KR20220167852A - 표시 장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

표시 장치는, 데이터 전압에 기초하여 발광하는 화소들을 포함하는 표시 패널; 이전 프레임 로드와 기 설정된 임계 로드를 비교하여 스케일 팩터를 결정하고, 데이터 전압을 조절하기 위해 현재 프레임의 입력 영상 데이터인 현재 영상 데이터에 스케일 팩터를 적용하여 보상 영상 데이터를 생성하는 전류 제한부; 및 보상 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 표시 패널에 제공하는 데이터 구동부를 포함한다.

Description

표시 장치 및 이의 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 화소들을 포함하고, 화소들이 표시하는 영상 프레임들은 각각 해당 프레임의 영상 데이터에 대응하는 프레임 로드(frame load)를 가질 수 있다.
예를 들어, 밝은 영상의 영상 프레임은 큰 프레임 로드 값을 가질 수 있고, 어두운 영상의 영상 프레임은 작은 프레임 로드 값을 가질 수 있다. 또는, 전체 화소들 중 발광하는 화소들이 증가할수록 프레임 로드가 증가할 수 있다.
프레임 로드가 클수록, 화소들이 필요로 하는 전류 량이 증가할 수 있다. 반대로, 프레임 로드가 작을수록, 화소들이 필요로 하는 전류 량이 감소할 수 있다.
본 발명의 일 목적은 이전 프레임 로드와 임계 로드를 비교한 결과에 기초하여 현재 프레임의 입력 영상 데이터에 적용되는 스케일 팩터를 조정하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 표시 장치의 구동 방법을 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, 데이터 전압에 기초하여 발광하는 화소들을 포함하는 표시 패널; 이전 프레임 로드와 기 설정된 임계 로드를 비교하여 스케일 팩터를 결정하고, 상기 데이터 전압을 조절하기 위해 현재 프레임의 입력 영상 데이터인 현재 영상 데이터에 상기 스케일 팩터를 적용하여 보상 영상 데이터를 생성하는 전류 제한부; 및 상기 보상 영상 데이터를 상기 데이터 전압으로 변환하여 상기 표시 패널에 제공하는 데이터 구동부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 이전 프레임 로드가 상기 임계 로드보다 작고, 현재 프레임 로드가 상기 임계 로드보다 큰 경우, 상기 현재 프레임의 상기 스케일 팩터는 이전 프레임의 상기 스케일 팩터보다 작을 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전류 제한부는 상기 이전 프레임 로드 및 프레임 경과 시간에 기초하여 시간 가중치를 생성하고, 상기 시간 가중치를 상기 스케일 팩터에 더 적용할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 스케일 팩터 및 상기 시간 가중치는 0보다 크고 1이하일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 제1 프레임의 프레임 로드가 상기 임계 로드 이하이고, 제2 프레임 내지 제k(단, k는 2보다 큰 정수) 프레임의 프레임 로드들이 상기 임계 로드보다 큰 경우, 상기 제2 프레임으로부터 상기 제k 프레임으로 갈수록 동일한 계조에 상응하는 데이터 전압의 크기는 점진적으로 감소할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 시간 가중치가 적용된 상기 스케일 팩터는 상기 제2 프레임으로부터 상기 제k 프레임으로 갈수록 점진적으로 감소할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전류 제한부는, 이전 프레임의 입력 영상 데이터에 기초하여 상기 이전 프레임 로드를 산출하는 로드 산출부; 상기 이전 프레임 로드와 상기 임계 로드를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 제1 제어 신호를 출력하는 신호 제어부; 및 상기 이전 프레임 로드 및 상기 제1 제어 신호에 기초하여 상기 스케일 팩터를 조정하는 스케일 팩터 조정부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 이전 프레임 로드가 상기 임계 로드보다 작은 경우, 상기 신호 제어부는 상기 제1 제어 신호를 활성화하고, 상기 스케일 팩터 조정부는 상기 제1 제어 신호에 응답하여 상기 이전 프레임 로드에 상응하는 로드 스케일 팩터에 보상 계수를 적용하여 현재 스케일 팩터를 생성할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 이전 프레임 로드가 상기 임계 로드 이상인 경우, 상기 신호 제어부는 상기 제1 제어 신호를 비활성화할 수 있다. 상기 스케일 팩터 조정부는 상기 이전 프레임에 출력된 이전 스케일 팩터를 상기 현재 스케일 팩터로 출력할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 이전 프레임 로드가 상기 임계 로드보다 작은 경우, 상기 신호 제어부는 복수의 프레임들을 포함하는 완충 기간 동안 활성화되는 제2 제어 신호를 더 출력할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전류 제한부는, 상기 완충 기간의 프레임들을 카운트하여 카운트 값을 출력하는 카운터부; 상기 제2 제어 신호 및 상기 카운트 값에 응답하여, 상기 완충 기간 내에서 가변하는 시간 가중치를 생성하는 가중치 생성부; 및 상기 시간 가중치를 상기 현재 스케일 팩터에 적용하는 연산부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전류 제한부는, 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호가 모두 활성화된 경우에 카운트 리셋 신호를 출력하는 리셋부를 더 포함할 수 있다. 상기 카운터부는 상기 카운트 리셋 신호에 응답하여 상기 카운트 값을 리셋할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 가중치 생성부는 상기 카운트 리셋 신호에 의해 상기 완충 기간의 제1 프레임에 대응하는 제1 시간 가중치를 출력할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 신호 제어부는, 상기 이전 프레임 로드에 대응하는 로드 스케일 팩터를 포함하는 룩업 테이블; 및 상기 이전 프레임 로드와 상기 임계 로드를 비교하여 상기 제1 제어 신호 및 시간 가중치의 생성을 제어하는 제2 제어 신호를 출력하는 비교부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전류 제한부는, 상기 시간 가중치가 적용된 상기 현재 스케일 팩터를 상기 현재 영상 데이터에 적용하여 상기 보상 영상 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 구동 방법은, 이전 프레임 로드와 기 설정된 임계 로드를 비교하는 단계; 상기 이전 프레임 로드가 상기 임계 로드보다 작은 경우, 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 활성화하는 단계; 상기 제1 제어 신호에 기초하여 상기 이전 프레임 로드에 대응하는 로드 스케일 팩터에 보상 계수를 적용하여 제1 스케일 팩터를 생성하는 단계; 상기 제2 제어 신호의 활성화에 기초하여 시간 가중치를 생성하는 단계; 상기 시간 가중치를 상기 제1 스케일 팩터에 적용하여 현재 스케일 팩터를 출력하는 단계; 및 현재 영상 데이터에 상기 현재 스케일 팩터를 적용하여 표시 패널에 데이터 전압을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 제어 신호는 복수의 프레임들을 포함하는 완충 기간 동안 활성화될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 표시 장치의 구동 방법은, 상기 이전 프레임 로드가 상기 임계 로드 이상인 경우, 제1 제어 신호를 비활성화하는 단계; 상기 제2 제어 신호에 기초하여 상기 시간 가중치를 생성하는 단계; 상기 시간 가중치를 이전 프레임에 출력된 스케일 팩터에 적용하여 상기 현재 스케일 팩터를 출력하는 단계; 및 현재 영상 데이터에 상기 현재 스케일 팩터를 적용하여 표시 패널에 데이터 전압을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 완충 기간의 프레임들을 카운트하여 상기 시간 가중치가 결정될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 이전 프레임 로드가 상기 임계 로드보다 작고, 현재 프레임 로드가 상기 임계 로드보다 큰 경우, 상기 현재 프레임의 상기 스케일 팩터는 이전 프레임의 상기 스케일 팩터보다 작을 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치 및 이의 구동 방법은 프레임 메모리를 이용한 인접한 프레임들의 영상 데이터(또는, 프레임 로드들)의 비교 없이 이전 프레임 로드에만 기초하여 전류 제한을 위해 현재 영상 데이터에 적용되는 스케일 팩터를 조정할 수 있다.
이에 따라, 기존 기술인 프레임 메모리에 의한 영상 데이터 비교에 따라 스케일 팩터가 1프레임 지연되어 생성 및 적용됨으로 인한 영상 품질 저하가 개선될 수 있으며, 소비 전력이 더욱 저감될 수 있다. 또한, 이전 프레임 로드에 기반하여 스케일 팩터 조정이 즉시(실시간) 반영되므로, 프레임 로드(및 표시 패널의 전류 량)가 급격히 상승하는 경우의 오버 커런트(전류의 오버슛(overshoot))가 방지될 수 있다.
나아가, 수 프레임들에 걸쳐(예를 들어, 완충 기간 동안) 제공되는 시간 가중치에 의해, 현재 영상 데이터에 스케일 팩터가 목표 스케일 팩터를 향해 점진적으로 감소하므로, 프레임 로드의 급격한 변화에 대응한 전류 제한으로 인한 영상 왜곡 등이 개선될 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 2a 및 도 2b는 도 1의 표시 장치에 포함되는 화소의 일 예들을 나타내는 회로도들이다.
도 3은 도 1의 표시 장치에 포함되는 전류 제한부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 전류 제한부에 포함되는 신호 제어부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 프레임 로드에 따라 스케일 팩터를 조정하는 도 3의 전류 제한부의 동작의 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 6은 프레임 로드에 따라 스케일 팩터를 조정하는 도 3의 전류 제한부의 동작의 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 7은 프레임 로드에 따라 스케일 팩터를 조정하는 도 3의 전류 제한부의 동작의 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
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 표시 패널(100), 타이밍 제어부(200), 주사 구동부(300), 데이터 구동부(400), 및 전류 제한부(500)를 포함할 수 있다.
표시 패널(100)은 주사선들(S1 내지 Sn) 및 데이터선들(D1 내지 Dm)을 포함하고, 주사선들(S1 내지 Sn) 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 적어도 하나의 스위칭 트랜지스터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 화소(PX)는 i번째 주사선(Si, 단, i는 n 이하의 양의 정수) 및 j번째 데이터선(Dj, 단, j는 m 이하의 양의 정수)에 연결되며, 데이터 전압(데이터 신호)에 기초하여 발광할 수 있다.
타이밍 제어부(200)는 외부로부터 공급되는 동기 신호들에 대응하여 주사 제어 신호(SCS) 및 데이터 제어 신호(DCS)를 생성할 수 있다. 주사 제어 신호(SCS)는 주사 구동부(300)로 공급되고, 데이터 제어 신호(DCS)는 데이터 구동부(400)로 공급될 수 있다. 그리고, 타이밍 제어부(200)는 외부로부터 공급되는 입력 영상 데이터(IDATA)에 기초하여 재정렬된 보상 영상 데이터(CDATA)를 데이터 구동부(400)에 공급할 수 있다. 일 실시예에서, 타이밍 제어부(200)는 전류 제한부(500)의 적어도 일부의 기능을 포함할 수 있다.
전류 제한부(500) 이전 프레임의 입력 영상 데이터(IDATA)를 이용하여 이전 프레임 로드를 산출할 수 있다. 전류 제한부(500)는 이전 프레임 로드에 기초하여 현재 프레임에 표시 패널(100)에 흐르는 전류 량을 제어할 수 있다. 표시 패널(100)의 전류 량이 감소하면 해당 프레임의 영상의 휘도가 감소될 수 있다.
이와 같이, 전류 제한부(500)는 영상의 휘도를 낮추며 전류 량을 감소시키는 전류 제한 기능을 수행함으로써, 표시 장치(1000)의 소비 전력을 저감하고, 화소(PX)들의 열화를 저감 또는 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 전류 제한부(500)는 이전 프레임 로드에 기초하여 현재 프레임의 입력 영상 데이터(IDATA)인 현재 영상 데이터에 적용되는 스케일 팩터를 조정할 수 있다. 이전 프레임 로드는 이전 입력 영상 데이터로부터 산출되는 이전 프레임의 프레임 로드일 수 있다. 예를 들어, 프레임 로드는 해당 프레임의 영상 데이터에 기초하여 0% 내지 100%로 수치화될 수 있다. 0%의 프레임 로드는 전체 블랙 영상일 수 있고, 100%의 프레임 로드는 해당 표시 장치(1000)의 가장 밝은 영상인 풀-화이트(full-white) 영상일 수 있다.
프레임 로드는 해당 프레임의 계조 값들로부터 산출되는 대푯값 및/또는 전체 화소들에 대한 해당 프레임에 발광하는 화소들의 비율에 기초하여 결정될 수 있다.
스케일 팩터가 적용된 현재 프레임의 보상 영상 데이터(CDATA)는 현재 영상 데이터 이하의 값을 가질 수 있다. 따라서, 현재 프레임의 프레임 로드가 감소되고, 현재 프레임의 표시 패널(100)의 전류 량 및 휘도가 현재 영상 데이터에 대응하는 기대치보다 낮아질 수 있다.
전류 제한부(500)는 이전 프레임 로드와 기 설정된 임계 로드를 비교한 결과에 기초하여 스케일 팩터를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 이전 프레임 로드가 임계 로드보다 작고, 현재 프레임 로드가 임계 로드보다 큰 경우, 현재 프레임의 스케일 팩터는 이전 프레임의 스케일 팩터보다 작을 수 있다.
프레임 로드가 급격히 상승하는 경우(예를 들어, 블랙 영상으로부터 화이트 영상 등의 밝은 영상으로 변하는 경우), 급격한 전류 량 증가에 따라 순간적으로 해당 프레임 로드에 대응하는 전류 량을 초과하는 오버 커런트(over current)가 발생될 수 있다. 따라서, 순간적인 영상 화질 이상이 시인될 수 있다. 또한, 오버 커런트 보호 기능이 적용된 표시 장치에서는 프레임 로드 증가에 의한 오버 커런트에 의해 보호 기능이 활성화되어 영상 표시가 셧다운될 수도 있다.
기존에는, 이러한 오버 커런트 이슈를 해결하기 위해 이전 영상 데이터와 현재 영상 데이터 비교를 이용하여 프레임 로드의 급격한 변화를 감지할 수 있다. 그러나, 이 경우, 영상 데이터의 저장 또는 인접한 프레임들의 영상 데이터의 비교를 위한 프레임 메모리가 필요하며, 이로 인한 제조 비용 증가, 소비 전력 증가 등의 또다른 이슈가 발생된다.
본 발명의 실시예들에 따른 전류 제한부(500)는 프레임 메모리 없이 이전 프레임 로드만을 분석하여 스케일 팩터를 조정할 수 있다. 프레임 로드가 급격히 상승하는 경우, 전류 제한부(500)는 스케일 팩터를 작게 하여 휘도 및 전류의 급격한 변화를 완화할 수 있다.
일 실시예에서, 전류 제한부(500)는 이전 프레임 로드 및 프레임 경과 시간에 기초하여 시간 가중치를 생성할 수 있다. 시간 가중치는 스케일 팩터에 더 적용될 수 있다. 이에 따라, 프레임 로드가 프레임 경과에 따라 목표 프레임 로드를 향해 점진적으로 감소될 수 있다. 스케일 팩터 및 시간 가중치는 0보다 크고 1이하일 수 있다.
예를 들어, 제1 프레임의 프레임 로드가 임계 로드 이하이고, 상기 임계 값보다 큰 프레임 로드를 갖는 제2 내지 제k(단, k는 2보다 큰 정수) 프레임들의 영상 데이터가 모두 동일한 경우, 제2 내지 제k 프레임들 각각에 대응하여 데이터 전압의 크기가 점진적으로 감소될 수 있다.
전류 제한부(500)는 보상 영상 데이터(CDATA)를 데이터 구동부(400)에 제공할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전류 제한부(500)는 타이밍 제어부(200)에 포함될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 전류 제한부(500)의 적어도 일부의 기능은 타이밍 제어부(200)와 별도의 물리 구성으로 표시 장치(1000)에 제공될 수 있다.
주사 구동부(300)는 타이밍 제어부(200)로부터 주사 제어 신호(SCS)를 수신하고, 주사 제어 신호(SCS)에 기초하여 주사선들(S1 내지 Sn)로 주사 신호를 공급할 수 있다. 예를 들어, 주사 구동부(300)는 주사선들(S1 내지 Sn)로 주사 신호를 순차적으로 공급할 수 있다.
화소(PX)에 포함되며 주사 신호를 수신하는 트랜지스터는 주사 신호의 게이트-온 레벨에 응답하여 턴-온될 수 있다.
데이터 구동부(400)는 타이밍 제어부(200)로부터 데이터 제어 신호(DCS) 및 보상 영상 데이터(CDATA)를 수신할 수 있다. 보상 영상 데이터(CDATA)는 전류 제한부(500)로부터 직접 제공될 수도 있다. 데이터 구동부(400)는 보상 영상 데이터(CDATA)를 아날로그 형식의 데이터 신호로 변환할 수 있다. 데이터 구동부(400)는 데이터 제어 신호(DCS)에 대응하여 데이터선들(D1 내지 Dm)로 데이터 전압(데이터 신호)을 공급할 수 있다. 데이터 전압은 주사 신호에 의하여 선택된 화소(PX)들로 공급될 수 있다.
한편, 도 1에서는 각각 n개의 주사선들(S1 내지 Sn)이 도시되었지만, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 표시 패널(100)에는 도시되지 않은 추가적인 주사선들 및/또는 발광 제어선들이 추가로 형성될 수 있다.
한편, 도 1에는 데이터 구동부(400) 및 타이밍 제어부(200)가 별개의 구성인 것으로 도시되었으나, 데이터 구동부(400), 타이밍 제어부(200), 및 전류 제한부(500)의 적어도 일부의 기능은 IC(integrated circuit) 형태로 통합될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 표시 장치에 포함되는 화소의 일 예들을 나타내는 회로도들이다.
도 2a 및 도 2b에서는 설명의 편의를 위하여, i번째 화소행(또는 i번째 수평 라인)에 위치되며 j번째 데이터선(Dj)과 접속된 화소(PX1, PX2)를 도시하기로 한다(단, i, j는 자연수).
우선, 도 2a를 참조하면, 화소(PX1)는 화소 회로(PXC1) 및 발광 소자(LD)를 포함할 수 있다. 화소 회로(PXC1)는 트랜지스터들(T1, T2, T3) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
도 2a에서는 N형 트랜지스터로 구성된 회로를 예로 들어 설명한다. 하지만 당업자라면 게이트 단자에 인가되는 전압의 극성을 달리하여, P형 트랜지스터로 구성된 회로를 설계할 수 있을 것이다. 유사하게, 당업자라면 P형 트랜지스터 및 N형 트랜지스터의 조합으로 구성된 회로를 설계할 수 있을 것이다. 트랜지스터는 TFT(thin film transistor), FET(field effect transistor), BJT(bipolar junction transistor) 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는 제1 전원선(VDDL)과 스토리지 커패시터(Cst) 사이에 연결될 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극에 연결될 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 구동 트랜지스터일 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 j번째 데이터선(Dj)과 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(예를 들어, 제1 노드(N1)) 사이에 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 i번째 주사선(Si)에 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)는 i번째 주사선(Si)으로 주사 신호가 공급될 때 턴-온되어 j번째 데이터선(Dj)으로부터의 데이터 신호(데이터 전압)를 제1 노드(N1)로 전달할 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)는 j번째 리드아웃선(Rj)과 제1 트랜지스터(T1)의 일 전극(예를 들어, 제2 노드(N2)) 사이에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제3 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 i번째 센싱 주사선(SSi)에 연결될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)는 i번째 센싱 주사선(SSi)으로 공급되는 센싱 주사 신호에 응답하여 센싱 전류를 j번째 리드아웃선(Rj)으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 센싱 전류는 제1 트랜지스터(T1)의 이동도 및 문턱 전압의 변화량을 산출하기 위해 이용될 수 있다. 센싱 전류와 센싱을 위한 전압의 관계에 따라 이동도 및 문턱 전압 정보가 산출될 수 있다. 일 실시예에서, 센싱 전류는 전압 형태로 변환되어 보상 동작에 이용될 수도 있다.
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. 다른 실시예에서, 발광 소자(LD)의 애노드는 제1 전원선(VDDL)에 연결되고, 캐소드는 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극에 연결될 수도 있다.
제1 전원선(VDDL)에는 제1 전원 전압이 인가되고, 제2 전원선(VSSL)에는 제2 전원 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 전원 전압은 제2 전원 전압보다 클 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극 및 제2 전극 사이에는 스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극과 제2 전극의 전압 차이에 대응하는 양의 구동 전류가 흐르게 된다. 이에 따라, 발광 소자 (LD)는 데이터 전압에 대응하는 휘도로 발광하게 된다. 스케일 팩터에 기초하여 데이터 전압의 크기가 조절되므로, 화소(PX1)의 구동 전류가 조절될 수 있다.
일 실시예에서, 도 2b를 참조하면, 화소(PX2)는 화소 회로(PXC2) 및 발광 소자(LD)를 포함할 수 있다. 화소 회로(PXC2)는 트랜지스터들(T1 내지 T7) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
도 2b에서는 P형 트랜지스터로 구성된 회로를 예로 들어 설명한다. 하지만 당업자라면 게이트 단자에 인가되는 전압의 극성을 달리하여, N형 트랜지스터로 구성된 회로를 설계할 수 있을 것이다. 유사하게, 당업자라면 P형 트랜지스터 및 N형 트랜지스터의 조합으로 구성된 회로를 설계할 수 있을 것이다.
발광 소자(LD)의 제1 전극(예를 들어, 애노드)은 제4 노드(N4)에 연결되고, 제2 전극(예를 들어, 캐소드)은 제2 전원선(VSSL)에 연결될 수 있다. 발광 소자(LD)는 제1 화소 트랜지스터(T1)로부터 공급되는 전류량(구동 전류)에 대응하여 소정 휘도의 빛을 생성할 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)(또는, 구동 트랜지스터)는 제1 전원선(VDDL)과 발광 소자(LD)의 제1 전극 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 제1 노드(N1)에 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 j번째 데이터선(Dj, 이하, 데이터선이라 함)과 제2 노드(N2) 사이에 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 i번째 제1 주사선(S1i, 이하, 제1 주사선이라 함)에 연결될 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 연결시킬 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)는 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 연결될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 제1 주사선(S1i)에 연결될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)는 제2 트랜지스터(T2)와 동시에 턴-온될 수 있다.
제4 트랜지스터(T4)는 제1 노드(N1)와 초기화 전원의 전압을 전달하는 초기화 전원선(IPL) 사이에 연결될 수 있다. 제4 트랜지스터(T4)의 게이트 전극은 i번째 제2 주사선(S2i, 이하, 제2 주사선이라 함)에 연결될 수 있다. 제4 트랜지스터(T4)는 제2 주사선(S2i)으로 공급되는 제2 주사 신호에 의해 턴-온될 수 있다. 제4 트랜지스터(T4)가 턴-온되면 제1 노드(N1, 즉, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극)로 초기화 전원의 전압이 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 주사선(S2i)으로 공급되는 제2 주사 신호의 타이밍은 i-1번째 제1 주사선(예를 들어, S1i-1이라 함)으로 공급되는 주사 신호의 타이밍과 동일할 수 있다.
제5 트랜지스터(T5)는 제1 전원선(VDDL)과 제2 노드(N2) 사이에 연결될 수 있다. 제5 트랜지스터(T5)의 게이트 전극은 i번째 발광 제어선(Ei, 이하, 발광 제어선이라 함)에 연결될 수 있다. 제6 트랜지스터(T6)는 제3 노드(N3)와 발광 소자(LD, 또는, 제4 노드(N4))) 사이에 연결될 수 있다. 제6 트랜지스터(T6)의 게이트 전극은 발광 제어선(Ei)에 연결될 수 있다. 제5 트랜지스터(T5) 및 제6 트랜지스터(T6)는 발광 제어선(Ei)으로 발광 제어 신호가 공급될 때 턴-오프되고, 그 외의 경우에 턴-온될 수 있다.
실시예에 따라, 제5 및 제6 트랜지스터들(T5, T6)이 턴-온 되면 제1 화소 트랜지스터(T1)에 흐르는 전류가 발광 소자(LD)에 전달되고, 발광 소자(LD)가 발광할 수 있다.
제7 트랜지스터(T7)는 발광 소자(LD)의 제1 전극(즉, 제4 노드(N4))과 초기화 전원선(IPL) 사이에 연결될 수 있다. 제7 트랜지스터(T7)의 게이트 전극은 i번째 제3 주사선(S3i, 이하, 제3 주사선이라 함)에 연결될 수 있다. 제7 트랜지스터(T7)는 제3 주사선(S3i)으로 공급되는 제3 주사 신호에 의해 턴-온되어 발광 소자(LD)의 제1 전극에 초기화 전원의 전압을 공급할 수 있다. 일 실시예에서, 제3 주사선(S3i)으로 공급되는 제3 주사 신호의 타이밍은 제1 주사선(S1i), i-1번째 제1 주사선(S1i-1), 및 i+1번째 제1 주사선(예를 들어, S1i+1)으로 공급되는 주사 신호들 중 하나의 타이밍과 동일할 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 전원선(VDDL) 과 제1 노드(N1) 사이에 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 주사 신호가 공급된 후에 제1 주사 신호가 공급될 수 있다. 예를 들어, 제2 주사 신호와 제1 주사 신호는 1수평기간 차이로 공급될 수 있다.
일 실시예에서, 제3 주사 신호는 제1 주사 신호와 동시에 공급될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 제1 주사 신호는 제3 주사 신호가 공급된 후에 공급될 수 있다. 예를 들어, 제3 주사 신호와 제1 주사 신호의 공급 간격은 1수평기간일 수 있다. 또는, 제3 주사 신호는 제1 주사 신호가 공급된 후에 공급될 수도 있다.
도 2a 및 도 2b의 화소들(PX1, PX2)는 예시적인 것이며, 본 발명의 실시예들은 다른 회로의 화소들에도 적용될 수 있다.
도 3은 도 1의 표시 장치에 포함되는 전류 제한부의 일 예를 나타내는 블록도이고, 도 4는 도 3의 전류 제한부에 포함되는 신호 제어부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 1, 도 3, 및 도 4를 참조하면, 전류 제한부(500)는 로드 산출부(510), 신호 제어부(520), 스케일 팩터 조정부(530)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전류 제한부(500)는 가중치 생성부(540), 카운터부(550), 연산부(560), 및 리셋부(570)를 더 포함할 수 있다.
로드 산출부(510)는 이전 프레임의 입력 영상 데이터(IDATA)에 기초하여 이전 프레임 로드(P_FL)를 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 로드 산출부(510)는 입력 영상 데이터(IDATA)에 포함되는 계조 값들의 정보 및/또는 화소들의 발광 비율 정보를 분석하여 이전 프레임 로드(P_FL)를 산출할 수 있다. 또는, 입력 영상 데이터(IDATA)에는 프레임 로드와 관련된 정보가 포함될 수도 있다. 예를 들어, 이전 프레임 로드(P_FL)는 0% 내지 100%로 수치화된 범위 내의 정보를 포함할 수 있다.
로드 산출부(510)는 이전 프레임의 입력 영상 데이터(IDATA)에 기초하여 이전 프레임 로드(P_FL)를 출력하는 하드웨어 회로 및/또는 소프트웨어 알고리즘을 포함할 수 있다. 로드 산출부(510)는 이전 프레임 로드(P_FL)를 신호 제어부(520)에 제공할 수 있다.
신호 제어부(520)는 이전 프레임 로드(P_FL)와 임계 로드(LTH)를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 제1 제어 신호(LLD1)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 임계 로드(LTH)는 1% 내지 10%의 범위에서 선택된 값으로 결정될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 임계 로드(LTH)의 값이 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 이전 프레임 로드(P_FL)가 임계 로드(LTH)보다 작은 경우, 신호 제어부(520)는 제1 제어 신호(LLD1)를 활성화할 수 있다. 제1 제어 신호(LLD1)는 스케일 팩터 조정부(530)에 제공될 수 있다. 이전 프레임 로드(P_FL)가 임계 로드(LTH) 이상인 경우, 신호 제어부(520)는 제1 제어 신호(LLD1)를 비활성화할 수 있다.
일 실시예에서, 이전 프레임 로드(P_FL)가 임계 로드(LTH)보다 작은 경우, 신호 제어부(520)는 복수의 프레임들을 포함하는 완충 기간 동안 활성화되는 제2 제어 신호(LLD2)를 더 출력할 수 있다. 제2 제어 신호(LLD2)는 시간 가중치(WT) 출력을 위한 신호이다. 제2 제어 신호(LLD2)는 가중치 생성부(540) 및 카운터부(550)에 제공될 수 있다.
또한, 신호 제어부(520)는 이전 프레임 로드(P_FL)에 대응하는 로드 스케일 팩터(LSF)를 제1 스케일 팩터(SF1)로서 출력할 수 있다. 제1 스케일 팩터(SF1)는 스케일 팩터 조정부(530)에 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 신호 제어부(520)는 룩업 테이블(522) 및 비교부(524)를 포함할 수 있다.
룩업 테이블(522)은 이전 프레임 로드(P_FL)에 대응하는 로드 스케일 팩터(LSF)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 룩업 테이블(522)은 기 설정된 프레임 로드들 각각에 대응하는 스케일 팩터 값들을 포함하며, 스케일 팩터 값들 중 이전 프레임 로드(P_FL)에 대응하는 하나를 로드 스케일 팩터(LSF)로서 출력할 수 있다. 스케일 팩터 값들은 0보다 크고 1이하의 범위에 포함될 수 있다. 예를 들어, 이전 프레임 로드(P_FL)가 클수록 스케일 팩터 값은 작아질 수 있다.
비교부(524)는 이전 프레임 로드(P_FL)와 임계 로드(LTH)를 비교할 수 있다. 비교부(524)는 비교 결과에 기초하여 제1 제어 신호(LLD1) 및 제2 제어 신호(LLD2)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 제어 신호(LLD1) 및 제2 제어 신호(LLD2)는 모두 이전 프레임 로드(P_FL)가 임계 로드(LTH)보다 작을 때 비활성화 레벨로부터 활성화 레벨로 천이될 수 있다. 따라서, 제1 제어 신호(LLD1) 및 제2 제어 신호(LLD2)는 저부하(low load) 검출 신호들로 이해될 수도 있다.
비교부(524)는 공지된 다양한 형태의 비교 회로 및/또는 비교 알고리즘으로 구현될 수 있다.
스케일 팩터 조정부(530)는 이전 프레임 로드(P_FL) 및 제1 제어 신호(LLD1)에 기초하여 스케일 팩터를 조정할 수 있다. 예를 들어, 스케일 팩터 조정부(530)는 제1 제어 신호(LLD1)에 기초하여 로드 스케일 팩터(LSF, 예를 들어, 제1 스케일 팩터(SF1)) 및 이전 프레임에 출력된 이전 스케일 팩터(예를 들어, 이전 프레임의 제3 스케일 팩터(SF3)) 중 하나를 선택하여 현재 스케일 팩터(예를 들어, 제2 스케일 팩터(SF2))로서 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 스케일 팩터 조정부(530)는 제1 제어 신호(LLD1, 예를 들어, 제1 제어 신호(LLD1)의 활성화 레벨)에 응답하여 로드 스케일 팩터(LSF)에 보상 계수(예를 들어, 도 5에 CC로 표시됨)를 적용하여 제2 스케일 팩터(SF2)를 생성(예를 들어, SF2 = LSF*CC)할 수 있다. 예를 들어, 연산부(560)가 동작하지 않거나, 시간 가중치(WT)가 1인 경우, 제2 스케일 팩터(SF2)와 제3 스케일 팩터(SF3)는 동일할 수 있다. 이 때, 제2 스케일 팩터(SF2)는 현재 프레임의 입력 영상 데이터(IDATA)에 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 제어 신호(LLD1)가 비활성화된 경우(즉, 이전 프레임 로드(P_FL)가 임계 로드(LTH) 이상인 경우), 스케일 팩터 조정부(530)는 이전 스케일 팩터를 제2 스케일 팩터(SF2)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 스케일 팩터 조정부(530)는 이전 프레임에 대응하여 생성된 제3 스케일 팩터(SF3)를 수신하여 한 프레임 동안 저장할 수 있다.
또는, 일 실시예에서, 제1 제어 신호(LLD1)가 비활성화된 경우(즉, 이전 프레임 로드(P_FL)가 임계 로드(LTH) 이상인 경우), 스케일 팩터 조정부(530)는 로드 스케일 팩터(LSF)를 제2 스케일 팩터(SF2)로서 출력할 수도 있다.
카운터부(550)는 활성화된 제2 제어 신호(LLD2)가 출력되는 완충 기간의 프레임들을 카운트할 수 있다. 실시예에 따라, 카운터부(550)는 프레임 카운터일 수 있다. 예를 들어, 카운터부(550)는 프레임마다 출력되는 수직 동기 신호에 대응하여 제2 제어 신호(LLD2)가 출력되는 프레임 수를 카운트할 수 있다. 완충 기간은 시간 가중치(WT)에 의해 프레임 로드가 목표 프레임 로드까지 도달하는 데에 이용되는 연속되는 프레임 수에 대응할 수 있다. 완충 기간 동안 출력되는 스케일 팩터는 목표 스케일 팩터까지 점진적으로 감소될 수 있다.
예를 들어, 완충 기간은 연속하는 6개의 프레임들로 설정될 수 있고, 제2 제어 신호(LLD2)는 6프레임 동안 활성화될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서 완충 기간의 길이가 이에 한정되는 것은 아니다.
카운터부(550)는 카운트 값(CV)을 가중치 생성부(540)에 제공할 수 있다.
가중치 생성부(540)는 제2 제어 신호(LLD2) 및 카운트 값(CV)에 응답하여 완충 기간 내에서 가변하는 시간 가중치(WT)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 가중치 생성부(540)는 완충 기간에 포함되는 제1 내지 제6 프레임들에 각각 대응하는 제1 내지 제6 시간 가중치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 프레임에 제1 가중치가 출력되고, 제6 프레임에는 제6 가중치가 출력될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 제어 신호(LLD2)가 비활성화된 경우, 가중치 생성부(540)는 시간 가중치(WT)를 출력하지 않거나, 시간 가중치(WT)는 1일 수 있다. 시간 가중치(WT)가 출력되지 않는 경우, 연산부(560)는 동작하지 않는다.
예를 들어, 가중치 생성부(540)는 제2 제어 신호(LLD2)에 응답하여 활성화되고, 카운트 값(CV)에 대응하는 시간 가중치(WT)를 출력할 수 있다. 가중치 생성부(540)는 시간 가중치(WT)의 값들이 저장된 메모리 또는 룩업 테이블을 포함할 수 있다.
연산부(560)는 시간 가중치(WT)를 제2 스케일 팩터(SF2)에 적용하여 제3 스케일 팩터(SF3)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 연산부(560)는 곱셈기를 포함할 수 있다. 제3 스케일 팩터(SF3)는 현재 영상 데이터에 적용될 수 있다. 제3 스케일 팩터(SF3)가 적용된 현재 영상 데이터는 보상 영상 데이터(CDATA)로서 데이터 구동부(400)에 제공될 수 있다.
리셋부(570)는 제1 제어 신호(LLD1) 및 제2 제어 신호(LLD2)에 기초하여 카운트 리셋 신호(RS)를 출력할 수 있다. 신호 제어부(520)는 제1 및 제2 제어 신호들(LLD1, LLD2)을 리셋부(570)에 제공할 수 있다.
제1 및 제2 제어 신호들(LLD1, LLD2)이 모두 활성화된 경우, 리셋부(570)는 카운트 리셋 신호(RS)를 출력할 수 있다 카운트 리셋 신호(RS)는 카운터부(550)에 제공될 수 있다.
카운터부(550)는 카운트 리셋 신호(RS)에 응답하여 카운트 값(CV)을 리셋할 수 있다. 가중치 생성부(540)는 카운트 리셋 신호(RS)에 의해 완충 기간의 제1 프레임에 대응하는 제1 시간 가중치를 출력할 수 있다. 예를 들어, 카운터부(550)는 카운트 리셋 신호(RS)에 응답하여 완충 기간의 제1 프레임을 지시하는 카운트 값(CV)을 출력하고, 가중치 생성부는 이에 응답하여 제1 시간 가중치를 출력할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(1000)는 프레임 메모리를 이용한 인접한 프레임들의 영상 데이터(또는, 프레임 로드들)의 비교 없이 이전 프레임 로드(P_FL)만에 기초하여 현재 영상 데이터에 적용되는 스케일 팩터를 조정할 수 있다. 예를 들어, 이전 프레임 로드(P_FL)가 임계 로드(LTH)보다 작으면서 현재 프레임 로드가 임계 로드(LTH)보다 큰 경우, 현재 프레임의 스케일 팩터(예를 들어, 제3 스케일 팩터(SF3))는 이전 프레임의 스케일 팩터보다 작을 수 있다.
이에 따라, 프레임 메모리에 의한 영상 데이터 비교에 따라 스케일 팩터가 1프레임 지연되어 생성 및 적용됨으로 인한 영상 품질 저하가 개선될 수 있으며, 소비 전력이 더욱 저감될 수 있다. 또한, 이전 프레임 로드(P_FL)에 기반하여 스케일 팩터 조정이 즉시 반영되므로, 프레임 로드(및 표시 패널(100)의 전류 량)가 급격히 상승하는 경우의 오버 커런트(전류의 오버슛(overshoot))가 방지될 수 있다.
나아가, 수 프레임들에 걸쳐(예를 들어, 완충 기간 동안) 제공되는 시간 가중치(WT)에 의해 제3 스케일 팩터(SF3)가 목표 스케일 팩터를 향해 점진적으로 감소하므로, 프레임 로드의 급격한 변화에 대응한 전류 제한으로 인한 영상 왜곡 등이 개선될 수 있다.
도 5는 프레임 로드에 따라 스케일 팩터를 조정하는 도 3의 전류 제한부의 동작의 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 이전 프레임의 프레임 로드(FL)에 기초하여 제1 및 제2 제어 신호들(LLD1, LLD2) 및 스케일 팩터(SF)가 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 프레임들(F1 내지 Fk+1, 여기서, k는 5보다 큰 정수) 각각은 수직 블랭크 기간(VBP) 및 액티브 기간(AP)을 포함할 수 있다. 수직 블랭크 기간(VBP)에는 영상에 관여하는 데이터 전압들이 출력되지 않으며, 액티브 기간(AP)에 해당 프레임의 영상의 데이터 전압들이 출력될 수 있다.
도 5는 낮은 프레임 로드로부터 높은 프레임 로드로 영상이 변하는 경우의 일 예를 보여준다. 제1 프레임(F1)의 프레임 로드(FL)는 0%(예를 들어, 블랙 영상)일 수 있다. 제1 프레임(F1)의 프레임 로드(FL)는 임계 로드(LTH)보다 작을 수 있다. 제2 내지 제k+1 프레임들(F2 내지 Fk+1)의 프레임 로드(FL)는 100%(예를 들어, 풀-화이트 영상)일 수 있다. 제2 내지 제k+1 프레임들(F2 내지 Fk+1)의 프레임 로드(FL)는 임계 로드(LTH)보다 클 수 있다.
현재 프레임에 적용되는 스케일 팩터(SF)는 이전 프레임의 프레임 로드(FL)에 기초하여 결정될 수 있다. 제1 프레임(F1)의 영상 데이터(입력 영상 데이터)에는 그 전 프레임의 프레임 로드(FL)에 의해 소정의 스케일 팩터(SFa)가 적용될 수 있다.
제1 프레임(F1)의 프레임 로드(FL)가 임계 로드(LTH)보다 작으므로, 제2 프레임(F2)에 제1 제어 신호(LLD1) 및 제2 제어 신호(LLD2)가 활성화될 수 있다. 제1 제어 신호(LLD1)에 응답하여 제1 프레임(F1)의 스케일 팩터(SFa)에 보상 계수(CC)가 적용(예를 들어, SFa*CC)될 수 있다. 보상 계수(CC)는 0보다 크고 1보다 작거나 같을 수 있다.
보상 계수(CC)는 표시 패널(100)의 특성에 따라 설정되는 고유 값일 수 있다. 또는, 보상 계수(CC)는 이전 프레임의 프레임 로드(FL)의 값에 따라 추가적으로 가변할 수도 있다.
일 실시예에서, 제2 제어 신호(LLD2)는 기 설정된 완충 기간(BP) 동안 활성화될 수 있다. 예를 들어, 완충 기간(BP)은 k-1개의 프레임들을 포함하는 시간일 수 있다.
제2 프레임(F2)은 제2 제어 신호(LLD2)가 활성화된 첫 프레임이다. 따라서, 제2 프레임(F2)에 스케일 팩터(SFa)에 제1 시간 가중치(WT1)가 더 적용(예를 들어, SF1*CC*WT1)될 수 있다. 제1 시간 가중치(WT1)는 0보다 크고 1보다 작을 수 있다. 이에 따라, 제2 프레임(F2)의 영상 데이터에 적용되는 스케일 팩터(SF)는 제1 프레임(F1)의 스케일 팩터(SFa)보다 작을 수 있다.
제2 프레임(F2)의 스케일 팩터(SF1*CC*WT1)는 제2 프레임(F2)의 수직 블랭크 기간(VBP) 내에 결정될 수 있다. 이에 따라, 제2 프레임(F2)의 영상 데이터에는 제2 프레임(F2)의 스케일 팩터(SF1*CC*WT1)가 적용되고, 제2 프레임(F2)의 액티브 기간(AP)에 스케일 팩터(SF1*CC*WT1)가 반영된 데이터 전압들이 표시 패널(100)에 제공될 수 있다.
제2 프레임(F2)의 프레임 로드(FL)는 임계 로드(LTH)보다 크므로, 제3 프레임(F3)에 제1 제어 신호(LLD1)는 비활성화될 수 있다. 또한, 제2 제어 신호(LLD2)는 제2 프레임(F2)에서 활성화 레벨을 유지할 수 있다. 이에 따라, 스케일 팩터 조정부(530)는 제2 프레임(F2)에 출력된 스케일 팩터(SF, 예를 들어, SFa*CC*WT1)를 제2 스케일 팩터(SF2)로서 연산부(560)에 제공할 수 있다. 가중치 생성부(540)는 2로 카운트된(즉, 2개의 프레임들이 카운트됨) 제2 제어 신호(LLD2)의 카운트 값(CV)에 응답하여 제2 시간 가중치(WT2)를 출력할 수 있다.
이에 따라, 연산부(560)는 제2 스케일 팩터(SF2)에 제2 시간 가중치(WT2)를 적용함으로써, 제3 프레임(F3)의 영상 데이터에 새로운 스케일 팩터(즉, SFa*CC*WT1*WT2)가 적용될 수 있다.
마찬가지로, 제4 프레임(F4)의 영상 데이터에는 제3 프레임(F3)의 스케일 팩터(즉, SFa*CC*WT1*WT2)에 제3 시간 가중치(WT3)가 더 적용된 스케일 팩터(즉, SFa*CC*WT1*WT2*WT3)가 적용될 수 있다.
이와 같이, 완충 기간(BP)이 종료되는 제k 프레임(Fk)까지 스케일 팩터(SF)가 점진적으로 감소될 수 있다. 이 경우, 제1 계조(G1)의 값이 점진적으로 감소되며, 제1 계조(G1)에 대응하는 데이터 전압(DV) 또한 점진적으로 감소될 수 있다. 이에 따라, 표시 패널(100)의 전류 량 및 실제 프레임 로드가 프레임 경과에 따라 점진적으로 감소될 수 있다.
이후, 완충 기간(BP) 이후의 제k+1 프레임(Fk+1)에는 제k 프레임(Fk)의 스케일 팩터(SF)와 동일한 값의 스케일 팩터(SF)까 적용될 수 있다.
도 6은 프레임 로드에 따라 스케일 팩터를 조정하는 도 3의 전류 제한부의 동작의 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 완충 기간(BP) 진행 중 임계 로드(LTH)보다 작은 프레임 로드(FL)를 갖는 프레임이 삽입될 수 있다.
일 실시예에서, 리셋부(570)는 제1 제어 신호(LLD1) 및 제2 제어 신호(LLD2)가 모두 활성화된 경우에 카운트 리셋 신호(RS)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 프레임(F2)의 수직 블랭크 기간(VBP) 및 제5 프레임(F5)의 수직 블랭크 기간(VBP)에 카운트 리셋 신호(RS)가 출력될 수 있다.
카운터부(550)는 카운트 리셋 신호(RS)에 응답하여 카운트 값(CV)을 리셋할 수 있다. 리셋된 카운트 값(CV)에 따라 완충 기간(BP)이 재시작될 수 있다. 예를 들어, 카운트 리셋 신호(RS)가 출력된 프레임은 완충 기간(BP)이 첫 번째 프레임으로서 제1 시간 가중치(WT1)가 출력될 수 있다.
제1 내지 제4 프레임들(F1 내지 F4)까지의 동작은 도 5를 참조하여 설명된 동작과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 즉, 제4 프레임(F4)까지 스케일 팩터(SF)가 단계적으로 감소될 수 있다.
일 실시예에서, 완충 기간(BP)은 기본적으로 6개의 연속하는 프레임들을 포함하도록 설정될 수 있다. 이에 따라, 제2 제어 신호(LLD2)가 활성화되면, 특별한 사정이 없는 한 제2 제어 신호(LLD2)는 6 프레임 동안 활성화 레벨을 유지할 수 있다.
일 실시예에서, 제4 프레임(F4)의 프레임 로드(FL)는 10%로 임계 로드(LTH)보다 작을 수 있다. 10%의 프레임 로드(FL)에 대응하여 룩업 테이블(예를 들어, 도 4에 522로 표시됨)에 저장된 스케일 팩터는 SFa'로 정의될 수 있다.
제4 프레임(F4)의 프레임 로드(FL)가 임계 로드(LTH)보다 작으므로, 제5 프레임(F5)에 제1 제어 신호(LLD1)가 다시 활성화될 수 있다. 이 때, 제1 및 제2 제어 신호들(LLD1, LLD2)이 모두 활성화 레벨을 가지므로, 카운트 리셋 신호(RS)가 다시 출력될 수 있다. 이에 따라, 이전의 완충 기간(BP)은 리셋되고, 새로운 완충 기간(BP)이 다시 시작될 수 있다. 예를 들어, 제5 프레임(F5)부터 6프레임 동안 새로운 완충 기간(BP)이 진행될 수 있다.
또한, 제5 프레임(F5)에는 제1 제어 신호(LLD1)에 응답하여 제4 프레임의 프레임 로드(FL, 예를 들어, 10%로 도시됨)에 상응하는 로드 스케일 팩터(LSF, 예를 들어, SFa'로 도시됨)에 보상 계수(CC)가 적용(예를 들어, SFa'*CC)될 수 있다. 또한, 카운트 리셋 신호(RS)에 대한 리셋된 카운트 값(CV)에 의해 제1 시간 가중치(WT1)가 다시 출력될 수 있다. 따라서, 제5 프레임(F5)에는 새로운 스케일 팩터(예를 들어, SFa'*CC*WT1)가 생성될 수 있다. 예를 들어, 제5 프레임(F5)에서는 제4 프레임(F4)보다 스케일 팩터(SF)가 증가될 수 있다.
이후, 제5 프레임(F5) 및 제6 프레임(F6)의 프레임 로드(FL)는 다시 임계 로드(LTH)를 초과하고, 스케일 팩터(SF)가 점진적으로 감소될 수 있다.
도 7은 프레임 로드에 따라 스케일 팩터를 조정하는 도 3의 전류 제한부의 동작의 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 임계 로드(LTH)보다 작은 프레임 로드(FL)를 갖는 프레임들이 연속될 수 있다.
제1 내지 제4 프레임들(F1 내지 F4)의 프레임 로드(FL)는 임계 로드(LTH)보다 작을 수 있다. 그리고, 제1 프레임(F1)의 스케일 팩터(SF)는 SFb의 값을 가질 수 있다.
제2 내지 제 5 프레임들(F2 내지 F5)에는 각각 도 5를 참조하여 설명된 제2 프레임(F2)의 구동과 동일한 구동이 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 프레임(F1)의 0%의 프레임 로드(FL)에 의해 제2 프레임(F2)에 제1 및 제2 제어 신호들(LLD1, LLD2)가 활성화될 수 있다. 이에 따라, 카운트 리셋 신호(RS)가 제2 프레임(F2)의 수직 블랭크 기간(VBP)에 출력되고, 제1 프레임(F1)의 프레임 로드(FL, 즉, 0%의 프레임 로드)에 상응하는 로드 스케일 팩터(LSF)에 보상 계수(CC) 및 제1 시간 가중치(WT1)가 적용될 수 있다. 이 때, 제1 프레임(F1) 이전의 프레임 로드(FL)에 따라 로드 스케일 팩터(LSF)는 SFb와 같을 수도 있고, 다를 수도 있다.
마찬가지로, 제2 프레임(F2)의 0%의 프레임 로드(FL)에 의해 제3 프레임(F3)에 제1 및 제2 제어 신호들(LLD1, LLD2)의 활성화 레벨이 유지될 수 있다. 따라서, 카운트 리셋 신호(RS)가 제3 프레임(F3)의 수직 블랭크 기간(VBP)에 출력되고, 제2 프레임(F2)의 프레임 로드(FL, 즉, 0%의 프레임 로드)에 상응하는 로드 스케일 팩터(LSF)에 보상 계수(CC) 및 제1 시간 가중치(WT1)가 적용될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 프레임들(F1 내지 F4)의 임계 로드(LTH)보다 낮은 프레임 로드(FL)들이 동일하므로, 제2 내지 제5 프레임들(F2 내지 F5)의 스케일 팩터(SF)들이 동일할 수 있다.
제5 프레임(F5)에는 임계 로드(LTH)보다 큰 100%의 프레임 로드(FL)가 출력될 수 있다. 따라서, 제6 프레임(F6)에는 제1 제어 신호(LLD1)가 비활성화되고, 제5 프레임(F5)의 스케일 팩터(SF)에 제2 시간 가중치(WT2)가 더 적용된 값이 제6 프레임(F6)의 스케일 팩터(SF)로 출력될 수 있다. 완충 기간(BP)은 제5 프레임(F5)부터 카운트될 수 있다.
이에 따라, 낮은 로드의 영상이 지속적으로 출력되는 경우에 과도하게 낮은 값으로 스케일 팩터(SF)가 감소되지 않고, 이전 프레임의 프레임 로드(FL)에 따라 스케일 팩터(SF)가 일정 수준을 유지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 표시 장치의 구동 방법은, 이전 프레임 로드와 임계 로드를 비교(S100)한 결과에 기초하여 현재 영상 데이터에 적용되는 현재 스케일 팩터를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 이전 프레임 로드가 임계 로드보다 작은 경우, 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호가 활성화(S210)될 수 있다. 제1 제어 신호에 기초하여 이전 프레임 로드에 대응하는 로드 스케일 팩터에 보상 계수를 적용하여 제1 스케일 팩터가 생성(S220)될 수 있다.
또한, 제2 제어 신호의 활성화에 기초하여 시간 가중치(S230)가 생성될 수 있다. 제2 제어 신호는 복수의 연속하는 프레임들을 포함하는 완충 기간 동안 활성화될 수 있다. 시간 가중치는 완충 기간 내에서 가변할 수 있다. 예를 들어, 완충 기간들의 프레임들을 카운트한 결과에 대응하는 시간 가중치가 결정될 수 있다.
이후, 시간 가중치를 제1 스케일 팩터에 적용하여 현재 스케일 팩터가 출력(S240)될 수 있다. 또한, 현재 영상 데이터에 현재 스케일 팩터를 적용하여 보상 영상 데이터가 생성되고, 보상 영상 데이터에 대응하는 데이터 전압이 표시 패널에 제공(S250)될 수 있다.
일 실시예에서, 이전 프레임 로드가 임계 로드보다 작고, 현재 프레임 로드가 임계 로드보다 큰 경우(예를 들어, 프레임 로드가 급격히 증가하는 경우), 현재 프레임의 스케일 팩터는 이전 프레임의 스케일 팩터보다 작을 수 있다.
일 실시예에서, 이전 프레임 로드가 임계 로드 이상인 경우, 제1 제어 신호가 비활성화(S310)될 수 있다. 또한, 제2 제어 신호 및 완충 기간의 프레임 카운트 값에 기초하여 시간 가중치가 생성(S320)될 수 있다.
시간 가중치는 이전 프레임에 출력된 스케일 팩터에 적용됨으로써, 현재 스케일 팩터가 출력(S330)될 수 있다. 여기서, 이전 프레임에 출력된 스케일 팩터는 앞서 설명된 로드 스케일 팩터와는 다른 의미를 갖는다. 즉, 로드 스케일 팩터는 이전 프레임에 출력된 스케일 팩터와는 관련 없으며, 이전 프레임 로드에 의해서만 결정될 수 있다.
이후, 현재 영상 데이터에 현재 스케일 팩터를 적용하여 보상 영상 데이터가 생성되고, 보상 영상 데이터에 대응하는 데이터 전압이 표시 패널에 제공(S250)될 수 있다.
다만, 상기 표시 장치의 구동 방법은 도 3 내지 도 7을 참조하여 자세히 설명되었으므로, 중복되는 설명의 반복은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치 및 이의 구동 방법은 프레임 메모리를 이용한 인접한 프레임들의 영상 데이터(또는, 프레임 로드들)의 비교 없이 이전 프레임 로드만에 기초하여 전류 제한을 위해 현재 영상 데이터에 적용되는 스케일 팩터를 조정할 수 있다.
이에 따라, 프레임 메모리에 의한 영상 데이터 비교에 따라 스케일 팩터가 1프레임 지연되어 생성 및 적용됨으로 인한 영상 품질 저하가 개선될 수 있으며, 소비 전력이 더욱 저감될 수 있다. 또한, 이전 프레임 로드에 기반하여 스케일 팩터 조정이 즉시(실시간) 반영되므로, 프레임 로드(및 표시 패널의 전류 량)가 급격히 상승하는 경우의 오버 커런트(전류의 오버슛(overshoot))가 방지될 수 있다.
나아가, 수 프레임들에 걸쳐(예를 들어, 완충 기간 동안) 제공되는 시간 가중치에 의해, 현재 영상 데이터에 스케일 팩터가 목표 스케일 팩터를 향해 점진적으로 감소하므로, 프레임 로드의 급격한 변화에 대응한 전류 제한으로 인한 영상 왜곡 등이 개선될 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: 표시 패널 200: 타이밍 제어부
300: 주사 구동부 400: 데이터 구동부
500: 전류 제한부 510: 로드 산출부
520: 신호 제어부 530: 스케일 팩터 조정부
540: 가중치 생성부 550: 카운터부
560: 연산부 570: 리셋부
522: 룩업 테이블 524: 비교부
1000: 표시 장치 P_FL: 이전 프레임 로드
LLD1: 제1 제어 신호 LLD2: 제2 제어 신호
WT: 시간 가중치 SF: 스케일 팩터
LSF: 로드 스케일 팩터

Claims (20)

  1. 데이터 전압에 기초하여 발광하는 화소들을 포함하는 표시 패널;
    이전 프레임 로드와 기 설정된 임계 로드를 비교하여 스케일 팩터를 결정하고, 상기 데이터 전압을 조절하기 위해 현재 프레임의 입력 영상 데이터인 현재 영상 데이터에 상기 스케일 팩터를 적용하여 보상 영상 데이터를 생성하는 전류 제한부; 및
    상기 보상 영상 데이터를 상기 데이터 전압으로 변환하여 상기 표시 패널에 제공하는 데이터 구동부를 포함하는, 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 이전 프레임 로드가 상기 임계 로드보다 작고, 현재 프레임 로드가 상기 임계 로드보다 큰 경우, 상기 현재 프레임의 상기 스케일 팩터는 이전 프레임의 상기 스케일 팩터보다 작은, 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전류 제한부는 상기 이전 프레임 로드 및 프레임 경과 시간에 기초하여 시간 가중치를 생성하고, 상기 시간 가중치를 상기 스케일 팩터에 더 적용하는, 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 스케일 팩터 및 상기 시간 가중치는 0보다 크고 1이하인, 표시 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 제1 프레임의 프레임 로드가 상기 임계 로드 이하이고, 제2 프레임 내지 제k(단, k는 2보다 큰 정수) 프레임의 프레임 로드들이 상기 임계 로드보다 큰 경우, 상기 제2 프레임으로부터 상기 제k 프레임으로 갈수록 동일한 계조에 상응하는 데이터 전압의 크기는 점진적으로 감소하는, 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 시간 가중치가 적용된 상기 스케일 팩터는 상기 제2 프레임으로부터 상기 제k 프레임으로 갈수록 점진적으로 감소하는, 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전류 제한부는,
    이전 프레임의 입력 영상 데이터에 기초하여 상기 이전 프레임 로드를 산출하는 로드 산출부;
    상기 이전 프레임 로드와 상기 임계 로드를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 제1 제어 신호를 출력하는 신호 제어부; 및
    상기 이전 프레임 로드 및 상기 제1 제어 신호에 기초하여 상기 스케일 팩터를 조정하는 스케일 팩터 조정부를 포함하는, 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 이전 프레임 로드가 상기 임계 로드보다 작은 경우, 상기 신호 제어부는 상기 제1 제어 신호를 활성화하고,
    상기 스케일 팩터 조정부는 상기 제1 제어 신호에 응답하여 상기 이전 프레임 로드에 상응하는 로드 스케일 팩터에 보상 계수를 적용하여 현재 스케일 팩터를 생성하는, 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 이전 프레임 로드가 상기 임계 로드 이상인 경우, 상기 신호 제어부는 상기 제1 제어 신호를 비활성화하고,
    상기 스케일 팩터 조정부는 상기 이전 프레임에 출력된 이전 스케일 팩터를 상기 현재 스케일 팩터로 출력하는, 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 이전 프레임 로드가 상기 임계 로드보다 작은 경우, 상기 신호 제어부는 복수의 프레임들을 포함하는 완충 기간 동안 활성화되는 제2 제어 신호를 더 출력하는, 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 전류 제한부는,
    상기 완충 기간의 프레임들을 카운트하여 카운트 값을 출력하는 카운터부;
    상기 제2 제어 신호 및 상기 카운트 값에 응답하여, 상기 완충 기간 내에서 가변하는 시간 가중치를 생성하는 가중치 생성부; 및
    상기 시간 가중치를 상기 현재 스케일 팩터에 적용하는 연산부를 더 포함하는, 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 전류 제한부는,
    상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호가 모두 활성화된 경우에 카운트 리셋 신호를 출력하는 리셋부를 더 포함하고,
    상기 카운터부는 상기 카운트 리셋 신호에 응답하여 상기 카운트 값을 리셋하는, 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 가중치 생성부는 상기 카운트 리셋 신호에 의해 상기 완충 기간의 제1 프레임에 대응하는 제1 시간 가중치를 출력하는, 표시 장치.
  14. 제 7 항에 있어서, 상기 신호 제어부는,
    상기 이전 프레임 로드에 대응하는 로드 스케일 팩터를 포함하는 룩업 테이블; 및
    상기 이전 프레임 로드와 상기 임계 로드를 비교하여 상기 제1 제어 신호 및 시간 가중치의 생성을 제어하는 제2 제어 신호를 출력하는 비교부를 포함하는, 표시 장치.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 전류 제한부는, 상기 시간 가중치가 적용된 상기 현재 스케일 팩터를 상기 현재 영상 데이터에 적용하여 상기 보상 영상 데이터를 생성하는, 표시 장치.
  16. 이전 프레임 로드와 기 설정된 임계 로드를 비교하는 단계;
    상기 이전 프레임 로드가 상기 임계 로드보다 작은 경우, 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 활성화하는 단계;
    상기 제1 제어 신호에 기초하여 상기 이전 프레임 로드에 대응하는 로드 스케일 팩터에 보상 계수를 적용하여 제1 스케일 팩터를 생성하는 단계;
    상기 제2 제어 신호의 활성화에 기초하여 시간 가중치를 생성하는 단계;
    상기 시간 가중치를 상기 제1 스케일 팩터에 적용하여 현재 스케일 팩터를 출력하는 단계; 및
    현재 영상 데이터에 상기 현재 스케일 팩터를 적용하여 표시 패널에 데이터 전압을 제공하는 단계를 포함하는, 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제2 제어 신호는 복수의 프레임들을 포함하는 완충 기간 동안 활성화되는, 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 이전 프레임 로드가 상기 임계 로드 이상인 경우, 제1 제어 신호를 비활성화하는 단계;
    상기 제2 제어 신호에 기초하여 상기 시간 가중치를 생성하는 단계;
    상기 시간 가중치를 이전 프레임에 출력된 스케일 팩터에 적용하여 상기 현재 스케일 팩터를 출력하는 단계; 및
    현재 영상 데이터에 상기 현재 스케일 팩터를 적용하여 표시 패널에 데이터 전압을 제공하는 단계를 더 포함하는, 표시 장치의 구동 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 완충 기간의 프레임들을 카운트하여 상기 시간 가중치가 결정되는, 표시 장치의 구동 방법.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 이전 프레임 로드가 상기 임계 로드보다 작고, 현재 프레임 로드가 상기 임계 로드보다 큰 경우, 상기 현재 프레임의 상기 스케일 팩터는 이전 프레임의 상기 스케일 팩터보다 작은, 표시 장치의 구동 방법.
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