KR20120070921A - 타이밍 컨트롤러 및 이를 이용한 유기발광다이오드 표시장치 - Google Patents

타이밍 컨트롤러 및 이를 이용한 유기발광다이오드 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이밍 컨트롤러에 관한 것으로서, 입력되는 프레임들간의 평균 밝기값 및 차연산값에 따라, 패널을 구동시키기 위한 프레임 구동주파수를 변경시킬 수 있는, 타이밍 컨트롤러 및 그를 이용한 유기발광다이오드 표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. 이를 위해 본 발명에 따른 타이밍 컨트롤러는, 시스템으로부터 전송되는 타이밍 신호 및 영상신호를 수신하는 수신부; 상기 수신부로부터 수신된 영상신호들을 재정렬하여 패널로 출력하는 영상신호 생성부; 상기 영상신호들을 분석하여, 수신되고 있는 영상이 고정이미지인지 또는 동영상인지를 판단하여, 고정이미지로 판단되는 경우에는, 상기 동영상 구동을 위해 요구되는 기준 프레임 구동주파수보다 낮은 주파수를 갖는 변경 프레임 구동주파수에 의해 상기 패널이 구동될 수 있도록, 제어신호들을 생성하여 상기 패널로 전송하는 제어신호 생성부를 포함한다.

Description

타이밍 컨트롤러 및 이를 이용한 유기발광다이오드 표시장치{TIMING CONTROLLER AND ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 타이밍 컨트롤러에 관한 것으로서, 특히, 소비전력을 줄일 수 있는 타이밍 컨트롤러 및 이를 이용한 유기발광다이오드 표시장치에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판표시장치들(Flat Panel Display, FPD)이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : PDP) 및 전계발광소자(Electroluminescence Device) 등이 있다.
PDP는 구조와 제조공정이 단순하기 때문에 경박단소하면서도 대화면화에 가장 유리한 표시장치로 주목받고 있지만 발광효율과 휘도가 낮고 소비전력이 큰 단점이 있다.
스위칭 소자로 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)가 적용된 TFT LCD는 가장 널리 사용되고 있는 평판표시소자이지만 비발광소자이기 때문에 시야각이 좁고 응답속도가 낮은 문제점이 있다.
이에 비하여, 전계발광소자는 발광층의 재료에 따라 무기발광다이오드 표시장치와 유기발광다이오드 표시장치로 대별되며 특히, 유기발광다이오드 표시장치는 스스로 발광하는 자발광소자를 이용함으로써 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
도 1은 일반적인 유기발광다이오드 표시장치의 발광원리를 설명하기 위한 회로 구성도이며, 도 2는 종래의 액정표시장치에서의 플리커 발생 원인을 설명하기 위한 파형도이다.
우선, 평판표시장치의 하나인 유기발광다이오드 표시장치는 도 1에 도시된 바와 같은 서브 픽셀들 각각에 유기발광다이오드(OLED)를 포함하고 있다.
이러한 유기발광다이오드는 애노드전극, 캐소드전극 및 양 전극들 사이에 형성된 유기 화합물층(HIL, HTL, EML, ETL, EIL)을 구비한다.
유기 화합물층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)을 포함한다.
애노드전극과 캐소드전극에 구동전압이 인가되면 정공수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동되어 여기자를 형성하고, 그 결과 발광층(EML)이 가시광을 발생하게 된다.
한편, 유기발광다이오드 표시장치는 상기한 바와 같은 유기발광다이오드(OLED)가 포함된 도 1에 도시된 바와 같은 서브 픽셀들을 매트릭스 형태로 배열하고, 스캔펄스를 통해 능동소자인 TFT(PL, PT)를 선택적으로 턴-온시켜 서브 픽셀들을 선택한 후, 공급전압(VDD)을 이용하여 선택된 서브 픽셀들의 밝기를 디지털 비디오 데이터의 계조에 따라 제어한다.
다음으로, 평판표시장치의 또 다른 예인 액정표시장치는, 박형, 경량, 저소비전력 등의 장점을 지니고 있어, 컴퓨터 모니터와 노트북, 개인휴대단말기 및 벽걸이형 텔레비전에 이르기까지 널리 사용되고 있다.
한편, 상기한 바와 같은 종래의 액정표시장치 또는 유기발광다이오드 표시장치에서는 입력 영상의 종류에 상관없이 고정된 리프레쉬 레이트(Refresh Rate)(60Hz이상)로 패널(Panel)을 구동하고 있다.
즉, 종래의 액정표시장치 또는 유기발광다이오드에 적용되는 타이밍 컨트롤러(T-Con)는 그래픽 카드(Graphic Card)(또는 시스템이라 함)로부터 영상관련 신호(Signal)(이하, 간단히 '영상신호'라 함)을 받아 리프레쉬 레이트(프레임 구동주파수) 변경없이 그대로 패널에 전달하고 있다.
예를 들어, XGA급 해상도(1024x768)를 갖는 액정표시장치 또는 유기발광다이오드가 60Hz의 프레임 구동주파수로 구동되는 경우, 수직동기신호(V-Sync)는 60Hz의 주파수를 가지고, 수평동기신호(H-Sync)는 48.4KHz의 주파수를 가지고, 픽셀 주파수(Pixel Freq)는 65MHz의 주파수를 가지며, 이러한 주파수가 다양한 영상신호의 종류에 관계없이 일정하게 지속된다.
한편, 종래의 액정표시장치 또는 유기발광다이오드 표시장치는 상기한 바와 같이, 항상 고정된 프레임 구동주파수(Refresh Rate)로 패널을 구동하기 때문에, 문서와 같이 입력 영상이 거의 정지되어 있는 경우라도, 데이터 트랜지션(Data Transition)에 의한 소비전력이 일정하게 발생하게 된다.
즉, 액정표시장치 또는 유기발광다이오드 표시장치에서 소비되는 소비 전력에는, 누설전류(Leakage Current)에 의한 정적 소비전력과, 트랜지스터(Transistor) 구동 및 캐패시터(Capacitor)에 의한 동적 소비전력의 2가지 요소가 있다.
이 중에서, 데이터 트랜지션(Data Transition)은 동적 소비전력과 관련된 것으로서, 동적 소비전력은 또다시 트랜지스터와 캐패시터 로드의 두 가지 종류로 나뉘고, 공통적으로 프레임 구동주파수(Frequency)가 높을수록 소비전력 또한 증가하게 된다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 유기발광다이오드 표시장치의 서브픽셀에서 소비되는 소비전력은 [수학식 1]에 도시된 바와 같으며, [수학식 1]을 통해, 입력 주파수(프레임 구동주파수)(fI)가 높을수록 소비전력(PD)이 높아짐을 알 수 있다.
Figure pat00001
한편, 종래의 액정표시장치에서, 소비전력을 감소시키기 위해 동적으로 프레임 구동주파수를 변경할 경우 LCD의 양극성(Polarity) 구동으로 인해, 프레임간 포지티브/네가티브(Positive/Negative) 데이터 전압(VPXL)의 비대칭 성분이 발생할 확률이 크게 되므로 플리커 현상이 발생하게 된다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 액정표시장치에서는, 포지티브 데이터 전압((a)의 VA)과 네가티브 전압((b)의 VB)이 다를 경우 플리커(Flicker) 현상이 발생하게 된다. 부연하여 설명하면, 종래의 액정표시장치는 POL 신호에 따라 데이터 드라이버(Column D-IC)에서 포지티브/네가티브 데이터를 선택적으로 사용하게 되며, 동적으로 리프레쉬 레이트를 변경할 경우 플리커 현상이 발생할 가능성이 크다.
또한, 종래의 액정표시장치는, 상기한 바와 같은 양극성 구동을 고려하지 않는다고 하더라도, 프레임 구동주파수를 일정 레벨 이하, 예를 들어, 30~45Hz 정도로 낮추게 되면, 이에 의해 플리커 현상이 발생할 가능성이 크기 때문에, 프레임 구동주파수를 일정 레벨 이하로 줄이기가 어렵다.
한편, 유기발광다이오드는, 상기한 바와 같이, 스스로 발광하는 자발광소자를 이용함으로써 응답속도가 빠르기 때문에, 상기한 바와 같이 프레임 구동주파수가 작게 변경되더라도 플리커 현상이 발생될 가능성이 크지 않다.
그러나, 종래의 유기발광다이오드 표시장치는, 문서와 같이 입력 영상이 거의 정지되어 있는 고정이미지가 수신되는 경우라도, 동일한 프레임 구동주파수로 영상을 표시하고 있으며, 특히, 문서와 동영상을 구분하여 프레임 구동주파수를 변경시키는 기능을 수행하고 있지 않기 때문에, 문서와 같은 고정이미지를 출력하고 있는 경우에는 불필요한 소비전력이 소비되고 있다는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 입력되는 프레임들간의 평균 밝기값 및 차연산값에 따라, 패널을 구동시키기 위한 프레임 구동주파수를 변경시킬 수 있는, 타이밍 컨트롤러 및 그를 이용한 유기발광다이오드 표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 타이밍 컨트롤러는, 시스템으로부터 전송되는 타이밍 신호 및 영상신호를 수신하는 수신부; 상기 수신부로부터 수신된 영상신호들을 재정렬하여 패널로 출력하는 영상신호 생성부; 상기 영상신호들을 분석하여, 수신되고 있는 영상이 고정이미지인지 또는 동영상인지를 판단하여, 고정이미지로 판단되는 경우에는, 상기 동영상 구동을 위해 요구되는 기준 프레임 구동주파수보다 낮은 주파수를 갖는 변경 프레임 구동주파수에 의해 상기 패널이 구동될 수 있도록, 제어신호들을 생성하여 상기 패널로 전송하는 제어신호 생성부를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치는, 상기 타이밍 컨트롤러; 유기발광다이오드로 구성되며, 상기 타이밍 컨트롤러로부터 수신된 제어신호들에 의해 영상을 표시하는 패널; 상기 타이밍 컨트롤러로부터 전송되는 게이트 제어신호에 따라 상기 패널의 게이트 라인을 제어하는 게이트 드라이버; 및 상기 타이밍 컨트롤러로부터 전송되어온 데이터 제어신호와 영상신호에 따라 상기 패널의 데이터 라인을 제어하는 데이터 드라이버를 포함한다.
상술한 해결 수단에 따라 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
즉, 본 발명은 입력되는 프레임들간의 평균 밝기값 및 차연산값에 따라, 패널을 구동시키기 위한 프레임 구동주파수를 변경시키기 위한 것으로서, 문서와 같은 고정이미지가 입력되는 경우에는 프레임 구동주파수를 기준 프레임 구동주파수보다 낮게 변환시킴으로써, 패널에서 소비되는 소비전력을 줄일 수 있다는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 소비전력을 줄임으로써, 핸드폰과 같은 모바일 기기의 사용시간을 향상시킬 수 있다는 효과를 제공한다.
즉, 본 발명은 패널 구동에 사용되는 최대 프레임 구동주파수(Maximum Refresh Rate)를 기준으로 입력 영상에 따라 동적으로 프레임 구동주파수를 낮추는 방향으로 조절함으로써, 데이터 트랜지션을 줄일 수 있음으로, 소비전력을 낮출 수 있다.
또한, 본 발명은 부수적으로, 입력 영상이 밝고 움직임이 정적인 경우에는 프레임 구동주파수를 감소시킴으로써, 유기발광다이오드 소자에 대한 스트레스를 최소화할 수 있으며, 이로 인해, 패널 수명을 향상시킬 수도 있다.
도 1은 일반적인 유기발광다이오드 표시장치의 발광원리를 설명하기 위한 회로 구성도.
도 2는 종래의 액정표시장치에서의 플리커 발생 원인을 설명하기 위한 파형도.
도 3은 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 일실시예 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 타이밍 컨트롤러의 일실시예 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 타이밍 컨트롤러가 고정이미지와 동영상을 판단하는 방법을 설명하기 위한 일실시예 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 일실시예 구성도이다.
본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 게이트 드라이버(104)와 데이터 드라이버(106)의 구동을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS) 및 데이터 제어신호(DCS)를 출력함과 아울러, 디지털 비디오 데이터(RGB)(이하, 간단히 '영상신호'라 함)를 샘플링한 후에 재정렬하여 출력하는 타이밍 컨트롤러(108), 게이트 제어신호에 응답하여 패널(102)의 각 게이트라인(GL1?GLn)에 스캔펄스를 공급하는 게이트 드라이버(104), 데이터 제어신호에 응답하여 패널의 각 데이터라인(DL1?DLm)에 화소신호를 공급하는 데이터 드라이버(106) 및 스캔펄스와 화소신호에 의해 구동되는 화소들이 매트릭스 형태로 구비하여 화상을 표시하는 패널(102)을 포함하여 구성된다. 이외에도, 유기발광다이오드 표시장치에는 상기 구성요소들에 필요한 전원을 공급하기 위한 전원공급부(미도시)가 포함되어 있다.
우선, 타이밍 컨트롤러(108)는 시스템(미도시)으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호(V, H)와 클럭신호(CLK)를 이용하여 게이트 드라이버(104)를 제어하기 위한 게이트 제어신호와 데이터 드라이버(106)를 제어하기 위한 데이터 제어신호를 출력한다. 또한, 타이밍 컨트롤러는 상기 시스템으로부터 입력되는 영상신호를 샘플링한 후에 이를 재정렬하여 데이터 드라이버(106)에 공급한다.
한편, 타이밍 컨트롤러는 시스템으로부터 입력되는 영상신호를 프레임별로 저장한 후, 각 프레임간 차연산과 영상의 평균 밝기 분석을 통해, 현재 입력되고 있는 영상이 고정이미지인지 또는 동영상인지를 판단하여, 고정이미지라고 판단되는 경우에는, 프레임 구동주파수를 낮게 변경시키기 위한 주파수 제어신호를 발생시킨다. 따라서, 본 발명은 고정이미지가 출력되는 경우에는 평상시보다 낮은 주파수를 갖는 변경 프레임 구동주파수에 의해 패널이 구동되도록 함으로써, 패널에서의 구동 소비전력을 줄일 수 있다는 특징을 가지고 있다.
즉, 문서 또는 사진과 같이 일정 시간 동안 동일한 영상이 출력되는 고정이미지에서는, 낮은 프레임 레이트(Frame Rate), 즉, 낮은 프레임 구동주파수로 영상이 출력된다고 하더라도, 잔상, 끊김 현상이 없다. 따라서, 타이밍 컨트롤러는, 프레임간 차연산(mean of differential)과 영상의 평균 밝기 분석(Average intensity)을 통해, 고정이미지인지 동영상인지를 파악한 뒤, 그에 맞는 적절한 프레임 구동주파수로 패널을 구동하여 데이터 트랜지션(Data Transition)을 최소화 함으로써 구동 소비전력을 줄일 수 있다.
상기한 바와 같은 타이밍 컨트롤러의 구체적인 구성 및 기능은 이하에서 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명된다.
다음으로, 게이트 드라이버(104)는 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 게이트 제어신호에 응답하여 게이트라인(GL1?GLn)에 스캔펄스(게이트 펄스 또는 게이트 온신호)를 순차적으로 공급하고, 이에 의해 패널(102) 상의 해당 수평라인의 박막트랜지스터(TFT)들이 턴온된다.
다음으로, 데이터 드라이버(106)는 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 데이터 제어신호에 응답하여 영상신호(RGB)를 계조값에 대응하는 아날로그의 화소신호(데이터신호 또는 데이터전압)로 변환하며, 이렇게 변환된 화소신호가 패널(102)상의 데이터라인(DL1?DLm)에 공급된다.
다음으로, 패널(102)은 복수의 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)의 교차에 복수의 화소가 형성되어 있다. 각 화소에는 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 게이트라인(GL), 하나의 데이터라인(DL), 고전위공급전압(VDD)을 공급하기 위한 고전위라인 및 저전위공급전압(VSS)을 공급하기 위한 저전위라인이 배치될 수 있다. 또한, 각 화소에는 고전위라인과 저전위라인 사이에 유기발광다이오드(OLED)가 연결되어 있다.
또한, 각 화소에는 게이트라인(GL), 데이터라인(DL) 및 제1노드 사이에 전기적으로 연결된 스위칭 트랜지스터(T1)가 포함될 수 있다. 또한, 상기 화소에는 제1노드, 고전위공급전압라인 및 제2노드 사이에 전기적으로 연결된 구동 트랜지스터(T2)가 포함될 수 있다. 제1노드와 고전위공급전압라인(VDD) 사이에는 스토리지 캐패시터(Cst)가 형성될 수 있다.
한편, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 유기발광다이오드 표시장치에 있어서, 타이밍 컨트롤러(108)는 인터페이스(미도시)를 통해 외부의 시스템으로부터 동기신호(Vsync, Hsync)와, 클럭신호(CLK)와, 데이터 이네이블신호(DE) 및 영상신호(Data) 등을 입력받는다.
여기서, 시스템으로부터 입력된 영상신호는 저전압 차등신호(Low Voltage Differential Signal)(LVDS) 방식을 이용하여 타이밍 컨트롤러에 공급될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 타이밍 컨트롤러의 일실시예 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 타이밍 컨트롤러가 고정이미지와 동영상을 판단하는 방법을 설명하기 위한 일실시예 그래프이다.
본 발명에 따른 타이밍 컨트롤러(108)는 기본적으로, 시스템으로부터 공급된 영상신호를 재정렬하여 데이터 드라이버(106)로 전송하고, 시스템으로부터 공급된 클럭신호(CLK)와, 수평동기신호(Hsync)와, 수직동기신호(Vsync)(상기 신호들은 간단히 타이밍 신호라 함) 및 데이터 인에이블 신호(DE)를 이용해서 게이트 제어신호(GCS)와 데이터 제어신호(DCS)를 생성하여 게이트 드라이버(104) 및 데이터 드라이버(106)로 전송한다.
여기서, 수직동기신호(Vsync)와 수평동기신호(Hsync)는 영상신호(RGB data)를 동기화시키기 위한 신호로서, 수직동기신호(Vsync)는 프레임을 구별하기 위한 신호로 한 프레임을 주기로 입력되며, 수평동기신호(Hsync)는 한 프레임에서 라인을 구별하기 위한 신호로 한 라인을 주기로 입력된다.
데이터인에이블 신호(DE)는 유효 데이터가 있는 구간을 표시하는 것으로, 화소에 데이터를 공급하는 시점을 나타낸다.
수직동기신호(Vsync)와 수평동기신호(Hsync) 및 데이터인에이블 신호(DE)는 클럭 신호(CLK)를 기준으로 동작한다.
한편, 상기와 같은 기능을 수행하기 위해 타이밍 컨트롤러(108)는 시스템으로부터 상기한 바와 같은 각종 신호들을 수신하는 수신부(미도시), 수신부로부터 수신된 신호들 중 영상신호를 재정렬하여 출력하는 영상신호 처리부(200), 수신부로부터 수신된 신호들을 이용하여 게이트 드라이버와 데이터 드라이버를 제어하기 위한 각종 제어신호들을 생성하는 한편, 입력되는 영상신호를 프레임별로 저장한 후, 각 프레임간 차연산과 영상의 평균 밝기 분석을 통해, 현재 입력되고 있는 영상이 고정이미지인지 또는 동영상인지를 판단하여, 고정이미지라고 판단되는 경우에는, 낮은 프레임 구동주파수로 패널이 구동될 수 있도록, 상기한 바와 같은 제어신호들을 변환시키기 위한 제어신호 생성부(300) 및 제어신호 생성부로부터 수신된 제어신호들 중 데이터 드라이버(106)로 전송될 제어신호들을 영상신호 처리부로부터 생성된 영상신호와 함께 데이터 드라이버로 송신하거나 제어신호 생성부로부터 수신된 제어신호들 중 게이트 드라이버(104)로 전송될 제어신호들을 게이트 드라이버로 전송하기 위한 송신부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 수신부(미도시)는 시스템으로부터 상기한 바와 같은 각종 신호들(클럭신호(CLK), 수평동기신호(Hsync), 수직동기신호(Vsync) 및 데이터 인에이블(DE) 등) 및 영상신호를 공급받는 기능을 수행한다.
다음으로, 영상신호 생성부(200)는 수신부를 통해 수신된 영상신호를 재정렬하여 출력하는 기능을 수행한다.
다음으로, 송신부(미도시)는 영상신호 처리부 및 제어신호 생성부에서 생성된 영상신호 및 각종 제어신호들을 데이터 드라이버와 게이트 드라이버로 분리하여 전송하는 기능을 수행한다.
마지막으로, 제어신호 생성부(300)는 수신부를 통해 수신된 각종 신호를 이용하여 게이트 제어신호 및 데이터 제어신호를 생성하기 위한 것으로서, 특히, 입력되는 프레임별 영상신호를 분석하여 프레임 구동주파수의 변경여부를 판단하며, 선택된 프레임 구동주파수에 따라 상기 제어신호들을 생성하는 기능을 수행한다.
이를 위해 제어신호 생성부(300)는 도 4에 도시된 바와 같이, 프레임 저장부(310), 프레임 비교부(320) 및 변환부(330)를 포함하여 구성될 수 있다.
저장부(310)는 수신부를 통해 수신된 영상신호를 저장하는 기능을 수행한다. 즉, 타이밍 컨트롤러는 N번째 프레임과 N-1번째 프레임을 비교하여 N번째 프레임이 고정이미지인지 동영상인지를 판단하는 기능을 수행하는 것으로서, 이를 위해 저장부는 수신부를 통해 수신된 영상신호들을 저장한다.
프레임 비교부(320)는 N번째 프레임과 N-1번째 프레임을 실질적으로 비교하여 N번째 프레임이 고정이미지인지 동영상인지를 판단하는 기능을 수행하며, 이를 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, N-1번째 프레임 발생부(321), N번째 프레임 발생부(322) 및 비교부(323)를 포함한다.
N-1번째 프레임 발생부(321)와 N번째 프레임 발생부(323)는 저장부에 저장되어 있는 영상신호들을 각 프레임별로 추출하여 임시로 저장하는 기능을 수행한다.
비교부(323)는 N-1번째 프레임과 N번째 프레임을 비교하여, 현재 수신되고 있는 영상이 고정이미지인지 또는 동영상인지를 실질적으로 판단하는 기능을 수행한다. 이때, 비교부는, 입력 영상 분석시 프레임 메모리를 이용하여 프레임간 차영상 또는 프레임간 평균 밝기값을 사용할 수 있으며, 입력 영상 분석시 라인 메모리(Line memory)를 이용하여 어느 정도 인접한 프레임간의 라인 차영상 또는 라인 평균 밝기값을 사용할 수도 있다.
예를 들어, 수신되는 영상이 고정이미지인 경우, 특히, 문서와 같은 고정이미지인 경우에는, 일반적으로 배경이 흰색이므로, 영상의 평균 밝기값이 높고, 텍스트 작업 위주이므로 전체 픽셀(Pixel)값의 변화(차연산)가 적다.
또한, 수신되는 영상이 동영상인 경우, 일반적으로 영상의 평균 밝기가 비교적 어둡고, 전체 픽셀값의 변화가 크다(보통 24~30 fps).
즉, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 프레임별 평균 밝기값을 비교해 보았을 때, 문서로 대표되는 고정이미지(-●-)의 경우에는 평균 밝기값이 크게 나오며, 동영상(-■-)인 경우에는 평균 밝기값이 적게 나온다.
또한, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 프레임간 차 연산값을 비교해 보았을 때, 고정이미지(-●-)의 경우보다 동영상(-■-)의 경우가 전체 픽셀값의 변화가 큼을 알 수 있다.
따라서, 비교부는, 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 그래프와 같은, 프레임 별 평균 밝기값과, 프레임간 차 연산값을 비교 및 분석하여, 현재 수신되고 있는 영상이 고정이미지인지 또는 동영상인지를 판단한다.
상기 판단결과, 수신되는 영상이 동영상으로 판단되면, 비교부(322)는 기준 프레임 구동주파수에 의해 패널을 구동시킬 수 있도록 하는 주파수 제어신호를 변환부(330)로 전송한다.
즉, 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치가, 최대 프레임 구동주파수(Maximum Refresh Rate)를 120Hz로 하여 구동되고 있다면, 상기 최대 프레임 구동주파수를 기준 프레임 구동주파수로 하여, 상기 기준 프레임 구동주파수에 맞는 제어신호들을 생성할 수 있도록 변환부에 주파수 제어신호를 전송하게 된다.
그러나, 패널이 이미 기준 프레임 주파수로 구동되고 있는 경우에는 별도의 주파수 제어신호를 전송할 필요가 없다.
따라서, 변환부는 기준 프레임 주파수에 따라 상기한 바와 같은 제어신호들을 생성하여 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버로 전송한다.
그러나, 상기 판단결과, 수신되는 영상이 고정이미지로 판단되면, 비교부는 기 설정되어 있는 변경 프레임 구동주파수에 따라 패널을 구동시킬 수 있도록 하는 주파수 제어신호를 변환부(330)로 전송한다.
즉, 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치가 상기한 바와 같이 120Hz를 기준 프레임 구동주파수로 하여 구동되고 있는 경우, 변경 프레임 구동주파수는 60Hz 또는 45Hz 또는 45Hz 이하의 어느 특정 주파수 등이 될 수 있는바, 비교부는 변환부가 기 설정되어 있는 변경 프레임 구동주파수에 따라 각종 제어신호들을 생성할 수 있도록, 주파수 제어신호를 전송한다. 여기서, 상기 변경 프레임 구동주파수는 60Hz 내지 30Hz 범위에서 적용가능하다.
이때, 변경 프레임 주파수는 하나만이 설정되어 있을 수도 있으나, 두 개 이상이 설정되어 있을 수도 있다. 즉, 비교부는, 각 프레임을 비교하여, 수신되는 영상이 포함하고 있는 고정이미지의 정도 또는 고정이미지의 변환율 등을 고려하여, 가장 낮은 변경 프레임 구동주파수로 패널을 구동시킬 것인지 아니면 중간 변경 프레임 구동주파수로 패널을 구동시킬 것인지를 판단하여, 해당 변경 프레임 구동주파수에 따른 주파수 제어신호를 변환부로 전송할 수 있다.
즉, 비교부는, N-1번째 프레임과 N번째 프레임 간의 차연산을 통해 평균 픽셀 변화값과, N번째 프레임의 평균 밝기값을 계산하며, 이때, 프레임간 픽셀 변화가 적고 N번째 프레임의 평균값이 높을수록, 낮은 프레임 구동주파수를 선택하여 이에 따른 주파수 제어신호를 변환부로 전송할 수 있다. 그러나, 비교부는 상기한 바와 같이, 인접한 프레임간의 라인 차영상 또는 라인 평균 밝기값을 사용하여 고정이미지인지의 여부를 판단한 후 이에 따라 주파수 제어신호를 변환부로 전송할 수도 있다.
부연하여 설명하면, 비교부는 입력되는 영상을 분석하여 패널을 구동시킬 프레임 구동주파수를 재설정할 수 있으며, 특히, 문서와 같은 고정이미지가 수신되었다고 판단되는 경우, 변환부는 낮은 주파수를 갖는 변경 프레임 구동주파수를 이용하여 패널이 구동될 수 있도록 게이트 드라이버 또는 데이터 드라이버로 전송되는 게이트 제어신호 또는 데이터 제어신호들을 변경시킬 수 있다. 이때, 영상신호 처리부에서 출력되는 영상신호에 대해서도 변경이 필요한 경우, 비교부는 영상신호 처리부로도 상기한 바와 같은 주파수 제어신호를 전송할 수 있다.
한편, 변환부(330)는 비교부(323)로부터 수신되어온 주파수 제어신호에 따라, 수직동기신호(V-Sync), 수평동기신호(H-Sync), 데이터 인에이블(DE) 등의 신호를 이용해 타이밍 조절을 수행하여, 데이터 드라이버와 게이트 드라이버로 전송하기 위한 제어신호들을 생성하여 전송한다.
따라서, 패널에서는 데이터 드라이버와 게이트 드라이버로부터 공급되는 영상신호 및 제어신호를 이용하여 영상신호를 출력하게 되며, 이때, 기준 프레임 구동주파수에 의해 패널이 구동되는 경우에는, 상기 예에서 120Hz의 프레임 구동주파수가 이용되므로, 1초당 120장의 화면이 출력되며, 변경 프레임 구동주파수에 의해 패널이 구동되는 경우에는, 상기 예에서 60Hz 또는 45Hz 등의 구동주파수가 이용될 수 있으므로, 1초당 60장 또는 45장의 화면이 출력될 수 있다.
이때, 유기발광다이오드는 반응속도가 빠르기 때문에, 45Hz 또는 45Hz 이하의 프레임 구동주파수에 의해 패널이 구동되더라도 플리커 현상이 발생되지 않으며, 프레임 구동주파수가 낮아짐에 따라 패널에서 소비되는 소비전력이 줄어들 수 있다.
이때, 비교부(323)에서 판단된 결과에 따라, 변환부(330)에서 생성되는 제어신호는 다음과 같다.
우선, 게이트 제어신호에는 게이트스타트펄스(GSP : gate start pulse)와, 게이트출력인에이블 (GOE : gate output enable) 및 게이트쉬프트클럭(GSC : gate shift clock) 등이 포함되며, 데이터 제어신호에는 소스출력 인에이블(SOE : source output enable)과 소스샘플링클럭(SSC : source sampling clock), 극성반전신호(POL : polarity reverse) 및 소스스타트펄스(SSP : source start pulse) 등이 포함된다. 이외에도, 변경 프레임 구동주파수에 의해 패널을 구동하기 위해 요구되는 각종 제어신호들이 변환부(330)에 의해 변환될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 패널 구동에 사용되는 최대 프레임 구동주파수(Maximum Refresh Rate)를 기준으로 입력 영상에 따라 동적으로 프레임 구동주파수를 낮추는 방향으로 조절함으로써, 데이터 트랜지션을 줄일 수 있음으로, 소비전력을 낮출 수 있다는 특징을 가지고 있다.
즉, 본 발명은 유기발광다이오드 표시장치에 적용되는 것으로서, 일반적인 고정이미지에서는 낮은 변경 프레임 구동주파수로 구동된다고 하더라도, 잔상 또는 끊김 현상이 발생되지 않기 때문에, 프레임간 차연산과 영상의 평균 밝기 분석을 통해 고정이미지인지 또는 동영상인지를 파악한 뒤, 그에 맞는 적절한 프레임 구동주파수로 패널을 구동함으로써, 데이터 트랜지션을 최소화시킬 수 있다는 특징을 가지고 있다.
또한, 상기에서는 기준 프레임 구동주파수로 패널이 동작되고 있는 경우에 변경 프레임 구동주파수로 패널을 동작시키는 과정이 설명되어 있으나, 그 역과정도 상기한 방법을 적용하여 동일하게 설명될 수 있다.
즉, 변경 프레임 구동주파수에 의해 패널이 구동되고 있는 상태에서, 수신되는 영상이, 고정이미지가 아니라 동영상이라고 판단되는 경우, 타이밍 컨트롤러는 다시 기준 프레임 구동주파수로 패널을 구동시킬 수 있도록 하는 제어신호들을 생성하여 패널로 전송할 수 있다.
한편, 상기 설명에서는 타이밍 컨트롤러가 프레임을 직접 분석하여 그에 따라 프레임 구동주파수를 변경하고 있으나, 본 발명은 시스템에서 전송되어온 주파수 제어신호에 따라, 타이밍 컨트롤러가 프레임 구동주파수를 변경하도록 구성될 수도 있다.
예를 들어, 사용자가 노트북 컴퓨터와 같은 장치를 이용하여 문서작업을 하는 경우, 노트북 컴퓨터에 내장되어 있는 유기발광다이오드 표시장치는, 상기한 바와 같은 비교분석에 따라, 현재 입력되고 있는 영상신호가 문서인지를 판단하여, 기준 프레임 주파수보다 낮은 주파수를 갖는 변경 프레임 구동주파수를 이용하여 패널을 구동시킬 수 있다. 그러나, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 노트북 컴퓨터 또는 타이밍 컨트롤러와 직접 연결되어 있는 입력단자가 구비되어 있는 경우, 사용자가 상기 입력단자를 통해 문서작업모드를 선택하면, 상기 입력단자를 통해 입력된 문서작업모드 선택신호가 타이밍 컨트롤러로 수신되며, 상기 문서작업모드 선택신호에 의해, 타이밍 컨트롤러는 기준 프레임 구동주파수보다 낮은 주파수를 갖는 변경 프레임 구동주파수를 이용하여 패널을 구동할 수 있도록 각종 제어신호 및 영상신호를 출력할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 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 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
108 : 타이밍 컨트롤러 200 : 영상신호 처리부
300 : 제어신호 생성부 310 : 저장부
320 : 프레임 비교부 321 : N-1번째 프레임 발생부
322 : N번째 프레임 발생부 323 : 비교부
330 : 변환부

Claims (11)

  1. 시스템으로부터 전송되는 타이밍 신호 및 영상신호를 수신하는 수신부;
    상기 수신부로부터 수신된 영상신호들을 재정렬하여 패널로 출력하는 영상신호 생성부;
    상기 영상신호들을 분석하여, 수신되고 있는 영상이 고정이미지인지 또는 동영상인지를 판단하여, 고정이미지로 판단되는 경우에는, 상기 동영상 구동을 위해 요구되는 기준 프레임 구동주파수보다 낮은 주파수를 갖는 변경 프레임 구동주파수에 의해 상기 패널이 구동될 수 있도록, 제어신호들을 생성하여 상기 패널로 전송하는 제어신호 생성부를 포함하는 타이밍 컨트롤러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패널은,
    유기발광다이오드로 형성되는 것을 특징으로 하는 타이밍 컨트롤러.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어신호 생성부에서 상기 패널로 전송되는 상기 제어신호들은,
    상기 패널과 연결되어 있는 게이트 드라이버 또는 데이터 드라이버를 제어하는 것을 특징으로 하는 타이밍 컨트롤러.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어신호 생성부는,
    상기 영상신호들을 프레임별로 비교하거나 또는 인접한 프레임들간의 라인을 비교분석하여, 수신되고 있는 상기 영상이 고정이미지인지의 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 타이밍 컨트롤러.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어신호 생성부는,
    상기 영상신호들의 프레임별 평균 밝기값 및 프레임간 차연산을 이용하여, 수신되고 있는 상기 영상이 고정이미지인지의 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 타이밍 컨트롤러.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어신호 생성부는,
    상기 수신부를 통해 문서작업모드 선택신호가 수신되면, 상기 변경 프레임 구동주파수에 의해 상기 패널이 구동될 수 있도록, 상기 제어신호들을 생성하여 상기 패널로 전송하는 것을 특징으로 하는 타이밍 컨트롤러.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 변경 프레임 구동주파수는, 적어도 하나 이상 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 타이밍 컨트롤러.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어신호 생성부는,
    상기 수신부를 통해 수신된 상기 영상신호를 저장하기 위한 저장부;
    상기 영상신호를 프레임별 또는 인접된 프레임의 라인별로 분석하여 수신되고 있는 상기 영상이 고정이미지인지의 여부를 판단하는 프레임 비교부; 및
    상기 프레임 비교부에 의해 상기 영상이 고정이미지로 판단된 경우, 상기 변경 프레임 구동주파수에 의해 상기 패널이 구동될 수 있도록 하는 상기 제어신호들을 생성하는 변환부를 포함하는 타이밍 컨트롤러.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 프레임 비교부는,
    상기 영상신호들 중 N-1번째 프레임을 저장하는 N-1번째 프레임 발생부;
    상기 영상신호들 중 N번째 프레임을 저장하는 N번째 프레임 발생부; 및
    상기 N-1번째 프레임 발생부와 상기 N번째 프레임 발생부로부터 전송되어온 프레임들간의 평균 밝기값 및 차연산을 이용하여 상기 영상이 고정이미지인지의 여부를 판단하며, 고정이미지로 판단된 경우에는 상기 변경 프레임 구동주파수에 따라 상기 제어신호들을 생성하도록 하는 주파수 제어신호를 상기 변환부로 전송하는 비교부를 포함하는 타이밍 컨트롤러.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 변경 프레임 구동주파수는 60Hz 내지 30Hz 범위인 것을 특징으로 하는 타이밍 컨트롤러.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 타이밍 컨트롤러;
    유기발광다이오드로 구성되며, 상기 타이밍 컨트롤러로부터 수신된 제어신호들에 의해 영상을 표시하는 패널;
    상기 타이밍 컨트롤러로부터 전송되는 게이트 제어신호에 따라 상기 패널의 게이트 라인을 제어하는 게이트 드라이버; 및
    상기 타이밍 컨트롤러로부터 전송되어온 데이터 제어신호와 영상신호에 따라 상기 패널의 데이터 라인을 제어하는 데이터 드라이버를 포함하는 타이밍 컨트롤러를 이용한 유기발광다이오드 표시장치.
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