KR20140050361A - 화소, 이를 이용한 입체 영상 표시 장치 및 그의 구동 방법 - Google Patents

화소, 이를 이용한 입체 영상 표시 장치 및 그의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화소, 이를 이용한 입체 영상 표시 장치 및 그의 구동 방법으로서, 구체적으로 입체 영상 표시 장치는, 한 프레임 중 복수의 제1 영상 데이터 신호에 따라 동시에 발광하는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널, 주사 구동부, 복수의 화소 각각에 초기화 제어 신호, 보상 제어 신호, 및 발광 제어 신호를 전달하는 게이트 구동부, 상기 복수의 화소 각각에 제1 영상 데이터 신호와 시점(View point)이 다른 제2 영상 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동부, 및 제어부를 포함한다. 상기 한 프레임은, 각 화소에서 직전 프레임에 발광된 데이터 전압을 초기화하는 제1 기간, 직전 프레임에 기입된 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 전달하고, 상기 각 화소의 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 보상하는 제2 기간, 상기 복수의 화소 각각에 순차적으로 상기 제2 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압이 기입되는 제3 기간, 및 상기 제3 기간과 동일하거나 긴 기간으로서 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압에 대응하여 각 화소가 동시에 발광하는 제4 기간을 포함한다.

Description

화소, 이를 이용한 입체 영상 표시 장치 및 그의 구동 방법 {PIXEL, STEREOPSIS DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 화소와 이를 포함하는 입체 영상 표시 장치, 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
최근 들어 보편화 추세인 평판 표시 장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display: FED), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel: PDP) 및 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Diode Display) 등이 있다.
평판 표시 장치 중 유기 발광 표시 장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 이용하여 영상을 표시하는 것으로서, 빠른 응답속도를 가짐과 동시에 낮은 소비전력으로 구동되고 발광효율, 휘도 및 시야각이 뛰어난 장점이 있어 주목 받고 있다.
통상적으로, 유기 발광 표시 장치에서 발광하는 복수의 화소는 유기 발광 다이오드를 포함하고 상기 유기 발광 다이오드가 화소 회로로부터 공급되는 데이터 전류에 대응하여 소정 휘도의 빛을 생성한다.
유기 발광 표시 장치의 계조 표현 방식 중 하나인 디지털 구동은 화소의 유기 발광 다이오드가 켜져 있는 시간을 조절한다. 디지털 구동 방식에 따르는 유기 발광 표시 장치의 경우 한 프레임을 복수의 서브 프레임으로 구분하고, 각 서브 프레임의 발광 기간은 계조 표시를 위해 적절하게 설정된다. 한 프레임을 구성하는 복수의 서브 프레임 중 계조 표현을 위한 영상 신호에 따라 선택된 서브 프레임 동안 화소가 발광한다.
한편, 입체 영상을 표시하기 위해서는 두 개의 다른 시점(view point)에 대응하는 두 개의 영상이 한 프레임 표시 기간 내에 표시되어야 한다. 일반적으로, 입체 영상 표시 장치는 사람의 양안 즉, 좌안(left eye) 및 우안(right eye)에 대응하는 좌안 영상과 우안 영상을 한 프레임 기간 내에 표시한다.
즉, 한 프레임의 기간을 좌안 영상 구간 및 우안 영상 구간으로 구분하고, 좌안 영상 구간 내에 좌안 영상을 표시하는 좌안 영상 표시 기간을 포함하고, 뒤이어 우안 영상 구간 내에 우안 영상을 표시하는 우안 영상 표시 기간을 포함한다.
필드 순차 구동 방식에 따르면 표시 패널의 스캔 방식이 상부부터 하부에 이르기까지 순차적으로 진행되는데, 3D 구현을 위해 한 프레임을 복수의 서브 프레임으로 나누어 동작시키는 기존 기술에 의하면 스캔 구동 속도가 매우 빨라질 수밖에 없다. 특히 크로스토크를 방지하기 위하여 좌안 영상 구간과 우안 영상 구간 내에 유기 발광 표시 장치의 표시 화면 전체를 블랙 영상으로 표시하는 블랙 영상 표시 기간을 더 포함하는 경우, 3D 영상 구현을 위한 주사 속도는 매우 빠르게 된다.
그러면, 블랙 영상의 삽입으로 인해 발광하는 시간이 줄어들고 휘도는 감소하므로, 일반 구동과 같은 휘도를 내기 위해서는 소비전력을 상승시켜서라도 몇 배 이상의 휘도를 내야 하는 문제가 있다.
또한 표시 패널이 대형인 경우 구동 주파수가 높으면 표시 장치의 표시 패널에서 영상 표시 동작이 부정확하게 되고, 높은 구동 주파수에 의해 표시 장치의 드라이버에 발생하는 구동 소비전력이 증가한다. 이는 결국 입체 영상 표시 장치의 가격 상승을 가져오게 되는 문제가 된다.
따라서, 3차원 입체 영상의 구현에 있어서 블랙 영상으로 인한 휘도 저하의 문제를 해결하고, 저주파수 구동에서 3D 구현을 가능하게 하는 화소 회로를 개발하고, 이를 이용해 영상 표시 동작이 정확하면서도 동시에 소비전력이 개선된 고화질의 선명한 입체 영상 표시 장치를 개발할 필요가 있다
본 발명의 실시 예를 통해 해결하려는 과제는 필드 순차 구동 방법을 사용하는 입체 영상 표시 장치에서 휘도 손실을 줄이고 소비전력을 개선할 수 있는 화소와 그 구동 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 과제는 블랙 영상 삽입으로 인한 휘도 저하를 방지하고, 저주파수로 구동 속도를 변화시켜 대면적 영상 표시 패널에서 정확하고 선명한 입체 영상을 표시할 수 있는 3차원 입체 영상의 표시 장치와 구동 방법을 제공하려는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치는 한 프레임 중 복수의 제1 영상 데이터 신호에 따라 동시에 발광하는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널, 상기 복수의 화소 각각에 주사 신호를 전달하는 주사 구동부, 상기 복수의 화소 각각에 초기화 제어 신호, 보상 제어 신호, 및 발광 제어 신호를 전달하는 게이트 구동부, 상기 복수의 화소 각각에 상기 제1 영상 데이터 신호와 시점(View point)이 다른 제2 영상 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동부, 및 상기 주사 구동부, 상기 게이트 구동부, 및 상기 데이터 구동부의 동작을 제어하고, 외부 영상 신호로부터 상기 제2 영상 데이터 신호를 생성하여 상기 데이터 구동부에 전달하는 제어부를 포함한다.
이때 상기 한 프레임은, 각 화소에서 직전 프레임에 발광된 제3 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 초기화하는 제1 기간, 각 화소에서 해당 프레임에서의 발광을 위해 직전 프레임에 기입된 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 전달하고, 상기 각 화소의 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 보상하는 제2 기간, 상기 복수의 화소 각각에 순차적으로 해당 프레임에 대응하는 상기 제2 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압이 기입되는 제3 기간, 및 상기 제3 기간과 동일하거나 긴 기간으로서 상기 제2 기간에 전달된 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압에 대응하여 각 화소가 동시에 발광하는 제4 기간을 포함한다.
여기서 상기 제2 영상 데이터 신호와 상기 제3 영상 데이터 신호는 서로 영상의 시점(View point)이 동일하고, 상기 제1 영상 데이터 신호의 영상 시점과는 상이한 것을 특징으로 한다.
상기 제1 영상 데이터 신호는 좌안(또는 우안) 영상 데이터 신호이고, 상기 제2 영상 데이터 신호 및 상기 제3 영상 데이터 신호는 우안(또는 좌안) 영상 데이터 신호일 수 있다.
상기 복수의 화소 각각은, 상기 주사 신호를 전달하는 주사선, 상기 초기화 제어 신호를 전달하는 초기화 제어선, 상기 보상 제어 신호를 전달하는 보상 제어선, 상기 발광 제어 신호를 전달하는 발광 제어선, 및 상기 제2 영상 데이터 신호를 전달하는 데이터선에 연결된다.
그리고 상기 게이트 구동부는 상기 초기화 제어 신호를 생성하여 전달하는 초기화 구동부, 상기 보상 제어 신호를 생성하여 전달하는 보상 구동부, 상기 발광 제어 신호를 생성하여 전달하는 발광 구동부를 포함할 수 있다.
상기 입체 영상 표시 장치는, 상기 복수의 화소를 구동시키는 제1 전원전압과 제2 전원전압, 및 상기 복수의 화소 각각의 데이터 전압을 초기화 시키는 초기화 전압을 공급하는 전원 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 기간, 제2 기간, 및 제4 기간 동안 상기 표시 패널의 복수의 화소는 동시에 동작하고, 상기 제3 기간 동안 상기 표시 패널의 복수의 화소는 화소 라인별로 순차적으로 동작한다.
상기 제1 기간 동안, 상기 복수의 화소 각각에 전달된 상기 초기화 제어 신호에 응답하여 각 화소의 구동 트랜지스터의 게이트 전극단은 초기화 전압으로 인가되어 상기 구동 트랜지스터에 온 바이어스 전압이 걸리는 것을 특징으로 한다.
상기 초기화 전압은 상기 구동 트랜지스터의 게이트 온 전압 레벨과 동일한 전압값을 가지되, 상기 제1 기간 동안 상기 구동 트랜지스터를 통과하여 전류 경로가 형성되지 않는다.
상기 제2 기간 동안, 상기 복수의 화소 각각에 전달된 상기 보상 제어 신호에 응답하여 각 화소의 유지 커패시터에 저장된 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압이 각 화소의 저장 커패시터에 전달되고, 상기 보상 제어 신호에 응답하여 각 화소의 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극이 다이오드 연결된다.
상기 제3 기간 동안, 상기 복수의 화소 각각에 순차적으로 화소 라인을 따라 전달되는 주사 신호에 응답하여 각 화소의 유지 커패시터에 상기 제2 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압이 저장되는 것을 특징으로 한다.
상기 제4 기간 동안, 상기 복수의 화소 각각에 전달된 상기 발광 제어 신호에 응답하여 각 화소의 유기 발광 다이오드는 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압에 대응하는 구동 전류에 따라 동시에 발광하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 화소는 유기 발광 다이오드; 상기 유기 발광 다이오드에 제1 영상 데이터 신호에 따른 구동 전류를 전달하는 제1 트랜지스터; 주사 신호에 응답하여 상기 제1 영상 데이터 신호와 시점(View point)이 다른 제2 영상 데이터 신호에 대응하는 데이터 전압을 전달하는 제2 트랜지스터; 상기 제2 영상 데이터 신호에 대응하는 데이터 전압을 저장하는 유지 커패시터; 해당 프레임에서의 발광을 위하여 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 저장하는 저장 커패시터; 상기 저장 커패시터의 일전극에 소정의 기준 전압을 인가하는 제3 트랜지스터; 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 저장 커패시터의 타전극이 연결된 공통 접점에 초기화 전압을 전달하여 상기 해당 프레임의 직전 프레임에 발광된 제3 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 초기화하는 제4 트랜지스터; 해당 프레임에서의 발광을 위해 직전 프레임에 상기 유지 커패시터로 기입되었던 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 상기 저장 커패시터로 전달하는 제5 트랜지스터; 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극 사이에 구비되어 상기 제1 트랜지스터를 다이오드 연결하여 문턱 전압을 보상하는 제6 트랜지스터; 상기 유기 발광 다이오드가 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 구동 전류로 발광하는 동안, 상기 저장 커패시터의 일전극에 하이 레벨의 구동 전원전압을 인가하는 제7 트랜지스터; 및 상기 제2 트랜지스터에 의해 상기 유지 커패시터로 상기 제2 영상 데이터 신호에 대응하는 데이터 전압이 기입되는 동안 상기 유기 발광 다이오드에 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 구동 전류를 전달하여 발광시키는 제8 트랜지스터를 포함한다.
한 프레임 중 초기화 제어 신호가 게이트 온 전압 레벨로 전달되는 제1 기간 동안, 상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터는 턴 온 되어 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극 전압을 초기화 전압으로 인가하고, 상기 제1 트랜지스터에 온 바이어스 전압이 걸리게 하는 것을 특징으로 한다.
한 프레임 중 보상 제어 신호가 게이트 온 전압 레벨로 전달되는 제2 기간 동안, 상기 제5 트랜지스터는 턴 온 되어 상기 유지 커패시터에 저장된 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 상기 저장 커패시터로 전달하고, 상기 제6 트랜지스터는 턴 온 되어 상기 제1 트랜지스터를 다이오드 연결하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 기간 동안 화소의 구동을 위해 전달되는 구동 전원전압은 하이 레벨 전압에서 로우 레벨의 전압으로 변경되어 인가될 수 있다.
한 프레임 중 상기 주사 신호가 게이트 온 전압 레벨로 전달되는 제3 기간 동안, 상기 제2 트랜지스터는 턴 온 되어 상기 제2 영상 데이터 신호에 대응하는 데이터 전압을 상기 유지 커패시터에 전달하여 저장시키는 것을 특징으로 한다.
한 프레임 중 발광 제어 신호가 게이트 온 전압 레벨로 전달되는 제4 기간 동안, 상기 제7 트랜지스터는 턴 온 되어 상기 저장 커패시터의 일전극에 하이 레벨의 구동 전원전압을 전달하고, 상기 제8 트랜지스터는 턴 온 되어 상기 유기 발광 다이오드로 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 구동 전류의 경로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제4 기간은 상기 한 프레임 중 상기 주사 신호가 게이트 온 전압 레벨로 전달되는 제3 기간과 동일하거나 길 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구동 방법은 복수의 주사선 중 대응하는 주사선, 초기화 제어선, 보상 제어선, 발광 제어선, 복수의 데이터선 중 대응하는 데이터선에 연결되는 복수의 화소를 포함하고, 상기 복수의 화소는 한 프레임 동안 복수의 제1 영상 데이터 신호에 따라 동시에 발광하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
구체적으로 상기 초기화 제어선으로 전달된 초기화 제어 신호에 응답하여, 상기 복수의 화소 각각에서 직전 프레임에 발광된 데이터 전압을 초기화하는 단계; 상기 보상 제어선으로 전달된 보상 제어 신호에 응답하여, 상기 복수의 화소 각각에서 해당 프레임에서의 발광을 위해 직전 프레임에 기입된 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 각 화소의 저장 커패시터에 전달하고, 각 화소의 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 보상하는 단계; 상기 복수의 화소 라인에 따라 순차적으로 인가되는 주사 신호에 응답하여, 상기 복수의 화소에서 상기 제1 영상 데이터 신호와 시점(View point)이 다른 제2 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 각 화소의 유지 커패시터에 순차적으로 기입하는 단계; 및 상기 발광 제어선으로 전달된 발광 제어 신호에 응답하여, 상기 복수의 화소 각각에서 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압에 대응하는 구동 전류로 동시에 발광하는 단계를 포함한다.
상기 동시 발광하는 단계는, 상기 복수의 화소 각각에서 상기 유지 커패시터에 상기 제2 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 기입하는 것과 별개로 이루어질 수 있다.
상기 동시 발광하는 단계는 상기 제2 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 기입하는 단계와 동일한 기간에 이루어지거나, 상기 제2 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 기입하는 단계보다 긴 기간에 이루어진다.
본 발명에 따르면 입체 영상을 표시하는 입체 영상 표시 장치가 저주파수로 구동하도록 함으로써, 휘도 손실을 방지하고, 영상 표현을 위해 소모되는 소비전력을 줄이는 경제적 효과가 있다.
그리고 표시 패널의 스캔이나 데이터 기입 기간을 충분히 확보하도록 구동하기 때문에 대면적 표시 패널의 입체 영상 표시 장치에서 정확한 계조 표현과 안정적이고 선명한 3차원 입체 영상을 구현할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 입체 영상 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 프레임 구성도 및 구동 파형도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 프레임 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 입체 영상 표시 장치의 블록도.
도 4는 도 3에 도시된 입체 영상 표시 장치 내 화소 회로 구조의 일 실시 예를 나타낸 회로도.
도 5는 도 4에 도시된 화소 동작의 일 실시 예를 나타내는 구동 타이밍도.
도 6은 도 4에 도시된 화소 동작의 다른 일 실시 예를 나타내는 구동 타이밍도.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 종래 기술에 의한 입체 영상 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 프레임 구성도 및 구동 파형도이다.
도 1은 종래 필드 순차(progressive) 구동 방식에 따른 입체 영상 표시 장치에서 하나의 프레임(1 프레임) 동안 구현되는 3차원 입체 영상의 구현 방식을 나타낸 도면이다.
도 1에 따르면, 기존 3D 구동 방법 중 한 프레임을 60Hz로 구동하고, 각각의 서브 프레임은 240Hz로 구동한다.
순차 구동 방식의 표시 패널을 사용하여 3D 구동할 때 한 프레임은 좌안 영상 구간(T1)과 우안 영상 구간(T2)으로 구분되고, 이들 구간은 각각 해당 영상 표시 기간과 블랙 영상 표시 기간의 서브 프레임으로 구분된다.
좌안 영상 구간(T1)은 좌안 영상이 표시되는 좌안 영상 표시 기간(LI)과 블랙 영상이 표시되는 블랙 영상 표시 기간(LB)을 포함한다.
우안 영상 구간(T2)은 우안 영상이 표시되는 우안 영상 표시 기간(RI)과 블랙 영상이 표시되는 블랙 영상 표시 기간(RB)을 포함한다.
각각의 서브 프레임에 대응하는 영상이 표시되기 이전에 각 기간에 대응하는 영상 데이터가 기입된다. 즉, 상기 좌안 영상 표시 기간(LI)에 순차적으로 표시 패널의 각 화소가 순차적으로 활성화되고 각 화소에 좌안 영상 데이터가 기입된다. 그에 따라 순차적으로 각 화소가 상기 좌안 영상 표시 기간(LI) 동안 좌안 영상 데이터에 따라 발광하여 좌안 영상을 표시한다.
각 블랙 영상 표시 기간(LB,RB)의 경우 표시 패널의 각 화소가 순차적으로 활성화되면 각 화소로 블랙 데이터가 기입되고, 각 블랙 영상 표시 기간(LB,RB) 동안 블랙 영상이 표시된다. 이때 상기 블랙 데이터란, 블랙 영상을 표시할 수 있는 소정의 저계조 휘도 범위에 속하는 영상 데이터를 의미한다.
이처럼, 좌안 영상 또는 우안 영상을 표시하는 서브 프레임이 끝난 뒤 각각 블랙 영상을 표시하는 서브 프레임을 삽입하는 것은, 좌우 영상을 명확하게 구분하고 좌우 영상의 혼재로 인한 크로스토크(Crosstalk) 현상을 억제하기 위함이다.
도 1을 참조하면, 일례로 1 프레임이 60Hz로 구동하므로, 1 프레임을 구성하는 좌안 영상 표시 기간(LI), 블랙 영상 표시 기간(LB), 우안 영상 표시 기간(RI), 및 블랙 영상 표시 기간(RB) 각각은 240Hz로 구동한다.
상기 각각의 영상 표시 기간에 표시 패널에 포함된 복수의 화소 각각에 주사 신호가 순차적으로 전달되고 영상 데이터 신호에 따른 데이터 정보가 기입된다. 상기 복수의 화소 각각에 전달되는 복수의 주사 신호 중 첫 번째 주사 신호는 각 영상 표시 기간의 초기에 전달되는 수직 동기 신호(VS)에 동기되어 전달된다. 다시 말하면, 입체 영상 표시 장치의 표시 패널에 포함된 복수의 화소는, 수직 동기 신호(VS)에 동기되어 표시 패널의 첫 번째 화소 라인에 포함된 화소들을 활성화시키는 첫 번째 주사 신호에 의해 스캔이 개시된다.
한편, 3차원 입체 영상을 구현하기 위하여 표시 패널에 표시되는 좌안 영상과 우안 영상을 각각 인지하는 입체 영상용 셔터 안경이 필요하다. 셔터 안경은 좌안에 대응하는 좌안 렌즈와 우안에 대응하는 우안 렌즈로 구성된다.
셔터 안경은 좌안 영상 구간(T1)에서는 셔터 동기 신호(SS)에 대응하여 좌안 렌즈를 개방시킴과 동시에 우안 렌즈를 차단시키고, 우안 영상 구간(T2)에서는 셔터 동기 신호(SS)에 대응하여 우안 렌즈를 개방시킴과 동시에 좌안 렌즈를 차단시킨다.
따라서, 좌안 렌즈의 개방 구간(Left-on) 동안 셔터 안경의 개방된 좌안에 좌안 영상과 블랙 영상이 순차로 인지된다.
또한 우안 렌즈의 개방 구간(Right-on) 동안 셔터 안경의 개방된 우안에 우안 영상과 블랙 영상이 순차로 인지된다.
그런데, 상기와 같이 좌우 영상의 분리와 크로스토크 현상을 방지하기 위해 블랙 영상을 삽입하면, 60Hz로 구동되는 한 프레임 동안 각각의 서브 프레임의 구동 속도는 240Hz 정도로 고속 구동하게 되어 대면적의 표시 패널일수록 정확한 영상의 표시가 어렵고, 소비 전력이 증가되는 문제가 있다. 블랙 영상으로 인해 휘도가 절반으로 감소하게 되어 동일한 휘도로 표현하려면 2배의 계조 전압이 필요하고, 전체적으로 구동 전력이 상승하는 문제가 있다. 또한 블랙 영상을 삽입하는 기존 기술로도 좌우 영상을 완전하게 분리하기 어려울 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 크로스토크 현상을 완전하게 제거하고 휘도 손실을 방지하여 정확한 3D 영상을 구현하면서 소비전력을 감소시키는 입체 영상 표시 장치와 그 구동 방법을 제안한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 프레임 구성도이다.
도 2를 참조하여 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구동 방법은 하나의 프레임(1 프레임)을 좌안 영상 구간(LE)과 우안 영상 구간(RE)의 두 서브 프레임으로 나누어 구동하는 것이다.
하나의 프레임이 60Hz로 구동한다면, 각각의 서브 프레임은 120Hz로 구동한다. 기존 입체 영상 표시 방법은 각각의 영상 표시기간이 끝난 뒤 블랙 영상을 표시하는 구간을 삽입하여 상대적으로 영상 표시기간의 구동 주파수가 높아지는 문제가 있으나 본 발명의 구동 방법에 따르면 블랙 영상을 삽입하는 구간을 포함하지 않았으므로 각 영상 구간의 구동 주파수를 충분히 낮출 수 있게 된다.
좌안 영상 구간(LE)은 좌안 영상 데이터 신호에 대응하는 구동 전류로 화소가 발광하여 좌안 영상이 표시되는 구간인데, 이때 각 화소는 좌안 영상을 표시하면서 동시에 우안 영상 데이터 신호를 기입한다. 즉, 표시 패널(10)의 복수의 화소가 좌안 영상을 표시하는 좌안 영상 구간(LE)은 동시에 우안 영상 데이터 신호가 기입되는 우안 데이터 기입 기간(DW-R)이 된다.
좌안 영상 구간(LE)이 종료된 후, 표시 패널(10)의 복수의 화소는 우안 데이터 기입 기간(DW-R)에 전달받은 상기 우안 영상 데이터 신호에 대응하는 구동 전류로 발광하여 우안 영상을 표시한다. 우안 영상이 표시되는 구간은 우안 영상 구간(RE)이다. 마찬가지로 우안 영상이 표시되는 우안 영상 구간(RE) 동안 복수의 화소는 우안 영상을 표시함과 동시에 좌안 영상 데이터 신호를 기입한다. 즉, 표시 패널(10)의 복수의 화소가 우안 영상을 표시하는 우안 영상 구간(RE)은 동시에 좌안 영상 데이터 신호가 기입되는 좌안 데이터 기입 기간(DW-L)이 된다. 마찬가지로 이때 기입되는 상기 좌안 영상 데이터 신호에 대응하는 구동 전류에 따라 표시 패널의 화소들은 이어지는 다음 프레임의 좌안 영상 구간의서브 프레임에 발광하게 된다.
이와 같이 하나의 프레임이 복수 개 연결되어 좌안 영상 또는 우안 영상이 번갈아 반복적으로 표시됨과 동시에 그에 대응하여 해당 시점(view point)과 반대되는 시점의 영상 데이터 신호가 번갈아 반복적으로 기입된다. 좌안 영상과 우안 영상이 각각 순차적으로 기입된 후 발광하는 것이 아니라 번갈아 동시에 한꺼번에 발광됨으로써 블랙 영상의 삽입 없이도 좌안 영상과 우안 영상이 분리될 수 있다. 또한 동시 발광을 하는 기간에 걸쳐 발광 영상에 대응하는 시점(視點, view point)의 반대 시점의 영상 데이터 신호가 기입되므로 구동 주파수를 충분히 낮출 수 있다.
도 2의 좌안 영상 구간(LE) 동안 셔터동기신호(SS)에 의해 셔터 안경의 좌안 렌즈가 개방되고(Left-on) 좌안 영상이 좌안에 인식된다. 또한, 우안 영상 구간(RE) 동안 셔터동기신호(SS)에 의해 셔터 안경의 우안 렌즈가 개방되고(Right-on) 우안 영상이 우안에 인식된다.
도 3은 상기와 같은 본 발명의 일 실시 예에 의한 입체 영상의 구동 방법을 수행하기 위한 입체 영상 표시 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 입체 영상 표시 장치는 표시 패널(10), 주사 구동부(20), 데이터 구동부(30), 게이트 구동부(40), 제어부(50), 및 전원 공급부(60)를 포함한다.
표시 패널(10)은 주사선들(S1 내지 Sn), 데이터선들(D1 내지 Dm), 복수의 제1 제어선(GI)(이하, 초기화 제어선이라 함), 복수의 제2 제어선(GW)(이하, 보상 제어선이라 함), 복수의 제3 제어선(GE)(이하, 발광 제어선이라 함)에 각각 연결된 복수의 화소(70)를 포함한다.
주사 구동부(20)는 주사선들(S1 내지 Sn)에 각각 대응하는 주사 신호를 생성하여 공급한다.
데이터 구동부(30)는 데이터선들(D1 내지 Dm)에 각각 외부에서 입력된 영상 신호에 따른 영상 데이터 신호를 공급한다. 이때 상기 영상 데이터 신호는 입체 영상을 표시할 수 있는 좌안 영상 데이터 신호 및 우안 영상 데이터 신호를 포함하는 개념이다.
게이트 구동부(40)는 복수의 초기화 제어선과 복수의 보상 제어선, 및 복수의 발광 제어선 각각에 대응하는 제1 제어 신호(이하, 초기화 제어 신호라 함), 제2 제어 신호(이하, 보상 제어 신호라 함), 및 제3 제어 신호(이하, 발광 제어 신호라 함)를 생성하여 공급한다.
제어부(50)는 외부 영상 소스에서 공급된 영상 신호(DATA1)를 표시 패널에서 3차원 입체 영상으로 표시될 수 있도록 상기 영상 신호를 처리하여 영상 데이터 신호(DATA2)를 생성하여 전달한다. 그리고 상기 주사 구동부(20), 데이터 구동부(30), 및 게이트 구동부(40)를 제어하기 위한 제어 신호들을 생성하여 각 구성 수단에 전달한다.
또한 전원 공급부(60)는 표시 패널(10)의 각 화소를 구동시키는 구동 전압인 제1 전원전압(ELVDD) 및 제2 전원전압(ELVSS)을 공급하고, 각 프레임마다 이전 영상 데이터의 기입을 초기화 시키기 위한 초기화 전압(Vint)을 공급한다.
구체적으로, 표시 패널(10)에 포함된 복수의 화소는 행렬의 형태로 배열될 수 있는데, 복수의 화소가 제1 방향(횡 방향)으로 일렬로 배열되어 하나의 화소 라인을 이루고, 복수의 화소가 제2 방향(종 방향)으로 일렬로 배열되어 하나의 화소 열을 이룰 수 있다.
복수의 화소 라인 각각에 포함된 복수의 화소는 주사선들(S1 내지 Sn) 중 해당 화소 라인에 대응하는 주사선에 연결된다. 일례로, n번째 화소 라인에 포함된 복수의 화소 각각은 n번째 화소 라인에 대응하는 n번째 주사선(Sn)에 연결된다. 또한 복수의 화소 라인은 모두 제1 게이트선(G1) 및 제2 게이트선(G2)에 연결된다.
표시 패널(10)에서 복수의 화소 열 각각은 데이터선들(D1 내지 Dm) 중 대응하는 데이터선에 연결된다.
따라서, 표시 패널(10)에 포함된 복수의 화소는 화소 라인을 따라 순차적으로 전달되는 주사 신호에 의해 화소 라인 단위로 순차적으로 활성화되어 각각의 화소 라인에 포함된 복수의 화소에 연결된 대응하는 데이터선을 통해 대응하는 영상 데이터 신호에 따라 영상을 표시한다.
그리고 복수의 화소 라인 각각에 포함된 복수의 화소는 복수의 초기화 제어선(GI) 중 대응하는 초기화 제어선, 복수의 보상 제어선(GW) 중 대응하는 보상 제어선, 및 복수의 발광 제어선(GE) 중 대응하는 발광 제어선에 연결되어 있다.
복수의 화소 각각은 복수의 제어선(GI, GW, GE)을 통해 각각 초기화 제어 신호, 보상 제어 신호, 발광 제어 신호를 전달받아 영상을 구현하는 구동 과정 중에 이전 프레임에 기입된 데이터 전압의 초기화, 구동 트랜지스터의 문턱 전압의 보상, 발광 제어 등을 수행한다.
제어부(50)는 외부 소스로부터 영상 신호(DATA1) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다.
영상 신호(DATA1)는 각 화소(PX)의 휘도, 색좌표 등의 정보를 담고 있으며, 특히 휘도는 정해진 수효, 예를 들어, 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26)개의 계조(gray)를 가지고 있다.
제어부(50)는 상기 영상 신호(DATA1) 및 입력 제어 신호들로부터 영상 데이터 신호(DATA2) 및 각종 제어 신호(CONT1 내지 CONT5)들을 생성한다.
여기서 영상 데이터 신호(DATA2)는 입체 영상을 표시하기 위해 프레임 별로 구분된 좌안 영상 데이터 신호와 우안 영상 데이터 신호를 포함하는 개념이다. 제어부(50)는 외부로부터 공급되는 영상 신호(DATA1)를 변환하여 3차원 영상 구현을 위한 좌안 영상 데이터 신호 및 우안 영상 데이터 신호의 영상 데이터 신호(DATA2)를 생성한다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치는 입체 영상을 표시하기 위해 양안에 대응하는 좌안 영상 및 우안 영상을 순차적으로 표현한다. 좌안 영상 및 우안 영상 각각이 양안 각각에 전달되기 위해서는 별도의 셔터 안경이 필요하다. 즉, 사용자는 좌안 영상이 표시되는 기간 동안 좌안에만 영상이 투영되도록 하고, 우안 영상이 표시되는 기간 동안 우안에만 영상이 투영되도록 하는 안경을 착용해야 한다.
영상 데이터 신호(DATA2)는 데이터 구동부(30)로 전달된다.
또한 상기 입력 제어 신호는 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호 (Hsync), 메인 클럭 신호(MCLK), 데이터 인에이블 신호 등이 있다.
제어부(50)는 영상 신호(DATA1)와 입력 제어 신호들을 기초로 표시 패널(10) 및 데이터 구동부(30)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하여, 입체 영상 구현을 위한 영상 데이터 신호(DATA2)와 각 구동부들의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성한다.
구체적으로 제어부(50)는 주사 구동부(20)로 주사 구동 제어 신호(CONT1)를 생성하여 전달하고, 데이터 구동부(30)로 데이터 구동 제어 신호(CONT2)를 생성하여 전달한다. 그리고, 게이트 구동부(40)로 게이트 구동 제어 신호(CONT3 내지 CONT5)를 각각 생성하여 전달한다.
게이트 구동 제어 신호는 게이트 구동부(40)의 초기화 제어 신호의 생성과 전달을 제어하는 초기화 구동 제어 신호(CONT3), 게이트 구동부(40)의 보상 제어 신호의 생성과 전달을 제어하는 보상 구동 제어 신호(CONT4), 및 게이트 구동부(40)의 발광 제어 신호의 생성과 전달을 제어하는 발광 구동 제어 신호(CONT5)를 포함한다.
도 3에 따른 본 발명의 실시 예에서는 하나의 게이트 구동부(40)에 연결된 복수의 게이트 선, 즉 초기화 제어선(GI), 보상 제어선(GW), 및 발광 제어선(GE)이 각 화소에 연결되어 대응하는 제어 신호들을 생성하여 전달하는 것을 예시하였으나 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. 따라서, 실시 형태에 따라 본 발명의 입체 영상 표시 장치는 복수의 초기화 제어선(GI)을 통해 표시 패널(10)의 각 화소와 연결된 초기화 구동부, 복수의 보상 제어선(GW)을 통해 표시 패널(10)의 각 화소와 연결된 보상 구동부, 및 복수의 발광 제어선(GE)을 통해 표시 패널(10)의 각 화소와 연결된 발광 구동부를 더 포함하는 구성이 가능하다. 그럴 경우 상기 게이트 구동 제어 신호들(CONT3 내지 CONT5)은 각각 대응하는 구동부에 전달되어 제어 신호의 생성과 전달에 관련된 동작을 제어할 수 있다.
한편, 주사 구동부(20)는 제어부(50)로부터 주사 구동부(20)의 동작을 제어하는 주사 구동 제어 신호(CONT1)를 전달받고, 복수의 주사선(S1 내지 Sn) 중 대응하는 주사선으로 주사 신호를 생성하여 전달한다.
복수의 주사선(S1 내지 Sn) 중 대응하는 주사선으로 전달되는 주사 신호가 게이트 온 전압을 가질 때 상기 주사선에 연결된 복수의 화소가 선택되어 활성화된다. 선택된 화소는 복수의 데이터선(D1 내지 Dm)으로부터 대응하는 좌안 영상 데이터 신호 또는 우안 영상 데이터 신호를 공급받는다.
표시 패널(10)의 복수의 화소 전체에 전달되는 복수의 주사 신호의 구동 주파수는 주사 구동 제어 신호(CONT1)에 의해 제어될 수 있다. 주사 구동부(20)는 주사 구동 제어 신호(CONT1)에 따른 구동 속도로 서브 프레임 단위로 복수의 주사 신호를 공급한다. 본 발명의 입체 영상 표시 장치의 구동 방식은 하나의 프레임을 두 개의 서브 프레임, 즉 좌안 영상 구간과 우안 영상 구간으로 구분하여 구동하므로 복수의 주사 신호가 전달되는 구동 속도를 충분히 저속으로 확보할 수 있다.
데이터 구동부(30)는 한 프레임에 포함된 복수의 서브 프레임 중 좌안 영상 표시 기간과 우안 영상 표시 기간에 해당하는 서브 프레임에 복수의 데이터선(D1 내지 Dm)으로 복수의 영상 데이터 신호를 공급한다.
데이터 구동부(30)는 제어부(50)로부터 전달되는 데이터 구동 제어 신호(CONT2)에 따라 전달받은 복수의 좌안 영상 데이터 신호 및 복수의 우안 영상 데이터 신호를 복수의 데이터선으로 공급한다.
데이터 구동부(30)는 각각의 서브 프레임에 대응하는 게이트 온 전압을 가지는 주사 신호가 공급되는 시점에 동기되어 활성화되는 복수의 화소 각각에 복수의 영상 데이터 신호를 복수의 데이터선을 통해 전달한다. 게이트 온 전압이란 화소에 포함된 구성 트랜지스터를 턴 온 시키는 레벨의 전압을 의미한다.
좌안 영상 표시 기간에 복수의 데이터선 각각을 통해 대응하는 복수의 좌안 영상 데이터 신호가 전달되고, 우안 영상 표시 기간에 대응하는 복수의 우안 영상 데이터 신호가 전달된다.
또한 게이트 구동부(40)는 제어부(50)로부터 초기화, 문턱 전압 보상, 발광의 동작을 제어하는 게이트 구동 제어 신호(CONT3 내지 CONT5)들을 전달받고, 그에 대응하여 복수의 제어 신호, 즉 초기화 제어 신호, 보상 제어 신호, 및 발광 제어 신호를 생성하여 표시 패널(10)의 각 화소에 전달한다. 상기 초기화 제어 신호는 대응하는 초기화 제어선(GI)을 통해 전달하고, 상기 보상 제어 신호는 대응하는 보상 제어선(GW)을 통해 전달하며, 상기 발광 제어 신호는 대응하는 발광 제어선(GE)을 통해 공급한다.
초기화 제어선(GI), 보상 제어선(GW), 및 발광 제어선(GE)은 표시 패널(10)의 전체 화소에 다 연결되어 있으므로 복수의 화소 전체는 초기화 제어선(GI), 보상 제어선(GW), 및 발광 제어선(GE)으로부터 각각 전달되는 초기화 제어 신호, 보상 제어 신호, 및 발광 제어 신호에 대응하여 동시에 동작할 수 있다.
한편, 도 3의 본 발명의 일 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치의 전원 공급부(60)는 표시 패널(10)의 각 화소를 구동시키는 구동 전원 전압과 초기화에 이용되는 초기화 전압(Vint)을 공급한다. 구동 전원 전압은 소정의 하이 레벨 전압인 제1 전원전압(ELVDD)과 소정의 로우 레벨 전압인 제2 전원전압(ELVSS)를 포함한다.
도 4는 도 3에 도시된 입체 영상 표시 장치의 표시 패널(10)에 포함된 화소(70)의 일 실시 예에 따른 회로도이다. 화소(70)는 n번째 화소 라인에 포함된 복수의 화소 중 m번째 화소 열에 대응하는 화소로서, n번째 주사선(Sn)과 m번째 데이터선(Dm)에 연결된다.
도 4의 화소(70)는 8개의 트랜지스터(M1 내지 M8)와 2개의 커패시터(Chold, Cst, 유기발광 다이오드 전극간 연결된 커패시터 Coled는 논외로 함) 및 유기 발광 다이오드(OLED)로 이루어진다.
유기 발광 다이오드(OLED)는 영상 데이터 신호에 따른 구동 전류에 대응하는 빛으로 발광한다.
제1 트랜지스터(M1)는 제1 전원전압(ELVDD)의 공급원에 연결되는 소스 전극, 제3 노드(N3)에 연결된 게이트 전극, 및 제4 노드(N4)에 연결되는 드레인 전극을 포함한다. 제1 트랜지스터(M1)는 화소(70)에 대응하는 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압에 대응하여 유기 발광 다이오드(OLED)에 구동 전류를 공급하여 유기 발광 다이오드(OLED)를 발광시킨다. 이하 제1 트랜지스터(M1)는 구동 트랜지스터라 한다.
제2 트랜지스터(M2)는 복수의 데이터선 중 m번째 데이터선(Dm)에 연결되는 소스 전극, 복수의 주사선 중 화소(70)에 대응하는 n번째 주사선(Sn)에 연결되는 게이트 전극, 및 제1 노드(N1)에 연결되는 드레인 전극을 포함한다. 제2 트랜지스터(M2)는 상기 n번째 주사선(Sn)에 인가되는 주사 신호(scan[n])에 응답하여, 상기 m번째 데이터선(Dm)에 인가되는 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압(Vdata)을 제1 노드(N1)로 전달하고, 궁극적으로 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 전극쪽으로 데이터 전압(Vdata)을 스위칭한다. 이하 제2 트랜지스터(M2)는 스위칭 트랜지스터라 한다.
제3 트랜지스터(M3)는 복수의 데이터선 중 m번째 데이터선(Dm)에 연결되는 소스 전극, 화소(70)에 연결된 초기화 제어선(GI)에 연결된 게이트 전극, 및 제2 노드(N2)에 연결된 드레인 전극을 포함한다.
또한 제4 트랜지스터(M4)는 소정의 초기화 전압(Vint)의 공급원에 연결되는 소스 전극, 상기 초기화 제어선(GI)에 연결된 게이트 전극, 및 제3 노드(N3)에 연결된 드레인 전극을 포함한다.
상기 제3 트랜지스터(M3)와 제4 트랜지스터(M4)의 각 게이트 전극은 제5 노드(N5)에 공통적으로 연결되어 초기화 제어선(GI)로부터 초기화 제어 신호(GI[t])를 전달받는다. 제3 트랜지스터(M3)와 제4 트랜지스터(M4)는 입체 영상 중 어느 한 시점의 영상의 발광이 끝나면 초기화 제어 신호(GI[t])에 응답하여 저장 커패시터(Cst)의 양전극에 소정의 기준 전압(Vsus)과 소정의 초기화 전압(Vint)을 전달하고, 저장 커패시터(Cst)에 이전에 기입되었던 데이터 전압을 초기화시킨다.
즉, 제3 트랜지스터(M3)는 초기화 제어 신호(GI[t])에 응답하여 저장 커패시터(Cst)의 일전극이 연결된 제2 노드(N2)에 데이터선(Dm)을 통해 인가되는 소정의 기준 전압(Vsus)을 전달한다.
그리고 제4 트랜지스터(M4)는, 상기 제3 트랜지스터(M3)의 스위칭 동작과 동일한 시기에, 상기 초기화 제어 신호(GI[t])에 응답하여 저장 커패시터(Cst)의 타전극이 연결된 제3 노드(N3)에 초기화 전압 공급원을 통해 인가되는 소정의 초기화 전압(Vint)을 전달한다.
그러면, 이전에 기입되었던 데이터 전압으로 충전되어 있는 저장 커패시터(Cst)는 양전극에 인가되는 상기 기준 전압과 초기화 전압의 차이에 대응하는 전압으로 충전되어 초기화된다.
또한 초기화 과정과 동시에 제4 트랜지스터(M4)의 동작으로 인해 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 전극이 연결된 제3 노드(N3)에 온 바이어스(On bias) 전압이 걸리게 된다. 여기서 온 바이어스 전압은 구동 트랜지스터를 턴 온 시키는 레벨의 게이트 온 전압으로서, 온 바이어스 전압이 게이트 전극단에 인가되면 구동 트랜지스터(M1)는 턴 온 되지만, 구동 트랜지스터(M1)를 통과하여 전류 경로가 생성되지 않고 유기 발광 다이오드도 발광하지 않는다. 이는 유기 발광 다이오드의 발광을 제어하는 제8 트랜지스터(M8)가 턴 오프 된 상태여서 구동 전류가 흐르지 않을 수 있기 때문이다. 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 전극에 온 바이어스 전압을 인가하는 것은 화소마다 반복적인 데이터 기입에 따른 각 구동 트랜지스터의 이력 현상을 없애기 위한 것이다.
제5 트랜지스터(M5)는 제1 노드(N1)에 연결된 소스 전극, 화소(70)에 연결된 보상 제어선(GW)에 연결된 게이트 전극, 및 제2 노드(N2)에 연결된 드레인 전극을 포함한다. 제5 트랜지스터(M5)는 보상 제어선(GW)으로부터 보상 제어 신호(GW[t])를 전달받고, 보상 제어 신호(GW[t])에 응답하여 제1 노드(N1)에 인가되었던 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압(Vdata)을 제2 노드(N2)에 전달한다. 즉, 제1 노드(N1)에 인가되어 유지 커패시터(Chold)에 저장되었던 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압(Vdata)을 저장 커패시터(Cst)의 일전극이 연결된 제2 노드(N2)쪽으로 전달한다. 이때 데이터 전압(Vdata)은 제2 노드(N2)쪽으로 전달되어 저장 커패시터(Cst)에 저장되고, 이어지는 발광 기간 동안 데이터 전압(Vdata)에 대응하는 구동 전류에 따라 영상으로 표시된다.
제6 트랜지스터(M6)는 화소(70)에 연결된 보상 제어선(GW)에 연결된 게이트 전극과 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 전극 및 드레인 전극에 각각 연결된 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. 제6 트랜지스터(M6)는 보상 제어선(GW)으로부터 보상 제어 신호(GW[t])를 전달받고, 보상 제어 신호(GW[t])에 응답하여 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 전극 및 드레인 전극을 연결시켜서 구동 트랜지스터가 다이오드가 되도록 한다. 그러면 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 전극단에 구동 트랜지스터의 문턱 전압(Vth)이 인가되어 문턱 전압(Vth)이 고려된 데이터 전압으로 저장 커패시터(Cst)에 충전되며, 이후 발광 기간에 데이터 전압은 각 화소의 구동 트랜지스터의 문턱 전압 편차와 무관한 데이터 전압으로 영상을 정확하게 표시할 수 있게 된다.
제7 트랜지스터(M7)는 제1 전원전압(ELVDD)의 공급원에 연결되는 소스 전극, 화소(70)에 연결된 발광 제어선(GE)에 연결된 게이트 전극, 및 제2 노드(N2)에 연결된 드레인 전극을 포함한다. 제7 트랜지스터(M7)는 발광 제어선(GE)으로부터 발광 제어 신호(GE[t])를 전달받고, 발광 제어 신호(GE[t])에 응답하여 제2 노드(N2)에 제1 전원전압(ELVDD)를 인가한다. 상기 제2 노드(N2)에 인가된 제1 전원전압(ELVDD)은 발광 기간 동안 유기 발광 다이오드(OLED)의 발광을 위한 구동 전류량에 영향을 주는 기준 전위로 작용한다. 즉, 상기 구동 전류량은 제2 노드(N2)에 인가되는 제1 전원전압(ELVDD)과 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압(Vdata)과의 차이에 대응하는 전압값(ELVDD-Vdata)만큼 커플링 효과로 변화된 제3 노드(N3) 전압에 관련된다.
제8 트랜지스터(M8)는 제4 노드(N4)에 연결된 소스 전극, 화소(70)에 연결된 발광 제어선(GE)에 연결된 게이트 전극, 및 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극에 연결된 드레인 전극을 포함한다. 제8 트랜지스터(M8)는 발광 제어선(GE)으로부터 발광 제어 신호(GE[t])를 전달받고, 발광 제어 신호(GE[t])에 응답하여 제4 노드(N4)로부터 데이터 전압에 따른 구동 전류를 유기 발광 다이오드(OLED)로 흘려주어 소정의 발광 기간 동안 유기 발광 다이오드(OLED)가 영상 데이터 신호에 따른 영상을 표시하도록 한다.
도 4에 도시된 화소를 구성하는 상기 트랜지스터들은 P 채널 전계 효과 트랜지스터(PMOS)로 나타내었으나, 트랜지스터의 타입에 제한 받지 않고 적어도 하나의 트랜지스터는 N 채널 전계 효과 트랜지스터(NMOS)로 구성할 수 있다. 도 4의 화소의 피모스(PMOS) 트랜지스터를 턴 온 시키는 게이트 온 전압은 논리 로우 레벨 전압이고 턴 오프시키는 게이트 오프 전압은 논리 하이 레벨 전압이다. 엔모스(NMOS) 트랜지스터의 경우 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압은 피모스 트랜지스터와 반대이다.
한편 도 4의 실시 예에 따른 화소(70)는 유지 커패시터(Chold)와 저장 커패시터(Cst)를 포함한다.
유지 커패시터(Chold)는 제1 노드(N1)에 연결된 일전극과 초기화 전압(Vint)의 공급원에 연결된 타전극을 포함한다. 유지 커패시터(Chold)는 데이터선(Dm)을 통해 제1 노드(N1)로 전달되는 데이터 전압과 초기화 전압 차이에 따른 전압만큼 충전한다. 그래서 유지 커패시터(Chold)는 하나의 화소 내에서 유기 발광 다이오드(OLED)가 발광하는 동안에 순차적으로 데이터선(Dm)을 통해 인가되는 데이터 전압을 저장하고 소정의 기간 동안 유지할 수 있다.
저장 커패시터(Cst)는 제2 노드(N2)에 연결된 일전극과 제3 노드(N3)에 연결된 타전극을 포함한다. 저장 커패시터(Cst)는 제5 트랜지스터(M5)의 스위칭 동작에 대응하여 상기 유지 커패시터(Chold)에 저장(기입)되었던 데이터 전압을 전달받아 충전하고, 발광 기간 동안 구동 트랜지스터(M1)에 전달하여 유기 발광 다이오드를 발광시켜 영상을 표시한다. 또한 저장 커패시터(Cst)는 양전극에 인가되는 전압 차이에 대응하는 전압으로 충전되어 발광 기간이 끝난 이후에는 구동 트랜지스터의 게이트 전극 전압을 초기화시킨다.
도 4와 같은 구성을 가지는 화소(70)를 포함하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구동에 따라 동작하는 과정은 도 5와 도 6의 구동 파형도를 참조하여 설명한다.
도 5와 도 6은 본 발명의 입체 영상 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 실시 예로서, 구동 과정의 주요 단계는 유사하지만 화소를 구동시키기 위해 전달되는 구동 전원전압의 전압레벨에 대해서 차이가 있다.
먼저 도 5의 타이밍도를 중심으로 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치의 구동 방식을 설명한다.
도 5를 참조하면, 입체 영상 표시 장치의 구동 방식은 초기화 및 온 바이어스 기간(P1), 보상 및 데이터 전달 기간(P2), 데이터 기입 기간(P3) 및 발광 기간(P4)으로 진행된다.
이중 초기화 및 온 바이어스 기간(P1), 보상 및 데이터 전달 기간(P2), 및 발광 기간(P4)은 표시 패널(10)의 전체 화소에서 동시에 진행된다. 그리고, 데이터 기입 기간(P3)은 표시 패널에서 화소 라인을 따라서 순차적으로 진행된다.
본 발명의 실시 예에서 데이터 기입 기간(P3)와 발광 기간(P4)은 표시 패널의 각 화소에서 시간 차이를 두지 않고 동시에 진행된다. 즉, 각 화소에서 데이터 기입 기간(P3)이 진행되는 동시에 발광 기간(P4)도 진행된다.
이때 발광 기간(P4)에서 발광되는 영상은 이전 프레임에서 기입되었던 영상 데이터 신호에 따른 영상이다.
도 5의 구동 타이밍도는 시점 t1 내지 시점 t10에 이르는 한 프레임을 기준한다.
구체적으로 초기화 및 온 바이어스 기간(P1)은 시점 t2에 시작되고, 시점 t3에 종료된다. 시점 t2에 표시 패널의 전체 화소의 제3 트랜지스터(M3)와 제4 트랜지스터(M4)의 각 게이트 전극에 공통적으로 연결된 초기화 제어선(GI)을 통해 초기화 제어 신호(GI[t])가 게이트 온 전압 레벨로 전달된다. 이때 트랜지스터의 타입이 피모스 트랜지스터이므로 게이트 온 전압 레벨은 논리 로우 전압 레벨이다.
그러면, 시점 t2에 논리 로우 전압 레벨로 천이된 초기화 제어 신호(GI[t])에 대응하여 전체 화소의 제3 트랜지스터(M3)와 제4 트랜지스터(M4)가 모두 동시에 턴 온 된다. 제3 트랜지스터(M3)와 제4 트랜지스터(M4)는 시점 t3에 초기화 제어 신호(GI[t])가 논리 하이 전압 레벨로 상승할 때까지 턴 온 된 상태를 유지한다.
초기화 및 온 바이어스 기간(P1) 동안 제7 트랜지스터(M7)와 제8 트랜지스터(M8)의 각 게이트 전극에 전달되는 발광 제어 신호(GE[t])가 게이트 오프 전압 레벨인 하이 상태를 유지하므로, 제7 트랜지스터(M7)와 제8 트랜지스터(M8)는 턴 오프되고, 따라서 표시 패널(10)의 모든 화소의 유기 발광 다이오드(OLED)의 발광은 멈춘 상태가 된다. 즉, 이 기간(P1) 동안 입체 영상을 구현하기 위한 입체 영상 데이터 신호 중 어느 한쪽의 시점에 대응하는 영상 데이터 신호에 따른 발광이 끝난 상태이다.
초기화 및 온 바이어스 기간(P1) 동안 상기 턴 온 된 제3 트랜지스터(M3)는 해당 화소가 연결된 데이터선으로부터 소정의 기준 전압(Vsus)을 인가받아 제2 노드(N2)에 전달한다. 또한, 상기 턴 온 된 제4 트랜지스터(M4)는 초기화 전압(Vint) 공급원을 통해 인가된 소정의 초기화 전압(Vint)을 제3 노드(N3)에 전달한다.
제2 노드(N2)와 제3 노드(N3)는 각각 저장 커패시터(Cst)의 양 전극이므로 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3) 각각에 인가된 기준 전압(Vsus)과 초기화 전압(Vint)의 차이값에 해당하는 전압이 저장 커패시터(Cst)에 저장된다. 그래서 이 기간(P1) 동안 저장 커패시터(Cst)에 이전에 저장되었던 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압이 초기화된다.
또한 이 기간(P1) 동안 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 전극이 연결된 상기 제3 노드(N3)에 상기 초기화 전압(Vint)이 인가된다. 초기화 전압(Vint)은 논리 로우 전압 레벨 이하의 낮은 전압이므로 이 기간(P1) 동안 초기화 과정이 진행됨과 동시에, 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 전극에는 온 바이어스 전압이 걸리게 된다. 온 바이어스 전압이 인가되면 구동 트랜지스터(M1)는 턴 온 되지만, 초기화 및 온 바이어스 기간(P1) 동안 턴 오프된 제8 트랜지스터(M8)로 인해 구동 트랜지스터(M1)에서 유기 발광 다이오드까지 구동 전류의 경로가 형성되지 않고 유기 발광 다이오드가 발광하지 않는다. 이 기간(P1) 동안 구동 트랜지스터(M1)에 온 바이어스 전압을 인가함으로써 화소마다 반복적인 데이터 기입에 따른 각 구동 트랜지스터의 이력 현상을 없앨 수 있다.
다음으로 시점 t4에 보상 및 데이터 전달 기간(P2)이 시작된다. 보상 및 데이터 전달 기간(P2)은 시점 t5에 종료된다.
보상 및 데이터 전달 기간(P2) 동안 제5 트랜지스터(M5)와 제6 트랜지스터(M6)의 각 게이트 전극에 공통적으로 연결된 보상 제어선(GW)을 통해 보상 제어 신호(GW[t])가 게이트 온 전압 레벨로 변화되어 전달된다. 그러면 시점 t4에 논리 로우 전압 레벨로 폴링된 보상 제어 신호(GW[t])에 대응하여 전체 화소의 제5 트랜지스터(M5)와 제6 트랜지스터(M6)가 모두 동시에 턴 온 된다. 제5 트랜지스터(M5)와 제6 트랜지스터(M6)는 시점 t6에 보상 제어 신호(GW[t])가 논리 하이 전압 레벨로 상승할 때까지 턴 온 된 상태를 유지한다.
보상 및 데이터 전달 기간(P2) 동안 상기 초기화 및 온 바이어스 기간(P1) 동안 턴 온 상태였던 제3 트랜지스터(M3)와 제4 트랜지스터(M4)는 턴 오프가 된 상태이다.
보상 및 데이터 전달 기간(P2)에 턴 온 된 제5 트랜지스터(M5)는 제1 노드(N1)에 인가된 전압을 제2 노드(N2)에 전달한다.
상기 제1 노드(N1)에 인가된 전압은 이전 프레임의 데이터 기입 기간에 유지 커패시터(Chold)에 기입, 저장되었던 영상 데이터 신호에 따른 영상 데이터 전압이다. 따라서, 제5 트랜지스터(M5)는 보상 및 데이터 전달 기간(P2)에 유지 커패시터(Chold)에 충전된 데이터 전압을 저장 커패시터(Cst)의 일전극이 연결된 제2 노드(N2)에 전달하는 기능을 한다.
또한 보상 및 데이터 전달 기간(P2)에 턴 온 된 제6 트랜지스터(M6)는 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 전극과 드레인 전극을 다이오드 연결한다. 그래서 제6 트랜지스터(M6)를 통해서 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 전극이 연결된 제3 노드(N3) 전압에 구동 트랜지스터의 문턱 전압(Vth)이 인가된다. 표시 패널 전체의 화소마다 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 각각 상이하고 편차가 있게 되는데, 이 기간(P2) 동안 각 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 전극에 전달된 문턱 전압이 저장 커패시터(Cst)에 저장되는 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압에 고려되어 보상되므로, 추후 발광 기간에서 발광되는 데이터 신호에 따른 영상에 영향을 주지 않게 된다.
보상 및 데이터 전달 기간(P2)에 저장 커패시터(Cst)에 저장되는 전압은 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3)에 각각 인가되는 전압의 전압차에 대응한다.
제3 노드(N3)에 인가되는 전압은 ELVDD-Vth이고, 제2 노드(N2)에 인가되는 전압은 유효 데이터 전압(Veff)가 된다. 여기서 상기 유효 데이터 전압이란, 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동 과정에서, 제2 노드(N2)에 인가되는 전압, 즉 이전 프레임에서 유지 커패시터(Chold)에 담았던 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압의 실효 전압값을 의미한다. 본 발명의 실시 예와 같이 유지 커패시터를 포함하는 화소 회로의 구조에서는 기입되는 데이터 신호에 따른 전압이 그대로 반영되지 못하고 화소 회로를 구성하는 커패시터들의 커패시턴스에 의한 전하량 분배를 통해서 최종적으로 반영되는 전압이 결정되는데, 이러한 전하량 분배에 따라 실제로 저장되는 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압값을 의미한다.
유효 데이터 전압(Veff)은 다음 수식과 같다.
(수학식 1)
유효 데이터 전압(Veff) =
Figure pat00001
Figure pat00002
여기서,
Figure pat00003
상기 수학식 1에서 Chold는 유지 커패시터(Chold)의 커패시턴스이고, Cst는 저장 커패시터(Cst)의 커패시턴스이며, Cox는 구동 트랜지스터(M1)의 채널과 게이트 사이에 형성되는 기생 커패시터의 커패시턴스를 의미한다.
상기 유효 데이터 전압(Veff)을 구하기 위해서는 ΔV가 반영되는데, 상기 ΔV는, 보상 및 데이터 전달 기간(P2)에 유지 커패시터(Chold)에 저장되었던 데이터가 제2 노드(N2)로 전달되면서 제3 노드(N3) 전압이 저장 커패시터(Cst)의 커플링 효과에 의해 변화하게 되는 경우, 제3 노드(N3)에 인가된 전압인 ELVDD-Vth과 상기 커플링 효과에 의해 변화된 전압과의 차이에 따른 전압값을 의미한다.
또한 Vsus는 데이터선을 통해 인가되는 기준 전압이고, Vint은 초기화 전압이며, Vdata는 해당 프레임에서 대응하는 영상 데이터 신호에 따라 데이터선을 통해 인가되는 데이터 전압을 의미한다.
데이터 전압 Vdata는 입체 영상이 표시하는 계조에 따라 다양한 전압 레벨로 전달될 수 있으므로, 도 5에서 보는 바와 같이 데이터 기입 기간(P3)에 Data 구간과 같이 표현될 수 있다. 상기 수학식 1에서의 데이터 전압 Vdata는 이전 프레임의 데이터 기입 기간에 Data 구간과 같은 다양한 계조 레벨 전압으로 기입되었던 영상 데이터 신호에 따른 전압인 것이다.
다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 구동 방식에 따르면 문턱 전압의 보상 및 데이터 전달 기간(P2)이 경과한 이후에 데이터 기입 기간(P3) 및 발광 기간(P4)이 동시에 진행된다.
데이터 기입 기간(P3) 혹은 발광 기간(P4) 동안 상기 보상 및 데이터 전달 기간(P2)에 턴 온 상태였던 제5 트랜지스터(M5)와 제6 트랜지스터(M6)는 턴 오프 된 상태이다.
구체적으로 시점 t6에 발광 기간(P4)이 시작되고, 시점 t7에 데이터 기입 기간(P3)이 시작되어 Data 구간과 같이 데이터 전압(Vdata)이 다양한 전압 레벨로 기입되어 저장된다.
한편, 상기 발광 기간(P4)은 시점 t10에 종료되고, 데이터 기입 기간(P3)은 시점 t9 기간에 종료된다.
상기 데이터 기입 기간(P3)의 개시는 시점 t7에 표시 패널의 전체 화소 중 화소 라인에 따라 순차적으로 대응하는 주사선을 통해 주사 신호가 게이트 온 전압 레벨로 전달되면서 이루어진다. 즉, 시점 t7에 첫 번째 화소 라인에 포함된 복수의 화소에 연결된 첫 번째 주사선을 통해 대응하는 첫 번째 주사 신호(scan[1])이 논리 로우 레벨로 전달된다.
그래서 화소 라인을 따라 순차적으로 복수의 주사 신호(scan[1]- scan[n])가 전달되고, 마지막 n번째 화소 라인에 포함된 복수의 화소에 n번째 주사 신호(scan[n])가 시점 t8에 전달된다.
화소 라인을 따라 게이트 온 전압 레벨로 순차적으로 천이된 주사 신호가 대응하는 복수의 화소 각각으로 전달되면, 도 4의 화소(70)에서 스위칭 트랜지스터(M2)가 턴 온 된다. 그러면 스위칭 트랜지스터(M2)의 소스 전극에 연결된 데이터선으로부터 대응하는 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압(Vdata)이 인가되고, 스위칭 트랜지스터(M2)를 통해 상기 데이터 전압이 제1 노드(N1)에 인가된다. 유지 커패시터(Chold)의 일전극은 제1 노드(N1)에 연결되고 타전극은 초기화 전압(Vint)의 공급원에 연결되어 있으므로, 제1 노드(N1)에 인가되는 데이터 전압(Vdata)과 초기화 전압(Vint)의 차이값에 대응하는 전압이 유지 커패시터(Chold)에 순차적으로 저장된다.
상기 도 2에 도시한 본 발명의 입체 영상 표시 장치의 구동 과정을 참조하여 설명하면, 도 2의 좌안 영상 구간(LE)과 우안 영상 구간(RE)의 두 서브 프레임은 도 5의 타이밍도에서 1 프레임에 해당할 수 있다. 따라서, 설명의 편의를 위해 좌안 영상 구간(LE)만을 특정할 때, 유지 커패시터(Chold)에 데이터 기입 기간(P3) 동안 기입되는 데이터 전압은 우안 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압이다. 그래서, 도 5에서 데이터 기입 기간(P3)은 일례로 도 2의 우안 데이터 기입 기간(DW-R)에 해당된다.
데이터 기입 기간(P3)에 유지 커패시터(Chold)에 순차적으로 저장된 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압은 다음 프레임의 발광 기간에 대응하는 구동 전류로 유기 발광 다이오드를 발광시키게 된다.
한편, 이렇게 유지 커패시터(Chold)에 데이터 기입 기간(P3) 동안 데이터 전압이 순차적으로 기입됨과 동시에, 시점 t6 내지 시점 t10의 발광 기간(P4) 동안 표시 패널에 포함된 전체 화소로 발광 제어 신호(GE[t])가 별도로 전달된다. 즉, 표시 패널의 전체 화소의 제7 트랜지스터(M7)와 제8 트랜지스터(M8)의 각 게이트 전극에 공통적으로 연결된 발광 제어선(GE)을 통하여 발광 제어 신호(GE[t])가 게이트 온 전압 레벨로 전달된다.
그러면, 시점 t6에 논리 로우 전압 레벨로 천이된 발광 제어 신호(GE[t])에 대응하여 전체 화소의 제7 트랜지스터(M7)와 제8 트랜지스터(M8)가 모두 동시에 턴 온 된다. 제7 트랜지스터(M7)와 제8 트랜지스터(M8)는 시점 t10에 발광 제어 신호(GE[t])가 논리 하이 전압 레벨로 라이징할 때까지 턴 온 상태를 유지한다.
그러면 상기 발광 기간(P4)동안 제7 트랜지스터(M7)를 통해서 고전위의 제1 전원전압(ELVDD)이 제2 노드(N2)에 전달된다. 그리고, 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 전극이 연결된 제3 노드(N3)에 인가되는 전압(Vg)은 다음 수식과 같다.
(수학식 2)
Figure pat00004
상기 수학식 2에서 Veff는 상기 수학식 1에서 계산된 유효 데이터 전압인 바, 발광 기간(P4) 동안 발광하는 영상 데이터 신호에 따른 전압은 이전 프레임의 데이터 기입 기간 동안 유지 커패시터(Chold)에 순차적으로 기입되었던 영상 데이터 신호에 따른 전압이다. 따라서, 도 2의 구동 방식의 실시 예에 의하면, 데이터 기입 기간(P3)과 동시에 진행되지만 발광 기간(P4) 동안 이루어지는 표시 영상은 이전 프레임에 기입된 별도의 데이터 전압, 즉 이전 프레임에 기입된 좌안 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압에 대응한다. 상기 이전 프레임에 기입된 좌안 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압은 상기 초기화 및 온 바이어스 기간(P1) 및 보상 및 데이터 전달 기간(P2)을 거치면서 저장 커패시터(Cst)에 전달된 좌안 영상 데이터 전압이다.
상기 발광 기간(P4)은 도 2의 구동 방식에 따르면 좌안 영상 구간(LE)에 해당한다.
상기 발광 기간(P4) 동안 유기 발광 다이오드(OLED)에서 빛을 방출하여 영상을 표시하기 위하여 유기 발광 다이오드를 구동시키는 구동 전류(Ioled)는 다음 수식과 같다.
(수학식 3)
Figure pat00005
여기서, μ는 상수, W는 유기 발광 다이오드의 넓이, L은 유기 발광 다이오드의 길이를 의미한다.
상기 수학식 3에서와 같은 구동 전류에 따라 발광 기간(P4) 동안 유기 발광 다이오드가 발광하면서 좌안 영상이 표시된다.
다음 프레임에서는 도 5와 같은 구동 타이밍과 구동 과정에 따라서 기입되었던 우안 영상 데이터 신호에 따라 우안 영상이 표시되면서 동시에 좌안 영상 데이터 신호가 유지 커패시터(Chold)에 순차로 기입된다.
도 6은 도 4에 도시된 화소 동작의 다른 일 실시 예를 나타내는 구동 타이밍도이다.
도 6의 타이밍도는 상기 도 5와 유사하고, 구동 방식 역시 도 5의 실시 예와 같은 방식으로 동작한다. 그래서 도 6의 실시 예에 따른 구동 방식 역시 초기화 및 온 바이어스 기간(P10), 보상 및 데이터 전달 기간(P20), 데이터 기입 기간(P30) 및 발광 기간(P40)을 포함한다.
따라서 이하에서는 상기 도 5와 다른 구동 동작에 한하여 설명하고자 한다. 도 6을 참조하면, 보상 및 데이터 전달 기간(P20)의 개시 전과 종료 후의 기간 동안 제1 전원전압(ELVDD)의 전압 레벨이 하이 레벨에서 로우 레벨로 변하여 인가된다.
즉, 보상 및 데이터 전달 기간(P20)의 개시시점인 시점 a5 이전의 시점 a4에 제1 전원전압(ELVDD)이 로우 레벨로 떨어져서 공급된다. 그리고 로우 레벨로 유지되어 공급되다가 보상 및 데이터 전달 기간(P20)의 종료시점인 시점 a6 이후의 시점 a7에 제1 전원전압(ELVDD)이 다시 하이 레벨로 바뀌어 공급된다.
이 기간(P20) 동안에는 보상 제어 신호(GW[t])에 의해 제5 트랜지스터(M5)와 제6 트랜지스터(M6)가 턴 온 되는데, 제1 전원전압(ELVDD)의 전압 레벨을 로우 레벨로 스윙(swing)함으로써, 데이터 레벨을 조절할 수 있다.
발광 기간(P40) 동안 발광 제어 신호(GE[t])에 의해 턴 온 된 제7 트랜지스터(M7)를 통하여 제1 전원전압(ELVDD)이 제2 노드(N2)에 인가되어 데이터 전압에 따른 구동 전류 생성의 기준 전위로 작용하므로 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압(Vdata)은 제1 전원전압(ELVDD)보다 높아야 소정의 휘도를 낼 수 있다. 즉, ELVDD-Vdata 전압만큼 제3 노드(N3)의 전압이 떨어져서 유기 발광 다이오드가 발광하게 되므로 데이터 전압(Vdata)이 제1 전원전압(ELVDD)보다 높아야 한다.
도 6의 실시 예에서는 보상 및 데이터 전달 기간(P20)에 제1 전원전압(ELVDD)의 전압 레벨이 로우 상태로 변화하게 되므로, 유기 발광 다이오드의 발광 전류량에 관련된 데이터 전압(Vdata)이 상기 변화된 제1 전원전압(ELVDD)의 기준 전위보다 높게 조절되기에 용이할 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.
10: 표시 패널 20: 주사 구동부
30: 데이터 구동부 40: 게이트 구동부
50: 제어부 60: 전원 공급부
70: 화소

Claims (36)

  1. 한 프레임 중 복수의 제1 영상 데이터 신호에 따라 동시에 발광하는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널,
    상기 복수의 화소 각각에 주사 신호를 전달하는 주사 구동부;
    상기 복수의 화소 각각에 초기화 제어 신호, 보상 제어 신호, 및 발광 제어 신호를 전달하는 게이트 구동부;
    상기 복수의 화소 각각에 상기 제1 영상 데이터 신호와 시점(View point)이 다른 제2 영상 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동부; 및
    상기 주사 구동부, 상기 게이트 구동부, 및 상기 데이터 구동부의 동작을 제어하고, 외부 영상 신호로부터 상기 제2 영상 데이터 신호를 생성하여 상기 데이터 구동부에 전달하는 제어부를 포함하고,
    상기 한 프레임은, 각 화소에서 직전 프레임에 발광된 제3 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 초기화하는 제1 기간, 각 화소에서 해당 프레임에서의 발광을 위해 직전 프레임에 기입된 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 전달하고, 상기 각 화소의 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 보상하는 제2 기간, 상기 복수의 화소 각각에 순차적으로 해당 프레임에 대응하는 상기 제2 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압이 기입되는 제3 기간, 및 상기 제3 기간과 동일하거나 긴 기간으로서 상기 제2 기간에 전달된 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압에 대응하여 각 화소가 동시에 발광하는 제4 기간을 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 영상 데이터 신호와 상기 제3 영상 데이터 신호는 서로 영상의 시점(View point)이 동일하고, 상기 제1 영상 데이터 신호의 영상 시점과는 상이한 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 영상 데이터 신호는 좌안(또는 우안) 영상 데이터 신호이고, 상기 제2 영상 데이터 신호 및 상기 제3 영상 데이터 신호는 우안(또는 좌안) 영상 데이터 신호인 입체 영상 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 화소 각각은,
    상기 주사 신호를 전달하는 주사선, 상기 초기화 제어 신호를 전달하는 초기화 제어선, 상기 보상 제어 신호를 전달하는 보상 제어선, 상기 발광 제어 신호를 전달하는 발광 제어선, 및 상기 제2 영상 데이터 신호를 전달하는 데이터선에 연결되는 입체 영상 표시 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 게이트 구동부는 상기 초기화 제어 신호를 생성하여 전달하는 초기화 구동부, 상기 보상 제어 신호를 생성하여 전달하는 보상 구동부, 상기 발광 제어 신호를 생성하여 전달하는 발광 구동부를 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 입체 영상 표시 장치는, 상기 복수의 화소를 구동시키는 제1 전원전압과 제2 전원전압, 및 상기 복수의 화소 각각의 데이터 전압을 초기화 시키는 초기화 전압을 공급하는 전원 공급부를 더 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 기간, 제2 기간, 및 제4 기간 동안 상기 표시 패널의 복수의 화소는 동시에 동작하고, 상기 제3 기간 동안 상기 표시 패널의 복수의 화소는 화소 라인별로 순차적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 기간 동안, 상기 복수의 화소 각각에 전달된 상기 초기화 제어 신호에 응답하여 각 화소의 구동 트랜지스터의 게이트 전극단은 초기화 전압으로 인가되어 상기 구동 트랜지스터에 온 바이어스 전압이 걸리는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 초기화 전압은 상기 구동 트랜지스터의 게이트 온 전압 레벨과 동일한 전압값을 가지되, 상기 제1 기간 동안 상기 구동 트랜지스터를 통과하여 전류 경로가 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 기간 동안, 상기 복수의 화소 각각에 전달된 상기 보상 제어 신호에 응답하여 각 화소의 유지 커패시터에 저장된 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압이 각 화소의 저장 커패시터에 전달되고, 상기 보상 제어 신호에 응답하여 각 화소의 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극이 다이오드 연결되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 기간 동안, 상기 복수의 화소 각각에 순차적으로 화소 라인을 따라 전달되는 주사 신호에 응답하여 각 화소의 유지 커패시터에 상기 제2 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압이 저장되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제4 기간 동안, 상기 복수의 화소 각각에 전달된 상기 발광 제어 신호에 응답하여 각 화소의 유기 발광 다이오드는 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압에 대응하는 구동 전류에 따라 동시에 발광하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  13. 유기 발광 다이오드;
    상기 유기 발광 다이오드에 제1 영상 데이터 신호에 따른 구동 전류를 전달하는 제1 트랜지스터;
    주사 신호에 응답하여 상기 제1 영상 데이터 신호와 시점(View point)이 다른 제2 영상 데이터 신호에 대응하는 데이터 전압을 전달하는 제2 트랜지스터;
    상기 제2 영상 데이터 신호에 대응하는 데이터 전압을 저장하는 유지 커패시터;
    해당 프레임에서의 발광을 위하여 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 저장하는 저장 커패시터;
    상기 저장 커패시터의 일전극에 소정의 기준 전압을 인가하는 제3 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 저장 커패시터의 타전극이 연결된 공통 접점에 초기화 전압을 전달하여 상기 해당 프레임의 직전 프레임에 발광된 제3 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 초기화하는 제4 트랜지스터;
    해당 프레임에서의 발광을 위해 직전 프레임에 상기 유지 커패시터로 기입되었던 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 상기 저장 커패시터로 전달하는 제5 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극 사이에 구비되어 상기 제1 트랜지스터를 다이오드 연결하여 문턱 전압을 보상하는 제6 트랜지스터;
    상기 유기 발광 다이오드가 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 구동 전류로 발광하는 동안, 상기 저장 커패시터의 일전극에 하이 레벨의 구동 전원전압을 인가하는 제7 트랜지스터; 및
    상기 제2 트랜지스터에 의해 상기 유지 커패시터로 상기 제2 영상 데이터 신호에 대응하는 데이터 전압이 기입되는 동안 상기 유기 발광 다이오드에 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 구동 전류를 전달하여 발광시키는 제8 트랜지스터를 포함하는 화소.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터는 상기 저장 커패시터의 타전극에 연결된 게이트, 상기 구동 전원전압을 공급하는 공급원에 연결되는 소스, 및 상기 제6 트랜지스터의 제1 전극에 연결되는 드레인을 포함하는 화소.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제2 트랜지스터는 상기 주사 신호를 전달하는 주사선에 연결된 게이트, 상기 제2 영상 데이터 신호를 공급하는 데이터선에 연결되는 소스, 및 상기 제5 트랜지스터의 소스에 연결되는 드레인을 포함하는 화소.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 유지 커패시터는, 상기 제2 트랜지스터의 드레인과 상기 제5 트랜지스터의 소스의 공통 접점에 연결되는 일전극 및 상기 초기화 전압을 공급하는 공급원에 연결되는 타전극을 포함하는 화소.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 저장 커패시터는 상기 제5 트랜지스터, 상기 제7 트랜지스터, 및 상기 제3 트랜지스터의 각 드레인의 공통 접점에 연결된 일전극 및 상기 제1 트랜지스터의 게이트, 상기 제6 트랜지스터의 제2 전극, 및 상기 제4 트랜지스터의 드레인의 공통 접점에 연결된 타전극을 포함하는 화소.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 제3 트랜지스터는 초기화 제어 신호를 전달하는 초기화 제어선에 연결된 게이트, 상기 소정의 기준 전압을 전달하는 데이터선에 연결되는 소스, 및 상기 저장 커패시터의 일전극에 연결되는 드레인을 포함하는 화소.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 제4 트랜지스터는 초기화 제어 신호를 전달하는 초기화 제어선에 연결된 게이트, 상기 초기화 전압의 공급원에 연결되는 소스, 및 상기 저장 커패시터의 타전극에 연결되는 드레인을 포함하는 화소.
  20. 제 13항에 있어서,
    상기 제5 트랜지스터는 보상 제어 신호를 전달하는 보상 제어선에 연결된 게이트, 상기 유지 커패시터의 일전극에 연결된 소스, 및 상기 저장 커패시터의 일전극에 연결되는 드레인을 포함하는 화소.
  21. 제 13항에 있어서,
    상기 제6 트랜지스터는 보상 제어 신호를 전달하는 보상 제어선에 연결된 게이트, 상기 제1 트랜지스터의 드레인에 연결된 제1 전극, 및 상기 제1 트랜지스터의 게이트에 연결된 제2 전극을 포함하는 화소.
  22. 제 13항에 있어서,
    상기 제7 트랜지스터는 발광 제어 신호를 전달하는 발광 제어선에 연결된 게이트, 상기 구동 전원전압의 공급원에 연결된 소스, 및 상기 저장 커패시터의 일전극에 연결되는 드레인을 포함하는 화소.
  23. 제 13항에 있어서,
    상기 제8 트랜지스터는 발광 제어 신호를 전달하는 발광 제어선에 연결된 게이트, 상기 제1 트랜지스터의 드레인에 연결된 소스, 및 상기 유기 발광 다이오드의 애노드 전극에 연결되는 드레인을 포함하는 화소.
  24. 제 13항에 있어서,
    한 프레임 중 초기화 제어 신호가 게이트 온 전압 레벨로 전달되는 제1 기간 동안, 상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터는 턴 온 되어 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극 전압을 초기화 전압으로 인가하고, 상기 제1 트랜지스터에 온 바이어스 전압이 걸리게 하는 것을 특징으로 하는 화소.
  25. 제 13항에 있어서,
    한 프레임 중 보상 제어 신호가 게이트 온 전압 레벨로 전달되는 제2 기간 동안, 상기 제5 트랜지스터는 턴 온 되어 상기 유지 커패시터에 저장된 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 상기 저장 커패시터로 전달하고, 상기 제6 트랜지스터는 턴 온 되어 상기 제1 트랜지스터를 다이오드 연결하는 것을 특징으로 하는 화소.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 제2 기간 동안 화소의 구동을 위해 전달되는 구동 전원전압은 하이 레벨 전압에서 로우 레벨의 전압으로 변경되어 인가되는 것을 특징으로 하는 화소.
  27. 제 13항에 있어서,
    한 프레임 중 상기 주사 신호가 게이트 온 전압 레벨로 전달되는 제3 기간 동안, 상기 제2 트랜지스터는 턴 온 되어 상기 제2 영상 데이터 신호에 대응하는 데이터 전압을 상기 유지 커패시터에 전달하여 저장시키는 것을 특징으로 하는 화소.
  28. 제 13항에 있어서,
    한 프레임 중 발광 제어 신호가 게이트 온 전압 레벨로 전달되는 제4 기간 동안, 상기 제7 트랜지스터는 턴 온 되어 상기 저장 커패시터의 일전극에 하이 레벨의 구동 전원전압을 전달하고, 상기 제8 트랜지스터는 턴 온 되어 상기 유기 발광 다이오드로 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 구동 전류의 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 화소.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 제4 기간은 상기 한 프레임 중 상기 주사 신호가 게이트 온 전압 레벨로 전달되는 제3 기간과 동일하거나 긴 것을 특징으로 하는 화소.
  30. 제 13항에 있어서,
    상기 제2 영상 데이터 신호와 상기 제3 영상 데이터 신호는 서로 영상의 시점(View point)이 동일하고, 상기 제1 영상 데이터 신호의 영상 시점과는 상이한 것을 특징으로 하는 화소.
  31. 제 13항에 있어서,
    상기 제1 영상 데이터 신호는 좌안(또는 우안) 영상 데이터 신호이고, 상기 제2 영상 데이터 신호 및 상기 제3 영상 데이터 신호는 우안(또는 좌안) 영상 데이터 신호인 화소.
  32. 복수의 주사선 중 대응하는 주사선, 초기화 제어선, 보상 제어선, 발광 제어선, 복수의 데이터선 중 대응하는 데이터선에 연결되는 복수의 화소를 포함하고, 상기 복수의 화소는 한 프레임 동안 복수의 제1 영상 데이터 신호에 따라 동시에 발광하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 초기화 제어선으로 전달된 초기화 제어 신호에 응답하여, 상기 복수의 화소 각각에서 직전 프레임에 발광된 데이터 전압을 초기화하는 단계;
    상기 보상 제어선으로 전달된 보상 제어 신호에 응답하여, 상기 복수의 화소 각각에서 해당 프레임에서의 발광을 위해 직전 프레임에 기입된 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 각 화소의 저장 커패시터에 전달하고, 각 화소의 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 보상하는 단계;
    상기 복수의 화소 라인에 따라 순차적으로 인가되는 주사 신호에 응답하여, 상기 복수의 화소에서 상기 제1 영상 데이터 신호와 시점(View point)이 다른 제2 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 각 화소의 유지 커패시터에 순차적으로 기입하는 단계;
    상기 발광 제어선으로 전달된 발광 제어 신호에 응답하여, 상기 복수의 화소 각각에서 상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압에 대응하는 구동 전류로 동시에 발광하는 단계를 포함하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 동시 발광하는 단계는, 상기 복수의 화소 각각에서 상기 유지 커패시터에 상기 제2 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 기입하는 것과 별개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 동시 발광하는 단계는 상기 제2 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 기입하는 단계와 동일한 기간에 이루어지거나, 상기 제2 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 기입하는 단계보다 긴 기간에 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
  35. 제 32항에 있어서,
    상기 제1 영상 데이터 신호는 좌안(또는 우안) 영상 데이터 신호이고, 상기 제2 영상 데이터 신호는 우안(또는 좌안) 영상 데이터 신호인 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
  36. 제 32항에 있어서,
    상기 제1 영상 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 각 화소의 저장 커패시터에 전달하고, 각 화소의 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 보상하는 단계가 이루어지는 동안, 상기 복수의 화소를 구동시키는 고전위의 구동 전원전압이 소정의 로우 전압 레벨로 전달되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
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