KR20140137811A

KR20140137811A - 표시패널 구동방법 및 이를 수행하는 표시장치

Info

Publication number: KR20140137811A
Application number: KR1020130058848A
Authority: KR
Inventors: 장대광; 윤영수; 임경호; 홍석하; 고준철
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2014-12-03
Also published as: KR102102697B1

Abstract

표시패널 구동방법은 디지털 영상 데이터를 분석하여 각 프레임의 기준 계조값을 선택하는 단계, 상기 기준 계조값에 대응되는 적어도 한 개 이상의 감마 데이터를 생성하는 단계, 상기 기준 계조값에 대응하여 제1 아날로그 구동전압으로부터 상기 제1 아날로그 구동전압보다 작은 제2 아날로그 구동전압을 생성하는 단계,상기 제2 아날로그 구동전압 및 상기 감마 데이터에 대응되는 적어도 한 개 이상의 감마 기준전압을 생성하는 단계, 상기 제2 아날로그 구동전압 및 상기 감마 기준전압에 대응하여 계조전압을 생성하는 단계 및 상기 계조전압을 이용하여 표시패널에 영상을 표시하는 단계를 포함한다.

Description

표시패널 구동방법 및 이를 수행하는 표시장치{method of driving display panel and display apparatus using the same}

본 발명은 표시장치의 표시패널의 구동방법 및 이를 수행하는 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표시장치의 구동에 있어서 영상 데이터의 계조를 분석하고 그에 따라 구동전압을 최적화 하여 소비전력을 감소시키는 표시패널의 구동방법 및 이를 수행하는 표시장치에 관한 것이다.

최근, 대면적이 용이하고 박형 및 경량화가 가능한 평판 디스플레이(flat panel display, FPD)가 표시장치로서 널리 이용되고 있으며, 이러한 평판 디스플레이로는 액정 표시장치(liquid crystal display, LCD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP), 유기 발광 표시장치(organic light emitting display, OLED) 등이 사용되고 있다.

표시장치는 디지털 화상 데이터를 아날로그 데이터, 예컨대 계조 전압으로 변환하여 사람의 시각으로 확인 할 수 있도록 표시패널에 표시해 준다.

예를 들어 액정 표시장치의 경우에는 액정의 화소 전극에 인가되는 계조 전압의 세기를 달리하여 액정 분자 배열의 기울기를 달리하며, 이를 통해 액정을 통과하는 빛의 세기를 조절하여 화면에 표시되는 색의 계조를 조절한다.

따라서 액정 표시패널은 구동을 위해서 최소 계조를 표현하기 위한 전압으로부터 액정 표시패널이 표현할 수 있는 최대 계조를 표현하기 위한 전압까지 다양한 세기의 전압을 필요로 하게 되고, 이를 위해서 항상 일정한 크기의 전압을 아날로그 구동전압(AVDD)으로 사용한다. 따라서, 상기 액정 표시패널이 표현할 수 있는 모든 계조를 표시하기 위해서는 데이터 구동부에 인가되는 상기 아날로그 구동전압(AVDD)은 일정하게 유지된다.

그러나, 화면에 표시되는 계조는 언제나 상기 액정 표시패널이 표현할 수 있는 최대치의 계조를 필요로 하지는 않으며, 이 경우 화면에 표시되는 계조 중 최대값을 갖는 계조 보다 큰 값을 갖는 계조를 표현하기 위한 전압은 낭비되어 필요 이상의 전력을 소비하게 되는 문제점이 발생한다.

또한 상기 액정 표시패널의 열화 현상을 방지하기 위해 액정 분자 배열의 반전 구동을 하며, 이를 위해 공통 전극을 기준으로 정극성(+극성)과 부극성(-극성)의 두 가지 극성으로 반전하는 구동을 한다. 따라서, 정극성과 부극성을 고려할 때 낭비되는 전압은 더욱 늘어나게 된다.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 입력되는 디지털 화상 데이터를 분석하여 한 화면에 표시되는 계조 중 임의의 값을 선택하여 선택된 계조를 표현하기 위해 필요한 수준으로 아날로그 구동전압(AVDD)을 가변하여 구동하는 표시패널 구동방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 표시패널 구동방법을 수행하는 표시장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시패널 구동방법은 디지털 영상 데이터를 분석하여 각 프레임의 기준 계조값을 선택하는 단계, 상기 기준 계조값에 대응되는 적어도 한 개 이상의 감마 데이터를 생성하는 단계, 상기 기준 계조값에 대응하여 제1 아날로그 구동전압으로부터 상기 제1 아날로그 구동전압보다 작은 제2 아날로그 구동전압을 생성하는 단계, 상기 제2 아날로그 구동전압 및 상기 감마 데이터에 대응되는 적어도 한 개 이상의 감마 기준전압을 생성하는 단계, 상기 제2 아날로그 구동전압 및 상기 감마 기준전압에 대응하여 계조전압을 생성하는 단계 및 상기 계조전압을 이용하여 표시패널에 영상을 표시하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 아날로그 구동전압을 생성하는 단계는 상기 제1 아날로그 구동전압의 크기를 상기 기준 계조값에 대응되는 제1 크기로 조절하여 상기 제2 아날로그 구동전압을 생성하고, 상기 제1 크기는 공통전압보다 큰 값을 갖는 정극성 계조전압들을 상기 기준 계조값에 대응되는 정극성 계조전압 까지만 생성하기 위해 미리 설정된 크기일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기준 계조값(GRYref)을 선택하는 단계는 상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임의 최대 계조값을 기준 계조값(GRYref)으로 선택할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상기 기준 계조값(GRYref)을 선택하는 단계는 상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임의 미리 설정 된 문턱값을 기초로 각 계조에 해당하는 픽셀의 개수가 상기 문턱값을 넘는 가장 높은 계조의 계조값에 해당하는 최대 문턱 계조값을 기준 계조값으로 선택할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상기 기준 계조값(GRYref)을 선택하는 단계는 한 프레임당 허용되는 화질 열화픽셀의 기준 개수를 설정한 후 상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임에서 상기 화질 열화 픽셀의 기준 개수를 만족하는 최대 계조값을 상기 기준 계조값으로 선택할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상기 기준 계조값(GRYref)을 선택하는 단계는 상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임에서의 최대 계조값과 평균 계조값의 차이값을 구하고, 상기 차이값에 가중치를 곱한 중간값을 구하고, 상기 중간값에 상기 평균 계조값을 더한 값을 상기 기준 계조값으로 선택할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가중치는 상기 최대 계조값과 평균 계조값의 차이값이 작을수록 상기 가중치는 커지도록 가변될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 아날로그 구동전압을 생성하는 단계는 상기 제1 아날로그 구동전압의 크기를 상기 기준 계조값에 대응되는 제2 크기로 조절하여 상기 제2 아날로그 구동전압을 생성하는 단계를 더 포함하고 상기 제2 크기는 공통전압보다 큰 값을 갖는 정극성 계조전압들을 상기 기준 계조값에 대응되는 정극성 계조전압 까지만 생성하고, 상기 공통전압보다 작은 값을 갖는 부극성 계조전압들을 상기 기준 계조값에 대응되는 부극성 계조전압 까지만 생성하기 위해 미리 설정된 크기인 것을 특징으로 하여 상기 제2 아날로그 구동전압(AVDD2)을 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기준 계조값(GRYref)에 대응하여 공통 전압을 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시장치는 영상을 표시하는 표시패널, 입력된 디지털 영상 데이터를 분석하여 각 프레임의 기준 계조값을 선택하고 상기 기준 계조값에 대응되는 적어도 한 개 이상의 감마 데이터를 생성하는 영상 분석부, 상기 기준 계조값에 대응하여 제1 아날로그 구동전압으로부터 상기 제1 아날로그 구동전압보다 작은 제2 아날로그 구동전압을 생성하는 구동전원 변환부, 상기 제2 아날로그 구동전압 및 감마 데이터에 대응되는 적어도 한 개 이상의 감마 기준전압을 생성하는 감마 기준전압 생성부 및 상기 표시패널, 구동전원 변환부 및 감마 기준전압 생성부와 전기적으로 연결 되어 상기 제2 아날로그 구동전압 및 감마 기준전압을 입력 받아 상기 표시패널에 전기적 신호를 전달하는 데이터 구동부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 구동전원 변환부는 상기 제1 아날로그 구동전압의 크기를 상기 기준 계조값에 대응되는 제1 크기로 조절하여 상기 제2 아날로그 구동전압을 생성하는 정극성 변환부를 포함하고 상기 제1 크기는 공통전압보다 큰 값을 갖는 정극성 계조전압들을 상기 기준 계조값에 대응되는 정극성 계조전압 까지만 생성하기 위해 미리 설정된 크기인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기준 계조값(GRYref)은 상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임의 최대 계조값이 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기준 계조값은 상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임의 미리 설정 된 문턱값을 기초로 각 계조에 해당하는 픽셀의 개수가 상기 문턱값을 넘는 가장 높은 계조의 계조값에 해당하는 최대 문턱 계조값이 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기준 계조값은 한 프레임당 허용되는 화질 열화픽셀의 기준 개수를 설정한 후 상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임에서 상기 화질 열화 픽셀의 기준 개수를 만족하는 최대 계조값이 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기준 계조값(GRYref)은 상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임에서 최대 계조값과 평균 계조값의 차이값을 구하고 상기 차이값에 가중치를 곱한 중간값을 구하고 상기 중간값에 상기 평균 계조값을 더한 값이 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 구동전원 변환부는 상기 제1 아날로그 구동전압의 크기를 상기 기준 계조값에 대응되는 제2 크기로 조절하여 상기 제2 아날로그 구동전압을 생성하는 부극성 변환부를 포함하고 상기 제2 크기는 공통전압보다 큰 값을 갖는 정극성 계조전압들을 상기 기준 계조값에 대응되는 정극성 계조전압 까지만 생성하고 상기 공통전압보다 작은 값을 갖는 부극성 계조전압들을 상기 기준 계조값에 대응되는 부극성 계조전압 까지만 생성하기 위해 미리 설정된 크기일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시장치는 제1 공통 전압을 수신하여 상기 기준 계조값에 대응하여 상기 제1 공통 전압보다 작은 제2 공통 전압을 생성하는 공통 전압 생성부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 표시패널 구동방법 및 표시장치에 따르면, 화면에 표시되는 계조값에 대응하여 데이터 구동부에 입력되는 아날로그 구동전압을 가변 함으로써 데이터 구동부의 소비전력이 감소되며, 상기 아날로그 구동전압 생성단의 손실율이 감소하여 전원단의 전체 소비전력이 감소될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 영상 분석부의 기준 계조값 선택방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 도 1의 표시패널의 구동방법을 설명하기 위한 계조 단계별 계조 전압과 아날로그 구동전압과의 관계를 표시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 영상 분석부의 기준 계조값(GRYref) 선택방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 영상 분석부의 기준 계조값(GRYref) 선택방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 영상 분석부의 기준 계조값(GRYref) 선택방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 7의 구동전원 변환부를 나타내는 블록도이다.
도 9는 도 7의 표시패널의 구동방법을 설명하기 위한 계조 단계별 계조 전압과 아날로그 구동전압과의 관계를 표시한 그래프이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

평판 표시패널에는 전술한 바와 같이 액정 표시장치(liquid crystal display, LCD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP), 유기 발광 표시장치(organic light emitting display, OLED) 등이 적용될 수 있지만, 본 실시예에서는 액정 표시장치(LCD)를 적용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 표시장치는 영상을 표시하는 표시패널(10), 입력된 디지털 영상 데이터를 분석하여 각 프레임의 기준 계조값(GRYref)을 선택하고 상기 기준 계조값(GRYref)에 대응되는 적어도 한 개 이상의 감마 데이터(GMAdata)를 생성하는 영상 분석부(70), 상기 기준 계조값(GRYref)에 대응하여 제1 아날로그 구동전압(AVDD1)으로부터 제2 아날로그 구동전압(AVDD2)을 생성하는 구동전원 변환부(80), 상기 제2 아날로그 구동전압(AVDD2) 및 상기 감마 데이터(GMAdata)에 대응되는 적어도 한 개 이상의 감마 기준전압(GMAref)을 생성하는 감마 기준전압 생성부(50) 및 상기 표시패널(10), 구동전원 변환부(80) 및 감마 기준전압 생성부(50)와 전기적으로 연결 되어 상기 제2 아날로그 구동전압(AVDD2) 및 감마 기준전압(GMAref)을 입력받아 상기 표시패널(10)에 전기적 신호를 전달하는 데이터 구동부(20)를 포함한다.

상기 표시 장치는 상기 표시패널(10)과 전기적으로 연결 되어 상기 표시패널(10)의 게이트 라인(GL)들을 순차적으로 활성화 시키는 게이트 구동부(30), 상기 게이트 구동부(30)와 상기 데이터 구동부(20)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어부(40) 및 상기 구동전원 변환부(80)에 구동전원을 공급하는 전원부(60)를 더 포함할 수 있다.

상기 표시패널(10)은 영상을 표시하는 복수개의 화소들을 포함하며, 예를 들면, 상기 표시패널(100)은 M * N(M, N은 자연수)개의 화소를 포함할 수 있다. 각 화소는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)에 연결된 스위칭 소자(TR), 상기 스위칭 소자(TR)에 연결된 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 상기 화소들은 매트릭스 형태로 구성되며, 상기 게이트 라인(GL)은 상기 표시패널(10)의 제1 변에 평행하게 연장되며 상기 게이트 구동부(30)와 연결된다. 상기 데이터 라인(DL)은 상기 표시패널(10)의 제2 변에 평행하게 연장되며 상기 데이터 구동부(20)와 연결된다. 상기 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)은 상기 화소의 수에 따라서 M개 및 N개로 구성될 수 있다.

게이트 온 펄스가 상기 게이트 라인(GL)에 공급될 때, 디지털 영상 데이터는 상기 데이터 구동부(20)에서 아날로그 데이터 전압인 상기 계조 전압으로 변환되어 상기 데이터 라인(DL)에 공급된다. 상기 계조 전압은 상기 액정 커패시터(Clc)에 충전된다. 이를 위해 상기 스위칭 소자(TR)의 게이트 전극은 상기 게이트 라인(GL)에 접속되고, 소스 전극은 상기 데이터 라인(DL)에 접속되며, 드레인 전극은 상기 액정 커패시터(Clc)의 화소 전극과 상기 스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극에 접속된다. 상기 액정 커패시터(Clc)의 공통 전극에는 공통 전압(Vcom)이 공급되며, 상기 화소 전극에는 상기 계조 전압이 공급된다. 상기 스토리지 커패시터(Cst)의 상기 제1 전극에는 상기 계조 전압이 공급되고, 제2 전극에는 스토리지 전압(Vst)이 공급된다. 예를 들어, 상기 스토리지 전압(Vst)은 상기 공통 전압(Vcom)과 동일할 수 있다. 상기 스토리지 커패시터(Cst)는 상기 스위칭 소자(TR)가 턴 온될 때 상기 데이터 라인(DL)으로부터 인가되는 상기 계조 전압을 충전하여 상기 액정 커패시터(Clc)의 전압을 유지하는 역할을 한다.

상기 게이트 라인(GL)에 인가된 게이트 온 펄스에 의해 상기 스위칭 소자(TR)가 턴 온되어 상기 소스 전극과 드레인 전극 사이에 채널이 형성되면 상기 데이터 라인(DL) 상의 상기 계조 전압이 상기 액정 커패시터(Clc)의 상기 화소 전극에 공급되고 이때 액정분자들은 상기 화소 전극에 인가된 계조 전압과 상기 공통 전극에 인가된 상기 공통 전압(Vcom)간의 전위차에 의해 배열이 바뀌면서 입사된 빛의 투과량이 조절되어 계조를 표현하게 된다.

상기 영상 분석부(70)는 디지털 영상 데이터를 분석하여 각 프레임의 이미지를 구성하며 상기 화소에 의해 표현되는 단위 픽셀의 계조값을 조사하여 기준 계조값(GRYref)을 선택하고 상기 기준 계조값(GRYref)에 대응하여 적어도 한 개 이상의 상기 감마 데이터(GMAdata)를 생성한다. 상기 감마 데이터(GMAdata)는 디지털 데이터의 형식으로 생성될 수 있다.

상기 기준 계조값(GRYref)이란 상기 제2 아날로그 구동전압(AVDD2)의 크기를 결정하기 위한 기준 값이다. 이하에서 0계조부터 255계조까지 256개의 계조의 표현이 가능하며, 노멀리 블랙모드로 작동하는 표시장치를 기준으로 설명한다. 이 경우 255계조를 표현하기 위해서는 가장 큰 아날로그 구동전압(AVDD)을 필요로 하게 된다. 따라서 어떤 프레임의 이미지가 192계조까지만 포함하고 있다면 상대적으로 낮은 구동전압으로 표현이 가능할 것이다. 따라서 상기 기준 계조값(GRYref)이란 한 화면을 표현하기 위해 필요한 아날로그 구동전압(AVDD)의 크기를 결정하는데 필요한 변수이다. 자세한 기준 계조값(GRYref) 선택 방법은 이하에서 별도로 설명한다.

상기 감마 데이터(GMAdata)란 상기 기준 계조값(GRYref) 이하의 계조에 대응되는 감마 기준전압(GMAref)들의 전압을 유지하기 위해 사용된다. 상기 기준 계조값(GRYref)을 초과하는 계조에 대응되는 감마 기준전압(GMAref)들의 전압은 상기 제2 아날로그 구동전압(AVDD2)의 전압과 같아질 수 있다.

상기 구동전원 변환부(80)는 상기 전원부(60)로부터 기본이 되는 상기 제1 아날로그 구동전압(AVDD1)을 입력 받고 상기 영상 분석부(70)로부터 상기 기준 계조값(GRYref)을 입력 받는다. 상기 제1 아날로그 구동전압(AVDD1)은 255계조를 표현하기 위해 필요한 기본이 되는 아날로그 구동전압이다. 상기 기준 계조값(GRYref)이 255계조보다 작아질 경우 그에 대응하여 상기 제2 아날로그 구동전압(AVDD2)은 낮은 값으로 생성된다. 생성된 상기 제2 아날로그 구동전압(AVDD2)은 상기 데이터 구동부(20)의 아날로그 회로 및 상기 감마 기준전압 생성부(50)에 전달된다.

상기 감마 기준전압 생성부(50)는 사람의 시각 인식 특성을 고려한 감마 조정(gamma correction)의 기준이 되는 상기 감마 기준전압(GMAref)을 생성하여 상기 데이터 구동부(20)에 전달한다. 상기 감마 기준전압(GMAref)은 상기 제1 아날로그 구동전압(AVDD1)으로부터 저준위 아날로그 구동전압(AVSS, 미도시) 사이의 값을 갖는다. 상기 저준위 아날로그 구동전압(AVSS, 미도시)은 예를 들어 0의 값이 될 수 있다. 상기 저준위 아날로그 구동전압(AVSS, 미도시)은 예를 들어 접지 전압일 수 있다. 상기 감마 기준전압(GMAref)은 상기 계조 전압의 개수와 같거나 적은 수로 생성될 수 있다. 상기 감마 기준전압(GMAref)은 상기 공통 전압(Vcom)을 중심으로 정극성 계조 전압에 대응되는 정극성 감마 기준전압과 부극성 계조 전압에 대응되는 부극성 감마 기준전압으로 구분된다. 도 1에 따른 실시예에 있어서 상기 감마 기준전압 생성부(50)는 부극성 감마 기준전압에 대해서 0계조부터 255계조에 대응되는 모든 감마 기준전압(GMAref)을 생성하며, 정극성 감마 기준전압에 대해서는 0계조부터 상기 기준 계조값(GRYref)에 대응되는 감마 기준전압(GMAref)까지만 생성한다. 그 이후의 계조에 대응되는 감마 기준전압(GMAref)은 상기 생성된 정극성 감마 기준전압의 최대값과 같은 전압으로 생성될 수 있다.

상기 타이밍 제어부(40)는 상기 게이트 구동부(30)와 상기 데이터 구동부(20)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 제어부로 디지털 영상 데이터, 수직 동기화를 위한 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기화를 위한 수평 동기신호(Hsync), 동기화를 위한 클럭신호(CLK) 및 데이터 인에이블 신호(DE)와 같은 제어신호를 입력 받는다.

상기 제어신호를 기초로 상기 게이트 구동부(30)에는 게이트 온 펄스의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작신호, 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호, 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호등이 전달된다. 또한, 상기 데이터 구동부(20)에는 상기 디지털 영상 데이터를 상기 데이터 구동부(20)에서 처리할 수 있도록 적절히 변경하여 전달하며, 상기 변경된 디지털 영상 데이터의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작신호, 상기 데이터 라인(DL)에 해당 계조 전압을 인가하라는 로드신호, 상기 공통 전압(Vcom)에 대한 계조 전압의 극성을 반전시키는 반전신호 및 데이터 클록 신호를 전달한다.

상기 데이터 구동부(20)는 상기 변경된 디지털 영상 데이터를 입력 받아 각각의 화소에 해당하는 계조 전압을 상기 데이터 라인(DL)으로 전달한다. 이를 위해서 상기 데이터 구동부(20)는 상기 변경된 디지털 영상 데이터의 각 열의 영상 데이터를 상기 수평 동기 시작신호에 동기되어 샘플링하는 샘플링 래치, 상기 수평 동기 시작신호에 따라 상기 샘플링 래치의 각 셀을 순차적으로 동작시키는 쉬프트 레지스터, 한 행의 시간을 활용하여 상기 샘플링이 모두 완료되면 상기 샘플링 래치의 모든 영상 데이터를 전달받는 홀딩 래치, 상기 홀딩 래치에 전달된 영상 데이터를 상기 감마 기준전압 생성부(50)로부터 전달 받은 상기 감마 기준전압(GMAref)을 기초로 하여 상기 계조 전압을 생성하는 디지털-아날로그 컨버터 및 상기 계조 전압을 상기 화소에 출력하는 출력 버퍼를 포함한다. 상기 제2 아날로그 구동전압(AVDD2)은 상기 디지털-아날로그 컨버터 및 출력 버퍼에 인가된다.

상기 게이트 구동부(30)는 상기 타이밍 제어부(40)로부터 전달 받은 상기 수직 동기 시작신호, 게이트 클록 신호, 출력 인에이블 신호등에 따라 차례대로 상기 게이트 라인(GL) 각각에 전압을 인가하여 상기 스위칭 소자(TR)를 턴 온 시킨다. 이를 위해 상기 게이트 라인(GL)의 상단부터 하단에 순차적으로 신호를 보내기 위한 시프트 레지스터와 화소를 켜기 위한 고전압인 게이트 온 전압을 만들어 주는 레벨 시프터 및 상기 게이트 온 전압을 상기 게이트 라인(GL)에 빠르게 인가하기 위한 버퍼로 구성된다.

상기 전원부(60)는 상기 구동전원 변환부(80)에 상기 제1 아날로그 구동전압(AVDD1)을 공급한다.

상기 공통 전압(Vcom)은 상기 공통 전극에 인가되는 전압으로서 액정의 열화를 방지하기 위한 반전 구동의 기준이 되는 전압이다. 일반적으로 상기 제1 아날로그 구동전압(AVDD1)과 상기 저준위 아날로그 구동전압(AVSS, 미도시)의 중간 값으로 설정 된다. 따라서, 정극성 계조 전압은 상기 공통 전압(Vcom)으로부터 상기 제1 아날로그 구동전압(AVDD1) 사이의 값을 갖게 되며, 부극성 계조 전압은 상기 저준위 아날로그 구동전압(AVSS, 미도시)으로부터 상기 공통 전압(Vcom) 사이의 값을 갖게 된다.

도 2는 도 1의 영상 분석부(70)의 기준 계조값(GRYref) 선택방법을 설명하기 위한 그래프이다.

도 2를 참조하면, 상기 도 2의 그래프는 상기 디지털 영상 데이터의 한 프레임을 기준으로 계조 단계별 픽셀 수를 나타낸 것이며, 도 1의 실시예에 있어서 상기 기준 계조값(GRYref)은 상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임의 최대 계조값이 될 수 있다.

도 3은 도 1의 표시패널의 구동방법을 설명하기 위한 계조 단계별 계조 전압과 아날로그 구동전압과의 관계를 표시한 그래프이다.

도 3을 참조하면, 상기 도 3의 그래프는 계조 단계별 계조 전압의 크기를 나타낸 것으로 상기 공통 전압(Vcom)을 기준으로 위쪽은 정극성 계조전압의 크기를 나타내며 아래쪽은 부극성 계조 전압의 크기를 나타낸다. 또한 기준 계조값(GRYref) 이상의 계조에 표현되어 있는 점선으로 표시된 부분은 255계조가 모두 포함되어 있을 경우에 필요한 계조 전압을 나타내며 그 때에 필요한 구동전압으로 상기 제1 아날로그 구동전압(AVDD1)의 크기가 함께 표시되어 있다. 본 실시예에 의할 때 기준 계조값(GRYref)에 대응되는 정극성 계조 전압 이상의 크기는 필요로 하지 않기 때문에 상기 기준 계조값(GRYref)에 대응되는 상기 정극성 계조 전압을 생성하는데 필요한 상기 제2 아날로그 구동전압(AVDD2)은 상기 제1 아날로그 구동전압(AVDD1)에 비해 낮은 값으로 생성 될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 기준 계조값에 대응하여 상기 데이터 구동부에 입력되는 아날로그 구동전압을 상기 제1 아날로그 구동전압보다 작은 상기 제2 아날로그 구동전압으로 가변 함으로써 데이터 구동부의 소비전력이 감소되며, 상기 아날로그 구동전압 생성단의 손실율이 감소하여 전원단의 전체 소비전력이 감소될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 영상 분석부의 기준 계조값(GRYref) 선택방법을 설명하기 위한 그래프이다.

본 실시예에 따른 표시패널 구동방법 및 표시장치는 상기 기준 계조값(GRYref)을 선택하는 방법을 제외하면, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 표시패널 구동방법 및 표시장치와 실질적으로 동일하므로, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.

도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 기준 계조값(GRYref)은 상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임의 최대 문턱 계조값이 될 수 있다. 상기 최대 문턱 계조값이란 미리 설정 된 문턱값을 기초로 각 계조에 해당하는 픽셀의 개수가 상기 문턱값을 넘는 가장 높은 계조의 계조값을 의미한다. 예를 들어, 상기 문턱값은 고정된 값일 수 있다. 이와는 달리, 상기 문턱값은 가변 하는 값일 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 영상 분석부의 기준 계조값(GRYref) 선택방법을 설명하기 위한 그래프이다.

도 1, 도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 기준 계조값(GRYref)은 한 프레임당 허용되는 화질 열화픽셀의 개수를 설정한 후 상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임에서 이를 만족하는 최대 계조값이 될 수 있다. 예를 들어 상기 화질 열화픽셀의 개수가 K개 라면 한 프레임당 상위 계조 단계에서부터 픽셀의 수를 세어 K개를 만족하는 때의 계조를 상기 기준 계조값(GRYref)으로 선택할 수 있다. 여기서, K는 자연수이다. 예를 들어, 상기 화질 열화픽셀의 개수는 고정된 값일 수 있다. 이와는 달리, 상기 화질 열화픽셀의 개수는 가변 하는 값일 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 영상 분석부의 기준 계조값(GRYref) 선택방법을 설명하기 위한 그래프이다.

본 실시예에 따른 표시패널 구동방법 및 표시장치는 상기 기준 계조값(GRYref)을 선택하는 방법을 제외하면, 도 1 및 도 3을 참조하여 설명한 표시패널 구동방법 및 표시장치와 실질적으로 동일하므로, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.

도 1, 도 3 및 도 6를 참조하면, 상기 기준 계조값(GRYref)은 상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임에서의 최대 계조값과 평균 계조값의 차이값을 구하고 상기 차이값에 가중치인 알파(α)를 곱한 중간값을 구하고 상기 중간값을 상기 평균 계조값에 더한 값이 될 수 있다. 상기 알파(α)는 0과 1사이의 값이다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 알파(α)는 상기 최대 계조값과 평균 계조값의 차이값의 크기에 따라서 가변적으로 조정될 수 있다. 더욱 상세하게는 상기 차이값이 작을수록 상기 알파(α)는 커진다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 블록도 이다. 도 8은 도 7의 구동전원 변환부(80)를 나타내는 블록도 이다. 도 9는 도 7의 표시패널의 구동방법을 설명하기 위한 계조 단계별 계조 전압과 아날로그 구동전압과의 관계를 표시한 그래프이다.

본 실시예에 따른 표시패널 구동방법 및 표시장치는 공통 전압 생성부(90)를 더 포함하고, 구동전원 변환부(80)가 정극성 변환부 및 부극성 변환부를 포함하는 것을 제외하면, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 표시패널 구동방법 및 표시장치와 구성이 유사하므로 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명을 생략한다. 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 표시장치는 영상을 표시하는 표시패널(10), 입력된 디지털 영상 데이터를 분석하여 각 프레임의 기준 계조값(GRYref)을 선택하고 상기 기준 계조값(GRYref)에 대응되는 적어도 한 개 이상의 감마 데이터(GMAdata)를 생성하는 영상 분석부(70), 상기 기준 계조값(GRYref)에 대응하여 상기 제1 아날로그 구동전압(AVDD1)으로부터 제3 아날로그 구동전압(AVDD3)을 생성하는 구동전원 변환부(80), 상기 제3 아날로그 구동전압(AVDD3) 및 감마 데이터(GMAdata)에 대응되는 적어도 한 개 이상의 감마 기준전압(GMAref)을 생성하는 감마 기준전압 생성부(50), 상기 기준 계조값(GRYref)에 대응하여 제2 공통 전압(Vcom2)을 생성하는 공통 전압 생성부(90), 데이터 구동부(20), 게이트 구동부(30), 타이밍 제어부(40) 및 상기 감마 기준전압 생성부(50), 데이터 구동부(20) 및 공통 전압 생성부(90)에 구동전원을 공급하는 전원부(60)를 포함한다.

상기 영상 분석부(70)는 도 2를 참조하여 설명한 방법과 동일하게 상기 기준 계조값(GRYref)을 선택하여 상기 구동전원 변환부(80) 및 상기 공통 전압 생성부(90)에 전달한다. 상기 감마 데이터(GMAdata)는 가변적인 상기 제3 아날로그 구동전압(AVDD3) 및 제2 공통 전압(Vcom2)에 대응하여 상기 감마 기준전압(GMAref)을 변형하기 위해 사용된다. 상기 감마 데이터(GMAdata)는 디지털 데이터의 형식으로 생성될 수 있다. 이와는 달리, 상기 영상 분석부(70)는 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한 방법 중 어느 하나를 이용하여 기준 계조값(GRYref)을 선택하여 상기 구동전원 변환부(80) 및 상기 공통 전압 생성부(90)에 전달할 수 있다.

상기 구동전원 변환부(80)는 상기 전원으로부터 기본이 되는 상기 제1 아날로그 구동전압(AVDD1)을 입력 받고 상기 영상 분석부(70)로부터 상기 기준 계조값(GRYref)을 입력 받는다. 상기 제1 아날로그 구동전압(AVDD1)은 도 1에서 설명한 것과 동일하다.

도 8을 참조하면, 도 1 및 도 3에서 설명한 실시예에서의 구동전원 변환부(80)의 동작 및 내부 구성이 정극성 변환부(81)로 포함 되며 부극성 변환부(82)가 더 포함 된다.

도 9를 참조하면, 상기 도 9의 그래프는 계조 단계별 계조 전압의 크기를 나타낸 그래프이다. 본 실시예에 있어서는 정극성 계조 전압뿐만 아니라 부극성 계조 전압에 대해서도 상기 기준 계조값(GRYref) 이상의 계조에 대해서는 계조 전압이 필요하지 않기 때문에 상기 제3 아날로그 구동전압(AVDD3)은 상기 제1 아날로그 구동전압(AVDD1)뿐만 아니라 상기 제2 아날로그 구동전압(AVDD2)보다도 낮은 값으로 생성될 수 있다.

상기 부극성 변환부(82)는 상기 제3 아날로그 구동전압(AVDD3)을 생성함에 있어서 상기 부극성 계조 전압을 고려하는 것을 포함하기 위한 개념적인 구성으로서 반드시 정극성 변환부(81)와 분리되어 구성될 필요는 없다.

상기 공통 전압 생성부(90)는 상기 전원부(60)로부터 기본이 되는 제1 공통 전압(Vcom1)을 입력 받아 상기 기준 계조값(GRYref)에 대응되는 상기 제2 공통 전압(Vcom2)을 생성하여 상기 표시패널(10)의 공통 전극에 전달한다. 예를 들어, 상기 제2 공통 전압(Vcom2)은 상기 제3 아날로그 구동전압(AVDD3)의 1/2의 크기를 가질 수 있다.

상기 감마 기준전압 생성부(50)는 정극성 감마 기준전압뿐만 아니라 부극성 감마 기준전압 모두 0계조부터 상기 기준 계조값(GRYref)에 대응되는 감마 기준전압(GMAref)까지 생성한다. 상기 기준 계조값(GRYref) 이후의 계조에 대응되는 정극성 및 부극성 감마 기준전압은 각각 상기 생성된 정극성 감마 기준전압의 최대값 및 부극성 감마 기준전압의 최대값과 같은 전압으로 생성될 수 있다. 또한 본 실시예에 있어서는 상기 감마 기준전압(GMAref)의 기준이 되는 상기 제2 공통 전압(Vcom2)이 상기 기준 계조값(GRYref)에 따라 가변되기 때문에 상기 감마 기준전압(GMAref) 역시 도 1 내지 도 6에서의 감마 기준전압(GMAref)과 달리 상기 기준 계조값(GRYref)에 따라 가변된다.

본 실시예에 따르면, 상기 기준 계조값에 대응하여 상기 데이터 구동부에 입력되는 아날로그 구동전압을 상기 제1 아날로그 구동전압보다 작은 상기 제3 아날로그 구동전압으로 가변 함으로써 데이터 구동부의 소비전력이 감소되며, 상기 아날로그 구동전압 생성단의 손실율이 감소하여 전원단의 전체 소비전력이 감소될 수 있다.

본 실시예에서, 액정 표시장치의 액정표시패널이 예시적으로 설명되었으나, 본 발명의 표시패널 모듈은 다른 평판 표시패널 장치, 예를 들면, 유기 발광 표시장치에 이용될 수도 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예들에 따른 표시패널 구동방법 및 표시장치에 따르면, 화면에 표시되는 계조값에 대응하여 데이터 구동부에 입력되는 아날로그 구동전압을 가변 함으로써 데이터 구동부의 소비전력이 감소되며, 상기 아날로그 구동전압 생성단의 손실율이 감소하여 전원단의 전체 소비전력이 감소될 수 있다.

10: 표시패널 20: 데이터 구동부
30: 게이트 구동부 40: 타이밍 제어부
50: 감마 기준전압 생성부 60: 전원부
70: 영상 분석부 80: 구동전원 변환부
81: 정극성 변환부 82: 부극성 변환부
90: 공통 전압 생성부 AVDD1: 제1 아날로그 구동전압
AVDD2: 제2 아날로그 구동전압 AVDD3: 제3 아날로그 구동전압
Vcom: 공통 전압 Vcom1: 제1 공통 전압
Vcom2: 제2 공통 전압 GMAdata: 감마 데이터
GMAref: 감마 기준전압 GRYref: 기준 계조값
DL: 데이터 라인(DL) GL: 게이트 라인(GL)
TR: 스위칭 소자 Clc: 액정 커패시터
Cst: 스토리지 커패시터

Claims

디지털 영상 데이터를 분석하여 각 프레임의 기준 계조값을 선택하는 단계;
상기 기준 계조값에 대응되는 적어도 한 개 이상의 감마 데이터를 생성하는 단계;
상기 기준 계조값에 대응하여 제1 아날로그 구동전압으로부터 상기 제1 아날로그 구동전압보다 작은 제2 아날로그 구동전압을 생성하는 단계;
상기 제2 아날로그 구동전압 및 상기 감마 데이터에 대응되는 적어도 한 개 이상의 감마 기준전압을 생성하는 단계;
상기 제2 아날로그 구동전압 및 상기 감마 기준전압에 대응하여 계조전압을 생성하는 단계; 및
상기 계조전압을 이용하여 표시패널에 영상을 표시하는 단계를 포함하는 표시패널 구동방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 아날로그 구동전압을 생성하는 단계는
상기 제1 아날로그 구동전압의 크기를 상기 기준 계조값에 대응되는 제1 크기로 조절하여 상기 제2 아날로그 구동전압을 생성하고
상기 제1 크기는 공통전압보다 큰 값을 갖는 정극성 계조전압들을 상기 기준 계조값에 대응되는 정극성 계조전압 까지만 생성하기 위해 미리 설정된 크기인 것을 특징으로 하는 표시패널 구동방법.
제2항에 있어서, 상기 기준 계조값을 선택하는 단계는
상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임의 최대 계조값을 기준 계조값으로 선택하는 것을 특징으로 하는 표시패널 구동방법.
제2항에 있어서, 상기 기준 계조값을 선택하는 단계는
상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임의 미리 설정 된 문턱값을 기초로 각 계조에 해당하는 픽셀의 개수가 상기 문턱값을 넘는 가장 높은 계조의 계조값에 해당하는 최대 문턱 계조값을 기준 계조값으로 선택하는 것을 특징으로 하는 표시패널 구동방법.
제2항에 있어서, 상기 기준 계조값을 선택하는 단계는
한 프레임당 허용되는 화질 열화픽셀의 기준 개수를 설정한 후 상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임에서 상기 화질 열화 픽셀의 기준 개수를 만족하는 최대 계조값을 상기 기준 계조값으로 선택하는 것을 특징으로 하는 표시패널 구동방법.
제2항에 있어서, 상기 기준 계조값을 선택하는 단계는
상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임에서의 최대 계조값과 평균 계조값의 차이값을 구하고
상기 차이값에 가중치를 곱한 중간값을 구하고
상기 중간값에 상기 평균 계조값을 더한 값을 상기 기준 계조값으로 선택하는 것을 특징으로 하는 표시패널 구동방법.
제6항에 있어서, 상기 가중치는
상기 최대 계조값과 평균 계조값의 차이값이 작을수록 상기 가중치는 커지도록 가변되는 것을 특징으로 하는 표시패널 구동방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 아날로그 구동전압을 생성하는 단계는
상기 제1 아날로그 구동전압의 크기를 상기 기준 계조값에 대응되는 제2 크기로 조절하여 상기 제2 아날로그 구동전압을 생성하는 단계를 더 포함하고
상기 제2 크기는 공통전압보다 큰 값을 갖는 정극성 계조전압들을 상기 기준 계조값에 대응되는 정극성 계조전압 까지만 생성하고, 상기 공통전압보다 작은 값을 갖는 부극성 계조전압들을 상기 기준 계조값에 대응되는 부극성 계조전압 까지만 생성하기 위해 미리 설정된 크기인 것을 특징으로 하는 표시패널 구동방법.
제8항에 있어서, 상기 기준 계조값에 대응하여 상기 공통 전압을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시패널 구동방법.
영상을 표시하는 표시패널;
입력된 디지털 영상 데이터를 분석하여 각 프레임의 기준 계조값을 선택하고 상기 기준 계조값에 대응되는 적어도 한 개 이상의 감마 데이터를 생성하는 영상 분석부;
상기 기준 계조값에 대응하여 제1 아날로그 구동전압으로부터 상기 제1 아날로그 구동전압보다 작은 제2 아날로그 구동전압을 생성하는 구동전원 변환부;
상기 제2 아날로그 구동전압 및 감마 데이터에 대응되는 적어도 한 개 이상의 감마 기준전압을 생성하는 감마 기준전압 생성부; 및
상기 표시패널, 구동전원 변환부 및 감마 기준전압 생성부와 전기적으로 연결 되어 상기 제2 아날로그 구동전압 및 감마 기준전압을 입력 받아 상기 표시패널에 전기적 신호를 전달하는 데이터 구동부를 포함하는 표시장치.
제10항에 있어서, 상기 구동전원 변환부는
상기 제1 아날로그 구동전압의 크기를 상기 기준 계조값에 대응되는 제1 크기로 조절하여 상기 제2 아날로그 구동전압을 생성하는 정극성 변환부를 포함하고
상기 제1 크기는 공통전압보다 큰 값을 갖는 정극성 계조전압들을 상기 기준 계조값에 대응되는 정극성 계조전압 까지만 생성하기 위해 미리 설정된 크기인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제11항에 있어서, 상기 기준 계조값은
상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임의 최대 계조값인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제11항에 있어서, 상기 기준 계조값은
상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임의 미리 설정 된 문턱값을 기초로 각 계조에 해당하는 픽셀의 개수가 상기 문턱값을 넘는 가장 높은 계조의 계조값에 해당하는 최대 문턱 계조값인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제11항에 있어서, 상기 기준 계조값은
한 프레임당 허용되는 화질 열화픽셀의 기준 개수를 설정한 후 상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임에서 상기 화질 열화 픽셀의 기준 개수를 만족하는 최대 계조값인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제11항에 있어서, 상기 기준 계조값은
상기 디지털 영상 데이터의 각 프레임에서의 최대 계조값과 평균 계조값의 차이값을 구하고
상기 차이값에 가중치를 곱한 중간값을 구하고
상기 중간값에 상기 평균 계조값을 더한 값인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제15항에 있어서, 상기 가중치는
상기 최대 계조값과 평균 계조값의 차이값이 작을수록 상기 가중치는 커지도록 가변되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제10항에 있어서, 상기 구동전원 변환부는
상기 제1 아날로그 구동전압의 크기를 상기 기준 계조값에 대응되는 제2 크기로 조절하여 상기 제2 아날로그 구동전압을 생성하는 부극성 변환부를 포함하고
상기 제2 크기는 공통전압보다 큰 값을 갖는 정극성 계조전압들을 상기 기준 계조값에 대응되는 정극성 계조전압 까지만 생성하고 상기 공통전압보다 작은 값을 갖는 부극성 계조전압들을 상기 기준 계조값에 대응되는 부극성 계조전압 까지만 생성하기 위해 미리 설정된 크기인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제17항에 있어서,
제1 공통 전압을 수신하여 상기 기준 계조값에 대응하여 상기 제1 공통 전압보다 작은 제2 공통 전압을 생성하는 공통 전압 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.