KR101795744B1 - 소음 감소 기능을 가지는 표시 장치 및 소음 감소 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치에서 전압 자체의 크기가 짧은 주기로 변함에 따라 커패시터(특히 적층형 커패시터)로 인하여 발생하는 소음을 줄이기 위하여 입력되는 화상 데이터의 패턴을 판단하여 소음이 발생하는 패턴인 경우에는 반전 방식을 변경하는 것을 특징으로 한다.
그 결과 커패시터를 추가로 달거나 비싼 폴리머탄탈 콘덴서를 이용하지 않아도 소음이 감소되므로 제조 비용이 감소된다. 또한, 화상 데이터의 패턴 분석 및 이에 따른 반전 방식의 변경하는 것을 단순한 로직 형태로 신호 제어부에 저장하여 구현 될 수도 있어 소음으로 인한 문제점을 제거하기 위하여 별도로 추가 구성을 삽입하지 않을 수도 있어 비용 및 제조 시간에 있어서 증가되지 않는 장점이 있다.

Description

소음 감소 기능을 가지는 표시 장치 및 소음 감소 방법{DISPLAY DEVICE AND NOISE REDUCTION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 소음 감소 기능을 가지는 표시 장치 및 소음 감소 방법 에 대한 것이다.
표시 장치는 브라운관 방식 및 프로젝션 방식의 표시 장치를 거쳐 현재 두께가 얇은 평면 표시 장치(Flat panel display device)가 대세를 이루고 있다. 이와 같은 평면 표시 장치는 다양한 방식의 표시 장치가 존재하고 있으며, 그 대표적인 예로는 액정 표시 장치가 있다. 평면 표시 장치는 외부로부터 입력되는 화상 데이터를 신호 제어부에서 수신한 후 이를 변환하여 데이터 구동부로 전달하며, 기타 제어신호를 데이터 구동부, 게이트 구동부 및 백라이트 유닛 등으로 전송하여 표시 패널에서 화상이 표시되도록 한다. 이와 같이 동작하는 평면 표시 장치는 일정한 수준의 소음이 발생된다.
표시 장치에서 발생하는 소음의 원인으로는 다양한 원인이 존재할 수 있지만, 그 중 하나로 적층 세라믹 콘덴서(MLCC)와 같이 층이 적층되어 있는 적층형 구조를 가지는 커패시터(이하 '적층형 커패시터'라 함)가 지목되고 있다. 적층형 커패시터는 복수의 층이 적층된 구조를 가지며, 적층형 커패시터의 양단에 인가된 전압에 의하여 각 층에 전압이 인가되고, 그에 따라 유전층에 정전 용량이 형성되어 커패시터로의 역할을 수행한다. (적층형 커패시터의 일 예인 적층 세라믹 콘덴서(MLCC)는 도 16의 20을 참조)
이와 같은 적층형 커패시터는 양단에 인가된 전압이 리플(ripple)에 의하여 진동하게 되면 각 층에 인가되는 전압도 진동하게 되면서 각 층이 피에죠(Piezo) 압전 효과에 의해 진동하는 문제가 있다. 그 결과 적층형 커패시터가 부착된 인쇄 회로 기판(PCB)도 함께 진동하게 되면서 소음이 발생하게 된다.
전압의 리플뿐만 아니라 적층형 커패시터의 양단 전압의 크기 변동이 큰 경우에도 위와 동일하게 진동이 발생하여 소음 문제가 발생한다. 표시 장치의 신호는 60Hz, 120Hz, 240Hz, 480Hz등 주파수로 변동되고 있어 소음이 발생하게 된다.
특히 커패시터 양단 전압의 리플로 인하여 진동 및 소음이 발생하는 경우라면 추가 커패시터를 형성하여 전압을 일정하게 유지하도록 함으로써 리플을 줄여 진동 및 소음을 제거하는 방법이 있지만, 양단 전압의 크기가 자체적으로 변하는 경우에는 이와 같이 단순한 방법으로는 진동 및 소음을 제거할 수 없는 문제가 있다. 또한, 표시 장치는 한 프레임동안 모든 화소에 데이터 전압을 인가해야 하므로 모든 화소의 데이터 전압이 한 프레임이라는 짧은 시간동안 배선을 따라 변동하면서 각 화소까지 전달된다. 그러므로 인쇄 회로 기판에 형성된 커패시터의 양단 전압은 매순간 변화된 값을 가질 수 밖에 없고, 그로 인한 진동 및 소음이 발생할 수 밖에 없다.
기존의 표시 장치에서는 위와 같은 문제를 제거하기 위하여 적층형 커패시터 대신 폴리머탄탈 콘덴서(도 16의 10을 참조)를 사용하여 소음의 원인을 제거하고 있었다. 폴리머탄탈 콘덴서는 적층구조가 아니므로 정전기력에 의하여 진동이 발생하지 않는 장점이 있지만, 비용이 비싼 단점이 있다. 일반적으로 폴리머탄탈 콘덴서는 적층 세라믹 콘덴서에 비하여 가격이 10배 정도이므로 제조 단가가 증가 (커패시터 하나당 단가가 10배 정도 증가)하는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 적층 세라믹 콘덴서(MLCC)를 그대로 사용하더라도 표시 장치에서 발생하는 소음을 줄일 수 있는 표시 장치 및 소음 감소 방법을 제공하고자 한다. 특히 비용이 비싼 폴리머탄탈 콘덴서를 사용하지 않고 적층형 커패시터만을 이용하더라도 소음이 기준치 이하로 발생하는 표시 장치 및 소음 감소 방법을 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 소음 감소 기능을 가지는 표시 장치는 표시 패널; 상기 표시 패널에 연결되어 있는 데이터 구동부; 상기 표시 패널에 연결되어 있는 게이트 구동부; 및 상기 데이터 구동부 및 상기 게이트 구동부에 연결되어 있으며, 외부로부터 입력된 화상 데이터의 화상 패턴을 확인하여 반전 방식을 결정하는 반전 결정부를 가지는 신호 제어부를 포함한다.
상기 반전 결정부는 상기 반전 결정부로 입력된 화상 데이터가 표시하는 화상 패턴을 확인하는 패턴 확인부; 및 확인된 화상 패턴에 따라 소음이 적은 반전 방식으로 반전하도록 반전 제어 신호를 생성하여 출력하는 반전 방식 결정부를 포함할 수 있다.
상기 패턴 확인부는 입력된 화상 데이터 중 하나의 화소 행이 블랙을 표시하는지 화이트를 표시하는지를 확인할 수 있다.
상기 신호 제어부는 복수의 라인 메모리를 더 포함하며, 상기 라인 메모리는 상기 신호 제어부로 입력된 화상 데이터를 재배열시켜 하나의 화소행에 대응하는 단위 화소행 데이터를 생성할 수 있다.
상기 패턴 확인부는 상기 단위 화소행 데이터가 전부 1로 이루어져 있거나 전부 0으로 이루어져 있는지 확인함에 의하여 블랙인지 화이트인지를 판단할 수 있다.
상기 반전 방식 결정부는 복수의 화상 패턴 및 해당 화상 패턴에 대한 소음이 발생하는 반전 방식을 저장하고 있으며, 상기 패턴 확인부에서 확인된 패턴이 디폴트로 저장된 반전 방식으로 화상을 표시할 때 소음이 발생하는 경우에 해당되면 다른 반전 방식으로 바꿀 수 있다.
상기 반전 방식 결정부에 저장된 화상 패턴은 일정한 화소 행마다 블랙과 화이트가 교대로 표시되는 패턴일 수 있다.
상기 저장된 화상 패턴 중 4개의 화소 행마다 블랙과 화이트가 교대로 표시되는 화상 패턴 또는 2개의 화소 행마다 블랙과 화이트가 교대로 표시되는 화상 패턴은 첫행부터 두 행마다 반전된 데이터 전압이 인가되는 반전 방식을 적용시킬 수 있다.
상기 패턴 확인부는 연속하는 6개의 행만을 이용하여 패턴을 확인할 수 있다.
상기 반전 방식 결정부에 저장된 화상 패턴은 복수 개의 화소 열마다 블랙과 화이트가 교대로 표시되는 패턴일 수 있다.
적층형 커패시터를 포함하는 인쇄 회로 기판을 더 포함하며, 상기 신호 제어부, 상기 데이터 구동부 중 적어도 하나는 상기 인쇄 회로 기판 상에 형성되어 있을 수 있다.
상기 인쇄 회로 기판에는 폴리머탄탈 콘덴서가 형성되어 있지 않을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 소음 감소 방법은 외부로부터 화상 데이터를 입력받는 단계; 상기 입력된 화상 데이터의 화상 패턴을 확인하는 단계; 및 상기 확인된 화상 패턴에 따라 반전 방식을 변경하는 단계를 포함한다.
상기 입력된 화상 데이터의 화상 패턴을 확인하는 단계는 상기 입력된 화상 데이터의 변화량을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 결과에 따라 화상 데이터의 패턴이 저장된 화상 패턴 중에 존재하는 지를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 저장된 화상 패턴은 일정한 화소 행마다 블랙과 화이트가 교대로 표시되는 패턴일 수 있다.
상기 저장된 화상 패턴 중 4개의 화소 행마다 블랙과 화이트가 교대로 표시되는 화상 패턴 또는 2개의 화소 행마다 블랙과 화이트가 교대로 표시되는 화상 패턴은 첫행부터 두 행마다 반전된 데이터 전압이 인가되는 반전 방식을 적용시킬 수 있다.
상기 패턴 확인부는 연속하는 6개의 행만을 이용하여 패턴을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 소음 감소 기능을 가지는 표시 장치 및 소음 감소 방법에 의하면 가격이 싼 적층형 커패시터를 사용하더라도 입력되는 화상 데이터의 패턴을 분석하고 이에 적합한 반전 방식을 적용하는 것 만으로 소음을 기준치 이하로 떨어트릴 수 있다. 그 결과 커패시터를 추가로 달거나 비싼 폴리머탄탈 콘덴서를 이용하지 않아도 소음이 감소되므로 제조 비용이 감소된다. 또한, 화상 데이터의 패턴 분석 및 이에 따른 반전 방식의 변경하는 것을 단순한 로직 형태로 신호 제어부에 저장하여 구현 될 수도 있어 소음으로 인한 문제점을 제거하기 위하여 별도로 추가 구성을 삽입하지 않을 수도 있어 비용 및 제조 시간에 있어서 증가되지 않는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소음 감소 기능을 가지는 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반전 결정부의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소음 감소 방법을 보여주는 순서도이다.
도 4, 도 6, 도 8, 도 10 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 테스트 하기 위한 화상 패턴이다.
도 5, 도 7, 도 9, 도 11 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 각 화상 패턴으로 테스트한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소음이 발생하는 화상 패턴의 일 예이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 소음 감소 기능을 가지는 표시 장치의 배치도이며, 본 발명의 실시예에 따른 소음 감소 기능을 가지는 표시 장치에서 커패시터가 사용되는 위치에 대한 간략 회로도를 포함한다.
도 16은 인쇄 회로 기판에 부착된 적층 세라믹 콘덴서와 폴리머탄탈 콘덴서를 보여주는 사진이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 소음 감소 기능을 가지는 표시 장치 및 소음 감소 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 표시 장치에서 전압 자체의 크기가 짧은 주기로 변함에 따라 커패시터(특히 적층형 커패시터)로 인하여 발생하는 소음을 줄이기 위하여 입력되는 화상 데이터의 패턴을 판단하여 소음이 발생하는 패턴인 경우에는 반전 방식을 변경하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 방법에 의하면 사용하는 커패시터를 적층형 커패시터가 아닌 폴리머탄탈 콘덴서로 교체하지 않아도 되어 제조 단가가 월등히 감소하는 장점이 있다.
또한, 단순히 반전 방식을 변경하는 것이므로 별도의 구성 요소를 추가하지 않고 신호 제어부(도 1의 600)로 사용되는 집적 회로(IC 칩 포함)에 단순히 로직(logic)을 추가하는 것만으로도 소음을 줄일 수 있어 기존 구조에서 추가되는 비용이 없다는 장점이 있다.
먼저 본 발명의 실시예에 따른 소음 감소 기능을 가지는 표시 장치에 대하여 도 1 및 도 2를 기초로 상세하게 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소음 감소 기능을 가지는 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반전 결정부의 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 특징부는 외부로부터 입력된 화상 데이터를 기초로 패턴을 확인하고 반전 방식을 결정하는 반전 결정부(650)이다. 도 1의 실시예에서는 반전 결정부(650)가 신호 제어부(600)의 내부에 위치하는 것으로 도시되어 있지만, 신호 제어부(600)의 외부에 존재할 수도 있으며, 데이터 구동부(500)의 내부에 위치할 수도 있다. 한편, 신호 제어부(600)의 내부에 위치하는 경우 신호 제어부(600) 전체가 하나의 집적회로(IC 칩 포함)로 형성될 수 있으며, 반전 결정부(650)는 하나의 집적회로(IC 칩 포함)에 일련의 로직(logic)으로 이루어져 있을 수도 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 반전 결정부(650)는 패턴 확인부(651) 및 반전 방식 결정부(652)를 포함한다. (도 2 참조)
도 1 및 도 2를 참고하면, 외부로부터 입력된 화상 데이터(R, G, B)는 신호 제어부(600)로 전달되며, 신호 제어부(600)는 입력된 화상 데이터(R, G, B)에 적절한 데이터 변환을 수행한 후 데이터 구동부(500)로 변환된 화상 데이터(DAT)를 전달한다. 한편, 신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500)로 이들 구동부(400, 500)를 각각 제어하는 제어신호(CONT1, CONT2)도 전달한다.
신호 제어부(600)에서 입력된 화상 데이터(R, G, B)를 변환하는 방식은 다양한 방식이 존재할 수 있는데, 그 중 본 발명과 관련된 내용에 대하여만 설명하면 아래와 같다.
외부로부터 신호 제어부(600)로 입력된 화상 데이터(R, G, B)는 라인 메모리(640)로 전달되어 입력된 화상 데이터(R, G, B)를 재배열한다. 신호 제어부(600)에는 라인 메모리(640)가 수개(본 실시예에서는 도 2와 같이 4개) 존재하며, 이들 라인 메모리(640)에 입력되는 화상 데이터(R, G, B)를 정해진 순서대로 저장하여 외부로부터 입력되는 화상 데이터(R, G, B)의 정렬 순서를 표시 장치 내부에서 사용하는 화상 데이터의 정렬 순서로 변환한다. 본 실시예에서는 재배열된 화상 데이터(R', G', B')는 하나의 라인 메모리에 하나의 화소 행에 인가될 화상 데이터가 저장되도록 재배열하고 있다. 여기서 하나의 라인 메모리에 저장된 한 화소행에 대응하는 화상 데이터를 이하에서는 '단위 화소행 데이터'라 한다.
이와 같이 라인 메모리(640)를 통하여 재배열된 화상 데이터(R', G', B')는 반전 결정부(650)로 입력된다. 실시예에 따라서는 라인 메모리(640)와 반전 결정부(650) 사이에 화상 데이터 변환부(도시하지 않음)가 추가적으로 존재하여 추가 변환된 데이터가 반전 결정부(650)로 입력될 수도 있다.
반전 결정부(650)로 입력된 화상 데이터(R', G', B')는 먼저 패턴 확인부(651)로 입력되어 표시하고자 하는 화상이 어떠한 패턴을 가지는지 확인받게 된다. 본 실시예에서는 라인 메모리(640)를 통하여 입력되는 화상 데이터(R', G', B') 중 수 개(본 실시예에서는 6개)의 단위 화소행 데이터를 비교하여 패턴을 확인한다. 본 발명의 실시예에 따른 패턴 확인부(651)는 단위 화소행 데이터가 나타내는 휘도가 모두 블랙인지 아니면 모두 화이트인지를 파악하는 방법을 기초로 하여 패턴을 확인한다.
본 실시예에 따른 화상 데이터의 패턴 확인 방법을 좀 더 상세하게 살펴보면, 먼저 하나의 단위 화소행 데이터를 순차적으로 체크하여 첫번째 데이터가 0인 경우 0이 아닌 1이 존재하는지 확인하며, 첫번째 데이터가 1인 경우 1이 아닌 0이 존재하는지 확인한다. 이를 통하여 단위 화소행 데이터가 전부 1 또는 0으로 구성된 경우에는 다음 화소행의 단위 화소행 데이터에도 위와 같은 방식으로 데이터를 확인한다. 전부 1 또는 0으로 구성된 화소행의 화상 데이터가 연속적으로 수 개의 행(본 실시예에서는 6개의 행)에서 나타나면 이를 기초로 도 4, 도 6, 도 8, 도 10 및 도 12의 패턴(이하 '5개의 화상 패턴'이라 함) 중 어느 하나에 대응하는 지 확인한다. 5개의 화상 패턴은 본 실시예에서 예시로 든 패턴이며, 이외에 소음이 문제시되는 패턴이 있으면, 해당 패턴을 기억시켜 대응 여부를 확인하면 된다.
본 발명에서 제시한 5개의 화상 패턴은 하나의 행이 검은색 또는 흰색만을 표시하고 있으므로, 위와 같이 하나의 단위 화소행 데이터가 전부 0인지 아니면 전부 1인지를 파악하는 방식으로 패턴을 확인한다. 노멀리 블랙인 표시 장치에서는 하나의 단위 화소행 데이터가 전부 0인 경우에는 최저 계조인 블랙을 표시하게 되며, 모두 1인 경우에는 최고 계조인 화이트를 표시하게 된다.
만약 단위 화소행 데이터에서 0과 1이 혼재된 경우에는 본 발명의 실시예에서는 저장된 5개의 화상 패턴과는 다르므로 저장된 대응하는 패턴이 없고, 반전 방식도 디폴트로 정해진 방식으로 이루어지게 된다.
이상과 같이 패턴 확인부(651)를 통하여 화상 데이터의 패턴이 확인된 후에는 반전 방식 결정부(652)에서 확인된 패턴을 기초로 반전 방식을 결정하게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 반전 방식 결정부(652)에서는 화상 패턴과 해당 화상 패턴에서 소음이 발생되는 반전 방식이 저장되어 있다. 그 결과 확인된 패턴과 현재 적용되는 반전 방식이 소음이 기준치 이상 발생하는 경우인지를 판단하고 필요시 반전 제어 신호(CONT')를 변경하여 반전 방식을 변경시킨다.
일반적으로 표시 장치는 디폴트값으로 반전 방식이 결정되어 있는데, 해당 반전 방식과 확인된 패턴이 소음을 야기하는 경우에는 반전 방식을 바꾸고, 그렇지 않은 경우에는 디폴트의 반전 방식을 유지하는 방법으로 반전 방식을 결정할 수 있다.
본 실시예에서는 디폴트로 저장된 반전 방식을 1+2dot 반전 방식으로 정하고 있는 경우를 예로 들어 설명한다. 1+2dot 반전 방식은 도 4 등에 도시되어 있으며, 용어를 간략하게 하기 위하여 임의로 붙인 명칭이다. 일반적인 2dot 반전 방식은 첫번째 행부터 아래로 두 행마다 반전이 이루어지지만, 1+2dot으로 명명된 반전 방식은 첫번째 행의 바로 아래인 두번째 행에서 반전이 이루어지고, 그 아래에서는 두 행마다 반전이 이루어져 1행 반전 + 2dot 반전이라는 의미로 위와 같이 명명하게 되었다. 또한, 1+2dot 반전 및 2dot 반전은 모두 열마다 반전이 이루어진다.
반전 방식 결정부(652)는 1+2dot 반전 방식으로 구동시 소음이 많이 발생하는 경우 소음이 적은 방식(예를 들면 1dot 반전 방식 또는 2dot 반전 방식등)으로 바꾸는 반전 제어 신호(CONT')를 데이터 구동부(500)로 전달한다. 화상 패턴에 따라서 소음이 많이 발생하는지는 표시 장치가 어떠한 것인지도 중요한 요소일 수 있지만, 일반적으로 화상 데이터의 변동이 큰 경우 그에 따른 전압의 크기 변동으로 소음이 발생하게 된다. 그러므로 다양한 화상 패턴에 대하여 실험을 통하여 소음 발생여부를 확인하여야 할 필요가 있고, 각 패턴에 대하여 적합한 반전 방식도 저장되어 있을 필요가 있다. (도 4 내지 도 13의 설명 부분 참조)
한편, 패턴 확인부(651)로 입력된 화상 데이터(R', G', B')는 반전 방식 결정부(652)를 통과하지 않고 바이패스(bypass)하여 화상 데이터(DAT)로 출력될 수도 있으며, 패턴 확인부(651)로 입력시 화상 데이터(R', G', B')가 별도의 데이터 변환부(도시하지 않음)로 나뉘어 입력된 후 화상 데이터(DAT)로 변환되어 출력될 수도 있다. 이 경우 반전 방식 결정부(652)는 패턴 확인부(651)의 확인 결과에 따라 반전 방식을 바꾸는 반전 제어 신호(CONT')만을 생성하여 출력하게 된다.
뿐만 아니라, 실시예에 따라서는 반전 결정부(650)에서 반전 방식이 결정된 화상 데이터(R', G', B')는 추가적인 데이터 변환부(도시하지 않음)를 거친 후 화상 데이터(DAT) 형태로 데이터 구동부(500)로 전달될 수 있다.
참고로 도 1에서는 표시판 조립체(panel assembly; '표시 패널'이라고도 함)(300) 및 이와 연결된 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)가 도시되어 있다.
표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 화상 데이터(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 화상 데이터(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 화상 데이터(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2), 반전 제어 신호(CONT') 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2), 반전 제어 신호(CONT')와 처리한 화상 데이터(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다.
표시판 조립체(300)에는 공통 전극 또는 유지 전극에 사용되는 공통 전압(Vcom)이 인가될 수 있다.
계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 두벌의 계조 전압 집합을 생성하며, 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 신호로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다
한편, 본 발명에 따른 소음을 감소시키는 방법을 순서도로 나타내면 도 3과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 다른 소음 감소 방법을 보여주는 순서도이다.
우선, 화상 데이터가 외부로부터 입력되는 단계(S10)를 거친다. 여기서 화상 데이터는 실시예에 따라 외부로부터 입력된 화상 데이터(R, G, B)일 수 있으며, 라인 메모리에 의하여 재배열된 화상 데이터(R', G', B')일 수도 있다.
그 후 입력된 화상 데이터(R', G', B')의 변화량을 측정한다. (S20) 본 실시예에서는 한 단위 화소행 데이터가 모두 1 또는 0으로 화이트 또는 블랙을 표시하는 데이터인지 확인하는 것을 통하여 진행한다.
그 후, 수 개의 단위 화소행 데이터에 대하여 측정된 결과를 이용하여 표시되는 화상 데이터의 패턴이 기 저장된 화상 패턴 중 동일한 패턴이 있는지 확인한다. (S30) 실시예에 따라서는 S20 및 S30이 하나의 단계로 형성되어 입력된 화상 데이터의 패턴을 확인하는 하나의 단계로 구성될 수도 있다.
그 후, 동일한 패턴이 있는 경우에는 반전 방식을 바꾸며, 그렇지 않은 경우에는 디폴트로 정해진 반전 방식을 유지한다. (S40)
여기서, 기 저장된 화상 패턴은 다양한 화상 패턴이 존재할 수 있는데, 본 출원에서는 아래의 화상 패턴을 중심으로 살펴본다.
이하에서는 도 4 내지 도 13을 통하여 5개의 화상 패턴을 기준으로 반전 방식에 따른 소음 수준을 테스트한 결과를 살펴본다.
도 4, 도 6, 도 8, 도 10 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 테스트 하기 위한 화상 패턴이고, 도 5, 도 7, 도 9, 도 11 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 각 화상 패턴으로 테스트한 결과를 보여주는 그래프이다.
우선, 본 발명에 따른 화상 패턴의 실시예로 도 4, 도 6, 도 8, 도 10 및 도 12의 '5개의 화상 패턴'만을 살펴본다. 이와 같은 5개의 화상 패턴을 중심으로 살펴보는 이유는 데이터의 변화가 블랙/화이트만을 반복적으로 인가하기 때문에 배선을 통하여 인가되는 전압의 변동이 그만큼 큰 패턴이기 때문이다. 또한, 소음이 발생한다고 판단할 기준 데시벨(dB)값은 다양할 수 있는데, 이하에서는 20dB를 기준으로 판단한다. 그리고, 소음이 발생하는 주파수 대로는 가청 주파수 대역 중 8KHz 및 16KHz를 중심으로 살펴본다.
도 4에서 도시하고 있는 제1 화상 패턴은 5개의 화소 행마다 화이트와 블랙이 교대로 표시된다. 제1 화상 패턴에 세가지 반전 방식을 적용하여 도 4에서 도시하고 있다. 도 4에서 +는 양의 극성으로 화이트 또는 블랙으로 표시한 경우이며, -는 음의 극성으로 화이트 또는 블랙을 표시한 경우이다. 여기서, 1dot는 한 행마다 극성 반전시키며, 열 방향으로도 한 열마다 극성반전 시키는 방식의 극성 반전을 나타낸다. 2dot는 두 행마다 극성 반전시키며, 열 방향으로는 한 열마다 극성반전 시키는 방식의 극성 반전을 나타낸다. 1+2dot은 2dot와 유사하지만, 첫번째 행의 바로 아래인 두번째 행에서 반전이 이루어지고, 그 아래에서는 두 행마다 극성 반전시키는 방식이다.
도 5에서는 각 반전 방식을 적용하여 소음을 측정한 결과이다.
제1 화상 패턴에 대하여 1dot 방식으로 반전을 진행하는 경우 8KHz 이하에서 기준 데시벨인 20dB를 넘는 것을 확인할 수 있으며, 그 외 2dot 방식과 1+2dot 방식은 기준 데시벨을 넘지 않는 것을 확인할 수 있다. 다만, 2dot 방식으로 반전을 진행하는 경우가 1+2dot 방식으로 반전하는 경우보다 소음이 더 적음을 확인할 수 있다. 그러므로 제1 화상 패턴을 사용하는 경우 1dot 방식 보다는 2dot 또는 1+2dot 방식으로 반전하면 소음이 줄어든다. 특히 본 발명의 실시예에서는 1+2dot 반전 방식을 디폴트로 설정한 경우이므로 반전 방식을 변경하지 않아도 소음이 기준치를 넓지 않아 문제가 없다. 다만, 도 5에서는 2dot 방식으로 반전하는 것이 보다 적은 소음이 발생하므로 실시예에 따라서는 2dot 반전 방식으로 변경시킬 수도 있다.
한편, 도 6 및 도 7에서는 제2 화상 패턴을 기준으로 도시하고 있다.
제2 화상 패턴은 4개의 화소 행마다 화이트와 블랙이 교대로 표시된다. 이러한 제2 화상 패턴에 극성 반전을 각각 적용한 후 소음을 테스트하면 도 7과 같다.
도 7을 참고하면, 1+2dot 반전을 적용한 경우 16KHz 부근에서 기준인 20dB를 크게 넘는 소음이 발생함을 확인할 수 있고, 1dot 반전에서도 8KHz 부근에서 기준인 20dB를 넘는 것을 알 수 있다. 다만, 2dot 반전의 경우에는 기준치를 넘기지 않고 있다. 그러므로 1+2dot이나 1dot 반전 방식에 비하여 2dot 반전 방식이 보다 바람직하다. 특히 본 발명의 실시예와 같이 1+2dot 반전 방식을 디폴트로 사용하는 경우에는 반드시 2dot 반전 방식으로 바꾸어 화상을 표시할 필요가 있다.
다시 도 6을 참고하면, 제2 화상 패턴에서는 2dot 반전의 경우 화이트 또는 블랙으로 동일 색을 표시하는 동안 한번만 극성이 변경되므로 이에 따라 소음이 감소되는 것으로 추측된다. 즉, 1dot 반전은 동일 색을 표시하는 동안 총 3번 극성이 바뀌고 1+2dot의 반전에서는 총 2번의 극성이 바뀌는데, 극성이 바뀌는 회수가 많을수록 그로 인한 데이터 전압의 변동이 발생하여 소음이 커진다. 그 결과 본 발명에서는 소음을 감소시키기 위해서는 특히 1+2dot 반전에서 2dot 반전으로 단순히 반전 방식을 변경하기만 하면 된다. (도 6의 'A' 부분 참고)
한편, 도 8 및 도 9에서는 제3 화상 패턴을 기준으로 도시하고 있다.
제3 화상 패턴은 3개의 화소 행마다 화이트와 블랙이 교대로 표시된다. 이러한 제3 화상 패턴에 극성 반전을 각각 적용한 후 소음을 테스트하면 도 9와 같다.
도 9를 참고하면, 전체적으로 8KHz 내지 16KHz 사이의 주파수에서 높은 소음이 나타나는데, 1dot 및 2dot 반전의 경우 20dB의 기준치를 조금 넘기고 있으며, 1+2dot 반전의 경우에는 기준치를 넘기지 않고 있는 것으로 나타나고 있다. 그러므로 제3 화상 패턴에 대해서는 1+2dot 반전 방식이 소음을 줄이는 방식이며, 본 실시예와 같이 1+2dot 반전 방식을 디폴트로 사용하는 경우에는 반전 방식을 변경할 필요가 없다. 도 9의 B부분은 1+2dot 반전 방식이 2 dot 반전 방식보다 소음이 적은 경우를 도시하고 있다. 이는 도 7과 다른 점(도 7에서는 2dot 반전 방식이 소음이 적음)이다. 즉, 하나의 반전 방식이 소음을 줄이는 것이 아니고 화상 패턴에 따라서 소음을 줄일 수 있는 반전 방식이 각각 존재하므로 이에 대해서는 추가적인 실험 및 데이터를 축적할 필요가 있다. 실험에 의하여 축적된 데이터는 메모리에 저장되어 화상 패턴에 따른 반전 방식을 변경하여 소음을 제거한다.
또한, 도 10 및 도 11에서는 제4 화상 패턴을 기준으로 도시하고 있다.
제4 화상 패턴은 2개의 화소 행마다 화이트와 블랙이 교대로 표시된다. 이러한 제4 화상 패턴에 극성 반전을 각각 적용한 후 소음을 테스트하면 도 11과 같다.
도 11을 참고하면, 1+2dot 반전을 적용한 경우 16KHz 이하의 주파수에서 기준인 20dB를 크게 넘는 소음이 발생함을 확인할 수 있고, 1dot 반전에서도 16KHz 부근에서 기준인 20dB를 넘는 것을 알 수 있다. 다만, 2dot 반전의 경우에는 기준치를 넘기지 않고 있다. 그러므로 소음을 감소시키기 위해서는 제4 화상 패턴의 경우 단순히 1+2dot 반전에서 2dot 반전으로 반전 방식을 변경하기만 하면 소음이 획기적으로 줄어든다. (도 11의 'C' 부분 참고) 특히 본 발명의 실시예와 같이 1+2dot 반전 방식을 디폴트로 사용하는 경우에는 소음을 감소시키기 위하여 반전 방식을 2dot 반전 방식으로 변경하여야 한다.
또한, 도 12 및 도 13에서는 제5 화상 패턴을 기준으로 도시하고 있다.
제5 화상 패턴은 1개의 화소 행마다 화이트와 블랙이 교대로 표시된다. 이러한 제5 화상 패턴에 극성 반전을 각각 적용한 후 소음을 테스트하면 도 13과 같다.
도 13을 참고하면, 전체적으로 기준치보다 적은 소음을 기록하고 있어 어떠한 반전 방식을 사용하더라도 소음으로 인한 문제가 없음을 확인할 수 있다. 본 발명의 실시예와 같이 1+2dot 반전 방식을 디폴트로 사용하는 경우 반전 방식을 변경하지 않아도 된다.
도 4 내지 도 13에서는 각 화상 패턴에 따라서 반전 방식을 변경하는 것만으로도 충분히 소음을 줄일 수 있다는 점을 확인하였으며, 본 출원서에서 제시하는 화상 패턴외의 패턴에 대해서도 실험을 통하여 데이터를 축적함에 의하여 다양한 화상 패턴에 대해서도 단순히 반전 방식을 변경하는 방법으로 소음을 제거할 수 있다.
도 4, 도 6, 도 8, 도 10 및 도 12의 '5개의 화상 패턴'은 일정한 개수의 화소행 마다 화이트와 블랙이 반복적으로 반복되는 구조를 가지고 있다. 하지만, 화이트와 블랙을 표시하는 화소 행의 개수가 불특정한 패턴도 반전 방식에 따라서는 소음이 발생할 수 있다. 이러한 패턴에 대해서도 적절한 반전 방식을 조사하고 적용하여 소음을 줄일 수 있다.
한편, 도 14에서는 소음이 발생할 수 있는 또 다른 화상 패턴을 살펴본다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소음이 발생하는 화상 패턴의 일 예이다.
도 14에서 도시하고 있는 화상 패턴은 도 4, 도 6, 도 8, 도 10 및 도 12와 달리 화이트 및 블랙 패턴이 세로 방향으로 길게 형성되는 구조이다. 즉, 화이트 화소 열 및 블랙 화소 열이 복수 개의 열마다 반복적으로 표시되는 패턴이다. 도 14에서는 화이트 화소 열과 블랙 화소 열이 다양한 개수의 열로 구성될 수 있어 각각의 열의 폭을 WB1, WW1, WB2, WW2로 도시하였다.
도 14와 같은 화소 열 형태의 패턴도 반전 방식에 따라서는 소음이 발생할 수 있으므로 이러한 패턴에 대해서도 패널 별로 실험을 통하여 적절한 반전 방식을 확인하고 반전 방식을 결정해 두어 표시 장치의 소음을 줄일 수 있다.
도 4, 도 6, 도 8, 도 10, 도 12 및 도 14에서는 화이트와 블랙이 행 또는 열에 따라서 반복적으로 표시되는 화상 패턴만을 도시하고 있어 한 행 또는 한 열의 데이터가 블랙인지 아니면 화이트인지만을 구별하는 것으로 충분하게 화상 패턴을 확인할 수 있다. 하지만, 실제 소음이 발생하는 패턴은 이상과 같이 블랙/화이트의 화상 패턴에 국한되지 않으므로 보다 복잡한 데이터 판단 절차가 필요할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 아래와 같은 방식을 통하여 반전 방식을 결정하고 소음을 줄이는 것도 가능하다.
먼저, 입력되는 화상 데이터에 디폴트의 계조 반전 방식을 적용시켜 데이터 크기의 변화가 큰지 작은지에 기초하여 소음의 발생 여부를 간접적으로 판단하여 반전 방식을 바꾸어 소음이 발생하지 않도록 할 수도 있다. 즉, 이와 같은 방식은 소음을 줄이는 원인이 반전 방식을 적용한 데이터 전압의 크기 변화에 있으므로 입력되는 데이터를 기준으로 데이터 전압의 변화를 예측하고 기준값 이상의 데이터 전압의 크기 변화가 일정 빈도 이상 존재하는 경우에 소음이 높아질 것으로 예상하고 반전 방식을 변경하는 방식이다.
뿐만 아니라, 본 발명은 궁극적으로 입력되는 화상 데이터를 분석하여 다양한 계조 반전 방식 중 적합한 반전 방식을 찾고 해당 반전 방식으로 화상 데이터가 표시되는 자동 반전 방식으로도 진행될 수 있다.
이하의 도 15 및 16에서는 본 발명에서 소음의 원인으로 지목된 커패시터가 형성되는 위치 및 그 사진을 보여주기 위한 도면이다.
먼저, 도 15에서는 표시 장치에서 소음이 발생하는 커패시터가 형성되는 위치를 간략하게 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 소음 감소 기능을 가지는 표시 장치의 배치도이며, 본 발명의 실시예에 따른 소음 감소 기능을 가지는 표시 장치에서 커패시터가 사용되는 위치에 대한 간략 회로도를 포함한다.
도 15는 도 1의 블록도가 실제로 구현된 일 예를 도시한 것이다. 도 1과 도 15의 관계를 간략하게 설명하면 아래와 같다.
도 1의 구동 장치(400, 500, 600, 800) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(750) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(700) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 600, 800)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 600, 800)는 단일 칩으로 집적될 수도 있다.
이상과 같은 구현 예 중 도 15에서는 신호 제어부(600)는 인쇄 회로 기판(700)위에 형성되며, 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500)는 표시판 조립체(300)위에 직접 장착된 경우를 도시하고 있다. 도 15에서 수개의 데이터 구동 IC(510)는 합하여 도 1의 데이터 구동부(500)에 대응하며, 수개의 게이트 구동 IC(410)는 합하여 도 1의 게이트 구동부(400)에 대응한다.
신호 제어부(600; 도 15에서는 도시하지 않음)은 인쇄 회로 기판(700)에 위치하며, 가요성 인쇄 회로막(750)을 통하여 데이터 구동 IC(510)과 게이트 구동 IC(410)과 연결된다.
소음이 발생하는 적층형 커패시터는 일반적으로 각 회로의 입력 및 출력단에서 입력 신호/출력 신호를 일정하게 유지하고 리플을 감소시키기 위하여 형성된다. 도 15에서는 이를 간략하게 원안에 도시하고 있는데, 도 15는 실제 회로 구조를 의미하는 것이 아니며, 출력 전압(Vout)과 입력 전압(Vin')이 출력 또는 입력되는 포트와 일단이 연결되고, 타단은 접지되는 구조를 보여주기 위하여 도시한 것이다. 이러한 입/출력단의 커패시터가 인쇄 회로 기판(700)에 복수개 형성되어 있으며, 진동 및 소음의 원인이 된다.
도 16은 인쇄 회로 기판(700)에 부착된 적층 세라믹 콘덴서와 폴리머탄탈 콘덴서를 보여주는 사진이다.
본 발명에서는 커패시터로 폴리머탄탈 콘덴서(10)를 사용하거나 적층 세라믹 콘덴서(20)와 같은 적층형 콘덴서를 사용하거나 무관하다. 다만, 폴리머탄탈 콘덴서(10)를 사용하는 경우 제조 단가가 올라가므로 적층 세라믹 콘덴서(20)를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
도 15의 인쇄 회로 기판(700)에는 도 16의 사진과 같이 적층 세라믹 콘덴서(20) 또는 폴리머탄탈 콘덴서(10)가 부착되어 있을 수 있다. 본 발명에 의하면 폴리머탄탈 콘덴서(10)는 사용하지 않아도 소음이 증가하지 않으므로 사용하지 않을 수 있다. 다만, 도 16에서는 폴리머탄탈 콘덴서(10)도 보여주고자 함께 추가한 것일 뿐, 본 발명에 따른 표시 장치에서 반드시 사용할 필요는 없다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 폴리머탄탈 콘덴서 20: 적층 세라믹 콘덴서
300: 표시 패널 400: 게이트 구동부
410: 게이트 구동 IC 500: 데이터 구동부
510: 데이터 구동 IC 600: 신호 제어부
640: 라인 메모리 650: 반전 결정부
651: 패턴 확인부 652: 반전 방식 결정부
700: 인쇄 회로 기판 750: 가요성 인쇄 회로막
800: 계조 전압 생성부 CONT': 반전 제어 신호

Claims (17)

  1. 표시 패널;
    상기 표시 패널에 연결되어 있는 데이터 구동부;
    상기 표시 패널에 연결되어 있는 게이트 구동부;
    상기 데이터 구동부 및 상기 게이트 구동부에 연결되어 있으며, 외부로부터 입력된 화상 데이터의 화상 패턴을 확인하여 반전 방식을 결정하는 반전 결정부를 가지는 신호 제어부; 및
    적층형 커패시터를 포함하는 인쇄 회로 기판을 포함하고,
    상기 반전 결정부는 상기 화상 패턴이 현재의 반전 방식으로 구동되는 때 상기 적층형 커패시터로 인하여 발생하는 소음이 기준 데시벨을 초과하는 경우이면, 상기 현재의 반전 방식을 다른 반전 방식으로 변경하는 소음 감소 기능을 가지는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 반전 결정부는
    상기 반전 결정부로 입력된 화상 데이터가 표시하는 화상 패턴을 확인하는 패턴 확인부; 및
    확인된 화상 패턴에 따라 소음이 적은 반전 방식으로 반전하도록 반전 제어 신호를 생성하여 출력하는 반전 방식 결정부를 포함하는 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 패턴 확인부는 입력된 화상 데이터 중 하나의 화소 행이 블랙을 표시하는지 화이트를 표시하는지를 확인하는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 신호 제어부는 복수의 라인 메모리를 더 포함하며,
    상기 라인 메모리는 상기 신호 제어부로 입력된 화상 데이터를 재배열시켜 하나의 화소행에 대응하는 단위 화소행 데이터를 생성하는 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 패턴 확인부는 상기 단위 화소행 데이터가 전부 1로 이루어져 있거나 전부 0으로 이루어져 있는지 확인함에 의하여 블랙인지 화이트인지를 판단하는 표시 장치.
  6. 제3항에서,
    상기 반전 방식 결정부는 복수의 화상 패턴 및 해당 화상 패턴에 대한 소음이 발생하는 반전 방식을 저장하고 있으며,
    상기 패턴 확인부에서 확인된 패턴이 디폴트로 저장된 반전 방식으로 화상을 표시할 때 소음이 발생하는 경우에 해당되면 다른 반전 방식으로 바꾸도록 하는 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 반전 방식 결정부에 저장된 화상 패턴은 일정한 화소 행마다 블랙과 화이트가 교대로 표시되는 패턴인 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 저장된 화상 패턴 중 4개의 화소 행마다 블랙과 화이트가 교대로 표시되는 화상 패턴 또는 2개의 화소 행마다 블랙과 화이트가 교대로 표시되는 화상 패턴은 첫행부터 두 행마다 반전된 데이터 전압이 인가되는 반전 방식을 적용시키는 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 패턴 확인부는 연속하는 6개의 행만을 이용하여 패턴을 확인하는 표시 장치.
  10. 제6항에서,
    상기 반전 방식 결정부에 저장된 화상 패턴은 복수 개의 화소 열마다 블랙과 화이트가 교대로 표시되는 패턴인 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 신호 제어부, 상기 데이터 구동부 중 적어도 하나는 상기 인쇄 회로 기판 상에 형성되어 있는 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 인쇄 회로 기판에는 폴리머탄탈 콘덴서가 형성되어 있지 않은 표시 장치.
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