KR20240070087A - 발광표시장치 - Google Patents

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KR20240070087A
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정문수
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Abstract

본 명세서의 일 실시예에 따른 표시장치는, 발광소자를 구비한 다수의 서브픽셀들을 포함하는 표시패널; 상기 서브픽셀들에 데이터전압과 리셋전압을 공급하는 데이터구동부; 및 상기 발광소자의 비 발광기간과 발광기간을 제어하는 발광신호 및 상기 서브픽셀의 리셋기간을 제어하는 리셋신호를 출력하는 스캔구동부를 포함하며, 상기 스캔구동부는, 하나의 프레임 기간 내에 상기 발광신호를 복수회 출력하고, 상기 발광신호에 따른 비 발광기간에 상기 리셋신호를 복수회 출력하며, 복수의 발광신호 및 복수의 리셋신호 중 적어도 하나는 지연 기간 및 펄스 폭 중 적어도 어느 하나가 상이하다.

Description

발광표시장치{LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE}
본 명세서는 발광표시장치에 관한 것이다.
전계발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기 발광 표시장치와 전계발광 표시장치로 나뉘어진다. 전계발광 표시장치의 각 화소들은 스스로 발광하는 발광소자와, 발광소자를 구동하기 위한 적어도 하나 이상의 트랜지스터를 포함할 수 있다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보 간의 연결 매체인 표시장치의 중요도가 높아지고 있어, 표시장치의 화질을 향상시키기 위한 방안이 요구된다.
따라서, 본 명세서는 플리커를 개선하여 화질이 향상된 발광표시장치를 제공한다.
본 명세서의 실시예에 따른 발광표시장치는, 발광소자를 구비한 다수의 서브픽셀들을 포함하는 표시패널; 상기 서브픽셀들에 데이터전압과 리셋전압을 공급하는 데이터구동부; 및 상기 발광소자의 비 발광기간과 발광기간을 제어하는 발광신호 및 상기 서브픽셀의 리셋기간을 제어하는 리셋신호를 출력하는 스캔구동부를 포함하며, 상기 스캔구동부는, 하나의 프레임 기간 내에 상기 발광신호를 복수회 출력하고, 상기 발광신호에 따른 비 발광기간에 상기 리셋신호를 복수회 출력하며, 복수의 발광신호 및 복수의 리셋신호 중 적어도 하나는 지연 기간 및 펄스 폭 중 적어도 어느 하나가 상이하다.
상기 복수의 발광신호 각각의 지연 시간은 점차적으로 길어지고, 상기 복수의 발광신호에 따른 복수의 비 발광기간 마다 동일한 리셋신호가 출력될 수 있다.
상기 복수의 발광신호는 동일한 지연 시간을 갖고, 상기 복수의 발광신호 중 마지막 발광신호는 다른 발광신호들 보다 비 발광기간의 펄스폭이 길고 발광기간은 짧으며, 상기 복수의 발광신호에 따른 복수의 비 발광기간 마다 동일한 리셋신호가 출력될 수 있다.
상기 하나의 프레임 기간 내에, 비 발광기간의 펄스폭이 동일한 제1 발광신호, 제2 발광신호, 제3 발광신호, 제4 발광신호가 순차 출력되데, 상기 제3 발광신호는 지연되어 출력되고, 상기 리셋신호는 상기 제1 발광신호와 상기 제3 발광신호에 따른 비 발광기간에 출력될 수 있다.
상기 스캔구동부는, 저속 구동 기간 동안 상기 서브픽셀들에 데이터전압을 충전하는 리프레시 프레임구동과 상기 충전된 데이터전압을 유지하는 스킵 프레임구동을 수행하고, 상기 리프레시 프레임 기간과 상기 스킵 프레임 기간 내에 상기 발광신호를 복수회 출력할 수 있다.
상기 리프레시 프레임 기간의 비 발광 기간에 출력되는 리셋신호와 상기 스킵 프레임 기간의 비 발광 기간에 출력되는 리셋신호가 상이할 수 있다.
상기 리프레시 프레임 기간의 비 발광 기간에 출력되는 리셋신호와 상기 스킵 프레임 기간의 비 발광 기간에 출력되는 리셋신호의 펄스 폭이 상이할 수 있다.
상기 리프레시 프레임 기간의 비 발광 기간에 출력되는 리셋신호와 상기 스킵 프레임 기간의 비 발광 기간에 출력되는 리셋신호의 개수가 상이할 수 있다.
상기 리프레시 프레임 기간과 상기 스킵 프레임 기간 각각에, 비 발광기간의 펄스폭이 동일한 제1 발광신호, 제2 발광신호, 제3 발광신호, 제4 발광신호가 순차 출력되고, 상기 리셋신호는 상기 제1 발광신호와 상기 제3 발광신호에 따른 비 발광기간에 출력될 수 있다.
상기 서브픽셀은, 상기 발광소자; 상기 발광 소자의 제1 전극에 전류를 인가하는 구동TFT; 상기 발광신호를 입력 받아 상기 발광 소자와 상기 구동 트랜지스터를 연결하는 발광제어TFT; 상기 리셋신호를 입력 받아 상기 발광 소자의 상기 제1 전극에 상기 리셋전압을 인가하는 제1 스위칭TFT;를 포함할 수 있다.
상기 서브픽셀은, 상기 리셋신호를 입력 받아 상기 발광제어TFT에 온 바이어스 스트레스 전압을 인가하는 제2 스위칭 TFT를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 다른 실시예에 따른 발광표시장치는, 다수의 서브픽셀들을 포함하는 표시패널을 포함하고, 상기 다수의 서브픽셀들 각각은, 제1 노드에 연결되는 제1 전극, 제2 노드에 연결되는 제2 전극 및 제3 노드에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 구동TFT; 제4 노드에 연결되는 애노드 전극, 저전위전압에 연결되는 캐소드 전극을 포함하는 발광 소자; 발광신호가 입력되는 게이트 전극을 포함하여 상기 발광신호에 따라 고전위전압을 상기 제1 노드에 공급하고, 상기 제2 노드와 상기 제4 노드를 연결하는 제1 발광제어TFT 및 제2 발광제어TFT; 제1 스캔신호에 의해 턴온되어 데이터 전압신호를 상기 제1 노드에 인가하는 제1 스위칭TFT; 제2 스캔신호에 의해 턴온되어 상기 제2 노드와 상기 제3 노드를 연결하여 상기 구동TFT를 다이오드 커넥팅하는 제2 스위칭TFT; 제3 스캔신호에 의해 턴온되어 초기화 전압을 상기 제3 노드에 인가하는 제3 스위칭TFT; 제4 스캔신호에 의해 턴온되어 애노드 리셋전압을 상기 제4 노드에 인가하는 제4 스위칭TFT; 및 상기 제4 스캔신호에 의해 턴온되어 온 바이어스 스트레스 전압을 상기 제1 노드에 인가하는 제5 스위칭TFT를 포함하고, 하나의 프레임 기간 내에 상기 발광신호를 복수회 출력하고, 상기 발광신호에 따른 비 발광기간에 상기 제4 스캔신호를 복수회 출력하며, 복수의 발광신호 및 복수의 제4 스캔신호 중 적어도 하나는 지연 기간 및 펄스 폭 중 적어도 어느 하나가 상이하다.
상기 제2 스위칭TFT 및 제3 스위칭TFT는 n 타입 산화물 트랜지스터로 구현될 수 있다.
상기 구동TFT, 제1 발광제어TFT, 제2 발광제어TFT, 제1 스위칭TFT, 제4 스위칭TFT 및 제5 스위칭TFT는 p 타입 LTPS(Low Temperature Poli Silicon) 트랜지스터로 구현될 수 있다.
리프레시 프레임 구동 시, 비 발광기간에서 상기 다수의 서브픽셀들 각각의 구동기간은, 상기 제2 스캔신호가 턴온 레벨로 입력되어 상기 구동TFT가 다이오드 커넥팅되고, 상기 제3 스캔신호가 턴온 레벨로 입력되어 상기 제3 노드에 상기 초기화 전압이 인가되는 초기화 기간; 및 상기 제2 스캔신호가 턴온 레벨로 입력되어 상기 구동TFT가 다이오드 커넥팅되고, 제1 스캔신호가 턴온 레벨로 입력되어 상기 제1 노드에 상기 데이터 전압신호가 인가되는 샘플링 기간을 포함하고, 상기 제4 스캔신호가 턴온 레벨로 입력됨에 따라 상기 애노드 리셋전압이 상기 제4 노드에 인가되고, 상기 온 바이어스 스트레스 전압이 상기 제1 노드에 인가되는 온 바이어스 스트레스 기간을 적어도 한번 포함할 수 있다.
스킵 프레임 구동 시, 비 발광기간에서 상기 다수의 서브픽셀들 각각의 구동기간은, 상기 제4 스캔신호가 턴온 레벨로 입력됨에 따라 상기 애노드 리셋전압이 상기 제4 노드에 인가되고, 상기 온 바이어스 스트레스 전압이 상기 제1 노드에 인가되는 온 바이어스 스트레스 기간을 적어도 한번 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예는 다음과 같은 효과가 있다.
본 명세서의 실시예는, 하나의 프레임 기간 내에 발광신호를 복수회 출력하고 애노드 리셋을 수행하는 경우, 각 발광 구간 간의 휘도 차이를 개선하여 플리커 발생을 방지하고 화질을 향상시킬 수 있는 발광표시장치를 제공할 수 있다.
본 명세서의 실시예는, 소비전력 절감을 위한 VRR(Variable Refresh Rate) 구동 시 하나의 프레임 기간 내에 발광신호를 복수회 출력하고 애노드 리셋을 수행하는 경우, 각 프레임의 간의 휘도 차이를 개선하여 플리커 발생을 방지함으로써, 저전력 구동 시에도 고품질의 화질을 제공할 수 있는 발광표시장치를 제공할 수 있다.
본 명세서에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 발광표시장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 발광표시장치에 포함된 일 서브픽셀의 등가회로도이다.
도 3은 도 2의 서브픽셀의 구동 파형을 예시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 발광표시장치의 VRR(Variable Refresh Rate) 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 발광표시장치의 구동 시 휘도 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 발광표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 발광표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 명세서의 제3 실시예에 따른 발광표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 13은 본 명세서의 제4 실시예에 따른 발광표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 실시예들은 단지 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 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 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용될 수 있으나, 이 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
아울러, 이하에서 설명되는 발광표시장치의 픽셀 회로와 게이트 구동부는 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 트랜지스터들은 산화물 반도체를 포함한 Oxide TFT(Thin Film Transistor), 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly Silicon, LTPS)을 포함한 LTPS TFT 등으로 구현될 수 있다. 트랜지스터들 각각은 p 채널 TFT 또는 n 채널 TFT로 구현될 수 있다.
트랜지스터는 게이트(gate), 소스(source) 및 드레인(drain)을 포함한 3 전극 소자이다. 소스는 캐리어(carrier)를 트랜지스터에 공급하는 전극이다. 트랜지스터 내에서 캐리어는 소스로부터 흐르기 시작한다. 드레인은 트랜지스터에서 캐리어가 외부로 나가는 전극이다. 트랜지스터에서 캐리어의 흐름은 소스로부터 드레인으로 흐른다. n 채널 트랜지스터의 경우, 캐리어가 전자(electron)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 전자가 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 낮은 전압을 가진다. n 채널 트랜지스터에서 전류의 방향은 드레인으로부터 소스 쪽으로 흐른다. p 채널 트랜지스터(PMOS)의 경우, 캐리어가 정공(hole)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 정공이 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 높다. p 채널 트랜지스터에서 정공이 소스로부터 드레인 쪽으로 흐르기 때문에 전류가 소스로부터 드레인 쪽으로 흐른다. 트랜지스터의 소스와 드레인은 고정된 것이 아니라는 것에 주의하여야 한다. 예컨대, 소스와 드레인은 인가 전압에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 트랜지스터의 소스와 드레인으로 인하여 발명이 제한되지 않는다. 이하의 설명에서 트랜지스터의 소스와 드레인을 제1 및 제2 전극으로 칭하기로 한다.
게이트 신호는 게이트 온 전압(Gate On Voltage)과 게이트 오프 전압(Gate Off Voltage) 사이에서 스윙(swing)한다. 게이트 온 전압은 트랜지스터의 문턱 전압 보다 높은 전압으로 설정되며, 게이트 오프 전압은 트랜지스터의 문턱 전압 보다 낮은 전압으로 설정된다. 트랜지스터는 게이트 온 전압에 응답하여 턴온(turn-on)되는 반면, 게이트 오프 전압에 응답하여 턴-오프(turn-off)된다. n 채널 트랜지스터는 게이트 온 전압은 게이트 하이 전압(Gate High Voltage, VGH)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 로우 전압(Gate Low Voltage, VGL)일 수 있다. p 채널 트랜지스터는 게이트 온 전압은 게이트 로우 전압(VGL)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 하이 전압(VGH)일 수 있다.
전계 발광 표시장치의 픽셀들 각각은 발광 소자와, 게이트-소스 사이 전압에 따라 픽셀 전류를 생성하여 발광 소자를 구동시키는 구동 소자를 포함한다. 발광 소자는 애노드 전극, 캐소드 전극 및 이 전극들 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공 주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공 수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자 수송층(Electron transport layer, ETL), 전자 주입층(Electron Injection layer, EIL) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 발광 소자에 픽셀 전류가 흐를 때 정공 수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자 수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동하여 여기자가 형성되고, 그 결과 발광층(EML)이 가시광을 방출할 수 있다.
최근 전계 발광 표시장치의 픽셀 회로에 포함된 일부 트랜지스터를 산화물 트랜지스터로 구현하는 시도가 늘고 있다. 산화물 트랜지스터는 반도체 물질로 폴리 실리콘 대신 산화물(Oxide), 즉 In(인듐), Ga(갈륨), Zn(아연), O(산소)를 결합한 IGZO라는 산화물이 사용된다.
산화물 트랜지스터는, 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poli Silicon, 이하 LTPS라 함) 트랜지스터에 비해 전자 이동도가 낮지만 비정질 실리콘 트랜지스터에 비해서는 전자 이동도가 10배 이상 높고, 제조 비용 관점에서는 비정질 실리콘 트랜지스터보다는 높지만 저온 폴리 실리콘 트랜지스터보다는 훨씬 낮은 장점이 있다. 또한, 산화물 트랜지스터의 제조 공정이 비정질 실리콘 트랜지스터의 것과 비슷하여 기존 설비를 활용할 수 있어서 효율적인 장점이 있다. 특히, 산화물 트랜지스터는 오프 전류가 낮기 때문에, 트랜지스터의 오프 기간이 상대적으로 긴 저속 구동 시 구동 안정성과 신뢰성이 높은 장점도 있다. 따라서, 고해상도와 저전력 구동이 필요한 대형 액정 표시장치나 저온 폴리 실리콘 공정으로 화면 크기를 대응할 수 없는 OLED TV에 산화물 트랜지스터가 채용될 수 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 실질적으로 동일 구성 요소를 지칭한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서, 본 명세서와 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 발광표시장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하며, 발광표시장치는 영상 공급부(110), 타이밍 제어부(120), 스캔 구동부(130), 데이터 구동부(140), 표시패널(150) 및 전원 공급부(180) 등을 포함할 수 있다.
영상 공급부(110)는 외부로부터 공급된 영상 데이터신호 또는 내부 메모리에 저장된 영상 데이터신호와 더불어 각종 구동신호를 출력할 수 있다. 영상 공급부(110)는 데이터신호와 각종 구동신호를 타이밍 제어부(120)에 공급할 수 있다.
표시패널(150)에는 열(Column) 방향(또는 수직 방향)으로 연장된 다수의 데이터라인들(DL1~DLn)과 행(Row) 방향(또는 수평 방향)으로 연장된 다수의 게이트라인들(GL1~GLm)이 교차하고, 교차 영역마다 서브픽셀(SP)들이 매트릭스 형태로 배치되어 픽셀 어레이를 형성한다. 동일 픽셀 라인에 배치된 서브픽셀(SP)은 같은 게이트 라인(GL)으로부터 인가되는 스캔 신호와 발광신호(EM)에 따라 동시에 동작한다. 각 서브픽셀(SP)은 발광 소자 및 발광 소자의 애노드에 인가되는 전류량을 제어하는 픽셀 회로를 포함한다. 픽셀 회로는 발광 소자에 일정 전류가 흐를 수 있도록 전류량을 제어하는 구동 트랜지스터를 포함할 수 있다. 발광 소자는 발광 기간에서 발광하고, 발광 기간 이외의 기간에는 발광하지 않는다. 발광 기간 이외의 기간에는 픽셀 회로의 초기화, 프로그래밍 및 발광 소자의 리셋 등이 진행될 수 있다.
타이밍 제어부(120)는 스캔 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC), 데이터 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC) 및 각종 동기신호(수직 동기신호인 Vsync, 수평 동기신호인 Hsync) 등을 출력할 수 있다. 타이밍 제어부(120)는 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 함께 영상 공급부(110)로부터 공급된 데이터신호(DATA)를 데이터 구동부(140)에 공급할 수 있다. 타이밍 제어부(120)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성되어 인쇄회로기판 상에 실장될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC) 등에 응답하여 데이터신호(DATA)를 샘플링 및 래치하고 감마 기준전압을 기반으로 디지털 형태의 데이터신호를 아날로그 형태의 데이터전압으로 변환하여 출력할 수 있다. 데이터 구동부(140)는 데이터라인들(DL1~DLn)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브픽셀들에 데이터전압을 공급할 수 있다. 데이터 구동부(140)는 IC 형태로 형성되어 표시패널(150) 상에 실장되거나 인쇄회로기판 상에 실장될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
스캔 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC) 등에 응답하여 스캔신호와 발광신호를 출력할 수 있다. 스캔 구동부(130)는 게이트라인들(GL1~GLm)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브픽셀들에 적어도 하나의 스캔신호와 발광신호를 공급할 수 있다. 스캔 구동부(130)는 IC 형태로 형성되거나 게이트인패널(Gate In Panel) 방식으로 표시패널(150) 상에 직접 형성될 수 있다.
전원 공급부(180)는 타이밍 제어부(120)의 제어에 따라 외부로부터 공급되는 전원을 표시장치의 구동을 위해 필요한 전원으로 변환하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(180)는 외부로부터 공급되는 전원을 고전위전압(EVDD)과 저전위전압(EVSS) 등으로 변환하여 출력할 수 있으며, 스캔 구동부(130)의 구동에 필요한 전압(예: 게이트하이전압과 게이트로우전압을 포함하는 게이트전압)이나 데이터 구동부(140)의 구동에 필요한 전압(드레인전압과 하프드레인전압을 포함하는 드레인전압) 등을 생성 및 출력할 수 있다.
도 2는 도 1의 발광표시장치에 포함된 일 서브픽셀의 등가회로도이고, 도 3은 도 2의 서브픽셀의 구동 파형을 예시한 도면이다. 이하의 설명에서, 트랜지스터의 제1 전극은 소스전극과 드레인전극 중 어느 하나일 수 있고, 트랜지스터의 제2 전극은 소스전극과 드레인전극 중 나머지 하나일 수 있다.
하나의 서브픽셀(SP)은 고전위전압(EVDD), 저전위전압(EVSS), 초기화전압(VINI), 애노드 리셋(Anode Reset) 전압(VAR), 온 바이어스 스트레스(On Bias Stress, OBS)전압(Vobs)을 공급받고, 제1 내지 제4 스캔신호(Scan1~Scan4), 발광신호(EM) 및 데이터 전압신호(Vdata)를 입력받을 수 있다.
하나의 서브픽셀(SP)은 OLED(Organic Light Emitting Diodes), 구동TFT(DT), 커패시터(Cst), 제1 발광제어TFT(ET1), 제2 발광제어TFT(ET2) 및 제1 내지 제4 스위칭TFT(T1~T4)를 포함할 수 있다. 서브픽셀(SP)의 각 TFT들은 p타입 MOSFET(PMOS) 또는 n타입 MOSFET(NMOS)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 구동TFT(DT), 제1 발광제어TFT(ET1), 제2 발광제어TFT(ET2), 제1 스위칭TFT(T1), 제4 스위칭TFT(T4) 및 제5 스위칭TFT(T5)는 p 타입으로 구현되고, 제2 스위칭TFT(T2) 및 제3 스위칭TFT(T3)는 n 타입으로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
OLED는 구동TFT(DT)로부터 공급되는 구동 전류에 의해 발광한다. OLED의 애노드 전극은 제4 노드(N4)에 연결되고, OLED의 캐소드 전극은 저전위전압(EVSS)이 제공되는 배선에 연결된다.
구동TFT(DT)의 게이트 전극은 제3 노드(N3)에 연결되고, 제1 전극은 제1 노드(N1)에 연결되고, 제2 전극은 제2 노드(N2)에 연결된다. 구동TFT(DT)는 데이터 전압신호(Vdata)에 대응하여 구동전류를 발생할 수 있다. 구동TFT(DT)는 p타입 MOSFET(PMOS)일 수 있고, LTPS(Low-Temperature Polycrystalline Silicon) 박막 트랜지스터로 구현될 수 있다.
제1 발광제어TFT(ET1)와 제2 발광제어TFT(ET2)는 OLED의 발광을 제어하기 위한 것이다. 제1 발광제어TFT(ET1)와 제2 발광제어TFT(ET2)는 각각의 게이트 전극에 동시에 입력되는 발광신호(EM)에 따라 동시에 온/오프 제어된다. 제1 발광제어TFT(ET1)는 고전위전압(EVDD)에 제1 전극이 연결되고 제1 노드(N1)에 제2 전극이 연결될 수 있다. 제1 발광제어TFT(ET1)는 발광신호(EM)에 대응하여 구동TFT(DT)의 제1 전극에 고전위전압(EVDD)을 전달하는 역할을 할 수 있다. 제2 발광제어TFT(ET2)는 제2 노드(N2)에 제1전극이 연결되고 제4 노드(N4)에 제2 전극이 연결될 수 있다. 제2 발광제어TFT(ET2)는 발광신호(EM)에 대응하여 OLED의 애노드 전극에 구동전류를 전달하는 역할을 할 수 있다. 제1 발광제어TFT(ET1)와 제2 발광제어TFT(ET2)는 p타입 MOSFET(PMOS)일 수 있고, LTPS(Low-Temperature Polycrystalline Silicon) 박막 트랜지스터로 구현될 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 서브픽셀(SP)에 저장된 데이터 전압(Vdata)을 하나의 프레임 동안 유지시킨다. 스토리지 커패시터(Cst)의 일 전극은 구동TFT(DT)의 게이트 전극이 연결되는 제3 노드(N3)에 연결되고, 타 전극은 고전위전압(EVDD)에 연결된다.
제1 스위칭TFT(T1)는 데이터 전압신호(Vdata)을 구동TFT(DT)의 제1 전극인 제1 노드(N1)에 인가한다. 제1 스위칭TFT(T1)는 제2 스캔신호(SCAN2)의 입력 라인에 연결된 게이트 전극, 데이터전압 신호(Vdata)가 공급되는 데이터라인에 연결된 제1 전극, 제1 노드(N1)에 연결된 제2 전극을 포함할 수 있다. 제1 스위칭TFT(T1)는 p타입 MOSFET(PMOS)일 수 있고, LTPS(Low-Temperature Polycrystalline Silicon) 박막 트랜지스터로 구현될 수 있다. 이에, 제1 스위칭TFT(T1)는 턴온 전압인 로우 레벨의 제2 스캔 신호 (Scan2)에 응답하여, 데이터라인으로부터 공급받는 데이터전압 신호(Vdata)를 구동TFT(DT)의 제1 전극인 제1 노드(N1)에 인가한다.
제2 스위칭TFT(T2)는 구동TFT(DT)의 게이트 전극 및 제2 전극인 드레인 전극을 연결하여 구동TFT(DT)를 다이오드 커넥팅시킨다. 제2 스위칭TFT(T2)는 제1 스캔신호(SCAN1)의 입력 라인에 연결된 게이트 전극, 제3 노드(N3)에 연결된 제1 전극, 제2 노드(N2)에 연결된 제2 전극을 포함할 수 있다. 제2 스위칭TFT(T2)는 턴-오프 기간 동안의 누설전류(Leakage)를 최소화시키기 위하여, n타입 MOSFET(NMOS)일 수 있고, 산화물(Oxide) 박막 트랜지스터로 구현될 수 있다. 이에, 제2 스위칭TFT(T2)는 턴온 전압인 하이 레벨의 제1 스캔신호(Scan1)에 응답하여, 구동TFT(DT)의 게이트 전극 및 드레인 전극을 다이오드 커넥팅시킨다.
제3 스위칭TFT(T3)는 초기화전압(VINI)을 구동TFT(DT)의 게이트 전극인 제3 노드(N3)에 인가한다. 제3 스위칭TFT(T3)는 제4 스캔신호(SCAN4)의 입력 라인에 연결된 게이트 전극, 초기화전압(VINI)에 연결된 제1 전극, 제3 노드(N3)에 연결된 제2 전극을 포함할 수 있다. 제3 스위칭TFT(T3)는 누설전류(Leakage)를 최소화시키기 위하여, n타입 MOSFET(NMOS)일 수 있고, 산화물(Oxide) 박막 트랜지스터로 구현될 수 있다. 이에, 제3 스위칭TFT(T3)는 턴온 전압인 하이 레벨의 제4 스캔신호(Scan4)에 응답하여, 초기화전압(VINI)을 구동TFT(DT)의 게이트 전극인 제3 노드(N3)에 인가한다.
제4 스위칭TFT(T4)는 애노드 리셋전압(VAR)을 OLED의 애노드 전극에 인가한다. 제4 스위칭TFT(T4)는 제3 스캔신호(SCAN3)의 입력 라인에 연결된 게이트 전극, 애노드 리셋전압(VAR)에 연결된 제1 전극, 제4 노드(N4)에 연결된 제2 전극을 포함할 수 있다. 제4 스위칭TFT(T4)는 p타입 MOSFET(PMOS)일 수 있고, LTPS(Low-Temperature Polycrystalline Silicon) 박막 트랜지스터로 구현될 수 있다. 이에, 제4 스위칭TFT(T4)는 턴온 전압인 로우 레벨의 제3 스캔신호(Scan3)에 응답하여, 애노드 리셋전압(VAR)을 OLED의 애노드 전극에 인가한다.
제5 스위칭TFT(T5)는 OBS전압(Vobs)을 구동TFT(DT)의 제1 전극에 인가한다. 제5 스위칭TFT(T5)는 제3 스캔신호(SCAN3)의 입력 라인에 연결된 게이트 전극, OBS전압(Vobs)에 연결된 제1 전극, 제1 노드(N1)에 연결된 제2 전극을 포함할 수 있다. 제5 스위칭TFT(T5)는 p타입 MOSFET(PMOS)일 수 있고, LTPS(Low-Temperature Polycrystalline Silicon) 박막 트랜지스터로 구현될 수 있다. 이에, 제5 스위칭TFT(T5)는 턴온 전압인 로우 레벨의 제3 스캔신호(Scan3)에 응답하여, OBS전압(Vobs)을 구동TFT(DT)의 제1 전극에 인가한다.
구동 트랜지스터(DT)에 흐르는 픽셀 전류는 발광 기간에서 구동 트랜지스터(DT)의 게이트-소스 간 전압, 즉 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3)의 전압에 의해 결정된다. 발광 기간에서 제1 노드(N1)의 전압은 고전위전압(EVDD)으로 고정되지만, 제3 노드(N3)의 전압은 제3 스위칭TFT(T3)의 오프 특성에 영향을 받게 된다. 이는, 발광 기간에서 제3 스위칭TFT(T3)의 오프로 인해 제3 노드(N3)가 플로팅(floating) 상태가 되기 때문이다. 따라서, 제3 스위칭TFT(T3)는 오프 특성이 좋은(즉, 오프 커런트가 낮은) n 타입 산화물 트랜지스터로 구현됨이 바람직하다.
또한, 발광 기간에서 오프 상태를 유지하는 제2 스위칭TFT(T2)도 스토리지 커패시터(Cst)를 통한 커플링 작용으로 제3 노드(N3)의 전압에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 오프 특성이 좋은(즉, 오프 커런트가 낮은) n 타입 산화물 트랜지스터로 구현됨이 바람직하다. 한편, 구동 TFT(DT)는 픽셀 전류를 생성하기 때문에 전자 이동도 특성이 좋은 p 타입 LTPS(Low Temperature Poli Silicon) 트랜지스터로 구현됨이 바람직하다. 마찬가지로 제1 발광제어TFT(ET1), 제2 발광제어TFT(ET2), 제1 스위칭TFT(T1), 제4 스위칭TFT(T4) 및 제5 스위칭TFT(T5)도 p 타입 LTPS 트랜지스터로 구현될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 본 명세서의 일 실시예에 따른 발광표시장치의 서브픽셀(SP)의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 서브픽셀은 리프레시 프레임(Refresh Fame) 구동 또는 스킵 프레임(Skip Frame) 구동을 수행할 수 있다.
리프레시 프레임 구동 시, 발광신호(EM)가 오프레벨로 인가되는 비 발광기간에서, 각각의 서브픽셀(SP)은 데이터 전압(Vdata)을 프로그래밍하여 영상 데이터를 기입할 수 있다. 스킵 프레임 구동 시에는 데이터 전압(Vdata)이 충전되지 않는다. 이에, 스킵 프레임 구동 시 발광신호(EM)가 오프레벨로 인가되는 비 발광기간에서, 데이터 전압(Vdata)은 서브 픽셀에 충전되지 않는 일정한 전위의 전압(Vpark)이 데이터 라인에 인가될 수 있다.
리프레시 프레임과 스킵 프레임은 복수의 온 바이어스 스트레스 기간(On bias stress, OBS, 이하 “스트레스 기간”으로 명명함)을 포함할 수 있다. 스트레스 기간(OBS) 동안 제3 스캔신호(Scan3)는 턴온 전압인 로우 레벨로 인가된다. 턴온 레벨의 제3 스캔신호(Scan3)에 응답하여, 구동TFT(DT)의 제1 노드(N1)에 OBS전압(Vobs)을 인가하는 제5 스위칭TFT(T5)와 OLED의 애노드 전극인 제4 노드(N4)에 애노드 리셋전압(VAR)을 인가하는 제4 스위칭TFT(T4)가 턴온된다. 제4 스위칭TFT(T4)가 턴온되면 애노드 리셋전압(VAR)에 의해 OLED의 애노드 전극이 리셋되어 OLED의 발광 특성을 동일하게 유지할 수 있다. 제5 스위칭TFT(T5)가 턴온되면 OBS전압(Vobs)이 구동TFT(DT)에 인가되어 구동TFT(DT)의 히스테리시스(Hysterysis) 현상을 완화시킬 수 있다. 스킵 프레임에서는 데이터 전압(Vdata)이 충전되지 않기 때문에 리프레시 프레임에 비해 애노드 리셋전압(VAR)은 다소 높게 설정하고, OBS전압(Vobs)은 다소 낮게 설정하여 스킵 프레임과 리프레시 프레임 간에 휘도차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
리프레시 프레임의 구동 기간은 제1 스트레스 기간(OBS1), 이니셜 기간(Initial), 샘플링 기간(Sampling) 및 제2 스트레스 기간(OBS2)을 포함할 수 있다.
이니셜 기간(Initial)과 샘플링 기간(Sampling) 동안 제1 스캔신호(Scan1)는 턴온 전압인 하이 레벨로 인가된다. 제2 스위칭TFT(T2)는 턴온 전압인 하이 레벨의 제1 스캔신호(Scan1)에 응답하여, 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3)를 연결한다. 이에, 구동TFT(DT)는 게이트 전극과 드레인 전극이 단락되는 다이오드 커넥팅 상태가 되어 다이오드처럼 동작하게 된다.
이니셜 기간(Initial) 동안 제4 스캔신호(Scan4)는 턴온 전압인 하이 레벨로 인가된다. 제4 스캔신호(Scan4)의 턴온 전압에 의해 제3 스위칭TFT(T3)가 턴온되어, 초기화전압(VINI)을 제3 노드(N3)에 인가한다. 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3)는 서로 연결되어 있으므로, 구동TFT(DT)의 게이트 전극인 제3 노드(N3)와 드레인 전극인 제2 노드(N2)가 초기화전압(VINI)으로 초기화된다. 초기화전압(VINI)은 OLED의 동작전압보다 충분히 낮은 전압 범위 내에서 선택할 수 있으며, 저전위전압(EVSS)과 같거나 낮은 전압으로 설정될 수 있다.
샘플링 기간(Sampling)은 구동TFT(DT)의 문턱전압(Vth)을 샘플링하고, 데이터 전압(Vdata)을 프로그래밍하는 기간이다. 샘플링 기간(Sampling) 동안 제2 스캔신호(Scan2)는 턴온 전압인 로우 레벨로 인가된다. 제1 스위칭TFT(T1)는 턴온 전압인 로우 레벨의 제2 스캔 신호 (Scan2)에 응답하여, 데이터라인으로부터 인가되는 데이터전압 신호(Vdata)를 구동TFT(DT)의 제1 전극인 제1 노드(N1)에 인가한다. 샘플링 기간(Sampling)에서, 구동TFT(DT)는 턴온되어 소스-드레인 사이에 전류(Ids)가 흐른다. 구동TFT(DT)의 게이트 전극과 드레인 전극은 다이오드 커넥팅된 상태이기 때문에, 소스전극에서 드레인 전극으로 흐르는 전류에 의해서 제3 노드(N3)의 전압은 구동TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)이 문턱전압(Vth)에 도달할 때까지 상승한다. 샘플링 기간(Sampling) 동안에, 제3 노드(N3)의 전압은 데이터 전압(Vdata)과 구동TFT(DT)의 문턱전압(Vth)의 차에 해당하는 전압(Vdata-|Vth|)으로 충전된다.
이후, 발광신호(EM)가 턴온 전압인 로우 레벨로 인가되면, 제1 발광제어TFT(ET1) 및 제2 발광제어TFT(ET2)가 턴온된다. 제1 발광제어TFT(ET1)가 턴온됨에 따라 제1 노드(N1)에 고전위전압(EVDD)이 인가되고, 제2 발광제어TFT(ET2)가 턴온됨에 따라 제2 노드(N2) 및 제4 노드(N4)의 전류 패스를 형성한다. 이에, 구동TFT(DT)의 소스 전극과 드레인 전극을 통해 발생한 구동 전류(Ioled)가 OLED에 인가되어 발광할 수 있다.
스킵 프레임에서는 데이터 전압(Vdata)이 충전되지 않는다. 이에, 이니셜 기간(Initial)과 샘플링 기간(Sampling)의 구동을 위해 인가되는 제1 스캔신호(Scan1), 제2 스캔신호(Scan2), 제4 스캔신호(Scan4)는 오프 전압 레벨로 유지된다. 제3 스캔신호(Scan3)가 일정 구동 주파수로 구동될 경우, 스킵 프레임도 리프레시 프레임과 같이 두 번의 스트레스 기간(OBS3, OBS4)을 포함하게 된다.
이와 같이, 리프레시 프레임과 스킵 프레임은 복수의 스트레스 기간(OBS1~OBS4)을 포함할 수 있다. 각 스트레스 기간(OBS1~OBS4)에 OBS전압(Vobs)을 인가하는 제5 스위칭TFT(T5)와 애노드 리셋전압(VAR)을 인가하는 제4 스위칭TFT(T4)에 입력되는 제3 스캔신호(Scan3)가 턴온 전압인 로우 레벨로 인가되어 애노드 리셋이 수행될 수 있다. 따라서, 제3 스캔신호(Scan3)가 턴온 전압인 로우 레벨로 인가되는 횟수, 주기, 혹은 신호폭(width)을 조절함으로써, 애노드 리셋 횟수, 주기, 혹은 기간을 제어할 수 있다.
도 4 및 도 5는 발광표시장치의 VRR(Variable Refresh Rate) 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
VRR 구동은 고속 구동부터 저속 구동까지 다양한 구동 주파수로 동작하도록 하는 구동 방법이다. 발광표시장치는 기본 구동 모드에서 매 프레임마다 입력 영상의 데이터 전압을 데이터 라인들에 공급한다. 저속 구동 모드는 입력 영상이 기준 프레임 개수만큼 변화가 없을 경우 소비 전력을 줄이기 위하여 설정될 수 있다. 저속 구동 모드에서는 픽셀들의 리프레시 레이트(Refresh rate)를 낮춤으로써 픽셀들의 데이터 기입 주기를 길게 제어하여 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 화질을 향상시키고자 하는 경우 프레임 주파수를 증가시키는 고속 구동 모드를 수행할 수 있다. 고속 구동은 일반 구동 대비 더 부드러운 화면을 구현할 수 있으며, 저속 구동은 일반 구동 대비 불필요한 소비전력을 저감할 수 있다.
도 4를 참조하면, VRR 구동은 주파수 별로 데이터전압이 기입되는 리프레시 프레임(Refresh Frame)과 스킵 프레임(Skip Frame)으로 구성될 수 있다.
도 4의 (a)는 기본 구동 시 프레임의 구성을 예시한 것이다. 120Hz 구동 시 1초에 120개의 프레임들이 재현되고, 1개의 프레임의 길이는 1/120sec이다. 각 프레임들은 모두 데이터전압이 기입되는 리프레시 프레임(R)으로 구성될 수 있다.
도 4의 (b)는 60Hz 구동 시 프레임의 구성을 예시한 것이다. 60Hz 구동 시 1초에 60개의 영상 프레임들이 재현된다. 60Hz 구동 시 1 프레임 기간은 1/60sec이므로, 1 프레임 기간은 2개의 1/120sec 길이의 프레임을 포함할 수 있다. 이에, 60Hz 구동 시 1 프레임 기간은 1개의 리프레시 프레임(R)과 1개의 스킵 프레임(S)으로 구성될 수 있다. 1 프레임 기간에서 리프레시 프레임에서만 데이터전압이 기입되고, 나머지 스킵 프레임에서는 데이터전압을 인가하지 않는다. 이에, 스킵 프레임에서는 데이터전압의 출력이 중지되고 스캔 신호 또한 최소한으로 출력되므로 소비전력을 감소시키는 효과가 있다.
도 4의 (c)는 10Hz 구동 시 프레임의 구성을 예시한 것이다. 10Hz 구동 시 1초에 10개의 영상 프레임들이 재현된다. 10Hz 구동 시 1 프레임 기간은 1/10sec이므로, 1 프레임 기간은 12개의 1/120sec 길이의 프레임을 포함할 수 있다. 이에, 10Hz 구동 시 1 프레임 기간은 1개의 리프레시 프레임(R)과 11개의 스킵 프레임(S1~S11)으로 구성될 수 있다. 이에, 1개의 리프레시 프레임(R)에서만 데이터전압이 기입되고, 스킵 프레임(S1~S11)에서는 데이터전압의 출력이 중지되고 스캔 신호 또한 최소한으로 출력되므로 소비전력을 감소시키는 효과가 있다.
도 5는 EM 반복(iteration) 구동을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 발광표시장치는 화질 향상을 위해 하나의 프레임 기간에서 복수회의 발광신호(EM)를 인가하여 발광제어 TFT를 온/오프하는 EM 반복(iteration) 구동을 수행할 수 있다.
발광신호(EM)의 오프 레벨 구간은 OLED의 비 발광 기간을 정의하고, 온 레벨 구간은 OLED의 발광 기간을 정의한다. 발광신호(EM)가 오프 레벨인 하이 레벨로 인가되면 제1 발광제어TFT(ET1)와 제2 발광제어TFT(ET2)가 오프되고, 온 레벨인 로우 레벨로 인가되면 제1 발광제어TFT(ET1)와 제2 발광제어TFT(ET2)가 턴온되어 OLED가 발광할 수 있다.
애노드 리셋 주파수는 애노드 리셋전압(VAR)을 인가하는 제4 스위칭TFT(T4)에 입력되는 제3 스캔신호(Scan3)가 턴온 전압인 로우 레벨로 인가되는 구동 주파수를 의미할 수 있다. 기본 구동 모드에서는 1 프레임 기간 내에 발광신호(EM)가 1회 출력되므로, 프레임 구동 주파수와 EM 구동 주파수는 동일하며, EM 구동 주파수에 따라 애노드 리셋 주파수도 동일하게 설정될 수 있다. 프레임 주파수보다 EM 구동 주파수를 증가시키면, 한 프레임 내에서 EM 구동이 복수회 출력되어 발광소자를 온/오프 구동할 수 있다.
도 5의 (a)는 기본 구동 모드에서의 프레임의 구동 주파수, EM 구동 주파수및 애노드 리셋 주파수 설정을 예시한 것이다.
각 프레임들이 모두 리프레시 프레임(R)으로 구성되는 120Hz 구동 시, EM 구동 주파수 및 애노드 리셋 주파수도 모두 120Hz로 설정된다. 즉, 1 프레임 기간 내에 발광신호(EM)가 1회 출력되고 발광신호(EM)에 따른 비 발광기간에 애노드 리셋이 수행된다.
도 5의 (b)는 EM 반복(iteration) 구동을 수행하는 방법을 예시한 것이다. 프레임 주파수는 120Hz 구동을 유지한 상태에서 EM 구동 주파수 및 애노드 리셋 주파수를 프레임 주파수에 비해 2배 증가시켜 240Hz로 구동하면, 1 프레임 기간 내에 발광신호(EM)가 2회 출력되고, 각 발광신호(EM)의 비 발광기간에 애노드 리셋이 수행된다.
도 5의 (c)는 프레임 주파수는 120Hz 구동을 유지한 상태에서 EM 구동 주파수 및 애노드 리셋 주파수를 프레임 주파수에 비해 4배 증가시켜 480Hz로 구동하는 방법을 예시하고 있다. 프레임 주파수는 120Hz 구동을 유지한 상태에서 EM 구동 주파수 및 애노드 리셋 주파수가 480Hz로 증가하면, 1 프레임 기간 내에 발광신호(EM)가 4회 출력되고, 각 발광신호(EM)의 비 발광기간에 애노드 리셋이 수행된다.
도 6 및 도 7은 발광표시장치의 구동 시 휘도 변화를 설명하기 위한 도면으로서, EM 구동 주파수 및 애노드 리셋 주파수 설정에 따른 각 발광 구간에서의 휘도를 예시하고 있다.
도 6은 프레임 주파수는 120Hz이고, EM 구동 주파수 및 애노드 리셋 주파수가 동일하게 480Hz일 경우 각 발광 구간에서의 휘도 변화를 도시한 것이다.
프레임 주파수가 120Hz이면 모든 프레임이 리프레시 프레임(R)으로 구동된다. 프레임 주파수가 120Hz이고 EM 구동 주파수 및 애노드 리셋 주파수가 480Hz이면, 1 프레임 내에서 발광신호(EM)가 4회(1st~4th) 출력되어 OLED가 소등 후 점등되는 EM 구동이 4회 진행된다. 각 EM 구동의 비 발광기간에 제3 스캔신호(Scan3)에 의한 애노드 리셋이 수행된다. 리프레시 프레임에서 서브픽셀들은 제1 스트레스 기간(OBS1), 이니셜 기간(Initial), 샘플링 기간(Sampling) 및 제2 스트레스 기간(OBS2)을 포함하는 리프레시 프레임 구동을 수행한다. 따라서, 1 EM 구동은 2회의 스트레스 기간(OBS1, OBS2)을 포함할 수 있으므로, 각각의 비 발광기간에 2회의 애노드 리셋이 수행된다.
애노드 리셋 구동 시, OLED의 애노드가 연결된 제4 노드(N4) 전압이 초기화되기 때문에 각 EM 구동 구간에서 제4 노드(N4)의 전압이 상승한다. 그런데, EM 반복(iteration) 구동 시에는 충전 시간(charging time)이 짧기 때문에 리프레시 후, 다시 충전되는 EM 구동 횟수가 증가할수록 제4 노드(N4)의 전류 및 전압이 점차 상승하게 된다. 또한, 발광신호(EM)가 하이 레벨로 구동됨에 따라 발광신호(EM)의 입력 라인과 제4 노드 간에 캐패시턴스(overlap cap)가 발생하여 제4 노드(N4)의 전압이 상승하게 된다. 결과적으로 4회차의 EM 구동(4th)에 의해 발광하는 4구간에서 제4 노드(N4)의 전압이 OLED의 문턱 전압(OLED Vth)보다도 높아질 수 있고, 이에 따라 OLED로 인가되는 전류량도 증가하여 4구간에서 휘도가 가장 높게 나타날 수 있다.
도 7은 프레임 주파수는 120Hz이고, EM 구동 주파수가 480Hz이고, 애노드 리셋 주파수는 그 절반인 240Hz일 경우, 1회차 애노드 리셋 후의 제1 발광 구간 및 2회차 애노드 리셋 후의 제2 발광 구간에서의 휘도 변화를 도시한 것이다.
프레임 주파수가 120Hz이면 모든 프레임이 리프레시 프레임(R)으로 구동된다. 프레임 주파수가 120Hz이고 EM 구동 주파수가 480Hz이면, 1 프레임 내에서 4회의 EM 구동(1st~4th)이 수행된다. 애노드 리셋은 120Hz로 수행되므로, 1회차 EM 구동(1st)과 3회차 EM 구동(3rd)시에만 수행된다. 1 EM 구동 기간은 2 회의 스트레스 기간(OBS1, OBS2)을 포함하므로, 1 EM 구동 기간에 2회의 애노드 리셋이 수행된다.
4회의 EM 구동(1st~4th) 중, 1회차 EM 구동(1st)과 3회차 EM 구동(3rd)시에만 애노드 리셋이 구동되는 경우에도, 리프레시 및 충전 시간이 충분히 길지 않기 때문에, 1회차 EM 구동(1st) 시 수행된 애노드 리셋 후의 제4 노드(N4) 전압보다, 3회차 EM 구동(3rd)시 수행된 애노드 리셋 후의 제4 노드(N4) 전압이 더 상승한다. 결과적으로, 1회차 EM 구동(1st) 시 수행된 애노드 리셋 후 발광하는 1 구간의 휘도보다 3회차 EM 구동(3rd)시 수행된 애노드 리셋 후 발광하는 2 구간의 휘도가 더 높아지는 휘도 차가 발생하게 된다.
이상, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, EM 반복(iteration) 구동과 함께 애노드 리셋을 수행하면, 애노드 리셋의 작용으로 제4 노드(N4) 전압이 상승하여 각 발광구간에서 휘도 차가 발생할 수 있으며, 결과적으로 플리커에 악영향을 미치게 된다. 여기서, EM 반복(iteration) 구동과 함께 애노드 리셋을 수행하면 각 발광 구간에서 휘도 파형이 특정 경향성을 갖는다는 점을 확인할 수 있다. 이에, 휘도가 가장 크게 측정되는 구간을 특정할 수 있으므로, 각 구간의 휘도 차가 감소하도록 제어함으로써 플리커를 개선할 수 있다.
도 8은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 발광표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다. 본 명세서의 제1 실시예는 EM 구동과 애노드 리셋의 지연 시간을 조절하여 휘도를 균일화하는 방법을 예시하고 있다.
도 8을 참조하면, EM 구동 주파수가 480Hz이고 애노드 리셋 주파수가 240Hz로 구동하는 경우 4회의 EM 구동(1st~4th)이 수행되고, 2회의 애노드 리셋이 수행된다. 여기서, 2회차 애노드 리셋 시점과 그에 대응되는 3회차 EM 구동 시점을 소정 기간(d)만큼 지연시켜 각 발광 구간의 휘도 차를 감소시킬 수 있다.
(비교예)에 따라, EM 구동과 애노드 리셋의 구동 시점을 조절하지 않을 경우, 1회차 애노드 리셋 후 발광하는 1구간과 2회차 애노드 리셋 후 발광하는 2구간의 길이는 같다. 충전시간이 짧기 때문에 애노드가 연결된 제4 노드(N4)의 전압은 지속적으로 상승하므로 OLED에 인가되는 전류도 증가한다. 이에, 1구간보다 2구간에서 휘도가 더 빨리 상승하게 되는데, 2구간의 길이는 1구간의 길이와 같기 때문에, 2구간에서의 휘도가 1구간에서의 휘도보다 더 커진다.
(실시예)에 따라, 2회차 애노드 리셋 시점과 3회차 EM 구동 시점을 소정 기간(d)만큼 지연시키면, 1구간의 길이는 연장되고 2구간의 길이는 단축된다. 이에, 1구간에서 제4 노드(N4)의 전압은 비교예에 비해 상승하여 1구간의 휘도가 증가한다. 반면, 2구간에서 제4 노드(N4)의 전압은 비교예에 비해 하강하여 2구간 휘도는 감소한다. 결과적으로 두 구간의 휘도 차이가 감소함으로, 플리커를 개선할 수 있다. 여기서, 지연 기간(d)는 각 패널의 크기, 특성 등에 따라 휘도 차를 최소화할 수 있는 값으로 설정될 수 있다. 예컨대, 2회차 애노드 리셋 시점과 3회차 EM 구동 시점을 수십 픽셀 라인 정도 조절하여 휘도를 조절할 수 있다.
도 9는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 발광표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다. 본 명세서의 제2 실시예는 EM 구동과 애노드 리셋의 지연 시간을 점진적으로 증가시켜 휘도를 균일화하는 방법을 예시하고 있다.
도 9를 참조하면, EM 구동 주파수가 480Hz이고 애노드 리셋 주파수가 480Hz로 구동하는 경우 4회의 EM 구동이 수행되고, 4회의 애노드 리셋이 수행된다. 여기서, 2회차, 3회차, 4회차의 애노드 리셋 및 EM 구동 시점을 점진적으로 지연시켜 각 발광 구간의 휘도 차를 감소시킬 수 있다.
(비교예)에 따라, EM 구동과 애노드 리셋의 구동 시점을 조절하지 않을 경우, OLED가 발광하는 1 내지 4구간의 길이는 균등하다. 애노드 리셋 구동 시, OLED의 애노드가 연결된 제4 노드(N4) 전압이 초기화되기 때문에 각 EM 구동 구간에서 제4 노드(N4)의 전압이 상승한다. 여기서, EM 구동 횟수가 증가할수록 제4 노드(N4)의 전류 및 전압이 점차 상승하고, 발광신호(EM)의 입력 라인과 제4 노드 간에 캐패시턴스(overlap cap)가 발생하여 제4 노드(N4)의 전압이 더 상승하게 된다. 결과적으로 4회차의 EM 구동에 의해 발광하는 4구간에서 제4 노드(N4)의 전압이 OLED의 문턱 전압(OLED Vth)보다도 높아질 수 있고, 이에 따라 OLED로 인가되는 전류량도 증가하여 4구간에서 휘도가 가장 높게 나타날 수 있다.
(실시예)에 따라, 2회차, 3회차, 4회차의 애노드 리셋 및 EM 구동 시점을 점진적으로 지연시키는 경우, 2회차 동작은 a 기간만큼 지연시키고, 3회차 동작은 a+b 기간만큼 지연시키고, 4회차 동작은 a+b+c기간 만큼 지연시킬 수 있다. 4개 구간의 길이가 균등한 경우 1구간부터 4구간으로 진행할수록 휘도가 더 빠르게 상승하기 때문에, 결과적으로 4구간에서의 휘도가 가장 높아진다. 따라서, 상대적으로 휘도가 낮은 1구간의 길이를 연장하여 휘도를 상승시키고, 휘도가 높은 4 구간의 길이는 단축하여 휘도를 감소시키는 방식으로 4개 구간의 휘도 차를 줄일 수 있다. 1구간과 4구간 사이의 2구간 및 3구간은 남은 프레임 기간 내에서 동일하거나 2구간이 3구간보다 길게 설정되도록 a, b, c 값을 설정할 수 있다.
도 10은 본 명세서의 제3 실시예에 따른 발광표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다. 본 명세서의 제3 실시예는 발광신호(EM)의 폭(width)을 제어하여 휘도 차이를 완화시키는 방법을 예시하고 있다.
도 10을 참조하면, EM 구동 주파수가 480Hz이고 애노드 리셋 주파수가 480Hz로 구동하는 경우 4회의 EM 구동이 수행되고, 4회의 애노드 리셋이 수행된다. 전술했던 바와 같이, EM 구동 횟수 및 애노드 리셋 횟수가 증가할수록 제4 노드(N4)의 전류 및 전압이 점차 상승하여 4구간에서 휘도가 가장 높게 나타날 수 있다.
제3 실시예는 휘도가 높은 4구간의 발광 기간을 단축하여 휘도를 감소시키는 방식으로 4구간의 휘도 차를 줄일 수 있다. 4구간의 발광 기간을 단축하기 위해,
발광신호(EM)는 제1 발광제어TFT(ET1)와 제2 발광제어TFT(ET2)의 오프 전압인 하이 레벨로 인가되었다가 로우 레벨로 전환되는 구동을 수행한다. 이에, 4구간에서 하이 레벨로 인가되는 시간이 증가하도록 발광신호(EM)의 폭(W)을 제어함으로써, 제1 발광제어TFT(ET1)와 제2 발광제어TFT(ET2)를 오프하여 발광시간을 단축할 수 있다. 4구간에서의 발광시간을 단축함으로써 4구간의 휘도를 감소시켜 다른 발광 구간에 비해 4구간의 휘도가 지나치게 높았던 문제를 해결할 수 있다.
도 11 내지 도 13은 본 명세서의 제4 실시예에 따른 발광표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다. 본 명세서의 제4 실시예는 VRR 저속 구동 시 프레임들 간에 휘도 차가 발생하는 것을 개선하기 위해, 각 프레임 별로 애노드 리셋 횟수, 애노드 리셋 신호의 폭(width) 등을 제어하는 방법을 예시하고 있다.
도 11을 참조하면, VRR 구동 시 프레임 주파수는 10Hz로 구동하고, EM 구동 주파수는 480Hz이고, 애노드 리셋 주파수는 240Hz로 구동할 수 있다.
VRR 구동 시 10Hz 구동을 수행하면 1 프레임 기간은 1개의 리프레시 프레임(R)과 11개의 스킵 프레임(S1~S11)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, EM 구동 주파수는 480Hz이고 애노드 리셋 주파수는 240Hz이므로, 각 프레임에서 4회의 EM 구동(1st~4th)이 수행되고, 2회의 애노드 리셋이 수행된다. 리프레시 프레임(R)과 스킵 프레임(S1~S11)에서의 서브픽셀 동작이 상이하기 때문에, 각 프레임에는 휘도 차가 발생할 수 있다. 예컨대, 리프레시 프레임(R)은 정상 휘도로 발광하고, 제1 스킵 프레임(S1), 제2 스킵 프레임(S2)는 낮은 휘도로 발광하고, 제3 스킵 프레임(S3)은 정상 휘도로 발광하는 등, 각 프레임 간에 휘도 차가 발생할 수 있다. 이러한 프레임 간 휘도 차를 해소하기 위해, 휘도가 낮은 프레임에서 애노드 리셋 횟수 또는 애노드 리셋 시간을 조절하여 해당 프레임의 휘도를 상승시킬 수 있다.
도 12를 참조하면, 휘도가 낮은 프레임에서는 애노드 리셋 횟수를 2번에서 1번으로 줄임으로써 애노드가 연결된 제4 노드(N4)의 전압 레벨을 상승시킬 수 있다. 제4 노드(N4)의 전압 레벨이 상승함에 따라 OLED에 인가되는 전류량도 상승하여 해당 프레임의 휘도가 향상될 수 있다. 또한, 애노드 리셋 시간을 단축하여 애노드가 연결된 제4 노드(N4)의 전압 레벨을 상승시킴으로써, 해당 프레임의 휘도를 향상시키는 것도 가능하다.
한편, 애노드 리셋 시 인가되는 제3 스캔신호(Scan3)가 인가되면, 애노드 리셋을 위한 애노드 리셋전압(VAR)을 인가하는 제4 스위칭TFT(T4)뿐 아니라, 구동TFT(DT)의 제1 노드(N1)에 OBS전압(Vobs)을 인가하는 제5 스위칭TFT(T5)도 턴온된다. 제1 노드(N1)에 OBS전압(Vobs)을 인가하면 구동TFT(DT)의 히스테리시스가 변경되어 OLED에 인가되는 전류량도 변경된다. 따라서, OBS전압(Vobs)을 인가하는 방법을 변경하는 것으로도 해당 프레임의 휘도를 향상시키는 것도 가능하다.
도 13을 참조하면, 휘도가 낮은 프레임에서는 OBS전압(Vobs)의 인가 횟수를 2번에서 1번으로 줄임으로써 구동TFT(DT)로부터 인가되는 전류량을 증가시킬 수 있다. 구동TFT(DT)의 전류량이 증가함에 따라 OLED에 인가되는 전류량 또한 증가하여 해당 프레임의 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, OBS전압(Vobs)의 인가 시간을 단축하여 구동TFT(DT)로부터 인가되는 전류량을 증가시킴으로써, 해당 프레임의 휘도를 향상시키는 것도 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 명세서의 실시예는, 발광신호(EM)의 구동 주파수에 따라, 각 프레임의 애노드 리셋 타이밍, 리셋 횟수 등을 제어함으로써, 발광 구간별 휘도 차이를 개선하여 플리커 발생을 방지할 수 있다. 또한, VRR 구동 시, 각 프레임의 애노드 리셋 횟수, 리셋 시간 등을 제어함으로써, 프레임 간 휘도 차이를 개선하여 플리커의 발생을 방지하고 화질을 향상시킬 수 있는 발광표시장치 및 이의 구동방법을 제공할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 명세서의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
110: 영상 공급부 120: 타이밍 제어부
130: 스캔 구동부 140: 데이터 구동부
150: 표시패널 180: 전원 공급부

Claims (16)

  1. 발광소자를 구비한 다수의 서브픽셀들을 포함하는 표시패널;
    상기 서브픽셀들에 데이터전압과 리셋전압을 공급하는 데이터구동부; 및
    상기 발광소자의 비 발광기간과 발광기간을 제어하는 발광신호 및 상기 서브픽셀의 리셋기간을 제어하는 리셋신호를 출력하는 스캔구동부를 포함하며,
    상기 스캔구동부는,
    하나의 프레임 기간 내에 상기 발광신호를 복수회 출력하고, 상기 발광신호에 따른 비 발광기간에 상기 리셋신호를 복수회 출력하며, 복수의 발광신호 및 복수의 리셋신호 중 적어도 하나는 지연 기간 및 펄스 폭 중 적어도 어느 하나가 상이한 발광표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광신호 각각의 지연 시간은 점차적으로 길어지고, 상기 복수의 발광신호에 따른 복수의 비 발광기간 마다 동일한 리셋신호가 출력되는 발광 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광신호는 동일한 지연 시간을 갖고, 상기 복수의 발광신호 중 마지막 발광신호는 다른 발광신호들 보다 비 발광기간의 펄스폭이 길고 발광기간은 짧으며, 상기 복수의 발광신호에 따른 복수의 비 발광기간 마다 동일한 리셋신호가 출력되는 발광 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하나의 프레임 기간 내에, 비 발광기간의 펄스폭이 동일한 제1 발광신호, 제2 발광신호, 제3 발광신호, 제4 발광신호가 순차 출력되데, 상기 제3 발광신호는 지연되어 출력되고, 상기 리셋신호는 상기 제1 발광신호와 상기 제3 발광신호에 따른 비 발광기간에 출력되는 발광 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스캔구동부는,
    저속 구동 기간 동안 상기 서브픽셀들에 데이터전압을 충전하는 리프레시 프레임구동과 상기 충전된 데이터전압을 유지하는 스킵 프레임구동을 수행하고,
    상기 리프레시 프레임 기간과 상기 스킵 프레임 기간 내에 상기 발광신호를 복수회 출력하는 발광 표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 리프레시 프레임 기간의 비 발광 기간에 출력되는 리셋신호와 상기 스킵 프레임 기간의 비 발광 기간에 출력되는 리셋신호가 상이한 발광 표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 리프레시 프레임 기간의 비 발광 기간에 출력되는 리셋신호와 상기 스킵 프레임 기간의 비 발광 기간에 출력되는 리셋신호의 펄스 폭이 상이한 발광 표시장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 리프레시 프레임 기간의 비 발광 기간에 출력되는 리셋신호와 상기 스킵 프레임 기간의 비 발광 기간에 출력되는 리셋신호의 개수가 상이한 발광 표시장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 리프레시 프레임 기간과 상기 스킵 프레임 기간 각각에, 비 발광기간의 펄스폭이 동일한 제1 발광신호, 제2 발광신호, 제3 발광신호, 제4 발광신호가 순차 출력되고, 상기 리셋신호는 상기 제1 발광신호와 상기 제3 발광신호에 따른 비 발광기간에 출력되는 발광 표시장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 서브픽셀은,
    상기 발광소자;
    상기 발광 소자의 제1 전극에 전류를 인가하는 구동TFT;
    상기 발광신호를 입력 받아 상기 발광 소자와 상기 구동 트랜지스터를 연결하는 발광제어TFT; 및
    상기 리셋신호를 입력 받아 상기 발광 소자의 상기 제1 전극에 상기 리셋전압을 인가하는 제1 스위칭TFT;
    를 포함하는 발광 표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 리셋신호를 입력 받아 상기 발광제어TFT에 온 바이어스 스트레스 전압을 인가하는 제2 스위칭 TFT를 더 포함하는 발광 표시장치.
  12. 다수의 서브픽셀들을 포함하는 표시패널을 포함하고,
    상기 다수의 서브픽셀들 각각은,
    제1 노드에 연결되는 제1 전극, 제2 노드에 연결되는 제2 전극 및 제3 노드에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 구동TFT;
    제4 노드에 연결되는 애노드 전극, 저전위전압에 연결되는 캐소드 전극을 포함하는 발광 소자;
    발광신호가 입력되는 게이트 전극을 포함하여 상기 발광신호에 따라 고전위전압을 상기 제1 노드에 공급하고, 상기 제2 노드와 상기 제4 노드를 연결하는 제1 발광제어TFT 및 제2 발광제어TFT;
    제1 스캔신호에 의해 턴온되어 데이터 전압신호를 상기 제1 노드에 인가하는 제1 스위칭TFT;
    제2 스캔신호에 의해 턴온되어 상기 제2 노드와 상기 제3 노드를 연결하여 상기 구동TFT를 다이오드 커넥팅하는 제2 스위칭TFT;
    제3 스캔신호에 의해 턴온되어 초기화 전압을 상기 제3 노드에 인가하는 제3 스위칭TFT;
    제4 스캔신호에 의해 턴온되어 애노드 리셋전압을 상기 제4 노드에 인가하는 제4 스위칭TFT; 및
    상기 제4 스캔신호에 의해 턴온되어 온 바이어스 스트레스 전압을 상기 제1 노드에 인가하는 제5 스위칭TFT를 포함하고,
    하나의 프레임 기간 내에 상기 발광신호를 복수회 출력하고, 상기 발광신호에 따른 비 발광기간에 상기 제4 스캔신호를 복수회 출력하며, 복수의 발광신호 및 복수의 제4 스캔신호 중 적어도 하나는 지연 기간 및 펄스 폭 중 적어도 어느 하나가 상이한 발광표시장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 스위칭TFT 및 상기 제3 스위칭TFT는 n 타입 산화물 트랜지스터로 구현되는 발광표시장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 구동TFT, 제1 발광제어TFT, 제2 발광제어TFT, 제1 스위칭TFT, 제4 스위칭TFT 및 제5 스위칭TFT는 p 타입 LTPS(Low Temperature Poli Silicon) 트랜지스터로 구현되는 발광표시장치.
  15. 제12항에 있어서,
    리프레시 프레임 구동 시, 비 발광기간에서 상기 다수의 서브픽셀들 각각의 구동기간은,
    상기 제2 스캔신호가 턴온 레벨로 입력되어 상기 구동TFT가 다이오드 커넥팅되고, 상기 제3 스캔신호가 턴온 레벨로 입력되어 상기 제3 노드에 상기 초기화 전압이 인가되는 초기화 기간; 및
    상기 제2 스캔신호가 턴온 레벨로 입력되어 상기 구동TFT가 다이오드 커넥팅되고, 제1 스캔신호가 턴온 레벨로 입력되어 상기 제1 노드에 상기 데이터 전압신호가 인가되는 샘플링 기간을 포함하고,
    상기 제4 스캔신호가 턴온 레벨로 입력됨에 따라 상기 애노드 리셋전압이 상기 제4 노드에 인가되고, 상기 온 바이어스 스트레스 전압이 상기 제1 노드에 인가되는 온 바이어스 스트레스 기간을 적어도 한번 포함하는 발광표시장치.
  16. 제15항에 있어서,
    스킵 프레임 구동 시, 비 발광기간에서 상기 다수의 서브픽셀들 각각의 구동기간은,
    상기 제4 스캔신호가 턴온 레벨로 입력됨에 따라 상기 애노드 리셋전압이 상기 제4 노드에 인가되고, 상기 온 바이어스 스트레스 전압이 상기 제1 노드에 인가되는 온 바이어스 스트레스 기간을 적어도 한번 포함하는 발광표시장치.
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