KR102105631B1

KR102105631B1 - 표시장치

Info

Publication number: KR102105631B1
Application number: KR1020130159701A
Authority: KR
Inventors: 타니료스케; 홍성진; 남우진; 이종호
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2020-04-28
Also published as: CN104732906B; US20150179103A1; US9361821B2; KR20150072257A; CN104732906A

Abstract

본 발명은, 복수의 데이터 라인과 복수의 게이트 라인이 매트릭스 형태로 교차되고, 그 교차지점에 화소가 정의된 표시패널, 복수의 데이터 라인과 연결되며, 블랙을 표현하는 0 계조에 대응하는 블랙 데이터 전압을 출력 최소값인 제1전압보다 높고 둘 이상의 저계조들의 데이터 전압들을 선형으로 연장하여 0 계조에 해당하는 제2전압과 같거나 낮은 제3전압으로 데이터 라인을 통해 출력하는 데이터 구동부, 각 계조별 감마전압을 데이터 구동부로 출력하는 감마전압 공급부 및 표시패널이 구동되도록 제어하는 제어신호를 발생하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 표시장치를 제공한다.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}

본 발명은 영상을 표시하는 표시장치에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 근래에는 표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기전계발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Diode Display Device)와 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.

한편 표시장치는 데이터 라인들 중 하나로 공급되는 데이터 전압의 변동이 게이트 라인을 통해 수평방향으로 전달되어 다른 데이터 라인으로 공급되는 데이터 전압에 영항을 주는 수평 크로스토크 현상이 발생하는 문제가 있다.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 표시장치에서 수평 크로스토크를 개선하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 복수의 데이터 라인과 복수의 게이트 라인이 매트릭스 형태로 교차되고, 그 교차지점에 화소가 정의된 표시패널, 복수의 데이터 라인과 연결되며, 블랙을 표현하는 0 계조에 대응하는 블랙 데이터 전압을 출력 최소값인 제1전압보다 높고 둘 이상의 저계조들의 데이터 전압들을 선형으로 연장하여 0 계조에 해당하는 제2전압과 같거나 낮은 제3전압으로 데이터 라인을 통해 출력하는 데이터 구동부, 각 계조별 감마전압을 데이터 구동부로 출력하는 감마전압 공급부 및 표시패널이 구동되도록 제어하는 제어신호를 발생하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 표시장치를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 표시장치에서 수평 크로스토크를 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 표시장치의 시스템 구성도이다.
도 2는 도 1의 표시장치에 포함된 데이터 구동부에 대한 구성도이다.
도 3는 도 1의 표시장치의 감마전압 공급부의 구성도이다.
도 4는 도 3의 x=9, y=256인 감마전압부의 일예의 회로도이다.
도 5는 수평 크로스토크를 유발하는 박스 윈도우를 포함하는 특정 패턴을 도시하고 있다.
도 6은 계조에 따른 데이터 전압(V_data)을 표시한 그래프이다.
도 7은 블랙 데이터 전압이 데이터 구동부의 출력 최소값인 제1전압으로 설정된 경우 블랙 데이터 전압을 계조로 환산하는 방식을 도시하고 있다.
도 8 및 도 9은 블랙 데이터 전압을 변경하여 수평 크로스토크를 개선한 계조에 따른 데이터 전압의 그래프들이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 같은 맥락에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "상"에 또는 "아래"에 형성된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접 또는 또 다른 구성 요소를 개재하여 간접적으로 형성되는 것을 모두 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 표시장치의 시스템 구성도이다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시장치(100)는 표시패널(140)이 구동되도록 제어하는 타이밍 컨트롤러(110), 복수의 데이터 라인과 연결된 데이터 구동부(120), 복수의 게이트 라인과 연결되는 게이트 구동부(130) 및 복수의 데이터 라인과 복수의 게이트 라인이 매트릭스 형태로 교차되고, 그 교차지점에 화소가 정의된 표시패널(140)을 포함할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(110)는 수직/수평 동기신호(Vsync, Hsync), 데이터인에이블(Data Enable, DE), 클럭신호(CLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동부(120)와 게이트 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 각각 게이트제어신호(gate control signal, GCS)와 데이터제어신호(data control signal, DCS)와 같은 제어신호들을 발생한다. 또한 타이밍 컨트롤러(110)는 감마전압 공급부(150)가 감마전압을 생성하여 데이터 구동부(120)에 공급하는데 필요한 감마제어신호(gamma control signal)를 발생한다.

또한 타이밍 컨트롤러(110)는 시스템으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 이를 재정렬한 디지털 비디오 데이터(R’G’B’)를 데이터 구동부(120)에 공급한다. 입력되는 디지털 비디오 데이터(R’G’B’)는 각 화소의 휘도 정보를 담고 있으며 휘도는 비트수에 따라 정해진 개수, 예를 들면 1024(210), 256(28), 127(27) 또는 64(=26) 개의 계조(gray)를 가지고 있다.

여기서, 수직동기신호(Vsync)와 수평동기신호(Hsync)는 디지털 비디오 데이터(R’G’B’)를 동기화시키기 위한 신호로서, 수직동기신호(Vsync)는 프레임을 구별하기 위한 신호로 한 프레임을 주기로 입력되며, 수평동기신호(Hsync)는 한 프레임에서 게이트 라인을 구별하기 위한 신호로 한 게이트 라인을 주기로 입력된다. 데이터인에이블 신호(DE)는 유효 데이터가 있는 구간을 표시하는 것으로, 화소에 데이터를 공급하는 시점을 나타낸다. 수직동기신호(Vsync)와 수평동기신호(Hsync), 데이터인에이블 신호(DE)는 클럭 신호(CLK)를 기준으로 동작한다.

게이트 제어신호(gate control signal, GCS)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse: GSP), 게이트 쉬프트 클럭신호(Gate Shift Clock: GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable : GOE)를 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 한 화면이 표시되는 1 수직기간 중에서 스캔이 시작되는 시작 수평라인을 지시한다. 게이트 쉬프트 클럭신호(GSC)은 게이트 구동부(130) 내의 쉬프트 레지스터에 입력되어 게이트 스타트 펄스(GSP)를 순차적으로 쉬프트시키기 위한 타이밍 제어신호로써 구동 트랜지스터의 온(ON) 기간에 대응하는 펄스폭으로 발생된다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 구동부(130)의 출력을 지시한다.

또한 데이터 제어신호(data control signal, DCS)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse : SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock : SSC) 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable : SOE)를 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터가 표시될 1 수평라인에서 시작 화소를 지시한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징(Rising) 또는 폴링(Falling) 에지에 기준하여 데이터 구동부(120) 내에서 데이터의 래치동작을 지시한다. 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable: SOE)는 데이터 구동부(120)의 출력을 지시한다.

데이터 구동부(120)는 타이밍 컨트롤러(110)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(R’G’B’)를 래치하고 그 디지털 비디오 데이터를 아날로그 감마전압을 이용하여 아날로그 데이터 전압을 발생하고 그 데이터 전압을 데이터 라인들(DL1 내지 DLn)에 공급한다.

게이트 구동부(130)는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 구동 트랜지스터의 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터 및 레벨 쉬프터와 게이트 라인들(GL1∼GLm) 사이에 접속되는 출력 버퍼를 각각 포함하며, 대략 1 수평기간의 펄스폭을 가지는 스캔펄스들을 순차적으로 출력한다.

표시패널(140)은 복수의 데이터 라인과 복수의 게이트 라인이 매트릭스 형태로 교차되고, 그 교차지점에 화소가 정의되어 있다. 표시패널(140)의 기판에는 n 개의 데이터 라인들(DL1∼DLn)과 m 개의 게이트 라인들(GL1∼GLm)의 교차하는 교차지점에 형성된 구동트랜지스터, 구동트랜지스터에 접속된 화소전극들(PXL), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함하는 n×m 개의 화소들이 형성된다. 예를 들어 표시패널(140)은 화소전극 상에 유기발광층과 공통전극을 포함하는 n×m 개의 화소들이 형성된 유기발광표시패널일 수 있다.

감마전압 공급부(150)는 전원부(160)로부터 공급받은 전원전압으로 감마기준전압을 생성할 수 있다. 감마전압 공급부(150)는 감마기준전압을 이용하여, 설정된 감마 곡선에 따른 복수의 감마전압들을 생성하고 이 감마전압들을 데이터 구동부(120)로 전달할 수 있다.

감마전압 공급부(150)는 프로그램어블 파워 집적회로(Programmable Power Interated Circuit, PPIC)일 수 있다. 감마전압 공급부(150)는 데이터 구동부(120)에 포함될 수 있고, 타이밍 제어부(110)에 포함될 수 있다. 또한 감마전압 공급부(150)의 일부구성은 데이터 구동부(120)에 포함될 수 있고, 타이밍 컨트롤러(110)에 포함될 수도 있다. 이하 실시예들에 따른 표시장치(100)에 포함되는 감마전압 공급부(150)는 도 3 내지 도 9을 참조하여 상세히 설명한다.

전원부(160)는 외부로부터 전압을 인가받아 표시장치(100)의 구성요소들을 구동하기 위한 다수개의 레벨을 가지는 전압을 생성하여 표시장치(100)의 구성요소들로 인가한다.

한편, 감마전압 공급부(150)와 전원부(160)는 하나의 집적회로로 일체화될 수도 있다.

도 2는 도 1의 표시장치에 포함된 데이터 구동부에 대한 구성도이다.

도 2를 참조하면, 표시장치(100)에 포함된 데이터 구동부(120)는, 쉬프트 레지스터(121), 제1 데이터 레지스터(122), 제2 데이터 레지스터(123), 디지털/아날로그 변환부(124; DAC: Digital Analog Converter), 출력 버퍼(125)를 포함할 수 있다.

쉬프트 레지스터(121)는, 라인 바이 라인(Line By Line) 구동을 하기 위하여, 수평클럭신호(Hclock)와 수평동기신호(Hsync)로 동작 시간을 제어하는데, 즉, 수평동기신호(Hsync), 수평클럭신호(Hclock)를 타이밍 컨트롤러(110)로부터 입력받아, 수평동기신호(Hsync)를 시작신호로 선택한 한 개의 게이트 라인(GL)에 해당하는 모든 데이터(Data’)가 수평클럭신호(Hclock)에 동기화되어 순차적으로 제1 데이터 레지스터(152)에 샘플링되어 저장되도록 한다.

제1 데이터 레지스터(122)는 m-1 번째 게이트 라인(GL(m-1))의 화소들이 구현하려는 디지털 비디오 데이터(R’G’B’)를 순서대로 저장한다.

제2 데이터 레지스터(123)는 다음 수평동기신호(Hsync)에 따라 제1 데이터 레지스터(122)에 저장된 데이터(R’G’B’)를 저장한다. 이때, 제1 데이터 레지스터(122)에는 m 번째 게이트 라인(GL(m))의 화소들이 구현하려는 디지털 비디오 데이터(R’G’B’)가 순서대로 저장된다.

위에서 언급한 제1 데이터 레지스터(122) 및 제2 데이터 레지스터(123) 각각은, 인버터(Inverter) 두개로 출력과 입력이 서로 연결된 래치(Latch)로 구현될 수 있으며, 따라서, 제1 데이터 레지스터(122) 및 제2 데이터 레지스터(123) 각각을 제1 래치 및 제2 래치라고도 한다.

DAC(124)는 감마전압 공급부(150)에서 공급된 감마전압을 기준으로 제2 데이터 레지스터(153)에 저장된 디지털 비디오 데이터(R’G’B’)를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환한다.

출력 버퍼(125)는, 화소 구동력을 증폭시켜, 즉, 데이터 라인을 구동하기에 충분한 전류 구동능력을 갖추도록 하여, 데이터 전압을 데이터 라인을 통해 공급한다.

도 3은 도 1의 표시장치의 감마전압 공급부의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 감마전압 공급부(150)는 감마기준전압을 이용하여 생성한 감마전압을 데이터 구동부(120)로 출력한다.

이를 위해 감마전압 공급부(150)는 제어부(151), 메모리(152), 감마기준전압부(153), 감마전압부(154), 출력버퍼(155)를 포함할 수 있다.

제어부(151), 메모리(152), 감마기준전압부(153), 감마전압부(154), 출력버퍼(155)는 하나의 집적회로로 일체화될 수도 있고 이들 중 일부가 이 집적회로의 외부에 위치할 수도 있다.

제어부(151)는 타이밍 컨트롤러(110)로부터 감마제어신호를 수신하고, 감마제어신호에 따라 메모리(152)에 저장된 감마기준전압을 생성하는데 필요한 데이터들을 읽어와 감마기준전압부(153)을 제어한다. 제어부(151)는 타이밍 컨트롤러(110)와 감마제어신호를 주고받을 수 있는 통신 기능, 예를 들어 직렬 통신인 I2C 통신을 수행할 수 있다. 제어부(151)는 타이밍 컨트롤러(110)에 포함될 수도 있다.

메모리(152)는 감마 곡선에 따라 제1 내지 제x 감마기준전압들(GRV_1 내지 GRV_x)(1<x<y로 x, y는 자연수)을 생성하는데 필요한 감마 데이터 또는 감마기준전압 셋팅 데이터를 저장하고 있고, 이를 감마기준전압부(152)로 공급한다. 예를 들어 감마기준전압의 개수가 9개인 경우, 메모리(152)는 표 1과 같이 9개의 감마기준전압들 각각에 대한 전압의 크기를 룩업데이블 형태로 저장할 수 있다. 이때 감마기준전압들 각각에 대한 전압의 크기는 표시패널(140)의 특성을 반영한 감마 곡선에서 감마값, 예를 들어 2.2 내지 2.5에 따라 표시패널(140)마다 다른 값으로 저장될 수 있다.

특히 메모리(152)에 저장되는 감마 데이터는 적색화소(R), 녹색화소(G) 및 청색화소(B) 각각에 대해 각 화소의 특정을 반영한 감마값에 따른 감마기준전압들을 저장할 수 있다.

이때 메모리(152)는 도 3에 도시한 바와 같이 감마전압 공급부(150) 내부에 위치할 수도 있지만, 타이밍 컨트롤러(110)의 내부 또는 외부에 위치하는 메모리, 예를 들어 EEPROM을 사용할 수도 있다. 또한 메모리(152)는 휘발성 메모리로 저장된 감마기준전압을 생성하는데 필요한 감마 데이터를 변경할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(110)가 메모리(152)와 I2C와 같은 직렬통신을 통해 직접 메모리(152)에 저장된 감마기준전압을 생성하는데 필요한 감마 데이터를 변경할 수도 있고, 타이밍 컨트롤러(110)가 감마전압 공급부(150)의 제어부(151)와 직렬통신하고, 감마전압 공급부(150)의 제어부(151)을 통해 메모리(152)에 저장된 감마기준전압을 생성하는데 필요한 감마 데이터를 변경할 수도 있다.

제어부(151)는 메모리(152)로부터 감마 데이터를 읽어 온 다음 이 감마 데이터를 감마기준전압부(153)로 내보낸다.

감마기준전압부(153)는 제어부(151)의 제어에 따라 전원부(160)에 의해 인가되는 전원전압(Vdd)을 이용하여 감마기준전압을 생성할 수 있다. 감마기준전압부(153)는 메모리(152)에 저장된 감마 데이터를 제어부(151)에 의해 입력받아 제1 내지 제k 감마기준전압들(GRV_1 내지 GRV_x)을 발생하는 둘 이상의 디지털-아날로그 컨버터(digital-analog converter, DAC)일 수 있다. 제1 내지 제x 감마기준전압들(GRV_1 내지 GRV_x)은 전위가 높은 순서대로 정렬된 값일 수 있다. 제1 내지 제x 감마기준전압들(GRV_1 내지 GRV_x)은 감마전압부(154)에 제공된다.

감마전압부(154)는 감마기준전압을 이용하여 직렬로 연결된 저항들을 이용한 분압(voltage division) 방식으로 제1내지 제y감마전압들(GV_1 내지 GV_y) (0<x<y로 x, y는 자연수)을 생성할 수 있다.

도 4는 도 3의 x=9, y=256인 감마전압부의 일예의 회로도이다.

도 4를 참조하면, 감마전압부(154)는 복수의 저항(R)이 직렬로 배치된 저항들의 어레이를 포함할 수 있다. 각각의 저항들의 값은 서로 동일할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 모든 저항의 값들이 동일하지는 않았거나 일부 저항의 값이 동일하지 않을 수 있다. 저항들의 어레이는 단일의 저항 스트링으로 형성될 수 있다.

저항들의 어레이는 제1 감마전압(GV_1)과 제256 감마전압(GV_256) 사이의 전위를 분할할 수 있다. 제1 노드(n1)에서의 전위는 제1 감마전압(GV_1)이고, 제256 노드(n256)에서의 전위는 제256 감마전압(GV_256)이며, 저항들의 어레이에 의하여 제1 노드(n1)와 제256 노드(256) 사이가 분할된 제2 내지 제255 노드(n2, ..., n255) 각각의 전위는 제2 감마전압 내지 제255 감마전압(GV_2, ...,GV_255) 각각일 수 있다.

제1 내지 제256 전압(GV_1 내지 GV_256)은 전위가 낮은 순서대로 순차적으로 정렬될 수 있다. 즉 제256 전압(GV_256)의 전위가 가장 높고, 제 1 감마전압(GD_1)의 전위가 가장 낮을 수 있다.

감마전압부(154)에서 전술한 감마기준전압부(153)로부터 제공받은 감마기준전압(GRV_1,...,GRV_9)의 변경에 따라 제1 내지 제256 감마전압(GV_1,...,GV_256)의 값이 변경될 수 있다. 이때 제어부(151)가 메모리(152)에 저장된 표 1의 감마 데이터를 읽어와 감마기준전압부(153)으로 제공하여 감마기준전압들(GRV_1,...,GRV_9)을 발생한 것이다. 따라서, 표시장치(100)의 출하시 또는 사용중에 메모리(152)에 저장된 감마 데이터를 변경하므로 다른 구성요소들의 변경없이 감마기준전압(GRV_1,...,GRV_9)의 변경에 따라 제1 내지 제256 감마전압(GV_1,...,GV_256)의 값이 변경될 수 있다.

제1 감마기준전압(GRV_1)이 제1 노드(n1)에 공급되어, 제1 감마전압(GV_1)의 전위를 제1 감마기준전압(GRV_1)의 전위와 동일하게 할 수 있다. 제9 감마기준전압(GRV_9)은 제256 노드(n256)에 공급되어, 제256 감마전압(GV_256)의 전위를 제9 감마기준전압(GRV_9)의 전위와 동일하게 할 수 있다. 제2 내지 제8 감마기준전압(GRV_2, ..., GRV_8) 각각은 제2 내지 제255 노드(n2, ..., n255) 중 하나에 제공되어, 노드에서 출력되는 전압의 전위를 제공된 감마기준전압의 전위와 동일하게 할 수 있다. 도 4에서는 제8 감마기준전압(GRV_8)가 제252 노드에 제공되는 것을 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 제8 감마기준전압(GRV_8)가 제공되는 노드는 변경될 수 있다. 이와 같이 감마기준전압(GRV_1, ... GRV_9)은 감마전압부(154)에 제1 내지 제256 전압(GV_1, ..., GV_256)을 생성하는 기준을 제공함으로써, 제1 내지 제256 전압(GV_1, ..., GV_256)의 값을 제어할 수 있다.

이와 같이 감마전압부(154)의 출력단을 동일하게 구성하되, 표시패널(140)의 특성이나 구동 소자의 특성, 각 화소의 특성에 따라 다른 감마값이 사용되는 감마 곡선에 따라 감마기준전압들 각각의 전압의 크기를 감마 데이터로 메모리(152)에 저장하고 제어부(151)이 이 감마 데이터를 감마기준전압부(153)에 공급하므로 감마전압부(154)의 감마전압들을 제어할 수 있다.

출력버퍼(155)는 감마전압부(154)로부터 입력된 감마전압들을 데이터 구동부(120)로 출력한다. 출력버퍼(155)에서 출력되는 제1 내지 제256 감마 전압 각각은 감마전압부(154)로부터 입력되는 제1 내지 제256 전압(GV_1 내지 GV_256) 각각과 동일할 수도 있고 변경될 수도 있다.

데이터 구동부(120)는 감마전압들을 이용하여 디지털 비디오 데이터들(R’G’B’)을 아날로그 데이터 전압들(Vout1 내지 Voutn)로 변환하여 이 데이터 전압들을 데이터 라인들(DL1 내지 DLn)에 공급한다.

도 5는 수평 크로스토크를 유발하는 박스 윈도우를 포함하는 특정 패턴을 도시하고 있다.

도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 표시패널(140)에 수평 크로스토크를 유발하는 특정 패턴, 예를 들어 화이트(최고계조)를 구현하는 화면의 특정 영역에 블랙(최저계조=0 계조)를 구현하는 블랙 윈도우 박스(BW)를 표시할 수 있다. 즉, 블랙 윈도우 박스(BW)에 위치하는 화소들은 동일하게 블랙을 표시하고, 그 블랙 윈도우 박스(BW)을 제외한 나머지 영역에 위치하는 화소들도 동일하게 화이트를 표시할 수 있다.

한편, 블랙 윈도우 박스(BW)을 표시하지 않는 화소들과 접속된 데이터 라인에 공급되는 데이터 전압의 전압강하는 상대적으로 적은 반면에 블랙 윈도우 박스(BW)를 표시하는 화소들과 접속된 데이터 라인에 공급되는 데이터 전압의 전압강하는 상대적으로 크다. 특히, 블랙 윈도우 박스(BW)를 포함하는 구간에 위치하는 게이트 라인들과 블랙 윈도우 박스(BW)를 포함하지 않는 구간에 위치하는 게이트 라인들을 따라서 전압차가 발생한다.

표시패널(140)에 블랙 윈도우 박스(BW)를 표시할 때 블랙 윈도우 박스(BW)에서의 데이터 전압 변동이 수평 방향으로 전달되며 데이터 전압들의 변동으로 인한 킥백(kickback(field through))효과로 데이터 전압들이 흔들리기 때문에 블랙 윈도우 박스(BW)의 경계부 또는 엣지부에서 수평방향으로 라인형태의 수평 크로스토크를 발생할 수 있다. 예를 들어 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 블랙 윈도우 박스(BW)의 경계부에 위치하는 두개의 데이터 라인들의 데이터 전압들(Vdata)의 변동을 공통배선(Vref)으로 공급되는 공통전압에 직접적으로 전달되거나, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이 블랙 윈도우 박스(BW) 내에 위치하는 데이터 전압의 변동이 특정 게이트 라인(GLy)을 통해 표시패널(140)의 수평방향으로 전달되고 블랙 윈도우 박스(BW) 밖에 위치하는 화이트를 표현하는 데이터 전압이 게이트 라인을 통해 전달된 데이터 전압의 변동의 커플링 때문에 공통전압이 변동될 수도 있다.

이때 수평 크로스토크를 유발하는 특정 패턴은 전술한 바와 같이 블랙 윈도우 박스인 것으로 설명하였으나 이에 제한되지 않고 블랙을 구현하는 화면의 특정 영역에 화이트를 구현하는 화이트 윈도우 박스도 있고, 화이트 계조 영역과 블랙 영역이 반복되는 모자이크 패턴일 수도 있다.

그런데, 전술한 바와 같이 표시패널(140)의 구동소자인 구동 트랜지스터 특성에 따라 설정될 감마전압 공급부(150)의 메모리(152)에 저장되는 감마 데이터가 표시패널(140)마다 다를 수 있다. 이때 메모리(152)에 저장되는 감마 데이터에서 블랙을 표시할 블랙 데이터 전압, 즉 0계조에 해당하는 데이터 전압의 설정시 표시패널(140)의 소비전력을 최소화하고 대조비(콘트라스트(contrast ratio))를 확보하기 위해 표시패널(140)의 특성에 상관없이 블랙 데이터 전압을 데이터 구동부(120)의 출력 최소값인 제1전압, 예를 들어 0.2V~1.1V 수준으로 일정하게 설정할 수 있다. 최근의 표시패널(140), 예를 들어 유기발광표시패널은 대조비(콘트라스트)가 크게 향상되어 데이터 구동부(120)의 출력 최소값으로 블랙 데이터 전압을 설정하더라도 블랙-계조간 0.001nit 이하의 변화를 표현할 수 있다. 일반적으로 표시패널(140)에서 미세하게 저계조 영역을 표현하기 위해서는 휘도기준으로 0.001nit 이하의 변화를 표현할 수 있어야 하는 것으로 알려져 있다.

표시패널(140)의 특성에 상관없이 블랙 데이터 전압을 데이터 구동부(120)의 출력 최소값인 제1전압으로 일정하게 설정한 표시패널(140)을 구동하게 되면 도 6 및 도 7을 참조하여 아래에서 설명하는 바와 같이 표시패널(140)의 구동 소자 특성/감마 데이터의 값에 따라 수평 크로스토크 발생 수준의 차이가 발생하고, 전체적으로 수평 크로스토크가 보다 증가하게 된다.

도 6은 계조에 따른 데이터 전압(V_data)을 표시한 그래프이다.

도 6을 참조하면, 블랙(0계조)에서 고계조까지의 데이터 전압들의 변동(ΔV)이 존재한다. 블랙(0계조)에서 고계조까지의 데이터 변동(ΔV)의 차이가 커질 수록 크로스토크 수준이 증가할 수 있다.

전술한 바와 같이 블랙 표시 시 블랙 데이터 전압이 데이터 구동부(120)의 출력 최소값으로 고정되어 있기 때문에 감마 표현 시 블랙-고계조 간 데이터 전압의 변동(예를 들어 ΔV=3V 이상)이 커질 수 있다.

도 7은 블랙 데이터 전압이 데이터 구동부의 출력 최소값인 제1전압으로 설정된 경우 블랙 데이터 전압을 계조로 환산하는 방식을 도시하고 있다.

도 7에 도시한 바와 같이 블랙 표시 시 블랙 데이터 전압이 데이터 구동부(120)의 출력 최소값인 제1전압, 예를 들어 0.2V로 설정된 경우 0.2V의 블랙 데이터 전압과, 측정가능한 둘 이상의 저계조들, 예를 들어 1 내지 4의 저계조들의 데이터 전압들을 선형으로 연장하여 블랙 데이터 전압을 계조값으로 환산할 수 있다. 그 결과, 0.2V의 블랙 데이터 전압은 -80계조와 유사한 수준으로 설정하는 것과 동일하게 환산될 수 있다. 따라서 블랙→고계조(예를 들어 127계조) 변화 시 127계조-(-80계조) = 207 계조 정도의 데이터 전압의 변동이 발생할 수 있다.

따라서, 블랙 윈도우 박스(BW)의 경계부에서 블랙→고계조 간 데이터 전압의 변동이 더욱 심해져 수평 크로스토크를 증가시킬 수 있다.

표시장치(100)는 블랙을 표현하는 0 계조에 대응하는 블랙 데이터 전압을 출력 최소값인 제1전압보다 높고 둘 이상의 저계조들의 데이터 전압들을 선형으로 연장하여 0 계조에 해당하는 제2전압과 같거나 낮은 제3전압으로 설정하고 블랙->고계조 간 데이터 전압의 변동을 낮추어 수평 크로스토크를 개선할 수 있다.

도 8 및 도 9은 블랙 데이터 전압을 변경하여 수평 크로스토크를 개선한 계조에 따른 데이터 전압의 그래프들이다.

도 8을 참조하면, 표시장치(100)는 측정가능한 휘도인 0.2nit 근처의 둘 이상의 저계조들, 예를 들어 1 내지 4의 저계조들의 데이터 전압들을 선형으로 연장하여 0 계조에 해당하는 제2전압(도 8의 B)을 블랙 데이터 전압으로 설정할 수 있다. 이때 저계조들의 데이터 전압들을 선형으로 연장하는다는 것은 예를 들어 저계조들의 데이터 전압들을 선형으로 근사화하여 연장하는 것을 의미할 수 있다.

도 8에서 표시장치(100)는 측정가능한 휘도인 0.2nit 근처의 둘 이상의 저계조들, 예를 들어 1 내지 4의 저계조들의 데이터 전압들을 선형으로 연장하여 0 계조에 해당하는 제1전압을 블랙 데이터 전압으로 설정하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 측정가능한 저계조들, 예를 들어 1 내지 4의 저계조들의 데이터 전압들을 지수 곡선, 예를 들어 2.0 내지 2.5의 감마값에 따라 감마값승 곡선인 Y=BX^{(1/감마값)}(A는 상수, Y는 데이터 전압의 크기, X는 계조)으로 연장하여 0 계조에 해당하는 제4전압을 블랙 데이터 전압으로 설정할 수도 있다. 이때도 저계조들의 데이터 전압들을 감마값승 곡선으로 연장한다는 것은 예를 들어 저계조들의 데이터 전압들을 감마값승 곡선으로 근사화하여 연장하는 것을 의미할 수 있다.

도 9를 참조하면, 데이터 구동부(120)에서 출력되는 데이터 전압의 출력 마진을 고려하여, 표시장치(100)는 측정가능한 둘 이상의 저계조들의 데이터 전압들을 선형으로 연장하여 블랙 데이터 전압을 계조값으로 환산할 때 -50 내지 0 계조에 해당하는 B-C 영역 사이 제5전압으로 블랙 데이터 전압을 설정할 수 있다. 다시 말해 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이 저계조의 데이터 전압들을 선형 또는 지수적으로 연장하여 블랙 데이터 전압을 설정할 경우 특정 데이터 구동부(120)에서 출력되는 데이터 전압이 일정하지 않기 때문에 설정된 블랙 데이터 전압보다 높은 전압으로 블랙 데이터 전압이 실제로 출력될 위험성이 있다. 따라서 블랙 데이터 전압이 실제로 높게 출력되지 않도록 둘 이상의 저계조들의 데이터 전압들을 선형 또는 지수적으로 연장한 제2전압 또는 제4전압과 데이트 구동부(120)의 출력 최소값인 제1전압 사이, 예를 들어 측정가능한 둘 이상의 저계조들의 데이터 전압들을 선형으로 연장하여 블랙 데이터 전압을 계조값으로 환산할 때 -50 내지 0 계조에 해당하는 B-C 영역 사이 제5전압, 예를 들어 0.5V~1.1V으로 블랙 데이터 전압을 설정할 수 있다.

도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 표시장치(100)는 표시패널(140)에 n×m개 화소들이 형성된 경우 화소들마다 구동 소자인 구동 트랜지스터들의 문턱전압들이 다를 수 있기 때문에 구동 트랜지스터들의 문턱전압들을 내부 보상 또는 외부 보상할 수 있다. 표시장치(100)는 내부 보상 또는 외부 보상이 구동 트랜지스터들의 문턱전압들 또는 문턱전압들의 차이값을 측정하여, 내부 보상시 내부 회로 자체적으로 각 화소의 그 문턱전압을 보상하거나 외부 보상시 각 화소에 인가되는 비디오 데이터를 변환하여 그 문턱전압을 보상할 수 있다. 다른 예로 표시장치(100)는 데이터 구동부(120)의 출력 최소값인 제1전압에 구동 소자의 문턱전압 보상값을 더한 제6전압으로 블랙 데이터 전압을 설정할 수도 있다. 이때 구동 소자의 문턱전압 보상값은 예를 들어 표시패널(140)에 n×m개 화소들의 구동 트랜지스터들의 문턱전압들의 평균값 또는 이 평균값±표준편차일 수 있다.

결과적으로 표시장치(100)는 표시패널(140)의 특성에 따라 블랙 데이터 전압을 설정하고 그 구동소자의 특성 변화를 반영하여 내부 보상 또는 외부 보상과 함께 그 블랙 데이터 전압을 보상할 수도 있다.

이때 표시장치(100)는 표시패널(140)의 n×m개 화소들의 구동 소자의 문턱전압들의 변화량을 반영하여 표시패널(140)의 n개의 블랙 데이터 전압을 동일하게 보상하는 것으로 설명하였으나, 표시패널(140)의 n×m개 화소들의 구동 소자의 문턱전압들의 변화량을 반영하여 각 화소마다 블랙 데이터 전압을 보상할 수도 있다.

정리하면 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이 표시장치(100)는 데이터 구동부(120)의 출력 최소값인 제1전압(도 9의 A)보다 높고 둘 이상의 저계조들의 데이터 전압들을 선형으로 연장하여 0 계조에 해당하는 제2전압(도 9의 B)과 같거나 낮은 제3전압으로 블랙 데이터 전압을 설정할 수 있다.

이를 위해 표시장치(100)의 출하시 또는 사용중에 데이터 구동부(120)의 출력 최소값인 제1전압(도 9의 A)보다 높고 둘 이상의 저계조들의 데이터 전압들을 선형으로 연장하여 0 계조에 해당하는 제2전압(도 9의 B)과 같거나 낮은 제3전압으로 블랙 데이터 전압으로 설정으로 설정한 감마 데이터를 메모리(152)에 저장한다.

예를 들어 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 데이터 구동부(120)의 출력 최소값(도 9의 A)보다 높고 둘 이상의 저계조들의 데이터 전압들을 선형으로 연장하여 0 계조에 해당하는 제2전압(도 9의 B)과 같거나 낮은 제3전압이 V1’이고 다른 감마기준전압들이 표 1과 동일할 경우 제1감마기준전압 GRV_1이 V1’로 설정된 표 2의 감마 데이터가 메모리(152)에 저장된다.

감마기준전압부(153)은 제어부(152)의 제어에 따라 메모리(152)에 저장된 표 2의 감마 데이터를 기초로 감마기준전압들을 발생하고, 이 감마기준전압들을 이용하여 감마전압부(154)는 감마전압들을 생성한다.

이때 감마전압부(154)는 직렬로 배치된 둘 이상의 저항들을 포함하며, 저항들 중 양단 노드들과 상기 저항들 사이 노드로 상기 감마전압들을 생성하고, 감마기준전압부(153)는 저항들의 양단 노드들과 상기 저항들 사이 노드 중 하나의 노드에 제1감마기준전압을 제공할 수 있다. 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같이 제1 감마기준전압(GRV_1)이 제1 노드(n1)에 공급되어, 전위가 가장 낮은 제1 감마전압(GV_1)의 전위가 전위가 가장 낮은 제1 감마기준전압(GRV_1)의 전위와 동일하므로 0계조에 해당하는 블객 데이터 전압은 도 4에서 제1감마전압(GV_1)과 동일하게 될 수 있다.

결과적으로 데이터 구동부(120)는 블랙을 표현하는 0 계조에 대응하는 블랙 데이터 전압을 출력 최소값인 제1전압보다 높고 둘 이상의 저계조들의 데이터 전압들을 선형으로 연장하여 0 계조에 해당하는 제2전압과 같거나 낮은 제3전압으로 데이터 라인을 통해 출력할 수 있다. 이때 제3전압은 전술한 제4전압, 제5전압, 제6전압 중 하나일 수 있다.

결과적으로 전술할 실시예에 따른 표시장치(100)는 0계조에 해당하는 블랙 데이터 전압이 상대적으로 높아져 도 5에 도시한 블랙 윈도우 박스의 경계부에서 수평 크로스토크의 발생을 개선할 수 있다.

또한 전술할 실시예에 따른 표시장치(100)는 표시패널(140)의 특성에 따라 표시패널(140)마다 최적의 블랙 데이터 전압을 설정할 수 있다.

이상 도면을 참조하여 실시예들을 설명하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

전술한 실시예에서 감마전압 공급부(150)가 감마기준전압을 분압하여 각 계조들에 대응하는 감마전압들을 생성하고 감마전압들을 데이터 구동부(120)에 공급하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 데이터 구동부(120)는 감마전압 공급부(150)으로부터 감마기준전압을 분압하여 각 계조들에 대응하는 감마전압들을 생성한 후 이 감마전압들을 이용하여 디지털 비디오 데이터 (R’G’B’)를 아날로그 데이터 전압(Vout1 내지 Voutn)으로 변환한 후 이를 데이터 라인들(DL1 내지 DLn)에 인가할 수도 있다. 다시 말해 감마전압 공급부(150)에 포함되는 감마전압부(154)가 데이터 구동부(120)에 위치할 수 있다. 이때 감마전압 공급부(150)는 출력버퍼를 포함하지 않을 수 있다.

전술한 실시예에서 메모리가 감마기준전압들의 크기를 포함하는 감마 데이터를 저장하고 이 감마기준전압들을 조절하여 감마전압들을 제어하는 것으로 설명하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 감마기준전압들을 고정하고 메모리가 감마전압들의 크기를 포함하는 감마 데이터를 저장할 수 있다. 이 경우 감마기준전압부는 고정된 감마기준전압들을 감마전압부에 공급하고, 감마전압부는 메모리에 저장된 감마전압들의 크기에 따라 감마전압들을 생성할 수 있다. 구체적으로 도 4를 참조하여 설명한 감마전압부에서 직렬로 연결된 저항들을 가변저항들로 구성하고 이 가변저항들을 메모리에 저장된 감마전압들의 크기에 따라 변경하여 감마전압들을 생성할 수 있다.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

복수의 데이터 라인과 복수의 게이트 라인이 매트릭스 형태로 교차되고, 그 교차지점에 화소가 정의된 표시패널;
출력 최소값이 제1 전압이고, 상기 복수의 데이터 라인과 연결되며, 블랙을 표현하는 0 계조에 대응하는 블랙 데이터 전압을 제3전압으로 상기 데이터 라인을 통해 출력하는 데이터 구동부;
각 계조별 감마전압을 상기 데이터 구동부로 출력하는 감마전압 공급부; 및
상기 표시패널이 구동되도록 제어하는 제어신호를 발생하는 타이밍 컨트롤러를 포함하고,
상기 제3전압은, 둘 이상의 저계조들의 데이터 전압들을 선형으로 연장하여 0계조에 해당하는 제2전압 이하의 범위를 갖는 전압이고,
상기 제2 전압은 상기 제1전압보다 높은 전압인 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 제3전압은 상기 제1전압 또는 둘 이상의 저계조들의 데이터 전압들을 지수적으로 연장하여 0 계조에 해당하는 제4전압인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 제3전압은 상기 둘 이상의 저계조들의 데이터 전압들을 선형으로 연장하여 계조값으로 환산할 때, 0계조에 해당하는 제2전압 이하이되, -50계조에 해당하는 전압 이상의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 제3전압은 출력 최소값인 제1전압에 상기 표시패널의 화소를 구성하는 구동 소자의 문턱전압의 보상값을 더한 제6전압인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제4항에 있어서,
상기 표시패널은 둘 이상의 화소들을 포함하며,
상기 제6전압은 상기 둘 이상의 화소들를 구성하는 구동 소자들 각각의 문턱전압들의 보상값들의 평균값 또는 상기 평균값±표준편차인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 감마전압 공급부는,
둘 이상의 감마기준전압들을 생성하는데 필요한 감마 데이터를 저장하며, 상기 둘 이상의 감마기준전압들은 상기 블랙 데이터 전압을 생성하는데 기초가 되는 제1감마기준전압을 포함하는 메모리;
상기 메모리에 저장된 감마 데이터를 기초로 상기 감마기준전압들을 생성하는 감마기준전압부; 및
상기 감마기준전압을 이용하여 상기 감마전압들을 생성하는 감마전압부를 포함하는 표시장치.
제6항에 있어서,
상기 감마전압부는 상기 데이터 구동부에 위치하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제6항에 있어서,
상기 감마전압부는 직렬로 배치된 둘 이상의 저항들을 포함하며, 상기 저항들 중 양단 노드들과 상기 저항들 사이 노드로 상기 감마전압들을 생성하고,
상기 감마기준전압부는 상기 저항들의 양단 노드들과 상기 저항들 사이 노드 중 하나의 노드에 상기 제1감마기준전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제6항에 있어서,
상기 메모리는 상기 감마전압 공급부 내부에 위치하거나, 상기 타이밍 컨트롤러의 내부 또는 외부에 위치하는 메모리를 사용하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 표시패널은 유기발광표시패널인 것을 특징으로 하는 표시장치.