KR102197632B1 - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 패널, 스캔 드라이버, 데이터 드라이버, 전원부, 제어부를 포함하고, 제어부는 부하율 산출부, 부하율에 대응하여 입력 영상을 색별로 스케일링하는 데이터 스케일링부를 포함하고, 색별 데이터 스케일링비에 연동하여 전원부가 구동 전원을 가변하는 표시 장치를 제공한다.

Description

표시 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 특히 화소의 배열 위치에 따른 전압강하에 의해 발생하는 휘도의 편차 및 색좌표의 편차를 개선하는 영상 데이터 구동 방법 및 이를 적용한 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 블랙 매트릭스 및/또는 화소정의막에 의해 정의되는 영역에 구비되는 복수개의 화소를 포함한다. 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel : PDP) 및 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display : OLED) 등이 있다.
표시 장치를 구동하기 위한 방법으로, 상기 복수개의 화소에 순차적으로 인가되는 스캔 신호에 따라 데이터 신호를 수신하고 데이터 신호를 수신한 순서대로 화소를 발광시키는 순차 구동 방식 및 한 프레임의 데이터 신호를 수신하고 전체 화소를 동시에 발광시키는 디지털 구동 방식이 있다.
한편, 표시 장치는 상기 복수 개의 화소 각각에 데이터 신호를 인가하기 위한 데이터 구동부를 구비한다. 최근 표시 장치의 크기가 대형화되고, 해상도가 증가함에 따라 화소의 개수가 증가하면서 각 화소에 전원을 인가하는 전원 배선의 폭은 좁아지고, 길이는 길어지게 되어 전원 배선의 저항값이 증가하였다. 저항값이 증가하면서 전압강하 현상으로 인해 전원 배선으로부터 근거리에 위치하는 화소와 원거리에 위치하는 화소 간에 구동 전원의 전압 편차가 발생하게 된다. 이로 인해 전원 배선부터의 위치 별로 화소의 휘도가 불균일해지는 문제가 발생한다.
유기발광 표시 장치에 포함되는 복수의 화소들은 적색, 녹색, 청색을 포함하는 복수의 색들 중 하나를 표시할 수 있다. 각 화소별로 색상을 구현하는 발광 재료의 특성 차이가 있기 때문에 색에 따라서 필요한 구동 전류값도 다르게 된다. 발광 색상별 화소에 따라서 전압강하에 의한 구동 전원의 전압 편차가 발생한다. 이로 인해서 전원 배선으로부터 픽셀의 위치에 따라서 휘도와 색좌표가 달라지게 된다.
구동 전원의 전압이 화소의 색상과 표시장치 내의 위치에 따라서 편차가 발생하게 되어 휘도 및 색좌표의 불균일이 발생하게 된다.
이에 본 발명은 대면적, 고해상도 유기 발광 표시 장치에 있어서, 입력된 영상을 표시하는 색상별로 다른 스케일링 비에 기초하여 스케일링함으로써 휘도 및 색좌표의 균일도를 개선하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널, 외부로부터 수신된 영상 데이터를 영상 부하율에 따라 스케일링하여 출력하는 제어부, 스케일링된 데이터에 대응하는 데이터 신호를 화소에 연결된 데이터 라인에 공급하는 데이터 드라이버, 제어부는 영상 데이터의 부하율을 산출하는 부하율 산출부 및 부하율에 대응한 색상별 스케일링 비에 기초하여 영상 데이터의 계조를 스케일링하는 데이터 스케일링부를 포함한다.
본 발명의 일예에 따르면, 제어부는 데이터 스케일링부에서 출력된 스케일링된 데이터를 입력 받아 서브필드로 할당하여 데이터 드라이버에 공급하는 서브필드 할당부를 더 포함한다.
본 발명의 일예에 따르면, 데이터 스케일링부는 적색 데이터 스케일링부, 녹색 데이터 스케일링부 및 청색 데이터 스케일링부를 포함한다.
본 발명의 일예에 따르면, 데이터 스케일링부의 색상별 스케일링 비 중 적어도 하나는 나머지 색상 스케일링 비보다 낮게 설정된다.
본 발명의 일예에 따르면, 데이터 스케일링부의 색상별 스케일링 비 중 적어도 하나는 1 미만이다.
본 발명의 일예에 따르면, 데이터 스케일링부의 색상별 스케일링 비 중 청색 스케일링 비가 가장 낮다.
본 발명의 일예에 따르면, 표시장치는 화소를 발광시키는 구동 전원을 생성하고, 스케일링된 데이터에 대응하여 구동 전원의 전압값을 색상별로 가변시키는 전원부를 더 포함한다.
본 발명의 일예에 따르면, 전원부는 스케일링 비가 1보다 낮으면, 구동 전원의 전압값을 증가시킨다.
본 발명의 일예에 따르면, 전원부는 스케일링 비가 낮을수록, 구동 전원의 전압값을 크게 증가시킨다.
본 발명의 일예에 따르면, 서브필드 할당부는 발광구간의 길이에 의하여 서브필드를 구분한다.
본 발명의 일예에 따르면, 서브필드는 스캔구간을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 표시장치는 서로 다른 색의 광을 방출하는 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소를 포함하는 복수의 화소, 상기 복수의 화소에 연결된 데이터 라인들 및 스캔 라인들을 포함하는 유기발광 표시패널, 한 프레임에 포함된 다수의 서브프레임 각각의 스캔기간마다 상기 스캔 라인들로 스캔 신호를 순차적으로 공급하는 스캔 드라이버, 외부로부터 수신되는 영상 데이터의 부하율을 산출하는 부하율 산출부, 부하율에 대응한 제1 색상 내지 제3 색상의 스케일링 비에 기초하여 영상 데이터의 데이터 값을 스케일링하는 제1 내지 제3 데이터 스케일링부, 스케일링된 데이터를 이용하여 생성되는 데이터 신호를 상기 데이터 라인들로 공급하는 데이터 드라이버 및 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소 중 하나에 제공되는 제1 구동전압, 제2 구동전압 및 제3 구동전압을 생성하고, 제1 색상 내지 제3 색상 스케일링 비에 대응하여 제1 구동전압, 제2 구동전압 및 제3 구동전압 중 적어도 하나의 전압값을 조정하는 전원부를 포함한다.
본 발명의 일예에 따르면, 표시장치는 제1 내지 제3 데이터 스케일링부에서 출력된 스케일링된 데이터를 입력 받아 서브필드로 할당하여 데이터 드라이버에 공급하는 서브필드 할당부를 더 포함한다.
본 발명의 일예에 따르면, 제1 내지 제3 색상의 스케일링 비 중 적어도 하나는 나머지 색상의 스케일링 비보다 낮다.
본 발명의 일예에 따르면, 표시장치는 스케일링 비가 낮을수록, 구동 전원의 전압값을 크게 증가시킨다.
본 발명의 일예에 따르면, 제1 화소는 적색 화소이고, 상기 제2 화소는 녹색 화소이고, 상기 제3 화소는 청색 화소이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 표시장치의 구동 방법은 외부로부터 수신된 영상데이터의 부하율을 산출하는 단계, 부하율에 대응하여 색상별로 스케일링 비를 선정하는 단계, 영상 데이터의 데이터 값을 스케일링 비에 기초하여 스케일링 하는 단계, 색상별 스케일링 비에 따라 구동 전원의 전압값을 색상별로 조정하는 단계 및 스케일링된 영상 데이터에 대응하는 계조를 색상별 화소에 표시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일예로서, 색상별 스케일링 비 중 적어도 하나는 나머지 색상의 스케일링 비보다 낮다.
본 발명의 일예로서, 스케일링 비가 낮을수록, 구동 전원의 전압값을 높게 설정한다.
본 발명의 일예로서 색상별 스케일링 비 중 청색 스케일링 비가 가장 낮다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 유기 발광 표시 장치는, 외부로부터 수신되는 영상 데이터의 값을 색별로 구분한 화소군 별로 서로 다른 스케일링 비에 따라 스케일링하고, 스케일링 비에 대응하여 구동 전원의 전압값을 조정함으로써 표시 패널의 휘도와 색좌표의 균일도를 개선할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 화소 회로를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 구동 방식의 하나의 프레임을 나타내는 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 제어부를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부하율과 스케일링 비의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 휘도 균일성을 개선하기 위한 구동전압과 전류의 관계를 표시한 그래프이다.
도 7은 구동 전원의 전압과 구동 전류의 관계를 유기 발광 소자의 화소 색상별로 나타낸 그래프이다.
도 8은 표준화된 전류와 화소 수평 라인 위치 사이의 관계를 화소 색상별로 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 제어부를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 10은 부하율에 따른 색상별 데이터 스케일링 비를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 발명에 따른 표시장치의 색좌표 값을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경이 가능하고, 여러 가지 형태로 실시될 수 있는 바, 특정의 실시예만을 도면에 예시하고 본문에는 이를 중심으로 설명한다. 그렇다고 하여 본 발명의 범위가 상기 특정한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 또는 대체물은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 구성 요소가 제2 또는 제3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제2 또는 제3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙인다.
이하 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 유기 발광 표시 장치(100)는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널(110), 데이터 라인을 통하여 상기 화소 회로에 데이터 신호를 공급하는 데이터 드라이버(130), 상기 화소 회로에 스캔 신호를 인가하는 스캔 드라이버(140), 상기 화소 회로 및 화소의 유기 발광 다이오드에 구동전원을 인가하는 전원부(150) 및 상기 데이터 드라이버(130)와 상기 스캔 드라이버(140) 및 상기 전원부(150)를 제어하는 제어부(120)를 포함할 수 있다.
또한, 표시장치(100)는 수신된 영상 데이터(DATA)의 데이터 값을 스케일링하는 데이터 스케일링부(10) 및 표시 패널(110)에 구동 전원(ELVDD) 및 접지전원(ELVSS)를 제공하는 전원부(150)를 더 포함할 수 있다.
표시 패널(110)은 행방 향으로 스캔 신호를 전달하는 복수의 스캔 라인(SL1~SLn), 열로 배열된 복수의 데이터 라인(DL1~DLm) 및 스캔 라인(SL1~SLn)과 데이터 라인(DL1~DLm)이 교차하는 영역에 매트릭스 방식으로 배열된 복수의 화소를 포함한다. 복수의 화소(PX)는 전원부(150)로부터 구동 전원(ELVDD) 및 접지 전원(ELVSS)을 제공받고, 또한, 스캔 라인들(SL1~ SLn) 및 데이터 라인들(DL1~ DLn)을 통해 각각 스캔 신호 및 데이터 신호를 제공받아 동작한다.
도 1은 구동 전원(ELVDD)이 적색, 녹색 청색의 색상을 표시하는 화소군 별로 구분되어 인가되는 것을 예시하고 있다. 그러나, 색상을 표시하는 화소가 동일 특성을 가질 경우에, 2개 이상의 화소군에 대해서 동일한 전압이 공통으로 인가되는 것도 가능하다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 복수의 화소들(PX)은 빛의 삼원 색인 적색, 녹색 및 청색 중 하나의 색을 표시하는 경우를 가정하여 설명하기로 한다.
표시 패널(110)은 디지털 구동 방식으로 구동될 수 있다. 디지털 구동 방식은 데이터 신호에 따라 각 화소(PX)의 발광 시간을 조절하여 계조를 표시하는 구동 방식이다. 화소(PX)는 인가되는 구동 전원(ELVDD) 및 접지 전원(ELVSS)에 의해 발광하고, 데이터 신호에 의해 발광 시간이 조절되어 계조가 표시된다. 이때, 동일한 계조를 표시하더라도, 화소(PX)에 인가되는 구동 전원(ELVDD) 및 접지 전원(ELVSS)의 전압값에 따라 휘도가 달라질 수 있다.
한편, 표시 패널(110)은 구동 전원(ELVDD) 및 접지 전원(ELVSS)을 제공받아 동작하는 유기발광 패널일 수 있다. 유기발광 패널에 포함된 화소들(PX)은 각각 유기발광 다이오드를 포함한다. 구동 전원(ELVDD) 및 접지 전원(ELVSS)이 인가되어 유기발광 다이오드를 통해 전류가 흐르면서 광이 방출된다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니다. 표시 패널(110)은 자체 발광 소자를 포함하는 다양한 종류의 패널 중 하나일 수 있다.
제어부(120)는 데이터 드라이버(130), 스캔 드라이버(140) 및 전원부(150)를 제어한다. 제어부(120)는 외부로부터 수신된 영상 데이터(DATA) 및 제어신호(CS)에 기초하여 데이터 드라이버(130), 스캔 드라이버(140) 및 전원부(150)를 제어하기 위한 신호들을 생성하고, 데이터 드라이버(130), 스캔드라이버(140) 및 전원부(150)에 상기 생성된 신호를 제공한다. 예컨대, 제어신호(CS)는 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync), 클럭신호(CLK) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등의 타이밍 신호이고, 영상 데이터(DATA)는 화소(PX)에서 출력되는 광의 계조를 나타내는 디지털 신호일 수 있다.
데이터 드라이버(130)는 제어부(120)로부터 데이터 제어신호(DCS) 및 스케일링된 영상 데이터를 수신하고, 데이터 제어신호(DCS)에 응답하여, 스케일링된 영상 데이터에 대응하는 데이터 신호를 데이터선 라인들(DL1 내지 DLm)을 통해 화소들(PX)로 공급한다.
스캔 드라이버(140)는 제어부(120)로부터 스캔제어신호(SCS)를 제공받아 스캔 신호를 생성한다. 그리고, 스캔 드라이버(140)는 생성된 스캔 신호를 스캔 라인들(SL1 내지 SLn)을 통해 화소들(PX)로 공급할 수 있다. 상기 스캔 신호에 따라 한 행씩의 화소들(PX)이 순차적으로 선택되어 데이터 신호가 제공될 수 있다.
전원부(150)는 구동 전원(ELVDD) 및 접지 전원(ELVSS)을 생성하여 표시 패널(110)로 제공한다. 구동 전원(ELVDD) 및 접지 전원(ELVSS)은 표시 패널(110)의 복수의 화소(PX)에 공통적으로 인가되어, 화소(PX)를 발광시킨다. 구동 전원(ELVDD) 및 접지 전원(ELVSS)의 전압값에 따라 발광 시 화소(PX)에 흐르는 전류값이 결정될 수 있다. 화소(PX)가 발광할 때, 화소(PX)에 흐르는 전류, 즉 구동 전류의 전류값이 달라지면, 동일한 계조를 표시하더라도, 휘도가 달라질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치(100)는 데이터 스케일링부(10)를 구비할 수 있다. 도 1에서, 데이터 스케일링부(10)는 제어부(120)의 내부에 포함되는 것으로 도시하였지만 이에 제한되는 것은 아니다. 스케일링부(10)는 제어부(120)와 별개로 구비될 수도 있다.
유기 발광 표시 장치의 디지털 구동방식에서, 상기 제어부(120)는 데이터 스케일링부(10)를 포함하고, 입력되는 영상 데이터를 온-오프 정보를 포함한 서브필드 데이터(SDATA)로 분할하여, 서브필드 데이터(SDATA)를 스캔 신호의 타이밍과 동기화하여 데이터 드라이버(130)를 통해서 해당 화소로 인가한다. 패널의 모든 화소들은 하나의 프레임에 서브필드의 횟수만큼 기입동작을 수행함으로써 서브필드 별로 온-오프 동작을 수행할 수 있게 된다.
데이터 스케일링부(10)는 미리 설정된 또는 외부로부터 제공되는 스케일링 비(Scaling ratio)에 기초하여 영상 데이터(DATA)를 스케일링하여 스케일링된 데이터를 출력할 수 있다.
이때, 전원부(150)는 데이터 스케일링에 대응하여 구동 전원(ELVDD)의 전압값을 조정할 수 있다. 전원부(150)는 예컨대, 스케일링 비가 1보다 낮으면, 구동 전원(ELVDD)의 전압값을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 데이터 스케일링부(10)에 의하여 스케일링된 영상 데이터가 영상 데이터(DATA)보다 낮은 계조를 갖더라도, 구동 전원(ELVDD)의 전압값을 증가시킴으로써, 스케일링된 영상 데이터에 대응하는 광의 휘도가 영상 데이터(DATA)에 대응하는 광의 휘도와 실질적으로 동일해질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 화소 회로를 나타낸 회로도이다. 특히, 도 2에 도시된 화소 회로는 유기발광 표시장치의 화소 회로를 나타낸다. 설명의 편의를 위하여, 제 m 데이터 라인(DLm) 및 제 n 스캔 라인(SLn)에 접속된 화소 회로가 도시되었다.
도 2를 참조하면, 화소(PX)는 유기발광다이오드(OLED; Organic light emitting diode) 및 유기발광다이오드(OLED)에 전류를 공급하는 화소회로(CIR)를 포함할 수 있다. 한편, 화소회로(CIR)는 트랜지스터들(TR1, TR2) 및 커패시터(Cst) 을 포함할 수 있다. 트랜지스터들(TR1 및 TR2)은 박막 트랜지스터(Thin film transistor: TFT)일 수 있다. 도 2에서, 화소회로(CIR)는 두 개의 트랜지스터(TR1, TR2) 및 하나의 커패시터(Cst)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 화소회로(CIR)는 데이터 신호에 대응하는 전류를 유기발광 다이오드(OLED)로 공급할 수 있도록 다양한 형태로 구성될 수 있다.
유기발광다이오드(OLED)의 애노드 전극은 화소회로(CIR)에 접속되고, 캐소드 전극은 접지 전압(ELVSS)을 공급하는 접지 전원에 접속된다. 이와 같은 유기발광 다이오드(OLED)는 화소회로(CIR)로부터 공급되는 전류에 대응하여 광을 생성한다.
화소회로(CIR)는 스캔 라인(SLn)으로 스캔 신호가 공급될 때, 데이터 라인(DLm)으로부터 데이터 신호를 공급받는다. 스캔 라인(SLn)을 통해 스캔 신호가 인가되면, 제1 트랜지스터(TR1)가 턴온되고, 데이터 라인(DLm)을 통해 제공되는 데이터 신호가 제2 트랜지스터(TR2)의 게이트 단자로 인가된다. 이때, 데이터 신호는, 제2 트랜지스터(TR2)의 턴온/턴오프를 제어하는 신호이다. 인가되는 데이터 신호에 응답하여, 제2 트랜지스터(TR2)가 턴온되면 구동 전원(ELVDD)이 유기발광다이오드(OLED)의 애노드 전극에 인가되어, 유기발광다이오드(OLED)를 통해 전류(I)가 흐르게 된다. 이에 따라, 유기발광다이오드(OLED)가 발광하게 된다. 이때, 전류(I) 값은 유기발광 다이오드(OLED)의 양단에 인가되는 전압, 즉 구동 전원(ELVDD) 및 접지 전원(ELVSS)의 전압값에 따라 달라지게 된다. 제2 트랜지스터(TR2)가 턴오프되면, 유기발광다이오드(OLED)이 애노드 전극이 플로팅되어, 유기발광다이오드(OLED)가 소광하게된다. 한편, 커패시터(Cst)는 구동 전원(ELVDD)과 인가된 데이터 신호의 전압 차이에 대응한 전압을 저장함으로써, 제1 트랜지스터(TR1)가 턴오프되어 데이터 신호가 인가되지 않을 때도, 제2 트랜지스터(TR2)가 턴온 또는 턴오프 상태를 유지할 수 있도록 한다.
화소(PX)로부터 출력되는 광의 휘도는 화소(PX)의 발광 시간, 즉 유기발광 다이오드(OLED)의 발광 시간 및 발광 시 흐르는 전류(I)의 전류값에 의하여 결정된다. 한 프레임 구간 동안의 화소(PX)의 발광 시간이 길수록, 그리고 구동 전원(ELVDD)의 전압값에 비례하는 전류값이 높을수록 화소(PX)로부터 출력되는 광의 휘도가 높아지게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예를 따른 디지털 구동방식의 하나의 프레임을 나타내는 타이밍도이다.
도 3을 참조하면, 한 프레임은(1F)은 다수의 서브필드(SF1 내지 SF6)를 포함할 수 있다. 다수의 서브필드(SF1 내지 SF6)는 스캔구간 및 발광구간으로 각각 나누어질 수 있다.
스캔구간에서 스캔 신호가 스캔 라인들(SL1 내지 SLn)로 순차적으로 공급된다.
각 스캔 라인은 하나의 프레임 동안 서브필드 개수(또는 스캔 구간 개수)와 동일한 개수의 스캔 신호를 인가 받는다.
하나의 서브필드의 스캔구간에서 스캔 신호가 스캔 라인들에 순차적으로 공급되면, 화소들(PX)이 수평라인 단위로 선택된다. 이때, 스캔 신호에 의하여 선택된 화소들(PX)에 데이터 신호가 공급된다.
발광구간에서, 스캔구간에 공급된 서브필드 데이터(SDATA)에 대응하여 화소들(PX)이 발광 또는 비발광된다. 발광구간에서 데이터의 전압값은 예를 들어 발광 시 5V이고 비방광시 0V이다. 발광구간은 스캔신호 사이의 간격, 즉 스캔구간 사이의 간격에 의하여 서브필드(SF1 내지 SF6)마다 시간 길이가 상이하게 설정된다. 서브필드(SF1 내지 SF6)의 발광구간의 시간 길이를 조절하여 해당 서브필드의 가중치(binary weight)를 설정할 수 있다.
가중치 설정은 2진수를 이용하여 숫자를 표기하는 방법과 유사한 개념이다. 예를 들어, 1 프레임을 6개의 서브필드로 나누어 구성하고 각 서브필드마다 이전 서브필드에 비해서 2배의 발광 시간을 할당하도록 구성한다고 가정해 본다. 6개의 서브필드는 각 자릿수 마다 2진수의 자릿수에 해당하는 가중치로서 휘도를 표시할 수 있다. 제1 서브필드(SF1)의 가중치를 20으로 설정하고, 제2 서브필드(SF2)의 가중치를 21로 설정하는 식으로, 가중치가 2n (n=0,1,2,3,4,5)의 비율로 증가되도록 각 서브필드의 가중치를 결정할 수 있다.
따라서, 표시 장치는 온-오프 조합을 통해서 서브필드 데이터로 26 = 64가지의 휘도 계조를 표현(흑색을 포함)하는 것이 가능하다. 서브필드의 배열 순서가 발광구간의 시간 길이가 짧은 즉, 가중치가 낮은 서브필드에서 발광 구간의 길이가 긴 즉, 가중치가 높은 서브필드를 순서대로 배열하면 SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6의 순서가 된다. 예를 들어, SF2의 발광 구간 길이는 SF1보다 길기 때문에, SF2는 SF1보다 2진수의 한 자릿수 상위 비트에 대응될 수 있다. 이에 따라, 서브필드를 2진수의 비트로 대응되게 배열하면, 서브필드는 SF6, SF5, F4, SF3, SF2, SF1 순서로 표현될 수 있다.
즉, 각 서브필드의 데이터 전압값이 온 상태(예를 들어, 5V)는 이진수의 '1'로 나타내고 각 서브필드의 데이터 전압값이 오프 상태(예를 들어, 0V)는 이진수의 '0'으로 나타내면, 화소의 계조를 표현할 수 있다. 예를 들어, 63 계조는 이진수의 '11 1111'로 표현되므로, 하나의 프레임 내에 각 서브필드가 모두 온 상태, 즉 "F6, SF5, SF4, SF3, SF2, SF1" = "On, On, On, On, On, On" 로 63 계조가 표현될 수 있다. 이는 해당 화소가 프레임 내의 모든 서브필드에서 온 데이터를 입력 받아서 발광하는 상태임을 의미한다. 또한, 계조 6은 "00 0110"로 표현될 수 있고, 하나의 프레임 내에 서브필드 1과 서브필드 3이 온 상태, 즉 "SF6, SF5, SF4, SF3, SF2, SF1" = "Off, Off, Off, On, Off, On"로 화소가 서브필드 1과 서브필드 3에서만 발광되어 계조 6을 표현할 수 있다. 이와 같이, 한 프레임 기간 동안 화소들(PX)의 발광 시간을 조절하여 계조가 표현될 수 있다.
한편, 도 3에서는 하나의 프레임이 6개의 서브필드로 이루어진 6bit 구동의 경우를 예로 들어 설명하였으나, 하나의 프레임을 이루는 서브필드의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 도 3에서는 가중치의 크기가 증가하는 순서에 따라 서브필드들이 배열되는 것을 예로 들었으나, 하나의 프레임에서 가중치가 감소하는 순서에 따라 배열될 수도 있고 또는 가중치에 무관하게 서브필드들이 배열될 수도 있다. 이외에도 다양한 형태의 디지털 구동방법이 적용될 수 있다.
도 4는 한편 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 제어부를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
제어부(120)는 입력 받은 영상 데이터(DATA)의 부하율을 산출하는 부하율 산출부(121)를 포함할 수 있다. 부하율 산출부(121)은 영상 데이터를 입력 받아 대응되는 부하율을 데이터 스케일링부(10)에 출력한다. 데이터 스케일링부(10)는 영상 데이터를 입력 받아 부하율에 대응하여 설정된 스케일링 비(Scaling Ratio)에 기초하여 영상 데이터를 스케일링한다.
부하율은 영상 데이터 중에서 한 프레임의 영상 정보의 값을 기준으로 영상 데이터 값의 총합에 대응되는 값이다. 예를 들어 1920 X 1080 해상도의 컬러 영상 정보는 3색의 영상 정보를 모두 포함하고 있으므로 1프레임에 1920 X 1080 X 3 = 6,220,800개의 영상 계조 정보를 포함하고 있다. 각 화소 별로 256 계조의 표현이 가능하다고 한다면, 영상 정보의 최대 부하 값은
1920 X 1080 X 3 X 255 = 1,586,304,000
이 된다. 최대 부하 값은 표시 패널의 전 화소에서 최대 계조로 백색을 화면을 표시할 때의 영상 데이터 값으로서 100% 부하율을 의미한다. 여기서, 부하율은 100% 부하 값을 기준으로 영상 데이터 값에 대응되는 부하 값을 백분율로 표시한 것이다.
모든 화소가 발광하는 100% 부하율에서, 발광전류의 최대값이 전원 배선을 통해 흐르게 되어 구동 전원(ELVDD)의 전압강하가 최대로 된다. 반대로, 모든 화소의 데이터에 영상 신호가 없는 상태는 부하율이 0%인 상태가 되며 이때는 발광전류가 흐르지 않기 때문에 구동 전원(ELVDD)의 전압강하도 일어나지 않는다. 상기의 설명은 부하율의 개념을 설명하기 위하여 모든 계조의 합을 연산하는 것을 예시로 들었지만 제어부의 연산 프로세서를 효율적으로 사용하기 위하여 상위 비트의 합만을 이용하는 등의 다른 연산 방법을 사용하여서도 부하율의 결정하는 것이 가능하다.
서브필드 할당부(122)는 스케일링된 영상 데이터를 입력 받아 화소에 온-오프 정보를 포함한 서브필드 데이터(SDATA)를 생성하여 데이터 드라이버(130)에 공급한다.
즉, 발광시간을 조절하는 디지털구동에서 데이터 스케일링부(10)는 영상 데이터의 원래 계조 값보다 낮거나 높은 계조 값으로 변경하고, 서브필드 할당부(122)는 변경된 계조 값에 기초하여 각 픽셀에 인가되는 온-오프 신호를 포함한 서브 필드 데이터를 데이터 드라이버(130)에 출력한다.제어부(120)는 전원부(150)에 데이터 스케일링 비의 정보를 제공할 수 있다. 전원부(120)는 제공받은 데이터 스케일링 비에 대응하여 구동 전원(ELVDD)의 전압값을 조정할 수 있다.
예를 들어, 스케일러가 입력된 영상정보를 다운스케일링하여 그 결과로서 표시될 계조보다 낮은 계조의 데이터 신호를 출력하더라도, 이를 보상하기 위하여 구동 전원(ELVDD)의 전압값을 증가시킨다. 이에 따라, 서브필드 할당부(122)에서 출력된 서브필드 데이터(SDATA)를 인가 받은 화소는 높게 보상된 구동 전원(ELVDD)에 의하여 발광시간이 단축됨에도 불구하고 높은 광세기로 영상부하율 산출부(121)에 입력된 영상 데이터(DATA)로 표현될 계조에 대응하는 휘도와 거의 동일하게 휘도를 표현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부하율과 스케일링 비의 상관관계를 나타내는 그래프이다. 부하율이 높은 경우 구동 전원(ELVDD)의 전압강하로 인해 화소 위치 별로 편차가 심하게 되기 때문에, 상기 데이터 스케일러의 스케일링 비(α)는 최소값을 갖는 것이 바람직하다. 반대로 부하율이 일정 수준 이하일 경우 전압강하에 의한 화질 열화가 거의 발생하지 않기 때문에, 상기 데이터 스케일러의 스케일링 비(α)는 최대값을 갖는 것도 가능하다. 일반적으로 다운 스케일링 방식을 적용하기 때문에 최대값은 1이 되는 것이 바람직하다. 영상 부하율에 따른 스케일링 비(α)의 값은 패널의 특성 등을 고려하여 설정되며, 표시 표시장치의 제어부(120) 내에 저장된다.
도 5를 참조하면, 부하율 25% 선을 기준으로 그 이하의 부하율에서는 스케일링 비(α)를 1을 사용한다. 스케일링 비(α)가 1이라는 의미는 입력된 영상 신호를 변경하지 않고 그대로 서브필드 할당부(122)로 전달하는 것을 의미한다. 도 5의 스케일링 비 그래프는 일 예에 불과하며 표시 패널의 특성에 따라서 다양한 형태의 그래프를 사용하는 것이 가능하다.
예를 들어, 화소에 인가되는 8비트 디지털 영상 데이터(DATA) 값이 128계조 '1000 0000'인 경우, 표시 패널(110)의 화소(PX)에서 출력되는 광의 휘도가 구동 전원(ELVDD)이 5V에서 75nit로 설정된 경우를 가정한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 128계조에서 부하율 50%일 때 스케일링 비(α)가 0.5가 된다.
영상 데이터(DATA)를 스케일링 비(α)가 0.5로 데이터 스케일링하여 구동할 경우, 구동방법은 다음과 같다.
우선, 128 계조를 나타내는 영상 데이터(DATA)를 스케일링 비에 기초하여 0.5배로 스케일링하면, 스케일링된 영상 데이터의 데이터 값은 '0100 0000' 64계조를 갖는다.
이때, 데이터 스케일링 전, 후에 출력되는 광의 휘도는 동일하여야 한다. 그런데, 디지털 구동 방식에 따를 경우, 휘도는 발광 시간 및 구동전류의 전류값에 따라 결정된다. 128계조를 표시할 때 화소의 발광 시간은 64계조를 표시할 때의 화소의 발광시간보다 길다.
그러므로, 스케일링 전의 128계조와 스케일링 후 64 계조가 실질적으로 동일한 휘도를 나타내기 위하여, 64계조일때의 구동전류의 전류값이 128계조일 때의 전류값보다 증가되어 광의 세기가 증가되어야 한다.
전원부(150)는 구동 전원(ELVDD)의 전압값을 5V보다 증가시킨, 예를 들어 6V를 출력하여, 구동전류를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 64계조를 갖는 스케일링된 영상 데이터가 화소(PX)에 인가되지만 화소(PX)에서 출력되는 광의 휘도는 스케일링 전 128계조를 갖는 영상 데이터에 대응하는 휘도인 75nit와 거의 동일하게 된다.
스케일링 전과 후의 휘도가 동일하여야 하므로, 전원부(150)는 스케일링 비가 낮을수록 구동 전원(ELVDD)의 전압값을 크게 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 모든 화소에 인가되는 8비트 디지털 영상 데이터(DATA) 값이 최고 계조인 255계조 '1111 1111'에서 부하율 100%인 경우, 스케일링 비(α)가 0.25이다. 따라서, 영상 데이터(DATA) '1111 1111'을 0.25배 스케일링하여 산출된 스케일링된 영상 데이터는 '0011 1111' 63계조를 갖는다. 이 경우, 255계조에 대응하여 출력되는 광의 휘도가 150nit가 되도록 하기 위해서, 구동 전원(ELVDD)의 전압값은 예를 들어 7V로서 스케일링 비(α)가 0.5일 때의 6V보다 더 높아질 수 있다.
상기에서 스케일링 비에 기초하여 구동 전원(ELVDD)의 전압값을 변경하는 경우를 예를 들어 설명하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와는 반대로, 구동 전원(ELVDD)의 전압값에 기초하여 스케일링 비가 결정될 수도 있다. 다시 말해, 전원부(150)가 구동 전원(ELVDD)의 전압값을 증가시키면, 이에 대응하여 데이터 스케일링부(10)는, 영상 데이터(DATA)의 데이터 값을 스케일링하여 스케일링된 영상 데이터를 출력할 수 있다. 데이터 스케일링부(10)는 상기 표시 패널(110)에서 출력되는 광의 휘도가, 가변되기 전의 구동 전원(ELVDD)의 전압값에 기초하여 설정된 휘도와 동일하도록, 상기 영상 데이터(DATA)의 데이터 값을 스케일링하여 계조를 낮출 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 표시장치(100)는, 외부로부터 수신되는 영상 데이터(DATA)의 데이터 값을 스케일링하고, 이에 대응하여, 전원부(150)에서 출력되는 구동 전원(ELVDD)의 전압을 조정하는 방식으로 구동될 수 있다.
도 6은 구동 전원(ELVDD)의 구동전압 상승에 의한 휘도 균일성을 개선하는 원리를 나타낸 그래프이다. 도 6의 그래프 x축은 화소(PX)에 인가되는 구동 전원(ELVDD) 및 접지 전압(ELVSS)의 전압차이를 나타낸다. 설명의 편의를 위하여 접지 전압(ELVSS)은 0V이고, 이에 따라 x축의 전압들(V0, V′, V1, V1′)은 화소(PX)에 인가되는 구동 전원(ELVDD)의 전압값을 나타내는 경우를 가정하여 설명하기로 한다. 이때, V0는 기존 구동 방식에 따라 표시장치가 구동될 때의 구동 전원(ELVDD)의 전압값이고, V1은 데이터 스케일링 구동 방식에 따라 표시장치가 구동될 때 구동 전원(ELVDD)의 전압값이다. V0′ 및 V1′은 각각 전압 강하된 구동 전원(ELVDD)의 전압값을 나타낸다.
그래프의 y축은 구동 전원(ELVDD)전압이 화소(PX)에 인가되어, 화소(PX)가 발광할 때 흐르는 전류, 즉 도 2에서 유기발광 다이오드(OLED)를 통해 흐르는 전류(I)의 전류값을 나타낸다. 이때, 도시된 구체적인 수치는 표시 패널(OELD)의 특성에 따라 다를 수 있다. 한편, 도4에 도시된 바와 같이, 전압과 전류의 관계는 일정 전압이상에서 선형식으로 근사화가 가능하므로 1차 함수로 가정하여 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
y = f(x) = βx
이때, x는 구동 전원(ELVDD)의 전압값이고, y는 화소(PX)에 흐르는 구동전류(I)의 전류값이고, β는 그래프의 기울기이다.
그리고, 휘도는 전압강하량(IR)에 대응하는 전류값 감소량에 따라 변화되므로, 표시 패널의 휘도 균일도(LRU : Long Range Uniformity)는 최고 휘도에 대한 최저 휘도의 비로 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
LRU(x) = f(x′)/f(x) = f(x-IR)/f(x) = β(x-IR)/βx = (x-IR)/x
이때, x는 구동 전원(ELVDD)의 전압값이고, x′은 전압 강하된 구동 전원(ELVDD)의 전압값이고, IR은 전압강하량이다.
기존의 구동방식에 따라 표시 패널(110)을 구동할 경우, 구동 전원(ELVDD)은 V0이다. 표시 패널(110)이 최고 휘도의 백색 영상(full white)을 표시할 때, 구동 전원(ELVDD)의 전압강하가 발생하게 된다. 구동 전원(ELVDD)에 연결된 배선라인의 저항 값이 클수록, 전압강하가 크다.
따라서, 화소(PX)들에 인가되는 구동 전원(ELVDD)의 전압은 편차를 갖게 되며, 최대 ΔV0의 편차가 발생할 수 있다. 이에 따라, 유기발광 다이오드(OLED)를 통해 흐르는 전류(I)의 전류값은 화소(PX)별로 차이가 발생하게 된다. 이때, 휘도는 구동전류의 전류값(I)에 따라 달라질 수 있으므로, 구동 전원(ELVDD)의 전압값이 V0일 때 휘도의 균일도(LRU)는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
LRU(V0) = f(V0′)/f(V0)= f(V0-IR)/f(V0)= β(V0-IR)/βV0=(V0-IR)/V0
한편, 표시장치(100)가 데이터 스케일링 방식에 따라 구동될 경우, 구동 전원(ELVDD)의 전압값을 V1으로 증가시켜 구동전류의 전류값(I)을 증가시키고, 영상 데이터를 스케일링하여 이전과 동일 수준 휘도의 백색영상을 표시한다. 예를 들어, 기존 구동방식에서 구동 전원(ELVDD)의 전압값이 V0이고, 255계조를 표시하였다면, 데이터 스케일링 구동 방식에서는 구동 전원(ELVDD)의 전압값을 V1으로 높이고, 64 계조를 표시할 수 있다.
한편, 구동 전원(ELVDD)의 전압값이 V1으로 증가되었을 때의 구동전류(I)의 전류값은 구동 전원(ELVDD)의 전압값이 V0일 때의 구동전류(I)의 전류값의 대략 2배일 수 있다.
이때, 구동 전원(ELVDD)의 전압강하가 발생하면 화소(PX)들에 인가되는 구동 전원(ELVDD)은 편차를 갖게 되며, 최대 ΔV1의 편차가 발생할 수 있다. 휘도는 기존 구동방식에 따라 구동될 경우의 휘도와 동일하므로, 표시 구간의 한 프레임에 출력되는 평균 전류는 기존과 동일하다. 따라서, 전압강하량(IR)은 기존과 동일할 수 있다.
구동 전원(ELVDD)의 전압값이 V1으로 증가되었을 때, 휘도의 균일도(LRU)를 계산하면 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
LRU(V1)= f(V1′)/f(V1)= f(V1-IR)/f(V1)=β(V1-IR)/βV1=(V1-IR)/V1
그리고, V1은 γ*V0 (α >1) 이므로, V1대신 γ*V0 를 대입하면, 휘도의 균일도는 최종적으로 수학식 5로 나타낼 수 있다.
[수학식 5]
LRU(V1)= (γ*V0-IR)/ γ*V0 = (V0-IR/γ)/V0
기존 구동 방식에 따른 휘도의 균일도(LRU(V0))를 나타내는 수학식 3과 데이터 스케일링 방식에 따른 휘도의 균일도(LRU(V1))를 나타내는 수학식 5를 비교하면, γ가 1보다 크므로, 데이터 스케일링 구동방식에 따른 휘도의 균일도가 기존 구동방식에 따른 휘도의 균일도보다 크다는 것을 알 수 있다. 또한, γ가 커질수록 휘도의 균일도가 커짐을 알 수 있다.
이와 같이, 표시장치(100)가 데이터 스케일링 구동방식에 따라 구동될 경우, 휘도의 균일도가 증가될 수 있다. 한편, 데이터 스케일링 비(α)가 감소할수록, 구동 전원(ELVDD)의 전압값의 증가량이 커져야 하므로, γ는 데이터 스케일링 비(α)와 반비례할 수 있다. γ와 데이터 스케일링 비(α)사이의 반비례 정도는 각 표시 패널의 특성에 따라 달라진다. 반비례 정도를 결정하는 요소는 유기 발광 물질의 종류, 표시 패널의 데이터 라인의 재료, 선폭 등이다. 그러므로, 데이터 스케일링 비를 조절함으로써, 휘도의 균일도의 개선 정도를 조절할 수 있다.
도 7은 구동 전원의 전압과 구동 전류의 관계를 유기 발광 소자의 화소 색상별로 나타낸 그래프이다.
도 8은 표준화된 전류와 화소 수평 라인 위치 사이의 관계를 화소 색상별로 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 적색을 표시하는 발광 소자(Ipixel_R)의 구동전류/구동전압 비는 청색을 표시하는 발광 소자(Ipixel_B)의 구동전류/구동전압의 비 보다 완만한 경향을 보이는 것을 알 수 있다.
또한, 유기전계 발광 소자의 색상을 구현하는 형광체는 발광 색상에 따라서 전압-전류 특성 커브가 서로 다르기 때문에, 전압강하량이 화소의 발광 색상뿐만 아니라 화소의 위치에 따라서 휘도가 균일하지 않은 현상이 발생한다.
도 8을 참조하면, 표시 장치가 백색을 표시하는 경우에 구동 전원의 인가지점으로부터의 거리에 따라서 색좌표 편차가 발생하게 된다. 즉, 표시 장치가 전 화소에 백색을 표시하는 경우에, 서로 다른 색상을 갖는 화소가 동일한 위치에 서도 화소의 색상별로 다른 표준화된 전류값이 인가된다. 다시 말하면, 화소의 위치에 따라서, 색상별 화소의 전압강하량도 달라지게 된다.
따라서, 화소의 색상별로 전압강하의 정도가 다르기 때문에 색좌표를 향상하기 위해서는 색상별 화소 또는 화소라인에 따라 데이터 스케일링 비(α)와 구동 전원(ELVDD)의 전압값(γ*V0)이 다르게 설정되어야 한다.
스케일링 비(α)는 가장 큰 전류를 필요로 하는 색상의 화소에서 가장 작고, 가장 적은 전류를 필요로 하는 색상의 화소에서 상대적으로 큰 값을 갖는다.
도 7을 참조하면, 유기전계 발광 소자의 특성에서는 청색을 표시하는 화소의 구동 전류가 적색을 표시하는 화소의 구동 전류보다 크기 때문에, 예를 들어, 화소가 부하율이 50%인 영상 신호를 입력 받을 경우에, αb > αr 의 관계를 만족하록 αb와 αr 가 설정된다. 여기서, αb는 청색 화소의 스케일링 비이고, αr는 적색 화소의 스케일링 비이다.
색상별로 스케일링 비가 달라지게 되기 때문에 입력 받은 영상 신호 중에서 같은 프레임에 같은 계조 값을 가지고 있는 적색의 영상 신호와 청색의 영상신호가 출력시에는 서로 다른 계조 값을 가지게 된다. 예를 들어 백색의 입력 영상에서 적색과 청색이 각각 64계조로 동일한 값을 가진다고 하여도, 화소 인가시에는 적색은 32계조로 변환되고 청색은 28 계조로 변환되는 것이다.
상기의 예에서처럼 64계조의 입력값을 가지는 적색 데이터는 스케일링 후에 32계조로 감소되어, 적색 화소는 목표 휘도의 50% 수준의 휘도를 출력하게 되고, 청색 데이터는 28 계조로 감소됨으로써 청색 화소는 목표휘도 대비 43% 수준의 휘도로 출력한다.
한편, 데이터 스케일링 비의 차이를 보상하여 실질적으로 동일한 휘도를 출력하기 위하여 청색, 녹색 및 적색 화소에 인가되는 구동 전원의 전압(ELVDD_R, ELVDD_G, ELVDD_B)이 전압-전류 커브 특성을 고려하여 상승된다. 예를 들어, 적색 화소의 구동전압(ELVELVD_R)은 5V에서 6V로 상승되고, 청색 화소의 구동전압(ELVDD_B)는 5V에서 6.5V로 상승된다. 일반적으로, 청색 화소의 구동전압(ELVDD_B)은 녹색 화소의 구동전압(ELVDD_G) 또는 적색 화소의 구동전압(ELVDD_R)보다 더 크게 보상되는 것이 바람직하다. 이를 통해서 표시 패널의 구동전압의 전압강하에 의해서 발생하는 휘도 및 색좌표의 편차를 동시에 개선하는 것이 가능하다.
상기의 예는 적색과 청색을 예로 들었으나, 스케일링 비는 색상별로 다르게 설정하는 것이 가능하다. 만약, 표시 소자의 색상별 특성이 유사한 경우, 스케일러부가 동일한 스케일링 비값을 가지는 것도 가능하다. 또한, 표시 소자의 색상별 특성이 상이한 경우, 하나의 스케일러 부가 색상별 데이터를 다른 스케일링 비로 처리하는 것도 가능하다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 제어부를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 제어부(120)는 입력받은 영상 데이터의 부하율을 산출하는 부하율 산출부(121)를 포함할 수 있다. 부하율 산출부(121)는 산출된 부하율을 적색, 녹색 및 청색 데이터 스케일링부(11, 12, 13)에 각각 전달한다. 데이터 스케일링부(11, 12, 13)는 부하율에 대응하는 색상별 스케일링 비로 색상별 영상 데이터를 각각 스케일링한다. 이때, 스케일링부(11, 12, 13)는 색상별로 스케일링 비가 서로 다르게 설정된 룩-업테이블(LUT :Look-Up Table)을 포함할 수 있다.
서브필드 할당부(122)는 변경된 계조에 기초하여 각 픽셀에 인가되는 온-오프 신호를 포함한 서브 필드 데이터(SDATA)를 데이터 라인을 통하여 각 화소에 인가한다.
색상별로 화소에 인가되는 계조가 서로 다르기 때문에, 서브필드 할당부(122)가 서브필드 데이터(SDATA)로 온-오프 전압으로 변화되더라도 서로 다른 서브필드 데이터(SDATA)로 계조를 표시하게 된다. 색상별로 복수의 데이터 스케일러에 의해서 스케일링 비를 다르게 적용하였기 때문에 출력 시에 영상의 출력 휘도가 목표치 대비 감소되게 된다.
도 10은 부하율에 따른 색상별 데이터 스케일링 비를 나타낸 그래프이다. 도 10에서는 이해를 돕기 위해 적색과 청색의 스케일링 비 그래프 만을 표시하였으나, 녹색 데이터에 대해서도 도 10과 같이 개별적인 스케일링 비를 이용하여 스케일링을 할 수 있는 것은 자명하다.
색상별 스케일링부(11, 12, 13) 중 적어도 하나는 기준점 이하의 입력 영상의 부하율에 대응하여 1 보다 작은 스케일링 비를 갖는다.
도 10을 참조하면, 색좌표의 일관성을 유지하기 위하여 데이터 스케일링 비를 설정할 때 기준 색상 화소를 설정하고(도 10의 적색 스케일링부), 모든 부하율에 대한 기준 색상 화소의 스케일링 비를 산정하고 기준 스케일링 비를 기준으로 일정 비율의 색보정비값을 곱하여 다른 색상 화소의 데이터 스케일링부의 스케일링 비를 설정할 수 있다.
예를 들어, 적색 화소의 스케일링 그래프를 기준 스케일러부로 설정할 경우에, 적색보다 전류 소모가 큰 청색 데이터 스케일러부는 1보다 작은 색보정비값을 곱하여 청색 데이터 스케일링 그래프를 생성하고, 상기의 보정된 청색의 스케일러 비에 대응하여 청색 화소에 인가되는 구동전압(ELVDD_B)을 조정한다. 위의 예에서는 적색과 청색을 예로 들었지만 녹색에 대해서도 동일한 방법을 이용하여 데이터 스케일링 비와 구동전압을 조정할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
초기화 단계 또는 테스트 단계에서 표시 패널(110)의 휘도의 균일도가 소정의 값 이상이 되도록 표시장치(100)의 구동조건을 세팅하고, 데이터 스케일링 방식으로 표시장치(100)가 구동될 수 있다.
우선, 표시 패널(110)의 휘도 균일도(LRU)를 산출한다(S1110). 표시 패널(110)에 테스트 영상, 예컨대 최고 계조의 백색 영상(full white)을 표시한다. 그리고 색상별 휘도 데이터를 기초로 휘도의 균일도가 산출될 수 있다.
휘도의 균일도가 산출되면, 산출된 휘도의 균일도가 소정의 값 이상인지를 판단한다(S1120). 상기 소정의 값은 표시장치(100)의 불량 여부를 판별하기 위한 임계값(CV_LRU)일 수 있다.
휘도의 균일도가 소정의 값 이상이면, 휘도의 균일도 개선이 요구되지 않으므로 데이터 스케일링을 하지않고 표시장치가 구동될 수 있다. 그러나, 휘도의 균일도가 소정의 값 미만이면, 휘도의 균일도의 개선이 요구되므로 휘도의 균일도를 소정의 값 이상으로 높일 수 있는 구동조건을 찾는다.
다음으로, 휘도의 균일도를 기초로 화소의 색상별로 스케일링 비를 선정한다(S1130). 휘도의 균일도를 개선하기 위해서는 영상 데이터를 다운 스케일링하고 구동 전원(ELVDD)의 전압값을 높여야 하므로, 스케일링 비는 1 미만으로 설정될 수 있다. 이때, 화소의 색상별로 스케일링 비를 조절하여 휘도의 균일도를 조절할 수 있다.
그리고, 선정된 스케일링 비에 기초하여 구동 전원의 전압값을 색상별로 조정한다(S1140). 스케일링 비가 낮을수록, 구동 전원의 전압값은 높게 설정될 수 있다.
이후, 상술한 스케일링 비 설정단계(S1130) 및 구동전압 조정단계(S1140)에서 설정된 스케일링 비 및 구동 전원의 전압값을 기초로 데이터 스케일링 구동방식에 따라 표시장치(100)를 구동하여 휘도의 균일도를 재산출하고, 재산출된 휘도의 균일도가 소정의 값 이상인지를 판단한다.
휘도의 균일도가 소정의 값 이상이면, 표시장치(100)는 외부로부터 수신되는 영상 데이터의 데이터 값을, 스케일링 비에 기초하여 데이터 스케일링하고(S1150), 스케일링된 영상 데이터에 대응하는 계조를 표시한다(S1160). 즉, 표시장치(100)는 색상별로 설정된 스케일링 비 및 구동 전원의 전압값에 기초하여 데이터 스케일링되어 구동될 수 있다.
도 12은 본 발명에 따른 표시장치의 색좌표 값을 나타내는 그래프이다. 도 12를 참조하면, 측정에 사용된 유기 발광 표시 장치는 패널의 상부와 하부에서 각각 구동 전원을 인가 받는 분리형 패널에 대한 실험 결과로서 패널의 중앙부분이 구동 전원 인가 지점에서 가장 먼 거리에 위치하게 된다. 따라서, 색좌표의 편차도 중앙부에서 가장 크게 나타나고 있다.
도 12의 실험 조건은 유기 발광 표시 장치에 백색을 표시하는 최대 계조로 입력한 상태이며, 스케일링 비는 (a)적색, 녹색, 청색에 모두 30% 스케일링 비를 일괄적으로 적용한 상태와 (b)적색과 녹색은 각각 30% 적용하고, 청색은 24% 스케일링 비를 적용한 상태에서 색좌표의 개선의 정도를 나타낸 것이다.
도 12 a의 실험결과에서는 (a)의 경우, 색좌표의 최대값과 최소값의 차이가 Δx=0.024, Δy=0.0132 로 측정되었다. (b)의 경우, Δx=0.018, Δy=0.0054 로 측정되었다. 도 12 b의 실험 결과에서도 (a)의 경우, Δx=0.0195, Δy=0.0155로 측정되었다. (b)의 경우, Δx=0.0138, Δy=0.0081로 측정되었다. 색상별로 스케일링 비를 다르게 적용한 (b)조건에서 색좌표 x, y 값 모두 편차가 줄어든 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 다양한 전자 제품에 채용될 수 있다. TV에 채용될 수 있음은 물론이고, 휴대폰, 모니터, 노트북, 및 네비게이션 등에 폭넓게 사용될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 데이터 스케일링부 11: 적색 데이터 스케일링부
12: 녹색 데이터 스케일링부 13: 청색 데이터 스케일링부
100: 표시 장치 110: 표시 패널
120: 제어부 121: 부하율 산출부
122: 서브필드 할당부 130: 데이터 드라이버
140: 스캔 드라이버 150: 전원부

Claims (20)

  1. 복수의 화소를 포함하는 표시 패널;
    외부로부터 수신된 영상 데이터를 영상 부하율에 따라 스케일링하여 출력하는 제어부;
    상기 스케일링된 데이터에 대응하는 데이터 신호를 상기 화소에 연결된 데이터 라인에 공급하는 데이터 드라이버;
    상기 제어부는 영상 데이터의 부하율을 산출하는 부하율 산출부;
    상기 부하율에 대응한 색상별 스케일링 비에 기초하여 상기 영상 데이터의 계조를 스케일링하는 데이터 스케일링부;
    상기 화소를 발광시키는 구동 전원을 생성하고, 상기 스케일링된 데이터에 대응하여 구동 전원의 전압값을 색상별로 가변시키는 전원부를 포함하며,
    상기 스케일링 비가 1보다 낮으면, 상기 구동 전원의 전압값을 증가시키는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 데이터 스케일링부에서 출력된 스케일링된 데이터를 입력 받아 서브필드로 할당하여 상기 데이터 드라이버에 공급하는 서브필드 할당부를 더 포함하는 표시장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 데이터 스케일링부는 적색 데이터 스케일링부, 녹색 데이터 스케일링부 및 청색 데이터 스케일링부를 포함하는 표시장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 색상별 스케일링 비 중 적어도 하나는 나머지 색상 스케일링 비보다 낮은 표시장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 색상별 스케일링 비 중 적어도 하나는 1 미만인 표시 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 색상별 스케일링 비는 청색에 관한 청색 스케일링 비 및 상기 청색과 다른 색상에 관한 스케일링 비를 포함하며, 상기 색상별 스케일링 비 중 상기 청색 스케일링 비가 가장 낮은 표시장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1 항에 있어서, 상기 전원부는,
    상기 스케일링 비가 낮을수록, 상기 구동 전원의 전압값을 크게 증가시키는 표시 장치.
  10. 제2 항에 있어서, 상기 서브필드 할당부는 발광구간의 길이에 의하여 서브필드를 구분하는 표시 장치.
  11. 제2 항에 있어서, 상기 서브필드는 스캔구간을 포함하는 표시 장치.
  12. 서로 다른 색의 광을 방출하는 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소를 포함하는 복수의 화소, 상기 복수의 화소에 연결된 데이터 라인들 및 스캔 라인들을 포함하는 유기발광 표시패널;
    한 프레임에 포함된 다수의 서브프레임 각각의 스캔기간마다 상기 스캔 라인들로 스캔 신호를 순차적으로 공급하는 스캔 드라이버;
    외부로부터 수신되는 영상 데이터의 부하율을 산출하는 부하율 산출부;
    부하율에 대응한 제1 색상 내지 제3 색상의 스케일링 비에 기초하여 영상 데이터의 데이터 값을 스케일링하는 제1 내지 제3 데이터 스케일링부;
    상기 스케일링된 데이터를 이용하여 생성되는 데이터 신호를 상기 데이터 라인들로 공급하는 데이터 드라이버; 및
    상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소 중 하나에 제공되는 제1 구동 전원, 제2 구동 전원 및 제3 구동 전원을 생성하고, 상기 제1 색상 내지 제3 색상 스케일링 비에 대응하여 상기 제1 구동 전원, 상기 제2 구동 전원 및 상기 제3 구동 전원 중 적어도 하나의 전압값을 조정하는 전원부를 포함하며,
    상기 스케일링 비가 낮을수록, 상기 제1 내지 제3 구동 전원 중 적어도 하나의 전압값을 크게 증가시키는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 데이터 스케일링부에서 출력된 스케일링된 데이터를 입력 받아 서브필드로 할당하여 상기 데이터 드라이버에 공급하는 서브필드 할당부를 더 포함하는 표시장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 색상의 스케일링 비 중 적어도 하나는 나머지 색상의 스케일링 비보다 낮은 표시장치.
  15. 삭제
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 화소는 적색 화소이고, 상기 제2 화소는 녹색 화소이고, 상기 제3 화소는 청색 화소인 표시 장치.
  17. 외부로부터 수신된 영상데이터의 부하율을 산출하는 단계;
    상기 부하율에 대응하여 색상별로 스케일링 비를 선정하는 단계;
    상기 영상 데이터의 데이터값을 상기 스케일링 비에 기초하여 스케일링 하는 단계;
    상기 색상별 스케일링 비에 따라 구동 전원의 전압값을 색상별로 조정하는 단계; 및
    스케일링된 영상 데이터에 대응하는 계조를 색상별 화소에 표시하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 색상별 스케일링 비 중 적어도 하나는 나머지 색상의 스케일링 비보다 낮은 구동 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 스케일링 비가 낮을수록, 상기 구동 전원의 전압값을 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동 방법.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 색상별 스케일링 비는 청색에 관한 청색 스케일링 비 및 상기 청색과 다른 색상에 관한 스케일링 비를 포함하며, 상기 색상별 스케일링 비 중 상기 청색 스케일링 비가 가장 낮은 표시장치의 구동 방법.
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