KR20200053350A - 가상 픽셀의 창조가 가능한 발광 다이오드 어레이를 포함하는 표시 장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents

가상 픽셀의 창조가 가능한 발광 다이오드 어레이를 포함하는 표시 장치 및 이의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

발광 다이오드(Light-Emitting Diode; LED) 어레이를 포함하는 표시 장치는, LED의 복수 개의 행과 복수 개의 열을 포함하며, 각 열의 LED가 인접 열의 LED 사이에 위치하고, 각 행의 LED가 인접 행의 LED 사이에 위치하는 LED 어레이; 상기 LED 어레이의 구동 신호를 수신하여 상기 LED 어레이에 인가하는 신호 수신부; 및 상기 구동 신호를 생성하여 상기 신호 수신부에 공급하는 제어부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 LED 어레이가 하나의 픽셀(pixel) 영역을 분할하는 복수 개의 서브 픽셀을 나타내도록 상기 구동 신호를 생성하며, 이때 상기 복수 개의 서브 픽셀은 공통의 상기 LED를 이용하여 정의되는 중첩된 서브 픽셀들을 포함한다. 상기 표시 장치에 의하면, LED 어레이의 구동 시 중첩된 서브 픽셀들이 가상의 픽셀을 정의하도록 각각의 LED를 제어함으로써, 높은 해상도를 달성하면서도 LED 소자의 비용과 소비 전력을 줄일 수 있는 이점이 있다.

Description

가상 픽셀의 창조가 가능한 발광 다이오드 어레이를 포함하는 표시 장치 및 이의 구동 방법 { DISPLAY DEVICE COMPRISING LIGHT-EMITTING DIODE ARRAY CAPABLE OF CREATING VIRTUAL PIXELS AND METHOD FOR DRIVING THE SAME }
실시예들은 가상 픽셀의 창조가 가능한 발광 다이오드(Light-Emitting Diode; LED) 어레이를 포함하는 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED 어레이 구동 시 가상의 픽셀(pixel)을 정의하도록 각각의 LED를 제어함으로써 높은 해상도를 달성하면서도 LED 소자의 비용과 소비 전력을 줄이는 기술에 대한 것이다.
발광 다이오드(Light-Emitting Diode; LED)는 등장 이래 그 밝기와 해상도 측면에서 기존의 기술을 압도하면서 조명 분야 및 표시 장치 분야에서 널리 사용되고 있다. LED를 표시 장치에 적용하기 위해서는 LED와 구동용 회로 부품을 기판에 실장하여 LED 셀 모듈(cell module)을 만들고, 여기에 전류를 공급하면 LED가 전기 에너지를 빛 에너지로 바꾸어 빛을 방사하게 된다.
기존의 LED 셀 모듈은 하나의 픽셀(pixel)을 구현하기 위해 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 개별 LED를 조합한 것을 이용하였으며, 이러한 픽셀의 수에 의하여 표시 장치의 해상도가 정의된다. 그런데, LED를 사용하여 우리 눈이 사물을 바라보는 것과 동일한 수준으로 영상을 구현하기 위해서는 초 고해상도를 필요로 하며, 이는 LED 셀 모듈에서 같은 공간에 훨씬 많은 수의 LED를 실장하여야 한다는 것을 의미한다.
도 1a 내지 1c는 종래 기술에 따른 LED 배치 형태를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 1a에 도시된 것과 같이, 종래에는 적색 LED(101), 녹색 LED(102) 및 청색 LED(103)를 3-인(in)-1 형태로 구성하여 픽셀(100)을 정의하였다. 이때, 도 1b에 도시된 것과 같이 각 픽셀에 대응되는 패키지(package)(110) 사이의 거리인 수직 피치(pitch)(V) 및 수평 피치(H)가 표시 장치의 해상도에 영향을 미치게 된다. 더 구체적으로는, 도 1c에 도시된 것과 같이 RGB 각 LED(101-103) 사이의 수평 거리(H1) 및 수직 거리(V1), 픽셀(120) 사이의 수평 간격(H2) 및 수직 간격(V2), 픽셀(120) 내 각 LED 사이의 수평 간격(H3), 각 LED의 수직 길이(V3) 등에 의하여 픽셀 구조가 정의된다.
위와 같이 정의되는 픽셀 구조에서 픽셀 피치를 줄이고 해상도를 높이기 위해 LED를 마이크로미터 단위의 크기로 제작하는 마이크로 LED 기술이 등장하였다. 그러나, 마이크로 LED의 경우에도 해상도는 LED의 물리적인 개수에 의하여 결정되고, 픽셀 피치가 LED 다이(die)의 크기에 의해 물리적으로 제한되는 한계가 있으므로, 갈수록 초 고해상도를 필요로 하는 현재의 기술 추세를 반영하기 힘든 문제가 있다.
한국공개특허공보 제10-2006-0112723호
본 발명의 일 측면에 따르면, 발광 다이오드(Light-Emitting Diode; LED) 어레이와 이를 포함하는 표시 장치에서 LED 어레이의 구동 시 가상의 픽셀(pixel)을 정의하도록 각각의 LED를 제어함으로써 높은 해상도를 달성하면서도 LED 소자의 비용과 소비 전력을 줄일 수 있는 표시 장치와 이의 구동 방법을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는, 발광 다이오드(Light-Emitting Diode; LED)의 복수 개의 행과 복수 개의 열을 포함하며, 각 열의 LED가 인접 열의 LED 사이에 위치하고, 각 행의 LED가 인접 행의 LED 사이에 위치하는 LED 어레이; 상기 LED 어레이의 구동 신호를 수신하여 상기 LED 어레이에 인가하는 신호 수신부; 및 상기 구동 신호를 생성하여 상기 신호 수신부에 공급하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 LED 어레이가 하나의 픽셀(pixel) 영역을 분할하는 복수 개의 서브 픽셀을 나타내도록 상기 구동 신호를 생성하며, 이때 상기 복수 개의 서브 픽셀은 공통의 상기 LED를 이용하여 정의되는 중첩된 서브 픽셀들을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 복수 개의 서브 픽셀 각각은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 포함한다. 이때, 상기 복수 개의 서브 픽셀은, 하나 이상의 제1 서브 픽셀; 및 상기 제1 서브 픽셀에 포함된 LED를 하나 또는 복수 개 포함하는 하나 이상의 제2 서브 픽셀을 포함한다. 또한, 상기 하나 이상의 제1 서브 픽셀과 상기 하나 이상의 제2 서브 픽셀은 적어도 부분적으로 상이하다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 하나 이상의 제1 서브 픽셀을 구동하기 위한 제1 구동 신호, 및 상기 하나 이상의 제2 서브 픽셀을 구동하기 위한 제2 구동 신호를 생성하고, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호를 순차적으로 상기 신호 공급부에 공급하도록 더 구성된다.
일 실시예에서, 상기 복수 개의 픽셀은, 상기 제2 서브 픽셀에 포함된 LED를 하나 또는 복수 개 포함하는 하나 이상의 제3 서브 픽셀을 더 포함한다. 이때, 상기 하나 이상의 제3 서브 픽셀은 상기 하나 이상의 제1 서브 픽셀과 적어도 부분적으로 상이하고, 상기 하나 이상의 제3 서브 픽셀은 상기 하나 이상의 제2 서브 픽셀과 적어도 부분적으로 상이하다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 하나 이상의 제1 서브 픽셀을 구동하기 위한 제1 구동 신호, 상기 하나 이상의 제2 서브 픽셀을 구동하기 위한 제2 구동 신호 및 상기 하나 이상의 제3 서브 픽셀을 구동하기 위한 제3 구동 신호를 생성하고, 상기 제1 구동 신호 내지 상기 제3 구동 신호를 순차적으로 상기 신호 공급부에 공급한다.
일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법은, LED 어레이를 포함하는 표시 장치가 외부 전력을 수신하는 단계로서, 상기 LED 어레이는 LED의 복수 개의 행과 복수 개의 열을 포함하며, 각 열의 LED가 인접 열의 LED 사이에 위치하고, 각 행의 LED가 인접 행의 LED 사이에 위치하는, 상기 수신하는 단계; 상기 표시 장치의 제어부가, 수신된 외부 전력을 변환하여, 공통의 상기 LED를 이용하여 정의되는 중첩된 서브 픽셀들을 포함하는 복수 개의 서브 픽셀을 정의하도록 구동 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 구동 신호를 상기 LED 어레이에 인가하여 상기 복수 개의 서브 픽셀을 순차적으로 표시하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 구동 신호를 생성하는 단계는, 상기 하나 이상의 제1 서브 픽셀을 구동하기 위한 제1 구동 신호를 생성하는 단계; 및 상기 하나 이상의 제2 서브 픽셀을 구동하기 위한 제2 구동 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 표시하는 단계는, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호를 순차적으로 상기 LED 어레이에 인가하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 구동 신호를 생성하는 단계는, 상기 하나 이상의 제1 서브 픽셀을 구동하기 위한 제1 구동 신호를 생성하는 단계; 상기 하나 이상의 제2 서브 픽셀을 구동하기 위한 제2 구동 신호를 생성하는 단계; 및 상기 하나 이상의 제3 서브 픽셀을 구동하기 위한 제3 구동 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 표시하는 단계는, 상기 제1 구동 신호 내지 상기 제3 구동 신호를 순차적으로 상기 LED 어레이에 인가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 다이오드(Light-Emitting Diode; LED) 어레이를 포함하는 표시 장치와 이의 구동 방법에 의하면, 종래의 마이크로 LED 모듈에 비해 1/3에 불과한 물리적인 LED만을 이용하여 종래의 마이크로 LED 모듈과 동일한 고 해상도(예컨대, 7200 픽셀(pixel) 해상도)를 달성할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 LED 어레이를 포함하는 표시 장치의 설계는 종래의 마이크로 LED 모듈에 비해 사용되는 LED의 수가 적기 때문에 동일 공간에서 흑색 영역(black area)을 3배 이상 많이 가질 수 있고, 이를 통해 영상의 명암 비율인 대조비(contrast ratio)를 극대화할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 측면에 따른 LED 어레이를 포함하는 표시 장치 및 이의 구동 방법에 의하면, 대조비의 극대화를 통하여 현실에서 사물을 인식하는 것과 같은 현실감을 실감하게 하는 밝기(Nits)를 구현할 수 있는 HDR(High dynamic range)를 구현할 수 있다.
도 1a 내지 1c는 종래 기술에 따른 발광 다이오드(Light-Emitting Diode; LED) 배치 형태를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 LED 어레이를 포함하는 표시 장치의 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치에서 LED 배치 형태를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 4a 내지 4d는 일 실시예에 따른 표시 장치에서의 가상 픽셀(pixel)의 정의를 예시적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법의 순서도이다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.
도 2는 일 실시예에 따른 발광 다이오드(Light-Emitting Diode; LED) 어레이를 포함하는 표시 장치의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 LED 어레이(10)와, 신호 수신부(20)와, 제어부(30)를 포함한다. 본 실시예에 따른 표시 장치는 평판 또는 곡면을 가지는 표면 형태의 패널(15)에 내장되거나 부착되어 하나의 장치를 구성할 수 있다. 이는 텔레비전이나 모니터 등 종래의 표시 수단으로부터 통상의 기술자에게 용이하게 이해될 것이다.
실시예들에 따른 표시 장치의 각 부(unit)는 전적으로 하드웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 도 1의 표시 장치의 신호 수신부(20) 및 제어부(30)는 특정 형식 및 내용의 데이터를 처리하거나 또는/또한 전자통신 방식으로 주고받기 위한 하드웨어 및 이에 관련된 소프트웨어를 통칭할 수 있다. 본 명세서에서 "부", "모듈", "장치", "단말기", "서버" 또는 "시스템" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 하드웨어는 CPU 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.
LED 어레이(10)는 LED의 복수 개의 행과 복수 개의 열을 포함한다. 또한, LED 어레이(10)는 적색(R) LED, 녹색(G) LED 및 청색(B) LED를 각각 포함하여, 적색, 녹색 및 청색 광의 조합에 의한 RGB 방식으로 각 픽셀(pixel) 별로 원하는 색상을 표현할 수 있다. 이때, 실시예들에 따른 LED 어레이(10)의 각 LED는 도 1a 내지 1c를 참조하여 전술한 종래 기술과 같이 3개의 물리적인 LED가 고정된 하나의 픽셀을 구현하는 것이 아니라, 구동 신호에 따라 가상의 픽셀이 정의되어 고 해상도를 구현하며, 이는 상세히 후술한다.
신호 수신부(20)는 LED 어레이(10)의 구동을 위한 신호를 수신하고 이를 LED 어레이(10)에 인가함으로써 LED 어레이(10)의 LED가 발광하도록 하는 역할을 한다. 예를 들어, 신호 수신부(20)는 LED 어레이(10) 및 이의 구동을 위한 회로 부품들이 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB) 등에 실장된 LED 셀 모듈(cell module)에 부착되는 수신 카드(receiving card)의 형태를 가질 수 있다. 또한, 수신 카드 형태의 신호 수신부(20)는 LED 셀 모듈을 소정의 개수로 묶은 단위 유닛(예컨대, 6개 내지 18개)마다 부착될 수 있다. 그러나, 신호 수신부(20)의 형태는 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(30)는 외부 전원으로부터 LED 어레이(10)의 발광을 위한 전력을 수신하고, 외부 전력을 기반으로 구동 신호를 생성하여 신호 수신부(20)에 공급하는 역할을 한다. 예컨대, 제어부(30)는 제어 회로 및 임베디드(embedded) 소프트웨어가 내장된 전자 기판의 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제어부(30)는 LED의 구동을 위하여 외부의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 스위칭 전원 공급 장치(Switching Mode Power Supply; SMPS)를 포함할 수도 있다.
종래 기술에서 RGB 세 가지 색상의 물리적인 LED가 고정된 하나의 픽셀을 구현하는 것과 달리, 실시예들에서 제어부(30)는 LED 어레이(10)의 LED를 발광시키기 위한 구동 신호를 생성하되 이때 LED 어레이(10)가 하나의 픽셀 영역을 분할하는 복수 개의 서브 픽셀(sub-pixel)을 나타내도록 한다. 서브 픽셀들은 순차적으로 점등되는 한편, 특정 시점에 점등되는 서브 픽셀의 하나 이상의 LED가 다른 시점에 점등되는 서브 픽셀에 공통적으로 포함될 수 있다. 이를 이용하여, 물리적인 LED의 개수를 늘리지 않고도, 서브 픽셀을 정의하는 LED의 순차적인 점등을 통해 실제 LED의 개수에 비해 높은 해상도를 구현할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치에서 LED 배치 형태를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치의 LED 어레이(10)는 LED(101-103)의 복수 개의 열(101, 102)과 복수 개의 행(111, 112)을 포함할 수 있다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 LED 어레이(10)의 일부 열과 행을 표시하고 그 중에서도 일부의 열(101, 102)과 행(111, 112)만 지시 번호로 구분하였으나, 이는 LED 어레이(10)에 포함된 실제 LED의 개수나 배치를 한정하는 것이 아니라는 점이 통상의 기술자에게 용이하게 이해될 것이다.
LED 어레이(10)는 적색(R) LED(101), 녹색(G) LED(102) 및 청색(B) LED(103)를 포함한다. 이때, 종래 기술에서는 RGB 각 색상의 LED(101-103)가 모여 하나의 물리적인 픽셀을 구현한 것과 달리, 본 발명의 실시예들에 따른 LED 어레이(10)는 각 열의 LED가 인접 열의 LED 사이에 위치하고, 각 행의 LED가 인접 행의 LED 사이에 위치하는 배치 형태를 갖는다. 예컨대, 도 3에 도시된 것과 같이, 어레이의 특정 열(102)에 포함된 LED들은 어레이의 가로 방향을 기준으로 할 때 인접 열(101)에 포함된 LED와 동일한 위치하는 것이 아니라, 인접 열(101)의 각 LED 사이에 배치되도록 각 열(101, 102)이 엇갈려 배치될 수 있다. 마찬가지로, 어레이의 특정 행(112)에 포함된 LED들은 어레이의 세로 방향을 기준으로 할 때 인접 행(111)에 포함된 LED들의 사이사이에 배치될 수 있다.
본 명세서에서, 도 3에 도시된 것과 같은 LED의 배치 형태를 델타(delta) 어레이라고도 지칭한다. 델타 어레이에서는 고정된 특정 물리적인 LED들이 하나의 픽셀을 구현하는 것이 아니라, LED의 구동 타이밍 제어를 통하여 LED 점등 시마다 하나의 가상의 픽셀(서브 픽셀)을 정의하는 LED들이 달라지게 된다. 델타 어레이를 이용하여 가상의 픽셀을 구현하는 방식에 대하여, 이하에서 상세히 설명한다.
도 4a 내지 4d는 일 실시예에 따른 표시 장치에서의 가상 픽셀의 정의를 예시적으로 나타내는 평면도이다.
먼저 도 4a를 참조하면, 제어부(30)는 LED의 델타 어레이에서 픽셀 영역(300) 내의 하나 이상의 제1 서브 픽셀(301-303)을 구동하기 위한 제1 구동 신호를 생성할 수 있다. 이때 픽셀 영역(300)은 델타 어레이의 구동 방식을 종래의 LED와 비교하기 위해 고정된 개수의 적색(R) LED, 녹색(G) LED 및 청색(B) LED를 포함하는 임의의 영역을 상정한 것으로, 픽셀 영역(300)에 의해 LED의 표시 범위가 제한되거나 결정되는 것은 아니다. 도 4a에서는 각각 4개씩의 RGB 각 색상의 LED를 포함하는 픽셀 영역(300) 내에서 3개의 제1 서브 픽셀(301-302)이 정의되었다.
제1 구동 신호를 이용하여 구동되기 위한 제1 서브 픽셀(301-303)들은 각각 RGB 각 색상의 LED를 포함하며, 이 점에서 제1 서브 픽셀(301-303)은 종래 기술에 따른 LED 어레이의 각 픽셀에 대응된다. 즉, 제1 구동 신호에 의하여 각각의 제1 서브 픽셀(301-303)에 포함된 RGB 각 색상의 LED의 점등 여부가 출력 등이 결정된다. 그러나, 실시예들에서는 후술하는 것과 같이 픽셀 영역(300) 내의 물리적인 LED들을 이용하여 제1 서브 픽셀(301-303)만을 정의하는 것이 아니라 이와 상이한 서브 픽셀들을 순차적으로 정의하는 것을 통하여 해상도를 증가시키는 점에서 종래 기술과 구별된다.
도 4b를 참조하면, 제어부(30)는 전술한 제1 구동 신호와 별도로 픽셀 영역(300) 내의 하나 이상의 제2 서브 픽셀(311-313)을 구동하기 위한 제2 구동 신호를 생성할 수 있다. 이때 제2 서브 픽셀(311-313)들은 픽셀 영역(300) 내의 LED들을 이용하여 정의되는 것이지만 적어도 부분적으로 제1 서브 픽셀(301-303)과 상이하다. 예컨대, 도 4b의 예에서 제2 서브 픽셀(313)은 도 4a의 제1 서브 픽셀(303)과 동일하지만, 도 4b의 제2 서브 픽셀(311, 312)은 도 4a의 어느 제1 서브 픽셀과도 상이하도록 새롭게 정의되는 픽셀이다.
이때, 제2 서브 픽셀(311-313)은 적어도 부분적으로 제1 서브 픽셀과 공통의 LED를 이용하여 정의된 중첩된 픽셀들을 갖는다. 예컨대, 도 4b의 제2 서브 픽셀(311)과 도 4a의 제1 서브 픽셀(301)은 하나의 청색 LED(403)를 공통으로 포함하고 있다. 또한, 도 4b의 제2 서브 픽셀(312)과 도 4a의 제1 서브 픽셀(302)은 하나의 적색 LED(401) 및 하나의 녹색 LED(402)를 공통으로 포함하고 있다. 이처럼 공통된 LED들을 포함하도록 서브 픽셀들을 정의함으로써, 픽셀 영역(300) 내의 LED의 실제 개수에 비해 더 많은 수의 가상의 서브 픽셀들을 만들어낼 수 있다.
도 4a 및 4b에 도시된 것과 같이, 고정된 개수의 물리적인 LED를 이용하여 순차적으로 점등되는 서로 상이한 서브 픽셀들을 정의하는 방식은, 3종류 이상의 서브 픽셀을 생성하기 위하여 적용될 수 있다.
도 4c를 참조하면, 제어부(30)는 전술한 제1 및 제2 구동 신호와 별도로 픽셀 영역(300) 내의 하나 이상의 제3 서브 픽셀(321-323)을 구동하기 위한 제3 구동 신호를 생성할 수 있다. 제2 서브 픽셀(311-313)과 관련하여 전술한 것과 동일한 방식으로, 하나 이상의 제3 서브 픽셀(321-323)은 하나 이상의 제2 서브 픽셀(311-313)과 적어도 부분적으로 상이하면서, 제3 서브 픽셀(321-323) 중 적어도 일부는 제2 서브 픽셀(311-313)과 공통된 LED를 포함하는 중첩된 픽셀들이다. 예컨대, 도 4c의 제3 서브 픽셀(321)과 도 4b의 제2 서브 픽셀(311)은 하나의 녹색 LED(502) 및 하나의 청색 LED(503)를 공통으로 포함하며, 도 4c의 제3 서브 픽셀(322)과 도 4b의 제2 서브 픽셀(312)은 하나의 적색 LED(501)를 공통으로 포함한다.
또한, 도 4d를 참조하면, 제어부(30)는 도 4a 내지 4c를 참조하여 전술한 것과 동일한 방식으로 픽셀 영역(300) 내의 하나 이상의 제4 서브 픽셀(331-333)을 구동하기 위한 제4 구동 신호를 생성할 수 있다. 제4 서브 픽셀(331-333)들은 제3 서브 픽셀(321-33)들과 적어도 부분적으로 상이하면서, 제3 서브 픽셀(331-333) 중 적어도 일부는 제2 서브 픽셀(321-323)과 공통된 LED를 포함하는 중첩된 픽셀들이다.
이상에서 설명한 것과 같이 픽셀 영역(300) 내에서 서브 픽셀들을 정의함으로써, LED의 물리적인 개수에 비해 더 많은 수의 가상의 픽셀을 만들어낼 수 있다. 예를 들어, 픽셀 영역(300)은 각각 4개씩의 RGB 각 색상의 LED를 포함하므로, 종래 기술에 따를 경우 픽셀 영역(300)을 이용하여 표현할 수 있는 픽셀의 개수는 4개이다. 그러나, 본 발명의 실시예들에서는, 픽셀 영역(300)을 통하여 3개의 제1 서브 픽셀(301-303), 3개의 제2 서브 픽셀(311-313), 3개의 제3 서브 픽셀(321-323), 및 3개의 제4 서브 픽셀(331-333)이 정의되므로, 12개의 LED를 포함하여 총 12개의 가상의 픽셀을 만들어낼 수 있다.
본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 고정된 개수의 LED를 포함하는 픽셀 영역(300)을 상정하여 설명하였으나, 전술한 실시예에 따라 가상의 픽셀인 서브 픽셀을 정의하는 방식은 LED 어레이(10)의 전체 LED를 대상으로 확장하여 수행된다는 점이 용이하게 이해될 것이다.
실시예들에 따른 표시 장치의 제어부(30)는, 이상에서 설명한 방식으로 생성된 제1 내지 제n 구동 신호들을 신호 수신부(20)에 인가할 수 있으며(n은 임의의 자연수), 이때 제1 내지 제n 구동 신호를 시간차를 두고 순차적으로 인가하거나, 또는 제1 내지 제n 구동 신호에 의한 LED의 점등이 시간차를 두고 순차적으로 일어나도록 신호를 생성할 수 있다. 그 결과, 픽셀 영역(300)에서는 제1 내지 제n 서브 픽셀의 점등이 순차적으로 일어날 수 있다.
따라서, 실시예들에 의하면 고정된 개수의 LED를 이용하여 종래 기술에 비해 3배 많은 수의 픽셀을 표현할 수 있으므로, 종래 기술에 있어서 해상도의 한계로 작용하는 픽셀 피치(pixel pitch)라는 개념을 파괴하면서, 종래에 비해 더 적은 수의 물리적인 LED만을 이용하여 종래와 동일하거나 더 높은 해상도를 표현하는 것이 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 이용하면, 해상도에 영향이 없이 필요한 LED의 개수를 줄여 원가 및 소비 전력을 최소화할 수 있다. 또한, LED의 필요 개수가 적어지므로 동일 공간에서 흑색 영역(black area)을 더 많이 갖게 되므로, 영상의 명암 비율인 대조비(contrast ratio)를 극대화할 수 있고, 현실에서 사물을 인식하는 것과 같은 현실감을 실감하게 하는 밝기(Nits)를 구현할 수 있는 HDR(High dynamic range)를 구현할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법의 순서도이다. 설명의 편의를 위하여, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 제어부(30)는 외부의 전원 장치로부터 전력을 수신할 수 있다(S1). 이때, 외부로부터 수신되는 전력은 교류 형태의 전류 또는 전압일 수 있다.
다음으로, 제어부(30)는 수신된 전력을 변환하여, 중첩된 LED를 포함하는 서브 픽셀들을 정의하도록 구동 신호를 생성할 수 있다(S2). 예를 들어, 복수 개의 픽셀에 해당하는 출력값들을 포함하는 영상 신호를 표시 장치를 통해 표현하고는 경우, 제어부(30)는 하나 이상의 제1 서브 픽셀(301-303)을 각 픽셀로 하여 영상 신호를 표시하기 위한 제1 구동 신호와, 하나 이상의 제2 서브 픽셀(311-313)을 각 픽셀로 하여 영상 신호를 표시하기 위한 제2 구동 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(30)는 하나 이상의 제3 서브 픽셀(321-323)을 각 픽셀로 하여 영상 신호를 표시하기 위한 제3 구동 신호를 더 생성할 수도 있다. 나아가 일 실시예에서, 제어부(30)는 하나 이상의 제4 서브 픽셀(331-333)을 각 픽셀로 하여 영상 신호를 표시하기 위한 제4 구동 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 이상의 변환 과정(S2)은 외부의 교류 전압 또는 전류를 SMPS에 의해 직류 변환하는 과정을 포함할 수 있다.
다음으로, 전술한 단계(S2)에서 생성된 제1 내지 제n 구동 신호를 순차적으로 LED 어레이(10)에 인가할 수 있다(S3). 구동 신호의 인가는 제어부(30)로부터 신호 수신부(20)에 인가된 신호를 신호 수신부(20)가 LED 어레이(10)의 하나 이상의 LED 셀 모듈에 인가하는 방식으로 이루어질 수 있다. 이때, 제1 내지 제n 구동 신호는 서로 상이한 시점에 LED 어레이(10)에 인가될 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제n 구동 신호는 순차적으로 인가될 수 있다.
이상의 동작에 의하면, LED 어레이의 각 LED는 특정 시점(예컨대, 제1 시점)에는 제1 서브 픽셀을 구성하는 소자로 정의되어 영상 신호를 표시하며, 다른 특정 시점(예컨대, 제2 시점)에는 제2 서브 픽셀을 구동하는 소자로 정의되어 영상 신호를 표시할 수 있다. 이상의 구동 방식은 서브 픽셀의 종류가 3종류 이상인 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 본 실시예에 의하면, 특정 픽셀에 해당하는 영상 신호가 항상 동일한 물리적인 LED에 의해 표시되는 것이 아니라, 가상의 픽셀인 서브 픽셀이 정의되고 매 표시 시점마다 픽셀을 정의하는 물리적인 LED가 변화한다.
따라서, 종래와 동일한 개수의 LED를 이용하는 경우에는 물리적인 장치의 변경 없이 표현 가능한 해상도를 증가시킬 수 있는 이점이 있으며, 종래와 동일한 해상도의 영상을 표현하고자 하는 경우에는 더 적은 개수의(예컨대, 종래의 LED 개수의 1/3) LED만을 사용하는 것이 가능하므로 제품 원가와 소비 전력을 낮출 수 있고, 영상의 대조비를 증가시키고 HDR을 표현하는 등 영상 품질을 높일 수 있는 이점이 있다.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. LED의 복수 개의 행과 복수 개의 열을 포함하며, 각 열의 LED가 인접 열의 LED 사이에 위치하고, 각 행의 LED가 인접 행의 LED 사이에 위치하는 LED 어레이;
    상기 LED 어레이의 구동 신호를 수신하여 상기 LED 어레이에 인가하는 신호 수신부; 및
    상기 구동 신호를 생성하여 상기 신호 수신부에 공급하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 LED 어레이가 하나의 픽셀 영역을 분할하는 복수 개의 서브 픽셀을 나타내도록 상기 구동 신호를 생성하며,
    상기 복수 개의 서브 픽셀은 공통의 상기 LED를 이용하여 정의되는 중첩된 서브 픽셀들을 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 서브 픽셀 각각은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 포함하며,
    상기 복수 개의 서브 픽셀은,
    하나 이상의 제1 서브 픽셀; 및
    상기 제1 서브 픽셀에 포함된 LED를 하나 또는 복수 개 포함하는 하나 이상의 제2 서브 픽셀을 포함하고,
    상기 하나 이상의 제1 서브 픽셀과 상기 하나 이상의 제2 서브 픽셀은 적어도 부분적으로 상이한 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 하나 이상의 제1 서브 픽셀을 구동하기 위한 제1 구동 신호, 및 상기 하나 이상의 제2 서브 픽셀을 구동하기 위한 제2 구동 신호를 생성하고,
    상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호를 순차적으로 상기 신호 공급부에 공급하도록 더 구성된 표시 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 픽셀은, 상기 제2 서브 픽셀에 포함된 LED를 하나 또는 복수 개 포함하는 하나 이상의 제3 서브 픽셀을 더 포함하며,
    상기 하나 이상의 제3 서브 픽셀은 상기 하나 이상의 제1 서브 픽셀과 적어도 부분적으로 상이하고, 상기 하나 이상의 제3 서브 픽셀은 상기 하나 이상의 제2 서브 픽셀과 적어도 부분적으로 상이한 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 하나 이상의 제1 서브 픽셀을 구동하기 위한 제1 구동 신호, 상기 하나 이상의 제2 서브 픽셀을 구동하기 위한 제2 구동 신호 및 상기 하나 이상의 제3 서브 픽셀을 구동하기 위한 제3 구동 신호를 생성하고,
    상기 제1 구동 신호 내지 상기 제3 구동 신호를 순차적으로 상기 신호 공급부에 공급하도록 더 구성된 표시 장치.
  6. LED 어레이를 포함하는 표시 장치가 외부 전력을 수신하는 단계로서, 상기 LED 어레이는 LED의 복수 개의 행과 복수 개의 열을 포함하며, 각 열의 LED가 인접 열의 LED 사이에 위치하고, 각 행의 LED가 인접 행의 LED 사이에 위치하는, 상기 수신하는 단계;
    상기 표시 장치의 제어부가, 수신된 외부 전력을 변환하여, 공통의 상기 LED를 이용하여 정의되는 중첩된 서브 픽셀들을 포함하는 복수 개의 서브 픽셀을 정의하도록 구동 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 구동 신호를 상기 LED 어레이에 인가하여 상기 복수 개의 서브 픽셀을 순차적으로 표시하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 서브 픽셀 각각은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 포함하며,
    상기 복수 개의 서브 픽셀은,
    하나 이상의 제1 서브 픽셀; 및
    상기 제1 서브 픽셀에 포함된 LED를 하나 또는 복수 개 포함하는 하나 이상의 제2 서브 픽셀을 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동 신호를 생성하는 단계는,
    상기 하나 이상의 제1 서브 픽셀을 구동하기 위한 제1 구동 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 제2 서브 픽셀을 구동하기 위한 제2 구동 신호를 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 표시하는 단계는, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호를 순차적으로 상기 LED 어레이에 인가하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수 개의 픽셀은, 상기 제2 서브 픽셀에 포함된 LED를 하나 또는 복수 개 포함하는 하나 이상의 제3 서브 픽셀을 더 포함하며,
    상기 하나 이상의 제3 서브 픽셀은 상기 하나 이상의 제1 서브 픽셀과 적어도 부분적으로 상이하고, 상기 하나 이상의 제3 서브 픽셀은 상기 하나 이상의 제2 서브 픽셀과 적어도 부분적으로 상이한 표시 장치의 구동 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구동 신호를 생성하는 단계는,
    상기 하나 이상의 제1 서브 픽셀을 구동하기 위한 제1 구동 신호를 생성하는 단계;
    상기 하나 이상의 제2 서브 픽셀을 구동하기 위한 제2 구동 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 제3 서브 픽셀을 구동하기 위한 제3 구동 신호를 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 표시하는 단계는, 상기 제1 구동 신호 내지 상기 제3 구동 신호를 순차적으로 상기 LED 어레이에 인가하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
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