KR102536347B1 - 표시장치 및 이의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것으로서, 본 발명의 표시장치는, 영상을 표시하는 서브 픽셀들을 포함하는 표시패널; 및 상기 표시패널의 사용량을 산출한 사용량 데이터 및 상기 서브 픽셀들의 수명 데이터에 기초하여 상기 서브 픽셀의 보상 속도와 지연 속도 중 적어도 어느 하나를 제어하는 수명 제어부를 포함한다. 이를 위해, 본 발명은 표시패널에 포함된 소자들의 수명 특성을 반영하여 표시패널의 전체 영역이 사실상 균일한 속도로 열화가 진행되도록 함으로써, 지연/보상 알고리즘의 오차를 감소시켜 보상 성능을 최적화하는 효과가 있다.

Description

표시장치 및 이의 구동방법{Display Device and Method of Driving the same}
본 발명은 표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보 간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display: OLED)의 사용이 증가하고 있다.
유기전계발광표시장치에는 복수의 서브 픽셀을 포함하는 표시패널, 표시패널을 구동하는 구동 신호를 출력하는 구동부 및 표시패널 및 구동부에 공급할 전원을 생성하는 전원공급부 등이 포함된다. 구동부에는 표시패널에 스캔신호(또는 게이트신호)를 공급하는 스캔구동부 및 표시패널에 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부 등이 포함된다.
유기전계발광표시장치는 서브 픽셀 내부에 포함된 발광다이오드에 흐르는 구동전류를 조절하는 구동 TFT(Thin Film Transistor)와 복수개의 스위칭 TFT를 포함한다. 픽셀에 포함된 소자들은 모든 픽셀들에서 동일하게 설계되어야 하지만, 공정 편차나 구동 시간, 구동 환경 등에 따라 실재 소자의 성능과 수명 등의 특성은 불균일하게 분포된다.
이러한 불균일성으로 인해 이로 인하여 센싱/비센싱 보상 시, 보상 오차가 발생하게 된다. 따라서, 서브 픽셀 내에 포함된 소자들의 불균일한 성능과 수명 분포를 고려하여 표시패널의 수명 단축 문제와 서브 픽셀 간 열화 차이를 감소시키기 위한 보상 방법 등에 대한 연구가 필요하다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 표시패널에 포함된 소자들의 수명 특성을 반영하여 전체 소자들이 동일한 수명을 갖도록 보상을 수행함으로써, 이웃한 픽셀들 간에 열화 차이를 감소시켜 표시 패널의 전체 영역이 사실상 균일한 속도로 열화가 진행되도록 한다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 영상을 표시하는 서브 픽셀들을 포함하는 표시패널; 및 상기 표시패널의 사용량을 산출한 사용량 데이터 및 상기 서브 픽셀들의 수명 데이터에 기초하여 상기 서브 픽셀의 보상 속도와 지연 속도 중 적어도 어느 하나를 제어하는 수명 제어부를 포함한다.
수명 제어부는, 상기 사용량 데이터가 상대적으로 크면 상기 지연 속도를 높이고, 상기 사용량 데이터가 상대적으로 작으면 상기 지연 속도를 낮출 수 있다.
수명 제어부는, 상기 표시패널의 사용량 데이터를 산출하는 사용량 연산부; 상기 서브 픽셀들의 위치와 수명이 저장된 수명 레퍼런스부; 및 상기 사용량 데이터와 상기 수명 레퍼런스 부의 데이터를 비교하여 상기 서브 픽셀의 수명이 동일한 속도로 감소되도록 상기 보상 속도와 지연 속도를 제어하는 속도 매칭부;를 포함할 수 있다.
사용량 연산부는, 상기 표시패널의 사용량 연산을 위한 타이머, 데이터 누적 산출부, 위치별 누적 산출부, 시간별 누적 산출부 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
속도 매칭부는, 상기 사용량 연산부에서 연산된 사용량 "I"에 상수 "α"를 곱하여 상기 보상속도와 지연 속도를 제어하며, 상기 α는 다음의 수학식으로 산출될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112017127047115-pat00001
Figure 112017127047115-pat00002
여기서, tlife는 휘도가 감소하는 데 소요되는 시간을 뜻하고, 수명 Ref는 실재 소자의 수명을 감지함으로써 획득된 상수로 설정됨.
속도 매칭부는, 상기 사용량 데이터와 상기 수명 레퍼런스 부의 데이터를 비교하여 상기 서브 픽셀의 수명이 동일한 속도로 감소되도록 상기 보상 속도와 지연 속도를 제어하며, 다음의 관계식으로 표시될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112017127047115-pat00003
Figure 112017127047115-pat00004
여기서, L은 속도를 나타냄.
서브 픽셀에 대한 센싱값에 따라 상기 서브 픽셀에서 목표 휘도가 나타나도록 보상을 수행하고 상기 보상결과를 출력하는 보상부를 더 포함할 수 있다.
표시패널에 표시되는 영상의 특성에 따라 상기 서브 픽셀에 발생하는 열화가 지연되도록 열화 지연을 수행하고 상기 지연결과를 출력하는 지연부를 더 포함할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은 표시장치의 구동방법을 제공한다. 표시패널의 서브 픽셀들의 수명 데이터를 해당 위치와 함께 저장하는 단계; 상기 표시패널에 영상을 표시할 시 상기 표시패널의 사용량을 산출하는 단계; 상기 사용량 데이터와 상기 서브 픽셀들의 수명 데이터에 기초하여 상기 서브 픽셀의 보상 속도와 지연 속도 중 적어도 어느 하나를 제어하는 단계;를 포함한다.
사용량 데이터와 상기 서브 픽셀들의 수명 데이터에 기초하여 상기 서브 픽셀의 보상 속도와 지연 속도 중 적어도 어느 하나를 제어하는 단계는, 상기 사용량 데이터가 상대적으로 크면 상기 지연 속도를 높이고, 상기 사용량 데이터가 상대적으로 작으면 상기 지연 속도를 낮추는 단계를 포함할 수 있다.
사용량 데이터와 상기 서브 픽셀들의 수명 데이터에 기초하여 상기 서브 픽셀의 보상 속도와 지연 속도 중 적어도 어느 하나를 제어하는 단계는, 상기 사용량 데이터 "I"에 상수 "α"를 곱하여 상기 보상속도와 지연 속도를 제어하며, 상기 α는 다음의 수학식으로 산출될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112017127047115-pat00005
Figure 112017127047115-pat00006
여기서, tlife는 휘도가 감소하는 데 소요되는 시간을 뜻하고, 수명 Ref는 실재 소자의 수명을 감지함으로써 획득된 상수로 설정됨.
사용량 데이터와 상기 서브 픽셀들의 수명 데이터에 기초하여 상기 서브 픽셀의 보상 속도와 지연 속도 중 적어도 어느 하나를 제어하는 단계는, 상기 사용량 데이터와 상기 수명 레퍼런스 부의 데이터를 비교하여 상기 서브 픽셀의 수명이 동일한 속도로 감소되도록 상기 보상 속도와 지연 속도를 제어하며, 다음의 관계식으로 표시될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112017127047115-pat00007
Figure 112017127047115-pat00008
여기서, L은 속도를 나타냄.
본 발명은 표시패널에 포함된 소자들의 수명 특성을 반영하여 전체 소자들이 동일한 수명을 갖도록 보상을 수행함으로 표시패널의 전체 영역이 사실상 균일한 속도로 열화가 진행되도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 표시패널의 영역 간 수명의 차이에 따라 지연/보상 알고리즘의 속도를 제어함으로써 지연/보상 알고리즘의 오차를 감소시켜 보상 성능을 최적화하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 표시패널의 전체 영역의 소자들이 사실상 동일한 시점에 수명이 다하도록 제어하므로, 표시 패널의 수명이 다할 때까지 화질을 균일하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 표시장치의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀의 개략적인 회로 구성도.
도 3은 픽셀보상회로부를 갖는 서브 픽셀과 이를 구동하는 장치의 구성을 나타낸 제1예시도.
도 4는 픽셀보상회로부를 갖는 서브 픽셀과 이를 구동하는 장치의 구성을 나타낸 제2예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수명 제어부를 갖는 표시장치의 구성을 나타낸 제1예시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수명 제어부를 갖는 표시장치의 구성을 나타낸 제2예시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수명 제어부의 블럭도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수명 레퍼런스 맵을 설명하기 위한 그래프.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 수명 제어부의 동작을 설명하기 위한 그래프.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 주요 회로를 나타낸 제1예시도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 주요 회로를 나타낸 제2예시도.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
이하에서 설명되는 표시장치는 텔레비젼, 영상 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈시어터, 스마트폰, 가상현실기기(VR) 등으로 구현될 수 있다. 그리고 이하에서 설명되는 표시장치는 유기발광다이오드(발광소자)를 기반으로 구현된 유기전계발광 표시장치를 일례로 설명한다. 그러나 이하에서 설명되는 전계발광표시장치는 무기발광다이오드를 기반으로 구현될 수도 있다.
이하에서 설명되는 표시장치는 P타입 트랜지스터 또는 N타입 트랜지스터를 기반으로 표시 패널이 구현된다. P타입 트랜지스터와 N타입 트랜지스터의 경우, 게이트전극을 제외하고 타입에 따라 소오스전극과 드레인전극의 위치가 다를 수 있는바, 이를 한정하지 않기 위해 이들을 제1전극과 제2전극으로 명명한다.
도 1은 표시장치의 개략적인 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀의 개략적인 회로 구성도이며, 도 3은 픽셀보상회로부를 갖는 서브 픽셀과 이를 구동하는 장치의 구성을 나타낸 제1예시도이고, 도 4는 픽셀보상회로부를 갖는 서브 픽셀과 이를 구동하는 장치의 구성을 나타낸 제2예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 표시장치에는 영상 처리부(110), 타이밍 제어부(120), 데이터 구동부(140), 스캔 구동부(130), 표시 패널(150) 및 전원 공급부(180)가 포함된다.
영상 처리부(110)는 외부로부터 공급된 영상 데이터와 더불어 각종 장치를 구동하기 위한 구동신호 등을 출력한다. 영상 처리부(110)로부터 출력되는 구동신호에는 데이터 인에이블 신호, 수직 동기신호, 수평 동기신호 및 클럭신호가 포함될 수 있으나 이 신호들은 설명의 편의상 생략 도시한다.
타이밍 제어부(120)는 영상 처리부(110)로부터 영상 데이터와 더불어 구동신호 등을 공급받는다. 타이밍 제어부(120)는 구동신호에 기초하여 스캔 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 출력한다.
데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 데이터신호를 출력한다. 데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급되는 디지털 형태의 데이터신호(DATA)를 샘플링하고 래치하여 감마 기준전압에 기초한 아날로그 형태의 전압으로 변환한다. 데이터 구동부(140)는 데이터라인들(DL1 ~ DLn)을 통해 데이터신호를 출력한다. 데이터 구동부(140)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성될 수 있다.
스캔 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔신호를 출력한다. 스캔 구동부(130)는 스캔라인들(GL1 ~ GLm)을 통해 스캔신호를 출력한다. 스캔 구동부(130)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성되거나 표시 패널(150)에 게이트인패널(Gate In Panel) 방식으로 형성된다.
전원 공급부(180)는 고전위전압과 저전위전압 등을 출력한다. 전원 공급부(180)로부터 출력된 고전위전압과 저전위전압 등은 표시 패널(150)에 공급된다. 고전위전압은 제1전원라인(EVDD)을 통해 표시 패널(150)에 공급되고 저전위전압은 제2전원라인(EVSS)을 통해 표시 패널(150)에 공급된다. 전원 공급부(180)로부터 출력된 전압은 데이터 구동부(140)나 스캔 구동부(130)에서 이용되기도 한다.
표시 패널(150)은 데이터 구동부(140) 및 스캔 구동부(130)로부터 공급된 데이터신호 및 스캔신호 그리고 전원 공급부(180)로부터 공급된 전원에 대응하여 영상을 표시한다. 표시 패널(150)은 영상을 표시할 수 있도록 동작하는 서브 픽셀들(SP)을 포함한다.
서브 픽셀들(SP)은 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀을 포함하거나 백색 서브 픽셀, 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀을 포함한다. 서브 픽셀들(SP)은 발광 특성에 따라 하나 이상 다른 발광 면적을 가질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 서브 픽셀(SP)에는 스캔라인(GL1), 데이터라인(DL1), 스위칭 트랜지스터(SW) 및 픽셀회로부(PC)가 포함된다. 서브 픽셀(SP)의 구동 특성은 픽셀회로부(PC)의 구성에 따라 달라진다. 픽셀회로부(PC)는 소자의 열화를 보상하기 위한 픽셀보상회로부를 더 포함한다. 이하, 픽셀보상회로부는 하나의 트랜지스터로 구성된 것을 일례로 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 서브 픽셀(SP)은 픽셀회로부(PC), 스위칭 트랜지스터(SW) 및 센싱 트랜지스터(ST)를 포함한다. 픽셀회로부(PC)는 구동 트랜지스터, 커패시터, 유기 발광다이오드 등을 포함한다.
스위칭 트랜지스터(SW)는 픽셀회로부(PC)의 내부에 데이터신호를 공급하기 위한 동작을 수행한다. 스위칭 트랜지스터(SW)는 제1a스캔라인(GL1a)을 통해 공급된 스캔신호에 대응하여 턴온/턴오프될 수 있다. 센싱 트랜지스터(ST)는 픽셀회로부(PC)의 내부를 센싱하기 위한 동작을 수행한다. 센싱 트랜지스터(ST)는 제1b스캔라인(GL1b)을 통해 공급된 센싱신호에 대응하여 턴온/턴오프될 수 있다.
데이터 구동부(140)는 데이터라인(DL1)에 연결된다. 스위칭 트랜지스터(SW)가 턴온되면 데이터라인(DL1)을 통해 전달된 데이터신호는 서브 픽셀(SP)의 픽셀회로부(PC)에 포함된 커패시터에 전달된다.
외부 보상회로부(160)는 센싱라인(SL1)에 연결된다. 센싱 트랜지스터(ST)가 턴온되면 서브 픽셀(SP)의 픽셀회로부(PC)에 포함된 소자는 센싱된다. 외부 보상회로부(160)는 픽셀보상회로부인 센싱 트랜지스터(ST)와 함께 연동하여, 서브 픽셀(SP)에 포함된 구동 트랜지스터나 유기 발광다이오드의 특성을 센싱 및 보상할 수 있다.
외부 보상회로부(160)는 센싱라인(SL1)을 통해 적어도 하나의 서브 픽셀에 포함된 소자의 특성에 대한 센싱 데이터를 수득한다. 그리고 센싱 데이터에 기초한 영상 데이터의 보상이 이루어질 수 있도록 보상 데이터를 생성한다. 외부 보상회로부(160)로부터 생성된 보상 데이터는 타이밍 제어부에 전달될 수 있다. 그러나 외부 보상회로부(160) 자체적 보상이 가능한 경우 타이밍 제어부로부터 영상 데이터를 제공받고 제공된 영상 데이터의 보상이 수행된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 외부 보상회로부(160)는 데이터 구동부(140)의 내부에 포함될 수도 있다. 이 경우, 데이터 구동부(140)는 데이터라인(DL1)에 연결된 신호 출력부(143) 등과 더불어 센싱라인(SL1)에 연결된 외부 보상회로부(160)를 갖게 된다. 이하, 서브 픽셀(SP)에 포함된 소자들의 연결관계를 설명하면 다음과 같다.
스위칭 트랜지스터(SW)는 제1a스캔라인(GL1a)에 게이트전극이 연결되고 데이터라인(DL1)에 제1전극이 연결되고 구동 트랜지스터(DR)의 게이트전극에 제2전극이 연결된다. 구동 트랜지스터(DR)는 제1전원라인(EVDD)에 제1전극이 연결되고 유기 발광다이오드(OLED)의 애노드전극에 제2전극이 연결된다. 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DR)의 게이트전극에 제1전극이 연결되고 유기 발광다이오드(OLED)의 애노드전극에 제2전극이 연결된다.
유기 발광다이오드(OLED)는 구동 트랜지스터(DR)의 제2전극에 애노드전극이 연결되고 제2전원라인(EVSS)에 캐소드전극이 연결된다. 센싱 트랜지스터(ST)는 제1b스캔라인(GL1b)에 게이트전극이 연결되고 센싱노드인 유기 발광다이오드(OLED)의 애노드전극 및 구동 트랜지스터(DR)의 제2전극에 제1전극이 연결되고 센싱라인(SL1)에 제2전극이 연결된다. 제1a스캔라인(GL1a)과 제1b스캔라인(GL1b)은 각기 분리된 것을 일례로 도시 및 설명하였으나 이들은 하나의 스캔라인으로 통합될 수도 있다.
한편, 도 4에서는 스위칭 트랜지스터(SW), 구동 트랜지스터(DR), 커패시터(Cst), 유기 발광다이오드(OLED) 및 센싱 트랜지스터(ST)를 포함하는 3T(Transistor)1C(Capacitor) 구조의 서브 픽셀(SP)을 일례로 설명하였다. 그러나 서브 픽셀(SP)은 픽셀보상회로부의 구성에 따라 3T2C, 4T2C, 5T1C, 6T2C 등 다양하게 구성될 수 있는 바 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
앞서 설명된 표시장치는 각 소자에 가해지는 열화를 보상하거나 열화를 지연하기 위한 보상 기술이 적용되고 있다. 그러나 이전의 유기전계발광 표시장치에 적용되는 열화 지연/보상 알고리즘은 각 소자의 수명은 고려하지 아니하며, 종래에 제안된 방식은 열화가 많이 진행될수록 더 큰 게인을 적용하여 원하는 휘도의 데이터를 표시한다. 따라서, 종래에 제안된 방식은 열화가 많이 진행될수록 더 큰 게인을 적용하기 때문에 보상으로 인해 오히려 열화가 가속되어 소자의 수명이 단축되는 등의 현상이 발생될 수 있다. 즉, 휘도가 50% 까지 줄어드는데 걸리는 시간은 보상을 하지 않을 때보다 오히려 짧아지는 결과를 초래하게 된다.
이에, 본 발명은 표시장치 생산 시 소자들의 수명 산포 정보를 미리 수집하여, 지연/보상 알고리즘 적용 시 각 소자들의 수명 산포에 따라 지연/보상 알고리즘 적용 속도를 제어한다. 예컨대, 동일한 지연/보상 값이 설정되더라도, 각 소자가 수명이 상이할 경우 서로 다른 휘도를 발생시킨다. 상대적으로 수명이 짧은 소자는 수명이 긴 소자에 비해 상대적으로 낮은 휘도를 발생시키도록 제어된다. 이에, 수명이 짧은 소자와 수명이 긴 소자 간의 수명 차이가 감소될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 표시장치의 주요 회로를 나타낸 제1예시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 표시장치의 주요 회로를 나타낸 제2예시도이며, 도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 수명 제어부를 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 제1예시에 따른 표시장치는 영상 처리부(110), 외부 보상회로부(160), 수명 제어부(170) 및 타이밍 제어부(120)를 포함한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 제2예시에 따른 표시장치는 영상 처리부(110), 외부 보상회로부(160), 수명 제어부(170) 및 타이밍 제어부(120)를 포함하되, 타이밍 제어부(120)의 내부에 수명 제어부(170)가 포함된다.
도 5 및 도 6에 도시된 수명 제어부(170)는 표시 패널에 포함된 소자들의 수명이 실질적으로 동일한 시점에 수명이 다하도록 수명을 제어한다. 수명 제어부(170)는 영상 처리부(110)로부터 전달된 입력 영상 데이터에 따라 사용량을 예측하고, 기 저장된 각 소자들의 수명/성능 산포 정보에 따라 각 소자에 적용할 열화 보상/열화 지연 보상의 속도를 산출해낼 수 있다. 이에, 수명/성능 산포에 따라 열화 보상/열화 지연 보상의 속도를 차등 적용함으로써 소자들의 수명 균일도를 향상시킬 수 있다.
이하, 수명 제어부(170)에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 7에 도시된 바와 같이, 수명 제어부(170)는 사용량 연산부(172), 수명 레퍼런스(Ref.)부(174) 및 속도 매칭부(176)를 포함한다.
사용량 연산부(172)는 입력 영상 데이터에 대한 처리가 완료된 후 최종적으로 영상이 표시되는 경우 표시패널의 사용량을 연산한다. 표시패널 사용량은 입력 영상을 표시하는데 사용된 전류(I)의 총합으로 산출될 수 있다. 사용량 연산부(172)는, 타이머, 데이터 누적, 위치별 누적, 시간별 누적 등의 사용량을 계산할 수 있는 구성들을 포함할 수 있다.
수명 레퍼런스(Ref.)부(174)는 표시패널 내 소자들의 위치와 수명정보를 포함한다. 수명 레퍼런스(Ref.)부(174)는 소자들의 위치별, 영역별, 또는 상수 등으로 수명을 대표하는 값으로 구성되어 있는 수명정보 등을 포함할 수 있다. 도 8을 참조하면, 표시패널 내의 소자들은 각기 다른 성능과 수명을 가질 수 있다. 소자들의 성능과 수명은 공정 편차나, 구동 시간, 구동 환경 등에 따라 불균일하게 분포된다. 수명 레퍼런스(Ref.)부(174)에는 표시패널의 생산 시 측정된 각 소자의 수명정보가 저장될 수 있다.
속도 매칭부(176)는 사용량 연산부(172)에서 산출된 현재의 표시패널의 사용량과 수명 레퍼런스(Ref.)부(174)를 비교하여 현재 사용량이 많다면 지연 정도를 높이고, 현재 사용량이 적다면 지연 정도를 낮추는 방식으로 전체 소자의 잔여 수명이 유사해 지도록 제어한다. 이에, 속도 매칭부(176)는 원래의 사용량 I에 상수 "α"를 곱하여 보정한 I * α를 출력한다. α를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112017127047115-pat00009
Figure 112017127047115-pat00010
여기서, tlife는 휘도가 감소하는 데 소요되는 시간을 뜻한다. 예컨대, t50은 휘도가 50%로 반감되는 데 소요되는 시간을 뜻할 수 있으며 tlife는 20%, 30%, 40% 등, 시스템 설계 방법에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 수명 Ref는 실재 소자의 수명을 감지함으로써 획득된 상수로 설정될 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하여 속도 매칭의 원리를 상세히 설명한다. 도 9 및 도 10는 서로 다른 위치의 ① 지점과 ② 지점의 소자의 특성을 그래프로 도시한 것이다.
도 9의 시간 및 휘도 그래프에 따르면 ① 지점과 ② 지점의 소자는 처음에는 동일한 휘도를 나타내지만 시간이 경과할 수록 ② 지점의 소자의 휘도가 더 빠르게 저하되어 감을 알 수 있다. 즉, ② 지점의 소자의 수명이 ① 지점의 소자의 수명보다 상대적으로 더 짧기 때문에 동일한 시간을 사용하더라도 ② 지점의 휘도가 ① 지점보다 더 어둡게 표시되어 휘도의 불균일성을 유발하게 된다. 따라서, 도 9의 시간 및 사용량 그래프에 도시된 바와 같이, ① 지점과 ② 지점의 소자를 동일한 조건으로 사용하면, ② 지점의 소자의 열화가 더 빠르게 진행된다.
도 10은 본 발명에 따라 전체 소자의 잔여 수명이 유사해 지도록 제어하는 원리를 도시한 도면이다. 도 9에서 확인한 바와 같이, ② 지점의 소자의 수명은 ① 지점의 소자의 수명보다 상대적으로 더 짧다. 따라서, ① 지점과 ② 지점의 소자의 수명을 상호 매칭시키기 위해서는 ② 지점의 소자 사용량을 상대적으로 감소시켜야 한다. 즉, 도 10의 시간 및 사용량 그래프에 도시된 바와 같이, ① 지점보다 ② 지점이 상대적으로 적게 사용되도록 소자의 사용 시간을 차등 제어한다. 속도 매칭부(176)는 수명 레퍼런스(Ref.)부(174)에 기초하여 각 소자의 현재 사용량이 많다면 지연 정도를 높이고, 현재 사용량이 적다면 지연 정도를 낮추는 방식으로 전체 소자의 잔여 수명이 유사해 지도록 제어한다. 결과적으로, 도 10의 시간 및 휘도 그래프에 도시된 바와 같이, ① 지점의 소자와 ② 지점의 소자는 사실상 동일한 속도로 열화가 진행되어, 시간이 경과 하여도 ① 지점과 ② 지점 간에 휘도 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이, ① 지점의 소자와 ② 지점의 소자의 수명 정보에 따라 각 소자에 적용할 열화 보상/열화 지연 보상의 속도를 산출하기 위한 수식은 다음과 같다.
Figure 112017127047115-pat00011
여기서,
Figure 112017127047115-pat00012
이다. 여기서, tlife는 휘도가 감소하는 데 소요되는 시간을 뜻한다. 예컨대, t50은 휘도가 50%로 반감되는 데 소요되는 시간을 뜻할 수 있으며 tlife는 20%, 30%, 40% 등, 시스템 설계 방법에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 수명 Ref는 실재 소자의 수명을 감지함으로써 획득된 상수로 설정될 수 있다. 수명 Ref는 실재 소자의 수명을 감지함으로써 획득된 상수로 설정될 수 있다
상기와 같이 열화 속도를 조절하기 위해 속도 매칭부(176)는 원래의 사용량 I에 상수 "α"를 곱하여 보정한 I * α를 출력한다. α를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112017127047115-pat00013
이러한 산출과정을 거쳐 보정된 "I * α"에 따라 표시 패널에 표시되는 영상이 표시된다. ① 지점의 소자와 ② 지점의 소자의 수명 정보에 따라 각 소자에 적용할 열화 보상/열화 지연 보상의 속도, 즉, I * α은 각기 상이하게 산출되며 결과적으로 ① 지점의 소자와 ② 지점의 소자는 사실상 동일한 속도로 열화가 진행될 수 있다.
예컨대, tlife를 휘도가 50%로 반감되는 시간으로 설정하는 경우 상기 수식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112017127047115-pat00014
이와 같이, 표시패널에 포함되어 있는 소자들은 각기 다른 수명을 가지고 있고, 이러한 수명의 차이는 장기적으로 영상 내 휘도의 불균일을 유발할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 본 발명은 표시장치의 생산 단계에서 미리 알아낸 표시패널 내 소자의 수명 정보를 수명 레퍼런스부(174)에 저장하고, 소자들의 수명 정보에 따라 각 소자에 적용할 열화 보상/열화 지연 보상의 속도를 차등 적용함으로써 소자들의 수명 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 주요 회로를 나타낸 제1예시도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치는 지연부(186), 전압/전류 변환부(184), 수명 제어부(170), 전류/전압 변환부(182)를 포함한다.
지연부(186)는 일반적으로 표시장치의 화질 개선을 위해 사용되는 지연 알고리즘을 수행할 수 있다. 예컨대, 휘도 감소 방지 또는 피크(peak) 휘도 알고리즘, 열화 지연 알고리즘, HDR 알고리즘 등, 당 기술분야에서 적용되어온 다양한 지연 알고리즘들을 수행할 수 있다.
전압/전류 변환부(184)는 지연부(186)에서 처리된 영상 신호를 전류값으로 변환하여 수명 제어부(170)로 전달한다.
수명 제어부(170)는 사용량 연산부(172), 수명 레퍼런스(Ref.)부(174) 및 속도 매칭부(176)를 포함한다.
사용량 연산부(172)는 입력 영상 데이터에 대한 처리가 완료된 후 최종적으로 영상이 표시되는 경우 표시패널의 사용량을 연산한다. 표시패널 사용량은 입력 영상을 표시하는데 사용된 전류(I)의 총합으로 산출될 수 있다. 사용량 연산부(172)는, 타이머, 데이터 누적, 위치별 누적, 시간별 누적 등의 사용량을 계산할 수 있는 구성들을 포함할 수 있다.
수명 레퍼런스(Ref.)부(174)는 표시패널 내 소자들의 위치와 수명정보를 포함한다. 수명 레퍼런스(Ref.)부(174)는 소자들의 위치별, 영역별, 또는 상수 등으로 수명을 대표하는 값으로 구성되어 있는 수명정보 등을 포함할 수 있다. 표시패널 내의 소자들은 각기 다른 성능과 수명을 가질 수 있다. 소자들의 성능과 수명은 공정 편차나, 구동 시간, 구동 환경 등에 따라 불균일하게 분포된다. 수명 레퍼런스(Ref.)부(174)에는 표시패널의 생산 시 측정된 각 소자의 수명정보가 저장될 수 있다.
속도 매칭부(176)는 사용량 연산부(172)에서 산출된 현재의 표시패널의 사용량과 수명 레퍼런스(Ref.)부(174)를 비교하여 현재 사용량이 많다면 지연 정도를 높이고, 현재 사용량이 적다면 지연 정도를 낮추는 방식으로 전체 소자의 잔여 수명이 유사해 지도록 제어한다. 수명 레퍼런스에 따른 현재 사용량의 많고 적음은 상수 α를 가지고 판단할 수 있다. α는 위치, 패널, 공정산포 등을 반영하며, 이를 비교하여 속도(L)를 매칭될 수 있다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112017127047115-pat00015
Figure 112017127047115-pat00016
이상과 같이, 본 발명은 미리 취득한 수명 산포를 지연 알고리즘 적용 시 지연 속도에 반영하여 동일한 알고리즘 적용 시 서로 다른 위치, 서로 다른 영역, 또는 서로 다른 패널에서도 동일한 휘도를 발생시킨다. 따라서 모든 소자에서 동일한 사용량이 발생하면 동일한 휘도를 나타내고, 동일한 수명을 갖게 할 수 있다.
한편, 지연부(186)의 구성을 "보상부"로 대체하여도 동일한 구성이 적용될 수 있다. 보상부는 일반적으로 표시장치의 화질 개선을 위해 사용되는 보상 알고리즘을 수행할 수 있다. 현재 많은 보상 알고리즘들이 일부 영역의 휘도를 높이거나, 특정 패턴의 휘도를 조절하는 등의 방식으로 휘도를 보상한다. 그러나 기존의 "보상부"의 보상 방법은 각 소자의 수명이 고려되지 않은 방식이다. 따라서 본 발명은 미리 취득한 수명 산포를 보상 알고리즘 적용 시 보상 정도에 반영하여 동일한 알고리즘 적용 시 서로 다른 위치, 서로 다른 영역, 또는 서로 다른 패널에서도 동일한 휘도를 발생시킨다. 근본적인 수명이 다르면, 동일한 보상값을 가지더라도, 서로 다른 휘도가 나타나게 되고, 이는 보상 오차로 나타나게 된다. 따라서 모든 소자에서 동일한 사용량이 발생하면 동일한 휘도를 나타내고, 동일한 수명을 가지게 할 수 있다. 이를 이용해 일부 패널만, 또는 일부 영역만 수명이 달라지는 것을 방지하고, 휘도 오차 산포를 감소시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 표시장치의 주요 회로를 나타낸 제2예시도로서, 도 11과 비교하여 보상부(188)의 구성이 추가된 경우를 예시하고 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치는 지연부(186), 보상부(188), 전압/전류 변환부(184), 수명 제어부(170), 전류/전압 변환부(182)를 포함한다.
지연부(186)는 일반적으로 표시장치의 화질 개선을 위해 사용되는 지연 알고리즘을 수행할 수 있다. 예컨대, 휘도 감소 방지 또는 피크(peak) 휘도 알고리즘, 열화 지연 알고리즘, HDR 알고리즘 등, 당 기술분야에서 적용되어온 다양한 지연 알고리즘들을 수행할 수 있다.
보상부(188)는 일반적으로 표시장치의 화질 개선을 위해 사용되는 보상 알고리즘을 수행할 수 있다. 현재 많은 보상 알고리즘들이 일부 영역의 휘도를 높이거나, 특정 패턴의 휘도를 조절하는 등의 방식으로 휘도를 보상한다.
전압/전류 변환부(184)는 지연부(186) 및 보상부(188)에서 처리된 영상 신호를 전류값으로 변환하여 수명 제어부(170)로 전달한다.
수명 제어부(170)는 사용량 연산부(172), 수명 레퍼런스(Ref.)부(174) 및 속도 매칭부(176)를 포함한다.
사용량 연산부(172)는 입력 영상 데이터에 대한 처리가 완료된 후 최종적으로 영상이 표시되는 경우 표시패널의 사용량을 연산한다. 표시패널 사용량은 입력 영상을 표시하는데 사용된 전류(I)의 총합으로 산출될 수 있다. 사용량 연산부(172)는, 타이머, 데이터 누적, 위치별 누적, 시간별 누적 등의 사용량을 계산할 수 있는 구성들을 포함할 수 있다.
수명 레퍼런스(Ref.)부(174)는 표시패널 내 소자들의 위치와 수명정보를 포함한다. 수명 레퍼런스(Ref.)부(174)는 소자들의 위치별, 영역별, 또는 상수 등으로 수명을 대표하는 값으로 구성되어 있는 수명정보 등을 포함할 수 있다. 표시패널 내의 소자들은 각기 다른 성능과 수명을 가질 수 있다. 소자들의 성능과 수명은 공정 편차나, 구동 시간, 구동 환경 등에 따라 불균일하게 분포된다. 수명 레퍼런스(Ref.)부(174)에는 표시패널의 생산 시 측정된 각 소자의 수명정보가 저장될 수 있다.
속도 매칭부(176)는 사용량 연산부(172)에서 산출된 현재의 표시패널의 사용량과 수명 레퍼런스(Ref.)부(174)를 비교하여 현재 사용량이 많다면 지연 정도를 높이고, 현재 사용량이 적다면 지연 정도를 낮추는 방식으로 전체 소자의 잔여 수명이 유사해 지도록 제어한다. 속도 매칭부(176)는 수명 레퍼런스(Ref.)부(174)에 미리 취득한 수명 산포를 지연/보상 알고리즘 적용 시 지연 속도에 반영하고 보상 정도에 반영함으로써 동일한 알고리즘 적용 시 서로 다른 위치, 서로 다른 영역, 또는 서로 다른 패널에서도 동일한 휘도를 발생시킬 수 있다. 각 소자의 고유 수명이 다르면, 동일한 지연/보상값을 가지더라도 서로 다른 휘도가 나타나게 되고 이는 휘도 오차 산포로 나타나게 된다. 이에, 본 발명은 모든 소자에서 동일한 사용량이 발생하면 동일한 휘도를 나타내고, 동일한 수명을 가지게 한다.
이상 본 발명은 본 발명은 표시패널에 포함된 소자들의 수명 특성을 반영하여 전체 소자들이 동일한 수명을 갖도록 보상을 수행함으로 표시패널의 전체 영역이 사실상 균일한 속도로 열화가 진행되도록 하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 표시패널의 영역 간 수명의 차이에 따라 지연/보상 알고리즘의 속도를 제어함으로써 지연/보상 알고리즘의 오차를 감소시켜 보상 성능을 최적화하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 표시패널의 전체 영역의 소자들이 사실상 동일한 시점에 수명이 다하도록 제어하므로, 표시 패널의 수명이 다할 때까지 화질을 균일하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 영상 처리부 120: 타이밍 제어부
140: 데이터 구동부 150: 표시 패널
160: 외부 보상회로부 170: 수명 제어부
172: 사용량 연산부 174: 수명 레퍼런스부
176: 속도 매칭부

Claims (12)

  1. 영상을 표시하는 서브 픽셀들을 포함하는 표시패널; 및
    상기 표시패널의 사용량을 산출한 사용량 데이터와 상기 서브 픽셀들의 수명 데이터에 기초하여 상기 서브 픽셀의 보상 속도와 지연 속도 중 적어도 어느 하나를 제어하는 수명 제어부를 포함하며,
    상기 수명 데이터는 상기 서브 픽셀들의 위치와 상기 표시패널의 생산 시 측정된 상기 서브 픽셀들을 구성하는 각 소자의 수명을 포함하고,
    상기 수명 제어부는,
    상기 표시패널의 상기 서브 픽셀 별 사용량 데이터를 산출하는 사용량 연산부;
    상기 서브 픽셀들의 수명 데이터가 저장된 수명 레퍼런스부; 및
    상기 사용량 데이터와 상기 수명 데이터를 비교하여 상기 사용량 데이터가 상대적으로 크면 상기 지연 속도를 높이고, 상기 사용량 데이터가 상대적으로 작으면 상기 지연 속도를 낮춰 상기 서브 픽셀들의 수명이 동일한 속도로 감소되도록 상기 보상 속도와 지연 속도를 제어하는 속도 매칭부를 포함하고,
    상기 속도 매칭부는,
    상기 사용량 연산부에서 연산된 사용량 "I"에 상수 "α"를 곱하여 상기 보상속도와 지연 속도를 제어하며, 상기 α는 다음의 수학식으로 산출되는 표시장치.
    [수학식 1]
    Figure 112022111369267-pat00037

    Figure 112022111369267-pat00038

    여기서, tlife는 휘도가 감소하는 데 소요되는 시간을 뜻하고, 수명 Ref는 실재 소자의 수명을 감지함으로써 획득된 상수로 설정됨.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사용량 연산부는,
    상기 표시패널의 사용량 연산을 위한 타이머, 데이터 누적 산출부, 위치별 누적 산출부, 시간별 누적 산출부 중 적어도 하나 이상을 포함하는 표시장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 속도 매칭부는,
    상기 사용량 데이터와 상기 수명 데이터를 비교하여 상기 서브 픽셀의 수명이 동일한 속도로 감소되도록 상기 보상 속도와 지연 속도를 제어하며, 다음의 관계식으로 표시되는 표시장치.
    [수학식 3]
    Figure 112022111369267-pat00019

    Figure 112022111369267-pat00020

    여기서, L은 속도를 나타냄
  7. 제1항에 있어서,
    상기 서브 픽셀에 대한 센싱값에 따라 상기 서브 픽셀에서 목표 휘도가 나타나도록 보상을 수행하고 보상결과를 출력하는 보상부를 더 포함하는 표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 표시패널에 표시되는 영상의 특성에 따라 상기 서브 픽셀에 발생하는 열화가 지연되도록 열화 지연을 수행하고 지연결과를 출력하는 지연부를 더 포함하는 표시장치.
  9. 표시패널의 서브 픽셀들의 수명 데이터를 해당 위치와 함께 저장하는 단계;
    상기 표시패널에 영상을 표시할 시 상기 표시패널의 사용량을 산출하는 단계;
    상기 표시패널의 사용량 데이터와 상기 수명 데이터를 비교하여 상기 사용량 데이터가 상대적으로 크면 지연 속도를 높이고, 상기 사용량 데이터가 상대적으로 작으면 상기 지연 속도를 낮춰 상기 서브 픽셀들의 수명이 동일한 속도로 감소되도록 보상 속도와 지연 속도를 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 수명 데이터는 상기 서브 픽셀들의 위치와 상기 표시패널의 생산 시 측정된 상기 서브 픽셀들을 구성하는 각 소자의 수명을 포함하고,
    상기 사용량 데이터와 상기 수명 데이터에 기초하여 상기 서브 픽셀의 보상 속도와 지연 속도 중 적어도 어느 하나를 제어하는 단계는,
    상기 사용량 데이터 "I"에 상수 "α"를 곱하여 상기 보상속도와 지연 속도를 제어하며, 상기 α는 다음의 수학식으로 산출되는 표시장치의 구동방법.
    [수학식 1]
    Figure 112023501043743-pat00039

    Figure 112023501043743-pat00040

    여기서, tlife는 휘도가 감소하는 데 소요되는 시간을 뜻하고, 수명 Ref는 실재 소자의 수명을 감지함으로써 획득된 상수로 설정됨.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 사용량 데이터와 상기 수명 데이터에 기초하여 상기 서브 픽셀의 보상 속도와 지연 속도 중 적어도 어느 하나를 제어하는 단계는,
    상기 사용량 데이터와 상기 수명 데이터를 비교하여 상기 서브 픽셀의 수명이 동일한 속도로 감소되도록 상기 보상 속도와 지연 속도를 제어하며, 다음의 관계식으로 표시되는 표시장치의 구동방법.
    [수학식 3]
    Figure 112022049422470-pat00023

    Figure 112022049422470-pat00024

    여기서, L은 속도를 나타냄
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