KR20240024626A - Led 구동 회로를 포함하는 디스플레이 장치 및 구동 방법 - Google Patents

Led 구동 회로를 포함하는 디스플레이 장치 및 구동 방법 Download PDF

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Abstract

디스플레이 장치가 개시된다. 본 디스플레이 장치는 디스플레이 패널의 복수의 서브 픽셀을 구성하는 복수의 발광 소자, PWM 신호를 입력받고, 입력된 PWM 신호에 기초하여 복수의 발광 소자를 구동하는 LED 구동 회로, 직전 프레임의 계조 정보를 저장하는 메모리, 및 현재 프레임의 계조 정보가 입력되면 현재 프레임의 계조 정보 및 저장된 직전 프레임의 계조 정보에 기초하여 PWM 신호를 생성하고, 생성된 PWM 신호를 LED 구동 회로에 제공하는 프로세서를 포함한다.

Description

LED 구동 회로를 포함하는 디스플레이 장치 및 구동 방법{DISPLAY APPARATUS INCLUDING LED DRIVING CIRCUIT AND OPERATING METHOF THEREOF}
본 개시는 LED 구동 회로를 포함하는 디스플레이 장치 및 구동 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 직전 계조 정보 및 현재 계조 정보에 기초하여 PWM 신호를 생성하여 LED 구동 회로를 제어하는 디스플레이 장치 및 구동 방법에 관한 것이다.
종래 디스플레이 패널 내 발광 소자의 계조를 조정하는 방식으로, 발광 소자에 인가되는 전압의 차이로 계조를 표현하는 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 및/또는 발광 소자에 전압이 인가되는 시간의 차이로 계조를 표현하는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식이 사용되었다.
예를 들어, 복수의 행으로 구성된 복수의 발광 소자를 PWM 방식으로 구동하는 경우, 복수의 발광 소자 각각에 대응되는 복수의 LED 구동 회로에 PWM 데이터를 입력하고, 입력된 PWM 데이터를 기반으로 복수의 발광 소자를 구동할 수 있었다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 디스플레이 패널의 복수의 서브 픽셀을 구성하는 복수의 발광 소자, PWM 신호를 입력받고, 상기 입력된 PWM 신호에 기초하여 상기 복수의 발광 소자를 구동하는 LED 구동 회로, 직전 프레임의 계조 정보를 저장하는 메모리, 및 PWM 신호를 생성하고, 생성한 PWM 신호를 LED 구동회로에 제공하는 프로세서를 포함할 수 있다.
이 경우, 프로세서는 현재 프레임의 계조 정보가 입력되면 상기 현재 프레임의 계조 정보 및 상기 저장된 직전 프레임의 계조 정보에 기초하여 PWM 신호를 생성할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 서브 픽셀을 구성하는 복수의 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치의 동작 방법은 직전 프레임의 계조 정보를 저장하는 단계, PWM 신호를 생성하는 단계, 및 상기 PWM 신호에 기초하여 상기 복수의 발광 소자를 구동하는 하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 PWM 신호를 생성하는 단계는, 현재 프레임의 계조 정보가 입력되면 상기 현재 프레임의 계조 정보 및 상기 저장된 직전 프레임의 계조 정보에 기초하여 PWM 신호를 생성할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 기능을 설명하기 위한 블록 구성도,
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 기능을 설명하기 위한 블록 구성도,
도 3은 도 1의 구동부의 기능을 설명하기 위한 구성도,
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른, 디스플레이 패널에 포함되는 LED 구동 회로와 발광 소자들 간의 연결 관계를 설명하기 위한 회로도,
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 블록 구동의 예시,
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 발광 소자들에 대한 구동의 예시,
도 7은 발광소자로 출력되는 계조별 출력 파형의 예시,
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따라 보정전 출력 파형과 보정 후 출력 파형의 예시,
도 9는 본 개시의 일 실시 예에 따른 룩업 테이블의 예시,
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 동일한 구성의 중복 설명은 되도록 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 개시에서 사용한 용어는 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 개시에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에서 사용된 "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않은 것으로 이해될 수 있다.
본 개시의 실시 예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 다양한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 기능을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
디스플레이 장치(1000)는 TV, 모니터, 스마트폰, 노트북 PC, 태블릿 PC, 데스크탑 PC 등의 단말 장치 또는 스마트워치 등의 웨어러블 장치 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 복수의 발광 소자를 이용하여 영상을 디스플레이 장치라면 본 개시에 따른 디스플레이 장치일 수 있다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(1000)는 디스플레이 패널(100) 및 구동부(200)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(100)은 복수의 서브 픽셀을 구성하는 복수의 발광 소자(111-1, 111-2, 111-3, ..., 112-1, 112-2, 112-3, ...) 및 복수의 LED 구동 회로(121, 122, 123, ...)를 포함할 수 있다. 디스플레이 패널(100)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다.
구동부(200)는 디스플레이 패널(100)에 포함된 복수의 LED 구동 회로(121, 122, 123, ...)에 다양한 신호를 입력할 수 있다. 구동부(200)는 메모리(210) 및 프로세서(220)를 포함할 수 있다.
메모리(210)는 직전 프레임의 계조 정보를 저장한다. 여기서 계조 정보는 디스플레이 패널에 포함된 복수의 픽셀 각각의 구동을 위한 PWM 펄스폭 정보이거나, 디스플레이 패널에 포함된 복수의 픽셀(또는 서브 픽셀) 각각에 대한 휘도 정보일 수 있다. 한편, 본 개시에서는 직전 프레임의 계조 정보만을 저장하는 것으로 설명하나, 구현시에는 바로 앞 프레임의 계조 정보뿐만 아니라, 직전의 두 프레임의 계조 정보를 저장하는 것도 가능하다.
그리고 메모리(210)는 룩업 테이블을 저장할 수 있다. 여기서 룩업 테이블은 이전 계조 정보와 현재 계조 정보 간의 관계에 따라 현재 계조 정보에 대한 보정 정도에 대한 정보를 갖는 테이블일 수 있다. 예를 들어, 이전 계조 값이 고 계조 값이고, 현재 계조 값이 고 계조 값보다 낮은 계조 값이면 보정 계조 값이 현재 계조 값보다 낮은 계조 값을 갖도록 하고, 이전 계조 값이 저 계조 값이고 현재 계조 값이 이전 계조 값보다 높은 고 계조 값이면 보정 계조 값이 현재 계조 값보다 높은 값을 갖도록 하는 테이블 일 수 있다. 그리고 계조 정보는 발광 소자의 밝기 정도에 대응되는 정보로, PWM 신호에 대응되는 펄스폭(또는 듀티)일 수 있으며, 픽셀의 휘도 값일 수도 있다.
메모리(210)는 영상 모드별로 구분된 복수의 룩업 테이블을 저장할 수 있으며, 후술하는 프로세서(220)는 영상 모드에 대응되는 룩업 테이블을 이용할 수 있다. 또한, 메모리(210)는 블록 내의 발광 소자의 위치에 따른 복수의 룩업 테이블을 저장할 수도 있다.
이러한 메모리(210)는 RAM이나 플래시 메모리, HDD, 외장 메모리, 메모리 카드 등과 같은 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 어느 하나로 한정되는 것은 아니다.
프로세서(220)는 현재 프레임의 계조 정보가 입력되면 현재 프레임의 계조 정보 및 메모리(210)에 저장된 직전 프레임의 계조 정보에 기초하여 PWM 신호를 생성한다. 구체적으로, 프로세서(220)는 메모리(210)에 저장된 계조 정보에 기초하여 현재 프레임에 대응되는 계조 정보를 보정할 수 있다.
예를 들어, 메모리(210)가 PWM 신호에 대응되는 펄스폭 정보를 저장하고, R/G/B 성분의 영상 데이터를 수신하면, 프로세서(220)는 현재 프레임 및 특정 발광 소자에 대한 PWM 펄스폭을 확인하고, 메모리(210)에 기저장된 해당 발광 소자에 대한 펄스폭 정보와 현재 프레임에서의 펄스폭 정보를 비교하여 현재 프레임의 펄스폭 정보의 보정이 필요한지를 판단할 수 있다.
그리고 프로세서(220)는 보정이 필요한 경우, 현재 프레임에 대한 펄스 폭을 직전 프레임에 대한 펄스폭을 참고하여 보정할 수 있다. 이러한 보정의 필요 여부 판단 및 보정은 룩업 테이블 또는 계산식을 이용하여 수행할 수 있다. 또한, 상술한 판단 및 보정은 하나의 단계로 수행될 수 있다. 예를 들어, 보정의 필요 여부를 판단하는 동작 없이 보정을 수행할 수도 있다.
프로세서(220)에서의 구체적인 보정 필요 여부 및 보정 동작에 대해서는 도 4 내지 도 9를 참조하여 후술한다.
그리고 프로세서(2210)는 생성된 PWM 신호를 LED 구동 회로에 제공할 수 있다.
그리고 구동부(200)는 상술한 메모리(210) 및 프로세서(220)뿐만 아니라, 타이밍 컨트롤러, 데이터 구동부, 게이트 구동부 등을 더 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러는 외부로부터 입력 신호(IS), 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync) 및 메인 클럭 신호(MCLK) 등을 입력받아 영상 데이터 신호, 주사 제어 신호, 데이터 제어 신호, 발광 제어 신호 등을 생성하여 디스플레이 패널(100), 데이터 구동부, 게이트 구동부 등에 제공할 수 있다.
특히, 타이밍 컨트롤러는, 각종 신호(Emi, Vsweep, Vini, VST, Test/Discharging) 중 적어도 하나를 복수의 LED 구동 회로(121, 122, 123, ...)에 인가할 수 있다. 또한, 타이밍 컨트롤러는 R, G, B 서브 픽셀 중 하나의 서브 픽셀을 선택하기 위한 제어 신호(MUX Sel R, G, B)를 복수의 LED 구동 회로(121, 122, 123, ...)에 인가할 수도 있다.
데이터 구동부(또는 소스 드라이버, 데이터 드라이버)는, 데이터 신호를 생성하는 수단으로, R/G/B 성분의 영상 데이터 등 전달받아 데이터 전압(예를 들어, PWM 데이터 전압, PAM 데이터 전압)을 생성할 수 있다.
한편, 구현시에 상술한 프로세서(220)는 데이터 구동부로써 기능할 수 있으며, 또는 데이터 구동부와 별도의 구성으로써 데이터 구동부에서 생성한 데이터 전압을 직접 계조 정보에 기초하여 보정하는 기능을 수행할 수도 있다.
예를 들어, 본 개시에 따른 기능을 수행하기 위하여, 일반적인 데이터 구동부와 본 개시에 따른 프로세서를 조합하여 구현하거나, 프로세서를 기존의 데이터 구동부의 기능을 함께 수행하도록 구현하는 것이 가능하다. 첫번째 형태로 구현되는 경우, 프로세서(220)는 데이터 구동부에서 생성된 PWM 신호를 상술한 동작을 통하여 보정하고, 보정된 PWM 신호를 LED 구동 회로에 제공할 수 있다.
한편, 두번째 형태로 구현되는 경우, 프로세서(220)는 R/G/B 성분의 영상 데이터 등을 전달받고, 직전 프레임의 계조 정보와 현재 프레임에 대응되는 계조 정보에 기초하여 PWM 신호를 생성하고, 생성된 PWM 신호를 LED 구동 회로에 제공할 수도 있다.
게이트 구동부(또는, 게이트 드라이버)는 제어 신호(SPWM(n), 제어 신호(SPAM) 등 각종 제어 신호를 생성하는 수단이다. 게이트 구동부는 생성된 각종 제어 신호를 디스플레이 패널(100) 상의 복수의 화소(pixel) 중 특정한 행(또는, 특정한 가로 라인)에 대응되는 LED 구동 회로들에 입력할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
게이트 구동부는, 실시 예에 따라 LED 구동 회로의 구동 전압 단자에 구동 전압(VDD)을 인가할 수도 있다.
데이터 구동부 및 게이트 구동부는, 전체 또는 일부가 디스플레이 패널(100)의 글래스 일면에 형성된 TFT(Thin Film Transistor) 층에 포함되도록 구현되거나 별도의 반도체 IC로 구현되어 글래스의 타 면에 배치될 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따라, 상술한 디스플레이 패널을 복수 개 포함하는 디스플레이 월(Wall) 역시 구현될 수 있다. 디스플레이 월 상에서, 하나의 디스플레이 패널에 포함되는 LED 구동 회로의 그룹별 발광 구간이 다른 디스플레이 패널에 포함되는 LED 구동 회로의 그룹별 발광 구간과 각각 중첩되지 않도록 설계될 수 있다.
예로, 제1 디스플레이 패널은 제1 그룹 및 제2 그룹의 발광 소자들을 그룹별로 구동하고, 제2 디스플레이 패널은 제3 그룹 및 제4 그룹의 발광 소자들을 그룹별로 구동하는 경우를 가정할 수 있다.
이 경우, 제1 디스플레이 패널에 포함된 제1 그룹의 발광 구간이 끝난 시점 이후에 제2 디스플레이 패널에 포함된 제3 그룹의 발광 구간이 시작될 수 있다. 또한, 제2 디스플레이 패널에 포함된 제3 그룹의 발광 구간이 끝난 시점 이후에 제1 디스플레이 패널에 포함된 제2 그룹의 발광 구간이 시작될 수 있다. 또한, 제1 디스플레이 패널에 포함된 제2 그룹의 발광 구간이 끝난 시점 이후에 제2 디스플레이 패널에 포함된 제4 그룹의 발광 구간이 시작될 수 있다.
이상과 같이 본 개시에 따른 디스플레이 장치(100)는 LED 구동을 위한 LED 구동 회로 내의 RC 성분에 의하여 발생하는 PWM 신호의 왜곡에 따른 영상 밝기의 변화를 보상하는 것이 가능하다.
한편, 도 1에서는 설명을 용이하게 하기 위하여, 직전 프레임의 계조 정보와 현재 프레임의 계조 정보 간의 관계를 이용하여 현재 프레임의 계조 정보를 보정하는 것으로 설명하였지만, 구현시에는 현재 프레임의 계조 정보를 현재 프레임의 계조 정보를 이용하여 보정하는 것도 가능하다. 예를 들어, 하나의 픽셀에 대해서 복수의 발광 소자를 순차적으로 구동하는 경우, 즉, R 소자, G 소자, B 소자 순서로 발광 동작을 수행하여 화소의 밝기 값을 표현하는 경우, G 소자 구동시에 R 소자의 계조 정보를 이용하여 G 소자에 대한 계조 정보를 보정할 수 있으며, B 소자의 구동시에 G 소자의 계조 정보를 이용하여 B 소자에 대한 계조 정보를 보정하는 것도 가능하다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 기능을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 발광 소자 기반의 디스플레이 패널(100)은, 복수의 서브 픽셀을 구성하는 복수의 발광 소자(111-1, 111-2, 111-3, ..., 112-1, 112-2, 112-3, ...) 및 복수의 LED 구동 회로(121, 122, 123, ...)를 포함할 수 있다.
복수의 LED 구동 회로는, 각각 하나 이상의 발광 소자를 구동하기 위한 회로이다. 복수의 LED 구동 회로는, 스플레이 패널의 기판 상에 형성된 회로층(ex. TFT: Thin Film Transistor)에 포함될 수 있다. 이 경우, 기판은 일 예로, 글래스로 구현될 수 있다.
발광 소자 각각은 하나의 서브 픽셀을 구성하는 무기 발광 소자일 수 있다.
예로, 발광 소자가 마이크로 LED로 구현된 경우, 발광 소자는 Red, Green, Blue 중 어느 하나의 빛을 출력하는 서브 픽셀을 구성할 수 있다. 이 경우, Red, Green, Blue 각각에 대응되는 발광 소자들이 하나의 픽셀을 구성할 수 있다. 즉, 하나의 픽셀은 Red 색상의 빛을 출력하는 Red 마이크로 LED, Green 색상의 빛을 출력하는 Green 마이크로 LED 및 Blue 색상의 빛을 출력하는 Blue Green 마이크로 LED로 구성될 수 있다.
한편, 디스플레이 패널(100)은 복수의 픽셀로 이루어지고, 복수의 픽셀은 디스플레이 패널(100)에 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 이때, 해상도에 따라 픽셀의 개수가 결정될 수 있다. 예를 들어, 16:9의 비율의 8K 해상도를 표시하는 디스플레이 장치의 디스플레이 패널은 7680 x 4320개의 화소(pixel)로 이루어지며, 무기 발광 소자인 경우에 하나의 화소가 3개의 LED로 이루어지므로, LED는 7680 x 4320 x 3 개가 필요하다.
도 2를 참조하면, 복수의 발광 소자는 복수의 그룹(111, 112, ...)으로 구분될 수 있다. 이때, 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀 중 동일한 행에 위치한 픽셀들을 구성하는 발광 소자들은 동일한 그룹으로 구분될 수 있다. 또는, 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀 중 체커보드 형태로 위치한 픽셀들을 구성하는 발광 소자들은 동일한 그룹으로 구분될 수 있다.
복수의 LED 구동 회로(121, 122, 123, ...)는 스캐닝 구간에서 PWM 데이터 전압을 입력받을 수 있다.
그리고 복수의 LED 구동 회로(121, 122, 123, ...)는, 발광(Emission) 구간에서, 입력된 PWM 데이터 전압에 대응되는 시간 동안 복수의 발광 소자로 구동 전류를 제공하여, 복수의 발광 소자를 구동할 수 있다.
도 2를 참조하면, 복수의 LED 구동 회로 각각은, 복수의 그룹 중 서로 다른 그룹에 포함되는 발광 소자들과 연결될 수 있다. 그리고 복수의 LED 구동 회로 각각은, 연결된 발광 소자들을 그룹 별로 구동할 수 있다.
구체적으로, 복수의 LED 구동 회로는, 복수의 그룹 각각에 대한 스캐닝 구간 및 발광 구간을 통해 복수의 그룹 각각에 포함된 발광 소자들을 구동하여, 복수의 그룹을 분할하여 구동할 수 있다.
이때, 복수의 LED 구동 회로는 복수의 그룹을 시분할 구동할 수 있다. 즉, 복수의 그룹 각각이 구동되는 발광 구간들은 각각 구분될 수 있다.
LED 구동 회로(121)는 그룹 1(111)에 포함되는 발광 소자(111-1) 및 그룹 2(112)에 속하는 발광 소자(112-1)와 각각 연결될 수 있다. 도 2를 통해 도시되지는 않았으나, LED 구동 회로(121)는 그룹 3, 그룹 4 등에 속하는 발광 소자들과도 각각 연결될 수 있다. 여기서, LED 구동 회로(121)는 발광 소자(111-1) 및 발광 소자(112-1)를 각각 순차적으로 (시분할) 구동할 수 있다.
LED 구동 회로(122) 역시 그룹 1(111)에 포함되는 발광 소자(111-2) 및 그룹 2(112)에 속하는 발광 소자(112-2)와 각각 연결될 수 있다. 그리고 LED 구동 회로(122)는 발광 소자(111-2) 및 발광 소자(112-2)를 각각 분할하여 구동할 수 있다.
이때, LED 구동 회로(121)가 그룹 1(111)에 포함되는 발광 소자(111-1)를 구동하는 동안, LED 구동 회로(122)도 그룹 1(111)에 포함되는 발광 소자(111-2)를 구동할 수 있다.
또한, LED 구동 회로(121)가 그룹 2(112)에 포함되는 발광 소자(112-1)를 구동하는 동안, LED 구동 회로(122)도 그룹 2(112)에 포함되는 발광 소자(112-2)를 구동할 수 있다.
도 3은 도 1의 구동부의 기능을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 구동부(200)는 메모리(210) 및 프로세서(220)를 포함할 수 있다.
메모리(210)는 직전 프레임에 대응되는 입력 영상에 대한 정보를 저장할 수 있다. 여기서 입력 영상에 대한 정보는 휘도 정보이거나, PWM 신호에 대응되는 펄스폭 정보일 수 있다.
프로세서(220)는 현재 프레임에 대응되는 입력 영상과 직전 프레임에 대응되는 입력 영상을 비교하여 PWM 신호를 생성할 수 있다. 이때, 프로세서(220)는 입력 영상의 복잡도 또는 영상 모드 등에 따라 여러 보정 방식(또는 복수의 룩업 테이블) 중 대응되는 보정 방식을 결정하고, 그에 따른 보정을 수행할 수 있다.
한편, 프로세서(220)의 보정은 계산 방식을 이용하거나, 룩업 테이블을 이용하는 방식이 이용될 수 있다. 예를 들어, 밝기의 변화가 선형적으로 변형이 되는 패널(또는 디스플레이 장치)의 경우에는 계산 방식을 이용하여 보정 동작이 수행될 수 있다. 예시로, (N-2)*C+(N-1)*A+(N)*B (여기서, N은 프레임 번호로, N은 현재 프레임, N-1은 직전 프레임, N-2은 N-1 프레임보다 1프레임 앞선 프레임, C, A, B는 상수(또는 가중치))와 같은 수학식을 이용하여 해당 발광 소자에 제공될 펄스폭 또는 휘도 값을 산출할 수 있다. 여기서의 상수 또는 가중치는 해당 패널에 대한 실험을 통하여 산출될 수 있으며, 패널 또는 복수의 발광 소자가 구성하는 블록 내의 위치 또는 영상의 특성(move/stardard/Dynamic)에 따라 다르게 설정될 수 있다.
또는, 밝기의 변화가 비선형적인(예를 들어, PWM 펄스폭의 변화에 대해서 로그 또는 지수) 변화 특성을 갖는 경우에는 룩업 테이블을 이용하여 보정 값을 산출하는 것이 가능하다. 이와 같은 룩업 테이블의 예에 대해서는 도 9를 참조하여 후술한다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른, 디스플레이 패널에 포함되는 LED 구동 회로와 발광 소자들 간의 연결 관계를 설명하기 위한 회로도이다. 구체적으로, 도 4는 LED 구동 회로(121)가 두 개의 서로 다른 픽셀들에 각각 포함된 Red 서브 픽셀들을 구성하는 발광 소자들(111-1, 112-1)과 각각 연결된 경우를 도시한다.
도 4를 참조하면, LED 구동 회로(121)는, 그룹 1(111)에 포함되고 LED 구동 회로(121)에 의해 구동되는 발광 소자(111-1)와 연결된 제1 트랜지스터(411), 그룹 2(112)에 포함되고 LED 구동 회로(121)에 의해 구동되는 발광 소자(112-1)와 연결된 제2 트랜지스터(412) 등과 연결될 수 있다.
LED 구동 회로(121)는 공통 제어 신호(Emi(450))에 따라 제1 트랜지스터(411) 또는 제2 트랜지스터(412)로 전류를 인가할 수 있다.
구체적으로, LED 구동 회로(121)는 공통 제어 신호(Emi(450))가 인가되는 발광 구간 동안 제1 트랜지스터(411) 또는 제2 트랜지스터(412)로 전류를 인가할 수 있다.
이때, 제1 트랜지스터(411)는 제1 제어 신호(Emi(1)(451))에 따라 스위칭되고, 제2 트랜지스터(412)는 제2 제어 신호(Emi(2)(452))에 따라 스위칭될 수 있다. 여기서, 제1 제어 신호(Emi(1)(451))는, 그룹 1(111)에 대한 발광 구간(461) 동안 제1 트랜지스터(411)를 온(ON) 시켜 LED 구동 회로(121)에서 발광 소자(111-1)로 전류가 인가되도록 할 수 있다. 또한, 제2 제어 신호(EMI(2)(452)는, 그룹 2(112)에 대한 발광 구간(462) 동안 제2 트랜지스터(412)를 (ON) 시켜 LED 구동 회로(121)에서 발광 소자(112-1)로 전류가 인가되도록 할 수 있다.
그리고 LED 구동 회로(121)는, 그룹 1(111)에 대한 스캐닝 구간에서 입력된 제1 PWM 데이터 전압을 기반으로, 그룹 1(111)에 대한 발광 구간(461) 동안 제1 제어 신호(Emi(1))에 따라 온(ON)되는 제1 트랜지스터(411)를 통해 그룹 1(111)에 포함된 발광 소자(111-1)에 구동 전류를 제공할 수 있다.
또한, LED 구동 회로(121)는, 그룹 2(112)에 대한 스캐닝 구간에서 입력된 제2 PWM 데이터 전압을 기반으로, 그룹 2(112)에 대한 발광 구간(462) 동안 제2 제어 신호(Emi(2))에 따라 온(ON)되는 제2 트랜지스터(412)를 통해 그룹 2(112)에 포함된 발광 소자(112-1)에 구동 전류를 제공할 수 있다.
이와 같은 LED 구동 회로와 발광 소자들 간의 연결 관계는 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 발광 소자들 간에도 공통적으로 적용되며, 구동시에는 복수의 발광 소자들은 그룹 단위로 구동될 수 있다. 블록 구동 시의 동작에 대해서는 도 5를 참조하여 이하에서 자세히 설명한다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 블록 구동의 예시이고, 도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 발광 소자들에 대한 구동의 예시이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 복수의 발광 소자로 영상을 표시하는 디스플레이 패널은 하나의 픽셀에 대해서 복수의 발광 소자가 하나의 픽셀에 대응되는 빛을 발광한다. 이러한 하나의 픽셀을 구성하는 발광 소자 각각을 서브 픽셀이라고 지칭할 수 있다.
한편, 디스플레이 패널 내의 복수의 발광 소자를 동시에 구동시키기 위해서는 발광 소자의 수에 대응되는 LED 구동 회로가 필요하다는 점에서, 스캔 드라이빙 방식으로 하나의 LED 구동회로가 복수의 발광 소자를 순차적으로 발광하도록 하는 제어를 수행한다.
한편, 최근에 영상의 화질을 증가함에 따라 영상을 구성하는 화소의 수가 비약적으로 커져, 모든 화소를 순차적으로 구동시키기에는 많은 시간이 소요된다. 이에 따라 복수의 발광 소자를 일정수의 행 및 열 단위의 블록으로 구분하고, 구분된 블록 단위로 상술한 스캔 드라이빙 방식의 구동을 수행한다. 한편, 이하에서는 블록 단위로 동작하는 경우를 가정하여 보정 동작을 설명하나, 구현시에는 블록 단위로 동작하지 않는 경우에도 보정 동작이 수행될 수 있음은 명확하다.
도 5를 참조하면, 복수의 발광 소자로 구성되는 블록 단위 내에서의 영상 표시 동작을 설명하는데, 도시에서는 편의상 하나의 블록을 구성하는 발광 소자만을 표시하였다. 따라서, 구현시에는 패널은 도 5와 같은 블록이 복수개 구비될 수 있다.
구체적으로, 하나의 블록이 복수의 열과 복수의 행으로 구성되는 경우, 첫번째 열부터 VST 신호에 따라 순차적으로 구동이 수행될 수 있다. 구체적으로, 각 열에 대해서 공통 제어 신호(Emi)가 입력되면, 해당 공통 제어 신호가 입력되는 복수의 발광 소자 각각에 대해서 해당 발광 소자에서의 계조 값에 대응되는 PWM 신호가 입력될 수 있다.
이와 같이 복수의 LED 소자에 대해서 블록 구동 시에는 복수의 발광 소자가 동시에 구동을 수행하기 때문에, 블록 구동의 첫번째 발광 소자와 마지막 라인에 위치한 발광 소자는 동일한 저 계조 값이 입력되더라도 실제 동작시에 각 발광 소자에 입력되는 파형의 형태는 달라질 수 있다. 구체적으로, 첫번째 블록의 첫번째 라인 시그널에 대응되는 파형 대비, 마지막 라인 시그널의 파형은 RC에 의해 transition이 느려 정사각형의 파형이 아닌 Wave 형태가 될 수 있다. 이러한 형태에 대해서는 도 7을 참조하여 이하에서 설명한다.
도 7은 발광소자로 출력되는 계조별 출력 파형의 예시이다.
구체적으로, 도 7은 복수의 계조 값 및 시간 축별 발광 소자로 출력되는 파형의 예를 도시한다.
도 7을 참조하면, 정사각 형태의 파형을 생성하여 발광 회로에 입력하더라도, 도시된 바와 같이 발광 소자에 입력되는 파형은 정사각형(square) 형태가 아니라 상당히 왜곡된 형태를 갖게 됨을 확인할 수 있다. 구체적으로, 이러한 파형의 왜곡은 시간축(N-1 프레임 또는 sub 프레임) 영향을 받고, 공간축(RGB 연속 입력시, 직전 컬러의 파형)에 의해 영향을 받을 수도 있다.
이와 같이 이전 프레임의 계조 값(또는 현재 프레임 내의 동일 픽셀을 구성하는 다른 서브 픽셀의 계조 값)이 고 계조 값이거나 또는 저 계조 값인 경우, 다음 프레임의 계조 값은 실제 입력된 해당 픽셀에 대한 계조 값보다 높은 휘도를 갖거나 낮은 휘도를 가질 수 있었다. 각 경우에 대해서 도 8을 참조하여 이하에서 설명한다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따라 보정전 출력 파형과 보정 후 출력 파형의 예시이다.
먼저, 직전 프레임이 고 계조 값이고, 이후 프레임이 저 계조 값을 갖는 경우의 왜곡 현상과 그를 해결하기 위한 본 개시의 동작을 설명한다.
구체적으로, 도 8의 첫번째 파형(810)의 두번째 펄스와 세번째 펄스를 살펴본다. 도시된 파형의 실선은 구동 회로가 생성한 PWM 신호이고, 점선은 RC 등의 영향으로 실제 발광 회로에 입력되는 신호의 형태이다.
직전 프레임의 펄스가 고 계조 값을 갖는 경우, 0의 값으로 천이되지 전에 PWM 신호가 상승하게 되어서 일반적인 경우보다 빠르게 발광소자는 턴-온되어 동작을 하게 된다. 즉, 원래 계조 값에 대응되는 듀티 시간보다 더 긴 시간 턴-온 상태로 동작할 수 있다.
따라서, 본 개시는 직전 프레임이 고 계조이고, 이후 프레임이 저 계조 값을 갖는 경우에는 현재 프레임에 대응되는 듀티 값보다 작은 듀티 값(821)을 갖도록 보정할 수 있다. 이때 보정되는 듀티 정도는 실제 측정 또는 실험 값에 기초할 수 있다.
그리고 직전 프레임이 저 계조 값이고, 이후 프레임이 고 계조 값을 갖는 경우의 왜곡 현상과 그것을 해결하기 위한 본 개시의 동작을 설명한다.
구체적으로, 도 8의 첫번째 파형(810)의 세번째 펄스와 네번째 펄스를 살펴본다.
직전 프레임의 펄스가 저 계조 값을 갖는 경우, PWM 신호가 0의 값으로 완전히 수렴한 상태에서 일반적인 경우보다 느리게 발광소자는 턴-온될 수 있다. 즉, 원래 계조 값에 대응되는 듀티 시간보다 더 짧은 시간 턴-온 상태로 동작할 수 있다.
따라서, 본 개시는 직전 프레임이 저 계조이고, 이후 프레임이 고 계조 값을 갖는 경우에는 현재 프레임에 대응되는 듀티 값보다 긴 듀티 값(823)을 갖도록 보정할 수 있다. 이때 보정되는 듀티 정도는 실제 측정 또는 실험 값에 기초할 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시 예에 따른 룩업 테이블의 예시이다.
도 9를 참조하면, 룩업 테이블은 직전프레임 및 현재 프레임 각각에 대한 PWM 정보를 저장한다. 예를 들어, 직전 프레임의 밝기 값이 128이고, 현재 밝기 값이 128인 경우, 별도의 보정을 수행하지 않을 수 있다.
반면에 직전 프레임의 밝기 값이 128이고, 현재 프레임의 밝기 값이 512인 경우, 원래 주기보다 더 넓은 펄스 폭을 갖도록 보정을 수행할 수 있다.
한편, 도 9에 도시된 룩업 테이블의 수치는 룩업 테이블의 동작을 설명을 용이하게 하기 위한 수치 값을 가지며, 실제 구현시에는 상술한 범위보다 더 상세하게 구분될 수 있으며, 해당 값과 다른 값이 이용될 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 직전 프레임의 계조 정보를 저장한다(S1010).
그리고 PWM 신호를 생성한다(S1020). 구체적으로, 현재 프레임의 계조 정보가 입력되면 현재 프레임의 계조 정보 및 저장된 직전 프레임의 계조 정보에 기초하여 PWM 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 계조 정보가 PWM 신호에 대응되는 펄스폭 정보인 경우, 현재 프레임의 펄스폭 정보가 입력되면, 저장된 이전 프레임의 펄스폭 정보에 기초하여 입력된 현재 프레임의 펄스폭 정보를 보정할 수 있다. 보다 구체적인 예시로, 복수의 이전 펄스폭 값 및 복수의 현재 펄스폭 값 각각에 대응되는 복수의 보정 펄스폭 값을 갖는 룩업 테이블을 이용하는 경우, 현재 프레임의 펄스폭 정보 및 저장된 직전 프레임의 펄스 폭 정보에 대응되는 보정 펄스 폭을 확인하여 펄스폭 정보를 보정할 수 있다. 그리고, 보정된 펄스폭 정보에 기초하여 PWM 신호를 생성할 수 있다.
그리고 계조 정보가 서브 픽셀의 휘도 정보인 경우, 저장된 이전 프레임의 휘도 정보에 기초하여 입력된 현재 프레임의 휘도 정보를 보정할 수 있다. 그리고 보정된 휘도 정보에 기초하여 PWM 신호를 생성할 수 있다. 보다 구체적인 예시로, 복수의 이전 휘도 값 및 복수의 현재 휘도 값 각각에 대응되는 복수의 보정 휘도 값을 갖는 룩업 테이블을 이용하는 경우, 현재 프레임의 휘도 정보 및 저장된 직전 프레임의 휘도 정보에 대응되는 보정 휘도 값을 확인하여 휘도 정보를 보정할 수 있다.
그리고 PWM 신호에 기초하여 복수의 발광 소자를 구동한다(S1030).
한편, 도 10을 통해 설명한 동작 방법은, 도 1의 디스플레이 장치에서 수행될 수 있다.
상술한 다양한 실시 예들에 따른 구성 요소 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소가 다양한 실시 예에 더 포함될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다.
상술한 다양한 실시 예들에 따른, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 개시에 따른 실시 예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 디스플레이 패널 121, 122, 123: LED 구동 회로
111-1, 111-2, 111-3, 112-1, 112-2, 112-3: 발광 소자
200: 구동부 1000: 디스플레이 장치

Claims (15)

  1. 디스플레이 장치에 있어서,
    디스플레이 패널의 복수의 서브 픽셀을 구성하는 복수의 발광 소자;
    PWM 신호를 입력받고, 상기 입력된 PWM 신호에 기초하여 상기 복수의 발광 소자를 구동하는 LED 구동 회로;
    직전 프레임의 계조 정보를 저장하는 메모리; 및
    현재 프레임의 계조 정보가 입력되면 상기 현재 프레임의 계조 정보 및 상기 저장된 직전 프레임의 계조 정보에 기초하여 PWM 신호를 생성하고, 상기 생성된 PWM 신호를 상기 LED 구동 회로에 제공하는 프로세서;를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계조 정보는 PWM 신호에 대응되는 펄스폭 정보이고,
    상기 프로세서는,
    현재 프레임의 펄스폭 정보가 입력되면, 저장된 이전 프레임의 펄스폭 정보에 기초하여 상기 입력된 현재 프레임의 펄스폭 정보를 보정하고, 상기 보정된 펄스폭 정보에 기초하여 PWM 신호를 생성하는 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 계조 정보는 서브 픽셀의 휘도 정보이고,
    상기 프로세서는,
    현재 프레임의 휘도 정보가 입력되면, 저장된 이전 프레임의 휘도 정보에 기초하여 상기 입력된 현재 프레임의 휘도 정보를 보정하고, 상기 보정된 휘도 정보에 기초하여 PWM 신호를 생성하는 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    복수의 이전 계조 값 및 복수의 현재 계조 값 각각에 대응되는 복수의 보정 계조 값을 갖는 룩업 테이블을 이용하여, 상기 현재 프레임의 계조 정보 및 상기 저장된 직전 프레임의 계조 정보에 대응되는 보정 계조 값을 확인하고, 상기 확인된 보정 계조 값에 기초하여 PWM 신호를 생성하는 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메모리는,
    영상 모드별 복수의 룩업 테이블을 저장하고,
    상기 프로세서는,
    현재 영상 모드에 대응되는 룩업 테이블을 이용하여 보정 계조 값을 확인하는 디스플레이 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은,
    이전 계조 값이 고 계조 값이고, 현재 계조 값이 상기 고 계조 값보다 낮은 저 계조 값이면 상기 보정 계조 값이 현재 계조 값보다 낮은 보정 계조 값을 갖도록 하는 테이블인 디스플레이 장치
  7. 제4항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은,
    이전 계조 값이 저 계조 값이고, 현재 계조 값이 상기 저 계조 값보다 높은 고 계조 값이면 상기 보정 계조 값이 현재 계조 값보다 높은 보정 계조 값을 갖도록 하는 테이블인 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    이전 계조 값 및 현재 계조 값을 변수로 하는 기설정된 연산식에 상기 현재 프레임의 계조 정보 및 상기 저장된 직전 프레임의 계조 정보를 입력하여 보정 계조 값을 확인하고, 상기 확인된 보정 계조 값이 기초하여 PWM 신호를 생성하는 디스플레이 장치.
  9. 복수의 서브 픽셀을 구성하는 복수의 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치의 동작 방법에 있어서,
    직전 프레임의 계조 정보를 저장하는 단계;
    PWM 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 PWM 신호에 기초하여 상기 복수의 발광 소자를 구동하는 단계;를 포함하고,
    상기 PWM 신호를 생성하는 단계는,
    현재 프레임의 계조 정보가 입력되면 상기 현재 프레임의 계조 정보 및 상기 저장된 직전 프레임의 계조 정보에 기초하여 PWM 신호를 생성하는 동작 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 계조 정보는 PWM 신호에 대응되는 펄스폭 정보이고,
    상기 PWM 신호를 생성하는 단계는,
    현재 프레임의 펄스폭 정보가 입력되면, 저장된 이전 프레임의 펄스폭 정보에 기초하여 상기 입력된 현재 프레임의 펄스폭 정보를 보정하고, 상기 보정된 펄스폭 정보에 기초하여 PWM 신호를 생성하는 동작 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 계조 정보는 서브 픽셀의 휘도 정보이고,
    상기 PWM 신호를 생성하는 단계는,
    현재 프레임의 휘도 정보가 입력되면, 저장된 이전 프레임의 휘도 정보에 기초하여 상기 입력된 현재 프레임의 휘도 정보를 보정하고, 상기 보정된 휘도 정보에 기초하여 PWM 신호를 생성하는 동작 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 PWM 신호를 생성하는 단계는,
    복수의 이전 계조 값 및 복수의 현재 계조 값 각각에 대응되는 복수의 보정 계조 값을 갖는 룩업 테이블을 이용하여, 상기 현재 프레임의 계조 정보 및 상기 저장된 직전 프레임의 계조 정보에 대응되는 보정 계조 값을 확인하고, 상기 확인된 보정 계조 값에 기초하여 PWM 신호를 생성하는 동작 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 PWM 신호를 생성하는 단계는,
    기저장된 영상 모드별 복수의 룩업 테이블 중 현재 영상 모드에 대응되는 룩업 테이블을 이용하여 보정 계조 값을 확인하는 동작 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은,
    이전 계조 값이 고 계조 값이고, 현재 계조 값이 상기 고 계조 값보다 낮은 저 계조 값이면 상기 보정 계조 값이 현재 계조 값보다 낮은 보정 계조 값을 갖도록 하는 테이블인 동작 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은,
    이전 계조 값이 저 계조 값이고, 현재 계조 값이 상기 저 계조 값보다 높은 고 계조 값이면 상기 보정 계조 값이 현재 계조 값보다 높은 보정 계조 값을 갖도록 하는 테이블인 동작 방법.
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