KR20200104453A - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

표시 장치는 표시부를 포함한다. 표시부는, 게이트선, 데이터선 및 게이트선 및 데이터선에 연결된 화소를 포함하고, 화소는 게이트선에 연결되는 제1 트랜지스터를 포함한다. 제어부는 입력 데이터의 부하를 산출한다. 입력 데이터에 포함된 계조값에 대응하는 데이터 신호를 생성하고, 데이터 신호를 데이터선에 제공한다. 게이트 구동부는 게이트 온 전압에 기초하여 펄스 형태의 게이트 신호를 생성하고, 게이트 신호를 게이트선에 제공한다. 전원 공급부는, 게이트 온 전압을 게이트 구동부에 제공하되, 부하에 기초하여 게이트 온 전압을 가변시킨다. 게이트 온 전압은 제1 트랜지스터를 턴오프시키는 전압 레벨을 가진다. 부하가 클수록 표시부의 휘도가 높다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 외부에서 인가되는 제어 신호들을 이용하여 표시 패널에 영상을 표시한다.
표시 패널은 화소들을 포함하고, 화소들 각각은 발광 소자 및 발광 소자에 흐르는 구동 전류의 양을 제어하는 구동 트랜지스터를 포함한다. 발광 소자에 흐르는 구동 전류의 양이 클수록 해당 발광 소자는 높은 휘도를 가지고 발광할 수 있다. 구동 트랜지스터의 게이트 전극 및 일 전극 사이에 걸리는 전압이 클수록 구동 전류의 양이 증가하나, 표시 장치의 소비 전력이 상승한다.
본 발명의 일 목적은 표시 장치의 평균 소비 전력의 상승을 최소화하면서, 보다 높은 휘도로 발광할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는, 게이트선, 데이터선 및 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결된 화소를 포함하고, 상기 화소는 상기 게이트선에 연결되는 제1 트랜지스터를 포함하는 표시부; 입력 데이터의 부하를 산출하는 제어부; 상기 입력 데이터에 포함된 계조값에 대응하는 데이터 신호를 생성하고, 상기 데이터 신호를 상기 데이터선에 제공하는 데이터 구동부; 게이트 온 전압에 기초하여 펄스 형태의 게이트 신호를 생성하고, 상기 게이트 신호를 상기 게이트선에 제공하는 게이트 구동부; 및 상기 게이트 온 전압을 상기 게이트 구동부에 제공하되, 상기 부하에 기초하여 상기 게이트 온 전압을 가변시키는 전원 공급부를 포함하고, 상기 게이트 온 전압은 상기 제1 트랜지스터를 턴온시키는 전압 레벨을 가지며, 상기 부하가 클수록 상기 표시부의 휘도가 높다.
일 실시예에 의하면, 상기 표시부는 제1 전원선 및 제2 전원선을 더 포함하고, 상기 화소는, 상기 제1 전원선 및 상기 제2 전원선 사이에 직렬 연결된 제2 트랜지스터 및 발광 소자를 더 포함하고, 상기 제1 트랜지스터는 상기 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 상기 제2 트랜지스터의 게이트 전극에 전달할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 및 제2 트랜지스터들 각각은 N형 트랜지스터일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전원 공급부는, 상기 제1 트랜지스터를 턴 오프시키는 전압 레벨을 가지는 게이트 오프 전압을 상기 게이트 구동부에 제공하며, 상기 게이트 오프 전압은 가변되지 않고 일정하고, 상기 전원 공급부는, 상기 부하가 커짐에 따라 상기 게이트 오프 전압 및 상기 게이트 온 전압 간의 차이를 선형적으로 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 부하가 제1 기준 부하보다 작은 제1 범위에서, 상기 게이트 온 전압은 제1 기준 전압 레벨을 가지는 일정한 전압일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 부하가 제2 기준 부하보다 큰 제2 범위에서, 상기 게이트 온 전압은 제2 기준 전압 레벨을 가지는 일정한 전압이고, 상기 제2 기준 부하는 상기 제1 기준 부하보다 클 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전원 공급부는 상기 부하에 기초하여 게이트 온 전압의 목표 전압 레벨을 결정하고, 기준 시간 동안 게이트 온 전압의 전압 레벨을 상기 목표 전압 레벨까지 선형적으로 변화시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 게이트 온 전압의 단위 시간당 변화량은 일정할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 화소는, 기준 전원선 및 상기 발광 소자의 일 전극 사이에 연결된 제3 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 전원 공급부는 기준 전압을 생성하여 상기 기준 전원선에 공급하되, 상기 부하에 기초하여 상기 기준 전압을 가변시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전원 공급부는, 제1 전원전압을 생성하여 상기 제1 전원선에 인가하되, 상기 부하에 기초하여 상기 제1 전원전압을 가변시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전원 공급부는, 상기 부하에 기초하여 목표 게이트 온 전압을 결정하는 전압 결정부; 및 상기 목표 게이트 온 전압에 기초하여 상기 게이트 온 전압을 생성하는 제1 전압 생성부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전압 결정부는 상기 부하에 기초하여 목표 기준 전압 및 목표 전원전압을 각각 결정하며, 상기 전원 공급부는, 상기 목표 기준 전압에 기초하여 상기 기준 전압을 생성하는 제2 전압 생성부; 및 상기 목표 전원전압에 기초하여 상기 제1 전원전압을 생성하는 제3 전압 생성부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 및 제2 트랜지스터들 각각은 P형 트랜지스터일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전원 공급부는, 상기 부하가 커짐에 따라 상기 게이트 온 전압의 전압 레벨을 선형적으로 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는, 게이트선, 데이터선 및 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결된 화소를 포함하고, 상기 화소는 상기 게이트선에 연결되는 제1 트랜지스터를 포함하는 표시부; 입력 데이터에 포함된 계조값에 대응하는 데이터 신호를 생성하고, 상기 데이터 신호를 상기 데이터선에 제공하는 데이터 구동부; 게이트 온 전압에 기초하여 펄스 형태의 게이트 신호를 생성하고, 상기 게이트 신호를 상기 게이트선에 제공하는 게이트 구동부; 및 상기 게이트 온 전압을 상기 게이트 구동부에 제공하되, 디밍 레벨에 기초하여 상기 게이트 온 전압을 가변시키는 전원 공급부를 포함하고, 상기 게이트 온 전압은 상기 제1 트랜지스터를 턴온시키는 전압 레벨을 가지며, 상기 디밍 레벨에 따라 상기 표시부의 최대 휘도가 가변된다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는, 화소에 구비된 트랜지스터를 턴 온 시키는 게이트 온 전압을 가변시킴으로써, 표시 장치의 평균 소비 전력의 상승을 최소화하면서도, 고휘도로 영상을 표시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함된 화소의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 2의 화소에서 측정된 신호들의 일 예를 나타내는 파형도이다.
도 4는 도 1의 표시 장치에 포함된 전원 공급부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4의 전원 공급부에서 목표 게이트 온 전압을 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4의 전원 공급부에서 출력되는 게이트 온 전압의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 표시 장치에 포함된 전원 공급부의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 7의 전원 공급부에서 목표 기준 전압을 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 7의 전원 공급부에서 목표 전원전압을 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 7의 전원 공급부에서 출력되는 전압들의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 7의 전원 공급부에서 목표 게이트 온 전압을 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12의 표시 장치에 포함된 화소의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 14는 도 13의 화소에서 측정된 신호들의 일 예를 나타내는 파형도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 따라서 앞서 설명한 참조 부호는 다른 도면에서도 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(1)는 표시부(110), 데이터 구동부(120), 게이트 구동부(130), 제어부(140), 전원 공급부(150) 및 센싱부(160)를 포함할 수 있다.
표시부(110)는 영상을 표시할 수 있다. 표시부(110)는 표시 패널로 구현될 수 있다.
표시부(110)는 데이터선들(DL1 내지 DLm, 단, m은 양의 정수), 게이트선들(GL1 내지 GLn, 단, n는 양의 정수), 센싱선들(SEN1 내지 SENm)(또는, 기준 전원선들), 제어선선들(CL1 내지 CLn), 및 화소(PX)를 포함할 수 있다. 화소(PX)는 데이터선들(DL1 내지 DLm) 및 게이트선들(GL1 내지 GLn)에 의해 구획된 영역에 배치될 수 있다. 화소(PX)는 데이터선들(DL1 내지 DLm) 및 게이트선들(GL1 내지 GLn)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 화소(PX)는 센싱선들(SEN1 내지 SENm) 및 제어선들(CL1 내지 CLn)에 전기적으로 연결될 수 있다.
다만, 화소(PX)가 이에 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 화소(PX)는 인접한 행들에 대응하는 게이트선들(예를 들어, 화소(PX)가 포함된 행의 이전 행에 대응하는 게이트선 및 이후 행에 대응하는 게이트선)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 도시되지 않았으나, 화소(PX)는 제1 전원선 및 제2 전원선과 전기적으로 연결되어, 제1 전원전압(VDD) 및 제2 전원전압(VSS)을 각각 수신할 수 있다. 여기서, 제1 전원전압(VDD) 및 제2 전원전압(VSS)은 화소(PX)의 구동에 필요한 전압들일 수 있다.
화소(PX)는 해당 게이트선을 통해 제공되는 게이트 신호에 응답하여, 해당 데이터선을 통해 제공되는 데이터 신호에 대응하는 휘도로 발광할 수 있다. 화소(PX)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.
데이터 구동부(120)는 데이터 제어 신호(DCS) 및 영상 데이터(DATA2)에 기초하여 데이터 신호를 생성하고, 데이터 신호를 데이터선들(DL1 내지 DLm)에 제공할 수 있다. 여기서, 데이터 제어 신호(DCS)는 데이터 구동부(120)의 동작을 제어하는 신호이며, 데이터 인에이블 신호 등을 포함할 수 있다.
게이트 구동부(130)(또는, 스캔 구동부, 스캔 드라이버)는 게이트 제어 신호(GCS)에 기초하여 게이트 신호를 생성하고, 게이트 신호를 게이트선들(GL1 내지 GLn)에 제공할 수 있다. 여기서, 게이트 제어 신호(GCS)는 게이트 구동부(130)의 동작을 제어하는 신호이며, 개시 신호, 클럭 신호들 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 게이트 구동부(130)는 클럭 신호들을 이용하여 개시 신호에 대응하는 게이트 신호(예를 들어, 개시 신호와 동일하거나 유사한 파형을 가지는 게이트 신호)를 순차적으로 생성 및 출력할 수 있다. 게이트 구동부(130)는 시프트 레지스터(shift register)를 포함할 수 있다.
또한, 게이트 구동부(130)는 게이트 제어 신호(GCS)에 기초하여 제어 신호를 생성하고, 제어 신호를 제어선들(CL1 내지 CLn)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 게이트 구동부(130)는 클럭 신호들을 이용하여 제어 신호를 순차적으로 생성 및 출력할 수 있다. 게이트 구동부(130)가 게이트 신호 및 제어 신호를 생성하는 것으로 도시되었으나, 제어 신호를 생성하는 회로가 게이트 구동부(130)에 독립하는 별도의 구동부로 구현될 수도 있다.
실시예들에서, 게이트 구동부(130)는 전원 공급부(150)로부터 게이트 온 전압(VON)(또는, 게이트-온 전압) 및 게이트 오프 전압(VOFF)(또는, 게이트-오프 전압)을 공급받으며, 게이트 온 전압(VON) 및 게이트 오프 전압(VOFF)의 조합으로 이루어진 게이트 신호(및 제어 신호)를 생성할 수 있다. 여기서, 게이트 온 전압(VON)은 화소(PX), 게이트 구동부(130) 등에 구비된 트랜지스터를 턴 온 시키는 전압 레벨을 가지고, 게이트 오프 전압(VOFF)은 트랜지스터를 턴 오프 시키는 전압 레벨을 가질 수 있다.
제어부(140)(또는, 타이밍 제어부)는 외부(예를 들어, 그래픽 프로세서)로부터 제어 신호(CS)를 수신하고, 제어 신호(CS)에 기초하여 게이트 제어 신호(GCS) 및 데이터 제어 신호(DCS)를 생성할 수 있다. 여기서, 입력 영상 데이터(DATA1)는 화소(PX)에 대응하는 계조값을 포함할 수 있다. 제어 신호(CS)는 클럭 신호, 수평 동기 신호, 데이터 인에이블 신호 등을 포함할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 외부로부터 입력 영상 데이터(DATA1)(예를 들어, RGB 데이터)를 수신하고, 입력 영상 데이터(DATA1)를 표시부(110)의 화소 배열에 부합하는 영상 데이터(DATA2)로 변환하여 출력할 수 있다.
실시예들에서, 제어부(140)는 입력 영상 데이터(DATA1)에 기초하여 표시 장치(1)의 부하(LOAD)(또는, 부하 정보)를 산출 또는 예측할 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 현재 시점에서 제공되는 입력 영상 데이터(DATA1)에 포함된 계조값들을 평균하여 부하(LOAD)를 산출할 수 있다. 다른 예로, 제어부(140)는 입력 영상 데이터(DATA1)에 기초하여 표시부(110) 내 화소들의 온 픽셀율(예를 를 들어, 입력 영상 데이터(DATA1)에 대응하여 구동되는 화소들의 비율)을 산출하여 부하(LOAD)를 결정할 수 있다. 부하(LOAD)(또는, 부하 정보)는 전원 공급부(150)에 제공될 수 있다. 한편, 제어부(140)에서 입력 영상 데이터(DATA1)를 분석하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전원 공급부(150)(또는, 구동 전압 생성부)는 게이트 온 전압(VON) 및 게이트 오프 전압(VOFF)을 생성하되, 부하(LOAD)에 기초하여 게이트 온 전압(VON)의 전압 레벨을 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(150)는 부하(LOAD)가 증가함에 따라(예를 들어, 부하(LOAD) 증가에 따라 표시 장치(1)의 목표 휘도가 높아짐에 따라), 게이트 온 전압(VON)을 상승시킬 수 있다. 전원 공급부(150)에서 게이트 온 전압(VON)을 가변시키는 구성에 대해서는 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.
게이트 온 전압(VON)이 상승하는 경우, 게이트 구동부(130)에서 생성되는 게이트 신호의 전압 레벨(예를 들어, 게이트 온 전압(VON)의 전압 레벨)이 상승하고, 화소(PX)에 흐르는 구동 전류가 증가하여, 표시부(110)의 전체 휘도가 높아질 수 있다.
실시예들에서, 전원 공급부(150)는 기준 전압(VREF)(또는, 초기화 전압)을 생성하여 센싱부(160)에 제공할 수 있다. 여기서, 기준 전압(VREF)은 센싱부(160)에서 표시부(110) 내 화소(PX)의 특성을 센싱하기 위해 인가하는 전압으로(예를 들어, 화소(PX)의 발광 소자의 일단에 인가하는 전압으로), 발광 소자의 문턱 전압보다 낮은 전압 레벨을 가질 수 있다.
실시예에 따라, 전원 공급부(150)는 부하(LOAD)에 기초하여 기준 전압(VREF)을 가변시킬 수 있다. 게이트 온 전압(VON)과 유사하게, 기준 전압(VREF)의 변화에 따라, 화소(PX)에 흐르는 구동 전류가 변화하고, 또한, 표시부(110)의 전체 휘도가 변화할 수 있다.
센싱부(160)는 센싱선들(SEN1 내지 SENm)에 접속되고, 센싱선들(SEN1 내지 SENm) 각각의 편차정보(즉, 채널의 편차정보)를 센싱한다. 예를 들어, 센싱부(160)는 센싱선들(SEN1 내지 SENm) 각각에 형성된 기생 커패시터의 용량을 센싱할 수 있다.
한편, 도 1에서는 센싱부(160)가 센싱선들(SEN1 내지 SENm)과 접속되는 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 본 발명은 현재 공지된 다양한 형태의 외부 보상 방법에 적용될 수 있는 것으로, 센싱부(160)는 데이터선들(D1 내지 Dm)과 접속될 수 있다. 이 경우, 센싱부(160)는 채널의 편차정보로써 데이터선들(D1 내지 Dm) 각각의 기생 커패시터의 용량을 센싱할 수 있다.
센싱부(160)는 화소(PX)의 특성정보를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(160)는 센싱선들(SEN1 내지 SENm)에 기준 전압(VREF)을 인가하고, 화소(PX)의 특성정보로서 화소(PX)에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱전압 정보, 이동도 정보 및/또는 유기 발광 다이오드의 열화정보를 센싱할 수 있다.
센싱부(160)는 채널의 편차정보를 디지털 형태의 제1 센싱 데이터, 화소(PX)의 특성정보를 디지털 형태의 제2 센싱 데이터(DATA_S)로 변환하여 출력할 수 있다. 이를 위해, 센싱부(160)는 아날로그 디지털 컨버터(Analog Digital Converter; ADC)를 구비할 수 있다. 센싱부(160)에서 출력된 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터(DATA_S)는 메모리 장치에 저장될 수 있다.
메모리 장치에 저장된 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터(DATA_S)는 화소(PX)의 특성편차가 보상될 수 있도록 입력 영상 데이터(DATA1)를 변환하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 제1 센싱 데이터를 이용하여 제2 센싱 데이터(DATA_S)에서 채널의 편차를 제거하고, 채널의 편차가 제거된 제2 센싱 데이터(DATA_S)를 이용하여 영상 데이터(DATA2)를 보상하며, 보상된 영상 데이터(DATA2)가 데이터 구동부(120)에 제공될 수 있다.
데이터 구동부(120), 게이트 구동부(130), 제어부(140), 전원 공급부(150), 및 센싱부(160) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 표시부(110) 위에 직접 장착되거나, TCP(tape carrier package)의 형태로 표시부(110)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board) 위에 장착될 수도 있다. 이와 달리, 데이터 구동부(120), 게이트 구동부(130), 제어부(140), 전원 공급부(150), 및 센싱부(160) 중 적어도 하나는 신호선들(GL1 내지 GLn, DL1 내지 DLm 등)과 함께 표시부(110)에 집적될 수도 있다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 전원 공급부(150)는 부하(LOAD)(즉, 입력 영상 데이터(DATA1)에 기초하여 산출된 표시 장치(1)의 부하(LOAD))에 기초하여 게이트 온 전압(VON)(및 기준 전압(VREF))을 가변시킴으로써, 표시부(110)의 전체 휘도를 높일 수 있다.
한편, 도 1에서 제1 전원전압(VDD) 및 제2 전원전압(VSS)은 독립적으로 표시부(110)에 제공되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전원 공급부(150)는 제1 전원전압(VDD) 및 제2 전원전압(VSS)을 생성하여 표시부(110)에 제공할 수 있고, 또한, 부하(LOAD)에 기초하여 제1 전원전압(VDD) 및 제2 전원전압(VSS) 중 적어도 하나를 가변시킬 수도 있다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함된 화소의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 화소(PX)는 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 제3 트랜지스터(T3), 스토리지 커패시터(Cst), 및 발광 소자(LD)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 트랜지스터들(T1, T2, T3)은 N형 트랜지스터(예를 들어, NMOS 트랜지스터)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 내지 제3 트랜지스터들(T1, T2, T3) 중 적어도 하나는 P형 트랜지스터(예를 들어, PMOS)로 구현될 수도 있다. 또한, 화소(PX)는 제1 내지 제3 트랜지스터들(T1, T2, T3) 이외에 다른 트랜지스터들을 더 포함할 수도 있다.
제1 트랜지스터(T1)(또는, 구동 트랜지스터)는 제1 전원전압(VDD)이 인가되는 제1 전원선에 연결되는 제1 전극, 제2 노드(N2)에 연결되는 제2 전극, 및 제1 노드(N1)에 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)(또는, 스위칭 트랜지스터)는 데이터선(DL)에 연결되는 제1 전극, 제1 노드(N1)에 연결되는 제2 전극, 및 게이트선(GL)에 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다. 여기서, 데이터선(DL)은 도 1에 도시된 데이터선들(DL1 내지 DLm) 중 하나이며, 게이트선(GL)은 도 1에 도시된 게이트선들(GL1 내지 DLn) 중 하나일 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 게이트선(GL)을 통해 제공되는 게이트 신호에 응답하여 턴온되고, 데이터선(DL)을 통해 제공되는 데이터 신호를 제1 노드(N1)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 게이트 신호는 트랜지스터를 턴온시키는 게이트 온 전압(VON)(또는, 턴-온 전압 레벨)을 가지는 펄스 신호일 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2) 사이에 연결될 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)로 인가되는 데이터 신호를 일시적으로 저장할 수 있다. 이 경우, 제1 트랜지스터(T1)는 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 데이터 신호에 응답하여 제1 전원선으로부터 제2 노드(N2)를 통해 발광 소자(LD)로 흐르는 구동 전류의 양을 조절할 수 있다.
발광 소자(LD)(또는, 발광 다이오드)는 제2 노드(N2)에 연결되는 애노드 전극(또는, 제1 화소 전극)과, 제2 전원전압(VSS)이 인가되는 제2 전원선에 연결되는 캐소드 전극(또는, 제2 화소 전극)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(LD)는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode) 또는 무기 발광 다이오드(inorganic light emitting diode)일 수 있다. 발광 소자(LD)는 구동 전류(또는, 구동 전류의 전류량)에 대응하는 휘도를 가지고 발광할 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)(또는, 센싱 트랜지스터)는 센싱선(SEN)(또는, 기준 전원선)에 연결되는 제1 전극, 제2 노드(N2)에 연결되는 제2 전극, 및 제어선(CL)에 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다. 여기서, 센싱선(SEN)은 도 1에 도시된 센싱선들(SEN1 내지 SENm) 중 하나이며, 제어선(CL)은 도 1에 도시된 제어선들(CL1 내지 CLn) 중 하나일 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)는 제어선(CL)을 통해 제공되는 제어 신호에 응답하여 턴온되고, 센싱선(SEN)을 통해 제공되는 기준 전압(VREF)을 제2 노드(N2)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 게이트 신호와 유사하게, 제어 신호는 트랜지스터를 턴온시키는 게이트 온 전압(VON)(또는, 턴-온 전압 레벨)을 가지는 펄스 신호일 수 있다. 예를 들어, 기준 전압(VREF)이 제2 노드(N2)에 인가된 경우, 제2 노드(N2)는 기준 전압(VREF)에 의해 초기화 되고, 제1 전원선(즉, 제1 전원전압(VDD)이 인가된 제1 전원선)으로부터 제1 트랜지스터(T1), 제2 노드(N2), 제3 트랜지스터(T3), 및 센싱선(SEN)을 통해, 센싱 전류가 외부로 출력될 수 있다. 이 경우, 도 1을 참조하여 설명한 센싱부(160)는 센싱 전류에 기초하여 제1 트랜지스터(T1)의 특성(예를 들어, 문턱전압 정보, 이동도 정보)를 센싱할 수 있다.
화소(PX)의 보다 구체적인 동작을 설명하기 위해, 도 3이 참조될 수 있다.
도 3은 도 2의 화소에서 측정된 신호들의 일 예를 나타내는 파형도이다. 도 3에서는, 시간 경과에 따른, 게이트 신호(SCAN1), 제어 신호(SCAN2) 및 구동 전류(Id)가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 시점(t1)에서, 게이트 신호(SCAN1)는 논리 로우 레벨(VGL)로부터 제1 논리 하이 레벨(VGH1)로 천이되고, 제1 시점(t1) 내지 제2 시점(t2) 사이에서, 즉, 제1 구간(P1) 동안 제1 논리 하이 레벨(VGH1)로 유지될 수 있다. 여기서, 논리 로우 레벨(VGL)은 N형 트랜지스터를 턴 오프시키는 게이트 오프 전압(VOFF)이고, 제1 논리 하이 레벨(VGH1)은 N형 트랜지스터를 턴 온시키는 게이트 온 전압(VON)일 수 있다. 제1 논리 하이 레벨(VGH1)의 게이트 신호(SCAN1)는 NMOS 트랜지스터를 포화 영역에서 동작시킬 수 있다. 제1 구간(P1)에서, 제어 신호(SCAN2)는 논리 로우 레벨(VGL)을 가질 수 있다.
이 경우, 제2 트랜지스터(T2)는 제1 논리 하이 레벨(VGH1)의 게이트 신호(SCAN1)에 응답하여 턴온되고, 데이터선(DL)의 데이터 신호가 제1 노드(N1)에 인가되며, 스토리지 커패시터(Cst)는 데이터 신호를 저장하거나 유지할 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 데이터 신호에 응답하여 제1 크기(I1)의 구동 전류(Id)를 발광 소자(LD)로 전달하며, 발광 소자(LD)는 제1 크기(I1)의 구동 전류(Id)에 대응하는 휘도로 발광할 수 있다.
이후, 제3 시점(t3)에서, 게이트 신호(SCAN1)는 논리 로우 레벨(VGL)을 가지며, 제어 신호(SCAN2)는 논리 로우 레벨(VGL)에서 제1 논리 하이 레벨(VGH1)로 천이되고, 또한, 제어 신호(SCAN2)는 제3 시점(t3) 내지 제4 시점(t4) 사이에서, 즉, 제2 구간(P2) 동안 제1 논리 하이 레벨(VGH1)로 유지될 수 있다.
이 경우, 제3 트랜지스터(t3)는 제1 논리 하이 레벨(VGH1)의 제어 신호(SCAN2)에 응답하여 턴온되고, 센싱선(SEN)의 기준 전압(VREF)이 제2 노드(N2)에 인가될 수 있다. 기준 전압(VREF)에 대응하여 제3 트랜지스터(t3) 및 센싱선(SEN)을 통해 센싱 전류가 흐르며, 도 1을 참조하여 설명한 센싱부(160)는 센싱 전류에 기초하여 화소(PX)의 특성을 센싱할 수 있다. 이와 달리, 제3 트랜지스터(T3)가 제1 논리 하이 레벨(VGH1)의 제어 신호(SCAN2)에 응답하여 턴온되는 경우, 제2 노드(N2)의 전압이 센싱선(SEN)을 통해 외부로 출력되며, 제2 노드(N2)의 전압에 기초하여 화소(PX)의 특성이 센싱될 수도 있다.
제5 시점(t5)에서의 신호들(SEN1, SEN2)은 제1 시점(t1)에서의 신호들(SEN1, SEN2)과 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 제1 시점(t1) 내지 제5 시점(t5) 사이의 구간은 1 프레임(1 FRAME)으로 정의될 수 있고, 화소(PX1)는 프레임 단위로 반복적으로 동작할 수 있다.
실시예들에 따라, 도 1의 표시 장치(1)에 인가되는 입력 영상 데이터(DATA1)에 따른 부하(LOAD)가 상승하는 경우, 게이트 신호(SCAN1)(및 제어 신호(SCAN2))의 게이트 온 전압(VON)의 전압 레벨이 상승할 수 있다.
도 3에 도시된 제6 시점(t6)에서, 부하(LOAD)는 제1 시점(t1)에서의 부하보다 큰 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 입력 영상 데이터(DATA1)에 포함된 계조값들의 평균이 높아지고, 도 1의 표시 장치(1)(또는, 표시부(110))의 목표 휘도가 상승할 수 있다.
이에 따라, 제6 시점(t6)에서 게이트 신호(SCAN1)는 제2 논리 하이 레벨(VGH2)을 가질 수 있다. 여기서, 제2 논리 하이 레벨(VGH2)은 제1 논리 하이 레벨(VGH1)보다 더 큰 전압 레벨이며, 예를 들어, 논리 로우 레벨(VGL)을 기준으로 제2 논리 하이 레벨(VGH2)의 전압차(AP2)는 제1 논리 하이 레벨(VGH1)의 전압차(AP1) 보다 클 수 있다.
제2 논리 하이 레벨(VGH2)의 게이트 신호에 응답하여 제2 트랜지스터(T2)는 턴 온될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)는 포화 영역에서 동작하므로, 이론적으로 제2 논리 하이 레벨(VGH2)에 따른 제2 트랜지스터(T2)의 동작(예를 들어, 스위칭 동작과, 스위칭 동작에 따라 흐르는 전류량 및 전달되는 전압)은 제1 논리 하이 레벨(VGH1)에 따른 제2 트랜지스터(T2)의 동작과 실질적으로 동일하고, 또한, 제2 논리 하이 레벨(VGH2)의 게이트 신호(SCAN1)가 인가된 화소(PX)의 동작은 제1 논리 하이 레벨(VGH1)의 게이트 신호(SCAN1)가 인가된 화소(PX)의 동작과 실질적으로 같을 수 있다.
그러나, 다양한 원인(예를 들어, 제2 트랜지스터(T2)의 재료 등)에 의해, 제2 논리 하이 레벨(VGH2)에 따라 제1 크기(I1)보다 큰 제2 크기(I2)를 가지는 구동 전류(Id)가 화소(PX)(또는, 발광 소자(LD))에 흐르며, 화소(PX)는 동일한 데이터 신호(즉, 제1 시점(t1)에서 인가된 데이터 신호와 동일한 데이터 신호)에 대해 더 높은 휘도로 발광할 수 있다. 즉, 게이트 신호(SCAN1)의 게이트 온 전압(VON)이 상승함에 따라, 표시 장치(1)는 동일한 입력 영상 데이터(DATA1)에 대응하는 영상을 더 높은 휘도를 가지고 표시할 수 있다.
한편, 도 3에서, 부하(LOAD)가 커지는 경우, 제어 신호(SCAN2)의 게이트 온 전압(VON)은 제1 논리 하이 레벨(VGH1)보다 큰 제2 논리 하이 레벨(VGH2)을 가지는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 1에 도시된 게이트 구동부(130)가 전원 공급부(150)로부터 제1 논리 하이 레벨(VGH1)의 게이트 온 전압(VON) 및 제2 논리 하이 레벨(VGH2)의 게이트 온 전압(VON)을 각각 독립적으로 수신하는 경우, 게이트 구동부(130)는 부하(LOAD)와 무관하게, 제1 논리 하이 레벨(VGH1)의 게이트 온 전압(VON)을 이용하여, 제1 논리 하이 레벨(VGH1)을 가지는 제어 신호(SCAN2)를 생성할 수도 있다.
도 4는 도 1의 표시 장치에 포함된 전원 공급부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 전원 공급부(150)는 전압 결정부(151) 및 제1 전압 생성부(152)를 포함할 수 있다.
전압 결정부(151)는 제어부(140)에서 제공되는 부하(LOAD)(또는, 부하 정보)에 기초하여 게이트 온 전압(ON)의 목표 전압 레벨, 즉, 목표 게이트 온 전압(VON_T)을 결정할 수 있다.
제1 전압 생성부(152)는 전압 결정부(151)에서 결정된 목표 게이트 온 전압(VON_T)에 대응하여, 즉, 목표 게이트 온 전압(VON_T)에 따른 전압 레벨을 갖는, 게이트 온 전압(VON)을 생성하고, 게이트 온 전압(VON)을 게이트 구동부(130)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 전압 생성부(152)가 출력단에 연결된 가변 저항을 구비하는 경우, 제1 전압 생성부(152)는 가변 저항을 선형적으로 가변시킴으로써 게이트 온 전압(VON)을 가변시킬 수 있다. 다른 예로, 제1 전압 생성부(152)가 스위칭 트랜지스터들을 포함한 컨버터로 구현되는 경우, 스위칭 트랜지스터들의 스위칭 속도를 가변시킴으로써 게이트 온 전압(VON)을 가변시킬 수도 있다.
전압 결정부(151)의 보다 구체적인 동작을 설명하기 위해 도 5가 참조될 수 있다.
도 5는 도 4의 전원 공급부에서 목표 게이트 온 전압을 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다. 도 5에는 부하(LOAD)의 변화에 따른 목표 게이트 온 전압(VON_T)의 변화가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 부하(LOAD)가 제1 기준 부하(LOAD_REF1)보다 작은 범위(또는, 구간)에서(예를 들어, 부하(LOAD)가 제1 부하(LOAD1)인 경우), 전압 결정부(151)는 최소 게이트 온 전압(VON_MIN)(또는, 제1 기준 전압 레벨)을 목표 게이트 온 전압(VON_T)으로 결정할 수 있다. 여기서, 최소 게이트 온 전압(VON_MIN)은 트랜지스터를 포화 영역에서 동작시키는 전압들 중에서 최소값을 가지는 전압이며, 예를 들어, 일반적인 게이트 온 전압과 같은 20V 일 수 있다. 제1 기준 부하(LOAD_REF1)는 표시 장치(1)의 휘도에 최소한의 보상이 필요한 부하로, 예를 들어, 표시 장치(1)의 최대 휘도를 기준으로 약 70% 일 수 있다.
부하(LOAD)가 제1 기준 부하(LOAD_REF1)보다 크고 제2 기준 부하(LOAD_REF2)보다 작은 범위에서(예를 들어, 부하(LOAD)가 제2 부하(LOAD2) 인 경우), 전압 결정부(151)는 목표 게이트 온 전압(VON_T)을 부하(LOAD)에 따라 선형적으로 변화시킬 수 있다. 여기서, 제2 기준 부하(LOAD_REF2)는 표시 장치(1)의 휘도에 최대 보상이 필요한 부하로, 예를 들어, 표시 장치(1)의 최대 휘도를 기준으로 약 99% 일 수 있다.
전압 결정부(151)는 부하(LOAD)가 제1 기준 부하(LOAD_REF1)에서 제2 기준 부하(LOAD_REF2)로 증가함에 따라, 목표 게이트 온 전압(VON_T)을 최소 게이트 온 전압(VON_MIN)(예를 들어, 20V)에서 최대 게이트 온 전압(VON_MAX)(예를 들어, 30V)까지 선형적으로 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 최소 게이트 온 전압(VON_MIN)(예를 들어, 20V)의 게이트 신호(SCAN1)가 인가된 표시 장치(1)의 휘도는 158 니트(nit)이고, 최소 및 최대 게이트 온 전압들(VON_MIN, VON_MAX) 사이의 전압(예를 들어, 25V)의 게이트 신호(SCAN1)가 인가된 표시 장치(1)의 휘도는 296 니트(nit)이며, 최대 게이트 온 전압(VON_MAX)의 게이트 신호(SCAN1)가 인가된 표시 장치(1)의 휘도는 430 니트(nit)일 수 있다. 즉, 게이트 온 전압(VON)의 상승에 따라 표시 장치(1)의 휘도가 높아질 수 있다.
전압 결정부(151)는 부하(LOAD)가 제2 기준 부하(LOAD_REF2)보다 큰 범위에서(예를 들어, 부하(LOAD)가 제3 부하(LOAD3)인 경우), 최대 게이트 온 전압(VON_MAX)(또는, 제2 기준 전압 레벨)을 목표 게이트 온 전압(VON_T)으로 결정할 수 있다.
도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 전압 결정부(151)는 부하(LOAD)가 상대적으로 큰 경우, 부하(LOAD)의 증가에 비례하여 목표 게이트 온 전압(VON_T)을 선형적으로 높이고, 이에 따라, 제1 전압 생성부(152)는 상대적으로 높은 게이트 온 전압(VON)을 생성 및 출력할 수 있다.
게이트 온 전압(VON)이 상대적은 높은 전압 레벨을 가지는 경우, 표시부(110)(또는, 화소(PX)) 내 트랜지스터의 스트레스가 증가하고, 표시부(110)(또는, 화소(PX))의 수명이 짧아질 수 있다. 따라서, 표시 장치(1)는 부하(LOAD)에 따라 게이트 온 전압(VON)을 적응적으로 가변시킴으로써, 표시부(110)에 대한 스트레스 증가(또는, 이에 대응하는 소비 전력의 증가)를 최소화하고, 필요한 경우에만 보다 높은 휘도로 영상을 표시할 수 있다.
실시예들에서, 전원 공급부(150)(또는, 제1 전압 생성부(152))는 게이트 온 전압(VON)을 특정 변화율 또는 특정 시간을 가지고 변화시킬 수 있다.
전원 공급부(150)의 보다 구체적인 동작을 설명하기 위해 도 6이 참조될 수 있다.
도 6은 도 4의 전원 공급부에서 출력되는 게이트 온 전압의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 6에는 부하(LOAD) 변화에 따른 게이트 온 전압(VON)의 변화가 도시되어 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 기준 프레임(F0)에서 부하(LOAD)는 제1 부하(LOAD1) 보다 큰 제2 부하(LOAD2)로 변할 수 있다. 여기서, 기준 프레임(F0)은 도 3을 참조하여 설명한 1 프레임에 대응하고, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 부하(LOAD1)는 도 5에 도시된 제1 기준 부하(LOAD_REF1)보다 작고, 제2 부하(LOAD2)는 제1 기준 부하(LOAD_REF1)보다 클 수 있다.
이 경우, 전원 공급부(150)(또는, 제1 전압 생성부(152))는 기준 변화율(GRAD)에 기초하여 게이트 온 전압(VON)을 제1 게이트 온 전압(VON1)(예를 들어, 최소 게이트 온 전압(VON_MIN))을 제2 게이트 온 전압(VON2)(예를 들어, 최대 게이트 온 전압(VON_MAX))으로 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 기준 변화율(GRAD)은 1 V/FRAME, 즉, 프레임 당 1V 일 수 있다. 게이트 온 전압(VON)의 전압이 급격하게 변화하는 경우, 표시 장치(1)의 휘도가 급격히 증가하여 영상의 깜박임 현상이 사용자에게 시인되거나, 표시 장치(1)에 일시적으로 가해지는 스트레스가 클 수 있다. 따라서, 전원 공급부(150)는 게이트 온 전압(VON)을 서서히 증가시킴으로써, 깜박임 현상이 시인되거나 표시 장치(1)에 일시적으로 큰 스트레스가 가해지는 것을 완화시킬 수 있다.
한편, 게이트 온 전압(VON)이 가변되는 동안 목표 게이트 온 전압(VON_T)이 재설정되는 경우, 해당 시점을 기준으로 게이트 온 전압(VON)은 재설정된 목표 게이트 전압(VON_T)과 같아지도록 가변될 수 있다.
일 실시예에서, 전원 공급부(150)(또는, 제1 전압 생성부(152))는 기준 시간(P_EN)(또는, 진입 시간) 동안 게이트 온 전압(VON)을 제1 게이트 온 전압(VON)(예를 들어, 최소 게이트 온 전압(VON_MIN))을 제2 게이트 온 전압(VON)(예를 들어, 최대 게이트 온 전압(VON_MAX))으로 변화시킬 수 있다. 여기서, 기준 시간(P_EN)은 게이트 온 전압(VON)을 가변시키는 데 할당된 시간으로, 예를 들어, 1 프레임 내지 10 프레임일 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(150)는 기준 프레임(F0) 내지 제k 프레임(Fk)(단, k는 양의 정수) 사이의 시간 동안 게이트 온 전압(VON)을 가변시킬 수 있다. 이 경우에도, 게이트 온 전압(VON)의 급격한 변화에 기인한 깜박임 현상이 시인되는 것이 방지되고, 표시 장치(1)에 일시적으로 큰 스트레스가 가해지는 것이 완화될 수 있다.
도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 전원 공급부(150)(또는, 제1 전압 생성부(152))는 기준 변화율(GRAD) 또는 기준 시간(P_EN)에 기초하여 게이트 온 전압(VON)을 서서히 변화시킬 수 있다.
도 7은 도 1의 표시 장치에 포함된 전원 공급부의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 전원 공급부(150)는 제2 전압 생성부(153) 및 제3 전압 생성부(154)를 더 포함한다는 점에서, 도 4의 전원 공급부(150)와 상이하다.
전압 결정부(151)는 제어부(140)에서 제공되는 부하(LOAD)(또는, 부하 정보)에 기초하여 기준 전압(VREF)의 목표 전압 레벨, 즉, 목표 기준 전압(VREF_T)을 결정할 수 있다. 또한, 전압 결정부(151)는 부하(LOAD)에 기초하여 제1 전원전압(VDD)의 목표 전압 레벨, 즉, 목표 전원전압(VDD_T)(또는, 제1 목표 전원전압)을 결정할 수 있다.
제2 전압 생성부(153)는 전압 결정부(151)에서 결정된 목표 기준 전압(VREF_T)에 대응하여, 즉, 목표 기준 전압(VREF_T)에 따른 전압 레벨을 갖는, 기준 전압(VREF)을 생성할 수 있다. 유사하게, 제3 전압 생성부(154)는 전압 결정부(151)에서 결정된 목표 전원전압(VDD_T)에 대응하여, 즉, 목표 전원전압(VDD_T)에 따른 전압 레벨을 갖는, 제1 전원전압(VDD)을 생성할 수 있다. 제2 전압 생성부(153) 및 제3 전압 생성부(154) 각각은 제1 전압 생성부(152)와 실질적으로 동일하거나 유사하므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
전압 결정부(151) 및 제2 전압 생성부(153)의 동작을 설명하기 위해 도 8이 참조될 수 있다.
도 8은 도 7의 전원 공급부에서 목표 기준 전압을 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 부하(LOAD)가 제3 기준 부하(LOAD_REF3)보다 작은 경우, 전압 결정부(151)는 최대 기준 전압(VREF_MAX)을 목표 기준 전압(VREF_T)으로 결정할 수 있다. 여기서, 최대 기준 전압(VREF_MAX)은 발광 소자(LD)의 문턱 전압보다 작은 전압들 중에서 최대값을 가지는 전압이며, 예를 들어, 일반적인 기준 전압(VREF)과 같은, 2.8V일 수 있다. 제3 기준 부하(LOAD_REF3)는 기준 전압(VREF)의 변화가 필요한 부하로, 예를 들어, 도 5를 참조하여 설명한 제1 기준 부하(LOAD_REF1)와 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제3 기준 부하(LOAD_REF3)는 표시 장치(1)의 최대 휘도를 기준으로 약 80% 일 수 있다. 다른 예로, 제3 기준 부하(LOAD_REF3)는 제2 기준 부하(LOAD_REF2)보다 클 수도 있다. 이 경우, 제3 기준 부하(LOAD_REF3)가 제1 기준 부하(LOAD_REF1)와 다르게 설정됨으로써, 게이트 온 전압(VON) 및 기준 전압(VREF) 모두의 변화에 따른 표시 장치(1)의 스트레스가 분산될 수도 있다.
부하(LOAD)가 제3 기준 부하(LOAD_REF3)보다 크고 제4 기준 부하(LOAD_REF4)보다 작은 구간에서(예를 들어, 부하(LOAD)가 제4 부하(LOAD4)인 경우), 전압 결정부(151)는 목표 기준 전압(VREF_T)을 부하(LOAD)에 따라 선형적으로 변화시킬 수 있다. 여기서, 제4 기준 부하(LOAD_REF4)는 도 5를 참조하여 설명한 제2 기준 부하(LOAD_REF2)와 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전압 결정부(151)는 부하(LOAD)가 제3 기준 부하(LOAD_REF3)에서 제4 기준 부하(LOAD_REF4)로 증가함에 따라, 목표 기준 전압(VREF_T)을 최대 기준 전압(VREF_MAX)(예를 들어, 2.8V)에서 최소 기준 전압(VREF_MIN)(예를 들어, 0.4V)까지 선형적으로 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 최대 기준 전압(VREF_MAX)(예를 들어, 2.8V)의 기준 전압(VREF)이 인가된 표시 장치(1)의 휘도는 395 니트(nit)이고, 최소 및 최대 기준 전압들(VREF_MIN, VREF_MAX) 사이의 전압(예를 들어, 2V, 1.2V)의 기준 전압(VREF)가 인가된 표시 장치(1)의 휘도는 510 니트(nit) 내지 607 니트(nit)이며, 최소 기준 전압(VREF_MIN)의 기준 전압(VREF)이 인가된 표시 장치(1)의 휘도는 715 니트(nit)일 수 있다. 즉, 기준 전압(VREF)의 하강에 따라 표시 장치(1)의 휘도가 높아질 수 있다.
전압 결정부(151)는 부하(LOAD)가 제4 기준 부하(LOAD_REF4)보다 큰 제3 부하(LOAD3)인 경우, 최소 기준 전압(VREF_MIN)을 목표 기준 전압(VREF_T)으로 결정할 수 있다.
제2 전압 생성부(153)는 제1 전압 생성부(152)와 유사하게, 특정 변화율 또는 특정 진입 시간을 가지고, 기준 전압(VREF)을 서서히 변화시킬 수 있다.
도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 전압 결정부(151)는 부하(LOAD)가 상대적으로 큰 경우, 부하(LOAD)의 증가에 비례하여 목표 기준 전압(VREF_T)을 선형적으로 감소시키고, 이에 따라, 제2 전압 생성부(153)는 상대적으로 낮은 기준 전압(VREF)을 생성 및 출력할 수 있다.
전압 결정부(151) 및 제3 전압 생성부(154)의 동작을 설명하기 위해 도 9가 참조될 수 있다.
도 9는 도 7의 전원 공급부에서 목표 전원전압을 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 부하(LOAD)가 제5 기준 부하(LOAD_REF5)보다 작은 경우, 전압 결정부(151)는 최소 전원전압(VDD_MIN)을 목표 전원전압(VDD_T)으로 결정할 수 있다. 여기서, 제5 기준 부하(LOAD_REF5)는 도 5를 참조하여 설명한 제1 기준 부하(LOAD_REF1)와 같거나, 도 8을 참조하여 설명한 제3 기준 부하(LOAD_REF3)와 같을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제5 기준 부하(LOAD_REF5)는 제4 기준 부하(LOAD_REF4)보다 클 수도 있다.
부하(LOAD)가 제5 기준 부하(LOAD_REF5)보다 크고 제6 기준 부하(LOAD_REF6)보다 작은 구간에서(예를 들어, 부하(LOAD)가 제5 부하(LOAD5)인 경우), 전압 결정부(151)는 목표 전원전압(VDD_T)을 부하(LOAD)에 따라 선형적으로 변화시킬 수 있다. 여기서, 제6 기준 부하(LOAD_REF6)는 도 5를 참조하여 설명한 제1 기준 부하(LOAD_REF1)와 같거나, 도 8을 참조하여 설명한 제3 기준 부하(LOAD_REF3)와 같을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전압 결정부(151)는 부하(LOAD)가 제5 기준 부하(LOAD_REF5)에서 제6 기준 부하(LOAD_REF6)로 증가함에 따라, 목표 전원전압(VDD_T)을 최소 전원전압(VDD_MIN)(예를 들어, 22V)에서 최대 전원전압(VDD_MAX)(예를 들어, 26V)까지 선형적으로 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 최소 전원전압(VDD_MIN)(예를 들어, 22V)이 인가된 표시 장치(1)의 휘도는 262 니트(nit)이고, 최소 및 최대 전원전압(VDD_MIN, VDD_MAX) 사이의 전원전압(VDD)(예를 들어, 24V)이 인가된 표시 장치(1)의 휘도는 296 니트(nit)이며, 최대 전원전압(VDD_MAX)이 인가된 표시 장치(1)의 휘도는 330 니트(nit)일 수 있다. 즉, 전원전압(VDD)의 상승에 따라 표시 장치(1)의 휘도가 높아질 수 있다.
전압 결정부(151)는 부하(LOAD)가 제6 기준 부하(LOAD_REF6)보다 큰 경우, 최대 전원전압(VDD_MAX)을 목표 전원전압(VDD_T)으로 결정할 수 있다.
제3 전압 생성부(154)는 제1 전압 생성부(152)와 유사하게, 특정 변화율 또는 특정 진입 시간을 가지고, 전원전압(VDD)을 서서히 변화시킬 수 있다.
도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 전압 결정부(151)는 부하(LOAD)가 상대적으로 큰 경우, 부하(LOAD)의 증가에 비례하여 전원전압(VDD)을 선형적으로 증가시키고, 이에 따라, 제3 전압 생성부(154)는 상대적으로 높은 전원전압(VDD)을 생성 및 출력할 수 있다.
한편, 전원 공급부(150)는 게이트 온 전압(VON), 기준 전압(VREF), 및 제1 전원전압(VDD)을 순차적으로 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(150)는 부하(LOAD)의 증가에 따라 게이트 온 전압(VON)을 일차적으로 또는 우선적으로 가변(또는, 증가)시키고, 이후 부하(LOAD)가 더욱 증가함에 따라 기준 전압(VREF)을 이차적으로 가변(또는, 감소)시키며, 이후 부하(LOAD)가 더 증가함에 따라 제1 전원전압(VDD)을 가변(또는, 증가)시킬 수 있다.
도 10은 도 7의 전원 공급부에서 출력되는 전압들의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 6에는 부하(LOAD) 변화에 따른 게이트 온 전압(VON), 기준 전압(VREF) 및 제1 전원전압(VDD) 각각의 변화가 도시되어 있다.
도 7 및 도 10을 참조하면, 기준 프레임(F0)에서 부하(LOAD)는 제1 부하(LOAD1) 보다 큰 제2 부하(LOAD2)로 변할 수 있다.
이 경우, 제1 전압 생성부(152)는 제1 기준 변화율 또는 기준 시간(P_EN)에 기초하여 게이트 온 전압(VON)을 변화(또는, 증가)시킬 수 있다. 여기서, 기준 변화율 및 기준 시간(P_EN)은 도 6을 참조하여 설명한 기준 변화율(GRAD) 및 기준 시간(P_EN)과 각각 실질적으로 동일할 수 있다.
유사하게, 제2 전압 생성부(153)는 제2 기준 변화율 또는 기준 시간(P_EN)에 기초하여 기준 전압(VREF)을 변화(또는, 감소)시키고, 제3 전압 생성부(154)는 제3 기준 변화율 또는 기준 시간(P_EN)에 기초하여 제1 전원전압(VDD)을 변화(또는, 증가)시킬 수 있다.
이에 따라, 표시 장치(1)의 전체 휘도도 특정 변화율에 기초하여, 또는 기준 시간(P_EN) 동안, 예를 들어, 10 프레임 동안, 서서히 상승할 수 있다.
예를 들어, 표시 장치(1)는 제1 부하(LOAD)에 따라, 25V의 게이트 온 전압(VON), 2V의 기준 전압(VREF) 및 13.5V의 제1 전원전압(VDD)을 가지고, 영상을 표시할 수 있다. 또한, 표시 장치(1)는 제2 부하(LOAD)에 따라, 29V의 게이트 온 전압(VON), 1V의 기준 전압(VREF) 및 14.5V의 제1 전원전압(VDD)을 가지고, 보다 높은 휘도로 영상을 표시할 수 있다.
도 11은 도 7의 전원 공급부에서 목표 게이트 온 전압을 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 11을 참조하면, 전압 결정부(151)는 표시 장치(1)의 디밍 레벨(DM)에 기초하여 목표 게이트 온 전압(VON_T)을 결정할 수 있다. 여기서, 디밍 레벨(DM)은 표시 장치(1)의 최대 휘도(또는, 최대 표시 휘도)를 정의하며, 외부 입력 또는 표시 환경에 기초하여 복수의 디밍 레벨들 중 하나의 디밍 레벨이 결정될 수 있다. 예를 들어, 디밍 레벨(DM)이 높을수록 표시 장치(1)의 최대 휘도가 높을 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 디밍 레벨(DM)이 제1 기준 부하(LOAD_REF1)보다 작은 경우(예를 들어, 제1 디밍 레벨(DM1)에서), 전압 결정부(151)는 최소 게이트 온 전압(VON_MIN)을 목표 게이트 온 전압(VON_T)으로 결정할 수 있다. 여기서, 제1 기준 디밍 레벨(DM_REF1)은 표시 장치(1)의 휘도에 최소한의 보상이 필요한 디밍 레벨로, 예를 들어, 표시 장치(1)의 최대 휘도를 기준으로 약 70%의 휘도를 가질 수 있다.
디밍 레벨(DM)이 제1 기준 디밍 레벨(DM_REF1)보다 크고 제2 기준 디밍 레벨(DM_REF2)보다 작은 구간에서(예를 들어, 제2 디밍 레벨(DM2)에서), 전압 결정부(151)는 목표 게이트 온 전압(VON_T)을 디밍 레벨(DM)에 따라 선형적으로 변화시킬 수 있다. 여기서, 제2 기준 디밍 레벨(DM_REF2)은 표시 장치(1)의 휘도에 최대 보상이 필요한 디밍 레벨로, 예를 들어, 표시 장치(1)의 최대 휘도를 기준으로 약 99%의 휘도를 가질 수 있다.
전압 결정부(151)는 디밍 레벨(DM)이 제1 기준 디밍 레벨(DM_REF1)에서 제2 기준 디밍 레벨(DM_REF2)로 증가함에 따라, 목표 게이트 온 전압(VON_T)을 최소 게이트 온 전압(VON_MIN)(예를 들어, 20V)에서 최대 게이트 온 전압(VON_MAX)(예를 들어, 30V)까지 선형적으로 증가시킬 수 있다.
전압 결정부(151)는 디밍 레벨(DM)이 제2 기준 디밍 레벨(DM_REF2)보다 큰 경우(예를 들어, 제3 디밍 레벨(DM3)에서), 최대 게이트 온 전압(VON_MAX)을 목표 게이트 온 전압(VON_T)으로 결정할 수 있다.
도 11을 참조하여 설명한 바와 같이, 전압 결정부(151)는 디밍 레벨(DM)이 상대적으로 큰 경우, 디밍 레벨(DM)의 증가에 비례하여 목표 게이트 온 전압(VON_T)을 선형적으로 높이고, 이에 따라, 제1 전압 생성부(152)는 상대적으로 높은 게이트 온 전압(VON)을 생성 및 출력할 수 있다.
유사하게, 전압 결정부(151)는 표시 장치(1)의 디밍 레벨(DM)에 기초하여 목표 기준 전압(VREF_T) 및 목표 전원전압(VDD_T)을 각각 결정할 수도 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 도면이다. 도 13은 도 12의 표시 장치에 포함된 화소의 일 예를 나타내는 회로도이다.
먼저 도 1 및 도 12를 참조하면, 도 12의 표시 장치(1)는 센싱부(160)를 포함하지 않는다는 점에서, 도 1의 표시 장치(1)와 상이하다. 센싱부(160) 및 이와 관련된 회로 구성(예를 들어, 외부 보상 회로)을 제외하고, 도 12의 표시 장치(1)는 도 1의 표시 장치(1)와 실질적으로 동일하거나 유사하므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
표시부(110)는 데이터선들(DL1 내지 DLm, 단, m은 양의 정수), 게이트선들(GL1 내지 GLn, 단, n는 양의 정수), 및 화소(PX)를 포함하고, 화소(PX)는 데이터선들(DL1 내지 DLm) 및 게이트선들(GL1 내지 GLn)에 의해 구획된 영역에 배치되며, 화소(PX)는 데이터선들(DL1 내지 DLm) 및 게이트선들(GL1 내지 GLn)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 13을 참조하면, 화소(PX)는 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 스토리지 커패시터(Cst), 및 발광 소자(LD)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2)은 P형 트랜지스터(예를 들어, PMOS 트랜지스터)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2) 중 적어도 하나는 N형 트랜지스터(예를 들어, NMOS 트랜지스터)로 구현될 수도 있다. 또한, 화소(PX)는 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2) 이외에 다른 트랜지스터들을 더 포함할 수도 있다.
제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2)의 연결 구성은 도 2를 참조하여 설명한 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2)의 연결 구성과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
제2 트랜지스터(T2)는 P형 트랜지스터로 구현됨에 따라, 논리 하이 레벨 대신 논리 로우 레벨(VGL, 도 3 참조)을 가지는 게이트 온 전압(VON)에 기초하여 턴온 될 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1) 및 제1 전원선(즉, 제1 전원전압(VDD)을 전달하는 전원선)사이에 연결될 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)로 인가되는 데이터 신호를 일시적으로 저장할 수 있다.
발광 소자(LD)(또는, 발광 다이오드)는 제2 노드(N2) 및 제2 전원선(즉, 제2 전원전압(VSS)이 인가되는 제2 전원선) 사이에 전기적으로 연결되고, 제1 트랜지스터(T1)를 통해 제공되는 구동 전류(Id)(또는, 데이터 신호)에 대응하는 휘도를 가지고 발광할 수 있다.
도 13의 화소(PX)의 보다 구체적인 동작을 설명하기 위해, 도 14가 참조될 수 있다.
도 14는 도 13의 화소에서 측정된 신호들의 일 예를 나타내는 파형도이다.
도 3 및 도 14를 참조하면, 게이트 신호(SCAN1)는 게이트 온 전압(VON)으로서 제1 논리 로우 레벨(VGL1)을 가지고, 게이트 오프 전압(VOFF)으로서 논리 하이 레벨(VGH)을 가진다는 점을 제외하고, 게이트 신호(SCAN1)(또는, 게이트 신호(SCAN1)의 변화 및 이에 따른 화소(PX)의 동작)은 도 3을 참조하여 설명한 게이트 신호(SCAN1)(또는, 게이트 신호(SCAN1)의 변화 및 이에 따른 화소(PX)의 동작)과 실질적으로 동일하거나 유사하므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
도 14에 도시된 제6 시점(t6)에서, 부하(LOAD)는 제1 시점(t1)에서의 부하보다 큰 값을 가질 수 있다.
이에 따라, 제6 시점(t6)에서 게이트 신호(SCAN1)는 제1 논리 로우 레벨(VGL1)보다 낮은 제2 논리 로우 레벨(VGL2)을 가질 수 있다. 여기서, 제2 논리 로우 레벨(VGL2)은 논리 하이 레벨(VGH)(또는, 게이트 오프 전압)을 기준으로 제1 논리 로우 레벨(VGL1)의 전압차보다 큰 전압차를 가질 수 있다.
도 3을 참조하여 설명한 바와 유사하게, 게이트 신호(SCAN1)의 게이트 온 전압(VON)이 낮아짐에 따라(또는, 게이트 오프 전압(VOFF)을 기준으로 게이트 온 전압(VON)의 전압차 또는 크기가 증가함에 따라), 표시 장치(1)는 동일한 입력 영상 데이터(DATA1)에 대응하는 영상을 더 높은 휘도를 가지고 표시할 수 있다.
도 12 내지 도 14를 참조하여 설명한 바와 같이, 게이트 온 전압(VON)을 가변시켜 표시 장치(1)의 휘도를 상승시키는 구성은, 센싱부(160)를 포함하지 않는 표시 장치(1)에 적용될 수 있으며, 또한, 다양한 화소 회로(예를 들어, N형 트랜지스터 또는 P형 트랜지스터를 포함하는 화소 회로)를 포함하는 표시 장치(1)에 적용될 수도 있다.
한편, 도 4 및 도 7을 참조하여 설명한 전원 공급부(150) 및 도 5, 도 6, 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한 전원 공급부(150)의 동작은, 도 12에 도시된 전원 공급부(150)에 적용될 수도 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 표시 장치
110: 표시부
120: 데이터 구동부
130: 게이트 구동부
140: 제어부
150: 전원 공급부
151: 전압 결정부
152, 153, 154: 제1, 제2 및 제3 전압 생성부들
160: 센싱부

Claims (15)

  1. 게이트선, 데이터선 및 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결된 화소를 포함하고, 상기 화소는 상기 게이트선에 연결되는 제1 트랜지스터를 포함하는 표시부;
    입력 데이터의 부하를 산출하는 제어부;
    상기 입력 데이터에 포함된 계조값에 대응하는 데이터 신호를 생성하고, 상기 데이터 신호를 상기 데이터선에 제공하는 데이터 구동부;
    게이트 온 전압에 기초하여 펄스 형태의 게이트 신호를 생성하고, 상기 게이트 신호를 상기 게이트선에 제공하는 게이트 구동부; 및
    상기 게이트 온 전압을 상기 게이트 구동부에 제공하되, 상기 부하에 기초하여 상기 게이트 온 전압을 가변시키는 전원 공급부를 포함하고,
    상기 게이트 온 전압은 상기 제1 트랜지스터를 턴온시키는 전압 레벨을 가지며,
    상기 부하가 클수록 상기 표시부의 휘도가 높은,
    표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 표시부는 제1 전원선 및 제2 전원선을 더 포함하고,
    상기 화소는, 상기 제1 전원선 및 상기 제2 전원선 사이에 직렬 연결된 제2 트랜지스터 및 발광 소자를 더 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터는 상기 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 상기 제2 트랜지스터의 게이트 전극에 전달하는,
    표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 트랜지스터들 각각은 N형 트랜지스터인,
    표시 장치.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 전원 공급부는, 상기 제1 트랜지스터를 턴 오프시키는 전압 레벨을 가지는 게이트 오프 전압을 상기 게이트 구동부에 제공하며,
    상기 게이트 오프 전압은 가변되지 않고 일정하고,
    상기 전원 공급부는, 상기 부하가 커짐에 따라 상기 게이트 오프 전압 및 상기 게이트 온 전압 간의 차이를 선형적으로 증가시키는,
    표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 부하가 제1 기준 부하보다 작은 제1 범위에서, 상기 게이트 온 전압은 제1 기준 전압 레벨을 가지는 일정한 전압인,
    표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 부하가 제2 기준 부하보다 큰 제2 범위에서, 상기 게이트 온 전압은 제2 기준 전압 레벨을 가지는 일정한 전압이고,
    상기 제2 기준 부하는 상기 제1 기준 부하보다 큰,
    표시 장치.
  7. 제4 항에 있어서, 상기 전원 공급부는 상기 부하에 기초하여 게이트 온 전압의 목표 전압 레벨을 결정하고, 기준 시간 동안 게이트 온 전압의 전압 레벨을 상기 목표 전압 레벨까지 선형적으로 변화시키는,
    표시 장치.
  8. 제4 항에 있어서, 상기 게이트 온 전압의 단위 시간당 변화량은 일정한,
    표시 장치.
  9. 제4 항에 있어서, 상기 화소는, 기준 전원선 및 상기 발광 소자의 일 전극 사이에 연결된 제3 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 전원 공급부는 기준 전압을 생성하여 상기 기준 전원선에 공급하되, 상기 부하에 기초하여 상기 기준 전압을 가변시키는,
    표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 전원 공급부는, 제1 전원전압을 생성하여 상기 제1 전원선에 인가하되, 상기 부하에 기초하여 상기 제1 전원전압을 가변시키는,
    표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 전원 공급부는,
    상기 부하에 기초하여 목표 게이트 온 전압을 결정하는 전압 결정부; 및
    상기 목표 게이트 온 전압에 기초하여 상기 게이트 온 전압을 생성하는 제1 전압 생성부를 포함하는,
    표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 전압 결정부는 상기 부하에 기초하여 목표 기준 전압 및 목표 전원전압을 각각 결정하며,
    상기 전원 공급부는,
    상기 목표 기준 전압에 기초하여 상기 기준 전압을 생성하는 제2 전압 생성부; 및
    상기 목표 전원전압에 기초하여 상기 제1 전원전압을 생성하는 제3 전압 생성부를 더 포함하는,
    표시 장치.
  13. 제2 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 트랜지스터들 각각은 P형 트랜지스터인,
    표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 전원 공급부는, 상기 부하가 커짐에 따라 상기 게이트 온 전압의 전압 레벨을 선형적으로 감소시키는,
    표시 장치.
  15. 게이트선, 데이터선 및 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결된 화소를 포함하고, 상기 화소는 상기 게이트선에 연결되는 제1 트랜지스터를 포함하는 표시부;
    입력 데이터에 포함된 계조값에 대응하는 데이터 신호를 생성하고, 상기 데이터 신호를 상기 데이터선에 제공하는 데이터 구동부;
    게이트 온 전압에 기초하여 펄스 형태의 게이트 신호를 생성하고, 상기 게이트 신호를 상기 게이트선에 제공하는 게이트 구동부; 및
    상기 게이트 온 전압을 상기 게이트 구동부에 제공하되, 디밍 레벨에 기초하여 상기 게이트 온 전압을 가변시키는 전원 공급부를 포함하고,
    상기 게이트 온 전압은 상기 제1 트랜지스터를 턴온시키는 전압 레벨을 가지며,
    상기 디밍 레벨에 따라 상기 표시부의 최대 휘도가 가변되는,
    표시 장치.
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