KR20190077726A - 가상현실 표시장치 및 가상현실 구현장치 운용 시스템 - Google Patents

가상현실 표시장치 및 가상현실 구현장치 운용 시스템 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 가상현실 구현장치 운용 시스템을 개시한다. 상기 가상현실 구현장치 운용 시스템은, 하나 이상의 가상현실 표시장치에 대한 식별자 및 외부 보상 데이터를 관리하는 정보 관리 서버; 상기 정보 관리 서버로 특정 가상현실 표시장치의 식별자를 전송하고, 상기 정보 관리 서버로부터 상기 특정 가상현실 표시장치에 대한 외부 보상 데이터를 수신하고, 상기 수신한 외부 보상 데이터를 반영한 영상 데이터를 상기 특정 가상현실 표시장치로 전송하는 가상현실 구동장치; 상기 가상현실 구동장치와 연결되어 식별자를 전송하고, 상기 가상현실 구동장치로부터 상기 외부 보상 데이터를 반영한 영상 데이터를 수신하여 표현하는 가상현실 표시장치를 포함할 수 있다.

Description

가상현실 표시장치 및 가상현실 구현장치 운용 시스템{VIRTUAL REALITY DISPLAY DEVICE AND VIRTUAL REALITY IMPLEMENTATION DEVICE MANAGEMENT SYSTEM}
본 명세서는 가상현실(Virtual Reality) 구현장치에 적용되는 유기발광 표시장치 및 운용 시스템에 관한 것이다.
가상현실(VR: Virtual Reality)이란, 인공적인 기술을 활용하여 인체의 오감(시각, 청각, 후각, 미각, 촉각)을 자극함으로써 실제로 얻기 힘든 또는 얻을 수 없는 경험/환경 등을 가상으로 체험할 수 있게 하는 환경이다. 가상현실은 입력장치, 출력장치, 장치구동 소프트웨어, 콘텐츠 등 다양한 하드웨어와 소프트웨어 모듈을 통해 구현될 수 있다. 일반적으로 가상현실 구현장치는 입력부, 처리부 및 출력부로 구성될 수 있다. 그 중에서 출력부는 몰입도를 높인 디스플레이 장치로 구성될 수 있다.
가상현실 구현장치는 정보를 표현하는 표시장치가 매우 중요하다. 특히 가상현실로의 몰입감을 위해서는 해상도 등의 화상 표현 성능은 물론 그 형태도 중요하다. 이에 가상현실 구현용 표시장치의 한 형태로서 머리에 쓰는 형태의 디스플레이(Head Mounted Display, HMD) 기기가 많이 사용된다. 상기 HMD로는 가볍고 얇은 표시장치가 사용되는 것이 유리하다
최근에는 HMD를 비롯한 가상현실 구현장치의 출력부(표시장치)에 적용하기 위한 유기발광 표시장치(OLED)가 연구되고 있다. 유기발광 표시장치는 전극 사이의 얇은 발광층을 이용한 자발광 소자를 사용하는 표시장치로서, 경량화, 박막화가 가능하다는 장점이 있기 때문이다. 그에 따라, 가상현실 구현장치라는 사용 특성에 적합하도록 가상현실 구현장치용 유기발광 표시장치의 구조, 동작, 기능 등을 개량/변경하는 연구도 심도 있게 수행되고 있다.
본 명세서는 가상현실 구현장치에 사용되는 유기발광 표시장치 및 그를 포함한 가상현실 구현장치 운용 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다. 본 명세서의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따라 가상현실 구현장치 운용 시스템이 제공된다. 상기 가상현실 구현장치 운용 시스템은, 하나 이상의 가상현실 표시장치에 대한 식별자 및 외부 보상 데이터를 관리하는 정보 관리 서버; 상기 정보 관리 서버로 특정 가상현실 표시장치의 식별자를 전송하고, 상기 정보 관리 서버로부터 상기 특정 가상현실 표시장치에 대한 외부 보상 데이터를 수신하고, 상기 수신한 외부 보상 데이터를 반영한 영상 데이터를 상기 특정 가상현실 표시장치로 전송하는 가상현실 구동장치; 상기 가상현실 구동장치와 연결되어 식별자를 전송하고, 상기 가상현실 구동장치로부터 상기 외부 보상 데이터를 반영한 영상 데이터를 수신하여 표현하는 가상현실 표시장치를 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 명세서의 실시예들은, 효율적이고 저렴하게 외부 보상 데이터를 관리할 수 있는 가상현실 구현장치 운용 시스템을 제공할 수 있다. 더불어, 본 명세서의 실시예들은, 성능과 가격이 최적화된 가상현실 표시장치를 제공할 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 가상현실을 구현하는 장치 중 하나를 나타낸 분해도이다.
도 2는 가상현실 구현장치에 포함될 수 있는 예시적인 유기발광 표시장치를 도시한다.
도 3a 내지 3c는 가상현실 구현장치에 사용되는 유기발광 표시장치의 픽셀 회로 및 구동을 나타내는 예시적인 도면이다.
도 4는 가상현실 구현장치의 운용 시스템을 나타내는 예시적인 도면이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 가상현실 구현장치의 운용 시스템 나타낸 블록도이다.
도 6은 표시패널이 외부 보상 데이터가 반영된 영상데이터를 재현하는 것을 나타낸 도면이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다. 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다. 소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 가상현실을 구현하는 장치 중 하나를 나타낸 분해도이다.
근래에는 여러 종류의 표시장치기 개발되어 다양한 분야에 응용되고 있다. 이러한 응용의 한 예로서, 머리에 쓰는 형태의 디스플레이(Head Mounted Display, HMD) 기기가 연구되고 있다.
말 그대로 머리에 착용하는 디스플레이인 HMD는 주로 가상현실 또는 증강현실의 구현을 위한 장치로 사용되며, 3D 디스플레이 기술과 접목되기도 한다. 가상 현실(virtual reality)은, 컴퓨터 기술을 통해 실제 환경이 아닌 시뮬레이션 환경을 구축하고, 기기를 통해 인간의 감각을 제어해 현실과 유사한 체험을 가능케 하는 기술이다. 즉, HMD는 생생한 이미지와 영상, 음성 등을 통해 가상의 영상을 마치 현실인 것처럼 느끼게 해주는 기기이다. HMD는 머리에 장착하는 기기이기 때문에 가까운 곳의 사물도 볼 수 있는 렌즈를 덧붙인 형태를 가지고 있다. 도 1에 예시된 HMD을 보면, HMD는 표시장치(100), 제어장치(200), 렌즈(300), 고정장치(400), 커버(500) 등으로 구성될 수 있다.
상기 표시장치(100)로는, 액정 표시장치(LCD), 유기발광 표시장치(OLED) 등 가볍고 얇은 디스플레이 장치가 사용될 수 있다. 상기 표시장치(100)는 가상현실 표시장치(virtual reality display)의 일종이다. 제어장치(200)는 각종 센서와 프로세서로 구성될 수 있으며, 센서 기술과 무선 기술을 통해 사용자의 움직임을 인식하고 화면에 이를 반영할 수 있다. 이러한 기술은 표시장치에 표현되는 콘텐츠의 현실성을 높여주는 데 일조한다. 렌즈(300)는 어안 렌즈(fisheye lens)가 사용되는 경우가 많다. 어안 렌즈는 보이는 범위가 180도를 넘는 초광각 렌즈로, 상을 둥글게 변화시켜 사용자에게 현실감을 준다. 고정장치(400)는 HMD를 사용자의 머리에 고정하는 장치이다. 커버(500)는 표시장치(100), 제어장치(200), 렌즈(300)가 고정장치(400)와 결합된 후 외부를 덮는 부품이다.
HMD는 사용자의 눈에 근접한 위치에 영상이 보여지기 때문에 몰입도가 높은 것이 특징이다. HMD가 가상현실 구현을 위해 개발된 것 역시 바로 이러한 높은 몰입감 때문이다. 이에 HMD는 군사훈련, 의료, 항공우주개발 등에 적용되고 있으며, 그뿐만 아니라 증강현실 산업 및 교육용, VR 체험기기, 웨어러블 PC의 모니터용, 테마파크, 영화감상 및 게임디스플레이 장치 등에도 활용되고 있다. HMD와 같은 가상현실 구현장치는 거의 눈 앞에서 화면을 보기 때문에, 정보를 표현하는 표시장치가 매우 중요하다.
도 2는 가상현실 구현장치에 포함될 수 있는 예시적인 유기발광 표시장치를 도시한다.
상기 유기발광 표시장치(100)는 적어도 하나의 표시 영역(active area)을 포함하고, 상기 표시 영역에는 픽셀(pixel)들의 어레이(array)가 형성된다. 하나 이상의 비표시 영역(inactive area)이 상기 표시 영역의 주위에 배치될 수 있다. 즉, 상기 비표시 영역은, 표시 영역의 하나 이상의 측면에 인접할 수 있다. 상기 표시 영역 및 상기 비표시 영역의 형태/배치는 한정되지 않는다. 상기 표시 영역 및 상기 비표시 영역은, 상기 유기발광 표시장치(100)를 탑재한 전자장치의 디자인에 적합한 형태일 수 있다. 상기 전자장치는 가상현실(VR) 표시장치일 수 있으며, 표시 영역의 예시적 형태는 오각형, 육각형, 원형, 타원형 등이다.
상기 표시 영역 내의 각 픽셀은 픽셀 회로와 연관될 수 있다. 상기 픽셀 회로는, 백플레인(backplane) 상의 하나 이상의 스위칭 트랜지스터 및 하나 이상의 구동 트랜지스터를 포함할 수 있다. 각 픽셀 회로는, 게이트 드라이버(Gate Driver) 및 데이터 드라이버(Data Driver)와 같은 하나 이상의 구동 회로와 통신하기 위해, 게이트 라인(Gate Line) 및 데이터 라인(Data Line)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 구동 회로는, 상기 비표시 영역에 TFT(thin film transistor)로 구현될 수도 있고, 분리된 인쇄 회로 기판에 탑재되고 FPCB(flexible printed circuit board), COF(chip-on-film), TCP(tape-carrier-package) 등과 같은 회로 필름을 통하여 상기 비표시 영역에 배치된 연결 인터페이스(패드/범프, 핀 등)와 결합될 수 있다.
도 2와 같이 표시패널(110)에는 제1방향으로 복수의 데이터 라인(DL1, DL2, DL3,…,DLm)이 배치되고, 제1방향과 교차하는 제2방향으로 복수의 게이트 라인(GL1, GL2,…,GLn)이 배치되며, 복수의 픽셀(P)이 매트릭스 타입으로 배치될 수 있다.
데이터 드라이버(120)는, 특정 게이트 라인(GL)이 열리면, 컨트롤러(140)로부터 수신한 영상 데이터(Data')를 아날로그 형태의 데이터 전압(Vdata)으로 변환하여 데이터 라인들(DL1, DL2, DL3,…,DLm)로 공급한다.
게이트 드라이버(130)는, 컨트롤러(140)의 제어에 따라, 온(On) 전압 또는 오프(Off) 전압의 게이트 신호를 게이트 라인들(GL1, GL2,…,GLn)로 순차적으로 공급한다. 게이트 드라이버(130)는, 구동 방식에 따라서, 표시패널(110)의 양측에 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 일 측에만 위치할 수도 있다. 또한, 게이트 드라이버(130)는, 복수의 게이트 드라이버 집적회로들을 포함할 수 있는데, 이러한 게이트 드라이버 집적회로들은, 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape Autormated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 표시패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 표시패널(110)에 직접 배치될 수도 있다. 한편, 상기 게이트 드라이버 집적회로들 각각은 쉬프트 레지스터, 레벨 쉬프터 등을 포함할 수 있다.
컨트롤러(140)는 데이터 드라이버(120) 및 게이트 드라이버(130)를 제어하며, 데이터 드라이버(120) 및 게이트 드라이버(130)로 제어신호를 공급한다. 컨트롤러(140)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 호스트 시스템에서 입력되는 영상 데이터(Data)를 데이터 드라이버(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(Data')를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다. 그 이외에도, 컨트롤러(140)는, 데이터 드라이버(120) 및 게이트 드라이버(130)를 제어하기 위하여, 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 입력 데이터 인에이블 신호, 클럭 신호 등의 타이밍 신호를 입력받아, 각종 제어 신호들을 생성하여 데이터 드라이버(120) 및 게이트 드라이버(130)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(140)는, 게이트 드라이버(130)를 제어하기 위하여, 게이트 스타트 펄스(GSP: Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC: Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE: Gate Output Enable) 등을 포함하는 게이트 제어 신호들(GCSs: Gate Control Signals)을 출력할 수 있다. 컨트롤러(140)는, 데이터 드라이버(120)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(SSP: Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC: Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블 신호(SOE: Souce Output Enable) 등을 포함하는 데이터 제어 신호들(DCSs: Data Control Signals)을 출력할 수 있다.
유기발광 표시장치(100)는, 표시패널(110), 데이터 드라이버(120) 및 게이트 드라이버(130) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 전원 컨트롤러(150)를 더 포함할 수 있다. 이러한 전원 컨트롤러(150)는 전원관리 집적회로(PMIC: Power Management IC)라고 불리기도 한다.
상기 유기발광 표시장치(100)는 픽셀들에 기준 전압(Vref)을 공급하는 복수의 기준 전압 라인들(VR1, VR2, VR3, …, VRm), 복수의 기준 전압 라인들(170)과 공통으로 연결된 기준 전압 링크 라인(170)을 포함할 수 있다. 또한 상기 유기발광 표시장치(100)는, 픽셀 회로의 구동과 관련된 고준위 전압(VDD) 및 저준위 전압(VSS)을 공급하는 고준위/저준위 전압 라인도 포함할 수 있다.
상기 유기발광 표시장치(100)는, 다양한 신호를 생성하거나 표시 영역내의 픽셀을 구동하기 위한, 다양한 부가 요소들을 더 포함할 수 있다. 상기 픽셀을 구동하기 위한 부가 요소는 인버터 회로, 멀티플렉서, 정전기 방전 회로(electro static discharge) 등을 포함할 수 있다. 상기 유기발광 표시장치(100)는 픽셀 구동 이외의 기능과 연관된 부가 요소도 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기발광 표시장치(100)는 터치 감지 기능, 사용자 인증 기능(예: 지문 인식), 멀티 레벨 압력 감지 기능, 촉각 피드백(tactile feedback) 기능 등을 제공하는 부가 요소들을 포함할 수 있다. 상기 언급된 부가 요소들은 상기 비표시 영역 및/또는 상기 연결 인터페이스와 연결된 외부 회로에 위치할 수 있다.
도 3a 내지 3c는 가상현실 구현장치에 사용되는 유기발광 표시장치의 픽셀 회로 및 구동을 나타내는 예시적인 도면이다.
도 3a는상기 유기발광 표시장치의 단위 픽셀 회로를 나타낸 예시도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 회로의 구동 타이밍을 나타낸 도면이다. 가상현실 구현장치에 사용되는 유기발광 표시장치에 있어서, 각 픽셀에 영상 신호(표시 정보)가 전달되는 과정은 통상적인 유기발광 표시장치와 유사하다.
도 3a와 3b를 참조하여 보면, 유기발광 표시장치(100)의 각 단위 픽셀 회로(이하, 픽셀 회로)는, 유기발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)와, 유기발광 다이오드(OLED)로 전류를 공급하여 유기발광다이오드(OLED)를 구동하는 구동 트랜지스터(D-Tr: driving transistor)를 포함한다.
유기발광 다이오드(OLED)는 제1 전극(예: 애노드)과 제2 전극(예: 캐소드)을 포함한다. 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에는 유기발광층이 배치될 수 있다. 유기발광 다이오드(OLED)의 제1 전극은 구동 트랜지스터(D-Tr)와 연결되고, 제2 전극은 저준위 전압(VSS)과 연결된다. 저준위 전압(또는 기저 전압)은 전원 컨트롤러(150)의 제어에 의해 로우전압과 하이전압으로 전압이 변경될 수 있다.
구동 트랜지스터(D-Tr)의 제1 노드는 게이트 노드(G 노드)로서, 제1 전압이 인가된다. 구동 트랜지스터(D-Tr)의 제2 노드는 소스 노드(S 노드)로서, 제2 전압이 인가된다. 여기서, 상기 제1 전압은 해당 픽셀에 대응되는 데이터 전압(Vdata)일 수 있고, 상기 제2 전압은 기준 전압(Vref: reference voltage)일 수 있다. 구동 트랜지스터(D-Tr)의 제3 노드는 드레인 노드(D 노드)로서, 고준위 전압(VDD)이 인가된다. 요약하면, 구동 트랜지스터(D-Tr)는 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 제1 노드(G 노드)와, 유기발광다이오드(OLED)의 제1 전극과 연결된 제2 노드(S 노드)와, 고준위 전압(VDD)과 연결된 제3 노드(D 노드)를 포함한다.
픽셀 회로는, 구동 트랜지스터(D-Tr)의 제1 노드(G 노드)와 제2 노드(S 노드) 사이에 연결되는 커패시터, 예를 들어 저장 커패시터(storage capacitor)를 포함할 수 있다. 이러한 커패시터(Cst)는 한 프레임 동안 일정 전압을 유지시켜 준다.
한편 각 픽셀 회로는, 구동 트랜지스터(D-Tr) 이외에, 하나 이상의 트랜지스터를 더 포함할 수 있고, 경우에 따라서는, 하나 이상의 커패시터를 더 포함할 수 있다. 도 3a와 같은 회로 구성에서 상기 픽셀 회로는 제1 트랜지스터(Tr1). 제2 트랜지스터(Tr2)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 트랜지스터(Tr1)는 제1 게이트 라인을 통해 인가되는 제1 게이트 신호(SCAN1)를 통해 온-오프 또는 스위칭된다. 상기 제1 트랜지스터(Tr1)는, 제1 게이트 신호(SCAN1)에 의해 온 상태가 되면 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터(D-Tr)의 제1 노드(G 노드)에 인가하게 된다. 상기 제2 트랜지스터(Tr2)는 제2 게이트 라인을 통해 인가되는 제2 게이트 신호(SCAN2)를 통해 온-오프 또는 스위칭된다. 상기 제2 트랜지스터(Tr2)는 제2 게이트 신호(SCAN2)에 의해 온 상태가 되면 기준 전압(Vref)을 구동 트랜지스터(D-Tr)의 제2 노드(S 노드)에 인가하게 된다.
커패시터(Cst)는 한 프레임 동안 구동 트랜지스터(D-Tr)의 제1 노드(G 노드)에 인가된 데이터 전압(Vdata=VG)과 제2 노드(S 노드)에 인가된 기준 전압(Vref=VS)의 차이인 데이터 정보(Vgs)을 유지시켜 준다.
도 3b를 참조하여 보면, 하나의 프레임(frame) 구간은 제1 시간 구간(T1) 및 제2 시간 구간(T2)으로 구분될 수 있다. 상기 제1 구간은 각 픽셀에 출력 데이터(영상 신호)를 기입하고 일정 시간 유지하는 데이터 기입 및 유지 구간(Data write & hold period)이고, 상기 제2 구간은 기입된 데이터에 따라 발광하는 발광 구간(Emission period)을 포함한다. 데이터 기입 및 유지 구간은, 각 픽셀에 데이터를 기입하는 데이터 기입 구간(Data write period)과 기입된 데이터를 일정 시간 유지하는 데이터 유지 구간(Data hold period)으로 더 세분화될 수도 있고, 샘플링 구간, 초기화 구간 등의 추가 동작 구간을 더 포함할 수도 있다.
게이트 라인들(GL1, GL2,…,GLn)의 순서대로 게이트 신호들이 순차적으로 인가되므로, 픽셀들 각각의 데이터 기입 구간은 게이트 라인들(GL1, GL2,…,GLn)의 순서대로 순차적으로 위치할 수 있다. 결과적으로 각 픽셀을 기준으로 해당 데이터 기입 구간 이후 나머지 데이터 기입 및 유지 구간이 데이터 유지 구간에 해당하게 된다. 따라서, 각 픽셀마다 데이터 유지 구간의 길이가 다를 수 있다.
제1 트랜지스터(Tr1)는 상기 제1 시간 구간(T1) 중 해당 구동 트랜지스터(D-Tr)에 데이터 전압(Vdata)을 인가하는 구간 동안 턴온(turn on)한다. 다시 말해 특정 픽셀에 인가되는 게이트 신호(SCAN1)는 해당 데이터 기입 구간 동안 하이상태를 유지하고 나머지 동안 로우상태를 유지한다. 따라서, 제1 트랜지스터(Tr1)는 해당 데이터 기입 구간 동안 게이트 신호(SCAN1)에 의해 턴온하여 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터(D-Tr)의 제1 노드(G 노드)에 인가한다.
제2 트랜지스터(Tr2)는 상기 제1 시간 구간(T1) 중 해당 구동 트랜지스터(D-Tr)에 기준 전압(Vref)을 인가하는 구간 동안 턴온하여 기준 전압(Vref)을 구동 트랜지스터(D-Tr)의 제2 노드(S 노드)에 인가한다.
상기 제1 시간 구간(T1) 동안, 즉 모든 픽셀에 데이터 기입이 진행되는 동안에 유기발광 다이오드(OLED)는 발광하지 않는다. 도 3b 및 3c를 참조하여 보면, 상기 제1 시간 구간(T1) 동안 모든 픽셀 회로에 포함된 유기발광 다이오드(OLED)들의 캐소드에 연결된 스위치(SW0)가 고준위 전압단(VDD)에 연결되어 있기 때문에, 유기발광 다이오드(OLED)에는 전류가 흐르지 않고, 따라서 유기발광 다이오드(OLED)들은 발광하지도 않는다. 그러나, 모든 픽셀에 데이터 기입이 완료된 후 제2 시간 구간(T2)이 되면, 상기 스위치(SW0)는 저준위 전압단(Vss)에 연결되어 모든 픽셀의 유기발광 다이오드(OLED)들은 발광하게 된다.
이와 같이 유기발광 표시장치의 모든 픽셀이 같은 시점(시간 구간)에서 발광하는 이유는 가상현실(VR) 표시장치 특유의 사용환경에 기인한 것이다. 가상현실(VR) 표시장치는 몰입감을 높이기 위해 사용자의 눈 가까이에서 화상을 표현하는 경우가 많기 때문에, 다른 유기발광 표시장치와 같이 각 픽셀의 데이터 기입 및 발광을 순차적으로 수행하면 (소위 롤링 셔터(rolling shutter) 동작), 수평 라인의 순차적 발광이 사용자에게 인지되거나, 또는 빠르게 변하는 영상이 왜곡되어 인식되기도 한다. 따라서, 이러한 시감 저하를 개선하기 위해 가상현실 구현장치용 유기발광 표시장치는, 상기와 같이 모든 픽셀의 유기발광 다이오드(OLED)들이 동시에 발광하는 구동을 하며, 이를 글로벌 셔터(global shutter)라 칭하기도 한다.
도 4는 가상현실 구현장치의 운용 시스템을 나타내는 예시적인 도면이다.
유기발광 표시장치는, 각 픽셀에 포함된 TFT 간의 편차를 보상하기 위해 크게 두 가지의 방법을 사용한다. 그 중 하나는, 내부 보상으로서, 픽셀 내에 보상 회로를 더하여 구동하는 것이다. 이러한 내부 보상 방식의 픽셀 회로는 4T2C, 7T1C 등의 구성을 가질 수 있다. 내부 보상 방식의 픽셀 회로는, 보상 데이터를 저장하는 메모리(ROM 등)가 필요하지 않지만, 고해상도 표시장치에 적용하기에는 배치 설계에 어려움이 있다. 다른 하나는, 외부 보상으로서, 각 픽셀의 입력(표시) 데이터마다 보상 데이터를 적용하여 구동하는 방식이다. 이를 위해 먼저 각 픽셀에 대한 보상 데이터가 산출되어 메모리에 저장된다. 외부 보상 방식의 픽셀 회로는 추가 센싱 소자(TFT 등)가 불필요하여 고해상도 표시장치에 적용하기에 용이하지만, 보상 데이터를 저장할 메모리(ROM 등)가 별도로 있어야 한다.
가상현실 구현장치의 경우, 사용자가 10배 줌(zoom) 이상의 어안 렌즈를 통하여 표시 화면을 보게 되는데, 이때, 격자감(screen door effect) 등의 문제가 나타날 수 있어 고해상도, 고집적도의 표시장치가 요구된다. 이에 더하여 빠른 화면 전환이 이루어지기 때문에, 응답 특성이 우수한 고해상도의 유기발광 표시장치가 가상현실 구현장치에 적용되는 경우가 많다.
고해상도의 유기발광 표시장치에는, 상술한 것과 같이, 외부 보상 방식의 픽셀 회로가 사용되는 것이 유리하다. 더욱이, 가상현실 구현장치에 적용된 유기발광 표시장치는 크기가 작은 편이어서, 내부 보상 방식으로 픽셀 회로를 구성하기에 어렵다. 이에 가상현실 구현장치에 적용된 유기발광 표시장치는 외부 보상을 위해 추가 메모리를 쓰게 되고, 이는 제품 가격 상승 요인이 된다.
도 4는 이와 같이 외부 보상 방식의 픽셀 구동 회로를 갖는 유기발광 표시장치가 가상현실 구현장치에서 사용되는 일 예시도이다. 도시된 바와 같이 가상현실 구현장치는 유기발광 표시장치(10)와 구동장치(20)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 유기발광 표시장치(10)와 상기 구동장치(20)는 유선 또는 무선으로 상호 연결된다. 상기 구동장치(20)는 PC, 스마트폰 등일 수 있으며, 컨텐츠(R/G/B)와 각종 구동/제어정보를 표시장치(10)로 전송한다.
상기 유기발광 표시장치(10)는 가상현실 구현장치에 사용되는 표시장치로서, 상기 구동장치(20)로부터 컨텐츠(R/G/B)와 구동/제어정보를 수신하여 가상현실을 표현한다. 상기 유기발광 표시장치(10)는 외부 보상 방식의 픽셀 구동 회로를 포함할 수 있다. 상기 유기발광 표시장치(10)는 표시패널(11), 구동 집적회로(12), 회로기판(15) 등을 포함할 수 있다. 상기 표시패널(11)은 다수 개의 픽셀이 배치되며 컨텐츠가 표시되는 영역이다. 상기 픽셀은 픽셀 회로 및 발광 소자를 포함한다. 상기 구동 집적회로(12)는 상기 컨텐츠의 표시를 위한 정보를 표시 패널(11)로 전송한다. 이때 상기 구동 집적회로(12)는, 상기 구동장치(20)로부터 수신한 컨텐츠에 보상 데이터(보상 계수)를 반영하여 상기 표시 패널(11)로 전송할 수 있다.
상기 보상 데이터는 상기 유기발광 표시장치(10)의 제조/검사 공정에서 산출되어 유기발광 표시장치(10) 내부의 메모리(13, 16)에 저장된다. 상기 보상 데이터는 ROM(Read Only Memory)과 같은 비휘발성 메모리(16)에 영구 저장될 수 있다. 그리고, 상기 보상 데이터는 컨텐츠 표시 중에는, 빠른 처리를 위해, RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리(13)로 이동되어 연산기(14)의 보상 연산에 사용될 수 있다. 이로써 표시패널(11)의 각 (서브) 픽셀은, 각각의 소자 특성에도 불구하고 균일한 특성(휘도, 색 온도 등)으로 발광할 수 있다.
그런데, 위와 같은 방식으로 보상 데이터를 가상현실 구현장치에 사용되는 유기발광 표시장치에 적용하는 것에는 몇 가지 문제점이 있다. 그 중 하나는 고용량 메모리(RAM 및 ROM)의 필요성에서 기인이다. 구동 집적회로(12)가 보상 데이터를 실시간으로 반영하기 위해서는 영구 저장 메모리(16)는 물론이고 처리 속도가 빠른 휘발성 메모리(13)도 요구된다. 2560 x 1440의 고해상도를 갖는 표시패널을 예로 들면, 각각의 R/G/B 서브 픽셀마다 20 비트(bit)의 보상 데이터가 마련된다고 해도, 전체 용량은 2560 x 1440 x 3 (R/G/B) x 20 bit = 221,184,000 bit, 즉 약 221 Mbit 의 저장 용량이 필요하게 된다. 휘발성 메모리(13)에 있어서 이 정도의 용량은 상당히 큰 편이며, 그에 따라 구동 집적회로(12)의 크기, 가격, 소비 전력이 모두 늘어나게 된다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 가상현실 구현장치의 운용 시스템 나타낸 블록도이다.
발명자들은 도 4와 같은 가상현실 구현장치의 운용 시스템에서 발생하는 문제를 인식하고, 그러한 문제를 개선할 수 있는 가상현실 구현장치의 운용 시스템을 고안하였다. 상기 가상현실 구현장치 운용 시스템은 정보 관리 서버(300), 가상현실 구동장치(200) 및 가상현실 표시장치(100)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 정보 관리 서버(300)는 가상현실 구현장치의 운용과 관련된 다양한 정보를 저장 및 관리할 수 있다. 특히, 상기 정보 관리 서버(300)는 하나 이상의 가상현실 표시장치에 대한 외부 보상 데이터(보상 계수 등)을 저장/관리할 수 있다. 이에 상기 가상현실 구동장치(200)로부터 특정 가상현실 표시장치에 대한 식별자(예: 패널 ID) 및 관련 정보 요청을 수신하면, 상기 정보 관리 서버(300)는 해당 가상현실 표시장치에 대한 각종 정보, 특히 외부 보상 데이터를 보낼 수 있다. 여기서 상기 외부 보상 데이터는, 외부 보상 방식의 픽셀 구동 회로를 갖는 픽셀 각각의 표시 특성을 균일화하는 데이터이다.
상기 가상현실 구동장치(200)는 PC, 스마트폰 등일 수 있으며, VR 컨텐츠(영상 등)와 각종 구동/제어정보를 연결된 특정 가상현실 표시장치(100)로 전송한다. 상기 가상현실 구동장치(200)는 상기 정보 관리 서버(300) 및 상기 가상현실 표시장치(100)와 유선 또는 무선으로 상호 연결된다. 상기 가상현실 구동장치(200)는, 상기 정보 관리 서버(300)로 자신과 연결된 특정 가상현실 표시장치(100)의 식별자(예: 패널 ID)를 전송한다. 또한, 상기 가상현실 구동장치(200)는, 상기 가상현실 표시장치(100)에 대응된 외부 보상 데이터를 상기 서버(300)로부터 수신하고, 상기 외부 보상 데이터가 반영된 컨텐츠 표시 정보(영상 데이터)를 상기 특정 가상현실 표시장치(100)로 전송할 수 있다.
상기 가상현실 표시장치(100)는 상기 가상현실 구동장치(200)로부터 VR 컨텐츠(영상 등)와 구동/제어정보를 수신하여 표현하는 장치로서, 유기발광 표시장치일 수 있다. 상기 가상현실 표시장치(100)는 외부 보상 방식의 픽셀 구동 회로를 포함할 수 있다. 상기 가상현실 표시장치(100)는, 상기 가상현실 구동장치(200)와 연결되어 자신의 식별자를 전송한다. 그리고, 상기 가상현실 표시장치(100)는, 상기 가상현실 구동장치(200)로부터 상기 외부 보상 데이터를 반영한 영상 데이터를 수신하여 표현한다.
위와 같은 운용 시스템의 특징은, 상기 가상현실 표시장치(100)가 내장된(포함된) 표시패널(110)의 식별자(패널 ID)만을 저장하고, 상기 표시패널(110)의 특성을 기반으로 산출된 외부 보상 데이터는 저장하지 않는다는 점이다. 또한, 외부 보상 데이터를 이용한 영상 데이터의 보정을 가상현실 표시장치(100)가 아닌 가상현실 구동장치(200)가 수행하는 것도 또 하나의 특징이다. 이를 위해 상기 가상현실 구동장치(200)는, 상기 가상현실 표시장치로 전송할 원본 영상 데이터에 상기 수신한 외부 보상 데이터를 반영하는 연산을 수행하는 소정의 로직(logic)을 포함한다. 이러한 구성을 갖춤으로써 도 3의 시스템이 갖는 문제, 즉 고용량 메모리 소자의 필요성에 따른 가상현실 표시장치(100)의 크기, 가격, 소비 전력 증가 문제가 해소될 수 있다.
상기 가상현실 표시장치(100)는 표시패널(110), 구동 집적회로(120), 회로기판(150) 등을 포함할 수 있다. 상기 표시패널(110)은 다수 개의 (서브) 픽셀이 배치되며 VR 컨텐츠가 표시되는 영역이다. 상기 (서브) 픽셀은 픽셀 회로 및 발광 소자를 포함하고, 상기 구동 집적회로(120)의 제어에 따라 영상을 표현한다. 상기 구동 집적회로(120)는 상기 컨텐츠의 표시를 위한 정보를 상기 표시 패널(110)로 전송한다. 이때 상기 구동 집적회로(120)는, 상기 구동장치(200)로부터 보상 데이터(보상 계수)가 반영된 영상 데이터(R'/G'/B')를 수신하고 상기 표시 패널(110)를 제어하여 상기 수신한 영상 데이터를 재현할 수 있다. 도 6은 표시패널이 원본 영상 데이터를 재현했을 때(좌)와 상기 보상 데이터가 반영된 영상데이터를 재현했을 때(우)를 각각 나타낸 도면이다. 한편, 상기 가상현실 표시장치(100)는 상기 표시패널(110)의 식별자를 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 메모리는 상기 표시패널(110)에 대한 외부 보상 데이터를 저장하지 않는다. 대신 상기 외부 보상 데이터는 상기 정보 관리 서버(300)에 저장되고, 상기 가상현실 구동장치(200)에 다운로드(download)되어 보상 연산에 활용된다.
상기 가상현실 구동장치(200)는 제어부, 연결 인터페이스(interface) 등을 포함할 수 있다. 상기 가상현실 구동장치(200)는 가상현실 표시장치가 연결되면, VR 플랫폼(platform)을 구동하여 설정 정보 및 VR 컨텐츠를 가상현실 표시장치(100)로 전송한다. 이때 상기 가상현실 구동장치(200)는 상기 컨텐츠에 보상 데이터(보상 계수)를 반영하여 상기 가상현실 표시 장치(100)로 보낼 수 있다. 상기 연결 인터페이스는 외부의 장치(예: 하나 이상의 가상현실 구동장치, 하나 이상의 정보 관리 서버)와 접속하고 신호 및 정보를 송수신하는 기능을 한다. 특히, 상기 연결 인터페이스는 상기 정보 관리 서버(300) 및 상기 가상현실 구동장치(200)와 접속한다. 상기 제어부는 상기 연결 인터페이스(I2C, SPI 등)를 통해 접속한 가상현실 표시장치(100)로부터 식별자(예: 패널 ID)를 수신하고, 상기 정보 관리 서버(300)로 상기 연결된 가상현실 표시장치(100)의 식별자를 전송한다. 그 후 상기 제어부는 상기 정보 관리 서버(300)와 접속된 연결 인터페이스를 통해 상기 가상현실 표시장치(100)에 대한 외부 보상 데이터를 수신(다운로드)한다. 상기 제어부는, 상기 정보 관리 서버(300)로부터 수신한 외부 보상 데이터를 저장하는 저장부(250)를 포함할 수 있다. 상기 저장부(250)는 비휘발성 메모리 소자 및/또는 휘발성 메모리 소자일 수 있다. 또한 상기 제어부는, 상기 수신한 외부 보상 데이터를 원본 영상 데이터에 반영하는 연산을 수행하는 연산부(240)를 포함할 수 있다. 상기 연산부(240)는, 상기 가상현실 표시장치(100)로 전송할 원본 영상 데이터에 상기 수신한 외부 보상 데이터를 반영하는 연산을 수행하는 소정의 로직(logic) IC일 수 있다. 상기 제어부는 상기 외부 보상 데이터를 반영한 영상 데이터(R'/G'/B')를 연결 인터페이스를 통해 상기 가상현실 표시장치(100)로 전송할 수 있다.
상기 정보 관리 서버(300)는 제어부, 저장부, 연결 인터페이스 등을 포함할 수 있다. 상기 연결 인터페이스는 외부의 장치(예: 하나 이상의 가상현실 구동장치)와 접속하고 신호 및 정보를 송수신하는 기능을 한다. 특히, 상기 연결 인터페이스는 가상현실 구동장치(200)와 접속한다. 상기 저장부는 가상현실 구현장치의 운용 전반에 대한 각종 정보를 저장/관리한다. 일 예로 상기 저장부는 하나 이상의 가상현실 표시장치에 대한 식별자(예: 패널 ID) 및 외부 보상 데이터를 저장한다. 상기 제어부는 상기 정보 관리 서버(300)의 각 기능부를 제어/감시한다. 특정 표시장치에 대한 외부 보상 데이터의 운용과 관련하여, 상기 제어부는 상기 연결 인터페이스를 통해 가상현실 구동장치(200)과 접속하여 특정 가상현실 표시장치의 식별자를 수신하고, 상기 특정 가상현실 표시장치에 대한 외부 보상 데이터를 전송할 수 있다. 상기 외부 보상 데이터는 각각의 유기발광 표시장치의 제조/검사 공정에서 산출되며, 각각의 유기발광 표시장치의 식별자(즉, 각 표시패널의 식별자)와 함께 상기 정보 관리 서버(300)의 저장부에 저장된다.
이상에서 설명된 운용 시스템에 따르면, 가상현실 표시장치(100)의 구동회로(120) 내부에 메모리 소자를 축소 또는 제거할 수 있다. 따라서, 상기 구동회로(120)의 가격을 낮출 수 있다. 뿐만 아니라 구동회로(120)의 보상 연산을 줄여 구동 소비전력도 줄일 수 있다. 또한 외부 보상 데이터를 저장하기 위해 가상현실 표시장치(100)에 포함되었던 메모리 소자(예: ROM)도 생략할 수 있고, 이 또한 가격 절감으로 이어질 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 명세서는 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 그 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 당업자에 의해 기술적으로 다양하게 연동 및 구동될 수 있으며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시되거나 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 하나 이상의 가상현실 표시장치에 대한 식별자 및 외부 보상 데이터를 관리하는 정보 관리 서버;
    상기 정보 관리 서버로 특정 가상현실 표시장치의 식별자를 전송하고, 상기 정보 관리 서버로부터 상기 특정 가상현실 표시장치에 대응된 외부 보상 데이터를 수신하고, 상기 수신한 외부 보상 데이터를 반영한 영상 데이터를 상기 특정 가상현실 표시장치로 전송하는 가상현실 구동장치; 및
    상기 가상현실 구동장치와 연결되어 식별자를 전송하고, 상기 가상현실 구동장치로부터 상기 외부 보상 데이터를 반영한 영상 데이터를 수신하여 표현하는 가상현실 표시장치를 포함하는 가상현실 구현장치 운용 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가상현실 표시장치는,
    포함된 표시패널의 식별자를 저장하고, 상기 표시패널의 특성을 기반으로 산출된 외부 보상 데이터는 저장하지 않은 가상현실 구현장치 운용 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 가상현실 구동장치는,
    상기 가상현실 표시장치로 전송할 원본 영상 데이터에 상기 수신한 외부 보상 데이터를 반영하는 연산을 수행하는 소정의 로직(logic)을 포함하는, 가상현실 구현장치 운용 시스템.
  4. 하나 이상의 가상현실 표시장치에 대한 식별자 및 외부 보상 데이터를 저장하는 저장부;
    가상현실 구동장치와 접속하는 연결 인터페이스; 및
    상기 연결 인터페이스를 통해 특정 가상현실 표시장치의 식별자를 수신하고, 상기 특정 가상현실 표시장치에 대한 외부 보상 데이터를 전송하는 제어부를 포함하는 정보 관리 서버
  5. 정보 관리 서버 및 가상현실 표시장치와 접속하는 연결 인터페이스; 및
    상기 정보 관리 서버로 상기 연결된 가상현실 표시장치의 식별자를 전송하고, 상기 가상현실 표시장치에 대한 외부 보상 데이터를 수신하며,
    상기 수신한 외부 보상 데이터를 반영한 영상 데이터를 상기 가상현실 표시장치로 전송하는 제어부를 포함하는 가상현실 구동장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 정보 관리 서버로부터 수신한 외부 보상 데이터를 저장하는 저장부를 포함하는 가상현실 구동장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 수신한 외부 보상 데이터를 원본 영상 데이터에 반영하는 연산을 수행하는 연산부를 포함하는 가상현실 구동장치.
  8. 가상현실 구동장치로부터 상기 외부 보상 데이터를 반영한 영상 데이터를 수신하는 구동 집적회로; 및
    상기 구동 집적회로의 제어에 의해 영상을 표현하는 표시패널을 포함하는 가상현실 표시장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 표시패널의 식별자를 저장하는 메모리를 더 포함하는 가상현실 표시장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 표시패널에 대한 외부 보상 데이터를 저장하지 않는 가상현실 표시장치.
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