KR20230071223A - 디스플레이 장치, 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법 - Google Patents

디스플레이 장치, 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법 Download PDF

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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, 누설 억제 구간에 누설 억제 전압이 상기 구동 트랜지스터에 인가되도록 제어하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 장치를 개시한다.

Description

디스플레이 장치, 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법{DISPLAY DEVICE, DRIVING CIRCUIT AND DISPLAY DRIVING METHOD}
본 명세서는 디스플레이 장치, 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저속의 구동 주파수로 동작하는 과정에서 발생하는 누설 전류를 감소시킴으로서 영상 품질의 불량을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치, 구동 회로 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 흐르는 누설 전류에 의해서 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, 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법을 발명하였다.
본 명세서의 실시예들은 저속 구동 주파수로 동작하는 구간에서 구동 트랜지스터를 안정하게 유지함으로써 플리커와 같은 영상 품질의 불량을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치, 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 명세서의 실시예들은 저속 구동 주파수로 동작하는 구간에서 구동 트랜지스터에 인가되는 초기화 전압, 바이어스 전압 및 누설 억제 전압의 레벨을 달리함으로써, 영상 품질의 불량을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치, 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 명세서의 실시예들은 저속 구동 주파수로 동작하는 과정에서, 발광 구간에 바이어스 전압과 다른 레벨의 누설 억제 전압을 구동 트랜지스터에 인가함으로써, 누설 전류에 의한 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치, 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 명세서의 실시예들은 저속 구동 주파수로 동작하는 과정에서, 데이터 전압의 계조에 따라 발광 구간에 구동 트랜지스터에 인가되는 누설 억제 전압의 레벨을 제어함으로써, 누설 전류에 의한 영상 품질을 효과적으로 개선할 수 있는 디스플레이 장치, 구동 회로 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, 누설 억제 구간에 누설 억제 전압이 상기 구동 트랜지스터에 인가되도록 제어하는 타이밍 컨트롤러를 포함한다
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 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 발광 신호가 인가되고, 드레인 전극에 구동 전압이 인가되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 제 3 스위칭 트랜지스터; 게이트 전극에 상기 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 안정화 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 안정화 전압은 상기 구동 트랜지스터를 초기화시키기 위한 초기화 전압; 상기 바이어스 전압; 및 상기 누설 억제 전압을 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 상기 초기화 전압은 상기 리프레시 프레임 구간에 인가되고, 상기 바이어스 전압은 상기 리프레시 프레임 구간 또는 상기 스킵 구간에 인가되고, 상기 누설 억제 전압은 상기 발광 소자가 발광하는 발광 구간을 포함하는 상기 누설 억제 구간에 인가된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 상기 초기화 전압은 네거티브 레벨이고, 상기 바이어스 전압은 제 1 포지티브 레벨이며, 상기 누설 억제 전압은 상기 제 1 포지티브 레벨보다 낮은 제 2 포지티브 레벨이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 상기 디스플레이 패널에 공급되는 영상 데이터를 저장하는 메모리를 더 포함하며, 상기 타이밍 컨트롤러는 상기 메모리로부터 상기 리프레시 프레임 구간에 공급되는 상기 영상 데이터의 계조에 따라, 상기 누설 억제 전압과 상기 바이어스 전압의 레벨을 제어한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 구동 회로는 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 회로에 있어서, 안정화 스타트 펄스에 따라 제 1 노드를 통해 제 1 출력 신호를 생성하고, 제 2 노드를 통해 제 2 출력 신호를 생성하는 시프트 레지스터; 상기 제 1 출력 신호 및 상기 제 2 출력 신호에 따라, 초기화 전압을 제 1 출력 단자로 전달하고, 바이어스 전압과 누설 억제 전압을 제 2 출력 단자로 전달하는 버퍼 회로; 및 선택 신호에 따라, 상기 바이어스 전압 또는 상기 누설 억제 전압을 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극에 인가하는 스위칭 회로를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 구동 회로에서, 상기 스위칭 회로는 상기 제 2 출력 단자에 드레인 전극이 각각 연결된 제 1 제어 트랜지스터와 제 2 제어 트랜지스터; 및 상기 선택 신호를 입력받으며, 상기 제 1 제어 트랜지스터의 게이트 전극에 출력 단자가 연결되고, 상기 제 2 제어 트랜지스터의 게이트 전극에 입력 단자가 연결되는 인버터를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 구동 회로에서, 상기 초기화 전압은 저속의 구동 주파수로 동작하는 저속 모드에서, 상기 발광 소자의 구동을 위한 데이터 전압이 인가되는 리프레시 프레임 구간에 인가되고, 상기 바이어스 전압은 저속의 구동 주파수로 동작하는 저속 모드에서, 상기 리프레시 프레임 구간 또는 상기 데이터 전압이 인가되지 않는 스킵 구간에 인가되며, 상기 누설 억제 전압은 상기 발광 소자가 발광하는 발광 구간을 포함하는 상기 누설 억제 구간에 인가된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 구동 회로에서, 상기 누설 억제 전압 및 상기 바이어스 전압은 상기 리프레시 프레임 구간에 공급되는 상기 영상 데이터의 계조에 따라, 레벨이 결정된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 구동 회로에서, 상기 초기화 전압은 네거티브 레벨이고, 상기 바이어스 전압은 제 1 포지티브 레벨이며, 상기 누설 억제 전압은 상기 제 1 포지티브 레벨보다 낮은 제 2 포지티브 레벨이다.
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; 초기화 구간에 네거티브 레벨의 초기화 전압을 상기 구동 트랜지스터에 인가하는 단계; 바이어스 구간에 제 1 포지티브 레벨의 바이어스 전압을 상기 구동 트랜지스터에 인가하는 단계; 및 누설 억제 구간에 상기 제 1 포지티브 레벨과 상이한 제 2 포지티브 레벨의 누설 억제 전압을 상기 구동 트랜지스터에 인가하는 단계를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 방법에서, 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 방법에서, 상기 초기화 전압은 상기 리프레시 프레임 구간에 인가되고, 상기 바이어스 전압은 상기 리프레시 프레임 구간 또는 상기 스킵 구간에 인가되며, 상기 누설 억제 전압은 상기 발광 소자가 발광하는 발광 구간을 포함하는 상기 누설 억제 구간에 인가된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 방법에서, 상기 누설 억제 전압 및 상기 바이어스 전압은 상기 리프레시 프레임 구간에 공급되는 상기 영상 데이터의 계조에 따라, 레벨이 결정된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 방법에서, 상기 제 2 포지티브 레벨은 상기 제 1 포지티브 레벨보다 낮다.
본 명세서의 실시예들에 따르면, 저속의 구동 주파수로 동작하는 과정에서 발생하는 영상 품질의 불량을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치, 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 저속 구동 주파수로 동작하는 구간에서 구동 트랜지스터를 안정하게 유지함으로써 플리커와 같은 영상 품질의 불량을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치, 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 저속 구동 주파수로 동작하는 구간에서 구동 트랜지스터에 인가되는 초기화 전압, 바이어스 전압 및 누설 억제 전압의 레벨을 달리함으로써, 영상 품질의 불량을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치, 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 저속 구동 주파수로 동작하는 과정에서, 발광 구간에 바이어스 전압과 다른 레벨의 누설 억제 전압을 구동 트랜지스터에 인가함으로써, 누설 전류에 의한 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치, 구동 회로 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 저속 구동 주파수로 동작하는 과정에서, 데이터 전압의 계조에 따라 발광 구간에 구동 트랜지스터에 인가되는 누설 억제 전압의 레벨을 제어함으로써, 누설 전류에 의한 영상 품질을 효과적으로 개선할 수 있는 디스플레이 장치, 구동 회로 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 장치에서, 주파수 변동에 따른 구동 모드를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 서브픽셀 회로를 예시로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 안정화 전압 생성 회로의 개략적 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 안정화 전압 생성 회로의 연결 관계를 예시로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 바이어스 전압과 누설 억제 전압의 출력 타이밍을 제어하는 스위칭 회로의 예시를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 안정화 전압을 구성하는 초기화 전압, 바이어스 전압, 및 누설 억제 전압의 레벨을 예시로 나타낸 신호 파형도이다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 저속의 구동 주파수로 구동되는 모드에서의 구동 타이밍을 예시로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 리프레시 프레임 구간에 입력되는 영상 데이터에 따라 바이어스 전압과 누설 억제 전압의 레벨을 결정하는 구조를 나타낸 예시 도면이다.
도 12는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 리프레시 프레임 구간에 공급되는 영상 데이터를 다수의 계조로 분류하고, 영상 데이터의 계조에 따라 누설 억제 전압과 바이어스 전압을 다르게 설정하는 경우를 예시로 나타낸 도면이다.
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 장치에서, 주파수 변동에 따른 구동 모드를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 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 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 서브픽셀 회로를 예시로 나타낸 도면이다.
도 5를 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 n번째 발광 신호(EM)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 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 발광 신호(EM)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 발광 신호(EM)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 발광 신호(EM)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.
따라서, 제 4 스위칭 트랜지스터(T4)는 발광 신호(EM)에 의해 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)와 동시에 턴-온 되며, 발광 소자(ED)의 애노드 전극에 구동 전류를 공급한다.
제 5 스위칭 트랜지스터(T5)의 게이트 전극은 제 3 스캔 신호(SCAN3)를 공급받는다.
제 5 스위칭 트랜지스터(T5)의 드레인 전극은 안정화 전압(VST)을 공급받는다. 안정화 전압(VST)은 저속의 구동 주파수로 구동하는 모드 내에서 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 인가될 수 있으며, 인가되는 시점에 따라 구동 트랜지스터(DRT)를 초기화하기 위한 초기화 전압(VINI), 구동 트랜지스터(DRT)의 히스테리시스를 감소시키기 위한 바이어스 전압(VOBS), 및 누설 전류를 감소시키기 위한 누설 억제 전압(VLS)으로 구분될 수 있다.
초기화 전압(VINI)은 -6V 에서 -4V 사이의 값을 가질 수 있으며, 바이어스 전압(VOBS)은 5.5V 에서 7V 사이의 값을 가질 수 있다. 또한, 누설 억제 전압(VLS)은 2V 에서 5V 사이의 값을 가질 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 안정화 전압(VST)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 발광 신호(EM)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, 안정화 전압(VST)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, 안정화 전압(VST) 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.
이 때, 바이어스 구간에 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 인가되는 바이어스 전압(VOBS)은 상대적으로 높은 레벨을 가지기 때문에, 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)가 턴-오프로 변경되더라도 누설 전류(Leakage Current)가 발생할 수 있다.
이러한 누설 전류는 제 3 스위칭 트랜지스터(T3)가 턴-오프된 상태에서도 발광 소자(ED)를 동작시켜서 블랙 뜸과 같은 발광 오류를 유발할 수 있다.
이에 따라, 본 명세서의 디스플레이 장치(100)는 바이어스 구간 이후의 발광 구간에서 발광 오류가 발생하지 않도록, 바이어스 구간 이후에 바이어스 전압(VOBS)보다 낮은 레벨의 누설 억제 전압(VLS)을 인가함으로써, 누설 전류에 의한 영상 품질의 저하를 방지할 수 있다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 안정화 전압 생성 회로의 개략적 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 안정화 전압 생성 회로(155)는 시프트 레지스터(Shift Register, 152)와 버퍼 회로(154)를 포함할 수 있다.
안정화 전압 생성 회로(155)는 안정화 스타트 펄스(VSP)에 따라 동작하기 시작해서 안정화 클럭(VCLK)에 따라 안정화 전압(VST)을 출력한다. 안정화 전압 생성 회로(155)에서 출력되는 안정화 전압(VST)은 순차적으로 시프트되어 제 5 스위칭 트랜지스터(T5)를 통해 순차적으로 공급된다.
버퍼 회로(154)는 구동 상태에 중요한 2가지 노드(Q, QB)가 존재하며, 풀업 트랜지스터(TU) 및 풀다운 트랜지스터(TD)를 포함할 수 있다. 여기서, 풀업 트랜지스터(TU)의 게이트 전극이 Q 노드에 연결되고, 풀다운 트랜지스터(TD)의 게이트 전극이 QB 노드에 연결될 수 있다.
시프트 레지스터(152)는 시프트 로직(Shift Logic) 회로라고도 할 수 있으며, 안정화 클럭(VCLK)에 동기되어 안정화 전압(VST)을 생성하는데 사용될 수 있다.
시프트 레지스터(152)는 버퍼 회로(154)가 안정화 전압(VST)을 출력할 수 있도록, 버퍼 회로(154)를 구성하는 풀업 트랜지스터(TU)의 게이트 전극과 풀다운 트랜지스터(TD)의 게이트 전극을 제어할 수 있으며, 이를 위해, 다수의 트랜지스터를 포함할 수 있다.
시프트 레지스터(152)는 안정화 클럭(VCLK)에 따라 출력이 차례로 턴-온 된다. 즉, 안정화 클럭(VCLK)을 이용하여 시프트 레지스터(152)의 출력 시간을 제어함으로써, 순차적으로 특정 레벨을 가지는 안정화 전압(VST)이 버퍼 회로(154)를 통해 전달될 수 있다.
이러한 시프트 레지스터(152)에 따라, 버퍼 회로(154)를 구성하는 풀업 트랜지스터(TU)의 게이트 전극과 풀다운 트랜지스터(TD)의 게이트 전극의 전압 상태가 달라질 수 있다. 이에 따라, 버퍼 회로(154)는 해당하는 구동 트랜지스터(DRT)를 초기화 하기 위한 초기화 전압(VINI), 구동 트랜지스터(DRT)의 히스테리시스를 감소시키기 위한 바이어스 전압(VOBS), 및 누설 전류를 감소시키기 위한 누설 억제 전압(VLS)을 출력할 수 있다.
한편, 하나의 안정화 전압 생성 회로(155)는 시프트 레지스터(152)와 버퍼 회로(154) 이외에, 레벨 시프터(Level Shifter)를 더 포함할 수도 있다.
이 때, 안정화 전압 생성 회로(155)를 구성하는 시프트 레지스터(152)와 버퍼 회로(154)는 다양한 구조로 연결될 수 있다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 안정화 전압 생성 회로의 연결 관계를 예시로 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 안정화 전압 생성 회로(155)를 구성하는 시프트 레지스터(152)는 복수의 버퍼(154)에 대응되는 수로 구성되거나, 복수의 버퍼(154)가 하나의 시프트 레지스터(152)에 대응되도록 구성될 수 있다.
여기에서는 안정화 전압 생성 회로(155)를 구성하는 복수의 시프트 레지스터(152[1]-152[4])가 복수의 버퍼(154[1]-154[4])에 1:1로 대응되도록 연결되는 경우를 예시로 나타내고 있다.
안정화 전압 생성 회로(155)의 제 1 시프트 레지스터(152[1])는 안정화 스타트 펄스(VSP)에 의해 동작을 시작하고, 제 2 시프트 레지스터(152[2]) 내지 제 4 시프트 레지스터(152[4])는 이전 스테이지의 시프트 레지스터에서 전달되는 캐리 신호(Carry Signal)를 안정화 스타트 펄스(VSP)로 이용할 수 있다.
이 때, 안정화 스타트 펄스(VSP)로 사용하는 캐리 신호는 이전 스테이지에서 풀업 트랜지스터(TU)의 게이트 전극 또는 풀다운 트랜지스터(TD)의 게이트 전극의 신호일 수도 있고, 버퍼 회로(154)에서 출력되는 안정화 전압(VST)일 수도 있다. 여기에서는, 이전 스테이지의 안정화 전압(VST)을 안정화 스타트 펄스(VSP)로 사용하는 경우를 예로써 나타내고 있다.
예를 들어, 제 1 시프트 레지스터(152[1])는 제 1 안정화 스타트 펄스(VSP)에 의해 동작을 시작하고, 제 2 시프트 레지스터(152[2]) 내지 제 4 시프트 레지스터(152[4])는 각각 직렬로 연결(cascade)되어, 이전 스테이지의 안정화 전압(VST1-VST3)을 캐리 신호로 이용해서, 안정화 전압(VST2-VST4)을 생성할 수 있다.
한편, 본 명세서의 디스플레이 장치(100)에서 초기화 전압(VINI)은 네거티브 전압 레벨을 가지는 반면, 바이어스 전압(VOBS)과 누설 억제 전압(VLS)은 포지티브 전압 레벨을 가질 수 있다.
따라서, 안정화 전압 생성 회로(155)는 제 1 출력 단자를 통해 네거티브 전압 레벨에 해당하는 초기화 전압(VINI)을 전달하고, 제 2 출력 단자를 통해 포지티브 전압 레벨에 해당하는 바이어스 전압(VOBS)과 누설 억제 전압(VLS)을 전달할 수 있다.
이 경우, 바이어스 전압(VOBS)과 누설 억제 전압(VLS)이 전달되는 제 2 출력 단자에 연결된 스위칭 회로를 통해, 바이어스 전압(VOBS)과 누설 억제 전압(VLS)의 출력 타이밍을 제어할 수 있을 것이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 바이어스 전압과 누설 억제 전압의 출력 타이밍을 제어하는 스위칭 회로의 예시를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서 안정화 전압 생성 회로(155)는 초기화 전압(VINI)을 출력하는 제 1 출력 단자와 바이어스 전압(VOBS) 및 누설 억제 전압(VLS)을 출력하는 제 2 출력 단자를 포함할 수 있다.
제 2 출력 단자는 선택 신호(SEL)에 의해서 바이어스 전압(VOBS) 또는 누설 억제 전압(VLS)을 서브픽셀(SP)에 전달하는 스위칭 회로(156)에 연결될 수 있다.
스위칭 회로(156)는 안정화 전압 생성 회로(155)의 제 2 출력 단자에 드레인 전극이 각각 연결된 제 1 제어 트랜지스터(CT1)와 제 2 제어 트랜지스터(CT2), 및 선택 신호(SEL)을 입력받으며 제 1 제어 트랜지스터(CT1)의 게이트 전극에 출력 단자가 연결되고 제 2 제어 트랜지스터(CT2)의 게이트 전극에 입력 단자가 연결되는 인버터(INV)를 포함할 수 있다.
따라서, 제 1 제어 트랜지스터(CT1)의 게이트 전극에 입력되는 신호와 제 2 제어 트랜지스터(CT2)의 게이트 전극에 입력되는 신호는 위상이 서로 반대된다. 즉, 인버터(INV)에 인가되는 선택 신호(SEL)에 의해서 제 1 제어 트랜지스터(CT1)와 제 2 제어 트랜지스터(CT2)는 하나가 턴-온되면 다른 하나가 턴-오프되는 교번 구동을 하게 된다.
그 결과, 선택 신호(SEL)에 의해서 안정화 전압 생성 회로(155)의 제 2 출력 단자에서 전달되는 바이어스 전압(VOBS) 또는 누설 억제 전압(VLS) 중 하나의 전압만을 서브픽셀(SP)에 인가하게 된다. 선택 신호(SEL)는 타이밍 컨트롤러(140)에서 공급될 수 있다.
따라서, 본 명세서의 디스플레이 장치(100)는 안정화 전압 생성 회로(155)에 의해서 초기화 전압(VINI)이 서브픽셀(SP)에 공급되는 시점이 결정되고, 타이밍 컨트롤러(140)에 의해서 바이어스 전압(VOBS) 또는 누설 억제 전압(VLS)이 서브픽셀(SP)에 공급되는 시점이 결정될 수 있다.
안정화 전압 생성 회로(155)는 파워 관리 집적 회로(150)에 포함될 수 있다. 또는 게이트 구동 회로(120) 또는 데이터 구동 회로(130)와 같은 구동 회로에 포함될 수도 있다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 안정화 전압을 구성하는 초기화 전압, 바이어스 전압, 및 누설 억제 전압의 레벨을 예시로 나타낸 신호 파형도이다.
도 9를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 저속의 구동 주파수로 동작하는 제 2 모드(Mode 2)에서 서브픽셀(SP)을 구성하는 구동 트랜지스터(DRT)에 서로 다른 레벨의 안정화 전압(VST)을 시간에 따라 공급할 수 있다.
예를 들어, 구동 트랜지스터(DRT)를 초기화하기 위한 초기화 구간(INIT)에는 네거티브 레벨을 가지는 초기화 전압(VINI)을 공급하고, 구동 트랜지스터(DRT)의 히스테리시스를 감소시키기 위한 바이어스 구간(OBS)에는 제 1 포지티브 레벨의 바이어스 전압(VOBS)을 공급할 수 있다. 또한, 발광 소자(ED)가 발광하는 발광 구간(EMISSION)을 포함하는 누설 억제 구간(LS)에 제 2 포지티브 레벨의 누설 억제 전압(VLS)을 공급할 수 있다.
누설 억제 전압(VLS)이 공급되는 누설 억제 구간(LS)은 발광 구간(EMISSION)을 포함하되, 바이어스 전압(VOBS)에 의한 누설 전류를 감소시킬 수 있도록, 리프레시 프레임(Refresh frame)의 제 2 바이어스 구간(OBS2)과 스킵 프레임(Skip frame)의 제 3 바이어스 구간(OBS3) 사이에 해당할 수 있다.
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)에 초기화 전압(VINI)이 공급되는 초기화 구간(INIT)은 서브픽셀(SP)에 데이터 전압(Vdata)이 공급되는 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 포함될 수 있다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT)에 바이어스 전압(VOBS)이 공급되는 바이어스 구간(OBS)은 서브픽셀(SP)에 영상 데이터(DATA)가 공급되지 않는 스킵 프레임(Skip frame)에만 포함될 수도 있고, 서브픽셀(SP)에 영상 데이터(DATA)가 공급되는 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간과 서브픽셀(SP)에 영상 데이터(DATA)가 공급되지 않는 스킵 프레임(Skip frame)에 모두 포함될 수도 있다.
구동 트랜지스터(DRT)의 히스테리시스를 감소시키기 위한 바이어스 전압(VOBS)은 상대적으로 높은 레벨일 수 있으며, 누설 억제 전압(VLS)은 누설 전류를 억제하기 위한 전압이므로 바이어스 전압(VOBS)보다 낮은 레벨일 수 있다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 저속의 구동 주파수로 구동되는 모드에서의 구동 타이밍을 예시로 나타낸 도면이다.
도 10을 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 초기화 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 레벨의 발광 신호(EM)에 의한 발광 구간(EMISSION)이 시작되기 전에 구동 트랜지스터(DRT)를 온 바이어스 상태로 설정하는 제 1 바이어스 구간(OBS1) 및 제 2 바이어스 구간(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 구간(EMISSION)이 시작되기 전에, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 제 1 포지티브 레벨의 바이어스 전압(VOBS)을 인가함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)가 온 바이어스 상태로 설정될 수 있다.
예를 들어, 바이어스 전압(VOBS)은 저속 구동 주파수로 동작하는 제 2 모드(Mode 2)의 리프레시 프레임(Refresh frame) 내에서, 발광 구간(EMISSION)이 시작되기 전에 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 인가될 수 있다.
이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 바이어스 전압(VOBS)이 인가된 상태에서, 발광 신호(EM)가 로우 로직 레벨로 변환되는 경우에, 제 1 포지티브 레벨의 바이어스 전압(VOBS)의 영향으로 발광 소자(ED)에 누설 전류가 흐를 수 있다.
그 결과, 발광 소자(ED)의 애노드 전극의 전압 레벨이 발광 소자(ED)의 턴-온 레벨보다 상승하게 되어 블랙 뜸 현상이나 휘도 변화가 나타나게 된다.
이러한 문제를 개선하기 위해서, 발광 구간(EMISSION)을 포함하여 바이어스 구간(OBS)이 종료되는 구간을 누설 억제 구간(LS)으로 설정하고, 누설 전류를 감소시키기 위한 제 2 포지티브 레벨의 누설 억제 전압(VLS)을 구동 트랜지스터(DRT)에 공급한다.
누설 억제 구간(LS)은 리프레시 프레임(Refresh frame)에서 발광 구간(EMISSION)이 시작되기 이전의 바이어스 구간(OBS2)이 종료되는 시점부터, 스킵 프레인(Skip frame)에서 발광 구간(EMISSION)이 종료되는 시점까지 포함할 수 있을 것이다.
누설 억제 전압(VLS)의 제 2 포지티브 레벨은 발광 구간(EMISSION)에 발광 소자(ED)에 흐르는 누설 전류를 감소시키기 위한 것으로서, 바이어스 전압(VOBS)의 제 1 포지티브 레벨보다 낮은 값을 가질 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 리셋할 수 있다. 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 레벨을 유지한다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT)에서 발생할 수 있는 히스테리시스 효과를 완화시키고 응답 특성을 개선하기 위해서, 스킵 프레임(Skip frame) 동안 바이어스 전압(VOBS)이 인가되는 제 3 바이어스 구간(OBS3)이 진행될 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 구동 트랜지스터(DRT)를 온 바이어스 상태로 설정하는 제 3 바이어스 구간(OBS3)이 진행될 수 있다.
이와 같이, 본 명세서의 디스플레이 장치(100)는 리프레시 프레임(Refresh frame)의 바이어스 구간(OBS2) 이후에 누설 전류에 의해 발광 구간(EMISSION)에 발광 오류가 발생하지 않도록, 발광 구간(EMISSION)을 포함하는 누설 억제 구간(LS)에 바이어스 전압(VOBS)보다 낮은 레벨의 누설 억제 전압(VLS)을 인가함으로써, 누설 전류에 의한 영상 품질의 저하를 방지할 수 있다.
한편, 본 명세서의 디스플레이 장치(100)는 리프레시 프레임(Refresh frame)에 인가되는 영상 데이터(DATA)의 계조를 반영하여, 바이어스 전압(VOBS)의 제 1 포지티브 레벨과 누설 억제 전압(VLS)의 제 2 포지티브 레벨을 결정할 수 있다.
도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 리프레시 프레임 구간에 입력되는 영상 데이터에 따라 바이어스 전압과 누설 억제 전압의 레벨을 결정하는 구조를 나타낸 예시 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 고속의 구동 주파수로 동작하는 제 1 모드(Mode 1)에서 저속의 구동 주파수로 동작하는 제 2 모드(Mode 2)로 전환된 상태에서, 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 디스플레이 패널(110)에 표시되는 영상 데이터(DATA) 또는 데이터 라인(DL)을 통해 디스플레이 패널(110)에 공급되는 데이터 전압(Vdata)에 따라 누설 억제 구간(LS)에 인가되는 누설 억제 전압(VLS)과 스킵 프레임(Skip frame)의 바이어스 구간(OBS3)에 인가되는 바이어스 전압(VOBS)의 레벨을 제어할 수 있다.
이를 위해서, 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 디스플레이 패널(110)에 영상을 표시하기 위해 공급되는 영상 데이터(DATA)는 메모리(142)에 일시적으로 저장될 수 있다. 이 때, 영상 데이터(DATA)가 저장되는 메모리(142)는 타이밍 컨트롤러(140)와 함께 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)에 배치되거나, 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)의 외부에 위치할 수도 있을 것이다.
따라서, 타이밍 컨트롤러(140)는 메모리(142)로부터 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 공급될 영상 데이터(DATA)의 계조를 미리 판단할 수 있으며, 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 공급되는 영상 데이터(DATA)의 계조에 따라 누설 억제 구간(LS)에 인가되는 누설 억제 전압(VLS)과 스킵 프레임(Skip frame)의 바이어스 구간(OBS3)에 인가되는 바이어스 전압(VOBS)의 레벨을 제어할 수 있다.
파워 관리 집적 회로(150)는 타이밍 컨트롤러(140)의 제어에 따라, 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 공급되는 영상 데이터(DATA)의 계조에 대응하는 누설 억제 전압(VLS) 및 바이어스 전압(VOBS)을 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 공급할 수 있다.
예를 들어, 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 공급되는 영상 데이터(DATA)가 저계조 레벨로 이루어지는 경우, 디스플레이 패널(110)은 블랙에 가까운 영상을 표시하므로 영상 불량이 발생하더라도 사용자의 시야에 인식될 가능성이 낮다. 반면, 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 공급되는 영상 데이터(DATA)가 고계조 레벨로 이루어지는 경우에는 디스플레이 패널(110)을 통해 화이트에 가까운 영상이 표시되기 때문에 사소한 영상 불량이 발생하더라도 사용자의 시야에 인식될 가능성이 높아진다.
이러한 특성을 반영하여, 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 공급되는 영상 데이터(DATA)가 저계조 레벨로 이루어지는 경우에는 누설 억제 전압(VLS)과 바이어스 전압(VOBS)을 높은 레벨로 설정하고, 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 공급되는 영상 데이터(DATA)가 고계조 레벨로 이루어지는 경우에는 누설 억제 전압(VLS)과 바이어스 전압(VOBS)을 낮은 레벨로 설정함으로써, 사용자에 의해 인식되는 영상 불량을 감소시킬 수 있다.
도 12는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 리프레시 프레임 구간에 공급되는 영상 데이터를 다수의 계조로 분류하고, 영상 데이터의 계조에 따라 누설 억제 전압과 바이어스 전압을 다르게 설정하는 경우를 예시로 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 영상 데이터(DATA)의 계조에 따라 영상 불량을 감소시킬 수 있는 누설 억제 전압(VLS)과 바이어스 전압(VOBS)의 레벨이 달라질 수 있다.
이 경우, 누설 억제 구간(LS)에 인가되는 누설 억제 전압(VLS)과 바이어스 구간(OBS)에 인가되는 바이어스 전압(VOBS)은 영상 데이터(DATA)의 계조별로 영상 불량이 가장 적은 전압을 최적 레벨로 결정할 수 있을 것이다.
예를 들어, 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 공급되는 영상 데이터(DATA)가 9계조(G9)일 때 영상 불량을 최소화 할 수 있는 누설 억제 전압(VLS)과 바이어스 전압(VOBS)을 0계조(G0)와 9계조(G9) 범위(VLS/VOBS(G0-G9))로 설정하고, 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 공급되는 영상 데이터(DATA)가 18계조(G18)일 때 영상 불량을 최소화 할 수 있는 누설 억제 전압(VLS)과 바이어스 전압(VOBS)을 10계조(G10)와 18계조(G18) 범위(VLS/VOBS(G10-G18))로 설정할 수 있을 것이다.
또한, 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 공급되는 영상 데이터(DATA)가 50계조(G50)일 때 영상 불량을 최소화 할 수 있는 누설 억제 전압(VLS)과 바이어스 전압(VOBS)을 19계조(G19)와 50계조(G50) 범위(VLS/VOBS(G19-G50))로 설정하고, 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 공급되는 영상 데이터(DATA)가 144계조(G144)일 때 영상 불량을 최소화 할 수 있는 누설 억제 전압(VLS)과 바이어스 전압(VOBS)을 51계조(G51)와 144계조(G144) 범위(VLS/VOBS(G51-G144))로 설정할 수 있을 것이다.
그리고, 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 공급되는 영상 데이터(DATA)가 255계조(G255)일 때 영상 불량을 최소화 할 수 있는 누설 억제 전압(VLS)과 바이어스 전압(VOBS)을 145계조(G145)와 255계조(G255) 범위(VLS/VOBS(G145-G255))로 설정할 수 있을 것이다.
위에서 언급한 영상 데이터(DATA)의 계조 레벨에 대응하는 누설 억제 전압(VLS)과 바이어스 전압(VOBS)은 예시로 언급한 것이며, 누설 억제 전압(VLS)과 바이어스 전압(VOBS)의 레벨을 결정하기 위한 영상 데이터(DATA)의 계조 레벨은 다양하게 변경될 수 있을 것이다.
이와 같이, 누설 억제 전압(VLS)과 바이어스 전압(VOBS)은 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 입력되는 영상 데이터(DATA)의 계조를 다수의 범위로 분류하고, 각 계조의 범위에 따라 영상 불량이 가장 적은 전압을 최적 레벨로 결정함으로써, 사용자의 시야에 인지되는 영상 불량 현상을 정밀하게 완화시킬 수 있을 것이다.
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), 초기화 구간(INIT)에 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 네거티브 레벨의 초기화 전압(VINI)을 인가하는 단계(S200), 바이어스 구간(OBS)에 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 제 1 포지티브 레벨의 바이어스 전압(VOBS)을 인가하는 단계(S300), 및 발광 구간(EMISSION)을 포함하는 누설 억제 구간(LS)에 제 1 포지티브 레벨과 상이한 제 2 포지티브 레벨의 누설 억제 전압(VLS)을 인가하는 단계(S400)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.
초기화 구간(INIT)에 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 네거티브 레벨의 초기화 전압(VINI)을 인가하는 단계(S200)는 서브픽셀(SP)에 데이터 전압(Vdata)이 공급되는 리프레시 프레임(Refresh frame) 구간에 구동 트랜지스터(DRT)를 초기화하기 위한 초기화 전압(VINI)을 공급하는 과정이다.
바이어스 구간(OBS)에 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 제 1 포지티브 레벨의 바이어스 전압(VOBS)을 인가하는 단계(S300)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.
발광 구간(EMISSION)을 포함하는 누설 억제 구간(LS)에 제 1 포지티브 레벨과 상이한 제 2 포지티브 레벨의 누설 억제 전압(VLS)을 인가하는 단계(S400)는 발광 구간(EMISSION)에 발광 소자(ED)에 흐르는 누설 전류를 감소시키기 위하여, 바이어스 전압(VOBS)보다 낮은 레벨의 누설 억제 전압(VLS)을 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극에 인가하는 과정이다.
이러한 디스플레이 구동 과정을 통해서, 본 명세서의 디스플레이 장치(100)는 리프레시 프레임(Refresh frame)의 바이어스 구간(OBS) 이후에 누설 전류에 의해 발광 구간(EMISSION)에 발광 오류가 발생하지 않도록, 발광 구간(EMISSION)을 포함하는 누설 억제 구간(LS)에 바이어스 전압(VOBS)보다 낮은 레벨의 누설 억제 전압(VLS)을 인가함으로써, 누설 전류에 의한 영상 품질의 저하를 방지할 수 있다.
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
142: 메모리
150: 파워 관리 회로
152: 시프트 레지스터
154: 버퍼 회로
155: 안정화 전압 생성 회로
156: 스위칭 회로
160: 메인 파워 관리 회로
170: 세트 회로
200: 호스트 시스템

Claims (17)

  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, 누설 억제 구간에 누설 억제 전압이 상기 구동 트랜지스터에 인가되도록 제어하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 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.
  3. 제 2 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 발광 신호가 인가되고, 드레인 전극에 구동 전압이 인가되며, 소스 전극은 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 제 3 스위칭 트랜지스터;
    게이트 전극에 상기 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 안정화 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.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 안정화 전압은
    상기 구동 트랜지스터를 초기화시키기 위한 초기화 전압;
    상기 바이어스 전압; 및
    상기 누설 억제 전압을 포함하는 디스플레이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 초기화 전압은
    상기 리프레시 프레임 구간에 인가되고,
    상기 바이어스 전압은 상기 리프레시 프레임 구간 또는 상기 스킵 구간에 인가되고,
    상기 누설 억제 전압은 상기 발광 소자가 발광하는 발광 구간을 포함하는 상기 누설 억제 구간에 인가되는 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 초기화 전압은 네거티브 레벨이고,
    상기 바이어스 전압은 제 1 포지티브 레벨이며,
    상기 누설 억제 전압은 상기 제 1 포지티브 레벨보다 낮은 제 2 포지티브 레벨인 디스플레이 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널에 공급되는 영상 데이터를 저장하는 메모리를 더 포함하며,
    상기 타이밍 컨트롤러는 상기 메모리로부터 상기 리프레시 프레임 구간에 공급되는 상기 영상 데이터의 계조에 따라, 상기 누설 억제 전압과 상기 바이어스 전압의 레벨을 제어하는 디스플레이 장치.
  8. 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 회로에 있어서,
    안정화 스타트 펄스에 따라 제 1 노드를 통해 제 1 출력 신호를 생성하고, 제 2 노드를 통해 제 2 출력 신호를 생성하는 시프트 레지스터;
    상기 제 1 출력 신호 및 상기 제 2 출력 신호에 따라, 초기화 전압을 제 1 출력 단자로 전달하고, 바이어스 전압과 누설 억제 전압을 제 2 출력 단자로 전달하는 버퍼 회로; 및
    선택 신호에 따라, 상기 바이어스 전압 또는 상기 누설 억제 전압을 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극에 인가하는 스위칭 회로를 포함하는 구동 회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는
    상기 제 2 출력 단자에 드레인 전극이 각각 연결된 제 1 제어 트랜지스터와 제 2 제어 트랜지스터; 및
    상기 선택 신호를 입력받으며, 상기 제 1 제어 트랜지스터의 게이트 전극에 출력 단자가 연결되고, 상기 제 2 제어 트랜지스터의 게이트 전극에 입력 단자가 연결되는 인버터를 포함하는 구동 회로.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 초기화 전압은
    저속의 구동 주파수로 동작하는 저속 모드에서,
    상기 발광 소자의 구동을 위한 데이터 전압이 인가되는 리프레시 프레임 구간에 인가되고,
    상기 바이어스 전압은
    저속의 구동 주파수로 동작하는 저속 모드에서,
    상기 리프레시 프레임 구간 또는 상기 데이터 전압이 인가되지 않는 스킵 구간에 인가되고,
    상기 누설 억제 전압은
    상기 발광 소자가 발광하는 발광 구간을 포함하는 상기 누설 억제 구간에 인가되는 구동 회로.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 누설 억제 전압 및 상기 바이어스 전압은
    상기 리프레시 프레임 구간에 공급되는 상기 영상 데이터의 계조에 따라, 레벨이 결정되는 구동 회로.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 초기화 전압은 네거티브 레벨이고,
    상기 바이어스 전압은 제 1 포지티브 레벨이며,
    상기 누설 억제 전압은 상기 제 1 포지티브 레벨보다 낮은 제 2 포지티브 레벨인 구동 회로.
  13. 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;
    초기화 구간에 네거티브 레벨의 초기화 전압을 상기 구동 트랜지스터에 인가하는 단계;
    바이어스 구간에 제 1 포지티브 레벨의 바이어스 전압을 상기 구동 트랜지스터에 인가하는 단계; 및
    누설 억제 구간에 상기 제 1 포지티브 레벨과 상이한 제 2 포지티브 레벨의 누설 억제 전압을 상기 구동 트랜지스터에 인가하는 단계를 포함하는 디스플레이 구동 방법.
  14. 제 13 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.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 초기화 전압은
    상기 리프레시 프레임 구간에 인가되고,
    상기 바이어스 전압은 상기 리프레시 프레임 구간 또는 상기 스킵 구간에 인가되고,
    상기 누설 억제 전압은 상기 발광 소자가 발광하는 발광 구간을 포함하는 상기 누설 억제 구간에 인가되는 디스플레이 구동 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 누설 억제 전압 및 상기 바이어스 전압은
    상기 리프레시 프레임 구간에 공급되는 상기 영상 데이터의 계조에 따라, 레벨이 결정되는 디스플레이 구동 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 포지티브 레벨은
    상기 제 1 포지티브 레벨보다 낮은 디스플레이 구동 방법.
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