KR20210085520A - 표시 장치와 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치와 그 구동 방법에 관한 것으로, 특히 프레임 주파수를 변경할 때 사용자가 휘도의 변화를 인지하는 것을 방지하는 표시 장치와 그 구동 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 다수의 화소 영역을 구비하는 표시 패널과, 상기 표시 패널의 수평 라인에 순차적으로 발광 제어 신호를 공급하는 게이트 구동부와, 소스 전압에 의해 보정된 데이터 신호를 상기 표시 패널에 공급하는 데이터 구동부와, 상기 발광 제어 신호의 듀티비에 따라, 프레임 주파수와 감마 보정 데이터의 점진적 변경 여부를 제어하는 디밍 제어부를 포함하는 표시 장치를 제공한다.

Description

표시 장치와 그 구동 방법 { Display Device And Method Of Driving Thereof }
본 발명은 표시 장치와 그 구동 방법에 관한 것으로, 특히 프레임 주파수를 변경할 때 사용자가 휘도의 변화를 인지하는 것을 방지하는 표시 장치와 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근에 사용자들에게 주류를 이루고 있는 표시 장치는, 액정 표시 장치 및 유기발광 표시 장치와 같은 평판 표시 장치이다. 그리고 구부리거나 또는 접거나, 감을 수 있도록 유연성을 가진 플렉서블(flexible) 표시 장치가 개발되어 널리 사용되고 있다.
이들 표시장치는 정지 영상이나 프레임 간 계조의 변화율이 작은 영상을 표시할 때, 프레임 주파수를 낮추어 저속에서 구동되도록 할 수 있다. 이와 달리 프레임 간 계조의 변화율이 큰 영상을 표시할 때, 프레임 주파수를 높여 고속에서 구동되도록 할 수 있다.
이와 같이 표시 장치의 프레임 주파수를 영상의 특성에 따라 변경하는 방법은, 표시 장치를 항상 고주파수로 구동할 필요가 없기 때문에 소비 전력을 줄일 수 있는 장점을 가진다.
한편, 사람의 눈은 휘도의 변화에 대해 비선형적으로 반응하며, 특히 어두운 부분에서 휘도의 변화에 더 민감한 특성을 가진다. 이에 따라 화상의 계조 데이터를 휘도에 대응하여 선형적으로 설정하면, 어두운 부분의 일부 휘도를 화상의 계조 데이터에 대응하여 표시할 수 없기 때문에, 어두운 부분에서 휘도가 변할 때 화상이 단절되어 보이는 포스터라이제이션 현상(posterization effect)이 발생할 수 있다.
표시장치는 포스터라이제이션 현상이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 화상의 계조 데이터를 휘도에 대응하여 비선형적으로 설정하는 감마 보정(gamma encoding)을 할 수 있다.
또한 프레임 주파수에 따라, 사람의 눈이 휘도의 변화에 대해 비선형적으로 반응하는 정도가 다르기 때문에, 감마 보정 데이터는 프레임 주파수 별로 다른 값을 가질 수 있다.
따라서 표시 장치가 영상의 종류에 따라 프레임 주파수를 변경할 때 감마 보정 데이터도 같이 변경되나, 프레임 주파수에 따라 감마 보정 데이터가 다르기 때문에, 감마 보정에 오차가 발생하여 순간적으로 휘도의 변화를 인지할 수 있게 된다.
이러한 현상은 표시 품질을 저하시키는 원인이 되기 때문에, 프레임 주파수를 변경할 때 휘도의 변화를 인지하지 않도록 하는 방법이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 프레임 주파수를 변경할 때 휘도의 변화를 인지하지 않도록 하는 표시 장치와 그 구동 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 다수의 화소 영역을 구비하는 표시 패널과, 상기 표시 패널의 수평 라인에 순차적으로 발광 제어 신호를 공급하는 게이트 구동부와, 소스 전압에 의해 보정된 데이터 신호를 상기 표시 패널에 공급하는 데이터 구동부와, 상기 발광 제어 신호의 듀티비에 따라, 프레임 주파수와 감마 보정 데이터의 점진적 변경 여부를 제어하는 디밍 제어부를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는, 제 1 듀티비와 제 2 듀티비를 입력하는 단계와, 제 1 프레임 주파수(F1), 제 2 프레임 주파수(F2), 변경 프레임 주파수 개수(N), 점진적 디밍 제어 여부, 발광 제어 신호의 듀티비를 입력하는 단계와, 상기 점진적 디밍 제어 여부가 온(on) 상태이고, 상기 발광 제어 신호의 듀티비가, 상기 제 1 듀티비 내지 상기 제 2 듀티비의 범위에 포함된 경우, 프레임 주파수와 감마 보정 데이터를 점진적으로 변경하도록 제어하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법을 제공한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 프레임 주파수를 변경할 때 프레임 주파수와 감마 보정 데이터를 점진적으로 변경하여, 사용자가 휘도의 변화를 인지할 수 없게 할 수 있다.
그리고 발광 제어 신호의 듀티비가 소정의 범위 안에 포함될 때, 프레임 주파수와 감마 보정 데이터를 점진적으로 변경할 수 있도록 하여, 휘도의 변화를 인지할 수 있는 영역에서 실행되도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 게이트 구동부에 포함되는 쉬프트 레지스터를 나타낸 블록도이다.
도 3은 디밍 제어부를 제어하는 파라미터를 나타낸 표이다.
도 4a 내지 도 4d는 디밍 제어부에 입력된 파라미터에 따라, 발광 제어 신호와 소스 전압이 변경되는 과정을 나타낸 타이밍도이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 제 1, 4 실시예에서 휘도의 변화가 인지되는 효과를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
본 발명의 설명에서는 유기발광 다이오드를 이용한 표시 패널을 예를 들어 설명하지만, 이에 한정하지 않고 액정 표시 패널 또는 다른 방식으로 동작하는 표시 패널에서도 본 발명의 기술적 사상을 동일하게 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는, 표시 패널(110)과, 타이밍 제어부(120), 감마 보정부(130), 게이트 구동부(140), 데이터 구동부(150)를 포함할 수 있다.
표시 패널(110)은 다수의 화소 영역(P)을 포함하며, 다수의 화소 영역(P)은 행렬 형태로 배치될 수 있다.
게이트 배선(GL1 ~ GLh)과 데이터 배선(DL1 ~ DLw)이 표시 패널(110) 상에서 교차하여 화소 영역(P)을 형성할 수 있다. 게이트 배선(GL1 ~ GLh)은 연장하여 게이트 구동부(140)와 연결될 수 있고, 다수의 스캔 배선과 발광 제어 배선 등을 포함할 수 있다. 그리고 데이터 배선(DL1 ~ DLw)은 표시 패널(110)의 외부로 연장하여 데이터 구동부(150)와 연결될 수 있다.
타이밍 제어부(120)는 호스트 시스템(미도시)으로부터, 영상 신호(RGB)와 클럭 신호(CLK)를 입력 받을 수 있다. 그리고 타이밍 신호인 수평동기 신호(HSYNC)와 수직동기 신호(VSYNC), 데이터 인에이블 신호(DE)를 입력 받을 수 있다.
클럭 신호(CLK)는 타이밍 제어부(120)와 게이트 구동부(140) 및 데이터 구동부(150)를 동기화 할 때, 기준이 되는 신호이다.
수평동기 신호(HSYNC)는 하나의 프레임에서 하나의 수평 라인을 표시하는데 걸리는 시간을 나타내고, 수직동기 신호(VSYNC)는 하나의 프레임을 표시하는데 걸리는 시간을 나타낸다.
데이터 인에이블 신호(DE)는 하나의 수평 라인에 위치한 화소 영역(P)을 활성화하는 신호이다.
타이밍 제어부(120)는 수평동기 신호(HSYNC)와 수직동기 신호(VSYNC), 데이터 인에이블 신호(DE)를 이용하여, 게이트 구동부(140)의 동작을 제어하는 게이트 제어신호(GCS)와, 데이터 구동부(150)의 동작을 제어하는 데이터 제어신호(DCS)를 생성한 후, 게이트 구동부(140)와 데이터 구동부(150)로 각각 전송할 수 있다. 그리고 영상 신호(RGB)를 데이터 구동부(150)로 전송할 수 있다.
타이밍 제어부(120)는 디밍 제어부(121)를 포함할 수 있다. 디밍 제어부(121)는 프레임 주파수를 변경할 때, 발광 제어 신호와 감마 보정 데이터의 변경을 제어할 수 있으며, 이에 대한 구동 방법은 후술하여 설명하도록 한다.
감마 보정부(130)는 감마 보정 데이터를 저장하는 IC를 포함할 수 있고, 감마 보정 데이터에 따라 소스 전압(SV)을 생성하여, 데이터 구동부(150)로 전송할 수 있다. 감마 보정 데이터는 프레임 주파수 별로 다른 값을 가질 수 있다.
게이트 구동부(140)는 표시 패널(110)의 외부에 위치하거나, 또는 내부에 위치하는 게이트 인 패널(gate in panel) 구조일 수 있다. 게이트 구동부(140)는 다수의 스테이지를 구비하는 쉬프트 레지스터를 포함할 수 있고, 게이트 제어신호(GCS)를 이용하여 다수의 게이트 구동 신호를 생성할 수 있다.
게이트 제어신호(GCS)에는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock; GSC), 게이트 출력 인에이블(Gate Output Enable; GOE) 등이 포함될 수 있다. 그리고 다수의 게이트 구동 신호에는 화소 영역에 포함된 트랜지스터를 턴 온 또는 턴 오프 시키는 스캔 신호와 발광 제어 트랜지스터를 턴 온 또는 턴 오프 시키는 발광 제어 신호 등이 포함될 수 있다.
게이트 스타트 펄스(GSP)는 쉬프트 레지스터의 첫 번째 스테이지에서, 게이트 구동 신호가 발생하도록 제어할 수 있다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 다음 스테이지에서 게이트 구동 신호가 발생하도록 제어할 수 있다. 게이트 출력 인에이블(GOE)은 게이트 구동 신호의 출력 타이밍을 제어하여, 서로 다른 스테이지가 게이트 구동신호를 동시에 출력하는 것을 방지할 수 있다.
스캔 신호는 화소 영역(P)에 포함된 박막 트랜지스터의 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(turn off) 여부를 제어하고, 발광 제어 신호는 발광 다이오드에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 화소 영역(P)에 포함된 발광 다이오드에 전류가 통과하는 온(on) 상태와, 전류가 통과하지 않는 오프(off) 상태가 반복하여 이루어지도록 하는 듀티(duty) 구동 방식으로 발광 다이오드를 제어할 수 있다. 특히, 온(on) 상태와 오프(off) 상태가 반복되는 주기인 하나의 듀티 주기(duty period)에서, 온(on) 상태가 차지하는 비율인 듀티비(duty ratio)를 조절하여 그 발광량을 제어할 수 있다.
데이터 구동부(150)는 디지털 신호인 영상 신호(RGB)를 아날로그 신호인 데이터 신호(DATA)로 변환할 수 있고, 데이터 신호(DATA)는 하나의 수평 구간 만큼 래치 되어, 모든 데이터 배선(DL1 ~ DLw)을 통해 동시에 표시 패널(110)에 전송될 수 있다. 데이터 구동부(150)는 감마 보정부(130)로부터 전송 받은 소스 전압(SV)에 따라 데이터 신호(DATA)의 크기를 조절할 수 있다.
데이터 제어신호(DCS)에는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP), 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock; SSC) 및 소스 출력 인에이블(Source Output Enable; SOE) 등이 포함될 수 있다.
소스 스타트 펄스(SSP)는 디지털 신호인 영상 신호(RGB)에 대하여, 샘플링 시작 타이밍을 제어할 수 있다. 소스 쉬프트 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 대응하여, 수평 라인 별로 샘플링 타이밍을 제어할 수 있다. 소스 출력 인에이블(SOE)은 데이터 신호(DATA)의 출력 타이밍을 제어할 수 있다.
본 발명에서 쉬프트 레지스터의 구조를 다음과 같이 설명한다.
도 2는 게이트 구동부에 포함되는 쉬프트 레지스터를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
게이트 구동부(도 1의 140)에 포함되는 쉬프트 레지스터(141)는, 다수의 스테이지(ST1 ~ STh)를 포함할 수 있다.
다수의 스테이지(ST1 ~ STh)는 각각, 세트 입력 단자(SET), 리셋 입력 단자(RST), 구동 전압 입력 단자(VDD), 저전위 전압 입력 단자(VSS), 게이트 구동 신호 입력 단자(GIN), 게이트 쉬프트 클럭 입력 단자(SIN)를 포함할 수 있다.
그리고 다수의 스테이지(ST1 ~ STn)는 각각, 게이트 구동 신호 출력 단자(GOUT)와 게이트 쉬프트 클럭 출력 단자(SOUT)를 포함할 수 있다.
도 2에서는 게이트 구동 신호 입력 단자(GIN)와 게이트 구동 신호 출력 단자(GOUT)를 각각 하나만 도시하였지만, 다수의 게이트 구동 신호(GDS)를 입력 받고 출력하기 위하여, 하나의 스테이지(ST1 ~ STh)는 게이트 구동 신호 입력 단자(GIN)와 게이트 구동 신호 출력 단자(GOUT)를 다수로 포함할 수 있다. 그리고 게이트 구동 신호(GDS)에는 스캔 신호와 발광 제어 신호 등이 포함될 수 있다.
게이트 구동 신호 출력 단자(GOUT)는, 표시 패널(도 1의 110)에서 수평 라인 별로 배치되는 게이트 배선(도 1의 GL1 ~ GLh)과 1:1 로 연결될 수 있다.
그리고 게이트 쉬프트 클럭 출력 단자(SOUT)는 다음 수평 라인에 대응하는 스테이지의 세트 입력 단자(SET)와 연결될 수 있으며, 이전 수평 라인에 대응하는 스테이지의 리셋 입력 단자(RST)와 연결될 수 있다.
첫 번째 스테이지(ST1)는, 쉬프트 레지스터(141)의 스타트 펄스 입력 단자(VST)와 연결된 세트 입력 단자(SET)를 통해, 게이트 스타트 펄스(GSP)를 입력 받을 수 있다.
이때 첫 번째 스테이지(ST1)는 활성화 상태(enable)가 된다. 그리고 첫 번째 스테이지(ST1)는 게이트 구동 신호 입력 단자(GIN)로부터 입력 받은 게이트 구동 신호(GDS)를 게이트 구동 신호 출력 단자(GOUT)를 통해 출력하여, 첫 번째 게이트 배선(도 1의 GL1)에 전송할 수 있다.
또한 첫 번째 스테이지(ST1)는 게이트 쉬프트 클럭 입력 단자(SIN)로부터 입력 받은 게이트 쉬프트 클럭(GSC)을 게이트 쉬프트 클럭 출력 단자(SOUT)를 통해 출력하여, 다음 스테이지인 두 번째 스테이지(ST2)의 세트 입력 단자(SET)에 전송할 수 있다.
두 번째 스테이지(ST2)는 세트 입력 단자(SET)를 통해 게이트 쉬프트 클럭(GSC)을 입력 받은 후, 활성화 상태(enable)가 된다. 그리고 두 번째 스테이지(ST2)는 게이트 구동 신호 입력 단자(GIN)로부터 입력 받은 게이트 구동 신호(GDS)를 게이트 구동 신호 출력 단자(GOUT)를 통해 출력하여, 두 번째 게이트 배선(도 1의 GL2)에 전송할 수 있다.
또한 두 번째 스테이지(ST2)는 게이트 쉬프트 클럭 입력 단자(SIN)로부터 입력 받은 게이트 쉬프트 클럭(GSC)을 게이트 쉬프트 클럭 출력 단자(SOUT)를 통해 출력하여, 다음 스테이지인 세 번째 스테이지(ST3)의 세트 입력 단자(SET)에 전송할 수 있고, 이전 스테이지인 첫 번째 스테이지(ST1)의 리셋 입력 단자(RST)에 전송할 수 있다.
이때 첫 번째 스테이지(ST1)는 리셋 입력 단자(RST)를 통해 게이트 쉬프트 클럭(GSC)을 입력 받으므로 비활성화 상태(disable)가 된다. 그리고 세 번째 스테이지(ST3)는 세트 입력 단자(SET)를 통해 게이트 쉬프트 클럭(GSC)을 입력 받으므로 활성화 상태(enable)가 된다. 즉, 하나의 스테이지에서 출력한 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 이전 스테이지를 비활성화 상태(disable)로 만들고, 다음 스테이지를 활성화 상태(enable)로 만들어, 게이트 구동 신호(GDS)를 순차적으로 출력할 수 있게 한다.
마지막 스테이지(STh)까지, 첫 번째 및 두 번째 스테이지(ST1, ST2)의 작동 방식과 동일하게 실행할 수 있다. 이에 따라 게이트 배선(도 1의 GL1 ~ GLh) 별로 순차적으로 게이트 구동 신호(GDS)를 출력하여, 화상을 표시할 수 있게 한다.
도 2에는 하나의 스테이지의 게이트 쉬프트 클럭 출력 단자(SOUT)가 이전 스테이지의 리셋 입력 단자(RST) 및 다음 스테이지의 세트 입력 단자(SET)와 연결된 것을 나타내었지만, 이에 한정하지 않고 게이트 쉬프트 클럭 출력 단자(SOUT)가 이전 k개 만큼 떨어져 있는 스테이지의 리셋 입력 단자(RST)와 연결될 수 있고, 다음 k개 만큼 떨어져 있는 스테이지의 세트 입력 단자(SET)와 연결될 수도 있다. 여기서 스테이지의 개수를 h개라고 할 때, k는 1 내지 h-1 사이의 정수일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 프레임 주파수를 변경할 때 디밍 제어부(도 1의 121)에 의해 프레임 주파수와 감마 보정 데이터가 점진적으로 변경될 수 있는데, 이를 다음과 같이 설명한다.
도 3은 디밍 제어부의 동작을 제어하는 파라미터를 나타낸 표이다.
디밍 제어부(도 1의 121)는 IC 형태의 소자일 수 있으며, 입력 받은 파라미터에 따라 프레임 주파수와 감마 보정 데이터를 점진적으로 변경하거나 그렇지 않도록 동작할 수 있다. 그리고 입력 받은 파라미터를 저장하기 위해, 디밍 제어부(도 1의 121)는 레지스터 또는 메모리 등의 파라미터 저장부(미도시)를 포함할 수 있다.
디밍 제어부(도 1의 121)에 입력되는 파라미터에는, 제 1, 2 프레임 주파수(F1, F2), 디밍 제어(GDC_ON), 주파수 개수(N), EM 제어(GDC_EVST_EN), 소스 제어(GDC_SRC_EN), 듀티 개수(M), 제 1, 2 듀티비(D1, D2), 제 1, 2 감마 보정 데이터(GS1, GS2) 등이 포함될 수 있다.
상기 파라미터 들은 호스트 시스템(미도시)으로부터 입력 받거나, 또는 디밍 제어부(도 1의 121)에서 직접 설정할 수 있다.
제 1 프레임 주파수(F1)는 현재 프레임 주파수를 나타낸다. 제 1 프레임 주파수(F1)를 저장하기 위해, 파라미터 저장부(미도시)에 8 비트 이상의 공간을 할당할 수 있다.
제 2 프레임 주파수(F2)는 영상의 특성에 따라 변경할 프레임 주파수를 나타낸다. 정지 영상이나 프레임 간 계조의 변화율이 작은 영상을 표시할 때는 현재 프레임 주파수를 감소시킬 수 있고, 프레임 간 계조의 변화율이 큰 영상을 표시할 때는 현재 프레임 주파수를 증가시킬 수 있다.
제 2 프레임 주파수(F2)를 저장하기 위해, 파라미터 저장부(미도시)에 8 비트 이상의 공간을 할당할 수 있다.
디밍 제어(GDC_ON)는, 디밍 제어부(도 1의 121)가 프레임 주파수와 감마 보정 데이터를 점진적으로 변경하거나 그렇지 않게 하도록 한다. 파라미터가 온(on) 상태라면 프레임 주파수와 감마 보정 데이터를 점진적으로 변경하고, 오프(off) 상태라면 점진적으로 변경하지 않도록 한다.
디밍 제어(GDC_ON)를 저장하기 위해, 파라미터 저장부(미도시)에 1 비트 이상의 공간을 할당할 수 있다.
주파수 개수(N)는, 프레임 주파수의 점진적 변경 과정에서 나타나는 서로 다른 프레임 주파수의 개수를 나타낸다. 주파수 개수(N)를 저장하기 위해, 파라미터 저장부(미도시)에 8 비트 이상의 공간을 할당할 수 있다.
점진적으로 변경되는 프레임 주파수는, 제 1, 2 프레임 주파수(F1, F2) 사이의 값을 가질 수 있다. 그리고 점진적으로 변경되는 프레임 주파수는 등차 수열을 이룰 수 있다. 이때 등차 수열의 공차(d)는 다음과 같은 수학식1을 이용하여 구할 수 있다.
Figure pat00001
그리고 점진적 변경 과정에서 나타나는 N 개의 프레임 주파수는 다음 수학식2를 이용하여 구할 수 있다.
Figure pat00002
예를 들어, 60 Hz에서 90 Hz로 프레임 주파수를 변경할 때 점진적으로 변경되는 프레임 주파수의 개수(N)를 4 개로 설정한 경우, 공차(d)는 (90 - 60) / (4 + 1) = 6 이 된다. 이에 따라 6 Hz 만큼 공차를 이루어, 60 Hz, 66 Hz, 72 Hz, 78 Hz, 84 Hz, 90 Hz 의 순서로 프레임 주파수가 점진적으로 변경될 수 있다.
EM 제어(GDC_EVST_EN)는, 디밍 제어부(도 1의 121)가 발광 제어 신호가 출력되는 주기를 조절하여 프레임 주파수를 점진적으로 변경할지 여부를 선택하도록 한다. 파라미터가 활성화 상태(enable)라면 프레임 주파수를 점진적으로 변경하고, 비활성화 상태(disable)라면 점진적으로 변경하지 않도록 한다.
프레임 주파수를 점진적으로 변경하기 위해, 디밍 제어부(도 1의 121)는 타이밍 제어부(도 1의 120)를 제어하여, 발광 제어 신호의 듀티 주기를 변경하도록 할 수 있다.
EM 제어(GDC_EVST_EN)를 저장하기 위해, 파라미터 저장부(미도시)에 1 비트 이상의 공간을 할당할 수 있다.
소스 제어(GDC_SRC_EN)는, 디밍 제어부(도 1의 121)가 감마 보정 데이터를 점진적으로 변경할지 여부를 선택하도록 한다. 파라미터가 활성화 상태(enable)라면 감마 보정 데이터를 점진적으로 변경하고, 비활성화 상태(disable)라면 점진적으로 변경하지 않도록 한다.
감마 보정 데이터를 점진적으로 변경하기 위해, 디밍 제어부(도 1의 121)는 감마 보정부(도 1의 130)에 저장된 감마 보정 데이터를 변경하도록 할 수 있다. 소스 제어(GDC_SRC_EN)를 저장하기 위해, 파라미터 저장부(미도시)에 1 비트 이상의 공간을 할당할 수 있다.
듀티 개수(M)는, 한 프레임에서 출력되는 발광 제어 신호의 듀티 주기의 개수를 나타낸다. 한 프레임에서 듀티 주기의 개수를 조절함으로써 프레임의 리프레쉬율(refresh rate)을 제어할 수 있다.
듀티 개수(M)를 저장하기 위해, 파라미터 저장부(미도시)에 8 비트 이상의 공간을 할당할 수 있다.
제 1, 2 듀티비(D1, D2)는 발광 제어 신호의 듀티비 범위를 나타낸다.
휘도가 매우 크거나 작은 경우, 프레임 주파수를 변경하더라도 휘도의 변화를 인지하지 못할 수 있다. 따라서 휘도의 변화를 인지할 수 있는 영역에서만 프레임 주파수와 감마 보정 데이터를 점진적으로 변경하여, 휘도의 변화를 인지할 수 없는 영역에서 프레임 주파수와 감마 보정 데이터가 불필요하게 점진적으로 변경되는 것을 방지할 수 있다.
휘도는 발광 다이오드에 흐르는 전류를 조절하여 변경할 수 있고, 발광 다이오드에 흐르는 전류는 발광 제어 신호의 듀티비를 조절하여 변경할 수 있다. 즉, 발광 제어 신호의 듀티비가 큰 경우 발광 다이오드에 흐르는 전류량이 증가하여 휘도가 증가할 수 있고, 발광 제어 신호의 듀티비가 작은 경우 발광 다이오드에 흐르는 전류량이 감소하여 휘도가 감소할 수 있다.
따라서 발광 제어 신호의 듀티비가 휘도에 대응하는 것으로 보아, 듀티비를 이용하여 휘도의 변화를 인지할 수 있는 영역과 그렇지 않은 영역을 구분할 수 있다. 발광 제어 신호의 듀티비가 휘도의 변화를 인지할 수 있는 영역에 대응하는 소정의 듀티비 범위 안에 포함될 때, 디밍 제어부가(도 1의 121)가 프레임 주파수와 감마 보정 데이터의 점진적 변경을 제어하도록 할 수 있다.
예를 들어 제 1 듀티비(D1)를 20 %로 설정하고, 제 2 듀티비(D2)를 80 %로 설정할 때, 발광 제어 신호의 듀티비가 20 % 내지 80 % 인 경우에만, 디밍 제어부가(도 1의 121)가 프레임 주파수와 감마 보정 데이터의 점진적 변경을 제어하도록 할 수 있다.
제 1 감마 보정 데이터(GS1)는 현재 프레임 주파수에 대응하는 감마 보정 데이터를 나타낸다. 제 1 감마 보정 데이터(GS1)를 저장하기 위해, 파라미터 저장부(미도시)에 8 비트 이상의 공간을 할당할 수 있다.
제 2 감마 보정 데이터(GS2)는 변경할 프레임 주파수에 대응하는 감마 보정 데이터를 나타낸다. 제 2 감마 보정 데이터(GS2)를 저장하기 위해, 파라미터 저장부(미도시)에 8 비트 이상의 공간을 할당할 수 있다.
디밍 제어부(도 1의 121)는 N 개의 점진 프레임 주파수에 각각 대응하는 감마 보정 데이터를 다음 수학식3을 이용하여 구할 수 있다.
Figure pat00003
디밍 제어부(도 1의 121)에 입력된 파라미터에 따라, 프레임 주파수와 감마 보정 데이터가 점진적으로 변경되는 과정을 다음 제 1 내지 4 실시예로 설명한다.
도 4a 내지 도 4d는 디밍 제어부에 입력된 파라미터에 따라, 발광 제어 신호와 소스 전압이 변경되는 과정을 나타낸 타이밍도이다.
제 1 내지 4 실시예에서는, 프레임 주파수를 60 Hz 에서 90 Hz 로 변경할 때, 발광 제어 신호(EM)의 듀티 주기(T1~T4)와, 감마 보정 데이터에 대응하는 소스 전압(SRC)이 각각 점진적으로 변경되는 과정을 나타내었다.
또한 제 1, 2 듀티비(D1, D2)를 각각 20 %, 80 % 로 설정하여, 발광 제어 신호(EM)의 듀티비가 20 % 내지 80 % 사이인 경우에 프레임 주파수와 감마 보정 데이터의 점진적 변경이 가능하도록 설정하였다. 제 1 내지 4 실시예에서 발광 제어 신호(EM)의 듀티비는 50 % 이다.
도 4a 내지 도 4d에서 제 1 내지 4 듀티 주기(T1 ~ T4)는, 각각 프레임 주파수 60 Hz, 70 Hz, 80 Hz, 90 Hz 인 경우의 발광 제어 신호(EM)의 듀티 주기를 나타낸다. 한 프레임에서 발광 제어 신호(EM)는 동일한 듀티 주기를 가질 수 있다. 그리고 게이트 스타트 펄스(GSP)가 온(on) 상태일 때, 하나의 프레임이 시작되는 것을 표시하였다.
도 4a에 도시한 제 1 실시예에서는, 디밍 제어(GDC_ON)를 오프(off) 상태로 설정하였다.
디밍 제어(GDC_ON)가 오프(off) 상태이기 때문에, 다른 파라미터에 상관 없이 디밍 제어부(도 1의 121)는 프레임 주파수와 감마 보정 데이터를 점진적으로 변경하지 않는다.
타이밍도에 도시한 것과 같이, 프레임 주파수는 점진적인 단계를 거치지 않고 60 Hz에서 90 Hz로 바로 변경되는 것을 볼 수 있다. 이때 발광 제어 신호(EM)의 듀티 주기는, 제 1 듀티 주기(T1)에서, 이 보다 작은 제 4 듀티 주기(T4)로 변경된다.
그리고 소스 전압(SRC)도 역시 점진적인 단계를 거치지 않고 B 레벨(Sb)에서 A 레벨(Sa)로 바로 변경되는 것을 볼 수 있다.
도 4b에 도시한 제 2 실시예에서는, 디밍 제어(GDC_ON)를 온(on) 상태로 설정하였다. 그리고 주파수 개수(N)를 2 개, EM 제어(GDC_EVST_EN)를 활성화 상태(enable), 소스 제어(GDC_SRC_EN)를 비활성화 상태(disable), 듀티 개수(M)를 4 개로 설정하였다.
제 2 실시예에서는 프레임 주파수를 점진적으로 변경하며, 공차(d)는 수학식1에 따라 (90 - 60) / (2 + 1) = 10 이 된다. 따라서 프레임 주파수의 점진적 변경 과정에서 나타나는 서로 다른 프레임 주파수 2 개는 상기 수학식2에 따라 70 Hz, 80 Hz 일 수 있다.
타이밍도에서는 프레임 주파수가 60 Hz, 70 Hz, 80 Hz, 90 Hz 순서로 공차(d)가 10 Hz 인 등차 수열을 이루며, 점진적으로 변경되는 것을 볼 수 있다. 이때 발광 제어 신호(EM)의 듀티 주기는, 제 1 내지 4 듀티 주기(T1 ~ T4)의 순서로 변경된다. 듀티 주기의 길이는 제 1 듀티 주기(T1)가 가장 길고, 제 2, 3, 4 듀티 주기(T2 ~ T4)의 순서로 길이가 감소한다.
그리고 한 프레임에서 나타나는 발광 제어 신호(EM)의 개수는, 듀티 개수(M)에 따라 4 개인 것을 볼 수 있다.
그러나 소스 제어(GDC_SRC_EN)를 비활성화 상태(disable)로 설정하였기 때문에, 소스 전압(SRC)이 점진적인 단계를 거치지 않고, 변경 후 프레임 주파수인 90 Hz가 될 때 B 레벨(Sb)에서 A 레벨(Sa)로 바로 변경되는 것을 볼 수 있다.
도 4c에 도시한 제 3 실시예에서는, 디밍 제어(GDC_ON)를 온(on) 상태로 설정하였다. 그리고 주파수 개수(N)를 2 개, EM 제어(GDC_EVST_EN)를 비활성화 상태(disable), 소스 제어(GDC_SRC_EN)를 활성화 상태(enable), 듀티 개수(M)를 4 개로 설정하였다.
제 2 실시예와 달리, EM 제어(GDC_EVST_EN)를 비활성화 상태(disable)로 설정하였기 때문에, 프레임 주파수가 점진적인 단계를 거치지 않고 60 Hz에서 90 Hz로 변경되는 것을 볼 수 있다. 이때 발광 제어 신호(EM)의 듀티 주기는, 제 1 듀티 주기(T1)에서, 이 보다 작은 제 4 듀티 주기(T4)로 변경된다.
그러나 소스 제어(GDC_SRC_EN)를 활성화 상태(enable)로 설정하였기 때문에, 소스 전압(SRC)이 B 레벨(Sb)에서 A 레벨(Sb)로 점진적인 단계를 거치며 변경되는 것을 볼 수 있다.
도 4d에 도시한 제 4 실시예에서는, 디밍 제어(GDC_ON)를 온(on) 상태로 설정하였다. 그리고 주파수 개수(N)를 2 개, EM 제어(GDC_EVST_EN)를 활성화 상태(enable), 소스 제어(GDC_SRC_EN)를 활성화 상태(enable), 듀티 개수(M)를 4 개로 설정하였다.
EM 제어(GDC_EVST_EN)를 활성화 상태(enable)로 설정하였기 때문에, 제 2 실시예와 같이 프레임 주파수가 60 Hz, 70 Hz, 80 Hz, 90 Hz 순서로 공차(d)가 10 Hz 인 등차 수열을 이루며, 점진적으로 변경되는 것을 볼 수 있다. 이때 발광 제어 신호(EM)의 듀티 주기는, 제 1 내지 4 듀티 주기(T1 ~ T4)의 순서로 변경된다.
그리고 소스 제어(GDC_SRC_EN)를 활성화 상태(enable)로 설정하였기 때문에, 제 3 실시예와 같이 소스 전압(SRC)이 B 레벨(Sb)에서 A 레벨(Sa)로 점진적인 단계를 거치며 변경되는 것을 볼 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에서는,프레임 주파수를 변경할 때, 프레임 주파수와 발광 제어 신호(EM)의 듀티 주기, 소스 전압(SRC)을 점진적으로 변경할 수 있다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 제 1, 4 실시예에서 휘도의 변화가 인지되는 효과를 나타내는 도면이다.
도 5a에 도시된 제 1 실시예에서는 프레임 주파수와 감마 보정 데이터를 점진적으로 변경하지 않기 때문에, 프레임 주파수가 60 Hz에서 90 Hz로, 발광 제어 신호(EM)의 듀티 주기가 제 1 듀티 주기(T1)에서 제 4 듀티 주기(T2)로 변경된다. 그리고 소스 전압(SRC)이 B 레벨(Sb)에서 A 레벨(Sa)로 바로 변경된다.
이에 따라 60 Hz 일 때의 화상의 계조에서 90 Hz의 화상의 계조로 급격히 변하게 되어 프레임별 휘도(FL)의 변화를 인지할 수 있게 된다.
도 5b에 도시된 제 4 실시예에서는 프레임 주파수와 감마 보정 데이터를 점진적으로 변경한다.
60 Hz 일 때의 화상의 계조와 90 Hz 일 때의 화상의 계조 사이에 70 Hz, 80 Hz 일 때의 화상의 계조가 나타나기 때문에, 프레임 별 휘도(FL)가 점진적으로 변하게 되어 그 변화를 인지할 수 없게 된다.
이와 같이 본 발명을 상기 실시예로 설명하였지만, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
100 : 표시 장치 110 : 표시 패널
120 : 타이밍 제어부 121 : 디밍 제어부
130 : 감마 보정부 140 : 게이트 구동부
150 : 데이터 구동부

Claims (20)

  1. 다수의 화소 영역을 구비하는 표시 패널과,
    상기 표시 패널의 수평 라인에 순차적으로 발광 제어 신호를 공급하는 게이트 구동부와,
    소스 전압에 의해 보정된 데이터 신호를 상기 표시 패널에 공급하는 데이터 구동부와,
    상기 발광 제어 신호의 듀티비에 따라, 프레임 주파수와 감마 보정 데이터의 점진적 변경 여부를 제어하는 디밍 제어부를 포함하는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디밍 제어부는, 제 1 듀티비와 제 2 듀티비를 입력 받고,
    상기 발광 제어 신호의 듀티비가, 상기 제 1 듀티비 내지 상기 제 2 듀티비의 범위에 포함된 경우, 상기 프레임 주파수와 상기 감마 보정 데이터를 점진적으로 변경하도록 제어하는 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 듀티비는 20 % 이고, 상기 제 2 듀티비는 80 % 인 표시 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 디밍 제어부는, 제 1 프레임 주파수(F1), 제 2 프레임 주파수(F2), 주파수 개수(N)를 입력 받고,
    프레임 주파수 변경 전 프레임과 프레임 주파수 변경 후 프레임 사이에, 제 1 내지 N 주파수를 가지는 프레임이 발생하도록 제어하는 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 N 주파수는 다음 수학식에 따라,
    수학식
    Figure pat00004

    설정되는 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 디밍 제어부는, 상기 듀티 개수(M)를 입력 받고
    한 프레임에서 상기 발광 제어 신호가 상기 M 개씩 발생하도록 제어하는 표시 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 디밍 제어부는, 제 1 감마 보정 데이터(GS1), 제 2 감마 보정 데이터(GS2)를 입력 받고,
    상기 제 1 내지 N 주파수를 가지는 프레임을 출력할 때, 이에 대응하여 다음 수학식에 따라,
    수학식
    Figure pat00005

    제 1 내지 N 감마 보정 데이터를 설정하는 표시 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 게이트 구동부는 종속적으로 연결된 다수의 스테이지를 구비한 쉬프트 레지스터를 포함하고,
    상기 스테이지는 순차적으로 게이트 구동 신호를 출력하는 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 게이트 구동 신호는 스캔 신호와 발광 제어 신호를 포함하는 표시 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 스테이지는 세트 입력 단자와 리셋 입력 단자, 게이트 구동 신호 출력 단자, 게이트 쉬프트 클럭 출력 단자를 포함하고,
    상기 게이트 쉬프트 클럭 출력 단자는 이전 k개 만큼 떨어져 있는 스테이지의 상기 리셋 입력 단자와 연결되고, 다음 k개 만큼 떨어져 있는 스테이지의 상기 세트 입력 단자와 연결되는 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스테이지의 개수가 h개일 때, 상기 k개는 1개 내지 h-1개인 표시 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 쉬프트 레지스터의 첫 번째 스테이지의 세트 입력 단자에는, 게이트 스타트 펄스가 입력되는 표시 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 스테이지의 게이트 구동 신호 출력 단자는, 상기 표시 패널의 수평 라인 별로 위치하는 게이트 배선과 연결되는 표시 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 스테이지는 게이트 쉬프트 클럭을 출력하여, 이전 상기 k개 만큼 떨어져 있는 스테이지를 비활성화 시키고, 다음 상기 k개 만큼 떨어져 있는 스테이지를 활성화 시키는 표시 장치.
  15. 제 1 듀티비와 제 2 듀티비를 입력하는 단계와,
    제 1 프레임 주파수(F1), 제 2 프레임 주파수(F2), 주파수 개수(N), 점진적 디밍 제어 여부, 발광 제어 신호의 듀티비를 입력하는 단계와,
    상기 점진적 디밍 제어 여부가 온(on) 상태이고,
    상기 발광 제어 신호의 듀티비가, 상기 제 1 듀티비 내지 상기 제 2 듀티비의 범위에 포함된 경우, 프레임 주파수와 감마 보정 데이터를 점진적으로 변경하도록 제어하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 듀티비는 20 % 이고, 상기 제 2 듀티비는 80 % 인 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 프레임 주파수와 감마 보정 데이터를 점진적으로 변경하도록 제어하는 단계는,
    프레임 주파수 변경 전 프레임과 프레임 주파수 변경 후 프레임 사이에, 제 1 내지 N 주파수를 가지는 프레임이 발생하도록 제어하는 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 N 주파수는 다음 수학식에 따라,
    수학식
    Figure pat00006

    설정하는 표시 장치의 구동 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 듀티 개수(M)를 입력 하는 단계와,
    한 프레임에서 상기 발광 제어 신호가 상기 M 개씩 발생하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    제 1 감마 보정 데이터(GS1), 제 2 감마 보정 데이터(GS2)를 입력하는 단계와,
    상기 제 1 내지 N 주파수를 가지는 프레임을 출력할 때, 이에 대응하여 다음 수학식에 따라,
    수학식
    Figure pat00007

    제 1 내지 N 감마 보정 데이터를 설정하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
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