KR101279661B1 - 입체 영상 표시장치와 그 전원 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2D 모드에서 구동회로 전원전압을 낮추고 3D 모드에서 상기 구동회로 전원전압을 가변시키는 입체 영상 표시장치와 그 전원 제어 방법에 관한 것으로, 전원회로를 제어하여 표시패널에 3D 영상이 표시되는 3D 모드에서 구동회로 전원전압을 제1 전원전압과 제3 전원전압 사이에서 가변시키고, 상기 표시패널에 2D 영상이 표시되는 2D 모드에서 상기 구동회로 전원전압을 제2 전원전압으로 제어하는 타이밍 콘트롤러를 포함한다. 상기 제2 전원전압은 상기 제1 전원전압보다 낮고 상기 제3 전원전압보다 높다.

Description

입체 영상 표시장치와 그 전원 제어방법{STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY AND POWER CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 2D 모드에서 구동회로 전원전압을 낮추고 3D 모드에서 상기 구동회로 전원전압을 가변시키는 입체 영상 표시장치와 그 전원 제어 방법에 관한 것이다.
입체 영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique)과 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)으로 나뉘어진다.
양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 또는 시분할 방식으로 표시하고, 편광 안경 또는 셔터 안경을 사용하여 입체 영상을 구현한다. 무안경 방식은 일반적으로 패럴렉스 베리어, 렌티큘라 렌즈 등의 광학판을 이용하여 좌우 시차 영상의 광축을 분리하여 입체 영상을 구현한다.
입체 영상 표시장치는 2D 모드에서 2D 영상을 표시하고, 3D 모드에서 3D 영상을 표시한다. 이러한 입체 영상 표시장치의 구동회로는 표시패널의 데이터라인들에 데이터 전압(또는 전류)를 공급하는 데이터 구동회로, 표시패널의 스캔라인들에 스캔펄스를 공급하는 스캔 구동회로, 데이터 구동회로와 스캔 구동회로의 동작 타이밍을 동기시키는 타이밍 콘트롤러, 및 데이터 구동회로와 스캔 구동회로의 구동 전원을 발생하는 전원회로 등을 포함한다. 입체 영상 표시소자에 전원이 입력되면 전원회로는 데이터 구동회로와 스캔 구동회로에 직류 구동전원을 공급하여 그 구동회로들을 동작시킨다. 직류 구동전원의 전압레벨을 높이면 데이터 구동회로와 스캔 구동회로의 출력 전압을 높일 수 있다. 이러한 직류 구동전원은 대부분의 경우에 2D 모드와 3D 모드에서 일정하다.
3D 모드에서 좌안 영상 프레임과 우안 영상 프레임 사이에 블랙 데이터가 삽입되는 경우에, 블랙 데이터 프레임으로 인한 휘도 저하를 보상하기 위하여 2D 모드와 3D 모드에서 직류 전원을 높은 전압으로 설정하였다. 이 경우에, 종래 기술의 입체 영상 표시장치는 3D 모드의 휘도 저하를 보상하기 위하여, 2D 모드와 3D 모드에서 12V 정도의 높은 직류 전원전압으로 표시패널 구동회로를 구동하였다. 따라서, 종래 기술의 입체 영상 표시장치는 2D 모드와 3D 모드에서 표시패널 구동회로에서 높은 소비전력이 발생하였다.
본 발명은 화질과 수명 저하 없이 소비 전력을 줄일 수 있는 입체 영상 표시장치와 그 전원 제어방법을 제공한다.
본 발명의 입체 영상 표시장치는 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 스캔라인들, 및 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함하는 표시패널; 구동회로 전원전압을 발생하는 전원회로; 상기 구동회로 전원전압으로 구동되어 감마기준전압을 발생하는 감마기준전압 발생회로; 상기 구동회로 전원전압으로 구동되어 상기 감마기준전압을 이용하여 데이터전압을 발생하고 그 데이터전압을 상기 데이터라인들로 출력하는 데이터 구동회로; 및 상기 전원회로를 제어하여 상기 표시패널에 3D 영상이 표시되는 3D 모드에서 상기 구동회로 전원전압을 제1 전원전압과 제3 전원전압 사이에서 가변시키고, 상기 표시패널에 2D 영상이 표시되는 2D 모드에서 상기 구동회로 전원전압을 제2 전원전압으로 제어하는 타이밍 콘트롤러를 포함한다. 상기 제2 전원전압은 상기 제1 전원전압보다 낮고 상기 제3 전원전압보다 높다.
상기 타이밍 콘트롤러는 상기 3D 모드에서 상기 픽셀들에 상기 데이터전압이 기입되는 데이터 어드레스 기간 동안 상기 구동회로 전원전압을 상기 제1 전원전압으로 제어하고, 상기 3D 모드에서 상기 픽셀들이 발광하는 픽셀 발광기간 동안 상기 구동회로 전원전압을 상기 제3 전원전압으로 낮춘다.
상기 타이밍 콘트롤러는 상기 2D 모드에서 상기 구동회로 전원전압을 상기 제2 전원전압으로 일정하게 유지시킨다.
상기 전원회로는 상기 구동회로 전원전압이 출력되는 출력단자에 접속된 분압회로; 상기 타이밍 콘트롤러의 제어 하에 상기 분압회로의 저항값을 변경하는 다수의 트랜지스터들; 및 상기 분압회로를 통해 입력된 피드백 전압을 기준전압과 비교하여 입력 전압을 스위칭하는 파워 IC를 포함한다.
상기 분압회로는 상기 전원회로의 출력단자에 접속된 피드백 기준저항; 및 상기 피드백 기준저항에 병렬 접속된 제1 전압 선택 저항, 제2 전압 선택 저항, 및 제3 전압 선택 저항을 포함한다. 상기 전압 선택 저항들의 저항값은 서로 다르다.
상기 타이밍 콘트롤러는 상기 제1 전원전압을 선택하기 위한 제1 전압 선택 제어신호, 상기 제2 전원전압을 선택하기 위한 제2 전압 선택 제어신호, 및 상기 제3 전원전압을 선택하기 위한 제3 전압 선택 제어신호를 상기 전원회로의 제어단자들에 공급한다.
상기 트랜지스터들은 상기 제1 전압 선택 제어신호에 응답하여 상기 제1 전압 선택 저항을 기저전압원에 접속시키는 제1 트랜지스터; 상기 제2 전압 선택 제어신호에 응답하여 상기 제2 전압 선택 저항을 상기 기저전압원에 접속시키는 제2 트랜지스터; 및 상기 전압 선택 제어신호에 응답하여 상기 제3 전압 선택 저항을 기저전압원에 접속시키는 제3 트랜지스터를 포함한다.
상기 입체 영상 표시장치의 전원 제어방법은 상기 전원회로를 제어하여 상기 표시패널에 3D 영상이 표시되는 3D 모드에서 상기 구동회로 전원전압을 제1 전원전압과 제3 전원전압 사이에서 가변시키는 단계: 및 상기 표시패널에 2D 영상이 표시되는 2D 모드에서 상기 구동회로 전원전압을 제2 전원전압으로 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명은 입체 영상 표시장치의 구동회로 전원전압을 2D 모드에서 낮추고 3D 모드에서 가변함으로써 입체 영상 표시장치의 화질과 수명 저하 없이 소비 전력을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치에서 2D 모드와 3D 모드의 표시패널 동작과 구동회로 전원 전압을 보여 주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 픽셀을 보여 주는 등가 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 픽셀의 구동 신호들을 보여 주는 파형도이다.
도 5는 도 1에 도시된 데이터 구동회로와 감마기준전압 발생회로의 회로 구성을 상세히 보여 주는 회로도이다.
도 6은 도 1 및 도 5에 도시된 전원회로의 회로 구성을 상세히 보여 주는 회로도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치의 전원 제어방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 소비전력 실험 결과를 보여 주는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치는 표시패널(100), 표시패널 구동회로, 및 제어회로 등을 포함한다.
표시패널(100)은 유기발광 다이오드 표시장치((Organin Light Emitting Diode Display, OLED)의 표시패널을 중심으로 설명하기로 한다. 한편, 표시패널(100)은 OLED 표시패널로 한정되지 않는다. 표시패널(100)은 데이터라인들(DL), 그 데이터라인들(DL)과 교차되는 스캔라인들(SL), 및 데이터라인들(DL)과 스캔라인들(SL)에 의해 정의된 픽셀 영역들에 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함한다. 표시패널(100)은 도 3과 같이, 픽셀들에 픽셀 전원전압(ELVDD)을 공급하기 위한 전원 공급라인(PL)을 더 포함할 수 있다.
표시패널 구동회로는 2D 모드에서 1 프레임기간 동안 표시패널(100)의 모든 픽셀들에 2D 영상의 데이터를 기입한 직후에 그 픽셀들을 발광시킨다. 이에 비하여, 표시패널 구동회로는 3D 모드에서 1 프레임 기간을 데이터 어드레스기간(DA)과 픽셀 발광기간(PE)으로 분할하고, 그 데이터 어드레싱기간(DA) 동안 BDI(Black Data Insertion) 효과를 얻기 위하여 픽셀들에 데이터를 어드레싱한 후에 픽셀 발광기간(PE) 동안 픽셀들을 발광시킨다. 제어회로는 발광제어펄스(EM)의 타이밍으로 데이터 어드레스기간(DA)과 픽셀 발광기간(PE)의 시간을 조정할 수 있다.
표시패널 구동회로는 표시패널(100)에 데이터를 어드레싱하고 픽셀들을 발광시키기 위하여 데이터라인들(DL)과 스캔라인들(SL)을 구동하는 전원회로(118), 감마기준전압 발생회로(116), 데이터 구동회로(102), 및 스캔 구동회로(104) 등을 포함한다.
전원회로(118)는 감마기준전압 발생회로(116), 데이터 구동회로(102), 및 스캔 구동회로(104) 등의 표시패널 구동회로를 구동하기 위한 구동회로 전원전압(SVDD), 표시패널(100)의 픽셀들에 공급되는 픽셀 전원전압(ELVDD) 등을 발생한다. 스캔 구동회로(104)에서 구동회로 전원전압(SVDD)은 레벨 시프터(Level shifter)에 공급된다. 스캔 구동회로(104)의 레벨 시프터는 0~3.3V로 스윙하는 전압을 픽셀 내의 TFT(Thin Film Transistor)의 동작 전압 스윙폭으로 변환한다.
전원회로(118)는 도 2와 같이 타이밍 콘트롤러(106)의 제어 하에 2D 모드에서 구동회로 전원전압(SVDD)의 전압 레벨을 제2 전원전압(V2)으로 일정하게 유지시킨다. 반면에, 전원회로(118)는 도 2와 같이 타이밍 콘트롤러(106)의 제어 하에 3D 모드에서 데이터 어드레스기간(DA) 동안 구동회로 전원전압(SVDD)의 전압 레벨을 제2 전원전압(V2)으로 높이고, 픽셀 발광기간(PE) 동안 구동회로 전원전압(SVDD)의 전압 레벨을 제3 전원전압(V3)으로 낮춘다. 여기서, 제1 전원전압(V1)은 데이터 구동회로(102)의 출력 전압을 충분히 높일 수 있는 전압 예를 들면, 12V의 전압으로 설정될 수 있다. 제2 전원전압(V2)은 제1 전원전압(V1) 보다 낮고 2D 모드에서 픽셀들을 정상 휘도로 발광시킬 수 있는 전압 예를 들면, 9V~11V 사이의 전압으로 설정될 수 있다. 제3 전원전압(V3)은 제2 전원전압(V2) 보다 낮고 표시패널 구동회로의 최소 동작 전압 예를 들면, 8V의 전압으로 설정될 수 있다.
감마기준전압 발생회로(116)는 구동회로 전원전압(SVDD)을 분압하여 R(Red), G(Green) 및 B(Blue) 감마기준전압을 발생하고 그 RGB 감마기준전압들(Rref, Gref, Bref)을 데이터 구동회로(102)에 공급한다. 감마기준전압 발생회로(116)는 타이밍 콘트롤러(106)의 제어 하에 선택된 감마 데이터에 따라 RGB 각각의 감마기준전압들(Rref, Gref, Bref)을 조정할 수 있다.
데이터 구동회로(102)는 RGB 감마기준전압(Rref, Gref, Bref)을 이용하여 타이밍 콘트롤러(106)로부터 입력된 2D/3D 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 도 4와 같은 데이터전압(Data)으로 변환하여 데이터라인들(DL)로 출력한다.
스캔 구동회로(104)는 타이밍 콘트롤러(106)의 제어 하에 도 4와 같이 데이터전압(Data)과 동기되는 스캔펄스(Scan)와, 픽셀들의 발광을 제어하기 위한 발광제어펄스(Em)를 스캔라인들(SL)에 순차적으로 공급한다. 스캔라인들(SL)은 스캔펄스(Scan)가 순차적으로 공급되는 제1 스캔 그룹의 스캔라인들과, 발광제어펄스(Em)가 순차적으로 공급되는 제2 스캔그룹의 스캔라인들로 나뉘어진다. 스캔 구동회로(104)는 데이터전압(Data)과 동기되는 스캔펄스(Scan)를 제1 스캔 그룹의 스캔라인들에 순차적으로 공급하기 위한 제1 쉬프트 레지스터와, 발광제어펄스(Em)를 제2 스캔그룹의 스캔라인들에 순차적으로 공급하기 위한 제2 쉬프트 레지스터를 포함한다. 제1 쉬프트 레지스터는 타이밍 콘트롤러(106)로부터의 제1 스타트펄스에 응답하여 스캔펄스(scan)를 발생하기 시작한다. 제2 쉬프트 레지스터는 타이밍 콘트롤러(106)로부터의 제2 스타트펄스에 응답하여 발광제어펄스(Em)를 발생하기 시작한다.
제어회로는 타이밍 콘트롤러(106)와 호스트 시스템(108) 등을 포함한다.
타이밍 콘트롤러(106)는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 데이터 구동회로(102)에 공급한다. 타이밍 콘트롤러(106)는 수직/수평 동기신호와 클럭신호 등 호스트 시스템(108)으로부터 입력되는 타이밍 신호에 기초하여 데이터 구동회로(102)와 스캔 구동회로(104)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(106)는 프레임 주파수를 입력 프레임 주파수의 N(N은 2 이상의 자연수) 배로 체배하고 체배된 프레임 주파수를 기준으로 표시패널 구동회로를 제어할 수 있다. 입력 프레임 주파수는 PAL(Phase Alternate Line) 방식에서 50Hz이고 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이다.
타이밍 콘트롤러(106)는 2D 모드에서 픽셀들의 데이터 어드레스 직후에 그 픽셀들을 발광시킴으로서 픽셀 발광기간을 1 프레임기간 대비 대략 100%로 제어한다. 타이밍 콘트롤러(106)는 3D 모드에서 픽셀들의 데이터 어드레스 이후에 1 프레임 기간의 대략 1/2 시점으로부터 그 픽셀들이 발광되도록 데이터 구동회로(102)와 스캔 구동회로(104)를 제어함으로써 픽셀 발광기간(PE)을 1 프레임기간 대비 대략 50%로 제어한다.
타이밍 콘트롤러(106)는 감마기준전압 발생회로(116)를 제어 하여 RGB 감마기준전압들(Rref, Gref, Bref)의 전압 레벨을 조정할 수 있다. 또한, 타이밍 콘트롤러(106)는 2D 모드에서 전원회로(118)로부터 출력되는 구동회로 전원전압(SVDD)의 전압을 제2 전원전압(V2)의 직류 전압으로 제어하는 반면, 3D 모드에서 전원회로(118)로부터 출력되는 구동회로 전원전압(SVDD)의 전압을 제1 전원전압(V1)과 제3 전원전압(V3) 사이에서 스윙하는 교류 전압으로 제어한다.
호스트 시스템(108)은 도시하지 않은 외부기기 혹은, 방송신호 수신회로로부터 입력되는 입력 영상의 데이터에 대하여 스케일러(scaler)를 이용하여 표시패널(100)의 해상도에 맞게 영상 데이터의 해상도를 변환한다. 호스트 시스템(108)은 스케일러(scaler)로부터 출력된 디지털 비디오 데이터와 함께 타이밍 신호들을 타이밍 콘트롤러(106)로 전송한다. 호스트 시스템(108)은 2D 모드와 3D 모드를 구분하기 위한 모드신호(mode)를 타이밍 콘트롤러(106)에 전송할 수 있다.
호스트 시스템(108)은 유저 입력장치(110)에 접속된다. 사용자는 유저 입력장치(110)를 통해 2D 모드와 3D 모드를 선택할 수 있다. 유저 입력장치(110)는 표시패널(100) 상에 부착되거나 내장된 터치 스크린, 온 스크린 디스플레이(On screen display, OSD), 키보드, 마우스, 리모트 콘트롤러(Remote controller) 등을 포함한다. 호스트 시스템(108)은 유저 입력장치(110)를 통해 입력되는 사용자 데이터에 응답하여 현재의 동작 모드를 2D 모드 또는 3D 모드로 전환하거나, 입력 영상의 분석 결과에 기초하여 동작 모드를 전환할 수 있다.
본 발명의 입체 영상 표시장치는 셔터 안경(120)을 포함한다.
셔터 안경(120)은 전기적으로 개별 제어되는 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR)를 포함한다. 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR) 각각은 제1 투명기판, 제1 투명기판 상에 형성된 제1 투명전극, 제2 투명기판, 제2 투명기판 상에 형성된 제2 투명전극, 제1 및 제2 투명기판 상에 협지된 액정층 등을 포함한다. 제1 투명전극에는 기준전압이 공급되고 제2 투명전극에는 ON/OFF 전압이 공급된다. 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR) 각각은 제2 투명전극에 ON 전압이 공급될 때 표시패널(100)로부터 입사되는 빛을 통과시키는 반면, 제2 투명전극에 OFF 전압이 공급될 때 표시패널(100)로부터 입사되는 빛을 차단한다. 셔터 안경(120)의 좌안 셔터(STL)은 도 2와 같이, 호스트 시스템(108)의 제어 하에 표시패널(100)에 표시되는 좌안 영상에 동기하여 개방되는 반면, 표시패널(100)에 우안 영상이 표시될 때 닫혀 빛을 차단한다. 셔터 안경(120)의 우안 셔터(STR)는 도 2와 같이, 호스트 시스템(108)의 제어 하에 표시패널(100)에 표시되는 우안 영상에 동기하여 개방되는 반면, 표시패널(100)에 좌안 영상이 표시될 때 닫혀 빛을 차단한다.
호스트 시스템(108)은 셔터 제어신호 송신부(112)에 접속된다. 셔터 제어신호 송신부(112)는 호스트 시스템(108)의 제어 하에 셔터 안경(120)의 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR)를 개폐하기 위한 셔터 제어신호를 유/무선 인터페이스를 통해 셔터 제어신호 수신부(114)에 전송한다. 셔터 제어신호 수신부(114)는 셔터 안경(120)에 내장된다. 셔터 제어신호 수신부(114)는 유/무선 인터페이스를 통해 셔터 제어신호를 수신하고, 그 셔터 제어신호에 응답하여 셔터 안경(120)의 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR)를 교대로 개폐한다.
셔터 안경(120)은 액티브 리타더(Active retarder)와 편광 안경으로 대신될 수 있다. 액티브 리타더는 표시패널(100) 상에 부착된다. 액티브 리타더는 전기적으로 제어되는 복굴절 매질을 이용하여 좌안 영상과 우안 영상의 편광방향을 다르게 변화시킨다. 편광 안경은 좌안 영상의 편광만을 투과시키는 좌안 편광 필터와, 우안 영상의 편광만을 투과시키는 우안 편광 필터를 포함한다.
본 발명의 입체 영상 표시장치는 도 2와 같이 3D 모드에서 데이터 어드레스기간(DA) 동안 구동회로 전원전압(SVDD)을 제1 전원전압(V1)으로 높여 픽셀들에 데이터전압을 기입한다. 그리고, 본 발명의 입체 영상 표시장치는 3D 모드에서 픽셀 발광기간(PE) 동안 구동회로 전원전압(SVDD)을 제3 전원전압(V3)으로 낮춘다. 이 경우에, 표시패널 구동회로의 소비전력은 최소가 된다.
표시패널(100)의 픽셀들은 3D 모드에서 데이터 어드레스기간(DA)에 충전하였던 전압으로 픽셀 발광기간(PE) 동안 발광을 유지한다. 3D 모드의 픽셀 발광기간(PE) 동안 데이터 구동회로(102)로부터 출력되는 데이터전압에 의존하지 않고 이미 충전한 데이터전압으로 픽셀들이 발광하므로 데이터 구동회로(102)와 감마기준전압 발생회로(116)는 출력을 발생할 필요가 없다. 따라서, 3D 모드의 픽셀 발광기간(PE) 동안 데이터 구동회로(102)와 감마기준전압 발생회로(116)는 최소의 구동회로 전원전압(SVDD)으로 구동되어 출력을 발생하지 않기 때문에 소비전력을 거의 발생하지 않는다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 픽셀을 보여 주는 등가 회로도이다. 도 4는 도 3에 도시된 픽셀의 구동 신호들을 보여 주는 파형도이다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 픽셀과 그 구동신호들의 일예를 나타낸다. 본 발명의 픽셀과 그 구동신호들은 도 3 및 도 4에 도시된 것에 한정되지 않고 데이터 어드레스기간(DA)과 픽셀 발광기간(PE)으로 동작할 수 있는 어떠한 것으로도 변형 가능하다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 픽셀들 각각은 유기발광다이오드(OLED), 제1 스위치 TFT(T1), 제2 스위치 TFT(T2), 구동 TFT(DT), 스토리지 커패시터(Cstg) 등을 포함한다.
픽셀들에는 픽셀 전원전압(ELVDD), 기저전압(또는 저전위 전원전압, GND) 등의 전원 전압들이 공통으로 공급된다. TFT들(T1, T2, DT)은 p 타입 MOS TFT(Metal Oxide Semiconductor TFT)로 구현될 수 있다.
데이터 어드레스기간(DA) 동안, 제1 스캔 그룹의 스캔라인들(SL1)에 데이터전압(Data)과 동기되는 스캔펄스(Scan)가 순차적으로 공급된다. 제1 스위치 TFT(T1)는 제1 스캔 그룹의 스캔라인(SL1)에 공급되는 스캔펄스(Scan)에 응답하여 제1 노드(n1)에 접속된 구동 TFT(DT)의 게이트전극과 스토리지 커패시터(Cst)에 데이터 전압을 공급한다. 제1 스위치 TFT(T1)의 드레인전극은 제1 노드(n1)에 접속되고, 그 소스전극은 데이터라인(DL1)에 접속된다. 제1 스위치 TFT(T1)의 게이트전극은 제1 스캔 그룹의 스캔라인(SL1)에 접속된다.
유기발광다이오드(OLED)는 발광제어펄스(Em)가 로우논리를 유지하는 동안 캐소드전극과 기저전압원(GND) 사이에 전류패스가 형성되어 발광한다. 픽셀 발광기간(PE) 동안, 제2 스캔 그룹의 스캔라인들에 발광제어펄스(Em)가 라인 단위로 혹은 블록 단위로 순차적으로 공급된다. 제2 스위치 TFT(T2)는 제2 스캔 그룹의 스캔라인(SL2)에 공급되는 발광제어펄스(Em)에 응답하여 턴-온되어 유기발광다이오드(OLED)의 캐소드전극과 기저전압원(GND) 사이의 전류패스를 형성한다. 제2 스위치 TFT(T2)의 드레인전극은 기저전압원(GND)에 접속되고, 그 소스전극은 유기발광다이오드(OLED)의 캐소드전극에 접속된다. 제2 스위치 TFT(T2)의 게이트전극은 제2 스캔 그룹의 스캔라인(SL2)에 접속된다.
구동 TFT(DT)는 제1 노드(n1)의 전압(또는 게이트 전압)에 따라 전원 공급라인(PL)과 유기발광다이오드(OLED) 사이에 흐르는 전류양을 조절한다. 구동 TFT(DT)의 소스전극은 픽셀 전원전압(ELVDD)이 공급되는 파워 공급라인(PL)에 접속되고, 그 드레인전극은 유기발광다이오드(OLED)의 애노드전극에 접속된다. 구동 TFT(DT)의 게이트전극은 제1 노드(n1)에 접속된다.
스토리지 커패시터(Cstg)는 제1 노드(n1)와 전원 공급라인(PL) 사이에 접속된다. 스토리지 커패시터(Cstg)는 데이터 어드레스기간(DA) 동안, 구동 TFT(DT)의 문턱전압을 샘플링하고, 구동 TFT(DT)의 문턱전압 만큼 보상된 데이터전압을 저장한다.
유기발광다이오드(OLED)의 애노드전극과 캐소드전극 사이에는 다층의 유기 화합물층이 형성된다. 유기 화합물층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)을 포함한다. 유기발광다이오드(OLED)는 구동 TFT(DT)와 제2 스위치 TFT(T2)를 통해 공급되는 전류에 비례하는 밝기로 발광한다. 유기발광다이오드(OLED)의 애노드전극은 구동 TFT(DT)의 드레인전극에 접속되고, 그 캐소드전극은 제2 스위치 TFT(T2)의 소스전극에 접속된다.
도 4에서, "Tblack"은 데이터전압이 픽셀에 공급된 직후부터 발광제어펄스(Em)가 픽셀에 공급되기 전까지의 시간을 나타낸다. 이 시간(Tblack) 동안, 픽셀들의 유기발광다이오드(OLED)에 전류가 흐르지 않으므로 픽셀들은 발광하지 않고 블랙 계조를 표시한다. 픽셀들은 데이터 어드레스기간(DA) 동안 스토리지 커패시터(Cst)에 데이터전압을 유지한 다음, 픽셀 발광기간(PE) 동안 발광제어펄스가 입력되어 제2 스위치 TFT(T2)가 턴-온되면 발광한다.
도 5는 도 1에 도시된 데이터 구동회로(102)와 감마기준전압 발생회로(116)의 회로 구성을 상세히 보여 주는 회로도이다.
도 5를 참조하면, 데이터 구동회로(102)는 하나의 이상의 소스 드라이브 집적회로(Integrated Circuit, 이하 "IC")를 포함한다. 소스 드라이브 IC 각각은 직병렬 변환부(Serial to Parallel Converter, 132), 시프트 레지스터(Shift register, 134), 2 라인 래치(136), 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog Converter, 이하 "DAC"라 한다)(138), 출력 버퍼(140) 등을 포함한다.
직병렬 변환부(132)는 타이밍 콘트롤러(106)로부터 직렬 입력된 RGB 디지털 비디오 데이터를 병렬 데이터로 변환하고, 시프트 레지스터(134)는 타이밍 콘트롤러(106)로부터 입력되는 스타트 펄스를 시프트 클럭에 맞추어 시프트시켜 샘플링 클럭을 출력한다. 2 라인 래치(136)는 직병렬 변환부(132)로부터의 데이터를 샘플링 클럭으로 샘플링하고 샘플링된 1 라인 데이터를 동시에 출력한다. DAC(138)는 RGB 감마기준전압(Rref, Gref, Bref)을 이용하여 2 라인 래치(136)로부터 입력된 데이터를 픽셀에 충전될 데이터전압으로 변환한다. 출력 버퍼(140)는 데이터라인들(DL)에 공급되는 데이터전압의 신호감쇠를 최소화한다. 구동회로 전원전압(SVDD)는 출력 버퍼(140)의 전원으로 입력된다. 출력 버퍼(140)의 출력 전압은 구동회로 전원전압(SVDD)이 높을수록 높아진다.
감마기준전압 발생회로(116)는 인터페이스(122), 메모리(124), DAC(126), 출력 버퍼 등을 포함한다. 인터페이스(122)는 타이밍 콘트롤러(106)로부터 I2C 통신인터페이스 방식으로 입력되는 감마 제어 신호를 메모리(124)에 공급한다. 메모리(124)는 감마 제어 신호에 응답하여 미리 저장된 디지털 감마 데이터를 선택하여 DAC(126)에 공급한다. DAC(126)는 선택된 감마 데이터에 따라 RGB 감마기준전압(Rref, Gref, Bref)을 출력한다. 타이밍 콘트롤러(106)는 I2C 통신으로 전송되는 제어신호를 이용하여 RGB 각각에 대하여 감마기준전압(Rref, Gref, Bref)을 조정할 수 있다. 구동회로 전원전압(SVDD)은 DAC(126) 내의 분압회로 전원으로 입력되고 또한, 출력 버퍼(128)의 전원으로 입력된다. 분압회로와 출력 버퍼(128)의 전원이 높아지면 감마기준전압 발생회로(116)의 출력 전압이 상승한다.
전원회로(118)는 호스트 시스템(108)의 메인 보드의 전원 공급기(Power supplier)로부터 공급되는 입력 전원(VIN)의 전압이 구동회로 전원전압(SVDD)보다 낮은 경우에 부스트 컨버터(Boost Converter)로 구현될 수 있다. 전원회로(118)는 입력 전원(VIN)의 전압이 구동회로 전원전압(SVDD) 보다 높을 경우에 벅 컨버터(Buck Converter)로 구현될 수 있다.
도 6은 전원회로(118)가 부스트 컨버터로 구현된 경우에 그 회로 구성을 상세히 보여 주는 회로도이다.
도 6을 참조하면, 전원회로(118)는 전원 입력단자와 출력단자 사이에 접속된 인덕터(L), 다이오드(D), 커패시터(C), 파워 IC(152), 다수의 저항들(R, RS1, RS2, RS3), 다수의 트랜지스터들(TR1, TR2, TR3) 등을 포함한다.
인덕터(L)와 커패시터(C)는 로패스 필터로 구성되어 구동회로 전원전압(SVDD)의 고주파 노이즈를 제거한다. 다이오드(D)는 전원 입력단자 쪽으로 흐르는 역기전력을 차단한다.
파워 IC(152)는 비교기(OP1), 전원 제어부(150), 트랜지스터(Qn) 등을 포함한다. 비교기(OP1)는 피드백단자(FB)를 통해 입력된 피드백 전압과 기준전압(VREF)을 비교하여 그 비교 결과를 전원 제어부(150)에 공급한다. 전원 제어부(150)는 비교기(OP1)의 출력신호에 따라 트랜지스터(Qn)의 게이트전극에 인가되는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어신호의 듀티를 조정한다. 트랜지스터(Qn)는 전원 제어부(150)로부터 입력된 PWM 제어신호에 응답하여 스위치단자(SW)와 기저전압원(GND) 사이의 전류패스를 스위칭함으로써 함으로써 구동회로 전원전압(SVDD)을 조정한다. 트랜지스터(Qn)의 게이트전극은 전원 제어부(150)의 PWM 출력단자에 접속되고, 그 드레인전극은 스위치단자(SW)에 접속된다. 트랜지스터(Qn)의 소스전극은 기저전압원(GND)에 접속된다.
저항들(R, RS1, RS2, RS3)은 전원회로(118)의 출력단자에 접속된 피드백 기준저항(R), 피드백 기준저항(R)에 병렬 접속된 다수의 전압 선택 저항들(RS1, RS2, RS3)을 포함한다. 이 저항들(R, RS1, RS2, RS3)은 전원회로(118)의 출력단자와 파워 IC(152)의 피드백단자(FB) 사이에 접속된 분압회로 구성된다. 이 분압회로는 구동회로 전원전압(SVDD)의 피드백 전압을 저항비(R/RSX)에 따라 분압하여 파워 IC(152)의 피드백단자(FB)에 공급한다. 여기서, RSX는 타이밍 콘트롤러(106)와 트랜지스터들(TR1, TR2, TR3)에 의해 선택된 RS1, RS2, RS3 중 선택된 어느 하나로 결정될 수 있다. RS1, RS2, RS3은 3D 모드에서 구동회로 전원전압(SVDD)을 교류 형태로 가변하기 위하여 서로 다른 저항값을 갖는다.
트랜지스터들(TR1, TR2, TR3)은 제1 전압 선택 저항(RS1)에 접속된 제1 트랜지스터(TR1), 제2 전압 선택 저항(RS2)에 접속된 제2 트랜지스터(TR2), 및 제3 전압 선택 저항(RS3)에 접속된 제3 트랜지스터(TR3)를 포함한다. 트랜지스터들(TR1, TR2, TR3)은 파워 IC(152)에 내장될 수 있다. 트랜지스터들(TR1, TR2, TR3)은 타이밍 콘트롤러(106)로부터의 전압 선택 제어신호(GPIO1, GPIO2, GPIO3)에 응답하여 피드백 전압을 출력하는 분압회로의 저항값을 선택한다. 제1 트래지스터(TR1)의 게이트전극은 타이밍 콘트롤러(106)의 제1 전원전압 선택단자에 접속되고, 그 드레인전극은 제1 전압 선택 저항(RS1)에 접속된다. 제2 트래지스터(TR2)의 게이트전극은 타이밍 콘트롤러(106)의 제2 전원전압 선택단자에 접속되고, 그 드레인전극은 제2 전압 선택 저항(RS2)에 접속된다. 제3 트래지스터(TR3)의 게이트전극은 타이밍 콘트롤러(106)의 제3 전원전압 선택단자에 접속되고, 그 드레인전극은 제3 전압 선택 저항(RS3)에 접속된다. 트랜지스터들(TR1, TR2, TR3)의 소스전극은 기저전압원(GND)에 접속된다.
도 6과 같은 전원회로(118)로부터 출력되는 구동회로 전원전압(SVDD)은 아래의 수학식 1과 같이 분압회로의 저항비에 따라 그 전압 레벨이 조정될 수 있다. 타이밍 콘트롤러(106)는 전압 선택 제어신호(GPIO1, GPIO2, GPIO3)를 이용하여 분압회로의 저항비를 조정함으로써 구동회로 전원전압(SVDD)을 도 2와 같이 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 전압 선택 제어신호(GPIO1)이 하이 로직(HIGH)으로 발생되는 반면, 다른 전압 선택 제어신호들(GPI02, GPIO3)이 로우 로직(LOW)으로 발생되면, 구동회로 전원전압(SVDD)은 제1 전원전압(V1)으로 발생될 수 있다. 제2 전압 선택 제어신호(GPIO2)이 하이 로직(HIGH)으로 발생되는 반면, 다른 전압 선택 제어신호들(GPI01, GPIO3)이 로우 로직(LOW)으로 발생되면, 구동회로 전원전압(VDD)은 제2 전원전압(V2)으로 발생될 수 있다. 제3 전압 선택 제어신호(GPIO3)가 하이 로직(HIGH)으로 발생되는 반면, 다른 전압 선택 제어신호들(GPI01, GPIO2)이 로우 로직(LOW)으로 발생되면, 구동회로 전원전압(SVDD)은 제3 전원전압(V3)으로 발생될 수 있다.
Figure 112010072391265-pat00001
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치의 전원 제어방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 전원 제어방법은 3D 모드의 데이터 어드레스기간(DA) 동안 구동회로 전원전압(SVDD)을 제1 전원전압(V1)으로 높인다.(S1~S3) 본 발명의 전원 제어방법은 3D 모드의 픽셀 발광기간(PE) 동안 구동회로 전원전압(SVDD)을 제3 전원전압(V3)으로 낮춘다.(S1, S2, S4, S5) 이렇게 본 발명의 전원 제어 방법은 3D 모드에서 이전에 충전된 데이터전압으로 픽셀들이 발광되는 픽셀 발광기간 동안 구동회로 전원전압(SVDD)을 최소화하여 화질과 수명 저하 없이 표시패널 구동회로의 소비전력을 줄일 수 있다.
본 발명의 전원 제어방법은 2D 모드에서 구동회로 전원전압(SVDD)을 제2 전원전압(V2)으로 일정하게 유지시킨다.(S1, S6, S7)
본원의 발명자들은 본 발명의 효과를 검증하기 위하여, 종래 기술과 본 발명을 비교하여 데이터 구동회로(102)와 감마기준전압 발생회로(116)의 소비 전력에 대하여 실험을 행하였다. 이 실험에서 데이터 구동회로(102)의 소스 드라이브 IC들은 8 개 그리고 감마기준전압 발생회로(116)의 IC들은 2 개를 사용하여 OLED 표시패널을 2D 모드와 3D 모드로 구동하고 소비전력을 측정하였다. 그 결과, 도 8과 같이, 본 발명은 데이터 구동회로(102)와 감마기준전압 발생회로(116)의 총 소비전력을 종래 기술에 비하여 2D 모드에서 38% 정도 감소시켰고 3D 모드에서 8% 정도 감소시켰다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100 : 표시패널 102 : 데이터 구동회로
104 : 스캔 구동회로 106 : 타이밍 콘트롤러
116 : 감마기준전압 발생회로 118 : 전원회로

Claims (10)

  1. 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 스캔라인들, 및 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함하는 표시패널;
    구동회로 전원전압을 발생하는 전원회로;
    상기 구동회로 전원전압으로 구동되어 감마기준전압을 발생하는 감마기준전압 발생회로;
    상기 구동회로 전원전압으로 구동되어 상기 감마기준전압을 이용하여 데이터전압을 발생하고 그 데이터전압을 상기 데이터라인들로 출력하는 데이터 구동회로; 및
    상기 전원회로를 제어하여 상기 표시패널에 3D 영상이 표시되는 3D 모드에서 상기 구동회로 전원전압을 제1 전원전압과 제3 전원전압 사이에서 가변시키고, 상기 표시패널에 2D 영상이 표시되는 2D 모드에서 상기 구동회로 전원전압을 제2 전원전압으로 제어하는 타이밍 콘트롤러를 포함하고,
    상기 제2 전원전압은 상기 제1 전원전압보다 낮고 상기 제3 전원전압보다 높은 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 콘트롤러는,
    상기 3D 모드에서 상기 픽셀들에 상기 데이터전압이 기입되는 데이터 어드레스 기간 동안 상기 구동회로 전원전압을 상기 제1 전원전압으로 제어하고, 상기 3D 모드에서 상기 픽셀들이 발광하는 픽셀 발광기간 동안 상기 구동회로 전원전압을 상기 제3 전원전압으로 낮추는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 타이밍 콘트롤러는,
    상기 2D 모드에서 상기 구동회로 전원전압을 상기 제2 전원전압으로 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원회로는,
    상기 구동회로 전원전압이 출력되는 출력단자에 접속된 분압회로;
    상기 타이밍 콘트롤러의 제어 하에 상기 분압회로의 저항값을 변경하는 다수의 트랜지스터들; 및
    상기 분압회로를 통해 입력된 피드백 전압을 기준전압과 비교하여 입력 전압을 스위칭하는 파워 IC를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 분압회로는,
    상기 전원회로의 출력단자에 접속된 피드백 기준저항;
    상기 피드백 기준저항에 병렬 접속된 제1 전압 선택 저항, 제2 전압 선택 저항, 및 제3 전압 선택 저항을 포함하고,
    상기 전압 선택 저항들의 저항값은 서로 다른 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 타이밍 콘트롤러는,
    상기 제1 전원전압을 선택하기 위한 제1 전압 선택 제어신호, 상기 제2 전원전압을 선택하기 위한 제2 전압 선택 제어신호, 및 상기 제3 전원전압을 선택하기 위한 제3 전압 선택 제어신호를 상기 전원회로의 제어단자들에 공급하고,
    상기 트랜지스터들은,
    상기 제1 전압 선택 제어신호에 응답하여 상기 제1 전압 선택 저항을 기저전압원에 접속시키는 제1 트랜지스터;
    상기 제2 전압 선택 제어신호에 응답하여 상기 제2 전압 선택 저항을 상기 기저전압원에 접속시키는 제2 트랜지스터; 및
    상기 제3 전압 선택 제어신호에 응답하여 상기 제3 전압 선택 저항을 기저전압원에 접속시키는 제3 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  7. 표시패널, 구동회로 전원전압을 발생하는 전원회로, 상기 구동회로 전원전압으로 구동되어 감마기준전압을 발생하는 감마기준전압 발생회로, 및 상기 구동회로 전원전압으로 구동되어 상기 감마기준전압을 이용하여 데이터전압을 발생하고 그 데이터전압을 데이터라인들로 출력하는 데이터 구동회로를 포함하는 입체 영상 표시장치의 전원 제어방법에 있어서,
    (a) 상기 전원회로를 제어하여 상기 표시패널에 3D 영상이 표시되는 3D 모드에서 상기 구동회로 전원전압을 제1 전원전압과 제3 전원전압 사이에서 가변시키는 단계: 및
    (b) 상기 표시패널에 2D 영상이 표시되는 2D 모드에서 상기 구동회로 전원전압을 제2 전원전압으로 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 전원전압은 상기 제1 전원전압보다 낮고 상기 제3 전원전압보다 높은 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치의 전원 제어방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 3D 모드에서 상기 표시패널의 픽셀들에 상기 데이터전압이 기입되는 데이터 어드레스 기간 동안 상기 구동회로 전원전압을 상기 제1 전원전압으로 제어하는 단계; 및
    상기 3D 모드에서 상기 픽셀들이 발광하는 픽셀 발광기간 동안 상기 구동회로 전원전압을 상기 제3 전원전압으로 낮추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치의 전원 제어방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 2D 모드에서 상기 구동회로 전원전압은 상기 제2 전원전압으로 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치의 전원 제어방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 전원회로 내에 형성된 분압회로의 저항값을 변경하여 상기 전원전압을 가변시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치의 전원 제어방법.
KR1020100109830A 2010-11-05 2010-11-05 입체 영상 표시장치와 그 전원 제어방법 KR101279661B1 (ko)

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