KR102514244B1 - 가변 프레임 모드를 지원하는 표시 장치, 및 표시 장치의 구동 방법 - Google Patents

가변 프레임 모드를 지원하는 표시 장치, 및 표시 장치의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

표시 장치는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널, 감마 기준 전압에 기초하여 데이터 전압들을 생성하고, 복수의 화소들에 데이터 전압들을 제공하는 데이터 드라이버, 복수의 화소들에 게이트 신호들을 제공하는 게이트 드라이버, 및 데이터 드라이버 및 게이트 드라이버를 제어하는 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 액티브 구간 및 블랭크 구간을 포함하는 프레임 구간에서 블랭크 구간이 시작되면 감마 기준 전압을 초기화하고, 블랭크 구간의 시간이 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때 감마 기준 전압을 변경한다.

Description

가변 프레임 모드를 지원하는 표시 장치, 및 표시 장치의 구동 방법{DISPLAY DEVICE SUPPORTING A VARIABLE FRAME MODE, AND METHOD OF OPERATING A DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 가변 프레임 모드를 지원하는 표시 장치, 및 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 표시 장치는 60Hz 또는 그 이상의 일정한 프레임 레이트로 영상을 표시(또는 리프레쉬)한다. 그러나, 표시 장치에 프레임 데이터를 제공하는 호스트 프로세서(예를 들어, GPU(Graphic Processing Unit) 또는 그래픽 카드)에 의한 렌더링의 프레임 레이트가 표시 장치의 리프레쉬 프레임 레이트와 일치하지 않을 수 있고, 특히 호스트 프로세서가 복잡한 렌더링을 수행하는 게임 영상에 대한 프레임 데이터를 표시 장치에 제공할 때 이러한 프레임 레이트 불일치가 심화될 수 있고, 프레임 레이트 불일치에 의해 표시 장치에서 표시되는 영상에 경계선이 발생되는 티어링(Tearing) 현상이 발생될 수 있다.
이러한 티어링 현상을 방지하도록, 호스트 프로세서가 매 프레임마다 블랭크 구간을 변경하여 가변 프레임 레이트로 프레임 데이터를 표시 장치에 제공하는 가변 프레임 모드(예를 들어, 프리-싱크(Free-Sync) 모드, 쥐-싱크(G-Sync) 모드)가 개발되었다. 상기 가변 프레임 모드를 지원하는 표시 장치는 상기 가변 프레임 레이트에 동기시켜 영상을 표시(또는 리프레쉬)함으로써 티어링 현상을 방지할 수 있다.
그러나, 가변 프레임 모드로 동작하는 표시 장치에서, 블랭크 구간의 시간 길이가 일정한 프레임 레이트로 영상을 표시하는 일반 모드에서의 블랭크 구간의 시간 길이보다 증가될 수 있고, 증가된 블랭크 구간에서 누설 전류 등에 의해 휘도가 저하되고 영상 품질이 악화될 수 있다.
본 발명의 일 목적은 가변 프레임 모드에서 영상 품질을 향상시킬 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 가변 프레임 모드에서 영상 품질을 향상시킬 수 있는 표시 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 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 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널, 감마 기준 전압에 기초하여 데이터 전압들을 생성하고, 상기 복수의 화소들에 상기 데이터 전압들을 제공하는 데이터 드라이버, 상기 복수의 화소들에 게이트 신호들을 제공하는 게이트 드라이버, 및 상기 데이터 드라이버 및 상기 게이트 드라이버를 제어하는 컨트롤러를 포함한다. 상기 컨트롤러는, 액티브 구간 및 블랭크 구간을 포함하는 프레임 구간에서 상기 블랭크 구간이 시작되면, 상기 감마 기준 전압을 초기화하고, 상기 블랭크 구간의 시간이 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압을 변경하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
일 실시예에서, 상기 액티브 구간은 일정한 시간 길이를 가지는 일정한 액티브 구간이고, 상기 블랭크 구간은 가변 시간 길이를 가지는 가변 블랭크 구간일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 감마 기준 전압은 매 프레임 구간의 상기 블랭크 구간의 시작 시점에서 초기화될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 감마 기준 전압은 매 프레임 구간의 상기 블랭크 구간의 시작 시점으로부터 상기 적어도 하나의 임계 시간 전에 초기화될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 감마 기준 전압은 상기 표시 장치가 지원하는 가변 프레임 레이트 범위에서 최대 프레임 레이트에 상응하는 전압 레벨로 초기화될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 블랭크 구간의 시간이 상기 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압은 제1 프레임 레이트에 상응하는 제1 전압 레벨로부터 상기 제1 프레임 레이트보다 낮은 제2 프레임 레이트에 상응하는 제2 전압 레벨로 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 전압 레벨의 절대 값은 상기 제1 전압 레벨의 절대 값보다 클 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 임계 시간은 제1 임계 시간, 및 상기 제1 임계 시간보다 큰 제2 임계 시간을 포함하고, 상기 블랭크 구간의 시간이 상기 제1 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압은 제1 전압 레벨로부터 상기 제1 전압 레벨보다 큰 절대 값을 가지는 제2 전압 레벨로 변경되고, 상기 블랭크 구간의 시간이 상기 제2 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압은 상기 제2 전압 레벨로부터 상기 제2 전압 레벨보다 큰 절대 값을 가지는 제3 전압 레벨로 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 표시 장치는 상기 감마 기준 전압을 생성하는 전력 관리 회로를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 블랭크 구간이 시작되면, 상기 전력 관리 회로에 제1 전압 레벨을 나타내는 전압 제어 신호를 제공하여 상기 감마 기준 전압을 상기 제1 전압 레벨로 초기화하도록 상기 전력 관리 회로를 제어하고, 상기 블랭크 구간의 시간이 상기 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때, 상기 전력 관리 회로에 상기 제1 전압 레벨보다 큰 절대 값을 가지는 제2 전압 레벨을 나타내는 상기 전압 제어 신호를 제공하여 상기 감마 기준 전압을 상기 제1 전압 레벨로부터 상기 제2 전압 레벨로 변경하도록 상기 전력 관리 회로를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 액티브 구간 동안 입력 클록 신호를 카운트하여 액티브 카운트 신호를 생성하는 액티브 시간 카운터, 상기 액티브 카운트 신호를 수평 라인 수와 수직 라인 수의 곱에 상응하는 제1 기준 신호와 비교하는 제1 비교기, 상기 블랭크 구간 동안 상기 입력 클록 신호를 카운트하여 블랭크 카운트 신호를 생성하는 블랭크 시간 카운터, 상기 블랭크 카운트 신호를 상기 적어도 하나의 임계 시간에 상응하는 적어도 하나의 제2 기준 신호와 비교하는 적어도 하나의 제2 비교기, 및 상기 액티브 카운트 신호가 상기 제1 기준 신호 이상이 될 때 상기 표시 장치에 포함된 전력 관리 회로에 제1 전압 레벨을 나타내는 전압 제어 신호를 전송하고, 상기 블랭크 카운트 신호가 상기 제2 기준 신호 이상이 될 때 상기 전력 관리 회로에 상기 제1 전압 레벨보다 큰 절대 값을 가지는 제2 전압 레벨을 나타내는 상기 전압 제어 신호를 전송하는 전압 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전압 컨트롤러는, 상기 블랭크 카운트 신호가 상기 제2 기준 신호 이상이 되기 전에 데이터 인에이블 신호가 토글링하면, 상기 액티브 시간 카운터 및 상기 블랭크 시간 카운터를 리셋할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 적어도 하나의 제2 비교기로서, 상기 블랭크 카운트 신호를 서로 다른 복수의 임계 시간들에 상응하는 복수의 제2 기준 신호들과 각각 비교하는 복수의 제2 비교기들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전압 컨트롤러는 상기 전력 관리 회로에 집적 회로간(Inter-Integrated Circuit; I2C) 인터페이스를 통하여 상기 전압 제어 신호를 전송할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 구동 방법에서, 액티브 구간 및 블랭크 구간을 포함하는 프레임 구간에서 상기 블랭크 구간이 시작되면, 감마 기준 전압이 초기화되고, 상기 블랭크 구간의 시간이 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압이 변경되고, 상기 감마 기준 전압에 기초하여 영상이 표시된다.
일 실시예에서, 상기 블랭크 구간이 시작되면, 상기 감마 기준 전압을 초기화하도록, 매 프레임 구간의 상기 블랭크 구간의 시작 시점에서 상기 감마 기준 전압이 상기 표시 장치가 지원하는 가변 프레임 레이트 범위에서 최대 프레임 레이트에 상응하는 전압 레벨로 초기화될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 블랭크 구간의 시간이 상기 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압을 변경하도록, 상기 블랭크 구간의 시간이 상기 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압이 제1 프레임 레이트에 상응하는 제1 전압 레벨로부터, 상기 제1 프레임 레이트보다 낮은 제2 프레임 레이트에 상응하고 상기 제1 전압 레벨보다 큰 절대 값을 가지는 제2 전압 레벨로 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 임계 시간은 제1 임계 시간, 및 상기 제1 임계 시간보다 큰 제2 임계 시간을 포함하고, 상기 블랭크 구간의 시간이 상기 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압을 변경하도록, 상기 블랭크 구간의 시간이 상기 제1 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압이 제1 전압 레벨로부터 상기 제1 전압 레벨보다 큰 절대 값을 가지는 제2 전압 레벨로 변경되고, 상기 블랭크 구간의 시간이 상기 제2 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압이 상기 제2 전압 레벨로부터 상기 제2 전압 레벨보다 큰 절대 값을 가지는 제3 전압 레벨로 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 블랭크 구간이 시작되면, 상기 감마 기준 전압을 초기화하도록, 상기 액티브 구간 동안 입력 클록 신호를 카운트하여 액티브 카운트 신호가 생성되고, 상기 액티브 카운트 신호가 수평 라인 수와 수직 라인 수의 곱에 상응하는 제1 기준 신호와 비교되고, 상기 액티브 카운트 신호가 상기 제1 기준 신호 이상이 될 때, 상기 감마 기준 전압이 초기화될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 블랭크 구간의 시간이 상기 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압을 변경하도록, 상기 블랭크 구간 동안 상기 입력 클록 신호를 카운트하여 블랭크 카운트 신호가 생성되고, 상기 블랭크 카운트 신호가 상기 적어도 하나의 임계 시간에 상응하는 적어도 하나의 제2 기준 신호와 비교되고, 상기 블랭크 카운트 신호가 상기 제2 기준 신호 이상이 될 때, 상기 감마 기준 전압이 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 블랭크 카운트 신호가 상기 제2 기준 신호 이상이 되기 전에 데이터 인에이블 신호가 토글링하면, 상기 액티브 카운트 신호 및 상기 블랭크 카운트 신호가 초기화될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법은, 매 프레임 구간의 블랭크 구간이 시작되면 감마 기준 전압을 초기화하고, 상기 블랭크 구간의 시간이 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때 상기 감마 기준 전압을 변경할 수 있다. 이에 따라, 가변 프레임 모드에서 가변 블랭크 구간의 시간 증가에 따른 휘도 저하가 방지될 수 있다. 또한, 프레임 레이트가 변경된 프레임 구간의 블랭크 구간에서 상기 감마 기준 전압이 상기 변경된 프레임 레이트에 상응하는 전압 레벨로 즉시 변경됨으로써, 프레임 레이트 변경과 감마 기준 전압 변경 사이의 프레임 레이턴시가 감소될 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 2는 가변 프레임 모드에서 표시 장치에 입력되는 프레임 데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 도 3의 표시 장치의 구동 방법에서 감마 기준 전압이 초기화 및 변경되는 일 예를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 포함된 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7a는 가변 프레임 모드에서 감마 기준 전압이 초기화 및 변경되지 않은 경우에 각각의 프레임 레이트들에서의 계조 레벨에 따른 휘도 차이를 나타내는 그래프이고, 도 7b는 가변 프레임 모드에서 본 발명의 실시예들에 따라 감마 기준 전압이 초기화 및 변경되는 경우에 각각의 프레임 레이트들에서의 계조 레벨에 따른 휘도 차이를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 나타내는 블록도이다.
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 블록도이고, 도 2는 가변 프레임 모드에서 표시 장치에 입력되는 프레임 데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(100)는 복수의 화소들(PX)을 포함하는 표시 패널(110), 복수의 화소들(PX)에 데이터 전압들(VD)을 제공하는 데이터 드라이버(120), 복수의 화소들(PX)에 게이트 신호들(GS)을 제공하는 게이트 드라이버(130), 감마 기준 전압(VGMAR)을 생성하는 전력 관리 회로(140), 및 데이터 드라이버(120), 게이트 드라이버(130) 및 전력 관리 회로(140)를 제어하는 컨트롤러(150)를 포함할 수 있다.
표시 패널(110)은 복수의 데이터 라인들, 복수의 게이트 라인들, 및 상기 복수의 데이터 라인들과 상기 복수의 게이트 라인들에 연결된 복수의 화소들(PX)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 각 화소(PX)는 스위칭 트랜지스터, 및 상기 스위칭 트랜지스터에 연결된 액정 커패시터를 포함할 수 있고, 표시 패널(110)은 액정 표시(Liquid Crystal Display; LCD) 패널일 수 있다. 다만, 표시 패널(110)은 상기 LCD 패널에 한정되지 않고, 임의의 표시 패널일 수 있다.
데이터 드라이버(120)는 컨트롤러(150)로부터 출력된 영상 데이터(ODAT) 및 데이터 제어 신호(DCTRL)에 기초하여 데이터 전압들(VD)을 생성하고, 복수의 화소들(PX)에 데이터 전압들(VD)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 데이터 제어 신호(DCTRL)는 출력 데이터 인에이블 신호, 수평 개시 신호 및 로드 신호를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 데이터 드라이버(120)는 하나 이상의 데이터 집적 회로(Integrated Circuit; IC)들로 구현될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 데이터 드라이버(120)는 표시 패널(110)에 직접 실장(mounted)되거나, 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package: TCP) 형태로 표시 패널(110)에 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 데이터 드라이버(120)는 표시 패널(110)의 주변부에 집적(integrated)될 수 있다.
게이트 드라이버(130)는 컨트롤러(150)로부터 출력된 게이트 제어 신호(GCTRL)에 기초하여 게이트 신호들(GS)을 생성하고, 복수의 화소들(PX)에 게이트 신호들(GS)을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 게이트 제어 신호(GCTRL)는 프레임 시작 신호(도 4의 STV) 및 게이트 클록 신호를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 게이트 드라이버(130)는 표시 패널(110)의 주변부에 집적되는 비정질 실리콘 게이트(Amorphous Silicon Gate; ASG) 드라이버로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 게이트 드라이버(130)는 하나 이상의 게이트 IC들로 구현될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 게이트 드라이버(120)는 표시 패널(110)에 직접 실장되거나, TCP 형태로 표시 패널(110)에 연결될 수 있다.
전력 관리 회로(140)는 데이터 드라이버(120)에 제공될 감마 기준 전압(VGMAR)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전력 관리 회로(140)는 외부의 전원으로부터 입력 전압(VIN)을 수신하고, 입력 전압(VIN)에 기초하여 감마 기준 전압(VGMAR)을 생성하며, 감마 기준 전압(VGMAR)을 데이터 드라이버(120)에 제공할 수 있다. 데이터 드라이버(120)는 전력 관리 회로(140)로부터 제공된 감마 기준 전압(VGMAR)에 기초하여 데이터 전압들(VD)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 데이터 드라이버(120)는 감마 기준 전압(VGMAR)에 기초하여 전체 계조 레벨들(예를 들어, 0-계조 레벨 내지 255-계조 레벨)에 각각 상응하는 계조 전압들(예를 들어, 256개의 계조 전압들)을 생성하고, 복수의 화소들(PX)에 데이터 전압들(VD)로서 컨트롤러(150)로부터 출력된 영상 데이터(ODAT)가 나타내는 계조 레벨들에 상응하는 상기 계조 전압들을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 감마 기준 전압(VGMAR)은 정극성 감마 기준 전압 및 부극성 감마 기준 전압을 포함할 수 있고, 데이터 드라이버(120)는 상기 정극성 감마 기준 전압에 기초하여 복수의 화소들(PX)에 정극성 데이터 전압들(VD)을 제공하고, 상기 부극성 감마 기준 전압에 기초하여 복수의 화소들(PX)에 부극성 데이터 전압들(VD)을 제공할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 전력 관리 회로(140)는 입력 전압(VIN)에 기초하여 데이터 드라이버(120) 및/또는 컨트롤러(150)에 공급되는 아날로그 구동 전압, 표시 패널(110)에 공급되는 공통 전압, 게이트 드라이버(130)에 공급되는 게이트 구동 전압(예를 들어, 하이 게이트 전압 및 로우 게이트 전압) 등을 더욱 생성할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 전력 관리 회로(140)는 컨트롤러(150)가 배치된 컨트롤 보드 상에 배치되는 전력 관리 집적 회로(Power Management Integrated Circuit; PMIC)로 구현될 수 있다.
컨트롤러(예를 들어, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller; T-CON))(150)는 외부의 호스트 프로세서(예를 들어, 그래픽 처리 유닛(Graphic Processing Unit; GPU) 또는 그래픽 카드)로부터 입력 영상 데이터(IDAT) 및 제어 신호(CTRL)를 제공받을 수 있다. 일 실시예에서, 입력 영상 데이터(IDAT)는 적색 영상 데이터, 녹색 영상 데이터 및 청색 영상 데이터를 포함하는 RGB 데이터일 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 제어 신호(CTRL)는 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 입력 데이터 인에이블 신호, 마스터 클록 신호 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 컨트롤러(150)는 입력 영상 데이터(IDAT) 및 제어 신호(CTRL)에 기초하여 게이트 제어 신호(GCTRL), 데이터 제어 신호(DCTRL) 및 출력 영상 데이터(ODAT)를 생성할 수 있다. 컨트롤러(150)는 데이터 드라이버(120)에 데이터 제어 신호(DCTRL) 및 출력 프레임 데이터(ODAT)를 제공하여 데이터 드라이버(120)의 동작을 제어하고, 게이트 드라이버(130)에 게이트 제어 신호(GCTRL)를 제공하여 게이트 드라이버(130)의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 컨트롤러(150)는, 상기 호스트 프로세서가 매 프레임 구간마다 블랭크 구간을 변경하여 가변 프레임 레이트로 입력 영상 데이터(IDAT)를 표시 장치(100)에 제공하고, 컨트롤러(150)가 상기 가변 프레임 레이트에 동기시켜 출력 프레임 데이터(ODAT)를 데이터 드라이버(120)에 제공함으로써 상기 가변 프레임 레이트로 영상이 표시(또는 리프레쉬)되는 가변 프레임 모드를 지원할 수 있다. 한편, 이러한 가변 프레임 모드는 프리-싱크(Free-Sync) 모드, 쥐-싱크(G-Sync) 모드 등으로 불릴 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 호스트 프로세서(예를 들어, GPU 또는 그래픽 카드)의 렌더링(210, 215, 220, 225, 230, 235)의 주기 또는 주파수가 (특히, 게임 영상 데이터를 렌더링할 때) 일정하지 않을 수 있고, 상기 호스트 프로세서는 상기 가변 프레임 모드에서 이러한 렌더링(210, 215, 220, 225, 230, 235)의 불일정한 주기 또는 주파수에 동기시켜 입력 영상 데이터(IDAT), 즉 프레임 데이터(FD1, FD2, FD3, FD4, FD5, FD6)를 표시 장치(100)에 제공할 수 있다. 즉, 상기 가변 프레임 모드에서, 각 프레임 구간(FP1, FP2, FP3, FP4, FP5, FP6)은 일정한 시간 길이를 가지는 일정한 액티브 구간(AP1, AP2, AP3, AP4, AP5, AP6)을 가지나, 상기 호스트 프로세서는 각 프레임 구간(FP1, FP2, FP3, FP4, FP5, FP6)의 블랭크 구간(BP1, BP2, BP3, BP4, BP5, BP6)을 가변시켜 가변 프레임 레이트로 프레임 데이터(FD1, FD2, FD3, FD4, FD5, FD6)를 표시 장치(100)에 제공할 수 있다.
도 2의 예에서, 제1 및 제2 프레임 구간들(FP1, FP2)에서, 제2 및 제3 프레임 데이터(FD2, FD3)가 약 144Hz의 주파수로 렌더링(210, 215)되는 경우, 상기 호스트 프로세서는 표시 장치(100)에 약 144Hz의 프레임 레이트로 제1 및 제2 프레임 데이터(FD1, FD2)를 제공할 수 있다. 또한, 상기 호스트 프로세서는 제3 프레임 구간(FP3)의 액티브 구간(AP3) 동안 제3 프레임 데이터(FD3)를 출력하고, 제4 프레임 데이터(FD4)에 대한 렌더링(220)이 완료될 때까지 제3 프레임 구간(FP3)의 블랭크 구간(BP3)을 지속하며, 제4 프레임 구간(FP4)의 액티브 구간(AP4) 동안 제4 프레임 데이터(FD4)를 출력하고, 제5 프레임 데이터(FD5)에 대한 렌더링(225)이 완료될 때까지 제4 프레임 구간(FP4)의 블랭크 구간(BP4)을 지속할 수 있다. 따라서, 제3 및 제4 프레임 구간들(FP3, FP4)에서, 제4 및 제5 프레임 데이터(FD4, FD5)가 약 100Hz의 주파수로 렌더링(220, 225)되는 경우, 상기 호스트 프로세서는 표시 장치(100)에 제3 및 제4 프레임 구간들(FP3, FP4)의 블랭크 구간들(BP3, BP4)의 시간 길이들을 증가시켜 약 100Hz의 프레임 레이트로 제3 및 제4 프레임 데이터(FD3, FD4)를 제공할 수 있다. 제5 및 제6 프레임 구간들(FP5, FP6)에서, 제6 및 제7 프레임 데이터(FD6, FD7)가 다시 약 144Hz의 주파수로 렌더링(230, 235)되는 경우, 상기 호스트 프로세서는 표시 장치(100)에 다시 약 144Hz의 프레임 레이트로 제5 및 제6 프레임 데이터(FD5, FD6)를 제공할 수 있다.
이와 같이, 상기 가변 프레임 모드에서, 각 프레임 구간(FP1, FP2, FP3, FP4, FP5, FP6)은 가변 프레임 레이트와 무관하게 일정한 시간 길이를 가지는 일정한 액티브 구간(AP1, AP2, AP3, AP4, AP5, AP6), 및 상기 가변 프레임 레이트에 상응하는 가변 시간 길이를 가지는 가변 블랭크 구간(BP1, BP2, BP3, BP4, BP5, BP6)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 가변 프레임 모드에서, 상기 프레임 레이트가 감소할수록 블랭크 구간(BP1, BP2, BP3, BP4, BP5, BP6)의 시간 길이가 증가할 수 있다. 상기 가변 프레임 모드에서, 컨트롤러(150)는 상기 가변 프레임 레이트로 수산된 입력 영상 데이터(IDAT)를 상기 가변 프레임 레이트로 출력 영상 데이터(ODAT)로서 데이터 드라이버(120)에 출력할 수 있다. 이에 따라, 상기 가변 프레임 모드를 지원하는 표시 장치(100)는 상기 가변 프레임 레이트에 동기시켜 영상을 표시(또는 리프레쉬)함으로써 프레임 레이트 불일치에 의해 발생되는 티어링(Tearing) 현상을 방지할 수 있다.
한편, 상기 가변 프레임 모드에서 상기 블랭크 구간이 가변되므로, 상기 블랭크 구간의 시간 길이가 일정한 프레임 레이트로 영상을 표시하는 일반 모드에서의 블랭크 구간의 시간 길이보다 증가될 수 있고, 상기 증가된 블랭크 구간에서 누설 전류 등에 의해 휘도가 저하되고 영상 품질이 악화될 수 있다. 이러한 가변 블랭크 구간에서의 누설 전류 등에 의한 화질 저하를 방지하도록, 본 발명의 실시예들에 따른 컨트롤러(150)는 프레임 레이트에 따라 감마 기준 전압(VGMAR)을 변경할 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임 레이트가 감소되어 상기 블랭크 구간의 시간 길이가 증가된 경우, 컨트롤러(150)는 감마 기준 전압(VGMAR)(의 절대 값)을 증가시키도록 전력 관리 회로(140)를 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(150)는 원하는 전압 레벨을 나타내는 전압 제어 신호(VCS)를 전력 관리 회로(140)에 제공함으로써 감마 기준 전압(VGMAR)을 상기 원하는 전압 레벨로 증가시키도록 전력 관리 회로(140)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 블랭크 구간의 증가에 따른 휘도 저하가 감마 기준 전압(VGMAR)의 증가에 의해 보상될 수 있다.
한편, 컨트롤러(150)가 가변 프레임 레이트의 현재 값을 확인하기 위해서는, 최소한, 프레임 레이트가 변경된 프레임 구간의 블랭크 구간이 종료될 때까지 상기 프레임 구간의 주기(또는 시간)를 확인하여야 한다. 또한, 상기 가변 프레임 레이트의 상기 확인된 현재 값에 상응하도록 감마 기준 전압(VGMAR)을 변경하기 위해서는, 액티브 구간 도중 감마 기준 전압(VGMAR)이 변경될 수 없으므로, 상기 프레임 레이트가 변경된 상기 프레임 구간의 다음 프레임 구간의 블랭크 구간에서 감마 기준 전압(VGMAR)이 변경되어야 한다. 이에 따라, 상기 가변 프레임 레이트의 현재 값을 확인한 후 감마 기준 전압(VGMAR)을 변경하는 방식에서는, 프레임 레이트 변경으로부터 감마 기준 전압 변경까지 최소한 두 개의 프레임 구간들에 상응하는 프레임 레이턴시가 존재한다.
그러나, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(100)에서는, 컨트롤러(150)가 액티브 구간 및 블랭크 구간을 포함하는 프레임 구간에서 상기 블랭크 구간이 시작되면 감마 기준 전압(VGMAR)을 초기화하고, 상기 블랭크 구간의 시간이 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때 감마 기준 전압(VGMAR)을 변경할 수 있다. 이에 따라, 각 프레임 구간이 가변 프레임 레이트와 무관하게 일정한 시간 길이를 가지는 일정한 액티브 구간 및 상기 가변 프레임 레이트에 상응하는 가변 시간 길이를 가지는 가변 블랭크 구간을 포함하는 가변 프레임 모드에서, 상기 가변 블랭크 구간의 시간 증가에 따른 휘도 저하가 감마 기준 전압(VGMAR)의 변경에 의해 방지될 수 있다. 또한, 각 프레임 구간의 상기 블랭크 구간이 시작되면 감마 기준 전압(VGMAR)이 초기화되고, 상기 블랭크 구간의 시간 길이가 상기 임계 시간 이상으로 증가하는 즉시 감마 기준 전압(VGMAR)이 변경되므로, 프레임 레이트가 변경된 프레임 구간의 블랭크 구간에서 감마 기준 전압(VGMAR)이 상기 변경된 프레임 레이트에 상응하는 전압 레벨로 즉시 변경될 수 있다. 이에 따라, 프레임 레이트 변경과 감마 기준 전압 변경 사이의 프레임 레이턴시가 감소될 수 있다.
이하, 도 1, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(100)의 동작이 설명될 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 순서도이고, 도 4는 도 3의 표시 장치의 구동 방법에서 감마 기준 전압이 초기화 및 변경되는 일 예를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(100)의 컨트롤러(150)는, 데이터 인에이블 신호(예를 들어, 호스트 프로세서로부터 컨트롤러(150)에 제공되는 입력 데이터 인에이블 신호, 또는 컨트롤러(150)로부터 데이터 드라이버(120)에 제공되는 출력 데이터 인에이블 신호)(DE)가 토글링되는 액티브 구간(AP1, AP2, AP3, AP4, AP5, AP6) 및 데이터 인에이블 신호(DE)가 토글링되지 않는 블랭크 구간(BP1, BP2, BP3, BP4, BP5, BP6)을 포함하는 프레임 구간(FP1, FP2, FP3, FP4, FP5, FP6)에서 블랭크 구간(BP1, BP2, BP3, BP4, BP5, BP6)이 시작되면, 감마 기준 전압(VGAMR)을 초기화할 수 있다(S310). 액티브 구간(AP1, AP2, AP3, AP4, AP5, AP6)은 가변 프레임 레이트와 무관하게 일정한 시간 길이를 가지는 일정한 액티브 구간이고, 블랭크 구간(BP1, BP2, BP3, BP4, BP5, BP6)은 상기 가변 프레임 레이트에 상응하는 가변 시간 길이를 가지는 가변 블랭크 구간일 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(150)는, 블랭크 구간(BP1, BP2, BP3, BP4, BP5, BP6)이 시작되면, 전력 관리 회로(140)에 제1 전압 레벨(VL1)을 나타내는 전압 제어 신호(VCS)를 제공하여 감마 기준 전압(VGAMR)을 제1 전압 레벨(VL1)로 초기화하도록 전력 관리 회로(140)를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 감마 기준 전압(VGAMR)은 매 프레임 구간(FP1, FP2, FP3, FP4, FP5, FP6)의 블랭크 구간(BP1, BP2, BP3, BP4, BP5, BP6)의 시작 시점에서 제1 전압 레벨(VL1)로 초기화될 수 있다. 예를 들어, 제4 프레임 구간(FP4)의 블랭크 구간(BP4)의 시작 시점에서, 감마 기준 전압(VGAMR)이 제3 전압 레벨(VL3)에서 제1 전압 레벨(VL1)로 초기화될 수 있다. 다른 실시예에서, 감마 기준 전압(VGAMR)은 매 프레임 구간(FP1, FP2, FP3, FP4, FP5, FP6)의 블랭크 구간(BP1, BP2, BP3, BP4, BP5, BP6)의 시작 시점으로부터 적어도 하나의 임계 시간(TH1) 전에 초기화될 수 있다. 예를 들어, 감마 기준 전압(VGAMR)은, 상기 블랭크 구간의 시작 시점으로부터, 최대 프레임 레이트에 상응하는 블랭크 구간(즉, 최소 블랭크 구간)의 시간 길이 후 초기화될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 초기화된 감마 기준 전압(VGAMR)이 가지는 제1 전압 레벨(VL1)은, 표시 장치(100)가 지원하는 가변 프레임 레이트 범위에서 최대 프레임 레이트에 상응하는 전압 레벨일 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(100)은 약 25Hz 내지 약 144Hz의 가변 프레임 레이트 범위를 지원할 수 있고, 제1 전압 레벨(VL1)은 약 144Hz의 최대 프레임 레이트에 상응하는 가장 작은 절대 값을 가지는 전압 레벨일 수 있다. 즉, 제1 전압 레벨(VL1)은 정극성 감마 기준 전압(VGAMR)의 복수의 전압 레벨들 중 약 144Hz의 최대 프레임 레이트에 상응하는 가장 낮은 전압 레벨이고, 부극성 감마 기준 전압(VGAMR)의 복수의 전압 레벨들 중 약 144Hz의 최대 프레임 레이트에 상응하는 가장 높은 전압 레벨일 수 있다.
컨트롤러(150)는, 블랭크 구간(BP1, BP2, BP3, BP4, BP5, BP6)의 시간이 적어도 하나의 임계 시간(TH1, TH2)에 도달할 때, 감마 기준 전압(VGMAR)을 변경할 수 있다(S330). 예를 들어, 컨트롤러(150)는, 각 블랭크 구간(BP1, BP2, BP3, BP4, BP5, BP6)의 시간이 하나의 임계 시간(TH1)에 도달할 때, 전력 관리 회로(140)에 제2 전압 레벨(VL2)을 나타내는 전압 제어 신호(VCS)를 제공하여 감마 기준 전압(VGMAR)을 제1 프레임 레이트(예를 들어, 상기 최대 프레임 레이트)에 상응하는 제1 전압 레벨(VL1)로부터 상기 제1 프레임 레이트보다 낮은 제2 프레임 레이트에 상응하는 제2 전압 레벨(VL2)로 변경하도록 전력 관리 회로(140)를 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제2 프레임 레이트에 상응하는 제2 전압 레벨(VL2)은 상기 제1 프레임 레이트에 상응하는 제1 전압 레벨(VL1)보다 큰 절대 값을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제2 프레임 레이트에 상응하는 제2 전압 레벨(VL2)은 상기 제1 프레임 레이트에 상응하는 제1 전압 레벨(VL1)보다 작은 절대 값을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 각 블랭크 구간(BP1, BP2, BP3, BP4, BP5, BP6)의 시간은 복수의 임계 시간들(TH1, TH2)과 비교될 수 있고, (정극성) 감마 기준 전압(VGMAR)은 블랭크 구간(BP1, BP2, BP3, BP4, BP5, BP6)의 시간이 상기 복수의 임계 시간들(TH1, TH2) 각각에 도달할 때마다 단계적으로 증가(부극성 감마 기준 전압의 경우, 감소)될 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 임계 시간(TH1, TH2)은 제1 임계 시간(TH1), 및 제1 임계 시간(TH1)보다 큰 제2 임계 시간(TH2)을 포함할 수 있다. 도 4의 제3 프레임 구간(FP3)에서와 같이, 프레임 레이트가 약 144Hz로부터 약 100Hz로 감소된 경우, 프레임 구간(FP3)의 블랭크 구간(BP3)의 시간 길이가 증가될 수 있다. 프레임 구간(FP3)의 블랭크 구간(BP3)의 시작 시점에서, 감마 기준 전압(VGMAR)은 상기 최대 프레임 레이트에 상응하는 제1 전압 레벨(VL1)로 초기화될 수 있다. 프레임 구간(FP3)의 블랭크 구간(BP3)의 시간이 제1 임계 시간(TH1)이 될 때, 감마 기준 전압(VGMAR)은 상기 최대 프레임 레이트에 상응하는 제1 전압 레벨(VL1)로부터 상기 최대 프레임 레이트보다 낮은 프레임 레이트에 상응하는 제2 전압 레벨(VL2)로 증가될 수 있다. 또한, 프레임 구간(FP3)의 블랭크 구간(BP3)의 시간이 제1 임계 시간(TH1)보다 큰 제2 임계 시간(TH2)이 될 때, 감마 기준 전압(VGMAR)은 제2 전압 레벨(VL2)로부터 보다 낮은 프레임 레이트에 상응하는 제3 전압 레벨(VL3)로 증가될 수 있다. 이와 같이, 블랭크 구간(BP3)의 시간이 제1 및 제2 임계 시간들(TH1, TH2) 각각에 도달할 때마다 감마 기준 전압(VGMAR)은 제1 전압 레벨(VL1)로부터 제2 전압 레벨(VL2)로, 또한 제3 전압 레벨(VL3)로 단계적으로 증가될 수 있다. 한편, 도 4에는, 상기 적어도 하나의 임계 시간으로서 두 개의 임계 시간들(TH1, TH2)이 개시되어 있으나, 본 발명의 실시예들에 따라, 상기 적어도 하나의 임계 시간은 임의의 개수의 임계 시간들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 임계 시간은 10개의 임계 시간들을 포함하고, 상기 블랭크 구간의 시간이 상기 10개의 임계 시간들 각각에 도달할 때마다 감마 기준 전압(VGMAR)은 제1 전압 레벨(VL1)로부터 10 단계의 전압 레벨들로 단계적으로 증가될 수 있다.
다만, 본 발명의 실시예들은 이러한 (정극성) 감마 기준 전압(VGMAR)의 단계적 증가(부극성 감마 기준 전압의 경우, 단계적 감소)에 한정되지 않는다. 예를 들어, (정극성) 감마 기준 전압(VGMAR)은, 블랭크 구간(BP1, BP2, BP3, BP4, BP5, BP6)의 시간이 복수의 임계 시간들(TH1, TH2) 각각에 도달할 때마다, 복수의 임계 시간들(TH1, TH2)에 각각 상응하는 프레임 레이트들에 대하여 미리 결정된 전압 레벨들로 증가 또는 감소될 수 있다.
표시 장치(100)는 감마 기준 전압(VGMAR)에 기초하여 영상을 표시할 수 있다(S350). 즉, 데이터 드라이버(120)는 감마 기준 전압(VGMAR)에 기초하여 컨트롤러(150)로부터 제공된 영상 데이터(ODAT)에 상응하는 데이터 전압들(VD)을 생성하고, 복수의 화소들(PX)은 데이터 전압들(VD)에 기초하여 영상 데이터(ODAT)에 상응하는 영상을 표시할 수 있다.
도 4의 예에서, 약 144Hz의 프레임 레이트를 가지는 제1 및 제2 프레임 구간들(FP1, FP2)에서, 각 블랭크 구간(BP1, BP2)이 제1 임계 시간(TH1)이 되기 전에 종료되면, 제2 및 제3 프레임 구간들(FP2, FP3)의 액티브 구간들(AP2, AP3)에서 제1 전압 레벨(VL1)을 가지는 감마 기준 전압(VGMAR)에 기초하여 영상이 표시될 수 있다. 제3 프레임 구간(FP3)에서 프레임 레이트가 약 144Hz로부터 약 100Hz로 변경되면, 제3 프레임 구간(FP3)의 블랭크 구간(BP3)에서 감마 기준 전압(VGMAR)이 제1 전압 레벨(VL1)로부터 제2 전압 레벨(VL2)로, 또한 제3 전압 레벨(VL3)로 단계적으로 증가될 수 있다. 이에 따라, 제4 프레임 구간(FP4)의 액티브 구간(AP4)에서 약 100Hz의 프레임 레이트에 상응하는 제3 전압 레벨(VL3)을 가지는 감마 기준 전압(VGMAR)에 기초하여 영상이 표시될 수 있다. 이와 같이, 상기 프레임 레이트가 변경된 제3 프레임 구간(FP3)의 블랭크 구간(BP3)에서 감마 기준 전압(VGMAR)이 상기 변경된 프레임 레이트에 상응하는 제3 전압 레벨(VL3)로 변경되므로, 프레임 레이트 변경과 감마 기준 전압 변경 사이의 프레임 레이턴시가 (예를 들어, 최소 두 개의 프레임 구간들에 상응하는 레이턴시로부터 하나의 프레임 구간에 상응하는 레이턴시로) 감소될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 포함된 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 컨트롤러(150)는 액티브 시간 카운터(160), 제1 비교기(165), 블랭크 시간 카운터(170), 적어도 하나의 제2 비교기(175) 및 전압 컨트롤러(180)를 포함할 수 있다.
액티브 시간 카운터(160)는 각 프레임 구간의 액티브 구간 동안 입력 클록 신호(ICLK)를 카운트하여 액티브 카운트 신호(ACS)를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 입력 클록 신호(ICLK)는 외부의 호스트 프로세서로부터 제공받은 제어 신호(CTRL)에 포함된 마스터 클록 신호이거나, 상기 마스터 클록 신호에 기초하여 생성된 내부 클록 신호이거나, 컨트롤러(150)에 포함된 발진기에 의해 생성된 클록 신호일 수 있다.
제1 비교기(165)는 액티브 카운트 신호(ACS)를 수평 라인 수와 수직 라인 수의 곱에 상응하는 제1 기준 신호(SREF1)와 비교할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 수평 라인 수는 액티브 수평 라인 수와 블랭크 수평 라인 수의 합인 전체 수평 라인 수이고, 상기 수직 라인 수는 액티브 수직 라인 수에 상응하고, 제1 기준 신호(SREF1)는 상기 전체 수평 라인 수와 상기 액티브 수직 라인 수의 곱에 상응할 수 있다. 이 경우, 제1 비교기(165)는 각 프레임 구간의 액티브 구간 직후, 즉 각 프레임 구간의 블랭크 구간의 시작 시점에 액티브 카운트 신호(ACS)가 제1 기준 신호(SREF1)와 동일한 것을 나타내는 출력 신호를 출력할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 수평 라인 수는 상기 전체 수평 라인 수이고, 상기 수직 라인 수는 상기 액티브 수직 라인 수와 블랭크 수직 라인 수의 합인 전체 수직 라인 수이고, 제1 기준 신호(SREF1)는 상기 전체 수평 라인 수와 상기 전체 수직 라인 수의 곱에 상응할 수 있다. 이 경우, 제1 비교기(165)는, 상기 블랭크 구간의 시작 시점으로부터, 최대 프레임 레이트에 상응하는 최소 블랭크 구간의 시간 길이 후, 액티브 카운트 신호(ACS)가 제1 기준 신호(SREF1)와 동일한 것을 나타내는 출력 신호를 출력할 수 있다.
전압 컨트롤러(180)는, 제1 비교기(165)로부터 액티브 카운트 신호(ACS)가 제1 기준 신호(SREF1) 이상인 것을 나타내는 출력 신호를 수신할 때, 즉, 액티브 카운트 신호(ACS)가 제1 기준 신호(SREF1) 이상이 될 때, 전력 관리 회로(140)에 최대 프레임 레이트에 상응하는 제1 전압 레벨을 나타내는 전압 제어 신호(VCS)를 전송할 수 있다. 일 실시예에서, 전압 컨트롤러(180)는 전력 관리 회로(140)에 집적 회로간(Inter-Integrated Circuit; I2C) 인터페이스를 통하여 전압 제어 신호(VCS)를 전송할 수 있다. 예를 들어, 전압 컨트롤러(180)는 전력 관리 회로(140)에 상기 I2C 인터페이스의 직렬 데이터(Serial Data; SDA) 및 직렬 클록(Serial Clock; SCL)의 형태로 전압 제어 신호(VCS)를 전송할 수 있다. 전력 관리 회로(140)는 상기 제1 전압 레벨을 나타내는 전압 제어 신호(VCS)에 응답하여 감마 기준 전압(VGAMR)을 상기 최대 프레임 레이트에 상응하는 상기 제1 전압 레벨로 초기화할 수 있다.
블랭크 시간 카운터(170)는 각 프레임 구간의 블랭크 구간 동안 입력 클록 신호(ICK)를 카운트하여 블랭크 카운트 신호(BCS)를 생성할 수 있다. 적어도 하나의 제2 비교기(175)는 블랭크 카운트 신호(BCS)를 적어도 하나의 임계 시간에 상응하는 적어도 하나의 제2 기준 신호(SREF2)와 비교할 수 있다. 일 실시예에서, 블랭크 카운트 신호(BCS)가 제2 기준 신호(SREF2) 이상이 되기 전에 데이터 인에이블 신호가 토글링하면, 즉, 상기 블랭크 구간의 시간이 상기 적어도 하나의 임계 시간이 되기 전에 다음 프레임 구간이 시작되면, 전압 컨트롤러(180)는 액티브 시간 카운터(160) 및 블랭크 시간 카운터(170)를 리셋할 수 있다. 이에 따라, 상기 다음 프레임 구간에서, 상기 제1 전압 레벨을 가지는 감마 기준 전압(VGAMR)에 기초하여 영상이 표시될 수 있다.
한편, 전압 컨트롤러(180)는, 제2 비교기(175)로부터 블랭크 카운트 신호(BCS)가 제2 기준 신호(SREF2) 이상인 것을 나타내는 출력 신호를 수신할 때, 즉, 블랭크 카운트 신호(BCS)가 제2 기준 신호(SREF2) 이상이 될 때, 전력 관리 회로(140)에 상기 제1 전압 레벨보다 큰 절대 값을 가지는 제2 전압 레벨을 나타내는 전압 제어 신호(VCS)를 전송할 수 있다. 전력 관리 회로(140)는 상기 제2 전압 레벨을 나타내는 전압 제어 신호(VCS)에 응답하여 감마 기준 전압(VGAMR)을 상기 최대 프레임 레이트에 상응하는 상기 제1 전압 레벨로부터 상기 최대 프레임 레이트보다 낮은 프레임 레이트에 상응하는 상기 제2 전압 레벨로 변경할 수 있다.
일 실시예에서, 컨트롤러(150)는, 적어도 하나의 제2 비교기(175)로서, 블랭크 카운트 신호(BCS)를 서로 다른 복수의 임계 시간들에 상응하는 복수의 제2 기준 신호들(VREF2)과 각각 비교하는 복수의 제2 비교기들을 포함할 수 있다. 이 경우, 전압 컨트롤러(180)는, 블랭크 카운트 신호(BCS)가 복수의 제2 기준 신호들(VREF2) 각각 이상이 될 때마다 단계적으로 증가된 전압 레벨들을 나타내는 전압 제어 신호(VCS)를 전력 관리 회로(140)에 전송하고, 전력 관리 회로(140)는 상기 단계적으로 증가된 전압 레벨들을 나타내는 전압 제어 신호(VCS)에 응답하여 감마 기준 전압(VGAMR)을 상기 전압 레벨들로 단계적으로 증가시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 액티브 시간 카운터(160)는 각 프레임 구간의 액티브 구간 동안 입력 클록 신호(ICLK)를 카운트하여 액티브 카운트 신호(ACS)를 생성할 수 있다(S410). 액티브 시간 카운터(160)는, 액티브 카운트 신호(ACS)가 수평 라인 수와 수직 라인 수의 곱에 상응하는 제1 기준 신호(SREF1)이 될 때까지, 입력 클록 신호(ICLK)를 카운트할 수 있다(S420).
액티브 카운트 신호(ACS)가 제1 기준 신호(SREF1) 이상이 되면(S420: YES), 전압 컨트롤러(180)는 최대 프레임 레이트에 상응하는 제1 전압 레벨을 나타내는 전압 제어 신호(VCS)를 전력 관리 회로(140)에 전송하고, 전력 관리 회로(140)는 상기 제1 전압 레벨을 나타내는 전압 제어 신호(VCS)에 응답하여 감마 기준 전압(VGAMR)을 상기 최대 프레임 레이트에 상응하는 상기 제1 전압 레벨로 초기화할 수 있다(S430).
블랭크 시간 카운터(170)는 각 프레임 구간의 블랭크 구간 동안 입력 클록 신호(ICK)를 카운트하여 블랭크 카운트 신호(BCS)를 생성할 수 있다(S440). 블랭크 카운트 신호(BCS)가 제2 기준 신호(SREF2) 이상이 되기 전에(S450: NO), 데이터 인에이블 신호가 토글링하면(S460), 즉, 상기 블랭크 구간의 시간이 임계 시간이 되기 전에 다음 프레임 구간이 시작되면, 초기화된 감마 기준 전압(VGAMR), 즉 상기 제1 전압 레벨을 가지는 감마 기준 전압(VGAMR)에 기초하여 영상이 표시되고(S470), 전압 컨트롤러(180)는 액티브 시간 카운터(160) 및 블랭크 시간 카운터(170)를 리셋하여 액티브 카운트 신호(ACS) 및 블랭크 카운트 신호(BCS)를 초기화할 수 있다(S475).
블랭크 카운트 신호(BCS)가 제2 기준 신호(SREF2) 이상이 되면(S450: YES), 전압 컨트롤러(180)는 전력 관리 회로(140)에 상기 제1 전압 레벨보다 큰 절대 값을 가지는 제2 전압 레벨을 나타내는 전압 제어 신호(VCS)를 전송하고, 전력 관리 회로(140)는 상기 제2 전압 레벨을 나타내는 전압 제어 신호(VCS)에 응답하여 감마 기준 전압(VGAMR)을 상기 최대 프레임 레이트에 상응하는 상기 제1 전압 레벨로부터 상기 최대 프레임 레이트보다 낮은 프레임 레이트에 상응하는 상기 제2 전압 레벨로 증가시킬 수 있다(S480). 일 실시예에서, 블랭크 카운트 신호(BCS)가 복수의 임계 시간들에 상응하는 복수의 제2 기준 신호들(SREF2)과 비교되고, 블랭크 카운트 신호(BCS)가 복수의 제2 기준 신호들(VREF2) 각각 이상이 될 때마다 감마 기준 전압(VGAMR)이 단계적으로 증가될 수 있다. 감마 기준 전압(VGAMR)이 증가되면(S480), 상기 증가된 초기화된 감마 기준 전압(VGAMR), 즉 상기 제2 전압 레벨을 가지는 감마 기준 전압(VGAMR)에 기초하여 영상이 표시되고(S490), 전압 컨트롤러(180)는 액티브 시간 카운터(160) 및 블랭크 시간 카운터(170)를 리셋하여 액티브 카운트 신호(ACS) 및 블랭크 카운트 신호(BCS)를 초기화할 수 있다(S495).
도 7a는 가변 프레임 모드에서 감마 기준 전압이 초기화 및 변경되지 않은 경우에 각각의 프레임 레이트들에서의 계조 레벨에 따른 휘도 차이를 나타내는 그래프이고, 도 7b는 가변 프레임 모드에서 본 발명의 실시예들에 따라 감마 기준 전압이 초기화 및 변경되는 경우에 각각의 프레임 레이트들에서의 계조 레벨에 따른 휘도 차이를 나타내는 그래프이다.
도 7a 및 도 7b에서, X축은 계조 레벨을 나타내고, Y축은 최대 프레임 레이트(예를 들어, 약 144Hz)에서의 휘도로부터 각 변경된 프레임 레이트(예를 들어, 약 120Hz, 약 108Hz, 약 96Hz, 약 84Hz 및 약 72Hz)에서의 휘도를 감산한 값을 상기 최대 프레임 레이트의 휘도로 나눈 값을 나타낸다.
도 7a는 프레임 레이트가 약 144Hz의 최대 프레임 레이트로부터 약 120Hz, 약 108Hz, 약 96Hz, 약 84Hz 및 약 72Hz로 각각 변경될 때, 감마 기준 전압이 변경되지 않는 경우, 계조 레벨에 따른 휘도 차이를 나타낸다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 프레임 레이트가 변경될 때 상기 감마 기준 전압이 변경되지 않으면, 상기 최대 프레임 레이트에서의 휘도와 비교하여 휘도가 약 10% 정도가 감소될 수 있다.
도 7b는, 본 발명의 실시예들에 따라 감마 기준 전압이 초기화 및 변경되는 경우에, 프레임 레이트가 약 144Hz의 최대 프레임 레이트로부터 약 120Hz, 약 108Hz, 약 96Hz, 약 84Hz 및 약 72Hz로 각각 변경될 때 계조 레벨에 따른 휘도 차이를 나타낸다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 프레임 레이트가 변경되더라도, 상기 감마 기준 전압이 초기화 및 변경되면, 상기 최대 프레임 레이트에서의 휘도와 비교하여 휘도가 약 1.4% 정도만큼만 증가 또는 감소될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치에서는, 프레임 레이트 변경에 따른 휘도 저하가 방지될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 전자 기기(1100)는 프로세서(1110), 메모리 장치(1120), 저장 장치(1130), 입출력 장치(1140), 파워 서플라이(1150) 및 표시 장치(1160)를 포함할 수 있다. 전자 기기(1100)는 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 장치 등과 통신하거나, 또는 다른 시스템들과 통신할 수 있는 여러 포트(port)들을 더 포함할 수 있다.
프로세서(1110)는 특정 계산들 또는 태스크(task)들을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서(1110)는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(CPU) 등일 수 있다. 프로세서(1110)는 어드레스 버스(address bus), 제어 버스(control bus) 및 데이터 버스(data bus) 등을 통하여 다른 구성 요소들에 연결될 수 있다. 실시예에 따라서, 프로세서(1110)는 주변 구성요소 상호연결(Peripheral Component Interconnect; PCI) 버스와 같은 확장 버스에도 연결될 수 있다.
메모리 장치(1120)는 전자 기기(1100)의 동작에 필요한 데이터들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(1120)는 EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(Flash Memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM(Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 등과 같은 비휘발성 메모리 장치 및/또는 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 모바일 DRAM 등과 같은 휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다.
저장 장치(1130)는 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive; SSD), 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive; HDD), 씨디롬(CD-ROM) 등을 포함할 수 있다. 입출력 장치(1140)는 키보드, 키패드, 터치패드, 터치스크린, 마우스 등과 같은 입력 수단, 및 스피커, 프린터 등과 같은 출력 수단을 포함할 수 있다. 파워 서플라이(1150)는 전자 기기(1100)의 동작에 필요한 파워를 공급할 수 있다. 표시 장치(1160)는 상기 버스들 또는 다른 통신 링크를 통해서 다른 구성 요소들에 연결될 수 있다.
표시 장치(1160)는 매 프레임 구간의 블랭크 구간이 시작되면 감마 기준 전압을 초기화하고, 상기 블랭크 구간의 시간이 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때 상기 감마 기준 전압을 변경할 수 있다. 이에 따라, 가변 프레임 모드에서 가변 블랭크 구간의 시간 증가에 따른 휘도 저하가 방지될 수 있다. 또한, 프레임 레이트가 변경된 프레임 구간의 블랭크 구간에서 상기 감마 기준 전압이 상기 변경된 프레임 레이트에 상응하는 전압 레벨로 즉시 변경됨으로써, 프레임 레이트 변경과 감마 기준 전압 변경 사이의 프레임 레이턴시가 감소될 수 있다.
실시예에 따라, 전자 기기(1100)는 디지털 TV(Digital Television), 3D TV, 개인용 컴퓨터(Personal Computer; PC), 가정용 전자기기, 노트북 컴퓨터(Laptop Computer), 태블릿 컴퓨터(Table Computer), 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 개인 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(portable game console), 내비게이션(Navigation) 등과 같은 표시 장치(1160)를 포함하는 임의의 전자 기기일 수 있다.
본 발명은 가변 프레임 모드를 지원하는 임의의 표시 장치 및 이를 포함하는 전자 기기에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 표시 장치를 포함하는 TV(Television), 디지털 TV, 3D TV, 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 태블릿 컴퓨터(Table Computer), 노트북 컴퓨터(Laptop Computer), 개인용 컴퓨터(Personal Computer; PC), 가정용 전자기기, 개인 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(portable game console), 내비게이션(Navigation) 등과 같은 임의의 전자 기기에 적용될 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 장치
110: 표시 패널
120: 데이터 드라이버
130: 게이트 드라이버
140: 전력 관리 회로
150: 컨트롤러
160: 액티브 시간 카운터
165: 제1 비교기
170: 블랭크 시간 카운터
175: 제2 비교기
180: 전압 컨트롤러

Claims (20)

  1. 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널;
    감마 기준 전압에 기초하여 데이터 전압들을 생성하고, 상기 복수의 화소들에 상기 데이터 전압들을 제공하는 데이터 드라이버;
    상기 복수의 화소들에 게이트 신호들을 제공하는 게이트 드라이버; 및
    상기 데이터 드라이버 및 상기 게이트 드라이버를 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    액티브 구간 및 블랭크 구간을 포함하는 프레임 구간에서 상기 블랭크 구간이 시작되면, 상기 감마 기준 전압을 초기화하고,
    상기 블랭크 구간이 종료되기 전에, 상기 블랭크 구간의 시간이 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압을 변경하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 액티브 구간은 일정한 시간 길이를 가지는 일정한 액티브 구간이고, 상기 블랭크 구간은 가변 시간 길이를 가지는 가변 블랭크 구간인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 감마 기준 전압은 매 프레임 구간의 상기 블랭크 구간의 시작 시점에서 초기화되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 감마 기준 전압은 매 프레임 구간의 상기 블랭크 구간의 시작 시점으로부터 상기 적어도 하나의 임계 시간 전에 초기화되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 감마 기준 전압은 상기 표시 장치가 지원하는 가변 프레임 레이트 범위에서 최대 프레임 레이트에 상응하는 전압 레벨로 초기화되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 블랭크 구간의 시간이 상기 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압은 제1 프레임 레이트에 상응하는 제1 전압 레벨로부터 상기 제1 프레임 레이트보다 낮은 제2 프레임 레이트에 상응하는 제2 전압 레벨로 변경되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 제2 전압 레벨의 절대 값은 상기 제1 전압 레벨의 절대 값보다 큰 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 임계 시간은 제1 임계 시간, 및 상기 제1 임계 시간보다 큰 제2 임계 시간을 포함하고,
    상기 블랭크 구간의 시간이 상기 제1 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압은 제1 전압 레벨로부터 상기 제1 전압 레벨보다 큰 절대 값을 가지는 제2 전압 레벨로 변경되고,
    상기 블랭크 구간의 시간이 상기 제2 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압은 상기 제2 전압 레벨로부터 상기 제2 전압 레벨보다 큰 절대 값을 가지는 제3 전압 레벨로 변경되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 감마 기준 전압을 생성하는 전력 관리 회로를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 블랭크 구간이 시작되면, 상기 전력 관리 회로에 제1 전압 레벨을 나타내는 전압 제어 신호를 제공하여 상기 감마 기준 전압을 상기 제1 전압 레벨로 초기화하도록 상기 전력 관리 회로를 제어하고,
    상기 블랭크 구간의 시간이 상기 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때, 상기 전력 관리 회로에 상기 제1 전압 레벨보다 큰 절대 값을 가지는 제2 전압 레벨을 나타내는 상기 전압 제어 신호를 제공하여 상기 감마 기준 전압을 상기 제1 전압 레벨로부터 상기 제2 전압 레벨로 변경하도록 상기 전력 관리 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 액티브 구간 동안 입력 클록 신호를 카운트하여 액티브 카운트 신호를 생성하는 액티브 시간 카운터;
    상기 액티브 카운트 신호를 수평 라인 수와 수직 라인 수의 곱에 상응하는 제1 기준 신호와 비교하는 제1 비교기;
    상기 블랭크 구간 동안 상기 입력 클록 신호를 카운트하여 블랭크 카운트 신호를 생성하는 블랭크 시간 카운터;
    상기 블랭크 카운트 신호를 상기 적어도 하나의 임계 시간에 상응하는 적어도 하나의 제2 기준 신호와 비교하는 적어도 하나의 제2 비교기; 및
    상기 액티브 카운트 신호가 상기 제1 기준 신호 이상이 될 때 상기 표시 장치에 포함된 전력 관리 회로에 제1 전압 레벨을 나타내는 전압 제어 신호를 전송하고, 상기 블랭크 카운트 신호가 상기 제2 기준 신호 이상이 될 때 상기 전력 관리 회로에 상기 제1 전압 레벨보다 큰 절대 값을 가지는 제2 전압 레벨을 나타내는 상기 전압 제어 신호를 전송하는 전압 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 전압 컨트롤러는, 상기 블랭크 카운트 신호가 상기 제2 기준 신호 이상이 되기 전에 데이터 인에이블 신호가 토글링하면, 상기 액티브 시간 카운터 및 상기 블랭크 시간 카운터를 리셋하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제10 항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 적어도 하나의 제2 비교기로서, 상기 블랭크 카운트 신호를 서로 다른 복수의 임계 시간들에 상응하는 복수의 제2 기준 신호들과 각각 비교하는 복수의 제2 비교기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제10 항에 있어서, 상기 전압 컨트롤러는 상기 전력 관리 회로에 집적 회로간(Inter-Integrated Circuit; I2C) 인터페이스를 통하여 상기 전압 제어 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    액티브 구간 및 블랭크 구간을 포함하는 프레임 구간에서 상기 블랭크 구간이 시작되면, 감마 기준 전압을 초기화하는 단계;
    상기 블랭크 구간이 종료되기 전에, 상기 블랭크 구간의 시간이 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압을 변경하는 단계; 및
    상기 감마 기준 전압에 기초하여 영상을 표시하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 블랭크 구간이 시작되면, 상기 감마 기준 전압을 초기화하는 단계는,
    매 프레임 구간의 상기 블랭크 구간의 시작 시점에서 상기 감마 기준 전압을 상기 표시 장치가 지원하는 가변 프레임 레이트 범위에서 최대 프레임 레이트에 상응하는 전압 레벨로 초기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  16. 제14 항에 있어서, 상기 블랭크 구간의 시간이 상기 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압을 변경하는 단계는,
    상기 블랭크 구간의 시간이 상기 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압을 제1 프레임 레이트에 상응하는 제1 전압 레벨로부터, 상기 제1 프레임 레이트보다 낮은 제2 프레임 레이트에 상응하고 상기 제1 전압 레벨보다 큰 절대 값을 가지는 제2 전압 레벨로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제14 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 임계 시간은 제1 임계 시간, 및 상기 제1 임계 시간보다 큰 제2 임계 시간을 포함하고, 상기 블랭크 구간의 시간이 상기 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압을 변경하는 단계는,
    상기 블랭크 구간의 시간이 상기 제1 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압을 제1 전압 레벨로부터 상기 제1 전압 레벨보다 큰 절대 값을 가지는 제2 전압 레벨로 변경하는 단계; 및
    상기 블랭크 구간의 시간이 상기 제2 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압을 상기 제2 전압 레벨로부터 상기 제2 전압 레벨보다 큰 절대 값을 가지는 제3 전압 레벨로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제14 항에 있어서, 상기 블랭크 구간이 시작되면, 상기 감마 기준 전압을 초기화하는 단계는,
    상기 액티브 구간 동안 입력 클록 신호를 카운트하여 액티브 카운트 신호를 생성하는 단계;
    상기 액티브 카운트 신호를 수평 라인 수와 수직 라인 수의 곱에 상응하는 제1 기준 신호와 비교하는 단계; 및
    상기 액티브 카운트 신호가 상기 제1 기준 신호 이상이 될 때, 상기 감마 기준 전압을 초기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  19. 제18 항에 있어서, 상기 블랭크 구간의 시간이 상기 적어도 하나의 임계 시간에 도달할 때, 상기 감마 기준 전압을 변경하는 단계는,
    상기 블랭크 구간 동안 상기 입력 클록 신호를 카운트하여 블랭크 카운트 신호를 생성하는 단계;
    상기 블랭크 카운트 신호를 상기 적어도 하나의 임계 시간에 상응하는 적어도 하나의 제2 기준 신호와 비교하는 단계; 및
    상기 블랭크 카운트 신호가 상기 제2 기준 신호 이상이 될 때, 상기 감마 기준 전압을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 블랭크 카운트 신호가 상기 제2 기준 신호 이상이 되기 전에 데이터 인에이블 신호가 토글링하면, 상기 액티브 카운트 신호 및 상기 블랭크 카운트 신호를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
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