KR20210082865A - 전계발광 표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

전계발광 표시장치 및 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구동트랜지스터와 발광다이오드를 구비한 화소가 배치되고, 리프레쉬 프레임 동안 영상 표시가 리프레쉬되는 표시패널과; 상기 표시 패널을 구동하는 패널 구동회로를 포함하고, 주파수 가변 구동에 있어, 다수의 구동주파수에서의 상기 리프레쉬 프레임의 구동 시간은 동일하게 설정되는 전계발광 표시장치를 제공한다.

Description

전계발광 표시장치 및 그 구동방법{Electroluminescent display device and method of driving the same}
본 발명은 전계발광 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD : liquid crystal display device), 유기발광소자(OLED : Organic Light Emitting Diode)표시장치, 퀀텀닷발광소자(QLED: Quantum Dot Light Emitting-Diode)표시장치, 및 마이크로엘이디(Micro-LED: Micro-Light Emitting Diode)표시장치를 포함하는 전계발광 표시장치(Electroluminescence display device)와 같은 여러가지 평판표시장치(flat display device)가 활용되고 있다.
이들 평판표시장치 중에서, 전계발광 표시장치는 소형화, 경량화, 박형화, 저전력 구동의 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있다.
일반적으로, 전계발광 표시장치는 고정된 주파수로 영상을 표시하게 되는데, 이 경우에 정지 영상과 같이 변화가 크기 않은 영상에 대해서도 고정된 주파수로 동작하게 되어 전력 소모가 높아지게 된다.
이를 개선하기 위해, 영상의 변화 정도에 따라 주파수를 가변하는 주파수 가변 구동방식으로서 소위 배리어블 리프레쉬 레이트(Variable Refresh Rate: VRR) 구동방식이 제안되었다.
종래의 VRR 구동에서는, 주파수가 가변됨에 따라 프레임 수가 가변되면서 프레임의 구동 타이밍 또한 가변된다.
이에 대해 예를 들면, 120Hz의 고주파수 구동의 경우에 비해, 60Hz의 일반주파수 구동에서는 프레임의 수가 1/2이 되면서 각 프레임의 구동 시간은 2배가 된다.
이와 같이 프레임 구동 시간이 변경되면, 화소에서의 내부 보상시 문턱전압 샘플링 시간이 변경되고, 이로 인해 주파수 변경에 따라 발광 휘도 특성이 변경되는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 구동주파수 가변에 따른 발광 휘도 특성 변경을 개선할 수 있는 방안을 제공하는 것에 과제가 있다.
전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 구동트랜지스터와 발광다이오드를 구비한 화소가 배치되고, 리프레쉬 프레임 동안 영상 표시가 리프레쉬되는 표시패널과, 표시 패널을 구동하는 패널 구동회로를 포함하는 전계발광 표시장치를 제공할수 있다. 그리고, 주파수 가변 구동에 있어, 다수의 구동주파수에서의 리프레쉬 프레임의 구동 시간은 동일하게 설정되는 전계발광 표시장치를 제공한다.
여기서, 리프레쉬 프레임에서, 화소의 초기화와, 구동트랜지스터의 문턱전압의 샘플링과, 화소에 데이터신호 기입이 수행되며, 다수의 구동주파수들에 대해, 샘플링 시간은 동일하게 설정될 수 있다.
다수의 구동주파수들에 대해, 초기화 시간 및/또는 데이터신호 기입 시간은 동일하게 설정될 수 있다.
다수의 구동주파수 중 최고 구동주파수에서의 리프레쉬 프레임의 구동 시간이, 다수의 구동주파수에서의 리프레쉬 프레임의 구동 시간으로 정의될 수 있다.
최고 구동주파수 보다 작은 구동주파수에서는, 리프레쉬 프레임과 영상 표시 리프레쉬가 스킵되는 블랭크 구간이 교대할 수 있다.
패널 구동회로는, 데이터신호를 감마 보상하는 감마 보상부를 포함하고, 최고 구동주파수에서의 감마 보상이, 다수의 구동주파수에서의 감마 보상으로 적용될 수 있다.
화소는 구동트랜지스터의 게이트에 연결된 스위칭트랜지스터를 구비하고, 스위칭트랜지스터는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
구동트랜지스터는 폴리실리콘 반도체를 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 구동주파수를 가변하는 단계와, 가변된 구동주파수에서의 리프레쉬 프레임 동안, 구동트랜지스터와 발광다이오드를 구비한 화소가 배치된 표시패널의 영상 표시를 리프레쉬하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고, 다수의 구동주파수에서의 리프레쉬 프레임의 구동 시간은 동일하게 설정되는 전계발광 표시장치 구동방법을 제공한다.
여기서, 리프레쉬 프레임에서, 화소의 초기화와, 구동트랜지스터의 문턱전압의 샘플링과, 화소에 데이터신호 기입이 수행되며, 다수의 구동주파수에 대해, 샘플링 시간은 동일하게 설정될 수 있다.
다수의 구동주파수들에 대해, 초기화 시간 및/또는 데이터신호 기입 시간은 동일하게 설정될 수 있다.
다수의 구동주파수 중 최고 구동주파수에서의 리프레쉬 프레임의 구동 시간이, 다수의 구동주파수에서의 리프레쉬 프레임의 구동 시간으로 정의될 수 있다.
최고 구동주파수 보다 작은 구동주파수에서는, 리프레쉬 프레임과 영상 표시 리프레쉬가 스킵되는 블랭크 구간이 교대할 수 있다.
데이터신호를 감마 보상하는 단계를 더 포함하고, 최고 구동주파수에서의 감마 보상이, 다수의 구동주파수에서의 감마 보상으로 적용될 수 있다.
화소는 구동트랜지스터의 게이트에 연결된 스위칭트랜지스터를 구비하고, 스위칭트랜지스터는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
구동트랜지스터는 폴리실리콘 반도체를 포함할 수 있다.
본 발명에서는, 구동주파수를 가변하여 표시장치를 VRR 구동함에 있어, 적용 가능한 가변 구동주파수들에 대해 리프레쉬 프레임의 구동 시간을 동일하게 설정할 수 있다.
이에 따라, 구동주파수가 가변되더라도, 리프레쉬 동작의 구동 타이밍은 가변되지 않고 동일하게 유지될 수 있게 되어, 구동주파수 가변에 따른 발광 휘도 특성 변화가 방지될 수 있게 된다.
또한, 발광 휘도 특성이 변화되지 않게 되므로, 구동주파수 가변에 따라 감마 보상을 변경할 필요 없이 동일한 감마 보상을 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치를 개략적으로 도시한 블럭도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 화소 구조의 일예를 도시한 회로도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 전계발광 표시장치를 120Hz의 고주파수 구동시의 구동 시퀀스를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 전계발광 표시장치를 60Hz의 일반 주파수 구동시의 구동 시퀀스를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 전계발광 표시장치를 1Hz의 저주파수 구동시의 구동 시퀀스를 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 120Hz,60Hz,1Hz 구동시의 초기화 동작/샘플링 동작/기입 동작의 타이밍을 비교하는 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치를 개략적으로 도시한 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 화소 구조의 일예를 도시한 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전계발광 표시장치(10)는 다수의 화소들(P)이 매트릭스 형태로 배치된 표시패널(100)과, 표시패널(100)을 구동하는 패널 구동회로를 포함할 수 있다.
여기서, 표시패널(110)을 구동하는 패널 구동회로는, 데이터 구동회로(220)와, 스캔 구동회로(230)와, 타이밍 제어회로(240)를 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예의 전계발광 표시장치(10)는 표시 영상에 따라 구동주파수가 가변되는 VRR 구동방식으로 동작하는 전계발광 표시장치일 수 있다.
이와 관련하여 예를 들면, 영상의 변화가 일반적인 일반 영상을 표시하는 경우에는, 일반 구동주파수로서 예를 들어 60Hz의 구동주파수의 일반 모드로 전계발광 표시장치(10)가 구동될 수 있다.
그리고, 일반 영상 보다 영상의 변화가 큰 고속 영상을 표시하는 경우에는, 일반 구동주파수 보다 큰 고주파의 고속 모드로 전계발광 표시장치(10)가 구동될 수 있다. 이와 관련하여 예를 들면, 일반 구동주파수 보다 큰 고주파의 구동주파주는, 일반 구동주파인 60Hz의 배수로서 120Hz 등 일 수 있다.
이와 같이 고주파수로 구동하게 되면, 빠르게 변화하는 영상에 대해 실질적인 왜곡을 최소화하여 사실감 있게 표시할 수 있다.
또한, 일반 영상 보다 영상의 변화가 작은 저속 영상이나 정지 영상 등을 표시하는 경우에는, 일반 구동주파수 작은 저주파의 저속 모드로 전계발광 표시장치(10)가 구동될 수 있다. 이와 관련하여, 일반 구동주파수 보다 작은 저주파의 구동주파수는, 일반 구동주파인 60Hz의 약수로서 30Hz,20Hz,15Hz,12Hz,10Hz,6HZ,1Hz 등 일 수 있다.
이와 같이 저주파수로 구동하게 되면, 실질적인 영상 품위의 저하 없이 소비전력을 절감할 수 있게 된다.
이와 같은 본 실시예의 VRR 구동방식에서는, 구동주파수가 변경됨에 따라 영상을 표시하는 프레임, 즉 데이터신호가 표시패널(100)의 화소(P)에 기입되어 영상 표시를 리프레쉬(refresh)하는 리프레쉬 프레임의 개수가 변경된 구동주파수에 대응하도록 변경된다.
이와 관련하여, 본 실시예의 전계발광 표시장치(10)를 VRR 방식으로 구동하는 다수의 구동주파수들 중 최고 구동주파수가 120Hz라고 가정한다.
이때, 최고 구동주파수인 120Hz로 구동하게 되면, 단위 시간인 1초 동안 이 구동주파수와 동일한 120개의 리프레쉬 프레임들이 발생된다. 한편, 120개의 리프레쉬 프레임들은 서로 연속하게 존재할 수 있다.
그리고, 최고 구동주파수 보다 낮은 구동주파수로 구동하게 되면, 1초 동안 해당 구동주파수와 동일한 개수의 리프레쉬 프레임들이 발생되는데, 일예로 60Hz의 일반 구동주파수인 경우에 60개의 리프레쉬 프레임들이 발생된다.
이와 같이 최고 구동주파수 보다 낮은 구동주파수로 구동할 때, 리프레쉬 프레임들은 서로 연속하지 않고 이웃한 프레임들 사이에는 리프레쉬 동작이 수행되지 않고 정지된(또는 중지된) 구간인 블랭크(blank) 구간(또는 홀딩(holding) 구간)이 설정될 수 있다. 즉, 리프레쉬 동작이 블랭크 구간 동안 스킵되도록 구동될 수 있다.
이와 같이, VRR 구동방식에서 구동주파수가 가변됨에 따라 리프레쉬 프레임의 개수가 구동주파수에 대응하도록 가변된다.
이때, 본 실시예에서는, 구동주파수가 가변되더라도 리프레쉬 프레임의 구동 타이밍 즉 구동 시간을 동일하게 설정하게 된다. 예를 들어, 블랭크 구간 없이 계속해서 리프레쉬 프레임이 반복적으로 존재하는 구동주파수인 최고 구동주파수 구동시의 리프레쉬 프레임을 다른 구동주파수 구동시의 리프레쉬 프레임으로 동일하게 적용하게 되는 것으로서, 다른 구동주파수에서의 리프레쉬 프레임은 최고 구동주파수에서의 리프레쉬 프레임과 구동 타이밍이 동일하게 설정될 수 있다.
이에 따라, 구동 타이밍이 변경됨에 따른 발광 휘도 특성의 변화가 방지될 수 있게 된다.
이와 같은 리프레쉬 프레임의 구동 타이밍을 구동주파수에 따라 변경하지 않고 동일하게 유지하여 구동하는 본 실시예의 VRR 구동에 대해 아래에서 보다 상세하게 설명한다.
표시패널(100)에 관해 살펴보면, 표시패널(100)에는 화소들(P)을 구동하기 위한 구동신호를 전달하는 각종 신호배선들이 형성된다.
이와 관련하여 예를 들면, 영상신호인 데이터신호를 전송하는 다수의 데이터배선(DL)이 각 열라인 방향(또는 제2방향)을 따라 연장되어 해당 열라인의 화소(P)에 연결될 수 있다.
한편, 게이트신호를 전송하는 게이트배선(GL)이 각 행라인 방향(또는 제1방향)을 따라 연장되어 해당 행라인의 화소(P)에 연결될 수 있다.
그리고, 게이트배선(GL)과 평행하게 각 행라인 방향을 따라 연장되어 발광신호를 전송하는 발광배선(EL)이 해당 행라인(P)의 화소에 연결될 수 있다.
타이밍 제어회로(240)는 데이터 구동회로(220) 및 스캔 구동회로(230)의 구동 타이밍을 제어하게 된다.
이와 관련하여, 타이밍 제어회로(240)는 외부시스템으로부터 입력되는 디지털 데이터신호(Da)를 표시패널(100)의 광학 특성에 부합하게 처리하여 데이터 구동회로(220)에 공급할 수 있다.
그리고, 타이밍 제어회로(240)는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 클럭신호(CLK) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등의 타이밍 신호들에 기초하여 데이터 구동회로(220)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)와, 스캔 구동회로(230)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 스캔 제어신호(SCS)를 발생시킬 수 있다.
타이밍 제어회로(240)에서의 데이터신호(Da) 처리와 관련하여, 타이밍 제어회로(240)는 감마보상부(245)를 구비할 수 있다.
감마보상부(245)는 표시패널(100)의 광학 특성에 부합하는 감마 보상을 수행할 수 있다. 이와 같은 감마보상부(245)는, 입력된 데이터신호(Da)에 대해 감마 보상을 수행하고, 감마 보상된 데이터신호(Da)를 출력하여 데이터 구동회로(220)에 공급할 수 있다.
감마 보상을 위한 감마 보상 데이터(GD)는 사전에 메모리(250)에 저장될 수 있고, 감마보상부(245)는 메모리(250)로부타 감마 보상 데이터(GD)를 전달받고 이에 따라 감마 보상을 수행할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는, 감마보상부(245)의 감마 보상에 있어, VRR 구동에 따라 구동주파수가 변경되더라도, 구동주파수 변경에 따라 감마 보상 특성은 변경되지 않고 동일하게 유지할 수 있다.
이와 관련하여, 구동주파수 변경에 따라 리프레쉬 프레임의 구동 타이밍이 변경되는 경우에는, 표시패널(100)에서의 발광 휘도 특성이 변경되므로, 서로 다른 구동주파수들 각각에 대응하는 서로 다른 감마 보상 데이터가 요구될 것이고, 이에 따라 구동주파수들 각각에 대응되는 서로 다른 감마 보상이 수행될 것이다.
이에 대해, 본 실시예에서는, 앞서 언급한 바와 같이, 구동주파수가 변경되더라도 리프레쉬 프레임의 구동 타이밍이 동일하게 설정된다. 이로 인해, 표시패널(100)에서의 발광 휘도 특성은 변경되지 않고 유지될 것이므로, 구동주파수 변경시 감마 보상 데이터가 변경필 필요가 없어, 동일한 감마 보상 데이터(GD)로 감마 보상을 동일하게 수행할 수 있게 된다.
또한, 메모리(250)에는 단일의 감마 보상 데이터(GD)를 저장하면 충분하므로, 메모리(250)의 저장용량을 확장할 필요가 없다.
데이터 구동회로(220)는 데이터배선(DL)을 구동할 수 있다. 이와 관련하여, 데이터 구동회로(220)는 데이터 제어신호(DCS)를 기반으로, 리프레쉬 프레임 동안 감마 보상되어 입력된 디지털 데이터신호(Da)를 아날로그 데이터신호로 변환하여 해당 데이터배선(DL)에 공급할 수 있다.
한편, 이웃한 리프레쉬 프레임들 사이에 블랭크 구간이 존재하는 일반 구동주파수 또는 저주파의 구동주파수 구동시에서는, 블랭크 구간 동안 데이터 구동회로(220)의 출력은 오프 상태가 되어 데이터신호가 표시패널(100)로 출력되지 않는다. 이에 따라, 블랭크 구간 동안에는 표시패널(100)에서의 리프레쉬 동작은 수행되지 않고 스킵될 수 있게 된다.
스캔 구동회로(230)는, 이에 연결된 게이트배선(GL)과 발광배선(EL)을 구동할 수 있다. 이와 관련하여, 스캔 구동회로(230)는, 리프레쉬 프레임 동안 스캔 제어신호(SCS)를 기반으로 게이트신호와 발광신호를 발생시킬 수 있다. 이와 같은 스캔 구동회로(230)는 게이트신호를 라인 순차 방식으로 게이트배선(GL)에 공급할 수 있다. 그리고, 발광신호를 라인 순차 방식으로 발광배선(EL)에 공급할 수 있다.
한편, 블랭크 구간이 존재하는 구동주파수 구동시에서는, 블랭크 구간 동안 스캔 구동회로(230)의 게이트신호 출력은 오프 상태가 되어 게이트신호가 표시패널(100)로 출력되지 않는다.
그리고, 블랭크 구간 동안, 스캔 구동회로(230)의 발광신호의 출력은 온 상태가 될 수 있다. 이와 관련하여 예를 들면, 블랭크 구간 직전의 리프레쉬 프레임에서의 발광신호의 턴온 레벨 상태가 계속해서 유지될 수 있다. 다른 예로서, 리프레쉬 프레임에서의 발광신호의 출력과 실질적으로 동일한 타이밍으로 발광신호 출력이 발생될 수 있으며, 이 경우에 블랭크 구간의 설정 시간이 리프레쉬 프레임 보다 큰 저주파의 구동주파수에서는 발광신호 출력 타이밍이 반복될 수 있다.
이와 같은 블랭크 구간에서의 스캔 구동회로(230)의 동작에 따라, 블랭크 구간 동안에는 표시패널(100)에서의 리프레쉬 동작은 수행되지 않고 스킵될 수 있게 된다.
스캔 구동회로(230)는 표시패널(100)의 어레이기판에 GIP(gate in panel) 방식으로 직접 형성될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
도 2를 함께 참조하여 표시패널(100)의 화소(P) 내에 구성된 구동소자들의 구성의 일예를 설명한다.
도 2에서는, 설명의 편의를 위해, 6T1C 구조로 구성된 화소를 일예로 도시하였다. 물론, 이와 다른 구조로서, 예를 들어 3T1C,4T1C,5T1C,7T1C 등의 구조를 갖는 화소를 사용할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 화소(P)는 구동트랜지스터(T2)의 문턱전압을 보상하기 위해 다이오드 연결(diode connection) 내부 보상 구조가 적용될 수 있다.
이에 대해, 각 화소(P)에는, 구동소자들로서 제1스위칭트랜지스터(T1)와 구동트랜지스터(T2)와 제2스위칭트랜지스터(T3)와 제1,2발광트랜지스터(T4,T5)와 초기화트랜지스터(T6)와 스토리지 커패시터(Cst)가 구비될 수 있고, 발광소자인 발광다이오드(OD)가 구비될 수 있다.
제1스위칭트랜지스터(T1)는 해당 행라인의 제1게이트배선(GL1)을 통해 인가된 제1게이트신호에 응답하여 턴온되고, 이에 따라 데이터배선(DL)을 통해 제공된 데이터신호가 구동트랜지스터(T2)에 인가될 수 있게 된다.
이와 같은 제1스위칭트랜지스터(T1)의 소스는 데이터배선(DL)에 연결되고, 게이트는 제1게이트배선(GL1)에 연결되고, 드레인은 구동트랜지스터(T2)의 소스 즉 제3노드(N3)에 연결될 수 있다.
구동트랜지스터(T2)는 게이트-소스 간 전압에 의해 발광다이오드(OD)에 인가되는 발광전류를 제어한다. 이와 같은 구동트랜지스터(T2)의 게이트는 제2노드(N2)에 연결되고, 드레인은 제1노드(N1)에 연결될 수 있다.
초기화트랜지스터(T6)는 해당 행라인의 제2게이트배선(GL2)을 통해 인가된 제2게이트신호에 응답하여 턴온되고, 이에 따라 초기화배선(IL)을 통해 전달된 초기화전압이 제4노드(N4)에 인가될 수 있게 된다. 이와 같은 초기화트랜지스터(T6)의 게이트는 제2게이트배선(GL2)에 연결되고, 소스는 초기화배선(IL)에 연결되고, 드레인은 제4노드(N4)에 연결될 수 있다.
제1발광트랜지스터(T4)는 해당 행라인의 발광배선인 제1발광배선(EL1)을 통해 인가된 제1발광신호에 응답하여, 제1구동전압(VDD)(또는 고전위 구동전압)을 전달하는 전원배선(VDL)과 구동트랜지스터(T2) 간의 전류 경로를 제어할 수 있다. 이와 같은 제1발광트랜지스터(T4)의 게이트는 제1발광배선(EL1)에 연결되고, 드레인은 전원배선(VDL)에 연결되고, 소스는 구동트랜지스터(T2)의 드레인 즉 제1노드(N1)에 연결될 수 있다.
제2발광트랜지스터(T5)는 이전 행라인의 발광배선인 제2발광배선(EL2)을 통해 인가된 제2발광신호에 응답하여, 발광다이오드(OD)와 구동트랜지스터(T2) 간의 전류 경로를 제어할 수 있다. 이와 같은 제2발광트랜지스터(T5)의 게이트는 제2발광배선(EL2)에 연결되고, 소스는 발광다이오드(OD)의 제1전극 즉 제4노드(N4)에 연결되고, 드레인은 구동트랜지스터(T2)의 소스 즉 제3노드(N3)에 연결될 수 있다.
발광다이오드(OD)는 유기물질로 형성된 발광다이오드일 수 있으며, 구동트랜지스터(T2)로부터 공급되는 발광전류에 의해 발광한다. 이와 같은 발광다이오드(OD)의 제1전극(또는 애노드)은 제4노드(N4)에 연결되고, 제2전극(또는 캐소드)은 제2구동전압(VSS)(또는 저전위 구동전압)을 인가받을 수 있다.
제2스위칭트랜지스터(T3)는 구동트랜지스터(T2)의 게이트 및 드레인 사이(즉, 제2노드(N2)와 제1노드(N1) 사이)에 다이오드 연결 방식으로 연결되고, 이에 따라 구동트랜지스터(T2)의 문턱전압은 구동트랜지스터(T2)의 게이트에 샘플링될 수 있다. 이와 같은 제2스위칭트랜지스터(T3)의 게이트는 제2게이트배선(GL2)에 연결된다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제2노드(N2)와 제4노드(N4) 사이에 접속된다. 이와 같은 스토리지 커패시터(Cst)는 구동트랜지스터(T2)의 게이트에 인가된 전압과 문턱전압을 다음번 리프레쉬 프레임까지 저장하여 유지할 수 있다.
위와 같은 구조의 화소(P)에 대해, 리프레쉬 프레임에서는 화소(P)의 초기화 동작과 구동트랜지스터(T2)의 문턱전압 샘플링 동작이 동시에 즉 동일 타이밍에서 수행될 수 있고, 그 후에 데이터신호 기입 동작이 수행될 수 있고, 그 후에 발광다이오드(OD)의 발광 동작이 수행될 수 있다.
다른 예로서, 초기화 동작 후에 샘플링 동작이 수행되도록 화소(P)의 구조가 변형될 수도 있다. 또 다른 예로서, 초기화 동작 후에 샘플링 동작 및 데이터기입 동작이 동일 타이밍에서 수행되도록 화소(P)의 구조가 변형될 수도 있다.
위와 같이 각 화소(P)에 구비된 다수의 트랜지스터(T1 내지 T6)에 있어, 이 트랜지스터들 중 일부는 오프 전류 특성이 우수한 산화물 반도체를 반도체층으로 이용할 수 있으며, 나머지 트랜지스터들은 이동도 특성이 우수한 폴리실리콘을 반도체층으로 이용할 수 있다.
이에 대해 예를 들면, 구동트랜지스터(T2)의 게이트에 연결된(또는 제2노드(N2)에 연결된) 제2스위칭트랜지스터(T3)는 산화물 반도체층을 이용하여 구성될 수 있다.
이와 같은 경우에, 구동트랜지스터(T2)의 게이트전압의 누설을 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 이에 따라, 저주파 모드에서 상대적으로 장시간의 블랭크(blank) 구간 동안 구동트랜지스터(T2)의 게이트전압이 안정적으로 유지될 수 있게 되어, 저주파 모드에서의 화질 특성을 효과적으로 확보할 수 있게 된다.
한편, 제2스위칭트랜지스터(T3)와는 다른 트랜지스터들 중, 구동트랜지스터(T2)를 포함한 적어도 일부의 트랜지스터들은 폴리실리콘의 반도체층을 이용할 수 있다.
이에 대해, 본 실시예에서는, 제2스위칭트랜지스터(T3)와는 다른 5개의 트랜지스터들로서, 제1스위칭트랜지스터(T1)와 구동트랜지스터(T2)와 제1,2발광트랜지스터(T4,T5)와 초기화트랜지스터(T6)가 모두 폴리실리콘 반도체층을 이용한 경우를 예로 든다.
다른 예로서, 제1스위칭트랜지스터(T1)가 제2스위칭트랜지스터(T3)와 동일하게 산화물 반도체층을 구비하고, 제1,2스위칭트랜지스터(T1,T3) 이외의 다른 트랜지스터들(T2,T4,T5,T6)은 폴리실리콘 반도체층을 구비하도록 구성될 수도 있다.
위와 같이, 본 실시예에서는, 산화물 반도체층의 트랜지스터와 폴리실리콘 반도체층의 트랜지스터를 함께 사용할 수 있으며, 이에 따라 VRR 구동을 효과적으로 구현할 수 있다.
한편, 도 2에서는 화소(P) 내에 N타입의 트랜지스터들을 사용하는 경우를 예로 들어 도시하였다. 이와 다른 예로서, P타입의 트랜지스터들을 사용하거나, N타입의 트랜지스터와 및 P타입의 트랜지스터를 함께 사용할 수 있다. 여기서, N타입의 트랜지스터 및 P타입의 트랜지스터가 함께 사용되는 경우의 일예로서, 산화물 반도체층을 구비한 트랜지스터를 N타입으로 하고, 폴리실리콘 반도체층을 구비한 트랜지스터를 P타입으로 하여 구성할 수 있다.
위와 같이 구성된 전계발광 표시장치(10)의 VRR 구동에 대해, 도 3 내지 6을 더 참조하여, 아래에서 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 전계발광 표시장치를 120Hz의 고주파수 구동시의 구동 시퀀스(sequence)을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 전계발광 표시장치를 60Hz의 일반 주파수 구동시의 구동 시퀀스를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 전계발광 표시장치를 1Hz의 저주파수 구동시의 구동 시퀀스를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 120Hz,60Hz,1Hz 구동시의 초기화 동작/샘플링 동작/기입 동작의 타이밍을 비교하는 도면이다.
아래에서는, 설명의 편의를 위해, 120Hz의 구동주파수를 제1구동주파수라 하고, 60Hz의 구동주파수를 제2구동주파수라 하고, 1Hz의 구동주파수를 제3구동주파수라 할 수 있다.
그리고, 도 3 내지 5 각각에서는, 각 리프레쉬 프레임(Fr) 구간에서 표시패널(100)의 행라인들(일예로, 1~1280)을 순차적으로 스캔하는 게이트신호를 개략적으로 도시하였다.
또한, 도 6에서는, 초기화 동작 및 샘플링 동작이 동일 타이밍에서 발생된 경우를 일예로 하여 도시하였으며, 초기화 동작은 화소에 대한 초기화 동작이고 샘플링 동작은 화소 내 구동트랜지스터의 문턱전압 샘플링 동작이며 기입 동작은 화소에 데이터신호를 기입하는 동작이다.
먼저, 도 3을 참조하여 120Hz의 제1구동주파수로 고속 구동시에 대해 살펴보면, 단위 시간인 1초(1s) 동안 발생하는 120개의 리프레쉬 프레임(Fr)이 연속하여 위치하게 된다.
여기서, 각 리프레쉬 프레임(Fr)의 구동 시간인 Tr1은 대략 8.4ms(1s/120)이다.
이처럼, 제1구동주파수의 고속 구동시에는, 리프레쉬 동작이 실질적으로 끊김 없이 반복적으로 수행되므로, 표시패널(100)에는 데이터신호의 기입 동작이 지속적으로 수행될 수 있다.
이와 같은 제1구동주파수의 고속 구동시 각 행라인에서의 구동 타이밍에 관해 도 6을 참조하여 보면, 동일 타이밍에서 발생되는 초기화 동작/샘플링 동작의 소요 시간인 t1_1은 대략 3.2us이다. 이에 후속하는 기입 동작의 소요 시간인 t1_2는 대략 3.2us이다.
다음으로, 도 4를 참조하여 60Hz의 제2구동주파수로 일반 구동시에 대해 살펴보면, 단위 시간인 1초(1s) 동안 발생하는 60개의 리프레쉬 프레임(Fr)이 연속하지 않고 서로 동일 간격으로 이격되어 위치한다.
이와 같은 제2구동주파수에서의 이웃한 리프레쉬 프레임들(Fr) 사이에는, 리스레쉬 동작이 수행되지 않고 정지되는(또는 홀딩되는) 구간인 블랭크 구간(BP1)이 위치한다.
이처럼, 60Hz의 제2구동주파수 구동시에는, 리프레쉬 프레임(Fr)과 블랭크 구간(BP1)이 교대로 배치되게 설정될 수 있게 된다. 이에 따라, 1회의 리프레쉬 프레임(Fr) 동안 리프레쉬 동작이 수행된 이후 후속하는 1회의 블랭크 구간(BP1) 동안 리프레쉬 동작이 스킵되고, 이러한 시퀀스가 반복해서 진행될 수 있다.
이러한바, 단위 시간인 1초 동안, 60개의 블랭크 구간(BP1)이 위치할 수 있게 된다.
이때, 제2구동주파수에서의 리프레쉬 프레임(Fr)의 구동 시간인 Tr2는, 이보다 고주파인 제1구동주파수에서의 리프레쉬 프레임(Fr)의 구동 시간인 Tr1과 동일하게 설정될 수 있다(즉, Tr2=Tr1=8.4ms).
한편, 제2구동주파수에서의 블랭크 구간들(BP1)의 설정 시간(Tb1)은 동일하게 구성되는 것이 바람직하다. 이 블랭크 구간(BP1)의 설정 시간(Tb1)은, 리프레쉬 프레임(Fr)의 구동 시간인 Tr2와 동일할 수 있다(즉, Tb1=Tr2). 이처럼, 제2구동주파수에서는, 블랭크 구간(BP1)이 리프레쉬 프레임(Fr)과 동일한 시간을 갖게 되므로, 마치 리프레쉬 프레임(Fr)과 이와 동일 시간을 갖는 스킵 프레임이 교대하는 형태로 구동된다고 볼 수 있다.
위와 같이, 제2구동주파수의 리프레쉬 프레임(Fr)의 구동 시간(Tr2)이 제1구동주파수의 리프레쉬 프레임(Fr)의 구동 시간(Tr1)과 동일하게 설정되므로, 각 행라인에서의 구동 타이밍 또한 동일하게 설정될 수 있게 된다.
이에 관해 도 6을 참조하여 보면, 제2구동주파수의 일반 구동시, 초기화 동작/샘플링 동작의 소요 시간인 t2_1은 대략 3.2us이고, 이에 후속하는 기입 동작의 소요 시간인 t2_2는 대략 3.2us이다.
이와 같이 리프레쉬 프레임(Fr)에서의 구동 타이밍으로서 초기화 타이밍과 샘플링 타이밍과 기입 타이밍이, 제1구동주파수에서의 구동 타이밍과 동일하게 설정됨에 따라, 발광 휘도 특성이 변경되지 않고 실질적으로 동일하게 된다.
이와 관련하여 예를 들면, 샘플링 시간이 변경되는 경우에, 샘플링 시간이 증가하게 되면 문턱전압 보상이 작아져 휘도가 감소할 수 있고, 반대로 샘플링 시간이 감소하게 되면 문턱전압 보상이 커져 휘도가 증가할 수 있게 된다. 이와 같이, 샘플링 시간의 변경됨에 따라 발광 휘도 특성이 변경되게 된다.
이에 대해, 본 실시예에서는, 구동주파수가 변경되더라도, 샘플링 타이밍을 변경하지 않고 동일하게 유지하도록 구동하게 된다. 이에 따라, 구동주파수 변경에도 불구하고, 샘플링 시간이 변경되지 않고 동일하게 유지될 수 있게 되어, 발광 휘도 특성이 변경되지 않고 동일하게 유지될 수 있게 된다.
다음으로, 도 5를 참조하여 1Hz의 제3구동주파수로 저속 구동시에 대해 살펴보면, 단위 시간인 1초(1s) 동안 1개의 리프레쉬 프레임(Fr)이 발생하게 되며, 이 리프레쉬 프레임(Fr)은 단위 시간의 시작 시기에 발생할 수 있다.
그리고, 단위 시간인 1초의 나머지 시간은, 리프레쉬 동작이 수행되지 않는 블랭크 구간(BP2)으로 설정될 수 있게 된다.
이러한바, 단위 시간인 1초 동안, 1개의 블랭크 구간(BP2)이 위치할 수 있게 된다.
이에 따라, 1Hz의 제3구동주파수 구동시에는, 시간 경과에 따라 리프레쉬 프레임(Fr)과 블랭크 구간(BP2)이 교대로 배치될 수 있게 되어, 1회의 리프레쉬 프레임(Fr) 동안 리프레쉬 동작이 수행된 이후 후속하는 1회의 블랭크 구간(BP2) 동안 리프레쉬 동작이 스킵되고, 이러한 시퀀스가 반복해서 진행될 수 있다.
이때, 제3구동주파수에서의 리프레쉬 프레임(Fr)의 구동 시간(Tr3)은, 이보다 고주파인 제1,2구동주파수에서의 리프레쉬 프레임(Fr)의 구동 시간(Tr1,Tr2)과 동일하게 설정될 수 있다(즉, Tr3=Tr2=Tr1=8.4ms).
한편, 제3구동주파수에서의 블랭크 구간들(BP2)의 설정 시간(Tb2)은 동일하게 구성되는 것이 바람직하다. 이 블랭크 구간(BP2)의 설정 시간(Tb2)은, 단위 시간을 기준으로 리프레쉬 프레임(Fr)의 구동 시간을 제외한 나머지 시간을 갖게 되므로, Tr3의 119배가 될 수 있다(즉, Tb2=119*Tr3). 이처럼, 제3구동주파수에서는, 블랭크 구간(BP2)이 리프레쉬 프레임(Fr) 보다 119배 정도 큰 시간을 갖게 되므로, 마치 리프레쉬 프레임(Fr)과 119개의 연속하는 스킵 프레임들의 조합이 교대하는 형태로 구동된다고 볼 수 있다.
위와 같이, 제3구동주파수의 리프레쉬 프레임(Fr)의 구동 시간(Tr3)이 제1,2구동주파수의 리프레쉬 프레임(Fr)의 구동 시간(Tr1,Tr2)과 동일하게 설정되므로, 각 행라인에서의 구동 타이밍 또한 동일하게 설정될 수 있게 된다.
이에 관해 도 6을 참조하여 보면, 제3구동주파수의 저속 구동시, 초기화 동작/샘플링 동작의 소요 시간인 t3_1은 대략 3.2us이고, 이에 후속하는 기입 동작의 소요 시간인 t3_2는 대략 3.2us이다.
이와 같이 리프레쉬 프레임에서의 구동 타이밍이, 제1,2구동주파수에서의 구동 타이밍과 동일하게 설정됨에 따라, 발광 휘도 특성이 변경되지 않고 실질적으로 동일하게 된다.
한편, 전술한 바에서는 초기화 동작 및 샘플링 동작이 동일 타이밍인 경우를 일예로 하였으며, 이와 다른 예로서 초기화 동작과 샘플링 동작이 서로 다른 타이밍을 가질 수 있다.
한편, 서로 다른 구동주파수들에 대해, 전술한 바와 같이 초기화 시간과 샘플링 시간과 기입 시간 모두가 동일한 경우가 바람직하다 할 것이다. 이와 다른 예로서, 초기화 시간과 샘플링 시간과 기입 시간 중 하나 또는 2개가 동일한 경우에도 가능하다 할 것으로서, 이 경우에 발광 휘도 특성 변경이 종래에 비해 감소될 수 있게 된다.
위에서 살펴본 바와 같이, 본 실시예에서는, 구동주파수를 가변하여 표시장치를 VRR 구동함에 있어, 적용 가능한 모든 가변 구동주파수들에 대해 리프레쉬 프레임의 구동 시간을 동일하게 설정할 수 있다.
즉, 최고 구동주파수의 리프레쉬 프레임을 모든 가변 구동주파수들에 대한 기준 리프레쉬 프레임으로 정의함으로써, 모든 가변 구동주파수에서 동일한 구동 타이밍의 리프레쉬 프레임들로 구동될 수 있게 된다.
이에 따라, 구동주파수가 가변되더라도, 리프레쉬 동작의 구동 타이밍은 가변되지 않고 동일하게 유지될 수 있게 되어, 구동주파수 가변에 따른 발광 휘도 특성 변화가 방지될 수 있게 된다.
또한, 구동주파수가 가변되더라도 발광 휘도 특성이 변화되지 않게 되므로, 구동주파수 가변에 따라 감마 보상을 변경할 필요 없이 동일한 감마 보상을 적용할 수 있게 된다. 이에 관해, 리프레쉬 동작이 기준이 되는 최고 구동주파수에서의 감마 보상을 기준 감마 보상으로 설정하고, 모든 가변 구동주파수들에 대해 감마 보상을 동일하게 적용할 수 있다.
아래 [표 1]에는 본 실시예의 VRR 구동시 구동주파수 대한 발광 휘도 특성에 관한 실험 결과를 나타내고 있다.
구동주파수 샘플링 시간(us) W 휘도(nit)
G 휘도(nit)
1Hz 2.2 452.7
97
60Hz 449.6
95
120Hz 448
94.3
[표 1]의 실험은, 1Hz,60Hz,120Hz의 구동주파수 각각에서 화이트계조(W)(즉, 255번째 계조)와 그레이계조(G)(즉, 127번째 계조)에 대한 발광 휘도를 측정하였다. 그리고, 1Hz,60Hz,120Hz의 구동주파수에 대한 광학 보상 즉 감마 보상은 120Hz의 감마 보상을 동일하게 적용하였다.
60Hz 구동시, 화이트계조(W) 및 그레이계조(G) 각각에 대한 발광 휘도는, 449.6 및 95로 측정되었다.
한편, 120Hz 구동시, 화이트계조(W) 및 그레이계조(G) 각각에 대한 발광 휘도는, 448 및 94.3으로 측정되었다. 60Hz에서의 발광 휘도를 기준으로 하면, 화이트계조(W)의 발광 휘도는 0.3% 작고, 그레이계조(G)의 발광 휘도는 0.7% 작다. 이처럼, 120Hz 구동시의 발광 휘도는, 60Hz 구동시의 발광 휘도와 유의미한 차이가 없다 할 것으로서, 실질적으로 동등 수준에 해당된다고 볼 수 있다.
그리고, 1Hz 구동시, 화이트계조(W) 및 그레이계조(G) 각각에 대한 발광 휘도는, 452.7 및 97로 측정되었다. 60Hz에서의 발광 휘도를 기준으로 하면, 화이트계조(W)의 발광 휘도는 0.6% 크고, 그레이계조(G)의 발광 휘도는 2.1% 크다. 이처럼, 120Hz 구동시의 발광 휘도는, 60Hz 구동시의 발광 휘도와 유의미한 차이가 없다 할 것으로서, 실질적으로 동등 수준에 해당된다고 볼 수 있다.
이를 통해 확인할 수 있듯이, 본 실시예의 VRR 구동에 따르면, 구동주파수가 가변되더라도, 발광 휘도 특성은 실질적 변화 없이 동등 수준을 유지할 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 일예로서, 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 특허청구범위 및 이와 등가되는 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
10: 전계발광 표시장치 100: 표시패널
220: 데이터 구동회로 230: 스캔 구동회로
240: 타이밍 제어회로 245: 감마보상부
250: 메모리
P: 화소
T1: 제1스위칭트랜지스터
T2: 구동트랜지스터
T3: 제2스위칭트랜지스터
T4: 제1발광제어트랜지스터
T5: 제2발광제어트랜지스터
T6: 초기화트랜지스터
Cst: 스토리지 커패시터
OD: 발광다이오드
Fr: 리프레쉬 프레임
BP: 블랭크 구간
Tr1,Tr2,Tr3: 리프레쉬 프레임의 구동 시간(120Hz,60Hz,1Hz)

Claims (16)

  1. 구동트랜지스터와 발광다이오드를 구비한 화소가 배치되고, 리프레쉬 프레임 동안 영상 표시가 리프레쉬되는 표시패널과;
    상기 표시 패널을 구동하는 패널 구동회로
    를 포함하고,
    주파수 가변 구동에 있어, 다수의 구동주파수에서의 상기 리프레쉬 프레임의 구동 시간은 동일하게 설정되는
    전계발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리프레쉬 프레임에서, 상기 화소의 초기화와, 상기 구동트랜지스터의 문턱전압의 샘플링과, 상기 화소에 데이터신호 기입이 수행되며,
    상기 다수의 구동주파수들에 대해, 상기 샘플링 시간은 동일하게 설정되는
    전계발광 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 구동주파수들에 대해, 상기 초기화 시간 및/또는 데이터신호 기입 시간은 동일하게 설정되는
    전계발광 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 구동주파수 중 최고 구동주파수에서의 리프레쉬 프레임의 구동 시간이, 상기 다수의 구동주파수에서의 리프레쉬 프레임의 구동 시간으로 정의되는
    전계발광 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 최고 구동주파수 보다 작은 구동주파수에서는, 상기 리프레쉬 프레임과 상기 영상 표시 리프레쉬가 스킵되는 블랭크 구간이 교대하는
    전계발광 표시장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 패널 구동회로는, 데이터신호를 감마 보상하는 감마 보상부를 포함하고,
    상기 최고 구동주파수에서의 감마 보상이, 상기 다수의 구동주파수에서의 감마 보상으로 적용되는
    전계발광 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소는 상기 구동트랜지스터의 게이트에 연결된 스위칭트랜지스터를 구비하고,
    상기 스위칭트랜지스터는 산화물 반도체를 포함하는
    전계발광 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동트랜지스터는 폴리실리콘 반도체를 포함하는
    전계발광 표시장치.
  9. 구동주파수를 가변하는 단계와;
    가변된 구동주파수에서의 리프레쉬 프레임 동안, 구동트랜지스터와 발광다이오드를 구비한 화소가 배치된 표시패널의 영상 표시를 리프레쉬하는 단계
    를 포함하고,
    다수의 상기 구동주파수에서의 상기 리프레쉬 프레임의 구동 시간은 동일하게 설정되는
    전계발광 표시장치 구동방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 리프레쉬 프레임에서, 상기 화소의 초기화와, 상기 구동트랜지스터의 문턱전압의 샘플링과, 상기 화소에 데이터신호 기입이 수행되며,
    상기 다수의 구동주파수에 대해, 상기 샘플링 시간은 동일하게 설정되는
    전계발광 표시장치 구동방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 다수의 구동주파수들에 대해, 상기 초기화 시간 및/또는 데이터신호 기입 시간은 동일하게 설정되는
    전계발광 표시장치 구동방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 다수의 구동주파수 중 최고 구동주파수에서의 리프레쉬 프레임의 구동 시간이, 상기 다수의 구동주파수에서의 리프레쉬 프레임의 구동 시간으로 정의되는
    전계발광 표시장치 구동방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 최고 구동주파수 보다 작은 구동주파수에서는, 상기 리프레쉬 프레임과 상기 영상 표시 리프레쉬가 스킵되는 블랭크 구간이 교대하는
    전계발광 표시장치 구동방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    데이터신호를 감마 보상하는 단계를 더 포함하고,
    상기 최고 구동주파수에서의 감마 보상이, 상기 다수의 구동주파수에서의 감마 보상으로 적용되는
    전계발광 표시장치 구동방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 화소는 구동트랜지스터의 게이트에 연결된 스위칭트랜지스터를 구비하고,
    상기 스위칭트랜지스터는 산화물 반도체를 포함하는
    전계발광 표시장치 구동방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 구동트랜지스터는 폴리실리콘 반도체를 포함하는
    전계발광 표시장치 구동방법.
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