KR20240018019A - 표시 장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 표시장치는 화소를 포함하고, 화소는 발광 소자, 제1 커패시터, 제1 내지 제5 트랜지스터를 포함한다. 제1 트랜지스터는 제1 구동 전압을 수신하는 제1 전압 라인과 상기 발광 소자 사이에 접속되고, 제1 노드의 전위에 따라 동작하고, 제2 트랜지스터는 데이터 라인과 상기 제1 노드 사이에 접속되고, 제1 스캔 신호를 수신한다. 제1 커패시터는 상기 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결되고, 제3 트랜지스터는 상기 제1 트랜지스터와 상기 제1 노드 사이에 접속되고, 제2 스캔 신호를 수신한다. 제4 트랜지스터는 기준 전압을 수신하는 기준 전압 라인과 상기 제1 노드 사이에 접속되고, 제3 스캔 신호를 수신하고, 제5 트랜지스터는 제1 트랜지스터와 상기 제2 노드 사이에 접속되고, 발광 제어 신호를 수신한다.

Description

표시 장치 및 이의 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 상세하게는 균일한 발광 특성을 갖는 표시 장치 및 표시 장치를 구동하는 방법에 관한 것이다.
표시장치 중 발광 표시장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode)를 이용하여 영상을 표시한다. 이러한, 발광 표시장치는 빠른 응답 속도를 가짐과 동시에 낮은 소비 전력으로 구동되는 장점이 있다.
발광 표시 장치는 데이터 라인들 및 스캔 라인에 연결되는 화소들을 구비한다. 화소들은 일반적으로 발광 다이오드와, 발광 다이오드로 흐르는 전류량을 제어하기 위한 회로부를 포함한다. 회로부는 데이터 신호에 대응하여 제1 구동 전압으로부터 발광 다이오드를 경유하여 제2 구동 전압으로 흐르는 전류량을 제어한다. 이때, 발광 다이오드를 통해 흐르는 전류량에 대응하여 소정 휘도의 빛이 생성된다.
본 발명의 목적은 구동 주파수가 가변되더라도 균일한 발광 특성을 갖는 표시 장치 및 표시장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따른 표시 장치는 화소를 포함하는 표시 패널, 및 상기 표시 패널을 구동하는 패널 드라이버를 포함한다.
상기 화소는, 발광 소자, 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제1 커패시터, 제3 트랜지스터, 제4 트랜지스터, 제5 트랜지스터, 제6 트랜지스터 및 제7 트랜지스터를 포함한다. 제1 트랜지스터는 제1 구동 전압을 수신하는 제1 전압 라인과 상기 발광 소자 사이에 접속되고, 제1 노드의 전위에 따라 동작하고, 제2 트랜지스터는 데이터 라인과 상기 제1 노드 사이에 접속되고, 제1 스캔 신호를 수신한다. 제1 커패시터는 상기 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결되고, 제3 트랜지스터는 상기 제1 트랜지스터와 상기 제1 노드 사이에 접속되고, 제2 스캔 신호를 수신한다. 제4 트랜지스터는 기준 전압을 수신하는 기준 전압 라인과 상기 제1 노드 사이에 접속되고, 제3 스캔 신호를 수신하고, 제5 트랜지스터는 제1 트랜지스터와 상기 제2 노드 사이에 접속되고, 발광 제어 신호를 수신한다. 제6 트랜지스터는 상기 제1 전압 라인과 상기 제3 노드 사이에 연결되고, 제4 스캔 신호를 수신하며, 제7 트랜지스터는 상기 제1 노드와 상기 제3 트랜지스터 사이에 접속되고, 제5 스캔 신호를 수신한다.
본 발명의 일 특징에 따른 표시 장치의 구동 방법에서, 복수의 화소를 포함하는 표시 패널은 복수의 프레임 동안 구동한다. 상기 복수의 프레임 중 적어도 하나의 프레임은 쓰기 프레임 및 홀딩 프레임을 포함하고, 상기 표시 패널의 구동 주파수에 따라 상기 적어도 하나의 프레임에 포함되는 상기 홀딩 프레임의 개수가 조정된다.
상기 표시 장치의 구동 방법은, 상기 쓰기 프레임의 비발광 구간 내에서 활성화 레벨을 갖는 스캔 신호를 상기 화소에 인가하는 단계, 상기 쓰기 프레임의 발광 구간 내에서 활성화 레벨을 갖는 발광 제어 신호를 상기 화소에 인가하는 단계, 상기 홀딩 프레임 내에서 상기 스캔 신호는 비활성화시키고, 상기 홀딩 프레임의 발광 구간 내에서 상기 발광 제어 신호를 화소에 인가하는 단계, 상기 복수의 화소 중 선택된 샘플 화소들에 대한 상기 구동 주파수에서의 발광 전류를 측정하는 단계, 측정된 발광 전류와 상기 구동 주파수에 대응하여 기 설정된 타겟 전류와의 편차를 이용하여 영상 데이터를 변조하고, 변조된 영상 데이터에 기초하여 데이터 신호를 생성하는 단계, 및 상기 쓰기 프레임의 상기 비발광 구간 내에서 상기 데이터 신호를 상기 복수의 화소 중 해당 화소에 인가하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 고속 구동 시에도 문턱 전압 편차 또는 문턱 전압 변화를 보상할 수 있는 충분한 보상 기간을 확보할 수 있어, 높은 구동 주파수에서 저계조 영상을 표시할 때 발광 소자로 제공되는 전류 편차를 최소화할 수 있다.
또한, 낮은 구동 주파수에서도 제1 노드의 전위가 안정적으로 유지됨에 따라, 구동 주파수별로 휘도 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 휘도 편차가 플리커로 시인되는 현상을 방지하여 전체적인 표시 품질을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 회로도이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도들이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 제1 구간 동안의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 제2 구간 동안의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 제3 구간 동안의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 제4 구간 및 제6 구간 동안의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 제5 구간 동안의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블럭도이다.
도 11은 도 10에 도시된 데이터 변조기의 동작 과정을 나타낸 순서도이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예들에 따른 구동 주파수별 발광 전류 오차를 나타낸 도면들이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 “상에 있다”, “연결 된다”, 또는 “결합된다”고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. “및/또는”은 연관된 구성요소들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, “아래에”, “하측에”, “상에”, “상측에” 등의 용어는 도면에 도시된 구성요소들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 여기서 명시적으로 정의되지 않는 한 너무 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되어서는 안된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(DD)는 전기적 신호에 따라 활성화되어 영상을 표시하는 장치일 수 있다. 표시 장치(DD)는 스마트 워치, 태블릿, 노트북, 컴퓨터, 스마트 텔레비전 등의 전자 장치에 적용될 수 있다.
표시 장치(DD)는 표시 패널(DP) 및 표시 패널(DP)을 구동하는 패널 드라이버(PDD)를 포함한다. 본 발명의 일 예로, 패널 드라이버(PDD)는 구동 컨트롤러(100), 데이터 구동 회로(200), 스캔 구동 회로(300), 발광 구동 회로(350) 및 전압 발생기(400)를 포함할 수 있다.
구동 컨트롤러(100)는 영상 신호(RGB) 및 제어 신호(CTRL)를 수신한다. 구동 컨트롤러(100)는 데이터 구동 회로(200)와의 인터페이스 사양에 맞도록 영상 신호(RGB)의 데이터 포맷을 변환하여 영상 데이터(DATA)를 생성한다. 구동 컨트롤러(100)는 스캔 제어 신호(SCS), 데이터 제어 신호(DCS) 및 발광 구동 제어 신호(ECS)를 출력한다.
데이터 구동 회로(200)는 구동 컨트롤러(100)로부터 데이터 제어 신호(DCS) 및 영상 데이터(DATA)를 수신한다. 데이터 구동 회로(200)는 영상 데이터(DATA)를 데이터 신호들로 변환하고, 데이터 신호들을 후술하는 복수 개의 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)에 출력한다. 데이터 신호들은 영상 데이터(DATA)의 계조 값에 대응하는 아날로그 전압들이다.
전압 발생기(400)는 표시 패널(DP)의 동작에 필요한 전압들을 발생한다. 본 발명의 일 예로, 전압 발생기(400)는 제1 구동 전압(ELVDD), 제2 구동 전압(ELVSS), 기준 전압(VREF)을 발생한다. 기준 전압(VREF)은 제1 구동 전압(ELVDD)보다 낮은 전압 레벨을 가질 수 있다.
표시 패널(DP)은 초기화 스캔 라인들(SIL1 내지 SILn), 보상 스캔 라인들(SCL0 내지 SCLn), 기입 스캔 라인들(SWL1 내지 SWLn), 발광 제어 라인들(EML1 내지 EMLn), 데이터 라인들(DL1 내지 DLm) 및 화소들(PX)을 포함한다. 표시 패널(DP)에는 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)이 정의된다. 표시 영역(DA)에 초기화 스캔 라인들(SIL1 내지 SILn), 보상 스캔 라인들(SCL0 내지 SCLn), 기입 스캔 라인들(SWL1 내지 SWLn), 발광 제어 라인들(EML1 내지 EMLn), 데이터 라인들(DL1 내지 DLm) 및 화소들(PX)이 배치될 수 있다. 초기화 스캔 라인들(SIL1 내지 SILn), 보상 스캔 라인들(SCL0 내지 SCLn), 기입 스캔 라인들(SWL1 내지 SWLn) 및 발광 제어 라인들(EML1 내지 EMLn)은 제1 방향(DR1)으로 연장되고, 제2 방향(DR2)으로 이격되어 배열된다. 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)은 제2 방향(DR2)으로 연장되고, 제1 방향(DR1)으로 이격되어 배열된다.
스캔 구동 회로(300) 및 발광 구동 회로(350)는 표시 패널(DP)의 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 스캔 구동 회로(300)는 표시 영역(DA)의 일측에 인접하고, 발광 구동 회로(350)는 상기 일측과 반대하는 표시 영역(DA)의 타측에 인접하여 배치된다. 도 1에 도시된 예에서, 스캔 구동 회로(300) 및 발광 구동 회로(350)는 표시 영역(DA)의 양측에 각각 배치되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 스캔 구동 회로(300) 및 발광 구동 회로(350)는 표시 패널(DP)의 일측 및 타측 중 하나에 인접하게 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 스캔 구동 회로(300) 및 발광 구동 회로(350)는 하나의 회로로 통합될 수 있다.
복수의 화소들(PX)은 초기화 스캔 라인들(SIL1 내지 SILn), 보상 스캔 라인들(SCL0 내지 SCLn), 기입 스캔 라인들(SWL1 내지 SWLn), 발광 제어 라인들(EML1 내지 EMLn), 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)에 각각 전기적으로 연결된다. 복수의 화소들(PX) 각각은 4개의 스캔 라인들 및 1개의 발광 제어 라인에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 1 번째 행의 화소들은 더미 보상 스캔 라인(SCL0), 제1 초기화 스캔 라인(SIL1), 제1 보상 스캔 라인(SCL1), 제1 기입 스캔 라인(SWL1), 제1 발광 제어 라인(EML1)에 연결될 수 있다. 또한 2 번째 행의 화소들은 제2 초기화 스캔 라인(SIL2), 제1 및 제2 보상 스캔 라인(SCL1, SCL2), 제2 기입 스캔 라인(SWL2), 및 제2 발광 제어 라인(EML2)에 연결될 수 있다. 그러나, 각 화소(PX)에 연결된 스캔 라인들의 개수 및 발광 제어 라인들의 개수는 이에 한정되지 않으며, 가변될 수 있다.
복수의 화소들(PX) 각각은 발광 소자(ED, 도 2 참조) 및 발광 소자(ED)의 발광을 제어하는 화소 회로부(PXC, 도 2 참조)를 포함한다. 화소 회로부(PXC)는 1개 이상의 트랜지스터 및 1개 이상의 커패시터를 포함할 수 있다. 스캔 구동 회로(300) 및 발광 구동 회로(350)는 화소 회로부(PXC)의 트랜지스터들과 동일한 공정을 통해 표시 패널(DP)의 비표시 영역(NDA)에 직접 형성될 수 있다.
복수의 화소들(PX) 각각은 전압 발생기(400)로부터의 제1 구동 전압(ELVDD), 제2 구동 전압(ELVSS) 및 기준 전압(VREF)을 수신한다.
스캔 구동 회로(300)는 구동 컨트롤러(100)로부터 스캔 제어 신호(SCS)를 수신한다. 스캔 구동 회로(300))는 스캔 제어 신호(SCS)에 응답해서 초기화 스캔 라인들(SIL1 내지 SILn), 보상 스캔 라인들(SCL0 내지 SCLn), 기입 스캔 라인들(SWL1 내지 SWLn)로 초기화 스캔 신호들, 보상 스캔 신호들 및 기입 스캔 신호들을 출력할 수 있다. 발광 구동 회로(350)는 구동 컨트롤러(100)로부터의 발광 구동 신호(ECS)에 응답해서 발광 제어 라인들(EML1 내지 EMLn)로 발광 제어 신호들을 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구동 컨트롤러(100)는 구동 주파수를 결정하고, 결정된 구동 주파수에 따라 데이터 구동 회로(200), 스캔 구동 회로(300) 및 발광 구동 회로(350)의 동작을 제어할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 발광 구동 회로(350)는 스캔 구동 회로(300)보다 높거나 같은 주파수로 동작할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 회로도이다.
도 2에는 도 1에 도시된 복수의 화소들(PX) 중 하나의 화소(PXij)에 대한 등가 회로도를 예시적으로 도시하였다. 도 1에 도시된 복수의 화소들(PX) 각각은 도 2에 도시된 화소(PXij)와 동일한 회로 구성을 가지므로, 나머지 화소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 화소(PXij)는 데이터 라인들(DL1 내지 DLm) 중 i번째 데이터 라인(DLi), 초기화 스캔 라인들(SIL1 내지 SILn) 중 j번째 초기화 스캔 라인(SILj), 보상 스캔 라인들(SCL1 내지 SCLn) 중 j-1번째 보상 스캔 라인(SILj) 및 j번째 보상 스캔 라인(SCLj), 기입 스캔 라인들(SWL1 내지 SWLn) 중 j번째 기입 스캔 라인(SWLj), 발광 제어 라인들(EML1 내지 EMLn) 중 j번째 발광 제어 라인(EMLj)에 접속된다.
화소(PXij)는 화소 회로부(PXC) 및 발광 소자(ED)를 포함한다. 본 발명의 일 예로, 화소 회로부(PXC)는 8개의 트랜지스터 및 2개의 커패시터를 포함할 수 있다. 이하, 8개의 트랜지스터들은 각각 제1 내지 제8 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8)로 지칭하고, 2개의 커패시터들은 제1 및 제2 커패시터들(Cf, Cd)로 지칭한다.
이 실시예에서, 제1 내지 제8 트랜지스터들(T1 내지 T8) 각각은 LTPS(low-temperature polycrystalline silicon) 반도체층을 갖는 P-타입 트랜지스터이다. 대안적으로, 제1 내지 제8 트랜지스터들(T1 내지 T8) 각각은 N-타입 트랜지스터일 수 있다. 또한, 제1 내지 제8 트랜지스터들(T1 내지 T8) 중 적어도 하나가 N-타입 트랜지스터이고 나머지는 P-타입 트랜지스터일 수 있다. 대안적으로, 제1 내지 제8 트랜지스터들(T1 내지 T8) 중 적어도 하나는 산화물 반도체층을 갖는 트랜지스터일 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제8 트랜지스터들(T1 내지 T8) 중 일부가 산화물 반도체 트랜지스터이고, 나머지가 LTPS 트랜지스터일 수 있다.
본 발명에 따른 화소(PXij)의 회로 구성은 도 2에 도시된 회로 구성에 제한되지 않는다. 도 2에 도시된 화소(PXij)는 하나의 예시에 불과하고 화소(PXij)의 회로 구성은 변형되어 실시될 수 있다.
j번째 초기화 스캔 라인(SILj)은 화소(PXij)로 j번째 초기화 스캔 신호를 공급하고, j-1번째 및 j번째 보상 스캔 라인들(SCLj-1, SCLj)는 화소(PXij)로 j-1번째 및 j번째 보상 스캔 신호를 각각 공급한다. j번째 기입 스캔 라인(SILj)은 화소(PXij)로 j번째 기입 스캔 신호를 공급하고, j번째 발광 제어 라인(EMLj)은 화소(PXij)로 j번째 기입 스캔 신호를 공급한다. i번째 데이터 라인(DLi)은 i번째 데이터 신호(Di)를 화소(PXij)로 전달한다. 데이터 신호(Di)는 표시 장치(DD, 도 1 참조)에 입력되는 영상 신호(RGB)에 대응하는 전압 레벨을 가질 수 있다.
화소(PXij)는 제1 전압 라인(VL1), 제2 전압 라인(VL2) 및 기준 전압 라인(VL3)에 연결될 수 있다. 제1 전압 라인(VL1)은 도 1에 도시된 전압 발생기(400)로부터 공급된 제1 구동 전압(ELVDD)을 화소(PXij)로 전달하고, 제2 전압 라인(VL2)은 전압 발생기(400)로부터 공급된 제2 구동 전압(ELVSS)을 화소(PXij)로 전달한다. 기준 전압 라인(VL3)은 전압 발생기(400)로부터 공급된 기준 전압(VREF)을 화소(PXij)로 전달할 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는 제1 구동 전압(ELVDD)을 수신하는 제1 전압 라인(VL1)과 발광 소자(ED) 사이에 연결되고, 제1 노드(NA)의 전위에 따라 동작할 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 제1 전압 라인(VL1)에 연결된 제1 전극, 제5 트랜지스터(T5)를 경유하여 발광 소자(ED)의 애노드(anode)에 연결된 제2 전극 및 제1 노드(NA)에 연결된 게이트 전극을 포함한다. 제1 트랜지스터(T1)는 제1 노드(NA)의 전위에 따라 동작하고, 제1 및 제5 트랜지스터(T1, T5)가 턴-온되는 구간에 제1 전압 라인(VL1)과 발광 소자(ED)의 애노드가 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 제3 노드(NC)와 i번째 데이터 라인(DLi) 사이에 연결되고, 제1 스캔 신호(즉, j번째 기입 스캔 신호(SWLj))를 수신한다. 제2 트랜지스터(T2)는 i번째 데이터 라인(DLi)에 연결된 제1 전극, 제3 노드(NC)에 연결된 제2 전극 및 제1 스캔 신호를 수신하는 게이트 전극을 포함한다. 본 발명의 일 예로, 제2 트랜지스터(T2)는 j번째 기입 스캔 라인(SWLj)에 연결되어 j번째 스캔 신호(SWCj)를 제1 스캔 신호로써 수신할 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)는 제1 스캔 신호에 응답하여 턴-온되어, i번째 데이터 라인(DLi)을 통해 공급된 데이터 신호(Di)를 제3 노드(NC)로 출력한다. 본 발명의 일 예로, 데이터 신호(Di)는 계조 정보를 포함하는 데이터 전압일 수 있다.
제1 커패시터(Cf)는 제1 노드(NA)와 제2 노드(NB) 사이에 접속된다. 즉, 제1 커패시터(Cf)의 제1 전극은 제1 노드(NA)에 연결되고, 제1 커패시터(Cf)의 제2 전극은 제2 노드(NB)에 연결된다. 제2 노드(NB)는 제5 트랜지스터(T5)와 발광 소자(ED)의 애노드가 접속된 노드일 수 있다. 제2 커패시터(Cd)는 제1 노드(NA)와 제3 노드(NC) 사이에 접속된다. 즉, 제2 커패시터(Cd)의 제1 전극은 제3 노드(NC)에 연결되고, 제2 커패시터(Cd)의 제2 전극은 제1 노드(NA)에 연결된다.
제3 트랜지스터(T3)는 제1 노드(NA)와 제1 트랜지스터(T1) 사이에 연결되고, 제2 스캔 신호(즉, j번째 보상 스캔 신호(SCj))를 수신한다. 제3 트랜지스터(T3)는 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극에 연결된 제1 전극, 제7 트랜지스터(T7)를 경유하여 제1 노드(NA)에 연결된 제2 전극 및 제2 스캔 신호를 수신하는 게이트 전극을 포함한다. 본 발명의 일 예로, 제3 트랜지스터(T3)는 j번째 보상 스캔 라인(SCLj)에 연결되어 j번째 보상 스캔 신호(SCj)를 제2 스캔 신호로써 수신할 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)는 j번째 보상 스캔 신호(SCj)에 응답하여 턴-온된다. 제3 및 제7 트랜지스터(T3, T7)가 턴-온되는 구간에서 제1 노드(NA)는 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 트랜지스터(T1)는 턴-온된 제3 및 제7 트랜지스터(T3, T7)에 의해 다이오드 형태로 연결될 수 있다.
제4 트랜지스터(T4)는 기준 전압(VREF)을 수신하는 기준 전압 라인(VL3)과 제1 노드(NA) 사이에 연결되고, 제3 스캔 신호를 수신한다. 제4 트랜지스터(T4)는 기준 전압 라인(VL3)에 연결된 제1 전극, 제1 노드(NA)에 연결된 제2 전극 및 제3 스캔 신호를 수신하는 게이트 전극을 포함한다. 본 발명의 일 예로, 제4 트랜지스터(T4)는 j번째 초기화 스캔 라인(SILj)에 연결되어 j번째 초기화 스캔 신호(SIj)를 제3 스캔 신호로써 수신할 수 있다. 제4 트랜지스터(T4)는 j번째 초기화 스캔 신호(SIj)에 응답하여 제1 노드(NA)와 기준 전압 라인(VL3)을 전기적으로 연결한다.
제5 트랜지스터(T5)는 제1 트랜지스터(T1)와 제2 노드(NB) 사이에 연결되고, 발광 제어 신호를 수신한다. 제5 트랜지스터(T5)는 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극에 연결된 제1 전극, 제2 노드(NB)에 연결된 제2 전극 및 발광 제어 신호를 수신하는 게이트 전극을 포함한다. 본 발명의 일 예로, 제5 트랜지스터(T5)는 j번째 발광 제어 라인(EMLj)에 연결되어 j번째 발광 제어 신호(EMj)를 발광 제어 신호로써 수신할 수 있다. 제5 트랜지스터(T5)는 j번째 발광 제어 신호(EMj)에 응답하여 제1 트랜지스터(T1)와 발광 소자(ED)를 전기적으로 연결한다.
제6 트랜지스터(T6)는 제1 전압 라인(VL1)과 제3 노드(NC) 사이에 연결되고, 제4 스캔 신호를 수신한다. 제6 트랜지스터(T6)는 제1 전압 라인(VL1)과 연결된 제1 전극, 제3 노드(NC)에 연결된 제2 전극, 및 제4 스캔 신호를 수신하는 게이트 전극을 포함한다. 제6 트랜지스터(T6)는 j-1번째 보상 스캔 라인(SCLj-1)에 연결되어 j-1번째 보상 스캔 신호(SCj-1)를 제4 스캔 신호로써 수신할 수 있다. 제6 트랜지스터(T6)는 j-1번째 보상 스캔 신호(SCj-1)에 응답하여 제3 노드(NC)와 제1 전압 라인(VL1)을 전기적으로 연결한다.
제7 트랜지스터(T7)는 제1 노드(NA)와 제3 트랜지스터(T3) 사이에 연결되고, 제5 스캔 신호를 수신한다. 제7 트랜지스터(T7)는 제3 트랜지스터(T3)의 제2 전극에 연결된 제1 전극, 제1 노드(NA)에 연결된 제2 전극 및 제5 스캔 신호를 수신하는 게이트 전극을 포함한다. 본 발명의 일 예로, 제7 트랜지스터(T7)는 j-1번째 보상 스캔 라인(SCLj-1)에 연결되어 j-1번째 보상 스캔 신호(SCj-1)를 제5 스캔 신호로써 수신할 수 있다. 제7 트랜지스터(T7)는 j-1번째 보상 스캔 신호(SCj-1)에 응답하여 턴-온될 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 제3 및 제7 트랜지스터(T3, T7)가 동시에 턴-온되는 구간동안 다이오드 형태로 연결될 수 있다.
발광 소자(ED)는 제2 구동 전압(ELVSS)을 수신하는 제2 전압 라인(VL2)과 제2 노드(NB) 사이에 연결된다. 발광 소자(ED)의 애노드는 제2 노드(NB)에 연결되고, 발광 소자(ED)의 캐소드(cathode)는 제2 전압 라인(VL2)에 연결된다.
제8 트랜지스터(T8)는 제2 노드(NB)와 제2 전압 라인(VL2) 사이에 접속되고, 제6 스캔 신호를 수신할 수 있다. 제8 트랜지스터(T8)는 제2 전압 라인(VL2)에 연결된 제1 전극 및 제2 노드(NB)에 연결된 제2 전극 및 제6 스캔 신호를 수신하는 게이트 전극을 포함한다. 본 발명의 일 예로, 제8 트랜지스터(T8)는 j번째 보상 스캔 라인(SCLj)에 연결되어 j번째 보상 스캔 신호(SCj)를 제6 스캔 신호로써 수신할 수 있다. 제8 트랜지스터(T8)는 j번째 보상 스캔 신호(SCj)에 응답하여 제2 노드(NB)에 제2 구동 전압(ELVSS)을 인가할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 제1 구동 주파수로 동작하는 경우를 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 제2 구동 주파수로 동작하는 경우를 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 제3 구동 주파수로 동작하는 경우를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 1 내지 도 3a를 참조하면, 표시 장치(DD)의 구동 주파수는 다양하게 가변될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제1 구동 주파수는 표시 장치(DD)가 동작할 수 있는 가장 높은 구동 주파수일 수 있다. 예를 들어, 제1 구동 주파수는 240Hz일 수 있다. 제1 구동 주파수는 기준 주파수 또는 최대 주파수로 지칭될 수 있다.
표시 장치(DD)가 제1 구동 주파수로 동작하면, 스캔 구동 회로(300)는 복수의 프레임(F11, F12, F13, F14) 각각에서 스캔 신호들(예를 들어, 보상 스캔 신호들(SC0 내지 SCn))을 순차적으로 로우 레벨로 활성화시킬 수 있다. 도 3a 내지 도 3c에서는 설명의 편의를 위하여 보상 스캔 신호들(SC0 내지 SCn)만을 도시하였으나, 초기화 스캔 신호들(SI1 내지 SIn) 및 기입 스캔 신호들(SW1 내지 SWn)도 구동 주파수에 따라 유사한 형태로 활성화될 수 있다.
제1 구동 주파수가 최대 주파수인 경우, 각 프레임(F11, F12, F13, F14)은 쓰기 프레임(WP)만을 포함할 수 있다. 이 경우, 쓰기 프레임(WP)의 지속 시간은 각 프레임(F11, F12, F13, F14)의 지속 시간과 동일할 수 있다.
도 1 내지 도 3b를 참조하면, 표시 장치(DD)는 제1 구동 주파수보다 낮은 제2 구동 주파수로 동작할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제2 구동 주파수는 120Hz인 것을 일 예로 설명하나, 제2 구동 주파수는 이에 한정되지 않는다. 표시 장치(DD)의 구동 주파수는 다양하게 변경될 수 있다. 일 실시예에서, 표시 장치(DD)의 구동 주파수는 영상 신호(RGB)의 성격(예를 들어, 동영상 또는 정지영상 등)에 따라 결정될 수 있다.
표시 장치(DD)가 제1 구동 주파수보다 낮은 제2 구동 주파수로 동작하면, 프레임들(F21, F22) 각각의 지속 시간은 도 3a에 도시된 프레임들(F11, F12, F13, F14) 각각의 지속 시간보다 증가할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 프레임들(F21, F22) 각각의 지속 시간은 프레임들(F11, F12, F13, F14) 각각의 지속 시간의 2배일 수 있다. 프레임들(F21, F22) 각각은 쓰기 프레임(WP) 및 홀딩 프레임(HP)을 포함할 수 있다. 쓰기 프레임(WP)은 도 3a에 도시된 각 프레임(F11, F12, F13, F14)과 동일한 지속 시간을 가질 수 있다.
스캔 구동 회로(300)는 쓰기 프레임(WP)동안 보상 스캔 신호들(SC0 내지 SCn)을 순차적으로 활성화 레벨(예를 들면, 로우 레벨)로 활성화시킬 수 있다. 도 3b에 도시되지 않았으나, 발광 구동 회로(350)는 쓰기 프레임(WP)동안 발광 제어 신호들을 순차적으로 활성화 레벨(예를 들면, 로우 레벨)로 활성화시킬 수 있다.
스캔 구동 회로(300)는 홀딩 프레임(HP)동안 보상 스캔 신호들(SC0 내지 SCn)을 비활성화 레벨(예를 들면, 하이 레벨)로 유지한다. 도 3b에 도시되지 않았으나, 발광 구동 회로(350)는 홀딩 프레임(HP)동안 발광 제어 신호들을 순차적으로 활성화 레벨(예를 들면, 로우 레벨)로 활성화시킬 수 있다. 즉, 표시 장치(DD)의 구동 주파수가 제2 구동 주파수로 가변되더라도, 발광 제어 신호들은 여전히 제1 구동 주파수로 출력될 수 있다.
도 1 내지 도 3c를 참조하면, 표시 장치(DD)는 제1 및 제2 구동 주파수보다 낮은 제3 구동 주파수로 동작할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제3 구동 주파수는 60Hz인 것을 일 예로 설명하나, 제3 구동 주파수는 이에 한정되지 않는다.
표시 장치(DD)가 제3 구동 주파수로 동작하면, 프레임(F31)의 지속 시간은 도 3a에 도시된 프레임들(F11, F12, F13, F14) 각각의 지속 시간보다 증가할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 프레임(F31)의 지속 시간은 프레임들(F11, F12, F13, F14) 각각의 지속 시간의 4배일 수 있다. 프레임(F31)은 쓰기 프레임(WP) 및 복수의 홀딩 프레임(예를 들어, 제1 내지 제3 홀딩 프레임(HP1 내지 HP3))을 포함할 수 있다. 쓰기 프레임(WP)은 도 3a에 도시된 각 프레임(F11, F12, F13, F14)과 동일한 지속 시간을 가질 수 있다.
스캔 구동 회로(300)는 쓰기 프레임(WP)동안 보상 스캔 신호들(SC0 내지 SCn)을 순차적으로 활성화 레벨(예를 들면, 로우 레벨)로 활성화시킬 수 있다. 도 3c에 도시되지 않았으나, 발광 구동 회로(350)는 쓰기 프레임(WP)동안 발광 제어 신호들을 순차적으로 활성화 레벨(예를 들면, 로우 레벨)로 활성화시킬 수 있다.
스캔 구동 회로(300)는 제1 내지 제3 홀딩 프레임(HP1 내지 HP3)동안 보상 스캔 신호들(SC0 내지 SCn)을 비활성화 레벨(예를 들면, 하이 레벨)로 유지시킬 수 있다. 도 3c에 도시되지 않았으나, 발광 구동 회로(350)는 제1 내지 제3 홀딩 프레임(HP1 내지 HP3)동안 발광 제어 신호들을 순차적으로 활성화 레벨(예를 들면, 로우 레벨)로 활성화시킬 수 있다. 즉, 표시 장치(DD)의 구동 주파수가 제3 구동 주파수로 가변되더라도, 발광 제어 신호들은 여전히 제1 구동 주파수로 출력될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 제1 구간 동안의 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 제2 구간 동안의 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 제3 구간 동안의 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 제4 구간 및 제6 구간 동안의 동작을 설명하기 위한 도면들이고, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 제5 구간 동안의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4b, 도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b는 도 3b에 도시된 프레임(F21) 동안 화소의 동작을 예시적으로 도시하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 4b, 도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b에서 한 프레임(F21)은 쓰기 프레임(WP) 및 홀딩 프레임(HP)을 포함한다. 쓰기 프레임(WP)은 제1 내지 제4 구간들(t11 내지 t14)을 포함하고, 홀딩 프레임(HP)은 제5 및 제6 구간들(t15, t16)을 포함한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 쓰기 프레임(WP)의 제1 구간(t11)동안 j-1번째 보상 스캔 신호(SCj-1) 및 j번째 초기화 스캔 신호(SIj)는 활성화 레벨을 갖는다. 따라서, 제1 구간(t11)동안 j번째 초기화 스캔 신호(SIj)(즉, 제3 스캔 신호)에 응답하여 제4 트랜지스터(T4)가 턴-온된다. 따라서, 제1 구간(t11)동안 기준 전압(VREF)은 턴-온된 제4 트랜지스터(T4)를 통해 제1 노드(NA)로 전달되고, 제1 노드(NA)의 전위는 기준 전압(VREF)으로 초기화될 수 있다. 즉, 제1 구간(t11)은 제1 노드(NA)가 기준 전압(VREF)으로 초기화되는 초기화 구간일 수 있다.
제1 구간(t11)동안 j-1번째 보상 스캔 신호(SCj-1)(즉, 제4 및 제5 스캔 신호)에 응답하여 제6 및 제7 트랜지스터(T6, T7)가 턴-온된다. 따라서, 제1 구간(t11)동안 제1 구동 전압(ELVDD)은 턴-온된 제6 트랜지스터(T6)를 통해 제3 노드(NC)로 전달되고, 제3 노드(NC)의 전위는 제1 구동 전압(ELVDD)으로 초기화될 수 있다.
쓰기 프레임(WP)의 제1 구간(t11)동안 j번째 보상 스캔 신호(SCj), j번째 기입 스캔 신호(SWj) 및 j번째 발광 제어 신호(EMj)는 비활성화 레벨을 갖는다. j-1번째 보상 스캔 신호(SCj-1)(즉, 제4 및 제5 스캔 신호)는 제1 구간(t11)의 지속시간만큼 j번째 보상 스캔 신호(SCj)(즉, 제2 및 제6 스캔 신호)보다 선행하여 활성화될 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 쓰기 프레임(WP)의 제2 구간(t12)동안 j-1번째 보상 스캔 신호(SCj-1) 및 j번째 보상 스캔 신호(SCj)는 활성화 레벨을 갖는다. 따라서, 제2 구간(t12)동안 제1, 제3, 제6, 제7 및 제8 트랜지스터(T1, T3, T6, T7, T8)가 턴-온될 수 있다. 제2 구간(t12) 동안 제3 및 제7 트랜지스터(T3, T7)가 동시에 턴-온되므로, 제1 트랜지스터(T1)는 다이오드 형태로 연결될 수 있다. 따라서, 제1 노드(NA)의 전위는 기준 전압(VREF)으로부터 서서히 상승하여 "ELVDD-Vth"로 변경된다. 여기서, Vth는 제1 트랜지스터(T1)의 문턱 전압일 수 있다. 제2 구간(t12)은 제1 노드(NA)의 전위가 제1 트랜지스터(T1)의 문턱 전압(Vth)에 의해 보상되는 보상 구간일 수 있다. 제2 구간(t12)은 제1 구간(t11)에 연속하여 발생되는 구간일 수 있다. 제2 구간(t12)의 지속 시간은 제1 구간(t11)의 지속 시간보다 클 수 있다. 제2 구간(t12)의 지속 시간은 제1 구간(t11)의 지속 시간보다 2배 이상일 수 있다.
제2 구간(t12) 동안 j번째 보상 스캔 신호(SCj)(즉, 제6 스캔 신호)에 응답하여 제8 트랜지스터(T8)가 턴-온될 수 있다. 따라서, 제2 구간(t12) 동안 턴-온된 제8 트랜지스터(T8)를 통해 제2 노드(NB)에는 제2 구동 전압(ELVSS)이 인가되고, 발광 소자(ED)의 애노드의 전위도 제2 구동 전압(ELVSS)으로 유지된다. 제2 구간(t12) 동안 제3 노드(NC)의 전위는 턴-온된 제6 트랜지스터(T6)에 의해 제1 구동 전압(ELVDD)으로 유지될 수 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 쓰기 프레임(WP)의 제3 구간(t13)동안 j-1번째 보상 스캔 신호(SCj-1)는 비활성화 레벨을 갖고, j번째 보상 스캔 신호(SCj)는 활성화 레벨을 갖는다. j-1번째 보상 스캔 신호(SCj-1)는 j번째 보상 스캔 신호(SCj)보다 제1 구간(t11)의 지속시간만큼 선행하여 비활성화될 수 있다. 제3 구간(t13)동안 제6 및 제7 트랜지스터(T6, T7)는 j-1번째 보상 스캔 신호(SCj-1)에 응답하여 턴-오프되고, 제3 및 제8 트랜지스터(T3, T8)는 j번째 보상 스캔 신호(SCj)에 응답하여 턴-온 상태로 유지된다.
또한, 제3 구간(t13)동안 j번째 기입 스캔 신호(SWj)(즉, 제1 스캔 신호)는 활성화 레벨을 갖는다. 따라서, 제3 구간(t13)동안 j번째 기입 스캔 신호(SWj)에 응답하여 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온되고, 턴-온된 제2 트랜지스터(T2)를 통해 데이터 신호(Di)가 제3 노드(NC)로 인가될 수 있다. 따라서, 제3 노드(NC)의 전위는 데이터 신호(Di)에 대응하는 전압 레벨(Vdata)로 변경될 수 있다. 제3 구간(t13)은 제3 노드(NC)로 데이터 신호(Di)를 제공하는 프로그래밍 구간일 수 있다.
제3 구간(t13)은 제2 구간(t12)에 연속하여 발생되는 구간일 수 있다. 쓰기 프레임(WP)의 제3 구간(t13)동안 j번째 발광 제어 신호(EMj)는 비활성화 레벨을 갖는다. 따라서, 제3 구간(t13)동안 제5 트랜지스터(T5)는 턴-오프 상태를 유지한다.
제3 구간(t13)동안 제2 노드(NB)는 턴-온된 제8 트랜지스터(T8)에 의해 제2 구동 전압(ELVSS)으로 유지되므로, 제3 구간(t13)동안 제1 노드(NA)의 전위는 제1 및 제2 커패시터(Cf, Cd)의 커플링에 의해 다음 수학식 1로 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 쓰기 프레임(WP)의 제4 구간(t14)동안 j번째 보상 스캔 신호(SCj) 및 j번째 기입 스캔 신호(SWj)는 비활성화 레벨을 갖는다. 따라서, 제4 구간(t14)동안 제2 및 제8 트랜지스터(T2, T8)는 턴-오프된다.
쓰기 프레임(WP)의 제4 구간(t14)동안 j번째 발광 제어 신호(EMj)는 활성화 레벨을 갖는다. 따라서, 제4 구간(t14)동안 제5 트랜지스터(T5)는 j번째 발광 제어 신호(EMj)에 응답하여 턴-온된다. 제5 트랜지스터(T5)가 턴-온됨에 따라 발광 소자(ED)로 발광 전류(Ied)가 흐르게 되고, 이에 따라 제2 노드(NB)의 전위(VB)가 발광 전류(Ied)에 대응하는 전압(즉, 발광 소자(ED)의 애노드 전압)으로 상승하게 된다. 제2 노드(NB)의 전위(VB)가 가변됨에 따라, 제1 및 제2 커패시터(Cf, Cb)의 커플링에 의해 제1 노드(NA)의 전위(VA)는 다음 수학식 2에 의해 계산될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
제4 구간(t14)에서 제1 트랜지스터(T1)를 통해 발광 소자(ED)로 흐르는 발광 전류(Ied)는 제1 노드(NA)의 전위(VA)에 따라 제어될 수 있다. 홀딩 프레임(HP)의 제6 구간(t16) 동안에도 제5 트랜지스터(T5)가 j번째 발광 제어 신호(EMj)에 응답하여 턴-온된다. 따라서, 제6 구간(t16) 동안 제1 및 제5 트랜지스터(T1, T5)를 통해 발광 소자(ED)로 흐르는 발광 전류(Ied)는 제1 노드(NA)의 전위(VA)에 따라 제어될 수 있다. 발광 소자(ED)는 발광 전류(Ied)에 따라 발광할 수 있다. 즉, 제4 및 제6 구간(t14, t16)은 발광 소자(ED)가 발광하는 발광 구간일 수 있다.
발광 소자(ED)가 동작하면, 제2 노드(NB)에는 제2 전압 라인(VL2)의 라인 저항에 의한 제2 구동 전압(ELVSS)의 전압 강하가 반영될 수 있다. 그러나, 제2 및 제3 구간(t12, t13) 동안 제2 노드(NB)는 이미 전압 강하가 반영된 제2 구동 전압(ELVSS)으로 유지되고 있었으므로, 제4 구간(t14)에 제2 구동 전압(ELVSS)의 전압 강하 성분은 발광 소자(ED)의 발광 전류(Ied)에 영향을 미치지 않을 수 있다, 따라서, 제2 구동 전압(ELVSS)의 전압 강하 편차로 인한 화소별 발광 전류(Ied)의 편차를 감소시킬 수 있다.
수학식 2에서 알 수 있는 바와 같이, 발광 전류(Ied)는 제1 트랜지스터(T1)의 문턱 전압(Vth)에 의존한다. 제1 트랜지스터(T1)의 문턱 전압(Vth)은 화소(PX, 도 1 참조)의 위치에 따라 편차가 발생할 수 있으며, 구동 시간에 따른 열화에 의해 쉬프트(shift)될 수 있다. 특히, 제1 트랜지스터(T1)의 문턱 전압(Vth)의 변화(또는 열화) 정도는 화소마다 다르므로, 제1 트랜지스터(T1)의 문턱 전압(Vth)의 쉬프트 정도 역시 화소마다 다르다.
앞서 도 5a 및 도 5b에서 설명한 바와 같이, 제1 노드(NA)의 전압 레벨이 제1 트랜지스터(T1)의 문턱 전압(Vth)에 의해 충분히 보상하도록 제2 구간(t12)의 시간을 충분히 길게 확보하는 것이 필요하다. 이 실시예에서, 제2 구간(t12)의 지속시간은 제3 구간(t13)의 지속시간보다 길다. 특히, 구동 주파수와 무관하게 제2 구간(t12)(즉, 보상 구간)이 충분하게 확보됨으로써 제1 트랜지스터(T1)의 문턱 전압의 편차 또는 변화가 제1 노드(NA)의 전위로 충분히 보상될 수 있다.
보상 기간(즉, 제2 구간(t12))의 지속 시간이 길어지면, 제1 트랜지스터(T1)의 문턱 전압(Vth)이 높은 게이트-소스 전압(Vgs)에서 감지되므로, 고 계조의 데이터 신호(Di)가 인가될 때, 문턱 전압(Vth) 이하에서 제1 트랜지스터(T1)의 특성에 따라 드레인 전류 커브의 기울기에 편차(즉, 전류 편차)가 발생할 수 있다. 그러나, 제4 구간(t14)에서 제1 트랜지스터(T1)의 특성에 따라 다른 크기를 갖는 드레인 전류가 턴-온된 제5 트랜지스터(T5)를 통해 제2 노드(NB)에 반영되면, 제1 커패시터(Cf)를 통해 제1 및 제2 노드(NA, NB)가 커플링되므로, 제2 노드(NB)의 변화가 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 다시 반영될 수 있다. 즉, 드레인 전류가 감소하면 제2 노드(NB)의 전위가 다운되고, 제1 커패시터(Cf)를 통한 커플링에 의해 제1 노드(NA)의 전위도 다운된다. 제1 노드(NAB)의 전위가 다운되면, 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 전류는 상승할 수 있다. 반대로, 드레인 전류가 상승하면, 제2 노드(NB)의 전위가 상승하고, 제1 커패시터(Cf)를 통한 커플링에 의해 제1 노드(NA)의 전위도 상승된다. 제1 노드(NA)의 전위가 상승하면, 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 전류는 감소할 수 있다. 이러한 피드백 과정을 통해 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 전류가 조정되므로, 고 계조 영역에서 전류 편차로 인해 휘도 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제1 노드(NA)의 전위는 제4 트랜지스터(T4)에 의해 고정된 주기로 초기화될 수 있다. 또한, 저 주파 구동 시에도 피드백 과정이 반복됨에 따라서, 제1 트랜지스터(T1)의 히스테리시스 특성에 따른 휘도 변화를 최소화할 수 있고, 그 결과 저 계조 영역에서 발생되는 전류 편차로 인해 플리커 현상이 나타나는 것을 방지할 수 있다. 즉, 이러한 피드백 과정을 통해 전 계조 영역에서의 전류 편차를 감소시킬 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 홀딩 프레임(HP)이 개시되면 데이터 신호(Di)는 바이어스 전압(Vb)으로 홀딩될 수 있다. 바이어스 전압(Vb)은 홀딩 프레임(HP) 동안 일정한 전압 레벨로 유지되는 전압일 수 있다. 본 발명의 일 예로, 바이어스 전압(Vb)은 블랙 계조에 대응하는 전압 레벨을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 홀딩 프레임(HP)동안 j번째 초기화 스캔 신호(SIj), j-1번째 및 j번째 보상 스캔 신호(SCj-1, SCj) 및 j번째 기입 스캔 신호(SWj)는 비활성화 레벨을 유지한다. 한편, 홀딩 프레임(HP)의 제5 구간(t15) 동안 j번째 발광 제어 신호(EMj)가 부분적으로 활성화 레벨을 갖더라도, j번째 초기화 스캔 신호(SIj), j-1번째 및 j번째 보상 스캔 신호(SCj-1, SCj) 및 j번째 기입 스캔 신호(SWj)는 비활성화 레벨로 유지된다. 따라서, 제5 구간(t15) 동안 제2 내지 제6, 및 제8 트랜지스터(T2, T3, T4, T5, T6, T8)가 턴-오프 상태에 있을 수 있고, 그 결과, 제1 노드(NA)의 전압 레벨(VA)이 일정하게 유지될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 화소의 회로도이다.
도 9에 도시된 구성 요소 중 도 2에 도시된 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 화소(PXaij)는 화소 회로부(PXCa) 및 발광 소자(ED)를 포함한다. 화소 회로부(PXCa)는 7개의 트랜지스터 및 2개의 커패시터를 포함할 수 있다. 이하, 7개의 트랜지스터들은 각각 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7)로 지칭하고, 2개의 커패시터들은 제1 및 제2 커패시터들(Cf, Cd)로 지칭한다.
도 2에 도시된 화소 회로부(PXC)와 비교하여, 이 실시예에 따른 화소 회로부(PXCa)는 제8 트랜지스터(T8)를 포함하지 않을 수 있다. 제8 트랜지스터를 포함하지 않을 경우, 제4 구간(t14)에서 발광 소자(ED)의 발광 전류(Ied)는 제2 구동 전압(ELVSS)의 전압 강하 성분에 영향을 받을 수 있다. 그러나, 제8 트랜지스터(T8)와 발광 소자(ED)의 애노드와의 컨택 공정이 생략되어 제조 공정이 단순해지고, 회로가 간소화될 수 있다.
다만, 도 9의 화소(PXaij)에서도 구동 주파수와 무관하게 제2 구간(t12)(즉, 보상 구간)이 충분하게 확보됨으로써 제1 노드(NA)의 전위가 충분히 보상될 수 있다.
또한, 보상 기간(즉, 제2 구간(t12))의 지속 시간이 길어지더라도, 제4 구간에서 발생하는 피드백 과정을 통해 전류 편차를 방지할 수 있다. 즉, 제4 구간(t14)에서 제1 트랜지스터(T1)의 특성에 따라 다른 크기를 갖는 드레인 전류가 턴-온된 제5 트랜지스터(T5)를 통해 제2 노드(NB)에 반영되면, 제1 커패시터(Cf)를 통해 제1 및 제2 노드(NA, NB)가 커플링되므로, 제2 노드(NB)의 변화가 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 다시 반영될 수 있다. 즉, 드레인 전류가 감소하면 제2 노드(NB)의 전위가 다운되고, 제1 커패시터(Cf)를 통한 커플링에 의해 제1 노드(NA)의 전위도 다운된다. 제1 노드(NAB)의 전위가 다운되면, 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 전류는 상승할 수 있다. 반대로, 드레인 전류가 상승하면, 제2 노드(NB)의 전위가 상승하고, 제1 커패시터(Cf)를 통한 커플링에 의해 제1 노드(NA)의 전위도 상승된다. 제1 노드(NAB)의 전위가 상승하면, 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 전류는 감소할 수 있다. 이러한 피드백 과정을 통해 고 계조 영역에서 전류 편차로 인해 휘도 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이고, 도 11은 도 10에 도시된 데이터 변조기의 동작 과정을 나타낸 순서도이다. 단, 도 10에 도시된 구성 요소 중 도 1에 도시된 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 병기하고 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DDa)는 표시 패널(DP) 및 표시 패널(DP)을 구동하는 패널 드라이버(PDDa)를 포함한다. 본 발명의 일 예로, 패널 드라이버(PDDa)는 구동 컨트롤러(100a), 데이터 구동 회로(200), 스캔 구동 회로(300), 발광 구동 회로(350) 및 전압 발생기(400)를 포함할 수 있다.
구동 컨트롤러(100a)는 영상 신호(RGB) 및 제어 신호(CTRL)를 수신한다. 구동 컨트롤러(100a)는 데이터 구동 회로(200)와의 인터페이스 사양에 맞도록 영상 신호(RGB)의 데이터 포맷을 변환하여 영상 데이터(DATA_m)를 생성한다. 본 발명의 일 예로, 구동 컨트롤러(100a)는 데이터 변조기(110)를 더 포함한다. 데이터 변조기(110)는 복수의 화소(PX) 중 선택된 샘플 화소들에 대한 구동 주파수별 발광 전류(Ied, 도 7a 참조)를 측정하고, 측정된 발광 전류(Ied)와 타겟 전류와의 편차를 이용하여 영상 데이터를 변조하여 변조된 영상 데이터(DATA_m)를 출력할 수 있다.
데이터 구동 회로(200)는 변조된 영상 데이터(DATA_m)를 수신하여 데이터 신호로 변환한다. 따라서, 각 화소(PX)에는 변조된 영상 데이터(DATA_m)에 기초한 데이터 신호가 인가되므로, 각 화소(PX)는 타겟 전류에 대응하는 발광 휘도를 표현할 수 있고, 그 결과 구동 주파수별 휘도 편차를 감소시킬 수 있다.
도 11을 참조하면, 데이터 변조기(110)는 기 설정된 횟수만큼 발광 전류(Ied, 도 7a 참조)를 측정하는 샘플링 동작을 실시할 수 있다.
측정이 개시되면, 샘플링 횟수(Nc)가 카운팅될 수 있다. 실제 데이터 신호(Di)를 샘플 화소들에 인가하여 각 샘플 화소들의 발광 전류(Ied)를 측정한다(S10). 측정된 발광 전류(Ied)에 기초하여 제1 룩업 테이블을 생성할 수 있다(S20). 제1 룩업 테이블은 각 샘플 화소로 인가된 데이터 신호의 계조(즉, 실제 계조)에 따라 측정된 발광 전류(Ied)에 기초하여 생성될 수 있다. 제1 룩업 테이블을 기초로 타겟 전류에 대응하는 타겟 계조를 산출할 수 있다(S30). 타겟 계조를 바탕으로 대응하는 타겟 데이터 신호를 계산할 수 있다(S40). 이후, 타겟 데이터 신호와 실제 데이터 신호의 편차를 계산하고(S50), 이 차이를 반영하여 제2 룩업 테이블을 생성할 수 있다(S60). 샘플링 횟수가 증가할 때마다 제2 룩업 테이블들에 저장된 데이터들은 평균값으로 업데이트될 수 있다(S70).
이후, 샘플링 횟수(Nc)가 기 설정된 최대 횟수(Nmax)와 동일한지 판단한다(S80). 동일하지 않으면, S10 단계로 이동하여 동작을 반복하고, 동일하면, 샘플링 동작을 종료할 수 있다.
다시 도 10을 참조하면, 데이터 변조기(110)는 샘플링 동작을 통해 생성된 제2 룩업 테이블을 참조하여 영상 데이터를 변조하여 변조된 영상 데이터(DATA_m)를 생성할 수 있다. 따라서, 구동 주파수가 가변됨에 따라 각 화소(PX)에서 발생하는 전류 편차를 영상 데이터의 변조를 통해 개선할 수 있다.
도 12a는 도 1와 같이 구동 주파수에 따라 데이터 전압을 변조하지 않는 경우 발광 전류 오차를 나타낸 도면이다. 도 12b는 도 10 및 도 11과 같이 구동 주파수에 따라 데이터 전압을 변조하는 경우 저계조에서의 발광 전류 오차를 나타낸 도면이다.
도 12a를 참조하면, 구동 주파수가 360Hz, 240Hz, 120Hz, 60Hz, 30Hz, 및 15Hz인 경우 계조별 발광 전류 오차가 나타난다. 구동 주파수가 낮아질수록 고계조로 갈수록 발광 전류 오차가 증가하는 것으로 나타났다.
도 10, 도 11 및 도 12b를 참조하면, 데이터 변조기(110, 도 10 참조)를 통해 영상 데이터를 변조할 경우, 고계조 영역에서의 발광 전류 오차가 감소하는 것으로 나타났다. 즉, 구동 주파수가 낮아지더라도 고계조 영역에서 발광 전류 오차가 증가하지 않는 것으로 나타났다. 구동 주파수가 가변되더라도 전 계조 영역에서 발광 전류 오차가 거의 발생하지 않게 되어, 휘도 편차로 인한 플리커가 인지되지 않을 수 있고, 그 결과 표시 품질이 개선될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DD, DDa: 표시 장치 DP: 표시 패널
PDD, PDDa: 패널 드라이버 PX: 화소
100, 100a: 구동 컨트롤러 200: 데이터 구동 회로
300: 스캔 구동 회로 350: 발광 구동 회로
110: 데이터 변조기 ED: 발광 소자
VREF: 기준 전압 NA: 제1 노드
NB: 제2 노드 NC: 제3 노드
WP: 쓰기 프레임 HP: 홀딩 프레임
T1 내지 T8: 제1 내지 제8 트랜지스터
Cf, Cd: 제1 및 제2 커패시터

Claims (20)

  1. 화소를 포함하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널을 구동하는 패널 드라이버를 포함하고,
    상기 화소는,
    발광 소자;
    제1 구동 전압을 수신하는 제1 전압 라인과 상기 발광 소자 사이에 접속되고, 제1 노드의 전위에 따라 동작하는 제1 트랜지스터;
    데이터 라인과 상기 제1 노드 사이에 접속되고, 제1 스캔 신호를 수신하는 제2 트랜지스터;
    상기 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결된 제1 커패시터;
    상기 제1 트랜지스터와 상기 제1 노드 사이에 접속되고, 제2 스캔 신호를 수신하는 제3 트랜지스터;
    기준 전압을 수신하는 기준 전압 라인과 상기 제1 노드 사이에 접속되고, 제3 스캔 신호를 수신하는 제4 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터와 상기 제2 노드 사이에 접속되고, 발광 제어 신호를 수신하는 제5 트랜지스터; 및
    상기 제1 전압 라인과 상기 제3 노드 사이에 연결되고, 제4 스캔 신호를 수신하는 제6 트랜지스터; 및
    상기 제1 노드와 상기 제3 트랜지스터 사이에 접속되고, 제5 스캔 신호를 수신하는 제7 트랜지스터를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 구간동안 상기 제3 스캔 신호가 활성화 레벨을 갖고, 상기 제1 구간동안 제1 및 제2 스캔 신호 및 상기 발광 제어 신호는 비활성화 레벨을 갖는 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3 스캔 신호는 상기 제1 구간의 지속시간만큼 상기 제2 스캔 신호보다 선행하여 활성화되는 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 화소는,
    제3 노드에서 상기 제2 트랜지스터와 접속되고, 상기 제1 노드와 상기 제3 노드 사이에 연결된 제2 커패시터를 더 포함하는 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    제1 구간동안 상기 제3 및 제4 스캔 신호가 활성화 레벨을 갖고,
    상기 제1 구간 동안 상기 제1 및 제2 스캔 신호는 비활성화 레벨을 갖는 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 구간과 연속하는 제2 구간동안 상기 제2 및 제4 스캔 신호는 활성화 레벨을 갖고, 상기 제2 구간동안 상기 제1 및 제3 스캔 신호는 비활성화 레벨을 갖고,
    상기 제2 구간의 지속 시간은 상기 제1 구간의 지속 시간보다 큰 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 구간과 연속하는 제3 구간동안 상기 제1 및 제2 스캔 신호는 활성화 레벨을 갖고, 상기 제3 및 제4 스캔 신호는 비활성화 레벨을 갖는 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제4 스캔 신호는 상기 제1 구간의 지속시간만큼 상기 제2 스캔 신호보다 선행하여 비활성화되는 표시 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제3 구간과 연속하는 제4 구간동안 상기 발광 제어 신호는 활성화 레벨을 갖고, 상기 제1 내지 제4 스캔 신호는 비활성화 레벨을 갖는 표시 장치.
  10. 제4항에 있어서, 제1 구간동안 상기 제3, 제4 및 제5 스캔 신호가 활성화 레벨을 갖고,
    상기 제1 구간 동안 상기 제1 및 제2 스캔 신호는 비활성화 레벨을 갖는 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 구간과 연속하는 제2 구간동안 상기 제2, 제4 및 제5 스캔 신호는 활성화 레벨을 갖고, 상기 제2 구간동안 상기 제1 및 제3 스캔 신호는 비활성화 레벨을 갖고,
    상기 제2 구간의 지속 시간은 상기 제1 구간의 지속 시간보다 큰 표시 장치.
  12. 제4항에 있어서, 상기 발광 소자는,
    제2 구동 전압을 수신하는 제2 전압 라인에 연결된 캐소드 및 상기 제2 노드에 연결된 애노드를 포함하는 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 화소는,
    상기 제2 노드와 상기 제2 전압 라인 사이에 접속되고, 제6 스캔 신호를 수신하는 제8 트랜지스터를 더 포함하는 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    제1 구간동안 상기 제3 및 제4 스캔 신호가 활성화 레벨을 갖고,
    상기 제1 구간 동안 상기 제1, 제2 및 제6 스캔 신호는 비활성화 레벨을 갖는 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 구간과 연속하는 제2 구간동안 상기 제2, 제4 및 제6 스캔 신호는 활성화 레벨을 갖고, 상기 제2 구간동안 상기 제1 및 제3 스캔 신호는 비활성화 레벨을 갖고,
    상기 제2 구간의 지속 시간은 상기 제1 구간의 지속 시간보다 큰 표시 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 표시 패널은 복수의 프레임 동안 영상을 표시하고, 상기 복수의 프레임 중 적어도 하나의 프레임은 쓰기 프레임 및 홀딩 프레임을 포함하며,
    상기 제1 내지 제3 스캔 신호는 상기 쓰기 프레임 내에서 활성화 레벨을 갖고, 상기 홀딩 프레임 동안 비활성화 상태로 유지되며,
    상기 발광 제어 신호는 상기 쓰기 프레임 및 홀딩 프레임 내에서 활성화 레벨을 갖는 표시 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 패널 드라이버는,
    상기 제1 내지 제3 스캔 신호를 출력하는 스캔 구동 회로; 및
    상기 발광 제어 신호를 출력하는 발광 구동 회로를 포함하고,
    상기 발광 구동 회로는 상기 스캔 구동 회로보다 높거나 같은 주파수로 동작하는 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 패널 드라이버는,
    상기 데이터 라인으로 데이터 신호를 출력하는 데이터 구동 회로; 및
    상기 스캔 구동 회로, 상기 발광 구동 회로, 상기 데이터 구동 회로의 동작을 제어하는 구동 컨트롤러를 더 포함하는 표시 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 구동 컨트롤러는,
    구동 주파수별 측정된 발광 전류와 상기 구동 주파수별로 기 설정된 타겟 전류의 편차를 이용하여 영상 데이터를 변조하여 변조된 영상 데이터를 상기 데이터 구동 회로로 제공하는 데이터 변조기를 포함하는 표시 장치.
  20. 복수의 화소를 포함하는 표시 패널을 복수의 프레임 동안 구동하는 표시 장치의 구동 방법에서,
    상기 복수의 프레임 중 적어도 하나의 프레임은 쓰기 프레임 및 홀딩 프레임을 포함하고, 상기 표시 패널의 구동 주파수에 따라 상기 적어도 하나의 프레임에 포함되는 상기 홀딩 프레임의 개수가 조정되며,
    상기 쓰기 프레임의 비발광 구간 내에서 활성화 레벨을 갖는 스캔 신호를 상기 화소에 인가하는 단계;
    상기 쓰기 프레임의 발광 구간 내에서 활성화 레벨을 갖는 발광 제어 신호를 상기 화소에 인가하는 단계;
    상기 홀딩 프레임 내에서 상기 스캔 신호는 비활성화시키고, 상기 홀딩 프레임의 발광 구간 내에서 상기 발광 제어 신호를 화소에 인가하는 단계
    상기 복수의 화소 중 선택된 샘플 화소들에 대한 상기 구동 주파수에서의 발광 전류를 측정하는 단계;
    측정된 발광 전류와 상기 구동 주파수에 대응하여 기 설정된 타겟 전류와의 편차를 이용하여 영상 데이터를 변조하고, 변조된 영상 데이터에 기초하여 데이터 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 쓰기 프레임의 상기 비발광 구간 내에서 상기 데이터 신호를 상기 복수의 화소 중 해당 화소에 인가하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
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