KR20140014670A - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법으로서, 표시 장치는 영상 데이터 신호에 따른 구동 전류로 발광하는 유기 발광 소자, 구동 회로, 및 상기 유기 발광 소자의 발광을 제어하는 제1 발광 제어 트랜지스터 및 제2 발광 제어 트랜지스터를 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널, 제1 발광 제어 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하는 제1 스위칭 제어 신호를 생성하는 제1 발광 구동부, 제2 발광 제어 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하는 제2 스위칭 제어 신호를 생성하는 제2 발광 구동부, 제1 발광 구동부의 동작을 제어하는 제1 발광 제어 신호를 생성하여 전달하는 신호 제어부, 및 제2 발광 구동부의 동작을 제어하는 제2 발광 제어 신호를 생성하여 전달하는 발광 제어부를 포함하고, 상기 발광 제어부는 외부 영상 신호에 따른 계조 데이터를 합산한 결과값으로부터 계조 깊이의 정보를 취득하고, 상기 계조 깊이에 따른 발광 제어 알고리즘을 결정하며, 상기 발광 제어 알고리즘에 따라 상기 복수의 화소가 소정의 복수의 프레임 동안 서로 다른 발광 기간으로 발광하게 하는 상기 제2 발광 제어 신호를 생성한다.

Description

표시 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
평판 표시 기기 중 유기 발광 표시 장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 유기 발광 다이오드를 이용하여 영상을 표시한다. 이러한, 유기 발광 표시 장치는 빠른 응답속도를 가짐과 동시에 낮은 소비전력으로 구동되고, 발광효율, 휘도 및 시야각이 뛰어난 장점이 있어 주목 받고 있다.
통상적으로, 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 다이오드를 구동하는 방식에 따라 패시브 매트릭스형 유기 발광 표시 장치(PMOLED)와 액티브 매트릭스형 유기 발광 표시 장치(AMOLED)로 분류된다.
패시브 매트릭스형은 양극과 음극을 서로 직교하도록 형성하고 음극 라인과 양극 라인을 선택하여 구동하는 방식이고, 액티브 매트릭스형은 박막 트랜지스터와 커패시터를 각 화소 내에 집적하여 커패시터 용량에 의해 전압을 유지하도록 하는 구동 방식이다. 패시브 매트릭스형은 구조가 간단하고 염가이지만 대형 또는 고정밀도의 패널 실현이 곤란하다. 반면, 액티브 매트릭스형은 대형 및 고정밀도의 패널 실현이 가능하지만 그 제어방법이 기술적으로 어렵고 비교적 고가라는 문제가 있다.
해상도, 콘트라스트, 동작속도의 관점에서 단위 화소마다 선택하여 점등하는 액티브 매트릭스형 유기 발광 표시 장치(AMOLED)가 주류가 되고 있다.
액티브 매트릭스형 OLED(이하, 유기 발광 표시 장치)의 한 화소에서 유기 발광 다이오드의 발광 정도는 유기 발광 다이오드에 데이터 전압에 따른 구동 전류를 공급하는 구동 트랜지스터를 제어함으로써 조절된다.
유기 발광 표시 장치의 표시 패널 내에서 복수의 구동 트랜지스터 간의 문턱 전압과 전류 이동도에 대한 편차가 발생할 수 있다. 이러한 편차는 Poly-Silicon의 특성과 구동 트랜지스터의 제조공정, 공법, 환경에 따라 발생할 수 있다. 혹은 유기 발광 표시 장치의 사용 시간(표시 기간)의 증가에 따른 구동 트랜지스터의 열화에 의해서도 발생할 수 있다.
균일하지 못한 구동 트랜지스터의 문턱 전압 특성으로 인하여 각 화소 회로에 동일한 데이터 전압을 인가하여도 출력되는 화소의 발광 정도가 다르게 되고, 이 때문에 밝은 화면에 상대적으로 어두운 모래알과 같은 얼룩현상이 발생하게 된다. 즉, 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 균일하지 않으면, 동일한 데이터 전압이 인가되어도 유기 발광 다이오드에 공급되는 구동 전류와 직접 연관된 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전압(Vgs) 출력이 다르게 된다. 그래서 데이터 신호에 따라 정확한 계조로 표현되지 않고 얼룩이 발생하고, 표시 품질의 저하를 가져온다.
이러한 구동 트랜지스터의 문턱 전압 산포 보상을 통하여 영상을 보상하는 기술이 개발되어 왔으나, 최근 표시 패널이 대형화되고 그로 인해 고속 프레임으로 구동하는 방식이 요구되는 추세에서 보상 시간이 제약이 되어 표시 패널의 계조 얼룩이 심화되는 문제가 있다.
본 발명의 실시 예를 통해 해결하려는 과제는 화소의 구동 트랜지스터의 문턱 전압 산포에 의하여 발생하는 계조 얼룩을 보상함으로써 데이터 신호에 따른 정확한 계조 표현과 선명한 화질을 구현할 수 있는 표시 장치를 제공함에 있다.
또한 본 발명은 표시 패널에서 프레임의 고속 구동을 하지 않고서도 화소의 발광 구동 제어에 의해 구동 트랜지스터의 문턱 전압 산포로 인한 계조 얼룩을 보상이 가능한 표시 장치의 구동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는, 영상 데이터 신호에 따른 구동 전류로 발광하는 유기 발광 소자, 구동 회로, 및 상기 유기 발광 소자의 발광을 제어하는 제1 발광 제어 트랜지스터 및 제2 발광 제어 트랜지스터를 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널, 상기 제1 발광 제어 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하는 제1 스위칭 제어 신호를 생성하는 제1 발광 구동부, 상기 제2 발광 제어 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하는 제2 스위칭 제어 신호를 생성하는 제2 발광 구동부, 상기 제1 발광 구동부의 동작을 제어하는 제1 발광 제어 신호를 생성하여 전달하는 신호 제어부, 및 상기 제2 발광 구동부의 동작을 제어하는 제2 발광 제어 신호를 생성하여 전달하는 발광 제어부를 포함한다.
본 발명에서 상기 발광 제어부는 외부 영상 신호에 따른 계조 데이터를 합산한 결과값으로부터 계조 깊이의 정보를 취득하고, 상기 계조 깊이에 따른 발광 제어 알고리즘을 결정하며, 상기 발광 제어 알고리즘에 따라 상기 복수의 화소가 소정의 복수의 프레임 동안 서로 다른 발광 기간으로 발광하게 하는 상기 제2 발광 제어 신호를 생성한다.
상기 계조 깊이는 상기 계조 데이터를 합산한 결과값 중 캐리 비트에 저장되는 값으로 결정될 수 있다.
한편 상기 발광 제어부는 상기 소정의 복수의 프레임의 개수와 상기 계조 깊이에 따른 발광 제어 알고리즘을 미리 설정하여 저장할 수 있다.
상기 소정의 복수의 프레임은 전체 프레임 내에서 상기 발광 제어 알고리즘에 따라 반복되는 기본 단위 프레임으로서, 상기 발광 제어 알고리즘에 따라 상보적으로 달라지는 발광 기간을 포함한다.
여기서 상기 소정의 복수의 프레임에서 상보적으로 달라지는 발광 기간의 합은 일반 발광 구동에서의 한 프레임 내의 발광 기간일 수 있으나 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 예에서 상기 소정의 복수의 프레임의 서로 다른 발광 기간 동안 표시되는 영상의 밝기값은 상기 외부 영상 신호에 포함된 계조 데이터에 따른 밝기값일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예에서 상기 제1 스위칭 제어 신호는 일반 발광 구동에서의 한 프레임 내의 발광 기간과 동일한 기간 동안 상기 제1 발광 제어 트랜지스터의 게이트 온 전압 레벨로 유지된다. 그리고 상기 제2 스위칭 제어 신호는 상기 발광 제어 알고리즘에 따른 상기 서로 다른 발광 기간 동안 상기 제2 발광 제어 트랜지스터의 게이트 온 전압 레벨로 유지된다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시 예에서 상기 제1 스위칭 제어 신호는 상기 소정의 복수의 프레임의 개개의 프레임마다 동일한 시간 동안 상기 제1 발광 제어 트랜지스터의 게이트 온 전압 레벨로 전달된다. 그리고 상기 제2 스위칭 제어 신호는 상기 소정의 복수의 프레임의 개개의 프레임마다 서로 다른 기간 동안 상기 제2 발광 제어 트랜지스터의 게이트 온 전압 레벨로 전달된다.
본 발명에서 상기 제2 발광 구동부는 상기 제2 발광 제어 신호에 따라 상기 제2 스위칭 제어 신호의 펄스 전압 레벨을 조정하는 전압 변환부를 포함할 수 있다.
또한 상기 발광 제어부는, 상기 계조 데이터를 상기 표시 패널에 포함된 전체 화소 단위 또는 각 화소 라인에 포함된 복수의 화소 단위로 합산하여 상기 계조 깊이를 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 발광 제어부는, 상기 외부 영상 신호에 따른 계조 데이터를 합산한 결과값으로부터 계조 깊이의 정보를 분석하는 입력 데이터 분석부, 상기 계조 깊이와 상기 소정의 복수의 프레임의 개수에 따른 발광 제어 알고리즘을 미리 설정하고, 상기 설정된 발광 제어 알고리즘 중에서 상기 분석된 영상 신호의 계조 깊이에 대응하는 발광 제어 알고리즘을 결정하는 발광 구동 설정부, 및 상기 대응하는 발광 제어 알고리즘에 따라 상기 소정의 복수의 프레임 동안 서로 다른 발광 기간으로 복수의 화소를 발광시키는 상기 제2 발광 제어 신호를 생성하여 상기 제2 발광 구동부에 전달하는 발광 제어 신호 생성부를 포함한다.
다른 실시 예로서 상기 발광 제어부는, 상기 대응하는 발광 제어 알고리즘에 따른 발광 구동시 한 프레임 내의 휘도 감소율을 측정하고, 상기 휘도 감소율이 소정의 임계 범위에 포함되도록 보상하는 보상 휘도값을 산출하는 휘도 보상부, 및 상기 보상 휘도값에 따라 상기 영상 신호의 계조 데이터를 변환시켜 출력 영상 데이터 신호를 생성하는 출력 데이터 산출부를 더 포함할 수 있다.
만일 상기 계조 깊이가 1인 경우 상기 제1 스위칭 제어 신호 및 상기 제2 스위칭 제어 신호 각각은 각 프레임 내에서 동일한 기간 동안 게이트 온 전압 레벨로 전달된다.
상기 복수의 화소 각각에서, 상기 제1 발광 제어 트랜지스터는 화소에 구동 전압을 공급하는 구동 전원과 상기 구동 회로 사이에 구비되고, 상기 제2 발광 제어 트랜지스터는 상기 구동 회로와 상기 유기 발광 소자 사이에 구비될 수 있다.
한편 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 표시 장치의 구동 방법은 복수의 화소를 포함하고, 상기 복수의 화소 각각은 영상 데이터 신호에 따른 구동 전류에 대응하여 빛을 방출하는 유기 발광 소자의 발광을 제어하는 발광 제어 트랜지스터를 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다. 구체적으로 표시 장치의 구동 방법은 외부 영상 신호를 전달받아 계조 데이터를 합산한 결과값으로부터 계조 깊이의 정보를 분석하는 단계, 발광 구동의 반복 프레임 단위에 해당하는 프레임 개수 및 계조 깊이에 따라 미리 설정된 발광 제어 알고리즘으로부터 상기 분석된 계조 깊이에 대응하는 발광 제어 알고리즘을 결정하는 단계, 상기 결정된 발광 제어 알고리즘에 따라 상기 복수의 화소가 상기 반복 프레임 단위에 속하는 복수의 프레임 동안 서로 다른 발광 기간으로 발광하도록 발광 제어 신호를 생성하는 단계, 및 상기 발광 제어 신호에 따라 상기 복수의 프레임의 서로 다른 발광 기간 동안 상기 복수의 화소 각각의 발광 제어 트랜지스터에 게이트 온 전압 레벨의 스위칭 제어 신호가 전달되고, 상기 복수의 화소 각각을 발광시키는 단계를 포함한다.
여기서 상기 계조 깊이는 상기 계조 데이터를 합산한 결과값 중 캐리 비트에 저장되는 값으로 결정된다.
또한 상기 서로 다른 발광 기간은 상기 반복 프레임 단위에 속하는 복수의 프레임 동안 상보적으로 달라질 수 있다. 이때 상기 복수의 프레임 동안 상보적으로 달라지는 발광 기간의 합은 일반 발광 구동에서의 한 프레임 내의 발광 기간인 것을 특징으로 한다.
상기 반복 프레임 단위에 속하는 복수의 프레임의 서로 다른 발광 기간 동안 표시되는 영상의 밝기값은 상기 외부 영상 신호에 포함된 계조 데이터에 따른 밝기값일 수 있다.
본 발명의 구동 방법에서 상기 계조 깊이의 정보를 분석하는 단계는, 상기 계조 데이터를 표시 패널에 포함된 전체 화소 단위 또는 각 화소 라인에 포함된 복수의 화소 단위로 합산하여 상기 계조 깊이를 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에서 상기 분석된 계조 깊이가 1이 아닌 경우, 상기 발광 제어 알고리즘을 결정하는 단계 이후에, 상기 결정된 발광 제어 알고리즘에 따른 발광 구동시 한 프레임 내의 휘도 감소율을 측정하고, 상기 휘도 감소율이 소정의 임계 범위에 포함되도록 보상하는 보상 휘도값을 산출하는 단계, 및 상기 보상 휘도값에 따라 상기 영상 신호의 계조 데이터를 변환시켜 출력 영상 데이터 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 다른 실시 예로서 상기 분석된 계조 깊이가 1인 경우, 상기 발광 제어 신호를 생성하는 단계에서, 상기 발광 제어 신호는 상기 복수의 화소가 전체 프레임마다 동일한 발광 기간으로 발광되도록 생성되고, 상기 복수의 화소를 각각 발광시키는 단계에서, 상기 발광 제어 신호에 따라 상기 동일한 발광 기간 동안 상기 복수의 화소 각각의 발광 제어 트랜지스터에 게이트 온 전압 레벨의 스위칭 제어 신호가 생성되어 전달될 수 있다.
본 발명에 따르면 표시 장치에서 표시 패널에 포함된 화소의 구동 트랜지스터의 문턱 전압의 편차로 인한 표시 영상의 계조 얼룩을 방지하고 선명한 화질을 구현할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 화소의 발광 제어를 통해 표시 패널에서 화소의 구동 트랜지스터의 문턱 전압 산포로 인한 계조 얼룩을 보상할 수 있으므로 별도의 프레임 메모리나 서브 프레임을 이용한 고속 구동 방식이 필요하지 않아 표시 장치의 화질 품질을 개선하는 안정적인 구동 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 표시 장치에서 화소의 구동 트랜지스터의 문턱 전압 산포와 보상 시간의 관계를 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 3은 도 2의 표시 장치 중 발광 제어부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 4는 도 2의 표시 장치 중 제1 발광 구동부 및 제2 발광 구동부와 표시 패널의 일부 화소의 연결을 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명의 표시 장치의 구동 방법에 따른 발광 구동의 일례를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 흐름도.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 종래 표시 장치에서 화소의 구동 트랜지스터의 문턱 전압 산포와 보상 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
종래 표시 장치의 표시 패널에 포함된 복수의 화소는 제조 공정에서 기저 기판을 구성하는 다결정 실리콘의 특성, 제조 공법, 제조 환경 등의 요인으로 인해 구성 소자의 특성이 달라진다.
특히 화소의 유기 발광 소자에 데이터 전압에 따른 구동 전류를 공급하고 구동 전류를 제어하는 구동 트랜지스터의 특성에 따라 동일한 데이터 전압이더라도 각 화소가 발광하는 빛의 휘도가 다를 수 있다. 구동 트랜지스터의 문턱 전압 특성이 각 화소마다 균일하지 않기 때문에 각 화소의 발광 정도가 달라지고, 이러한 휘도 차이가 표시 패널의 밝은 화면에서 어두운 모래알을 뿌린 것과 같은 계조 얼룩 현상을 발생시킨다.
도 1에서는, 표시 패널에서 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 각각 다르게 산포된 화소를 대표적으로 제1 화소(TS1), 제2 화소(TS2), 및 제3 화소(TS3)로 예시하였다.
본 발명의 실시 예에서 화소들을 구성하는 트랜지스터는 PMOS로 가정하고, 이를 기준으로 설명한다. 따라서 도 1의 그래프에서 소정의 데이터 전압(Vdata)은 마이너스 값에서 가변될 수 있다. 즉, 도 1의 그래프에서 Y축의 증가는 음의 영역에서 절대값이 증가되는 것을 표시한다.
그리고 제1 화소(TS1)의 구동 트랜지스터의 문턱 전압은 상기 소정의 데이터 전압(Vdata)에 가까운 VC1이고, 제2 화소(TS2)의 구동 트랜지스터의 문턱 전압은 VC2, 제3 화소(TS3)의 구동 트랜지스터의 문턱 전압은 VC3이다. 따라서, 상기 소정의 데이터 전압(Vdata)과 상기 제1 내지 제3 화소의 구동 트랜지스터의 문턱 전압값의 차이는 Vth1, Vth2, Vth3와 같다.
각 구성 트랜지스터의 문턱전압을 보상하기 위해서는 구성 트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극이 다이오드 연결되어, 게이트 전극 전압이 각각 대응하는 문턱 전압값(VC1 내지 VC3)으로 유지되어야 한다.
그런데 화소의 구동에서 문턱 전압의 보상 이전에 인가되는 초기화 전압이 화소의 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 인가된다.
도 1에서 보는 바와 같이, 종래에는 이러한 초기화 전압(Vinit)이 소정의 값으로 동일한 값으로 인가되었다.
그래서 초기화 전압(Vinit)에서 상기 제1 내지 제3 화소의 각 구동 트랜지스터의 문턱 전압(VC1 내지 VC3)으로 떨어지는 보상 기간이 달라지게 된다. 즉, 제1 화소(TS1)의 구동 트랜지스터는 초기화 전압(Vinit)에서 문턱 전압(VC1)까지 전류가 빠져 나가는데 걸리는 보상 시간이 Tth1으로서 가장 길다. 반면 제3 화소(TS3)의 구동 트랜지스터는 초기화 전압(Vinit)에서 문턱 전압(VC3)까지 전류가 빠져 나가는데 걸리는 보상 시간이 Tth3으로서 가장 짧다.
이처럼 구동 트랜지스터의 문턱전압 특성에 따라 보상 시간(Tth1 내지 Tth3)이 각각 상이하다.
표시 장치가 고속 구동되어 충분한 보상 시간을 확보하지 못하고 동일한 소정의 기준 보상 시간(tx) 동안 문턱전압을 보상할 때, 제2 화소(TS2)의 구동 트랜지스터의 게이트 전압값은 b에 도달하고, 제3 화소(TS3)의 구동 트랜지스터의 게이트 전압값은 c에 도달하여 각각의 문턱 전압이 충분히 보상되지만, 제1 화소(TS1)의 구동 트랜지스터의 게이트 전압값은 a에 도달하여 문턱 전압이 보상되지 않는다.
그렇게 되면 제1 화소(TS1)는 데이터 신호에 따른 데이터 전압이 인가되었을 때 의도한 데이터 전압과는 다른 전압을 출력하게 되어 표시 패널의 다른 화소와 발광 정도가 다르게 된다. 이는 계조 얼룩을 유발시킨다.
이와 같이 계조 얼룩은 고정된 초기화 전압에서 출발하는 데이터 전압이 낮을수록 얼룩 발현의 정도가 적다. 다시 말해, PMOS 트랜지스터로 이루어진 화소에서는 밝은 휘도를 낼수록 얼룩 발현이 적게 된다는 의미이다. 즉, 데이터 신호가 저계조인 경우에 표시 패널에서 계조 얼룩이 더욱 잘 발생하고 눈에 잘 띄게 된다.
그래서 본 발명은 이러한 구동 트랜지스터의 문턱 전압의 산포로 인한 계조 얼룩을 개선하기 위하여 표시 장치 내 복수의 화소의 발광 구동을 제어한다. 구체적으로 본 발명은 표시 장치 내의 화소 발광 구동에 있어서 적어도 복수의 프레임 동안 프레임별로 또는 라인별로 발광 시간을 분산시킨다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 제어 구동을 수행하기 위한 표시 장치의 구성을 나타내는 블록도는 도 2와 같다.
도 2를 참조하면, 표시 장치는 복수의 화소(80)를 포함하는 표시 패널(10), 주사 구동부(20), 데이터 구동부(30), 신호 제어부(40), 발광 제어부(50), 제1 발광 구동부(60), 제2 발광 구동부(70)를 포함한다.
표시 패널(10)은 복수의 주사선과 복수의 데이터 선이 서로 직교하여 형성된 복수의 영역에 매트릭스 형태로 배치되는 복수의 화소(80)를 포함한다. 표시 패널(10)은 데이터 선을 통해 전달되는 데이터 신호에 따라 영상을 표시한다.
복수의 화소(80) 각각은 일 방향으로 배열된 복수의 주사선(S1-Sn)과 상기 일 방향과 직교하는 방향으로 배열된 복수의 데이터 선(D1-Dm)이 교차하는 소정의 영역에 위치한다. 그리고 복수의 화소 각각은 상기 복수의 주사선 중 대응하는 주사선과 상기 복수의 데이터 선 중 대응하는 데이터 선에 연결된다. 복수의 화소 각각은 대응하는 데이터 선을 통해 전달되는 데이터 신호에 따른 구동 전류에 의한 발광 소자의 자발광에 의해 영상을 표시한다.
또한 도 1의 실시 예에 따른 표시 장치에서 복수의 화소 각각은 일 방향으로 나란히 뻗어나간 복수의 제1 발광 제어선(EM1-EMn)중 대응하는 제1 발광 제어선과, 복수의 제2 발광 제어선(ES1-ESn)중 대응하는 제2 발광 제어선에 각각 연결될 수 있다.
주사 구동부(20)는 표시 패널(10)에 포함된 복수의 화소 각각에 연결된 복수의 주사선(S1-Sn)과 연결된다. 주사 구동부(20)는 신호 제어부(40)로부터 공급된 주사 제어 신호(CONT2)에 응답하고, 표시 패널(10)에 포함된 복수의 화소 각각에 대응하는 주사 신호를 생성하여 복수의 주사선(S1-Sn) 중 대응하는 주사선을 통해 공급한다.
데이터 구동부(30)는 표시 패널(10)에 포함된 복수의 화소 각각에 연결된 복수의 데이터 선(D1-Dm)과 연결된다. 데이터 구동부(30)는 신호 제어부(40)로부터 공급되는 데이터 구동 제어 신호(CONT1)에 응답한다. 그래서 표시 패널(10)에 포함된 복수의 화소 각각에 대응하는 데이터 신호를 생성하여 복수의 데이터 선(D1-Dm) 중 대응하는 데이터 선을 통해 공급한다. 구체적으로, 영상 처리된 데이터 신호(DATA2)를 샘플링하고 래치하여 데이터 신호에 따른 감마 기준 전압으로 변환한다.
본 발명의 실시 형태에 따라서는, 상기 영상 처리된 데이터 신호(DATA2)는 화소의 발광 제어 구동 방식에 따라서 외부 영상 신호(DATA1)에 따른 휘도가 감소될 경우 감소된 휘도값이 보상된 데이터 신호일 수 있다.
신호 제어부(40)는 외부로부터 영상 신호(DATA1)를 입력받아 분석하고 그에 따른 영상 처리를 수행하여 영상 데이터 신호(DATA2)를 생성하여 데이터 구동부(30)에 전달한다.
또한 표시 장치의 각 구동부를 제어하는 제어 신호를 생성하여 해당 구동부에 전달한다. 구체적으로 상기 제어 신호는 주사 구동부(20)의 동작을 제어하는 주사 제어 신호(CONT2), 데이터 구동부(30)의 동작을 제어하는 데이터 구동 제어 신호(CONT1), 제1 발광 구동부(60)의 동작을 제어하는 제1 발광 제어 신호(CONT3)를 포함한다.
한편 신호 제어부(40)는 발광 제어부(50)와 연결되고, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 패널(10)의 화소의 발광 구동의 제어를 위해 외부 영상 신호(DATA1)의 데이터 정보를 전달한다.
그리고, 경우에 따라서는 신호 제어부(40)는 외부 영상 신호(DATA1)의 휘도 보상을 위해 영상 신호의 데이터 정보를 전달하거나, 발광 제어부(50)에서 산출된 휘도 보상값이 반영된 출력 데이터를 전달받아 영상 데이터 신호(DATA2)로서 데이터 구동부(30)에 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 패널(10)의 각 화소의 발광 구동 제어를 위해 신호 제어부(40)는 외부 영상 신호의 입력 시점에 동기하여 발광 제어부(50)의 동작을 활성화하도록 제어 신호를 전달할 수 있다.
신호 제어부(40)는 외부로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 클럭신호(MCLK) 등을 공급받아 상기 제어 신호를 생성한다. 즉, 신호 제어부(40)는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 클럭신호(MCLK) 등의 타이밍 신호를 이용하여 주사 구동부(20), 데이터 구동부(30), 발광 제어부(50), 및 제1 발광 구동부(60)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다.
상기 타이밍 신호 중 1 수평기간의 데이터 인에이블 신호(DE)를 카운트하여 프레임기간을 판단할 수 있으므로 외부로부터 공급되는 수직 동기신호(Vsync)와 수평 동기신호(Hsync)는 생략될 수 있다.
발광 제어부(50)는 신호 제어부(40)에서 전달되는 제어 신호의 동작 타이밍에 따라 구동이 개시된다.
구체적으로 발광 제어부(50)는 표시 패널에 포함된 각 화소의 발광 구동을 제어하는 제2 발광 제어 신호(CONT4)를 생성하여 제2 발광 구동부(70)에 전달한다. 이때 상기 제2 발광 제어 신호(CONT4)는 표시 패널에 포함된 화소의 전체 발광 방식을 프레임별로 제어하거나, 표시 패널의 각 화소 라인에 포함된 화소의 발광 방식을 라인별로 제어할 수 있다.
또한 발광 제어부(50)는, 각 화소의 발광 구동을 본 발명의 실시 예에 따라 제어하게 될 때, 원래의 입력 영상 신호(DATA1)에 따른 타겟 휘도로 발광하지 못할 수가 있는데, 이러한 휘도 저하를 보상한다. 즉, 감소된 휘도값만큼 보상한 데이터 신호를 출력할 수 있다.
구체적인 발광 제어부(50)의 구성은 이하 도 3에서 설명하기로 한다.
한편, 표시 장치는 제1 발광 구동부(60)와 제2 발광 구동부(70)를 포함한다.
제1 발광 구동부(60)는 일반적인 표시 패널(10)의 각 화소의 발광 구동을 제어하는 수단으로서, 신호 제어부(40)에 연결되고, 전압 변환부(DAC)를 포함할 수 있다. 그래서 신호 제어부(40)로부터 생성된 제1 발광 제어 신호(CONT3)에 따라 표시 패널(10)의 화소 각각에 연결된 복수의 제1 발광 제어선(EM1-EMn)으로 대응하는 복수의 제1 스위칭 제어 신호(도면 미도시)를 생성하여 전달한다. 제1 발광 구동부(60)에 포함된 전압 변환부(DAC)(도면 미도시)는 제1 발광 제어 신호(CONT3)에 따라 복수의 제1 스위칭 제어 신호의 출력 전압을 게이트 온/오프 전압 레벨로 조정하여 출력한다.
제2 발광 구동부(70)는 본 발명의 실시 예에 따라 표시 패널(10)의 각 화소의 발광 구동을 프레임별로 또는 화소 라인별로 제어하는 수단으로서, 발광 제어부(50)에 연결된다. 제2 발광 구동부(70) 역시 전압 변환부(DAC)를 포함할 수 있다. 그래서 발광 제어부(50)로부터 생성된 제2 발광 제어 신호(CONT4)에 따라 표시 패널(10)의 화소 각각에 연결된 복수의 제2 발광 제어선(ES1-ESn)으로 대응하는 복수의 제2 스위칭 제어 신호(도면 미도시)를 생성하여 전달한다. 제2 발광 구동부(70)에 포함된 전압 변환부(DAC)(도면 미도시)는 제2 발광 제어 신호(CONT4)에 따라 복수의 제2 스위칭 제어 신호의 출력 전압을 게이트 온/오프 전압 레벨로 조정하여 출력한다.
상기 제1 스위칭 제어 신호는 표시 패널(10)의 각 화소에 포함된 제1 발광 트랜지스터의 온/오프 스위칭 동작을 제어한다.
또한 상기 제2 스위칭 제어 신호는 표시 패널(10)의 각 화소에 포함된 제2 발광 트랜지스터의 온/오프 스위칭 동작을 제어한다.
여기서 제1 발광 트랜지스터와 제2 발광 트랜지스터는 각 화소에서 유기 발광 소자에 흐르는 전류 경로에 구비된 스위치이다. 구체적인 화소의 회로 구조와 제1 및 제2 발광 구동부의 구성은 이하 도 4에서 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 화소의 발광 구동은 화소의 발광 시간과 발광 순서를 제어하는 구동을 말한다.
또한 본 발명의 발광 구동은 프레임별 또는 화소 라인별로 인터리빙(interleaving) 방식으로 제어된다. 본 발명에서 상기 인터리빙 방식은 프레임 단위로 또는 화소 라인 단위로 연속되는 소정의 프레임 개수 안에서 발광 시간과 발광 순서가 상보적으로 결정되는 방식을 의미한다. 예를 들어, 두 개의 프레임 내에서 전체 화소들이 상보적으로 발광한다면, 두 개의 프레임의 밝기 합이 원래의 밝기가 되도록 프레임 단위로 전체 화소의 발광 시간을 각각의 프레임마다 상이하게 하거나, 혹은 라인 단위로 해당 화소 라인에 포함된 화소의 발광 시간을 각각의 프레임마다 상이하게 하는 것을 의미한다.
제1 발광 구동부(60)는 표시 패널(10)에 포함된 각 화소의 일반적인 발광 구동을 제어한다.
본 발명의 실시 예에 따른 화소의 발광 구동의 제어를 위하여 제1 발광 구동부(60)의 구동 시점에 동기하여, 신호 제어부(40)는 발광 제어부(50)의 구동을 개시시킬 수 있다.
그래서 발광 제어부(50)에서 각 화소의 발광 구동을 제어하는 제2 발광 제어 신호(CONT4)를 생성하여 제2 발광 구동부(70)에 전달하게 함으로써, 제2 발광 구동부(70)의 구동을 개시할 수 있다.
일반적인 표시 패널의 화소 발광 구동인 경우에는 발광 제어부(50)가 상기 제1 발광 제어 신호(CONT3)와 동일하도록 상기 제2 발광 제어 신호(CONT4)를 생성할 수 있다. 그러면, 상기 제1 발광 제어 신호(CONT3)와 제2 발광 제어 신호(CONT4)에 따라, 제1 발광 구동부(60)에서 각 화소로 전달하는 제1 스위칭 제어 신호들과 제2 발광 구동부(70)에서 각 화소로 전달하는 제2 스위칭 제어 신호들이 동일하게 전달되고, 이에 응답하여 표시 패널(10)의 각 화소들은 일반적인 화소 발광 방식으로서 라인에 따라 순차적으로 발광할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 패널의 화소 발광 구동인 경우에는, 발광 제어부(50)가 신호 제어부(40)에 따라 동작이 개시되기는 하지만, 상기 제1 발광 제어 신호(CONT3)와 상이하게 제어되는 제2 발광 제어 신호(CONT4)를 생성할 수 있다.
이때의 발광 제어부(50)는 입력 영상 신호의 계조 데이터의 값을 합산한 결과값에 따라 계조 깊이의 단계를 정하고, 상기 계조 깊이의 단계에 따라 프레임별로 전체 화소의 발광 구동의 제어방식을 결정하거나, 화소 라인별로 포함된 화소의 발광 구동의 제어방식을 결정한다. 그리고 이렇게 결정된 발광 구동에 따른 제2 발광 제어 신호(CONT4)를 생성한다.
그러면, 표시 패널의 각 화소에 전달되는 제1 스위칭 제어 신호들에 따라 일반적인 발광 방식으로 구동하더라도, 발광 제어부(50)에서 계조 깊이에 따른 발광 방식으로 구동하게 하는 상기 제2 발광 제어 신호(CONT4)를 생성하고 그에 따라 각 화소에 제2 스위칭 제어 신호들이 전달됨으로써, 표시 패널의 각 화소는 인터리빙 방식으로 구동된다. 구체적인 인터리빙 방식의 실시 예는 이하 도 4에서 설명하기로 한다.
구체적으로 도 3에서 도 2의 표시 장치 중 발광 제어부(50)의 구성을 나타내었다.
도3을 참조하면 발광 제어부(50)는 제2 발광 제어 신호(CONT4)를 생성하여 제2 발광 구동부(70)에 전달한다. 또한 입력되는 영상 신호(DATA1)를 전달받고, 실시 예에 따라 이를 처리하여 소정의 출력 영상 데이터 신호(DATA2)를 생성할 수 있다.
발광 제어부(50)는 이러한 기능을 수행하기 위하여 입력 데이터 분석부(501), 발광 구동 설정부(503), 발광 제어 신호 생성부(505), 휘도 조정부(507), 출력 데이터 산출부(509)를 포함한다.
먼저, 입력 데이터 분석부(501)는 외부로부터 입력되는 영상 신호(DATA1)를 신호 제어부(40)를 통하거나 혹은 직접 전달받을 수 있다. 입력 데이터 분석부(501)는 전달받은 원본 영상 신호(DATA1)에 포함된 계조 정보를 사용하여 결과값을 얻는다.
이를 위하여 표시 패널의 각 화소 라인 단위의 복수의 화소 또는 프레임 단위의 전체 화소에 대한 계조값을 취합한다.
이때 합산하는 계조값은 [n:0]bit 길이에 저장되는데, 합산값이 [n:0]를 넘게 되는 값은 [k:n+1]carry bit에 저장된다.
입력 데이터 분석부(501)에서 산출하는 상기 결과값은 이러한 carry bit만을 취한 것이며, carry bit의 값을 가지고 소정의 단계, 즉 1 ~ n 단계로 라인 단위 또는 프레임 단위에서 사용되는 전체 데이터의 계조 깊이를 산출한다. 여기서 계조 깊이는 입력 영상 신호의 계조 데이터를 합산하여 몫에 해당하는 일정한 길이의 하위 비트를 버리고 남은 캐리 비트(carry bit)에 따른 단계를 의미한다. 상기 하위 비트의 길이는 사용하는 알고리즘에 따라 다르므로 특별히 특정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 예에서는 캐리 비트의 크기, 즉 캐리 비트에 따른 상기 계조 깊이에 따라서 표시 패널의 각 화소 라인별로 또는 프레임별로 발광을 제어한다.
예를 들어 프레임 전체의 입력 영상 신호의 계조 데이터를 합한 후 산출되는 캐리 비트 값이 4로서, 계조 깊이가 4단계로 도출되었다면, 해당 프레임은 4 단계 계조 깊이에 맞는 인터리빙 발광 구동을 취하도록 제어될 수 있다.
또한, 라인 단위의 입력 영상 신호의 계조 데이터를 합한 후 산출되는 캐리 비트 값이 첫 번째 라인부터 순차적으로 1, 3, 5, 2 등으로 계조 깊이가 도출되면, 각 라인별로 발광 순서가 결정되고, 프레임에 따른 각 라인의 인터리빙 발광 구동이 수행될 수 있다.
도 3에서 발광 구동 설정부(503)는 이러한 각 계조 깊이에 따른 발광 구동 방식을 미리 설정하고, 입력 데이터 분석부(501)로부터 전달된 계조 깊이의 결과값에 따라 대응하는 발광 구동 방식을 결정한다.
본 발명에서 인터리빙의 발광 구동 방식은 적어도 하나 이상의 프레임(이하, 반복 단위 프레임이라 한다) 동안 발광 순서 또는 발광 시간을 상보적으로 진행하여 결국 입력된 데이터 신호에 따른 휘도로 발광시키는 구동 방식이다. 다시 말하면, 반복 단위 프레임 동안 화소 라인별로 또는 전체 화소별로 발광 순서 또는 발광 시간이 대칭적으로 이루어져 결국 원래의 밝기로 발광하는 방식이다.
따라서, 본 발명에서 인터리빙 발광 구동 방식은 특별히 제한되지 않고, 다양하게 설정될 수 있다. 상기 발광 구동 설정부(503)는 표시 패널의 각 화소 라인별로 또는 전체 화소에 대한 소정 개수의 프레임 동안 이루어지는 인터리빙 발광 구동 방식을 설정한다.
이때 인터리빙 발광 구동 방식은 각 화소 라인별 또는 전체 화소에서 원본 입력 영상 신호의 계조 단계에 대응하여 설정될 수 있다.
이러한 인터리빙 발광 구동 방식에 의하면, 화소 라인 또는 화소 전체의 발광이 매 프레임마다 동일하게 될 때 발광 오프 시간이 긴 쪽의 휘도가 떨어지게 되는 종래 발광 구동 방식에 비해, 짧은 발광 시간 내에 높은 피크 휘도를 내도록 조정하여 균일하고 정확한 휘도 표현을 수행할 수 있다.
발광 구동 설정부(503)는 라인 또는 프레임 단위에서의 입력 영상 신호의 계조 깊이에 따라 해당 라인 또는 해당 프레임의 발광 구동 시간 또는 발광 순서를 정할 수 있다.
예를 들어 1단계는 계조 깊이가 가장 얕은 단계이므로 100%의 발광으로서 일반적인 발광 구동 방식으로 결정할 수 있다. 또한 n단계는 계조 깊이가 가장 깊은 단계이므로 한 프레임 동안 원래의 발광 기간의 50%의 발광 기간만 유지되도록 인터리빙 발광 구동 방식을 적용할 수 있다.
상기 예는 프레임 단위의 화소 전체의 발광 구동 방식에 대한 것이고, 화소 라인에 대한 계조 깊이에 따른 발광 구동 방식은 각 계조 깊이의 단계에 따라 발광 기간뿐만 아니라 라인의 발광 순서까지 제어될 수 있도록 인터리빙 발광 구동 방식을 다양하게 설정할 수 있다.
발광 구동 설정부(503)에서 결정된 발광 구동 방식이 인터리빙 방식으로서 발광 시간이 줄어듦에 따라 휘도가 떨어지게 되면 입력 영상 신호의 원래 휘도에 맞도록 휘도를 재조정할 필요가 있다.
휘도 조정부(507)는 발광 구동 설정부(503)에서 결정한 인터리빙 발광 구동 제어 방식에 따라 입력 영상 신호(DATA1)에 따른 목표 휘도값으로 표시되도록 영상 신호의 휘도값을 조정할 수 있다. 즉, 입력 영상 신호(DATA1)에서 밝기값(Y값)을 추출한 후, 상기 발광 구동 설정부(503)에서 계조 깊이에 따라 조정한 발광 구동 방식으로 인해 감소되는 휘도율에 맞춰 상기 밝기값을 변경한다. 입력 영상 신호의 밝기값의 휘도 감소율에 따라 이를 보상하는 Y값의 상승분을 산출한다.
상기 산출된 밝기값(Y값)의 상승분은 출력 데이터 산출부(509)로 전달되고, 출력 데이터 산출부(509)는 변경된 Y값을 이용하여 각 화소로 전달되는 데이터 신호의 휘도 보상분으로 처리하고, 그에 따른 출력 영상 데이터 신호(DATA2)를 내보낸다. 상기 출력 데이터 산출부(509)에서 휘도 감소율에 대응하여 보상처리한 출력 영상 데이터 신호(DATA2)는 직접 데이터 구동부(30)에 전달될 수 있으나, 다른 영상 신호 처리를 위하여 신호 제어부(40)에 전달될 수 있다.
한편, 발광 구동 설정부(503)에서 화소 라인 또는 프레임 단위로 계조 깊이에 따라 각 화소에 대하여 제어된 발광 구동 방식을 결정하고 나면, 이러한 정보들은 발광 제어 신호 생성부(505)로 전달된다.
발광 제어 신호 생성부(505)는 원래 영상 신호의 휘도 값에 대응하는 계조 깊이에 따른 발광 구동 방식에 따라 정해진 발광 순서 또는 발광 시간에 따라 각 프레임 동안 각 화소의 발광을 제어하기 위하여 제2 발광 제어 신호(CONT4)를 생성하여 제2 발광 구동부(70)로 전달한다. 제2 발광 제어 신호(CONT4)는 각 프레임 동안 각 화소의 인터리빙 발광 구동 방식에 따라 발광할 수 있도록 각 화소로 전달되는 제2 스위칭 제어 신호들의 전압 레벨의 변화, 및 전압 레벨의 유지 시간, 및 전달 순서를 결정할 수 있다.
구체적인 화소의 발광 구동 방식의 제어 과정은 도 4를 통해 설명하기로 한다. 도 4는 도 2의 표시 장치 중 제1 발광 구동부(60) 및 제2 발광 구동부(70)와 표시 패널의 일부 화소의 연결을 나타낸 블록도이다.
상기 도 2에서 이미 설명한 바와 같이, 각 프레임 동안 각 화소의 발광을 제어하기 위하여 제1 발광 구동부(60)에서 제1 스위칭 제어 신호들이 전달되고, 제2 발광 구동부(70)에서 제2 스위칭 제어 신호들이 전달된다.
도 4는 n-1번째 화소 라인과 n번째 화소 라인에 포함된 일부 화소들과, 이들 화소들에 연결된 제1 발광 구동부(60) 및 제2 발광 구동부(70)를 도시한 것이다.
구체적으로 각 화소는 제1 전원(ELVDD)과 제2 전원(ELVSS)사이에 구비된 화소 구동 회로(103)과 유기 발광 소자(OLED)를 포함한다. 또한, 두 개의 발광 제어 트랜지스터를 포함하는데, 제1 발광 제어 트랜지스터(101)는 제1 발광 구동부(60)로부터 전달되는 제1 스위칭 제어 신호에 의해 온/오프가 제어되고, 제2 발광 제어 트랜지스터(105)는 제2 발광 구동부(70)로부터 전달되는 제2 스위칭 제어 신호에 의해 온/오프가 제어된다.
도 4의 각 화소에 모두 표시하지 않았으나 각 화소에 포함된 제1 발광 제어 트랜지스터, 화소 구동 회로, 제2 발광 제어 트랜지스터는 동일한 상기 참조부호를 사용한다.
제1 발광 구동부(60)는 신호 제어부(40)로부터 전달되는 제1 발광 제어 신호(CONT3)에 의해 상기 제1 스위칭 제어 신호를 생성하여 출력한다.
또한 제2 발광 구동부(70)는 상기 도 3에서 살펴본 바와 같이, 발광 제어부(50)의 발광 제어 신호 생성부(40)로부터 전달되는 제2 발광 제어 신호(CONT4)에 의해 상기 제2 스위칭 제어 신호를 생성하여 출력한다.
구체적으로 n-1번째 화소 라인에 포함된 각 화소의 제1 발광 제어 트랜지스터(101)는 제1 전원(ELVDD)에 연결된 1단자, 복수의 제1 발광 제어선 중 해당 화소에 대응하는 제1 발광 제어선(EMn-1)에 연결된 게이트, 및 화소 구동 회로(103)에 연결된 2단자를 포함한다.
그리고 n-1번째 화소 라인에 포함된 각 화소의 제2 발광 제어 트랜지스터(105)는 화소 구동 회로(103)에 연결된 1단자, 복수의 제2 발광 제어선 중 해당 화소에 대응하는 제2 발광 제어선(ESn-1)에 연결된 게이트, 및 유기 발광 소자(OLED)의 애노드 전극에 연결된 2단자를 포함한다.
도 4에서 제1 발광 구동부(60)는 제1 발광 제어 신호(CONT3)에 의해 n-1번째 제1 발광 제어선(EMn-1)으로 대응하는 n-1번째 제1 스위칭 제어 신호(SWM[n-1])를 생성하여 전달하고, n번째 제1 발광 제어선(EMn)으로 n번째 제1 스위칭 제어 신호(SWM[n])를 생성하여 전달한다.
그리고, 제2 발광 구동부(70)는 제2 발광 제어 신호(CONT4)에 의해 n-1번째 제2 발광 제어선(ESn-1)으로 대응하는 n-1번째 제2 스위칭 제어 신호(SWS[n-1])를 생성하여 전달하고, n번째 제2 발광 제어선(ESn)으로 n번째 제2 스위칭 제어 신호(SWS[n])를 생성하여 전달한다.
상기 제1 발광 제어 신호(CONT3)는 신호 제어부(40)에서 표시 패널의 화소의 구동 트랜지스터의 문턱 전압의 보상 타이밍에 맞추어 생성되는데, 제1 발광 구동부(60)에서 생성하는 제1 스위칭 제어 신호의 타이밍을 상기 문턱 전압 보상 타이밍에 동조하여 제어되도록 한다.
상기 제2 발광 제어 신호(CONT4)는 발광 제어부(50)에서 생성되는데, 제2 발광 구동부(70)에서 생성하는 제2 스위칭 제어 신호의 타이밍을 통해 인터리빙 발광 구동 방식으로 표시 패널의 화소의 발광을 제어한다.
본 발명의 실시 예에서 일반적인 발광 구동인 경우에는 각 화소들은 라인별로 순차적으로 해당 프레임의 발광 기간 동안 빛을 방출하게 된다. 이를 위하여 각 화소에 순차적으로 전달되는 제1 스위칭 제어 신호(SWM[n-1], SWM[n])들과 제2 스위칭 제어 신호(SWS[n-1], SWS[n])들은 동시에 인가되고, 게이트 온 전압 레벨로 변환되어 동일한 시간 동안 유지된다. 그래서 각 화소의 제1 발광 제어 트랜지스터(101)와 제2 발광 제어 트랜지스터(105)를 동시에 턴 온 시켜 유기 발광 소자(OLED)로 구동 전류를 전달시켜 발광시킨다. 따라서, 표시 패널의 각 화소들은 한 프레임 동안 화소 라인에 따라 순차적으로 동일한 발광 시간 동안 발광하게 된다. 상기 설명한 바와 같이, 이러한 일반적인 발광 구동 방식은 계조 깊이가 1단계인 얕은 단계인 경우에 해당된다. 이러한 일반 발광 구동 방식을 적용하는 계조 깊이의 1단계에서는 입력 영상 신호에 포함된 계조 데이터에 따른 목표 휘도대로 표시되므로 표시 장치의 발광 제어부(50)는 별도의 휘도 보상을 실시하지 않는다.
한편, 계조 깊이가 1단계가 아닌 나머지 단계(상기 예에서, 2~n단계)에서는 각 계조 깊이에 대응하는 인터리빙 발광 구동 방식으로 구동된다. 이러한 발광 구동 방식은 상기 제2 스위칭 제어 신호들에 의해 제어된다.
즉, 각 화소 라인에 따라 순차적으로 제1 스위칭 제어 신호(SWM[n-1], SWM[n])들과 제2 스위칭 제어 신호(SWS[n-1], SWS[n])들 각각이 전달된다. 이때 하나의 화소 라인에 대응하는 제1 스위칭 제어 신호와 제2 스위칭 제어 신호는 동시에 인가된다.
제1 스위칭 제어 신호(SWM[n-1], SWM[n])들은 일반 발광 구동 방식에서와 마찬가지로 한 프레임의 발광 기간 동안 모두 게이트 온 전압 레벨로 전달될 수 있다. 그러나, 제2 스위칭 제어 신호(SWS[n-1], SWS[n])들은 계조 깊이에 대응하여 결정된 인터리빙 발광 구동 방식에 따라 조정된 발광 시간 또는 발광 순서에 의해 반복 단위 프레임 동안 게이트 온 전압 레벨의 유지 시간이 다르게 전달된다.
즉, 상기 예에서 n-1번째 화소 라인의 해당 입력 영상 신호의 계조 깊이가 가장 깊은 단계여서 인터리빙 방식으로 50%만 발광하도록 제어된 경우라면, n-1번째 화소 라인의 화소 각각에 제2 스위칭 제어 신호(SWS[n-1])는 한 프레임 동안 일반 발광 시간에 비하여 50% 감소된 시간 동안 게이트 온 레벨 전압이 유지되도록 전달된다. 그러면 나머지 반복 단위 프레임 동안 나머지 발광 기간이 분산될 수 있도록 제2 스위칭 제어 신호(SWS[n-1])가 게이트 온 전압 레벨로 전달된다. 상기 예에서 반복 단위 프레임이 2개의 연속하는 프레임으로 설정하였으므로, 발광 기간의 나머지 50% 기간은 후속하는 프레임에 포함되며, 나머지 50% 발광 기간 동안 제2 스위칭 제어 신호(SWS[n-1])가 게이트 온 전압 레벨로 전달되는 것이다.
다른 예로서, 만일 n번째 화소 라인의 해당 입력 영상 신호의 계조 깊이 단계에 대응하는 인터리빙 방식으로 30%가 발광되도록 제어되는 경우라면, 한 프레임 동안 일반 발광 시간에 비하여 30% 감소된 시간 동안 제2 스위칭 제어 신호(SWS[n])가 게이트 온 전압 레벨로 전달된다. 그리고, 반복 단위 프레임의 후속 프레임 동안 나머지 70%의 발광 기간이 되도록 제2 스위칭 제어 신호(SWS[n])가 게이트 온 전압 레벨로 전달된다.
이러한 본 발명의 인터리빙 발광 구동 방식에 따라 반복 단위 프레임 동안 다르게 발광되는 형태는 도 5에 예시하였다. 도 5를 참조하면, 반복 단위 프레임은 2개의 연속하는 프레임이고, 2개의 연속하는 프레임에서 프레임별 발광 구동과 라인별 발광 구동의 형태를 예시하였다.
그러나 도 5의 발광 구동 형태는 예시적인 것이고 이러한 실시 예에 한정되지 않는다.
상기 반복 단위 프레임은 적어도 2개 이상의 프레임으로 구성될 수 있으면 족하다. 이때 반복 단위 프레임 동안 발광하는 각 라인별 복수의 화소 또는 프레임별 전체 화소의 밝기값의 총합은 원래의 입력 영상 신호에 포함된 휘도값과 동일할 수 있다.
또한 도 5의 프레임별 구동처럼 순차적으로 발광 기간이 증가하거나 감소하는 것이 아니라 다양한 형태로 조정될 수 있다.
도 5의 프레임별 구동을 참조하면, 제1 프레임(1st Frame)과 제2 프레임(2nd Frame), 및 제3 프레임(3rd Frame)과 제4 프레임(4th Frame)처럼 두 개의 연속하는 프레임이 하나의 반복 단위 프레임을 구성한다.
상기 제1 프레임(1st Frame)에서 전체 화소에 라인별로 대응하는 제1 스위칭 제어 신호와 제2 스위칭 제어 신호가 전달된다. 모든 복수의 제1 스위칭 제어 신호가 해당 프레임의 발광 기간 동안 게이트 온 전압으로 인가되는 반면, 제2 스위칭 제어 신호는 발광 구동 제어에 따라 첫 번째 화소 라인부터 마지막 화소 라인까지 게이트 온 전압 레벨의 유지 시간이 점차 증가되도록 인가된다. 따라서 제1 프레임(1st Frame) 동안 화소 라인을 따라 점차 발광 기간이 증가된다. 그리고, 다음의 제2 프레임(2nd Frame)에서는 상기 제1 프레임(1st Frame)과 반대로 복수의 제2 스위칭 제어 신호가 발광 구동 제어에 따라 첫 번째 화소 라인부터 마지막 화소 라인까지 게이트 온 전압 레벨의 유지 시간이 점차 감소되도록 인가된다.
결국, 제1 프레임(1st Frame)과 제2 프레임(2nd Frame)의 발광 기간을 합친 기간 동안 전체 화소의 발광으로 인한 밝기값은 원래의 입력 영상 데이터의 밝기값이 된다.
마찬가지로, 라인별 구동인 경우는 각 라인 단위로 반복 단위 프레임 동안 발광 기간이 상보적으로 결정된다. 즉, 제1 프레임(1st Frame)과 제2 프레임(2nd Frame) 동안 첫 번째 화소 라인을 예로 들면, 첫 번째 제2 스위칭 제어 신호가 제1 프레임(1st Frame)에서 전체 발광 기간의 대략 70% 정도의 기간 동안 게이트 온 전압 레벨로 전달된다. 그리고 나머지 반복 단위 프레임인 제2 프레임(2nd Frame)에 나머지 30% 정도의 기간 동안 첫 번째 제2 스위칭 제어 신호의 게이트 온 전압 레벨이 유지된다. 그래서 제1 프레임(1st Frame)과 제2 프레임(2nd Frame)의 발광 기간을 합한 기간 동안 첫 번째 화소 라인에 포함된 화소들의 밝기값은 원래 첫 번째 화소 라인에 포함된 화소들에 입력되는 영상 신호의 밝기값이 된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 6의 각 과정들은 상기 도 2와 도 3의 실시 예에 따른 표시 장치와 발광 제어부(50)의 구성 수단과 연계하여 설명하기로 한다.
먼저 표시 장치의 신호 제어부(40)로 외부의 영상 신호가 입력된다(S1). 입력된 데이터 신호의 휘도 정보 등은 발광 제어부(50)로 전달될 수 있다.
발광 제어부(50)에서 프레임별 전체 화소 또는 화소 라인별 복수의 화소가 상기 입력된 영상 신호에 대응하여 발광할 때의 휘도값을 총합하여 계조 깊이를 분석한다(S2). 전체 프레임 또는 한 개 라인별 입력 영상 신호의 휘도 데이터를 모두 합하고 난 뒤 캐리 비트를 이용하여 계조 깊이를 복수 개의 단계(1~n단계)로 구분할 수 있다. 그러나 계조 깊이의 분석 방법은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 입력 영상 신호에 따른 휘도 데이터를 이용하여 처리한 결과값에 따라 소정의 단계를 가지는 계조 깊이의 단계로 구분할 수 있다.
입력 영상 신호의 휘도 데이터를 이용하여 계조 깊이가 분석된 후, 프레임별 또는 라인별로 계조 깊이의 단계에 대응하는 발광 제어 알고리즘이 결정된다(S3). 각 계조 깊이의 단계에 따른 발광 제어 알고리즘은 소정의 반복 단위 프레임 동안 계조 깊이에 대응하여 상보적인 구동 방식으로(인터리빙 방식) 발광 시간 또는 발광 순서를 조정한 것이다.
상기 발광 제어 알고리즘은 발광 제어부(50)에서 미리 계조 깊이의 단계별, 반복 단위 프레임별로 결정하여 저장할 수 있다.
계조 깊이의 분석 결과, 계조 깊이가 1단계로서 가장 얕을 경우는 일반적인 발광 구동 방식에 따라 인터리빙 발광 구동 제어를 실시하지 않는다.
그러나, 계조 깊이가 상기 1단계가 아닌 더 깊은 단계일 경우, 계조 깊이에 대응하는 발광 제어 알고리즘을 미리 저장된 발광 구동 방식을 사용하여 결정할 수 있다. 그리고 발광 제어 알고리즘에 따라 프레임별 또는 라인별로 복수의 화소 각각에 발광 시간을 조정하는 발광 제어 신호를 생성하여 출력한다(S4).
상술한 바와 같이 발광 제어 신호는 발광 제어부(50)의 발광 제어 신호 생성부(505)에서 생성된 제2 발광 제어 신호(CONT4)이고, 제2 발광 제어 신호(CONT4)에 따라 각 화소에 전달되는 제2 스위칭 제어 신호의 게이트 온/오프 전압 레벨이 조정되면서 각 화소의 발광이 제어될 수 있다.
각 화소에 전달되는 제2 스위칭 제어 신호의 게이트 온 전압 레벨의 유지 기간 동안 각 화소의 구동 전류가 유기 발광 소자에 전달되어 발광하기 때문에, 상기 유지 기간을 반복 단위 프레임의 개개의 프레임 내에서 상보적으로 조정하면서 인터리빙 방식으로 화소를 발광시킬 수 있다(S5).
한편, 계조 깊이에 따른 발광 제어 알고리즘이 결정되고 그에 따라 발광하게 되면, 각각의 프레임에서의 표시 영상의 휘도가 원래의 입력 영상 신호의 계조 데이터에 따른 목표 휘도보다 감소될 수 있다.
이를 보상하기 위해서 상기 결정된 발광 제어 알고리즘에 따라 발광 구동하게 될 때 감소된 입력 영상 신호의 휘도값을 산출한다(S6). 또한 입력 영상 신호에 포함된 계조 정보에 따른 목표 휘도 역시 산출한다(S6).
그리고, 상기 목표 휘도로 영상을 표시하기 위해서 입력 영상 신호에 대한 휘도 보상값을 산출하여, 보상 데이터를 생성한다(S7).
상기와 같은 입력 영상 신호에 대한 휘도 보상 처리는 필수적인 단계는 아니며, 반드시 목표 휘도값으로 정확하게 표시되기 위하여 계조 데이터를 변환시키지 않을 수도 있다. 또한 일례로, 발광 제어 알고리즘에 따라 발광 구동하게 될 때 소정의 휘도 감소율을 미리 설정한 후 이에 대한 임계 범위를 벗어나서 휘도가 감소될 때 상기 설정된 휘도 감소율의 수준으로 발광할 수 있도록 입력 영상 신호의 계조 데이터를 보상할 수 있다.
입력 영상 신호의 계조 데이터에 대한 휘도 보상처리를 수행한 보상 데이터는 발광 제어부(50)에서 생성되어 출력될 수 있다(S8).
휘도 보상 처리를 별도로 거친 영상 데이터 신호가 각 화소에 전달되고, 계조 깊이에 따라 결정된 발광 제어 알고리즘에 따라 발광 구동이 되는 경우, 표시 장치의 표시 패널은 고속으로 구동하지 않으면서도 데이터에 따른 정확한 휘도를 표현할 수 있게 된다. 아울러, 고속으로 구동하지 않을 수 있기 때문에 각 화소의 구동 트랜지스터의 문턱 전압 보상 시간이 충분히 확보될 수 있어 문턱 전압 편차로 인한 얼룩 발생 현상이 개선될 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.
10: 표시 패널 20: 주사 구동부
30: 데이터 구동부 40: 신호 제어부
50: 발광 제어부 60: 제1 발광 구동부
70: 제2 발광 구동부 80: 화소
501: 입력 데이터 분석부 503: 발광 구동 설정부
505: 발광 제어 신호 생성부 507: 휘도 조정부
509: 출력 데이터 산출부

Claims (22)

  1. 영상 데이터 신호에 따른 구동 전류로 발광하는 유기 발광 소자, 구동 회로, 및 상기 유기 발광 소자의 발광을 제어하는 제1 발광 제어 트랜지스터 및 제2 발광 제어 트랜지스터를 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널,
    상기 제1 발광 제어 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하는 제1 스위칭 제어 신호를 생성하는 제1 발광 구동부,
    상기 제2 발광 제어 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하는 제2 스위칭 제어 신호를 생성하는 제2 발광 구동부,
    상기 제1 발광 구동부의 동작을 제어하는 제1 발광 제어 신호를 생성하여 전달하는 신호 제어부, 및
    상기 제2 발광 구동부의 동작을 제어하는 제2 발광 제어 신호를 생성하여 전달하는 발광 제어부를 포함하고,
    상기 발광 제어부는 외부 영상 신호에 따른 계조 데이터를 합산한 결과값으로부터 계조 깊이의 정보를 취득하고, 상기 계조 깊이에 따른 발광 제어 알고리즘을 결정하며, 상기 발광 제어 알고리즘에 따라 상기 복수의 화소가 소정의 복수의 프레임 동안 서로 다른 발광 기간으로 발광하게 하는 상기 제2 발광 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 계조 깊이는 상기 계조 데이터를 합산한 결과값 중 캐리 비트에 저장되는 값으로 결정되는 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 제어부는 상기 소정의 복수의 프레임의 개수와 상기 계조 깊이에 따른 발광 제어 알고리즘을 미리 설정하여 저장하는 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 소정의 복수의 프레임은 전체 프레임 내에서 상기 발광 제어 알고리즘에 따라 반복되는 기본 단위 프레임으로서, 상기 발광 제어 알고리즘에 따라 상보적으로 달라지는 발광 기간을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 소정의 복수의 프레임에서 상보적으로 달라지는 발광 기간의 합은 일반 발광 구동에서의 한 프레임 내의 발광 기간인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 소정의 복수의 프레임의 서로 다른 발광 기간 동안 표시되는 영상의 밝기값은 상기 외부 영상 신호에 포함된 계조 데이터에 따른 밝기값인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 제어 신호는 일반 발광 구동에서의 한 프레임 내의 발광 기간과 동일한 기간 동안 상기 제1 발광 제어 트랜지스터의 게이트 온 전압 레벨로 유지되고,
    상기 제2 스위칭 제어 신호는 상기 발광 제어 알고리즘에 따른 상기 서로 다른 발광 기간 동안 상기 제2 발광 제어 트랜지스터의 게이트 온 전압 레벨로 유지되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 제어 신호는 상기 소정의 복수의 프레임의 개개의 프레임마다 동일한 시간 동안 상기 제1 발광 제어 트랜지스터의 게이트 온 전압 레벨로 전달되고,
    상기 제2 스위칭 제어 신호는 상기 소정의 복수의 프레임의 개개의 프레임마다 서로 다른 기간 동안 상기 제2 발광 제어 트랜지스터의 게이트 온 전압 레벨로 전달되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 발광 구동부는 상기 제2 발광 제어 신호에 따라 상기 제2 스위칭 제어 신호의 펄스 전압 레벨을 조정하는 전압 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 제어부는, 상기 계조 데이터를 상기 표시 패널에 포함된 전체 화소 단위 또는 각 화소 라인에 포함된 복수의 화소 단위로 합산하여 상기 계조 깊이를 산출하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 제어부는,
    상기 외부 영상 신호에 따른 계조 데이터를 합산한 결과값으로부터 계조 깊이의 정보를 분석하는 입력 데이터 분석부,
    상기 계조 깊이와 상기 소정의 복수의 프레임의 개수에 따른 발광 제어 알고리즘을 미리 설정하고, 상기 설정된 발광 제어 알고리즘 중에서 상기 분석된 영상 신호의 계조 깊이에 대응하는 발광 제어 알고리즘을 결정하는 발광 구동 설정부, 및
    상기 대응하는 발광 제어 알고리즘에 따라 상기 소정의 복수의 프레임 동안 서로 다른 발광 기간으로 복수의 화소를 발광시키는 상기 제2 발광 제어 신호를 생성하여 상기 제2 발광 구동부에 전달하는 발광 제어 신호 생성부를 포함하는 표시 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 발광 제어부는,
    상기 대응하는 발광 제어 알고리즘에 따른 발광 구동시 한 프레임 내의 휘도 감소율을 측정하고, 상기 휘도 감소율이 소정의 임계 범위에 포함되도록 보상하는 보상 휘도값을 산출하는 휘도 보상부, 및
    상기 보상 휘도값에 따라 상기 영상 신호의 계조 데이터를 변환시켜 출력 영상 데이터 신호를 생성하는 출력 데이터 산출부를 더 포함하는 표시 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 계조 깊이가 1인 경우 상기 제1 스위칭 제어 신호 및 상기 제2 스위칭 제어 신호 각각은 각 프레임 내에서 동일한 기간 동안 게이트 온 전압 레벨로 전달되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 발광 제어 트랜지스터는 화소에 구동 전압을 공급하는 구동 전원과 상기 구동 회로 사이에 구비되고,
    상기 제2 발광 제어 트랜지스터는 상기 구동 회로와 상기 유기 발광 소자 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 복수의 화소를 포함하고, 상기 복수의 화소 각각은 영상 데이터 신호에 따른 구동 전류에 대응하여 빛을 방출하는 유기 발광 소자의 발광을 제어하는 발광 제어 트랜지스터를 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    외부 영상 신호를 전달받아 계조 데이터를 합산한 결과값으로부터 계조 깊이의 정보를 분석하는 단계,
    발광 구동의 반복 프레임 단위에 해당하는 프레임 개수 및 계조 깊이에 따라 미리 설정된 발광 제어 알고리즘으로부터 상기 분석된 계조 깊이에 대응하는 발광 제어 알고리즘을 결정하는 단계,
    상기 결정된 발광 제어 알고리즘에 따라 상기 복수의 화소가 상기 반복 프레임 단위에 속하는 복수의 프레임 동안 서로 다른 발광 기간으로 발광하도록 발광 제어 신호를 생성하는 단계, 및
    상기 발광 제어 신호에 따라 상기 복수의 프레임의 서로 다른 발광 기간 동안 상기 복수의 화소 각각의 발광 제어 트랜지스터에 게이트 온 전압 레벨의 스위칭 제어 신호가 전달되고, 상기 복수의 화소 각각을 발광시키는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 계조 깊이는 상기 계조 데이터를 합산한 결과값 중 캐리 비트에 저장되는 값으로 결정되는 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 서로 다른 발광 기간은 상기 반복 프레임 단위에 속하는 복수의 프레임 동안 상보적으로 달라지는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 복수의 프레임 동안 상보적으로 달라지는 발광 기간의 합은 일반 발광 구동에서의 한 프레임 내의 발광 기간인 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 반복 프레임 단위에 속하는 복수의 프레임의 서로 다른 발광 기간 동안 표시되는 영상의 밝기값은 상기 외부 영상 신호에 포함된 계조 데이터에 따른 밝기값인 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  20. 제 15항에 있어서,
    상기 계조 깊이의 정보를 분석하는 단계는, 상기 계조 데이터를 표시 패널에 포함된 전체 화소 단위 또는 각 화소 라인에 포함된 복수의 화소 단위로 합산하여 상기 계조 깊이를 산출하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  21. 제 15항에 있어서,
    상기 분석된 계조 깊이가 1이 아닌 경우, 상기 발광 제어 알고리즘을 결정하는 단계 이후에,
    상기 결정된 발광 제어 알고리즘에 따른 발광 구동시 한 프레임 내의 휘도 감소율을 측정하고, 상기 휘도 감소율이 소정의 임계 범위에 포함되도록 보상하는 보상 휘도값을 산출하는 단계, 및
    상기 보상 휘도값에 따라 상기 영상 신호의 계조 데이터를 변환시켜 출력 영상 데이터 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  22. 제 15항에 있어서,
    상기 분석된 계조 깊이가 1인 경우,
    상기 발광 제어 신호를 생성하는 단계에서, 상기 발광 제어 신호는 상기 복수의 화소가 전체 프레임마다 동일한 발광 기간으로 발광되도록 생성되고,
    상기 복수의 화소를 각각 발광시키는 단계에서, 상기 발광 제어 신호에 따라 상기 동일한 발광 기간 동안 상기 복수의 화소 각각의 발광 제어 트랜지스터에 게이트 온 전압 레벨의 스위칭 제어 신호가 생성되어 전달되는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
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