KR20140058283A - 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법 - Google Patents

표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법을 개시한다. 본 발명의 표시 장치는, 발광 제어신호에 응답하여 발광 시간이 조절되는 복수의 화소를 포함하는 화소부 및 휘도 모드에 따라 세팅 감마 및 상기 발광 제어신호의 듀티비를 조절하고 영상 데이터를 변환하는 휘도 제어부를 구비할 수 있다.

Description

표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법 {Display Device and Method of Driving thereof}
본 발명의 기술적 사상은 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법에 관한 것으로서, 특히, 휘도 모드에 따라 화소부에 디스플레이 되는 영상의 휘도를 조절하는 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
유기전계발광 표시장치에 사용되는 유기 발광 소자는 두 개의 전극 사이에 발광층이 형성된 자기 발광 소자이다. 유기전계발광 표시장치는 액정 표시장치와 달리 백라이트 등과 같은 별도의 발광부를 구비하지 않기 때문에 휘도 조절이 용이하지 않다. 유기전계발광 표시장치의 휘도를 조절하기 위해서는 입력 데이터를 변환하거나 또는 유기 발광 소자의 발광 구간을 조절할 수 있다.
본 발명의 목적은 감마의 변동 없이 휘도를 조절할 수 있는 표시 장치 및 그것의 구동 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는, 발광 제어신호에 응답하여 발광 시간이 조절되는 복수의 화소를 포함하는 화소부 및 휘도 모드에 따라 세팅 감마 및 상기 발광 제어신호의 듀티비를 조절하고 영상 데이터를 변환하는 휘도 제어부를 구비할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 휘도 제어부는, 상기 발광 제어신호의 듀티비 변화에 관계없이 상기 화소부에 표시되는 영상의 감마가 일정하도록 상기 세팅 감마를 조절할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 휘도 제어부는, 휘도를 변환하기 위한 기준이 되는 기준 휘도를 설정하고, 상기 휘도 모드에 따라 상기 발광 제어신호의 듀티비 및 상기 세팅 감마를 선택하고, 상기 기준 휘도 및 상기 세팅 감마에 따른 계조 전압이 출력되도록 상기 영상 데이터를 변환할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 휘도 제어부는, 상기 휘도 모드가 저휘도일수록 상기 복수의 화소를 소광시키는 상기 발광 제어신호의 오프 구간을 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 휘도 제어부는, 상기 휘도 모드 또는 상기 발광 제어신호의 듀티비에 따라 상기 세팅 감마를 가변시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 휘도 제어부는, 상기 휘도 모드가 저휘도일수록 또는 상기 발광 제어신호의 오프 구간이 길수록 상기 세팅 감마의 값을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 휘도 모드에 따라 상기 발광 제어신호의 듀티비를 조절하여 출력하는 듀티비 설정부, 상기 휘도 모드 또는 상기 발광 제어신호에 응답하여 상기 세팅 감마를 선택하는 감마 설정부, 및 상기 휘도 모드에 따라 상기 영상 데이터를 변환하는 데이터 변환부를 구비할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 감마 설정부는, 휘도에 따른 상기 세팅 감마의 값이 매핑된 휘도-감마 룩업 테이블 또는 휘도에 따른 상기 세팅 감마의 값을 산출하기 위한 감마 함수가 설정되는 감마 함수 설정부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 데이터 변환부는, 최고 휘도 및 소정의 감마를 기준으로 각 휘도별 기준 계조가 매핑된 기준 계조 룩업 테이블을 포함하고, 상기 기준 휘도 및 상기 세팅 감마에 따른 계조별 휘도에 대응하는 상기 기준 계조를 참조하여 상기 영상 데이터를 변환시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 화소는, 유기 전계 발광 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 표시 장치는, 복수의 화소를 포함하는 화소부, 상기 화소부에 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부, 상기 화소부에 주사 신호 및 발광 제어신호를 공급하는 주사 구동부 및 휘도 모드에 따라 세팅 감마 및 상기 발광 제어신호의 듀티비를 조절하고 영상 데이터를 변환하는 휘도 제어부를 포함하고, 상기 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부에 제어 신호를 제공하는 타이밍 컨트롤러를 구비할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 휘도 제어부는, 상기 휘도 모드에 따라 기준 휘도 및 발광 제어신호의 듀티비를 설정하고, 상기 발광 제어신호의 듀티비에 관계없이 상기 화소부에 표시되는 영상의 감마가 일정하도록 상기 세팅 감마를 조절할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 타이밍 컨트롤러 및 상기 데이터 구동부는 단일의 반도체 칩에 집적될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 복수의 화소를 포함하는 화소부를 구동하기 위한 표시 장치의 구동 방법은 휘도 모드에 따라 기준 휘도를 설정하는 단계, 상기 휘도 모드에 따라 발광 제어신호의 듀티비를 조절하는 단계, 상기 휘도 모드 또는 상기 발광 제어신호에 따라 세팅 감마를 조절하는 단계, 상기 기준 휘도 및 상기 세팅 감마에 따라 영상 데이터를 변환하는 단계 및 상기 변환된 영상 데이터 및 상기 발광 제어신호에 응답하여 상기 화소부를 구동하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 세팅 감마는, 상기 발광 제어신호의 듀티비에 관계없이 상기 화소부에 디스플레이 되는 영상의 감마가 일정하도록 조절될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 발광 제어신호의 듀티비 조절 단계는, 상기 휘도 모드가 저휘도일수록 상기 복수의 화소를 소광시키는 상기 발광 제어신호의 오프 구간이 증가되도록 설정될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 세팅 감마 조절 단계는, 상기 휘도 모드가 저휘도일수록 또는 상기 발광 제어신호의 오프 구간이 증가될수록 상기 세팅 감마의 값이 감소 되도록 설정될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 세팅 감마 조절 단계는, 상기 화소부의 특성을 고려하여 휘도에 따른 상기 세팅 감마의 값이 맵핑된 룩업 테이블을 참조하여 상기 세팅 감마를 설정할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 영상 데이터 변환 단계는, 최고 휘도 및 소정의 감마를 기준으로 각 휘도별 기준 계조가 매핑된 기준 계조 룩업 테이블을 참조하여, 상기 휘도 모드 및 상기 세팅 감마에 따른 계조별 휘도에 대응하는 상기 기준 계조를 선택하는 단계 및 상기 선택된 기준 계조를 참조하여 상기 영상 데이터를 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 표시 장치는 데이터 변환 및 발광 제어신호의 듀티비 조절을 통해 용이하게 휘도를 조절할 수 있으며, 휘도 모드별로 세팅 감마를 가변함으로써 제어 신호의 듀티비의 변화에 관계없이 디스플레이 되는 영상의 감마를 일정하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 영상 데이터 변환을 통한 휘도 조절을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 발광 제어신호의 듀티비 조절을 통한 휘도 조절을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 세팅 감마에 따른 측정 감마를 나타낸 도면이다.
도 5는 휘도 모드와 세팅 감마의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6a는 도 1에 도시된 화소를 예시적으로 나타낸 도면이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 화소의 구동 파형도이다.
도 7은 도 1의 휘도 제어부의 일 구현예를 나타낸 블록도이다.
도 8은 도 1의 휘도 제어부의 다른 구현얘를 나타낸 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치 구동 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
도 10a 및 도 10b는 휘도 모드에 따른 감마 커브를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않으면서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 화소부(110), 타이밍 제어부(120), 주사 구동부(130) 및 데이터 구동부(140)를 포함한다. 타이밍 제어부(120), 주사 구동부(130) 및 데이터 구동부(140)는 각각 별개의 반도체 칩에 형성될 수도 있고, 하나의 반도체 칩에 집적될 수도 있다. 또한, 주사 구동부(130)는 화소부(110)와 동일한 기판상에 형성될 수도 있다.
화소부(110)는 행으로 배열된 주사선들(SL1 내지 SLn) 및 열로 배열된 데이터선들(DL1 내지 DLm)의 교차부에 매트릭스 방식으로 배열된 다수의 화소들(PX)을 포함한다. 화소부(110)는 유기전계발광 표시장치(organic electroluminescence display device)화소들(PX)은 상기 주사선들(SL1 내지 SLn) 및 상기 데이터선들(DL1 내지 DLn)로부터 각각 주사신호 및 데이터신호를 공급받는다. 또한, 발광 제어신호선(ELm)으로부터 발광 제어신호를 공급받는다. 화소들(PX)은 상기 주사신호, 데이터신호, 발광 제어신호 및 화소전원들(ELVDD, ELVSS)에 대응하여 발광함으로써, 화상을 표시한다. 화소들(PX)은 발광 제어신호에 응답하여 발광 시간이 조절될수 있다.
도 1에는 화소부(110)가 유기 발광 소자(organic light emitting diode)로 구성된 화소들(PX)을 포함하는 유기전계발광 패널(organic electroluminescence panel)인 경우가 도시되었다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다. 화소부(110)는 다른 종류의 발광 소자를 포함하는 화소(PX)들로 구성될 수 있다.
주사 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 주사제어신호(SCS) 및 발광듀티제어신호(EDCS)를 제공받아 주사신호 및 발광 제어신호를 생성한다. 이때, 발광듀티제어신호(EDCS)에 응답하여 발광 제어신호의 듀티비가 조절된다. 주사 구동부(130)는 생성된 주사신호 및 발광 제어신호를 주사선들(SL1 내지 SLn) 및 발광 제어신호선들(EL1 내지 ELn)을 통해 화소들(PX)로 공급할 수 있다. 상기 주사신호에 따라 한 행씩의 화소들(PX)이 순차적으로 선택되어 데이터 신호가 제공될 수 있다. 또한, 상기 발광 제어신호에 따라 화소들(PX)의 발광시간이 조절될 수 있다. 본 실시예에서는 주사신호 및 발광 제어신호가 동일한 주사 구동부(130)에서 생성되는 것으로 도시하였으나 이에 제한되는 것은 아니다. 표시 장치(100)는 발광 제어 구동부를 더 포함하고, 발광 제어신호는 상기 발광 제어 구동부에서 생성될 수 있다.
데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 데이터 제어신호(DCS) 및 영상 데이터(RGB')를 수신하고, 데이터 제어신호(DCS)에 응답하여, 영상 데이터(RGB')에 대응하는 데이터 신호를 데이터선들(DL1 내지 DLm)을 통해 화소들(PX)로 공급한다. 데이터 구동부(140)는 수신된 영상 데이터(RGB')를 전압 또는 전류 형태의 데이터 신호로 변환한다.
타이밍 제어부(120)는 외부에서 전달되는 영상 신호(RGB) 및 제어신호(CS)에 기초하여 주사 구동부(120) 및 데이터 구동부(130)를 제어하기 위한 신호들(SCS, EDCS, DCS)을 생성하여 주사 구동부(130) 및 데이터 구동부(140)에 제공한다. 제어신호(CS)는 예컨대, 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync), 클럭신호(CLK) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등의 타이밍 신호들 또는 휘도모드를 설정하는 신호일 수 있다. 또한, 타이밍 제어부(120)는 외부로부터 수신되는 영상 신호(RGB)를 변환하여 데이터 구동부(130)에 제공한다. 타이밍 제어부(120)는 그래픽 램(GRAM, 미도시)을 포함하고, 그래픽 램에 외부에서 수신한 한 프레임의 영상 신호(RGB)를 임시로 저장할 수도 있다.
한편, 타이밍 제어부(120)는 휘도 제어부(10)를 포함할 수 있다. 휘도 제어부(10)는 휘도 모드에 따라, 영상 데이터(RGB)를 변환하거나 또는 발광 제어신호의 듀티비를 조절하여 화소부(110)의 발광 휘도를 조절할 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 영상 데이터 변환을 통한 휘도 조절 및 발광제어 신호의 듀티비 조절을 통핸 휘도 조절방식에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 영상 데이터 변환을 통한 휘도 조절을 설명하기 위한 도면이다. 영상 데이터를 변환하여 휘도를 조절하는 방식은 소정의 휘도 모드, 예컨대 최고 휘도 모드에서의 휘도별 계조들을 각 휘도에 대한 기준 계조로 설정하고, 휘도 모드가 변경되었을때는, 상기 휘도 모드에서 영상 데이터가 나타내는 계조들의 휘도에 대응하는 기준 계조를 선택하고, 상기 기준 계조에 따라 영상 데이터를 변환하는 방식이다. 도 2를 참조하면, 최고 계조(255)의 휘도가 300nit일 때(이하 300nit 모드라 함)를 기준으로 최고 계조가 100nit가 되도록(이하 200nit 모드라 함) 휘도를 변경한다. 300nit 모드일 때의 휘도별 계조들이 기준 계조로 설정된다. 100nit 모드에서 영상 데이터가 255계조를 나타낼 경우, 255계조에서의 계조 휘도는 100nit가 되어야 한다. 100nit 휘도에 대응하는 기준 계조는 155계조이다. 따라서 255계조를 나타내는 영상 데이터를 155계조를 나타내는 영상 데이터로 변환한다. 예를 들어, 영상 데이터가 8bit의 디지털 신호일 경우, 255 계조를 나타내는 신호 '11111111'를 155계조를 나타내는 '10011011'로 변환한다. 다른 예로, 100nit 휘도 모드에서 영상 데이터가 100계조를 나타낼 경우, 100계조에서의 계조 휘도는 15nit가 되어야한다. 15nit에 대응하는 기준 계조는 66 계조이므로, 100계조를 나타내는 영상 데이터를 66 계조를 나타내는 영상 데이터로 변환한다. 상술한 바에 따라, 300nit모드로 설정된 표시 장치(100)의 세팅(예컨대 계조별 전압 등)을 변경하지 않고, 영상 데이터만을 변환하여 100nit모드로 변경할 수 있다.
도 3은 발광 제어신호의 듀티비 조절을 통한 휘도 조절을 설명하기 위한 도면이다. 발광 제어신호의 듀티비를 조절하는 방식은, 화소(PX)의 발광 및 소광을 제어하는 발광 제어신호의 한 주기(예컨대, 한 프레임)에 대한 온 구간 또는 오프 구간을 가변하여 휘도를 변경하는 것이다. 도 3을 참조하면, 100nit 모드에서의 발광 제어신호(EM2)의 온 구간(T2)은 300nit 모드에서의 발광 제어신호(EM1)의 온 구간(T4)에 비해 작다. 반대로, 발광 제어신호(EM2)의 오프 구간(T3)은 300nit 모드에서의 오프 구간(T1)에 비해 길다. 발광제어 신호의 온 구간에는 화소가 발광하고 오프 구간에는 화소가 소광할 경우, 발광 제어신호의 온 구간이 감소할수록 또는 발광 제어신호의 오프 구간이 증가할수록 휘도가 낮아질 수 있다. 이때, 휘도 모드별 발광 제어신호(EM1, EM2)의 온/오프 구간의 듀티비는 화소부(110)의 고유한 특성을 고려하여 설정될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 휘도 제어부(10)는 상술한 영상 데이터 변환 방식 및 발광 제어신호 듀티비 조절 방식을 조합하여 원하는 휘도 모드가 되도록 설정할 수 있다. 특히 저계조 모드일 경우, 상기 조합 방식을 이용하면, 영상 데이터 변환 방식만을 이용하여 휘도를 조절하거나 발광 제어신호 듀티비를 조절하는 방식만을 이용하는 경우보다 더 나은 화질을 나타낼 수 있다.
휘도 제어부(10)는 휘도 모드에 따른 기준 휘도를 설정하고, 발광 제어신호의 듀티비 및 세팅 감마를 조절하고, 상기 기준 휘도 및 상기 세팅 감마에 따라 영상 데이터를 변환할 수 있다. 예를 들어, 110nit 이하의 저계조 모드에서는 기준 휘도를 110nit로 설정하고, 발광 제어신호의 소광 구간 듀티비를 조절하여 화소부(110)의 휘도가 휘도 모드에 대응되도록 제어할 수 있다. 휘도 모드가 100nit모드일 경우, 기준 휘도를 110nit로 설정하고, 발광 제어신호의 소광 구간 듀티비를 10%로 설정하여 화소부(110)에 표시되는 영상의 휘도가 100nit가 되도록할 수 있다. 휘도 모드가 90nit 모드일 경우, 기준 휘도를 110nit로 설정하고, 발광 제어신호의 소광 구간 듀티비를 20%로 설정하여 화소부(110)에 표시되는 영상의 휘도가 80nit가 되도록할 수 있다. 이처럼 기준 휘도는 동일하게 설정하고, 발광 제어신호의 소광 구간 듀티비를 늘려 휘도가 감소되도록 할 수 있다. 이때, 영상 데이터는 휘도 모드가 기준 휘도, 예를 들어 110nit인 경우로 설정하고 변환한다. 영상 데이터는 휘도 모드가 기준 휘도인 110nit모드인 경우에 대응하여 변환되지만, 발광 제어신호의 소광 구간 듀티비가 증가됨으로써 화소부(110)에 표시되는 영상의 휘도는 휘도 모드에 따라 감소될 수 있다.
한편, 휘도 제어부(10)는 상기 발광 제어신호의 듀티비에 관계없이 화소부에 표시 영상의 감마가 일정하도록 세팅 감마를 조절할 수 있다. 발광 제어신호의 듀티비를 조절하여 휘도를 변경할 경우, 발광 제어신호의 소광 구간 듀티비, 즉 발광 제어신호의 오프 구간이 길어질수록 부하 효과(loding effect)에 의하여 감마값이 증가하는 현상이 발생할 수 있다. 세팅 감마가 동일하여도 상기 발광 제어신호의 듀티비에 따라 화소부에 디스플레이되는 영상의 감마, 예컨대 측정 감마의 값이 달라질 수 있다. 따라서, 휘도 모드에 따라 또는 발광 제어신호의 듀티비에 따라 세팅 감마를 조절하는 감마 보상을 통하여, 측정 감마의 값이 변하는 것을 방지할 수 있다.
계조 휘도와 감마는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
이때, BRGn은 각 계조의 휘도, BRG는 최고계조 휘도, Gn 은 각 계조, G는 최고계조를, 그리고 γ 는 감마를 나타낸다.
상기 수학식에 따르면, 감마가 클수록 중간 계조에서의 계조 휘도가 낮고, 감마가 작을수록 중간 계조에서의 계조 휘도가 높다. 측정 감마가 세팅 감마보다 큰 것은 계조 휘도가 계산된 계조 휘도보다 낮다는 것을 의미하고, 측정 감마가 세팅 감마보다 작은 것은 계조 휘도가 계산된 계조 휘도보다 높다는 것을 의미한다. 따라서 세팅 감마를 가변하여 중간 계조의 계조 휘도를 높게 혹은 낮게 바꿈으로써, 측정 감마가 목표한 감마값이 되도록 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(100)는 데이터 변환 및 발광 제어신호 듀티비 조절을 통해 휘도 모드에 따라 용이하게 휘도를 변경할 수 있으며, 이때 세팅 감마를 가변함으로써, 발광 제어신호의 듀티비에 관계없이 측정 감마가 동일하도록 제어할 수 있다.
도 4는 세팅 감마 설정에 따른 측정 감마를 나타낸 도면이다.
도 1의 표시장치(100)에서 휘도는 300nit, 감마는 2.2로 설정된 후, 저휘도 모드로 변경하기 위하여 기준 회도를 110nit로 설정하고, 휘도 모드에 따라 발광 제어신호의 듀티비를 가변하되, 세팅 감마를 표 1과 같이 설정한 경우의 측정 감마를 도시하였다.
휘도 모드
(nit)		 세팅 감마
고정 가변
100


2.1		 2.25
90 2.24
80 2.23
70 2.22
60 2.20
50 2.18
40 2.15
30 2.13
20 2.10
도 4를 참조하면, 세팅 감마가 2.1로 고정된 경우에는, 휘도 모드가 낮을수록 측정 감마의 값이 높아짐을 알 수 있다. 감마가 2.1로 설정되더라도, 휘도 모드에 따라 발광 제어신호의 듀티비가 변화됨에 따라 측정 감마의 값이 큰폭으로 증가한다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따라 휘도 모드에 따라 세팅 감마를 가변 시킴에 따라 감마가 2.2 근처에서 비교적 고르게 분포하게 된다. 표 1 에서 세팅 감마가 2.1로 고정된 경우를 참조하면, 휘도 모드가 낮아질수록, 즉 발광제어 신호의 오프 구간이 증가할수록 측정 감마의 값이 높아짐을 알 수 있다. 따라서, 휘도 제어부(도 1의 10)는 휘도 모드가 낮을수록, 즉 발광 제어신호의 오프 구간이 증가할수록 세팅 감마의 값을 감소시킴으로써 감마를 보상할 수 있다. 이때, 상기 가변되는 세팅 감마의 값은 화소부(도 1의 110)의 고유 특성에 따라 달라질 수 있다. 표시 장치(100)의 제조 단계에서 측정된 화소부(110)의 고유한 특성을 고려하여 따라 휘도 모드에 따른 세팅 감마의 값을 설정할 수 있다.
도 5는 휘도 모드와 세팅 감마의 관계를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 표 1의 휘도 모드에 따른 세팅 감마의 가변 값을 기초로 휘도 모드와 세팅 감마간의 그래프 및 함수식을 나타낸 도면이다.
표 1과 같이 소정의 휘도 간격, 예컨데 10nit 간격으로 세팅 감마의 값이 결정된 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 휘도 모드와 세팅 감마와의 관계를 감마 함수식으로 도출하고, 상기 감마 함수식을 도 1의 휘도 제어부(10)에 저장할 수 있다. 휘도 제어부(10)는 감마 함수를 포함하고 있는바, 휘도 모드가 세팅 감마의 값이 결정된 휘도 모드, 예컨대 100nit, 90nit 등이 아닌, 다른 휘도 모드, 예컨데 82nit 모드인 경우, 상기 함수식을 이용하여 세팅 감마의 값을 결정할 수 있다.
도 6a는 도 1에 도시된 화소를 예시적으로 보여주는 회로도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 화소(PX)의 구동 파형도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 화소(PX)는 트랜지스터들(T1 내지 T6) 및 커패시터(Cst)로 구성된 화소 회로(1) 및 발광 소자(OLED)를 포함한다.
화소 회로(1)는 주사신호(Sn, Sn-1), 데이터 신호(Dm) 및 발광 제어신호(En)을 제공받아 발광 소자(OLED)를 설정된 타이밍 및 구간동안 구동할 수 있다. 트랜지스터들(T1 내지 T6)은 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)일 수 있다. 상기 트랜지스터들(T1 내지 T6)은 P-type 트랜지스터인 것을 일례로 도시하였지만, 이를 N-type 트랜지스터로 구성하고, 도 2b의 구동 파형을 반전시켜 구동할 수도 있다. 또한, 본 실시예에서는 화소 회로(1)는 6개의 트랜지스터(T1 내지 T6) 및 하나의 커패시터(Cst)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 화소 회로(1)를 구성하는 트랜지스터들 및 커패시터의 개수는 다양할 수 있다.
발광 소자(OLED)는 화소 회로(1)를 통해 구동 전압을 전달받아 스스로 발광한다. 예를 들어, 발광 소자(OLED)는 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)일 수 있다.
초기화 기간 동안 이전 주사선(SLn-1)을 통해 로우 레벨(low level)의 이전 주사신호(Sn-1)가 공급된다.　 로우 레벨의 이전 주사신호(Sn-1)에 대응하여 초기화 트랜지스터(T4)가 턴 온(Turn on)되며, 초기화 트랜지스터(T4)를 통해 초기화 전압(Vint)이 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 연결되고, 초기화 전압(Vint)에 의해 구동 트랜지스터(T1)가 초기화된다.
이후, 데이터 프로그래밍 기간 중 주사선(SLn)을 통해 로우 레벨의 주사신호(Sn)가 공급된다.　 그러면, 로우 레벨의 주사신호(Sn)에 대응하여 스위칭 트랜지스터(T2) 및 보상 트랜지스터(T3)가 턴 온된다.　
이때, 구동 트랜지스터(T1)는 턴 온된 보상 트랜지스터(T3)에 의해 다이오드 연결되고, 순방향으로 바이어스 된다.　
그러면, 데이터선(DLm)으로부터 공급된 데이터 신호(Dm)에서 구동 트랜지스터(T1)의 문턱 전압(Threshold voltage, Vth)만큼 감소한 보상 전압(Dm+Vth, Vth는 (-)의 값)이 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 인가된다.
커패시터(Cst)의 양단에는 구동 전압(ELVDD)과 보상 전압(Dm+Vth)이 인가되고, 커패시터(Cst)에는 양단 전압 차에 대응하는 전하가 저장된다. 이후, 발광 구간(Ton) 동안 발광신호선(ELn)으로부터 공급되는 발광신호(EMn)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경된다.　 그러면, 발광 구간(Ton) 동안 로우 레벨의 발광 신호(EMn)에 의해 동작 제어 트랜지스터(T5) 및 발광 제어 트랜지스터(T6)가 턴 온된다.　
그러면, 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극의 전압과 구동 전압(ELVDD) 간의 전압 차에 따르는 구동 전류(Id)가 발생하고, 발광 제어 트랜지스터(T6)를 통해 구동 전류(Id)가 유기 발광 소자(OLED)에 공급된다.
발광 기간동안 스토리지 커패시터(Cst)에 의해 구동 트랜지스터(T1)의 게이트-소스 전압(Vgs)은 {(Dm+Vth)-ELVDD}로 유지되고, 구동 트랜지스터(T1)의 전류-전압 관계에 따르면, 구동 전류(Id)는 게이트-소스 전압에서 문턱 전압을 차감한 값의 제곱 {(Dm-ELVDD)2}에 비례한다. 즉, 데이터 신호(Dm)에 따라 유기 발광 소자(OLED)의 발광 휘도가 제어될 수 있다.
또한, 발광 제어신호(EMn)에 의한 유기 발광 소자(OLED)의 발광 구간(Ton)의 듀티비 또는 소광 구간(Toff)의 듀티비에 따라 발광 휘도가 제어될 수 있다. 동일한 데이터 신호(Dm)를 인가받더라도, 발광 구간(Ton)과 소광 구간(Toff)을 포함하는 한 주기, 예컨대 한 프레임의 디스플레이 구간에 대한 발광 구간(Ton)의 듀티비가 높을수록 유기 발광 소자(OLED)의 발광 휘도가 높다. 반대로, 한 프레임의 디스플레이 구간에 대한 소광 구간(Toff)의 듀티비가 높을수록 유기 발광 소자(OLED)의 발광 휘도가 낮아지게된다. 따라서, 유기 발광 소자(OELD)의 발광 휘도는 데이터 신호(Dm)와 발광 제어신호(EMn)에 따라 제어될 수 있다.
도 7은 도 1의 휘도 제어부의 일 구현예를 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, 휘도 제어부(10a)는 듀티비 설정부(11), 감마 설정부(12) 및 데이터 변환부(13)을 포함할 수 있다. 휘도 제어부(10a)는 소정의 기준 휘도를 기초로 휘도 모드에 응답하여, 발광듀티제어신호(EDCS)를 생성한다. 또한, 영상 데이터(RGB)를 변환하여 변환된 영상데이터(RGB')를 데이터 구동부(140)에 제공할 수 있다.
듀티비 설정부(11)는 휘도 모드를 나타내는 휘도모드신호(BMS)를 수신하고, 상기 휘도모드신호(BMS)에 기초하여 발광 제어신호의 듀티비를 조절하기 위한 발광듀티제어신호(EDCS)를 생성하여 출력할 수 있다. 발광듀티제어신호(EDCS)는 발광 제어신호의 소광 구간 또는 발광 구간의 듀티비를 10% 내지 90%로 설정할 수 있다.
감마 설정부(12)는 발광듀티제어신호(EDCS)에 응답하여 세팅 감마(GM_SET)를 선택하거나 또는 휘도 모드에 응답하여 세팅 감마(GM_SET)를 선택할 수 있다. 감마 설정부(12)는 휘도 모드에 따른 세팅 감마의 값이 매핑된 룩업 테이블을 포함하고 상기 룩업 테이블을 참조하여 세팅 감마를 선택할 수 있다. 또는 감마 설정부(12)는 도 5를 참조하여 설명한 감마 함수가 설정되는 감마 함수 설정부를 포함하고, 상기 감마 함수를 이용하여 휘도 모드에 따라 세팅 감마를 산출할 수 있다.
데이터 변환부(13)는 휘도 모드에 따라 영상 데이터(RGB)를 변환한 변환 영상 데이터(RGB')를 생성하여 출력할 수 있다. 데이터 변환부(13)는 소정의 휘도 및 감마를 기준으로 각 휘도별 기준 계조가 매핑된 기준 계조 룩업 테이블(LUT_RGY)을 포함할 수 있다. 상기 소정의 휘도는 휘도 변경전에 설정된 초기 휘도 또는 최고 휘도일 수 있다. 예를 들어 상기 소정의 휘도는 300nit이고 감마는 2.2일 수 있다. 감마 설정부(12)는 기준 휘도 및 세팅 감마에 따른 계조별 휘도를 산출하고, 상기 기준 계조 룩업 테이블(LUT_RGY)로 부터, 산출된 휘도에 대응하는 기준 계조를 선택할 수 있다. 그후, 영상 데이터(RGB)를 상기 기준 계조를 나타내는 영상 데이터(RGB')로 변환시킬 수 있다.
도 8은 도 1의 휘도 제어부의 다른 구현예를 나타낸 블록도이다.
도 8을 참조하면, 휘도 제어부(10b)는 듀티비 설정부(11), 감마 설정부(12), 데이터 변환부(13) 및 기준휘도 선택부(14)를 포함할 수 있다.
기준 휘도 선택부(14)는 휘도 모드를 나타내는 휘도모드신호(BMS)에 응답하여 기준휘도를 선택할 수 있다. 예를 들어, 휘도 모드가 220nit 이하이고 110nit보다 클때는 220nit를 기준 휘도로 선택하고, 휘도 모드가 110nit 이하이고, 10nit 이상일 때는 110nit를 기준 휘도로 선택할 수 있다.
듀티비 설정부(11), 감마 설정부(12) 및 데이터 변환부(13)는 기준 휘도 선택부(14)에서 출력된 기준휘도(RBR)에 응답하여 동작할 수 있다. 듀티비 설정부(11)는 기준휘도(RBR) 및 휘도모드신호(BMS)에 응답하여 발광듀티제어신호(EDCS)를 출력할 수 있다. 감마 설정부(12)는 기준 휘도(RBR) 및 발광듀티제어신호(EDCS)에 응답하여 세팅 감마(GM_SET)를 설정할 수 있다. 또한 데이터 변환부(13)는 영상 데이터(RGB) 변환 시 기준 휘도(RBR)를 고려하여 변환할 수 있다. 이외의 동작은 도 7과 유사한바 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치 구동 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 표시 장치(도 1의 100)의 휘도 제어부(도1의 10)는 휘도 모드에 따라 기준 휘도를 선택한다(S1). 소정의 휘도 간격으로 근접한 휘도 값을 갖는 휘도 모드들은 동일한 기준 휘도를 선택할 수 있다. 또는 휘도 모드에 관계없이 단일의 기준 휘도가 선택될 수도 있다.
다음으로, 휘도 모드에 따라 발광제어 신호의 듀티비를 조절한다(S2). 휘도 제어부(도 1의 10)에 포함된 듀티비 설정부(11)가 휘도 모드에 응답하여 또는 휘도 모드 및 상기 기준 휘도에 응답하여 발광 제어신호의 듀티비를 조절할 수 있다. 듀티비 설정부(11)는 발광듀티제어신호를 선택하여 주사 구동부(도 1의 130)로 출력함으로써, 발광 제어신호의 듀티비를 조절할 수 있다.
이후, 휘도 모드 또는 발광 제어신호의 듀티비에 따라 세팅 감마를 조절한다(S3). 휘도 모드가 저휘도일수록 또는 발광 제어신호의 오프 구간이 증가할수록 세팅 감마의 값이 감소될 수 있다.
세팅 감마가 선택되면(S3) 기준 휘도 및 세팅 감마에 따라 영상 데이터를 변환한다(S4). 상기 기준 휘도 및 세팅 감마에 따라 계조별 휘도를 산출하고, 영상 데이터가 나타내는 계조의 휘도에 대응하는 기준 계조를 기준 계조 룩업 테이블(도 7의 LUT_GRY)에서 찾는다. 그리고, 영상 데이터가 상기 기준 계조를 나타내도록 변환한다. 변환된 영상 데이터 및 듀티비가 조절된 발광 제어신호에 응답하여 화소부가 구동된다(S5).
도 10a 및 도 10b는 휘도 모드에 따른 감마 커브를 나타낸 도면이다. 도 10a는 기준 휘도가 110nit이고, 세팅 감마가 2.1로 고정된 경우의 휘도 모드별 감마 커브를 도시하고, 10b는 본 발명의 실시예에 따라 세팅 감마가 휘도 모드에 따라 가변되는 경우의 휘도 모드별 감마 커브를 도시하고 있다. 휘도 모드별 감마 커브의 비교를 용이하게 하기 위하여, 최고 계조일때의 휘도를 1로 변환하여 도시하였다. 도 10a에 도시된 바와 같이 세팅 감마가 고정된 경우에는 휘도 모드가 저휘도로 될수록, 즉 발광 제어신호의 오프 구간이 길어질수록 중간 계조의 휘도가 낮아진다. 따라서, 휘도 모드별 감마 커브가 서로 일치하지 않는다. 반면, 도 10b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(도 1의 100) 및 표시 장치의 구동 방법에 따라 세팅 감마가 휘도 모드에 따라 가변되는 경우, 휘도 모드별 감마 커브가 크게 차이나지 않고 대략 2.2 감마의 감마 커브와 유사하다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100: 표시 장치 110: 화소부
120: 타이밍 제어부 130: 주사 구동부
140: 데이터 구동부 11: 듀티비 설정부
12: 감마 설정부 13: 데이터 변환부

Claims (20)

  1. 발광 제어신호에 응답하여 발광 시간이 조절되는 복수의 화소를 포함하는 화소부; 및
    휘도 모드에 따라 세팅 감마 및 상기 발광 제어신호의 듀티비를 조절하고 영상 데이터를 변환하는 휘도 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 휘도 제어부는,
    상기 발광 제어신호의 듀티비 변화에 관계없이 상기 화소부에 표시되는 영상의 감마가 일정하도록 상기 세팅 감마를 조절하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 휘도 제어부는,
    휘도를 변환하기 위한 기준이 되는 기준 휘도를 설정하고, 상기 휘도 모드에 따라 상기 발광 제어신호의 듀티비 및 상기 세팅 감마를 선택하고, 상기 기준 휘도 및 상기 세팅 감마에 따라 상기 영상 데이터를 변환하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 휘도 제어부는,
    상기 휘도 모드가 저휘도일수록 상기 복수의 화소를 소광시키는 상기 발광 제어신호의 오프 구간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 휘도 제어부는,
    상기 휘도 모드 또는 상기 발광 제어신호의 듀티비에 따라 상기 세팅 감마를 가변시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 휘도 제어부는,
    상기 휘도 모드가 저휘도일수록 또는 상기 발광 제어신호의 오프 구간이 증가할수록 상기 세팅 감마의 값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 휘도 제어부는,
    상기 발광 제어신호의 듀티비를 조절하기 위한 발광듀티제어신호를 출력하는 듀티비 설정부;
    상기 휘도 모드 또는 상기 발광듀티제어신호에 응답하여 상기 세팅 감마를 선택하는 감마 설정부; 및
    상기 휘도 모드에 따라 상기 영상 데이터를 변환하는 데이터 변환부를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 감마 설정부는,
    휘도에 따른 상기 세팅 감마의 값이 매핑된 휘도-감마 룩업 테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 감마 설정부는,
    휘도에 따른 상기 세팅 감마의 값을 산출하기 위한 감마 함수가 설정되는 감마 함수 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제7 항에 있어서, 상기 데이터 변환부는,
    소정의 휘도 및 감마를 기준으로 각 휘도별 기준 계조가 매핑된 기준 계조 룩업 테이블을 포함하고,
    휘도를 변환하기 위한 기준이 되는 기준 휘도 및 상기 세팅 감마에 따른 계조별 휘도에 대응하는 상기 기준 계조를 참조하여 상기 영상 데이터를 변환하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 복수의 화소는,
    유기 전계 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 복수의 화소를 포함하는 화소부;
    상기 화소부에 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부;
    상기 화소부에 주사 신호 및 발광 제어신호를 공급하는 주사 구동부; 및
    휘도 모드에 따라 세팅 감마 및 상기 발광 제어신호의 듀티비를 조절하고 영상 데이터를 변환하는 휘도 제어부를 포함하고, 상기 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부에 제어 신호들을 제공하는 타이밍 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 휘도 제어부는,
    상기 휘도 모드에 따라 기준 휘도 및 발광 제어신호의 듀티비를 설정하고,
    상기 발광 제어신호의 듀티비 변화에 관계없이, 상기 화소부에 표시되는 영상의 감마가 일정하도록 상기 세팅 감마를 조절하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러 및 상기 데이터 구동부는 단일의 반도체 칩에 집적되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시 장치.
  15. 복수의 화소를 포함하는 화소부를 구동하기 위한 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    휘도 모드에 따라 기준 휘도를 설정하는 단계;
    상기 휘도 모드에 따라 발광 제어신호의 듀티비를 조절하는 단계;
    상기 휘도 모드 또는 상기 발광 제어신호의 듀티비에 따라 세팅 감마를 조절하는 단계;
    상기 기준 휘도 및 상기 세팅 감마에 따라 영상 데이터를 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 영상 데이터 및 상기 발광 제어신호에 응답하여 상기 화소부를 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 세팅 감마는,
    상기 발광 제어신호의 듀티비 변화에 관계없이, 상기 화소부에 표시되는 영상의 감마가 일정하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제15 항에 있어서, 상기 발광 제어신호의 듀티비 조절 단계는,
    상기 휘도 모드가 저휘도일수록 상기 복수의 화소를 소광시키는 상기 발광 제어신호의 오프 구간이 증가되도록 발광듀티제어신호를 설정하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제15 항에 있어서, 상기 세팅 감마 조절 단계는,
    상기 휘도 모드가 저휘도일수록 또는 상기 발광 제어신호의 오프 구간이 증가될수록 상기 세팅 감마의 값이 감소 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  19. 제15 항에 있어서, 상기 세팅 감마 조절 단계는,
    상기 화소부의 특성을 고려하여 휘도에 따른 상기 세팅 감마의 값이 맵핑된 룩업 테이블을 참조하여 상기 세팅 감마를 설정하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  20. 제15 항에 있어서, 상기 영상 데이터 변환 단계는,
    최고 휘도 및 소정의 감마를 기준으로 각 휘도별 기준 계조가 매핑된, 기준 계조 룩업 테이블을 참조하여, 상기 휘도 모드 및 상기 세팅 감마에 따른 계조별 휘도에 대응하는 상기 기준 계조를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 기준 계조를 참조하여 상기 영상 데이터를 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
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