KR20150018725A - 표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

표시장치 및 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 영상 표시부 및 이에 연결된 게이트 구동부와 데이터 구동부, 그리고 이들을 제어하는 타이밍 컨트롤러를 포함한다. 상기 타이밍 컨트롤러는 영상 신호의 스트레스 계수를 산출하는 스트레스 모델링부 및 템플릿 신호를 저장하는 템플릿 메모리, 상기 스트레스 계수가 임계 값보다 크면 상기 영상 신호와 상기 템플릿 신호를 매칭시켜 일치하는 부분을 검출 및 휘도를 보상하는 영상 처리부, 상기 영상 처리부로부터 출력된 영상을 표시하는 영상 표시부를 포함한다.

Description

표시장치 및 그 구동방법{DISPLAY APPARATUS AND METHOD OF OPERATING THE SAME}
본 발명은 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근 다양한 평판 표시장치들(Flat Panel Display, FPD)에 대한 개발이 가속화되고 있다. 이들 중 특히, 유기발광다이오드 표시장치는 스스로 발광하는 자발광소자를 이용함으로써 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
유기발광다이오드 표시장치는 화소마다 유기발광다이오드를 가진다. 유기발광다이오드는 애노드전극과 캐소드전극 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 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.
유기발광다이오드 표시장치는 유기발광다이오드가 포함된 화소를 매트릭스 형태로 배열하고 화소들의 밝기를 비디오 데이터의 계조에 따라 제어한다. 유기발광다이오드 표시장치는 능동소자인 박막 트랜지스터를 선택적으로 턴-온 시켜 화소를 선택하고 스토리지 커패시터(Storage Capacitor)에 저장된 전압으로 화소의 발광을 유지한다.
본 발명의 목적은 표시품질이 향상된 표시 장치 및 그 구동방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에 따른 표시 장치는 상기 영상 신호에 대한 스트레스 모델링을 수행하고, 스트레스 계수를 출력하는 스트레스 모델링부와 템플릿 신호를 저장하는 템플릿 메모리, 상기 스트레스 계수가 임계 값보다 클 때 상기 템플릿 메모리에 저장된 상기 템플릿 신호를 참조하여 상기 영상 신호를 보상한 데이터 신호를 출력하는 영상 처리부 및 상기 데이터 신호를 표시하는 영상 표시부를 포함한다.
본 발명에 따른 일 실시예 따른 표시 장치의 구동 방법은 영상 신호를 입력하는 단계와 상기 영상 신호에 대한 스트레스 모델링을 수행하여 스트레스 계수를 출력하는 단계, 상기 스트레스 계수와 임계값을 비교하여 상기 스트레스 계수가 크면 템플릿 신호를 입력하는 단계, 상기 템플릿 신호를 상기 영상 신호에 매칭시켜 일치하는 영역을 검출하는 단계, 상기 검출된 영역에 대한 영상 신호를 보상하여 데이터 신호를 출력하는 단계 및 상기 데이터 신호를 표시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는, 동일한 영상이 일정기간 계속 표시되는 경우, 방송사 로고와 같은 특정 영상이 표시되는 영역의 휘도를 보상함으로써 표시 품질이 향상된 영상을 제공한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시장치 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 타이밍 컨트롤러의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에서 유기 발광 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 일정 프레임 동안 동일한 영상 신호가 입력되는 부부의 예를 나타낸 그림이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 본문에 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.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시장치 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)는 표시 패널(110), 게이트 구동부(130), 데이터 구동부(140), 그리고 타이밍 컨트롤러(120)를 포함한다.
표시 패널(110)은 복수의 게이트 라인들(G1-Gn), 복수의 게이트 라인들(G1-Gn)에 교차하여 배열된 복수의 데이터 라인들(D1-Dm), 복수의 게이트 라인들(G1-Gn) 및 복수의 데이터 라인들(D1-Dm)에 연결된 복수의 화소들(PX)을 포함한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 표시 패널(110)에 구비된 각 화소(PX)는 구동 트랜지스터(QD), 스위칭 트랜지스터(QS), 커패시터(CST) 및 유기 발광 소자(OLED)를 포함한다.
구동 트랜지스터(QD)의 제어 단자는 스위칭 트랜지스터(QS)에 연결되어 있고, 입력 단자는 구동 전압(VDD)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 유기 발광 소자(OLED)에 연결되어 있다. 구동 트랜지스터(QD)는 제어 단자와 출력단자 사이에 걸리는 전압(Vgs)의 크기에 따라 그 크기가 제어되는 출력 전류(IOLED)를 출력 단자를 통하여 유기발광 소자(OLED)로 내보낸다.
스위칭 트랜지스터(QS)의 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트 라인(G1-Gn) 및 데이터 라인(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 구동 트랜지스터(QD)의 제어 단자에 연결되어 있다. 스위칭 트랜지스터(QS)는 게이트 라인(Gi)에 인가되는 게이트 신호에 따라 데이터 라인(Dj)에 인가되어 있는 데이터 신호를 구동 트랜지스터(QD)에 전달한다.
구동 트랜지스터(QD) 및 스위칭 트랜지스터(QS)는 비정질 규소로 이루어진 n채널 금속 산화막 반도체(nMOS) 트랜지스터로 형성된다. 그러나 이들 트랜지스터(QD, QS)는 pMOS 트랜지스터로도 형성될 수 있으며, 이 경우 pMOS 트랜지스터와 nMOS 트랜지스터는 서로 상보형(complementary)이므로 pMOS 트랜지스터의 동작과 전압 및 전류는 nMOS 트랜지스터의 그것과 반대가 된다.
커패시터(CST)는 구동 트랜지스터(QD)의 제어 단자와 입력 단자 사이에 연결되어 있다. 커패시터(CST)는 구동 트랜지스터(QD)의 제어 단자에 인가되는 데이터 신호를 충전하여 한 프레임 동안 유지한다.
유기 발광 소자(OLED)의 캐소드(cathode)는 공통 전압(Vcom)에 연결되어 있고, 애노드(anode)는 구동 트랜지스터(QD)의 출력 단자에 연결되어 있다. 유기 발광 소자(OLED)는 구동 트랜지스터(QD)로부터의 출력 전류(IOLED)에 따라 발광한다.
다시 도 1을 참조하면, 게이트 구동부(130)는 표시 패널(110)의 게이트 라인 (G1-Gn)에 연결되어 스위칭 트랜지스터(QS)를 턴 온 시킬 수 있는 게이트 온 전압(Von)과 턴 오프 시킬 수 있는 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트 라인(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(140)는 표시 패널(110)의 데이터 라인(D1-Dm)에 연결되어 영상 신호에 대응하는 데이터 전압을 화소들(PX)에 인가한다.
게이트 구동부(130) 및 데이터 구동부(140)는 복수의 구동 집적 회로 칩의 형태로 표시 패널(110) 위에 직접 실장되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(미도시) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 표시 패널(110)에 부착될 수도 있다. 이와는 달리, 게이트 구동부(130) 또는 데이터 구동부(140)가 표시 패널(110)에 집적될 수도 있다.
타이밍 컨트롤러(120)는 외부로부터 영상 신호(RGB) 및 이의 표시를 제어하기 위한 제어 신호들(CTRL) 예를 들면, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 클럭 신호, 데이터 인에이블 신호 등을 제공받는다. 타이밍 컨트롤러(120)는 제어 신호들(CTRL)에 기초하여 영상 신호(RGB)를 표시 패널(110)의 동작 조건에 맞게 처리한 데이터 신호(DAT) 및 제2 제어 신호(CONT1)를 데이터 구동부(140)로 제공하고, 제1 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(130)로 제공한다. 제2 제어 신호(CONT2)는 클럭 신호, 극성 반전 신호 및 라인 래치 신호를 포함하고, 제1 제어 신호(CONT1)는 수직 동기 시작 신호, 출력 인에이블 신호 그리고 게이트 펄스 신호 등을 포함할 수 있다. 또한 타이밍 컨트롤러(120)의 구체적인 구성 및 동작은 추후 상세히 설명된다.
데이터 구동부(140)는 타이밍 컨트롤러(120)로부터의 제2 제어 신호(CONT2)에 응답해서 한 행의 화소에 대한 데이터 신호(DAT)를 차례로 입력 받아 시프트 시키고, 각 데이터 신호(DAT)에 대응하는 데이터 전압을 데이터 라인들(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(130)는 타이밍 컨트롤러(120)로부터의 제1 제어 신호 (CONT1)에 응답해서 게이트 온 전압(Von)을 게이트 라인들(G1-Gn)을 구동한다. 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 타이밍 컨트롤러(120)의 구체적인 구성 예를 보여주는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 타이밍 컨트롤러(120)는 스트레스 모델링부(121), 영상 처리부(122) 및 템플릿 메모리(123)를 포함한다.
스트레스 모델링부(121)는 영상 신호(RGB)를 입력 받고, 스트레스 계산 알고리즘에 따라서 스트레스 계수(STC)를 산출한다. 스트레스 알고리즘은 표시 패널(110)에 표시되는 영상에 잔상이 발생될 확률을 계산하는 알고리즘이다. 예컨대, 스트레스 계산 알고리즘은 표시 장치(100)의 동작 시간, 표시 패널(110)에 표시되는 영상의 휘도를 저하시키는 특정 영상 패턴의 입력 시간 등을 고려하여 스트레스 계수(STC)를 산출할 수 있다.
스트레스 모델링부(121)는 메모리(121_1)를 포함한다. 스트레스 모델링부(1210)는 입력된 영상 신호(RGB)를 메모리(121_1)에 저장한다. 메모리(121_1)는 하나 또는 복수의 프레임들의 영상 신호(RGB)를 저장할 수 있다.
스트레스 모델링부(121)는 메모리(121_1)에 저장된 영상 신호(RGB)에 대한 스트레스 계수(STC)를 산출한다. 스트레스 계수(STC)는 매 프레임의 영상 신호(RGB)마다 다를 수 있다. 스트레스 모델링부(121)는 산출된 스트레스 계수(STC)를 메모리(121_1)에 저장한다.
템플릿 메모리(123)는 특정 영상 패턴을 템플릿 신호(TS)로서 저장한다. 예컨대, 템플릿 신호(TS)는 방송국 로고 또는 방송 프로그램 로고 중 어느 하나에 대응할 수 있다. 그러나, 템플릿 신호(TS)는 이에 한정되지 않으며, 장시간 동안 소정 영역에 표시되는 영상 패턴을 포함할 수 있다. 또한, 템플릿 신호(TS)는 특정 영상 패턴의 글꼴, 크기, 색상이 다른 복수의 변형된 영상 패턴들을 포함할 수 있다.
영상 처리부(122)는 영상 신호(RGB)를 데이터 신호(DAT)로 변환해서 출력한다. 이 실시예에서, 영상 처리부(122)는 스트레스 모델링부(121)로부터의 스트레스 계수(STC)를 입력 받고, 스트레스 계수(STC)가 임계값(TH)보다 높을 때 영상 신호(RGB)를 보정한 데이터 신호(DAT)를 출력한다.
영상 처리부(122)에는 임계값(TH)이 저장된 메모리(미도시)를 포함할 수 있다. 임계값(TH)은 표시 패널(110)에 표시되는 영상의 휘도가 현저히 저하되어 그 정도가 육안으로 인식되는 수준에 해당하는 스트레스 계수(STC) 값으로서 이는 미리 설정될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 임계값(TH)은 사용자에 따라 임의로 혹은 양산되는 제품에 따라 달리 설정될 수 있다.
영상 처리부(122)는 스트레스 계수(STC)와 임계값(TH)을 비교한다. 스트레스 계수(STC)가 임계값(TH)보다 큰 경우, 영상 처리부(122)는 입력된 영상 신호(RGB)를 템플릿 신호(TS)에 매칭시킨다. 만일 영상 신호(RGB) 중 일부가 템플릿 신호(TS)와 일치하는 경우, 영상 처리부(122)는 템플릿 신호(TS)와 일치하는 영상 신호(RGB)의 휘도를 보상하여 데이터 신호(DAT)를 출력한다.
영상 신호(RGB)가 방송 신호인 경우, 매 프레임마다 변화되는 영상 신호(RGB)가 입력되므로 표시 패널(110)에 표시되는 영상의 휘도가 저하되더라도 사용자는 이를 감지하기 어렵다. 그러나, 방송국 로고, 방송 프로그램 로고 등과 같이 고정된 영상 패턴은 휘도 저하 또는 잔상이 발생될 때 사용자에 의해 용이하게 인식될 수 있다. 영상 처리부(122)는 스트레스 계수(STC)가 임계값(TH)보다 큰 경우, 템플릿 신호(TS)와 일치하는 영상 신호(RGB)의 휘도를 보상하여 데이터 신호(DAT)를 출력함으로써 방송국 로고, 방송 프로그램 로고 등과 같은 특정 영상 패턴의 화질 저하를 방지할 수 있다.
계속해서 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 영상 신호 보정 구동 방법에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에서 유기 발광 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 흐름도이다. 설명의 편의를 위하여 도 3에 도시된 타이밍 컨트롤러의 구성을 참조하여, 본 발명의 유기 발광 표시 장치의 구동 방법을 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 스트레스 모델링부(121)는 영상 신호(RGB)를 입력 받는다(단계 S200). 스트레스 모델링부(121)는 매 프레임마다 입력되는 영상 신호(RGB)를 프레임 메모리(121_1)에 저장한다. 스트레스 모델링부(121)는 프레임 메모리(121_1)에 저장된 영상 신호(RGB)의 스트레스 계수(STC)를 산출한 다(단계 S210).
영상 처리부(122)는 스트레스 계수(STC)와 임계값(TH)을 비교한다(단계S220). 이 때, 스트레스 계수(STC)가 임계값(TH)보다 크면, 영상 처리부(122)는 템플릿 메모리(123)로부터 템플릿 신호(TS)를 독출한다(단계 S230). 영상 처리부(122)는 입력된 영상 신호(RGB)와 템플릿 신호(TS)를 매칭시켜 영상 신호(RGB) 중 일치하는 부분을 검출한다(단계 S240). 영상 처리부(122)는 템플릿 신호(TS)와 일치하는 영상 신호(RGB)에 대한 휘도를 보상하여 데이터 신호(DAT)를 출력한다(단계 S250).
만일, 스트레스 계수(STC)가 임계 값보다 작으면(단계 S220), 영상 신호(RGB)가 그대로 데이터 신호(DAT)로서 출력된다.
데이터 신호(DAT)는 도 1에 도시된 데이터 구동부(130)를 통하여 표시 패널(110)에 영상이 디스플레이 된다(단계 S260).
도 5는 일정 프레임 동안 동일한 영상 신호(RGB)가 입력되는 부분의 예를 나타낸 그림이다.
도 5를 참고하면, 방송사의 로고, 방송 프로그램 로고 등은 표시 패널(110)의 소정 영역(LOGO_A)에 일정시간 동안 연속적으로 표시된다. 이처럼, 표시 패널(110)에 동일한 영상이 연속적으로 표시되는 경우에는 휘도 저하 또는 잔상이 발생될 수 있다.
본 발명에 따르면 소정 영역(LOGO_A)에 표시된 로고는 템플릿 메모리(123)에 저장된 템플릿 신호(TS)와 일치할 수 있다. 이에 따라 영상 신호(RGB)와 템플릿 신호(TS)를 매칭시켜 일치되는 소정 영역(LOGO_A)을 빠르게 검출할 수 있고, 검출된 소정 영역(LOGO_A)에 대한 국부적인 휘도 보상을 통해 품질이 향상된 영상을 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 기준하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
110 : 표시 패널 130 : 게이트 구동부
140 : 데이터 구동부 120 : 타이밍 컨트롤러
121 : 스트레스 모델링부 122 : 영상 처리부
123 : 템플릿 메모리

Claims (7)

  1. 영상 신호에 대한 스트레스 모델링을 수행하고, 스트레스 계수를 출력하는 스트레스 모델링부와;
    템플릿 신호를 저장하는 템플릿 메모리와;
    상기 스트레스 계수가 임계 값보다 클 때 상기 템플릿 메모리에 저장된 상기 템플릿 신호를 참조하여 상기 영상 신호를 보상한 데이터 신호를 출력하는 영상 처리부; 및
    상기 데이터 신호를 표시하는 영상 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 영상 신호에 상기 템플릿 신호에 대응하는 영상이 포함되어 있는 지를 판별하고, 상기 템플릿 신호에 대응하는 상기 영상의 휘도를 보상한 상기 데이터 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 템플릿 신호는 적어도 하나의 로고 영상에 대응하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 템플릿 메모리는,
    상기 적어도 하나의 로고 영상과 글꼴, 크기, 색상이 다른 복수의 변형된 로고 영상들 각각에 대응하는 복수의 템플릿 신호들을 저장하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 템플릿 신호는 방송국 로고 영상, 방송 프로그램 로고 영상 중 어느 하나에 대응하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  6. 영상 신호를 입력하는 단계;
    상기 영상 신호에 대한 스트레스 모델링을 수행하여 스트레스 계수를 출력하는 단계;
    상기 스트레스 계수와 임계값을 비교하여 상기 스트레스 계수가 크면 템플릿 신호를 입력하는 단계;
    상기 템플릿 신호를 상기 영상 신호에 매칭시켜 일치하는 영역을 검출하는 단계;
    상기 검출된 영역에 대한 영상 신호를 보상하여 데이터 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 데이터 신호를 표시하는 단계;를 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 스트레스 계수가 임계값 보다 작으면 입력된 상기 영상 신호를 출력하는 단계를 더 포함하는 표시장치의 구동 방법.
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