KR20240033458A - 픽셀의 밝기를 제어할 수 있는 디스플레이 구동 장치 및 방법 - Google Patents

픽셀의 밝기를 제어할 수 있는 디스플레이 구동 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

일 측면에 따른 디스플레이 구동 장치는, 적어도 하나의 행과 열을 형성하는 복수의 LED와 각각 연결되어 PWM 방식으로 상기 LED를 구동하는 픽셀 구동회로; 한 프레임 구간 동안 상기 LED의 발광 시구간을 나타내는 PWM 듀티 비율(PWM ON Duty)을 결정하는 제어부; 및 상기 PWM 듀티 비율에 따른 제1 클럭 신호를 생성하고, 상기 제1 클럭 신호에 기초하여 더미(dummy) 클럭 신호를 생성하고, 상기 제1 클럭 신호 및 상기 더미 클럭 신호를 이용하여 상기 LED의 밝기를 제어하는 타이밍 컨트롤러;를 포함한다.

Description

픽셀의 밝기를 제어할 수 있는 디스플레이 구동 장치 및 방법 {DISPLAY APPARATUS AND METHOD CAPABLE OF CONTROLLING BRIGHTNESS OF PIXEL}
더미 신호를 이용하여 세분화된 밝기 제어가 가능한 디스플레이 구동 장치에 관한다.
본 발명은 디스플레이 구동 장치 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 픽셀의 발광시간을 조절하는 PWM ON Duty 변경을 유연하게 제어할 수 있는 디스플레이 구동 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적인 디스플레이 구동 장치는 복수의 픽셀을 포함하며, M * N개의 픽셀이 배치되어 구성된다. 각각의 픽셀은 하나 이상의 발광소자를 포함할 수 있으며, 일반적으로 3개의 발광소자(R, G, B)로 구성된다. 각각의 발광소자를 서브 픽셀이라고 부른다.
서브 픽셀의 구동을 제어하는 다양한 방법 중 단일 프레임동안 서브 프레임의 발광을 제어할 비디오 데이터를 내장 메모리에 저장하고, PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 통해 계조를 제어하는 PWM 제어 방식이 존재한다.
PWM 구동 방식의 픽셀의 경우, 일정시간(pixel programming) 동안 픽셀 메모리에 이미지 데이터가 저장된다. 그리고, 픽셀 메모리에 저장된 이미지 데이터에 따라서 1 프레임 내 발광시간(On duty) 동안 서브 픽셀이 발광한다. 이때, 서브 픽셀의 밝기는 PWM 방식에 의해 제어된다. PWM 제어를 위한 그레이 클럭(gray clock) 신호는 도 1에 도시된 바와 같이, 서브 픽셀의 구동회로에 입력된다. 이때, 그레이 클럭 신호의 개수(MSB, MSB-1, MSB-2, ??, LSB)는 이미지 데이터의 비트 수에 따라 정해진다.
서브 픽셀의 발기는 발광 시간을 변경하여 제어가 가능하며, 발광 시간의 변경은 PWM ON Duty를 조절함으로써 제어가 가능하다.
다만, 제한된 구동 신호의 개수로 PWM 방식에 의해 픽셀의 밝기를 제어하는 것은 미세한 밝기 조절에 있어서 어려움이 따른다는 문제점이 있다. 예를 들면, 서브 픽셀의 구동회로에 입력되는 그레이 클럭 신호의 주기는 일정하기 때문에, 그레이 클럭 신호의 주기로 일정하게 시프트(shift)되는 경우에는 그레이 클럭 신호의 주기보다 작은 값의 시간 간격에 기초한 미세한 밝기 조절이 어려운 문제점이 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
국내 특허공보 제10-2137638호(2020.07.20)
더미 신호를 이용하여 세분화된 밝기 제어가 가능한 디스플레이 구동 장치를 제공하는 데 있다. 해결하려는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
일 측면에 따른 디스플레이 구동 장치는, 적어도 하나의 행과 열을 형성하는 복수의 LED와 각각 연결되어 PWM 방식으로 상기 LED를 구동하는 픽셀 구동회로; 한 프레임 구간 동안 상기 LED의 발광 시구간을 나타내는 PWM 듀티 비율(PWM ON Duty)을 결정하는 제어부; 및 상기 PWM 듀티 비율에 따른 제1 클럭 신호를 생성하고, 상기 제1 클럭 신호에 기초하여 더미(dummy) 클럭 신호를 생성하고, 상기 제1 클럭 신호 및 상기 더미 클럭 신호를 이용하여 상기 LED의 밝기를 제어하는 타이밍 컨트롤러;를 포함한다.
다른 측면에 따른 디스플레이 구동 장치는, 적어도 하나의 행과 열을 형성하는 복수의 LED와 각각 연결되어 PWM 방식으로 상기 LED를 구동하는 픽셀 구동회로; 상기 픽셀 구동회로에 연결된 LED들 중 제1 방향으로 배열된 LED들에 순차적으로 제1 신호를 출력하는 스캔 구동 회로; 상기 픽셀 구동회로에 연결된 LED들 중 제2 방향으로 배열된 LED들에 제2 신호를 출력하는 데이터 구동 회로; 및 제1 항 내지 제6 항 중 어느 하나의 타이밍 컨트롤러;를 포함한다.
또 다른 측면에 따른 더미 신호를 이용하여 LED의 밝기를 제어하는 방법은, PWM 듀티 비율에 기초하여, 제1 클럭 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 클럭 신호에 기초하여 더미 클럭 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 클럭 신호 및 더미 클럭 신호에 기초하여, PWM 클럭 신호 및 더미 신호를 생성하는 단계; 상기 PWM 클럭 신호를 픽셀 구동회로로 공급하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 종래 기술에 비해 보다 세분화된 디스플레이 패널의 밝기를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 더미 신호를 이용하여 디스플레이 품질 또는 소비 전력에 따라 최적의 밝기 조절이 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면, 더미 신호를 이용하여 디스플레이 패널의 밝기를 제어함에 있어서 보다 미세한 밝기 조절이 가능하다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 서브 픽셀의 구동 회로도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 구동 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 4는 시프트 레지스터에 의해 출력되는 PWM 클럭 신호를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 5는 더미 신호를 이용하지 않는 타이밍 컨트롤러에 의해 출력되는 PWM 클럭 신호의 다른 예를 도시한 타이밍도이다.
도 6은 더미 신호를 이용하지 않는 타이밍 컨트롤러에 의해 출력되는 PWM 클럭 신호의 문제점을 개략적으로 도시한 타이밍도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러에 의해 출력되는 PWM 클럭 신호를 개략적으로 도시한 타이밍도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러의 구성을 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 더미 클럭 신호를 생성하는 타이밍 컨트롤러의 구성을 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 더미 신호를 이용하여 픽셀의 밝기를 제어하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
실시 예들에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
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 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "??유닛", "??모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "부"는 프로세서 또는 회로와 같은 하드웨어 구성(hardware component), 및/또는 프로세서와 같은 하드웨어 구성에 의해 실행되는 소프트웨어 구성(software component)일 수 있다.
또한, 명세서에서 사용되는 "제 1" 또는 "제 2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "연결된(connected to)"이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 실시 예는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 예에 한정되지 않는다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 2을 참조하면, 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 장치(101)는 디스플레이 패널(111), 스캔 구동 회로(130), 데이터 구동 회로(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다. 한편, 제어부(150)에 타이밍 컨트롤러(미도시)가 포함되어 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 디스플레이 구동 장치(101)는 디스플레이 패널(111), 스캔 구동 회로(130), 데이터 구동 회로(140), 제어부(150) 및 타이밍 컨트롤러(미도시)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(111)은 복수의 픽셀(pixel, PX)을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀 (PX)들은 m X n(m, n은 자연수)개가 매트릭스(matrix) 형태로 배열될 수 있다. 다만, 복수의 픽셀들이 배열되는 패턴은 지그재그 형 등 실시예에 따라 다양한 패턴으로 배열될 수 있다.
디스플레이 패널(111)은 LCD(liquid crystal display), LED(light emitting diode) 디스플레이, OLED(organic LED) 디스플레이, AMOLED(active-matrix OLED) 디스플레이, ECD(Electrochromic Display), DMD(Digital Mirror Device), AMD(Actuated Mirror Device), GLV(Grating Light Valve), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 중 하나로 구현될 수 있고, 그 밖에 다른 종류의 평판 디스플레이 또는 플렉서블 디스플레이로 구현될 수 있다. 본 명세서에서는 일 예로 LED 디스플레이 패널을 설명하겠다.
각각의 픽셀(PX)은 하나 이상의 발광소자들을 포함할 수 있다. 발광소자는 발광다이오드(LED)일 수 있다. 발광다이오드는 80um이하의 크기를 가진 마이크로 엘이디(Micro LED)일 수 있다. 하나의 픽셀(PX)은 서로 다른 색을 가진 복수의 발광소자를 통해 다양한 색을 출력할 수 있다. 일 예로서, 하나의 픽셀(PX)은 적색, 녹색, 청색으로 구성된 발광소자를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 백색 발광소자가 더 포함될 수 있으면, 백색 발광소자가 적색, 녹색, 청색 발광소자 중 어느 하나의 발광소자를 대체할 수도 있다. 하나의 픽셀(PX)에 복수의 발광소자가 포함되는 실시예에서, 하나의 픽셀(PX)에 포함된 각 발광소자를 '서브 픽셀(sub pixel)'이라고 지칭할 수 있다.
각 서브 픽셀은 한 개의 영상 프레임 동안 출력할 색의 밝기 즉, 계조(gradation)와 관련된 데이터를 저장할 수 있다. 계조와 관련된 데이터의 크기는 다양할 수 있으며, 본 명세서에서는 10bits를 예시로 설명하도록 하겠다. 그러나 본 명세서에 따른 디스플레이 구동 장치(101)가 상기 예시에 제한되는 것은 아니다.
각각의 픽셀(PX)은 픽셀에 포함된 발광소자 즉, 서브 픽셀을 구동시키는 픽셀 구동 회로를 포함할 수 있다. 픽셀 구동 회로는 스캔 구동 회로(130) 및/또는 데이터 구동 회로(140)에서 출력된 신호에 의해 서브 픽셀의 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(turn off) 동작을 구동시킬 수 있다. 일 예로서, 픽셀 구동 회로는 적어도 하나의 트랜지스터, 적어도 하나의 캐패시터 등을 포함할 수 있다. 픽셀 구동 회로는 반도체 웨이퍼 상에 구현되어 발광소자와 적층 구조를 형성하여 연결되거나, 발광소자의 측면에 배열되어 연결됨으로써 발광소자의 발광을 제어할 수 있다.
한편, 디스플레이 패널(111)은 제1 방향으로 배열된 하나 이상의 스캔 라인(SL1~SLm) 및 제2 방향으로 배열된 하나 이상의 데이터 라인(DL1~DLn)을 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 방향은 행(row) 방향 또는 열(column) 방향을 의미하고, 제2 방향은 열(column) 방향 또는 행(row) 방향을 의미한다. 일 예로서, 제1 방향이 행 방향이고 제2 방향이 열 방향일 수 있다. 다른 예로서, 제1 방향이 열 방향이고 제2 방향이 행 방향일 수 있다.
한편, 픽셀(PX)은 하나 이상의 스캔 라인 (SL1~SLm) 및 하나 이상의 데이터 라인(DL1~DLn)의 교차 지점에 위치할 수 있다. 각각의 픽셀(PX)은 어느 하나의 스캔 라인(SLk) 및 어느 하나의 데이터 라인(DLk)과 연결될 수 있다. 하나 이상의 스캔 라인(SL1~SLm)은 스캔 구동 회로(130)에 연결되고, 하나 이상의 데이터 라인(DL1~DLn)은 데이터 구동 회로(140)에 연결될 수 있다.
스캔 구동 회로(130)는 하나 이상의 스캔 라인(SL1~SLm) 중 어느 하나에 연결된 하나 이상의 픽셀이 구동되도록 하는 신호(이하, 제1 신호)를 출력할 수 있다. 바람직하게, 스캔 구동 회로(130)는 하나 이상의 스캔 라인(SL1~SLm)을 순차적으로 선택할 수 있다. 일 예로서, 제1 스캔 구동 기간 동안 제1 스캔 라인(SL1)에 연결된 픽셀이 구동되고, 제2 스캔 구동 기간 동안 제2 스캔 라인(SL2)에 연결된 픽셀이 구동될 수 있다.
데이터 구동 회로(140)는 하나 이상의 데이터 라인 (DL1~DLn)을 통해서 각각의 픽셀로 계조(gradation)와 관련된 신호(이하, 제2 신호)를 출력할 수 있다. 일 예로서, 도 2와 같이 하나의 데이터 라인은 종 방향으로 하나 이상의 픽셀과 연결되어 있지만, 스캔 구동 회로(130)에 의해 선택된 스캔 라인과 연결된 픽셀들에게만 계조와 관련된 신호가 입력될 수 있다.
제어부(150)는 스캔 구동 회로(130) 및 데이터 구동 회로(140)의 동작을 실행하도록 제어 신호를 출력할 수 있다. 제어부(150)는 하나의 영상 프레임에 해당하는 영상 데이터에 대응하는 제어 신호를 스캔 구동 회로(130) 또는 데이터 구동 회로(140)로 출력할 수 있다. 제어부(150)는 한 프레임 구간 동안 LED의 발광 시구간을 나타내는 PWM 듀티 비율(PWM ON DUTY)을 결정할 수 있다.
한편, 스캔 구동 회로(130) 및 데이터 구동 회로(140)는 다양한 제어 로직을 실행하기 위해 본 발명이 속한 기술분야에서 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 포함할 수 있다. 또한, 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 스캔 구동 회로(130) 및 데이터 구동 회로(140)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리 장치에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 일 예로서, 스캔 구동 회로(130)는 적어도 하나의 시프트 레지스터를 포함할 수 있다. 여기에서, 시프트 레지스터는 도 3의 복수의 시프트 레지스터들(120_1, 120_2, ????, 120_k) 중 어느 하나의 시프트 레지스터에 해당할 수 있다. 또한, 시프트 레지스터는 아래에서 설명할 도 8의 타이밍 컨트롤러(120)에 해당할 수 있다.
프로그램은 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 방법들을 실행시키기 위하여, 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽을 수 있는 C/C++, C#, JAVA, Python, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(functional code)를 포함할 수 있고, 기능들을 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는 데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 기능들을 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는 데 필요한 추가 정보나 미디어가 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터의 프로세서가 기능들을 실행시키기 위하여 원격 (remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다.
프로그램이 저장되는 저장 매체는 레지스터, 캐쉬 메모리 등과 같이 짧은 순간동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로, 저장 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 프로그램은 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 저장 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 구동 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 디스플레이 구동 장치(100)는 디스플레이 패널(110) 및 복수의 시프트 레지스터들(120_1, 120_2, ......, 120_k)을 포함할 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 도 3에는 복수의 시프트 레지스터들(120_1, 120_2, ????, 120_k)이 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 시프트 레지스터는 하나일 수 있다. 바람직하게는 시프트 레지스터는 하나 또는 디스플레이 패널의 라인 개수만큼 존재할 수 있으며, 픽셀의 PWM 구동 구간을 제어하는 PWM 클럭 신호를 각 라인으로 공급할 수 있다. 이하에서는 시프트 레지스터 또는 복수의 시프트 레지스터들(120_1, 120_2, ??, 120_k)을 포함한 PWM 클럭 신호 공급 수단을 타이밍 컨트롤러(120)라고 정의한다.
한편, 상술한 바와 같이 도 2의 스캔 구동 회로(130)는 적어도 하나의 시프트 레지스터를 포함할 수 있다. 즉, 도 2의 스캔 구동 회로(130)는 도 3의 복수의 시프트 레지스터들(120_1, 120_2, ????, 120_k)과 대응된다. 도 2의 데이터 구동 회로(140) 및 제어부(150)는 도시되지 않았지만, 도 2와 같이 구성될 수 있다는 것을 통상의 기술자는 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 디스플레이 구동 장치(100) 및 디스플레이 패널(110)은 도 2의 디스플레이 구동 장치(101) 및 디스플레이 패널(111)과 대응된다. 이하에서는, 디스플레이 구동 장치(100)및 디스플레이 패널(110)에 대한 도 2와의 중복적인 설명은 생략한다.
일 예로서, 타이밍 컨트롤러(120)는 PWM 듀티 비율에 따른 제1 클럭 신호를 생성하고, 제1 클럭 신호에 기초하여 더미 클럭 신호를 생성하고, 제1 클럭 신호 및 더미 클럭 신호를 이용하여 LED의 밝기를 제어할 수 있다.
다른 예로서, 타이밍 컨트롤러(120)는 제1 클럭 신호를 일정 시간 간격만큼 지연시킴으로써 더미 클럭 신호를 생성할 수 있다. 여기에서, 일정 시간 간격은 제1 클럭 신호에 대하여 더미 클럭 신호가 지연된 시간을 지칭할 수 있다. 제1 클럭 신호를 1H-ΔT만큼 지연시킴으로써 더미 클럭 신호를 생성하는 경우, 일정 시간 간격은 1H-ΔT일 수 있다.
또 다른 예로서, 타이밍 컨트롤러(120)는 클럭 신호에 기초하여 PWM 클럭 신호를 생성하고, 행 또는 열 단위로 픽셀 구동회로로 PWM 클럭 신호를 공급할 수 있다.
또 다른 예로서, 타이밍 컨트롤러(120)는 더미 클럭 신호에 기초하여 더미 신호를 생성하고, 더미 신호는 픽셀 구동회로로 공급하지 않을 수 있다.
타이밍 컨트롤러(120)는 디스플레이 패널의 밝기 조절을 위해 폭을 가진 펄스 신호 및 더미 신호를 이용하여 펄스 신호를 복수의 픽셀라인에 일정한 주기에 기초하여 출력할 수 있다.
픽셀라인은 타이밍 컨트롤러(120)에서 출력된 신호가 상기 픽셀에게 입력되도록 연결된 전기적 연결을 의미한다. 픽셀라인은 동일한 행 또는 열에 연결된 모든 픽셀에 병렬적으로 연결될 수 있다. 일 예로서, 'm'이 533인 경우, 타이밍 컨트롤러(120)는 533개의 픽셀라인을 포함할 수 있다.
도 4는 시프트 레지스터에 의해 출력되는 PWM 클럭 신호를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 시프트 레지스터의 블럭도 및 시프트 레지스터에 의해 펄스 신호가 순차적으로 픽셀라인들로 출력되는 타이밍도를 확인할 수 있다. 구체적으로, ST 신호는 PWM 제어와 관련하여 LED가 발광하는 시간에 대한 펄스 신호이다. CLK 신호는 시프트 레지스터에 입력되는 클럭 신호이다. Line의 PWM 클럭 신호는 픽셀라인에 출력되는 신호로서, ST 신호가 CLK 신호의 주기에 동기화되어 출력되는 신호이다.
도 4의 왼쪽에 도시된 종래의 시프트 레지스터의 블럭도를 보면, ST 신호가 시프트 레지스터에 입력된다. 이때, ST 신호가 CLK 신호에 의해서 시프트(shift)되어 각 픽셀라인으로 순차적으로 출력된다.
도 4의 오른쪽에 도시된 타이밍도를 보면, ST 신호가 입력되어 CLK 신호에 의해 시프트(shift)됨으로써 각 픽셀라인으로 Line의 PWM 클럭 신호로서 출력됨을 확인할 수 있다. 이때의 Line의 PWM 클럭 신호는 ST 신호가 CLK 신호에 시프트(shift)되는 순서대로 픽셀라인에 출력되는 것이 특징이다. 따라서, 각 Line의 PWM 클럭 신호마다 일정한 시간 간격이 존재한다.
도 5는 더미 신호를 이용하지 않는 타이밍 컨트롤러에 의해 출력되는 PWM 클럭 신호의 다른 예를 도시한 타이밍도이다.
Hsync 신호는 디스플레이 내 1개 행마다 신호가 이동하는 타이밍을 나타낸다. 도 5를 참조하면, 예를 들어 패널은 간략히 4개의 ROW Line으로 구성되어 있으며 LED 최대 밝기를 나타내는 PWM ON Duty 100%로 LED를 구동하는 경우라고 가정할 때, Hsync에 포함된 펄스 주기(1H)의 4배의 길이를 가진 ST 신호가 생성될 수 있다. 일 예로서, CLK 신호는 타이밍 컨트롤러 내 다수의 플립플롭에 입력되는 신호이며, Hsync 신호 내 펄스 주기와 동일한 주기를 가진 펄스로 형성된다. 따라서, CLK 신호에 의해 가장 첫 플립플롭에 입력된 ST 신호가 Hsync 신호의 펄스 주기에 동기화 되어 다음 플립플롭에서 출력될 수 있다. 다른 예로서, CLK 신호는 시프트 레지스터 내 다수의 플립플롭에 입력되는 신호이며, Hsync 신호 내 펄스 주기와 동일한 주기를 가진 펄스로 형성된다. 따라서, CLK 신호에 의해 가장 첫 플립플롭에 입력된 ST 신호가 Hsync 신호의 펄스 주기에 동기화 되어 다음 플립플롭에서 출력될 수 있다.
도 6은 더미 신호를 이용하지 않는 타이밍 컨트롤러에 의해 출력되는 PWM 클럭 신호의 문제점을 개략적으로 도시한 타이밍도이다.
도 6을 참조하면, 더미 신호를 이용하지 않는 타이밍 컨트롤러에 ST 신호를 입력한 경우 생기는 문제점을 확인할 수 있다. 구체적으로, ST 신호의 폭을 변경하면 디스플레이의 밝기 등의 구동 변경을 할 수 있다. ST 신호의 변경에 대응하여 CLK 신호의 주기도 변경된다. 변경된 CLK 신호의 주기는 즉시 타이밍 컨트롤러의 전체 회로에 적용된다. 이때, ST 신호는 CLK의 주기에 기초하여 일정한 시간 간격으로 시프트(shift)되기 때문에, ΔT만큼의 미세한 시간 간격에 대하여 시프트되지 않는 문제점이 생긴다. 즉, 도 6에 도시된 ΔT만큼의 미세한 시간 간격에 대하여 조절함에 있어서 한계가 있다. 더미 신호를 이용하지 않는 타이밍 컨트롤러에 의해 CLK 신호의 주기에 기초하여 ST 신호를 시프트시킴으로써 출력시키는 경우에는 도 6의 ΔT만큼의 미세한 시간 간격의 조절이 불가능하여 디스플레이 밝기 조절이 제한된다는 문제점이 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러에 의해 출력되는 PWM 클럭 신호를 개략적으로 도시한 타이밍도이다.
도 7을 참조하면, PWM 클럭 신호가 ΔT만큼 미세한 시간 간격의 조절이 되어 출력되는 것을 확인할 수 있다.
ST 신호가 CLK 신호에 기초하여 시프트됨으로써, PWM 클럭 신호가 복수의 픽셀 라인들에 순차적으로 출력된다. CLK 신호는 제1 클럭 신호 및 더미 클럭 신호로 구성된다. 제1 클럭 신호는 복수의 픽셀 라인들에 순차적 출력의 제어를 위한 주기(1H)를 갖는다. 더미 클럭 신호는 제1 클럭 신호에 기초하여 생성된다. 일 예로서, CLK 신호는 1H 의 주기를 가지는 제1 클럭 신호와 제1 클럭 신호를 1H-ΔT만큼 시간 간격만큼 지연된 더미 신호로 구성된다. ST 신호가 CLK 신호를 구성하는 첫번째 더미 클럭 신호에 의해 시프트됨으로써 더미 신호가 생성된다. 이때 생성된 더미 신호는 픽셀 라인에 출력하지 않는다. 그리고, 첫번째 더미 클럭 신호에 의해 한번 시프트된 ST 신호가 CLK 신호를 구성하는 두번째 제1 클럭 신호에 의하여 시프트됨으로써 PWM 클럭 신호가 생성된다. 즉, ST 신호가 제1 클럭 신호에 의하여 한번 시프트되고, 다시 더미 클럭 신호에 의하여 한번 시프트됨으로써 총 2번의 시프트를 거쳐 1st 픽셀 라인에 출력되는 PWM 클럭 신호가 생성된다. 여기에서, 두번째 제1 클럭 신호에 의하여 시프트됨으로써 생성된 PWM 클럭 신호는 네번째 더미 클럭 신호에 의하여 ON-time만큼 조절된다.
제1 클럭 신호에 기초하여 더미 클럭 신호를 생성할 때, PWM 클럭 신호의 원하는 ON-time에 대응하여 제1 클럭 신호를 지연시킴으로써 더미 클럭 신호를 생성할 수 있다. 더미 클럭 신호는 제1 클럭 신호의 주기(1H) 안에서 어떠한 시간 간격의 제한없이 원하는 ON-time에 대응하여 생성될 수 있다. 원하는 ON-time만큼 조절된 PWM 클럭 신호는 1st 픽셀 라인에 출력된다. 본 발명에 의하면, 더미 신호를 이용함으로써 PWM 클럭 신호에 대한 ΔT만큼 미세한 시간 간격의 조절이 가능한 효과를 가지게 된다. 마찬가지로 위와 같은 과정과 동일하게, 두번째 더미 클럭 신호에 기초하여 두번째 더미 신호가 생성된다. 그리고, 세번째 제1 클럭 신호에 의하여 PWM 클럭 신호가 생성되고, 생성된 PWM 클럭 신호는 2nd 픽셀 라인으로 출력된다. 2nd 픽셀 라인으로 출력되는 PWM 클럭 신호는 다섯번째 더미 클럭 신호에 의하여 ON-time이 조절된다.
일 예로서, ST 신호가 시프트 레지스터에 입력되고, 시프트 레지스터 내의 첫번째 서브 플립플롭에서 입력된 ST 신호가 더미 클럭 신호에 기초하여 시프트됨으로써 더미 신호를 생성한다. 여기서 생성된 더미 신호는 픽셀 라인으로 출력하지 않는다. 그리고, 한번 시프트된 ST 신호를 메인 플립플롭에서 수신하여 제1 클럭 신호에 기초하여 시프트함으로써 PWM 클럭 신호를 생성한다. 구체적인 내용은 도 8에서 설명하도록 한다.
더미 클럭 신호는 제1 클럭 신호에 기초하여 생성된다. 일 예로서, 더미 클럭 신호는 제1 클럭 신호를 일정 시간 간격만큼 지연시킴으로써 생성할 수 있다. 다른 예로서, PWM 클럭 신호의 ON-time을 ΔT만큼 줄이기 위해, 제1 클럭 신호를 1H-ΔT만큼 지연시킴으로써 더미 클럭 신호를 생성할 수 있다.
타이밍 컨트롤러는 두번의 시프트를 이용하여 하나의 PWM 클럭 신호를 출력한다. 한번의 시프트를 통해 생성되는 Dummy 신호는 픽셀라인으로 출력하지 않고, 두번의 시프트를 통해 생성되는 PWM 클럭 신호를 픽셀라인으로 출력한다.
한편, CLK 신호를 구성하는 제1 클럭 신호에 의해 생성된 PWM 클럭 신호는 픽셀라인으로 출력되지만, CLK 신호를 구성하는 더미 클럭 신호에 의해 생성된 더미 신호는 픽셀라인으로 출력되지 않는다.
본 발명에 의하면, 하나의 클럭 신호(CLK 신호)에 기초하여 더미 신호 및 PWM 클럭 신호를 생성함으로써, PWM 클럭 신호가 ON-time을 조절하여 LED의 밝기를 미세하게 조절할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러의 구성을 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 8을 참조하면, 타이밍 컨트롤러(120)는 m개의 제1 플립플롭(121_1, 121_2, ......, 121_m) 및 상기 m개의 제1 플립플롭(121_1, 121_2, ......, 121_m)에 연결된 m개의 제2 플립플롭(122_1, 122_2, ......, 122_m)을 포함할 수 있다. 상기 m개의 제1 플립플롭과 m개의 제2 플립플롭은 직렬로 연결될 수 있다. 따라서, 제1 플립플롭에서 출력된 신호는 다음에 위치한 제2 플립플롭에 입력되고, 제2 플립플롭에서 출력된 신호는 다음에 위치한 제1 플립플롭에 입력될 수 있다. 상기 m개의 제1 플립플롭과 m개의 제2 플립플롭의 직렬 연결을 통해서, 신호가 순차적으로 다음 플립플롭에게 전달될 수 있다.
한편, 제1 플립플롭이 가장 처음 신호를 입력 받게 된다. 다만, 본 명세서의 도면에 도시된 예시와 달리, 가장 위에 도시된 제1 플립플롭에 가장 처음 신호가 입력될 수도 있다. 즉, 신호의 입력 방향은 설계자에 따라 선택될 수 있으며, 본 명세서에 도시된 예시에 의해 본 명세서에 따른 디스플레이 구동 장치(100, 101)가 제한되는 것은 아니다. 일 예로서, 제1 플립플롭(121_1)이 신호를 입력 받고, ST 신호에 대하여 한번의 시프트를 함으로써 더미 신호를 생성하게 된다. 더미 신호는 픽셀 라인으로 출력하지 않는다. 그리고 한번의 시프트를 한 ST 신호는 제2 플립플롭(122_1)로 입력되고, 다시 한번의 시프트를 함으로써 PWM 클럭 신호를 생성하게 된다. 이때, 생성된 PWM 클럭 신호는 제1 PWM 클럭 신호로서 픽셀 라인으로 출력된다.
또한, 타이밍 컨트롤러(120)는 펄스 신호 입력단(ST), 클럭 입력단(CLK)을 포함할 수 있다. 타이밍 컨트롤러는 복수의 시프트 레지스터(미도시)를 포함할 수 있다. 각 시프트 레지스터(미도시)는 펄스 신호 입력단(ST), 클럭 입력단(CLK)을 포함할 수 있다.
펄스 신호 입력단(ST)은 PWM 제어와 관련하여 LED가 발광하는 시간에 대한 펄스 신호가 입력된다. 펄스 신호 입력단(ST)은 디스플레이 패널의 밝기에 대응하는 펄스 신호가 입력된다. 구체적으로, 펄스 신호 입력단(ST)은 디스플레이 패널의 밝기 조절에 따라 조절된 폭을 가진 펄스 신호가 입력될 수 있다. 각 시프트 레지스터의 펄스 신호 입력단(ST)에 입력되는 펄스 신호의 길이는 서로 다를 수 있다. 보다 구체적으로, 서로 인접하는 시프트 레지스터의 펄스 신호 입력단(ST)에 각각 입력되는 펄스 신호의 길이는 서로 2배 차이를 가질 수 있다. 상기 픽셀에 입력되는 계조 데이터 중 가장 상위 비트(MSB)에 대응하는 시프트 레지스터를 제1 시프트 레지스터, 다음 상위 비트에 대응하는 시프트 레지스터를 제2 시프트 레지스터라고 하겠다. 이때, 제1 시프트 레지스터의 펄스 신호 입력단(ST)에 입력되는 펄스 신호의 길이는 제2 시프트 레지스터의 펄스 신호 입력단(ST)에 입력되는 펄스 신호의 2배이다. 따라서, 예를 들어, 상기 픽셀에 입력되는 계조 데이터의 크기가 10bits인 경우, 제1 시프트 레지스터의 펄스 신호 입력단(ST)에 입력되는 펄스 신호의 길이는 가장 하위 비트(LSB)에 대응하는 제10 시프트 레지스터의 펄스 신호 입력단(ST)에 입력되는 펄스 신호의 길이보다 512배이다.
클럭 입력단(CLK)은 m개의 제1 플립플롭(121_1, 121_2, ......, 121_m) 및 m개의 제2 플립플롭(122_1, 122_2, ......, 122_m)의 클럭 단자에 입력되는 클럭 신호가 입력된다. 일 예로서, 제1 클럭 신호 및 더미 클럭 신호로 구성되는 클럭 신호가 입력될 수 있다.
한편, 타이밍 컨트롤러(120)는 PWM 듀티 비율에 따른 제1 클럭 신호를 생성할 수 있다. 그리고, 타이밍 컨트롤러(120)는 제1 클럭 신호에 기초하여 더미 클럭 신호를 생성할 수 있다. 일 예로서, 타이밍 컨트롤러(120)는 클럭 생성부(123)을 포함할 수 있다. 클럭 생성부(123)는 PWM 듀티 비율에 따른 제1 클럭 신호를 생성할 수 있다. 그리고, 클럭 생성부(123)는 제1 클럭 신호에 기초하여 더미 클럭 신호를 생성할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 더미 클럭 신호를 생성하는 타이밍 컨트롤러의 구성을 개략적으로 도시한 회로도이다.
타이밍 컨트롤러는 도 9에 도시된 회로를 구성으로 포함할 수 있다. 일 예로서, 타이밍 컨트롤러는 도 9에 도시된 회로를 구성으로 포함하는 클럭 생성부를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 9를 참조하면, 타이밍 컨트롤러는 CLK 신호를 수신한다. 타이밍 컨트롤러는 수신한 CLK 신호를 일정 시간 간격만큼 지연시킴으로써 더미 클럭 신호를 생성하는 DLY를 포함할 수 있다. 그리고, 타이밍 컨트롤러는 더미 클럭 신호와 CLK 신호를 선택적으로 출력시키는 XOR 게이트 또는 OR 게이트를 포함할 수 있다. 일 예로서, 타이밍 컨트롤러는 PWM 듀티 비율에 따른 제1 클럭 신호를 수신한다. 그리고, 타이밍 컨트롤러는 DLY를 통해 제1 클럭 신호를 일정한 주기만큼 지연시킴으로써 더미 클럭 신호를 생성한다. 타이밍 컨트롤러는 제1 클럭 신호와 더미 클럭 신호를 XOR 게이트 또는 OR 게이트를 거쳐 OUT을 통해 순차적으로 출력한다. 따라서, 출력된 클럭 신호는 제1 클럭 신호 및 더미 클럭 신호로 구성된다.
다만, 도 9와 같은 타이밍 컨트롤러의 더미 클럭 신호를 생성하는 구조는 일 예에 불과하며, 발명의 이해를 돕기 위해 명시한 것에 불과하다. 따라서, 본 발명에 의해 더미 클럭 신호가 생성되는 구조는 도 9에 의해 제한되지 않는다.
도 10은 일 실시예에 따른 더미 신호를 이용하여 픽셀의 밝기를 제어하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 타이밍 컨트롤러는 더미 신호를 이용하여 PWM 클럭 신호를 픽셀 라인으로 출력함으로써 픽셀의 밝기를 제어한다. 타이밍 컨트롤러가 제1 클럭 신호 및 더미 클럭 신호를 생성하고, 제1 클럭 신호 및 더미 클럭 신호에 기초하여 PWM 클럭 신호 및 더미 신호를 생성하고, PWM 클럭 신호를 픽셀 구동회로로 공급하는 내용에 관하여 도 2 내지 도 9에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하도록 한다.
1001 단계에서, 타이밍 컨트롤러는 PWM 듀티 비율에 기초하여 제1 클럭 신호를 생성한다.
1002 단계에서, 타이밍 컨트롤러는 제1 클럭 신호에 기초하여 더미 클럭 신호를 생성한다. 일 예로서, 타이밍 컨트롤러는 제1 클럭 신호를 일정 시간 간격만큼 지연시킴으로써 상기 더미 클럭 신호를 생성한다.
1003 단계에서, 타이밍 컨트롤러는 제1 클럭 신호 및 더미 클럭 신호에 기초하여 PWM 클럭 신호 및 더미 신호를 생성한다.
1004 단계에서, 타이밍 컨트롤러는 PWM 클럭 신호를 픽셀 구동회로로 공급한다. 일 예로서, 타이밍 컨트롤러는 PWM 클럭 신호를 픽셀 구동회로로 공급하고, 더미 신호는 픽셀 구동회로로 공급하지 않는다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하며, 권리 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 101: 디스플레이 구동 장치
110, 111: 디스플레이 패널
120: 시프트 레지스터
121: 제1 플립플롭
122: 제2 플립플롭
130: 스캔 구동 회로
140: 데이터 구동 회로
150: 제어부

Claims (9)

  1. 적어도 하나의 행과 열을 형성하는 복수의 LED와 각각 연결되어 PWM 방식으로 상기 LED를 구동하는 픽셀 구동회로;
    한 프레임 구간 동안 상기 LED의 발광 시구간을 나타내는 PWM 듀티 비율(PWM ON Duty)을 결정하는 제어부; 및
    상기 PWM 듀티 비율에 따른 제1 클럭 신호를 생성하고, 상기 제1 클럭 신호에 기초하여 더미(dummy) 클럭 신호를 생성하고, 상기 제1 클럭 신호 및 상기 더미 클럭 신호를 이용하여 상기 LED의 밝기를 제어하는 타이밍 컨트롤러;를 포함하는 디스플레이 구동 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는,
    상기 제1 클럭 신호를 일정 시간 간격만큼 지연시킴으로써 상기 더미 클럭 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 구동 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는,
    상기 제1 클럭 신호 및 더미 클럭 신호에 기초하여 PWM 클럭 신호를 생성하고,
    행 또는 열 단위로 상기 픽셀 구동회로로 상기 PWM 클럭 신호를 공급하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 구동 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는,
    상기 제1 클럭 신호 및 더미 클럭 신호에 기초하여 더미 신호를 생성하고,
    상기 더미 신호는 상기 픽셀 구동회로로 공급하지 않는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 구동 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는,
    상기 픽셀 구동회로와 연결된 출력단자를 포함하는 복수의 제1 플립플롭; 및
    상기 제1 플립플롭 사이에 연결된 적어도 하나의 제2 플립플롭;을 포함하는 디스플레이 구동 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는,
    상기 LED의 밝기에 대응하는 펄스 신호가 입력되는 펄스 신호 입력단; 및
    제1 클럭 신호 및 더미 클럭 신호로 구성되는 클럭 신호가 입력되는 적어도 하나의 클럭 입력단;을 포함하는 디스플레이 구동 장치.
  7. 적어도 하나의 행과 열을 형성하는 복수의 LED와 각각 연결되어 PWM 방식으로 상기 LED를 구동하는 픽셀 구동회로;
    상기 픽셀 구동회로에 연결된 LED들 중 제1 방향으로 배열된 LED들에 순차적으로 제1 신호를 출력하는 스캔 구동 회로;
    상기 픽셀 구동회로에 연결된 LED들 중 제2 방향으로 배열된 LED들에 제2 신호를 출력하는 데이터 구동 회로; 및
    제1 항 내지 제6 항 중 어느 하나의 타이밍 컨트롤러;를 포함하는 디스플레이 구동 장치.
  8. 더미 신호를 이용하여 LED의 밝기를 제어하는 방법에 있어서,
    PWM 듀티 비율에 기초하여, 제1 클럭 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 클럭 신호에 기초하여 더미 클럭 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 클럭 신호 및 더미 클럭 신호에 기초하여, PWM 클럭 신호 및 더미 신호를 생성하는 단계;
    상기 PWM 클럭 신호를 픽셀 구동회로로 공급하는 단계;를 포함하는, 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 더미 클럭 신호를 생성하는 단계는,
    상기 제1 클럭 신호를 일정 시간 간격만큼 지연시킴으로써 상기 더미 클럭 신호를 생성하는 단계;를 포함하는, 방법.
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