KR102279278B1 - 표시 장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents

표시 장치 및 이의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리프레쉬 레이트(Refresh Rate)를 입력 영상의 정지 여부 및 계조에 따라 낮추어 소비 전력 저감과 플리커 방지를 동시에 꾀한 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 본 발명의 표시 장치는, 서로 교차하여 화소를 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인을 포함하는 표시 패널과, 시스템으로부터 복수개의 화소행별 영상 데이터를 받아 영상의 정지/동영상 여부 및 계조 레벨에 대해 화소행별 리프레쉬 레이트 정보를 설정하는 리프레쉬 레이트 설정부를 갖는 타이밍 컨트롤러와, 상기 리프레쉬 레이트 정보를 받아 라인별 게이트 신호의 주기를 제어하는 게이트 드라이버 및 상기 리프레쉬 레이트 정보를 받아 상기 데이터 라인들에 영상 신호를 공급하는 데이터 드라이버를 포함하여 이루어진다.

Description

표시 장치 및 이의 구동 방법 {Display Device And Driving Method for the Same}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 리프레쉬 레이트(Refresh Rate)를 입력 영상의 정지 여부 및 계조에 따라 다르게 설정하여 소비 전력 저감과 플리커 방지를 동시에 꾀한 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
최근 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비 전력화의 우수한 성능을 지닌 여러가지 다양한 평판 표시 장치 (Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(CRT: Cathode Ray Tube)을 빠르게 대체하고 있다.
이 같은 평판 표시 장치의 구체적인 예로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel Device: PDP), 전계방출 표시 장치(Field Emission Display Device: FED), 전기발광 표시 장치 (Electro Luminescence Display Device: ELD) 등을 들 수 있는데, 이들은 공통적으로 화상을 구현하는 평판 표시 패널을 필수적인 구성요소로 하는 바, 평판 표시 패널은 고유의 발광 또는 광학 이방성을 갖는 물질층을 사이에 두고 한쌍의 투명 절연기판을 대면 합착시킨 구성을 갖는다.
한편, 상술한 평판 표시 장치는 표시를 위해 60Hz와 같이 특정의 주파수로 구동하는데, 최근에는 영상의 종류에 따라 프레임별로 구동 주파수를 달리하여 소비 전력을 저감하고자 하는 요구가 제기되고 있다.
그런데, 저주파수로 구동시 게이트 라인별 펄스 주기가 길어지기 때문에, 서로 다른 극성으로 반전되는 프레임 간의 방전 시간이 길고, 화소에서 전하 누설 값이 커, 잔류 DC 값이 크게 되고, 이에 따라 화면 상의 플리커가 발생되는 현상이 있다. 그리고, 이러한 플리커(flicker)는 ΔVp에 비례하므로, 방전 시간이 길수록, 즉, 주기가 길수록 플리커 현상이 두드러지는 문제가 있다.
이와 같이, 저주파수 구동이 소비 전력 감소의 이점이 있지만, 플리커 현상의 해결이 어려워 적용이 곤란한 문제가 있다.
또한, 프레임별 주파수를 조절하는 방식은 화면 상에 표시되는 영상이 일부는 동영상, 일부는 정지 영상일 때, 일관되어 고주파수로 구동되어야 하는데, 이 경우 고주파수일 때 여전히 타이밍 컨트롤러 및 드라이버 IC 에서 고속 구동이 요구되어 소비 전력이 큰 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 리프레쉬 레이트(Refresh Rate)를 입력 영상의 정지 여부 및 계조에 따라 다르게 설정하여 소비 전력 저감과 플리커 방지를 동시에 꾀한 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시 장치는, 서로 교차하여 화소를 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인을 포함하는 표시 패널과, 시스템으로부터 복수개의 화소행별 영상 데이터를 받아 영상의 정지/동영상 여부 및 계조 레벨에 대해 화소행별 리프레쉬 레이트 정보를 설정하는 리프레쉬 레이트 설정부를 갖는 타이밍 컨트롤러와, 상기 리프레쉬 레이트 정보를 받아 라인별 게이트 신호의 주기를 제어하는 게이트 드라이버 및 상기 리프레쉬 레이트 정보를 받아 상기 데이터 라인들에 영상 신호를 공급하는 데이터 드라이버를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 리프레쉬 레이트 설정부는, 상기 시스템으로부터 화소행별 영상 데이터를 저장하는 라인 메모리와, 상기 화소행별 영상 데이터의 정지 영상 및 동영상을 구분하는 정동 판별부 및 상기 화소행별 영상 데이터가 각각 정지 영상 및 동영상별 그레이 레벨을 판별하는 제 1, 제 2 그레이 판별부를 포함한다.
그리고, 상술한 표시 장치의 구동 방법은, 시스템으로부터 화소행별 영상 데이터를 저장하는 제 1 단계와, 상기 화소행별 영상 데이터의 정지 영상 및 동영상을 구분하는 제 2 단계와, 상기 화소행별 영상 데이터가 정지 영상일 경우, 그레이 레벨을 판별하여, 제 1 계조 레벨보다 고계조 레벨일 때, 중간 리프레쉬 레이트로, 상기 제 1 계조레벨보다 저계조 레벨일 때, 저 리프레쉬 레이트로 타이밍 신호를 출력하는 제 3 단계와, 상기 화소행별 영상 데이터가 동영상일 경우, 그레이 레벨을 판별하여, 제 2 계조 레벨보다 고계조 레벨일 때, 고 리프레쉬 레이트로, 상기 제 2 계조레벨보다 저계조 레벨일 때, 중간 리프레쉬 레이트로 타이밍 신호를 출력하는 단계를 포함하는 제 4 단계 및 상기 제 3, 제 4 단계에서 얻어진 상기 화소행별 영상 데이터에 대한 타이밍 신호를 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버로 전달하여, 상기 게이트 라인별 리프레쉬 레이트를 조절하는 제 5 단계를 포함한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 표시 장치 및 이의 구동 방법은, 게이트 라인별(이에 연결되는 화소행별) 구동되는 리프레쉬 레이트를 다르게 설정하여, 정지 영상이 화면에 일부분에 있는 경우에 공간적으로 분할하여 필요한 부분만 고 리프레쉬 레이트의 타이밍으로 구동하고, 나머지 부분은 저 리프레쉬 레이트의 타이밍으로 구동하여, 타이밍 컨트롤러와 데이터 드라이버에서의 소비 전력을 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 저 리프레쉬 레이트에서, 고계조 레벨 표현시 플리커 현상이 발생되는 것을 방지하기 위해, 저리프레쉬 레이트의 고계조 레벨은 구동하는 리프레쉬 레이트를 올려주어, 플리커 발생을 방지할 수 있다.
즉, 한 화면에 정지 영상/동영상/부분 동영상에 따른 공간적 분할(spatial) 구동이 가능하여 소비 전력 저감을 극대화하며, 동시에 플리커 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 표시 장치를 나타낸 블럭도
도 2는 도 1의 타이밍 컨트롤러와 이의 인터페이스를 나타낸 블럭도
도 3은 도 2의 타이밍 컨트롤러와 연결된 데이터 드라이버의 내부 구성을 나타낸 블럭도
도 4는 도 2의 라인별 리프레쉬 레이트 설정부의 일 예를 나타낸 블럭도
도 5는 본 발명의 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 순서도
도 6은 본 발명의 표시 장치의 구동을 나타낸 사진
도 7은 20Hz 리프레쉬 구동시와, 60Hz 리프레쉬 구동시 그레이 계조에 따른 Vp-p 변화를 나타낸 그래프
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 표시 장치 및 이의 구동 방법에 대해 설명한다.
이하, 설명하는 표시 장치는 대표적으로 액정 표시 장치에 관하여 설명하나, 이에 한정되지 않고, 다른 형태의 평판 표시 장치로, 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Device)나, 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel Device: PDP), 전계방출 표시 장치(Field Emission Display Device: FED), 전기 영동 표시 장치 등에도 적용 가능하다.
즉, 본 발명은 화소 행별(수평 라인)로 리프레쉬 레이트를 설정하는 것으로, 입력되는 화소 행별 영상의 계조 및 정지/동영상 여부에 따라 리프레쉬 레이트를 달리할 수 있는 것이며, 이는 서로 교차하여 화소를 정의하는 복수개의 게이트 라인과 데이터 라인을 구비하며 이들의 구동 드라이버를 갖는 구조에는 모두 적용할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 표시 장치를 나타낸 블럭도이며, 도 2는 도 1의 타이밍 컨트롤러와 이의 인터페이스를 나타낸 블럭도이다.
도 1과 같이, 본 발명의 표시 장치는 표시부(DSP), 시스템(300), 타이밍 컨트롤러(22), 데이터 드라이버(24), 게이트 드라이버(30)를 포함한다.
표시부(DSP)는 일종의 패널 내에, i*j (i, j는 1보다 큰 자연수)개의 화소(PX)들과, i개의 데이터 라인들과, 그리고 j개의 게이트 라인들(GL1 내지 GLj)을 포함한다. 여기서, 제 1 내지 제 j 게이트 라인들(GL1 내지 GLj)로는 각각 제 1 내지 제 j 게이트 신호가 인가되며, 제 1 내지 제 i 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)로는 각각으로는 데이터전압이 입력된다.
상기 표시부(DSP)는 액정 패널, 유기 발광 표시 패널, 전기 영동 표시 패널일 수 있다.
이 화소(PX)들은 매트릭스 형태로 표시부(DSP)에 배열되어 있다. 이 화소(PX)들은 적색을 표시하는 적색 화소(R), 녹색을 표시하는 녹색 화소(G) 및 청색을 표시하는 청색 화소(B)로 구분된다. 이때, 수평 방향으로 인접한 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소(R, G, B)는 하나의 단위 영상을 표시하기 위한 단위 화소가 된다.
여기서, 본 발명의 표시장치가 액정표시장치일 경우, 이 화소는 박막트랜지스터, 화소전극, 공통전극 및 액정 등으로 구성될 수 있다.
제 n 수평라인 (n은 1 내지 j 중 어느 하나)을 따라 배열된 i개의 화소들(이하, 제 n 수평라인 화소들)은 제 1 내지 제 i 데이터 라인들(DL1 내지 DLi) 각각에 개별적으로 TFT(Thin Film Transistor)(미도시)를 통해 접속된다. 아울러, 이 제 n 수평라인 화소들은 각각의 TFT를 통해 제 n 게이트 라인에 공통으로 접속된다. 이에 따라, 제 n 수평라인 화소들은 제 n 게이트 신호를 공통으로 공급받는다. 즉, 동일 수평라인에 배열된 i개의 화소들은 모두 동일한 게이트 신호를 공급받지만, 서로 다른 수평라인에 위치한 화소들은 서로 다른 게이트 신호를 공급받는다. 예를 들어, 제 1 수평라인(HL1)에 위치한 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)는 모두 제 1 게이트 신호를 공급받는 반면, 제 2 수평라인(HL2)에 위치한 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)는 이들과는 다른 타이밍을 갖는 제 2 게이트 신호를 공급받는다. 즉, 각 게이트 신호의 라이징 시점이 다르다.
전술된 j개의 게이트 신호들은 동일한 시간 폭의 게이트 온 타임(gate on time)을 가진 것이나, 각각 타이밍 컨트롤러(22)로부터 인가되는 게이트 라인별 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)의 로우 레벨의 시간 폭을 조절하여, 각각의 리프레쉬 레이트(refresh rate)를 달리할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 컨트롤러(22)에서의 수평 라인 화소별 입력될 영상 데이터의 동영상/정지 영상 여부와 계조 레벨에 따라 저주파수, 중간 주파수, 고주파수로 나뉘어 리프레쉬 레이트를 달리한다. 이 경우, 60Hz의 프레임이라면, 저주파수는 1Hz, 중간 주파수는 20~30Hz, 고주파수는 60Hz로 설정할 수 있다. 동영상일 경우는 우선 중간 주파수 이상으로 설정하며, 이를 다시 플리커 식별이 가능한 특정의 계조 레벨과 비교하여, 특정의 계조 레벨 이상이라면 고 리프레쉬 레이트로, 특정의 계조 레벨 이하라면 중간 리프레쉬 레이트로 설정한다. 또한, 정지 영상일 경우는, 중간 주파수 이하로 설정하며, 이를 다시 플리커 식별이 가능한 특정의 계조 레벨과 비교하여, 특정의 계조 레벨 이상이라면 중간 리프레쉬 레이트로, 특정의 계조 레벨 이하라면 저 리프레쉬 레이트로 설정한다. 여기서, 정지 영상과 동영상에 대한 특정의 계조 레벨은 같을 수도 있고, 다를 수도 있는데, 이 경우에는 각각의 중간 주파수 값을 달리할 수 있다.
한편, 시스템(300)은 그래픽 컨트롤러의 송신기를 통하여 수직동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 클럭신호(DCLK) 및 영상 데이터들(R/G/B)을 인터페이스회로를 통해 출력한다. 이 시스템(300)으로부터 출력된 수직/수평 동기신호 및 클럭신호는 타이밍 컨트롤러(22)에 공급된다. 또한, 이 시스템(300)으로부터 순차적으로 출력된 영상 데이터들(Image data)은 타이밍 컨트롤러(22)에 공급된다.
구체적으로 도 2와 같이, 상기 타이밍 컨트롤러(22)는 시스템(300)으로부터 영상 데이터 및 타이밍 신호가 입력되는 인터페이스(210)와, 상기 인터페이스(210)로부터 화소행별 입력 영상을 받아 영상의 정지/동영상 여부 및 계조 레벨에 대해 라인별 레프레쉬 레이트 정보를 설정하는 라인별 리프레쉬 레이트 설정부(220) 및, 상기 인터페이스(210)로부터의 클럭 신호와 상기 라인별 리프레쉬 레이트 설정부(220)로부터 설정된 리프레쉬 레이트 정보에 따라 게이트 출력 인에이블 신호(GOE), 소스 출력 인에이블 신호(SOE)를 출력하는 타이밍 신호 발생부(230)를 포함한다. 그리고, 상기 인터페이스(210)로부터 화소행별 입력 영상은 상기 라인별 리프레쉬 레이트 설정부(220)를 거쳐 각 화소행별로 디지털 영상 신호(R/G/B Data) 및 극성 신호(POL)을 출력한다.
한편, 시스템(300)으로부터 바로 영상 데이터 및 타이밍 신호가 들어와 내부 가공을 통해 각각의 게이트 드라이버(30) 및 데이터 드라이버(24)의 타이밍 및 구동을 신호를 생성할 수도 있지만, 일반적으로 여러 종류의 시스템과 호환하도록 시리얼 방식으로 신호를 인가받는 도 2와 같이, 인터페이스(210)를 입력단에 구비하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 인터페이스(210)는 일종의 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 수신부로 이에 대응되는 시스템(300)의 출력단에는 LVDS 송신부를 더 구비할 수 있다. 상기 인터페이스(210)는 LVDS 대신 다른 형태의 내부 인터페이스일 수도 있다.
상기 시스템(300)으로부터 인터페이스(210)를 통해 수평동기신호(Hsync), 수직동기신호(Vsync), 데이터 인에이블(DE), 클럭(DCLK) 및 화상 데이터(Data)를 입력받는다. 수직동기신호(Vsync)는 한 프레임의 화면을 디스플레이 하는데 필요한 시간을 나타낸다. 수평동기신호(Hsync)는 화면의 한 수평라인, 즉 하나의 화소행을 디스플레이 하는데 필요한 시간을 나타낸다.
따라서, 수평동기신호는 하나의 화소행(수평 라인)에 포함된 화소들의 수만큼의 펄스를 포함한다. 데이터 인에이블 신호(DE)는 각 화소 행들에 대해 유효 영상 데이터가 위치한 기간을 나타낸다. 또한, 이 타이밍 컨트롤러(22)는 인터페이스로부터 공급받는 소정 비트의 영상 데이터(Data)가 데이터 드라이버(24)로 공급될 수 있도록 영상 데이터를 재배치한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(22)는 인터페이스로부터 수평동기신호(Hsync), 수직동기신호(Vsync), 데이터 인에이블(DE) 및 클럭신호(DCLK)를 공급받아 데이터제어신호(DCS), 소스출력인에이블신호(SOE), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE) 및 게이트제어신호(GCS)를 생성하여 데이터 드라이버(24) 및 게이트 드라이버(30)로 공급한다.
일반적으로 각 화소행들에 대해 동일 리프레쉬 레이트로 구동되는 방식에 있어서는, 각 게이트 출력 인에이블신호(GOE)가 각 게이트 라인들에 대해 동일한 펄스 폭의 펄스 신호를 쉬프트한 형태로 인가하겠지만, 본 발명의 표시 장치에 있어서는, 영상의 종류 및 계조 상태에 따라, 리프레쉬 레이트를 달리할 수 있는 것으로, 수평 라인별 입력 영상의 판별하에, 각 게이트 라인의 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)의 주기를 달리할 수 있다. 즉, 예를 들어, 게이트 라인들에 대해서 블락별로 구분하여, 저 리프레쉬 레이트(low refresh rate), 중간 리프레쉬 레이트(intermediate refresh rate), 혹은 고 리프레쉬 레이트(high refresh rate)로 나뉘어 게이트 제어 신호(GCS)를 인가하도록, 각 게이트 라인별 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)를 공급할 수 있다. 예를 들어, 60Hz의 프레임과 동률의 고 리프레쉬 레이트로 게이트 출력 인에이블 신호가 인가되는 게이트 라인은 1초라는 시간에서 비교하여 보면, 60Hz의 고 리프레쉬 레이트로 총 60번의 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)가 발생하나, 이에 대해, 1Hz의 저 리프레쉬 레이트로 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)가 인가되는 게이트 라인은 1번의 게이트 출력 인에이블 신호가 발생한다. 이에 따라, 각 게이트 라인에 연결된 화소 행들의 데이터는 각각 60번과 1번의 횟수로 인가되는 것으로, 영역별 구동 (spatial)이 가능하며, 상대적으로 저 리프레쉬 레이트일 때, 타이밍 컨트롤러(22)에서 데이터 드라이버(24)로 입력되는 데이터 전달량을 줄이고, 데이터 드라이버(24) 내의 처리량을 줄여 소비 전력을 줄일 수 있다. 여기서, 상기 화소행별 데이터 인가의 조절은 상기 타이밍 컨트롤러(22)에서 소스 출력 인에이블 신호(SOE)의 하이 레벨 및 로우 레벨의 변화에 따라 이루어질 수 있다. 예를 들어, 소스 출력 인에이블 신호(SOE)가 하이 레벨일 경우, 데이터 라인들에 데이터 공급을 하며, 로우 레벨일 경우는, 데이터 라인들에 데이터 공급이 방지된다. 각 화소행별 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 해당 게이트출력인에이블 신호(GOE)의 발생에 대응되며, 각각 일정시간 쉬프트되어 나타날 수 있다.
도 3은 도 2의 타이밍 컨트롤러와 연결된 데이터 드라이버의 내부 구성을 나타낸 블럭도이다.
도시된 도면에서는 데이터 드라이버(24)가 화소 행에 대응하여 하나 구비된 형태를 나타내지만, 복수개의 데이터 드라이브 IC로 나뉘어 표시 패널에 구비될 수도 있다.
도 3과 같이, 데이터 드라이버(24)로 공급되는 데이터제어신호(DCS)는 소스샘플링클럭신호(SSC : Source Sampling Clock), 소스출력인에이블신호(SOE : Source Output Enable), 소스스타트펄스신호(SSP : Source Start Pulse), 극성반전신호(POL : Polarity reverse) 신호등이 있다.
그리고, 상기 데이터 드라이버(24)는 쉬프트 레지스터(SR), 제 1 래치부(LT1), 제 2 래치부(LT2), 멀티플렉서(MUX) 및 디지털-아날로그 변환부(DAC) 및 버퍼부(BFU)를 포함한다.
쉬프트 레지스터(SR)는 소스 스타트 펄스 신호(SSP) 및 소스 샘플링 신호(SSC)를 근거로 샘플링 신호를 순차 발생시킨다.
소스샘플링클럭신호(SSC)는 데이터 드라이버(24)에서 영상 데이터들을 래치시키기 위한 샘플링 클럭으로 사용되며, 화소행의 인가되는 리프레쉬 레이트 중 가장 고 리프레쉬 레이트에 맞추어 설정한다.
제 1 래치부(LT1)는 쉬프트 레지스터(SR)로부터의 샘플링 신호에 따라 한 수평 라인의 영상 데이터(Data)를 순차 샘플링하고, 이 샘플링된 영상 데이터를 래치한다. 상기 제 2 래치부(LT2)는 소스출력인에이블신호(SOE)의 라이징에지에 맞춰 제 1 래치부(LT1)로부터 샘플링된 영상 데이터들을 동시에 래치하고, 그 소스 출력인에이블신호(SOE)의 폴링에지 시점에 맞춰 래치된 샘플링 영상 데이터들을 동시에 출력한다. 소스출력인에이블신호(SOE)의 주기가 각 라인별로 다를 수 있다. 즉, 저 리프레쉬 레이트로 구동되는 화소행들에 대해서는, 소스출력인에이블 신호(SOE)가 다른 고 리프레쉬 레이트로 구동되는 화소행들에 대해 수배 혹은 수십배의 주기로 인가할 수 있다.
멀티플렉서(MUX)는 제 2래치부(LT2)로부터 샘플링 영상 데이터들을 동시에 공급받고, 극성반전신호(POL)에 따라 이 샘플링 영상 데이터들의 출력 위치를 재배치한다.
한편, 소스출력인에이블신호(SOE)는 소스샘플링클럭신호(SSC)에 의해 래치된 영상 데이터들을 표시부로 전달하게 한다. 소스스타트펄스신호(SSP)는 한 수평기간 중에 영상 데이터들의 래치 또는 샘플링시작을 알리는 신호인데, 소정의 게이트 라인이 저 리프레쉬 레이트로 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)가 인가된다면, 복수회의 수평기간에 대해 한번만 소스출력인에이블 신호(SOE)가 하이레벨 준위로 인가될 수 있다. 극성반전신호(POL)는 표시장치의 인버전(Inversion) 구동을 위해 화소에 공급될 데이터전압(영상 데이터에 대한 아날로그 신호)의 극성을 알려주는 신호이며, 리프레쉬 레이트가 다른 화소행들에 대해, 다른 회수로 극성반전신호(POL)가 인가될 수 있다. 즉, 고 리프레쉬 레이트의 화소 행들이 저 리프레쉬 레이트의 화소행들에 비해 극성반전신호(POL)의 반전이 더 많이 발생한다.
디지털-아날로그 변환부(DAC)는 멀티플렉서(MUX)로부터 제공된 샘플링 영상 데이터들을 아날로그 신호인 데이터 전압들로 변경한다. 내부에 정극성 디지털 아날로그 변환부와 부극성 디지털 아날로그 변환부를 포함하여, 입력된 해당 극성의 계조전압(GMA)들을 이용하여 정극성 또는 부극성의 데이터 전압으로 변환시킨다.
또한, 버퍼부(BFU)는 디지털-아날로그 변환부(DAC)로부터 제공된 정극성의 데이터 전압들 및 부극성의 데이터 전압들을 버퍼링하여 출력한다.
도 4는 도 2의 라인별 리프레쉬 레이트 설정부의 일 실시예를 나타낸 블럭도이며, 도 5는 본 발명의 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4와 같이, 라인별 리프레쉬 레이트 설정부(220)는, 상기 시스템(300)으로부터 화소행별 영상 데이터를 저장하는 라인 메모리(221)와, 상기 화소행별 영상 데이터의 정지 영상 및 동영상을 구분하는 정동 판별부(222) 및 상기 화소행별 영상 데이터가 각각 정지 영상 및 동영상별 그레이 레벨을 판별하는 제 1, 제 2 그레이 판별부(224a, 224b)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 정지영상의 그레이 레벨의 판단의 기준이 되는 제 1 계조 레벨과, 상기 정지 영상의 그레이 레벨의 판단의 기준이 되는 제 2 계조 레벨에 대한 정보는, 미리 리프레쉬 레이트 설정부에, 룩업 테이블(LUT)에 저장되어 있으며, 이러한 제 1, 제 2 계조 레벨은, 미리 해당 표시 패널 모델의 주파수 및 계조 레벨별 플리커 현상을 관찰하여, 플리커가 식별되는 값으로 설정할 수 있다.
상기 라인별 리프레쉬 레이트 설정부(220)를 이용한 본 발명의 표시 장치의 구동 방법은 다음과 같다.
즉, 5와 같이, 먼저, 시스템으로부터 화소행별 영상 데이터를 저장한다(100S).
이어, 상기 화소행별 영상 데이터의 정지 영상 및 동영상을 구분한다(110S).
상기 화소행별 영상 데이터가 정지 영상일 경우, 그레이 레벨을 판별한다(120S). 이 때, 제 1 계조 레벨보다 고계조 레벨일 때, 중간 리프레쉬 레이트로 타이밍 신호(GOE, SOE)를 출력한다 (122S). 만일, 상기 해당 영상 데이터의 그레이 레벨이 상기 제 1 계조레벨보다 저계조 레벨일 때, 저 리프레쉬 레이트로 타이밍 신호(GOE, SOE)를 출력한다(125S).
상기 화소행별 영상 데이터가 동영상일 경우, 그레이 레벨을 판별한다(130S).
이 때, 제 2 계조 레벨보다 고계조 레벨일 때, 고 리프레쉬 레이트로 타이밍 신호(GOE, SOE)를 출력한다(132S). 만일, 상기 해당 영상 데이터의 그레이 레벨이 제 2 계조레벨보다 저계조 레벨일 때, 중간 리프레쉬 레이트로 타이밍 신호를 출력한다(135S).
그리고, 상술한 동영상/정지 영상 판별과, 그레이 레벨 판별에서 얻어진 상기 화소행별 영상 데이터에 대한 타이밍 신호(GOE, SOE)를 게이트 드라이버(30) 및 데이터 드라이버(24)로 전달하여, 상기 게이트 라인(화소행)별 리프레쉬 레이트를 조절한다.
여기서, 고 리프레쉬 레이트는 해당 표시 패널의 동영상의 프레임별 최대 주파수이며, 예를 들어, 60Hz 또는 이의 배수일 수 있다. 저 리프레쉬 레이트는, 해당 표시 패널에 있어서, 정지 영상 및 저계조 레벨에 해당하는 것으로, 예를 들어, 1Hz일 수 있다.
중간 리프레쉬 레이트는, 앞서 설명한 바와 같이, 동영상의 저계조 레벨과, 정지 영상의 고계조 레벨이 같게 설정될 수 있고, 혹은 서로 다르게 설정될 수도 있다. 상기 중간 리프레쉬 레이트는 약 10Hz에서 50Hz가 될 수 있으며, 그 사이에서 필요에 따라 다르게 설정하며, 상기 해당 모델의 룩업테이블에서 플리커가 식별되는 최저 계조 레벨일 수 있다.
상술한 본 발명의 표시 장치의 구동 방법을 적용한 화면을 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 표시 장치의 구동을 나타낸 사진이다.
도 6과 같이, 한 화면에서, 하늘이나 움직임이 없는 바위와 같은 고정된 배경은, 정지 영상으로 취급될 수 있다. 그런데, 하늘과 같이 밝게 표현되는 고계조 레벨은, 저주파수 구동시 영상 신호가 반전되는 구간 내 화소 전하 누설이 커 ΔVp 값이 크며, 이에 따라 플리커 현상이 발생될 수 있으므로, 리프레쉬 레이트 설정부의 판단부에서, 1Hz와 같은 저 리프레쉬 레이트보다는 플리커가 식별되지 않을 정도의 수준인 20~30Hz으로 리프레쉬 레이트를 상향시켰다.
반면, 바위와 같이, 배경이 블랙에 가까운 영역은 하단부의 영역은, 표현되는 계조 레벨이 낮아 영상 신호가 반전되는 구간 내 ΔV의 변화가 작아 1Hz와 같이 저주파수로 구동하여도 플리커 현상이 관찰되지 않았다.
또한, 펭귄의 움직임이 나타나는 영역에는, 60Hz와 같이, 고속 구동을 하여, 움직임의 표현이 용이하게 하였다.
한편, 리프레쉬 레이트 설정부의 판단은, 해당 화소행의 영상 데이터가 동영상과 정지 영상이 섞여있는 경우는 동영상에 맞추어 리프레쉬 레이트를 설정하고, 또한, 계조 레벨에 대해서는 고계조 레벨과 저계조 레벨이 섞여있는 경우는, 고계조 레벨에 맞추어 리프레쉬 레이트를 설정한다. 즉, 도 6의 화면의 중앙부에 펭귄의 움직임이 있는 동영상과 밝은 색의 배경이 있는 건물이 있는 부분이 함께 있을 때, 충분히 동영상을 표현하고자 60Hz의 리프레쉬 레이트가 설정된 것이다.
도 7은 20Hz 리프레쉬 레이트 구동시와, 60Hz 리프레쉬 레이트 구동시 그레이 계조에 따른 Vp-p 변화를 나타낸 그래프이다.
RGB 계조표현을 32 그레이 스케일로 하여, RGB(0, 0, 0)에서 RGB(255, 255, 255)의 범위로 표현하고자 할 때, RGB(0, 0, 0)은 블랙을 표시하는 저계조이며, RGB(255, 255, 255)는 화이트를 표시하는 고계조에 해당한다.
도 7과 같이, 상대적으로 고주파수의 60Hz의 리프레쉬 레이트일 때, 프레임간 Vp-p(ΔVp)의 변화 폭이 크지 않으나, 20Hz의 리프레쉬 레이트일 때, 저주파수일 때, 그레이 레벨이 고계조로 가며, Vp-p 변화 폭이 커, 프레임간 화소 전하 누설이 클 것이 예상되며, 이로 인해 플리커 현상이 식별되기 용이함을 예상할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 표시 장치의 구동 방법에 있어서는, 정지 영상에 대해서 저주파수로 세팅되지 않고, 그 계조 레벨을 판별하여, 고계조 레벨이 표현이 필요할 때는 해당 화소행에 대해 플리커가 식별되지 않을 수준으로 리프레쉬 레이트를 상향하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 표시 장치 및 이의 구동 방법은, 게이트 라인별(이에 연결되는 화소행별) 구동되는 리프레쉬 레이트를 다르게 설정하여, 정지 영상이 화면에 일부분에 있는 경우에 공간적으로 분할하여 필요한 부분만 고 리프레쉬 레이트의 타이밍으로 구동하고, 나머지 부분은 저 리프레쉬 레이트의 타이밍으로 구동하여, 타이밍 컨트롤러와 데이터 드라이버에서의 소비 전력을 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 저 리프레쉬 레이트에서, 고계조 레벨 표현시 플리커 현상이 발생되는 것을 방지하기 위해, 저리프레쉬 레이트의 고계조 레벨은 구동하는 리프레쉬 레이트를 올려주어, 플리커 발생을 방지할 수 있다.
즉, 한 화면에 정지 영상/동영상/부분 동영상에 따른 공간적 분할(spatial) 구동이 가능하여 소비 전력 저감을 극대화하며, 동시에 플리커 현상을 방지할 수 있다.
경우에 따라, 도 5의 타이밍도에서는 정지 영상에 대해 중간 주파수 이하로 설정하였지만, 정지 영상의 플리커가 고계조 레벨에서 심한 경우는, 구동 리프레쉬 레이트를 고 리프레쉬 레이트로 더욱 상향시킬 수도 있다.
또한, 상술한 예에서, 저 리프레쉬 레이트를 1Hz로, 고 리프레쉬 레이트로 60Hz의 예로 설명하였지만, 이에 한하지 않으며, 그 범위는 조절될 수 있다. 본 발명에서 적용하는 점은 특정 주파수에 특징을 갖는 것이 아니라, 라인(수평의 화소행)별 구동 리프레쉬 레이트를 달리할 수 있는 점과, 이의 조절을 입력 영상의 동영상/정지 영상 여부와 계조레벨의 정도로 구분하여 하는 것이다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
22: 타이밍 컨트롤러 24: 데이터 드라이버
30: 게이트 드라이버 210: 인터페이스
220: 라인별 리프레쉬 레이트 설정부 230: 타이밍 신호 발생부
221: 라인 메모리 222: 정동 판별부
224a: 제 1 그레이 레벨 판별부 224b: 제 2 그레이 레벨 판별부
300: 시스템 100: 표시부

Claims (9)

  1. 서로 교차하여 화소를 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인을 포함하는 표시 패널;
    시스템으로부터 복수개의 화소행별 영상 데이터를 받아 영상의 정지/동영상 여부 및 계조 레벨에 대해 화소행별 리프레쉬 레이트 정보를 설정하는 리프레쉬 레이트 설정부를 갖는 타이밍 컨트롤러;
    상기 리프레쉬 레이트 정보를 받아 라인별 게이트 신호의 주기를 제어하는 게이트 드라이버; 및
    상기 리프레쉬 레이트 정보를 받아 상기 데이터 라인들에 영상 신호를 공급하는 데이터 드라이버를 포함하여 이루어지고,
    상기 리프레쉬 레이트 설정부는,
    정지 영상의 플리커 식별 기준의 제 1 계조 레벨과 동영상의 플리커 식별 기준의 제 2 계조 레벨을 포함하고,
    상기 화소행별 영상 데이터가 정지 영상인지 동영상인지를 판단 후,
    정지 영상인 경우 상기 화소행별 영상 데이터의 그레이 레벨을 상기 제 1 계조 레벨과 비교하고, 동영상인 경우 상기 화소행별 영상 데이터의 그레이 레벨을 상기 제 2 계조 레벨과 비교하여 상기 화소행별 리프레쉬 레이트 정보를 구분하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 리프레쉬 레이트 설정부는,
    상기 시스템으로부터 상기 화소행별 영상 데이터를 저장하는 라인 메모리;
    상기 화소행별 영상 데이터의 정지 영상 및 동영상을 구분하는 정동 판별부; 및
    상기 화소행별 영상 데이터가 각각 정지 영상 및 동영상별 그레이 레벨을 판별하는 제 1, 제 2 그레이 판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 그레이 판별부는, 화소행별 서로 다른 리프레쉬 레이트의 타이밍 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 타이밍 신호는 게이트출력인에이블 신호 및 소스출력인에이블 신호를 포함하며, 상기 게이트출력인에이블 신호 및 소스출력인에이블 신호는 각각 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버로 전달되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 그레이 판별부는, 상기 정지 영상의 그레이 레벨이 상기 제 1 계조 레벨보다 높은 경우 제 1 중간 리프레쉬 레이트로, 상기 제 1 계조 레벨보다 낮은 경우 저 리프레쉬 레이트의 타이밍 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2 그레이 판별부는, 상기 동영상의 그레이 레벨이 상기 제 2 계조 레벨보다 높은 경우 고 리프레쉬 레이트로, 상기 제 2 계조 레벨보다 낮은 경우 제 2 중간 리프레쉬 레이트의 타이밍 신호를 출력하는 표시 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러의 리프레쉬 레이트 설정부에, 상기 제 1 계조 레벨 및 상기 제 2 계조 레벨에 대한 정보를 갖는 룩업 테이블을 더 포함한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 서로 교차하여 화소를 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인을 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    시스템으로부터 화소행별 영상 데이터를 저장하는 제 1 단계;
    상기 화소행별 영상 데이터의 정지 영상 및 동영상을 구분하는 제 2 단계;
    상기 화소행별 영상 데이터가 정지 영상일 경우, 그레이 레벨을 판별하여, 상기 정지 영상의 플리커 식별 기준의 제 1 계조 레벨보다 고계조 레벨일 때, 제 1 중간 리프레쉬 레이트로, 상기 제 1 계조레벨보다 저계조 레벨일 때, 저 리프레쉬 레이트로 타이밍 신호를 출력하는 제 3 단계;
    상기 화소행별 영상 데이터가 동영상일 경우, 그레이 레벨을 판별하여, 상기 동영상의 플리커 식별 기준의 제 2 계조 레벨보다 고계조 레벨일 때, 고 리프레쉬 레이트로, 상기 제 2 계조레벨보다 저계조 레벨일 때, 제 2 중간 리프레쉬 레이트로 타이밍 신호를 출력하는 단계를 포함하는 제 4 단계; 및
    상기 제 3, 제 4 단계에서 얻어진 상기 화소행별 영상 데이터에 대한 타이밍 신호를 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버로 전달하여, 상기 게이트 라인별 리프레쉬 레이트를 조절하는 제 5 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  9. 삭제
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