플리케이션 프로세서는,
상기 디스플레이 데이터가 동영상인지 정지 영상인지 여부에 따라, 동영상 모드를 나타내는 제1 동작 모드 신호 또는 정지 영상 모드를 나타내는 제2 동작 모드 신호를 상기 디스플레이 구동 회로로 제공하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제13 항에 있어서, 상기 디스플레이 구동 회로는,
상기 제1 동작 모드 신호를 수신하면, 제1 프레임 주파수에 기초하여 상기 디스플레이 패널을 구동하고, 상기 제2 동작 모드 신호를 수신하면, 상기 제1 프레임 주파수보다 낮은 제2 프레임 주파수에 기초하여 상기 디스플레이 패널을 구동하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제14 항에 있어서, 상기 디스플레이 구동 회로는,
수신된 상기 신호에 따라, 상기 제1 프레임 주파수에 대응하는 제1 감마 선택 신호 및 상기 제2 프레임 주파수에 대응하는 제2 감마 선택 신호 중 하나를 감마 제어 신호로서 선택하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제13 항에 있어서, 상기 디스플레이 구동 회로는,
상기 제1 동작 모드 신호를 수신하면, 상기 게이트 신호의 폴링 슬루 레이트(falling slew rate)를 감소시키기 위한 상기 킥백 신호를 설정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
디스플레이 패널의 프레임 주파수를 가변시키고, 서로 다른 프레임 주파수에 상응하여 설정된 제1 감마 선택 신호 및 제2 감마 선택 신호 중 하나를 감마 제어 신호로서 출력하는 타이밍 컨트롤러;
상기 감마 제어 신호에 기초하여, 복수의 계조 전압을 생성하고, 픽셀 데이터에 상응하는 계조 전압을 상기 디스플레이 패널로 출력하는 데이터 구동부; 및
상기 디스플레이 패널의 게이트 라인들에 제공되는 게이트 온-전압을 생성하고, 킥백 신호에 따라 상기 게이트-온 전압을 제1 전압 레벨에서 제2 전압 레벨로 하강시키는 전압 발생부를 구비하는 디스플레이 구동 회로.
제17 항에 있어서, 상기 타이밍 컨트롤러는,
제1 프레임 주파수에 상응하는 상기 제1 감마 선택 신호를 저장하는 제1 저장부; 및
상기 제1 프레임 주파수보다 낮은 제2 프레임 주파수에 상응하는 제2 감마 선택 신호를 저장하는 제2 저장부를 구비하는 디스플레이 구동 회로.
제17 항에 있어서, 상기 타이밍 컨트롤러는,
동작 모드가 동영상 모드이면, 외부로부터 수신되는 제어 신호 및 외부 클럭 신호에 기초하여 제1 프레임 주파수를 갖는 화면 동기화 신호를 생성하고,
동작 모드가 정지영상 모드이면, 내부 클럭 신호에 기초하여 상기 제1 프레임 주파수보다 낮은 제2 프레임 주파수를 갖는 화면 동기화 신호를 생성하는 것을 특징으로 디스플레이 구동 회로.
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