KR102627276B1

KR102627276B1 - 구동회로, 표시장치 및 이의 구동방법

Info

Publication number: KR102627276B1
Application number: KR1020160156862A
Authority: KR
Inventors: 이경원; 심동섭; 송장훈; 원주연
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2016-11-23
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2024-01-23
Also published as: KR20180058279A

Abstract

본 발명은 표시 패널, 스캔 구동부 및 주파수 변환부를 포함하는 표시장치를 제공한다. 표시 패널은 영상을 표시한다. 스캔 구동부는 표시 패널에 스캔신호들을 공급한다. 주파수 변환부는 스캔 구동부의 신호를 참고하여 구동 주파수를 변환한다.

Description

구동회로, 표시장치 및 이의 구동방법{Display Device and Driving Method of the same}

본 발명은 구동회로, 표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.

정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 계발광표시장치(Electroluminescence Display: ELD), 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 및 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel: PDP) 등과 같은 표시장치의 사용이 증가하고 있다.

앞서 설명한 표시장치는 복수의 서브 픽셀을 포함하는 표시 패널과 표시 패널을 구동하는 구동부가 포함된다. 구동부에는 표시 패널에 스캔신호(또는 스캔신호)를 공급하는 스캔 구동부 및 표시 패널에 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부 등이 포함된다.

표시장치는 특정 영상(예컨대 정지영상)을 표시하는 조건에서, 표시 패널 등에서 소모되는 소비전력을 절감하기 위해 현재의 구동 주파수(또는 이전의 구동 주파수) 대비 낮은 저주파수로 구동 주파수를 변환한다. 그런데 종래에 제안된 저주파수 구동 방식은 주파수 변환 시 표시 패널이 깜빡이는 플리커(Flicker)가 유발될 수 있어 이의 개선이 요구된다.

상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 주파수 변환 시 표시 패널 상에 플리커(Flicker)가 나타나지 않도록 함과 더불어 저계조 무라를 감소시켜 저주파수 구동 시 표시품질 저하를 방지하면서 소비전력을 절감하는 것이다.

상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 표시 패널, 스캔 구동부 및 주파수 변환부를 포함하는 표시장치를 제공한다. 표시 패널은 영상을 표시한다. 스캔 구동부는 표시 패널에 스캔신호들을 공급한다. 주파수 변환부는 스캔 구동부의 신호를 참고하여 구동 주파수를 변환한다.

주파수 변환부는 외부로부터 주파수 변경 신호가 입력되면 스캔 구동부의 스캔 제어부로부터 출력된 스타트신호를 참고하여 구동 주파수를 변환할 수 있다.

스캔 제어부로부터 출력되는 스타트신호를 카운팅하고 카운팅값을 주파수 변환부에 전달하는 카운터부를 포함할 수 있다.

주파수 변환부는 카운팅값을 참고하여 스타트신호를 구성하는 펄스폭변조 신호 주파수의 배수의 시간을 갖도록 수직 블랭크를 가변할 수 있다.

주파수 변환부는 카운팅값을 참고하여 수직 블랭크 기간의 길이를 가변할 수 있다.

스타트신호는 펄스폭변조 신호로 구성되고, 표시 패널은 펄스폭변조 신호 주파수의 배수의 시간으로 화면을 리프레쉬할 수 있다.

주파수 변환부, 카운터부 및 스캔 제어부 중 적어도 하나는 하나의 IC로 통합 구현될 수 있다.

다른 측면에서 본 발명은 표시 패널, 게이트 시프트 레지스터, 스캔 제어부, 카운터부 및 주파수 변환부를 포함하는 표시장치를 제공한다. 표시 패널은 영상을 표시한다. 게이트 시프트 레지스터는 표시 패널에 스캔신호들을 공급한다. 스캔 제어부는 게이트 시프트 레지스터를 제어하기 위해 펄스폭변조 신호로 구성된 스타트신호를 생성한다. 카운터부는 스타트신호를 카운트하고 카운팅값을 생성한다. 주파수 변환부는 카운팅값을 참고하여 구동 주파수를 변환한다.

주파수 변환부는 외부로부터 주파수 변경 신호가 입력되면 카운팅값을 참고하여 펄스폭변조 신호 주파수의 배수의 시간을 갖도록 수직 블랭크를 가변할 수 있다.

주파수 변환부와 스캔 제어부는 주파수 변경 체계가 동기화될 수 있다.

또 다른 측면에서 본 발명은 스캔 제어부, 카운터부 및 주파수 변환부를 포함하는 구동회로를 제공한다. 스캔 제어부는 게이트 시프트 레지스터를 제어하기 위해 펄스폭변조 신호로 구성된 스타트신호를 생성한다. 카운터부는 스타트신호를 카운트하고 카운팅값을 생성한다. 주파수 변환부는 카운팅값을 참고하여 구동 주파수를 변환한다.

주파수 변환부는 외부로부터 주파수 변경 신호가 입력되면 카운팅값을 참고하여 수직 블랭크 기간의 길이를 가변할 수 있다.

또 다른 측면에서 본 발명은 표시장치의 구동방법을 제공한다. 표시장치의 구동방법은 스캔 제어부의 스타트신호를 카운팅하여 모니터링하는 단계, 외부로부터 주파수 변환 신호의 입력 여부를 판단하는 단계, 및 주파수 변환 신호가 입력되면 스타트신호의 카운팅값을 참고하여 구동 주파수를 산출하는 단계를 포함한다.

산출된 구동 주파수를 기반으로 수직 블랭크 기간의 길이를 가변하는 단계를 포함할 수 있다.

수직 블랭크 기간의 길이는 스타트신호를 구성하는 펄스폭변조 신호 주파수의 배수의 시간을 가질 수 있다.

본 발명은 주파수 변환 시점에서 발생된 펄스폭변조 신호의 불연속점을 제거할 수 있어 표시 패널 상에 플리커(시간별 휘도차)가 거의 나타나지 않는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 구동 트랜지스터의 부 문턱전압(Sub-Threshold) 영역을 사용하는 저휘도 전압 구간에서도 그 변화가 심화되지 않으므로 저계조 무라(Mura)가 감소되는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 저주파수 구동 시 플리커 등과 같은 표시품질 저하를 방지하면서 소비전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 전계발광표시장치의 개략적인 블록도.
도 2는 스캔 구동부의 일부를 나타낸 블록도.
도 3은 보상회로를 갖는 서브 픽셀의 개략적인 회로 구성도.
도 4는 도 3의 보상회로를 구체적으로 나타낸 회로 구성도.
도 5는 도 4의 서브 픽셀의 구동 파형 예시도.
도 6은 보상회로를 갖는 서브 픽셀의 다른 형태를 구체적으로 나타낸 회로 구성도.
도 7은 저주파수 구동을 위한 스캔 구동부의 출력 파형의 가변과 관련된 부분을 설명하기 위한 파형도.
도 8은 실험예에 따른 전계발광표시장치의 주요 구성을 나타낸 블록도.
도 9 및 도 10은 실험예의 문제점을 보여주기 위한 도면들.
도 11은 실시예에 따른 전계발광표시장치의 주요 구성을 나타낸 블록도.
도 12 및 도 13은 실시예의 변형예에 따른 전계발광표시장치의 주요 구성을 나타낸 블록도.
도 14는 실시예에 따른 전계발광표시장치의 구동방법을 나타낸 흐름도.
도 15 및 도 16은 실시예의 개선점을 보여주기 위한 도면들.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 표시장치는 텔레비젼, 영상 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈시어터, 스마트폰 등으로 구현될 수 있다.단 이에 제한되지 않는다. 이하에서 설명되는 표시장치는 유기발광다이오드 또는 무기발광다이오드를 기반으로 구현된 전계발광표시장치를 일례로 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 이와 유사한 방식의 표시장치에 적용될 수 있다. 아울러, 이하에서 설명되는 신호, 라인, 장치 등의 명칭은 표시장치를 제작하는 업체마다 다를 수 있는바 이들 각각에 대해 기능적인 해석이 요구된다.

도 1은 전계발광표시장치의 개략적인 블록도이고, 도 2는 스캔 구동부의 일부를 나타낸 블록도이며, 도 3은 보상회로를 갖는 서브 픽셀의 개략적인 회로 구성도이고, 도 4는 도 3의 보상회로를 구체적으로 나타낸 회로 구성도이며, 도 5는 도 4의 서브 픽셀의 구동 파형 예시도이고, 도 6은 보상회로를 갖는 서브 픽셀의 다른 형태를 구체적으로 나타낸 회로 구성도이고, 도 7은 저주파수 구동을 위한 스캔 구동부의 출력 파형의 가변과 관련된 부분을 설명하기 위한 파형도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전계발광표시장치에는 영상 공급부(110), 타이밍 제어부(120), 데이터 구동부(130), 스캔 구동부(140) 및 표시 패널(150)이 포함된다. 타이밍 제어부(120), 데이터 구동부(130) 및 스캔 구동부(140)는 각각 별도의 IC(Integrated Circuit; 직접회로)로 구현(예컨대, 중형, 대형 표시장치일 경우)되거나 이들 중 하나 이상이 통합되어 하나의 구동회로(또는 구동IC)로 구현(예컨대, 소형 표시장치일 경우)된다.

영상 공급부(110)는 외부로부터 공급된 디지털 데이터신호(DATA)와 더불어 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 출력한다. 영상 공급부(110)는 데이터 인에이블 신호(DE) 외에도 수직 동기신호, 수평 동기신호 및 클럭신호 중 하나 이상을 출력할 수 있으나 이 신호들은 설명의 편의상 생략 도시한다. 영상 공급부(110)는 시스템 회로기판에 IC 형태로 형성될 수 있다.

타이밍 제어부(120)는 영상 공급부(110)로부터 데이터 인에이블 신호(DE) 또는 수직 동기신호, 수평 동기신호 및 클럭신호 등을 포함하는 구동신호와 더불어 디지털 데이터신호(DATA)를 공급받는다.

타이밍 제어부(120)는 구동신호에 기초하여 스캔 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC) 등을 출력한다.

데이터 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 타이밍 제어부(120)로부터 공급되는 디지털 데이터신호(DATA)를 샘플링하고 래치하여 감마 기준전압에 대응하는 데이터전압으로 변환하여 출력한다. 데이터 구동부(130)는 데이터라인들(DL1 ~ DLn)을 통해 아날로그 형태의 데이터전압을 출력한다.

영상 공급부(110), 타이밍 제어부(120), 데이터 구동부(130)는 단지 설명의 편의를 위해서 기능적으로 구분한 것일 뿐, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 각각의 구성은 선택적으로 통합되어 구현될 수 있다. 즉, 영상 공급부(110)와 타이밍 제어부(120)가 하나의 구동 IC로 구현될 수 있다. 또는, 타이밍 제어부(120)와 데이터 구동부(130)는 하나의 구동 IC로 구현될 수 있다. 또는 영상 공급부(110), 타이밍 제어부(120)와 데이터 구동부(130)는 하나의 구동 IC로 구현될 수 있다.

스캔 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)(회로의 구성에 따라 스캔 구동부에 인가되는 신호는 다를 수 있음)에 응답하여 스캔신호를 출력한다. 스캔 구동부(140)는 게이트라인들(GL1 ~ GLm)을 통해 스캔신호를 출력한다. 스캔 구동부(140)는 일부 장치가 표시 패널(150)의 비표시영역 상에 게이트인패널(Gate In Panel; GIP) 방식으로 구현된다. 스캔 구동부(140)에서 게이트인패널 방식으로 구현되는 부분은 스캔신호를 출력하는 게이트 시프트 레지스터(이하 GIP로 기재함) 등이다.

도 2(a)에 도시된 바와 같이, 게이트 시프트 레지스터(GIP)는 표시 패널(150)의 표시영역(AA) 밖에 존재하는 비표시영역(NA)(또는 베젤영역)에 배치된다. 게이트 시프트 레지스터(GIP)는 표시영역(AA)의 좌측에 존재하는 비표시영역(NA)에 배치된 것을 일례로 하였으나 이는 표시영역(AA)의 우측에 존재하는 비표시영역(NA)에 배치될 수 있다. 도 2(a)와 같은 구조는 스캔신호들(SCAN1, SCAN2, EM)이 일측에서 타측으로 공급된다.

도 2(b)에 도시된 바와 같이, 게이트 시프트 레지스터(GIPA, GIPB)는 표시영역(AA)의 좌우측에 존재하는 비표시영역(NA)에 배치될 수도 있다. 도 2(b)와 같은 구조는 스캔신호들(SCAN1, SCAN2, EM)이 좌우측에서 동시에 공급되거나 하나의 스캔라인씩 좌측과 우측이 교대로 번갈아가며 스캔신호들(SCAN1, SCAN2, EM)이 공급되도록 구현될 수도 있다. 앞서 설명된 게이트 시프트 레지스터(GIPA, GIPB)는 외부로부터 공급된 G스타트신호(GVST), E스타트신호(EVST), 클럭신호(CLK) 등을 기반으로 동작한다.

표시 패널(150)은 데이터 구동부(130) 및 스캔 구동부(140)로부터 공급된 데이터전압 및 스캔신호에 대응하여 영상을 표시한다. 표시 패널(150)은 영상을 표시하는 서브 픽셀들(SP)을 포함한다.

서브 픽셀들(SP)은 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀을 포함하거나 백색 서브 픽셀, 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀을 포함한다. 서브 픽셀들(SP)은 발광 특성에 따라 발광 영역(빛이 출사 되는 영역)이나 회로 영역(트랜지스터 등이 형성되는 영역)이 하나 이상 다른 면적을 가질 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 서브 픽셀에는 스위칭 트랜지스터(SW), 구동 트랜지스터(DR), 커패시터(Cst1), 보상회로(CC) 및 유기 발광다이오드(OLED)가 포함된다. 유기 발광다이오드(OLED)는 구동 트랜지스터(DR)에 의해 형성된 구동 전류에 따라 빛을 발광하도록 동작한다. 단 이에 제한되지 않으며, 유기 발광다이오드(OLED)는 퀀텀닷 다이오드(QLED)로 대체될 수 있다.

스위칭 트랜지스터(SW)는 제1스캔라인(GL1)을 통해 공급된 스캔신호에 응답하여 제1데이터라인(DL1)을 통해 공급되는 데이터전압이 커패시터(Cst1)에 저장되도록 스위칭 동작한다. 구동 트랜지스터(DR)는 커패시터(Cst)에 저장된 데이터전압에 따라 고전위 전원라인(VDDEL)과 저전위 전원라인(VSSEL) 사이로 구동 전류가 흐르도록 동작한다. 보상회로(CC)는 구동 트랜지스터(DR)의 문턱전압 등을 보상하기 위한 회로이다.

보상회로(CC)는 하나 이상의 박막 트랜지스터와 커패시터 등으로 구성된다. 보상회로(CC)의 구성은 보상 방법에 따라 매우 다양하다. 한편, 서브 픽셀 및 보상회로(CC)에 포함된 트랜지스터는 저온 폴리실리콘(LTPS), 아몰포스 실리콘(a-Si), 산화물(Oxide) 또는 유기물(Organic) 등을 기반으로 구현된다.

이하, 보상회로(CC)의 추가에 의해, 4T(Transistor) 2C(Capacitor) 구조로 구현된 서브 픽셀을 일례로 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 보상회로(CC)가 포함된 경우 서브 픽셀에는 보상 커패시터(Cst2), 센싱 트랜지스터(ST), 센싱 트랜지스터(ST)를 제어하는 제1b스캔라인(GL1b), 센싱 트랜지스터(ST)를 통해 노드B(Node B)를 센싱하거나 초기화전압(Vini)을 공급하는 초기화라인(VINI), 발광제어 트랜지스터(ET), 발광제어 트랜지스터(ET)를 제어하는 제1c스캔라인(GL1c)이 포함된다.

스위칭 트랜지스터(SW)는 제1a스캔라인(GL1a)을 통해 공급된 제1스캔신호(SCAN1)에 대응하여 턴온 또는 턴오프된다. 센싱 트랜지스터(ST)는 제1b스캔라인(GL1b)을 통해 공급된 제2스캔신호(SCAN2)에 대응하여 턴온 또는 턴오프된다. 발광제어 트랜지스터(ET)는 제3스캔신호(EM)에 대응하여 턴온 또는 턴오프된다.

서브 픽셀에 포함된 스위칭 트랜지스터(SW), 구동 트랜지스터(DR), 센싱 트랜지스터(ST) 및 발광제어 트랜지스터(ET)는 N타입 트랜지스터(NMOS TFT)를 기반으로 도시한다. 그러나 서브 픽셀에 포함되는 트랜지스터들은 이에 한정되지 않고 P타입 트랜지스터(PMOS TFT)이나 N타입 및 P타입 트랜지스터의 혼합 구조 등으로도 구현된다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 보상회로(CC)가 포함된 경우 서브 픽셀은 초기화 기간(ti), 샘플링 기간(ts), 프로그래밍 기간(tp) 및 발광 기간(tem)의 순으로 동작한다. 서브 픽셀을 구동하기 위한 기간에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.

초기화 기간(ti) 동안, 제1데이터라인(DL1)에는 소정의 기준전압(Vref)이 공급된다. 초기화 기간(ti) 동안 제A노드(Node A)의 전압은 기준전압(Vref)으로 초기화되고, 제B노드(Node B)의 전압은 소정의 초기화전압(Vini)으로 초기화된다.

샘플링 기간(ts) 동안 소스 팔로워(source-follower) 방식에 따라 구동 트랜지스터(DR)의 게이트-소스 간의 전압(Vgs)은 구동 트랜지스터(DR)의 문턱전압(Vth)으로서 샘플링되고 샘플링된 문턱전압(Vth)은 커패시터 (Cst1)에 저장된다. 샘플링 기간(ts) 동안 제A노드(Node A)의 전압은 기준전압(Vref)이 되고, 제B노드(Node B)의 전압은 Vref-Vth가 된다.

프로그래밍 기간(tp) 동안 제1데이터라인(DL1)을 통해 데이터전압(Vdata)이 공급되고, 커패시터(Cst1)에는 문턱전압분이 보상된 데이터전압(Vdata-Vref+Vth-C' *(Vdata-Vref))이 프로그래밍된다. 여기서, C'는 보상 커패시터(Cst2)에 충전된 전압으로서 Cst1/(Cst1+Cst2)로 정의된 값을 갖는다. 커패시터들(Cst1, Cst2)은 프로그래밍 기간(tp) 동안 데이터전압(Vdata)에 따라 제A노드(Node A)의 전위가 변할 때, 그 변화분을 전압 분배하여 제B노드(Node B)에 반영한다.

발광 기간(tem) 동안 유기 발광다이오드(OLED)는 커패시터(Cst1)에 저장된 데이터전압을 기반으로 발생한 구동전류에 대응하여 빛을 발광한다. 한편, 초기화 기간(ti), 샘플링 기간(ts) 및 프로그래밍 기간(tp)이 1 수평 시간(1H) 내에 이루어지는 것을 일례로 하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

위의 설명에서는 서브 픽셀에 포함된 유기 발광다이오드가 구동 트랜지스터의 드레인전극과 저전위 전원라인 사이에 위치하는 것을 일례로 설명하였다. 그러나 서브 픽셀에 포함된 유기 발광다이오드는 발광방식이나 표시 패널의 구현 방식에 따라 도 6과 같이 고전위 전원라인과 구동 트랜지스터의 소스전극 사이에 위치할 수도 있다.

한편, 앞서 설명된 표시장치는 특정 영상(예컨대 정지영상)을 표시하는 조건에서, 표시 패널 등에서 소모되는 소비전력을 절감하기 위해 현재의 구동 주파수(또는 이전의 구동 주파수) 대비 낮은 저주파수로 구동 주파수를 변환한다.

저주파수 구동과 관련하여, 종래에는 표시 패널의 전체의 휘도를 가변하기 위해 전압제어 방식을 사용한 바 있다. 도 4와 같은 서브 픽셀을 기반으로 구현된 표시 패널은 보상회로에 의한 보상 동작으로 인하여, 문턱전압(Vth) 또는 이동도(Mobility)가 서브 픽셀들마다 상이하여 그 차이가 밝기 차이로 인식될 수 있다. (한편, 본 발명에서는 도 4의 4T2C 서브 픽셀을 기반으로 한바, 이를 예로 하지만 이하의 본 발명은 이에 한정되지 않는다.)

이 때문에, 종래에 제안된 전압제어 방식을 이용하여 보상회로가 적용된 표시 패널 전체의 휘도를 가변하면, 구동 트랜지스터의 부 문턱전압(Sub-Threshold) 영역을 사용하는 저휘도 전압 구간에서 그 변화가 더 심화되어 픽셀별 및/또는 영역별 휘도 차가 사람의 눈에 무라(Mura)로 인식될 수 있다.

이와 달리, 펄스폭변조(PWM) 방식은 유기 발광다이오드의 발광 시간(Emission Timing)을 조절하여 표시 패널의 밝기를 줄일 수 있다. 즉, 저휘도 전압 구간을 사용하지 않더라도, 저휘도를 구현할 수 있는 장점이 있다. 또는 저휘도 전압 구간의 전압을 일부 상승시키면서 펄스폭 변조를 일부 적용하여 저휘도를 구현할 수 있는 장점이 있다. 이하, 도 2의 게이트 시프트 레지스터, 도 4의 4T2C 서브 픽셀 및 도 7의 파형도를 기반으로 펄스폭변조 방식과 관련된 설명을 덧붙이면 다음과 같다.

펄스폭변조 방식은 유기 발광다이오드(OLED)의 발광 시간을 조절하기 위해, 발광제어 트랜지스터(ET)를 주기적으로 턴온/턴오프 시킬 수 있도록 펄스폭변조 신호를 기반으로 생성된 제3스캔신호(EM)를 제어한다. 즉, 제3스캔신호(EM)의 듀티(duty)가 표시 패널 전체의 밝기를 좌우한다. 제3스캔신호(EM)는 도 2, 8, 11, 12, 및 13에 도시된 게이트 시프트 레지스터(GIP)의 PWM Control 부(또는 EM부)로부터 생성 및 출력된다.

도 7에 도시된 EVST, EM_OUT(n) 및 EM_OUT(n+1)의 파형상에 각각 표시된 "Vars, Vars(n), Vars(n+1)"를 통해 알 수 있는 바와 같이, 제3스캔신호(EM)의 듀티(duty)는 E스타트신호(EVST)(Emission Vertical Start)의 듀티(duty)에 대응하여 가변된다.

이하, 1 프레임 기간(1Frame) 동안 E스타트신호(EVST)의 토글링(Toggling)이 4번 이루어지는 것을 4 사이클 펄스폭변조(4Cycle PWM) 그리고 2번 이루어지는 것을 2 사이클 펄스폭변조(2Cycle PWM) 라고 정의한다. 그리고 이하 E스타트신호(EVST)를 구성하는 펄스폭변조 신호의 주기를 T라고 정의한다.

60Hz 구동 시 4 사이클 펄스폭변조(4Cycle PWM) 구동의 주기(T)는 16.667ms / 4 = 4.166ms 이다. 4 사이클 펄스폭변조(4Cycle PWM)가 1 또는 2 사이클 펄스폭변조(2Cycle PWM)보다 플리커(Flicker)가 덜 인지되기 때문에 4 사이클 펄스폭변조(4Cycle PWM) 방식이 주로 이용되고 있다. 그리고 최근에는 IT기기의 소비전력을 줄이기 위해 60Hz 미만 예컨대 최소 1Hz로 표시 패널을 리프레쉬(Refresh) 하는 저주파수 구동도 적용되고 있다.

저주파수를 구현하는 방법은 픽셀 클록 속도(Pixel Clock Speed) 가변, 수평 블랭크(Horizontal Blank) 가변, 수직 블랭크(VB; Vertical Blank) 가변의 방법들이 있다. 전계발광표시장치는 노말(Normal) 60Hz 구동과 저주파수 구동의 펄스폭변조 주파수를 동일하게 유지할 수 있는 장점이 있다. 전계발광표시장치는 픽셀을 충전하는 1 수평 시간(1H Timing)이 60Hz와 동일하므로 가장 안정적인 저주파수 구동 동작을 보장하는 수직 블랭크 가변 방식을 사용하는 것이 바람직하다.

그런데 위와 같은 방식으로 구현함에도, 종래에 제안된 표시장치는 물론 앞서 설명된 표시장치는 소비전력 절감을 위한 주파수 변환 시 표시 패널이 깜빡이는 플리커(Flicker)가 유발될 수 있어 이의 개선이 요구된다.

이하, 소비전력 절감을 위한 저주파수 구동 시 플리커를 유발하는 실험예의 문제점을 연구하고 이를 개선하기 위한 본 발명의 실시예를 설명한다. 한편, 최근에는 전압제어 방식과 펄스폭변조 방식을 병행하여 사용하기도 한다. 때문에, 이하에서 설명되는 실험예와 실시예 또한 전압제어 방식과 펄스폭변조 방식을 병행하여 표시 패널 전체의 휘도를 가변할 수 있는 형태로 이해되어야 한다.

<실험예>

도 8은 실험예에 따른 전계발광표시장치의 주요 구성을 나타낸 블록도이고, 도 9 및 도 10은 실험예의 문제점을 보여주기 위한 도면들이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 실험예에 따른 전계발광표시장치는 프레임 메모리부(128, Frame Memory), 타이밍 제어부(120, Image Data 처리부), 데이터 구동부(130, Data 출력부) 및 스캔 구동부(140, GIP Control 부 및 PWM Control 부)를 포함한다.

타이밍 제어부(120)는 외부로부터 공급된 신호에 대응하여 자신과 관계하는 장치의 주파수를 변환하는 주파수 변환부(122) 및 외부로부터 공급된 영상 신호(Image Data)에 대한 영상 처리(데이터 보상 등)를 수행하는 영상 처리부(124)를 포함한다. 프레임 메모리부(128)는 타이밍 제어부(120)의 외부에 구성된 것을 일례로 하였으나, 이는 타이밍 제어부(120)의 내부에 포함될 수도 있다.

데이터 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 영상 신호(Image Data) 및 동기신호(Sync Signal; 수직 동기, 수평 동기 포함) 등을 기반으로 데이터전압(Data Voltage) 등을 출력한다.

스캔 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 동기신호(Sync Signal; 수직 동기, 수평 동기 포함) 등을 기반으로 게이트 제어 신호(Gate control Signal)와 E스타트신호(EVST) 등을 출력한다.

스캔 구동부(140)로부터 출력된 게이트 제어 신호(Gate control Signal)와 E스타트신호(EVST) 등은 도 2, 8, 11, 12, 및 13에 도시된 게이트 시프트 레지스터(GIP)에 인가된다. 도 2에 도시된 게이트 시프트 레지스터(GIP)는 제1 및 제2스캔신호를 출력하는 제1게이트 시프트 레지스터와 제3스캔신호를 출력하는 제2게이트 시프트 레지스터를 포함한다. 이에 대응하여, 스캔 구동부(140)는 제1게이트 시프트 레지스터를 제어하기 위한 신호를 출력하는 제1스캔 제어부(GIP Control 부)와 제2게이트 시프트 레지스터를 제어하기 위한 신호를 출력하는 제2스캔 제어부(PWM Control 부)를 포함한다.

몇몇 실시예에서는, 제1 게이트 시프트 레지스터는 제1 스캔신호를 출력하는 제1-1 게이트 시프트 레지스터 및 제2 스캔신호를 출력하는 제1-2 게이트 시프트 레지스터를 더 포함하도록 구성되는 것도 가능하다.

한편, 주파수 변환부(122)는 내부 또는 외부(예: MIPI)로부터 주파수 변환 신호가 인가되면 이에 대응하여 장치의 구동에 필요한 신호의 주파수를 변환한다. 하지만, 주파수 변환부(122)는 스캔 구동부(140)에 포함된 제2스캔 제어부(PWM Control 부)에서 생성된 E스타트신호(EVST)와 무관하게 구동 주파수를 산출하게 된다. 그 이유는 실험예의 주파수 변환부(122)와 스캔 구동부(140)에 포함된 제2스캔 제어부(PWM Control 부)가 상호 연동하지 않기 때문(비동기화된 상태)이다.

이처럼, 실험예는 주파수 변환부(122)로부터 출력되는 동기신호(Sync Signal)의 주파수 변환이 있더라도 제2스캔 제어부(PWM Control 부)는 이의 변화와 비동기된 E스타트신호(EVST)를 출력하게 된다.

그 결과, 실험예는 종래에 제안된 펄스폭변조 방식과 저주파 구동을 동시에 사용할 경우 주파수 변환 시점(과도기)에서 플리커(Flicker)가 유발될 수 있는 단점이 존재하는 것으로 나타났다. 즉, 이러한 부분을 개선해야 함을 본 발명의 발명자들은 인식하였다.

도 9는 실험예를 기반으로 4 사이클 펄스폭변조(4Cycle PWM) 방식의 고휘도 모드(PWM Duty High Mode) 구현 시의 파형과 표시 패널에 나타난 현상을 나타낸 예이다. 그리고 도 10은 실험예를 기반으로 4 사이클 펄스폭변조(4Cycle PWM) 방식의 저휘도 모드(PWM Duty Low Mode) 구현 시의 파형과 표시 패널에 나타난 현상을 나타낸 예이다. 도 9 및 도 10에서, Vsyn는 수직 동기신호이고, GVST 및 Gate Clock은 제1게이트 시프트 레지스터에 인가되는 G스타트신호 및 G클럭신호들이고, EVST 및 EM Clock은 제2게이트 시프트 레지스터에 인가되는 E스타트신호 및 E클럭신호들이다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 60Hz에서 저주파수로 주파수 변환 시 수직 블랭크(VB; Vertical Blank)가 가변 된다. 도 9 및 도 10에서 Vsync 뒷단의 로직로우를 형성하는 기간(VB)의 길이가 가변되는 부분을 참조하면 이를 알 수 있다.

실험예는 주파수의 변환 시점에서 E스타트신호(EVST; EM Vertical Start)의 듀티에 불연속적인 지점(불연속점에 대응하는 위치의 PNT1, PNT2 참조)이 발생하게 된다. 실험예를 검토한 결과, 이와 같은 문제가 발생하는 이유는 유기 발광다이오드를 구동하기 위한 전압 충전 시 제3스캔신호(EM)를 반드시 로직로우(Low)로 만들어주어야 하기 때문이다.

이 때문에, 이와 같은 주파수 변환 시점에서 발생된 펄스폭변조 신호(EM, EVST)의 불연속점은 표시 패널 상에서 플리커(Flicker)(시간별 휘도차)로 인식이 되며 구동 주파수가 더 낮아질수록 사람에게 더 심하게 인식된다.

즉, 실험예와 같은 문제가 발생하는 주파수 변환부(122)와 제2스캔 제어부(PWM Control 부)가 연동하지 않기 때문에 주파수 변환이 있더라도 상호 비동기 상태의 신호를 출력하기 때문이다. 그리고 유기 발광다이오드를 구동하기 위한 전압 충전 시 제3스캔신호(EM)를 반드시 로직로우(Low)로 만들어주어야 하지만 이러한 부분에 대한 문제 인식 및 해결 방법에 대한 고려가 부족했다.

<실시예>

도 11은 실시예에 따른 전계발광표시장치의 주요 구성을 나타낸 블록도이고, 도 12 및 도 13은 실시예의 변형예에 따른 전계발광표시장치의 주요 구성을 나타낸 블록도이며, 도 14는 실시예에 따른 전계발광표시장치의 구동방법을 나타낸 흐름도이고, 도 15 및 도 16은 실시예의 개선점을 보여주기 위한 도면들이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 전계발광표시장치는 프레임 메모리부(128, Frame Memory), 타이밍 제어부(120, Image Data 처리부), 데이터 구동부(130, Data 출력부) 및 스캔 구동부(140, GIP Control 부 및 PWM Control 부)를 포함한다.

타이밍 제어부(120)는 외부로부터 공급된 신호에 대응하여 자신과 관계하는 장치의 주파수를 변환하는 주파수 변환부(122), 외부로부터 공급된 영상 신호(Image Data)에 대한 영상 처리(데이터 보상 등)를 수행하는 영상 처리부(124) 및 외부로부터 공급된 신호를 카운트하는 카운터부(126)를 포함한다. 프레임 메모리부(128)는 타이밍 제어부(120)의 외부에 구성된 것을 일례로 하였으나, 프레임 메모리부(128)는 타이밍 제어부(120)의 내부에 포함될 수도 있다.

스캔 구동부(140)로부터 출력된 게이트 제어 신호(Gate control Signal)와 E스타트신호(EVST) 등은 도 2, 8, 11, 12, 및 13에 도시된 게이트 시프트 레지스터(GIP)에 인가된다. 도 2, 8, 11, 12, 및 13에 도시된 게이트 시프트 레지스터(GIP)는 제1 및 제2스캔신호를 출력하는 제1게이트 시프트 레지스터와 제3스캔신호를 출력하는 제2게이트 시프트 레지스터를 포함한다. 이에 대응하여, 스캔 구동부(140)는 제1게이트 시프트 레지스터를 제어하기 위한 신호를 출력하는 제1스캔 제어부(GIP Control 부)와 제2게이트 시프트 레지스터를 제어하기 위한 신호를 출력하는 제2스캔 제어부(PWM Control 부)를 포함한다.

주파수 변환부(122)는 카운터부(126)를 통해 스캔 구동부(140)에 포함된 제2스캔 제어부(PWM Control 부)에서 생성된 E스타트신호(EVST)를 모니터링한다. 주파수 변환부(122)는 내부 또는 외부(예: MIPI)로부터 주파수 변환 신호가 입력되면 카운터부(126)를 통해 모니터링한 제2스캔 제어부의 정보와 주파수 변환 신호를 기반으로 장치의 구동에 필요한 신호의 주파수 등을 변환한다. 주파수 변환부(122)는 예컨대, 동기신호(Sync Signal; 수직 동기, 수평 동기 포함) 등의 주파수를 변환한다.

카운터부(126)는 제2스캔 제어부(PWM Control 부)에서 생성된 E스타트신호(EVST)를 카운팅하고 카운팅된 값(이하 카운팅값)(PCV; PWM Counter Value)을 주파수 변환부(122)에 전달한다.

주파수 변환부(122)는 카운터부(126)로부터 전달된 카운팅값(PCV)을 참고하여(또는 기반으로), 펄스폭변조 주기의 배수의 시간(주파수의 정수배)을 갖도록 신호의 주파수를 변환한다. 주파수 변환부(122)는 주파수 분배기 또는 체배기 등과 같은 회로나 이와 같은 기능을 수행할 수 있는 알고리즘을 기반으로 펄스폭변조 주기의 배수의 시간(주파수의 정수배)을 갖도록 주파수를 변환할 수 있다.

그 결과, 주파수 변환부(122)는 스캔 구동부(140)에 포함된 제2스캔 제어부(PWM Control 부)에서 생성된 E스타트신호(EVST)를 참조하여 구동 주파수를 산출하게 된다. 이 경우, 이들 장치로부터 출력된 신호를 공급받는 표시 패널은 펄스폭변조 주기의 배수의 시간으로 화면을 리프레쉬(Refresh)(또는 주파수 변환)할 수 있게 된다.

앞서 설명하였듯이, 표시 패널을 저주파수로 구동하기 위한 주파수 변환 방법은 수직 블랭크(VB; Vertical Blank)의 길이를 가변하는 방법을 사용한다. 이때, 60Hz 대비 늘어난 수직 블랭크(VB; Vertical Blank)의 길이는 펄스폭변조 주기의 배수의 시간으로 화면을 리프레쉬 하도록 가변될 수 있다.

이처럼, 실시예는 주파수 변환부(122)가 제2스캔 제어부(PWM Control 부)로부터 출력되는 E스타트신호(EVST)를 지속적으로 모니터링하기 때문에, 주파수의 변화와 E스타트신호(EVST)를 참조하여 수직 블랭크(VB; Vertical Blank)의 길이가 가변된다. 이에 따라, 제2스캔 제어부(PWM Control 부)는 주파수 변환부(122)와 동기된 형태로 E스타트신호(EVST)를 출력(또는 가변)하게 된다.

그 결과, 실시예는 종래에 제안된 펄스폭변조 방식과 저주파 구동을 동시에 사용하더라도 주파수 변환 시점(과도기)에서 불연속점을 유발하는 비동기화 문제를 방지할 수 있어 플리커(Flicker)를 저감할 수 있는 장점이 있는 것을 알 수 있다. 그 이유는 주파수 변환부(122)와 제2스캔 제어부(PWM Control 부) 간의 비동기화된 주파수 변경 체계에서 동기화된 주파수 변경 체계로 개선하였기 때문이다.

한편, 도 11에서는 주파수 변환부(122), 영상 처리부(124) 및 카운터부(126)가 타이밍 제어부(120)의 내부에 포함된 것을 일례로 하였다. 그러나 도 12에 도시된 바와 같이, 주파수 변환부(122), 영상 처리부(124) 및 카운터부(126)뿐만 아니라 데이터 구동부(130) 및 스캔 구동부(140)가 모두 하나로 통합된 통합 구동부(180)로 구현될 수 있다. 그리고 도 13에 도시된 바와 같이, 통합 구동부(180)의 내부에는 프레임 메모리부(128) 또한 포함되도록 구현될 수 있다.

아울러, 실시예에 따른 프레임 메모리부(128), 주파수 변환부(122) 및 카운터부(126) 등은 통합 구동부(180)가 아닌 AP(Application Processor) 또는 GPU(Graphic Processor Unit)의 내부에 위치할 수도 있다.

그리고 제2스캔 제어부(PWM Control 부)는 제1스캔 제어부(GIP Control 부)와 분리된 형태로 구현될 수 있다. 그리고 영상 처리부(124)는 타이밍 제어부(120)의 내부에 포함되지 않고 별도의 IC로 구현될 수도 있다.

앞서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 전계발광표시장치의 구동방법을 간략히 설명하면, 도 14에 도시된 바와 같은 흐름으로 진행될 수 있다. 그러나 이하 및 도 14는 구동방법 상의 흐름에 대한 이해를 돕기 위해 간략히 설명된 것일 뿐, 구동방법과 관련된 설명은 본 발명의 상세한 설명 전체로 해석되어야 한다.

먼저, 스캔 제어부의 스타트신호를 카운팅하여 모니터링한다(S110). 다음, 주파수 변환 신호의 입력 여부를 판단한다(S120). 주파수 변환 신호가 입력되지 않은 경우(N), 스타트신호의 모니터링을 계속한다(S110). 이와 달리, 주파수 변환 신호가 입력된 경우(Y), 스타트신호의 카운팅값을 참고하여 구동 주파수를 산출한다(S130). 이후, 산출된 구동 주파수를 기반으로 수직 블랭크 기간의 길이를 가변한다(S140).

도 15는 실시예를 기반으로 4 사이클 펄스폭변조(4Cycle PWM) 방식의 고휘도 모드(PWM Duty High Mode) 구현 시의 파형과 표시 패널에 나타난 현상을 나타낸 예이다. 그리고 도 16은 실시예를 기반으로 4 사이클 펄스폭변조(4Cycle PWM) 방식의 저휘도 모드(PWM Duty Low Mode) 구현 시의 파형과 표시 패널에 나타난 현상을 나타낸 예이다. 도 15 및 도 16에서, Vsyn는 수직 동기신호이고, GVST 및 Gate Clock은 제1게이트 시프트 레지스터에 인가되는 G스타트신호 및 G클럭신호들이고, EVST 및 EM Clock은 제2게이트 시프트 레지스터에 인가되는 E스타트신호 및 E클럭신호들이다.

도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 60Hz에서 저주파수로 주파수 변환 시 수직 블랭크(VB; Vertical Blank)가 가변 된다. 도 15 및 도 16에서 Vsync 뒷단의 로직로우를 형성하는 기간(VB)의 길이가 가변되는 부분을 참조하면 이를 알 수 있다.

실시예는 주파수 변경 체계의 동기화로 인하여 주파수의 변환 시점에서 E스타트신호(EVST; EM Vertical Start)의 듀티에 불연속적인 지점이 발생하지 않는다. 실험예와 실시예는 동일한 주파수 변환 조건하에서 실시된 시뮬레이션을 기반으로 하는바, 실험예(도 9 및 도 10)와 실시예(도 15 및 도 16)를 비교하면 알 수 있다.

실시예는 주파수 변환 시, 유기 발광다이오드를 구동하기 위한 전압 충전 시 제3스캔신호(EM)를 반드시 로직로우(Low)로 만들어주어야 하는 구간까지 고려되므로 실험예와 같은 불연속점이 나타나지 않는다.

이상 본 발명은 주파수 변환 시점에서 발생된 펄스폭변조 신호(EM, EVST)의 불연속점을 제거할 수 있어 표시 패널 상에 플리커(Flicker)(시간별 휘도차)가 거의 나타나지 않는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 구동 트랜지스터의 부 문턱전압(Sub-Threshold) 영역을 사용하는 저휘도 전압 구간에서도 그 변화가 심화되지 않으므로 저계조 무라(Mura)가 감소되는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 저주파수 구동 시 플리커 등과 같은 표시품질 저하를 방지하면서 소비전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 영상 공급부 150: 표시 패널
128: 프레임 메모리부 120: 타이밍 제어부
130: 데이터 구동부 140: 스캔 구동부
122: 주파수 변환부 GIP Control 부: 제1스캔 제어부
124: 영상 처리부 PWM Control 부: 제2스캔 제어부
126: 카운터부 EVST: E스타트신호

Claims

영상을 표시하는 표시 패널;
상기 표시 패널에 스캔신호들을 공급하는 스캔 구동부;
상기 스캔 구동부의 스캔 제어부로부터 출력되는 E스타트신호를 참고하여 구동 주파수를 변환하는 주파수 변환부; 및
상기 E스타트신호를 카운팅하고 카운팅값을 상기 주파수 변환부에 전달하는 카운터부를 포함하고,
상기 주파수 변환부는 외부로부터 주파수 변경 신호가 입력되면 상기 E스타트신호를 참고하여 상기 구동 주파수를 변환하며,
상기 E스타트신호는 펄스폭이 변조되고, 하나의 프레임 내에서 복수 개가 발생되며, 발광제어 트랜지스터를 턴온 또는 턴오프 시키도록 펄스폭변조 신호를 기반으로 생성되는 제3 스캔신호를 생성하기 위해 사용되는 표시장치.
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제1항에 있어서,
상기 주파수 변환부는
상기 카운팅값을 참고하여 상기 E스타트신호를 구성하는 펄스폭변조 신호 주파수의 배수의 시간을 갖도록 수직 블랭크를 가변하는 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 주파수 변환부는
상기 카운팅값을 참고하여 수직 블랭크 기간의 길이를 가변하는 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 E스타트신호는 펄스폭변조 신호로 구성되고,
상기 표시 패널은 상기 펄스폭변조 신호 주파수의 배수의 시간으로 화면을 리프레쉬하는 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 주파수 변환부, 상기 카운터부 및 상기 스캔 제어부 중 적어도 하나는
하나의 IC로 통합 구현되는 표시장치.
영상을 표시하는 표시 패널;
상기 표시 패널에 스캔신호들을 공급하는 게이트 시프트 레지스터;
상기 게이트 시프트 레지스터를 제어하기 위해 펄스폭변조 신호로 구성된 E스타트신호를 생성하는 스캔 제어부;
상기 E스타트신호를 카운트하고 카운팅값을 생성하는 카운터부; 및
상기 카운팅값을 참고하여 구동 주파수를 변환하는 주파수 변환부를 포함하고,
상기 E스타트신호는 펄스폭이 변조되고, 하나의 프레임 내에서 복수 개가 발생되며, 발광제어 트랜지스터를 턴온 또는 턴오프 시키도록 펄스폭변조 신호를 기반으로 생성되는 제3 스캔신호를 생성하기 위해 사용되는 표시장치.
제8항에 있어서,
상기 주파수 변환부는
외부로부터 주파수 변경 신호가 입력되면 상기 카운팅값을 참고하여 상기 펄스폭변조 신호 주파수의 배수의 시간을 갖도록 수직 블랭크를 가변하는 표시장치.
제8항에 있어서,
상기 주파수 변환부와 상기 스캔 제어부는 주파수 변경 체계가 동기화된 표시장치.
게이트 시프트 레지스터를 제어하기 위해 펄스폭변조 신호로 구성된 E스타트신호를 생성하는 스캔 제어부;
상기 E스타트신호를 카운트하고 카운팅값을 생성하는 카운터부; 및
상기 카운팅값을 참고하여 구동 주파수를 변환하는 주파수 변환부를 포함하는 구동회로.
제11항에 있어서,
상기 주파수 변환부는
외부로부터 주파수 변경 신호가 입력되면 상기 카운팅값을 참고하여 수직 블랭크 기간의 길이를 가변하는 구동회로.
스캔 제어부의 E스타트신호를 카운팅하여 모니터링하는 단계;
외부로부터 주파수 변환 신호의 입력 여부를 판단하는 단계; 및
상기 주파수 변환 신호가 입력되면 상기 E스타트신호의 카운팅값을 참고하여 구동 주파수를 산출하는 단계를 포함하고,
상기 E스타트신호는 펄스폭이 변조되고, 하나의 프레임 내에서 복수 개가 발생되며, 발광제어 트랜지스터를 턴온 또는 턴오프 시키도록 펄스폭변조 신호를 기반으로 생성되는 제3 스캔신호를 생성하기 위해 사용되는 표시장치의 구동방법.
제13항에 있어서,
상기 산출된 구동 주파수를 기반으로 수직 블랭크 기간의 길이를 가변하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법.
제14항에 있어서,
상기 수직 블랭크 기간의 길이는
상기 E스타트신호를 구성하는 펄스폭변조 신호 주파수의 배수의 시간을 갖는 표시장치의 구동방법.