KR20210155029A - 표시 장치 - Google Patents

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이효진
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Abstract

표시 장치는, 영상을 표시하고, 기준 전압을 수신하는 화소들을 포함하는 화소부; 화소부 전체의 로드(load)에 기초하여 상기 화소들의 누설 전류를 억제하기 위한 기준 전압의 값을 결정하고, 기준 전압에 기초하여 화소부 내에서의 위치에 따른 영상 데이터의 계조 범위를 제어하는 제어부; 위치 별로 조절된 계조 범위들에 기초하여 데이터선들을 통해 화소부에 데이터 전압들을 공급하는 데이터 구동부; 및 주사선들을 통해 화소들에 주사 신호를 공급하는 주사 구동부를 포함한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저주파 구동을 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 외부에서 인가되는 제어 신호들을 이용하여 표시 패널에 영상을 표시한다.
표시 장치는 복수의 화소들을 포함한다. 화소들 각각은 복수의 트랜지스터들, 트랜지스터들에 전기적으로 연결된 발광 소자 및 커패시터를 포함한다. 트랜지스터들은 배선을 통해 제공되는 신호들에 기초하여 구동 전류를 생성하고, 발광 소자가 구동 전류에 대응하여 발광한다.
표시 장치의 구동 효율 향상을 위해 저소비 전력의 표시 장치가 요구된다. 예를 들어, 정지 영상 표시 시에 구동 주파수(또는, 데이터 기입 주파수)를 낮춰 표시 장치의 소비 전력이 저감될 수 있다. 다만, 낮은 구동 주파수에 의해 영상의 플리커 등이 인지될 수 있다.
본 발명의 일 목적은 저주파수 구동으로 정지 영상을 표시할 때 화소부의 중심부로부터 멀어짐에 따라 기준 전압을 기준으로 계조 범위를 점진적으로 줄이는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 저주파수 구동으로 정지 영상을 표시할 때 화소부의 중심부 바깥 영역의 계조 히스토그램의 대표 계조를 기준 계조에 대응하는 계조를 기준으로 시프트하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상술한 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는, 영상을 표시하고, 기준 전압을 수신하는 화소들을 포함하는 화소부; 상기 화소부 전체의 로드(load)에 기초하여 상기 화소들의 누설 전류를 억제하기 위한 상기 기준 전압의 값을 결정하고, 상기 기준 전압에 기초하여 상기 화소부 내에서의 위치에 따른 영상 데이터의 계조 범위를 제어하는 제어부; 상기 위치 별로 조절된 계조 범위들에 기초하여 데이터선들을 통해 상기 화소부에 데이터 전압들을 공급하는 데이터 구동부; 및 주사선들을 통해 상기 화소들에 주사 신호를 공급하는 주사 구동부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 화소부의 제1 위치에 대응하는 영상 데이터의 최대 계조와 상기 기준 전압에 대응하는 기준 계조 사이의 차이보다 화소부의 제2 위치에 대응하는 영상 데이터의 최대 계조와 상기 기준 계조 사이의 차이가 더 작을 수 있다. 상기 제1 위치에 대응하는 상기 영상 데이터의 최소 계조와 상기 기준 계조 사이의 차이보다 상기 제2 위치에 대응하는 상기 영상 데이터의 최소 계조와 상기 기준 계조 사이의 차이가 더 작을 수 있다. 상기 화소부의 중심부로부터 상기 제2 위치까지의 거리가 상기 중심부로부터 상기 제1 위치까지의 거리보다 클 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 위치에 대응하는 상기 최대 계조의 전압과 상기 최소 계조의 전압 사이의 전압차는 상기 제1 위치에 대응하는 상기 최대 계조의 전압과 상기 최소 계조의 전압 사이의 전압차보다 작을 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 위치에 대응하는 영상 데이터의 계조 범위는 상기 제1 위치에 대응하는 영상 데이터의 계조 범위보다 작을 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어부는 상기 로드가 클수록 상기 기준 전압을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 중심부의 상기 최대 계조의 전압과 상기 화소부의 외곽부의 상기 최대 계조의 전압의 전압차는 상기 중심부의 최소 계조의 전압과 상기 외곽부의 상기 최소 계조의 전압의 전압차와 다를 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 화소부의 온-픽셀율(On-pixel ratio; OPR)에 기초하여 상기 기준 전압을 결정하는 기준 전압 결정부; 및 상기 기준 전압에 기초하여 상기 화소부의 상기 중심부로부터 멀어짐에 따라 상기 계조 범위의 폭이 감소되도록 상기 영상 데이터의 계조들을 리매핑(remapping)하는 계조 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 중심부를 포함하는 제1 영역의 최대 계조의 전압은 상기 화소부의 외곽부를 포함하는 제2 영역의 최대 계조의 전압보다 작고, 상기 제1 영역의 최소 계조의 전압은 상기 제2 영역의 최소 계조의 전압보다 클 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 계조 제어부는 상기 기준 전압에 기초하여 상기 화소부의 가장자리 영역에 대응하는 목표 최대 계조 및 목표 최소 계조를 결정할 수 있다. 상기 가장자리 영역의 상기 최대 계조 및 상기 최소 계조는 각각 기 설정된 주기로 점진적으로 변화하여 상기 목표 최대 계조 및 상기 목표 최소 계조에 도달할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 표시 장치는, 상기 로드에 기초하여 상기 화소들의 공간적 위치에 따라 차등적으로 휘도를 제어하는 지역 감쇠 보상을 수행하는 지역 보상부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 지역 보상부는, 상기 중심부로부터 멀어짐에 따라 상기 휘도가 감소되도록, 상기 영상 데이터에 적용되는 지역 감쇠 팩터를 생성할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 화소들 각각은, 발광 소자; 제1 노드의 전압에 기초하여 구동 전류를 제어하며, 제2 노드와 제3 노드 사이에 접속되는 제1 트랜지스터; 상기 데이터선들 중 하나와 제2 노드 사이에 접속되며, 제1 주사선으로 공급되는 제1 주사 신호에 의해 턴-온되는 제2 트랜지스터; 상기 제1 노드와 상기 제3 노드 사이에 직렬로 접속되며, 제2 주사선으로 공급되는 제2 주사 신호에 의해 턴-온되는 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터; 상기 제3 트랜지스터와 상기 제4 트랜지스터 사이의 제4 노드에 상기 기준 전압을 공급하며, 발광 제어선으로 공급되는 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 제5 트랜지스터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 화소들 각각은, 제1 전원과 상기 제2 노드 사이에 접속되며, 상기 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 제6 트랜지스터; 상기 제3 노드와 상기 발광 소자 사이에 접속되며, 상기 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 제7 트랜지스터; 및 상기 제3 노드로 초기화 전압을 공급하며, 제3 주사선으로 공급되는 제3 주사 신호에 의해 턴-온되는 제8 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 화소들은, 제1 주파수로 상기 데이터 전압들이 기입되는 제1 모드 및 제2 주파수로 상기 데이터 전압들이 기입되는 제2 모드 중 하나로 동작할 수 있다. 상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수보다 낮으며, 상기 제어부는 상기 제2 모드에서 상기 기준 전압 및 상기 계조 범위를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는, 제1 영역 및 상기 제1 영역을 둘러싸는 제2 영역에 배치되는 화소들을 포함하는 화소부; 상기 화소부 전체의 로드(load)에 기초하여 상기 화소들의 누설 전류를 억제하기 위해 상기 화소들에 공급되는 기준 전압의 값 및 상기 기준 전압에 대응하는 기준 계조를 결정하고, 상기 기준 계조에 기초하여 상기 제2 영역의 영상 데이터의 계조 히스토그램을 제어하는 제어부; 상기 영상 데이터에 기초하여 데이터선들을 통해 상기 화소부에 데이터 전압들을 공급하는 데이터 구동부; 및 주사선들을 통해 상기 화소들에 주사 신호를 공급하는 주사 구동부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 화소부 전체의 계조 히스토그램의 평균값을 상기 기준 계조로 결정하고, 상기 제2 영역의 상기 계조 히스토그램의 평균값을 제1 대표 계조로 결정하는 영상 분석부; 및 상기 제1 대표 계조가 상기 기준 계조를 향해 시프트되도록 상기 제2 영역의 상기 계조 히스토그램을 시프트하는 히스토그램 시프트부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 시프트된 계조 히스토그램의 초과 계조 영역이 표현되도록 상기 초과 계조 영역을 포함하는 제1 계조 영역의 계조 히스토그램 분포를 기 설정된 제1 계조 내로 축소하는 분포 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 분포 제어부는, 상기 시프트된 계조 히스토그램의 부족 계조 영역의 계조들이 표현되도록 제2 계조 영역의 계조 히스토그램 분포를 기 설정된 제2 계조까지 확장할 수 있다. 상기 제1 계조 및 상기 제2 계조는 각각 상기 제어부에 설정된 최대 계조 및 최소 계조 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 화소부는 상기 제2 영역을 둘러싸는 제3 영역을 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 제3 영역의 계조 히스토그램의 평균값인 제2 대표 계조가 상기 기준 계조를 향해 시프트되도록 상기 제3 영역의 계조 히스토그램을 시프트하며, 상기 시프트된 제2 대표 계조와 상기 기준 계조 사이의 계조차는 상기 시프트된 제1 대표 계조와 상기 기준 계조 사이의 계조차보다 작을 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 화소들 각각은, 발광 소자; 제1 노드의 전압에 기초하여 구동 전류를 제어하며, 제2 노드와 제3 노드 사이에 접속되는 제1 트랜지스터; 상기 데이터선들 중 하나와 제2 노드 사이에 접속되며, 제1 주사선으로 공급되는 제1 주사 신호에 의해 턴-온되는 제2 트랜지스터; 상기 제1 노드와 상기 제3 노드 사이에 직렬로 접속되며, 제2 주사선으로 공급되는 제2 주사 신호에 의해 턴-온되는 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터; 및 상기 제3 트랜지스터와 상기 제4 트랜지스터 사이의 제4 노드에 상기 기준 전압을 공급하며, 발광 제어선으로 공급되는 발광 제어 신호에 의해 턴오프되는 제5 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 저주파 구동의 표시 장치는 기준 전압을 기준으로, 화소부의 외곽으로 갈수록 계조 범위(및 계조 전압 범위)가 좁아지도록 제어할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 저주파 구동의 표시 장치는 화소부의 외곽으로 갈수록 해당 영역 각각의 계조 히스토그램 및 대표 계조를 기준 계조에 더욱 가까워지도록 보정될 수 있다.
이에 따라, 화소부 외곽에 대응하는 영상 데이터의 계조 전압 범위와 화소에 공급되는 기준 전압 사이의 편차가 감소될 수 있다. 따라서, 지역 감쇠 보상이 적용되는 화소부의 외곽 영역의 화소 내 전류 누설이 최소화되고, 정지 영상 등을 표시하는 저주파 구동 시 화소부의 외곽부의 플리커가 저감될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함되는 화소의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 2의 화소에 공급되는 신호들의 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 4는 도 1의 표시 장치에 포함되는 지역 보상부에 의해 휘도가 보상되는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 표시 장치에 포함되는 제어부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5의 제어부가 계조 범위를 제어하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 도 5의 제어부에 의해 출력되는 최대 계조 및 최소 계조에 각각에 대응하는 데이터 전압의 변화의 일 예들을 나타내는 도면들이다.
도 8은 도 5의 제어부에 의해 출력되는 최대 계조 및 최소 계조에 각각에 대응하는 데이터 전압의 변화의 다른 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 1의 표시 장치에 포함되는 제어부의 다른 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 10a는 화소부의 제1 영역의 계조 히스트그램의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10b는 화소부의 제2 영역의 계조 히스토그램이 시프트되는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10c는 화소부의 제3 영역의 계조 히스토그램이 시프트되는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 9의 제어부에 의해 계조 히스토그램이 보정된 일 예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(1000)는 화소부(100), 주사 구동부(200), 데이터 구동부(300), 및 제어부(400)를 포함할 수 있다. 표시 장치(1000)는 지역 보상부(500) 및 전원 공급부(600)를 더 포함할 수 있다.
화소부(100)는 주사선들(S11 내지 S1n, S21 내지 S2n, S31 내지 S3n), 발광 제어선들(E1 내지 En), 및 데이터선들(D1 내지 Dm)을 포함하고, 주사선들(S11 내지 S1n, S21 내지 S2n, S31 내지 S3n), 발광 제어선들(E1 내지 En), 및 데이터선들(D1 내지 Dm)에 연결되는 화소(PX)들을 포함할 수 있다(단, m, n은 1보다 큰 정수). 화소(PX)들 각각은 구동 트랜지스터와 복수의 스위칭 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 저주파 구동 시 화소(PX)들 내에서의 누설 전류 방지를 위해 기준 전압(Vref)이 화소(PX)들에 공급될 수 있다.
제어부(400)는 외부로부터 공급되는 동기 신호들에 대응하여 제1 제어 신호(SCS), 제2 제어 신호(DCS), 및 제3 제어 신호(PCS)를 생성할 수 있다. 제1 제어 신호(SCS)는 주사 구동부(200)로 공급되고, 제2 제어 신호(DCS)는 데이터 구동부(300)로 공급되며, 제3 제어 신호(PCS)는 전원 공급부(600)로 공급될 수 있다. 그리고, 제어부(400)는 외부로부터 공급되는 영상 데이터(IDATA)를 보정하고, 보정된 영상 데이터(CDATA)를 데이터 구동부(300)에 공급할 수 있다. 즉, 제어부(400)는 타이밍 제어부의 기능을 수행할 수 있다.
제어부(400)는 화소부(100) 전체의 로드에 기초하여 기준 전압(Vref)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(400)는 기준 전압(Vref)에 대응하는 기준 데이터(REF)를 전원 공급부(600)에 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(400)는 기준 전압(Vref)에 기초하여 화소부(100) 내에서의 위치에 따른 영상 데이터(IDATA)의 계조 범위(또는, 계조 표현 범위)를 제어할 수 있다. 제어부(400)는 화소부(100)의 중심부로부터 멀어짐에 따라 최대 계조 및 최소 계조를 기준 전압(Vref)에 대응하는 계조에 더 가까워지도록 변경할 수 있다. 예를 들어, 화소부(100)의 중심부로부터 멀어짐에 따라 최대 계조의 전압과 최소 계조의 전압 사이의 전압차가 감소할 수 있다.
다른 실시예에서, 제어부(400)는 기준 전압(Vref)에 대응하는 기준 계조를 결정하고, 기준 계조에 기초하여 영상 데이터(IDATA)의 적어도 일부의 계조 히스토그램을 제어할 수 있다.
제어부(400)의 구성 및 기능은 도 5 내지 도 11을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.
주사 구동부(200)는 제어부(400)로부터 제1 제어 신호(SCS)를 수신하고, 제1 제어 신호(SCS)에 기초하여 제1 주사선들(S11 내지 S1n), 제2 주사선들(S21 내지 S2n), 및 제3 주사선들(S31 내지 S3n)로 각각 제1 주사 신호, 제2 주사 신호, 및 제3 주사 신호를 공급할 수 있다. 또한, 주사 구동부(200)는 발광 제어선들(E1 내지 En)로 발광 제어 신호를 공급할 수 있다.
예를 들어, 제1 주사 신호는 제1 주사선들(S11 내지 S1n)로 순차적으로 공급되고, 제2 주사 신호는 제2 주사선들(S21 내지 S2n)로 순차적으로 공급되며, 제3 주사 신호는 제3 주사선들(S31 내지 S3n)로 순차적으로 공급될 수 있다. 발광 제어 신호는 발광 제어선들(E1 내지 En)로 순차적으로 공급될 수 있다.
주사 신호는 게이트 온 전압(예를 들어, 로우 전압)으로 설정될 수 있다. 주사 신호를 수신하는 트랜지스터는 주사 신호가 공급될 때 턴-온 상태로 설정될 수 있다.
발광 제어 신호는 게이트 오프 전압(예를 들어, 하이 전압)으로 설정될 수 있다. 발광 제어 신호를 수신하는 트랜지스터는 발광 제어 신호가 공급될 때 턴-오프되고, 그 외의 경우에 턴-온 상태로 설정될 수 있다.
주사 구동부(200)는 박막 공정을 통해서 기판에 실장될 수 있다. 도 1에는 단일 주사 구동부가 제1 내지 제3 주사 신호들 및 발광 제어 신호를 공급하는 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 주사 구동부(200)는 제1 내지 제3 주사 신호들 및 발광 제어 신호 중 적어도 하나를 각각 공급하는 복수의 주사 구동부들을 포함할 수 있다.
데이터 구동부(300)는 제어부(400)로부터 제2 제어 신호(DCS) 및 보정된 영상 데이터(CDATA)를 수신할 수 있다. 데이터 구동부(300)는 제2 제어 신호(DCS)에 대응하여 데이터선들(D1 내지 Dm)로 데이터 신호(데이터 전압)를 공급할 수 있다.
지역 보상부(500)는 로드에 기초하여 화소(PX)들의 공간적 위치(Spatial Location)에 따라 차등적으로 휘도를 제어하는 지역 감쇠(zonal attenuation) 보상을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 지역 보상부(500)는 화소부(100)의 중심부로부터 멀어짐에 따라 휘도가 감소되도록, 영상 데이터(IDATA)에 적용되는 지역 감쇠 팩터(ZF)를 생성할 수 있다.
즉, 상기 지역 감쇠 보상은 화소부(100)의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 점차적으로 휘도를 감소시키는 휘도 보상 방식을 의미할 수 있다. 이에 따라, 화소부(100) 외곽 영역이 중심부보다 어두운 영상을 표시할 수 있으며, 영상의 몰입감이 향상되고, 소비 전력이 저감될 수 있다. 일 실시예에서, 보정된 영상 데이터(CDATA)의 휘도 분포는 화소부(100)의 중심부로부터 가우시안 분포를 가질 수 있다.
한편, 표시 장치(1000)는 동영상 등을 표시하기 위해 제1 주파수로 데이터 전압들이 기입되는 제1 모드(또는, 일반 모드) 및 정지 영상 등을 표시하기 위해 제2 주파수로 데이터 전압들이 기입되는 제2 모드(또는, 저전력 모드) 중 하나로 동작할 수 있다. 여기서, 제2 주파수는 제1 주파수보다 낮은 값일 수 있다. 예를 들어, 제2 주파수는 30Hz 이하일 수 있고, 제1 주파수는 60Hz 이상일 수 있다.
제2 모드의 저주파 구동 시, 화소(PX) 내에서의 구동 전류의 누설이 발생될 수 있고, 이러한 전류 누설에 의해 플리커가 시인될 수 있다. 전류 누설을 방지 또는 최소화하기 위해 도 2에 도시된 바와 같은 화소가 제안될 수 있다. 즉, 화소(PX)에 기준 전압(Vref)을 공급하여 저주파 구동에서의 플리커(flicker, 깜빡임)를 개선할 수 있다. 또한, 영상 시청자의 플리커 인지 특성에 따르면, 시청자의 중앙 시점보다 주변 시점에서 플리커가 더 잘 인지되는 경향이 나타난다.
이러한 주변 시점(즉, 화소부(100)의 외곽 영역)에서의 플리커 인지 개선을 위해 제어부(400)는 제2 모드에서 기준 전압(Vref) 및 이에 대응하는 기준 계조를 기준으로 계조 범위를 조절(도 5 내지 도 8 참조)하거나, 상기 기준 계조를 기준으로 외곽 영역의 계조 히스토그램의 대표 계조를 시프트(도 9 내지 도 11 참조)할 수 있다. 즉, 영상 데이터(IDATA)의 보정을 통해 지역 감쇠 보상 및 저주파 구동이 수행되는 표시 장치(1000)의 외곽 영역의 플리커 시인 문제가 개선될 수 있다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함되는 화소의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 2에서는 설명의 편의를 위하여 i번째 수평라인(또는 i번째 화소행)에 위치되며 j번째 데이터선(Dj)과 접속된 화소(PXij)를 도시하기로 한다(단, i, j는 자연수).
도 2를 참조하면, 화소(PXij)는 발광 소자(LD), 제1 내지 제8 트랜지스터들(T1 내지 T8), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
발광 소자(LD)의 제1 전극(애노드 전극 또는 캐소드 전극)은 제7 트랜지스터(T7)에 접속되고 제2 전극(캐소드 전극 또는 애노드 전극)은 제2 전원(VSS)에 접속된다. 발광 소자(LD)는 제1 트랜지스터(T1)로부터 공급되는 전류량에 대응하여 소정 휘도의 빛을 생성한다.
일 실시예에서, 발광 소자(LD)는 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 다이오드일 수 있다. 다른 실시예에서, 발광 소자(LD)는 무기 물질로 형성되는 무기 발광 소자일 수 있다. 다른 실시예에서, 발광 소자(LD)는 무기 물질 및 유기 물질이 복합적으로 구성된 발광 소자일 수도 있다. 또는 발광 소자(LD)는 복수의 무기 발광 소자들이 제2 전원(VSS)과 제7 트랜지스터(T7) 사이에 병렬 및/또는 직렬로 연결된 형태를 가질 수도 있다.
제1 트랜지스터(T1)(또는, 구동 트랜지스터)는 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3) 사이에 접속될 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 제1 노드(N1)에 접속될 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 제1 노드(N1)의 전압에 기초하여 제1 전원(VDD)으로부터 발광 소자(LD)를 경유하여 제2 전원(VSS)으로 흐르는 전류량(구동 전류)을 제어할 수 있다. 이를 위하여, 제1 전원(VDD)은 제2 전원(VSS)보다 높은 전압으로 설정될 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 j번째 데이터선(Dj, 이하, 데이터선이라 함)과 제2 노드(N2) 사이에 접속될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 i번째 제1 주사선(S1i, 이하, 제1 주사선이라 함)에 접속될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)는 제1 주사선(S1i)으로 제1 주사 신호가 공급될 때 턴-온되어 데이터선(Dj)과 제2 노드(N2)를 전기적으로 접속시킬 수 있다.
제3 트랜지스터(T3) 및 제4 트랜지스터(T4)는 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 직렬로 접속될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)의 게이트 전극 및 제4 트랜지스터(T4)의 게이트 전극은 i번째 제2 주사선(S2i, 이하, 제2 주사선이라 함)에 접속될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3) 및 제4 트랜지스터(T4)는 제2 주사선(S2i)으로 공급되는 제2 주사 신호에 의해 턴-온될 수 있다.
한편, 트랜지스터들의 물리적인 적층 구조에 의해 제4 노드(N4)와 제2 주사선(S2i)에는 기생 커패시턴스 성분이 존재할 수 있다. 이러한 기생 커패시턴스에 의한 의도치 않은 전류 누설을 방지하기 위해 제4 노드(N4)의 전압을 직접 제어할 수 있는 제5 트랜지스터(T5)가 추가될 수 있다.
제5 트랜지스터(T5)는 제3 트랜지스터(T3)와 제4 트랜지스터(T4) 사이의 제4 노드(N4)에 접속될 수 있다. 제5 트랜지스터(T5)는 기준 전압(Vref)을 제4 노드(N4)로 공급할 수 있다. 제5 트랜지스터(T5)의 게이트 전극은 i번째 발광 제어선(Ei, 이하, 발광 제어선이라 함)에 접속될 수 있다. 제5 트랜지스터(T5)는 발광 제어선(Ei)으로 공급되는 발광 제어 신호(하이 레벨)에 의해 턴-오프될 수 있다. 즉, 제5 트랜지스터(T5)는 발광 기간에 턴-온되어 제4 노드(N4)로 기준 전압(Vref)을 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 기준 전압(Vref)은 계조 범위에 의해 결정되는 데이터 전압 범위 내에 포함되는 값일 수 있다. 예를 들어, 기준 전압(Vref)은 데이터 전압 범위의 중간 값일 수 있다. 기준 전압(Vref)은 블랙 계조 전압과 화이트 계조 전압 사이의 값을 가지므로, 제2 주사 신호가 공급되지 않는 발광 기간에서의 제3 트랜지스터(T3)의 소스-드레인 전압(Vds)은 낮은 수준으로 제어될 수 있다. 따라서, 발광 기간에서 제3 및 제4 트랜지스터들(T3, T4)로의 전류 경로가 억제되어 구동 전류 누설이 감소될 수 있다.
제6 트랜지스터(T6)는 제1 전원(VDD)과 제2 노드(N2) 사이에 접속될 수 있다. 제6 트랜지스터(T6)의 게이트 전극은 발광 제어선에 접속될 수 있다. 제7 트랜지스터(T7)는 제3 노드(N3)와 발광 소자(LD) 사이에 접속될 수 있다. 제7 트랜지스터(T7)의 게이트 전극은 발광 제어선에 접속될 수 있다. 제6 트랜지스터(T6) 및 제7 트랜지스터(T7)는 발광 제어선(Ei)으로 발광 제어 신호가 공급될 때 턴-오프되고, 그 외의 경우에 턴-온될 수 있다.
제8 트랜지스터(T8)는 제3 노드(N3)에 접속될 수 있다. 제8 트랜지스터(T8)의 게이트 전극은 i번째 제3 주사선(S3i, 이하, 제3 주사선이라 함)에 접속될 수 있다. 제8 트랜지스터(T8)는 제3 주사선(S3i)으로 공급되는 제3 주사 신호에 의해 턴-온되어 제3 노드(N3)에 초기화 전압(Vint)을 공급할 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 전원(VDD)과 제1 노드(N1) 사이에 접속될 수 있다.
도 3은 도 2의 화소에 공급되는 신호들의 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 화소(PXij) 및 이를 포함하는 표시 장치(1000)는 정지 영상 등을 표시하는 저주파 구동(저전력 구동)으로 동작할 수 있다.
저주파 구동을 하는 제2 모드에서 발광 제어 신호 및 제3 주사 신호는 제1 주파수로 공급되고, 제1 주사 신호 및 제2 주사 신호는 제1 주파수보다 낮은 제2 주파수로 공급될 수 있다. 예를 들어, 제1 주파수는 60Hz이고, 제2 주파수는 10Hz일 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 주사선(S1i)으로 공급되는 제1 주사 신호 및 제2 주사선(S2i)으로 공급되는 제2 주사 신호의 주파수는 발광 제어 신호 및 제3 주사 신호가 공급되는 주파수보다 낮을 수 있다.
일 실시예에서, 제1 모드(일반 구동)에서는 발광 제어 신호, 제1 주사 신호, 제2 주사 신호, 및 제3 주사 신호가 모두 동일한 주파수로 공급될 수 있다.
제1 기간(P1)을 제외한 발광 제어 신호가 로우 레벨을 갖는 기간은 발광 기간일 수 있고, 발광 기간 이외의 기간은 비발광 기간일 수 있다.
제5 내지 제7 트랜지스터들(T5 내지 T7)이 턴-온된 상태를 갖는 제1 기간(P1)에 제3 주사선(S3i)으로 제3 주사 신호가 공급될 수 있다. 제1 기간(P1)에 제8 트랜지스터(T8)가 턴-온되어 발광 소자(LD)로 초기화 전압(Vint)이 공급될 수 있다. 즉, 제1 기간(P1)에 발광 소자(LD)의 애노드 전압이 초기화될 수 있다.
제2 기간(P2)에 발광 제어 신호의 하이 레벨, 제2 주사 신호의 로우 레벨, 및 제3 주사 신호의 로우 레벨이 공급될 수 있다. 제5 내지 제7 트랜지스터들(T5 내지 T7)은 턴-오프되고, 제3 트랜지스터(T3) 및 제4 트랜지스터(T4)는 턴-온될 수 있다. 제8 트랜지스터(T8)는 턴-온 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 초기화 전압(Vint)은 제1 노드(N1)에 공급될 수 있다. 즉, 제2 기간(P2)에는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전압이 초기화될 수 있다.
제3 기간(P3)에는 제3 주사 신호의 공급이 중단되고, 제1 주사선(S1i)으로 제1 주사 신호가 공급될 수 있다. 제3 기간(P3)에 제8 트랜지스터(T8)는 턴-오프되고, 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온될 수 있다. 제3 및 제4 트랜지스터들(T3, T4)는 턴-온 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 제1 트랜지스터(T1)는 다이오드 형태로 접속될 수 있다. 제3 기간(P3)에 화소(PXij)에 대한 데이터 기입 및 문턱 전압 보상이 수행될 수 있다.
이후, 발광 제어선(Ei)으로 발광 제어 신호의 공급이 중단되면(즉, 로우 레벨의 발광 제어 신호가 공급됨), 제5 내지 제7 트랜지스터들(T5 내지 T7)이 턴-온되어 화소(PXij)가 발광할 수 있다.
제2 모드에서 기생 커패시턴스에 의한 제3 및 제4 트랜지스터들(T3, T4)의 드레인-소스 전압의 증가를 억제하기 위해 제5 트랜지스터(T5)를 통해 기준 전압(Vref)이 인가될 수 있다.
다만, 기준 전압(Vref)은 모든 화소들에 공통으로 공급되므로, 다양한 데이터 전압들이 공급되는 화소들 각각에 대한 최적의 누설전류 제어에 어려움이 있다. 특히, 지역 감쇠 보상이 적용되는 표시 장치(1000)에 있어서, 화소부(100)의 외곽 영역은 중심부보다 상대적으로 낮은 휘도로 발광하므로, 외곽부의 누설 전류 제어 및 플리커 제어를 위한 추가적인 영상 데이터 보상이 필요하다.
도 4는 도 1의 표시 장치에 포함되는 지역 보상부에 의해 휘도가 보상되는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 지역 보상부(500)는 로드에 기초하여 화소들의 공간적 위치에 따라 차등적으로 휘도를 제어하는 지역 감쇠 보상을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 로드는 온-픽셀율로부터 도출될 수 있다. 즉, 전체 화소들 중 발광하는 화소들의 비율 또는 최대 휘도에 대한 현재 프레임의 휘도의 비로부터 로드가 검출될 수 있다. 예를 들어, 지역 보상부(500)는 영상 데이터(IDATA)를 휘도 데이터로 변환하고, 상기 휘도 데이터에 기초하여 화소부(100) 전체의 로드를 검출할 수 있다. 로드가 증가할수록 더 밝은 영상이 표시될 수 있다.
지역 보상부(500)는 로드에 기초하여 영상 데이터(IDATA) 보상에 적용되는 지역 감쇠 팩터(ZF)를 결정할 수 있다. 지역 보상부(500)는 로드의 크기에 따라 지역 감쇠 팩터(ZF)가 설정된 룩업 테이블을 이용하여 지역 감쇠 팩터(ZF)를 결정할 수 있다. 예를 들어, 지역 감쇠 팩터(ZF)는 로드 증가에 비례하여 룩업 테이블에 선형적 또는 비선형적으로 설정될 수 있다. 또는, 지역 감쇠 팩터(ZF)는 룩업 테이블(345)에 설정된 값들에 기초한 보간에 의해 결정될 수도 있다.
실시예에 따라, 로드가 증가할수록 지역 감쇠 팩터(ZF)가 증가하여, 화소부(100)의 중심부로부터 멀어짐에 따라 휘도가 감소되는 정도가 증가할 수 있다.
일 실시예에서, 지역 감쇠 팩터(ZF)에 따른 영상 데이터(IDATA)의 보상은 화소부(100)의 기 설정된 외곽 영역에 포함되는 화소들에 적용될 수 있다. 이 경우, 상기 외곽 영역에 대해서만 상기 지역 감쇠 보상이 수행될 수 있다.
영상 데이터(DATA)에 대응되는 화소의 공간적 위치(Spatial Location)는 화소 위치를 나타내는 좌표값 x와 y를 인자로 하여 추출될 수 있다. 예를 들어, 화소부(100)의 좌측 상단이 [x, y]=[0,0]이 되고, 우측 하단이 [x,y]=[영상의 너비(w), 영상의 높이(h)]가 될 수 있다. 이에 상기 지역 감쇠 보상을 위한 방식은 화소의 위치가 화소부(100)의 외곽 영역으로 갈수록 휘도가 저감되는 정도를 크게 할 수 있다. 일 실시예에서, 지역 감쇠 팩터(ZA)가 적용된 영상 데이터(IDATA)의 휘도 분포는 화소부(100)의 중심부로부터 가우시안 분포를 가질 수 있다.
즉, 동일 계조를 표현할 때 제1 영역(A1) 외곽의 제2 영역(A2)의 휘도는 제1 영역(A1)의 휘도보다 낮을 수 있다. 또한, 동일 계조를 표현할 때 제2 영역(A2) 외곽의 제3 영역(A3)의 휘도는 제2 영역(A2)보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 동일 계조를 표현할 때 제3 영역(A3)의 제2 위치(B)의 화소의 휘도는 제2 영역(A2)의 제1 위치(A1)의 화소의 휘도보다 낮을 수 있다.
도 5는 도 1의 표시 장치에 포함되는 제어부의 일 예를 나타내는 블록도이다. 도 6은 도 5의 제어부가 계조 범위를 제어하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1, 도 4, 도 5, 및 도 6을 참조하면, 제어부(400A)는 기준 전압 결정부(420) 및 계조 제어부(440)를 포함할 수 있다.
기준 전압 결정부(420)는 화소부(100)의 로드에 기초하여 기준 전압(Vref)을 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 온-픽셀율에 따라 화소부(100)의 로드가 결정되고, 해당 로드에 대응하는 기준 데이터(REF)가 생성될 수 있다.
기준 전압 결정부(420)는 영상 데이터(IDATA)를 이용하여 온-픽셀율을 산출할 수 있다. 온-픽셀율은 전체 화소들 중 발광하는 화소들의 비율 또는 전체 화소들의 평균 계조로부터 산출될 수 있다.
기준 전압 결정부(420)는 온-픽셀율 또는 로드에 대응하는 기준 데이터(REF)가 설정된 룩업 테이블을 포함할 수 있다. 기준 데이터(REF)는 기준 전압(Vref)의 크기를 결정할 수 있는 디지털 값일 수 있다.
일 실시예에서, 평균 계조가 큰 밝은 영상(제1 영상)의 경우, PMOS 구동 트랜지스터(도 2의 제1 트랜지스터(T1))를 포함하는 화소들에 공급되는 데이터 전압들은 평균적으로 낮게 형성될 수 있다. 반대로, 평균 계조가 상대적으로 낮은 경우(제2 영상), 화소들에 공급되는 데이터 전압들은 상대적으로 높을 수 있다. 따라서, 상대적으로 로드가 큰 제1 영상에 대응하는 기준 전압(Vref)은 상대적으로 로드가 작은 제2 영상에 대응하는 기준 전압(Vref)보다 낮은 전압으로 결정될 수 있다. 다시 말하면, 기준 전압 결정부(420)는 로드(온-픽셀율)가 클수록 기준 전압(Vref)을 감소시킬 수 있다.
기준 전압 결정부(420)는 기준 데이터(REF)를 계조 제어부(440) 및 전원 공급부(600)에 공급할 수 있다.
계조 제어부(440)는 기준 전압(Vref)에 대응하는 기준 데이터(REF)에 기초하여 화소부(100)의 중심부로부터 멀어짐에 따라 계조 범위의 폭이 감소되도록 영상 데이터(IDATA)의 계조들을 리매핑(remapping)할 수 있다. 계조 제어부(440)는 영상 데이터(IDATA) 또는 지역 감쇠 팩터(ZF)가 적용된 영상 데이터(IDATA)의 계조를 보정할 수 있다. 예를 들어, 계조 제어부(440)는 기준 데이터(REF)의 값에 따라 설정된 계조들이 저장된 룩업 테이블, 하드웨어 회로 구성, 및/또는 알고리즘을 포함할 수 있다.
리매핑된 영상 데이터(IDATA)는 보정된 영상 데이터(CDATA)로서 출력되어 데이터 구동부(300)에 제공될 수 있다.
계조 범위는 표현할 수 있는 최대 계조와 최소 계조에 의해 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 계조 제어부(440)는 화소부(100)의 중심부로부터 멀어짐에 따라 최대 계조 및 최소 계조를 기준 전압(Vref)에 대응하는 계조에 더 가까워지도록 변경할 수 있다. 이에 따라, 화소부(100)의 중심부로부터 멀어짐에 따라 최대 계조의 전압과 최소 계조의 전압 사이의 전압차가 감소할 수 있다.
일 실시예에서, 화소부(100)의 중심부로부터 멀어짐에 따라 계조 범위가 점진적으로 감소할 수 있다. 예를 들어, 보정된 영상 데이터(CDATA)는 는 도 6에 도시된 바와 같이 표현될 수 있다. 외부의 그래픽 소스 등으로부터 공급되는 영상 데이터(IDATA)는 0계조(G0) 내지 255계조(G255)의 256개의 계조들로 표현될 수 있다. 0계조(G0)는 블랙 계조이고, 255계조(G255)는 화이트 계조일 수 있다. 기준 전압(Vref)에 대응하는 기준 계조(Gref)는 0계조(G0)와 255계조(G255)의 사이의 계조 값일 수 있다.
또한, 제1 영역(A1)의 영상 데이터는 계조 리매핑 없이 0계조(G0) 내지 255계조(G255)의 계조 범위로 표현될 수 있다. 계조 제어부(440)는 제3 영역(A3)의 영상 데이터를 리매핑할 수 있다. 예를 들어, 제3 영역(A3)에 적용되는 계조 범위는 40계조(G40) 내지 190계조(G190)로 표현될 수 있다. 즉, 0계조(G0) 내지 255계조(G255)는 각각 40계조(G40) 내지 190계조(G190)로 리매핑되어 계조 범위가 감소될 수 있다. 따라서, 중심부의 외곽 영역으로 공급되는 데이터 전압은 기준 전압(Vref)에 더 가까운 값들로 수렴될 수 있다.
이와 같이, 지역 감쇠 보상에 의해 플리커가 쉽게 인지될 가능성이 있는 외곽 영역(예를 들어, 도 4의 제2 영역(A2) 및 제3 영역(A3))의 화소(PX)들에 공급되는 데이터 전압들은 상대적으로 기준 전압(Vref)에 더 가까운 값으로 조절될 수 있다. 따라서, 제1 영역(A1)으로부터 제3 영역(A3)으로 갈수록 화소의 제4 노드(N4)의 전압과 제1 노드(N1, 및 제3 노드(N3))의 전압의 차이가 더욱 감소되어 화소부(100)의 외곽 영역에서의 화소 내 전류 누설이 최소화될 수 있다. 따라서, 지역 감쇠 보상이 적용되는 화소부(100)의 외곽부의 플리커가 저감될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 도 5의 제어부에 의해 출력되는 최대 계조 및 최소 계조에 각각에 대응하는 데이터 전압의 변화의 일 예들을 나타내는 도면들이다.
도 4 내지 도 7b를 참조하면, 화소부(100) 내에서의 위치에 따라 데이터 전압의 범위가 다를 수 있다.
도 7a는 화소부(100)의 중심부(C)로부터 제1 방향(DR1)에 대응하는 x축 방향(X) 또는 제2 방향(DR2)에 대응하는 y축 방향(Y)으로의 데이터 전압(또는, 계조 전압(V))의 변화를 보여준다. 최고 계조의 전압은 화이트 전압(VW)으로, 최저 계조의 전압은 블랙 전압(VB)으로 표현될 수 있다. 기준 전압(Vref)은 중심부(C)에 대응하는 화이트 전압(VW)과 블랙 전압(VB)의 중간값일 수 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 화소부(100)의 중심부로부터 x축 방향(X) 및/또는 y축 방향(Y)으로 멀어짐에 따라 화이트 전압(VW)과 블랙 전압(VB) 사이의 전압차가 감소할 수 있다. 실시예에 따라, 화소부(100)의 중심부로부터 멀어짐에 따라 계조 범위가 점진적으로 감소할 수 있다. 따라서, 블랙 전압(VB)은 중심부(C)를 기준으로 볼록한 형태로 설정될 수 있으며, 화이트 전압(VW)은 중심부(C)를 기준으로 오목한 형태로 설정될 수 있다.
예를 들어, 제1 위치(도 4의 A)에 대응하는 화소의 화이트 전압(VW)과 블랙 전압(VB) 사이의 전압차보다 제2 위치(도 4의 B)에 대응하는 화소의 화이트 전압(VW)과 블랙 전압(VB) 사이의 전압차가 더 작을 수 있다.
블랙 계조와 화이트 계조 사이의 나머지 계조들은 계조 리매핑 결과에 따라 블랙 전압(VB)과 화이트 전압(VW) 사이의 전압들로 표현될 수 있다.
한편, 정지 영상이 표시되는 제2 모드 구동 시, 위치 별 계조 범위의 급격한 변화에 따른 정지 영상의 변화가 사용자에게 인지되지 못하도록 계조 범위가 기 설정된 주기로 점진적으로 감소될 수 있다.
일 실시예에서, 계조 제어부(440)는 제2 모드 진입 시 화소부(100)의 가장자리 영역(예를 들어, 도 4의 제3 영역(A3)의 가장자리)에 대응하는 목표 최대 계조 및 목표 최소 계조를 결정할 수 있다.
제2 모드 진입 시의 블랙 전압(VB)과 화이트 전압(VW)은 t0로 표현될 수 있다. 가장자리 영역의 최대 계조 및 최소 계조는 각각 목표 최대 계조 및 목표 최소 계조에 도달할 때까지 점진적으로 변화할 수 있다. 이러한 시간 경과에 따른 계조 범위의 점진적 변화는 계조 전압(V)의 변화로서 t0, t1, t2와 같이 표현될 수 있다. 즉, 제1 시점(t1)에서의 외곽부의 블랙 전압(VB) 및 화이트 전압(VW)보다 제2 시점(t1)에서의 외곽부의 블랙 전압(VB) 및 화이트 전압(VW)이 기준 전압(Vref)에 더 가까워질 수 있다.
도 7b는 화소부(100)의 2차원적인 평면에 대한 블랙 전압(VB1, VB2)과 화이트 전압(VW1, VW2)의 공간적 변화 및 시간적 변화(즉, VB1과 VB2의 차이 및 VW1과 VW2의 차이)를 보여준다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(1000)는 저주파 구동의 제2 모드에서 기준 전압(Vref)을 기준으로 화소부(100)의 외곽으로 갈수록 계조 범위(및 계조 전압 범위)가 좁아지도록 제어할 수 있다. 따라서, 지역 감쇠 보상이 적용되는 외곽 영역의 화소 내 전류 누설이 최소화될 수 있다. 그러므로, 정지 영상 등을 표시하는 저주파 구동 시 화소부(100)의 외곽부 플리커가 저감되며, 저주파 구동 시 영상 품질이 개선될 수 있다.
도 8은 도 5의 제어부에 의해 출력되는 최대 계조 및 최소 계조에 각각에 대응하는 데이터 전압의 변화의 다른 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5, 도 7a, 및 도 8을 참조하면, 기준 전압(Vref)은 로드의 크기에 따라 다르게 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(400A)는 로드가 클수록 기준 전압(Vref)을 감소시킬 수 있다. 도 8의 기준 전압(Vref)은 도 7a와 비교하여 상대적으로 낮은 전압 값으로 설정될 수 있다. 또한, 중심부(C) 최대 계조의 전압(화이트 전압(VW))과 외곽부의 최대 계조의 전압(화이트 전압(VW))의 전압차는 중심부(C)의 최소 계조의 전압(블랙 전압(VB))과 외곽부의 최소 계조의 전압(블랙 전압(VB))의 전압차와 다를 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 기준 전압(Vref)이 화소부(100)의 중심부(C)에 적용되는 블랙 전압(VB)보다 화이트 전압(VW)에 가까운 경우, 블랙 전압(VB)의 공간적 변화량이 화이트 전압(VW)의 공간적 변화량보다 클 수 있다. 또한, 블랙 전압(VB)의 시간적 변화량(t0 -> t1 - t2)이 화이트 전압(VW)의 시간적 변화량(t0 -> t1 - t2)보다 클 수 있다.
반대로, 기준 전압(Vref)이 화소부(100)의 중심부(C)에 적용되는 화이트 전압(VW)보다 블랙 전압(VB)에 가까운 경우, 블랙 전압(VB)의 공간적 변화량이 화이트 전압(VW)의 공간적 변화량보다 작을 수 있다. 또한, 블랙 전압(VB)의 시간적 변화량이 화이트 전압(VW)의 시간적 변화량보다 작을 수 있다.
도 9는 도 1의 표시 장치에 포함되는 제어부의 다른 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 1, 도 4, 및 도 9를 참조하면, 제어부(400B)는 화소부(100) 전체의 로드에 기초하여 화소(PX)들에 공급되는 기준 전압(Vref) 및 기준 전압에 대응하는 기준 계조(Gref)를 결정하고, 기준 계조(Gref)에 기초하여 제2 영역(A2)(및 제3 영역(A3))의 영상 데이터의 계조 히스토그램을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(400B)는 영상 분석부(450), 히스토그램 시프트부(470), 및 분포 제어부(490)를 포함할 수 있다.
영상 분석부(450)는 영상 데이터(IDATA)에 포함되는 계조 정보를 분석하여 계조 히스토그램을 산출할 수 있다. 계조 히스토그램은 한 프레임에서의 각 계조에 대응하는 화소의 개수로 이해될 수 있다.
영상 분석부(450)는 화소부(100) 전체의 계조 히스토그램의 평균값을 기준 계조(Gref)로 결정하고, 제2 영역(A2)의 계조 히스토그램의 평균값을 제1 대표 계조(RG1)로 결정할 수 있다. 이와 마찬가지로, 영상 분석부(450)는 제3 영역(A3)의 계조 히스토그램의 평균값을 제2 대표 계조(도 10c의 RG2)로 결정할 수 있다.
히스토그램 시프트부(470)는 제1 대표 계조(RG1)가 기준 계조(Gref)를 향해 시프트되도록 제2 영역(A2)의 계조 히스토그램 전체를 시프트할 수 있다. 히스토그램 시프트부(470)는 제1 대표 계조(RG1)가 목표 계조로 시프트되는 변화량만큼 제2 영역(A2)에 대응하는 영상 데이터의 전체 계조를 시프트할 수 있다. 예를 들어, 제1 대표 계조(RG1)가 양의 방향으로 10계조 시프트되는 경우, 제2 영역(A2)의 계조들은 양의 방향으로 10계조 시프트되도록 변환될 수 있다. 이러한 계조 시프트는 계조 리매핑 등의 공지된 다양한 기술로 구현될 수 있다. 시프트된 영상 데이터(SDATA)는 분포 제어부(490)에 제공될 수 있다.
마찬가지로, 히스토그램 시프트부(470)는 제2 대표 계조(도 10c의 RG2)가 기준 계조(Gref)를 향해 시프트되도록 제3 영역(A3)의 계조 히스토그램 전체를 시프트할 수 있다. 이 때, 제1 대표 계조(RG1)의 변화량과 제2 대표 계조(도 10c의 RG2)의 변화량은 서로 다를 수 있다. 일 실시예에서, 시프트된 제2 대표 계조(도 10c의 S_RG2)와 기준 계조(Gref)의 계조차는 시프트된 제1 대표 계조(S_RG1)와 기준 계조(Gref)의 계조차보다 작도록 작도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 화소부(100)의 외곽부로 갈수록 해당 영역의 대표 계조가 기준 계조(Gref)에 더 가까운 값으로 시프트될 수 있다.
분포 제어부(490)는 시프트된 영상 데이터(SDATA)가 표시 장치 내에 설정된 계조 범위 및 감마 전압 범위 내에서 표현될 수 있도록 시프트된 영상 히스토그램의 일부 영역(초과 계조 영역)의 히스토그램 분포를 축소할 수 있다. 또한, 분포 제어부(490)는 시프트된 영상 히스토그램의 다른 일부 영역(부족 계조 영역)의 히스토그램 분포를 확장할 수 있다. 분포 제어부(490)에 의해 보정된 영상 데이터(CDATA)의 계조는 표시 장치에 설정된 계조 범위 내에 포함될 수 있다.
이하, 제어부(400B)의 동작을 도 10a 내지 도 11을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.
도 10a는 화소부의 제1 영역의 계조 히스토그램의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 10b는 화소부의 제2 영역의 계조 히스토그램이 시프트되는 일 예를 나타내는 도면이며, 도 10c는 화소부의 제3 영역의 계조 히스토그램이 시프트되는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4, 도 9, 도 10a, 도 10b, 및 도 10c를 참조하면, 제어부(400B)는 화소부(100)의 영역에 따라 대표 계조 및 이를 포함하는 영상 데이터(IDATA)의 전체 계조들을 시프트할 수 있다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 영상 분석부(450)는 화소부(100)의 중심부에 대응하는 제1 영역(A1)의 계조 히스토그램을 분석하여 제1 영역(A1)의 대표 계조(RG_C)를 산출할 수 있다. 제1 영역(A1)의 대표 계조(RG_C)는 기준 계조(Gref)와 다를 수 있다.
제1 영역(A1)은 영상의 주요 정보를 포함하며 사용자의 시야가 집중되는 영역이므로, 제어부(400B)는 제1 영역(A1)의 영상 데이터 및 대표 계조(RG_C)를 시프트하지 않는다.
도 10b에 도시된 바와 같이, 영상 분석부(450)는 제2 영역(A2)의 계조 히스토그램을 분석하여 제1 대표 계조(RG1)를 산출할 수 있다. 히스토그램 시프트부(470)는 제1 대표 계조(RG1)를 기준 계조(Gref)를 향해 시프트하며, 시프트된 제1 대표 계조(S_RG1)의 계조 변화량에 따라 전체 계조 히스토그램을 시프트할 수 있다.
예를 들어, 정지 영상을 표시하는 제2 모드 진입 시(t0)의 제1 계조 히스토그램(C1)은 제1 시점(t1)에서 기준 계조(Gref)를 향해 시프트된 제2 계조 히스토그램(S_C1)으로 보정될 수 있다.
도 10c에 도시된 바와 같이, 영상 분석부(450)는 제3 영역(A3)의 계조 히스토그램을 분석하여 제2 대표 계조(RG2)를 산출할 수 있다. 히스토그램 시프트부(470)는 제2 대표 계조(RG2)를 기준 계조(Gref)를 향해 시프트하며, 시프트된 제2 대표 계조(S_RG2)의 계조 변화량에 따라 전체 계조 히스토그램을 시프트할 수 있다.
예를 들어, 정지 영상을 표시하는 제2 모드 진입 시(t0)의 제3 계조 히스토그램(C2)은 제1 시점(t1)에서 기준 계조(Gref)를 향해 시프트된 제3 계조 히스토그램(S_C2)으로 보정될 수 있다. 실시예에 따라, 시프트된 제2 대표 계조(S_RG2)는 기준 계조(Gref)와 동일할 수 있다.
이 때, 도 10b 및 도 10c에 도시된 바와 같이, 시프트된 제2 대표 계조(S_RG2)와 기준 계조(Gref) 사이의 계조차는 시프트된 제1 대표 계조(S_RG1)와 기준 계조(Gref) 사이의 계조차보다 작을 수 있다. 즉, 화소부(100)의 외곽으로 갈수록 계조 히스토그램의 대표 계조가 기준 계조(Gref)에 더욱 가까워지도록 보정될 수 있다.
이에 따라, 화소부(100) 외곽에 대응하는 영상 데이터의 계조들 및 계조 범위는 기준 계조(Gref)와 가까운 값들로 보정되고, 이에 대응하는 계조 전압 범위(데이터 전압 범위)와 화소에 공급되는 기준 전압(Vref) 사이의 편차가 감소될 수 있다. 그러므로, 지역 감쇠 보상이 적용되는 외곽 영역의 화소 내 전류 누설이 최소화될 수 있다.
나아가, 도 10b 및 도 10c에 도시된 바와 같이, 화소부(100)의 외곽 영역으로 갈수록 대표 계조가 기준 계조(Gref)에 점진적으로 더 가까워지도록 해당 영역들의 계조 히스토그램들이 각각 시프트될 수 있다.
도 11은 도 9의 제어부에 의해 계조 히스토그램이 보정된 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 제어부(400B)는 시프트된 계조 히스토그램(S_C2)의 히스토그램 분포를 조절하는 분포 제어부(490)를 포함할 수 있다.
표시 장치에는 표현 가능한 계조 범위 및 이에 대응하는 계조 전압 범위가 설정된다. 즉, 제1 계조(G1)와 제2 계조(G2) 사이의 계조 범위에 대응하는 계조 전압들이 출력될 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 계조 범위는 제1 계조(G1)는 0계조(0G)로 설정되고, 제2 계조(G2)는 255계조(G255)로 설정되며, 8비트의 디지털 값으로 표현될 수 있다.
그러나, 히스토그램 시프트부(470)의 동작에 의하면 시프트된 계조 히스토그램(S_C2)은 기 설정된 계조 범위를 벗어날 수 있다. 예를 들어, 시프트된 제1 계조(S_G1)에 의해 저계조 들뜸 현상이 시인되거나, 시프트된 제2 계조(S_G2)에 의해 고계조 영역이 표현되지 않아 영상 품질 저하될 수 있다.
분포 제어부(490)는 시프트된 영상 데이터(SDATA)에 대한 리매핑, 보간 등을 통해 부족 계조 영역(IA)의 히스토그램 분포를 확장하고, 초과 계조 영역(OA)의 히스토그램 분포를 축소할 수 있다. 도 11을 참조하면, 부족 계조 영역(IA)은 계조 히스토그램 시프트에 의해 계조가 표현되지 않는 영역인 제1 계조(G1)와 시프트된 제1 계조(S_G1) 사이의 계조 범위일 수 있다. 또한, 초과 계조 영역(OA)은 표현 가능한 계조 범위를 벗어난 영역인 제2 계조(G2)와 시프트된 제2 계조(S_G2) 사이의 계조 범위일 수 있다. 도 11에는 계조 히스토그램(C2)이 우측으로 시프트된 것으로 도시되었으나, 이에 한정된 것은 아니며, 계조 히스토그램(C2)은 좌측으로 시프트될 수도 있다. 이 경우, 부족 계조 영역(IA)과 초과 계조 영역(OA)은 도 11과 반대 위치로 설정될 수 있다.
분포 제어부(490)는 시프트된 계조 히스토그램(S_C2)의 부족 계조 영역(IA)의 계조가 표현되도록 제1 계조 영역(GA1)의 계조 히스토그램 분포를 부족 계조 영역(IA)을 포함하는 제1 계조(G1)까지 확장할 수 있다. 여기서, 제1 계조 영역(GA1)은 시프트된 대표 계조(S_RG2)와 시프트된 제1 계조(S_G1) 사이의 계조 범위일 수 있다. 즉, 계조 히스토그램의 확장에 의해 제1 계조 영역(GA1) 및 부족 계조 영역(IA)을 포함하는 계조 범위(즉, GA1+IA)에서 영상이 표시될 수 있다.
제1 계조 영역(GA1)에 대응하는 계조 히스토그램이 제1 계조(G1)까지 확장되도록 영상 데이터가 보정됨에 따라 저계조 들뜸 시인이 최소화될 수 있다.
또한, 분포 제어부(490)는 시프트된 계조 히스토그램(S_C2)의 초과 계조 영역(OA)이 표현되도록 제2 계조 영역(GA2)의 계조 히스토그램 분포를 제2 계조(G2) 내로 축소할 수 있다. 여기서, 제2 계조 영역(GA2)은 시프트된 대표 계조(S_RG2)와 시프트된 제2 계조(S_G2) 사이의 계조 범위일 수 있다. 즉, 계조 히스토그램의 축소에 의해 제2 계조 영역(GA2)에서 초과 계조 영역(OA)이 제외된 계조 범위(즉, GA2-OA)에서 영상이 표시될 수 있다.
제2 계조 영역(GA2)에 대응하는 계조 히스토그램이 표시 가능 계조 내로 축소되도록 영상 데이터가 보정됨에 따라 영상 품질이 개선될 수 있다.
이와 같이, 분포 제어부(490)는 보정된 계조 히스토그램(C_C2)을 포함하는 보정된 영상 데이터(CDATA)를 생성할 수 있다. 데이터 구동부(도 1의 300)는 보정된 영상 데이터(CDATA)에 기초하여 데이터 신호를 생성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 저주파 구동의 표시 장치는 기준 전압(도 2의 Vref 참조)을 기준으로 화소부의 외곽으로 갈수록 계조 범위(및 계조 전압 범위)가 좁아지도록 제어할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 저주파 구동의 표시 장치는 화소부의 외곽으로 갈수록 해당 영역 각각의 계조 히스토그램 및 대표 계조(도 9의 RG1 참조)를 기준 계조(Gref)에 더욱 가까워지도록 보정될 수 있다.
이에 따라, 화소부 외곽에 대응하는 영상 데이터의 계조 전압 범위와 화소에 공급되는 기준 전압(Vref) 사이의 편차가 감소될 수 있다. 따라서, 지역 감쇠 보상이 적용되는 화소부의 외곽 영역의 화소 내 전류 누설이 최소화되고, 정지 영상 등을 표시하는 저주파 구동 시 화소부의 외곽부의 플리커가 저감될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 화소부 200: 주사 구동부
300: 데이터 구동부 400, 400A, 400B: 제어부
420: 기준 전압 결정부 440: 계조 제어부
450: 영상 분석부 470: 히스토그램 시프트부
490: 분포 제어부 500: 지역 보상부
600: 전원 공급부 1000: 표시 장치
PX: 화소 T1~T8: 트랜지스터
Vref: 기준 전압 Gref: 기준 계조

Claims (20)

  1. 영상을 표시하고, 기준 전압을 수신하는 화소들을 포함하는 화소부;
    상기 화소부 전체의 로드(load)에 기초하여 상기 화소들의 누설 전류를 억제하기 위한 상기 기준 전압의 값을 결정하고, 상기 기준 전압에 기초하여 상기 화소부 내에서의 위치에 따른 영상 데이터의 계조 범위를 제어하는 제어부;
    상기 위치 별로 조절된 계조 범위들에 기초하여 데이터선들을 통해 상기 화소부에 데이터 전압들을 공급하는 데이터 구동부; 및
    주사선들을 통해 상기 화소들에 주사 신호를 공급하는 주사 구동부를 포함하는, 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 화소부의 제1 위치에 대응하는 영상 데이터의 최대 계조와 상기 기준 전압에 대응하는 기준 계조 사이의 차이보다 화소부의 제2 위치에 대응하는 영상 데이터의 최대 계조와 상기 기준 계조 사이의 차이가 더 작고,
    상기 제1 위치에 대응하는 상기 영상 데이터의 최소 계조와 상기 기준 계조 사이의 차이보다 상기 제2 위치에 대응하는 상기 영상 데이터의 최소 계조와 상기 기준 계조 사이의 차이가 더 작으며,
    상기 화소부의 중심부로부터 상기 제2 위치까지의 거리가 상기 중심부로부터 상기 제1 위치까지의 거리보다 큰, 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 위치에 대응하는 상기 최대 계조의 전압과 상기 최소 계조의 전압 사이의 전압차는 상기 제1 위치에 대응하는 상기 최대 계조의 전압과 상기 최소 계조의 전압 사이의 전압차보다 작은, 표시 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 위치에 대응하는 영상 데이터의 계조 범위는 상기 제1 위치에 대응하는 영상 데이터의 계조 범위보다 작은, 표시 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 로드가 클수록 상기 기준 전압을 감소시키는, 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 중심부의 상기 최대 계조의 전압과 상기 화소부의 외곽부의 상기 최대 계조의 전압의 전압차는 상기 중심부의 최소 계조의 전압과 상기 외곽부의 상기 최소 계조의 전압의 전압차와 다른, 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 화소부의 온-픽셀율(On-pixel ratio; OPR)에 기초하여 상기 기준 전압을 결정하는 기준 전압 결정부; 및
    상기 기준 전압에 기초하여 상기 화소부의 중심부로부터 멀어짐에 따라 상기 계조 범위의 폭이 감소되도록 상기 영상 데이터의 계조들을 리매핑(remapping)하는 계조 제어부를 포함하는, 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 중심부를 포함하는 제1 영역의 최대 계조의 전압은 상기 화소부의 외곽부를 포함하는 제2 영역의 최대 계조의 전압보다 작고,
    상기 제1 영역의 최소 계조의 전압은 상기 제2 영역의 최소 계조의 전압보다 큰, 표시 장치.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 계조 제어부는 상기 기준 전압에 기초하여 상기 화소부의 가장자리 영역에 대응하는 목표 최대 계조 및 목표 최소 계조를 결정하고,
    상기 가장자리 영역의 상기 최대 계조 및 상기 최소 계조는 각각 기 설정된 주기로 점진적으로 변화하여 상기 목표 최대 계조 및 상기 목표 최소 계조에 도달하는, 표시 장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 로드에 기초하여 상기 화소들의 공간적 위치에 따라 차등적으로 휘도를 제어하는 지역 감쇠 보상을 수행하는 지역 보상부를 더 포함하는, 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 지역 보상부는, 상기 중심부로부터 멀어짐에 따라 상기 휘도가 감소되도록, 상기 영상 데이터에 적용되는 지역 감쇠 팩터를 생성하는, 표시 장치.
  12. 제 2 항에 있어서, 상기 화소들 각각은,
    발광 소자;
    제1 노드의 전압에 기초하여 구동 전류를 제어하며, 제2 노드와 제3 노드 사이에 접속되는 제1 트랜지스터;
    상기 데이터선들 중 하나와 제2 노드 사이에 접속되며, 제1 주사선으로 공급되는 제1 주사 신호에 의해 턴-온되는 제2 트랜지스터;
    상기 제1 노드와 상기 제3 노드 사이에 직렬로 접속되며, 제2 주사선으로 공급되는 제2 주사 신호에 의해 턴-온되는 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터;
    상기 제3 트랜지스터와 상기 제4 트랜지스터 사이의 제4 노드에 상기 기준 전압을 공급하며, 발광 제어선으로 공급되는 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 제5 트랜지스터를 포함하는, 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 화소들 각각은,
    제1 전원과 상기 제2 노드 사이에 접속되며, 상기 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 제6 트랜지스터;
    상기 제3 노드와 상기 발광 소자 사이에 접속되며, 상기 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 제7 트랜지스터; 및
    상기 제3 노드로 초기화 전압을 공급하며, 제3 주사선으로 공급되는 제3 주사 신호에 의해 턴-온되는 제8 트랜지스터를 더 포함하는, 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 화소들은, 제1 주파수로 상기 데이터 전압들이 기입되는 제1 모드 및 제2 주파수로 상기 데이터 전압들이 기입되는 제2 모드 중 하나로 동작하고,
    상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수보다 낮으며,
    상기 제어부는 상기 제2 모드에서 상기 기준 전압 및 상기 계조 범위를 조절하는, 표시 장치.
  15. 제1 영역 및 상기 제1 영역을 둘러싸는 제2 영역에 배치되는 화소들을 포함하는 화소부;
    상기 화소부 전체의 로드(load)에 기초하여 상기 화소들의 누설 전류를 억제하기 위해 상기 화소들에 공급되는 기준 전압의 값 및 상기 기준 전압에 대응하는 기준 계조를 결정하고, 상기 기준 계조에 기초하여 상기 제2 영역의 영상 데이터의 계조 히스토그램을 제어하는 제어부;
    상기 영상 데이터에 기초하여 데이터선들을 통해 상기 화소부에 데이터 전압들을 공급하는 데이터 구동부; 및
    주사선들을 통해 상기 화소들에 주사 신호를 공급하는 주사 구동부를 포함하는, 표시 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 화소부 전체의 계조 히스토그램의 평균값을 상기 기준 계조로 결정하고, 상기 제2 영역의 상기 계조 히스토그램의 평균값을 제1 대표 계조로 결정하는 영상 분석부; 및
    상기 제1 대표 계조가 상기 기준 계조를 향해 시프트되도록 상기 제2 영역의 상기 계조 히스토그램을 시프트하는 히스토그램 시프트부를 포함하는, 표시 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 시프트된 계조 히스토그램의 초과 계조 영역이 표현되도록 상기 초과 계조 영역을 포함하는 제1 계조 영역의 계조 히스토그램 분포를 기 설정된 제1 계조 내로 축소하는 분포 제어부를 포함하는, 표시 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 분포 제어부는, 상기 시프트된 계조 히스토그램의 부족 계조 영역의 계조들이 표현되도록 제2 계조 영역의 계조 히스토그램 분포를 기 설정된 제2 계조까지 확장하며,
    상기 제1 계조 및 상기 제2 계조는 각각 상기 제어부에 설정된 최대 계조 및 최소 계조 중 하나인, 표시 장치.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 화소부는 상기 제2 영역을 둘러싸는 제3 영역을 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제3 영역의 계조 히스토그램의 평균값인 제2 대표 계조가 상기 기준 계조를 향해 시프트되도록 상기 제3 영역의 계조 히스토그램을 시프트하며,
    상기 시프트된 제2 대표 계조와 상기 기준 계조 사이의 계조차는 상기 시프트된 제1 대표 계조와 상기 기준 계조 사이의 계조차보다 작은, 표시 장치.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 화소들 각각은,
    발광 소자;
    제1 노드의 전압에 기초하여 구동 전류를 제어하며, 제2 노드와 제3 노드 사이에 접속되는 제1 트랜지스터;
    상기 데이터선들 중 하나와 제2 노드 사이에 접속되며, 제1 주사선으로 공급되는 제1 주사 신호에 의해 턴-온되는 제2 트랜지스터;
    상기 제1 노드와 상기 제3 노드 사이에 직렬로 접속되며, 제2 주사선으로 공급되는 제2 주사 신호에 의해 턴-온되는 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터; 및
    상기 제3 트랜지스터와 상기 제4 트랜지스터 사이의 제4 노드에 상기 기준 전압을 공급하며, 발광 제어선으로 공급되는 발광 제어 신호에 의해 턴오프되는 제5 트랜지스터를 포함하는, 표시 장치.
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