KR20230068004A - 디스플레이 장치, 디스플레이 패널 및 디스플레이 구동 방법 - Google Patents

디스플레이 장치, 디스플레이 패널 및 디스플레이 구동 방법 Download PDF

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KR20230068004A
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transistor
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전창훈
김홍순
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Abstract

본 명세서는 발광 소자, 구동 전압을 이용하여 상기 발광 소자에 구동 전류를 제공하는 구동 트랜지스터, 및 상기 구동 트랜지스터의 구동을 제어하는 복수의 스위칭 트랜지스터가 배치된 디스플레이 패널; 복수의 게이트 라인을 통해 상기 디스플레이 패널에 복수의 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동 회로; 복수의 발광 신호 라인을 통해 상기 디스플레이 패널에 복수의 발광 신호를 공급하는 발광 구동 회로; 상기 디스플레이 패널에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동 회로; 및 상기 디스플레이 패널이 저속의 구동 주파수로 동작하는 저속 모드에서, 상기 구동 트랜지스터에 바이어스 전압이 인가된 후, 제 1 발광 제어 구간에 상기 구동 트랜지스터에 상기 구동 전압이 인가되고, 제 2 발광 제어 구간에 상기 구동 트랜지스터를 통해 상기 발광 소자에 구동 전류가 인가되도록 제어하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 장치를 개시한다.

Description

디스플레이 장치, 디스플레이 패널 및 디스플레이 구동 방법{DISPLAY DEVICE, DISPLAY PANEL AND DISPLAY DRIVING METHOD}
본 명세서는 디스플레이 장치, 디스플레이 패널 및 디스플레이 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저속의 구동 주파수로 동작하는 과정에서 발광 소자의 전압 변동에 의한 영상 품질의 불량을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치, 디스플레이 패널 및 디스플레이 구동 방법을 제공하는 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하는 디스플레이 장치에 대한 다양한 요구가 증가하고 있으며, 액정 디스플레이 장치 (Liquid Crystal Display; LCD), 유기 발광 디스플레이 장치 (Organic Light Emitting Display) 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치가 활용되고 있다.
이러한 디스플레이 장치 중 유기 발광 디스플레이 장치는, 스스로 발광하는 유기 발광 다이오드를 이용함으로써, 응답 속도가 빠르고 명암비, 발광 효율, 휘도 및 시야각 등에서 장점이 존재한다.
이러한 유기 발광 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널에 배열된 다수의 서브픽셀(Sub-pixel) 각각에 배치된 유기 발광 다이오드를 포함하고, 유기 발광 다이오드에 흐르는 전류 제어를 통해 유기 발광 다이오드를 발광시킴으로써 각각의 서브픽셀이 나타내는 휘도를 제어하며 이미지를 표시할 수 있다.
이 때, 디스플레이 장치에 공급되는 영상 데이터는 정지 영상이나 일정한 속도로 가변되는 동영상일 수 있고, 동영상의 경우에도 스포츠 영상이나 영화, 게임 영상과 같이 다양한 유형의 영상에 해당할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치는 사용자의 입력이나 동작 상태에 따라 다양한 구동 모드로 전환될 수 있다.
한편, 디스플레이 장치는 입력되는 영상 데이터의 종류 또는 구동 모드에 따라 구동 주파수를 변경할 수 있는데, 저속의 구동 주파수로 동작하는 과정에서 발광 소자의 전압 변동으로 인해 블랙 뜸과 같은 영상 품질의 저하가 발생하는 문제가 있다.
이에, 본 명세서의 발명자들은 저속의 구동 주파수로 동작하는 과정에서 발생하는 영상 품질의 불량을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치, 디스플레이 패널 및 디스플레이 구동 방법을 발명하였다.
본 명세서의 실시예들은 저속 구동 주파수로 동작하는 구간에서 발광 소자의 전압을 안정하게 유지함으로써 블랙 뜸과 같은 영상 품질의 불량을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치, 디스플레이 패널 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 명세서의 실시예들은 저속 구동 주파수로 동작하는 구간에서 발광 신호가 인가되는 타이밍 제어를 통해, 블랙 뜸과 같은 영상 품질의 불량을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치, 디스플레이 패널 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
이하에서 설명하게 될 본 명세서의 실시예들에 따른 해결 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 발광 소자, 구동 전압을 이용하여 상기 발광 소자에 구동 전류를 제공하는 구동 트랜지스터, 및 상기 구동 트랜지스터의 구동을 제어하는 복수의 스위칭 트랜지스터가 배치된 디스플레이 패널; 복수의 게이트 라인을 통해 상기 디스플레이 패널에 복수의 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동 회로; 복수의 발광 신호 라인을 통해 상기 디스플레이 패널에 복수의 발광 신호를 공급하는 발광 구동 회로; 상기 디스플레이 패널에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동 회로; 및 상기 디스플레이 패널이 저속의 구동 주파수로 동작하는 저속 모드에서, 상기 구동 트랜지스터에 바이어스 전압이 인가된 후, 제 1 발광 제어 구간에 상기 구동 트랜지스터에 상기 구동 전압이 인가되고, 제 2 발광 제어 구간에 상기 구동 트랜지스터를 통해 상기 발광 소자에 구동 전류가 인가되도록 제어하는 타이밍 컨트롤러를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 상기 복수의 스위칭 트랜지스터는 게이트 전극에 제 1 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극이 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 스토리 커패시터에 연결되며, 소스 전극이 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극과 연결되는 제 1 스위칭 트랜지스터; 게이트 전극에 제 2 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극에 데이터 전압이 인가되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 제 2 스위칭 트랜지스터; 게이트 전극에 제 1 발광 신호가 인가되고, 드레인 전극에 구동 전압이 인가되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 제 3 스위칭 트랜지스터; 게이트 전극에 제 2 발광 신호가 인가되고, 드레인 전극은 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극과 연결되며, 소스 전극은 상기 발광 소자의 애노드 전극과 연결되는 제 4 스위칭 트랜지스터; 게이트 전극에 제 3 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극에 상기 바이어스 전압이 공급되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극에 연결되는 제 5 스위칭 트랜지스터; 및 게이트 전극에 제 4 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극에 리셋 전압이 공급되며, 소스 전극은 상기 발광 소자의 애노드 전극과 연결되는 제 6 스위칭 트랜지스터를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 상기 제 1 발광 제어 구간은 상기 제 4 스위칭 트랜지스터가 턴-오프된 상태에서, 상기 제 1 발광 신호에 의하여 상기 제 3 스위칭 트랜지스터가 턴-온되는 구간에 해당한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 상기 제 1 발광 제어 구간은 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극의 전압이 상기 바이어스 전압 레벨에서 상기 구동 전압의 레벨로 감소하는 구간에 해당한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 상기 제 2 발광 제어 구간은 상기 제 3 스위칭 트랜지스터가 턴-온된 상태에서, 상기 제 2 발광 신호에 의하여 상기 제 4 스위칭 트랜지스터가 턴-온되는 구간에 해당한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 상기 제 2 발광 신호는 n(n은 자연수)번째 발광 신호 라인을 통해 n번째 제 4 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극에 인가되는 신호이고, 상기 제 1 발광 신호는 n-X(X는 자연수)번째 발광 신호 라인을 통해 n-X번째 제 4 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극에 인가되는 신호에 해당한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 상기 제 3 스캔 신호는 n(n은 자연수)번째 게이트 라인을 통해 n번째 제 5 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극에 인가되는 신호이고, 상기 제 4 스캔 신호는 n+1번째 게이트 라인을 통해 n+1번째 제 5 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극에 인가되는 신호에 해당한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 상기 바이어스 전압은 상기 구동 전압보다 높은 레벨로 인가된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 상기 저속 모드는 상기 발광 소자의 구동을 위한 데이터 전압이 인가되는 리프레시 프레임 구간; 및 상기 데이터 전압이 인가되지 않는 스킵 프레임 구간을 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 방법은 발광 소자, 구동 전압을 이용하여 상기 발광 소자에 구동 전류를 제공하는 구동 트랜지스터, 및 상기 구동 트랜지스터의 구동을 제어하는 복수의 스위칭 트랜지스터가 배치된 디스플레이 패널을 구동하는 방법에 있어서, 고속 구동 주파수의 제 1 모드에서 저속 구동 주파수의 제 2 모드로 전환하는 단계; 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극에 바이어스 전압을 인가하는 단계; 제 1 발광 제어 구간에, 제 1 발광 신호에 의하여 상기 구동 전압을 상기 구동 트랜지스터에 인가하는 단계; 상기 제 1 발광 제어 구간에, 상기 발광 소자의 애노드 전극에 리셋 전압을 인가하는 단계; 및 상기 제 1 발광 제어 구간보다 늦은 제 2 발광 제어 구간에, 제 2 발광 신호에 의하여 상기 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 단계를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널은 발광 소자; 구동 전압을 이용하여 상기 발광 소자에 구동 전류를 제공하는 구동 트랜지스터; 게이트 전극에 제 1 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극이 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 스토리 커패시터에 연결되며, 소스 전극이 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극과 연결되는 제 1 스위칭 트랜지스터; 게이트 전극에 제 2 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극에 데이터 전압이 인가되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 제 2 스위칭 트랜지스터; 게이트 전극에 제 1 발광 신호가 인가되고, 드레인 전극에 구동 전압이 인가되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 제 3 스위칭 트랜지스터; 게이트 전극에 제 2 발광 신호가 인가되고, 드레인 전극은 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극과 연결되며, 소스 전극은 상기 발광 소자의 애노드 전극과 연결되는 제 4 스위칭 트랜지스터; 게이트 전극에 제 3 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극에 상기 바이어스 전압이 공급되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극에 연결되는 제 5 스위칭 트랜지스터; 및 게이트 전극에 제 4 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극에 리셋 전압이 공급되며, 소스 전극은 상기 발광 소자의 애노드 전극과 연결되는 제 6 스위칭 트랜지스터를 포함하되, 저속의 구동 주파수로 동작하는 저속 모드에서, 상기 구동 트랜지스터에 바이어스 전압이 인가된 후, 제 1 발광 제어 구간에 상기 구동 트랜지스터에 상기 구동 전압이 인가되고, 제 2 발광 제어 구간에 상기 구동 트랜지스터를 통해 상기 발광 소자에 구동 전류가 인가된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널에서, 상기 제 1 발광 제어 구간은 상기 제 4 스위칭 트랜지스터가 턴-오프된 상태에서, 상기 제 1 발광 신호에 의하여 상기 제 3 스위칭 트랜지스터가 턴-온되는 구간이고, 상기 제 2 발광 제어 구간은 상기 제 3 스위칭 트랜지스터가 턴-온된 상태에서, 상기 제 2 발광 신호에 의하여 상기 제 4 스위칭 트랜지스터가 턴-온되는 구간이다.
본 명세서의 실시예들에 따르면, 저속의 구동 주파수로 동작하는 과정에서 발생하는 영상 품질의 불량을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치, 디스플레이 패널 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 저속 구동 주파수로 동작하는 구간에서 발광 소자의 전압을 안정하게 유지함으로써 블랙 뜸과 같은 영상 품질의 불량을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치, 디스플레이 패널 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 저속 구동 주파수로 동작하는 구간에서 발광 신호가 인가되는 타이밍 제어를 통해, 블랙 뜸과 같은 영상 품질의 불량을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치, 디스플레이 패널 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예들은 위에서 언급되지 않은 또 다른 효과를 발생시킬 수 있으며, 이는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 시스템 예시도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 게이트 구동 회로와 발광 구동 회로가 GIP 타입으로 구현된 디스플레이 패널을 예시로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 서브픽셀 회로를 예시로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 주파수 변동에 따른 구동 모드를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 저속의 구동 주파수로 구동되는 제 2 모드에서의 구동 타이밍을 예시로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 리프레시 프레임에서 제 1 바이어스 전압이 인가되는 바이어스 구간의 서브픽셀 동작을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 리프레시 프레임 내에서 구동 트랜지스터의 소스 전극을 고전위의 구동 전압의 레벨로 제어하기 위한 제 1 발광 제어 구간의 서브픽셀 동작을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 리프레시 프레임 내에서 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 제 2 발광 제어 구간의 서브픽셀 동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 제 1 발광 신호와 제 2 발광 신호의 레벨이 동시에 변환되는 경우에 있어서 발광 소자의 애노드 전극의 전압 변화를 나타낸 신호 파형도이다.
도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 제 1 발광 신호를 제 2 발광 신호보다 먼저 변환되는 경우에 있어서 발광 소자의 애노드 전극의 전압 변화를 나타낸 신호 파형도이다.
도 12는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 제 1 발광 신호와 제 2 발광 신호의 구동 타이밍에 따라 리셋 전압의 의한 휘도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 "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 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
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 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
신호의 흐름 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "A 노드에서 B 노드로 신호가 전달된다"는 경우에도, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않은 이상, A 노드에서 다른 노드를 경유하여 B 노드로 신호가 전달되는 경우를 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 다수의 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 연결되고, 다수의 서브픽셀(SP)이 매트릭스 형태로 배열된 디스플레이 패널(110), 다수의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 구동 회로(120), 다수의 발광 신호 라인(EL)을 구동하는 발광 구동 회로(122), 다수의 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동 회로(130), 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(140), 및 파워 관리 회로(Power Management IC, 150)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(110)은 다수의 게이트 라인(GL)을 통해 게이트 구동 회로(120)에서 전달되는 스캔 신호와 다수의 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 구동 회로(130)에서 전달되는 데이터 전압을 기반으로 영상을 표시한다.
액정 디스플레이의 경우, 디스플레이 패널(110)은 두 장의 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하며, TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 모드로도 동작될 수 있을 것이다. 반면, 유기 발광 디스플레이의 경우, 디스플레이 패널(110)은 전면 발광(Top Emission) 방식, 배면 발광(Bottom Emission) 방식 또는 양면 발광(Dual Emission) 방식 등으로 구현될 수 있을 것이다.
디스플레이 패널(110)은 다수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배열될 수 있으며, 각 픽셀은 서로 다른 컬러의 서브픽셀(SP), 예를 들어 화이트 서브픽셀, 레드 서브픽셀, 그린 서브픽셀, 및 블루 서브픽셀로 이루어지며, 각 서브픽셀(SP)은 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)에 의해 정의될 수 있다.
하나의 서브픽셀(SP)은 데이터 라인(DL)이 게이트 라인(GL)이 교차하는 영역에 형성되며, 서브픽셀(SP)의 구동을 위한 복수의 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT), 데이터 전압을 충전하는 유기 발광 다이오드와 같은 발광 소자, 발광 소자에 전기적으로 연결되어 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 디스플레이 장치(100)가 화이트(W), 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 4개 서브픽셀(SP)로 이루어지는 경우, 2,160 개의 게이트 라인(GL)과 4개의 서브픽셀(WRGB)에 각각 연결되는 3,840 개의 데이터 라인(DL)에 의해, 모두 3,840 X 4 = 15,360 개의 데이터 라인(DL)이 구비될 수 있으며, 이들 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차되는 지점에 각각 서브픽셀(SP)이 배치될 것이다.
게이트 구동 회로(120)는 타이밍 컨트롤러(140)에 의해 제어되는데, 디스플레이 패널(110)에 배치된 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 출력함으로써 다수의 서브픽셀(SP)에 대한 구동 타이밍을 제어한다.
2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 디스플레이 장치(100)에서, 2,160 개의 게이트 라인(GL)에 대하여 제 1 게이트 라인으로부터 제 2,160 게이트 라인까지 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 2,160상(2,160 phase) 구동이라 할 수 있다. 또는, 제 1 게이트 라인으로부터 제 4 게이트 라인까지 순차적으로 스캔 신호를 출력한 다음, 제 5 게이트 라인으로부터 제 8 게이트 라인까지 스캔 신호를 순차적으로 출력하는 경우와 같이, 4개의 게이트 라인(GL)을 단위로 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 4상 구동이라고 한다. 즉, N개의 게이트 라인(GL) 마다 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 N상 구동이라고 할 수 있다.
이 때, 게이트 구동 회로(120)는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(Gate Driving Integrated Circuit; GDIC)를 포함할 수 있으며, 구동 방식에 따라 디스플레이 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다. 또는, 게이트 구동 회로(120)가 디스플레이 패널(110)의 베젤(Bezel) 영역에 내장되어 GIP(Gate In Panel) 형태로 구현될 수도 있다.
여기에서는 디스플레이 패널(110)의 좌측에 게이트 구동 회로(120)가 위치하고, 디스플레이 패널(110)의 우측에 발광 구동 회로(122)가 위치하는 경우를 예로 들어 나타내었으며, 게이트 구동 회로(120)와 발광 구동 회로(122)는 같은 위치에 배치될 수도 있다.
발광 구동 회로(122)는 타이밍 컨트롤러(140)의 제어에 따라 발광 신호(EM)를 출력하고, 발광 신호 라인(EL)을 통해 디스플레이 패널(110)에 공급한다.
발광 구동 회로(122)는 시프트 레지스터(Shift Register)를 이용하여 발광 신호(EM)를 시프트 시킴으로써 발광 신호(EM)을 발광 신호 라인(EL)에 순차적으로 공급할 수 있다. 이 때, 발광 구동 회로(122)는 타이밍 컨트롤러(140)의 제어에 따라 영상 구동 기간 동안 발광 신호(EM)를 반복적으로 토글(toggle)하여 디스플레이 패널(110)을 일정한 듀티 비율(Duty Ratio), 예를 들어, 50%의 듀티 비율로 구동할 수 있다.
이 때, 발광 구동 회로(122)는 하나 이상의 발광 제어 회로(Emission Control Circuit; ECC)를 포함할 수 있으며, 구동 방식에 따라 디스플레이 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다. 발광 구동 회로(122)는 GIP(Gate In Panel) 공정에 의해서 게이트 구동 회로(120)와 함께 디스플레이 패널(110)의 기판에 직접 형성될 수도 있다.
1 프레임 기간은 각 서브픽셀(SP)에 데이터 전압이 인가되어 기록되는 기록 구간과, 기록 구간 이후에 발광 신호(EM)에 따라 미리 설정된 듀티 비율로 서브픽셀(SP)이 발광하는 발광 구간으로 구분할 수 있다. 일반적으로 발광 신호(EM)는 발광 구간 동안 50% 이하의 듀티 비율로 서브픽셀(SP)을 발광시킨다. 기록 구간은 대략 1 수평 기간(1H)에 불과하므로 1 프레임 기간의 대부분이 발광 구간에 해당한다.
서브픽셀(SP)은 기록 구간 동안 데이터 전압을 스토리지 커패시터에 충전하고, 서브픽셀(SP)은 발광 신호(EM)에 따라 점등과 소등을 반복한다. 즉, 서브픽셀(SP)은 1 프레임 기간 내에서 점등과 소등을 반복함으로써, 50% 이하의 듀티 비율로 발광하여 온/오프(On/Off)를 반복한다.
이와 같이, 서브픽셀(SP)은 스토리지 커패시터에 충전된 전압에 의해 소등 후 발광을 함으로써, 기록 구간 이후의 발광 구간 동안 추가적인 데이터 전압을 공급받지 않고도 50% 이하의 듀티 비율로 1 프레임 기간 동안 동일한 휘도로 데이터를 표시할 수 있다.
데이터 구동 회로(130)는 타이밍 컨트롤러(140)로부터 영상 데이터(DATA)를 수신하고, 수신된 영상 데이터(DATA)를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환한다. 그런 다음, 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호가 인가되는 타이밍에 맞춰 데이터 전압을 각각의 데이터 라인(DL)으로 출력하며, 발광 신호(EM)가 인가되는 타이밍에 맞춰 데이터 라인(DL)에 연결된 각 서브픽셀(SP)이 데이터 전압에 해당하는 밝기의 발광 신호를 디스플레이 한다.
마찬가지로, 데이터 구동 회로(130)는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(Source Driving Integrated Circuit; SDIC)를 포함할 수 있으며, 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 TAB (Tape Automated Bonding) 방식 또는 COG (Chip On Glass) 방식으로 디스플레이 패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나 디스플레이 패널(110) 상에 직접 배치될 수 있다.
경우에 따라서, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 디스플레이 패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 COF (Chip On Film) 방식으로 구현될 수 있으며, 이 경우에, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 회로 필름 상에 실장 되어, 회로 필름을 통해 디스플레이 패널(110)의 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120), 발광 구동 회로(122), 데이터 구동 회로(130)에 여러 가지 제어 신호를 공급하며, 게이트 구동 회로(120), 발광 구동 회로(122) 및 데이터 구동 회로(130)의 동작을 제어한다. 즉, 타이밍 컨트롤러(140)는 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 게이트 구동 회로(120)의 스캔 신호와 발광 구동 회로(122)의 발광 신호(EM) 출력을 제어하고, 다른 한편으로는 외부에서 수신한 영상 데이터(DATA)를 데이터 구동 회로(130)에 전달한다.
이 때, 타이밍 컨트롤러(140)는 영상 데이터(DATA)와 함께 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable; DE), 메인 클럭(MCLK) 등을 포함하는 여러 가지 타이밍 신호를 외부의 호스트 시스템(200)으로부터 수신한다.
호스트 시스템(200)은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 모바일 기기, 웨어러블 기기 중 어느 하나일 수 있다.
이에 따라, 타이밍 컨트롤러(140)는 호스트 시스템(200)으로부터 수신한 여러 가지 타이밍 신호를 이용하여 제어 신호를 생성하고, 이를 게이트 구동 회로(120), 발광 구동 회로(122) 및 데이터 구동 회로(130)로 전달한다.
예를 들어, 타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)를 제어하기 위해서, 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP), 게이트 클럭(Gate Clock; GCLK), 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable; GOE) 등을 포함하는 여러 가지 게이트 제어 신호를 출력한다. 여기에서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동 회로(120)를 구성하는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)가 동작을 시작하는 타이밍을 제어한다. 또한, 게이트 클럭(GCLK)은 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호의 시프트 타이밍을 제어한다. 또한, 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)의 타이밍 정보를 지정한다.
또한, 타이밍 컨트롤러(140)는 발광 구동 회로(122)를 제어하기 위해서, 발광 스타트 펄스(Emission Start Pulse; ESP), 발광 클럭(Emission Clock; ECLK), 발광 출력 인에이블 신호(Emission Output Enable; EOE) 등을 포함하는 여러 가지 발광 신호를 출력한다. 여기에서, 발광 스타트 펄스(ESP)는 발광 구동 회로(122)를 구성하는 하나 이상의 발광 제어 회로(ECC)가 동작을 시작하는 타이밍을 제어한다. 또한, 발광 클럭(ECLK)은 하나 이상의 발광 제어 회로(ECC)에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 발광 신호의 시프트 타이밍을 제어한다. 또한, 발광 출력 인에이블 신호(EOE)는 하나 이상의 발광 제어 회로(ECC)의 타이밍 정보를 지정한다.
또한, 타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(130)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock; SCLK), 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable; SOE) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호를 출력한다. 여기에서, 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동 회로(130)를 구성하는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 데이터 샘플링을 시작하는 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SCLK)은 소스 구동 집적 회로(SDIC)에서 데이터를 샘플링하는 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 구동 회로(130)의 출력 타이밍을 제어한다.
이러한 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110), 게이트 구동 회로(120), 발광 구동 회로(122), 데이터 구동 회로(130) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나, 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 파워 관리 회로(150)를 포함할 수 있다.
파워 관리 회로(150)는 호스트 시스템(200)으로부터 공급되는 직류 입력 전압(Vin)을 조정하여 디스플레이 패널(100), 게이트 구동 회로(120), 발광 구동 회로(122) 및 데이터 구동 회로(130)의 구동에 필요한 전원을 발생한다.
한편, 서브픽셀(SP)은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차되는 지점에 위치하며, 각각의 서브픽셀(SP)에는 발광 소자가 배치될 수 있다. 예를 들어, 유기 발광 디스플레이 장치는 각각의 서브픽셀(SP)에 유기 발광 다이오드와 같은 발광 소자를 포함하며, 데이터 전압에 따라 발광 소자에 흐르는 전류를 제어함으로써 영상을 표시할 수 있다.
이러한 디스플레이 장치(100)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display), 유기 발광 디스플레이(Organic Light Emitting Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 등 다양한 타입의 장치일 수 있다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 시스템 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 데이터 구동 회로(130)에 포함된 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 다양한 방식들(TAB, COG, COF 등) 중에서 COF (Chip On Film) 방식으로 구현되고, 게이트 구동 회로(120)와 발광 구동 회로(122)가 다양한 방식들(TAB, COG, COF, GIP 등) 중에서 GIP (Gate In Panel) 형태로 구현된 경우를 나타낸 것이다.
게이트 구동 회로(120)가 GIP 형태로 구현되는 경우, 게이트 구동 회로(120)에 포함된 복수의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)는 디스플레이 패널(110)의 베젤 영역에 직접 형성될 수 있다. 이 때, 게이트 구동 집적 회로(GDIC)는 베젤 영역에 배치된 게이트 구동 관련 신호 배선을 통해, 스캔 신호의 생성에 필요한 각종 신호(클럭 신호, 게이트 하이 신호, 게이트 로우 신호 등)를 공급받을 수 있다.
또한, 발광 구동 회로(122)가 GIP 형태로 구현되는 경우, 발광 구동 회로(122)에 포함된 복수의 발광 제어 회로(ECC)는 디스플레이 패널(110)의 베젤 영역에 직접 형성될 수 있다. 이 때, 발광 제어 회로(ECC)는 베젤 영역에 배치된 발광 구동 관련 신호 배선을 통해, 발광 신호의 생성에 필요한 각종 신호(클럭 신호, 발광 구동 신호 등)를 공급받을 수 있다.
마찬가지로, 데이터 구동 회로(130)에 포함된 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 각각 소스 필름(SF) 상에 실장될 수 있으며, 소스 필름(SF)의 일측은 디스플레이 패널(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 소스 필름(SF)의 상부에는 소스 구동 집적 회로(SDIC)와 디스플레이 패널(110)을 전기적으로 연결하기 위한 배선들이 배치될 수 있다.
이러한 디스플레이 장치(100)는 복수의 소스 구동 집적 회로(SDIC)와 다른 장치들 간의 회로적인 연결을 위해서, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(Source Printed Circuit Board; SPCB)과, 제어 부품들 및 각종 전기 장치들을 실장하기 위한 컨트롤 인쇄 회로 기판(Control Printed Circuit Board; CPCB)을 포함할 수 있다.
이 때, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)에는 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 실장된 소스 필름(SF)의 타측이 연결될 수 있다. 즉, 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 실장된 소스 필름(SF)은 일측이 디스플레이 패널(110)과 전기적으로 연결되고, 타측이 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 전기적으로 연결될 수 있다.
컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)에는 타이밍 컨트롤러(140)와 파워 관리 집적 회로(Power Management IC; PMIC, 150)가 실장될 수 있다. 타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(130), 게이트 구동 회로(120) 및 발광 구동 회로(122)의 동작을 제어할 수 있다. 파워 관리 집적 회로(150)는 디스플레이 패널(110), 데이터 구동 회로(130), 게이트 구동 회로(120) 및 발광 구동 회로(122) 등으로 구동 전압이나 전류를 공급할 수도 있고, 공급되는 전압이나 전류를 제어할 수 있다.
적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)은 적어도 하나의 연결 부재를 통해 회로적으로 연결될 수 있으며, 연결 부재는 예를 들어, 플렉서블 인쇄 회로(Flexible Printed Circuit; FPC), 플렉서블 플랫 케이블(Flexible Flat Cable; FFC) 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)은 하나의 인쇄 회로 기판으로 통합되어 구현될 수도 있다.
디스플레이 장치(100)는 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)과 전기적으로 연결된 세트 보드(Set Board, 170)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 세트 보드(170)는 파워 보드(Power Board)라고 할 수도 있다. 이러한 세트 보드(170)에는 디스플레이 장치(100)의 전체 파워를 관리하는 메인 파워 관리 회로(Main Power Management Circuit; M-PMC, 160)가 존재할 수 있다. 메인 파워 관리 회로(160)는 파워 관리 집적 회로(150)와 연동될 수 있다.
위와 같은 구성으로 이루어진 디스플레이 장치(100)의 경우, 구동 전압은 세트 보드(170)에서 발생되어 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB) 내의 파워 관리 집적 회로(150)로 전달된다. 파워 관리 집적 회로(150)는 디스플레이 구동 또는 특성값 센싱에 필요한 구동 전압을 플렉서블 인쇄 회로(FPC), 또는 플렉서블 플랫 케이블(FFC)을 통해 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)으로 전달한다. 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)으로 전달된 구동 전압은 소스 구동 집적 회로(SDIC)를 통해 디스플레이 패널(110) 내의 특정 서브픽셀(SP)을 발광하거나 센싱하기 위해 공급된다.
이 때, 디스플레이 장치(100) 내의 디스플레이 패널(110)에 배열된 각 서브픽셀(SP)은 발광 소자와, 이를 구동하기 위한 구동 트랜지스터 등의 회로 소자로 구성될 수 있다.
각 서브픽셀(SP)을 구성하는 회로 소자의 종류 및 개수는, 제공 기능 및 설계 방식 등에 따라 다양하게 정해질 수 있다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 게이트 구동 회로와 발광 구동 회로가 GIP 타입으로 구현된 디스플레이 패널을 예시로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 영상을 표시하기 위한 액티브 영역(A/A)에 n개의 게이트 라인(GL1-GLn, n은 자연수)과 n개의 발광 신호 라인(EL1-ELn, n은 자연수)이 배치될 수 있다.
여기에서 액티브 영역(A/A)은 해당하는 색상의 빛을 발광하기 위한 복수의 서브픽셀(SP), 예를 들어 화이트 서브픽셀, 레드 서브픽셀, 그린 서브픽셀, 및 블루 서브픽셀이 배치되어 영상을 표시하는 영역이다. 또한, 액티브 영역(A/A)의 일부 위치에는 스캔 신호(SCAN) 또는 데이터 전압(Vdata)이 인가되지 않아서 빛을 발광하지는 않지만 서브픽셀(SP)과 유사한 부하를 가지는 복수의 더미 픽셀이 위치할 수 있다.
본 명세서의 실시예들에서는 해당하는 색상의 빛을 발광하는 복수의 서브픽셀 영역과 빛을 발광하지 않는 더미 픽셀이 배치되는 영역을 포함하여 액티브 영역(A/A)으로 지칭한다. 또는, 해당하는 색상의 빛을 발광하는 복수의 서브픽셀 영역과 빛을 발광하지 않는 더미 픽셀이 배치되는 영역을 포함하여 픽셀 어레이로 지칭할 수도 있을 것이다.
게이트 구동 회로(120)는 액티브 영역(A/A)의 일측에서 픽셀이 형성되지 않는 베젤 영역(Bezel)에 내장되어 배치되며, n개의 게이트 라인(GL1-GLn)에 대응되는 n개의 소스 구동 집적 회로(SDIC1-SDICn)를 포함할 수 있다.
따라서, n개의 소스 구동 집적 회로(SDIC1-SDICn)는 n개의 게이트 라인(GL1-GLn)으로 스캔 신호(SCAN)를 출력할 수 있다.
또한, 발광 구동 회로(122)는 액티브 영역(A/A)의 타측에서 픽셀이 형성되지 않는 베젤 영역(Bezel)에 내장되어 배치되며, n개의 발광 신호 라인(EL1-ELn)에 대응되는 n개의 발광 제어 회로(ECC1-ECCn)를 포함할 수 있다.
따라서, n개의 발광 제어 회로(ECC1-ECCn)는 n개의 발광 신호 라인(EL1-ELn)으로 발광 신호(EM)를 출력할 수 있다.
이와 같이, 게이트 구동 회로(120)와 발광 구동 회로(122)를 GIP 타입으로 구현하는 경우, 게이트 구동 기능이나 발광 구동 기능을 갖는 별도의 집적 회로를 제작하고, 이를 디스플레이 패널(110)에 본딩할 필요가 없으므로, 집적 회로의 수를 줄여주고 집적 회로를 디스플레이 패널(110)에 연결하는 공정을 생략할 수 있다. 또한, 디스플레이 패널(110)에서 집적 회로를 본딩하는 베젤 영역(Bezel)의 크기를 줄일 수 있다.
이와 달리, n개의 소스 구동 집적 회로(SDIC1-SDICn)와 n개의 발광 제어 회로(ECC1-ECCn)가 일측의 베젤 영역(Bezel)에 함께 배치될 수도 있을 것이다.
액티브 영역(A/A)의 일측에서 픽셀이 형성되지 않는 베젤 영역(Bezel)에는 스캔 신호(SCAN)의 생성 및 출력에 필요한 게이트 클럭(GCLK)을 게이트 구동 회로(120)에 전달하기 위한 복수의 클럭 라인(CL)이 배치될 수 있다.
또한, 액티브 영역(A/A)의 타측에서 픽셀이 형성되지 않는 베젤 영역(Bezel)에는 발광 신호(EM)의 생성 및 출력에 필요한 발광 클럭(ECLK)을 발광 구동 회로(122)에 전달하기 위한 복수의 발광 클럭 라인(ECL)이 배치될 수 있다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 서브픽셀 회로를 예시로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 서브픽셀(SP)은 제 1 내지 제 6 스위칭 트랜지스터(T1 - T6), 구동 트랜지스터(DRT), 스토리지 커패시터(Cst), 및 발광 소자(ED)를 포함한다.
여기에서는 제 2 발광 신호(EM[n])에 의해 발광 소자(ED)가 발광하는 n번째 서브픽셀(SP)로 가정하고 설명한다.
이 때, 발광 소자(ED)는 일 예로, 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode) 등과 같이 스스로 빛을 낼 수 있는 자발광 소자일 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 서브픽셀(SP)에서, 제 2 내지 제 6 스위칭 트랜지스터(T2-T6) 및 구동 트랜지스터(DRT)는 P형 트랜지스터일 수 있다. 또한, 제 1 스위칭 트랜지스터(T1)는 N형 트랜지스터일 수 있다.
P형 트랜지스터는 N형 트랜지스터에 비해 비교적 신뢰성이 높다. P형 트랜지스터의 경우, 드레인 전극이 고전위의 구동 전압(VDDEL)에 전기적으로 연결되기 때문에 발광 소자(ED)에 흐르는 전류가 스토리지 커패시터(Cst)에 의해 흔들리지 않는다는 장점이 있다. 따라서 전류를 안정적으로 공급하기 쉽다.
예를 들어, 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)와 제 6 스위칭 트랜지스터(T6)는 발광 소자(ED)의 애노드 전극과 연결될 수 있다. 이 때, 발광 소자(ED)에 연결된 스위칭 트랜지스터(T4, T6)가 포화(Saturation) 영역에서 동작할 경우 발광 소자(ED)의 전류 및 문턱 전압의 변화에 상관없이 일정한 전류를 흘려줄 수 있으므로 신뢰성이 비교적 높다.
이러한 서브픽셀(SP) 구조에서, N형 트랜지스터(T1)는 반도체성 산화물을 이용하여 형성되는 산화물 트랜지스터(예를 들어, 인듐, 갈륨, 아연 산화물 또는 IGZO와 같은 반도체성 산화물로부터 형성된 채널을 갖는 트랜지스터)로 이루어질 수 있고, 그 밖의 P형 트랜지스터(DRT, T2-T6)는 실리콘과 같은 반도체로부터 형성된 실리콘 트랜지스터(예를 들어, LTPS 또는 저온 폴리 실리콘으로 지칭되는 저온 프로세스를 이용하여 형성된 폴리 실리콘 채널을 갖는 트랜지스터)일 수 있다.
산화물 트랜지스터는 실리콘 트랜지스터보다 상대적으로 누설 전류가 낮은 특징을 가지므로, 산화물 트랜지스터를 이용하여 트랜지스터를 구현하는 경우, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 전극으로부터 전류가 누설되는 것을 방지함으로써 플리커와 같은 영상 품질의 불량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, N형 트랜지스터에 해당하는 제 1 스위칭 트랜지스터(T1)를 제외한 나머지 P형 트랜지스터(DRT, T2-T6)는 저온 폴리 실리콘으로 이루어질 수 있다.
제 1 스위칭 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 제 1 스캔 신호(SCAN1)를 공급받는다. 제 1 스위칭 트랜지스터(T1)의 드레인 전극은 제 2 노드(N2)를 통해 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 전극과 연결된다. 제 1 스위칭 트랜지스터(T1)의 소스 전극은 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 연결된다.
제 1 스위칭 트랜지스터(T1)는 제 1 스캔 신호(SCAN1)에 의해 턴-온 되어, 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 고전위의 구동 전압(VDDEL)을 통해 구동 트랜지스터(DRT)의 동작을 제어한다. 고전위의 구동 전압(VDDEL)은 2V 내지 3V의 값을 가질 수 있으며, 바이어스 전압(VOBS) 보다 낮은 레벨일 수 있다.
제 1 스위칭 트랜지스터(T1)는 산화물 트랜지스터를 구성하기 위해, N형 MOS 트랜지스터로 이루어질 수 있다. N형 MOS 트랜지스터는 정공이 아닌 전자를 캐리어로 사용하기 때문에, P형 MOS 트랜지스터에 비해 이동도가 빠르므로 스위칭 속도도 빠를 수 있다.
제 2 스위칭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 제 2 스캔 신호(SCAN2)를 공급받는다. 제 2 스위칭 트랜지스터(T2)의 드레인 전극은 데이터 전압(Vdata)을 공급받을 수 있다. 제 2 스위칭 트랜지스터(T2)의 소스 전극은 제 1 노드(N1)를 통해 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 전극과 연결된다.
제 2 스위칭 트랜지스터(T2)는 제 2 스캔 신호(SCAN2)에 의해 턴-온되어, 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 전극에 공급한다.
제 3 스위칭 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 제 2 발광 신호(EM[n])보다 X 라인이 앞선 제 1 발광 신호(EM[n-X])를 공급받는다. 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)의 드레인 전극은 고전위의 구동 전압(VDDEL)을 공급받는다. 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)의 소스 전극은 제 1 노드(N1)를 통해 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 전극과 연결된다.
제 3 스위칭 트랜지스터(T3)는 제 1 발광 신호(EM[n-X])에 의해 턴-온 되어, 고전위의 구동 전압(VDDEL)을 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 전극에 공급한다.
제 4 스위칭 트랜지스터(T4)의 게이트 전극은 제 2 발광 신호(EM[n])를 공급받는다. 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)의 드레인 전극은 제 3 노드(N3)를 통해 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 연결된다. 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)의 소스 전극은 제 4 노드(N4)를 통해 발광 소자(ED)의 애노드 전극과 연결된다.
제 4 스위칭 트랜지스터(T4)는 제 2 발광 신호(EM[n])에 의해 턴-온 되어, 발광 소자(ED)의 애노드 전극에 구동 전류를 공급한다.
이 때, 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)는 제 1 발광 신호(EM[n-X])에 의해 턴-온되고, 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)는 제 2 발광 신호(EM[n])에 의해 턴-온되므로, 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)는 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)보다 일정 시간만큼 먼저 턴-온될 것이다.
제 5 스위칭 트랜지스터(T5)의 게이트 전극은 제 3 스캔 신호(SCAN3)를 공급받는다.
제 5 스위칭 트랜지스터(T5)의 드레인 전극은 바이어스 전압(VOBS)을 공급받는다. 바이어스 전압(VOBS)은 5.5V 에서 7V 사이의 값을 가질 수 있으며, 고전위의 구동 전압(VDDEL) 보다 높은 레벨이 될 수 있다. 제 5 스위칭 트랜지스터(T5)의 소스 전극은 제 3 노드(N3)를 통해 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 연결된다.
제 5 스위칭 트랜지스터(T5)는 제 3 스캔 신호(SCAN3)에 의해 턴-온 되어, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 바이어스 전압(VOBS)을 공급한다.
제 6 스위칭 트랜지스터(T6)의 게이트 전극은 제 4 스캔 신호(SCAN4)를 공급받는다.
여기에서, 제 4 스캔 신호(SCAN4)는 다른 위치의 서브픽셀(SP)에 공급되는 제 3 스캔 신호(SCAN3)일 수 있다. 예를 들어, 제 3 스캔 신호(SCAN3)가 n번째 게이트 라인(GL)에 인가되는 경우, 제 4 스캔 신호(SCAN4)는 n+1 번째 게이트 라인(GL)에 인가되는 제 3 스캔 신호(SCAN3)일 수 있다. 즉, 제 4 스캔 신호(SCAN4)는 디스플레이 패널(110)이 구동되는 위상에 따라 게이트 라인(GL)을 달리하는 제 3 스캔 신호(SCAN3)를 이용할 수 있다.
제 6 스위칭 트랜지스터(T6)의 드레인 전극은 리셋 전압(VAR)을 공급받는다. 제 6 스위칭 트랜지스터(T6)의 소스 전극은 제 4 노드(N4)를 통해 발광 소자(ED)의 애노드 전극과 연결된다.
제 6 스위칭 트랜지스터(T6)는 제 4 스캔 신호(SCAN4)에 의해 턴-온 되어, 발광 소자(ED)의 애노드 전극에 리셋 전압(VAR)을 공급한다.
구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 전극은 제 1 스위칭 트랜지스터(T1)의 드레인 전극에 연결되어 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 전극은 제 2 스위칭 트랜지스터(T2)의 소스 전극에 연결되어 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극은 제 1 스위칭 트랜지스터(T1)의 소스 전극에 연결되어 있다.
구동 트랜지스터(DRT)는 제 1 스위칭 트랜지스터(T1)의 소스 전극과 드레인 전극의 전압 차이에 의해 턴-온 되며, 이에 따라 발광 소자(ED)로 구동 전류가 인가된다.
스토리지 커패시터(Cst)의 일 측은 고전위의 구동 전압(VDDEL)이 인가되며, 타 측은 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 전극과 연결되어 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 전극의 전압을 저장한다.
발광 소자(ED)의 애노드 전극은 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)의 소스 전극 및 제 6 스위칭 트랜지스터(T6)의 소스 전극과 연결되어 있다. 발광 소자(ED)의 캐소드 전극은 저전위의 기저 전압(VSSEL)이 인가된다.
발광 소자(ED)는 구동 트랜지스터(DRT)에 의해 흐르는 구동 전류에 의해 소정의 밝기로 발광한다.
이 때, 리셋 전압(VAR)은 발광 소자(ED)의 애노드 전극을 리셋시키기 위해서 공급된다.
발광 소자(ED)의 애노드 전극과 구동 트랜지스터(DRT)의 사이에 위치하는 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)가 제 2 발광 신호(EM[n])에 의해 턴-오프된 상태에서 발광 소자(ED)의 애노드 전극에 리셋 전압(VAR)을 공급하는 경우, 발광 소자(ED)의 애노드 전극은 리셋될 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)의 구동 동작과 발광 소자(ED)의 애노드 전극을 리셋시키는 동작이 별도로 수행될 수 있도록, 구동 트랜지스터(DRT)를 구동하거나 바이어스 전압(VOBS)을 인가하기 위한 제 3 스캔 신호(SCAN3)와 발광 소자(ED)의 애노드 전극으로 리셋 전압(VAR)의 공급을 제어하기 위한 제 4 스캔 신호(SCAN4)는 서로 다른 위상을 가질 수 있다.
이 때, 바이어스 전압(VOBS) 및 리셋 전압(VAR)을 공급하는 스위칭 트랜지스터(T5, T6)를 턴-온 시킬 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 발광 소자(ED)의 애노드 전극을 연결하는 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)를 턴-오프시킴으로써 구동 트랜지스터(DRT)의 구동 전류가 발광 소자(ED)의 애노드 전극에 흐르지 않도록 차단하고, 애노드 전극에 리셋 전압(VAR) 이외의 다른 전압에 의한 영향이 없도록 서브픽셀(SP)을 구성할 수 있다.
이와 같이, 7개의 트랜지스터(DRT, T1, T2, T3, T4, T5, T6)와 1개의 커패시터(Cst)로 이루어지는 서브픽셀(SP)을 7T1C 구조라고 할 수 있다.
여기에서는 다양한 구조의 서브픽셀(SP) 회로 중에서 7T1C 구조를 예시로 나타내었으며, 서브픽셀(SP)을 구성하는 트랜지스터와 커패시터의 구조 및 개수는 다양하게 변경될 수 있을 것이다. 한편, 복수의 서브픽셀(SP) 각각이 동일한 구조로 되어 있을 수도 있고, 복수의 서브픽셀(SP) 중 일부는 다른 구조로 되어 있을 수도 있다.
이러한 서브픽셀(SP) 구조에서, 고전위의 구동 전압(VDDEL)을 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 전극에 공급하기 위하여 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)를 제어하는 제 1 발광 신호(EM[n-X])와 발광 소자(ED)의 애노드 전극에 구동 전류를 공급하기 위하여 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)를 제어하는 제 2 발광 신호(EM[n])의 턴-온 시점을 달리함으로써, 저속 구동 주파수로 동작하는 구간에서 블랙 뜸과 같은 영상 품질의 불량을 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 주파수 변동에 따른 구동 모드를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 고속의 제 1 주파수로 영상이 변하면서 디스플레이 되는 제 1 모드(Mode 1)와, 저속의 제 2 주파수로 정지 영상이나 저속의 영상이 디스플레이 되는 제 2 모드(Mode 2)로 구분될 수 있다.
예를 들어, 제 1 모드(Mode 1)는 제 1 주파수에 해당하는 120Hz의 주파수에서 영상 데이터가 풀 컬러로 디스플레이 패널(110)에 표시될 수 있다. 디스플레이 장치(100)가 제 1 모드(Mode 1)로 동작되는 동안, 디스플레이 패널(110)의 서브픽셀(SP)은 120 프레임마다 타이밍 컨트롤러(140)로부터 전달되는 영상 데이터(DATA)를 표시한다.
이와 같이, 디스플레이 패널(110)에 영상이 고속의 구동 주파수로 계속적으로 표시되는 구간을 리프레시 프레임(Refresh frame)이라고 할 수 있다. 예를 들어, 구동 주파수가 120Hz인 경우, 제 1 모드(Mode 1)에서 1초 동안의 120 프레임은 모두 영상 데이터가 표시되는 리프레시 프레임이 될 것이다.
한편, 정지 영상이나 저속의 영상이 디스플레이 되는 제 2 모드(Mode 2)로 동작하는 경우, 디스플레이 장치(100)는 제 2 모드(Mode 2)의 초기 구간 동안에 지정된 영상을 디스플레이 패널(110)에 표시하고, 나머지 시간 동안에는 디스플레이 패널(110)에 영상을 출력하지 않을 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 장치(100)는 제 2 모드(Mode 2)로 진입하는 경우에 120Hz의 제 1 주파수에서 1Hz의 제 2 주파수로 구동 주파수를 변경할 수 있다. 이 때, 1Hz의 주파수로 변경된 제 2 모드(Mode 2)에서는 제 1 모드(Mode 1)의 마지막 구간에 표시된 영상을 디스플레이 패널(110)에 표시한다.
예를 들어, 1Hz로 구동되는 제 2 모드(Mode 2)의 경우, 디스플레이 장치(100)는 제 1 모드(Mode 1) 구간의 마지막 프레임에 표시된 영상을 한 번 디스플레이 패널(110)에 표시하고, 나머지 시간 동안에는 영상을 출력하지 않을 수 있다.
이 경우, 서브픽셀(SP)은 제 2 모드(Mode 2)에서 영상을 한 번 표시하지만, 나머지 시간 동안에는 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 전압을 유지할 수 있다.
이와 같이, 디스플레이 패널(110)에 영상 데이터를 전달하지 않고, 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 전압을 유지하는 구간을 스킵 프레임(Skip frame)이라고 할 수 있다. 예를 들어, 구동 주파수가 120Hz인 경우, 제 2 모드(Mode 2)에서 첫 번째 프레임은 영상 데이터가 표시되는 리프레시 프레임이고, 나머지 프레임은 영상 데이터가 출력되지 않는 스킵 프레임이 될 것이다.
이와 같이, 저속 구동의 제 2 모드(Mode 2)에서 일정 구간(스킵 프레임) 동안 영상 데이터(DATA)를 표시하지 않음으로써, 소비 전력을 절감할 수 있게 된다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 저속의 구동 주파수로 구동되는 제 2 모드에서의 구동 타이밍을 예시로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 저속의 구동 주파수로 동작하는 제 2 모드(Mode 2)는 하나의 프레임 구간이 동기 신호(SYNC)에 맞춰 제 1 프레임 구간과 제 2 프레임 구간으로 구분될 수 있다.
제 1 프레임 구간은 영상 데이터(DATA)가 디스플레이 패널(110)에 표시되는 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간이고, 제 2 프레임 구간은 영상 데이터(DATA)가 디스플레이 패널(110)에 출력되지 않는 스킵 프레임(Skip frame) 구간일 수 있다.
리프레시 프레임(Refresh frame)에는 서브픽셀(SP)의 구동을 위한 데이터 전압(Vdata)과 안정화 전압(Vini), 리셋 전압(VAR)이 인가될 수 있다.
리프레시 프레임(Refresh frame)은 스토리지 커패시터(Cst) 및 구동 트랜지스터(DRT)에 충전되거나 잔존하는 전압을 초기화할 수 있다. 리프레시 프레임(Refresh frame)은 저속의 제 2 모드(Mode 2) 내에서 각각의 프레임(Frame)의 시작 구간에 일부 마련될 수 있다. 리프레시 프레임(Refresh frame)에서는 고속의 제 1 모드(Mode 1) 동안 서브픽셀(SP)에 저장된 데이터 전압(Vdata) 및 구동 전압의 영향을 제거할 수 있다.
리프레시 프레임(Refresh frame) 내에서 리프레시 동작이 완료된 이후에는 서브픽셀(SP)로 인가된 데이터 전압(Vdata)에 따라 발광 소자(ED)가 발광할 수 있다.
한편, 리프레시 프레임(Refresh frame) 내에서 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값(문턱 전압 또는 이동도)을 보상하는 샘플링 프로세스가 수행될 수 있다.
예를 들어, 제 1 스캔 신호(SCAN1)에 의해서 제 1 스위칭 트랜지스터(T1)가 턴-온되어 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 전극과 소스 전극이 전기적으로 접속되는 경우, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 전극과 소스 전극은 실질적으로 동등한 전위를 갖는다.
이 때, 제 2 스캔 신호(SCAN2)에 의해서 제 2 스위칭 트랜지스터(T2)가 턴-온되어 데이터 전압(Vdata)이 공급되면, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 전극과 소스 전극 사이의 전압 차이(Vgs)가 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압에 도달할 때까지 전류 패스를 형성하게 된다. 그에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 전극과 소스 전극의 전압은 충전된다.
즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 전극에 데이터 전압(Vdata)이 공급되는 경우, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 전극과 소스 전극의 전압은 데이터 전압과 문턱 전압의 차이 전압까지 상승한다. 이로 인해, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압이 보상될 수 있다.
이와 같이, 샘플링 프로세스에 의해서 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값에 대한 보상이 이루어지는 과정은 내부 보상에 해당할 수 있다.
한편, 구동 트랜지스터(DRT)에서 발생할 수 있는 히스테리시스 효과를 완화시키고 응답 특성을 개선하기 위해서, 리프레시 프레임(Refresh frame) 동안 바이어스 전압(VOBS)이 인가될 수 있다.
예를 들어, 구동 트랜지스터(DRT)는 게이트 전극에 피크 화이트 계조 전압(peak white grayscale voltage)이 인가되어 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 전극과 소스 전극 사이에 큰 전류가 흐르는 온 바이어스 상태가 될 수 있다.
반면 구동 트랜지스터(DRT)는 게이트 전극에 피크 블랙 계조 전압(peak black grayscale voltage)이 인가되어 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 전극과 소스 전극 사이에 거의 전류가 흐르지 않는 오프 바이오스 상태가 될 수 있다.
피크 화이트 계조 전압은 발광 소자(ED)가 피크 화이트 계조로 발광하기 위해 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 전극에 인가되는 전압을 의미하며, 피크 블랙 계조 전압은 발광 소자(ED)가 피크 블랙 계조로 발광하기 위해 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 전극에 인가되는 전압을 의미한다. 예를 들어, 계조값이 8 비트의 디지털 값으로 표현되는 경우, 피크 블랙 계조는 최소값인 "0"을 의미하고, 피크 화이트 계조는 최대값인 "255"를 의미할 수 있다.
이 때, P형의 구동 트랜지스터(DRT)에서 온 바이어스 상태와 오프 바이어스 상태의 스윕(sweep) 곡선은 동일하지 않기 때문에, 동일 계조에서 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 전극과 소스 전극 사이에 흐르는 전류에 차이가 나타날 수 있다.
이 때, 그레이 표현에서 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 전극과 소스 전극 사이의 전압 차에 의해, 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 전극과 소스 전극 사이에 흐르는 전류 특성이 온 바이어스 상태와 오프 바이어스 상태에서 차이가 발생하는 것을 히스테리시스(hysteresis) 현상이라 하며, 이는 잔상의 원인이 될 수 있다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 전극과 소스 전극을 흐르는 구동 전류의 차이는 발광 소자(ED)의 구동 특성을 안정화 시키지 못하고, 휘도 차이를 일으킬 수 있다.
특히, 디스플레이 장치(100)가 고속 구동 주파수인 제 1 모드(Mode 1)로 구동하다가 저속 구동 주파수인 제 2 모드(Mode 2)로 변경하는 경우, 히스테리시스(hysteresis) 현상에 기한 잔상이 쉽게 시인될 수 있다.
따라서, 디스플레이 장치(100)가 저속 구동 주파수인 제 2 모드(Mode 2)로 동작하는 경우에, 히스테리시스(hysteresis) 현상에 기한 잔상의 시인을 최소화하기 위해, 로우 로직 레벨(L)의 제 2 발광 신호(EM[n])에 의한 발광 구간이 시작되기 전에 구동 트랜지스터(DRT)를 온 바이어스 상태로 설정하는 바이어스 구간(OBS1, OBS2)이 진행될 수 있다.
바이어스 구간(OBS1, OBS2)은 리프레시 프레임(Refresh frame) 내에서 1회만 진행될 수도 있고, 2회 이상 진행될 수도 있다.
이를 위해서, 발광 구간이 시작되기 전에, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 제 1 바이어스 전압(VOBS1)을 인가함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)가 온 바이어스 상태로 설정될 수 있다.
예를 들어, 제 1 바이어스 전압(VOBS1)은 저속 구동 주파수로 동작하는 제 2 모드(Mode 2)의 리프레시 프레임(Refresh frame) 내에서, 발광 구간이 시작되기 전에 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 인가될 수 있다.
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 제 1 바이어스 전압(VOBS1)이 인가된 상태에서, 제 2 발광 신호(EM[n])가 로우 로직 레벨로 변환되는 경우에, 킥백(Kickback) 현상에 의해서 발광 소자(ED)의 애노드 전극에 해당하는 제 4 노드(N4)의 전압 레벨이 증가될 수 있다.
그 결과, 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 레벨이 발광 소자(ED)의 턴-온 레벨보다 상승하게 되어 블랙 뜸 현상이 나타나게 된다.
이러한 문제를 개선하기 위해서, 제 2 발광 신호(EM[n])가 로우 로직 레벨(L)로 변환하는 시점보다 앞서 일정한 시간 간격을 가지는 제 1 발광 제어 구간(P1) 동안 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)에 인가되는 제 1 발광 신호(EM[n-X])를 로우 로직 레벨(L)로 인가할 수 있다. 따라서, 제 1 발광 신호(EM[n-X])와 제 2 발광 신호(EM[n])는 제 1 발광 제어 구간(P1)의 시간 간격을 두고 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)와 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)가 순차적으로 턴-온된다.
즉, 제 2 발광 신호(EM[n])보다 먼저 제 1 발광 제어 구간(P1) 동안 제 1 발광 신호(EM[n-X])를 로우 로직 레벨(L)로 변환함으로써, 고전위의 구동 전압(VDDEL)을 통해 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극의 전압 레벨을 낮출 수 있다.
이 때, 제 1 발광 신호(EM[n-X])가 로우 로직 레벨(L)로 변환된 후 제 2 발광 신호(EM[n])가 로우 로직 레벨(L)로 변환되기까지의 제 1 발광 제어 구간(P1)은 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 레벨이 고전위의 구동 전압(VDDEL)에 도달되는 시간과 같거나 그 이하로 설정될 수 있다.
발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 레벨이 낮아진 상태에서 제 2 발광 제어 구간(P2)에 제 2 발광 신호(EM[n])가 로우 로직 레벨(L)로 변환된다.
제 2 발광 제어 구간(P2)에서 로우 로직 레벨(L)의 제 2 발광 신호(EM[n])에 의해서 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)가 턴-온되더라도 고전위의 구동 전압(VDDEL)에 의해서 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극의 전압 레벨이 낮아진 상태이기 때문에, 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 레벨이 상승하더라도 발광 소자(ED)의 턴-온 레벨을 넘지 않게 된다. 그 결과, 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 레벨이 발광 소자(ED)의 턴-온 레벨보다 높은 경우에 발생하는 블랙 뜸 현상을 개선할 수 있다.
스킵 프레임(Skip frame)은 각 프레임(Frame)의 데이터 전압(Vdata) 및 구동 전압을 충전하거나 설정하는 구간이다. 스킵 프레임(Skip frame)은 리프레시 프레임(Refresh frame)이 완료된 이후, 다음 리프레시 프레임(Refresh frame)이 시작하기 전까지 지속된다.
스킵 프레임(Skip frame)에서는 발광 소자(ED)의 애노드 전극을 리셋 전압(VAR)으로 리셋한다. 이 때, 스킵 프레임(Skip frame)에서는 저속 구동에 의하여 스킵 프레임(Skip frame)이 길어지면서 발생하는 플리커(Flicker)를 개선하기 위해서 발광 소자(ED)의 애노드 전극을 일정 전압으로 리셋시킬 수 있다.
구체적으로, 스킵 프레임(Skip frame)에서 데이터 전압(Vdata)은 로우 로직 레벨(L)을 유지한다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT)에서 발생할 수 있는 히스테리시스 효과를 완화시키고 응답 특성을 개선하기 위해서, 스킵 프레임(Skip frame) 동안 제 2 바이어스 전압(VOBS2)이 인가될 수 있다.
즉, 디스플레이 장치(100)가 저속 구동 주파수인 제 2 모드(Mode 2)로 동작하는 경우에, 히스테리시스(hysteresis) 현상에 기한 잔상의 시인을 최소화하기 위해, 스킵 프레임(Skip frame) 구간에서 로우 로직 레벨(L)의 발광 신호(EM)에 의한 발광 구간이 시작되기 전에 구동 트랜지스터(DRT)를 온 바이어스 상태로 설정하는 바이어스 구간(OBS3)이 진행될 수 있다.
이를 위해서, 발광 구간이 시작되기 전에, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 제 2 바이어스 전압(VOBS2)을 인가함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)가 온 바이어스 상태로 설정될 수 있다.
예를 들어, 제 2 바이어스 전압(VOBS2)은 저속 구동 주파수로 동작하는 제 2 모드(Mode 2)의 스킵 프레임(Skip frame) 내에서, 발광 구간이 시작되기 전에 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 인가될 수 있다.
제 1 스캔 신호(SCAN1)와 제 3 스캔 신호(SCAN3)는 스킵 프레임(Skip frame)에서 로우 로직 레벨(L)을 유지하고, 제 2 스캔 신호(SCAN2)와 제 4 스캔 신호(SCAN4)는 하이 로직 레벨(H)을 유지한다. 이에 따라, 스킵 프레임(Skip frame)에서는 데이터 전압(Vdata)이 공급되지 않는다. 또한, 제 1 및 제 4 스위칭 트랜지스터(T1, T4)는 스킵 프레임(Skip frame)에서 턴-오프된 상태를 유지한다.
제 3 스캔 신호(SCAN3)와 제 4 스캔 신호(SCAN4)는 스킵 프레임(Skip frame)의 일부에서 로우 로직 레벨(L)을 갖고, 나머지 구간에서는 하이 로직 레벨(H)을 유지할 수 있다.
제 3 스캔 신호(SCAN3)가 로우 로직 레벨(L)을 갖는 구간에서 제 5 스위칭 트랜지스터(T5)가 턴-온 되고, 제 4 스캔 신호(SCAN4)가 로우 로직 레벨(L)을 갖는 구간에서 제 6 스위칭 트랜지스터(T6)가 턴-온된다.
턴-온된 제 5 스위칭 트랜지스터(T5)는 스킵 프레임(Skip frame)에서 제 2 바이어스 전압(VOBS2)을 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 공급하고, 턴-온된 제 6 스위칭 트랜지스터(T6)는 리셋 전압(VAR)을 발광 소자(ED)의 애노드 전극에 공급한다.
제 2 발광 신호(EM[n])는 스킵 프레임(Skip frame)에서 대부분 하이 로직 레벨(H)을 유지한다. 제 2 발광 신호(EM[n])가 로우 로직 레벨(L)을 갖는 구간에서 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)가 턴-온 된다.
제 2 발광 신호(EM[n])가 스킵 프레임(Skip frame)에서 하이 로직 레벨(H)을 유지하는 동안, 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)는 턴-오프 된다. 이에 따라, 발광 소자(ED)의 애노드 전극을 리셋하는 동안에 구동 트랜지스터(DRT)의 전류를 차단할 수 있다.
마찬가지로, 스킵 프레임(Skip frame)에서도 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 레벨이 발광 소자(ED)의 턴-온 레벨보다 상승하게 되어 블랙 뜸 현상이 나타날 수 있다.
따라서, 스킵 프레임(Skip frame)에서도 제 2 발광 신호(EM[n])가 로우 로직 레벨(L)로 변환하는 시점보다 앞서 제 1 발광 제어 구간(P1) 동안 먼저 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)에 인가되는 제 1 발광 신호(EM[n-X])를 로우 로직 레벨(L)로 변환함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극의 전압 레벨을 고전위의 구동 전압(VDDEL) 수준으로 낮출 수 있다. 그 결과, 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 레벨이 발광 소자(ED)의 턴-온 레벨보다 높은 경우에 발생하는 블랙 뜸 현상을 개선할 수 있다.
리프레시 프레임에서 제 1 바이어스 전압(VOBS1)이 인가되는 바이어스 구간(OBS2)과, 제 1 발광 신호(EM[n-X])가 로우 로직 레벨(L)로 변환된 후 제 2 발광 신호(EM[n])가 로우 로직 레벨(L)로 변환되기까지의 제 1 발광 제어 구간(P1), 및 제 2 발광 신호(EM[n])가 로우 로직 레벨(L)로 변환된 이후의 제 2 발광 제어 구간(P2)에서 서브픽셀(SP)의 동작을 각각 살펴보면 다음과 같다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 리프레시 프레임에서 제 1 바이어스 전압이 인가되는 바이어스 구간의 서브픽셀 동작을 나타낸 도면이다.
여기에서는 리프레시 프레임에 2회의 바이어스 구간(OBS1, OBS2)이 진행되고, 두 번째 바이어스 구간(OBS2)을 나타내고 있다.
도 7을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)가 저속 구동 주파수인 제 2 모드(Mode 2)로 동작하는 경우에, 히스테리시스(hysteresis) 현상에 기한 잔상의 시인을 최소화하기 위해, 로우 로직 레벨(L)의 제 2 발광 신호(EM[n])에 의한 발광 구간이 시작되기 전에 구동 트랜지스터(DRT)를 온 바이어스 상태로 설정하기 위한 바이어스 구간(OBS2)이 진행될 수 있다.
바이어스 구간(OBS2)은 제 1 발광 신호(EM[n-X])와 제 2 발광 신호(EM[n])가 로우 로직 레벨(L)로 변환되기 이전에 진행되기 때문에, 제 1 발광 신호(EM[n-X])가 인가되는 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)와 제 2 발광 신호(EM[n])가 인가되는 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)는 턴-오프 상태로 유지된다.
또한, 제 1 스캔 신호(SCAN1)는 로우 로직 레벨로 인가되고, 제 2 스캔 신호(SCAN2)은 하이 로직 레벨로 인가되기 때문에, 제 1 스위칭 트랜지스터(T1)와 제 2 스위칭 트랜지스터(T2)는 턴-오프 상태로 유지된다.
이 때, 로우 로직 레벨의 제 3 스캔 신호(SCAN3)에 의해서 제 5 스위칭 트랜지스터(T5)가 턴-온되어, 제 1 바이어스 전압(VOBS1)이 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극으로 공급된다.
이와 같이, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 제 1 바이어스 전압(VOBS1)을 인가함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)가 온 바이어스 상태로 설정될 수 있다.
제 1 바이어스 전압(VOBS1)은 고전위의 구동 전압(VDDEL) 보다 높은 레벨을 가질 수 있다.
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 제 1 바이어스 전압(VOBS1)이 인가되는 바이어스 구간(OBS) 동안 로우 로직 레벨의 제 4 스캔 신호(SCAN)에 의해 제 6 스위칭 트랜지스터(T6)가 턴-온되어 발광 소자(ED)의 애노드 전극에는 리셋 전압(VAR)이 인가된다.
리셋 전압(VAR)은 -5V 내지 -6V의 값을 가질 수 있다.
바이어스 구간(OBS2) 동안 제 2 발광 신호(EM[n])은 하이 로직 레벨이기 때문에 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)는 턴-오프 상태를 유지하고, 제 1 바이어스 전압(VOBS1)이 인가되는 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 발광 소자(ED)의 애노드 전극은 전기적으로 절연된 상태가 된다.
따라서, 바이어스 구간(OBS2) 동안 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 발광 소자(ED)의 애노드 전극은 제 1 바이어스 전압(VOBS1)과 리셋 전압(VAR)의 차이(VOBS1-VAR)에 해당하는 전압차를 나타낸다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 리프레시 프레임 내에서 구동 트랜지스터의 소스 전극을 고전위의 구동 전압의 레벨로 제어하기 위한 제 1 발광 제어 구간의 서브픽셀 동작을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 저속 구동 주파수인 제 2 모드(Mode 2)로 동작하는 과정에서, 제 2 발광 신호(EM[n])가 로우 로직 레벨로 변환하는 시점보다 앞서 일정한 시간 간격을 가지는 제 1 발광 제어 구간(P1) 동안 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)에 인가되는 제 1 발광 신호(EM[n-X])를 로우 로직 레벨로 인가할 수 있다.
제 1 발광 제어 구간(P1)에서 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)가 제 1 발광 신호(EM[n-X])에 의해서 턴-온되기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극은 제 1 바이어스 전압(VOBS1)의 레벨에서 고전위의 구동 전압(VDDEL)의 레벨을 향해 낮아지게 된다. 즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극은 고전위의 구동 전압(VDDEL)에 접근하는 전압 레벨(VDDEL+a)을 나타내게 된다.
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극의 최종 전압 러벨은 제 1 발광 신호(EM[n-X])에 의해서 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)가 턴-온되는 제 1 발광 제어 구간(P1)의 시간 간격에 따라 결정될 수 있을 것이다.
제 1 발광 제어 구간(P1)의 시간 간격이 기준 시간 이상인 경우, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극의 최종 전압 러벨은 고전위의 구동 전압(VDDEL)의 레벨과 동일하게 될 수 있을 것이다.
즉, 제 2 발광 신호(EM[n])보다 먼저 제 1 발광 제어 구간(P1) 동안 제 1 발광 신호(EM[n-X])를 로우 로직 레벨(L)로 변환함으로써, 고전위의 구동 전압(VDDEL)을 통해 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극의 전압 레벨을 낮출 수 있다.
이 때, 제 1 발광 제어 구간(P1)의 일부 또는 전체 시간 동안 로우 로직 레벨의 제 4 스캔 신호(SCAN)에 의해 제 6 스위칭 트랜지스터(T6)가 턴-온되어 발광 소자(ED)의 애노드 전극은 리셋 전압(VAR)을 유지한다.
제 1 발광 제어 구간(P1) 동안 제 2 발광 신호(EM[n])은 하이 로직 레벨이기 때문에 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)는 턴-오프 상태를 유지하고, 고전위의 구동 전압(VDDEL)이 인가되는 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 발광 소자(ED)의 애노드 전극은 전기적으로 절연된 상태가 된다.
따라서, 제 1 발광 제어 구간(P1) 동안 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 발광 소자(ED)의 애노드 전극은 고전위의 구동 전압(VDDEL)에 접근하는 전압 레벨(VDDEL+a)과 리셋 전압(VAR)의 차이(VDDEL+a-VAR)에 해당하는 전압차를 나타내게 된다.
이 때, 고전위의 구동 전압(VDDEL)은 제 1 바이어스 전압(VOBS1) 보다 낮은 레벨을 가지기 때문에, 제 1 발광 제어 구간(P1)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 차이(VDDEL+a-VAR)는 바이어스 구간(OBS2)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 차이(VOBS1-VAR)보다 낮은 값을 가지게 된다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 리프레시 프레임 내에서 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 제 2 발광 제어 구간의 서브픽셀 동작을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 저속 구동 주파수인 제 2 모드(Mode 2)로 동작하는 과정에서, 일정한 시간 간격을 가지는 제 1 발광 제어 구간(P1) 이후에 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)에 인가되는 제 2 발광 신호(EM[n])를 로우 로직 레벨로 인가할 수 있다.
제 2 발광 제어 구간(P2)에서 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)가 제 2 발광 신호(EM[n])에 의해서 턴-온되기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 발광 소자(ED)의 애노드 전극은 전기적으로 연결된다.
제 6 스위칭 트랜지스터(T6)가 턴-오프된 상태에서 리셋 전압(VAR)으로 충전된 발광 소자(ED)의 애노드 전극은 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극의 전압(VDDEL+a)에 의하여 순간적으로 킥백 전압이 발생할 수 있다.
그러나, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극은 제 1 발광 제어 구간(P1)에 의해서 고전위의 구동 전압(VDDEL)에 접근하는 전압 레벨(VDDEL+a)로 낮아진 상태이기 때문에, 발광 소자(ED)의 애노드 전극에 발생하는 킥백 전압은 아래와 같이 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 차이(VDDEL+a-VAR)에 비례하는 값으로 감소하게 된다.
Figure pat00001
여기에서, C[N3]는 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 해당하는 제 3 노드(N3)에 형성된 기생 커패시턴스이고, C[N4]는 발광 소자(ED)의 애노드 전극에 해당하는 제 4 노드(N4)에 형성된 기생 커패시턴스이다.
이와 같이, 제 2 발광 신호(EM[n])가 로우 로직 레벨(L)로 변환하는 시점보다 앞서 제 1 발광 제어 구간(P1) 동안 먼저 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)에 인가되는 제 1 발광 신호(EM[n-X])를 로우 로직 레벨(L)로 변환함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극의 전압 레벨을 고전위의 구동 전압(VDDEL)에 접근하는 수준(VDDEL+a)로 낮출 수 있다. 그 결과, 제 2 발광 신호(EM[n])의 레벨이 변하는 구간에 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 레벨이 발광 소자(ED)의 턴-온 레벨보다 높아짐으로써 발생하는 블랙 뜸 현상을 개선할 수 있다.
도 10은 제 1 발광 신호와 제 2 발광 신호의 레벨이 동시에 변환되는 경우에 있어서 발광 소자의 애노드 전극의 전압 변화를 나타낸 신호 파형도이고, 도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 제 1 발광 신호를 제 2 발광 신호보다 먼저 변환되는 경우에 있어서 발광 소자의 애노드 전극의 전압 변화를 나타낸 신호 파형도이다.
먼저, 도 10을 참조하면, 저속 구동 주파수인 제 2 모드(Mode 2)로 동작하는 과정에서 디스플레이 패널(110)에 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 리프레시 프레임 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 히스테리시스를 감소시키기 위해서 제 1 바이어스 전압(VOBS1)을 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 인가함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)를 온 바이어스 상태로 설정할 수 있다.
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 인가되는 제 1 바이어스 전압(VOBS1)은 고전위의 구동 전압(VDDEL) 보다 높은 레벨을 가질 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 제 1 바이어스 전압(VOBS1)이 인가되는 바이어스 구간(OBS) 동안 로우 로직 레벨의 제 4 스캔 신호(SCAN)에 의해 제 6 스위칭 트랜지스터(T6)가 턴-온되어 발광 소자(ED)의 애노드 전극에는 리셋 전압(VAR)이 인가된다.
리셋 전압(VAR)은 -5V 내지 -6V의 값을 가질 수 있다.
따라서, 바이어스 구간(OBS)에 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극은 제 1 바이어스 전압(VOBS1)의 레벨을 유지하고, 발광 소자(ED)의 애노드 전극은 리셋 전압(VAR)의 레벨을 유지하게 되어, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 발광 소자(ED)의 애노드 전극은 제 1 바이어스 전압(VOBS1)과 리셋 전압(VAR)의 차이(VOBS1-VAR)에 해당하는 전압차를 나타내게 된다.
이 상태에서 제 1 발광 신호(EM[n-X])와 제 2 발광 신호(EM[n])에 의해서, 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)와 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)가 동시에 턴-온되면, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 차이(VOBS1-VAR)에 의해서 발광 소자(ED)의 애노드 전극에 다음과 같은 높은 레벨의 킥백 전압이 생성될 수 있다.
Figure pat00002
여기에서, C[N3]는 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 해당하는 제 3 노드(N3)에 형성된 기생 커패시턴스이고, C[N4]는 발광 소자(ED)의 애노드 전극에 해당하는 제 4 노드(N4)에 형성된 기생 커패시턴스이다.
그 결과, 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 레벨이 발광 소자(ED)의 턴-온 레벨보다 상승하게 되어 블랙 뜸 현상이 나타날 수 있다.
이에 반해서, 본 명세서의 디스플레이 장치(100)는 제 2 발광 신호(EM[n])가 로우 로직 레벨로 변환하는 시점보다 앞서 제 1 발광 제어 구간(P1) 동안 먼저 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)에 인가되는 제 1 발광 신호(EM[n-X])를 로우 로직 레벨로 변환함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극의 전압 레벨을 고전위의 구동 전압(VDDEL) 수준으로 낮추어서 블랙 뜸 현상을 개선할 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)를 턴-온시키기 위하여 제 1 발광 신호(EM[n-X])가 로우 로직 레벨로 변환하는 시점보다 앞선 제 1 발광 제어 구간(P1) 동안 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)를 턴-온시킬 수 있도록 제 1 발광 신호(EM[n-X])를 로우 로직 레벨로 인가할 수 있다.
제 1 발광 제어 구간(P1)에서 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)는 제 1 발광 신호(EM[n-X])에 의해서 먼저 턴-온되기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극은 제 1 바이어스 전압(VOBS1)의 레벨에서 고전위의 구동 전압(VDDEL)의 레벨을 향해 낮아진다. 즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극은 고전위의 구동 전압(VDDEL)에 접근하는 전압 레벨(VDDEL+a)을 나타내게 된다.
즉, 제 2 발광 신호(EM[n])보다 먼저 제 1 발광 제어 구간(P1) 동안 제 1 발광 신호(EM[n-X])를 로우 로직 레벨로 변환함으로써, 고전위의 구동 전압(VDDEL)을 통해 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극의 전압 레벨을 낮출 수 있다.
이 때, 제 1 발광 제어 구간(P1) 동안 로우 로직 레벨의 제 4 스캔 신호(SCAN)에 의해 제 6 스위칭 트랜지스터(T6)가 턴-온되어 발광 소자(ED)의 애노드 전극은 리셋 전압(VAR)을 유지한다.
따라서, 제 1 발광 제어 구간(P1) 동안 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 발광 소자(ED)의 애노드 전극은 고전위의 구동 전압(VDDEL)에 접근하는 전압 레벨(VDDEL+a)과 리셋 전압(VAR)의 차이(VDDEL+a-VAR)에 해당하는 전압차를 나타내게 된다.
이 때, 고전위의 구동 전압(VDDEL)은 제 1 바이어스 전압(VOBS1) 보다 낮은 레벨을 가지기 때문에, 제 1 발광 제어 구간(P1)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 차이(VDDEL+a-VAR)는 바이어스 구간(OBS2)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 차이(VOBS1-VAR)보다 낮은 값을 가지게 된다.
구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극은 제 1 발광 제어 구간(P1)에 의해서 고전위의 구동 전압(VDDEL)에 접근하는 전압 레벨(VDDEL+a)로 낮아진 상태이기 때문에, 발광 소자(ED)의 애노드 전극에 발생하는 킥백 전압은 아래와 같이 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극과 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 차이(VDDEL+a-VAR)에 비례하는 값으로 감소하게 된다.
Figure pat00003
결국, 제 2 발광 신호(EM[n])가 로우 로직 레벨로 변환하는 시점보다 앞서 제 1 발광 제어 구간(P1) 동안 먼저 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)에 인가되는 제 1 발광 신호(EM[n-X])를 로우 로직 레벨로 변환함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극의 전압 레벨을 고전위의 구동 전압(VDDEL)에 접근하는 수준(VDDEL+a)로 낮출 수 있으며, 그 결과, 제 2 발광 신호(EM[n])의 레벨이 변하는 구간에 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 레벨이 발광 소자(ED)의 턴-온 레벨보다 높아짐으로써 발생하는 블랙 뜸 현상을 개선할 수 있다.
도 12는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 제 1 발광 신호와 제 2 발광 신호의 구동 타이밍에 따라 리셋 전압의 의한 휘도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서 제 1 발광 신호(EM[n-X])와 제 2 발광 신호(EM[n])가 동시에 로우 로직 레벨로 변환되어 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)와 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)를 동시에 턴-온되는 경우(A), 리셋 전압(VAR)과 저전위의 구동 전압(VSSEL)의 차이가 약 -0.7V 이하가 되어야만 블랙 계조에 대한 기준 휘도(Lref)가 유지될 수 있음을 볼 수 있다.
반면, 제 1 발광 신호(EM[n-X])가 제 2 발광 신호(EM[n])보다 먼저 로우 로직 레벨로 변환되어 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)가 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)보다 먼저 턴-온되는 경우(B)에는, 리셋 전압(VAR)과 저전위의 구동 전압(VSSEL)의 차이가 약 -0.4V 이하인 경우에도 블랙 계조에 대한 기준 휘도(Lref)가 유지될 수 있음을 볼 수 있다.
즉, 제 2 발광 신호(EM[n])가 로우 로직 레벨로 변환하는 시점보다 앞서 제 1 발광 제어 구간(P1) 동안 먼저 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)에 인가되는 제 1 발광 신호(EM[n-X])를 로우 로직 레벨로 변환함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극의 전압 레벨을 낮출 수 있으며, 이로 인해, 제 2 발광 신호(EM[n])의 레벨이 변하는 구간에 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 레벨이 발광 소자(ED)의 턴-온 레벨보다 높아짐으로써 발생하는 블랙 뜸 현상을 감소시키고, 리셋 전압(VAR)을 안정하게 유지할 수 있게 된다.
제 2 발광 신호(EM[n])가 로우 로직 레벨로 변환하는 시점보다 앞서 제 1 발광 제어 구간(P1) 동안 먼저 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)에 인가되는 제 1 발광 신호(EM[n-X])를 로우 로직 레벨로 변환하는 과정은 디스플레이 패널(110)에 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 리프레시 프레임뿐만 아니라 디스플레이 패널(110)에 데이터 전압(Vdata)이 인가되지 않는 스킵 프레임에서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 13은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 방법은 고속 구동 주파수의 제 1 모드에서 저속 구동 주파수의 제 2 모드로 전환하는 단계(S100), 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 바이어스 전압(VOBS)을 인가하는 단계(S200), 제 1 발광 제어 구간(P1)에, 제 1 발광 신호(EM[n-X])에 의하여 바이어스 전압(VOBS)보다 낮은 레벨의 구동 전압(VDDEL)을 구동 트랜지스터(DRT)에 인가하는 단계(S300), 제 1 발광 제어 구간(P1)에, 발광 소자(ED)의 애노드 전극에 리셋 전압(VAR)을 인가하는 단계(S400), 및 제 1 발광 제어 구간(P1)보다 늦은 제 2 발광 제어 구간(P2)에, 제 2 발광 신호(EM[n])에 의하여 발광 소자(ED)에 구동 전류를 공급하는 단계(S500)를 포함할 수 있다.
고속 구동 주파수의 제 1 모드에서 저속 구동 주파수의 제 2 모드로 전환하는 단계(S100)는 정지 영상이나 저속의 영상을 디스플레이 하도록 동작하는 구간으로서, 제 2 모드의 리프레시 프레임 구간 동안에 지정된 영상을 디스플레이 패널(110)에 표시하고, 나머지 스킵 프레인 구간 동안에는 디스플레이 패널(110)에 영상을 출력하지 않을 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 바이어스 전압(VOBS)을 인가하는 단계(S200)는 디스플레이 장치(100)가 저속 구동 주파수인 제 2 모드(Mode 2)로 동작하는 경우에, 히스테리시스(hysteresis) 현상에 기한 잔상의 시인을 최소화하기 위해서 발광 소자(ED)가 발광하기 전에 구동 트랜지스터(DRT)를 온 바이어스 상태로 설정하는 과정이다.
구동 트랜지스터(DRT)를 온 바이어스 상태로 설정하는 과정은 리프레시 프레임(Refresh frame) 또는 스킵 프레인(Skip frame)에서 진행될 수 있으며, 각각 1회만 진행될 수도 있고, 2회 이상 진행될 수도 있다.
제 1 발광 제어 구간(P1)에, 제 1 발광 신호(EM[n-X])에 의하여 바이어스 전압(VOBS)보다 낮은 레벨의 구동 전압(VDDEL)을 구동 트랜지스터(DRT)에 인가하는 단계(S300)는 제 2 발광 신호(EM[n])에 의해서 발광 소자(ED)에 구동 전류가 인가되기 이전에 제 1 발광 신호(EM[n-X])에 의해서 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극의 전압 레벨을 구동 전압(VDDEL) 수준으로 낮추는 과정이다.
제 1 발광 제어 구간(P1)에, 발광 소자(ED)의 애노드 전극에 리셋 전압(VAR)을 인가하는 단계(S400)는 발광 소자(ED)의 애노드 전극을 리셋시키는 과정이다.
제 1 발광 제어 구간(P1)보다 늦은 제 2 발광 제어 구간(P2)에, 제 2 발광 신호(EM[n])에 의하여 발광 소자(ED)에 구동 전류를 공급하는 단계(S500)는 제 2 발광 신호(EM[n])에 의해서 구동 트랜지스터(DRT)와 발광 소자(ED)를 전기적으로 연결함으로써 발광 소자(ED)를 발광시키는 과정이다.
이러한 디스플레이 구동 과정을 통해서, 본 명세서의 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극의 전압 레벨을 바이어스 전압(VOBS)의 레벨에서 구동 전압(VDDEL)의 레벨로 낮출 수 있으며, 이로 인해, 발광 소자(ED)에 구동 전류가 인가되는 시점에 블랙 계조의 전압 레벨이 발광 소자(ED)의 턴-온 레벨보다 높아짐으로써 발생하는 블랙 뜸 현상을 감소시키고, 리셋 전압(VAR)을 안정하게 유지할 수 있게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 명세서는 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 명세서의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 명세서의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 명세서의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 명세서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 디스플레이 장치
110: 디스플레이 패널
120: 게이트 구동 회로
122: 발광 구동 회로
130: 데이터 구동 회로
140: 타이밍 컨트롤러
150: 파워 관리 회로
160: 메인 파워 관리 회로
170: 세트 회로
200: 호스트 시스템

Claims (20)

  1. 발광 소자, 구동 전압을 이용하여 상기 발광 소자에 구동 전류를 제공하는 구동 트랜지스터, 및 상기 구동 트랜지스터의 구동을 제어하는 복수의 스위칭 트랜지스터가 배치된 디스플레이 패널;
    복수의 게이트 라인을 통해 상기 디스플레이 패널에 복수의 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동 회로;
    복수의 발광 신호 라인을 통해 상기 디스플레이 패널에 복수의 발광 신호를 공급하는 발광 구동 회로;
    상기 디스플레이 패널에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동 회로; 및
    상기 디스플레이 패널이 저속의 구동 주파수로 동작하는 저속 모드에서, 상기 구동 트랜지스터에 바이어스 전압이 인가된 후, 제 1 발광 제어 구간에 상기 구동 트랜지스터에 상기 구동 전압이 인가되고, 제 2 발광 제어 구간에 상기 구동 트랜지스터를 통해 상기 발광 소자에 구동 전류가 인가되도록 제어하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 스위칭 트랜지스터는
    게이트 전극에 제 1 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극이 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 스토리 커패시터에 연결되며, 소스 전극이 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극과 연결되는 제 1 스위칭 트랜지스터;
    게이트 전극에 제 2 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극에 데이터 전압이 인가되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 제 2 스위칭 트랜지스터;
    게이트 전극에 제 1 발광 신호가 인가되고, 드레인 전극에 구동 전압이 인가되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 제 3 스위칭 트랜지스터;
    게이트 전극에 제 2 발광 신호가 인가되고, 드레인 전극은 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극과 연결되며, 소스 전극은 상기 발광 소자의 애노드 전극과 연결되는 제 4 스위칭 트랜지스터;
    게이트 전극에 제 3 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극에 상기 바이어스 전압이 공급되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극에 연결되는 제 5 스위칭 트랜지스터; 및
    게이트 전극에 제 4 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극에 리셋 전압이 공급되며, 소스 전극은 상기 발광 소자의 애노드 전극과 연결되는 제 6 스위칭 트랜지스터를 포함하는 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 제어 구간은
    상기 제 4 스위칭 트랜지스터가 턴-오프된 상태에서, 상기 제 1 발광 신호에 의하여 상기 제 3 스위칭 트랜지스터가 턴-온되는 구간인 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 제어 구간은
    상기 구동 트랜지스터의 소스 전극의 전압이 상기 바이어스 전압 레벨에서 상기 구동 전압의 레벨로 감소하는 구간인 디스플레이 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 발광 제어 구간은
    상기 제 3 스위칭 트랜지스터가 턴-온된 상태에서, 상기 제 2 발광 신호에 의하여 상기 제 4 스위칭 트랜지스터가 턴-온되는 구간인 디스플레이 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 발광 신호는
    n(n은 자연수)번째 발광 신호 라인을 통해 n번째 제 4 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극에 인가되는 신호이고,
    상기 제 1 발광 신호는
    n-X(X는 자연수)번째 발광 신호 라인을 통해 n-X번째 제 4 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극에 인가되는 신호인 디스플레이 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 스캔 신호는
    n(n은 자연수)번째 게이트 라인을 통해 n번째 제 5 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극에 인가되는 신호이고,
    상기 제 4 스캔 신호는
    n+1번째 게이트 라인을 통해 n+1번째 제 5 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극에 인가되는 신호인 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이어스 전압은
    상기 구동 전압보다 높은 레벨로 인가되는 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 저속 모드는
    상기 발광 소자의 구동을 위한 데이터 전압이 인가되는 리프레시 프레임 구간; 및
    상기 데이터 전압이 인가되지 않는 스킵 프레임 구간을 포함하는 디스플레이 장치.
  10. 발광 소자, 구동 전압을 이용하여 상기 발광 소자에 구동 전류를 제공하는 구동 트랜지스터, 및 상기 구동 트랜지스터의 구동을 제어하는 복수의 스위칭 트랜지스터가 배치된 디스플레이 패널을 구동하는 방법에 있어서,
    고속 구동 주파수의 제 1 모드에서 저속 구동 주파수의 제 2 모드로 전환하는 단계;
    상기 구동 트랜지스터의 소스 전극에 바이어스 전압을 인가하는 단계;
    제 1 발광 제어 구간에, 제 1 발광 신호에 의하여 상기 구동 전압을 상기 구동 트랜지스터에 인가하는 단계;
    상기 제 1 발광 제어 구간에, 상기 발광 소자의 애노드 전극에 리셋 전압을 인가하는 단계; 및
    상기 제 1 발광 제어 구간보다 늦은 제 2 발광 제어 구간에, 제 2 발광 신호에 의하여 상기 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 단계를 포함하는 디스플레이 구동 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 스위칭 트랜지스터는
    게이트 전극에 제 1 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극이 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 스토리 커패시터에 연결되며, 소스 전극이 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극과 연결되는 제 1 스위칭 트랜지스터;
    게이트 전극에 제 2 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극에 데이터 전압이 인가되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 제 2 스위칭 트랜지스터;
    게이트 전극에 제 1 발광 신호가 인가되고, 드레인 전극에 구동 전압이 인가되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 제 3 스위칭 트랜지스터;
    게이트 전극에 제 2 발광 신호가 인가되고, 드레인 전극은 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극과 연결되며, 소스 전극은 상기 발광 소자의 애노드 전극과 연결되는 제 4 스위칭 트랜지스터;
    게이트 전극에 제 3 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극에 상기 바이어스 전압이 공급되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극에 연결되는 제 5 스위칭 트랜지스터; 및
    게이트 전극에 제 4 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극에 리셋 전압이 공급되며, 소스 전극은 상기 발광 소자의 애노드 전극과 연결되는 제 6 스위칭 트랜지스터를 포함하는 디스플레이 구동 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 제어 구간은
    상기 제 4 스위칭 트랜지스터가 턴-오프된 상태에서, 상기 제 1 발광 신호에 의하여 상기 제 3 스위칭 트랜지스터가 턴-온되는 구간인 디스플레이 구동 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 제어 구간은
    상기 구동 트랜지스터의 소스 전극의 전압이 상기 바이어스 전압 레벨에서 상기 구동 전압의 레벨로 감소하는 구간인 디스플레이 구동 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 발광 제어 구간은
    상기 제 3 스위칭 트랜지스터가 턴-온된 상태에서, 상기 제 2 발광 신호에 의하여 상기 제 4 스위칭 트랜지스터가 턴-온되는 구간인 디스플레이 구동 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 발광 신호는
    n(n은 자연수)번째 발광 신호 라인을 통해 n번째 제 4 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극에 인가되는 신호이고,
    상기 제 1 발광 신호는
    n-X(X는 자연수)번째 발광 신호 라인을 통해 n-X번째 제 4 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극에 인가되는 신호인 디스플레이 구동 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 스캔 신호는
    n(n은 자연수)번째 게이트 라인을 통해 n번째 제 5 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극에 인가되는 신호이고,
    상기 제 4 스캔 신호는
    n+1번째 게이트 라인을 통해 n+1번째 제 5 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극에 인가되는 신호인 디스플레이 구동 방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 바이어스 전압은
    상기 구동 전압보다 높은 레벨로 인가되는 디스플레이 구동 방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 저속 모드는
    상기 발광 소자의 구동을 위한 데이터 전압이 인가되는 리프레시 프레임 구간; 및
    상기 데이터 전압이 인가되지 않는 스킵 프레임 구간을 포함하는 디스플레이 구동 방법.
  19. 발광 소자;
    구동 전압을 이용하여 상기 발광 소자에 구동 전류를 제공하는 구동 트랜지스터;
    게이트 전극에 제 1 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극이 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 스토리 커패시터에 연결되며, 소스 전극이 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극과 연결되는 제 1 스위칭 트랜지스터;
    게이트 전극에 제 2 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극에 데이터 전압이 인가되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 제 2 스위칭 트랜지스터;
    게이트 전극에 제 1 발광 신호가 인가되고, 드레인 전극에 구동 전압이 인가되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 제 3 스위칭 트랜지스터;
    게이트 전극에 제 2 발광 신호가 인가되고, 드레인 전극은 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극과 연결되며, 소스 전극은 상기 발광 소자의 애노드 전극과 연결되는 제 4 스위칭 트랜지스터;
    게이트 전극에 제 3 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극에 상기 바이어스 전압이 공급되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극에 연결되는 제 5 스위칭 트랜지스터; 및
    게이트 전극에 제 4 스캔 신호가 인가되고, 드레인 전극에 리셋 전압이 공급되며, 소스 전극은 상기 발광 소자의 애노드 전극과 연결되는 제 6 스위칭 트랜지스터를 포함하되,
    저속의 구동 주파수로 동작하는 저속 모드에서, 상기 구동 트랜지스터에 바이어스 전압이 인가된 후, 제 1 발광 제어 구간에 상기 구동 트랜지스터에 상기 구동 전압이 인가되고, 제 2 발광 제어 구간에 상기 구동 트랜지스터를 통해 상기 발광 소자에 구동 전류가 인가되는 디스플레이 패널.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 제어 구간은
    상기 제 4 스위칭 트랜지스터가 턴-오프된 상태에서, 상기 제 1 발광 신호에 의하여 상기 제 3 스위칭 트랜지스터가 턴-온되는 구간이고,
    상기 제 2 발광 제어 구간은
    상기 제 3 스위칭 트랜지스터가 턴-온된 상태에서, 상기 제 2 발광 신호에 의하여 상기 제 4 스위칭 트랜지스터가 턴-온되는 구간인 디스플레이 패널.
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