KR102603538B1 - 표시장치와 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시장치와 그 구동 방법에 관한 것으로, 픽셀 데이터를 분석하여 미리 설정된 특정 전압 레벨의 데이터 전압이 공급되는 특정 픽셀 라인을 검출하고, 상기 특정 픽셀 라인이 검출될 때 상기 특정 픽셀 라인에 공급될 기준 전압과 데이터 전압을 디폴트 레벨 보다 높인다.

Description

표시장치와 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 픽셀의 구동 소자로 이용되는 트랜지스터의 열화를 줄여 잔상을 줄일 수 있는 표시장치와 그 구동 방법에 관한 것이다.
전계 발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기 발광 표시장치와 유기 발광 표시장치로 대별된다. 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)의 유기 발광 표시장치는 스스로 발광하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함하며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
유기 발광 표시장치의 픽셀들은 OLED와, 게이트-소스간 전압에 따라 OLED에 전류를 공급하여 OLED를 구동하는 구동소자를 포함한다. 유기 발광 표시장치의 OLED는 애노드 및 캐소드와, 이 전극들 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)으로 이루어진다. OLED에 전류가 흐를 때 정공수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동되어 여기자가 형성되고, 그 결과 발광층(EML)이 가시광을 발생하게 된다.
구동 소자는 MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor) 구조의 TFT로 구현될 수 있다. 구동 소자는 모든 픽셀들 간에 그 전기적 특성이 균일하여야 하지만 공정 편차와 소자 특성 편차로 인하여 픽셀들 간에 차이가 있을 수 있고 디스플레이 구동 시간의 경과에 따라 변할 수 있다. 이러한 구동 소자의 전기적 특성 편차를 보상하기 위해, 전계 발광 표시장치에 내부 보상 방법과 외부 보상 방법이 적용될 수 있다. 내부 보상 방법은 구동 소자의 전기적 특성에 따라 변하는 구동 소자의 게이트-소스 간 전압(Vgs)을 샘플링하고 그 게이트-소스간 전압만큼 데이터 전압을 보상한다. 구동 소자는 트랜지스터(transistor)로 구현될 수 있다. 외부 보상 방법은 구동 소자의 전기적 특성에 따라 변하는 픽셀의 전압을 센싱하고, 센싱된 전압을 바탕으로 외부 회로에서 입력 영상의 데이터를 변조함으로써 픽셀들 간 구동 소자의 전기적 특성 편차를 보상한다.
디스플레이 구동 기간이 증가할수록 구동 소자의 게이트 바이어스 스트레스(gate bias stress)가 누적되어 구동 소자의 전기적 특성이 열화될 수 있다. 일 예로, 트랜지스터는 네가티브 바이어스(negative bias) 상태에서 온도와 빛에 의해 스트레스를 받으면 열화되는 NBTiS(Negative Bias Temperature illumination Stress) 특성이 있다.
유기 발광 표시장치에서 완벽한 블랙을 표현하기 위하여 블랙 계조의 픽셀 데이터가 픽셀에 기입될 때 픽셀의 구동 소자를 턴-오프시킬 수 있다. 이렇게 픽셀들에 블랙 계조의 픽셀 데이터가 기입되는 시간이 길어질수록 구동 소자로 이용되는 트랜지스터에 네가티브 바이어스가 지속적으로 인하여 그 트랜지스터가 열화된다. 이렇게 트랜지스터에 네가티브 바이어스가 지속적으로 인가될 때, 트랜지스터의 게이트에 트랩된 정공(hole)이 얕은 트랩(swallow)으로부터 깊은 트랩(deep trap)으로 이동할 수 있다. 이러한 벌크 ‹K 트랩(Bulk deep trap)은 트랜지스터가 열화되어 문턱 전압의 변동량이 커질 수 있게 한다. 또한, 벌크 딥 트랩으로 인한 트랜지스터의 열화는 유기 발광 표시장치에서 재현되는 영상의 품질 저하와 수명 저하를 초래한다.
본 발명은 전술한 필요성 및/또는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 픽셀들의 휘도가 낮을 때 구동 소자로 이용되는 트랜지스터를 교류 바이어스를 인가하여 트랜지스터의 특성을 회복시킴으로써 영상 품질과 수명을 개선할 수 있는 표시장치와 그 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 표시장치는 데이터 라인과 게이트 라인에 연결되고 기준 전압이 공급되는 픽셀들이 배치된 다수의 픽셀 라인들 포함한 표시패널; 상기 데이터 라인에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부; 상기 게이트 라인에 게이트 신호를 순차적으로 공급하는 게이트 구동부; 및 상기 데이터 구동부와 상기 게이트 구동부를 제어하는 타이밍 콘트롤러를 포함한다.
상기 타이밍 콘트롤러는 입력 영상의 픽셀 데이터를 분석하여 미리 설정된 특정 전압 레벨의 데이터 전압이 공급되는 특정 픽셀 라인을 검출하여, 상기 특정 픽셀 라인이 검출될 때 레프레쉬 모드로 진입하여 상기 특정 픽셀 라인에 공급될 기준 전압과 상기 데이터 전압을 높이는 레프레쉬 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명은 특정 전압 레벨 이하의 데이터 전압이 공급될 특정 픽셀 라인을 검출하고, 특정 픽셀 라인에서 데이터 전압을 높여 구동 소자의 디트랩(De-trap)을 유도하여 NBTiS를 보상할 수 있다.
본 발명은 레프레쉬 모드에서 기준 전압을 디폴트 레벨 보다 높이고 기준 전압의 변동량만큼 데이터 전압을 높여 구동 소자의 디트랩 효과를 향상시키고 특정 픽셀 라인의 픽셀들에서 픽셀 데이터의 계조를 표현할 수 있게 한다.
본 발명은 블랙 계조 삽입 모드로 동작하는 픽셀들에서 최대 전압과 블랙 계조 전압에 동기되어 또는 블랙 계조 전압에 동기시켜 입력 영상이 픽셀 어레이에 표시되는 액티브 구간 동안 입력 영상을 재현하고 구동 소자의 NBTiS 보상 시간을 충분히 길게 할 수 있다. 나아가, 블랙 계조에서 고계조로 변하는 픽셀에서 고계조 전압의 충전 시간을 빠르게 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 구동 소자의 NBTiS를 보상하여 영상 품질과 수명을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 픽셀 회로에 연결된 외부 보상 회로를 보여 주는 회로도이다.
도 3a 및 도 3b는 센싱부를 상세히 보여 주는 회로도이다.
도 4는 1 프레임 기간의 액티브 구간과 버티컬 블랭크 구간을 상세히 보여 주는 도면이다.
도 5는 레프레쉬 모드에서 픽셀 회로의 동작을 보여 주는 회로도 및 파형도이다.
도 6은 레프레쉬 모드의 제어 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 7은 레프레쉬 모드에서 구동 소자의 게이트-소스간 전압이 유지되는 예를 보여 주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치에서 타이밍 콘트롤러와 소스 드라이브 IC들 간의 배선 연결을 보여 주는 도면이다.
도 9는 EPI 인터페이스 프로토콜의 신호 포맷을 보여 주는 도면이다.
도 10 및 도 11은 소스 드라이브 IC가 담당하는 블록 단위로 특정 픽셀 라인들이 선택되는 예를 보여 주는 도면들이다.
도 12 및 도 13은 노멀 구동 모드와 블랙 계조 삽입 모드를 보여주는 도면들이다.
도 14는 노멀 구동 모드와 블랙 계조 삽입 모드에서 게이트 신호를 보여 주는 파형도이다.
도 15a는 도 14의 프로그래밍 기간에서 픽셀의 동작을 보여 주는 회로도이다.
도 15b는 도 14의 발광 기간 에서 픽셀의 동작을 보여 주는 회로도이다.
도 15c는 도 14의 블랙 기간 에서 픽셀의 동작을 보여 주는 회로도이다.
도 16은 블랙 계조 삽입 모드로 구동되는 블록들의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 17은 노말 구동 모드와 블랙 계조 삽입 모드의 진입 타이밍을 화면 상에서 서로 다른 위치로 제어하는 예를 보여 주는 도면이다.
도 18 및 도 19는 픽셀들이 레프레스 모드와 블랙 계조 삽입 모드로 연속 동작하는 예를 보여 주는 도면들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명은 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 실질적으로 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서 상에서 언급된 "구비한다", "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수로 해석될 수 있다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 구성요소들 간에 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 그 구성요소들 사이에 하나 이상의 다른 구성 요소가 개재될 수 있다.
구성 요소들을 구분하기 위하여 제1, 제2 등이 사용될 수 있으나, 이 구성 요소들은 구성 요소 앞에 붙은 서수나 구성 요소 명칭으로 그 기능이나 구조가 제한되지 않는다.
이하의 실시예들은 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하다. 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
본 발명의 표시장치에서 픽셀 회로는 구동 소자와 스위치 소자를 포함한다. 구동 소자와 스위치 소자는 n 채널 트랜지스터(NMOS)와 p 채널 트랜지스터(PMOS) 중 하나 이상의 트랜지스터로 구현될 수 있다. 트랜지스터는 산화물 반도체 패턴을 갖는 Oxide 트랜지스터 또는, 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly-Silicon, LTPS) 반도체 패턴을 갖는 LTPS 트랜지스터로 구현될 수 있다. 트랜지스터는 게이트(gate), 소스(source) 및 드레인(drain)을 포함한 3 전극 소자이다. 트랜지스터는 표시패널(100) 상에서 TFT(Thin　Film Transistor)으로 구현될 수 있다. 소스는 캐리어(carrier)를 트랜지스터에 공급하는 전극이다. 트랜지스터 내에서 캐리어는 소스로부터 흐르기 시작한다. 드레인은 TFT에서 캐리어가 외부로 나가는 전극이다. 트랜지스터에서 캐리어의 흐름은 소스로부터 드레인으로 흐른다. n 채널 트랜지스터(NMOS)의 경우, 캐리어가 전자(electron)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 전자가 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 낮은 전압을 가진다. n 채널 트랜지스터(NMOS)에서 전류의 방향은 드레인으로부터 소스 쪽으로 흐른다. p 채널 트랜지스터(PMOS)의 경우, 캐리어가 정공(hole)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 정공이 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 높다. p 채널 트랜지스터(PMOS)에서 정공이 소스로부터 드레인 쪽으로 흐르기 때문에 전류가 소스로부터 드레인 쪽으로 흐른다. 따라서, 소스와 드레인은 인가 전압에 따라 변경될 수 있기 때문에 트랜지스터의 소스와 드레인은 고정된 것이 아니라는 것에 주의하여야 한다. 이하의 설명에서 트랜지스터의 소스와 드레인을 제1 및 제2 전극으로 칭하기로 한다.
스위치 소자들로 이용되는 TFT의 게이트 신호는 게이트 온 전압(Gate On Voltage)과 게이트 오프 전압(Gate Off Voltage) 사이에서 스윙한다. 게이트 온 전압은 TFT의 문턱 전압 보다 높은 전압으로 설정되며, 게이트 오프 전압은 TFT의 문턱 전압 보다 낮은 전압으로 설정된다. TFT는 게이트 온 전압에 응답하여 턴-온(turn-on)되는 반면, 게이트 오프 전압에 응답하여 턴-오프(turn-off)된다. NMOS의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 하이 전압(Gate High Voltage, VGH)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 로우 전압(Gate Low Voltage, VGL)일 수 있다. PMOS의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 로우 전압(VGL)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 하이 전압(VGH)일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 실시예들에서, 본 발명의 표시장치는 외부 보상 회로가 적용된 예를 중심으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다. 도 2a 및 도 2b는 픽셀 회로에 연결된 외부 보상 회로를 보여 주는 회로도이다. 도 3a 및 도 3b는 센싱부를 상세히 보여 주는 회로도이다.
도 1 내지 도 3b을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(100)과, 표시패널 구동회로를 포함한다.
본 발명의 표시장치는 입력 영상을 화면 상에 표시하는 노멀 구동 모드(Normal driving mode)와, 픽셀들의 전기적 특성을 센싱하기 위한 센싱 모드(sensing mode)로 동작한다.
노멀 구동 모드에서, 표시패널 구동회로(110, 112, 120)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 매 프레임 기간마다 액티브 구간(AT) 동안 픽셀 데이터를 픽셀들에 기입하여 픽셀들을 구동한다. 센싱 모드에서 표시패널 구동회로(110, 112, 120)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 표시장치의 전원이 인가되기 시작하는 파워 온(power on) 시간, 버티컬 블랭크 구간(VB), 파워 오프(power off) 시간에 서브 픽셀별로 구동 소자(DT)의 전기적 특성을 센싱하고, 그 센싱 결과에 따라 보상값을 선택하여 구동 소자(DT)의 전기적 특성 변화를 보상할 수 있다.
표시패널(100)의 화면은 입력 영상을 표시하는 픽셀 어레이(AA)를 포함한다. 픽셀 어레이(AA)는 다수의 데이터 라인들(102), 데이터 라인들(102)과 교차되는 다수의 게이트 라인들(104), 및 픽셀들을 포함한다.
픽셀들은 데이터 라인들(DL)과 게이트 라인들(GL)에 의해 정의된 매트릭스 형태로 화면(AA) 상에 배치될 수 있다. 픽셀들은 매트릭스 형태 이외에도 동일한 색을 발광하는 픽셀을 공유하는 형태, 스트라이프 형태, 다이아몬드 형태 등 픽셀 어레이(AA) 상에 다양한 방법으로 배치될 수 있다.
픽셀 어레이는 픽셀 컬럼(Column)과, 픽셀 컬럼과 교차되는 픽셀 라인들(L1~Ln)을 포함한다. 픽셀 컬럼은 y축 방향을 따라 배치된 픽셀들을 포함한다. 픽셀 라인은 x축 방향을 따라 배치된 픽셀들을 포함한다. 1 수직 기간은 1 프레임 분량의 픽셀 데이터를 화면의 모든 픽셀들에 기입(write)하는데 필요한 1 프레임 기간이다. 1 수평 기간(1H)은 게이트 라인을 공유하는 1 픽셀 라인의 픽셀들에 기입될 픽셀 데이터를 1 픽셀 라인의 픽셀들에 기입하는데 필요한 스캔 시간이다. 1 수평 기간은 1 프레임 기간을 m 개의 픽셀 라인(L1~Lm) 개수로 나눈 시간이다.
픽셀들 각각은 컬러 구현을 위하여 적색(Red, R) 서브 픽셀, 녹색(Green, G) 서브 픽셀, 청색(Blue, B) 서브 픽셀로 나뉘어질 수 있다. 픽셀들 각각은 백색 서브 픽셀을 더 포함할 수도 있다. 서브 픽셀들(101) 각각은 동일한 픽셀 회로를 포함한다.
유기 발광 표시장치의 경우, 픽셀 회로는 발광 소자, 구동 소자, 하나 이상의 스위치 소자, 및 커패시터를 포함할 수 있다. 발광 소자는 OLED로 구현될 수 있다. OLED의 전류는 구동 소자의 게이트-소스간 전압(Vgs)에 따라 조절될 수 있다. 구동 소자와 스위치 소자는 트랜지스터로 구현될 수 있다. 픽셀 회로는 데이터 라인(102)과 게이트 라인(104)에 연결된다. 서브 픽셀들(101) 각각은 동일한 픽셀 회로를 포함할 수 있다.
표시패널(100) 상에 터치 센서들이 배치될 수 있다. 터치 입력은 별도의 터치 센서들을 이용하여 센싱되거나 픽셀들을 통해 센싱될 수 있다. 터치 센서들은 온-셀(On-cell type) 또는 애드 온 타입(Add on type)으로 표시패널의 화면 상에 배치되거나 픽셀 어레이에 내장되는 인-셀(In-cell type) 터치 센서들로 구현될 수 있다.
표시패널 구동회로(110, 112, 120)는 데이터 구동부(110)와 게이트 구동부(120)를 구비한다. 데이터 구동부(110)와 데이터 라인들(102) 사이에 배치된 디멀티플렉서(Demultiplexer, 112)가 배치될 수 있다.
표시패널 구동회로(110, 112, 120)는 노멀 구동 모드에서 타이밍 콘트롤러(Timing controller, TCON)(130)의 제어 하에 표시패널(100)의 픽셀들에 입력 영상의 데이터를 기입하여 화면 상에 입력 영상을 표시한다. 표시패널 구동회로(110, 112, 120)는 터치 센서들을 구동하기 위한 터치 센서 구동부를 더 구비할 수 있다. 터치 센서 구동부는 도 1에서 생략되어 있다. 모바일 기기나 웨어러블 기기에서 표시패널 구동회로, 타이밍 콘트롤러(130) 그리고 전원 회로는 하나의 집적 회로에 집적될 수 있다.
데이터 구동부(110)는 하나 이상의 소스 드라이브 집적회로(Integrated Circuit: IC)로 구현될 수 있다. 데이터 구동부(110)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터 수신된 픽셀 데이터(DATA)를 데이터 전압으로 변환하는 제1 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog converter: 이하 “DAC”라 함)(21)와, 픽셀들 각각에서 구동 소자(DT)의 전기적 특성을 센싱하기 위한 센싱부(111)를 포함할 수 있다.
제1 DAC(21)는 매 프레임 기간마다 타이밍 콘트롤러(130)로부터 수신되는 입력 영상의 픽셀 데이터(디지털 데이터)를 감마 보상 전압으로 변환하여 데이터 전압(Vdata)을 출력한다. 데이터 전압(Vdata)은 데이터 라인(102)을 통해 픽셀들에 인가된다.
디멀티플렉서(112)는 데이터 구동부(110)와 데이터 라인들(102) 사이에 배치된다. 디멀티플렉서(112)는 소스 드라이브 IC(SIC)의 한 채널과 다수의 데이터 라인들 사이에 연결된 다수의 스위치 소자들을 이용하여 소스 드라이브 IC(SIC)의 한 채널을 통해 연속으로 출력되는 데이터 전압(Vdata)을 데이터 라인들(102)로 분배한다. 디멀티플렉서(112)에 의해 데이터 구동부(110)의 한 채널이 다수의 데이터 라인들에 시분할 연결되기 때문에 데이터 라인들(102)의 개수가 감소될 수 있다.
게이트 구동부(120)는 픽셀 어레이(AA)의 TFT 어레이와 함께 표시패널(100) 상의 베젤(bezel) 영역 상에 직접 형성되는 GIP(Gate in panel) 회로로 구현될 수 있다. 게이트 구동부(120)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 게이트 신호를 게이트 라인들(104)로 출력한다. 게이트 구동부(120)는 시프트 레지스터(Shift register)를 이용하여 게이트 신호를 시프트시킴으로써 그 신호들을 게이트 라인들(104)에 순차적으로 공급할 수 있다. 게이트 신호는 스캔 신호(SCAN)와 센싱 신호(SENSE)를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 스캔 신호(SCAN)와 센싱 신호(SENS)는 데이터 전압(Vdata)에 동기될 수 있다. 데이터 전압(Vdata)은 입력 영상의 데이터 전압과 센싱용 데이터 전압으로 나뉠 수 있다. 입력 영상의 데이터 전압은 노멀 구동 모드에서 입력되는 픽셀 데이터의 계조 전압이다. 센싱용 데이터 전압은 입력 영상 데이터와 무관하게 설정된 소정의 전압이다. 센싱용 데이터 전압은 센싱 모드에서 구동 소자(DT)의 게이트 전압을 미리 설정된 전압 레벨로 설정하기 위한 전압이다.
게이트 신호(SCAN, SENSE)는 게이트 온 전압(VGH)과 게이트 오프 전압(VGL) 사이에서 스윙(swing)하는 펄스로 발생될 수 있다. VGH = 28V, VGL =-6V일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 픽셀 회로의 스위치 소자들(M1, M2)은 게이트 신호(SCAN, SENSE)의 게이트 온 전압(VGH)에 응답하여 턴-온(turn-on)된다.
타이밍 콘트롤러(130)는 도시하지 않은 호스트 시스템으로부터 입력된 입력 영상의 픽셀 데이터(DATA)를 구동 소자의 전기적 특성의 센싱 결과를 반영하여 변조하여 구동 소자의 전기적 특성 변화를 보상한다.
타이밍 콘트롤러(130)는 레프레쉬(refresh) 제어부(132)를 더 포함한다. 레프레쉬 제어부(132)는 특정 전압 레벨 이하의 데이터 전압이 공급될 픽셀 라인(이하, “특정 픽셀 라인”이라 함)을 검출한다. 특정 픽셀 라인은 특정 전압 레벨 이하의 데이터 전압(Vdata)이 공급되는 픽셀들로 이루어진 픽셀 라인을 의미한다. 레프레쉬 제어부(132)는 특정 픽셀 라인이 검출될 때 특정 픽셀 라인을 레프레쉬 모드로 구동한다.
레프레쉬 모드에서 구동 소자의 게이트 전압(Vg)이 높을 때, 구동 소자(DT)에서 디트랩(De-trap)이 유도되어 특정 픽셀 라인에 배치된 구동 소자들(DT)의 특성이 회복되고 그 구동 소자들(DT)의 문턱 전압 변화량이 낮아진다. 특정 픽셀 라인의 픽셀들은 픽셀 데이터의 계조에 대응되는 밝기로 발광한다. 이는 레프레쉬 모드에서 기준 전압(Vref)과 데이터 전압(Vdata)이 상승하여 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)이 변하지 않는다. 따라서, 레프레쉬 모드는 픽셀들에 픽셀 데이터가 기입되는 노멀 구동 모드(Normal driving mode)에서 특정 픽셀 라인이 검출될 때 그 특정 픽셀 라인에 적용되는 구동 모드이다.
레프레쉬 제어부(132)는 감마 특성을 만족하도록 픽셀 데이터 값 각각에 대응하는 전압이 설정된 D2V 룩업 테이블(Look-up table)을 포함할 수 있다. D2V 룩업 테이블은 입력 픽셀 데이터에 대응하는 데이터 전압 데이터를 출력한다. 따라서, 타이밍 콘트롤러(130)는 픽셀 데이터(DATA)를 D2V 룩업 테이블에 입력하여 특정 픽셀 라인을 실시간으로 검출하여 현재 구동될 픽셀 라인이 특정 픽셀 라인인지 판단할 수 있다.
레프레쉬 제어부(132)는 레프레쉬 모드에서 특정 픽셀 라인에 기입될 픽셀 데이터를 변조하여 특정 픽셀 라인의 픽셀들에 공급되는 데이터 전압(Vdata)을 높인다. 데이터 전압(Vdata)은 구동 소자(DT)의 게이트에 인가된다. 레프레쉬 제어부(132)는 구동 소자(DT)의 게이트 전압을 높여 구동 소자(DT)를 교류 구동함으로써 구동 소자(DT)의 네가티브 바이어스로 인하여 구동 소자에 축적된 정공(hole)을 디트랩(de-trap)하여 구동 소자(DT)의 특성을 회복시킨다. 구동 소자(DT)의 게이트 전압이 높을수록 구동 소자(DT)의 디트랩 효과가 높아진다.
레프레쉬 제어부(132)는 특정 픽셀 라인에 공급되는 기준 전압(Vref)을 상향 변조하여 그 전압(Vref)을 높일 수 있다. 레프레쉬 제어부(132)는 기준 전압 정보를 포함한 콘트롤 데이터를 소스 드라이브 IC(SIC)로 전송하여 특정 픽셀 라인의 기준 전압(Vref)을 디폴트(default level)로 제어한다. 레프레쉬 제어부(132)는 특정 픽셀 라인의 픽셀들에 기입될 픽셀 데이터의 데이터 전압(Vdata)을 더 높여 구동 소자(DT)의 디트랩(de-trap) 효과를 더 높일 수 있다. 특정 픽셀 라인 이외의 다른 픽셀 라인들에 공급되는 기준 전압(Vref)은 디폴트 레벨이다.
레프레쉬 제어부(132)는 기준 전압 정보를 포함한 콘트롤 데이터를 소스 드라이브 IC(SIC)로 전송하여 특정 픽셀 라인의 기준 전압(Vref)을 미리 설정된 디폴트 레벨 보다 높은 레벨로 높일 수 있다.
타이밍 콘트롤러(130)는 노멀 구동 모드(Normal driving mode)와 센싱 모드(sensing mode)에서 표시패널 구동회로(110, 112, 120)의 동작 타이밍을 제어한다. 노멀 구동 모드에서 픽셀 데이터가 기입될 현재 픽셀 라인이 특정 픽셀 라인으로 검출될 때 레프레쉬 모드로 진입하고, 다음 픽셀 라인이 특정 픽셀 라인이 아니면 노멀 구동 모드로 전환된다. 전술한 바와 같이, 레프레쉬 모드에서 기준 전압(Vref)과 픽셀 데이터의 데이터 전압(Vdata)이 높아진다.
타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템으로부터 입력 영상의 픽셀 데이터(DATA)와, 그와 동기되는 타이밍 신호를 수신한다. 픽셀 데이터(DATA)는 디지털 데이터이다. 타이밍 콘트롤러(130)에 수신된 타이밍 신호는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 클럭 신호(DCLK) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등을 포함할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(130) 내에서 데이터 인에이블 신호(DE)를 카운터하여 수직 기간 타이밍과 수평 기간 타이밍을 생성할 수 있다. 이 경우, 타이밍 콘트롤러(130)에 수신된 타이밍 신호에서 수직 동기신호(Vsync)와 수평 동기신호(Hsync)가 생략될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(130)는 프레임 레이트(Frame rate)를 입력 프레임 주파수 이상의 주파수로 조정할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 콘트롤러(130)는 입력 프레임 주파수를 i 배 체배하여 프레임 주파수×i(i는 0 보다 큰 양의 정수) Hz의 프레임 주파수로 표시패널 구동부(110, 112, 120)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다. 프레임 주파수는 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이며, PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 50Hz이다.
타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템으로부터 수신된 타이밍 신호(Vsync, Hsync, DE)를 바탕으로 표시패널 구동회로(110, 112, 120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호들을 발생하여 표시패널 구동회로(110, 112, 120)를 제어한다. 타이밍 콘트롤러(130)로부터 출력된 게이트 타이밍 제어신호의 전압 레벨은 도시하지 않은 레벨 시프터(Level shifter)를 통해 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압으로 변환되어 게이트 구동부(120)에 공급될 수 있다. 레벨 시프터는 게이트 타이밍 제어신호의 로우 레벨 전압(low level voltage)을 게이트 로우 전압(VGL)으로 변환하고, 게이트 타이밍 제어신호의 하이 레벨 전압(high level voltage)을 게이트 하이 전압(VGH)으로 변환한다.
호스트 시스템은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 모바일 기기, 웨어러블 기기 중 어느 하나일 수 있다.
외부 보상 회로는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 픽셀 회로에 연결된 센싱 라인(103), 센싱부(111), 및 센싱부(111)로부터 센싱 데이터(디지털 데이터)를 수신하는 보상부(131)를 포함한다.
소스 드라이브 IC(SIC)에 DAC와 센싱부(111)가 집적될 수 있다. 보상부(131)는 타이밍 콘트롤러(130)에 집적될 수 있다.
외부 보상 회로는 기준 전압으로 센싱 라인(103)과 구동 소자(DT)의 소스 전압(Vs) 즉, 제2 노드(n2)의 전압을 초기화한 후, 구동 소자(DT)의 소스 전압을 센싱하여 구동 소자(DT)의 전기적 특성(Vth, μ)을 센싱할 수 있다. 센싱부(111)는 센싱 모드에서 센싱 라인(103) 상의 전압을 샘플링하여 도 3에 도시된 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital Convertor: 이하 “ADC”라 함)(24) 통해 디지털 데이터로 변환하여 센싱 데이터를 출력한다.
보상부(131)는 보상용 룩업 테이블(Look-up table)에 서브 픽셀별로 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)과 이동도(μ)를 보상하기 위한 보상값들이 저장되어 있다. 보상부(131)는 ADC(24)로부터 출력된 센싱 데이터를 보상용 룩업 테이블에 입력하여 보상용 룩업 테이블로부터 출력된 보상값을 입력 영상의 픽셀 데이터에 더하거나 곱하여 픽셀 데이터를 변조함으로써 구동 소자(DT)의 전기적 특성 변화를 보상한다.
보상부(131)에 의해 변조된 픽셀 데이터(DATA)는 소스 드라이브 IC(SIC)로 전송되어 DAC(21)에 의해 데이터 전압(Vdata)으로 변환되어 데이터 라인(102)으로 공급된다. 픽셀 회로의 구동 소자(DT)는 데이터 라인(102)을 통해 공급되는 데이터 전압(Vdata)으로 구동되어 전류를 발생된다. 구동 소자(DT)를 통해 발광 소자인 OLED로 흐르는 전류는 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)에 따라 결정된다.
픽셀 회로는 도 2a 내지 도 3b의 예와 같이, 발광 소자(OLED)와, 발광 소자(OLED)에 연결된 구동 소자(DT), 다수의 스위치 소자(M1, M2), 및 커패시터(Cst)를 포함한다. 구동 소자(DT)와 스위치 소자(M1, M2)는 n 채널 트랜지스터(NMOS)로 구현될 수 있다.
발광 소자(OLED)는 데이터 전압(Vdata)에 따라 변하는 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)에 따라 발생되는 전류로 발광된다. 발광 소자(OLED)는 애노드와 캐소드 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한 OLED로 구현될 수 있다. 유기 화합물층은 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL) 및 전자주입층(EIL) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 발광 소자(OLED)의 애노드는 제2 노드(n2)를 통해 구동 소자(DT)에 연결되고, 발광 소자(OLED)의 캐소드는 저전위 전원 전압(ELVSS)이 인가되는 ELVSS 전극에 연결된다. 도 2에서 “Coled”는 OLED의 용량(Capacitance)이다.
제1 스위치 소자(M1)는 스캔 신호(SCAN)에 따라 턴-온되어 데이터 라인(102)을 제1 노드(n1)에 연결하여 데이터 전압(Vdata)을 제1 노드(n1)에 연결된 구동 소자(DT)의 게이트에 공급한다. 구동 소자(DT)의 게이트 전압(Vg)은 제1 노드(n1)의 전압과 같다. 제1 스위치 소자(M1)는 제1 스캔 신호(SCAN)가 인가되는 제1 게이트 라인(1041)에 연결된 게이트, 데이터 라인(102)에 연결된 제1 전극, 및 제1 노드(n1)에 연결된 제2 전극을 포함한다.
제2 스위치 소자(M2)는 센싱 신호(SENSE)에 따라 턴-온되어 기준 전압(Vref)을 제2 노드(n2)에 공급한다. 제2 스위치 소자(M2)는 센싱 신호(SENSE)가 인가되는 제2 게이트 라인(1042)에 연결된 게이트, 기준 전압(Vref)이 인가되는 센싱 라인(103)에 연결된 제1 전극, 및 제2 노드(n2)에 연결된 제2 전극을 포함한다.
레프레쉬 모드와 센싱 모드에서 제2 스위치 소자(M2)가 턴-온되어 제2 노드(n2)를 센싱 라인(103)에 연결한다. 따라서, 레프레쉬 모드와 센싱 모드에서 구동 소자(DT)의 소스 전압(Vg)은 기준 전압(Vref)이다.
구동 소자(DT)는 게이트-소스간 전압(Vgs)에 따라 발광 소자(OLED)에 전류를 공급한다. 구동 소자(DT)는 제1 노드(n1)에 연결된 게이트, 픽셀 구동 전압(VDD)이 공급되는 ELVDD 라인(105)에 연결된 제1 전극(또는 드레인), 및 제2 노드(n2)를 통해 OLED의 애노드에 연결된 제2 전극(또는 소스)을 포함한다. 픽셀 구동 전압(ELVDD)은 ELVDD 라인(105)을 통해 모든 픽셀들에 공급된다.
커패시터(Cst)는 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 사이에 연결된다. 커패시터(Cst)는 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)을 충전한다.
픽셀 회로에 공급되는 게이트 신호는 도 2b 및 도 3b와 같이 하나의 스캔 신호(SCAN)일 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 스위치 소자들(M1, M2)의 게이트 라인이 제1 게이트 라인(1041)에 공통으로 연결되어 제1 및 제2 스위치 소자들(M1, M2)이 스캔 신호(SCAN)의 펄스에 따라 동시에 턴-온/오프된다.
센싱 모드는 제품 출하전과 제품 출하 후로 나뉘어진다. 제품 출하 전에 픽셀들에 연결된 외부 보상 회로를 통해 서브 픽셀들 각각에서 구동 소자(DT)의 전기적 특성(Vth, μ)이 센싱되고, 이 센싱 결과를 서브 픽셀별로 구동 소자(DT)의 전기적 특성(Vth, μ) 편차가 보상된다.
제품 출하 후 센싱 모드는 파워 온 시퀀스(Power ON sequence)에서 실시되는 ON RF 모드, 디스플레이 구동 기간 동안 버티컬 블랭크 구간(Vertical blank, VB)에 실시되는 RT MODE, 및 파워 오프 시퀀스(Power OFF sequence)에서 실시되는 OFF RS 모드로 나뉘어질 수 있다.
ON RF 모드는 전계 방출 표시장치의 전원이 켜질 때 픽셀들 각각에서 구동 소자의 이동도(μ)를 센싱하고, μ 센싱 결과를 제품 출하전 서브 픽셀별로 측정된 구동 소자의 이동도 보상값과 비교하여 그 차이를 바탕으로 μ 보상값을 업데이트한다. 제품 출하전 센싱 모드에서 서브 픽셀별 구동 소자의 문턱전압과 이동도가 센싱되어 구동 소자의 문턱전압 보상값과 이동도 보상값이 룩업 테이블(look-up table)에 설정된다. 서브 픽셀별로 구동 소자의 이동도 센싱 결과를 반영한 μ 보상값으로 구동 소자의 이동도(μ)가 보상된다.
RT 모드는 영상이 표시되는 디스플레이 구동 기간 중에 매 프레임 기간마다 버티컬 블랭크 구간(Vertical blank interval, VB)에 픽셀들의 이동도(μ)를 실시간 센싱하고, μ 센싱 결과에 따라 서브 픽셀별로 μ 보상값을 업데이트한다. 버티컬 블랭크 구간(VB)은 제N-1 프레임 기간의 액티브 구간(AT)과 제N 프레임 기간의 액티브 구간(AT) 사이에서 소정 시간으로 할당된다.
OFF RS 모드는 표시장치의 전원이 꺼질 때 픽셀들 각각에서 구동 소자의 문턱 전압(Vth)을 센싱하고, Vth 센싱 결과에 따라 서브 픽셀별로 Vth 보상값을 업데이트한다. OFF RS 모드는 전원이 완전히 꺼지기 전 미리 설정된 지연 시간 동안 표시패널 구동회로(110, 112, 120)와 외부 보상 회로가 구동되어 서브 픽셀들 각각에서 픽셀들 각각에서 구동 소자의 문턱 전압(Vth)을 센싱하여 서브 픽셀별로 Vth 보상값을 업데이트한다. Vth 보상값이 제N 전원 OFF 시점(OFF(N))에서 업데이트되면, ON RF 모드, RT 모드에서 그대로 유지된 후에 제N 전원 OFF 시점(OFF(N))에서 업데이트될 수 있다.
도 3을 참조하면, 센싱부(111)는 기준 전압 발생부(22), 기준 전압(Vref)을 스위칭하는 제3 스위치 소자(SW1), 제4 스위치 소자(SW2), 커패시터(Csam), 전압 스케일러(voltage scaller)(23), ADC(24) 등을 포함한다. 도 6에서 “Csio”는 센싱 라인(103)에 연결된 커패시터이다. 스위치 소자들(SW1, SW2)은 n 채널 트랜지스터(NMOS)로 구현될 수 있다.
기준 전압 발생부(22)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터 수신된 콘트롤 데이터의 기준 전압 데이터(REF)에 응답하여 기준 전압 데이터(REF)가 지시하는 전압 레벨로 기준 전압(Vref)을 발생할 수 있다.
또한, 기준 전압 발생부(22)는 기준 전압 데이터(REF)를 아날로그 전압으로 변환하여 기준 전압(Vref)을 발생할 수 있다. 기준 전압 발생부(22)는 분압 회로, DAC 또는 그 조합으로 기준 전압 레벨을 가변할 수 있다. 예를 들어, 기준 전압 발생부(22)는 기준 전압 데이터(REF)에 응답하여 노멀 구동 모드에서 디폴트 레벨의 기준 전압(Vref)을 출력하고, 레프레쉬 모드로 진입할 때 기준 전압(Vref)을 디폴트 레벨 보다 높은 소정의 전압으로 기준 전압(Vref)을 출력할 수 있다. 또한, 기준 전압 발생부(22)는 센싱 모드에서 디폴트 레벨 보다 낮은 전압으로 기준 전압을 출력할 수 있다.
예를 들어, 디폴트 레벨이 2V로 설정될 수 있다. 이 경우, 노멀 구동 모드에서 특정 픽셀 라인 이외의 다른 픽셀 라인에 공급되는 기준 전압(Vref)은 2V이다. 레프레쉬 모드에서 특정 픽셀 라인에 공급되는 기준 전압(Vref)은 5V 이상의 전압일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 센싱 모드에서 기준 전압(Vref)은 0V일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제3 스위치 소자(SW1)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 노말 구동 모드, 레프레쉬 모드, 및 센싱 모드에서 턴-온되어 기준 전압(Vref)을 센싱 라인(103)에 공급한다. 제2 스위치 소자(M2)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 센싱 모드에서 턴-온되어 센싱 라인(103)을 커패시터(Csam)에 연결한다. 커패시터(Csam)는 센싱 모드에서 제4 스위치 소자(SW2)가 턴-온될 때 센싱 라인(103)의 전압을 샘플링하여 충전한다. 커패시터(Csam)는 샘플링 & 스케일러 회로(112)의 입력단과 그라운드(GND) 사이에 연결될 수 있다.
전압 스케일러(112)는 센싱 모드에서 커패시터(Csam)에 충전된 전압을 ADC(24)의 입력 전압 범위 내로 조정한다. ADC(24)는 전압 스케일러(112)로부터 입력된 전압을 디지털 데이터로 변환하여 센싱 데이터를 출력한다.
도 4는 1 프레임 기간의 액티브 구간과 버티컬 블랭크 구간을 상세히 보여 주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 수직 동기신호(Vsync)는 1 프레임 기간을 정의한다. 1 프레임 기간은 액티브 구간(AT)과 버티컬 블랭크 구간(VB)을 합한 시간이다. 수평 동기신호(Hsync)는 1 수평 기간(Horizontal time)을 정의한다. 데이터 인에이블 신호(DE)는 화면에 표시될 픽셀 데이터를 포함한 유효 데이터 구간을 정의한다.
데이터 인에이블 신호(DE)는 표시패널(100)의 픽셀 어레이에 표시될 유효 데이터와 동기된다. 데이터 인에이블 신호(DE)의 1 펄스 주기는 1 수평 기간이고, 데이터 인에이블 신호(DE)의 하이 로직(high logic) 구간은 1 픽셀 라인의 데이터 입력 타이밍을 나타낸다. 1 수평 기간은 표시패널(100)에서 1 픽셀 라인의 픽셀들에 데이터를 기입하는데 필요한 시간이다.
타이밍 콘트롤러(130)는 데이터 인에이블 신호(DE)와 입력 영상의 데이터를 액티브 구간(AT) 동안 수신한다. 버티컬 블랭크 구간(VB)에 데이터 인에이블 신호(DE)와 입력 영상의 데이터가 없다. 액티브 구간(AT) 동안 모든 픽셀들에 기입될 1 프레임 분량의 데이터가 타이밍 콘트롤러(130)에 수신된다.
데이터 인에이블 신호(DE)에서 알 수 있는 바와 같이, 버티컬 블랭크 구간(VB) 동안 표시장치에 입력 데이터가 수신되지 않는다. 버티컬 블랭크 구간(VB)은 수직 싱크 시간(Vertical sync time, VS), 버티컬 프론트 포치(Vertical Front Porch, FP), 및 버티컬 백 포치(Vertical Back Porch, BP)을 포함한다. 수직 싱크 시간(VS)은 Vsync의 폴링 에지(falling edge)부터 라이징 에지(rising edge)까지의 시간으로서, 한 화면의 시작(또는 끝) 타이밍을 나타낸다.
도 5는 레프레쉬 모드에서 픽셀 회로의 동작을 보여 주는 회로도 및 파형도이다. 도 6은 레프레쉬 모드의 제어 방법을 보여 주는 흐름도이다.
레프레쉬 모드에서 픽셀 회로는 도 5와 같이 스캔 신호(SCAN)와 센싱 신호(SENSE), 및 스위치 제어신호(SPRE)는 동시에 게이트 하이 전압(VGH)의 펄스로 발생된다. 레프레쉬 모드에서 상향 변조된 기준 전압(Vref)과 데이터 전압(Vdata)이 스캔 신호(SCAN)와 센싱 신호(SENSE), 및 스위치 제어신호(SPRE)에 동기되어 픽셀 회로에 공급된다. 이 때, 픽셀 회로의 제1 및 제2 스위치 소자들(M1, M2)이 스캔 신호(SCAN)와 센싱 신호(SENSE)에 응답하여 턴-온된다. 제1 스위치 소자(M1)는 레프레쉬 모드에서 턴-온되어 높아진 데이터 전압(Vdata)을 제1 노드(n1)에 공급하여 구동 소자(DT)의 게이트 전압(Vg)을 높인다. 이와 동시에, 제3 스위치 소자(SW1)가 스위치 제어신호(SPRE)의 펄스에 응답하여 턴-온된다. 상향 변조된 기준 전압(Vref)은 제3 스위치 소자(SW1)를 통해 픽셀 회로의 제2 노드(n2)에 공급되어 구동 소자(DT)의 소스 전압(Vs)을 높인다.
픽셀 회로에 하나의 게이트 신호만 인가되는 경우, 레프레쉬 모드에서 스캔 신호(SCAN)와 스위치 제어신호(SPRE)의 펄스가 동시에 발생된다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 레프레쉬 제어부(132)는 타이밍 콘트롤러(130)에 입력되는 입력 영상의 픽셀 데이터를 분석한다. 레프레쉬 제어부(132)는 픽셀 데이터 분석 결과, 노멀 구동 모드에서 1 픽셀 라인의 모든 픽셀들에 기입될 픽셀 데이터의 데이터 전압(Vdata)이 특정 전압 레벨 이하의 저계조 전압일 때 이 픽셀 라인을 특정 픽셀 라인으로 판단한다(S1 및 S2). 특정 전압 레벨은 예를 들면, 5V일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 레프레쉬 제어부(132)는 현재 픽셀 데이터가 기입될 픽셀 라인이 특정 픽셀 라인일 때 기준 전압을 디폴트 레벨 보다 높은 소정의 전압만큼 높임과 동시에, 특정 픽셀 라인의 픽셀들에 공급될 데이터 전압(Vdata)을 높인다(S3). 여기서, 레프레쉬 모드에서 상향 변조된 기준 전압(Vref)은 5V 이상의 전압일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
레프레쉬 제어부(132)는 소스 드라이브 IC들(SIC) 각각에 전송되는 기준 전압 데이터(REF)를 이용하여 기준 전압(Vref)의 전압을 각 모드에 맞게 가변할 수 있다. 레프레쉬 제어부(132)는 특정 픽셀 라인의 픽셀들에 전송되는 픽셀 데이터를 상향 변조함으로써 데이터 전압(Vdata)을 높일 수 있다. 레프레쉬 제어부(132)에 의해 변조된 픽셀 데이터는 보상부(132)에 의해 1차 변조된 데이터일 수 있다.
레프레쉬 제어부(132)는 특정 픽셀 라인 이외의 다른 픽셀 라인들의 경우에 기준 전압(Vref)을 디폴트 레벨로 제어하고, 픽셀 데이터를 추가로 변조하지 않는다(S4).
특정 전압 레벨의 결정 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. 소스 드라이브 IC의 출력 전압 범위 즉, 데이터 전압 범위는 0V~15V 일 수 있다. 기준 전압(Vref)의 디폴트 레벨은 2V일 수 있다. 실험적으로 얻어진 결과에 따르면, 구동 소자의 게이트 전압(Vg) 즉, 데이터 전압(Vdata)은 5V 이상에서 구동 소자(DT)의 디트랩 효과가 있다. 디트랩 효과를 얻을 수 있는 구동 소자의 게이트 전압(Vg=Vdata)이 5V로 설정되면 레프레쉬 모드에서 기준 전압(Vref)이 6V로 설정될 수 있다.
레프레쉬 모드에서 설정된 기준 전압(Vref)이 6V로 결정되면, 특정 픽셀 라인에서 블랙 계조 이외의 다른 계조의 픽셀 데이터가 기입되는 계조의 픽셀들은 해당 계조의 밝기로 발광되어 계조 표현을 하여 한다. 따라서, 소스 드라이브 IC(SIC)는 특정 픽셀 라인에 픽셀 데이터가 기입될 때 픽셀 데이터의 계조가 표현될 수 있도록 상향 변조된 기준 전압(Vref=6V)에 원래의 데이터 전압이 더해진 전압을 출력한다.
노멀 구동 모드에서 픽셀 라인들에 픽셀 데이터의 데이터 전압과 디폴트 레벨의 기준 전압이 공급될 수 있다. 같은 계조에서 노멀 구동 모드의 데이터 전압에 비하여 레프레쉬 모드의 데이터 전압이 더 높다. 레프레쉬 모드의 기준 전압(Vref)은 디폴트 레벨 보다 높은 전압으로 설정된다. 레프레쉬 모드의 기준 전압(Vref)과 데이터 전압(Vdata)은 도 5와 같이 게이트 신호(SCAN, SENSE)에 동기되어 특정 픽셀 라인에 공급된다.
노멀 구동 모드에서 2V~15V의 데이터 전압으로 픽셀들을 구동하여 픽셀 데이터의 0~1023 계조의 밝기를 표현할 수 있다. 소스 드라이브 IC(SIC)의 출력 전압 범위에서 0V~2V는 블랙 계조에 해당하는 전압 마진으로 설정될 수 있다. 레프레쉬 모드 진입시에, 소스 드라이브 IC(SIC)는 6V~15V의 전압 범위로 데이터 전압을 출력하기 때문에 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)은 9V로 감소된다. 이 경우, 레프레쉬 모드로 진입할 수 있는 조건은 소스 드라이브 IC(SIC)의 출력 전압 기준으로 할 때 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)이 9V 이하이고 데이터 전압(Vdata)이 특정 전압 레벨 이하인 경우이다.
특정 전압 레벨은 소스 드라이브 IC의 최대 전압(Vmax) - 레프레쉬 모드에서 설정된 기준 전압(Vref)이다. 레프레쉬 모드로 진입될 수 없는 일 예로 Vgs =10V인 경우가 있다. 이 때, Vg = Vdata = 12V이고, Vs = Vref = 2V 이면 레프레시 모드로 진입하면 데이터 전압(Vdata)이 18V가 되어야 하나, 소스 드라이브 IC(SIC)의 최대 전압을 초과하는 전압이기 때문에 레프레쉬 모드에서 정상적인 계조 표현이 불가능하다.
블랙 계조를 포함한 저계조의 픽셀 데이터가 입력될 때 레프레쉬 모드로 진입하여 구동 소자(DT)의 게이트 전압(Vg)을 충분히 높여 디트랩을 유도하고 픽셀 데이터의 계조를 정상적으로 표현할 수 있다. 일 예로, 저계조의 Vgs = 7V와, 블랙 계조의 Vgs = -1V이다.
노멀 구동 모드에서 Vg = Vdata = 9V이고 Vs = Vref = 2V일 때 Vgs = 7V이다. 이 경우, 레프레쉬 모드로 진입하면, Vs = Vref = 6V로 높아지고, Vg = Vdata = 5V로 높아진다.
본 발명은 레프레쉬 모드로 구동되는 특정 픽셀 라인에서 구동 소자(DT)의 게이트 전압(Vg)을 충분히 높여 구동 소자(DT)의 디트랩을 유도할 수 있다. 특정 픽셀 라인은 기준 전압(Vref)의 변화량(ΔVref) 만큼 데이터 전압(Vdata)이 높아진다. 따라서, 특정 픽셀 라인은 도 7과 같이 구동 소자들(DT)의 Vgs에 변화가 없기 때문에 픽셀 데이터의 계조의 밝기를 표현할 수 있다.
본 발명은 타이밍 콘트롤러(130)와 소스 드라이브 IC들(SIC1~12)을 도 8과 같이 연결하여 그들 사이에 신호 전송에 필요한 배선들(81, 82)의 개수를 최소화하고 신호 전송을 안정화할 수 있다. 도 8에서, “TCON”은 타이밍 콘트롤러(130)이고,“SYSTEM”은 호스트 시스템(200)을 나타낸다. 도면 부호 “110a”는 소스 드라이브 IC(SIC1~12)를 나타낸다. 도면 부호 “110b”는 소스 드라이브 IC(110a)가 실장되는 COF(Chip on film)을 나타낸다. COF들(110b)은 PCB들(PCB1, PCB1)과 표시패널(100)을 연결한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치에서 타이밍 콘트롤러와 소스 드라이브 IC들 간의 배선 연결을 보여 주는 도면이다. 타이밍 콘트롤러는 도 9와 같은 EPI 인터페이스 프로토콜에 규정된 신호 포맷으로 소스 드라이브 IC들에 신호를 전송할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, EPI 배선쌍(81)을 통해 타이밍 콘트롤러(130)의 송신단과 소스 드라이브 IC들(SIC1~12)의 수신단이 점 대 점 방식(point to point)으로 연결될 수 있다. 타이밍 콘트롤러(130)는 클럭이 내장된 데이터 신호를 EPI 배선쌍(81)을 통해 소스 드라이브 IC들(SIC1~12)로 전송한다. 이 때문에 타이밍 콘트롤러(130)와 소스 드라이브 IC들(SIC1~12) 사이에 별도의 클럭 배선쌍이 연결될 필요가 없다. 타이밍 콘트롤러(130)로부터 소스 드라이브 IC들(SIC1~12)로 전송되는 신호(EPI)는 클럭 신호와 함께 콘트롤 데이터와 픽셀 데이터를 포함하고, 클럭 트레이닝 패턴(clock training pattern 또는 preamble) 신호(CT)를 더 포함한다. 콘트롤 데이터(CTR)은 기준 전압 데이터(REF)를 포함할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(130)는 EPI 배선쌍(DL)를 통해 클럭 트레이닝 패턴(CT), 콘트롤 데이터(CTR), 픽셀 데이터(DATA)를 순차적으로 소스 드라이브 IC들(SIC1~12)로 직렬로 전송한다.
소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC12) 각각에 CDR(Clok and Data Recovery)을 위한 클럭 복원회로가 내장되어 있다. 클럭 복원회로는 위상 고정 루프(Phase locked loop, PLL), 지연 고정 루프(Delayed-Locked Loop, DLL) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 클럭 복원 회로는 클럭 신호를 복원하여 내부 클럭을 발생하고, 클럭 트레이닝 패턴 신호에 따라 내부 클럭의 위상과 주파수를 고정(lock)한다. 내부 클럭의 위상과 주파수가 안정되게 고정된 후에 소스 드라이브 IC들(SIC1~12)와 타이밍 콘트롤러(130) 사이에서 신호 전송을 안정화할 수 있는 데이터 링크가 확립된다. 타이밍 콘트롤러(130)는 소스 드라이브 IC들(SIC1~12)과 데이터 링크가 확립된 후에 콘트롤 데이터(CTR)와 픽셀 데이터(DATA)를 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC12)로 전송하기 시작한다.
ADC 데이터 배선쌍(82)은 타이밍 콘트롤러(130)를 다수의 소스 드라이브 IC들(12)에 병렬 연결할 수 있다. 소스 드라이브 IC들(SIC1~12)는 ADC 데이터 배선쌍(82)을 통해 ADC(24)로부터 출력된 센싱 데이터를 타이밍 콘트롤러(130)로 전송한다.
타이밍 콘트롤러(130)는 콘트롤 데이터(CTR)에 코딩되는 기준 전압 데이터(REF)를 이용하여 각 모드별 기준 전압(Vref)의 레벨을 가변할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(130)는 소스 드라이브 IC들(SIC1~12) 각각이 담당하는 픽셀 어레이의 블록(AA1, AA2) 내에서 픽셀 라인별로 레프레쉬 모드로 픽셀들을 구동할 수 있다. 소스 드라이브 IC 각각이 담당하는 블록 단위로 레프레쉬 모드로 진입하면 특정 픽셀 라인의 크기가 작기 때문에 레프레쉬 모드로 구동되는 픽셀들이 많기 때문에 구동 소자들(DT)의 디트랩 효과를 더 높일 수 있다.
도 10 및 도 11은 소스 드라이브 IC가 담당하는 블록 단위로 특정 픽셀 라인들이 선택되는 예를 보여 주는 도면들이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC12)의 채널 수 만큼의 픽셀 컬럼들에 연결된다. 픽셀 어레이(AA)가 적어도 두 개의 블록들(AA1, AA2)로 분할된 예를 가정하면, 제1 소스 드라이브 IC(SIC1)는 제1 블록(AA1)의 데이터 라인들에 데이터 전압(Vdata)과 기준 전압(Vref)을 공급할 수 있다. 제2 소스 드라이브 IC(SIC2)는 제2 블록(AA2)의 데이터 라인들에 데이터 전압(Vdata)과 기준 전압(Vref)을 공급할 수 있다.
레프레쉬 제어부(132)는 하나의 소스 드라이브 IC가 담당하는 블록 내에서 특정 픽셀 라인(BVM)을 검출할 수 있다. 이 경우, 매 프레임 기간마다 레프레쉬 모드로 구동되는 특정 픽셀 라인들(BVM)의 개수가 많아질 수 있다.
동영상 응답시간(Motion Picture Response Time, 이하 MPRT)을 단축하기 위하여 블랙 계조의 전압을 픽셀들에 공급할 수 있다. 이 방법은 픽셀들에 블랙 계조 전압을 공급하여 이전 프레임의 영상을 소거한다. 도 12 내지 도 17은 1 프레임 기간 내에서 픽셀들이 노멀 구동 모드(IDW)와 블랙 계조 삽입 모드(CMO)로 구동되는 예를 보여 주는 도면들이다.
동일 프레임 내에서 노멀 구동 모드(IDW)의 시작 타이밍과 블랙 계조 삽입 모드(CMO)의 시작 타이밍 간의 시간 차이에 의해 픽셀들(PXL)의 발광 듀티가 결정된다. 노멀 구동 모드(IDW)의 시작 타이밍은 고정 팩터(factor)이나, 블랙 계조 삽입 모드(CMO)의 시작 타이밍은 조정 가능한 설계 팩터이다.
타이밍 콘트롤러(130)는 노멀 구동 모드(IDW)와 블랙 계조 삽입 모드(CMO)의 타이밍을 제어할 수 있다. 예를 들어, 노멀 구동 모드(IDW)의 시작 타이밍은 IDW 스타트 신호에 의해 정해지고, 블랙 계조 삽입 모드(CMO)의 시작 타이밍은 BDI 스타트 신호에 의해 정해질 수 있다. BDI 스타트 신호의 출력 타이밍을 앞당기거나 늦추어 블랙 계조 삽입 모드(CMO)의 시작 타이밍을 조정하면 픽셀들(PXL)의 발광 듀티를 제어할 수 있다. 이렇게 픽셀들(PXL)의 발광 듀티가 결정되면, 프레임 기간의 변경에 상관없이 발광 듀티가 유지될 수 있다.
도 12를 참조하면, 1 프레임 기간 내에서 IDW용 스캔 신호(SCAN)와 BDI용 스캔 신호(SCAN)는 발광 듀티에 대응되는 일정 시간차를 두고 출력될 수 있다. 도 12에서, 센싱 신호(SENSE)는 생략되어 있다.
IDW용 스캔 신호들(SCAN1~SCAN10)은 위상이 시프트되어 픽셀 라인들(L1~L10)을 픽셀 데이터(RGB)가 기입되는 1 픽셀 라인씩 순차적으로 선택한다. IDW용 스캔 신호들(SCAN1~SCAN10)은 픽셀 데이터(RGB)의 데이터 전압(Vdata)과 동기된다.
BDI용 스캔 신호들(SCAN1~SCAN10)은 블록 순차 방식으로 위상이 시프트되어 픽셀 라인들(L1~L10)을 복수개씩 동시에 선택한다. BDI용 스캔 신호들(SCAN1~SCAN10)은 블랙 계조 전압(Vblac)과 동기된다. 여기서, 블록은 둘 이상의 픽셀 라인들을 포함할 수 있고, 도 10 및 도 11과 같이 소스 드라이브 IC가 담당하는 블록들로 분할될 수 있다.
도 13을 참조하면, 픽셀 라인들(L1~L10)에 대한 노멀 구동 모드(IDW) 타이밍과 블랙 계조 삽입 모드(CMO)의 타이밍이 프레임 기간이 변경되더라도 매 프레임 기간마다 발광 듀티를 유지하면서 시프트될 수 있다.
노멀 구동 모드(IDW)와 블랙 계조 삽입 모드(CMO)의 중첩 구간(OA)이 발생될 수 있다. 중첩 구간(OA)에서는 2 개의 픽셀 라인들에서 픽셀 데이터들 간의 충돌(또는 데이터 뒤섞임)을 피하기 위하여, BDI용 스캔 펄스 구간과 IDW용 스캔 펄스 구간이 중첩되지 않도록 제어될 수 있다.
도 14는 노멀 구동 모드와 블랙 계조 삽입 모드에서 게이트 신호를 보여 주는 파형도이다. 도 14에서, Pa1은 IDW용 스캔 신호(SCAN)를, Pa2는 BDI용 스캔 신호(SCAN)를 각각 나타낸다. 도 15a는 도 14의 프로그래밍 기간에서 픽셀의 동작을 보여 주는 회로도이다. 도 15b는 도 14의 발광 기간 에서 픽셀의 동작을 보여 주는 회로도이다. 도 15c는 도 14의 블랙 기간 에서 픽셀의 동작을 보여 주는 회로도이다. 픽셀들의 동작은 도 14와 같이 프로그래밍 기간(Tp)과, 픽셀 전류에 따라 OLED가 발광하는 발광 기간(Te)과, OLED의 발광이 중지되는 블랙 기간(Tb)으로 나뉘어질 수 있다.
도 14 및 도 15a를 참조하면, 프로그래밍 기간(Tp)에서 픽셀의 제1 스위치 소자(M1)는 IDW용 스캔 신호(Pa1)에 따라 턴-온되어 제1 노드(n1)에 픽셀 데이터(RGB)의 데이터 전압(Vdata)을 공급한다. 프로그래밍 기간(Tp)에서 제2 스위치 소자(M2)는 IDW용 센스 신호(Pb)에 따라 턴-온 되어 제2 노드(n2)에 기준 전압(Vref)을 공급한다. 프로그래밍 기간(Tp)에서 픽셀의 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 간의 게이트-소스간 전압(Vgs)이 원하는 픽셀 전류에 맞게 설정된다.
도 14 및 도 15b를 참조하면, 발광 기간(Te)에서 픽셀의 제1 스위치 소자(M1)와 제2 스위치 소자(M2)는 턴-오프 된다. 프로그래밍 기간(Tp)에서 픽셀에 기 설정된 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 간의 전압(Vgs)은 발광 기간(Te)에서 유지된다. 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 간의 전압(Vgs)은 픽셀의 구동 소자(DT)의 문턱 전압보다 크기 때문에, 발광 기간(Te) 동안 픽셀의 구동 소자(DT)에는 픽셀 전류(Ioled)가 흐른다. 이 픽셀 전류(Ioled)에 의해 발광 기간(Te)에서 제1 노드(n1)의 전위와 제2 노드(n2)의 전위가 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 간의 전압(Vgs)을 유지한 채 부스팅된다. 제2 노드(n2)의 전위가 발광 소자(OLED)의 동작점 레벨까지 부스팅되면 발광 소자(OLED)가 발광된다.
도 14 및 도 15c를 참조하면, 블랙 기간(Tb)에서 픽셀의 제1 스위치 소자(M1)는 BDI용 스캔 신호(Pa2)에 따라 턴 온 되어 제1 노드(n1)에 블랙 계조 전압(Vblak)을 인가한다. 블랙 기간(Tb)에서 픽셀의 제2 스위치 소자(M2)는 턴-오프 상태를 유지하므로, 제2 노드(n2)의 전위가 발광 소자(OLED)의 동작점 레벨을 유지한다. 블랙 계조 전압(Vblack)은 발광 소자(OLED)의 동작점 레벨보다 낮은 전압이다. 따라서, 블랙 기간(Tb)에서 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 간의 전압(Vgs)은 구동 소자(DT)의 문턱전압 보다 작기 때문에, 픽셀의 구동 소자(DT)에는 픽셀 전류(Ioled)가 흐르지 못하여 발광 소자(OLED)는 발광할 수 없다.
도 16은 블랙 계조 삽입 모드로 구동되는 블록들의 일 예를 보여 주는 도면이다.
픽셀 어레이(AA)에서, 제1 블록(A)과 제2 블록(B)은 번갈아 배치될 수 있다. 이렇게 픽셀들을 블록 단위로 분할하여 블랙 계조 삽입 모드로 구동하면, 발광 듀티비를 조정하기 위한 설계 자유도가 높아질 수 있다.
도 17의 예는 IDW 스타트 신호에 따라 픽셀 어레이(AA)의 최상단 제1 블록(A)부터 순차적으로 IDW용 데이터전압(Vdata)의 기입 타이밍이 시프트되고, 이와 동시에 BDI 스타트 신호에 따라 픽셀 어레이(AA)의 중간에 위치하는 제2 블록(B)에서부터 순차적으로 블랙 계조 전압(Vblack)의 기입 타이밍이 시프트될 수 있다. IDW 스타트 신호에 따른 노멀 구동 모드(IDW)가 제1 블록들(A) 중 어느 하나에 진입하는 시점에 BDI 스타트 신호가 제2 블록들(B) 중 어느 하나에 인가되도록 조정할 수 있다.
도 18 및 도 19는 픽셀들이 레프레스 모드와 블랙 계조 삽입 모드로 연속 동작하는 예를 보여 주는 도면들이다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 매 프레임 기간마다 픽셀들은 블랙 계조 삽입 모드로 동작할 수 있다. 블랙 계조 삽입 모드에서 2 수평 기간(2H) 동안 픽셀들에 소스 드라이브 IC(SIC1~12)의 최대 전압(Vmax)이 인가된 후에, 블랙 계조 전압(Vblack)이 인가될 수 있다.
구동 소자들(DT)의 디트랩을 유도하여 NBTiS 보상하기 위하여, 블랙 계조 삽입 모드에서 레프레쉬 모드가 함께 적용될 수 있다. 블랙 계조 삽입 모드에서 픽셀들은 매 프레임 기간마다 2 수평 기간(2H) 동안 소스 드라이브 IC(SIC1~12)로부터 출력되는 최대 전압(Vmax)과 블랙 계조 전압(Vblack)을 연속으로 충전할 수 있다.
도 18에 도시된 바와 같이, 레프레쉬 모드로 설정된 기준 전압(Vref)은 블랙 계조 삽입 모드로 동작하는 블록(B)에서 최대 전압(Vmax)과 블랙 계조 전압(Vblack)과 동시에 공급될 수 있다. 기준 전압(Vref)이 높기 때문에 블랙 계조 전압(Vblack)이 높아질 수 있다. 따라서, 블랙 계조 전압(Vblack) 이후 고계조의 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 픽셀에서 충전 시간(charging time)을 빠르게 하여 블랙 계조에서 고계조로 픽셀의 전압이 변할 때 발생하는 충전 시간 부족 문제를 해결할 수 있다.
1 프레임 기간 내에서, 최대 전압(Vmax)과 블랙 계조 전압(Vblack)이 발생되는 2 수평 기간(2H)과 특정 전압 레벨 이하의 특정 픽셀 라인의 1 수평 기간을 합한 3 수평 기간 동안 픽셀들이 레프레쉬 모드로 동작하여 구동 소자(DT)의 NBTiS 보상 시간을 더 길게 확보할 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같이 레프레쉬 모드로 설정된 기준 전압(Vref)은 블랙 계조 삽입 모드로 동작하는 블록(B)에서 블랙 계조 전압(Vblack)과 동시에 공급될 수 있다. 기준 전압(Vref)이 높기 때문에 블랙 계조 전압(Vblak)이 높아질 수 있다.
본 발명의 표시장치에 대한 다양한 실시예들은 다음과 같이 설명될 수 있다.
실시예 1: 표시장치는 데이터 라인과 게이트 라인에 연결되고 기준 전압이 공급되는 픽셀들이 배치된 다수의 픽셀 라인들 포함한 표시패널; 상기 데이터 라인에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부; 상기 게이트 라인에 게이트 신호를 순차적으로 공급하는 게이트 구동부; 및 상기 데이터 구동부와 상기 게이트 구동부를 제어하는 타이밍 콘트롤러를 포함한다.
상기 타이밍 콘트롤러는 입력 영상의 픽셀 데이터를 분석하여 미리 설정된 특정 전압 레벨의 데이터 전압이 공급되는 특정 픽셀 라인을 검출하여, 상기 특정 픽셀 라인이 검출될 때 레프레쉬 모드로 진입하여 상기 특정 픽셀 라인에 공급될 기준 전압과 상기 데이터 전압을 높이는 레프레쉬 제어부를 포함할 수 있다.
실시예 2: 노멀 구동 모드에서 상기 픽셀 라인들에 상기 픽셀 데이터의 데이터 전압과 디폴트 레벨의 상기 기준 전압이 공급될 수 있다. 같은 계조에서 상기 노멀 구동 모드의 데이터 전압에 비하여 상기 레프레쉬 모드의 데이터 전압이 더 높을 수 있다. 상기 레프레쉬 모드의 기준 전압은 상기 디폴트 레벨 보다 높은 전압으로 설정될 수 있다.
실시예 3: 상기 특정 전압 레벨은 상기 데이터 구동부의 최대 출력 전압에 상기 레프레쉬 모드에서 설정된 상기 기준 전압을 뺀 전압일 수 있다.
실시예 4: 상기 레프레쉬 모드는 상기 픽셀 데이터를 분석하여 노멀 구동 모드에서 상기 특정 전압 레벨 이하의 데이터 전압이 공급될 픽셀들로만 구성된 픽셀 라인을 상기 특정 픽셀 라인으로 검출할 수 있다.
실시예 5: 상기 레프레쉬 제어부는 상기 레프레쉬 모드에서 상기 기준 전압의 전압 레벨을 지시하는 기전 전압 데이터와 상향 변조된 픽셀 데이터를 상기 데이터 구동부로 전송할 수 있다. 상기 데이터 구동부는 상기 상향 변조된 픽셀 데이터를 상기 데이터 전압으로 변환하고 상기 기준 전압 데이터에 응답하여 상기 기준 전압을 상기 디폴트 레벨 보다 높이는 기준 전압 발생부를 포함할 수 있다.
실시예 6: 상기 레프레쉬 모드의 기준 전압과 데이터 전압이 상기 특정 픽셀 라인에 공급되는 게이트 신호에 동기되어 상기 특정 픽셀 라인에 공급될 수 있다.
실시예 7: 상기 게이트 신호는 스캔 신호와 센싱 신호를 포함할 수 있다.
상기 픽셀들 각각은 발광 소자; 상기 스캔 신호의 펄스에 따라 턴-온되어 상기 데이터 라인을 제1 노드에 연결하여 상기 데이터 전압을 상기 제1 노드에 공급하는 제1 스위치 소자; 상기 센싱 신호의 펄스에 따라 턴-온되어 센싱 라인에 공급되는 상기 기준 전압을 제2 노드에 공급하는 제2 스위치 소자; 게이트-소스간 전압에 따라 상기 발광 소자에 전류를 공급하는 구동 소자; 및 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결된 커패시터를 포함할 수 있다.
상기 발광 소자의 애노드는 상기 제2 노드를 통해 상기 구동 소자에 연결되고, 상기 발광 소자의 캐소드는 저전위 전원 전압이 공급될 수 있다.
상기 구동 소자는 상기 제1 노드에 연결된 게이트, 픽셀 구동 전압이 공급되는 전원 라인에 연결된 제1 전극, 및 상기 제2 노드에 연결된 제2 전극을 포함할 수 있다.
실시예 8: 상기 픽셀들 각각은 발광 소자; 상기 스캔 신호의 펄스에 따라 턴-온되어 상기 데이터 라인을 제1 노드에 연결하여 상기 데이터 전압을 상기 제1 노드에 공급하는 제1 스위치 소자; 상기 스캔 신호의 펄스에 따라 턴-온되어 센싱 라인에 공급되는 상기 기준 전압을 제2 노드에 공급하는 제2 스위치 소자; 게이트-소스간 전압에 따라 상기 발광 소자에 전류를 공급하는 구동 소자; 및 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결된 커패시터를 포함할 수 있다.
실시예 9: 상기 표시장치는 스위치 제어 신호의 펄스에 응답하여 상기 기준 전압을 상기 센싱 라인에 공급하는 제3 스위치 소자; 상기 센싱 라인으로부터의 전압을 디지털 데이터로 변환하여 센싱 데이터를 출력하는 아날로그-디지털 변환기; 및 상기 아날로그-디지털 변환기를 룩업 테이블에 입력하여 상기 룩업 테이블로부터 출력된 보상값을 상기 입력 영상의 픽셀 데이터에 더하거나 곱하여 상기 픽셀 데이터를 변조하는 보상부를 더 포함할 수 있다.
실시예 10: 상기 레프레쉬 제어부는 상기 레프레쉬 모드에서 상기 보상부로부터 출력되어 상기 특정 픽셀 라인에 공급될 픽셀 데이터 값을 상향 변조할 수 있다.
실시예 11: 상기 레프레쉬 모드에서 상기 스캔 신호의 펄스, 상기 센싱 신호의 펄스, 및 상기 스위치 제어 신호의 펄스가 동시에 발생될 수 있다.
실시예 12: 상기 픽셀 어레이는 제1 및 제2 블록을 포함할 수 있다.
상기 데이터 구동부는 상기 제1 블록의 데이터 라인들에 상기 데이터 전압과 상기 기준 전압을 공급하는 제1 소스 드라이브 IC; 및 상기 제2 블록의 데이터 라인들에 상기 데이터 전압과 상기 기준 전압을 공급하는 제2 소스 드라이브 IC를 포함할 수 있다.
상기 레프레쉬 제어부는 상기 제1 및 제2 블록 각각에서 상기 특정 픽셀 라인을 검출할 수 있다.
실시예 13: 픽셀들은 블랙 계조 삽입 모드에서 매 프레임 기간마다 상기 데이터 구동부로부터 출력되는 최대 전압과 블랙 계조 전압을 연속으로 충전할 수 있다.
상기 블랙 계조 삽입 최대 전압과 상기 블랙 계조 전압과 동기되어 상기 블랙 계조 삽입 모드로 동작하는 픽셀들에 공급되는 기준 전압이 상기 디폴트 레벨 보다 높은 전압으로 설정될 수 있다.
상기 표시장치의 구동 방법에 대한 다양한 실시예들은 다음과 같이 설명될 수 있다.
실시예 1: 상기 구동 방법은 입력 영상의 픽셀 데이터를 분석하여 미리 설정된 특정 전압 레벨의 데이터 전압이 공급되는 특정 픽셀 라인을 검출하는 단계; 및 상기 특정 픽셀 라인이 검출될 때 상기 특정 픽셀 라인에 공급될 기준 전압과 데이터 전압을 디폴트 레벨 보다 높이는 단계를 포함할 수 있다.
실시예 2: 상기 구동 방법은 픽셀 어레이를 소스 드라이브 IC들 각각에 분할 구동되는 제1 및 제2 블록으로 분할하는 단계; 제1 소스 드라이브 IC를 이용하여 상기 제1 블록의 데이터 라인들에 상기 데이터 전압과 상기 기준 전압을 공급하는 단계; 제2 소스 드라이브 IC를 이용하여 상기 제2 블록의 데이터 라인들에 상기 데이터 전압과 상기 기준 전압을 공급하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 블록 각각에서 상기 특정 픽셀 라인을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예 3: 픽셀들에 매 프레임 기간마다 소스 드라이브 IC의 최대 전압과 블랙 계조 전압을 연속으로 공급하는 단계; 및 상기 블랙 계조 삽입 최대 전압과 상기 블랙 계조 전압과 동기되어 상기 디폴트 레벨 보다 높은 기준 전압을 상기 픽셀들에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
21: DAC 22 : 기준 전압 발생부
23: 전압 스케일러 24: ADC
100 : 표시패널 110 : 데이터 구동부
120 : 게이트 구동부 130 : 타이밍 콘트롤러
111 : 센싱부 131 : 보상부
DT : 픽셀 회로의 구동 소자 M1, M2, SW1, SW2 : 스위치 소자

Claims (16)

  1. 데이터 라인과 게이트 라인에 연결되고 기준 전압이 공급되는 픽셀들이 배치된 픽셀 라인들을 포함하는 픽셀 어레이를 포함한 표시패널;
    상기 데이터 라인에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부;
    상기 게이트 라인에 게이트 신호를 순차적으로 공급하는 게이트 구동부; 및
    상기 데이터 구동부와 상기 게이트 구동부를 제어하는 타이밍 콘트롤러를 포함하고,
    상기 타이밍 콘트롤러는,
    입력 영상의 픽셀 데이터를 분석하여 미리 설정된 특정 전압 레벨의 데이터 전압이 공급되는 특정 픽셀 라인을 검출하여, 상기 특정 픽셀 라인이 검출될 때 레프레쉬 모드로 진입하여 상기 특정 픽셀 라인에 공급될 기준 전압과 상기 데이터 전압을 높이는 레프레쉬 제어부를 포함하고,
    상기 특정 전압 레벨은,
    상기 데이터 구동부의 최대 출력 전압에 상기 레프레쉬 모드에서 설정된 상기 기준 전압을 뺀 것이고,
    상기 레프레쉬 모드는,
    상기 픽셀 데이터를 분석하여 노멀 구동 모드에서 상기 특정 전압 레벨 이하의 데이터 전압이 공급될 픽셀들로만 구성된 픽셀 라인을 상기 특정 픽셀 라인으로 검출하는 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    노멀 구동 모드에서 상기 픽셀 라인들에 상기 픽셀 데이터의 데이터 전압과 디폴트 레벨의 상기 기준 전압이 공급되고,
    같은 계조에서 상기 노멀 구동 모드의 데이터 전압에 비하여 상기 레프레쉬 모드의 데이터 전압이 더 높고,
    상기 레프레쉬 모드의 기준 전압은 상기 디폴트 레벨 보다 높은 전압으로 설정되는 표시장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 레프레쉬 제어부는,
    상기 레프레쉬 모드에서 상기 기준 전압의 전압 레벨을 지시하는 기준 전압 데이터와 상향 변조된 픽셀 데이터를 상기 데이터 구동부로 전송하고,
    상기 데이터 구동부는,
    상기 상향 변조된 픽셀 데이터를 상기 데이터 전압으로 변환하고 상기 기준 전압 데이터에 응답하여 상기 기준 전압을 상기 디폴트 레벨 보다 높이는 기준 전압 발생부를 포함하는 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 레프레쉬 모드의 기준 전압과 데이터 전압이 상기 특정 픽셀 라인에 공급되는 게이트 신호에 동기되어 상기 특정 픽셀 라인에 공급되는 표시장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 게이트 신호는 스캔 신호와 센싱 신호를 포함하고,
    상기 픽셀들 각각은,
    발광 소자;
    상기 스캔 신호의 펄스에 따라 턴-온되어 상기 데이터 라인을 제1 노드에 연결하여 상기 데이터 전압을 상기 제1 노드에 공급하는 제1 스위치 소자;
    상기 센싱 신호의 펄스에 따라 턴-온되어 센싱 라인에 공급되는 상기 기준 전압을 제2 노드에 공급하는 제2 스위치 소자;
    게이트-소스간 전압에 따라 상기 발광 소자에 전류를 공급하는 구동 소자; 및
    상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결된 커패시터를 포함하고,
    상기 발광 소자의 애노드는 상기 제2 노드를 통해 상기 구동 소자에 연결되고, 상기 발광 소자의 캐소드는 저전위 전원 전압이 공급되고,
    상기 구동 소자는 상기 제1 노드에 연결된 게이트, 픽셀 구동 전압이 공급되는 전원 라인에 연결된 제1 전극, 및 상기 제2 노드에 연결된 제2 전극을 포함하는 표시장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 게이트 신호는 스캔 신호를 포함하고,
    상기 픽셀들 각각은,
    발광 소자;
    상기 스캔 신호의 펄스에 따라 턴-온되어 상기 데이터 라인을 제1 노드에 연결하여 상기 데이터 전압을 상기 제1 노드에 공급하는 제1 스위치 소자;
    상기 스캔 신호의 펄스에 따라 턴-온되어 센싱 라인에 공급되는 상기 기준 전압을 제2 노드에 공급하는 제2 스위치 소자;
    게이트-소스간 전압에 따라 상기 발광 소자에 전류를 공급하는 구동 소자; 및
    상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결된 커패시터를 포함하고,
    상기 발광 소자의 애노드는 상기 제2 노드를 통해 상기 구동 소자에 연결되고, 상기 발광 소자의 캐소드는 저전위 전원 전압이 공급되고,
    상기 구동 소자는 상기 제1 노드에 연결된 게이트, 픽셀 구동 전압이 공급되는 전원 라인에 연결된 제1 전극, 및 상기 제2 노드에 연결된 제2 전극을 포함하는 표시장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    스위치 제어 신호의 펄스에 응답하여 상기 기준 전압을 상기 센싱 라인에 공급하는 제3 스위치 소자;
    상기 센싱 라인으로부터의 전압을 디지털 데이터로 변환하여 센싱 데이터를 출력하는 아날로그-디지털 변환기; 및
    상기 아날로그-디지털 변환기를 룩업 테이블에 입력하여 상기 룩업 테이블로부터 출력된 보상값을 상기 입력 영상의 픽셀 데이터에 더하거나 곱하여 상기 픽셀 데이터를 변조하는 보상부를 더 포함하는 표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 레프레쉬 제어부는,
    상기 레프레쉬 모드에서 상기 보상부로부터 출력되어 상기 특정 픽셀 라인에 공급될 픽셀 데이터 값을 상향 변조하는 표시장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 레프레쉬 모드에서 상기 스캔 신호의 펄스, 상기 센싱 신호의 펄스, 및 상기 스위치 제어 신호의 펄스가 동시에 발생되는 표시장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀 어레이는 제1 및 제2 블록을 포함하고,
    상기 데이터 구동부는,
    상기 제1 블록의 데이터 라인들에 상기 데이터 전압과 상기 기준 전압을 공급하는 제1 소스 드라이브 IC; 및
    상기 제2 블록의 데이터 라인들에 상기 데이터 전압과 상기 기준 전압을 공급하는 제2 소스 드라이브 IC를 포함하고,
    상기 레프레쉬 제어부는,
    상기 제1 및 제2 블록 각각에서 상기 특정 픽셀 라인을 검출하는 표시장치.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 픽셀들은 블랙 계조 삽입 모드에서 매 프레임 기간마다 상기 데이터 구동부로부터 출력되는 최대 전압과 블랙 계조 전압을 연속으로 충전하고,
    상기 블랙 계조 삽입 모드에서 상기 픽셀들을 충전하는 상기 최대 전압과 상기 블랙 계조 전압과 동기되어 상기 블랙 계조 삽입 모드로 동작하는 픽셀들에 공급되는 기준 전압이 상기 디폴트 레벨 보다 높은 전압으로 설정되는 표시장치.
  14. 입력 영상의 픽셀 데이터를 분석하여 미리 설정된 특정 전압 레벨의 데이터 전압이 공급되는 특정 픽셀 라인을 검출하는 단계; 및
    상기 특정 픽셀 라인이 검출될 때 레프레쉬 모드로 진입하여 상기 특정 픽셀 라인에 공급될 기준 전압과 상기 데이터 전압을 디폴트 레벨 보다 높이는 단계를 포함하고,
    상기 특정 전압 레벨은,
    데이터 라인에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부의 최대 출력 전압에 상기 레프레쉬 모드에서 설정된 상기 기준 전압을 뺀 것이고,
    상기 레프레쉬 모드는,
    상기 픽셀 데이터를 분석하여 노멀 구동 모드에서 상기 특정 전압 레벨 이하의 데이터 전압이 공급될 픽셀들로만 구성된 픽셀 라인을 상기 특정 픽셀 라인으로 검출하는 표시장치의 구동 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    픽셀 어레이를 소스 드라이브 IC들 각각에 분할 구동되는 제1 및 제2 블록으로 분할하는 단계;
    제1 소스 드라이브 IC를 이용하여 상기 제1 블록의 데이터 라인들에 상기 데이터 전압과 상기 기준 전압을 공급하는 단계;
    제2 소스 드라이브 IC를 이용하여 상기 제2 블록의 데이터 라인들에 상기 데이터 전압과 상기 기준 전압을 공급하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 블록 각각에서 상기 특정 픽셀 라인을 검출하는 단계를 더 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    블랙 계조 삽입 모드에서 픽셀들에 매 프레임 기간마다 소스 드라이브 IC의 최대 전압과 블랙 계조 전압을 연속으로 공급하는 단계; 및
    상기 블랙 계조 삽입 모드에서 상기 픽셀들에 공급되는 상기 최대 전압과 상기 블랙 계조 전압과 동기되어 상기 디폴트 레벨 보다 높은 기준 전압을 상기 픽셀들에 공급하는 단계를 더 포함하는 표시장치의 구동 방법.
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