KR20220064564A - 표시장치 및 이의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 입력 영상에 대한 서브 픽셀 별 평균 휘도를 계산하고, 상기 평균 휘도를 기준으로 서브 픽셀의 위치별 잔상 유발 가능성을 판단하기 위한 서브 픽셀 별 잔상 영향성을 계산하고, 상기 서브 픽셀 별 잔상 영향성을 기반으로 서브 픽셀 별 보상 게인을 도출 및 적용하여 상기 입력 영상을 보상 영상으로 마련하는 타이밍 제어부; 상기 타이밍 제어부로부터 출력된 상기 보상 영상을 기반으로 데이터전압을 출력하는 데이터 구동부; 및 상기 데이터전압을 기반으로 영상을 표시하는 표시패널을 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.

Description

표시장치 및 이의 구동방법{Display Device and Driving Method of the same}
본 발명은 표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 발광표시장치(Light Emitting Display Device: LED), 양자점표시장치(Quantum Dot Display Device; QDD), 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD) 등과 같은 표시장치의 사용이 증가하고 있다.
앞서 설명한 표시장치들은 서브 픽셀들을 포함하는 표시패널, 표시패널을 구동하는 구동 신호를 출력하는 구동부 및 표시패널 또는 구동부에 공급할 전원을 생성하는 전원 공급부 등이 포함된다.
위와 같은 표시장치들은 표시패널에 형성된 서브 픽셀들에 구동 신호 예컨대, 스캔신호 및 데이터신호 등이 공급되면, 선택된 서브 픽셀이 빛을 투과시키거나 빛을 직접 발광을 하게 됨으로써 영상을 표시할 수 있다.
본 발명은 열화로 인한 잔상 발생 가능성을 지연(늦출)하여 영상의 표시품질은 물론이고 수명을 향상하는 것이다.
본 발명은 입력 영상에 대한 서브 픽셀 별 평균 휘도를 계산하고, 상기 평균 휘도를 기준으로 서브 픽셀의 위치별 잔상 유발 가능성을 판단하기 위한 서브 픽셀 별 잔상 영향성을 계산하고, 상기 서브 픽셀 별 잔상 영향성을 기반으로 서브 픽셀 별 보상 게인을 도출 및 적용하여 상기 입력 영상을 보상 영상으로 마련하는 타이밍 제어부; 상기 타이밍 제어부로부터 출력된 상기 보상 영상을 기반으로 데이터전압을 출력하는 데이터 구동부; 및 상기 데이터전압을 기반으로 영상을 표시하는 표시패널을 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.
상기 타이밍 제어부는 상기 입력 영상에서 상기 잔상 영향성이 있는 영역의 휘도를 미리 저감하여 열화로 인한 잔상 발생 가능성을 지연하도록 상기 보상 영상을 마련할 수 있다.
상기 타이밍 제어부는 정규화된 휘도값을 기반으로 상기 서브 픽셀 별 보상 게인을 가중하여 상기 입력 영상에 포함된 픽셀 전체의 위치별 게인에 해당하는 총 게인을 도출하고, 상기 총 게인을 상기 픽셀 전체에 공통 적용하여 상기 입력 영상을 상기 보상 영상으로 보상할 수 있다.
상기 타이밍 제어부는 실시간 보상을 하기 위해 인접 영상 간의 데이터 유사성이 높으면, 이전 영상의 평균 휘도를 현재 영상의 연산에 대체하여 사용할 수 있다.
상기 타이밍 제어부는 현재 영상의 평균 휘도와 현재 픽셀의 휘도 차이가 클수록 상기 잔상 영향성이 높다고 판단할 수 있다.
상기 타이밍 제어부는 상기 입력 영상에 대한 서브 픽셀 별 평균 휘도를 계산함과 더불어 서브 픽셀 별 채널을 분리할 수 있다.
상기 타이밍 제어부는 상기 입력 영상에 대한 서브 픽셀 별 평균 휘도를 프레임마다 계산하여 메모리에 저장하고 갱신하며, 상기 서브 픽셀 별 잔상 영향성을 계산할 때마다 상기 메모리로부터 상기 서브 픽셀 별 평균 휘도를 불러오는 동작을 수행할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은 입력 영상에 대한 서브 픽셀 별 평균 휘도를 계산하는 단계; 상기 평균 휘도를 기준으로 서브 픽셀의 위치별 잔상 유발 가능성을 판단하기 위한 서브 픽셀 별 잔상 영향성을 계산하는 단계; 상기 서브 픽셀 별 잔상 영향성을 기반으로 서브 픽셀 별 보상 게인을 도출 및 적용하여 상기 입력 영상을 보상 영상으로 보상하는 단계; 및 상기 보상 영상을 기반으로 영상을 표시하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법을 제공할 수 있다.
상기 보상 영상은 상기 입력 영상에서 상기 잔상 영향성이 있는 영역의 휘도를 미리 저감하여 열화로 인한 잔상 발생 가능성을 지연하도록 마련될 수 있다.
상기 보상 단계는 정규화된 휘도값을 기반으로 상기 서브 픽셀 별 보상 게인을 가중하여 상기 입력 영상에 포함된 픽셀 전체의 위치별 게인에 해당하는 총 게인을 도출하고, 상기 총 게인을 상기 픽셀 전체에 공통 적용할 수 있다.
본 발명은 입력 영상에서 잔상 영향성이 있는 영역(열화가 높은 부분)의 휘도를 미리 저감하여 열화로 인한 잔상 발생 가능성을 지연할(늦출) 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 열화로 인한 잔상 발생 가능성을 지연함에 따라 영상의 표시품질은 물론이고 수명을 향상할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 발광표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 게이트인패널 방식 스캔 구동부의 배치예를 나타낸 도면이고, 도 4 및 도 5는 게이트인패널 방식 스캔 구동부와 관련된 장치의 구성 예시도들이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 타이밍 제어부와 메모리를 나타낸 도면이고, 도 7 내지 도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 타이밍 제어부의 기능과 관련된 부분의 이해를 돕기 위한 도면들이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 서브 픽셀의 스트레스 분석 기반의 잔상 지연 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 12 내지 도 20은 본 발명의 제2실시예에 따른 잔상 지연 방법에 대한 이해를 돕기 위한 도면들이고, 도 21은 본 발명의 제2실시예에 따른 스트레스 보상 위치를 보여주는 예시도이다.
도 22 및 도 23은 비교예 대비 본 발명의 실시예를 비교 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명에 따른 표시장치는 텔레비전, 영상 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈시어터, 자동차 전기장치, 스마트폰 등으로 구현될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 표시장치는 발광표시장치(Light Emitting Display Device: LED), 양자점표시장치(Quantum Dot Display Device; QDD), 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD) 등으로 구현될 수 있다. 그러나 이하에서는 설명의 편의를 위해 무기 발광다이오드 또는 유기 발광다이오드를 기반으로 빛을 직접 발광하는 발광표시장치를 일례로 한다.
도 1은 발광표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 발광표시장치는 영상 공급부(110), 타이밍 제어부(120), 스캔 구동부(130), 데이터 구동부(140), 표시패널(150) 및 전원 공급부(180) 등을 포함할 수 있다.
영상 공급부(110)(또는 호스트시스템)는 외부로부터 공급된 영상 데이터신호 또는 내부 메모리에 저장된 영상 데이터신호와 더불어 각종 구동신호를 출력할 수 있다. 영상 공급부(110)는 데이터신호와 각종 구동신호를 타이밍 제어부(120)에 공급할 수 있다.
타이밍 제어부(120)는 스캔 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC), 데이터 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC) 및 각종 동기신호(수직 동기신호인 Vsync, 수평 동기신호인 Hsync) 등을 출력할 수 있다. 타이밍 제어부(120)는 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 함께 영상 공급부(110)로부터 공급된 데이터신호(DATA)를 데이터 구동부(140)에 공급할 수 있다. 타이밍 제어부(120)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성되어 인쇄회로기판 상에 실장될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
스캔 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC) 등에 응답하여 스캔신호(또는 스캔전압)를 출력할 수 있다. 스캔 구동부(130)는 스캔라인들(GL1~GLm)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브 픽셀들에 스캔신호를 공급할 수 있다. 스캔 구동부(130)는 IC 형태로 형성되거나 게이트인패널(Gate In Panel) 방식으로 표시패널(150) 상에 직접 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC) 등에 응답하여 데이터신호(DATA)를 샘플링 및 래치하고 감마 기준전압을 기반으로 디지털 형태의 데이터신호를 아날로그 형태의 데이터전압으로 변환하여 출력할 수 있다. 데이터 구동부(140)는 데이터라인들(DL1~DLn)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브 픽셀들에 데이터전압을 공급할 수 있다. 데이터 구동부(140)는 IC 형태로 형성되어 표시패널(150) 상에 실장되거나 인쇄회로기판 상에 실장될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
전원 공급부(180)는 외부로부터 공급되는 외부 입력전압을 기반으로 고전위의 제1전원과 저전위의 제2전원을 생성하고 제1전원라인(EVDD)과 제2전원라인(EVSS)을 통해 출력할 수 있다. 전원 공급부(180)는 제1전원 및 제2전원뿐만아니라 스캔 구동부(130)의 구동에 필요한 전압(예: 게이트하이전압과 게이트로우전압을 포함하는 게이트전압)이나 데이터 구동부(140)의 구동에 필요한 전압(드레인전압과 하프드레인전압을 포함하는 드레인전압) 등을 생성 및 출력할 수 있다.
표시패널(150)은 스캔신호와 데이터전압을 포함하는 구동신호와 제1전원 및 제2전원 등에 대응하여 영상을 표시할 수 있다. 표시패널(150)의 서브 픽셀들은 직접 빛을 발광할 수 있다. 표시패널(150)은 유리, 실리콘, 폴리이미드 등 강성 또는 연성을 갖는 기판을 기반으로 제작될 수 있다. 그리고 빛을 발광하는 서브 픽셀들은 적색, 녹색 및 청색을 포함하는 픽셀 또는 적색, 녹색, 청색 및 백색을 포함하는 픽셀로 이루어질 수 있다.
예컨대, 하나의 서브 픽셀(SP)은 데이터라인(DL), 스캔라인(GL), 제1전원라인(EVDD) 및 제2전원라인(EVSS)에 연결된 픽셀회로를 포함할 수 있다. 픽셀회로는 스위칭 트랜지스터, 구동 트랜지스터, 스토리지 커패시터, 유기 발광다이오드 등을 포함할 수 있다. 발광표시장치에서 사용되는 서브 픽셀(SP)은 빛을 직접 발광하는바 회로의 구성이 복잡하다. 또한, 빛을 발광하는 유기 발광다이오드는 물론이고 유기 발광다이오드에 구동전류를 공급하는 구동 트랜지스터 등의 열화를 보상하는 보상회로 또한 다양하다. 따라서, 서브 픽셀(SP)을 블록의 형태로 단순 도시하였음을 참조한다.
한편, 위의 설명에서는 타이밍 제어부(120), 스캔 구동부(130), 데이터 구동부(140) 등을 각각 개별적인 구성인 것처럼 설명하였다. 그러나 발광표시장치의 구현 방식에 따라 타이밍 제어부(120), 스캔 구동부(130), 데이터 구동부(140) 중 하나 이상은 하나의 IC 내에 통합될 수 있다.
도 3은 게이트인패널 방식 스캔 구동부의 배치예를 나타낸 도면이고, 도 4 및 도 5는 게이트인패널 방식 스캔 구동부와 관련된 장치의 구성 예시도들이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 게이트인패널 방식 스캔 구동부(130a, 130b)는 표시패널(150)의 비표시영역(NA)에 배치될 수 있다. 스캔 구동부(130a, 130b)는 도 3(a)와 같이 표시패널(150)의 좌우측 비표시영역(NA)에 배치될 수 있다. 또한, 스캔 구동부(130a, 130b)는 도 3(b)와 같이, 표시패널(150)의 상하측 비표시영역(NA)에 배치될 수도 있다.
스캔 구동부(130a, 130b)는 표시영역(AA)의 좌우측 또는 상하측에 위치하는 비표시영역(NA)에 배치된 것을 일례로 도시 및 설명하였으나 좌측, 우측, 상측 또는 하측에 하나만 배치될 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 게이트인패널 방식 스캔 구동부(130)는 시프트 레지스터(131)와 레벨 시프터(135)를 포함할 수 있다. 레벨 시프터(135)는 타이밍 제어부(120)로부터 출력된 신호들을 기반으로 클록신호들(Clks)과 스타트신호(Vst) 등을 생성 및 출력할 수 있다. 클록신호들(Clks)은 2상, 4상, 8상 등 위상이 다른 J(J는 2 이상 정수)상의 형태로 생성 및 출력될 수 있다.
시프트 레지스터(131)는 레벨 시프터(135)로부터 출력된 신호들(Clks, Vst) 등을 기반으로 동작하며 표시패널에 형성된 트랜지스터를 턴온 또는 턴오프할 수 있는 스캔신호들(Scan[1] ~ Scan[m])을 출력할 수 있다. 시프트 레지스터(131)는 게이트인패널 방식에 의해 표시패널 상에 박막 형태로 형성된다. 따라서, 스캔 구동부(130)에서 표시패널 상에 형성되는 부분은 시프트 레지스터(131)일 수 있다. 그리고 도 3에서 130a와 130b는 131에 해당할 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 레벨 시프터(135)는 시프트 레지스터(131)와 달리 IC 형태로 형성되거나 전원 공급부(180)의 내부에 포함될 수 있다. 그러나 이는 하나의 예시일 뿐 이에 한정되지 않는다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 타이밍 제어부와 메모리를 나타낸 도면이고, 도 7 내지 도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 타이밍 제어부의 기능과 관련된 부분의 이해를 돕기 위한 도면들이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 타이밍 제어부(120)는 제1회로부(121), 제2회로부(123), 제3회로부(126), 제4회로부(127) 및 제5회로부(129) 등을 포함할 수 있다. 타이밍 제어부(120)는 위와 같은 구성을 기반으로 입력된 원본영상(#M Frame)을 보상하여 보상 영상(#M Frame')을 출력하기 위해 하나의 메모리(125)(예: EEPROM)만 이용할 수 있다.
제1회로부(121)는 입력된 원본영상(#M Frame)을 휘도로 변환함과 더불어 서브 픽셀(RGB 또는 RGBW) 별 채널을 분리할 수 있다. 제1회로부(121)는 원본영상(#M Frame)을 휘도로 변환하기 위해 도 7 및 도 8과 같이 감마(Gamma) 변환 과정과 휘도 변환 과정을 수행할 수 있다. 도 8은 원본영상(#M Frame)의 서브 픽셀 별 채널 분리를 통해 백색 서브 픽셀(W), 적색 서브 픽셀(R), 청색 서브 픽셀(B) 및 녹색 서브 픽셀(G) 이상 총 4 가지의 서브 픽셀을 얻은 것을 일례로 나타낸 것일 뿐, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
제2회로부(123)는 제1회로부(121)로부터 휘도로 변환된 서브 픽셀 데이터들을 전달받고, 서브 픽셀 별 평균 휘도값을 계산할 수 있다. 제2회로부(123)에 의해 백색 서브 픽셀(W), 적색 서브 픽셀(R), 청색 서브 픽셀(B) 및 녹색 서브 픽셀(G) 각각에 대한 프레임 영상의 평균 휘도값이 계산될 수 있고, 이들 프레임 영상의 평균 휘도값은 프레임마다 각각 계산되어 메모리(125)에 저장될 수 있다.
제3회로부(126)는 제2회로부(123)로부터 계산된 프레임 영상의 평균 휘도를 기준으로 서브 픽셀 별 잔상 영향성을 계산할 수 있다. 여기서, 잔상은 주변부 대비 상대적으로 더 열화된 부분에서 인지될 수 있다. 따라서, 제3회로부(126)는 메모리(125)에 저장된 프레임 영상의 평균 휘도값을 불러온 후 프레임 영상의 평균 휘도값(또는 주변부 Stress)을 기준으로 각 서브 픽셀(또는 픽셀)의 위치별 잔상 유발 가능성을 평가(판단)하기 위한 잔상 영향성을 계산할 수 있다. 프레임 영상의 평균 휘도값은 프레임마다 계산되어 메모리(125)에 저장되고 갱신될 수 있다. 그리고 제3회로부(126)(넓은 의미에서는 타이밍 제어부)는 서브 픽셀 별 잔상 영향성을 계산할 때마다 메모리(125)로부터 서브 픽셀 별 평균 휘도를 불러오는 동작을 수행할 수 있다.
제4회로부(127)는 제3회로부(126)로부터 잔상 영향성 데이터를 전달받고, 서브 픽셀 별 보상 게인을 도출할 수 있다. 제4회로부(127)는 잔상 유발 가능성에 따라 특정 커브 형태로 마련된 잔상 영향성 데이터를 기반으로 서브 픽셀 별로 받을 수 있는 스트레스를 보상하는 보상 게인을 도출할 수 있다. 그 결과, 도 9의 "Gain R(x,y), Gain B(x,y), Gain G(x,y), Gain W(x,y)"와 같이, 백색 서브 픽셀(W), 적색 서브 픽셀(R), 청색 서브 픽셀(B) 및 녹색 서브 픽셀(G)별로 및 픽셀의 위치별로 각기 다른 보상 게인값이 도출될 수 있다.
제5회로부(129)는 제4회로부(127)로부터 서브 픽셀 별 보상 게인값을 전달받고, 픽셀 전체의 위치별 게인을 도출 및 적용한 후 보상 영상(#M Frame')을 출력할 수 있다. 제5회로부(129)는 픽셀 전체의 위치별 게인을 도출 및 적용하기 위해 도 10과 같이 백색 서브 픽셀(W), 적색 서브 픽셀(R), 청색 서브 픽셀(B) 및 녹색 서브 픽셀(G)별 보상 게인 및 휘도를 기반으로 총 게인(Total Gain (x,y))을 도출할 수 있다. 그리고 도출된 총 게인(Total Gain (x,y))을 픽셀 전체(또는 모든 서브 픽셀)에 공통 적용할 수 있다. 이처럼, 총 게인(Total Gain (x,y))을 픽셀 전체(또는 모든 서브 픽셀)에 공통 적용하면, 서브 픽셀 별 게인을 각각 적용하는 방식 대비 색 틀어짐 문제를 해소할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 서브 픽셀의 스트레스 분석 기반의 잔상 지연 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 12 내지 도 20은 본 발명의 제2실시예에 따른 잔상 지연 방법에 대한 이해를 돕기 위한 도면들이고, 도 21은 본 발명의 제2실시예에 따른 스트레스 보상 위치를 보여주는 예시도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예는 서브 픽셀의 스트레스 분석 기반의 잔상 지연 방법에 관한 것이다. 본 발명의 제2실시예는 제1실시예에서 설명된 타이밍 제어부(120) 및 메모리(125)를 포함하는 발광표시장치를 기반으로 수행될 수 있으며, 잔상 지연 방법과 관련된 흐름을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 원본영상(#M Frame)이 입력되면(S110), 입력된 원본영상(#M Frame)을 휘도로 변환할 수 있다(S120). 동일한 코드값(Code Value)을 갖더라도, 프레임 영상의 평균화상레벨(Average Picture Level; 이하 APL)에 따라 휘도(또는 소자의 Stress)가 다를 수 있다. 한편, 입력된 원본영상(#M Frame)을 휘도로 변환하면, 이하의 단계에서 프레임 영상의 APL을 기반으로 잔상 영향성의 유무를 용이하게 판단하고 잔상 영향성이 있는 부분에 대한 보상을 수행할 수 있다.
도 12의 "APL 100%->150cd/m2"과 "25%->500cd/m2"를 통해 알 수 있듯이, 휘도는 프레임 영상의 APL이 높을 때보다 낮을 때 더 높게 설정될 수 있다 . 이와 같은 방식으로 APL 대비 휘도를 제어할 수 있도록 게인을 설정하면 소비전력을 절감할 수 있다. 하지만, 도 12와 같은 형태로 APL에 따른 휘도를 제어할 경우, 프레임 영상의 APL이 높을 때, 낮은 휘도(= 낮은 소자 스트레스)로 인하여 낮은 잔상 영향성을 가질 수 있고, 프레임 영상의 APL이 낮을 때, 높은 휘도(= 높은 소자 스트레스)로 인하여 높은 잔상 영향성을 가질 수 있다.
도 13과 같이 , APL이 32%일 때 휘도(잔상 영향성)범위는 0 ~ 0.8일 수 있고, APL이 70%일 때 휘도(잔상 영향성)범위는 0 ~ 0.4일 수 있다. 양자를 비교하면, APL이 낮을 때 서브 픽셀의 게인(SubPixel Gain)은 상대적으로 높게 적용될 수 있지만, APL이 높을 때 서브 픽셀의 게인(SubPixel Gain)은 상대적으로 낮게 적용될 수 있다.
도 14와 같이, APL 70%인 프레임(Frame) 영상에서 사용되는 게인(Gain)의 범위(가변 마진)는 상대적으로 좁지만, APL 32%인 프레임(Frame) 영상에서 사용되는 게인(Gain)의 범위(가변 마진)는 상대적으로 넓다. 즉, APL이 낮을수록 적용 가능한 게인 범위가 넓어지게 됨에 따라 더 강한 게인이 적용 될 수 있다.
이처럼, APL을 이용한 휘도 제어 방식은 소비전력을 절감할 수 있으나 APL에 따른 잔상 영향성이 달라질 수 있다. 하지만, 휘도 가능 범위인 정규화된 휘도값(Normalized Luminance)을 기반으로 잔상 영향성을 예측하고, 이를 보상하기 위한 게인의 범위를 예측할 때 용이성을 부여할 수 있다.
따라서, 입력된 원본영상(#M Frame)을 휘도로 변환하면, APL이 반영된 최종 출력 휘도 등을 기반으로 서브 픽셀 별로 받을 수 있는 스트레스의 정도를 용이하게 예측할 수 있고 또한 보상할 수 있는 기반을 마련할 수 있다.
다음, 입력된 원본영상(#M Frame)을 휘도로 변환한 후 서브 픽셀 별 프레임 평균 휘도값을 계산(S120)하여 메모리에 저장할 수 있다(S132). 서브 픽셀 별 프레임 평균 휘도값은 다음의 수식학 1 내지 수학식 4를 기반으로 계산될 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
메모리에 저장된 프레임 평균 휘도값은 이하 잔상 영향성을 계산할 때 불러오기를 통해 다시 읽혀질 수 있다(S133). 이 밖에, 서브 픽셀 별 프레임 평균 휘도값은 프레임마다 계산되고 또한 갱신될 수 있다.
다음, "Frame #M >= N"와 같이 임의 N과 M을 비교할 수 있다(S140). 현재 프레임 영상인 #M이 N보다 큰지 여부를 비교하는 단계는 실시간 보상을 진행할 때 활용할 수 있다. 초기 0~(N-1) 프레임 동안 N개 프레임의 평균 데이터가 없기 때문에, 보상처리 없이 입력 그대로 출력하고, N번째 프레임부터 0~(N-1) 프레임의 누적 평균값을 이용한 보상을 진행하기 위해 다음 단계(S150)로 갈 수 있다.
그러나 실시간 보상을 진행하지 않을 경우, 이전 N개 프레임 영상을 사용하지 않고, 현재 프레임 영상의 평균 휘도값을 계산하기 때문에 "Frame #M >= N"과 같은 단계(S140)의 연산은 스킵 또는 생략되고, 바로 보상을 진행할 수 있도록 "Frame #M 출력하는 단계(S220)로 갈 수 있다. 예컨대, N=0으로 설정하면 "Frame #M >= N"과 같은 단계(S140)는 스킵될 수 있다.
다음, "Pixel Data (x, y)"와 같이 휘도로 변환된 모든 픽셀에 대한 잔상 영향성, 보상 게인 및 총 게인을 도출 및 적용하기 위해 픽셀 데이터의 위치 별 계산을 할 수 있다(S150). 다음, 메모리에 저장된 프레임 평균 휘도값을 불러들이고 이를 기준으로 서브 픽셀 별 잔상 영향성을 계산할 수 있다(S160). 예컨대, 픽셀 데이터(현재 서브 픽셀의 RGB)와 프레임 평균 휘도값 간의 차이가 많이 난다면 해당 픽셀의 스트레스가 높은 것으로 볼 수 있다. 이하, 서브 픽셀 별 스트레스 분석의 필요성과 그 예로 녹색 서브 픽셀에 대한 잔상 분석 예시를 설명한다.
도 15(a)와 같이, 예를 들면, 원형의 19라는 로고를 표현함에 있어서, 녹색 서브 픽셀(Green SubPixel)에 로고 스트레스(Logo Stress) 누적이 미미한 반면, 청색 서브 픽셀(Blue SubPixel)에 높은 로고 스트레스가 누적될 수 있다. 이 경우, 도 15(b)의 녹색 서브 픽셀(Green SubPixel)이 받는 스트레스가 도 15(c)의 청색 서브 픽셀(Blue SubPixel)이 받는 스트레스 대비 더 높을 수 있다.
도 16(a)와 같이, 동일한 녹색 서브 픽셀(Green SubPixel)에서도 표시하고자 하는 영상의 특성에 따라 스트레스를 받는 정도가 다를 수 있다 . 이 때문에, 도 16(a)와 같은 영상을 휘도 히스토그램(Histrogram)으로 나타내면 도 16(b)와 같이, 평균 이하의 스트레스 영역, 평균 스트레스 영역, 평균 이상의 스트레스 영역으로 구분될 수 있다. 그리고 휘도 히스토그램을 참고하면 알 수 있듯이, 평균 이상의 스트레스 영역은 다른 영역들 대비 잔상 영향성이 높은 영역으로 분류될 수 있다.
이처럼, 표시하고자 하는 영상에 따라 적색, 녹색 및 청색 서브 픽셀마다 누적될 수 있는 스트레스 정도가 다를 수 있고 또한 동일한 색을 표현하는 서브 픽셀이라하 하더라도 표시하고자 하는 영상의 특성에 따라 스트레스를 받는 정도가 다를 수 있다. 따라서, 휘도로 변환된 모든 픽셀에 대한 잔상 영향성을 계산하는 것이 바람직하다.
다음, 잔상 영향성 데이터를 기반으로 서브 픽셀 별 보상 게인을 도출하고(S170), 픽셀 전체의 위치별 게인에 해당하는 총 게인(Total Gain)을 도출하고(S180), 도출된 총 게인(Total Gain)을 적용할 수 있다(S190).
도 17과 같이 잔상 영향성 데이터를 기반으로 서브 픽셀 별 보상 게인을 도출하기 위해서는 먼저 도 17(a)와 같이 현재 프레임 영상의 연산에 적용할 평균 휘도(AvgY)를 계산할 수 있다. 현재 프레임 영상의 연산에 적용할 평균 휘도(AvgY)는 N(N은 2 이상 정수)개의 프레임을 기반으로 계산될 수 있다.
다음 현재 프레임 영상의 평균 휘도(AvgY)를 산출하면 현재 프레임 영상의 휘도 히스토그램을 기반으로 도 17(b)와 같이 서브 픽셀의 위치별 잔상 영향성(k)을 구할 수 있다. 서브 픽셀의 위치별 잔상 영향성(k)은 "k(x, y) = AvgY - Y(x, y)"와 같이 현재 프레임 영상의 평균 휘도와 현재 픽셀의 휘도 차이로 정의된 현재 프레임 영상의 휘도 히스토그램을 기반으로 도출될 수 있다. 이때, 현재 프레임 영상의 평균 휘도와 현재 픽셀의 휘도 차이가 클수록 잔상 영향성(k)이 높다고 판단할 수 있다.
한편, 실시간 보상을 하기 위해 인접 프레임 영상 간의 데이터 유사성이 높은 경우(유사하거나 동일한 경우), 이전 N개의 프레임 영상의 평균 휘도를 현재 프레임 영상의 연산에 대체하여 사용(메모리 사용량 절감)할 수 있다. 다만, 초기 프레임 영상은 보상 없이 입력 프레임 영상 그대로 출력할 수 있다.
이와 같은 방식으로 데이터를 저장하고 또한 메모리를 사용하게 됨에 따라 프레임 메모리가 아닌 저용량의 메모리(EEPROM)를 기반으로 실시간 보상을 할 수 있는 여건을 마련할 수 있다. 예컨대, 현재 프레임 영상의 평균 휘도(AvgY)는 도 18의 "avgR, avgG, avgB, avgW"와 같이, N개의 프레임 영상의 평균 휘도 정보의 형태를 가지며 서브 픽셀 별로 구분되어 저장될 수 있다. 그리고 현재 프레임 영상과 이전 N 프레임 영상 정보의 형태로 프레임마다 갱신될 수 있다.
이상의 설명을 통해 알 수 있듯이, 영상 표현 시 스트레스로 인한 잔상의 영향성은 서브 픽셀에 따라 다를 수 있으므로 서브 픽셀 각각의 잔상 분석이 필요하다. 그리고 잔상은 주변부 대비 상대적으로 더 열화된 부분에서 인지될 수 있다. 따라서, 프레임 영상의 평균 휘도값을 불러온 후 프레임 영상의 평균 휘도값(또는 주변부 Stress)을 기준으로 잔상 영향성을 계산하면, 각 서브 픽셀(또는 픽셀)의 위치별 잔상 유발 가능성을 용이하게 평가(판단)할 수 있다.
다음 도 17(b)를 통해 도출한 잔상 영향성(k) 데이터를 이용하면, 도 17(c)와 같이 서브 픽셀 별 보상 게인(SubPixel Gain(G))을 도출할 수 있다. 서브 픽셀 별 보상 게인(SubPixel Gain(G))은 서브 픽셀 별 스트레스(휘도)를 보상할 수 있도록 정해진 커브 형태를 따라 잔상 영향성(k)에 따른 게인의 수치인 "G(x, y) = exp(-α·k(x, y)β)"를 기반으로 도출될 수 있다. 서브 픽셀 별 보상 게인(SubPixel Gain(G))은 평균 근처 값에서 완만하고 갈수록 가파른 형태의 스트레치드 익스포넨셜(Streteched Exponential)을 기반으로 도출할 수 있다.
한편, 서브 픽셀 별 보상 게인(SubPixel Gain(G))을 도출하였다하더라도 적용 방식에 따라 색 틀어짐 문제가 발생할 수 있는데 그 예를 설명하면 다음과 같다.
도 19에 도시된 바와 같이, 서브 픽셀 별 보상 게인을 도출한 후 적색 서브 픽셀을 포함하는 적색 서브 프레임(R-Sub Frame) 영상에 대하여 0.9의 게인을 적용하고, 녹색 서브 픽셀을 포함하는 녹색 서브 프레임(G-Sub Frame) 영상에 대하여 0.7의 게인을 적용하는 방식과 같이 개별 게인 보상을 적용할 수 있다.
그러나 개별 게인 보상을 따르면, 상단의 프레임 영상(Frame Data)의 보상 후 결과에 나타나듯이 컬러 시프트(Color Shift)가 발생할 수 있다. 노랑색을 표시하는 영역이 적색의 과보상 영향을 받아 붉그스름(Reddish)한 색을 보이게 되는 것이 그 예시이다.
도 20에 도시된 바와 같이, 서브 픽셀 별 보상 게인을 도출한 후 적색 서브 픽셀을 포함하는 적색 서브 프레임(R-Sub Frame) 영상과 녹색 서브 픽셀을 포함하는 녹색 서브 프레임(G-Sub Frame) 영상에 대하여 0.7을 적용하는 방식과 같이 공통 게인 보상을 적용할 수 있다.
그러나 공통 보상 방식을 따르면, 상단의 프레임 영상(Frame Data)의 보상 후 결과에 나타나듯이 특정 서브 픽셀이 과보상되는 문제가 발생할 수 있다. 적색 서브 픽셀 대비 녹색 서브 픽셀(Green SubPixel)에 과보상된 결과를 보이는 것이 그 예시이다.
앞서 설명한 문제의 유발을 방지하기 위해, 픽셀의 위치별 총 게인(Total Gain)을 도출할 수 있다. 총 게인(Total Gain)은 정규화된 휘도값(Normalized Luminance(Y))을 기반으로 서브 픽셀 별 보상 게인(SubPixel Gain(G))을 가중하여 도출할 수 있다.
이처럼, 정규화된 휘도값(Normalized Luminance(Y))을 기반으로 서브 픽셀 별 보상 게인(SubPixel Gain(G))을 가중하는 이유는 정규화된 휘도값이 높은 서브 픽셀일수록 스트레스가 높을 것이므로 비중을 높여 총 게인(Total Gain)에 반영하는 것이 바람직하기 때문이다. 총 게인(Total Gain)은 다음의 수학식 5를 기반으로 도출할 수 있다.
Figure pat00005
상기의 수학식 5에서, G(x, y)는 서브 픽셀 별 게인을 의미하고, Y(x, y)는 정규화된 휘도값을 의미한다.
상기의 수학식 5에 따라 도출된 총 게인(Total Gain)은 픽셀 전체(또는 모든 서브 픽셀)에 공통으로 적용될 수 있다. 이처럼, 총 게인(Total Gain (x,y))을 픽셀 전체(또는 모든 서브 픽셀)에 공통 적용하면, 서브 픽셀 별 게인을 각각 적용하는 방식 등에서 보이는 색 틀어짐 문제를 해소할 수 있다.
앞서 설명한 잔상 지연 방법을 이용하여 원본 영상을 보상하면, 도 21 의 보상 영상에 볼 수 있는 바와 같이 다른 영역들 대비 스트레스를 많이 받는 영역(Stress 보상 위치 예시인 점선 영역 참고)에 대한 보상이 이루어질 수 있다.
다음, 위와 같은 과정을 통해 보상된 픽셀 데이터를 출력하고(S200), 현재 픽셀이 마지막 픽셀(Last Pixel)인지를 확인하여(S210), 마지막 픽셀에 해당하면(Y), 앞선 과정을 통해 마련된 보상 영상(#M Frame’)의 출력을 완료(S230)할 수 있다. 그러나 마지막 픽셀에 해당하지 않으면(N), 모든 픽셀에 대한 보상을 완료하기 위해 픽셀 S150 단계로 돌아갈 수 있다.
도 22 및 도 23은 비교예 대비 본 발명의 실시예를 비교 설명하기 위한 도면들이다.
비교예의 발광표시장치는 열화가 적은 부분의 휘도를 하향 평준화하고, 시간 주기에 따라 보상을 진행할 수 있다. 반면, 실시예의 발광표시장치는 열화가 높은 부분의 휘도를 미리 저감하고, 프레임마다 실시간 보상을 진행할 수 있다. 비교예와 실시예를 비교하면 다음과 같다.
[비교예]
비교예의 발광표시장치는 도 22(a)와 같이 열화를 일으키는 열화 프레임 영상이 입력되더라도 보상 없이 그대로 해당 영상을 표시한다. 비교예의 발광표시장치에 대해 500시간 열화시킨 후 풀화이트 패턴(Full White PTN)을 표시한 상태에서 열화를 확인하면 도 22(b)와 같이 중앙영역의 휘도가 감소한다.
비교예의 발광표시장치에 대해 500시간 추가 열화시킨 후 풀화이트 패턴(Full White PTN)을 표시한 상태에서 열화를 확인하면 도 22(d)와 같이 외곽영역을 보상하기 위한 게인(Gain)이 적용된다.
[실시예]
실시예의 발광표시장치는 도 22(a')와 같이 열화를 일으키는 열화 프레임 영상이 입력되면 잔상 영향 영역의 휘도를 저감하며 표시한다. 실시예의 발광표시장치에 대해 500시간 열화시킨 후 풀화이트 패턴(Full White PTN)을 표시한 상태에서 열화를 확인하면 도 22(b')와 같이 중앙영역의 휘도가 감소하긴 하지만, 미리 저감된 휘도로 인하여 열화 정도가 비교예 대비 상대적으로 낮다.
실시예의 발광표시장치에 대해 500시간 추가 열화시킨 후 풀화이트 패턴(Full White PTN)을 표시한 상태에서 열화를 확인하면 도 22(d')와 같이 중앙영역을 보상하기 위한 게인(Gain)이 적용된다.
이상 비교예와 실시예에 대한 설명을 통해 알 수 있듯이, 실시예는 입력 영상에서 잔상 영향성이 있는 영역(열화가 높은 부분)의 휘도를 미리 저감하여 열화로 인한 잔상 발생 가능성을 지연할(늦출) 수 있다. 아울러, 도 23에 도시된 잔상 개선율을 통해 알 수 있듯이, 실시예는 적색, 녹색, 청색, 백색(Re, Green, Blue, White)은 물론이고 이들의 평균(AVG)에서 비교예와 대비하더라도 우수한 잔상 개선율을 나타낼 수 있다.
이상 본 발명은 입력 영상에서 잔상 영향성이 있는 영역(열화가 높은 부분)의 휘도를 미리 저감하여 열화로 인한 잔상 발생 가능성을 지연할(늦출) 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 열화로 인한 잔상 발생 가능성을 지연함에 따라 영상의 표시품질은 물론이고 수명을 향상할 수 있는 효과가 있다.
120: 타이밍 제어부 130: 스캔 구동부
140: 데이터 구동부 150: 표시패널
125: 메모리

Claims (10)

  1. 입력 영상에 대한 서브 픽셀 별 평균 휘도를 계산하고, 상기 평균 휘도를 기준으로 서브 픽셀의 위치별 잔상 유발 가능성을 판단하기 위한 서브 픽셀 별 잔상 영향성을 계산하고, 상기 서브 픽셀 별 잔상 영향성을 기반으로 서브 픽셀 별 보상 게인을 도출 및 적용하여 상기 입력 영상을 보상 영상으로 마련하는 타이밍 제어부;
    상기 타이밍 제어부로부터 출력된 상기 보상 영상을 기반으로 데이터전압을 출력하는 데이터 구동부; 및
    상기 데이터전압을 기반으로 영상을 표시하는 표시패널을 포함하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부는
    상기 입력 영상에서 상기 잔상 영향성이 있는 영역의 휘도를 미리 저감하여 열화로 인한 잔상 발생 가능성을 지연하도록 상기 보상 영상을 마련하는 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부는
    정규화된 휘도값을 기반으로 상기 서브 픽셀 별 보상 게인을 가중하여 상기 입력 영상에 포함된 픽셀 전체의 위치별 게인에 해당하는 총 게인을 도출하고, 상기 총 게인을 상기 픽셀 전체에 공통 적용하여 상기 입력 영상을 상기 보상 영상으로 마련하는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부는
    실시간 보상을 하기 위해 인접 영상 간의 데이터 유사성이 높으면, 이전 영상의 평균 휘도를 현재 영상의 연산에 대체하여 사용하는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부는
    현재 영상의 평균 휘도와 현재 픽셀의 휘도 차이가 클수록 상기 잔상 영향성이 높다고 판단하는 표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부는
    상기 입력 영상에 대한 서브 픽셀 별 평균 휘도를 계산함과 더불어 서브 픽셀 별 채널을 분리하는 표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부는
    상기 입력 영상에 대한 서브 픽셀 별 평균 휘도를 프레임마다 계산하여 메모리에 저장하고 갱신하며,
    상기 서브 픽셀 별 잔상 영향성을 계산할 때마다 상기 메모리로부터 상기 서브 픽셀 별 평균 휘도를 불러오는 동작을 수행하는 표시장치.
  8. 입력 영상에 대한 서브 픽셀 별 평균 휘도를 계산하는 단계;
    상기 평균 휘도를 기준으로 서브 픽셀의 위치별 잔상 유발 가능성을 판단하기 위한 서브 픽셀 별 잔상 영향성을 계산하는 단계;
    상기 서브 픽셀 별 잔상 영향성을 기반으로 서브 픽셀 별 보상 게인을 도출 및 적용하여 상기 입력 영상을 보상 영상으로 마련하는 단계; 및
    상기 보상 영상을 기반으로 영상을 표시하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보상 영상은
    상기 입력 영상에서 상기 잔상 영향성이 있는 영역의 휘도를 미리 저감하여 열화로 인한 잔상 발생 가능성을 지연하도록 마련된 표시장치의 구동방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 보상 단계는
    정규화된 휘도값을 기반으로 상기 서브 픽셀 별 보상 게인을 가중하여 상기 입력 영상에 포함된 픽셀 전체의 위치별 게인에 해당하는 총 게인을 도출하고, 상기 총 게인을 상기 픽셀 전체에 공통 적용하는 표시장치의 구동방법.
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