KR20220020475A - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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김홍수
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이효진
임재근
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Abstract

일 실시예에 따른 표시 장치는, 영상을 표시하는 표시부, 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지를 판단하고, 입력 영상 신호가 정지 영상 신호이면, 입력 영상 신호의 한 프레임 데이터의 데이터 값들을 사용하여 대응하는 색좌표를 결정하고, 상기 색좌표를 기준으로 한 프레임 데이터의 영상 데이터를 보상하는 신호 제어부, 그리고 영상 데이터를 기초로 데이터 신호를 생성하여 데이터 라인을 통해 표시부에 출력하는 데이터 구동부를 포함한다.

Description

표시 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY APPARATUS AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 개시는 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
스마트폰(smartphone), 랩탑(laptop) 컴퓨터, 태블릿(tablet) PC 등과 같은, 실생활에 널리 이용되는 다양한 전자 기기들의 배터리 소모를 최소화하기 위한 연구가 계속되고 있다.
이러한 전자 기기들은 표시 패널을 포함할 수 있다. 표시 패널의 소비 전력을 최소화함으로써, 전자 기기들의 배터리 소모가 최소화될 수 있다. 예를 들어, 표시 패널의 소비 전력을 저감하기 위해, 표시 패널을 상대적으로 저주파수로 구동하는 저주파 구동 방식이 제안된다.
표시 패널이 저주파 구동 방식으로 구동되는 경우, 한 프레임 기간이 증가하여 화소에서의 누설 전류가 증가하고, 이러한 누설 전류에 의해 두 프레임 사이에 해당 화소의 휘도 차이가 발생할 수 있어, 플리커(flicker) 현상이 발생되는 문제가 있다.
실시예들은 저주파 구동 시 발생될 수 있는 플리커 현상을 방지하기 위한 것이다.
실시예들은 다양한 구동 주파수로 표시 장치를 구동하기 위한 것이다.
실시예들은 표시 장치의 표시 품질을 향상시키기 위한 것이다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 표시부, 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지를 판단하고, 입력 영상 신호가 정지 영상 신호이면, 입력 영상 신호의 한 프레임 데이터의 데이터 값들을 사용하여 대응하는 색좌표를 결정하고, 색좌표를 기준으로 한 프레임 데이터의 영상 데이터를 보상하는 신호 제어부, 그리고 영상 데이터를 기초로 데이터 신호를 생성하여 데이터 라인을 통해 표시부에 출력하는 데이터 구동부를 포함한다.
신호 제어부는, 입력 영상 신호의 상호 인접한 적어도 2개의 프레임 데이터를 비교하여 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지 판단하는 영상 결정 유닛을 포함할 수 있다.
영상 결정 유닛은, 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인 것으로 판단한 후에, 한 프레임 데이터를 표시하는 주파수를 결정할 수 있다.
영상 결정 유닛은, 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인 것으로 판단한 후에, 한 프레임 데이터에서 화소들의 계조를 사용하여, 화소별 대표 계조값, 영역별 대표 계조값, 영상의 대표 계조값 중 적어도 하나를 계산할 수 있다.
신호 제어부는, 주파수와, 화소별 대표 계조값, 영역별 대표 계조값, 영상의 대표 계조값 중 적어도 하나에 기초하여 한 프레임 데이터에 따른 영상 데이터를 보상하는 영상 보상 유닛을 더 포함할 수 있다.
영상 보상 유닛은 주파수와 대표 계조값으로 구분되는 복수의 룩업 테이블(LUT: look-up table) 형태로 저장되어 있는 보상 데이터를 사용하여 한 프레임 데이터에 따른 영상 데이터를 보상할 수 있다.
주파수는 60Hz 이하이다.
영상 결정 유닛은, 정지 영상을 표시하는 PSR 모드를 제어하는 PSR 제어 신호를 입력 영상 신호와 함께 수신하고, PSR 제어 신호에 기초하여, 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지 판단할 수 있다.
표시부는 복수의 화소를 포함하고, 복수의 화소 각각은 데이터 라인에 연결되고, 대응하는 스캔 신호에 의해 턴 온되어 데이터 신호를 인가받는 제1 트랜지스터, 데이터 신호에 대응하는 전압이 저장되는 커패시터, 그리고 전압에 따른 구동 전류가 흐르는 제2 트랜지스터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법은 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지를 판단하는 단계, 입력 영상 신호가 정지 영상 신호이면, 입력 영상 신호의 한 프레임 데이터의 데이터 값들을 사용하여 대응하는 색좌표를 결정하고, 색좌표를 기준으로 보상 데이터를 판독하는 단계, 그리고 보상 데이터를 사용하여 한 프레임 데이터의 영상 데이터를 보상하는 단계를 포함한다.
입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지를 판단하는 단계는, 입력 영상 신호의 상호 인접한 적어도 2개의 프레임 데이터를 비교하여 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
보상 데이터를 판독하는 단계는, 한 프레임 데이터를 표시하는 주파수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
보상 데이터를 판독하는 단계는, 한 프레임 데이터에서 화소들의 계조를 사용하여, 화소별 대표 계조값, 영역별 대표 계조값, 영상의 대표 계조값 중 적어도 하나를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
보상 데이터를 판독하는 단계는, 주파수와, 화소별 대표 계조값, 영역별 대표 계조값, 영상의 대표 계조값 중 적어도 하나에 기초하여 보상 데이터를 판독하는 단계를 더 포함할 수 있다.
보상 데이터는, 주파수와 대표 계조값으로 구분되는 복수의 룩업 테이블(LUT: look-up table) 형태로 저장되어 있다.
주파수는 60Hz 이하이다.
입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지를 판단하는 단계는, 정지 영상을 표시하는 PSR 모드를 제어하는 PSR 제어 신호를 입력 영상 신호와 함께 수신하고, PSR 제어 신호에 기초하여, 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 표시 장치는 데이터 라인으로 인가되는 데이터 신호에 대응하는 구동 전류에 의해 발광하는 발광 소자를 포함하는 화소를 포함하는 표시부, 입력 영상 신호에 따른 영상 데이터를 생성하는 신호 제어부, 그리고 영상 데이터를 사용하여 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동부를 포함하고, 입력 영상 신호에 의해 표시되는 영상이 표시되는 주파수에 따라, 동일한 계조에 대응하는 데이터 신호들의 전압 값이 서로 상이하다.
신호 제어부는, 주파수가 60Hz 이하인지 결정하고, 주파수가 60Hz 이하이면, 입력 영상 신호의 한 프레임 데이터를 보상하여 영상 데이터를 생성할 수 있다.
신호 제어부는, 입력 영상 신호가 정지 영상을 표시하는 것으로 결정되면, 주파수가 60Hz 이하인지 결정할 수 있다.
실시예들에 따르면, 저주파 구동시에도 화질이 개선되는 효과가 있다.
실시예들에 따르면, 다양한 구동 주파수로 표시 장치를 구동하더라도 일정한 화질의 영상을 제공할 수 있는 효과가 있다.
실시예들에 따르면, 표시 장치의 표시 품질이 향상될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 화소의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 3은 구동 주파수에 따른 휘도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 도 1의 표시 장치의 신호 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치에 저장되는 룩-업 테이블(LUT)을 나타낸 표이다.
도 6은 색좌표를 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 블록도(block diagram)다.
표시 장치(10)는 표시부(100), 스캔 구동부(SCAN DRIVER)(110), 데이터 구동부(DATA DRIVER)(120), 발광 구동부(EMISSION DRIVER)(130), 전원 공급부(VOLTAGE SUPPLIER)(140), 및 신호 제어부(SIGNAL CONTROLLER)(150)를 포함한다. 이외에도 표시 장치(10)는 애플리케이션 프로세서(APPLICATION PROCESSOR)(160)에 연결되거나 또는 애플리케이션 프로세서(160)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들은 표시 장치를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 표시 장치는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 포함할 수 있다.
표시부(100)는 복수의 스캔선(SL1~SLn) 중 대응하는 스캔선들, 복수의 데이터선(DL1~DLm) 중 대응하는 데이터선, 및 복수의 발광 제어선(EM1~EMn) 중 대응하는 발광 제어선에 연결된 화소(PX)를 복수 개 포함한다. 복수의 화소(PX) 각각이 해당 화소(PX)에 전달되는 데이터 신호에 따라 발광함으로써, 표시부(100)는 영상을 표시할 수 있다.
복수의 스캔선(SL1~SLn)은 대략 행 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행하다. 복수의 발광 제어선(EM1~EMn)도 대략 행 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행하다. 복수의 데이터선(DL1~DLm)은 대략 열 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행하다.
복수의 화소(PX) 각각은 전원 공급부(140)로부터 전원 전압들(ELVDD, ELVSS)과 초기화 전압(Vint)을 공급받는다.
여기서, 스캔선들(SLi-1, SLi), 발광 제어선(EMi), 및 초기화 전압(Vint) 공급 배선은 동일한 층의 배선일 수 있으며, 데이터선(DLj) 및 전원 전압(ELVDD, ELVSS) 공급 배선은 동일한 층의 배선일 수 있다. 스캔선들(SLi-1, SLi), 발광 제어선(EMi), 초기화 전압(Vint) 공급 배선, 데이터선(DLj), 전원 전압(ELVDD, ELVSS) 공급 배선 은 서로 동일하거나 또는 서로 다른 재료를 포함할 수 있으며, 기판(SUB) 상에서 서로 동일하거나 또는 서로 다른 층에 위치할 수 있다.
스캔 구동부(110)는 복수의 스캔선(SL1~SLn)을 통해 표시부(100)에 연결된다. 스캔 구동부(110)는 제어 신호(CONT2)에 따라 복수의 스캔 신호를 생성하여 복수의 스캔선(SL1~SLn) 중 대응하는 스캔선에 전달한다. 제어 신호(CONT2)는 신호 제어부(150)에서 생성하여 전달되는 스캔 구동부(110)의 동작 제어 신호이다.
데이터 구동부(120)는 복수의 데이터선(DL1~DLm)을 통해 표시부(100)의 각 화소(PX)와 연결된다. 데이터 구동부(120)는 영상 데이터 신호(DATA)를 전달받아 제어 신호(CONT1)에 따라서 복수의 데이터선(DL1~DLm) 중 대응하는 데이터선에 대응하는 데이터 신호를 전달한다. 제어 신호(CONT1)는 신호 제어부(150)에서 생성하여 전달되는 데이터 구동부(120)의 동작 제어 신호이다.
데이터 구동부(120)는 영상 데이터 신호(DATA)에 따라, 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 복수의 데이터선에 전달한다. 예를 들어, 데이터 구동부(120)는 제어 신호(CONT1)에 따라 입력된 영상 데이터 신호(DATA)를 샘플링 및 홀딩하고, 복수의 데이터선(DL1~DLm)에 복수의 데이터 신호를 전달한다. 데이터 구동부(120)는 로우 레벨의 스캔 신호가 인가되는 동안, 소정의 전압 범위를 갖는 데이터 신호를 복수의 데이터선(DL1~DLm)에 인가할 수 있다.
발광 구동부(130)는 제어 신호(CONT3)에 따라 복수의 발광 제어 신호를 생성한다. 제어 신호(CONT3)는 발광 시작 신호, 서로 상이한 타이밍에 로우 레벨로 스위칭하는 발광 클록 신호들, 홀딩 제어 신호 등을 포함할 수 있다. 발광 시작 신호는 한 프레임의 영상을 표시하기 위한 첫 번째 발광 제어 신호를 발생시키기 위한 신호이다. 제어 신호(CONT3)에 포함된 발광 클록 신호들은 복수의 발광 제어선(EM1~EMn)에 발광 제어 신호를 인가하기 위한 동기 신호이다. 홀딩 제어 신호는 저주파 구동 시에 발광 구동부(130)가 발광 신호를 계속 출력하도록 발광 구동부(130)를 제어하는 신호이다.
신호 제어부(150)는 외부로부터 입력되는 영상 신호(IS) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 영상 신호(IS)는 표시부(100)의 화소(PX) 각각의 계조(gray)로 구분되는 휘도(luminance) 정보를 포함할 수 있다.
한편, 신호 제어부(150)에 전달되는 입력 제어 신호는 데이터 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록 신호(MCLK), 데이터 이네이블 신호(DE), PSR 제어 신호(PSC) 등을 포함한다.
신호 제어부(150)는 영상 신호(IS), 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync), 메인 클록 신호(MCLK), 데이터 이네이블 신호(DE) 등에 따라, 제어 신호들(CONT1, CONT2, CONT3, CONT4) 및 영상 데이터 신호(DATA)를 생성한다.
신호 제어부(150)는 입력되는 영상 신호(IS)와 상기의 입력 제어 신호를 기초로 영상 신호(IS)를 표시부(100) 및 데이터 구동부(120)의 동작 조건에 맞게 적절히 영상 처리한다. 구체적으로, 신호 제어부(150)는 영상 신호(IS)에 대하여 감마 보정, 휘도 보상 등의 영상 처리 과정을 거쳐 영상 데이터 신호(DATA)를 생성할 수 있다.
예를 들어, 신호 제어부(150)는 데이터 구동부(120)의 동작을 제어하는 제어 신호(CONT1)를 생성하고, 상기 영상 처리 과정을 거친 영상 데이터 신호(DATA)와 함께 데이터 구동부(120)에 전달한다. 그리고, 신호 제어부(150)는 스캔 구동부(110)의 동작을 제어하는 제어 신호(CONT2)를 스캔 구동부(110)에 전달한다. 또한, 신호 제어부(150)는 발광 제어 신호(CONT3)를 발광 구동부(130)에 전달하여 발광 구동부(130)를 구동시킬 수 있다.
그리고, 신호 제어부(150)는 전원 공급부(140)의 구동을 제어할 수 있다. 전원 공급부(140)는 각 화소(PX)의 구동을 위한 전원 전압들(ELVDD, ELVSS)과 초기화 전압(Vint)을 공급할 수 있다. 일례로, 신호 제어부(150)는 제어 신호(CONT4)를 전원 공급부(140)에 전달하여 전원 공급부(140)를 구동시킬 수 있다. 전원 공급부(140)는 표시부(100)에 형성된 전압 공급선에 연결될 수 있다.
이하에서 도 2를 참조하여, 일 실시예에 따른 표시 장치에 포함된 화소에 대해 설명한다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 화소의 일례를 나타낸 회로도이다.
화소(PX)는 스캔 신호(SL[i])가 공급되는 스캔선(SLi), 스캔 신호(SL[i-1])가 공급되는 스캔선(SLi-1), 발광 제어 신호(EM[i])가 공급되는 발광 제어선(EMi), 초기화 전압(Vint) 공급 배선, 데이터 신호(Data)가 공급되는 데이터선(DLj), 및 전원 전압(ELVDD, ELVSS) 공급 배선 각각에 선택적으로 연결되는 복수의 트랜지스터(T1, T2, T3-1, T3-2, T4-1, T4-2, T5, T6, T7), 커패시터(Cst), 그리고 유기 발광 소자(OLED)를 포함한다.
제1 트랜지스터(T1)의 게이트는 제1 노드(N1)에서, 제3 트랜지스터(T3)의 드레인, 제4 트랜지스터(T4-2)의 드레인, 커패시터(Cst)의 일 전극 각각에 연결되어 있고, 소스는 제2 트랜지스터(T2)의 드레인 및 제5 트랜지스터(T5)의 드레인에 연결되어 있고, 드레인은 제3 트랜지스터(T3-1)의 소스 및 제6 트랜지스터(T6)의 소스에 연결되어 있다.
제2 트랜지스터(T2)의 게이트는 스캔선(SLi)과 연결되어 있고, 소스는 데이터선(DLj)과 연결되어 있으며, 드레인은 제2 노드(N2)에서 제1 트랜지스터(T1)의 소스와 연결되어 있다.
제3 트랜지스터(T3)의 게이트는 스캔선(SLi)과 연결되어 있고, 소스는 제3 노드(N3)에서 제1 트랜지스터(T1)의 드레인과 연결되어 있으며, 드레인은 제1 노드(N1)에서 제1 트랜지스터(T1)의 게이트와 연결되어 있다.
제3 트랜지스터(T3)는 더블 게이트 트랜지스터(T3-1, T3-2)로 형성될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3-1, T3-2)의 게이트는 스캔선(SLi)에 연결되어 있고, 제3 트랜지스터(T3-1)의 소스는 제1 트랜지스터(T1)의 드레인과 연결되어 있으면서 제6 트랜지스터(T6)를 경유하여 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드와 연결되어 있으며, 제3 트랜지스터(T3-2)의 드레인은 커패시터(Cst)의 일단, 제4 트랜지스터(T4-2)의 드레인 및 제1 트랜지스터(T1)의 게이트와 함께 연결되어 있다. 그리고, 제3 트랜지스터(T3-1)의 드레인과 제3 트랜지스터(T3-2)의 소스가 서로 연결되어 있다.
제4 트랜지스터(T4)의 게이트는 스캔선(SLi-1)과 연결되어 있고, 소스는 초기화 전압선(Vint)과 연결되어 있으며, 드레인은 제1 노드(N1)에서 제1 트랜지스터(T1)의 게이트와 연결되어 있다.
제4 트랜지스터(T4)는 더블 게이트 트랜지스터(T4-1, T4-2)로 형성될 수 있다. 제4 트랜지스터(T4-1)의 게이트는 스캔선(SLi-1)과 연결되어 있고, 제4 트랜지스터(T4-1)의 드레인은 초기화 전압선(Vint)과 연결되어 있으며, 제4 트랜지스터(T4-1)의 소스는 제4 트랜지스터(T4-1)의 드레인과 연결되어 있다.
제4 트랜지스터(T4-2)의 게이트는 스캔선(SLi-1)과 연결되어 있고, 제4 트랜지스터(T4-2)의 드레인은 제4 트랜지스터(T4-1)의 소스와 연결되어 있으며, 제4 트랜지스터(T4-2)의 소스는 캐패시터(Cst)의 일단, 제3 트랜지스터(T3-2)의 드레인 및 제1 트랜지스터(T1)의 게이트와 함께 연결되어 있다.
이러한 제4 트랜지스터(T4)는 스캔선(SLi-1)을 통해 전달받은 신호에 따라 턴 온되어 초기화 전압(VINT)을 제1 트랜지스터(T1)의 게이트에 전달하여 제1 트랜지스터(T1)의 게이트의 전압을 초기화시키는 초기화 동작을 수행한다.
제5 트랜지스터(T5)의 게이트는 발광 제어선(EMi)과 연결되어 있고, 소스는 전원 전압(ELVDD)과 연결되어 있으며, 드레인은 제2 노드(N2)에서 제1 트랜지스터(T1)의 소스와 연결되어 있다.
제6 트랜지스터(T6)의 게이트는 발광 제어선(EMi)과 연결되어 있으며, 소스는 제3 노드(N3)에서 제1 트랜지스터(T1)의 드레인과 연결되어 있으며, 드레인은 유기 발광 소자(OLED)의 제1 전극에 연결되어 있다. 제6 트랜지스터(T6)를 통해 제1 트랜지스터(T1)가 유기 발광 소자(OLED)와 연결되어 있다.
제7 트랜지스터(T7)의 게이트는 스캔선(SLi-1)과 연결되어 있고, 소스는 유기 발광 소자(OLED)의 제1 전극에 연결되어 있으며, 드레인은 제4 트랜지스터(T4)의 소스 및 초기화 전압(Vint) 공급 배선과 연결되어 있다.
커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)에서 게이트 및 제3 트랜지스터(T3)의 드레인과 연결된 일 전극 및 전원 전압(ELVDD) 공급 배선과 연결된 타 전극을 포함한다.
유기 발광 소자(OLED)는 제1 전극, 제1 전극 상에 위치하는 제2 전극, 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치하는 유기 발광층을 포함한다. 유기 발광 소자(OLED)의 제1 전극은 제7 트랜지스터(T7)의 소스 및 제6 트랜지스터(T6)의 드레인 각각과 연결되어 있으며, 제2 전극은 전원 전압(ELVSS) 공급 배선과 연결된다.
상기의 화소 구조와, 저주파 구동 시 발생될 수 있는 플리커 현상에 대해 도 3을 함께 참조하여 설명한다.
도 3은 구동 주파수에 따른 휘도 변화를 나타낸 그래프이다.
구체적으로 도 3의 (a)는 표시 패널의 프레임 주파수가 60Hz인 경우의 한 프레임 각각에서 변화하는 휘도를 나타낸 그래프이고, 도 3의 (b)는 표시 패널의 프레임 주파수가 30Hz인 경우의 한 프레임 각각에서 변화하는 휘도를 나타낸 그래프이다.
도 3의 (a) 에 나타난 바와 같이, 60Hz로 표시 패널에 영상이 표시되는 경우, 휘도가 420(nit) 대비 417 (nit)로 약 0.71%가 감소되나, 도 3의 (b)에 나타난 바와 같이, 프레임 주파수가 낮은 경우, 즉 30Hz로 표시 패널에 영상이 표시되는 경우, 휘도가 420(nit) 대비 384.6 (nit)로 약 8.43%가 감소된다.
60Hz 대비 30Hz 구동 시, 한 프레임 기간이 더 길기 때문에, 제3 트랜지스터(T3) 및 제4 트랜지스터(T4)의 누설 전류에 따라 제1 트랜지스터(T1)에 흐르는 구동 전류가 변화하게 되고, 이에 의해 휘도가 감소하게 된다. 따라서 동일한 휘도를 표현하는 연속하는 두 프레임 중 선행하는 프레임의 종료 시의 휘도와 후행하는 프레임의 개시 시의 휘도 차이가 크다. 큰 휘도 차이에 따른 플리커가 사용자에게 시인될 수 있다.
이러한 플리커 현상은 동일한 휘도를 표현하더라도 색에 의해 사용자에게 다르게 인지될 수 있다. 표 1은 색에 따른 플리커 인지 지수를 나타내며, 플리커 인지 지수가 클수록 사용자에게 플리커가 더 쉽게 인지될 수 있다.
휘도(nit) 색상 별 플리커 인지 지수
White Red Green Blue Yellow Magenta Cyan
100 1.63 0.65 1.18 0.57 1.31 0.79 1.35
60 1.40 0.65 1.35 0.65 1.42 0.95 1.37
10 1.51 0.63 0.70 0.71 1.09 1.02 1.19
2 0.90 0.35 0.01 0.68 0.76 0.72 0.51
상기의 표 1에서 나타낸 바와 같이 휘도와 색상에 따라 플리커 인지 지수가 상이하며, 대체적으로 Red와 Blue에서 플리커 인지 특성이 낮음을 알 수 있다.일 실시예에 따른 표시 장치 및 그 구동 방법은, 한 프레임의 영상 데이터에서 영역별 대표 계조 및 색상, 전체 영상의 대표 계조 및 색상 등을 고려하여, 휘도에 따른 플리커 인지 특성이 낮은 색상으로 영상 데이터 신호(DATA)를 보상함으로써, 저주파 구동 시의 플리커 인지를 감소시키는 효과를 가진다. 이하에서 도 4를 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명한다.
도 4는 도 1의 표시 장치의 신호 제어부를 나타낸 블록도이다.
일 실시예에 따른 표시 장치(10)의 신호 제어부(150)는 영상 결정 유닛(IMAGE DETERMINING UNIT)(151), 영상 보상 유닛(IMAGE COMPENSATING UNIT)(153), 및 프레임 메모리(FRAME MEMORY)(155)를 포함한다.
영상 결정 유닛(151)은 영상 신호(IS)를 수신한다. 영상 결정 유닛(151)은 입력 영상 신호(IS)가 정지 영상을 표시하는지 또는 동영상을 표시하는지를 판단할 수 있다. 일 실시예에서, 영상 결정 유닛(151)은 입력 영상 신호(IS)의 적어도 2개의 프레임 데이터를 비교하여 입력 영상 신호(IS)가 정지 영상 신호 또는 동영상 신호인지를 판단할 수 있다. 영상 결정 유닛(151)은 영상 신호(IS)의 두 프레임 데이터를 프레임 메모리(155)에 저장하고, 이를 비교하여 영상 신호(IS)가 정지 영상을 표시하는지 또는 동영상을 표시하는지를 판단할 수 있다. 여기서, 적어도 2개의 프레임 데이터는 상호 인접할 수 있다. 실시예에 따라서, 영상 결정 유닛(151)은 인접하는 두 프레임 데이터가 동일한 경우가 연속적으로 정해진 프레임 이상(또는 정해진 시간 이상) 연속인 경우에 영상 신호(IS)가 정지 영상을 표시하는 것으로 판단할 수도 있다.
일례로, 영상 결정 유닛(151)은 영상 신호(IS)의 프레임 데이터들 중 시간적으로 인접한 적어도 2개의 프레임 데이터를 서로 비교할 수 있다. 구체적으로, 영상 결정 유닛(151)은 제1 프레임 데이터들에 포함된 제1 데이터 값들(예를 들어, 특정 위치의 제1 데이터 값)과 제2 프레임 데이터들에 포함된 제2 데이터 값들(예를 들어, 특정 위치의 제2 데이터 값)을 비교하고, 제1 데이터 값들과 제2 데이터 값들 사이의 차이(또는, 차이의 크기)가 소정의 기준 값 이하이면 입력 영상 신호(IS)가 정지 영상 신호인 것으로 판단하며, 상기 차이가 소정의 기준 값을 초과하면 입력 영상 신호(IS)가 동영상 신호인 것으로 판단할 수 있다.
다른 예로, 영상 결정 유닛(151)은 영상 신호(IS)의 프레임 데이터들 중 시간적으로 인접한 적어도 2개의 프레임 데이터 내의 일부 영역의 데이터 값들을 서로 비교할 수 있다. 일례로, 영상 결정 유닛(151)은 제1 및 제2 프레임 데이터들 내의 서로 대응되는 임의의 영역의 데이터 값들을 비교할 수 있다. 구체적으로, 영상 결정 유닛(151)은 제1 프레임 데이터들 중 특정 영역에 대응하는 제1 데이터 값들과 제2 프레임 데이터들 중 특정 영역에 대응하는 제2 데이터 값들을 비교하고, 제1 데이터 값들과 제2 데이터 값들 사이의 차이(또는, 차이의 크기)가 소정의 기준 값 이하이면 입력 영상 신호(IS)의 일부 영역이 정지 영상을 표시하는 것으로 판단하며, 상기 차이가 소정의 기준 값을 초과하면 입력 영상 신호(IS)가 동영상 신호인 것으로 판단할 수 있다.
영상 결정 유닛(151)이 PSR 제어 신호(PSC)를 입력받는 경우, 영상 결정 유닛(151)은 PSR 제어 신호(PSC)에 포함된 PSR 시작 신호에 기초하여 PSR 모드 구간이 개시됨을 결정하고, 애플리케이션 프로세서(160)로부터 수신된 입력 영상 신호(IS)가 정지 영상 신호인 것으로 결정할 수 있다. 영상 결정 유닛(151)은, PSR 시작 신호가 수신되는 때에 수신되는 입력 영상 신호(IS)의 프레임 데이터를 프레임 메모리(155)에 저장할 수 있다.
영상 결정 유닛(151)은 영상 신호(IS)가 정지 영상 내지는 일부 영역이 정지 영상을 표시하는 것으로 결정되면, 한 프레임의 영상을 표시하는 구동 주파수를 결정한다. 예를 들어, 영상 결정 유닛(151)은 데이터 이네이블 신호(DE)가 입력되는 주기에 따라 구동 주파수를 결정할 수 있다. 영상 결정 유닛(151)은 정지 영상이 유지되는 기간(일례로, 정지 영상이 개시되어 정지 영상이 전환되기까지의 기간)을 고려하여 구동 주파수를 결정할 수도 있다. 영상 결정 유닛(151)은 정지 영상이 유지되는 기간이 길수록, 더 낮은 구동 주파수로써 한 프레임의 영상이 표시되도록 구동 주파수를 결정한다. 구동 주파수는 60Hz 이하의 값일 수 있으며, 예를 들어, 30Hz, 20Hz, 15Hz, 10Hz 등을 포함할 수 있다.
영상 결정 유닛(151)은 영상 신호(IS)의 한 프레임의 영상 데이터에서 화소들의 계조를 사용하여, 한 프레임의 영상 데이터의 화소별 대표 계조값, 한 프레임의 영상 데이터의 영역별 대표 계조값, 한 프레임의 영상 데이터의 대표 계조값 중 적어도 하나를 계산할 수 있다.
예를 들어, 영상 결정 유닛(151)은 하나의 화소의 대표 계조값을 다음과 같이 계산할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, R, G, 및 B는 해당 화소의 적, 녹, 청(R, G, B)의 계조값이고, a, b, 및 c는 상수로서, 플리커 인지 지수가 높은 색일수록 그 값이 큰 특징을 가질 수 있다. 수학식 1에서, RGB를 예를 들어 설명하였으나, CMYK 값을 사용할 수도 있으며, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
영상 결정 유닛(151)은 영상 데이터를 복수의 영역으로 구분하고, 각각의 영역에 포함된 화소들의 평균 대표 계조값을 계산할 수 있다. 영상 결정 유닛(151)은 영상 데이터에 포함된 모든 화소들의 평균 대표 계조값을 계산할 수도 있다.
영상 보상 유닛(153)은 결정된 구동 주파수와 대표 계조값에 대응하는 색좌표를 표시하도록 영상 데이터를 보상할 수 있다. 예를 들어, 영상 보상 유닛(153)은 표시부(100)의 물리적 특성에 따라 기 설정된 보상 룩-업 테이블(LUT)(1530)을 포함할 수 있다. 영상 보상 유닛(153)은 보상 LUT(1530)를 참조하여, 영상 데이터를 보상할 수 있다. 보상 LUT는 대표 계조값과 구동 주파수에 대응하는 복수의 LUT(1531, 1533, 1535)를 포함한다. 영상 보상 유닛(153)은 동일한 대표 계조값을 갖더라도, 구동 주파수가 상이하다면 상이한 LUT를 판독하여 영상 데이터를 보상할 수 있다. LUT의 일 예는 도 5에 도시되어 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치에 저장되는 룩-업 테이블(LUT)을 나타낸 표이고, 도 6은 색좌표를 나타낸 도면이다.
영상 보상 유닛(153)은 대표 계조값에 대응하는 색좌표에 따른 LUT를 판독하고, 영상 데이터의 계조 값을 보상할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 표시 장치(10)의 색좌표가 0.305, 0.321(①)인 경우, 대표 계조값이 223이면 도 5의 도시된 바와 같이, 0.299, 0.312(⑤)로 색좌표를 이동시켜야 하는데, 이를 위해 영상 보상 유닛(153)은 LUT에 저장된 보상 값을 사용하여 영상 데이터의 계조 값을 보상할 수 있다. 색좌표에 따른 보상 값은 표시부(100)의 물리적 특성에 따라 상이하다. 또한, 하나의 LUT는 복수의 계조에 대응하는 보상 값을 저장하고 있다.
각각의 LUT는 대표 계조값과 구동 주파수에 대응하는 보상 값을 가질 수 있다. 도 5에는 대표 계조값이 191 내지 255의 경우, 영상 보상 유닛(153)이 LUT #1(도 4의 1531)의 보상 값을 적용하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 구동 주파수가 상이한 경우, 동일한 대표 계조값을 갖더라도 영상 보상 유닛(153)은 다른 LUT에 저장된 보상 값을 적용할 수 있다.
영상 보상 유닛(153)은 보상된 영상 데이터(DATA)를 데이터 구동부(120)에 출력할 수 있다.
도 4에서, 영상 결정 유닛(151) 및 프레임 메모리(155)가 신호 제어부(150)에 포함되는 것으로 설명하였으나, 영상 결정 유닛(151) 및 프레임 메모리(155)는 애플리케이션 프로세서(160)에 포함될 수도 있다. 이 경우 하기의 도 5의 단계들(S100, S110, S120, S130)은 애플리케이션 프로세서(160)에서 수행될 수도 있다.
다음으로, 도 7을 참조하여, 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 7은 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
영상 결정 유닛(151)은 영상 신호(IS)를 수신(S100)한다.
다음으로, 영상 결정 유닛(151)은 입력 영상 신호(IS)가 정지 영상을 표시하는지 또는 동영상을 표시하는지를 판단(S110)한다.
영상 신호(IS)가 정지 영상 내지는 일부 영역이 정지 영상을 표시하는 것으로 결정되면, 영상 결정 유닛(151)은 한 프레임의 영상을 표시하는 구동 주파수를 결정(S120)한다. 영상 결정 유닛(151)은 입력 영상 신호(IS)의 적어도 2개의 프레임 데이터를 비교하여 입력 영상 신호(IS)가 정지 영상 신호 또는 동영상 신호인지를 결정하거나, 또는 PSR 제어 신호(PSC)를 입력받는 경우, 영상 결정 유닛(151)은 PSR 제어 신호(PSC)에 포함된 PSR 시작 신호에 기초하여 PSR 모드 구간이 개시됨을 결정하고, 애플리케이션 프로세서(160)로부터 수신된 입력 영상 신호(IS)가 정지 영상 신호인 것으로 결정할 수 있다.
그리고 영상 결정 유닛(151)은 영상 신호(IS)의 한 프레임의 영상 데이터에서 화소들의 계조를 사용하여, 화소별 대표 계조값, 영역별 대표 계조값, 전체 영상의 대표 계조값 중 적어도 하나를 계산(S130)한다. 영상 결정 유닛(151)은 화소의 적, 녹, 청(R, G, B)의 계조값과 가중치를 사용하여 대표 계조값을 계산할 수 있다.
영상 보상 유닛(153)은 결정된 구동 주파수와 대표 계조값에 대응하는 색좌표를 결정(S140)한다.
영상 보상 유닛(153)은 해당 색좌표에 따른 보상 LUT를 판독(S150)한다.
영상 보상 유닛(153)은 영상 보상 유닛(153)은 보상 LUT에 저장된 보상 값을 사용하여 영상 데이터를 보상(S160)한다.
영상 보상 유닛(153)은 보상된 영상 데이터(DATA)를 데이터 구동부(120)에 출력(S170)한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 일 실시예에 따른 표시 장치 및 그 구동 방법은, 한 프레임의 영상 데이터에서 영역별 대표 계조 및 색상, 전체 영상의 대표 계조 및 색상 등을 고려하여, 휘도에 따른 플리커 인지 특성이 낮은 색상으로 영상 데이터(DATA)를 보상함으로써, 저주파 구동 시의 플리커 인지를 감소시키는 효과를 가진다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 영상을 표시하는 표시부,
    입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지를 판단하고, 상기 입력 영상 신호가 정지 영상 신호이면, 상기 입력 영상 신호의 한 프레임 데이터의 데이터 값들을 사용하여 대응하는 색좌표를 결정하고, 상기 색좌표를 기준으로 상기 한 프레임 데이터의 영상 데이터를 보상하는 신호 제어부, 그리고
    상기 영상 데이터를 기초로 데이터 신호를 생성하여 데이터 라인을 통해 상기 표시부에 출력하는 데이터 구동부
    를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 제어부는,
    상기 입력 영상 신호의 상호 인접한 적어도 2개의 프레임 데이터를 비교하여 상기 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지 판단하는 영상 결정 유닛을 포함하는,
    표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 영상 결정 유닛은, 상기 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인 것으로 판단한 후에, 상기 한 프레임 데이터를 표시하는 주파수를 결정하는,
    표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 영상 결정 유닛은, 상기 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인 것으로 판단한 후에, 상기 한 프레임 데이터에서 화소들의 계조를 사용하여, 화소별 대표 계조값, 영역별 대표 계조값, 영상의 대표 계조값 중 적어도 하나를 계산하는,
    표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 신호 제어부는,
    상기 주파수와, 화소별 대표 계조값, 상기 영역별 대표 계조값, 상기 영상의 대표 계조값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 한 프레임 데이터에 따른 영상 데이터를 보상하는 영상 보상 유닛을 더 포함하는,
    표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 영상 보상 유닛은 주파수와 대표 계조값으로 구분되는 복수의 룩업 테이블(LUT: look-up table) 형태로 저장되어 있는 보상 데이터를 사용하여 상기 한 프레임 데이터에 따른 영상 데이터를 보상하는,
    표시 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 주파수는 60Hz 이하인,
    표시 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 영상 결정 유닛은, 정지 영상을 표시하는 PSR 모드를 제어하는 PSR 제어 신호를 상기 입력 영상 신호와 함께 수신하고, 상기 PSR 제어 신호에 기초하여, 상기 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지 판단하는,
    표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 표시부는 복수의 화소를 포함하고,
    상기 복수의 화소 각각은
    상기 데이터 라인에 연결되고, 대응하는 스캔 신호에 의해 턴 온되어 상기 데이터 신호를 인가받는 제1 트랜지스터,
    상기 데이터 신호에 대응하는 전압이 저장되는 커패시터, 그리고
    상기 전압에 따른 구동 전류가 흐르는 제2 트랜지스터를 포함하는,
    표시 장치.
  10. 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지를 판단하는 단계,
    상기 입력 영상 신호가 정지 영상 신호이면, 상기 입력 영상 신호의 한 프레임 데이터의 데이터 값들을 사용하여 대응하는 색좌표를 결정하고, 상기 색좌표를 기준으로 보상 데이터를 판독하는 단계, 그리고
    상기 보상 데이터를 사용하여 상기 한 프레임 데이터의 영상 데이터를 보상하는 단계
    를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지를 판단하는 단계는,
    상기 입력 영상 신호의 상호 인접한 적어도 2개의 프레임 데이터를 비교하여 상기 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지 판단하는 단계를 포함하는,
    표시 장치의 구동 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보상 데이터를 판독하는 단계는,
    상기 한 프레임 데이터를 표시하는 주파수를 결정하는 단계를 포함하는,
    표시 장치의 구동 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 보상 데이터를 판독하는 단계는,
    상기 한 프레임 데이터에서 화소들의 계조를 사용하여, 화소별 대표 계조값, 영역별 대표 계조값, 영상의 대표 계조값 중 적어도 하나를 계산하는 단계를 더 포함하는,
    표시 장치의 구동 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 보상 데이터를 판독하는 단계는,
    상기 주파수와, 화소별 대표 계조값, 상기 영역별 대표 계조값, 상기 영상의 대표 계조값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 보상 데이터를 판독하는 단계를 더 포함하는,
    표시 장치의 구동 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 보상 데이터는, 주파수와 대표 계조값으로 구분되는 복수의 룩업 테이블(LUT: look-up table) 형태로 저장되어 있는,
    표시 장치의 구동 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 주파수는 60Hz 이하인,
    표시 장치의 구동 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지를 판단하는 단계는,
    정지 영상을 표시하는 PSR 모드를 제어하는 PSR 제어 신호를 상기 입력 영상 신호와 함께 수신하고, 상기 PSR 제어 신호에 기초하여, 상기 입력 영상 신호가 정지 영상 신호인지 판단하는 단계를 포함하는,
    표시 장치의 구동 방법.
  18. 데이터 라인으로 인가되는 데이터 신호에 대응하는 구동 전류에 의해 발광하는 발광 소자를 포함하는 화소를 포함하는 표시부,
    입력 영상 신호에 따른 영상 데이터를 생성하는 신호 제어부, 그리고
    상기 영상 데이터를 사용하여 상기 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동부를 포함하고,
    상기 입력 영상 신호에 의해 표시되는 영상이 표시되는 주파수에 따라, 동일한 계조에 대응하는 상기 데이터 신호들의 전압 값이 서로 상이한,
    표시 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 신호 제어부는, 상기 주파수가 60Hz 이하인지 결정하고, 상기 주파수가 60Hz 이하이면, 상기 입력 영상 신호의 한 프레임 데이터를 보상하여 상기 영상 데이터를 생성하는,
    표시 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 신호 제어부는, 상기 입력 영상 신호가 정지 영상을 표시하는 것으로 결정되면, 상기 주파수가 60Hz 이하인지 결정하는,
    표시 장치.
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