KR20230166722A - 디스플레이 장치 및 디스플레이 구동 방법 - Google Patents

디스플레이 장치 및 디스플레이 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시의 실시예는 디스플레이 장치 및 디스플레이 구동 방법에 관한 것이다. 본 개시의 디스플레이 장치는 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인, 및 구동 트랜지스터를 포함하는 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널; 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환하여, 상기 복수의 데이터 라인에 인가하는 데이터 구동 회로; 및 상기 데이터 구동 회로를 제어하며, 구동 주파수의 변동폭이 기준값을 초과하는 경우에 상기 구동 트랜지스터의 특성값에 대한 제 1 보상 모드를 제 2 보상 모드로 전환하는 타이밍 컨트롤러를 포함하되, 상기 제 1 보상 모드는 상기 디스플레이 패널의 전체 영역을 대상으로 블랭크 구간에 실시간 센싱 프로세스를 통해 상기 구동 트랜지스터의 특성값을 보상하고, 상기 제 2 보상 모드는 상기 디스플레이 패널의 적어도 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 상기 구동 트랜지스터의 특성값을 보상할 수 있다.

Description

디스플레이 장치 및 디스플레이 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND DISPLAY DRIVING METHOD}
본 개시의 실시예들은 구동 주파수가 변경되는 시점에 나타나는 특성값 보상 오류를 줄이고 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 디스플레이 구동 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하는 디스플레이 장치에 대한 다양한 요구가 증가하고 있으며, 액정 디스플레이 (Liquid Crystal Display; LCD), 유기 발광 디스플레이 (Organic Light Emitting Diode Display) 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치가 활용되고 있다.
이러한 디스플레이 장치 중 유기 발광 디스플레이 장치는 스스로 발광하는 유기 발광 다이오드를 이용함으로써, 응답 속도가 빠르고 명암비, 발광 효율, 휘도 및 시야각 등에서 장점이 존재한다.
이러한 디스플레이 장치는 디스플레이 패널에 배열된 다수의 서브픽셀(Subpixel) 각각에 배치된 발광 소자를 포함하고, 발광 소자에 흐르는 전압 제어를 통해 발광 소자를 발광시킴으로써 각각의 서브픽셀이 나타내는 휘도를 제어하며 이미지를 표시할 수 있다.
이 때, 디스플레이 패널에 정의된 각 서브픽셀에는 발광 소자와 이를 발광하기 위한 구동 트랜지스터가 배치되는데, 디스플레이 패널의 구동 환경에 따라 각 서브픽셀 내 구동 트랜지스터의 문턱 전압(threshold voltage) 또는 이동도(mobility)와 같은 특성값에 편차가 발생할 수 있다. 이로 인해, 서브픽셀 간의 휘도 편차 (휘도 불균일)가 발생하여 영상 품질이 저하될 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 장치에 공급되는 영상 데이터는 정지 영상이나 일정한 속도로 가변되는 동영상일 수 있고, 동영상의 경우에도 스포츠 영상이나 영화, 게임 영상과 같이 다양한 유형의 영상에 해당할 수 있다.
이러한 영상 데이터는 그 종류에 따라 포맷이 달라질 수 있기 때문에, 이로 인해 영상 데이터의 종류에 따라 구동 주파수를 가변하는 가변 리프레시 레이트(Variable Refresh Rate; VRR) 모드가 사용될 수 있다.
그러나, 가변 리프레시 레이트 모드를 적용하여 다양한 리프레시 레이트로 서브픽셀을 구동하는 경우, 구동 주파수가 변경되는 시점에 구동 트랜지스터의 특성값에 대한 보상 오류가 발생하고, 이로 인해 영상 품질이 저하되는 문제가 있다.
이에, 본 명세서의 발명자들은 구동 주파수가 변경되는 시점에 나타나는 특성값 보상 오류를 줄이고 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 디스플레이 구동 방법을 발명하였다.
본 개시의 실시예들은 구동 주파수의 변동폭에 따라 구동 트랜지스터의 특성값에 대한 보상 모드를 달리함으로써, 특성값 보상 오류를 줄이고 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 구동 주파수가 기준값 미만으로 변동되는 경우에는 디스플레이 패널 전체에 대한 실시간 센싱 프로세스를 통해 특성값을 보상하는 제 1 보상 모드로 동작하되, 구동 주파수가 기준값 이상으로 변동되는 경우에는 적어도 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 특성값을 보상하는 제 2 보상 모드로 동작함으로써, 특성값 보상 오류를 줄이고 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 구동 주파수가 기준값 이상으로 변동되는 경우, 휘도 편차가 적은 영역에 대해서 실시간 센싱 프로세스를 통해 특성값 보상을 진행하고, 휘도 편차가 많은 영역에 대해서는 온도 센싱을 통해 특성값 보상을 진행함으로써, 특성값 보상 오류를 줄이고 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예들은 구동 주파수가 기준값 이상으로 변동되는 경우, 적어도 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 특성값을 보상하는 제 2 보상 모드를 기준 시간 동안 유지하고 기준 시간이 경과하면 디스플레이 패널 전체에 대해서 실시간 센싱 프로세스를 통해 특성값을 보상하는 제 1 보상 모드로 전환함으로써, 효과적으로 특성값 보상 오류를 줄이고 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인, 및 구동 트랜지스터를 포함하는 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환하여, 상기 복수의 데이터 라인에 인가하는 데이터 구동 회로와, 상기 데이터 구동 회로를 제어하며, 구동 주파수의 변동폭이 기준값을 초과하는 경우에 상기 구동 트랜지스터의 특성값에 대한 제 1 보상 모드를 제 2 보상 모드로 전환하는 타이밍 컨트롤러를 포함하되, 상기 제 1 보상 모드는 상기 디스플레이 패널의 전체 영역을 대상으로 블랭크 구간에 실시간 센싱 프로세스를 통해 상기 구동 트랜지스터의 특성값을 보상하고, 상기 제 2 보상 모드는 상기 디스플레이 패널의 적어도 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 상기 구동 트랜지스터의 특성값을 보상하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인, 및 구동 트랜지스터를 포함하는 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 상기 복수의 데이터 라인에 인가하는 데이터 구동 회로를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 디스플레이 패널의 전체 영역을 대상으로 블랭크 구간에 실시간 센싱 프로세스를 통해 상기 구동 트랜지스터의 특성값을 보상하는 제 1 보상 모드로 동작하는 단계와, 현재 프레임의 구동 주파수와 이전 프레임의 구동 주파수 사이의 주파수 변동폭을 계산하는 단계와, 상기 주파수 변동폭과 기준값을 비교하는 단계와, 상기 주파수 변동폭이 상기 기준값 보다 큰 경우에 제 2 보상 모드로 동작하는 단계를 포함하되, 상기 제 2 보상 모드는 상기 디스플레이 패널의 적어도 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 상기 구동 트랜지스터의 특성값을 보상하는 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 의하면, 구동 주파수가 변경되는 시점에 나타나는 특성값 보상 오류를 줄이고 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예들에 의하면, 구동 주파수의 변동폭에 따라 구동 트랜지스터의 특성값에 대한 보상 모드를 달리함으로써, 특성값 보상 오류를 줄이고 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예들에 의하면, 구동 주파수가 기준값 미만으로 변동되는 경우에는 디스플레이 패널 전체에 대한 실시간 센싱 프로세스를 통해 특성값을 보상하는 제 1 보상 모드로 동작하되, 구동 주파수가 기준값 이상으로 변동되는 경우에는 적어도 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 특성값을 보상하는 제 2 보상 모드로 동작함으로써, 특성값 보상 오류를 줄이고 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예들에 의하면, 구동 주파수가 기준값 이상으로 변동되는 경우, 휘도 편차가 적은 영역에 대해서 실시간 센싱 프로세스를 통해 특성값 보상을 진행하고, 휘도 편차가 많은 영역에 대해서는 온도 센싱을 통해 특성값 보상을 진행함으로써, 특성값 보상 오류를 줄이고 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예들에 의하면, 구동 주파수가 기준값 이상으로 변동되는 경우, 적어도 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 특성값을 보상하는 제 2 보상 모드를 기준 시간 동안 유지하고 기준 시간이 경과하면 디스플레이 패널 전체에 대해서 실시간 센싱 프로세스를 통해 특성값을 보상하는 제 1 보상 모드로 전환함으로써, 효과적으로 특성값 보상 오류를 줄이고 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 디스플레이 구동 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 시스템 예시도이다.
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 서브픽셀을 구성하는 회로의 예시 도면이다.
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 구동 트랜지스터의 특성값을 센싱하는 예시적인 회로 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 트랜지스터의 특성값 중에서 문턱 전압 센싱을 위한 구동 타이밍 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 트랜지스터의 특성값 중에서 이동도 센싱을 위한 구동 타이밍 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에 있어서, 구동 트랜지스터의 이동도 센싱 구간 이후에 회복 구간이 더 포함되는 경우에 대한 신호 타이밍 다이어그램을 예시로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 영상 데이터의 종류에 따라 디폴트 모드 및 가변 리프레시 레이트 모드가 전환되는 개념을 예시로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 주파수에 따라 수직 블랭크 구간이 변경되는 가변 리프레시 레이트 모드에서의 신호 파형을 예시로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 주파수의 변경에 따라 디스플레이 패널에 적용되는 회복 전압을 예시로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 구동 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 제 1 보상 모드의 동작 상태를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 제 2 보상 모드의 동작 상태를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 14는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 주파수의 변동에 따라 제 1 보상 모드 및 제 2 보상 모드로 동작하는 경우를 예시로 나타낸 도면이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 복수의 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 연결되고, 복수의 서브픽셀(SP)이 매트릭스 형태로 배열된 디스플레이 패널(110), 복수의 게이트 라인(GL)에 신호를 제공하는 게이트 구동 회로(120), 복수의 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동 회로(130), 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(140), 및 디스플레이 패널(110)의 온도를 감지하기 위한 온도 센서(150)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(110)은 복수의 게이트 라인(GL)을 통해 게이트 구동 회로(120)에서 전달되는 스캔 신호와 복수의 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 구동 회로(130)에서 전달되는 데이터 전압을 기반으로 영상을 표시한다.
액정 디스플레이 장치의 경우, 디스플레이 패널(110)은 두 장의 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하며, TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 모드로도 동작될 수 있을 것이다. 반면, 유기 발광 디스플레이 장치의 경우, 디스플레이 패널(110)은 전면 발광(Top Emission) 방식, 배면 발광(Bottom Emission) 방식 또는 양면 발광(Dual Emission) 방식 등으로 구현될 수 있을 것이다.
디스플레이 패널(110)은 복수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배열될 수 있으며, 각 픽셀은 서로 다른 컬러의 서브픽셀(SP), 예를 들어 화이트 서브픽셀, 레드 서브픽셀, 그린 서브픽셀, 및 블루 서브픽셀로 이루어지며, 각 서브픽셀(SP)은 복수의 데이터 라인(DL)과 복수의 게이트 라인(GL)에 의해 정의될 수 있다.
하나의 서브픽셀(SP)은 하나의 데이터 라인(DL)과 하나의 게이트 라인(GL)에 의해 형성된 영역에 배치된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT), 데이터 전압에 따라 발광하는 발광 소자, 및 발광 소자에 전기적으로 연결되어 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 디스플레이 장치(100)가 화이트(W), 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 4개 서브픽셀(SP)로 이루어지는 경우, 2,160 개의 게이트 라인(GL)과 4개의 서브픽셀(WRGB)에 각각 연결되는 3,840 개의 데이터 라인(DL)에 의해, 모두 3,840 X 4 = 15,360 개의 데이터 라인(DL)이 구비될 수 있으며, 이들 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)에 의해 형성된 영역에 각각 서브픽셀(SP)이 배치될 것이다.
게이트 구동 회로(120)는 타이밍 컨트롤러(140)에 의해 제어되는데, 디스플레이 패널(110)에 배치된 복수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 출력함으로써 복수의 서브픽셀(SP)에 대한 구동 타이밍을 제어한다.
2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 디스플레이 장치(100)에서, 2,160 개의 게이트 라인(GL)에 대하여 제 1 게이트 라인으로부터 제 2,160 게이트 라인까지 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 2,160상(2,160 phase) 구동이라 할 수 있다. 또는, 제 1 게이트 라인으로부터 제 4 게이트 라인까지 순차적으로 스캔 신호를 출력한 다음, 제 5 게이트 라인으로부터 제 8 게이트 라인까지 스캔 신호를 순차적으로 출력하는 경우와 같이, 4개의 게이트 라인(GL)을 단위로 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 4상 구동이라고 한다. 즉, N개의 게이트 라인(GL) 마다 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 N상 구동이라고 할 수 있다.
이 때, 게이트 구동 회로(120)는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(Gate Driving Integrated Circuit; GDIC)를 포함할 수 있으며, 구동 방식에 따라 디스플레이 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다. 또는, 게이트 구동 회로(120)가 디스플레이 패널(110)의 베젤(Bezel) 영역에 직접 형성된 GIP(Gate In Panel) 형태로 구현될 수도 있다.
데이터 구동 회로(130)는 타이밍 컨트롤러(140)로부터 디지털 영상 데이터(DATA)를 수신하고, 수신된 디지털 영상 데이터(DATA)를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환한다. 그런 다음, 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호가 인가되는 타이밍에 맞춰 데이터 전압을 각각의 데이터 라인(DL)으로 출력함으로써, 데이터 라인(DL)에 연결된 각 서브픽셀(SP)은 데이터 전압에 해당하는 밝기의 발광 신호를 디스플레이 한다.
마찬가지로, 데이터 구동 회로(130)는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(Source Driving Integrated Circuit; SDIC)를 포함할 수 있으며, 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 TAB (Tape Automated Bonding) 방식 또는 COG (Chip On Glass) 방식으로 디스플레이 패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나 디스플레이 패널(110) 상에 직접 배치될 수 있다.
경우에 따라서, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 디스플레이 패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 COF (Chip On Film) 방식으로 구현될 수 있으며, 이 경우에, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 회로 필름 상에 실장 되어, 회로 필름을 통해 디스플레이 패널(110)의 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)에 여러 가지 제어 신호를 공급하며, 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)의 동작을 제어한다. 즉, 타이밍 컨트롤러(140)는 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 게이트 구동 회로(120)가 스캔 신호를 출력하도록 제어하고, 다른 한편으로는 외부에서 수신한 디지털 영상 데이터(DATA)를 데이터 구동 회로(130)에 전달한다.
이 때, 타이밍 컨트롤러(140)는 디지털 영상 데이터(DATA)와 함께 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable; DE), 메인 클럭 신호(MCLK) 등을 포함하는 여러 가지 타이밍 신호를 외부(예, 호스트 시스템)로부터 수신한다. 이에 따라, 타이밍 컨트롤러(140)는 외부로부터 수신한 여러 가지 타이밍 신호를 이용하여 제어 신호를 생성하고, 이를 게이트 구동 회로(120) 및 데이터 구동 회로(130)로 전달한다.
예를 들어, 타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)를 제어하기 위해서, 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP), 게이트 클럭(Gate Clock; GCLK), 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable; GOE) 등을 포함하는 여러 가지 게이트 제어 신호를 출력한다. 여기에서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동 회로(120)를 구성하는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)가 동작을 시작하는 타이밍을 제어한다. 또한, 게이트 클럭(GCLK)은 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호의 시프트 타이밍을 제어한다. 또한, 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)의 타이밍 정보를 지정한다.
또한, 타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(130)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP), 소스 샘플링 클럭(Source SAMPLING Clock; SCLK), 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable; SOE) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호를 출력한다. 여기에서, 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동 회로(130)를 구성하는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 데이터 샘플링을 시작하는 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SCLK)은 소스 구동 집적 회로(SDIC)에서 데이터를 샘플링하는 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 구동 회로(130)의 출력 타이밍을 제어한다.
온도 센서(150)는 디스플레이 패널(110)의 일부 영역 또는 전체 영역의 온도를 측정하기 위해서, 디스플레이 패널(110)에서 영상을 표시하지 않는 베젤 영역 내의 임의의 위치에 하나 이상 배치될 수 있다. 온도 센서(150)에서 센싱된 온도 값은 타이밍 컨트롤러(140)에 전달되고, 타이밍 컨트롤러(140)는 센싱된 온도 값에 따라 디지털 영상 데이터(DATA)를 보상하고, 보상된 디지털 영상 데이터를 데이터 구동 회로(130)를 통해 디스플레이 패널(110)에 공급할 수 있다.
이러한 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110), 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나, 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 파워 관리 회로를 더 포함할 수 있다.
한편, 각각의 서브픽셀(SP)에는 발광 소자가 배치될 수 있다. 예를 들어, 유기 발광 디스플레이 장치는 각각의 서브픽셀(SP)에 발광 다이오드와 같은 발광 소자를 포함하며, 데이터 전압에 따라 발광 소자에 흐르는 전류를 제어함으로써 영상을 표시할 수 있다. 이러한 디스플레이 장치(100)는 액정 디스플레이 장치, 유기 발광 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 패널 등 다양한 타입의 장치일 수 있다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 시스템 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 데이터 구동 회로(130)에 포함된 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 다양한 방식들(TAB, COG, COF 등) 중에서 COF (Chip On Film) 방식으로 구현되고, 게이트 구동 회로(120)가 다양한 방식들(TAB, COG, COF, GIP 등) 중에서 GIP (Gate In Panel) 형태로 구현된 경우를 나타낸 것이다.
게이트 구동 회로(120)가 GIP 형태로 구현되는 경우, 게이트 구동 회로(120)에 포함된 복수의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)는 디스플레이 패널(110)의 비표시 영역에 직접 형성될 수 있다. 이 때, 게이트 구동 집적 회로(GDIC)는 비표시 영역에 배치된 게이트 구동 관련 신호 배선을 통해, 스캔 신호의 생성에 필요한 각종 신호(클럭 신호, 게이트 하이 신호, 게이트 로우 신호 등)를 공급받을 수 있다.
마찬가지로, 데이터 구동 회로(130)에 포함된 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 각각 소스 필름(SF) 상에 실장될 수 있으며, 소스 필름(SF)의 일측은 디스플레이 패널(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 소스 필름(SF)의 상부에는 소스 구동 집적 회로(SDIC)와 디스플레이 패널(110)을 전기적으로 연결하기 위한 배선들이 배치될 수 있다.
이러한 디스플레이 장치(100)는 복수의 소스 구동 집적 회로(SDIC)와 다른 장치들 간의 회로적인 연결을 위해서, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(Source Printed Circuit Board; SPCB)과, 제어 부품들 및 각종 전기 장치들을 실장하기 위한 컨트롤 인쇄 회로 기판(Control Printed Circuit Board; CPCB)을 포함할 수 있다.
이 때, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)에는 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 실장된 소스 필름(SF)의 타측이 연결될 수 있다. 즉, 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 실장된 소스 필름(SF)은 일측이 디스플레이 패널(110)과 전기적으로 연결되고, 타측이 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 전기적으로 연결될 수 있다.
컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)에는 타이밍 컨트롤러(140)와 파워 관리 회로(180)가 실장될 수 있다. 타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(130)와 게이트 구동 회로(120)의 동작을 제어할 수 있다. 파워 관리 회로(180)는 디스플레이 패널(110), 데이터 구동 회로(130) 및 게이트 구동 회로(120) 등으로 구동 전압이나 전류를 공급할 수도 있고, 공급되는 전압이나 전류를 제어할 수 있다.
적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)은 적어도 하나의 연결 부재를 통해 회로적으로 연결될 수 있으며, 연결 부재는 예를 들어, 플렉서블 인쇄 회로(Flexible Printed Circuit; FPC), 플렉서블 플랫 케이블(Flexible Flat Cable; FFC) 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)은 하나의 인쇄 회로 기판으로 통합되어 구현될 수도 있다.
디스플레이 장치(100)는 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)과 전기적으로 연결된 세트 보드(Set Board, 170)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 세트 보드(170)는 파워 보드(Power Board)라고 할 수도 있다. 이러한 세트 보드(170)에는 디스플레이 장치(100)의 전체 파워를 관리하는 메인 파워 관리 회로(160)가 존재할 수 있다. 메인 파워 관리 회로(160)는 파워 관리 회로(180)와 연동될 수 있다.
위와 같은 구성으로 이루어진 디스플레이 장치(100)의 경우, 구동 전압은 세트 보드(170)에서 발생되어 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB) 내의 파워 관리 회로(180)로 전달된다. 파워 관리 회로(180)는 디스플레이 구동 또는 특성값 센싱에 필요한 구동 전압을 플렉서블 인쇄 회로(FPC), 또는 플렉서블 플랫 케이블(FFC)을 통해 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)으로 전달한다. 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)으로 전달된 구동 전압은 소스 구동 집적 회로(SDIC)를 통해 디스플레이 패널(110) 내의 특정 서브픽셀(SP)을 발광하거나 센싱하기 위해 공급된다.
이 때, 디스플레이 장치(100) 내의 디스플레이 패널(110)에 배열된 각 서브픽셀(SP)은 발광 소자와, 이를 발광시키기 위한 구동 트랜지스터 등의 회로 소자로 구성될 수 있다.
각 서브픽셀(SP)을 구성하는 회로 소자의 종류 및 개수는, 제공 기능 및 설계 방식 등에 따라 다양하게 정해질 수 있다.
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 서브픽셀을 구성하는 회로의 예시 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 서브픽셀(SP)은 하나 이상의 트랜지스터와 커패시터를 포함할 수 있으며, 발광 소자(ED)로서 유기 발광 다이오드가 배치될 수 있다.
예를 들어, 서브픽셀(SP)은 구동 트랜지스터(DRT), 스위칭 트랜지스터(SWT), 센싱 트랜지스터(SENT), 스토리지 커패시터(Cst), 및 발광 소자(ED)를 포함할 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)는 제 1 노드(N1), 제 2 노드(N2), 및 제 3 노드(N3)를 가진다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)는 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 되면, 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 구동 회로(130)로부터 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 게이트 노드일 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 발광 소자(ED)의 애노드(Anode) 전극과 전기적으로 연결될 수 있으며, 소스 노드 또는 드레인 노드일 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 3 노드(N3)는 구동 전압(EVDD)이 인가되는 구동 전압 라인(DVL)과 전기적으로 연결되며, 드레인 노드 또는 소스 노드일 수 있다.
이 때, 디스플레이 구동 기간에는 구동 전압 라인(DVL)으로 영상을 디스플레이 하는데 필요한 구동 전압(EVDD)이 공급될 수 있는데, 예를 들어, 영상을 디스플레이 하는데 필요한 구동 전압(EVDD)은 27V일 수 있다.
스위칭 트랜지스터(SWT)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 데이터 라인(DL) 사이에 전기적으로 연결되며, 게이트 라인(GL)이 게이트 노드에 연결되어 게이트 라인(GL)을 통해 공급되는 스캔 신호(SCAN)에 따라 동작한다. 또한, 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온되는 경우에는 데이터 라인(DL)을 통해 공급되는 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드에 전달함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 동작을 제어하게 된다.
센싱 트랜지스터(SENT)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)와 기준 전압 라인(RVL) 사이에 전기적으로 연결되며, 게이트 라인(GL)이 게이트 노드에 연결되어 게이트 라인(GL)을 통해 공급되는 센스 신호(SENSE)에 따라 동작한다. 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온되는 경우에는 기준 전압 라인(RVL)을 통해 공급되는 센싱용 기준 전압(Vref)이 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)에 전달된다.
즉, 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 제어함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1) 전압과 제 2 노드(N2) 전압을 제어하게 되고, 이로 인해 발광 소자(ED)를 구동하기 위한 전류가 공급될 수 있도록 한다.
이러한 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)의 게이트 노드는 하나의 게이트 라인(GL)에 함께 연결될 수도 있고, 서로 다른 게이트 라인(GL)에 연결될 수도 있다. 여기에서는 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)가 서로 다른 게이트 라인(GL)에 연결된 구조를 예시로 나타낸 것이며, 이 경우에는 서로 다른 게이트 라인(GL)을 통해 전달되는 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 독립적으로 제어할 수 있다.
반면, 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)가 하나의 게이트 라인(GL)에 연결된 경우에는 하나의 게이트 라인(GL)을 통해 전달되는 스캔 신호(SCAN) 또는 센스 신호(SENSE)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 동시에 제어할 수 있으며, 서브픽셀(SP)의 개구율(aperture ratio)이 증가할 수 있다.
한편, 서브픽셀(SP)에 배치된 트랜지스터는 n-타입 트랜지스터뿐만 아니라 p-타입 트랜지스터로 이루어질 수 있는데, 여기에서는 n-타입 트랜지스터로 구성된 경우를 예시로 나타내고 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 전기적으로 연결되며, 한 프레임 동안 데이터 전압(Vdata)을 유지시켜준다.
이러한 스토리지 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DRT)의 유형에 따라 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제 3 노드(N3) 사이에 연결될 수도 있다. 발광 소자(ED)의 애노드 전극은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 발광 소자(ED)의 캐소드(Cathode) 전극으로 기저 전압(EVSS)이 인가될 수 있다.
여기에서, 기저 전압(EVSS)은 그라운드 전압이거나 그라운드 전압보다 높거나 낮은 전압일 수 있다. 또한, 기전 전압(EVSS)은 구동 상태에 따라 가변될 수 있으며, 예를 들어, 디스플레이 구동 시점의 기저 전압(EVSS)과 센싱 구동 시점의 기저 전압(EVSS)이 서로 다르게 설정될 수 있다.
위에서 예를 들어 설명한 서브픽셀(SP)의 구조는 3T(Transistor) 1C (Capacitor) 구조로서, 설명을 위한 예시일 뿐, 1개 이상의 트랜지스터를 더 포함하거나, 경우에 따라서는, 1개 이상의 커패시터를 더 포함할 수도 있다. 또는, 다수의 서브픽셀(SP) 각각이 동일한 구조로 되어 있을 수도 있고, 다수의 서브픽셀(SP) 중 일부는 다른 구조로 되어 있을 수도 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값, 예를 들어, 문턱 전압(threshold voltage)이나 이동도(mobility)를 효과적으로 센싱하기 위해서, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 구간에 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되는 전압에 의해 흐르는 전류를 측정하는 방법을 사용할 수 있는데, 이를 전류 센싱이라고 한다.
즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 구간에 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전압에 의해 흐르는 전류를 측정함으로써, 서브픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값이나 특성값의 변화를 알아낼 수 있다.
이 때, 기준 전압 라인(RVL)은 기준 전압(Vref)을 전달해주는 역할 뿐만 아니라, 서브픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하기 위한 센싱 라인의 역할도 하기 때문에, 기준 전압 라인(RVL)을 센싱 라인이라고 할 수 있다.
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 구동 트랜지스터의 특성값을 센싱하는 예시적인 회로 구조를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 편차를 보상하기 위한 구성들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 또는 특성값의 변화는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압(예: Vdata - Vth)으로 반영될 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압은 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온 상태인 경우, 기준 전압 라인(RVL)의 전압에 대응될 수 있다. 또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압에 의해, 기준 전압 라인(RVL)의 라인 커패시터(Cline)가 충전될 수 있으며, 라인 커패시터(Cline)에 충전된 센싱 전압(Vsen)의해 기준 전압 라인(RVL)은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압에 대응되는 전압을 가질 수 있다.
이러한 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압과 대응되는 기준 전압 라인(RVL)의 전압을 측정하여 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와, 특성값 센싱을 위한 스위치 회로(SAM, SPRE)를 포함할 수 있다.
특성값 센싱 구동을 제어하는 스위치 회로(SAM, SPRE)는 기준 전압 라인(RVL) 및 기준 전압(Vref)이 공급되는 센싱 기준 전압 공급 노드(Npres) 사이의 연결을 제어하는 센싱 기준 스위치(SPRE)와, 기준 전압 라인(RVL) 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 간의 연결을 제어하는 샘플링 스위치(SAM)를 포함할 수 있다. 여기에서, 센싱 기준 스위치(SPRE)는 특성값 센싱 구동을 제어하는 스위치이며, 센싱 기준 스위치(SPRE)에 의해 기준 전압 라인(RVL)으로 공급되는 기준 전압(Vref)은 센싱 기준 전압(VpreS)이 된다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱을 위한 스위치 회로는 디스플레이 구동을 제어하는 디스플레이 기준 스위치(RPRE)를 포함할 수 있다. 디스플레이 기준 스위치(RPRE)는 기준 전압 라인(RVL) 및 기준 전압(Vref)이 공급되는 디스플레이 기준 전압 공급 노드(Nprer) 사이의 연결을 제어할 수 있다. 디스플레이 기준 스위치(RPRE)는 디스플레이 구동에 이용되는 스위치로서, 디스플레이 기준 스위치(RPRE)에 의해 기준 전압 라인(RVL)에 공급되는 기준 전압(Vref)은 디스플레이 기준 전압(VpreR)에 해당한다.
이 때, 센싱 기준 스위치(SPRE)와 디스플레이 기준 스위치(RPRE)는 별도로 구비될 수도 있고, 하나로 통합되어 구현될 수도 있을 것이다. 센싱 기준 전압(VpreS)과 디스플레이 기준 전압(VpreR)은 동일한 전압 값일 수도 있고, 다른 전압 값일 수도 있다.
디스플레이 장치(100)의 타이밍 컨트롤러(140)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 전달되는 데이터를 저장하거나 기준값을 미리 저장하고 있는 메모리(MEM), 및 수신된 데이터와 메모리(MEM)에 저장된 기준값을 비교하여 특성값의 편차를 보상해주는 보상 회로(COMP)를 포함할 수 있다. 이 때, 보상 회로(COMP)에 의해 산출된 보상 값은 메모리(MEM)에 저장될 수 있다.
이에 따라, 타이밍 컨트롤러(140)는 보상 회로(COMP)에서 산출된 보상 값을 이용하여 데이터 구동 회로(130)에 공급할 영상 데이터(DATA)를 보상하고, 보상 영상 데이터(DATA_comp)를 데이터 구동 회로(130)로 출력할 수 있다. 이에 따라, 데이터 구동 회로(130)는 디지털 아날로그 컨버터(DAC)를 통해 보상 영상 데이터(DATA_comp)를 아날로그 신호 형태의 보상 데이터 전압(Vdata_comp)으로 변환하고, 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 출력 버퍼(BUF)를 통해 해당 데이터 라인(DL)으로 출력할 수 있다. 그 결과, 해당 서브픽셀(SP) 내의 구동 트랜지스터(DRT)에 대한 특성값 편차(문턱전압 편차, 또는 이동도 편차)가 보상될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값(문턱 전압 및 이동도)을 센싱하는 구간은 파워 온 신호의 발생 이후 디스플레이 구동이 시작되기 전에 진행될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)에 파워 온 신호가 인가되면, 타이밍 컨트롤러(140)는 디스플레이 패널(110)을 구동하는데 필요한 파라미터들을 로딩한 후에 디스플레이 구동을 진행한다. 이 때, 디스플레이 패널(110)을 구동하는데 필요한 파라미터에는 이전에 디스플레이 패널(110)에서 진행되었던 특성값 센싱 및 보상에 대한 정보 등이 포함될 수 있으며, 이러한 파라미터 로딩 과정에서 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값(문턱 전압 및 이동도)에 대한 센싱이 이루어질 수 있다. 이와 같이, 파워 온 신호 발생 이후에 서브픽셀이 발광하기 전에 특성값 센싱이 이루어지는 프로세스를 온-센싱 프로세스(On-Sensing Process)라고 한다.
또는, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하는 구간이 디스플레이 장치(100)의 파워 오프 신호 발생 이후에 진행될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)에 파워 오프 신호가 발생되면, 타이밍 컨트롤러(140)는 디스플레이 패널(110)에 공급되는 데이터 전압을 차단하고, 일정 시간 동안 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값에 대한 센싱을 수행할 수 있다. 이와 같이, 파워 오프 신호가 발생되어 데이터 전압이 차단됨으로써 서브픽셀의 발광이 종료된 상태에서 특성값 센싱이 이루어지는 프로세스를 오프-센싱 프로세스(Off-Sensing Process)라고 한다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값에 대한 센싱 구간이 디스플레이 구동 중에 실시간으로 진행될 수도 있다. 이러한 센싱 프로세스를 실시간(Real-Time; RT) 센싱 프로세스라고 한다. 실시간 센싱 프로세스의 경우에는, 디스플레이 구동 기간 중에서 블랭크 구간마다 하나 이상의 서브픽셀(SP) 라인에서 하나 이상의 서브픽셀(SP)에 대하여 센싱 프로세스가 진행될 수 있다.
즉, 디스플레이 패널(110)에 영상이 표시되는 디스플레이 구동 기간 중에 1 프레임 내, 또는 n 번째 프레임과 n+1 번째 프레임 사이에는 서브픽셀(SP)에 데이터 전압이 공급되지 않는 블랭크 구간이 존재하며, 이러한 블랭크 구간에, 하나 이상의 서브픽셀(SP)에 대한 이동도 센싱을 진행할 수 있다.
이와 같이, 블랭크 구간에 센싱 프로세스가 수행되는 경우, 센싱 프로세스가 수행되는 서브픽셀(SP) 라인은 랜덤하게 선택될 수 있다. 또한, 블랭크 구간 동안 센싱 프로세스가 진행된 후에, 디스플레이 구동 기간에 센싱 프로세스가 진행된 서브픽셀(SP)에 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 공급해 줄 수 있다. 이에 따라, 블랭크 구간에서의 센싱 프로세스 이후 디스플레이 구동 기간에 센싱 프로세스가 완료된 서브픽셀(SP) 라인에서의 이상 현상이 완화될 수 있다.
한편, 데이터 구동 회로(130)는 래치 회로, 디지털 아날로그 컨버터(DAC), 및 출력 버퍼(BUF) 등을 포함하는 데이터 전압 출력 회로(136)를 포함할 수 있으며, 경우에 따라서는, 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 및 각종 스위치들(SAM, SPRE, RPRE)을 더 포함할 수 있다. 반면, 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 및 각종 스위치들(SAM, SPRE, RPRE)은 데이터 구동 회로(130)의 외부에 위치할 수도 있을 것이다.
또한, 보상 회로(COMP)는 타이밍 컨트롤러(140)의 외부에 존재할 수도 있지만, 타이밍 컨트롤러(140)의 내부에 포함될 수도 있으며, 메모리(MEM)는 타이밍 컨트롤러(140)의 외부에 위치할 수도 있고, 타이밍 컨트롤러(140)의 내부에 레지스터 형태로 구현될 수도 있을 것이다.
도 5는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 트랜지스터의 특성값 중에서 문턱 전압 센싱을 위한 구동 타이밍 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 문턱 전압 센싱 구간(Vth SENSING)은 초기화 구간(INITIAL), 트래킹 구간(TRACKING) 및 샘플링 구간(SAMPLING)을 포함할 수 있다.
초기화 구간(INITIAL)에서 턴-온 레벨의 스캔 신호(SCAN)에 의해 제 1 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 상태가 된다. 이에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)는 문턱 전압 센싱을 위한 센싱 데이터 전압(Vdata_sen)으로 초기화 된다.
또한, 초기화 구간(INITIAL)에서 턴-온 레벨 전압의 센스 신호(SENSE)에 의해, 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온 상태가 되고, 센싱 기준 스위치(SPRE)가 턴-온 된다. 이에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 센싱 기준 전압(VpreS)으로 초기화 된다.
트래킹 구간(TRACKING)은 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)을 트래킹하는 단계이다. 즉, 트래킹 구간(TRACKING)은 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)을 반영하는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압을 트래킹 한다.
트래킹 구간(TRACKING)에서 스위칭 트랜지스터(SWT) 및 센싱 트랜지스터(SENT)는 턴-온 상태를 유지하고, 센싱 기준 스위치(SPRE)가 턴-오프 된다. 이에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 플로팅 상태가 되고, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압이 센싱 기준 전압(VpreS)에서부터 상승하기 시작한다.
이 때, 센싱 트랜지스터(SENT)는 턴-온 상태이기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압 상승은 기준 전압 라인(RVL)의 전압 상승으로 이어진다.
구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압은 상승하다가 포화 상태(Saturation)가 된다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)에서 포화된 전압은 문턱 전압에 대한 센싱 데이터 전압(Vdata_sen)과 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)의 차이(Vdata_sen - Vth)에 해당하게 된다.
따라서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압이 포화되었을 때, 기준 전압 라인(RVL)의 전압은 문턱 전압에 대한 센싱 데이터 전압(Vdata_sen)과 구동 트랜지스터(DRT) 문턱 전압의 차이(Vdata_sen - Vth)에 대응된다.
구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압이 포화 상태(Saturation)가 되면, 샘플링 스위치(SAM)가 턴-온 되어, 샘플링 구간(SAMPLING)이 진행된다.
샘플링 구간(SAMPLING)에서 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 샘플링 스위치(SAM)에 의해 연결된 기준 전압 라인(RVL)의 센싱 전압(Vsen)을 검출하고, 센싱 전압(Vsen)을 디지털 값에 해당하는 센싱 데이터로 변환할 수 있다. 여기서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 의해 전달된 센싱 전압(Vsen)은 "Vdata_sen - Vth"에 해당한다.
보상 회로(COMP)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 출력된 센싱 데이터를 토대로 해당 서브픽셀(SP)에 위치하는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압을 파악할 수 있고, 이에 따라 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압을 보상해 수 있다.
즉, 보상 회로(COMP)는 문턱 전압 센싱 동작을 통해 측정된 센싱 데이터(Vdata_sen - Vth 에 대응되는 디지털 데이터)와, 문턱 전압에 대한 센싱 데이터(Vdata_sen 에 대응되는 디지털 데이터)로부터 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)을 파악할 수 있다.
보상 회로(COMP)는 해당 구동 트랜지스터(DRT)에 대하여 파악된 문턱 전압(Vth)을 기준 문턱 전압 또는 다른 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압과 비교하여, 구동 트랜지스터(DRT) 사이의 문턱 전압 편차를 보상해줄 수 있다. 여기에서, 문턱 전압의 편차 보상은 데이터 전압(Vdata)을 보상 데이터 전압(Vdata_comp)으로 변경하는 처리, 즉 데이터 전압(Vdata)에 보상 게인(G)을 곱하는 처리를 의미할 수 있다. (예를 들어, Vdata_comp = G * Vdata)
따라서, 문턱 전압의 편차가 증가하는 경우에는 데이터 전압(Vdata)에 곱해지는 보상 게인(G)이 증가하게 될 것이다.
도 6은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 트랜지스터의 특성값 중에서 이동도 센싱을 위한 구동 타이밍 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱 구간(u SENSING)은 문턱 전압 센싱 동작과 마찬가지로 초기화 구간(INITIAL), 트래킹 구간(TRACKING), 및 샘플링 구간(SAMPLING)을 포함할 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 일반적으로 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 개별적으로 턴-온 또는 턴-오프시킴으로써 센싱하기 때문에, 2개의 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)를 각각 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)에 개별적으로 인가하는 구조로 센싱 동작이 이루어질 수 있다.
초기화 구간(INITIAL)에서는 턴-온 레벨의 스캔 신호(SCAN)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 상태가 되며, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)는 이동도 센싱을 위한 센싱 데이터 전압(Vdata_sen)으로 초기화 된다.
또한, 턴-온 레벨의 센스 신호(SENSE)에 의해, 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온 상태가 되고, 센싱 기준 스위치(SPRE)가 턴-온 된다. 이 상태에서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 센싱 기준 전압(VpreS)으로 초기화 된다.
트래킹 구간(TRACKING)은 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 트래킹하는 단계이다. 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 구동 트랜지스터(DRT)의 전류 구동 능력을 나타낼 수 있는데, 트래킹 구간(TRACKING)을 통해 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 산출할 수 있는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압을 트래킹 한다.
트래킹 구간(TRACKING)에서는 턴-오프 레벨의 스캔 신호(SCAN)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-오프 되고, 센싱용 기준 스위치(SPRE)가 턴-오프 레벨로 트래지션한다. 이로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1) 및 제 2 노드(N2)가 모두 플로팅 되어, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1) 및 제 2 노드(N2)의 전압이 모두 상승하게 된다. 특히, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압은 센싱 기준 전압(VpreS)으로 초기화 되어있기 때문에, 센싱 기준 전압(VpreS)에서부터 상승하기 시작한다. 이 때, 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온 상태이기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압 상승은 기준 전압 라인(RVL)의 전압 상승으로 이어진다.
샘플링 구간(SAMPLING)에서는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압이 상승하기 시작한 시점으로부터 미리 정해져 있는 일정 시간(Δt)이 경과한 시점에, 샘플링 스위치(SAM)가 턴-온 된다. 이 때, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 샘플링 스위치(SAM)에 의해 연결된 기준 전압 라인(RVL)의 센싱 전압(Vsen)을 검출하고, 센싱 전압(Vsen)을 디지털 신호 형태의 센싱 데이터로 변환할 수 있다. 여기에서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 인가되는 센싱 전압(Vsen)은 센싱 기준 전압(VpreS)에서 일정 전압(ΔV)만큼 상승된 레벨(VpreS + ΔV)에 해당할 것이다.
보상 회로(COMP)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 출력된 센싱 데이터를 토대로 해당 서브픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 파악하고, 이를 이용하여 구동 트랜지스터(DRT)의 편차를 보상해 줄 수 있다. 보상 회로(COMP)는 이동도 센싱 동작을 통해 측정된 센싱 데이터(VpreS + ΔV), 이미 알고 있는 센싱 기준 전압(VpreS), 및 경과 시간(Δt)으로부터 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 파악할 수 있다.
즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 트래킹 구간(TRACKING)에서 기준 전압 라인(RVL)의 단위 시간 당 전압 변동량(ΔV/Δt), 다시 말해서, 기준 전압 라인(RVL)의 전압 파형에서 기울기(Slope)와 비례하게 된다. 이 때, 구동 트랜지스터(DRT)에 대한 이동도 편차의 보상은 데이터 전압(Vdata)을 변경하는 처리, 즉, 데이터 전압(Vdata)에 보상 게인(G)을 곱하는 연산처리를 의미할 수 있다. 예를 들어, 보상 데이터 전압(Vdata_comp)은 보상 게인(G)을 데이터 전압(Vdata)에 곱한 값(Vdata_comp = G * Vdata)으로 결정될 수 있다.
한편, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압 센싱 동작의 경우, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압을 포화하는데 많은 시간이 걸릴 수 있기 때문에, 다소 긴 시간 동안 진행될 수 있는 오프-센싱 프로세스로 진행될 수 있다. 반면, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱 동작은 문턱 전압 센싱 동작에 비해 상대적으로 짧은 시간이 요구될 수 있기 때문에, 짧은 시간 동안 진행되는 온-센싱 프로세스 또는 실시간 센싱 프로세스로 진행될 수 있다.
한편, 본 개시의 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)에 대한 특성값 센싱 동작을 진행한 이후, 구동 트랜지스터(DRT)를 리셋하기 위하여 회복 전압을 블랭크 구간 내에 인가할 수 있다.
도 7은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에 있어서, 구동 트랜지스터의 이동도 센싱 구간 이후에 회복 구간이 더 포함되는 경우에 대한 신호 타이밍 다이어그램을 예시로 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값, 특히 이동도 센싱 구간(u SENSING)이 진행된 이후에 회복 구간(RECOVERY)을 더 포함할 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)의 이동도는 일반적으로 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 개별적으로 턴-온 또는 턴-오프시킴으로써 센싱하기 때문에, 2개의 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)를 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)에 개별적으로 인가하는 구조로 센싱 동작이 이루어질 수 있다.
초기화 구간(INITIAL), 트래킹 구간(TRACKING), 및 샘플링 구간(SAMPLING)은 위에서 설명하였으므로 생략하기로 한다.
샘플링 구간(SAMPLING)을 통해 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압에 대한 센싱이 이루어지면, 회복 구간(RECOVERY)이 진행될 수 있다. 회복 구간(RECOVERY)은 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값에 대한 이동도 센싱 구간(u SENSING)이 완료된 후, 디스플레이 구동을 시작하기 이전의 일정 기간에 이루어질 수 있다. 즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 동작 이후에, 디스플레이 구동을 위해 인가된 전압을 리셋하기 위하여 회복 전압(REC)을 인가하는 기간으로 볼 수 있다. 회복 전압(REC)은 디스플레이 기준 스위치(RPRE)가 턴-온된 상태에서 기준 전압 라인(RVL)을 통해 인가될 수 있다.
한편, 본 개시의 디스플레이 장치(100)는 외부의 호스트 시스템으로부터 입력되는 영상 데이터(DATA)의 종류에 따라, 하나의 고정된 주파수로 동작하는 디폴트 모드(Default Mode)와 복수의 주파수로 가변되는 가변 리프레시 레이트 모드(VRR Mode)로 동작할 수 있다.
도 8은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 영상 데이터의 종류에 따라 디폴트 모드 및 가변 리프레시 레이트 모드가 전환되는 개념을 예시로 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 TV 영상과 같은 일반적인 영상 데이터를 고정된 하나의 주파수로 표시하는 디폴트 모드(Default Mode)와, 게임 영상이나 영화와 같은 특수 영상 데이터를 선택된 기능에 따라 복수의 주파수로 가변할 수 있는 가변 리프레시 레이트 모드(VRR Mode)로 구분할 수 있다.
다만, 디폴트 모드로 동작하는 영상 데이터와 가변 리프레시 레이트 모드로 동작하는 영상 데이터는 다양하게 변경될 수 있으며, 여기에서 언급하는 영상 데이터는 일부 예시에 해당한다. 또한, 영상 데이터를 표시하는 주파수의 가변 여부에 따라 구분되는 동작 모드는 디폴트 모드와 가변 리프레시 레이트 모드 이외에 다양한 용어로 표현될 수 있을 것이다.
예를 들어, TV 영상은 120 Hz의 고정된 구동 주파수로 구동되는 디폴트 모드로 동작하고, 게임 영상이나 영화와 같은 특수 영상은 제 1 주파수(예를 들어, A 주파수)로 동작하다가 조작에 따라 제 2 주파수(예를 들어, B 주파수) 또는 제 3 주파수(예를 들어, C 주파수)로 동작이 가변될 수 있을 것이다.
요컨대, 디폴트 모드와 가변 리프레시 레이트 모드는 각각 영상 데이터(DATA)를 디스플레이 패널(110)에 표시하기 위한 구동 주파수의 고정 또는 가변 여부에 따라 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드로 볼 수 있을 것이다.
외부의 호스트 시스템에서 TV 영상을 디스플레이 장치(100)로 전송하는 경우에는 고정된 디폴트 주파수를 통해 영상 데이터(DATA)를 공급하는 디폴트 모드로 동작하게 될 것이다. 디폴트 모드에서 고정된 디폴트 주파수로 영상 데이터(DATA)를 공급하는 상태에서, 게임 영상이나 영화와 같은 특수 영상에 대한 공급이 이루어지는 경우에, 호스트 시스템은 가변 리프레시 레이트 모드로 진입하고 선택된 기능에 따라 제 1 주파수(A 주파수), 제 2 주파수(B 주파수) 또는 제 3 주파수(C 주파수) 중에서 구동 주파수를 변경하면서 영상 데이터(DATA)를 공급하게 될 것이다.
반대로, 가변 리프레시 레이트 모드로 동작하는 과정에 TV 영상이 다시 공급되는 경우에는 디폴트 모드로 변경되어 고정된 디폴트 주파수로 영상 데이터(DATA)를 공급하게 될 것이다.
이와 같이, 본 발명의 디스플레이 장치(100)는 호스트 시스템에서 공급되는 영상 데이터(DATA)의 유형에 따라 고정된 디폴트 주파수로 동작하는 디폴트 모드와 복수의 주파수로 가변되는 가변 리프레시 레이트 모드로 구분할 수 있을 것이다.
한편, 본 개시의 디스플레이 장치(100)는 디폴트 모드에서 가변 리프레시 레이트 모드로 변경되거나 가변 리프레시 레이트 모드에서 디폴트 모드로 변경되는 과정에서, 변경되기 이전의 모드와 변경된 이후의 모드를 구분할 수 있도록 일정한 기간 동안 특정 휘도의 영상 데이터를 디스플레이 패널(110)에 공급할 수 있다.
예를 들어, 디폴트 모드에서 가변 리프레시 레이트 모드로 변경되는 경우에, 일정 기간 동안 A 휘도의 영상 데이터를 디스플레이 패널(110)에 인가할 수 있다. 또는, 가변 리프레시 레이트 모드에서 디폴트 모드로 변경되는 경우에, 일정 기간 동안 B 휘도의 영상 데이터를 디스플레이 패널(110)에 인가할 수 있다.
따라서, 디폴트 모드와 가변 리프레시 레이트 모드 사이의 변경 여부는 데이터 구동 회로(130)에서 디스플레이 패널(110)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 휘도를 검출하거나 휘도 검출 카메라 등을 통해서 검출되는 휘도를 통해서 판단할 수 있을 것이다.
또한, 가변 리프레시 레이트 모드 내에서 구동 주파수가 제 1 주파수에서 제 2 주파수로 변경되는 경우에는, 1프레임 기간 동안 수평 동기 신호의 개수를 카운팅함으로써 변경 주파수의 범위를 판단할 수 있을 것이다.
도 9는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 주파수에 따라 수직 블랭크 구간이 변경되는 가변 리프레시 레이트 모드에서의 신호 파형을 예시로 나타낸 도면이다.
여기에서는 호스트 시스템으로부터 디스플레이 장치(100)에 공급되는 데이터 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 및 인에이블 신호(DE) 를 기준으로 나타내고 있다.
여기에서, 1 프레임은 디스플레이 패널(110)의 전체 구간에 대하여 한 번씩 영상이 출력되는 시간 간격을 나타낼 수 있으며, 구체적으로, 1 프레임은 영상이 출력되는 디스플레이 구동 기간(DP)과 영상이 출력되지 않는 수직 블랭크 구간(Vblank)을 포함한다. 또한, 디스플레이 구동 기간(DP) 내에는 수평 블랭크 구간이 포함될 수도 있으며 수평 블랭크 구간은 수평 동기 신호(Hsync)에 의해 결정될 수 있다.
수직 블랭크 구간(Vblank)에 영상이 출력되지 않는다는 것은 데이터 인에이블 신호(DE)가 로우 레벨을 유지함으로써, 수직 블랭크 구간(Vblank)에 영상을 구현하기 위한 데이터 전압(Vdata)이 데이터 라인(DL)으로 전달되지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 즉, 1 프레임은 시간 개념을 의미할 수 있다.
제 1 프레임(1st Frame), 제 2 프레임(2nd Frame) 및 제 3 프레임(3rd Frame)은 1 프레임 기간들의 순서를 의미한다. 즉, 제 1 프레임(1st Frame) 이후에 제 2 프레임(2nd Frame)이 시작되고, 제 2 프레임(2nd Frame) 이후에 제 3 프레임(3rd Frame)이 시작된다. 제 1 프레임(1st Frame) 내지 제 3 프레임(3rd Frame) 각각은 1 프레임 기간 동안 지속된다.
여기에서, 제 1 프레임(1st Frame) 내지 제 3 프레임(3rd Frame) 각각의 1 프레임 기간은 서로 다를 수 있다. 특히, 제 1 프레임(1st Frame) 내지 제 3 프레임(3rd Frame)에서, 디스플레이 구동 기간(DP1, DP2, DP3)은 동일하지만, 수직 블랭크 구간(Vblank1, Vblank2, Vblank3)들은 서로 다르게 설정될 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 제 1 프레임(1st Frame)의 제 1 디스플레이 구동 기간(DP1), 제 2 프레임(2nd Frame)의 제 2 디스플레이 구동 기간(DP2) 및 제 3 프레임(3rd Frame)의 제 3 디스플레이 구동 기간(DP3)은 동일하다.
반면, 제 1 프레임(1st Frame)의 제 1 수직 블랭크 구간(Vblank1), 제 2 프레임(2nd Frame)의 제 2 수직 블랭크 구간(Vblank2) 및 제 3 프레임(3rd Frame)의 제 3 수직 블랭크 구간(Vblank3)은 서로 다르게 설정될 수 있다.
1 프레임 기간은 수직 동기 신호(Vsync)의 폴링 시점부터 다음 수직 동기 신호(Vsync)의 폴링 시점 사이의 기간으로 정해질 수 있으며, 1 프레임 기간은 프레임 마다 다르게 설정될 수 있다.
디스플레이 구동 기간(DP)은 다수의 수평 기간으로 이루어질 수 있으며, 1 수평 기간은 영상 데이터(DATA)가 인가되는 데이터 인에이블 신호(DE)의 하이 레벨 구간과 영상 데이터(DATA)가 인가되지 않는 수평 블랭크 구간(데이터 인에이블 신호(DE)의 로우 레벨 구간)을 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이 구동 기간(DP)은 디스플레이 패널(110)을 구성하는 게이트 라인(GL)의 수에 대응되도록 1 수평 기간을 다수 포함하며, 디스플레이 구동 기간(DP)과 수직 블랭크 구간(Vblank)을 포함하여 1 프레임(1 Frame)을 구성할 수 있다.
예를 들어, 디폴트 모드에 설정된 디폴트 주파수가 120 Hz인 경우에는 1 프레임의 영상 데이터(DATA)가 1초 동안 120번 반복해서 공급되고, 1 프레임은 8.3ms의 시간 간격을 가질 수 있다.
이 때, 디스플레이 패널(110)이 2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 경우, 세로 방향으로 2,160 개의 게이트 라인(GL)이 배치될 수 있으므로 1 프레임 내에서 2,160개의 게이트 라인(GL)이 턴-온되는 시간에 대응되도록 디스플레이 구동 기간(DP)에 2,160개의 펄스가 포함된 데이터 인에이블 신호(DE)가 인가될 수 있다.
한편, 디스플레이 구동 기간(DP)에는 데이터 인에이블 신호(DE)가 펄스 형태로 인가되지만, 수직 블랭크 구간(Vblank)에는 데이터 인에이블 신호(DE)가 로우 레벨을 유지한다.
반면, 수평 동기 신호(Hsync)는 디스플레이 구동 기간(DP)뿐만 아니라 수직 블랭크 구간(Vblank)에도 펄스 형태로 인가될 수 있다. 가변 리프레시 레이트 모드(VRR)에서 구동 주파수에 따라 수직 블랭크 구간(Vblank)의 시간 간격이 변하는 경우에는 1 프레임 내에 포함되는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스 개수도 변하게 된다. 따라서, 1 프레임 내에 포함되는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스 개수를 검출함으로써 구동 주파수를 확인할 수 있을 것이다. 예를 들어, 수직 동기 신호(Vsync)의 폴링 시점부터 다음 폴링 시점 사이에 포함되는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스 개수를 검출함으로써 구동 주파수를 확인할 수 있다.
이와 같이, 동작 모드 또는 구동 주파수가 변경되면 수직 블랭크 구간(Vblank)의 길이가 변경되기 때문에, 특성값 센싱 구간 이후에 인가되는 회복 전압(REC)에 의한 충전 시간이 구동 주파수마다 달라지게 된다. 그 결과, 동작 모드 또는 구동 주파수가 변경되는 시점에 휘도 편차에 의한 영상 오류가 발생하게 된다.
도 10은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 주파수의 변경에 따라 디스플레이 패널에 적용되는 회복 전압을 예시로 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 수직 블랭크 구간(Vblank)에 서브픽셀(SP)을 선택해서 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 중에서 이동도를 센싱해서 보상하고, 회복 전압(REC)을 인가할 수 있다.
여기에서, 회복 전압(REC)이 인가되는 회복 구간(RECOVERY)은 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱 구간(u SENSING)이 완료된 후, 디스플레이 구동을 시작하기 이전의 일정 기간에 이루어질 수 있다. 즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱 및 보상 동작 이후에, 디스플레이 구동을 위해 인가된 전압을 리셋하기 위하여 회복 전압(REC)이 인가될 수 있다.
이 때, 디스플레이 장치(100)의 구동 주파수가 변경되는 경우, 수직 블랭크 구간(Vblank)이 달라지기 때문에 이동도 센싱 구간(u SENSING) 이후에 인가되는 회복 전압(REC)에 의한 충전 시간도 달라지게 된다.
예를 들어, 디스플레이 장치(100)가 N 프레임에서 120 Hz의 구동 주파수로 동작하다가 N+1 프레임에서 40 Hz의 구동 주파수로 동작하는 경우, 변경되는 구동 주파수(40 Hz)는 수직 블랭크 구간(Vblank) 사이에 인가되는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스 개수를 카운팅함으로써 확인할 수 있다.
이 때, 구동 주파수가 40 Hz로 변경된 시점에 디스플레이 패널(110)에 인가되는 회복 전압(REC)의 레벨은 이전의 120 Hz 구동 주파수를 기준으로 결정된 값을 가지게 된다. 그 결과, 40 Hz로 구동 주파수가 변경된 N+1 프레임에 대해서 이전의 120 Hz의 구동 주파수에 해당하는 회복 전압(REC1)이 인가되어 충전 시간이 달라지게 되고, 이로 인해 휘도 편차에 의한 영상 오류가 발생할 수 있다.
마찬가지로, 디스플레이 장치(100)가 N+1 프레임에서 40 Hz의 구동 주파수로 동작하다가 N+2 프레임에서 120 Hz의 구동 주파수로 동작하는 경우에는, N+2 프레임에서 디스플레이 패널(110)에 인가되는 회복 전압(REC2)의 레벨이 이전의 40 Hz 구동 주파수를 기준으로 결정된 값을 가지게 되어, N+2 프레임에서 휘도 편차에 의한 영상 오류가 발생할 수 있다.
본 개시의 디스플레이 장치(100)는 구동 주파수의 변동폭에 따라 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값에 대한 보상 모드를 달리함으로써, 특성값 보상 오류를 줄이고 영상 품질을 개선할 수 있다.
도 11은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 구동 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 구동 방법은 제 1 보상 모드로 동작하는 단계(S100), 현재 프레임의 구동 주파수(Freq(N))와 이전 프레임의 구동 주파수(Freq(N-1)) 사이의 주파수 변동폭(Dfreq)을 계산하는 단계(S200), 주파수 변동폭(Dfreq)과 기준값(TH1)을 비교하는 단계(S300), 주파수 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1) 보다 큰 경우에 제 2 보상 모드로 동작하는 단계(S400), 프레임 변경에 따른 프레임 수(Count)를 카운팅하는 단계(S500), 변경된 프레임에서 현재 프레임의 구동 주파수(Freq(N))와 이전 프레임의 구동 주파수(Freq(N-1)) 사이의 주파수 변동폭(Dfreq)을 계산하는 단계(S600), 주파수 변동폭(Dfreq)과 기준값(TH1)을 비교하는 단계(S700), 비교 결과, 주파수 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1) 보다 큰 경우에 프레임 수(Count)를 초기화 하는 단계(S800), 주파수 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1) 이하인 경우에 카운팅된 프레임 수(Count)와 기준 프레임(TH2)을 비교하는 단계(S900), 및 비교 결과 카운팅된 프레임 수(Count)가 기준 프레임(TH2)보다 큰 경우에 제 1 보상 모드로 동작하고, 카운팅된 프레임 수(Count)가 기준 프레임(TH2) 미만인 경우에 제 2 보상 모드로 동작하는 단계를 포함할 수 있다.
여기에서, 제 1 보상 모드는 디스플레이 패널(110)의 전체 영역에 대해서 실시간 센싱 프로세스를 통해 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값(문턱전압 또는 이동도)을 센싱하고, 센싱 전압(Vsen)을 바탕으로 보상 데이터 전압(Vdata_comp)를 인가하는 동작 모드이다.
이에 반해, 제 2 보상 모드는 구동 주파수가 변경되는 시점에 동작되며, 디스플레이 패널(110)의 적어도 일부 영역에 대해서 검출된 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가하는 동작 모드이다.
제 2 보상 모드에서는 디스플레이 패널(110)의 전체 영역을 대상으로 온도값을 검출하고 검출된 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가할 수 있다.
또는, 제 2 보상 모드에서 디스플레이 패널(110)의 제 1 영역에 대해서는 실시간 센싱 프로세스를 통해 측정된 센싱 전압(Vsen)을 바탕으로 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가하고, 제 1 영역 이외의 제 2 영역에 대해서 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가할 수도 있다.
이 때, 디스플레이 패널(110)의 온도값은 디스플레이 패널(110)에 배치된 온도 센서(150)를 통해서 측정하거나, 호스트 시스템으로부터 인가되는 영상 데이터(DATA)의 유형을 분석함으로써 예측할 수도 있을 것이다.
도 12는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 제 1 보상 모드의 동작 상태를 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 13은 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 제 2 보상 모드의 동작 상태를 개념적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 도 12를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110)의 전체 영역을 대상으로, 프레임 사이의 블랭크 구간 동안 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값(문턱전압 또는 이동도)을 순차적으로 센싱하고, 센싱 전압(Vsen)을 바탕으로 해당하는 서브픽셀(SP)에 인가되는 데이터 전압(Vdata)을 보상할 수 있다. 이 경우, 디스플레이 패널(110)의 전체 영역이 실시간 센싱 프로세스가 진행되는 실시간 보상 영역(112)이 될 것이다.
이러한 제 1 보상 모드는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하고 이를 보상하는 실시간 센싱 프로세스에 해당할 수 있다.
이 때, 제 1 보상 모드는 순차적으로 게이트 라인(GL)을 구동하면서 특정 서브픽셀(SP)에 배치된 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값(문턱전압 또는 이동도)을 센싱하고, 센싱 전압(Vsen)을 메모리(MEM)에 저장할 수 있다. 이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하는 서브픽셀(SP)은 색상의 순서에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 1 프레임 내에서 게이트 라인(GL)을 순차작으로 구동하되, 화이트 서브픽셀(W), 레드 서브픽셀(R), 그린 서브픽셀(G), 및 블루 서브픽셀(B)의 순서로 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 라인(GL) 단위로 메모리(MEM)에 저장된 센싱 전압(Vsen)에 보상 게인을 반영하여 보상 영상 데이터(DATA_comp)를 생성하고, 이를 메모리(MEM)에 저장할 수 있다.
따라서, 1 프레임의 기간 동안 디스플레이 패널(110)의 전체 영역을 대상으로 검출된 센싱 전압(Vsen)과, 타이밍 컨트롤러(140)에서 생성된 전체 영역에 대한 보상 영상 데이터(DATA_comp)가 메모리(MEM)에 저장될 수 있다.
1 프레임에 대한 보상 영상 데이터(DATA_comp)이 메모리에 저장되면, 타이밍 컨트롤러(140)는 보상 영상 데이터(DATA_comp)를 데이터 구동 회로(130)에 전달한다. 데이터 구동 회로(130)는 1 프레임에 대한 보상 영상 데이터(DATA_comp)를 보상 데이터 전압(Vdata_comp)으로 변환하여 디스플레이 패널(110)에 인가하게 된다.
이 때, 데이터 구동 회로(130)에서 디스플레이 패널(110)에 인가되는 보상 데이터 전압(Vdata_comp)은 동일 색상을 가지는 서브픽셀(SP) 단위로 공급될 수 있다. 예를 들어, 보상 데이터 전압(Vdata_comp)은 화이트 서브픽셀(W), 레드 서브픽셀(R), 그린 서브픽셀(G), 및 블루 서브픽셀(B) 단위로 공급될 수 있다.
본 개시의 디스플레이 장치(100)는 구동 주파수의 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1) 보다 큰 경우에 디스플레이 패널(110)의 적어도 일부 영역에 대해서 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가하는 제 2 보상 모드를 통해서, 구동 주파수 변동 과정에서 나타나는 영상 오류를 개선할 수 있다.
기준값(TH1)은 디스플레이 장치(100)에서 변동 가능한 전체 구동 주파수를 기준으로 일정한 비율의 범위로 설정될 수 있을 것이다.
예를 들어, 디스플레이 장치(100)의 구동 주파수가 1 Hz 에서 120 Hz 사이에서 변동될 수 있는 경우, 구동 주파수의 변동폭(Dfreq)에 대한 기준값(TH1)은 전체 주파수 범위(120 Hz)의 20% (120 Hz * 0.2 = 24 Hz) 또는 20% 이상의 값으로 설정될 수 있을 것이다.
이 경우, 구동 주파수의 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1)인 24 Hz 를 초과하는 경우에 급격한 주파수 변동이 있는 것으로 판단하여, 제 1 보상 모드를 제 2 보상 모드로 전환할 수 있을 것이다.
도 13을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 제 2 보상 모드에서 디스플레이 패널(110)의 적어도 일부 영역에 대해서 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가할 수 있다.
이 때, 제 2 보상 모드에서 디스플레이 패널(110)의 전체 영역을 대상으로 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가할 수도 있고, 디스플레이 패널(110)의 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가할 수도 있다.
디스플레이 패널(110)의 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가하는 경우, 디스플레이 패널(110)의 제 1 영역에 대해서는 실시간 센싱 프로세스를 통해 측정된 센싱 전압(Vsen)을 바탕으로 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가하고, 제 1 영역 이외의 제 2 영역에 대해서는 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가할 수 있을 것이다.
이 때, 제 1 영역은 제 2 보상 모드에서 구동 주파수가 변경되더라도 휘도 편차가 낮은 영역으로 설정할 수 있다. 따라서, 구동 주파수의 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1)보다 큰 경우에는 제 1 영역에 대해서만 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값(문턱전압 또는 이동도)에 대한 실시간 센싱 프로세스를 통해서 보상을 진행하고, 나머지 제 2 영역에 대해서는 온도값을 바탕으로 보상을 진행할 수 있다.
따라서, 제 2 보상 모드에서 제 1 영역은 실시간 보상 영역(112)이 되고, 제 1 영역을 제외한 제 2 영역은 온도 보상 영역(114)이 될 것이다.
제 2 보상 모드에서 실시간 센싱 프로세스가 진행되는 제 1 영역은 제 1 보상 모드와 마찬가지로, 게이트 라인(GL)을 순차적으로 구동하되 화이트 서브픽셀(W), 레드 서브픽셀(R), 그린 서브픽셀(G), 및 블루 서브픽셀(B)의 순서로 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하고, 1 프레임의 보상 영상 데이터(DATA_comp)가 생성되면 이를 동일 색상을 가지는 서브픽셀(SP) 단위로 공급할 수 있다.
반면, 제 1 영역을 제외한 제2 영역은 실시간 센싱 프로세스를 진행하지 않고, 온도 센서(150) 또는 영상 데이터(DATA)를 바탕으로 결정된 온도값을 바탕으로 보상 게인을 적용할 수 있을 것이다.
따라서, 제 1 영역을 제외한 제 2 영역은 선택된 하나의 보상 게인이 동일하게 적용되고, 보상 게인에 의해서 생성된 보상 데이터 전압(Vdata_comp)이 제 2 영역에 공급될 것이다.
이 때, 구동 주파수가 변경되더라도 휘도 편차가 낮은 제 1 영역은 디스플레이 패널(110)의 상부 영역 및 하부 영역이 될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널(110)이 2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 경우, 세로 방향으로 2,160 개의 게이트 라인(GL)이 배치될 수 있으므로, 상부의 100개 게이트 라인(GL)이 배치된 영역 및 하부의 100개 게이트 라인(GL)이 배치된 제 1 영역을 대상으로 실시간 센싱 프로세스에 의한 보상을 진행하고, 나머지 제 2 영역에 대해서는 온도값에 의한 보상을 진행할 수 있다.
구체적으로, 본 개시의 디스플레이 장치(100)는 제 2 보상 모드에서 전체 게이트 라인의 5% 미만에 속하는 상부 영역과 전체 게이트 라인의 5% 미만에 속하는 하부 영역이 제 1 영역으로서 실시간 센싱 프로세스를 진행하는 실시간 보상 영역(112)이 되고, 나머지 제 2 영역이 온도 보상 영역(114)이 될 수 있다.
이 때, 제 1 영역은 구동 주파수가 변경되는 크기에 따라 달라질 수 있으며, 구동 주파수의 변경 크기가 아주 큰 경우에는 제 2 보상 모드에서 디스플레이 패널(110)의 전체 영역이 온도 보상 영역(114)으로 될 수도 있을 것이다.
여기에서, 디스플레이 패널(110)의 온도는 디스플레이 패널(110)에 배치된 온도 센서(150)를 통해서 측정될 수도 있고, 호스트 시스템으로부터 인가되는 영상 데이터(DATA)의 유형에 따라 디스플레이 패널(110)의 발열 온도를 예측할 수도 있을 것이다.
예를 들어, 디스플레이 패널(110)의 서브픽셀(SP)을 통해 표시되는 계조가 높을수록 발열 온도가 높아질 수 있다. 따라서, 디스플레이 패널(110)을 통해 표시되는 매 프레임의 영상 데이터(DATA)로부터 계조별 히스토그램을 작성하고, 각 계조별 영상 데이터(DATA)의 빈도를 분석함으로써 디스플레이 패널(110)의 발열 온도를 예측할 수 있을 것이다.
또는, 디스플레이 패널(110)은 서브픽셀(SP)의 온-오프 비율에 따라 발열 온도가 결정될 수 있다. 따라서, 호스트 시스템으로부터 전달되는 영상 데이터(DATA)를 바탕으로 디스플레이 패널(110)의 온 픽셀 비율(On Pixel Ratio)을 계산함으로써 디스플레이 패널(110)의 발열 온도를 예측할 수도 있을 것이다.
본 개시의 디스플레이 구동 방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
제 1 보상 모드로 동작하는 단계(S100)는 디스플레이 장치(100)에 전원이 인가되고 나서, 블랭크 구간에 디스플레이 패널(110)의 전체 영역을 대상으로 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값(문턱전압 또는 이동도)을 순차적으로 센싱하고 보상하는 과정이다.
현재 프레임의 구동 주파수(Freq(N))와 이전 프레임의 구동 주파수(Freq(N-1)) 사이의 주파수 변동폭(Dfreq)을 계산하는 단계(S200)는 각 프레임 단위로 디스플레이 장치(100)의 구동 주파수를 비교해서, 구동 주파수의 변동폭(Dfreq)을 검출하는 과정이다.
예를 들어, 이전 프레임의 구동 주파수는 이전 프레임 내에서 디스플레이 패널(110)에 인가되는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스 개수를 카운팅하여 검출할 수 있고, 현재 프레임의 구동 주파수는 현재 프레임 내에서 디스플레이 패널(110)에 인가되는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스 개수를 카운팅하여 검출할 수 있다. 따라서, 주파수 변동폭(Dfreq)은 현재 프레임 동안 인가되는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스 개수와 이전 프레임 동안 인가된 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스 개수의 차이를 통해서 검출할 수 있을 것이다.
주파수 변동폭(Dfreq)과 기준값(TH1)을 비교하는 단계(S300)는 이전 프레임과 현재 프레임의 주파수 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1)을 초과하는지를 확인하는 과정이다.
주파수 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1) 보다 큰 경우에 제 2 보상 모드로 동작하는 단계(S400)는 이전 프레임과 현재 프레임의 주파수 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1)을 초과하는 수준으로 변동되는 경우에, 디스플레이 패널(110)의 적어도 일부 영역에 대해서 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가하는 과정이다.
제 2 보상 모드에서는 디스플레이 패널(110)의 전체 영역을 대상으로 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가할 수도 있고, 디스플레이 패널(110)의 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가할 수도 있다.
이 때 디스플레이 패널(110)의 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가하는 경우에는, 디스플레이 패널(110)의 제 1 영역에 대해서 실시간 센싱 프로세스를 통해 측정된 센싱 전압(Vsen)을 바탕으로 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가하고, 제 1 영역 이외의 제 2 영역에 대해서 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가할 수 있을 것이다.
제 2 보상 모드에서 실시간 센싱 프로세스를 통해 보상을 진행하는 제 1 영역은 주파수 변동에 의한 휘도 편차가 상대적으로 낮은 영역으로서, 디스플레이 패널(110)의 상부 및 하부 영역의 일부에 해당할 수 있다.
이전 프레임과 현재 프레임의 주파수 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1) 이하의 수준으로 변동되는 경우에는 제 1 보상 모드를 계속 유지하게 될 것이다.
프레임 변경에 따른 프레임 수(Count)를 카운팅하는 단계(S500)는 제 2 보상 모드를 유지하는 시간을 결정하기 위해서, 제 2 보상 모드로 진입한 이후의 프레임 변경을 카운팅하는 과정이다.
즉, 이전 프레임과 현재 프레임의 주파수 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1)을 초과함으로써 나타나는 영상 오류는 주파수 변동 시점으로부터 일정한 시간 동안만 나타나기 때문에, 미리 정해진 기준 시간동안 제 2 보상 모드로 동작하고, 기준 시간이 경과한 후에는 다시 제 1 보상 모드로 복귀하는 것이 바람직하다.
다만, 기준 시간 내의 구간에서 주파수 변동폭(Dfreq)이 다시 기준값(TH1) 이상으로 나타나는 경우에는 제 2 보상 모드를 계속 유지할 필요가 있으므로, 프레임 변경을 카운팅하는 과정 동안에도 구동 주파수의 변동폭(Dfreq)을 확인할 필요가 있다.
변경된 프레임에서 현재 프레임의 구동 주파수(Freq(N))와 이전 프레임의 구동 주파수(Freq(N-1)) 사이의 주파수 변동폭(Dfreq)을 계산하는 단계(S600)는 제 2 보상 모드로 진입한 상태에서 프레임 단위로 주파수 변동폭(Dfreq)을 계산하는 과정이다.
주파수 변동폭(Dfreq)과 기준값(TH1)을 비교하는 단계(S700)는 제 2 보상 모드로 진입한 상태에서, 프레임 단위로 주파수 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1)을 초과하는지 확인하는 과정이다.
비교 결과, 주파수 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1) 보다 큰 경우에 프레임 수(Count)를 초기화 하는 단계(S800)는 제 2 보상 모드로 진입한 상태에서, 다시 구동 주파수의 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1)을 초과하는 경우에는 프레임 수(Count)를 0으로 초기화함으로써 제 2 보상 모드의 진입 상태로 설정하는 과정이다.
비교 결과, 주파수 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1) 이하인 경우에는 프레임 수(Count)를 초기화하지 않고, 제 2 보상 모드로 진입한 이후의 프레임 수(Count)를 계속 카운팅하게 될 것이다.
주파수 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1) 이하인 경우에 카운팅된 프레임 수(Count)와 기준 프레임(TH2)을 비교하는 단계(S900)는 제 2 보상 모드로 진입한 이후의 프레임 수(Count)를 기준으로 제 2 보상 모드를 유지하는 기준 시간을 확인하는 과정이다. 여기에서는 제 2 보상 모드를 유지하는 기준 시간을 프레임 단위로 판단하기 위해서, 미리 설정된 기준 프레임(TH2)을 이용하는 경우를 나타내고 있다.
이 때, 제 2 보상 모드를 유지하는 기준 시간은 구동 주파수에 따라 다르게 설정될 수도 있고, 디스플레이 장치(100)에 입력되는 영상 데이터(DATA)의 종류에 따라 다르게 설정될 수도 있을 것이다.
예를 들어, 디스플레이 장치(100)의 구동 주파수가 높은 경우, 또는 입력되는 영상 데이터(DATA)가 동영상인 경우와 같이, 영상 데이터(DATA)가 고속으로 변경되는 경우에는 구동 주파수의 변동에 따른 휘도 편차가 증가할 수 있으므로, 제 2 보상 모드를 유지하는 기준 시간을 높게 설정할 수 있을 것이다.
만약, 구동 주파수가 60 Hz인 경우에 제 2 보상 모드를 유지하는 기준 프레임(TH2)이 7 프레임(TH2 = 7)으로 설정된다면, 구동 주파수가 120 Hz 인 경우에는 제 2 보상 모드를 유지하는 기준 프레임(TH2)이 10 프레임(TH2 = 10)으로 설정될 수도 있을 것이다.
비교 결과 카운팅된 프레임 수(Count)가 기준 프레임(TH2)보다 큰 경우에 제 1 보상 모드로 동작하고, 카운팅된 프레임 수(Count)가 기준 프레임(TH2) 미만인 경우에 제 2 보상 모드로 동작하는 단계는 제 2 보상 모드로 진입하고 나서 기준 프레임(TH2)이 경과하면 제 1 보상 모드로 복귀하고, 기준 프레임(TH2)이 경과하지 않았으면 제 2 보상 모드를 유지하는 과정이다.
도 14는 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 주파수의 변동에 따라 제 1 보상 모드 및 제 2 보상 모드로 동작하는 경우를 예시로 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는 전원이 인가되고 나서 디스플레이 패널(110)의 전체 영역을 대상으로 실시간 센싱 프로세를 통해 보상을 진행하는 제 1 보상 모드로 동작할 수 있다.
제 1 보상 모드에서는 블랭크 구간에 순차적으로 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값(문턱전압 또는 이동도)을 센싱하고, 이에 따라 데이터 전압(Vdata)을 보상하는 실시간 센싱 프로세스가 진행될 것이다.
이 때, 디스플레이 장치(100)는 1 Hz에서 120 Hz의 범위 내에서 구동 주파수가 변동될 수 있으며, 구동 주파수는 호스트 시스템으로부터 인가되는 영상 데이터(DATA)의 종류에 따라 달라질 수 있을 것이다. 이 경우, 구동 주파수의 변동폭(Dfreq)을 판단하는 기준값(TH1)은 전체 주파수 변동 범위(120 Hz)의 20% 에 해당하는 24 Hz로 설정될 수 있을 것이다.
만약, 제 1 지점(P1)에서 구동 주파수의 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1)을 초과하는 경우, 디스플레이 장치(100)는 제 1 보상 모드에서 제 2 보상 모드로 진입할 수 있을 것이다.
제 2 보상 모드에서는 디스플레이 패널(110)의 전체 영역을 대상으로 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가할 수도 있고, 디스플레이 패널(110)의 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가할 수도 있다.
이 때, 디스플레이 패널(110)의 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가하는 경우에는, 디스플레이 패널(110)의 제 1 영역에 대해서 실시간 센싱 프로세스를 통해 측정된 센싱 전압(Vsen)을 바탕으로 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가하고, 제 1 영역 이외의 제 2 영역에 대해서 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가할 수 있을 것이다.
이 경우, 디스플레이 장치(100)는 제 1 지점(P1)에서부터 제 1 영역에 대해서만 실시간 센싱 프로세스를 통해 보상하고, 제 1 영역을 제외한 제 2 영역에 대해서는 온도값을 바탕으로 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가하게 될 것이다.
또한, 디스플레이 장치(100)는 제 1 지점(P1)으로부터 프레임의 변경을 카운팅하면서 제 2 보상 모드로 유지되는 시간을 프레임 단위로 판단할 수 있다.
제 2 보상 모드를 유지하는 기준 시간에 해당하는 기준 프레임(TH2)이 7 프레임(TH2 = 7)으로 설정된 경우, 디스플레이 장치(100)는 제 1 지점(P1)으로부터 프레임 수(Count)를 카운팅하여, 7 프레임 동안 제 2 보상 모드를 유지하게 될 것이다.
만약, 제 1 지점(P1)으로부터 7 프레임 이내의 제 2 지점(P2)에서 구동 주파수의 변동폭(Dfreq)이 다시 기준값(TH1)을 초과하는 경우, 디스플레이 장치(100)는 제 2 보상 모드의 진입으로부터 카운팅된 프레임 수(Count)를 0으로 초기화하고, 다시 기준 프레임(TH2)에 해당하는 7 프레임 동안 제 2 보상 모드를 유지하게 될 것이다.
제 2 지점(P2)으로부터 7 프레임 동안 구동 주파수의 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1) 이하로 유지되는 경우, 디스플레이 장치(100)는 제 2 지점(P2)으로부터 7 프레임이 경과한 제 3 지점(P3)에서 제 1 보상 모드로 복귀하게 된다.
따라서, 디스플레이 장치(100)는 제 3 지점(P3)부터는 디스플레이 패널(110)의 전체 영역을 대상으로 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 순차적으로 센싱하고 보상하는 실시간 센싱 프로세스를 진행하게 된다.
이후, 제 4 지점(P4)에서 구동 주파수의 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1)을 초과하게 되면, 디스플레이 장치(100)는 다시 제 2 보상 모드로 진입하게 되고, 기준 프레임(TH2)에 해당하는 7 프레임 동안 제 2 보상 모드를 유지하게 된다.
따라서, 디스플레이 장치(100)는 제 4 지점(P4)부터 디스플레이 패널(110)의 전체 영역을 대상으로 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가하거나, 디스플레이 패널(110)의 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가할 수도 있을 것이다.
디스플레이 패널(110)의 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 보상 데이터 전압(Vdata_comp)을 인가하는 경우, 제 1 영역에 해당하는 디스플레이 패널(110)의 상부 및 하부 영역에 대해서만 실시간 센싱 프로세스를 통해 보상을 진행하고, 나머지 제 2 영역은 온도 센서(150) 또는 영상 데이터(DATA)의 유형에 따라 결정된 온도값에 따라 보상을 진행하게 될 것이다.
제 4 지점(P4)으로부터 7 프레임 동안 프레임 단위로 주파수의 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1) 이후로 유지되는 경우, 디스플레이 장치(100)는 제 4 지점(P4)으로부터 7 프레임이 경과한 제 5 지점(P5)부터 다시 제 1 보상 모드로 동작하게 된다.
이러한 과정을 통해서, 본 개시의 디스플레이 장치(100)는 구동 주파수의 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1)을 초과하는 시점부터 일정한 시간 동안, 휘도 편차가 상대적으로 적게 나타나는 제 1 영역에 대해서만 실시간 센싱 프로세스를 통한 보상을 진행하고 나머지 제 2 영역에 대해서는 온도 센서(150) 또는 영상 데이터(DATA)로부터 결정된 온도값에 따라 보상을 진행함으로써, 구동 주파수의 변동에 의하여 사용자에게 시인되는 영상 불량을 최소화할 수 있다.
이상에서 설명한 본 개시의 실시예들을 간략하게 설명하면 아래와 같다.
본 개시의 디스플레이 장치(100)는 복수의 게이트 라인(GL), 복수의 데이터 라인(DL), 및 구동 트랜지스터(DRT)를 포함하는 복수의 서브픽셀(SP)이 배치된 디스플레이 패널(110)과, 영상 데이터(DATA)를 데이터 전압(Vdata)으로 변환하여, 상기 복수의 데이터 라인(DL)에 인가하는 데이터 구동 회로(130), 및 상기 데이터 구동 회로(130)를 제어하며, 구동 주파수의 변동폭(Dfreq)이 기준값(TH1)을 초과하는 경우에 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값에 대한 제 1 보상 모드를 제 2 보상 모드로 전환하는 타이밍 컨트롤러(140)를 포함하되, 상기 제 1 보상 모드는 상기 디스플레이 패널(110)의 전체 영역을 대상으로 블랭크 구간에 실시간 센싱 프로세스를 통해 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 보상하고, 상기 제 2 보상 모드는 상기 디스플레이 패널(110)의 적어도 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 보상할 수 있다.
상기 구동 주파수의 변동폭(Dfreq)은 현재 프레임 내에 존재하는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스 개수와 이전 프레임 내에 존재하는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스 개수의 차이로 결정될 수 있다.
상기 기준값(TH1)은 상기 구동 주파수가 변동 가능한 전체 범위의 20% 이상의 값으로 설정될 수 있다.
상기 제 2 보상 모드는 상기 디스플레이 패널(110)의 전체 영역을 대상으로 온도값에 따라 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 보상할 수 있다.
상기 제 2 보상 모드는 상기 디스플레이 패널(110)의 제 1 영역을 대상으로 상기 블랭크 구간에 실시간 센싱 프로세스를 통해 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 보상하고, 상기 제 1 영역을 제외한 제 2 영역을 대상으로 온도값에 따라 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 보상할 수 있다.
상기 제 1 영역은 상기 디스플레이 패널(110) 내에서 상기 구동 주파수의 변동에 의한 휘도 편차가 적은 영역일 수 있다.
상기 제 1 영역은 상기 디스플레이 패널(110)에 배치된 상기 복수의 게이트 라인(GL) 중 5% 미만의 게이트 라인(GL)이 배치된 상부 영역과 5% 미만의 게이트 라인(GL)이 배치된 하부 영역을 포함할 수 있다.
상기 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값은 이동도이고, 상기 실시간 센싱 프로세스는 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 센싱하는 프로세스일 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(140)는 상기 제 2 보상 모드로 전환된 시점으로부터 기준 시간(TH2)이 경과한 시점에 상기 제 1 보상 모드로 복귀할 수 있다.
상기 기준 시간(TH2)은 프레임 단위로 설정되며, 상기 영상 데이터(DATA)의 변동 속도에 따라 결정될 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(140)는 상기 기준 시간(TH2) 내에 상기 구동 주파수의 변동폭이 기준값(TH1)을 초과하는 경우에, 상기 제 2 보상 모드로 전환된 시점을 초기화할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(140)는 상기 블랭크 구간 내에서 상기 실시간 센싱 프로세스 후에 상기 서브픽셀(SP)을 리셋하기 위한 회복 전압(REC)을 인가할 수 있다.
상기 디스플레이 장치(100)는 상기 디스플레이 패널(110)의 온도를 검출하기 위한 온도 센서(150)를 더 포함하되, 상기 온도값은 상기 온도 센서(150)에 의해 측정된 값일 수 있다.
상기 온도값은 상기 영상 데이터(DATA)의 계조별 히스토그램을 이용하여 결정되는 값일 수 있다.
상기 온도값은 상기 영상 데이터(DATA)에 의한 상기 디스플레이 패널(110)의 온 픽셀 비율을 이용하여 결정된 값일 수 있다.
본 개시의 디스플레이 구동 방법은 복수의 게이트 라인(GL), 복수의 데이터 라인(DL), 및 구동 트랜지스터(DRT)를 포함하는 복수의 서브픽셀(SP)이 배치된 디스플레이 패널(110)과, 영상 데이터(DATA)를 데이터 전압(Vdata)으로 변환하여 상기 복수의 데이터 라인(DL)에 인가하는 데이터 구동 회로(130)를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 디스플레이 패널(110)의 전체 영역을 대상으로 블랭크 구간에 실시간 센싱 프로세스를 통해 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 보상하는 제 1 보상 모드로 동작하는 단계와, 현재 프레임의 구동 주파수와 이전 프레임의 구동 주파수 사이의 주파수 변동폭(Dfreq)을 계산하는 단계와, 상기 주파수 변동폭(Dfreq)과 기준값(TH1)을 비교하는 단계와, 상기 주파수 변동폭(Dfreq)이 상기 기준값(TH1) 보다 큰 경우에 제 2 보상 모드로 동작하는 단계를 포함하되, 상기 제 2 보상 모드는 상기 디스플레이 패널(110)의 적어도 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 보상할 수 있다.
상기 제 2 보상 모드로 동작하는 단계는 프레임 변경에 따른 프레임 수(Count)를 카운팅하는 단계와, 카운팅된 상기 프레임 수(Count)와 기준 프레임(TH2)을 비교하는 단계와, 카운팅된 상기 프레임 수(Count)가 상기 기준 프레임(TH2)보다 큰 경우에 상기 제 1 보상 모드로 동작하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 구동 방법은 상기 기준 프레임(TH2) 내에서, 상기 주파수 변동폭(Dfreq)이 상기 기준값(TH1) 보다 큰 경우에 카운팅된 상기 프레임 수(Count)를 초기화 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 보상 모드는 상기 디스플레이 패널(110)의 제 1 영역을 대상으로 상기 블랭크 구간에 실시간 센싱 프로세스를 통해 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 보상하고, 상기 제 1 영역을 제외한 제 2 영역을 대상으로 온도값에 따라 상기 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 보상할 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다
100: 디스플레이 장치
110: 디스플레이 패널
112: 실시간 보상 영역
114: 온도 보상 영역
120: 게이트 구동 회로
130: 데이터 구동 회로
136: 데이터 전압 출력 회로
140: 타이밍 컨트롤러
150: 온도 센서
160: 메인 파워 관리 회로
170: 세트 보드
180: 파워 관리 회로

Claims (19)

  1. 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인, 및 구동 트랜지스터를 포함하는 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널;
    영상 데이터를 데이터 전압으로 변환하여, 상기 복수의 데이터 라인에 인가하는 데이터 구동 회로; 및
    상기 데이터 구동 회로를 제어하며, 구동 주파수의 변동폭이 기준값을 초과하는 경우에 상기 구동 트랜지스터의 특성값에 대한 제 1 보상 모드를 제 2 보상 모드로 전환하는 타이밍 컨트롤러를 포함하되,
    상기 제 1 보상 모드는 상기 디스플레이 패널의 전체 영역을 대상으로 블랭크 구간에 실시간 센싱 프로세스를 통해 상기 구동 트랜지스터의 특성값을 보상하고,
    상기 제 2 보상 모드는 상기 디스플레이 패널의 적어도 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 상기 구동 트랜지스터의 특성값을 보상하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 주파수의 변동폭은
    현재 프레임 내에 존재하는 수평 동기 신호의 펄스 개수와 이전 프레임 내에 존재하는 수평 동기 신호의 펄스 개수의 차이로 결정되는 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준값은
    상기 구동 주파수가 변동 가능한 전체 범위의 20% 이상의 값으로 설정되는 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 보상 모드는
    상기 디스플레이 패널의 전체 영역을 대상으로 온도값에 따라 상기 구동 트랜지스터의 특성값을 보상하는 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 보상 모드는
    상기 디스플레이 패널의 제 1 영역을 대상으로 상기 블랭크 구간에 실시간 센싱 프로세스를 통해 상기 구동 트랜지스터의 특성값을 보상하고,
    상기 제 1 영역을 제외한 제 2 영역을 대상으로 온도값에 따라 상기 구동 트랜지스터의 특성값을 보상하는 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은
    상기 디스플레이 패널 내에서 상기 구동 주파수의 변동에 의한 휘도 편차가 적은 영역인 디스플레이 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은
    상기 디스플레이 패널에 배치된 상기 복수의 게이트 라인 중 5% 미만의 게이트 라인이 배치된 상부 영역과 5% 미만의 게이트 라인이 배치된 하부 영역을 포함하는 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 특성값은 이동도이고,
    상기 실시간 센싱 프로세스는 상기 구동 트랜지스터의 이동도를 센싱하는 프로세스인 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 제 2 보상 모드로 전환된 시점으로부터 기준 시간이 경과한 시점에 상기 제 1 보상 모드로 복귀하는 디스플레이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준 시간은
    프레임 단위로 설정되며,
    상기 영상 데이터의 변동 속도에 따라 결정되는 디스플레이 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 기준 시간 내에 상기 구동 주파수의 변동폭이 기준값을 초과하는 경우에, 상기 제 2 보상 모드로 전환된 시점을 초기화하는 디스플레이 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 블랭크 구간 내에서 상기 실시간 센싱 프로세스 후에 상기 서브픽셀을 리셋하기 위한 회복 전압을 인가하는 디스플레이 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널의 온도를 검출하기 위한 온도 센서를 더 포함하되,
    상기 온도값은
    상기 온도 센서에 의해 측정된 값인 디스플레이 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도값은
    상기 영상 데이터의 계조별 히스토그램을 이용하여 결정되는 값인 디스플레이 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도값은
    상기 영상 데이터에 의한 상기 디스플레이 패널의 온 픽셀 비율을 이용하여 결정된 값인 디스플레이 장치.
  16. 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인, 및 구동 트랜지스터를 포함하는 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 상기 복수의 데이터 라인에 인가하는 데이터 구동 회로를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 디스플레이 패널의 전체 영역을 대상으로 블랭크 구간에 실시간 센싱 프로세스를 통해 상기 구동 트랜지스터의 특성값을 보상하는 제 1 보상 모드로 동작하는 단계;
    현재 프레임의 구동 주파수와 이전 프레임의 구동 주파수 사이의 주파수 변동폭을 계산하는 단계;
    상기 주파수 변동폭과 기준값을 비교하는 단계; 및
    상기 주파수 변동폭이 상기 기준값 보다 큰 경우에 제 2 보상 모드로 동작하는 단계를 포함하되,
    상기 제 2 보상 모드는 상기 디스플레이 패널의 적어도 일부 영역을 대상으로 온도값에 따라 상기 구동 트랜지스터의 특성값을 보상하는 디스플레이 구동 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 보상 모드로 동작하는 단계는
    프레임 변경에 따른 프레임 수를 카운팅하는 단계;
    카운팅된 상기 프레임 수와 기준 프레임을 비교하는 단계; 및
    카운팅된 상기 프레임 수가 상기 기준 프레임보다 큰 경우에 상기 제 1 보상 모드로 동작하는 단계를 포함하는 디스플레이 구동 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 기준 프레임 내에서, 상기 주파수 변동폭이 상기 기준값 보다 큰 경우에 카운팅된 상기 프레임 수를 초기화 하는 단계를 더 포함하는 디스플레이 구동 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 보상 모드는
    상기 디스플레이 패널의 제 1 영역을 대상으로 상기 블랭크 구간에 실시간 센싱 프로세스를 통해 상기 구동 트랜지스터의 특성값을 보상하고,
    상기 제 1 영역을 제외한 제 2 영역을 대상으로 온도값에 따라 상기 구동 트랜지스터의 특성값을 보상하는 디스플레이 구동 방법.
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