KR20200079868A - 풀 스크린 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 픽셀 어레이에서 센서부와 오버랩하는 센서 영역의 광 투과율을 충분히 확보할 수 있고 그 센서 영역의 인지 화질 저하를 최소화할 수 있는 풀 스크린 디스플레이 장치에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이 장치는 픽셀 어레이 중, 센서부와 오버랩하는 센서 영역에 배치된 픽셀들은 센서 영역의 외곽부에서 중앙부로 갈수록 마스크 단위마다 픽셀 개수가 점진적으로 감소하고, 센서 영역의 외곽부에서 중앙부로 갈수록 마스크 단위마다 투과부 면적이 점진적으로 증가한다.

Description

풀 스크린 디스플레이 장치{FULL SCREEN DISPLAY DEVICE}
본 발명은 픽셀 어레이에서 센서부와 오버랩하는 센서 영역의 광 투과율을 충분히 확보할 수 있고 그 센서 영역의 인지 화질 저하를 최소화할 수 있는 풀 스크린 디스플레이 장치에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿 PC(Personal Computer) 등의 휴대 전자 장치는 전면에 위치하는 디스플레이 패널을 포함하며, 디스플레이 패널의 전면에 카메라 및 각종 센서들을 포함하는 센서부가 장착되는 추세이다.
휴대 전자 장치의 디스플레이 장치로는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; 이하 OLED)를 이용한 OLED 디스플레이 등이 이용될 수 있으나, 형상 변형이 자유로운 OLED 디스플레이가 주로 이용될 수 있다.
디스플레이 패널과 함께 장착되는 센서부는 디스플레이 영역, 즉 픽셀 어레이 영역을 둘러싸는 베젤부에 위치하는 구조가 일반적이었으나, 최근 베젤 크기가 감소하거나 무베젤(seamless) 구조로 발전함에 따라 픽셀 어레이와 오버랩하도록 패널의 배면에 센서부를 배치하여 풀 스크린 디스플레이(Full Screen Display)를 구현하는 구조가 제안되고 있다.
그러나, 픽셀 어레이에 의해 패널의 광 투과율이 낮아 패널에서 센서부와 오버랩하는 센서 영역의 광 투과율 확보가 어려우므로, 센서부의 센싱 능력이 저하되거나 센서부가 오동작하는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여, 센서부의 광 투과율 확보를 위해 센서 영역의 픽셀 개수를 감소시키는 경우 센서 영역의 경계부에서 휘도 차이로 인한 이질감이 인지되므로 인지 화질이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 픽셀 어레이에서 센서부와 오버랩하는 센서 영역의 광 투과율을 충분히 확보할 수 있고 그 센서 영역의 인지 화질 저하를 최소화할 수 있는 풀 스크린 디스플레이 장치를 제공한다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 복수의 픽셀들이 배치된 픽셀 어레이를 포함하는 패널; 및 픽셀 어레이와 오버랩하며 패널에 장착된 센서부를 포함하고, 픽셀 어레이는 센서부와 오버랩하는 센서 영역을 포함한다. 픽셀 어레이의 센서 영역에는, 그 센서 영역의 외곽에서 중앙으로 갈수록, 점진적으로 픽셀 개수가 감소하는 픽셀들이 배치되어, 그 픽셀들을 제외한 투명 영역의 면적이 점진적으로 증가할 수 있다.
픽셀 어레이의 센서 영역에는 복수의 픽셀 개수에 대응하는 마스크 단위로 픽셀 개수가 점진적으로 감소하는 복수의 그라데이션 픽셀 패턴들이 외곽에서 중앙으로 갈수록 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이 장치의 타이밍 컨트롤러는 픽셀 어레이의 센서 영역에 배치된 픽셀들에 대한 영상 데이터의 휘도를, 센서 영역의 외곽에서 중앙으로 갈수록 증가하도록 보정할 수 있다.
타이밍 컨트롤러는 센서 영역에서 마스크 단위로 복수의 그라데이션 픽셀 패턴들 각각에 대한 휘도 감소량을 계산하고, 계산한 휘도 감소량을 반영하여 각 그라데이션 픽셀 패턴에 속하는 픽셀들의 영상 데이터의 휘도를 부스팅 보상할 수 있다.
픽셀 개수가 점진적으로 감소하는 복수의 그라데이션 픽셀 패턴 각각에서 해당 픽셀 대신 투명 영역이 위치하는 순서는 마스크 패턴에 따라 결정될 수 있다.
센서 영역에서 외곽에서 중앙으로 갈수록 픽셀 개수가 점진적으로 감소하는 그라데이션 단계의 총 단계수에 따라 각 그라데이션 픽셀 패턴에 대응하는 마스크의 크기가 결정될 수 있다.
복수의 그라데이션 픽셀 패턴에서는 홀수번째 픽셀 위치에 투명 영역이 순차적으로 배치된 다음, 짝수번째 픽셀 위치에 그 다음 투명 영역이 순차적으로 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이 장치의 픽셀 어레이에서 센서부와 오버랩하는 센서 영역은 외곽에서 중심으로 갈수록 픽셀 개수가 점진적으로 감소하고 투명 영역은 점진적으로 증가하는 그라데이션 형태의 픽셀 배치 구조를 갖는다. 이에 따라, 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이 장치는 픽셀 어레이와 오버랩하는 센서부가 광 투과율을 충분히 확보하여 센싱 능력을 충분히 발휘할 수 있고 센서부 경계가 인지되는 이질감을 완화시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이 장치는 센서 영역에 픽셀 개수가 그라데이션 형태로 감소하도록 배치된 픽셀들에 대한 휘도를, 센서 영역의 외곽에서 중심으로 갈수록 점진적으로 증가시킴으로써, 센서 영역의 인지 화질 저하를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패널에서 센서부와 오버랩하는 센서 영역을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 회로 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 한 서브픽셀을 예시한 등가 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 어레이의 센서 영역에 대한 픽셀 배치 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 어레이의 센서 영역에 대한 휘도 보상 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치와 비교예의 센서 영역에 대한 휘도 보상 결과를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이 장치의 픽셀 구조 결정 방법 및 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 어레이의 픽셀 구조 결정 방법을 순차적으로 나타낸 도면들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 어레이의 휘도 보정 방법을 단계적으로 나타낸 도면들이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이 장치와 비교예의 센서 영역에 대한 화질 시뮬레이션 결과를 비교하여 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(700) 및 패널(100)의 센서 영역(SA)을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 풀 스크린 디스플레이 장치는 픽셀 어레이(PA)를 포함하는 디스플레이 패널(100), 패널(100) 및 후면 케이스(600) 사이에 장착되고 패널(100)의 픽셀 어레이(PA)와 오버랩하는 센서부(700)를 포함한다.
디스플레이 패널(100)은 영상 데이터에 기초하여 발광하는 복수의 픽셀들(P)을 포함하는 픽셀 어레이(PA)를 통해 표시면 전체인 풀 스크린(Full Screen)에 영상을 출력할 수 있다. 디스플레이 패널(100)은 표시면에서 베젤의 크기 작거나, 베젤이 인지되지 않는 구조일 수 있다. 각 픽셀(P)은 서로 다른 컬러의 복수의 서브픽셀(SP)을 포함하고 각 서브픽셀(SP)은 각 픽셀 회로에 의해 독립적으로 구동되는 유기 발광 다이오드(OLED) 소자를 포함할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 패널(100)은 형상 변형이 자유로운 OLED 디스플레이 패널일 수 있다. 이외에도 디스플레이 패널(100)은 픽셀 어레이(PA)와 오버랩하는 터치 센서 어레이(도시하지 않음)를 더 포함하여 표시면 전체를 통해 터치 입력을 센싱할 수 있다.
센서부(700)는 패널(100)의 픽셀 어레이(PA) 중 픽셀 밀도가 낮은 센서 영역(SA)을 통해 외부광, 적외선과 같은 각종 센싱 광(L)을 수신하거나 송수신할 수 있다. 예를 들면, 센서부(700)는 적외선 센서, 조도 센서 등의 각종 센서를 포함할 수 있다.
센서부(700)에 대한 패널(100)의 광 투과율을 충분히 확보하기 위하여, 센서부(700)와 오버랩하는 센서 영역(SA)은 픽셀들(P)의 밀도, 즉 픽셀 개수가 점진적으로 감소하고 픽셀들(P)이 배치되지 않은 투명 영역(T)이 점진적으로 증가하는 픽셀 배치 형태를 갖는다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 센서 영역(SA)에는 그 센서 영역(SA)의 외곽에서 중심으로 갈수록, 픽셀 개수(밀도)가 점진적으로 감소하는 그라데이션(gradation) 형태로 픽셀들(P)이 배치됨으로써 광을 투과하는 투명 영역(T)이 점진적으로 증가하게 된다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
이 결과, 픽셀 개수가 점진적으로 감소하는 센서 영역(SA)에 의해, 센서부(700)는 광 투과율을 충분히 확보하여 센싱 능력을 충분히 발휘할 수 있고, 센서 영역(SA)의 경계가 인지되는 이질감을 완화시킬 수 있다.
나아가, 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이 장치는 센서 영역(SA)에 배치된 픽셀들(P)에 대한 휘도를, 외곽에서 중심으로 갈수록 점진적으로 증가시킴으로써 픽셀 개수 감소로 인한 휘도차를 보상하여 인지 화질 저하를 최소화할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 한 서브픽셀의 구성을 예시한 등가회로도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이 장치는 패널(100), 게이트 드라이버(200), 데이터 드라이버(300), 타이밍 컨트롤러(400)를 적어도 포함하며, 다른 구성들이 더 부가될 수 있다.
패널(100)의 픽셀 어레이(PA)를 구성하는 복수의 픽셀(P) 각각은 백색(W), 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 2색, 3색, 또는 4색 서브픽셀들(SP)로 구성될 수 있다. 픽셀 어레이(PA)는 센서부(700)의 광 투과율 확보를 위해 픽셀 개수가 그라데이션 형태로 감소하는 센서 영역(SA)을 포함한다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
각 서브픽셀(SP)은 각 픽셀 회로에 의해 독립적으로 구동되는 유기 발광 다이오드(OLED) 소자(10; 도 4)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 각 서브픽셀(SP)은 도 4에 도시된 바와 같이 고전위 구동전압(EVDD) 라인(PW1) 및 저전위 구동전압(EVSS) 라인(PW2) 사이에 접속된 OLED 소자(10)와, OLED 소자(10)를 독립적으로 구동하기 위하여 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2) 및 구동 TFT(DT)와 스토리지 커패시터(Cst)를 적어도 포함하는 픽셀 회로를 구비할 수 있다. 한편, 픽셀 회로는 도 4의 구성 이외에도 다양한 구성이 적용될 수 있다.
스위칭 TFT(ST1, ST2) 및 구동 TFT(DT)는 아몰퍼스 실리콘 (a-Si) TFT, 폴리-실리콘(poly-Si) TFT, 산화물(Oxide) TFT, 또는 유기(Organic) TFT 등이 이용될 수 있다.
OLED 소자(10)는 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N2)와 접속된 애노드와, EVSS 라인(PW2)과 접속된 캐소드와, 애노드 및 캐소드 사이의 유기 발광층을 구비한다. 애노드는 서브픽셀별로 독립적이지만 캐소드는 전체 서브픽셀들이 공유하는 공통 전극일 수 있다. 발광 소자(10)는 구동 TFT(DT)로부터 구동 전류가 공급되면 캐소드로부터의 전자가 유기 발광층으로 주입되고, 애노드로부터의 정공이 유기 발광층으로 주입되어, 유기 발광층에서 전자 및 정공의 재결합으로 형광 또는 인광 물질을 발광시킴으로써, 구동 전류의 전류값에 비례하는 밝기의 광을 발생한다.
제1 스위칭 TFT(ST1)는 게이트 드라이버(200)로부터 한 게이트 라인(Gn1)에 공급되는 스캔 펄스(SCn)에 의해 구동되고, 데이터 드라이버(300)로부터 데이터 라인(Dm)에 공급되는 데이터 전압(Vdata)을 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)에 공급한다.
제2 스위칭 TFT(ST2)는 게이트 드라이버(200)로부터 다른 게이트 라인(Gn2)에 공급되는 센스 펄스(SEn)에 의해 구동되고, 데이터 드라이버(300)로부터 레퍼런스 라인(Rm)에 공급되는 레퍼런스 전압(Vref)을 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N2)에 공급한다.
구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1) 및 소스 노드(N2) 사이에 접속된 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2)를 통해 게이트 노드(N1) 및 소스 노드(N2)에 각각 공급된 데이터 전압(Vdata)과 레퍼런스 전압(Vref)의 차전압을 구동 TFT(DT)의 구동 전압(Vgs)으로 충전하고, 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2)가 오프되는 발광 기간 동안 충전된 구동 전압(Vgs)을 홀딩한다.
구동 TFT(DT)는 EVDD 라인(PW1)으로부터 공급되는 전류를 스토리지 커패시터(Cst)로부터 공급된 구동 전압(Vgs)에 따라 제어하여 구동 전압(Vgs)에 의해 정해진 구동 전류를 발광 소자(10)로 공급함으로써 발광 소자(10)를 발광시킨다.
도 3에 도시된 게이트 드라이버(200) 및 데이터 드라이버(300)는 패널(100)을 구동하는 패널 구동부로 정의할 수 있다.
게이트 드라이버(200)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급받은 복수의 게이트 제어 신호에 따라 제어되고, 패널(100)의 게이트 라인들(Gn1, Gn2)을 개별적으로 구동한다. 게이트 드라이버(200)는 각 게이트 라인(Gn1, Gn2)의 구동 기간에 게이트 온 전압의 스캔 신호를 해당 게이트 라인에 공급하고, 각 게이트 라인(Gn1, Gn2)의 비구동 기간에는 게이트 오프 전압을 해당 게이트 라인에 공급한다.
데이터 드라이버(300)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급받은 데이터 제어 신호에 따라 제어되고, 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급받은 디지털 데이터를 데이터 전압(Vdata)으로 변환하여 패널(100)의 각 데이터 라인(Dm)에 공급한다. 데이터 드라이버(300)는 레퍼런스 라인(Rm)에 레퍼런스 전압(Vref)을 공급한다.
데이터 드라이버(300)는 타이밍 컨트롤러(400)의 제어에 따라 센싱부를 이용하여 레퍼런스 라인(Rm)을 통해 각 서브픽셀의 특성을 나타내는 신호를 전압 센싱 방식 또는 전류 센싱 방식으로 센싱하고 센싱한 신호를 센싱 데이터로 변환하여 타이밍 컨트롤러(400)에 공급할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 시스템으로부터 공급받은 타이밍 제어 신호들과 내부에 저장된 타이밍 설정 정보를 이용하여 게이트 드라이버(200) 및 데이터 드라이버(300)를 제어한다. 타이밍 제어 신호들은 도트 클럭, 데이터 인에이블 신호, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호 등을 포함할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(400)는 게이트 드라이버(200)의 구동 타이밍을 제어하는 복수의 게이트 제어 신호를 생성하여 게이트 드라이버(400)로 공급한다. 타이밍 컨트롤러(400)는 데이터 드라이버(300)의 구동 타이밍을 제어하는 복수의 데이터 제어 신호를 생성하여 데이터 드라이버(300)로 공급한다.
타이밍 컨트롤러(400)는 시스템으로부터 공급받은 영상 데이터에 대하여 화질 보정 등을 위한 다양한 영상 처리를 수행할 수 있고, 영상 데이터를 분석하여 영상 휘도를 제어함으로써 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
특히, 타이밍 컨트롤러(400)는 픽셀 어레이(PA)에서 센서부(700)의 광 투과율 확보를 위해 픽셀 개수가 그라데이션 형태로 감소된 센서 영역(SA)의 픽셀들(P)에 대한 영상 데이터를 휘도 보상하여 데이터 드라이버(300)를 통해 공급할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
한편, 타이밍 컨트롤러(400)는 메모리에 저장된 각 서브픽셀의 특성 편차에 대한 보상 데이터를 적용하여 영상 데이터를 더 보정할 수 있다. 이를 위하여, 타이밍 컨트롤러(400)는 게이트 드라이버(200) 및 데이터 드라이버(300)를 제어하여 패널(100)을 센싱 모드로 구동시키고, 데이터 드라이버(300)를 통해 패널(100)의 각 서브픽셀(SP)의 구동 TFT(DT) 또는 OLED 소자(10)의 특성을 센싱하고 센싱 결과를 이용하여 메모리에 저장된 각 서브픽셀의 Vth 보상 데이터, 이동도 보상 데이터, 열화 보상 데이터를 업데이트할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 어레이의 센서 영역에 대한 픽셀 배치 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 픽셀 어레이(PA)에서 센서부(700)와 오버랩하는 센서 영역(SA)은 원형 형태일 수 있다. 센서 영역(SA)에는 반지름(R) 방향으로 외곽에서 중심으로 갈수록, 동일 크기의 픽셀들(P)의 개수가 점진적으로 감소하는 그라데이션 형태로 픽셀들(P)이 배치되고, 이 결과 각 픽셀(P)과 동일 크기를 갖는 투명 영역들(T)의 개수(면적)은 점진적으로 증가할 수 있다.
다시 말하여, 센서 영역(SA)에는 반지름(R) 방향으로 외곽에서 중심으로 갈수록 픽셀 개수가 점진적으로 감소하는 복수의 그라데이션 패턴들(GP1~GPn)이 각 단계별로 배치될 수 있다. 복수의 그라데이션 픽셀 패턴(GP1~GPn) 각각은 동일한 단위 마스크의 크기(m*m)를 갖는다. 복수의 그라데이션 픽셀 패턴(GP1~GPn)은 픽셀 개수가 하나씩 감소함으로써 픽셀(P)이 제거된 위치, 즉 투과 영역(T)의 위치가 하나씩 증가하는 구조를 갖는다.
예를 들면, 센서 영역(SA)에 반지름(R) 방향으로 위치하는 복수의 그라데이션 픽셀 패턴(GP1~GPn)은 홀수번째 위치의 픽셀들(P)이 순차적으로 제거된 다음, 짝수번째 위치의 픽셀들(P)이 순차적으로 제거된 패턴을 갖을 수 있다. 다시 말하여, 복수의 그라데이션 픽셀 패턴(GP1~GPn)은 홀수번째 픽셀 위치에 투명 영역(T)이 순차적으로 배치된 다음, 짝수번째 픽셀 위치에 그 다음 투명 영역(T)이 순차적으로 배치될 수 있다. 각 그라데이션 픽셀 패턴(GP1~GPn)에서 픽셀들이 제거되는 위치 및 순서는 제조 단계에서 이용되는 그라데이션 마스크에 의해 결정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 어레이의 센서 영역에 대한 휘도 보상 방법을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이와 비교예의 센서 영역에 대한 휘도를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 타이밍 컨트롤러(400)는 센서 영역(SA)에서 픽셀 개수가 점진적으로 감소한 그라데이션 픽셀 패턴(GP1~GPn)의 휘도 감소량을 마스크 단위로 계산한 다음, 계산한 휘도 감소량을 반영하여 각 패턴에 남아있는 픽셀들(P)의 휘도를 증가시킴으로써 픽셀 개수 감소로 인한 휘도차를 보상할 수 있다.
도 7(a)를 참조하면, 픽셀 개수가 일정하게 감소된 비교예의 센서 영역(SAc)은 휘도차가 급격하여 센서 영역(SAc)의 경계부에서 이질감이 인지됨을 알 수 있다. 도 7(b)를 참조하면, 픽셀 개수가 그라데이션 형태로 감소된 일 실시예에 따른 센서 영역(SA1)에서는 휘도가 완만하게 감소함을 알 수 있다. 도 7(c)를 참조하면, 픽셀 개수의 감소에 의해 감소된 휘도량을 보상한 일 실시예에 따른 센서 영역(SA2)에서는 휘도 차이가 인지되지 않아 인지 화질이 향상되었음을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이의 픽셀 구조 결정 방법 및 구동 방법을 나타낸 순서도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이의 픽셀 구조 결정 방법을 순차적으로 나타낸 도면들이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이의 휘도 보정 방법을 단계적으로 나타낸 도면들이다.
도 8을 참조하면, 풀 스크린 디스플레이(FSD)의 제조 장치에 의해 수행되는 픽셀 구조 결정 방법은 그라데이션 단계 결정 단계(S302), 그라데이션 마스크 사이즈 및 패턴 결정 단계(S304), 타겟 투과율, 즉 감소되는 타겟 픽셀 갯수 결정 단계(S306), 그라데이션 픽셀 패턴 형성 단계(S308)를 포함할 수 있다. 풀 스크린 디스플레이(FSD)의 휘도 보정 방법은 마스크 단위 휘도 감소량 계산 단계(S402), 마스크 단위 휘도 보정 단계(S404), 센서부 투과율 및 인지 화질 향상 단계(S406)를 포함할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 풀 스크린 디스플레이(FSD)의 제조 장치는 그라데이션 단계 결정 단계(S302)에서, 픽셀 어레이에서 센서 영역(SA)의 크기에 따라 픽셀 개수가 점진적으로 감소하는 그라데이션 단계를 최대 몇 단계로 적용할지를 결정한다(S302). 센서 영역(SA)에 대한 그라데이션 단계는 외곽에서 중심으로 갈수록 점진적으로 감소하도록 결정된다.
그 다음, 풀 스크린 디스플레이(FSD)의 제조 장치는 그라데이션 마스크 사이즈 및 패턴 결정 단계(S304)에서, 상기 결정된 그라데이션 단계를 고려하여 마스크 사이즈 및 패턴을 결정한다. 예를 들어, 그라데이션 스텝의 개수가 16일 경우 도 9에 도시된 바와 같이 4*4 크기의 그라데이션 마스크(GM)를 결정하고, 마스크 패턴(GM)은 픽셀이 점진적으로 제거되는 순서를 결정한다.
이어서, 풀 스크린 디스플레이(FSD)의 제조 장치는 타겟 투과율 결정 단계(S306)에서, 센서부(700)의 적정한 투과율 스펙에 따라 센서 영역(SA)에서 현 수준 대비 몇%의 픽셀을 감소시켜야 하는지 타겟 픽셀 개수를 결정한다.예를 들면, 도 9에서는 센서 영역(SA)에서 타겟 픽셀 개수로 50%를 감소시키는 것으로 결정될 수 있다.
그리고, 풀 스크린 디스플레이(FSD)의 제조 장치는 그라데이션 픽셀 패턴 형성 단계(S308)에서, 센서 영역(SA)에서 평균 픽셀 개수가 타겟 개수와 같아지도록 그라데이션 마스크(GM1~GMn)를 적용하여 센서 영역(SA)에서 픽셀의 개수가 외곽에서 중앙으로 갈수록 점진적으로 감소하도록 픽셀들을 형성할 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 픽셀이 제거되는 위치를 나타내는 블랙으로 나타낸 그라데이션 마스크(GM1~GMn)의 순서에 따라 센서 영역(SA)에 형성된 픽셀들의 개수는 점진적으로 감소할 수 있다.
도 8 및 도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이(FSD)의 타이밍 컨트롤러(400)는 마스크 단위 휘도 감소량 계산 단계(S402)에서, 센서 영역(SA)에서 그라데이션 픽셀 패턴(GP1~GPn)에 대한 휘도 감소량을 마스크 단위로 계산한다. 예를 들면, 타이밍 컨트롤러(400)는 도 10 및 아래 수학식 1과 같이 그라데이션 픽셀 패턴(GP1~GPn) 각각에 대한 휘도 감소량(YR)을 계산할 수 있다.
<수학식 1>
Figure pat00001
상기 수학식 1에서 n은 각 그라데이션 픽셀 패턴(GP1~GPn)에서 제거된 픽셀 개수를 의미한다.
그 다음, 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이(FSD)의 타이밍 컨트롤러(400)는 마스크 단위 휘도 보정 단계(S404)에서, 상기 단계에서 계산한 각 그라데이션 픽셀 패턴(GP1~GPn)의 휘도 감소량(YR)을 반영하여, 도 10 및 아래 수학식 2와 같이 각 픽셀 패턴(GP1~GPn)에서 남아 있는 픽셀들의 휘도를 현 수준 대비 B%로 증가시키는 휘도 부스팅을 수행한다.
<수학식 2>
Figure pat00002
그리고, 풀 스크린 디스플레이(FSD)의 타이밍 컨트롤러(400)는 휘도 보정된 영상 데이터를 패널 구동부(200, 300)를 통해 패널(100)에 공급하여 화소 어레이(PA)를 구동함으로써 도 10에 도시된 바와 같이 센서부와 오버랩하는 센서 영역(SA)의 투과율 및 인지 화질을 향상시킬 수 있다(S406).
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이 장치와 비교예의 센서 영역에 대한 화질 시뮬레이션 결과를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 픽셀 어레이에서 타겟 픽셀 개수가 현 수준의 75% 정도 감소된 센서 영역(SAc, SA1, SA2)에 대한 인지 화질을 비교한 결과, 픽셀 개수가 일정하게 감소된 비교예의 센서 영역(SAc)은 경계부에서 휘도 차이가 분명하게 인지되어 인지 화질이 좋지 않음을 알 수 있다.
반면에, 픽셀 개수가 그라데이션 형태로 감소된 일 실시예에 따른 센서 영역(SA1)에서는 경계부의 휘도 차이가 감소하였음을 알 수 있고, 픽셀 개수가 그라데이션 형태로 감소함과 아울러 휘도 부스팅 보정이 적용된 일 실시예에 따른 센서 영역(SA2)에서는 경계부의 휘도 차이가 더욱 완화되어 인지 화질이 향상되었음을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이 장치의 픽셀 어레이에서 센서부와 오버랩하는 센서 영역은 외곽에서 중심으로 갈수록 픽셀 개수가 점진적으로 감소하고 투명 영역은 점진적으로 증가하는 그라데이션 형태의 픽셀 배치 구조를 갖는다. 이에 따라, 일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이 장치는 픽셀 어레이와 오버랩하는 센서부가 광 투과율을 충분히 확보하여 센싱 능력을 충분히 발휘할 수 있고 센서부 경계가 인지되는 이질감을 완화시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 풀 스크린 디스플레이 장치는 센서 영역에 픽셀 개수가 그라데이션 형태로 감소하도록 배치된 픽셀들에 대한 휘도를, 센서 영역의 외곽에서 중심으로 갈수록 점진적으로 증가시킴으로써, 센서 영역의 인지 화질 저하를 최소화할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 패널 200: 게이트 드라이버
300: 데이터 드라이버 400: 타이밍 컨트롤러
600: 케이스 700: 센서부
PA: 픽셀 어레이 SA, SAc, SA1, SA2: 센서 영역
GP1, GP2, GPn: 그라데이션 픽셀 패턴
GM1, GM2, GMn: 그라데이션 마스크

Claims (7)

  1. 복수의 픽셀들이 배치된 픽셀 어레이를 포함하는 패널; 및
    상기 픽셀 어레이와 오버랩하며 상기 패널에 장착된 센서부를 포함하고,
    상기 픽셀 어레이는 상기 센서부와 오버랩하는 센서 영역을 포함하며,
    상기 픽셀 어레이의 센서 영역에는, 그 센서 영역의 외곽에서 중앙으로 갈수록, 점진적으로 픽셀 개수가 감소하는 픽셀들이 배치되어, 그 픽셀들을 제외한 투명 영역의 면적이 점진적으로 증가하는 풀 스크린 디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 픽셀 어레이의 센서 영역에는
    복수의 픽셀 개수에 대응하는 마스크 단위로 상기 픽셀 개수가 점진적으로 감소하는 복수의 그라데이션 픽셀 패턴들이 상기 외곽에서 중앙으로 갈수록 배치되는 풀 스크린 디스플레이 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 패널을 구동하는 패널 구동부 및 그 패널 구동부를 제어하는 타이밍 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 픽셀 어레이의 센서 영역에 배치된 픽셀들에 대한 영상 데이터의 휘도를, 상기 센서 영역의 외곽에서 중앙으로 갈수록 증가하도록 보정하는 풀 스크린 디스플레이 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 센서 영역에서 상기 마스크 단위로 상기 복수의 그라데이션 픽셀 패턴들 각각에 대한 휘도 감소량을 계산하고,
    계산한 휘도 감소량을 반영하여 상기 각 그라데이션 픽셀 패턴에 속하는 픽셀들의 영상 데이터의 휘도를 부스팅 보상하는 풀 스크린 디스플레이 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 픽셀 개수가 점진적으로 감소하는 상기 복수의 그라데이션 픽셀 패턴 각각에서 해당 픽셀 대신 상기 투명 영역이 위치하는 순서는 상기 마스크 패턴에 따라 결정되는 풀 스크린 디스플레이 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 센서 영역에서 상기 외곽에서 중앙으로 갈수록 상기 픽셀 개수가 점진적으로 감소하는 그라데이션 단계의 총 단계수에 따라 상기 각 그라데이션 픽셀 패턴에 대응하는 마스크의 크기가 결정되는 풀 스크린 디스플레이 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 그라데이션 픽셀 패턴에서는 홀수번째 픽셀 위치에 상기 투명 영역이 순차적으로 배치된 다음, 짝수번째 픽셀 위치에 그 다음 투명 영역이 순차적으로 배치되는 풀 스크린 디스플레이 장치.
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