KR102652110B1 - 표시장치와 그 픽셀 열화 보상 방법 - Google Patents

표시장치와 그 픽셀 열화 보상 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표시장치와 그 픽셀 열화 보상 방법에 관한 것으로, 픽셀들의 열화를 판정하고, 주변 환경의 조도를 감지한다. 이 픽셀 열화 보상 방법은 조도에 따라 가변되는 목표 보상 수준으로 상기 픽셀들의 열화를 보상함으로써 잔상과 같은 화질 저하 없이 상기 픽셀들의 열화 가속을 완화하거나 방지하여 화질과 상기 픽셀들의 수명을 개선할 수 있다.

Description

표시장치와 그 픽셀 열화 보상 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF compensatiNG PIXEL Deterioration THEREOF}
본 발명은 주변 환경의 조도에 따라 픽셀들의 목표 보상 수준을 가변하는 표시장치와 그 픽셀 열화 보상 방법에 관한 것이다.
전계 발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기 발광 표시장치와 유기 발광 표시장치로 대별된다. 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)의 유기 발광 표시장치는 스스로 발광하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함하며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 유기 발광 표시장치는 발광 다이오드 소자(Organic Light Emitting Diode, OLED"라 함)가 픽셀들 각각에 형성된다. 유기 발광 표시장치는 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도, 시야각 등이 우수할 뿐 아니라, 블랙 계조를 완전한 블랙으로 표현할 수 있기 때문에 명암비(contrast ratio)와 색재현율이 우수하다.
유기 발광 표시장치의 픽셀들은 OLED와, 게이트-소스간 전압(Vgs)에 따라 OLED에 흐르는 전류를 공급하는 구동 소자, 구동 소자의 게이트 전압을 유지하는 스토리지 커패시터 등을 포함한다.
구동 소자는 트랜지스터(transistor)로 구현될 수 있다. 유기 발광 표시장치의 화면 전체의 화질을 균일하게 하기 위하여, 구동 소자는 모든 픽셀들 간에 그 전기적 특성이 균일하여야 한다. 표시패널의 제조 공정에서 초래되는 공정 편차와 소자 특성 편차로 인하여 픽셀들 간에 전기적 특성의 편차가 존재할 수 있다. 픽셀들의 구동 소자는 픽셀들의 구동 시간이 길어질수록, 그리고 게이트에 인가되는 전압이 크거나 직류 전압이 장시간 인가될수록 스트레스(stress)를 많이 받게 되어 열화된다. 픽셀들 각각의 열화 정도의 차이로 인하여, 화면 상에서 잔상이 보여질 수 있다. 픽셀들 간에 열화 수준의 차이를 보상하기 위하여 보상 기술이 적용될 수 있다.
픽셀들이 열화를 보상하기 위하여, 픽셀들에 기입되는 픽셀 데이터를 변조할 수 있다. 이 경우, 구동 소자의 게이트에 인가되는 데이터 전압이 커질 수 있다. 픽셀들의 구동 시간이 경과함에 따라 픽셀들의 열화가 진행되기 때문에 시간이 지날수록 보상 수준이 더 높아져 픽셀들의 열화가 가속되고, 픽셀들의 수명이 감소될 수 있다.
따라서, 본 발명은 화질 저하 없이 픽셀들의 수명을 연장하도록 한 표시장치와 그 픽셀 열화 보상 방법을 제공한다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 표시장치는 복수의 데이터 라인들과 복수의 스캔 라인들이 교차되고 복수의 픽셀들이 배치된 표시패널; 상기 픽셀들의 열화를 판정하는 열화 판정부; 상기 표시패널의 주변 환경의 조도를 감지하는 센싱부; 및 상기 열화 판정부로부터 열화 센싱값 또는 열화 예측값을 입력 받고, 상기 센싱부로부터 조도 데이터를 입력 받아 상기 조도에 따라 가변되는 목표 보상 수준으로 상기 픽셀들의 열화를 보상하는 보상부를 포함한다.
상기 표시장치의 픽셀 열화 보상 방법은 상기 픽셀들의 열화를 판정하는 단계; 상기 표시패널의 주변 환경의 조도를 감지하는 단계; 및 상기 조도에 따라 가변되는 목표 보상 수준으로 상기 픽셀들의 열화를 보상하는 단계를 포함한다.
본 발명은 고조도 환경에서 잔상의 시인되지 않는 현상을 이용하여 저조도 대비 고조도 환경에서 픽셀들의 목표 보상 수준을 낮게 조절한다. 그 결과, 본 발명은 잔상과 같은 화질 저하 없이 픽셀들의 열화 가속을 완화하거나 방지하여 화질과 픽셀들의 수명을 개선할 수 있다.
본 발명은 표시장치에 연결된 외부 조도 센서 또는 표시패널 상에 실장된 광 센서들을 이용하여 조도를 판단하여 사용 환경의 조도에 따라 픽셀들의 목표 보상 수준을 가변할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 픽셀 회로를 개략적으로 보여 주는 도면이다.
도 3은 보상부에 예측부가 연결된 예를 보여 주는 도면이다.
도 4는 보상부에 센싱부가 연결된 예를 보여 주는 도면이다.
도 5는 픽셀 회로에 연결된 외부 보상 회로를 보여 주는 회로도이다.
도 6은 외부 보상 회로의 센싱 타이밍을 보여 주는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 액티브 구간과 버티컬 블랭크 구간을 상세히 보여 주는 파형도이다.
도 8은 서브 픽셀의 열화와, 열화 보상으로 인한 열화 가속화를 보여 주는 도면이다.
도 9는 잔상이 유발되는 화면의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 10은 조도에 따른 잔상의 시인성 차이를 보여 주는 도면이다.
도 11은 조도에 따른 목표 보상 수준의 변화를 보여 주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 보상부를 상세히 보여 주는 도면이다.
도 13은 조도를 반영한 보상 데이터로 얻어지는 열화 가속 방지 효과를 보여 주는 도면이다.
도 14a 및 도 14b는 조도에 따른 보상 조절 변수를 보여 주는 도면들이다.
도 15는 조도에 따라 가변되는 보상 데이터를 보여 주는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 열화 보상 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 17은 표시패널에 입사되는 외광의 광량이 부분적으로 다른 예를 보여 주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여러 실시예들의 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 실시예들에서, 유기 발광 표시장치를 예로 들어 설명하지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 표시장치는 픽셀들의 열화를 판정하는 열화 판정부; 상기 표시패널의 주변 환경의 조도를 감지하는 센싱부; 및 상기 열화 판정부로부터 열화 센싱값 또는 열화 예측값을 입력 받고, 상기 센싱부로부터 조도 데이터를 입력 받아 상기 조도에 따라 가변되는 목표 보상 수준으로 상기 픽셀들의 열화를 보상하는 보상부를 포함할 수 있다. 열화 판정부는 실시예에서 센싱부(111) 또는 예측부(210) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 센싱부는 표시장치에 연결된 외부 조도 센서(200) 또는 표시패널(100) 상에 내장된 광 센서(PS) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(100), 표시패널(100)의 픽셀들에 입력 영상의 데이터를 기입하는 표시패널 구동부(110, 120), 표시패널 구동부(110, 120)를 제어하기 위한 타이밍 콘트롤러(Timing controller, 130), 및 입력 영상의 픽셀 데이터를 변조하여 픽셀들 각각의 열화를 보상하는 보상부(200)를 포함한다.
표시패널(100)의 화면은 입력 영상을 표시하는 픽셀 어레이(AA)를 포함한다. 픽셀 어레이(AA)는 복수의 데이터 라인들(102), 데이터 라인들(102)과 교차되는 복수의 스캔 라인들(104), 및 매트릭스 형태로 배치되는 픽셀들(P)을 포함한다.
픽셀 어레이(AA)의 해상도가 m*n 일 때, 픽셀 어레이(AA)는 m(m은 2 이상의 양의 정수) 개의 픽셀 컬럼(Column)과, 픽셀 컬럼과 교차되는 n(n은 2 이상의 양의 정수) 개의 픽셀 라인들(L1~Ln)을 포함한다. 픽셀 컬럼은 y축 방향을 따라 배치된 픽셀들을 포함한다. 픽셀 라인은 x축 방향을 따라 배치된 픽셀들(P)을 포함한다. 1 수직 기간은 1 프레임 분량의 픽셀 데이터를 화면의 모든 픽셀들(P)에 기입(write)하는데 필요한 1 프레임 기간이다. 게이트 라인을 공유하는 1 라인 분량의 픽셀 데이터를 1 픽셀 라인의 픽셀들에 기입하는데 필요한 시간이다. 1 수평 기간은 1 프레임 기간을 m 개의 픽셀 라인(L1~Lm) 개수 즉, 표시패널(100)의 수직 해상도로 나눈 시간이다.
픽셀들(P) 각각은 컬러 구현을 위하여 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀로 나뉘어질 수 있다. 픽셀들(P) 각각은 백색을 포함한 다른 색상의 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다. 서브 픽셀들 각각은 실질적으로 동일한 구조의 픽셀 회로를 포함할 수 있다. 이하에서, 픽셀은 서브 픽셀로 해석될 수 있다.
표시패널(100) 상에 터치 센서들이 배치될 수 있다. 터치 입력은 별도의 터치 센서들을 이용하여 센싱되거나 픽셀들을 통해 센싱될 수 있다. 터치 센서들은 온-셀(On-cell type) 또는 애드 온 타입(Add on type)으로 표시패널의 화면 상에 배치되거나 픽셀 어레이에 내장되는 인-셀(In-cell type) 터치 센서들로 구현될 수 있다.
표시패널 구동부(110, 120)는 데이터 구동부(110)와 게이트 구동부(120)를 포함한다. 표시패널 구동부는 터치 센서들을 구동하기 위한 터치 센서 구동부를 더 포함할 수 있다. 터치 센서 구동부는 도 1에서 생략되어 있다.
데이터 구동부(110)와 데이터 라인들(102) 사이에 도시하지 않은 디멀티플렉서(Demultiplexer)가 배치될 수 있다. 디멀티플렉서는 데이터 구동부(110)와 데이터 라인들(102) 사이에 배치되어 데이터 구동부(110)로부터 출력되는 데이터 전압을 데이터 라인들(102)로 분배한다. 디멀티플렉서에 의해 데이터 구동부(110)의 한 채널이 복수의 데이터 라인들에 연결되기 때문에 데이터 라인들(102)의 개수가 감소될 수 있다.
표시패널 구동부(110, 120)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 타이밍 콘트롤러(130)로부터 수신된 입력 영상의 픽셀 데이터를 픽셀들에 기입하여 화면 상에 입력 영상을 표시한다.
모바일 기기나 웨어러블 기기에서 데이터 구동부(110), 타이밍 콘트롤러(130), 도시하지 않은 전원 공급부는 하나의 집적 회로에 집적될 수 있다. 전원 공급부는 표시패널 구동부(110, 120), 타이밍 콘트롤러(130), 및 픽셀들의 구동에 필요한 전원을 발생한다.
데이터 구동부(110)는 타이밍 콘트롤러(130)를 통해 수신된 디지털 데이터(픽셀 데이터)를 수신한다. 데이터 구동부(110)는 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog converter, 이하 “DAC”라 함)를 이용하여 입력 영상의 픽셀 데이터를 감마 보상 전압으로 변환하여 데이터 전압을 출력한다. 입력 영상의 픽셀 데이터는 픽셀의 열화를 보상하기 위하여 보상부(200)에 의해 선택된 보상값으로 변조된 보상 데이터일 수 있다. 데이터 전압은 데이터 라인(102)을 통해 픽셀들에 공급된다.
게이트 구동부(120)는 시프트 레지스터(Shift register)를 이용하여 게이트 신호를 시프트시킴으로써 그 신호들을 스캔 라인들(104)에 순차적으로 공급할 수 있다. 게이트 신호는 데이터 전압에 동기되는 스캔 신호를 포함할 수 있다. 또한, 게이트 신호는 센싱 모드에서 발생되는 센스 신호(SENSE)를 포함할 수 있다. 센스 신호(SENSE)는 스캔 신호(SCAN)로 대체될 수 있다. 게이트 구동부(120)는 액티브 영역의 트랜지스터 어레이와 함께 표시패널(100) 상의 베젤(bezel) 영역 상에 직접 형성되는 GIP(Gate in panel) 회로로 구현될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(130)는 도시하지 않은 호스트 시스템으로부터 수신된 입력 영상의 픽셀 데이터와, 픽셀 데이터와 동기되는 타이밍 신호를 수신한다. 타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템으로부터 수신된 타이밍 신호를 바탕으로 데이터 구동부(110), 게이트 구동부(120), 및 보상부(200)의 의 동작 타이밍을 제어한다.
호스트 시스템은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 차량 시스템, 모바일 기기, 웨어러블 기기 중 어느 하나일 수 있다.
보상부(200)는 픽셀들의 열화를 보상하기 위하여 입력 영상의 픽셀 데이터에 보상값을 더하거나 곱하여 픽셀 데이터를 변조할 수 있다. 보상부(200)에 의해 변조된 픽셀 데이터는 타이밍 콘트롤러(130)를 통해 데이터 구동부(110)로 전송된다.
보상부(200)는 픽셀들에 연결된 센싱 라인을 통해 얻어진 픽셀들의 열화 센싱값에 따라 보상값을 선택할 수 있다. 다른 실시예로, 보상부(200)는 입력 영상의 픽셀 데이터를 서브 픽셀별로 누적한 결과를 바탕으로 서브 픽셀별로 열화량을 예측할 수 있다. 보상부(200)는 픽셀들의 열화량 예측값에 따라 보상값을 선택할 수 있다.
보상부(200)는 조도 센서(300)의 출력값에 따라 보상 수준을 조절할 수 있다. 표시패널(100)의 주변 밝기가 높을수록 잔상에 대한 시인성이 낮아진다. 표시장치가 사용되는 환경의 조도가 높은 경우, 화면에 입사되는 외부광의 반사 휘도가 높기 때문에 사용자가 화면의 잔상을 보지 못한다. 반대로, 표시패널(100)이 사용되는 환경의 조도가 낮으면, 화면에 입사되는 외부광이 적기 때문에 화면의 잔상이 시인될 수 있다. 보상부(200)는 표시패널(100)의 주변 조도에 따라 픽셀들의 목표 보상 수준을 가변한다.
보상부(200)는 표시패널(100)의 주변 조도가 높으면 목표 보상 수준을 낮춘다. 목표 보상 수준은 픽셀의 열화에 따른 휘도 저하를 목표 휘도로 높이기 위하여 필요한 보상량이다. 목표 보상 수준이 낮게 조절되면, 조도와 무관하게 저조도 기준으로 설정된 목표 보상 수준 보다 낮은 보상 수준의 보상값으로 픽셀 데이터가 변조된다. 따라서, 본 발명은 표시패널(100)의 주변 조도가 높으면 목표 보상 수준을 낮추어 사용자가 느끼는 화질 저하 없이 픽셀의 열화 가속을 완화하여 픽셀들의 수명을 연장할 수 있다.
보상부(200)는 타이밍 콘트롤러(130)의 IC 칩(Chip)에 내장될 수 있다. 조도 센서(300)는 호스트 시스템에 연결된 조도 센서이거나 표시장치에 연결된 조도 센서일 수 있다. 차량 시스템의 경우, 조도 센서(300)는 ECU(Electronic Control Unit)에 연결된 조도 센서일 수 있다. 차량 시스템의 경우, 보상부(200)는 ECU를 통해 차량에 설치된 조도 센서로부터 얻어진 조도 데이터 또는, 실내등의 점등 데이터를 조도 센서(300)의 조도 데이터 대신에 수신 받을 수 있다. 차량에서 실내등이 점등되면 표시패널의 주변 조도가 상승된다. 보상부(200)는 차량의 실내등 데이터를 반영하여 조도를 계산하여 목표 보상 수준을 가변할 수 있다.
표시장치는 표시패널의 내장된 광 센서(Photo sensor, PS)를 더 포함할 수 있다. 표시패널(100)에 내장된 광 센서(PS)는 픽셀 어레이(AA) 밖의 표시패널(100)의 상단 및/또는 하단에 하나 이상 배치되거나 도 1에 도시된 바와 같이 픽셀 어레이(AA)에 다수 지점에 분산 배치될 수 있다. 광 센서들(PS)로부터 얻어진 데이터가 조도 센서(300)로부터 출력된 조도 데이터 대신에 보상부(200)로 전송될 수 있다. 광 센서들(PS)은 표시패널(100) 상에 분산 배치될 수 있다. 이 경우, 보상부(200)는 표시패널(100)에 내장된 광 센서들로부터 수집된 센서 데이터를 분석하여 표시패널(100)의 위치별로 조도를 판단하여 표시패널(100)의 화면에서 조도가 높은 국부 영역을 판단하여 이 영역의 픽셀들에 대해서만 보상 수준을 낮출 수 있다. 한편, 표시패널에 광 센서들이 내장된 예에 대한 상세한 설명을 생략한다. 일 예로, 본원 출원인에 의해 기출원된 대한민국 공개특허공보 제10-2020-0041027호(2020.04.21.), 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0076154호(2019.07.02.) 등에서 표시패널 상의 광 센서들이 내장된 예가 공개되어 있다.
보상부(200)는 표시패널(100) 밖의 조도 센서(300) 또는 표시패널(100)에 내장된 광 센서들(PS)로부터의 출력 데이터를 분석하여 픽셀들의 목표 보상 수준을 적응적으로 가변할 수 있다. 예를 들어, 보상부(200)는 조도 센서(300)의 출력 데이터에 부여된 가중치를 광 센서들(PS)의 출력 데이터에 부여된 가중치 보다 높게 설정하여 차량 시스템에서 실내의 빛 보다 태양광에 더 의존하여 목표 보상 수준을 가변할 수 있다.
본 발명의 표시장치는 픽셀들의 열화를 줄이고 수명을 연장하기 위하여, 내부 보상 회로 및/또는 외부 보상 회로를 포함할 수 있다. 내부 보상 회로는 서브 픽셀들의 픽셀 회로 각각에 배치되어 구동 소자의 전기적 특성에 따라 변하는 구동 소자(DT)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)을 샘플링하고 그 게이트-소스간 전압(Vgs) 만큼 구동 소자의 게이트 전압을 보상할 수 있다. 외부 보상 회로는 구동 소자(DT)와 발광 소자(EL)의 전기적 특성을 실시간 센싱하여 센싱 결과를 반영하여 입력 영상의 픽셀 데이터를 변조함으로써 서브 픽셀들 각각의 전기적 특성 변화나 서브 픽셀들 간의 전기적 특성 편차를 실시간 보상할 수 있다.
도 2는 픽셀 회로를 개략적으로 보여 주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 픽셀 회로는 제1 내지 제3 회로부들(10, 20, 30)과, 제1 내지 제3 연결부들(12, 23, 13)을 포함할 수 있다. 이 픽셀 회로에서 하나 이상의 구성 요소가 생략되거나 추가될 수 있다.
제1 회로부(10)는 픽셀 구동 전압(ELVDD)을 구동 소자(DT)에 공급한다. 구동 소자(DT)는 게이트(DRG), 소스(DRS), 및 드레인(DRD)을 포함한 트랜지스터로 구현될 수 있다. 제2 회로부(20)는 구동 소자(DT)의 게이트(DRG)에 연결된 커패시터(Cst)를 충전하고, 1 프레임 기간 동안 커패시터(Cst)의 전압을 유지한다. 제3 회로부(30)는 구동 소자(DT)를 통해 픽셀 구동 전압(ELVDD)으로부터 공급되는 전류를 발광 소자(EL)에 제공하여 전류를 빛으로 전환한다.
제3 회로부(30)는 구동 소자(DT)의 문턱 전압 또는 전기적 특성 변화를 실시간 센싱하는 센싱부에 연결될 수 있다.
제1 연결부(12)는 제1 회로부(10)와 제2 회로부(20)를 연결한다. 제2 연결부(23)는 제2 회로부(20)와 제3 회로부(30)를 연결한다. 제3 연결부(13)는 제3 회로부(30)와 제1 회로부(10)를 연결한다. 제1 연결부(12), 제2 연결부(23), 제3 연결부(13) 각각은 하나 이상의 트랜지스터와 배선을 포함할 수 있다.
내부 보상 회로는 회로부들(10, 20, 30)에 배치되는 하나 이상의 스위치 소자들로 구현될 수 있다. 내부 보상 회로는 공지된 어떠한 것으로도 구현될 수 있으므로 특정 회로로 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다. 구동 소자(DT)와 스위치 소자들은 산화물 반도체를 포함한 Oxide TFT(Thin Film Transistor), 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly Silicon, LTPS)을 포함한 LTPS TFT 등으로 구현될 수 있다. 트랜지스터들 각각은 p 채널 MOSFET(metal-oxide-semiconductor field effect transistor) 또는 n 채널 MOSFET 구조의 트랜지스터로 구현될 수 있다. 예를 들어, 구동 소자(DT)는 도 2에 도시된 바와 같이 p 채널 트랜지스터로 구현되거나 도 5에 도시된 바와 같이 n 채널 트랜지스터로 구현될 수 있다.
도 3은 보상부(200)에 예측부(210)가 연결된 예를 보여 주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 예측부(210)는 입력 영상의 픽셀 데이터를 수신하여 서브 픽셀별로 픽셀 데이터를 합산하여 서브 픽셀 각각의 열화를 예측한다. 서브 픽셀에 누적된 픽셀 데이터의 합이 클수록 서브 픽셀의 열화량이 커진다.
보상부(200)는 예측부(210)로부터 입력된 열화량 예측 데이터를 바탕으로 서브 픽셀별 보상값을 선택하고, 조도 데이터에 따라 보상값을 가변한다. 조도 데이터는 조도 센서(300) 또는 표시패널(100)에 내장된 광 센서(PS)의 출력 데이터일 수 있다. 보상부(200)는 조도 데이터를 입력 받아 표시패널(100)의 주변 조도를 판단할 수 있다. 보상부(200)는 표시장치가 고조도 환경에서 사용되면 목표 보상 수준을 낮추어 저조도 환경에서 미리 설정된 목표 보상 수준의 보상값 보다 낮은 보상값을 선택하고, 선택된 보상값을 픽셀 데이터에 더하거나 곱하여 픽셀 데이터를 변조하여 보상 데이터를 출력한다. 보상부(200)로부터 출력된 보상 데이터는 데이터 구동부(110)로 전송되어 데이터 전압으로 변환된다.
본 발명의 표시장치에서, 픽셀에 동일 계조의 픽셀 데이터가 기입(write)될 때 픽셀의 목표 휘도가 저조도 환경에 비하여 고조도 환경에서 낮게 설정될 수 있다. 따라서, 고조도 환경의 목표 휘도에 도달하기 위한 픽셀의 목표 보상 수준이 저조도 환경의 목표 휘도에 도달하기 위한 픽셀의 목표 보상 수준 보다 낮을 수 있다.
도 4는 보상부(200)에 센싱부(111)가 연결된 예를 보여 주는 도면이다. 이 실시예는 서브 픽셀들의 전기적 특성을 실시간 센싱하는 외부 보상 회로의 센싱부(111)를 포함한다.
도 4를 참조하면, 센싱부(111)는 서브 픽셀들 각각의 전기적 특성을 센싱한다. 전기적 특성의 일 예로, 구동 소자(DT)의 문턱 전압 및/또는 이동도일 수 있다.
보상부(200)는 센싱부(111)를 통해 입력된 서브 픽셀별 전기적 특성의 열화 센싱값에 따라 보상값을 선택할 수 있다. 보상부(200)는 고조도 환경에서 목표 보상 수준을 낮추어 저조도 환경에서 미리 설정된 보상값 보다 낮은 보상값을 선택하여 낮게 조절된 보상값을 픽셀 데이터에 더하거나 곱하여 픽셀 데이터를 변조하여 보상 데이터를 출력한다. 보상부(200)로부터 출력된 보상 데이터는 데이터 구동부(110)로 전송되어 데이터 전압으로 변환된다.
표시패널(100)의 주변 조도가 높을수록 낮은 목표 보상 수준이 낮아질 수 있다. 일 예로, 보상부(200)는 표시패널(100)의 주변 조도값이 높을수록 목표 보상 수준을 더 낮추어 열화 보상으로 인한 서브 픽셀의 열화 가속을 더 완화할 수 있다.
외부 보상 회로는 도 5에 도시된 바와 같이 서브 픽셀들 각각에서 픽셀 회로에 연결된 센싱 라인(103), 및 센싱부(111)를 포함한다. 센싱 라인(103)은 데이터 라인들(102)과 나란하게 표시패널(100)의 화면 상에 배치될 수 있다. 센싱부(111)는 센싱 라인(103)을 통해 서브 픽셀들 각각의 전기적 특성을 센싱한다.
도 5를 참조하면, 외부 보상 회로에 연결된 픽셀 회로는 발광 소자(EL)와, 발광 소자(EL)에 연결된 구동 소자(DT), 복수의 스위치 소자(M1, M2), 및 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 구동 소자(DT)와 스위치 소자(M1, M2)는 n 채널 트랜지스터로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
발광 소자(EL)는 데이터 전압(Vdata)에 따라 변하는 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)에 따라 발생되는 전류로 발광된다. 발광 소자(EL)는 애노드와 캐소드 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한 OLED로 구현될 수 있다. 유기 화합물층은 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL) 및 전자주입층(EIL) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 발광 소자(EL)의 애노드는 제2 노드(n2)를 통해 구동 소자(DT)에 연결되고, 발광 소자(EL)의 캐소드는 저전위 전원 전압(ELVSS)이 인가되는 ELVSS 노드에 연결된다. 도 2에서 “Coled”는 발광 소자(EL)의 용량(Capacitance)이다.
제1 스위치 소자(M1)는 스캔 신호(SCAN)의 게이트 온 전압(Gate on voltage)에 따라 턴-온되어 데이터 라인(102)을 제1 노드(n1)에 연결하여 데이터 전압(Vdata)을 제1 노드(n1)에 공급한다. 제1 스위치 소자(M1)는 스캔 신호(SCAN)가 인가되는 게이트 전극, 데이터 라인(102)에 연결된 제1 전극, 및 제1 노드(n1)에 연결된 제2 전극을 포함한다. 제1 노드(n1)는 구동 소자(DT)의 게이트 전극, 커패시터(Cst)의 제1 전극, 및 제1 스위치 소자(M1)의 제2 전극에 연결된다.
제2 스위치 소자(M2)는 스캔 신호(SCAN) 또는 센싱 신호(SENSE)의 게이트 온 전압에 따라 턴-온되어 소정의 기준 전압을 제2 노드(n2)에 공급한다. 제2 스위치 소자(M2)는 스캔 신호(SCAN) 또는 센싱 신호(SENSE)가 인가되는 게이트 전극, 제2 노드(n2)에 연결된 제1 전극, 및 기준 전압이 인가되는 센싱 라인(103)에 연결된 제2 전극을 포함한다. 제2 노드(n2)는 구동 소자(DT)의 제2 전극, 커패시터(Cst)의 제2 전극, 및 제2 스위치 소자(M2)의 제1 전극에 연결된다.
구동 소자(DT)는 게이트-소스간 전압(Vgs)에 따라 발광 소자(EL)에 전류를 공급하여 발광 소자(EL)를 구동한다. 구동 소자(DT)는 제1 노드(n1)에 연결된 게이트, 픽셀 구동 전압(ELVDD)이 공급되는 제1 전극, 및 제2 노드(n2)에 연결된 제2 전극을 포함한다.
커패시터(Cst)는 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 사이에 연결되어 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)을 1 프레임간 유지한다.
센싱부(111)는 DAC(112)와 함께 데이터 구동부(110)의 IC(integrated circuit)에 집적될 수 있다.
외부 보상 회로는 기준 전압으로 센싱 라인(103)과 구동 소자(DT)의 소스 전압 즉, 제2 노드(n2)의 전압을 초기화한 후에 제2 노드(n2)의 전압을 센싱하여 발광 소자(EL)와 구동 소자(DT)의 전기적 특성을 센싱할 수 있다. 발광 소자(EL)와 구동 소자(DT)의 전기적 특성은 문턱 전압(Vth)과 이동도(μ)를 포함할 수 있다.
센싱부(111)는 적분기와, 아날로그-디지털 변환기(Analog-to-digital converter, 이하 “ADC”라 함)를 포함할 수 있다. 센싱부(111)는 센싱 모드에서 픽셀 회로에 연결된 센싱 라인(103) 상의 전류 또는 전압을 적분기에 입력하여 샘플링한다. 적분기의 출력 전압은 ADC에 입력되어 디지털 데이터(ADC DATA)로 변환된다. ADC(115)로부터 출력된 디지털 데이터(ADC DATA)는 서브 픽셀들 각각의 전기적 특성을 지시하는 센싱값을 포함한다.
보상부(200)는 서브 픽셀별로 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)과 이동도(μ)를 보상하기 위한 보상값들이 설정된 룩업 테이블(Look-up table)을 포함한다. 보상부(200)는 ADC를 통해 수신된 센싱 데이터를 룩업 테이블에 입력하여 룩업 테이블로부터 출력된 보상값을 입력 영상의 픽셀 데이터(DATA)에 더하여 픽셀 데이터를 변조한다.
보상부(200)는 조도 데이터에 따라 표시패널(100)의 주변 조도가 높을 때 목표 보상 수준을 낮추어 센싱 데이터가 지시하는 보상값 보다 낮은 보상값으로 픽셀 데이터를 변조하여 보상 데이터를 출력한다. 보상부(200)로부터 출력된 보상 데이터(DATA')는 데이터 구동부(110)로 전송된다. 데이터 구동부(110)는 보상부(200)로부터 입력된 보상 데이터(DATA')를 DAC(112)를 통해 데이터 전압(Vdata)으로 변환하여 데이터 라인(102)으로 출력한다.
도 6은 외부 보상 회로의 센싱 타이밍을 보여 주는 도면이다. 도 7은 도 6에 도시된 액티브 구간과 버티컬 블랭크 구간을 상세히 보여 주는 파형도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 센싱 모드는 제품 출하전과 제품 출하 후로 나뉘어진다. 제품 출하 전에 픽셀들에 연결된 외부 보상 회로를 통해 서브 픽셀들 각각에서 구동 소자(DT)의 전기적 특성(Vth, μ)이 센싱되고, 이 센싱값을 바탕으로 서브 픽셀별로 구동 소자(DT)의 전기적 특성(Vth, μ)의 변화 또는 편차가 보상된다. 서브 픽셀별 구동 소자(DT)의 문턱 전압과 이동도 센싱 결과가 반영된 보상값들이 제품 출하전 룩업 테이블에 설정되어 타이밍 콘트롤러(130)에 연결된 메모리에 저장된다.
제품 출하 후 센싱 모드는 파워 온 시퀀스(Power ON sequence)에서 실시되는 ON RF 모드, 디스플레이 구동 기간 동안 버티컬 블랭크 구간(Vertical blank, VB)에 실시되는 RT MODE, 및 파워 오프 시퀀스(Power OFF sequence)에서 실시되는 OFF RS 모드로 나뉘어질 수 있다.
ON RF 모드는 표시장치의 전원이 켜질 때 서브 픽셀들 각각에서 구동 소자(DT)의 이동도(μ)를 센싱하고, 이동도 센싱값을 이전 구동 소자(DT)의 이동도 보상값과 비교하여 그 차이를 바탕으로 이동도 보상값을 업데이트한다. 서브 픽셀별로 이동도 센싱값을 반영한 이동도 보상값으로 구동 소자(DT)의 이동도(μ)가 보상된다.
RT 모드는 영상이 표시되는 디스플레이 구동 기간 중에 매 프레임 기간마다 버티컬 블랭크 구간(Vertical blank interval, VB)에 구동 소자(DT)의 이동도(μ)를 실시간 센싱하고, 이동도 센싱값에 따라 서브 픽셀별로 이동도 보상값을 업데이트한다. 버티컬 블랭크 구간(VB)은 제N-1 프레임 기간의 액티브 구간(AT)과 제N(N은 자연수) 프레임 기간의 액티브 구간(AT) 사이에서 소정 시간으로 할당된다.
OFF RS 모드는 표시장치의 전원이 꺼질 때 픽셀들 각각에서 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)을 센싱하고, 문턱 전압 센싱값에 따라 서브 픽셀별로 문턱 전압 보상값을 업데이트한다. OFF RS 모드는 전원이 완전히 꺼지기 전 미리 설정된 지연 시간 동안 표시패널 구동부와 외부 보상 회로가 구동되어 서브 픽셀들 각각에서 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)을 센싱하여 서브 픽셀별로 문턱 전압 보상값을 업데이트한다. 문턱 전압 보상값이 제N 전원 OFF 시점(OFF(N))에서 업데이트되면, ON RF 모드, RT 모드에서 그대로 유지된 후에 제N+1 전원 OFF 시점(OFF(N))에서 업데이트될 수 있다.
도 7에서, 수직 동기신호(Vsync)는 1 프레임 기간을 정의한다. 1 프레임 기간은 액티브 구간(AT)과 버티컬 블랭크 구간(VB)을 합한 시간이다. 수평 동기신호(Hsync)는 1 수평 기간(Horizontal time)을 정의한다. 데이터 인에이블 신호(DE)는 입력 영상에서 1 픽셀 라인에 표시될 픽셀 데이터와 동기되어 유효 데이터 구간을 정의한다.
데이터 인에이블 신호(DE)와 수평 동기 신호(Hsync)의 1 펄스 주기는 1 수평 기간(1H)이고, 데이터 인에이블 신호(DE)의 하이 로직(high logic) 구간은 1 픽셀 라인의 데이터 입력 타이밍을 나타낸다. 1 수평 기간(1H)은 표시패널(100)에서 1 픽셀 라인의 픽셀들에 픽셀 데이터를 기입하는데 필요한 시간이다.
타이밍 콘트롤러(130)는 데이터 인에이블 신호(DE)에 동기되는 입력 영상의 픽셀 데이터를 액티브 구간(AT) 동안 수신하고, 데이터 구동부(110)로 픽셀 데이터를 전송한다. 버티컬 블랭크 구간(VB) 동안 타이밍 콘트롤러(130)로 수신되는 데이터 인에이블 신호(DE)와 입력 영상의 픽셀 데이터가 없고, 데이터 구동부(110)로 전송되는 픽셀 데이터가 없다. 액티브 구간(AT) 동안 모든 픽셀들(P)에 기입될 1 프레임 분량의 데이터가 타이밍 콘트롤러(130)에 수신된다.
데이터 인에이블 신호(DE)에서 알 수 있는 바와 같이, 버티컬 블랭크 구간(VB) 동안 표시장치에 입력 데이터가 수신되지 않는다. 버티컬 블랭크 구간(VB)은 수직 싱크 시간(Vertical sync time, VS), 버티컬 프론트 포치(Vertical Front Porch, FP), 및 버티컬 백 포치(Vertical Back Porch, BP)을 포함한다. 수직 싱크 시간(VS)은 Vsync의 폴링 에지(falling edge)부터 라이징 에지(rising edge)까지의 시간이다. 수직 싱크 시간(VS)은 화면의 시작과 끝을 나타낸다.
도 8은 서브 픽셀의 열화와, 열화 보상으로 인한 열화 가속화를 보여 주는 도면이다.
도 8을 참조하면, 픽셀들의 구동 시간이 길어질수록 열화되어 구동 소자(DT)의 문턱 전압이 시프트(shift)될 수 있다. 이러한 픽셀의 열화를 보상하기 위하여 보상값으로 픽셀 데이터를 변조하면, 구동 소자(DT)의 게이트 전압이 상승하여 픽셀들의 열화가 가속되어 픽셀들의 수명이 더 짧아질 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이 움직임이 작은 영상(stress 영상)이 표시패널(100)에 표시되면 구동 소자(DT)의 직류 게이트 바이어스 스트레스(DC gate bias stress)가 증가되어 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)이 시프트될 수 있다. 이러한 스트레스 영상이 장시간 표시된 후에 모든 픽셀들에 동일 계조의 픽셀 데이터(Full gray 영상)를 기입하면, 잔상이 보이게 된다.
도 9의 예와 같은 잔상이 표시패널(100)의 주변 조도에 따라 시인성이 달라진다. 도 10은 잔상이 보이는 화면의 특정 픽셀 라인(100a)에서 조도에 따른 잔상의 시인성 차이를 보여 주는 도면이다.
도 10을 참조하면, 저조도 환경에서 표시패널(100)에서 반사되는 외광이 적기 때문에 표시패널(100)의 잔상이 잘 보인다. 반면에, 고조도 환경에서 표시패널(100)에서 반사되는 외광이 많기 때문에 표시패널(100) 상에서 반사되는 빛으로 인한 반사 휘도가 높다. 이로 인하여, 고조도 환경에서 표시패널(100)의 잔상이 잘 보이지 않는다. 도 10에서 우측의 그래프에서 X는 화면 상의 픽셀 위치이다.
보상부(200)는 고조도에서 잔상의 시인성이 낮은 특성을 고려하여 잔상을 보상하기 위한 목표 보상 수준을 낮추어 사용자에 의해 시인되는 잔상 없이 픽셀들의 열화 가속을 완화하여 픽셀들의 수명을 연장한다. 예를 들어, 보상부(200)는 도 11의 예와 같이, 저조도 환경에서 잔상 3%를 잔상 0%로 줄이기 위하여 잔상 0%로 설정된 목표 보상 수준(기준값)의 보상값으로 픽셀들의 열화를 보상할 수 있다. 이에 비하여, 보상부(200)는 고조도 환경에서 잔상 3%를 사용자가 잔상을 느끼지 않는 잔상 1%로 설정된 목표 보상 수준의 조도 기반 보상값으로 픽셀들의 열화를 보상할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 보상부(200)를 상세히 보여 주는 도면이다.
도 12를 참조하면, 보상부(200)는 조도 연산부(220), 보상 수준 조절부(230), 및 데이터 변조부(240)를 포함한다.
조도 연산부(220)는 조도 센서(300) 또는 광 센서(PS)로부터의 조도 데이터를 수신 받아 조도에 따라 보상 조절 변수(α)를 결정한다. 보상 조절 변수(α)는 조도에 반비례 관계를 갖는 값으로 결정될 수 있다.
보상 수준 조절부(230)는 픽셀의 열화 센싱값 또는 예측값에 따라 선택된 보상값과, 조도 연산부(220)로부터의 보상 조절 변수(α)를 입력 받는다. 보상 수준 조절부(230)는 보상값에 보상 조절 변수(α)를 곱하여 목표 보상 수준을 보상 조절 변수(α)에 의해 정의된 비율만큼 조절한다. 보상 조절 변수(α)이 조도에 반비례하면, 고조도 환경에서 조도가 높아질수록 목표 보상 수준은 낮아진다. 저조도 환경에서 목표 보상 수준은 상대적으로 높아진다. 보상 수준 조절부(230)는 조도에 따라 변하는 목표 보상 수준 만큼 보상값을 조절하여 조도 기반 보상값을 출력한다. 고조도에서 조도 기반 보상값(ADATA)은 고조도의 목표 보상 수준만큼 낮아진다. 본 발명의 표시장치에서 사용 환경의 조도가 변할 때 목표 보상 수준이 변경되어 픽셀 데이터(DATA)의 변조폭이 감소될 수 있다.
데이터 변조부(240)는 입력 영상의 픽셀 데이터(DATA)와, 보상 수준 조절부(230)로부터의 조도 기반 보상값(ADATA)을 입력 받는다. 데이터 변조부(240)는 픽셀 데이터에 조도 기반 보상값(ADATA)을 더하거나 곱하여 보상 데이터(DATA')를 출력하여 사용자가 인지하지 못하는 범위 내에서 픽셀의 열화를 보상한다.
도 13은 조도를 반영한 열화 가속 방지 효과를 보여 주는 도면이다.
도 13을 참조하면, 조도를 고려하지 않은 보상 방법(비교예)는 목표 휘도에 고정된다. 비교예는 픽셀의 열화에 따라 휘도가 저하되면 목표 휘도를 얻기 위하여 시간이 지날수록 열화 보상량이 커진다. 비교예에서, 열화 보상량에 의해 구동 소자(DT)의 스트레스 누적양이 가속화되어 픽셀의 열화가 가속된다. 이에 비하여, 본 발명의 표시장치는 조도에 따라 목표 휘도를 가변하여 고조도 환경에서 목표 휘도를 낮춤으로써 픽셀의 열화 가속을 완화하거나 방지할 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 조도(E)에 따른 보상 조절 변수(α)를 보여 주는 도면들이다.
도 14a를 참조하면, 조도 연산부(220)는 미리 설정된 함수 α =f(E)를 이용한 알고리즘을 실행하여 조도(E)에 따라 보상 조절 변수(α)를 실시간 산출할 수 있다. 보상 조절 변수(α)가 조도(E)에 대하여 반비례 관계를 갖도록 함수 α =f(E)가 결정될 수 있다. 함수 α =f(E)의 그래프는 표시장치의 특성과 사용 환경에 따라 실험적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 조도(E)가 높아질 때 보상 조절 변수(α)가 지수 함수 형태로 감소될 수 있다. 보상 조절 변수(α)는 0~1 사이의 값을 가질 수 있다. α=1일 때, 목표 보상 수준은 100%이다. 고조도 환경에서 α=0.8 내지 α=0.4 수준으로 목표 보상 수준이 낮아질 수 있다.
도 14b를 참조하면, 보상 조절 변수(α)가 미리 설정된 조도 범위를 갖는 조도 구간 내에서 같은 값으로 설정되고 조도 구간들 사이에서 단계적으로 변할 수 있다. 이 경우, 조도(E)는 n(n은 2 이상의 자연수) 개의 구간으로 나뉘어질 수 있다. 보상 조절 변수(α)는 조도 구간별로 실험적으로 결정되어 룩업 테이블로 구현될 수 있다.
조도 연산부(220)는 조도 구간별로 보상 조절 변수(α)가 설정된 룩업 테이블을 이용하여 보상 조절 변수(α)를 선택할 수 있다. 룩업 테이블은 조도 데이터가 입력되면, 그 조도 데이터가 지시하는 조도 값이 속한 조도 구간에 대응하는 보상 조절 변수(α)를 출력한다. 예를 들어, 조도 연산부(220)는 0~10 lx인 저조도에서 α=1을 출력하여 목표 보상 수준을 100%로 선택할 수 있다. 조도 연산부(220)는 250~5000 lx 사이의 고조도 구간에서 α=6을 출력하여 목표 보상 수준을 60%로 낮추고, 5000 lx 이상인 고조도에서 α=4을 출력하여 목표 보상 수준을 40%로 더 낮출 수 있다.
도 15는 조도에 따라 가변되는 보상 데이터를 보여 주는 도면이다.
도 15를 참조하면, 도면 부호 “151”은 픽셀의 열화가 없는 경우 픽셀 데이터의 계조값에 따른 목표 휘도 그래프이다. 도면 부호 “152”은 픽셀의 열화로 인하여 낮아지는 휘도 그래프이다.
도 15에서 알 수 있는 바와 같이, 픽셀에 동일 계조의 픽셀 데이터가 기입될 때 픽셀의 목표 휘도가 저조도 환경에 비하여 고조도 환경에서 낮게 설정될 수 있다.
보상 수준 조절부(230)는 픽셀의 열화 센싱값 또는 예측값에 따라 선택된 보상값(CDATA)과, 조도 연산부(220)로부터의 보상 조절 변수(α)를 입력 받아 조도에 따라 선택된 보상 조절 변수(α)에 의해 정의된 비율 만큼 목표 휘도와 그에 따른 보상값을 조절하여 조도 기반 보상값을 출력한다. 도 15에서, ”ΔC”는 픽셀의 열화로 인하여 휘도가 낮아질 때 열화가 없을 때의 목표 휘도에 도달하기 위하여 필요한 휘도 보상량을 나타낸다. 고조도 환경에서 목표 휘도가 낮아지기 때문에 ΔC가 감소되어 하향 조절된 목표 휘도를 얻기 위하여 필요한 보상값이 감소된다. “ADATA”는 고조도 환경에서 낮아진 목표 휘도에 도달하기 위하여 필요한 조도 기반 보상값이다. ”ΔA”는 픽셀의 열화로 인하여 휘도가 낮아질 때 고조도 환경에서 낮아진 목표 휘도에 도달하기 위하여 필요한 휘도 보상량을 나타낸다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 열화 보상 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 16을 참조하면, 서브 픽셀들 각각의 열화 수준은 서브 픽셀들의 열화 센싱값 또는 예측값을 바탕으로 판단될 수 있다(S1). 보상부(200)는 조도 센서(300) 또는 광 센서(PS)로부터의 조도 데이터에 응답하여 서브 픽셀들 각각의 목표 보상 수준을 조절할 수 있다. 표시장치의 사용 환경이 고조도 환경일 때 목표 보상 수준이 저조도 환경을 기준으로 설정된 목표 보상 수준(기준값) 보다 낮은 값으로 조절된다(S2 및 S3).
보상부(200)는 저조도 환경에서 목표 보상 수준을 기준값으로 선택하여 픽셀들의 열화를 보상한다(S4). 보상부(200)는 조도에 따라 가변되는 목표 보상 수준에 대응하는 보상 데이터로 픽셀 데이터를 변조함으로써 화질 저하 없이 픽셀들의 열화를 보상할 수 있다.
도 17은 표시패널에 입사되는 외광의 광량이 부분적으로 다른 예를 보여 주는 도면이다.
도 17을 참조하면, 표시패널(100) 상에서 복수 개의 광 센서들(PS)이 서로 다른 위치들에 분산 배치될 수 있다. 보상부(200)는 광 센서들(PS)로부터의 조도 데이터를 입력 받아 화면 상에서 조도가 다른 영역들 간에 목표 보상 수준을 다르게 제어할 수 있다. 예를 들어, 표시패널(100)의 상단이 그늘진 경우에 화면의 상단(AA1)은 목표 보상 수준이 저조도 기준으로 설정된 기준값으로 적용되는 반면에, 화면의 하단(AA2)은 기준값 보다 낮은 목표 보상 수준이 적용될 수 있다. 변경된 목표 보상 수준은 다음 프레임 기간부터 적용될 수 있다.
포토 센서들(PS)은 픽셀 라인들 각각에 배치될 수 있다. 이 경우, 보상부(200)는 픽셀 라인별로 조도에 따라 가변되는 목표 보상 수준을 적용하여 픽셀 라인별로 목표 보상 수준을 독립적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시장치는 다음과 같이 설명될 수 있다.
실시예1: 표시장치는 복수의 데이터 라인들과 복수의 스캔 라인들이 교차되고 복수의 픽셀들이 배치된 표시패널(100); 상기 픽셀들의 열화를 판정하는 열화 판정부(111, 210); 상기 표시패널의 주변 환경의 조도를 감지하는 센싱부(300, PS); 및 상기 열화 판정부로부터 열화 센싱값 또는 열화 예측값을 입력 받고, 상기 센싱부로부터 조도 데이터를 입력 받아 상기 조도에 따라 가변되는 목표 보상 수준으로 상기 픽셀들의 열화를 보상하는 보상부(200)를 포함한다.
실시예2: 상기 픽셀에 동일 계조의 픽셀 데이터가 기입될 때 상기 픽셀의 목표 휘도가 저조도 환경에 비하여 고조도 환경에서 낮게 설정될 수 있다.
실시예3: 상기 고조도 환경의 목표 휘도에 도달하기 위한 상기 픽셀의 목표 보상 수준이 상기 저조도 환경의 목표 휘도에 도달하기 위한 상기 픽셀의 목표 보상 수준 보다 낮게 설정될 수 있다.
실시예4: 상기 보상부(200)는 고조도 환경에서 상기 픽셀의 목표 보상 수준을 낮추어 저조도 기준으로 설정된 보상값 보다 낮은 보상값으로 상기 픽셀들에 기입될 픽셀 데이터를 변조할 수 있다.
실시예5: 상기 표시장치는 상기 픽셀 데이터를 데이터 전압을 변환하여 상기 데이터 라인들에 공급하는 데이터 구동부(110)를 더 포함할 수 있다.
실시예6: 상기 센싱부는 상기 표시패널의 외부에 배치된 조도 센서(300)를 포함할 수 있다.
실시예7: 상기 센싱부는 상기 표시패널 상에 내장된 복수의 광 센서들(PS)을 포함할 수 있다.
실시예8: 상기 센싱부는 차량의 ECU(Electronic Control Unit)에 연결된 조도 센서를 포함할 수 있다.
실시예9: 상기 보상부는 상기 ECU(Electronic Control Unit)로부터 실내등의 점등 데이터를 수신 받을 수 있다.
실시예10: 상기 보상부(200)는 상기 센싱부로부터 조도 데이터를 수신 받아 상기 조도에 따라 가변되는 보상 조절 변수(α)를 결정하는 조도 연산부(220); 상기 픽셀의 열화 수준에 따라 보상값과, 상기 조도 연산부로부터 상기 보상 조절 변수(α)를 입력 받아 상기 보상 조절 변수(α)에 의해 정의된 비율 만큼 상기 보상값을 조절하여 조도 기반 보상값을 출력하는 보상 수준 조절부(230); 및 입력 영상의 픽셀 데이터(DATA)와, 상기 보상 수준 조절부로부터의 조도 기반 보상값을 입력 받고 상기 조도 기반 보상값을 이용하여 상기 픽셀 데이터를 변조하는 데이터 변조부(240)를 포함할 수 있다.
실시예11: 상기 보상 조절 변수(α)는 상기 조도에 반비례 관계로 설정될 수 있다.
실시예12: 상기 조도 연산부(220)는 미리 설정된 함수를 이용하여 상기 조도 데이터가 지시하는 조도에 따라 상기 보상 조절 변수를 산출할 수 있다.
실시예13: 상기 표시패널의 주변 환경의 조도가 복수의 조도 구간으로 설정될 수 있다.
상기 조도 연산부(220)는 상기 보상 조절 변수(α)가 상기 조도 구간 내에서 같은 값으로 설정되고 조도 구간들 사이에서 단계적으로 변하는 값으로 설정된 룩업 테이블을 포함할 수 있다.
상기 조도 연산부(220)는 상기 룩업 테이블에 상기 조도 데이터를 입력하여 상기 보상 조절 변수(α)를 선택할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 픽셀 열화 보상 방법은 다음과 같이 설명될 수 있다.
실시예1: 픽셀 열화 보상 방법은 표시패널에 배치된 픽셀들의 열화를 판정하는 단계; 상기 표시패널의 주변 환경의 조도를 감지하는 단계; 및 상기 조도에 따라 가변되는 목표 보상 수준으로 상기 픽셀들의 열화를 보상하는 단계를 포함한다.
실시예2: 상기 픽셀 열화 보상 방법은 상기 픽셀에 동일 계조의 픽셀 데이터가 기입될 때 상기 픽셀의 목표 휘도를 저조도 환경에 비하여 고조도 환경에서 낮게 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예3: 픽셀 열화 보상 방법은 상기 고조도 환경의 목표 휘도에 도달하기 위한 상기 픽셀의 목표 보상 수준을 상기 저조도 환경의 목표 휘도에 도달하기 위한 상기 픽셀의 목표 보상 수준 보다 낮게 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 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.
이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 표시패널 110 : 데이터 구동부
111: 센싱부 120 : 게이트 구동부
130 : 타이밍 콘트롤러 200 : 보상부
210 : 예측부 220: 조도 연산부
230: 보상 수준 조절부 240: 데이터 변조부

Claims (16)

  1. 복수의 데이터 라인들과 복수의 스캔 라인들이 교차되고 복수의 픽셀들이 배치된 표시패널;
    상기 픽셀들의 열화를 판정하는 열화 판정부;
    상기 표시패널의 주변 환경의 조도를 감지하는 센싱부; 및
    상기 열화 판정부로부터 열화 센싱값 또는 열화 예측값을 입력 받고, 상기 센싱부로부터 조도 데이터를 입력 받아 상기 조도에 따라 가변되는 목표 보상 수준으로 상기 픽셀들의 열화를 보상하는 보상부를 포함하고,
    상기 픽셀에 동일 계조의 픽셀 데이터가 기입될 때 상기 픽셀의 목표 휘도가 저조도 환경에 비하여 고조도 환경에서 낮게 설정된 표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고조도 환경의 목표 휘도에 도달하기 위한 상기 픽셀의 목표 보상 수준이 상기 저조도 환경의 목표 휘도에 도달하기 위한 상기 픽셀의 목표 보상 수준 보다 낮은 표시장치.
  4. 복수의 데이터 라인들과 복수의 스캔 라인들이 교차되고 복수의 픽셀들이 배치된 표시패널;
    상기 픽셀들의 열화를 판정하는 열화 판정부;
    상기 표시패널의 주변 환경의 조도를 감지하는 센싱부; 및
    상기 열화 판정부로부터 열화 센싱값 또는 열화 예측값을 입력 받고, 상기 센싱부로부터 조도 데이터를 입력 받아 상기 조도에 따라 가변되는 목표 보상 수준으로 상기 픽셀들의 열화를 보상하는 보상부를 포함하고,
    상기 보상부는,
    고조도 환경에서 상기 픽셀의 목표 보상 수준을 낮추어 저조도 기준으로 설정된 보상값 보다 낮은 보상값으로 상기 픽셀들에 기입될 픽셀 데이터를 변조하는 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 픽셀 데이터를 데이터 전압을 변환하여 상기 데이터 라인들에 공급하는 데이터 구동부를 더 포함하는 표시장치.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 표시패널의 외부에 배치된 조도 센서를 포함하는 표시장치.
  7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 표시패널 상에 내장된 복수의 광 센서들을 포함하는 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는,
    차량의 ECU(Electronic Control Unit)에 연결된 조도 센서를 포함하는 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 보상부는
    상기 ECU(Electronic Control Unit)로부터 실내등의 점등 데이터를 수신 받는 표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 보상부는
    상기 센싱부로부터 조도 데이터를 수신 받아 상기 조도에 따라 가변되는 보상 조절 변수를 결정하는 조도 연산부;
    상기 픽셀의 열화 수준에 따라 보상값과, 상기 조도 연산부로부터 상기 보상 조절 변수를 입력 받아 상기 보상 조절 변수에 의해 정의된 비율 만큼 상기 보상값을 조절하여 조도 기반 보상값을 출력하는 보상 수준 조절부; 및
    입력 영상의 픽셀 데이터와, 상기 보상 수준 조절부로부터의 조도 기반 보상값을 입력 받고 상기 조도 기반 보상값을 이용하여 상기 픽셀 데이터를 변조하는 데이터 변조부를 포함하는 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 보상 조절 변수는 상기 조도에 반비례하는 표시장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 조도 연산부는,
    미리 설정된 함수를 이용하여 상기 조도 데이터가 지시하는 조도에 따라 상기 보상 조절 변수를 산출하는 표시장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 표시패널의 주변 환경의 조도가 복수의 조도 구간으로 설정되고,
    상기 조도 연산부는,
    상기 보상 조절 변수가 상기 조도 구간 내에서 같은 값으로 설정되고 조도 구간들 사이에서 단계적으로 변하는 값으로 설정된 룩업 테이블을 포함하고,
    상기 조도 연산부는,
    상기 룩업 테이블에 상기 조도 데이터를 입력하여 상기 보상 조절 변수를 선택하는 표시장치.
  14. 복수의 데이터 라인들과 복수의 스캔 라인들이 교차되고 복수의 픽셀들이 배치된 표시패널을 포함한 표시장치의 픽셀 열화 보상 방법에 있어서,
    상기 픽셀들의 열화를 판정하는 단계;
    상기 표시패널의 주변 환경의 조도를 감지하는 단계;
    상기 조도에 따라 가변되는 목표 보상 수준으로 상기 픽셀들의 열화를 보상하는 단계; 및
    상기 픽셀에 동일 계조의 픽셀 데이터가 기입될 때 상기 픽셀의 목표 휘도를 저조도 환경에 비하여 고조도 환경에서 낮게 제어하는 단계를 포함하는 표시장치의 픽셀 열화 보상 방법.
  15. 삭제
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 고조도 환경의 목표 휘도에 도달하기 위한 상기 픽셀의 목표 보상 수준을 상기 저조도 환경의 목표 휘도에 도달하기 위한 상기 픽셀의 목표 보상 수준 보다 낮게 제어하는 단계를 더 포함하는 표시장치의 픽셀 열화 보상 방법.
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