KR20200076317A - 디스플레이 장치 및 휘도 제어 방법 - Google Patents

디스플레이 장치 및 휘도 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 디스플레이 장치 및 휘도 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 의하면, 저휘도에서도 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 휘도 제어 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 저계조 영역에 계조 분할 제어 방식을 적용함으로써 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 휘도 제어 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 감마 2.2에 유사한 계조 분할 패턴을 통해 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 휘도 제어 방법을 제공할 수 있다.

Description

디스플레이 장치 및 휘도 제어 방법{DISPLAY DEVICE METHOD FOR CONTROLLING LUMINANCE THEREOF}
본 발명의 실시예는 디스플레이 장치 및 휘도 제어 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하는 디스플레이 장치에 대한 다양한 요구가 증가하고 있으며, 액정 디스플레이 장치 (Liquid Crystal Display; LCD), 유기 발광 디스플레이 장치 (Organic Light Emitting Diode Display; OLED Display) 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치가 활용되고 있다.
이러한 디스플레이 장치 중 유기 발광 디스플레이 장치는, 스스로 발광하는 유기 발광 다이오드를 이용함으로써, 응답 속도가 빠르고 명암비, 발광 효율, 휘도 및 시야각 등에서 장점이 존재한다.
이러한 유기 발광 디스플레이 장치는 디스플레이 패널에 배열된 다수의 서브픽셀(Sub-pixel, SP) 각각에 배치된 유기 발광 다이오드를 포함하고, 유기 발광 다이오드에 흐르는 전압 제어를 통해 유기 발광 다이오드를 발광시킴으로써 각각의 서브픽셀(SP)이 나타내는 휘도를 제어하며 이미지를 표시할 수 있다.
이 때, 유기 발광 디스플레이 장치의 경우, 디스플레이 패널에 정의된 각 서브픽셀(SP)에는 유기 발광 다이오드와 이를 구동하기 위한 구동 트랜지스터가 배치되는데, 각 서브픽셀 내 구동 트랜지스터의 문턱전압(threshold voltage) 또는 이동도(mobility)와 같은 특성 값이 구동 시간에 따라 변화되거나, 각 서브픽셀(SP)의 구동시간 차이로 인해 각 트랜지스터의 특성 값에 편차가 발생할 수 있다. 이로 인해, 서브픽셀(SP) 간의 휘도 편차(휘도 불균일)가 발생하여 영상 품질이 저하될 수 있다.
특히, 유기 발광 디스플레이 장치는 데이터 전압(Vdata)을 이용하여 휘도(luminance) 레벨을 조정하는데, 저휘도 모드의 저계조(low gradation) 영역은 낮은 데이터 전압으로 인해 전류가 불안정하고 전류 편차로 인해 화면 얼룩이 발생하기도 한다. 또한, 계조 분할의 한계로 인해 동일한 계조가 연속적으로 나타나는 현상이 발생함으로써 자연스러운 표현이 어려우며, 일반 영상에서도 어두운 영역이 제대로 표현되지 않는 문제가 나타난다.
본 발명의 실시예의 목적은 저휘도에서도 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 휘도 제어 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 목적은 저계조 영역에 계조 분할 제어 방식을 적용함으로써 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 휘도 제어 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 목적은 감마 2.2에 유사한 계조 분할 패턴을 통해 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 휘도 제어 방법을 제공하는데 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인 및 다수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로와, 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로와, 게이트 구동 회로 및 데이터 구동 회로에 인가되는 신호를 제어하는 타이밍 컨트롤러를 포함하되, 타이밍 컨트롤러는 영상 데이터의 저계조 영역에서 적어도 하나의 특정 저계조 영역을 선택하고, 상기 특정 저계조 영역은 미리 정해진 복수의 서브픽셀을 포함하고, 표시될 저계조 레벨에 따라 상기 복수의 서브픽셀의 점등 개수 또는 점등 시간이 변경되는 계조 분할 패턴을 상기 복수의 서브픽셀 영역에 디스플레이할 수 있다.
상기 특정 저계조 영역은 최초의 계조와 휘도 값이 거의 동일한 한계 지점까지의 영역을 대상으로 할 수 있다.
계조 분할 패턴은 계조 분할 개수에 해당하는 복수의 서브픽셀로 그룹을 형성하고, 상기 그룹을 구성하는 복수의 서브픽셀 중에서 점등하는 서브픽셀의 개수를 달리함으로써, 휘도가 서로 다른 복수의 계조를 표현할 수 있다.
유기 발광 디스플레이 장치는 상기 특정 저계조 영역이 상기 계조 분할 개수 이내인 경우, 계조 분할 개수 중에서 서로 다른 휘도 값을 나타내는 계조 분할 패턴을 선택하여, 상기 특정 저계조 영역에서 휘도가 증가되도록 상기 계조 분할 패턴을 계조 단계별로 표시할 수 있다.
유기 발광 디스플레이 장치는 상기 특정 저계조 영역이 상기 계조 분할 개수보다 큰 경우, 최초의 계조와 제 1 그룹의 마지막 단계 계조를 이용하여, 제 1 그룹 내에서 휘도가 증가되도록 계조 분할 패턴을 계조 단계별로 표시하고, 상기 제 1 그룹의 마지막 단계 계조와 다음 단계 계조를 이용하여, 제 2 그룹 내에서 휘도가 증가되도록 계조 분할 패턴을 계조 단계별로 표시할 수 있다.
계조 분할 패턴은 계조 단계별로 측정된 휘도 값을 기준으로 계조 구간별 차이를 반영하여 계조 단계별 통계 휘도 값을 생성하고, 통계 휘도 값 중에서 감마 2.2 휘도 값에 근사한 값을 보정 휘도 값으로 선정하여 형성된 패턴일 수 있다.
계조 단계별 통계 휘도 값은 (비교 계조의 휘도 값 - 기준 계조의 휘도 값)*(계조 구간의 개수)/(계조 분할 패턴의 계조 분할 개수) 로 계산될 수 있다.
계조 구간은 계조 분할 개수 이내의 값으로 설정될 수 있다.
계조 분할 패턴은 적색, 녹색, 및 청색 서브픽셀에 대해 독립적으로 생성될 수 있다.
계조 분할 패턴은 저계조 영역에서 표현되는 적색, 녹색, 및 청색 좌표에 대해서, 백색의 기준 좌표 방향으로 하나 이상의 색상에 대한 계조를 조정하여 생성될 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법은 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인 및 다수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로와, 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로와, 게이트 구동 회로 및 상기 데이터 구동 회로에 인가되는 신호를 제어하는 타이밍 컨트롤러가 구비된 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법에 있어서, 타이밍 컨트롤러가 영상 데이터의 저계조 영역에서 미리 정해진 복수의 서브픽셀을 포함하는 특정 저계조 영역을 선택하는 단계와, 표시될 저계조 레벨에 따라 복수의 서브픽셀의 점등 개수 또는 점등 시간이 변경되는 계조 분할 패턴을 생성하는 단계와, 복수의 서브픽셀 영역에 계조 분할 패턴을 디스플레이하는 단계를 수행할 수 있다.
특정 저계조 영역은 최초의 계조와 휘도 값이 거의 동일한 한계 지점까지의 영역에 해당할 수 있다.
계조 분할 패턴은 계조 분할 개수에 해당하는 복수의 서브픽셀로 그룹을 형성하고, 상기 그룹을 구성하는 복수의 서브픽셀 중에서 점등하는 서브픽셀의 개수를 달리함으로써, 휘도가 서로 다른 복수의 계조를 표현할 수 있다.
유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법은 상기 특정 저계조 영역이 상기 계조 분할 개수 이내인 경우, 계조 분할 개수 중에서 서로 다른 휘도 값을 나타내는 계조 분할 패턴을 선택하는 단계와, 상기 특정 저계조 영역에서 휘도가 증가되도록 계조 분할 패턴을 계조 단계별로 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법은 상기 특정 저계조 영역이 상기 계조 분할 개수보다 큰 경우, 최초의 계조와 제 1 그룹의 마지막 단계 계조를 이용하여, 제 1 그룹 내에서 휘도가 증가되도록 계조 분할 패턴을 계조 단계별로 표시하는 단계와, 제 1 그룹의 마지막 단계 계조와 다음 단계 계조를 이용하여, 제 2 그룹 내에서 휘도가 증가되도록 계조 분할 패턴을 계조 단계별로 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법은 계조 단계별로 측정된 휘도 값을 기준으로 계조 구간별 차이를 반영하여 계조 단계별 통계 휘도 값을 생성하는 단계와, 통계 휘도 값 중에서 감마 2.2 휘도 값에 근사한 값을 보정 휘도 값으로 선정하는 단계와, 보정 휘도 값에 대응되도록 계조 분할 패턴을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
계조 단계별 통계 휘도 값은 (비교 계조의 휘도 값 - 기준 계조의 휘도 값)*(계조 구간의 개수)/(계조 분할 패턴의 계조 분할 개수) 로 계산될 수 있다.
계조 구간은 상기 계조 분할 개수 이내의 값으로 설정될 수 있다.
계조 분할 패턴은 적색, 녹색, 및 청색 서브픽셀에 대해 독립적으로 생성될 수 있다.
유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법은 저계조 영역에서 표현되는 적색, 녹색, 및 청색 좌표에 대해서, 백색의 기준 좌표 방향으로 하나 이상의 색상에 대한 계조를 조정하여 계조 분할 패턴을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 저휘도에서도 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 휘도 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 저계조 영역에 계조 분할 제어 방식을 적용함으로써 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 휘도 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 감마 2.2에 유사한 계조 분할 패턴을 통해 영상 품질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 휘도 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 유기 발광 디스플레이 장치에서 서브픽셀을 통해 표현되는 휘도를 계조에 따라 나타낸 감마(Gamma) 커브이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에서, 저계조 영역에서 사용되는 계조 분할 패턴의 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에서, 저계조 영역에서 계조 분할에 따른 계조 분할 패턴을 적용한 경우에 대한 휘도 값의 예시를 나타낸 도표이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에서, 임계 계조 지점이 계조 분할 개수 이내의 영역에 위치하는 경우에 대한 휘도 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에서, 임계 계조 지점이 계조 분할 개수 외부의 영역에 위치하는 경우에 대한 휘도 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에서, 256 단계의 계조(G0 ~ G255)를 대상으로 측정된 휘도 값의 예시를 나타낸 도표이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에서, 통계 휘도 값을 계산하는 방법의 개념도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법에 있어서, 8 분할 계조 분할 패턴을 사용하는 경우에 계조 구간별 차이를 반영하여 산출된 휘도 테이블의 일부분을 나타낸 도표이다.
도 11은 도 10에서 생성된 휘도 테이블과 감마 2.2 휘도 값을 비교해서, 감마 2.2 휘도 값에 근사한 통계 휘도 값을 보정된 계조 단계별 보정 휘도 값으로 선정하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 12는 유기 발광 디스플레이 장치에서, 저계조 영역의 백색(W) 색 좌표가 불안정해지는 경우를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에서, RGB의 계조를 독립적으로 제어하는 경우의 개념도를 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 색 좌표의 위치에 따라 RGB 계조를 독립적으로 제어하는 경우를 예시적으로 나타낸 도표이다.
도 15는 도 14의 경우에서, RGB 계조를 독립적으로 제어하는 경우의 계조 분할 패턴을 예시로 나타낸 도면이다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에서, 계조 분할 제어를 통해 RGB의 계조를 독립적으로 제어함으로써, 저계조 영역에서 백색(W)의 x 좌표와 y 좌표의 균일성이 증가한 결과를 나타낸 표이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에서의 구성 요소들을 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에서의 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것일 뿐이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소일 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에서의 특징들(구성들)이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 또는 분리 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예는 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치(100)는 다수의 서브픽셀(SP)이 횡렬로 배열된 디스플레이 패널(110), 디스플레이 패널(110)을 구동하기 위한 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130), 및 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)를 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러(Timing Controller, 140)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(110)에는 다수의 게이트 라인(GL)과 다수의 데이터 라인(DL)이 배치되고, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 영역에 서브픽셀(SP)이 배치된다. 예를 들어, 2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 유기 발광 디스플레이 장치의 경우에는, 2,160 개의 게이트 라인(GL)과 3,840 개의 데이터 라인(DL)이 구비될 수 있으며, 이들 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차되는 지점에 각각 서브픽셀(SP)이 배치될 것이다.
게이트 구동 회로(120)는 타이밍 컨트롤러(140)에 의해 제어되는데, 디스플레이 패널(110)에 배치된 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호(SCAN)를 순차적으로 출력함으로써 다수의 서브픽셀(SP)에 대한 구동 타이밍을 제어한다. 2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 유기 발광 디스플레이 장치(100)에서, 2,160 개의 게이트 라인(GL)에 대하여 제 1 게이트 라인(GL1)으로부터 제 2,160 게이트 라인(GL2,160)까지 순차적으로 스캔 신호(SCAN)를 출력하는 경우를 2,160상(2,160 phase) 구동이라 할 수 있다. 또는, 제 1 게이트 라인(GL1)으로부터 제 4 게이트 라인(GL4)까지 순차적으로 스캔 신호(SCAN)를 출력한 다음, 제 5 게이트 라인(GL5)으로부터 제 8 게이트 라인(GL8)까지 스캔 신호(SCAN)를 순차적으로 출력하는 경우와 같이, 4개의 게이트 라인을 단위로 순차적으로 스캔 신호(SCAN)를 출력하는 경우를 4상 구동이라고 한다. 즉, N개의 게이트 라인 마다 순차적으로 스캔 신호(SCAN)를 출력하는 경우를 N상 구동이라고 할 수 있다.
이 때, 게이트 구동 회로(120)는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로(Gate Driver Integrated Circuit; GDIC)를 포함할 수 있는데, 구동 방식에 따라 디스플레이 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다. 또는, 게이트 구동 회로(120)가 디스플레이 패널(110)의 베젤(Bezel) 영역에 내장되어 GIP(Gate In Panel) 형태로 구현될 수도 있다.
한편, 데이터 구동 회로(130)는 타이밍 컨트롤러(140)로부터 영상 데이터(DATA)를 수신하고, 수신된 영상 데이터를 아날로그 형태의 데이터 전압(Vdata)으로 변환한다. 그런 다음, 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호(SCAN)가 인가되는 타이밍에 맞춰 데이터 전압(Vdata)을 각각의 데이터 라인(DL)으로 출력함으로써, 데이터 라인(DL)에 연결된 각각의 서브픽셀(SP)은 데이터 전압(Vdata)에 따라 해당하는 밝기의 발광 신호를 디스플레이 한다.
마찬가지로, 데이터 구동 회로(130)는 하나 이상의 소스 드라이버 집적 회로(Source Driver Integrated Circuit; SDIC)를 포함할 수 있는데, 소스 드라이버 집적 회로(SDIC)는, TAB (Tape Automated Bonding) 방식 또는 COG (Chip On Glass) 방식으로 디스플레이 패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나 디스플레이 패널(110) 상에 직접 배치될 수도 있다. 경우에 따라서, 각 소스 드라이버 집적 회로(SDIC)는 디스플레이 패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 소스 드라이버 집적 회로(SDIC)는 COF (Chip On Film) 방식으로 구현될 수 있는데, 이 경우에, 각 소스 드라이버 집적 회로(SDIC)는 회로 필름 상에 실장 되어, 회로 필름을 통해 디스플레이 패널(110)의 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)에 여러 가지 제어 신호를 공급하며, 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)의 동작을 제어한다. 즉, 타이밍 컨트롤러(140)는 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 게이트 구동 회로(120)가 스캔 신호(SCAN)를 출력하도록 제어하고, 다른 한편으로는 외부에서 수신한 영상 데이터를 데이터 구동 회로(130)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 변환하여 변환된 영상 데이터(DATA)를 데이터 구동 회로(130)로 전달한다.
이 때, 타이밍 컨트롤러(140)는 영상 데이터와 함께 수직 동기 신호(VSYNC), 수평 동기 신호(HSYNC), 데이터 인에이블 신호(Data Enable; DE), 클럭 신호(CLK) 등을 포함하는 여러 가지 타이밍 신호를 외부(예, 호스트 시스템)로부터 수신한다. 이에 따라, 타이밍 컨트롤러(140)는 외부로부터 수신한 여러 가지 타이밍 신호를 이용하여 제어 신호를 생성하고, 이를 게이트 구동 회로(120) 및 데이터 구동 회로(130)로 전달한다.
예를 들어, 타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)를 제어하기 위하여, 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP), 게이트 시프트 클럭(Gate Shift Clock; GSC), 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable; GOE) 등을 포함하는 여러 가지 게이트 제어 신호(GCS)를 출력한다. 여기에서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동 회로(120)를 구성하는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로(GDIC)가 동작을 시작하는 타이밍을 제어한다. 또한, 게이트 시프트 클럭(GSC)은 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로(GDIC)에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호(SCAN)의 시프트 타이밍을 제어한다. 또한, 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로(GDIC)의 타이밍 정보를 지정하고 있다.
또한, 타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(130)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock; SSC), 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable; SOE) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호(DCS)를 출력한다. 여기에서, 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동 회로(130)를 구성하는 하나 이상의 소스 드라이버 집적 회로(SDIC)가 데이터 샘플링을 시작하는 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 소스 드라이버 집적 회로(SDIC)에서 데이터를 샘플링하는 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 구동 회로(130)의 출력 타이밍을 제어한다.
이러한 유기 발광 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110), 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나, 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 전원 관리 집적 회로를 더 포함할 수 있다.
한편, 서브픽셀(SP)은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차되는 지점에 위치하며, 각각의 서브픽셀(SP)에는 발광 소자가 배치될 수 있다. 예를 들어, 유기 발광 디스플레이 장치(100)는 각각의 서브픽셀(SP)에 발광 다이오드(LED) 또는 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 발광 소자를 포함하며, 데이터 전압(Vdata)에 따라 발광 소자에 흐르는 전류를 제어함으로써 이미지를 표시할 수 있다.
이러한 유기 발광 디스플레이 장치(100)는 일반적으로 적색(Red, R), 녹색(Green, G) 및 청색(Blue, B)의 3원색(three primary color)을 기본으로 영상을 표현하였는데, 최근에는 휘도를 보강함과 동시에 소비 전력을 낮추기 위해서 백색(White, W)을 추가하여 영상을 구현하고 있다.
도 2는 유기 발광 디스플레이 장치에서 서브픽셀을 통해 표현되는 휘도를 계조에 따라 나타낸 감마(Gamma) 커브이다.
도 2를 참조하면, 유기 발광 디스플레이 장치(100)는 백색(W), 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 4가지 색상을 가지는 서브픽셀(SP)을 이용하여 백색 영상을 구현할 수 있다. 이 때, 대부분의 휘도는 백색(W) 서브픽셀(SP)을 통해 표현하고 제품이 요구하는 색 온도(Color Temperature)에 적합한 색상으로 조정하기 위한 나머지 휘도는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 서브픽셀(SP)을 통해 표현한다. 예를 들어, 디지털 영상 데이터(DATA)가 16진법 코드(HEX)로 이루어진 8비트(bit)로 표현할 경우, 아날로그 영상 데이터(Vdata)를 256 가지의 계조(G0 ~ G255)로 구분할 수 있다.
한편, 모바일에서 사용하는 유기 발광 디스플레이 장치(100)의 경우, 저휘도 모드에서 255 단계 계조(G255)에서의 휘도는 약 2.36 nit 정도가 될 수 있는데, 저계조 영역에 해당하는 0단계 계조(G0)에서 39단계 계조(G39) 사이에는 계조가 분할되지 않고 동일한 휘도를 나타내며, 40단계 계조(G40)에서부터 급격한 휘도 변이가 발생하고 59단계 계조(G59)부터 감마 커브(Gamma 2.2)와 유사한 휘도를 나타내게 된다. 이러한 현상은 디스플레이 패널(110)을 통해 영상을 표현하는 과정에서, 어두운 영역에서는 점진적인 계조 변화가 표현되지 않기 때문에 사물이 제대로 인식되지 않는 수준의 영상 품질의 저하로 나타난다.
본 발명은 저계조 영역에서의 영상 품질을 개선하기 위하여, 저계조 영역을 계조 분할 제어 방식으로 분할하고, 분할된 계조에 대해서 서로 다른 계조 분할 패턴을 적용하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에서, 저계조 영역에서 사용되는 계조 분할 패턴의 예시를 나타낸 도면이다.
계조 분할 제어는 시간적(temporal)으로 또는 공간적(spatial)으로 분할된 서브픽셀(SP)에 대하여, 입력 데이터를 달리함으로써, 중간 계조를 표현하는 디더링(dithering) 기술이라고 할 수 있다. 여기에서는 8개의 서브픽셀(SP)을 하나의 그룹으로 형성해서, 8 가지의 중간 계조를 표현하는 8 분할 계조 분할 패턴을 사용하는 경우를 예시로 나타내었다. 또한, 여기에서는 공간적으로 서브픽셀(SP)을 분할하는 경우를 설명하지만, 하나의 서브픽셀(SP)을 시간적으로 분할하여 8 프레임 동안 점등(H)과 소등(L)을 달리하여 중간 계조를 표현하는 것도 가능할 것이다. 물론, 하나의 그룹을 형성하는 서브픽셀(SP)의 개수는 8개보다 작은 4개 등의 개수로 분할할 수도 있고, 16개 등의 개수로 분할할 수도 있을 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 유기 발광 디스플레이 장치(100)는 2 X 4 의 8개 서브픽셀(SP)을 기준으로 8가지 서로 다른 계조를 가지는 계조 분할 패턴을 생성할 수 있다. 즉, 8개 서브픽셀(SP)을 모두 소등(L)하는 0단계 계조(G0)에서부터 7개의 서브픽셀(SP)을 점등(H)하고, 1개의 서브픽셀(SP)을 소등(L)하는 7단계 계조(G7)까지 8가지 계조 분할 패턴을 구현할 수 있다. 이 때, 8개의 서브픽셀(SP)을 모두 점등(H)하는 8단계 계조(G8)도 포함될 수 있을 것이다. 따라서, 1단계 계조(G1)로 디스플레이 패널(110)이 발광되는 경우에는 사용자가 1/8 계조로 영상을 인식하고, 7단계 계조(G7)로 발광되는 경우에는 7/8 계조로 영상을 인식하게 될 것이다.
한편, 여기에서는 8분할 계조 분할 패턴을 단독으로 도시하였지만, 2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 유기 발광 디스플레이 장치(100)와 같이 다수의 서브픽셀(SP)이 횡렬로 배열된 경우에는, 시각적으로 8분할 계조 분할 패턴이 서로 인접하여 발광되는 것으로 인식된다. 이 때, 8분할 계조 분할 패턴 중에서 점등(H)되는 서브픽셀(SP) 또는 소등(L)되는 서브픽셀(SP)이 서로 인접하게 배치되는 경우에는 계조 뭉침 현상으로 인해 깜빡임 현상(Flicker)이 발생할 수 있다. 따라서, 다수의 서브픽셀(SP)에서 계조 분할 패턴이 연속적으로 배치되는 경우에는, 인접한 서브픽셀(SP)이 동일하게 점등(H)되거나 동일하게 소등(L)되지 않도록 배열하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에서, 저계조 영역에서 계조 분할에 따른 계조 분할 패턴을 적용한 경우에 대한 휘도 값의 예시를 나타낸 도표이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 계조 분할 패턴을 적용하기 이전에는 0단계 계조(G0)에서부터 4단계 계조(G4)까지의 실측 휘도가 0.01로 모두 동일하며, 이는 감마 2.2 보정이 적용된 이상적인 휘도 값과 많은 차이가 있음을 알 수 있다. 그러나, 8개의 서브픽셀(SP)에 대해서 계조 분할 패턴을 적용하는 경우에는, 0단계 계조(G0)에서부터 7단계 계조(G7)까지 8단계의 계조 분할 패턴을 적용하는 경우에는 0단계 계조(G0)에서부터 7단계 계조(G7)까지 점진적인 휘도 증가를 나타내는 것을 볼 수 있다. 여기에서, 1단계 계조(G0)는 8개의 서브픽셀(SP) 중에서 1개의 서브픽셀(1/8)을 점등(H)하고 7개의 서브픽셀(7/8)을 소등(L)한 경우이며, 7단계 계조(G7)는 8개의 서브픽셀(SP) 중에서 1개 서브픽셀(1/8)을 소등(L)하고, 7개의 서브픽셀(7/8)을 점등(H)한 경우이다.
즉, 저계조 영역에 본 발명의 계조 분할에 따른 계조 분할 패턴을 적용한 경우, 0단계 계조(G0)의 휘도 값은 0.01, 1단계 계조(G1)의 휘도 값은 0.02, 2단계 계조(G2)의 휘도 값은 0.04, 3단계 계조(G3)의 휘도 값은 0.06, 4단계 계조(G4)의 휘도 값은 0.08이 되어 감마 2.2에 해당하는 이상적인 휘도 값에 접근하게 된다. 따라서, 저계조 영역에서도 디스플레이 패널의 휘도가 급격하게 변하지 않고 자연스럽게 표시되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 계조 분할에 따른 계조 분할 패턴은 일정한 개수의 서브픽셀(예를 들어, 8개)를 하나의 그룹으로 구성하기 때문에, 계조 분할 패턴을 적용하는 특정 저계조 영역에 따라 휘도 제어 방법이 달라질 수 있다.
여기에서, 계조 분할 패턴을 적용하는 특정 저계조 영역은 저계조 영역에 포함되며, 계조 분할 패턴을 적용할 복수의 서브픽셀(SP)을 포함하는 영역으로서, 최초의 계조(0단계 계조)와 휘도 값이 거의 동일한 한계 지점인 임계 계조 지점까지의 영역으로 볼 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에서, 특정 저계조 영역이 계조 분할 개수 이내인 경우에 대한 휘도 제어 방법을 나타내는 도면이다.
여기에서, 도 5(a)는 본 발명의 계조 분할에 따른 계조 분할 패턴이 적용되기 이전의 휘도 값을 나타내는 그래프이고, 도 5(b)는 본 발명의 계조 분할에 따른 계조 분할 패턴을 적용한 경우의 휘도 값을 나타내는 그래프이다.
임계 계조 지점(Gth)은 저계조 영역에서 휘도 값이 거의 동일한 한계 지점으로서, 계조가 증가함에 따라 감마 커브에 유사하게 휘도 값이 증가하기 시작하는 계조 단계로 볼 수 있다.
여기에서, 위와 같은 특징을 가지는 임계 계조 지점(Gth)은 6단계 계조(G6)에 해당할 수 있다. 만약, 8개의 서브픽셀(SP)을 하나의 그룹으로 형성해서, 8 가지의 중간 계조를 표현하는 8 분할 계조 분할 패턴을 사용하는 경우에는, 임계 계조 지점(G6)이 계조 분할 개수인 8단계 계조(G8) 이내의 영역에 위치하므로, 0단계 계조(G0)에서부터 임계 계조 지점(Gth)의 이전 단계인 5단계 계조(G5)까지 계조 분할을 적용할 수 있을 것이다.
이 때, 임계 계조 지점(Gth)의 이전 단계까지 6가지 계조 분할 패턴에 의한 계조 분할이 가능하므로, 0단계 계조(G0)에서부터 5단계 계조(G5)까지 각 단계의 계조에 적용하는 계조 분할 패턴을 전체 8개의 계조 분할 패턴 중에서 서로 중복되지 않는 6개의 계조 분할 패턴을 선택하고, 휘도가 증가하는 순서대로 각 단계의 계조(G0 ~ G6)에 적용하면 될 것이다. 예를 들어, 0단계 계조(G0)에 대해서는 8개의 서브픽셀(SP)을 모두 소등(L)하는 0/8 계조를 적용하고, 1단계 계조(G1)에 대해서는 1개의 서브픽셀(SP)을 점등(H)하는 1/8 계조를 적용할 수 있다. 또한, 2단계 계조(G2)에 대해서는 2개의 서브픽셀(SP)을 점등(H)하는 2/8 계조를 적용하고, 3단계 계조(G3)에 대해서는 4개의 서브픽셀(SP)을 점등(H)하고 4개의 서브픽셀(SP)을 소등(L)하는 4/8 계조를 적용할 수 있다. 그리고, 4단계 계조(G4)에 대해서는 5개의 서브픽셀(SP)을 점등(H)하고 3개의 서브픽셀(SP)을 소등(L)하는 5/8 계조를 적용하고, 5단계 계조(G5)에 대해서는 7개의 서브픽셀(SP)을 점등(H)하는 7/8 계조를 적용할 수 있을 것이다.
위와 같이, 0단계 계조(G0)에서부터 임계 계조 지점(Gth)의 이전 단계인 5단계 계조(G5)까지 계조 분할에 따른 계조 분할 패턴을 적용하는 경우, 도 5(b)에 도시된 바와 같이 0단계 계조(G0)에서부터 임계 계조 지점(Gth) 사이의 저계조 영역에서도 단계별로 자연스러운 휘도 변화를 화면에 표시할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에서, 특정 저계조 영역이 계조 분할 개수보다 큰 경우에 대한 휘도 제어 방법을 나타내는 도면이다.
이 때, 도 6(a)는 본 발명의 계조 분할에 따른 계조 분할 패턴이 적용되기 이전의 휘도 값을 나타내는 그래프이고, 도 6(b)는 본 발명의 계조 분할에 따른 계조 분할 패턴을 적용한 경우의 휘도 값을 나타내는 그래프이다.
마찬가지로, 임계 계조 지점(Gth)은 저계조 영역에서 휘도 값이 거의 동일한 한계 지점으로서, 계조가 증가함에 따라 감마 커브에 유사하게 휘도 값이 증가하기 시작하는 계조 단계로 볼 수 있다.
여기에서, 위와 같은 특징을 가지는 임계 계조 지점(Gth)은 11단계 계조(G11)에 해당한다. 만약, 8개의 서브픽셀(SP)을 하나의 그룹으로 형성해서, 8 가지의 중간 계조를 표현하는 8 분할 계조 분할 패턴을 사용하는 경우, 11단계에 해당하는 임계 계조(G11)는 계조 분할 개수인 8개의 계조(G0 ~ G7) 외부의 영역에 위치한다.
이 경우에, 0단계 계조(G0)에서부터 7단계 계조(G7)까지는 0단계 계조(G0)와 임계 계조 지점(Gth)의 계조 사이에 8가지 패턴에 의한 계조 분할을 적용할 수 있을 것이다. 그리고, 그 다음 단계인 8단계 계조(G8)에서부터 임계 계조 지점(Gth)인 11단계 계조(G11)까지는 임계 계조 지점(Gth)인 11단계 계조(G11)와 임계 계조 지점(Gth)의 다음 단계인 12단계 계조(G12) 사이에 다시 계조 분할을 적용할 수 있을 것이다.
즉, 8단계 계조(G8)에서부터 임계 계조 지점(Gth)인 11단계 계조(G11)까지는 임계 계조 지점(Gth)에 해당하는 11단계 계조(G11)와 그 다음 단계 계조(G12)를 기준으로 다시 계조 분할 패턴의 형태로 계조 분할을 할 수 있다. 따라서, 8단계 계조(G8)에서부터 11단계 계조(G12)에 대해서는 전체 8개의 계조 분할 패턴 중에서 서로 중복되지 않는 4개의 계조 분할 패턴을 선택하고, 휘도가 증가하는 순서대로 8단계 계조(G8)에서부터 11단계 계조(G11)에 적용하면 될 것이다. 임계 계조 지점(Gth)의 다음 단계인 12단계 계조(G12)는 실제 계조를 적용할 수 있을 것이다. 이 때, 8단계 계조(G8)에서부터 10단계 계조(G10)는 0단계 계조(G0)에서부터 7단계 계조(G7)에서 더욱 증가한 휘도를 가지기 때문에, 선택된 3개의 계조 분할 패턴에 따른 휘도 값에 7단계 계조(G7)의 휘도 값을 더해서 구할 수도 있을 것이다.
예를 들어, 8단계 계조(G8)에 대해서는 7단계 계조(G7)의 휘도 값에서 1개의 서브픽셀(SP)을 점등(H)하는 1/8 계조를 추가하고, 9단계 계조(G9)에 대해서는 3개의 서브픽셀(SP)을 점등(H)하는 3/8 계조를 추가하며, 10단계 계조(G10)에 대해서는 5개의 서브픽셀(SP)을 점등(H)하는 5/8 계조를 추가할 수 있을 것이다. 또한, 11단계 계조(G11)에 대해서는 7개의 서브픽셀(SP)을 점등(H)하는 7/8 계조를 추가할 수 있을 것이다. 즉, 7단계 계조(G7)의 휘도 값을 나타내도록 데이터 전압(Vdata)이 인가된 상태에서, 8단계 계조(G8) 내지 11단계 계조(G11)에 대해 각각 1/8 계조, 3/8 계조, 5/8, 및 7/8 계조에 해당하는 계조 분할 패턴을 표시하면 될 것이다.
그 결과, 도 6(b)에 도시된 바와 같이 8단계 계조(G8)에서부터 11단계 계조(G11) 사이의 저계조 영역에서도 단계별로 자연스러운 휘도 변화를 화면에 표시할 수 있게 된다.
한편, 위에서 설명한 바와 같이 계조 분할을 통한 계조 분할 패턴을 생성하는 경우에, 저계조 영역에 있는 각 단계의 계조에 대해 계조 분할 패턴을 순서대로 적용하는 경우에는 휘도의 변화가 선형적으로 이루어질 수 있다. 이는 이상적인 휘도에 해당하는 감마 2.2 휘도 값과 일부 영역에서 차이를 나타낼 수 있다.
이러한 점을 개선하기 위해서, 전체 계조 영역에 대해서 감마 2.2 휘도에 근접한 휘도 값을 추출하고, 이를 반영하여 계조 분할 패턴을 형성하는 것이 효과적일 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 휘도 제어 방법은 계조 단계별 휘도 값을 측정하는 단계(S100), 계조 구간별 차이를 반영하여 휘도 테이블을 생성하는 단계(S200), 휘도 테이블 중에서 감마 2.2 근사치를 선정하는 단계(S300), 및 계조 단계별 계조 분할 패턴을 생성하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
계조 단계별 휘도 값을 측정하는 단계(S100)는 유기 발광 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 패널(110)을 통해 표현되는 휘도를 전체 계조에 대해서 측정하는 단계이다. 디지털 영상 데이터(DATA)가 16진법 코드(HEX)로 이루어진 8비트(bit)로 표현할 경우, 아날로그 영상 데이터(Vdata)는 256 단계의 계조(G0 ~ G255)로 구분될 수 있을 것이다. 이 경우, 256 단계의 계조에 대해서 실제 휘도 값을 측정하게 된다. 예를 들어, 0.005 nit ~ 15,000 nit 까지 측정이 가능한 Admesy Asteria 휘도계를 사용하여 계조별 휘도 값을 측정할 수 있을 것이다.
도 8은 256 단계의 계조(G0 ~ G255)를 대상으로 측정된 휘도 값의 예시를 나타낸 도표이다. 여기에서는 0단계 계조(G0)에서부터 11단계 계조(G11)까지 측정된 휘도 값이 모두 0으로 동일한 휘도를 나타내고 있으며, 12단계 계조(G12)에서부터 휘도 값이 증가되고 있다. 따라서, 이 경우의 임계 계조 지점(Gth)은 12단계 계조(G12)가 될 것이다.
계조 구간별 차이를 반영하여 휘도 테이블을 생성하는 단계(S200)는 계조별로 측정된 휘도 값을 이용해서 계조별 휘도 테이블을 생성하는 단계이다. 이 과정에서 생성되는 휘도 테이블은 각 계조별로 측정된 휘도 값을 사용하는 것이 아니라, 각 계조별로 측정된 휘도 값을 대상으로 계조 구간별 차이를 반영하는 통계 휘도 값으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 기준 계조와 비교 계조 사이의 휘도 값 차이를 계산하고, 여기에 계조 분할 패턴을 구성하는 계조 분할 개수에서 기준 계조와 비교 계조 사이의 계조 구간 개수를 반영할 수 있다. 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.
통계 휘도 값 = (비교 계조의 휘도 값 - 기준 계조의 휘도 값)*(계조 구간의 개수)/(계조 분할 패턴의 계조 분할 개수)
만약, 8 분할 계조 분할 패턴을 사용하는 경우에는 계조 분할 패턴의 계조 분할 개수는 8이 될 것이다. 이 때, 기준 계조를 12단계 계조(G12)로 선택하고, 비교 대상이 되는 비교 계조를 14단계 계조(G14)로 선택하는 경우에는 기준 계조와 비교 계조 사이의 구간 개수는 2단계이므로, 통계 휘도 값 = (G14 휘도 값 - G12 휘도 값)*2/8 이 될 것이다. 이러한 통계 휘도 값은 기준 계조를 0단계 계조(G0)에서부터 255단계 계조(G255)까지 중복되지 않도록 계산할 수 있을 것이다.
위와 같이, 통계 휘도 값을 계산하는 방법을 도식화해서 표현하면 도 9와 같이 나타낼 수 있을 것이다.
즉, 0단계 계조(G0)를 기준 계조로 하는 경우에는 1단계 계조(G1)에서부터 255단계 계조(G255)까지 각각 휘도 값의 차이와 계조 구간의 개수를 고려해서, 수정 휘도 값을 계산하고, 1단계 계조(G1)를 기준 계조로 하는 경우에는 2단계 계조(G2)에서부터 255단계 계조(G255)까지 각각 휘도 값의 차이와 계조 구간의 개수를 고려해서, 통계 휘도 값을 계산할 수 있을 것이다. 마지막에는 254단계 계조(G254)를 기준 계조로 해서 255단계 계조(G255)와 휘도 값 차이와 계조 구간의 개수(이 경우에는 계조 구간의 개수는 1이 됨)를 고려해서 통계 휘도 값을 계산할 수 있을 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법에 있어서, 8 분할 계조 분할 패턴을 사용하는 경우에 계조 구간별 차이를 반영하여 산출된 휘도 테이블의 일부분을 나타낸 도표이다.
여기에서 1단계 계조(G1) 내지 11단계 계조(G11)는 측정 휘도 값이 모두 "0"이기 때문에, 통계 휘도 값도 모두 "0"이 된다. 통계 휘도 값이 "0"이 되는 구간에 대해서는 위에서 설명한 계조 분할에 의한 단계별 계조 분할 패턴을 이용해서 휘도를 달리 표현할 수 있을 것이다.
통계 휘도 값을 계산할 수 있는 단계에 대해서는 계조 분할 개수(여기에서는 8분할)에 따라 통계 휘도 값이 계산될 수 있으므로, 기준 계조마다 8개의 통계 휘도 값을 계산할 수 있을 것이다. 이렇게 계산된 통계 휘도 값을 순서대로 정리하면 휘도 테이블을 생성할 수 있다.
한편, 256단계를 가지는 계조(G0 ~ G255) 전체에 대하여 통계 휘도 값을 계산하는 경우에는 256C2 * 8 가지의 통계 휘도 값이 나올 수 있으므로, 효율적인 통계 휘도 값을 산출하기 위해서 일정한 구간 이내, 예를 들어 계조 분할 개수 이내의 계조를 대상으로 통계 휘도 값을 계산할 수도 있을 것이다. 예를 들어, 3구간 이내에 있는 계조, 예를 들어 5단계 계조(G5)를 기준 계조로 하는 경우에는 6단계 계조(G6)와 8단계 계조(G8) 사이에서 비교 계조를 선택함으로써, 통계 휘도 값을 계산할 수도 있을 것이다.
휘도 테이블 중에서 감마 2.2 근사치를 선정하는 단계(S300)는 기준 계조와 비교 계조에 대해서 정리한 휘도 테이블에 중에서 감마 2.2 휘도 값에 가장 가까운 통계 휘도 값을 추출하는 단계이다.
도 11은 도 10에서 생성된 휘도 테이블과 감마 2.2 휘도 값을 비교해서, 감마 2.2 휘도 값에 근사한 통계 휘도 값을 보정된 계조 단계별 보정 휘도 값으로 선정하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 감마 2.2에 해당하는 1단계 계조(G1)의 휘도 값 1.03E-0.5와 가장 근사한 통계 휘도 값은"0"이므로, 이를 보정된 1단계 계조(Gc1)의 휘도 값으로 선정한다. 또한, 감마 2.2에서 2단계 계조(G2)의 휘도 값인 4.67E-0.5와 가장 근사한 통계 휘도 값은 5.45E-0.5에 해당하므로, 이를 보정된 2단계 계조(Gc2)의 휘도 값으로 선정한다. 이러한 방식으로 감마 2.2의 0 ~ 255단계 휘도 값에 가장 근사한 통계 휘도 값을 모두 추출함으로써, 0 ~ 255 구간에 대해 보정된 계조 단계(Gc0 ~ Gc255)와 각각의 보정된 계조 단계(Gc0 ~ Gc255)에 대응되는 보정 휘도 값을 구성할 수 있다.
이와 같이, 보정된 계조 단계(Gc0 ~ Gc255)에 대응되는 보정 휘도 값은 룩업 테이블(Look-Up Table)의 형태로 메모리에 저장될 수 있으며, 메모리는 타이밍 컨트롤러(140)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있을 것이다.
따라서, 저계조 영역에 위치하는 계조 단계 중에서 0단계 계조(G0)에서부터 임계 계조 지점(Gth)까지의 구간에 대해서, 위의 방법으로 구성된 보정된 계조 단계(Gc0 ~ Gc255)를 대응시켜서 보정 휘도 값에 따라 디스플레이 패널(110)을 표현함으로써, 저계조 영역에서도 자연스러운 휘도 표현이 가능하게 된다.
계조 단계별 계조 분할 패턴을 생성하는 단계(S400)는 보정된 계조 단계(Gc0 ~ G255) 및 각 단계에 대응되는 보정 휘도 값에 따라, 해당 단계의 계조에 사용되는 계조 분할 패턴을 생성하는 단계이다. 이 때, 256 구간의 전체 계조 단계(G0 ~ G255)에 대해서 보정된 계조 단계(Gc0 ~ G255)의 보정 휘도 값을 적용할 수도 있지만, 임계 계조 지점(Gth) 이상의 계조 구간에서는 휘도 편차가 크지 않을 수 있으므로, 임계 계조 지점(Gth) 이하 구간에 대해서만 보정된 계조 단계(Gc0 ~ G255)의 보정 휘도 값을 적용할 수도 있을 것이다.
한편, 유기 발광 디스플레이 장치(100)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)뿐만 아니라 백색(W)을 함께 사용하여 영상을 구현하고 있다. 이를 위해서 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 및 백색(W) 서브 픽셀을 디스플레이 패널에 일정한 배열로 배치할 수도 있으며, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 서브픽셀(SP)을 이용해서 백색(W)을 표시할 수도 있다. 이 때, 색상의 휘도를 표현하는 경우에는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 서브픽셀(SP)에서 표현하는 계조는 동일하게 유지하는 방식을 사용하고 있다.
한편, 이들 서브픽셀(SP)을 통해 표현할 수 있는 색상을 x, y의 좌표로 나타낸 것이 색좌표인데, 저휘도 모드와 같이 낮은 휘도로 발광하는 경우에는, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 서브픽셀(SP)에 인가되는 전압이 낮아지기 때문에, 저계조에서 백색(W)의 색 좌표가 불안정해지게 된다.
도 12는 유기 발광 디스플레이 장치에서, 저계조 영역의 백색(W) 색 좌표가 불안정해지는 경우를 그래프로 나타낸 것이다. 여기에서는 저계조 영역 중에서 1단계 계조(G1), 3단계 계조(G3), 및 5단계 계조(G5)에서 백색(W)의 색 좌표가 불안정하게 변동되는 것을 볼 수 있다.
따라서, 저계조 영역에서는 휘도가 균일하지 않게 될 뿐만 아니라, 백색(W)의 색 좌표가 불안정하게 되어 휘도 편차가 증가할 수 있다. 이를 해결하기 위해서, 본 발명의 유기 발광 디스플레이 장치에서는 계조 분할을 통한 계조 분할 패턴을 형성하는 과정에서, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 서브픽셀(SP)에 대해서도 계조 분할 패턴을 달리 형성함으로써, 백색(W)의 색 좌표가 불안정해지는 것으로 해소하고, 휘도에 따른 영상 품질을 개선할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에서, RGB의 계조를 독립적으로 제어하는 경우의 개념도를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 영상 데이터(DATA)가 16진법 코드(HEX)로 이루어진 8비트(bit)로 표현하는 경우, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 서브픽셀(SP)에 인가되는 아날로그 영상 데이터(Vdata) 역시 256 가지의 계조(GR0 ~ GR255, GG ~ GG255, GB0 ~ GB255)로 표현될 수 있을 것이다. 이 때, 휘도를 표현하는 경우에는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 서브픽셀(SP)에서 표현하는 계조(GR, GG, GB)를 동일하게 유지하는 RGB 일체형 디스플레이 방식을 사용하고 있다.
그러나, 저계조 영역에서는 백색(W)의 색 좌표가 불안정해질 수 있으므로, 이러한 백색(W) 색 좌표의 안정성을 확보하기 위하여, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 서브픽셀(SP)에 대해서 계조 분할 패턴을 적용함으로써, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 계조(GR, GG, GB)를 각각 독립적으로 표현할 수 있다.
이를 위해서 RGB 색 좌표를 조정하기 위한 백색(W) 기준 좌표(Wref)를 선정할 필요가 있는데, 백색(W) 기준 좌표(Wref)는 시간에 따라 측정되는 휘도가 변경되지 않는 좌표로서, 국제　조명　위원회(CIE)에서　제정한　CIE　색 좌표계를　사용할 경우, 백색(W) 기준 좌표(Wref)는 Wx = 0.32, Wy = 0.31의 좌표에 해당할 수 있다. 이러한 백색(W) 기준 좌표(Wref)는 제품의 종류에 따라 달라질 수 있을 것이다.
이러한 백색(W) 기준 좌표(Wref)를 중심으로 저계조 영역에서 표현되는 RGB 좌표가 백색(W) 기준 좌표(Wref)로부터 특정 색상의 방향으로 치우치는 경우에는, 해당 색상의 계조를 감소시키고 반대 방향에 속하는 색상의 계조를 증가시키는 방법으로 계조 분할 패턴을 생성할 수 있다.
도 14는 도 13에 도시된 색 좌표의 위치에 따라 RGB 계조를 독립적으로 제어하는 경우를 예시적으로 나타낸 도표이다.
도 14를 참조하면, 저계조 영역에서 화면에 표시되는 RGB 색 좌표의 위치가 (1)의 위치에 있다면, 이 상태에서 디스플레이 패널을 통해 표현되는 색상은 녹색(G)에 치우친 색상이 될 것이다. 따라서, 백색(W) 기준 좌표(Wref)의 방향으로 보정을 하기 위해서, 계조 분할을 통해 표현되는 계조 분할 패턴 중에서 녹색(G) 서브픽셀(SP) 중 일부의 계조(GG)를 감소시키고, 적색(R) 서브픽셀(SP) 중 일부의 계조(GR)를 증가시킬 수 있다.
도 15는 (1)의 위치에 있는 RGB 색 좌표가 5단계의 RGB 계조(GR5, GG5, GB5)를 표현하고 있는 경우에, 8 분할 계조 분할 패턴을 적용하여 8개의 적색(R) 서브픽셀(SP) 중에서 2개의 서브픽셀(SP)을 6단계 적색 계조(GR6)로 증가시키고, 8개의 녹색(G) 서브픽셀(SP) 중에서 1개의 서브픽셀(SP)을 4단계 녹색 계조(GG4)로 감소시키는 경우를 예시로 나타내고 있다.
반면, 저계조 영역에서 화면에 표시되는 RGB 색 좌표의 위치가 (2)의 위치에 해당하는 경우에는 휘도의 균일성을 확보할 수 있도록 계조 분할을 통해 표현되는 계조 분할 패턴 중에서 일부 서브픽셀(SP)에 대한 녹색(G)의 계조(GG)를 증가시키고, 일부 서브픽셀(SP)에 대한 청색(B)의 계조(GB)를 감소시킬 수 있을 것이다.
또한, 저계조 영역에서 화면에 표시되는 RGB 색 좌표의 위치가 (3)의 위치에 해당하는 경우에는 계조 분할을 통해 표현되는 계조 분할 패턴 중에서 일부 서브픽셀(SP)에 대한 적색(R)의 계조(GR)를 감소시키고, 일부 서브픽셀(SP)에 대한 녹색(G)의 계조(GG)를 증가시킬 수 있을 것이다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에서, 계조 분할 제어를 통해 RGB의 계조를 독립적으로 제어함으로써, 저계조 영역에서 백색(W)의 x 좌표와 y 좌표의 균일성이 증가한 결과를 나타낸 표이다.
이와 같이, 백색(W)의 기준 좌표(Wref)를 중심으로 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 서브픽셀(SP)에 대해 독립적인 계조 분할 패턴을 적용함으로써, 저계조 영역에서 백색(W)의 색 좌표 및 휘도의 균일성을 개선할 수 있다.
위에서 설명한 저계조 영역에 대한 계조 분할 패턴 생성, 통계 휘도 값을 이용한 저계조 영역의 휘도 값 보정, 및 RGB 계조의 독립 제어는 데이터 구동 회로(130)에서 디스플레이 패널(110)에 인가되는 데이터 전압(Vdata)을 제어하고, 게이트 구동 회로(120)에서 디스플레이 패널(110)에 인가되는 스캔 신호(SCAN)의 주기를 제어함으로써 구현이 가능하다. 따라서, 타이밍 컨트롤러(140)에 이러한 동작을 소프트웨어적으로 구현하거나, 모듈 형태의 하드웨어로 구현할 수 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 유기 발광 디스플레이 장치 110: 디스플레이 패널
120: 게이트 구동 회로 130: 데이터 구동 회로
140: 타이밍 컨트롤러

Claims (20)

  1. 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인 및 다수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널;
    상기 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로;
    상기 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로; 및
    상기 게이트 구동 회로 및 상기 데이터 구동 회로에 인가되는 신호를 제어하는 타이밍 컨트롤러를 포함하되,
    상기 타이밍 컨트롤러는 영상 데이터의 저계조 영역에서 적어도 하나의 특정 저계조 영역을 선택하고, 상기 특정 저계조 영역은 미리 정해진 복수의 서브픽셀을 포함하고, 표시될 저계조 레벨에 따라 상기 복수의 서브픽셀의 점등 개수 또는 점등 시간이 변경되는 계조 분할 패턴을 상기 복수의 서브픽셀 영역에 디스플레이하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 특정 저계조 영역은
    최초의 계조와 휘도 값이 거의 동일한 한계 지점까지의 영역을 대상으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 계조 분할 패턴은
    계조 분할 개수에 해당하는 복수의 서브픽셀로 그룹을 형성하고, 상기 그룹을 구성하는 복수의 서브픽셀 중에서 점등하는 서브픽셀의 개수를 달리함으로써, 휘도가 서로 다른 복수의 계조를 표현하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 특정 저계조 영역이 상기 계조 분할 개수 이내인 경우,
    상기 계조 분할 개수 중에서 서로 다른 휘도 값을 나타내는 계조 분할 패턴을 선택하여, 상기 특정 저계조 영역에서 휘도가 증가되도록 상기 계조 분할 패턴을 계조 단계별로 표시하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 특정 저계조 영역이 상기 계조 분할 개수보다 큰 경우,
    최초의 계조와 제 1 그룹의 마지막 단계 계조를 이용하여, 제 1 그룹 내에서 휘도가 증가되도록 상기 계조 분할 패턴을 계조 단계별로 표시하고,
    상기 제 1 그룹의 마지막 단계 계조와 다음 단계 계조를 이용하여, 제 2 그룹 내에서 휘도가 증가되도록 상기 계조 분할 패턴을 계조 단계별로 표시하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 계조 분할 패턴은
    상기 계조 단계별로 측정된 휘도 값을 기준으로 계조 구간별 차이를 반영하여 계조 단계별 통계 휘도 값을 생성하고, 상기 통계 휘도 값 중에서 감마 2.2 휘도 값에 근사한 값을 보정 휘도 값으로 선정하여 형성되는 패턴인 유기 발광 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 계조 단계별 통계 휘도 값은
    (비교 계조의 휘도 값 - 기준 계조의 휘도 값)*(계조 구간의 개수)/(계조 분할 패턴의 계조 분할 개수) 로 계산되는 유기 발광 디스플레이 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 계조 구간은 상기 계조 분할 개수 이내의 값으로 설정되는 유기 발광 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 계조 분할 패턴은
    적색, 녹색, 및 청색 서브픽셀에 대해 독립적으로 생성되는 유기 발광 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 계조 분할 패턴은
    저계조 영역에서 표현되는 적색, 녹색, 및 청색 좌표에 대해서, 백색의 기준 좌표 방향으로 하나 이상의 색상에 대한 계조를 조정하여 생성하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  11. 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인 및 다수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 상기 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로와, 상기 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로와, 상기 게이트 구동 회로 및 상기 데이터 구동 회로에 인가되는 신호를 제어하는 타이밍 컨트롤러가 구비된 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러가
    영상 데이터의 저계조 영역에서 미리 정해진 복수의 서브픽셀을 포함하는 특정 저계조 영역을 선택하는 단계;
    표시될 저계조 레벨에 따라 상기 복수의 서브픽셀의 점등 개수 또는 점등 시간이 변경되는 계조 분할 패턴을 생성하는 단계; 및
    상기 복수의 서브픽셀 영역에 상기 계조 분할 패턴을 디스플레이하는 단계를 수행하는 유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 특정 저계조 영역은 최초의 계조와 휘도 값이 거의 동일한 한계 지점까지의 영역을 대상으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 계조 분할 패턴은
    계조 분할 개수에 해당하는 복수의 서브픽셀로 그룹을 형성하고, 상기 그룹을 구성하는 복수의 서브픽셀 중에서 점등하는 서브픽셀의 개수를 달리함으로써, 휘도가 서로 다른 복수의 계조를 표현하는 유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 특정 저계조 영역이 상기 계조 분할 개수 이내인 경우,
    상기 계조 분할 개수 중에서 서로 다른 휘도 값을 나타내는 계조 분할 패턴을 선택하는 단계; 및
    상기 특정 저계조 영역에서 휘도가 증가되도록 상기 계조 분할 패턴을 계조 단계별로 표시하는 단계를 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 특정 저계조 영역이 상기 계조 분할 개수보다 큰 경우,
    최초의 계조와 제 1 그룹의 마지막 단계 계조를 이용하여, 제 1 그룹 내에서 휘도가 증가되도록 상기 계조 분할 패턴을 계조 단계별로 표시하는 단계; 및
    상기 제 1 그룹의 마지막 단계 계조와 다음 단계 계조를 이용하여, 제 2 그룹 내에서 휘도가 증가되도록 상기 계조 분할 패턴을 계조 단계별로 표시하는 단계를 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 계조 단계별로 측정된 휘도 값을 기준으로 계조 구간별 차이를 반영하여 계조 단계별 통계 휘도 값을 생성하는 단계;
    상기 통계 휘도 값 중에서 감마 2.2 휘도 값에 근사한 값을 보정 휘도 값으로 선정하는 단계; 및
    상기 보정 휘도 값에 대응되도록 계조 분할 패턴을 생성하는 단계를 더 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 계조 단계별 통계 휘도 값은
    (비교 계조의 휘도 값 - 기준 계조의 휘도 값)*(계조 구간의 개수)/(계조 분할 패턴의 계조 분할 개수) 로 계산되는 유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 계조 구간은 상기 계조 분할 개수 이내의 값으로 설정되는 유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 계조 분할 패턴은
    적색, 녹색, 및 청색 서브픽셀에 대해 독립적으로 생성되는 유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    저계조 영역에서 표현되는 적색, 녹색, 및 청색 좌표에 대해서, 백색의 기준 좌표 방향으로 하나 이상의 색상에 대한 계조를 조정하여 계조 분할 패턴을 생성하는 단계를 더 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법.
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