KR20210104335A - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

표시 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

실시예들에 따르면, 본 실시예에 따른 표시 장치 및 그 구동 방법은 복수의 화소를 포함하며, 상기 복수의 화소와 연결되어 있는 복수의 데이터선을 포함하는 표시 패널; 상기 데이터선에 데이터 전압을 전달하는 데이터 구동부; 및 외부로부터 입력 영상 신호를 인가받아 상기 데이터 구동부에 디지털 영상 신호를 출력하는 신호 제어부를 포함하며, 상기 신호 제어부는 하나의 상기 데이터선에 연속하여 입력될 입력 계조 데이터를 비교하여 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성하는 인접 영상 신호 보상부; 및 표시할 화소의 특성에 따라 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 화소 특성 보상부를 포함한다.

Description

표시 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 개시는 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 충전량이 부족한 경우를 보상하여 화상을 표시할 수 있는 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
현재 표시 장치로 널리 사용되는 것은 액정 표시 장치와 발광 표시 장치(예를 들어 유기 발광 표시 장치)가 있다.
액정 표시 장치는 화소 전극과 공통 전극 등 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어있는 액정층을 포함하며, 전계 생성 전극에 데이터 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 계조를 표시한다.
또한, 발광 표시 장치는 화소에 발광 다이오드(예를 들어 유기 발광 다이오드)가 포함되어 있으며, 발광 다이오드에 인가되는 전류를 조절하여 계조를 표시하는 표시 장치이다.
이러한 표시 장치에서는 데이터선을 따라 흐르는 데이터 전압을 조절하여 표시하는 계조가 변하며, 데이터 전압은 표시 장치의 외부로부터 인가되는 영상 신호를 보정하고, 이를 아날로그 전압으로 변경하여 얻게 된다.
실시예들은 표시 장치에서 발생할 수 있는 표시 품질의 저하를 막기 위한 것이다. 화소의 충전 불량이 발생하지 않도록 하기 위한 것이다. 동일한 계조를 표시하더라도 위치에 따라서 다른 휘도로 표시되지 않도록 하기 위한 것이다. 표시 장치에 사용되는 메모리의 용량을 줄이기 위한 것이다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소를 포함하며, 상기 복수의 화소와 연결되어 있는 복수의 데이터선을 포함하는 표시 패널; 상기 데이터선에 데이터 전압을 전달하는 데이터 구동부; 및 외부로부터 입력 영상 신호를 인가받아 상기 데이터 구동부에 디지털 영상 신호를 출력하는 신호 제어부를 포함하며, 상기 신호 제어부는 하나의 상기 데이터선에 연속하여 입력될 입력 계조 데이터를 비교하여 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성하는 인접 영상 신호 보상부; 및 표시할 화소의 특성에 따라 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 화소 특성 보상부를 포함한다.
상기 인접 영상 신호 보상부가 상기 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성할 때 사용하는 정보를 저장하고 있는 제1 메모리를 더 포함하며, 상기 제1 메모리에 저장된 상기 정보는 전체 계조 중 일부 기준 계조에 대해서만 저장할 수 있다.
상기 제1 메모리에 저장된 상기 정보는 가중치 테이블을 더 포함하며, 상기 가중치 테이블은 충전에서 문제가 발생할 가능성이 낮은 경우에 적용되어 상기 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성시킬 수 있다.
상기 인접 영상 신호 보상부는 배수 옵션을 사용하여 상기 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성시킬 수 있다.
상기 인접 영상 신호 보상부는 상기 기준 계조 외의 계조에 대해서는 보간하여 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성할 수 있다.
상기 화소 특성 보상부가 상기 화소 특성 보상 데이터를 생성할 때 사용하는 정보를 저장하고 있는 제2 메모리를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 메모리에 저장된 상기 정보는 상기 복수의 화소 중 일부 화소를 샘플링 또는 다운 사이징하여 대표 화소를 정한 후 상기 대표 화소에 대해서만 화소의 특성 정보를 포함할 수 있다.
상기 상기 화소 특성 보상부는 인접하는 4개의 상기 대표 화소의 상기 특성 정보 및 4개의 상기 대표 화소와의 거리를 기초로 상기 화소 특성 보상 데이터를 생성할 수 있다.
상기 화소 특성 보상부는 배수 옵션을 사용하여 상기 화소 특성 보상 데이터를 생성시킬 수 있다.
상기 화소 특성 보상부는 상기 표시 패널을 복수의 영역으로 구분하고 각 영역에 서로 다른 상기 배수 옵션으로 보상하여 상기 화소 특성 보상 데이터를 생성할 수 있다.
상기 신호 제어부는 상기 입력 영상 신호를 프레임 단위로 저장하고 상기 인접 영상 신호 보상부 또는 상기 화소 특성 보상부로 상기 입력 영상 신호를 전달하는 프레임 메모리를 더 포함할 수 있다.
상기 프레임 메모리는 상기 입력 영상 신호를 상기 인접 영상 신호 보상부로 전달하며, 상기 인접 영상 신호 보상부는 상기 인접 영상 신호 보상 데이터를 상기 화소 특성 보상부로 전달하여 상기 디지털 영상 신호를 생성할 수 있다.
상기 프레임 메모리는 상기 입력 영상 신호를 상기 화소 특성 보상부로 전달하며, 상기 화소 특성 보상부는 상기 화소 특성 보상 데이터를 상기 인접 영상 신호 보상부로 전달하여 상기 디지털 영상 신호를 생성할 수 있다.
상기 신호 제어부는 합성부를 더 포함하며, 상기 프레임 메모리는 상기 입력 영상 신호를 상기 인접 영상 신호 보상부 및 상기 화소 특성 보상부로 전달하고, 상기 인접 영상 신호 보상부 및 상기 화소 특성 보상부는 각각 상기 인접 영상 신호 보상 데이터 및 상기 화소 특성 보상 데이터를 상기 합성부로 전달하여 상기 디지털 영상 신호를 생성할 수 있다.
상기 신호 제어부는 상기 연속하여 입력될 입력 계조 데이터에 기초한 보상 및 상기 화소의 특성에 따른 보상을 모두 고려한 정보를 저장하는 메모리를 더 포함하며, 상기 인접 영상 신호 보상부 및 상기 화소 특성 보상부는 하나의 보상부로 형성되어 있으며, 상기 메모리에 저장된 상기 정보를 사용하여 상기 디지털 영상 신호를 생성할 수 있다.
실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법은 하나의 데이터선에 연속으로 입력될 입력 계조 데이터를 비교하여 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성하는 단계; 표시할 화소의 위치를 기준으로 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성하는 단계 및 상기 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 단계를 거친 디지털 영상 신호를 데이터 전압으로 변경하여 인가하는 단계를 포함한다.
상기 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성하는 단계는 화소에서 충전에 문제가 발생할 가능성이 낮은 경우에는 가중치 테이블을 사용하여 상기 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성할 수 있다.
상기 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 단계는 표시 패널에 포함되어 있는 복수의 화소를 샘플링 또는 다운 사이징하여 대표 화소를 정한 후 상기 대표 화소에 대해서만 화소의 특성 정보를 저장하여 둔 후, 인접하는 4개의 상기 대표 화소의 상기 특성 정보 및 4개의 상기 대표 화소와의 거리를 기초로 상기 화소 특성 보상 데이터를 생성할 수 있다.
상기 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성하는 단계 또는 상기 상기 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 단계는 배수 옵션을 사용할 수 있다.
상기 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 단계는 상기 표시 패널을 복수의 영역으로 구분하고 각 영역에 서로 다른 배수 옵션 등의 가중치로 보상하여 상기 화소 특성 보상 데이터를 생성할 수 있다.
실시예들에 따르면, 외부로부터 입력되는 영상 신호를 보정하여 표시 품질의 저하를 막고, 화소의 충전 불량이 발생하지 않도록 하며, 화소의 위치와 상관없이 동일한 계조는 동일한 휘도를 표시할 수 있다. 영상 신호를 보정할 때 사용되는 데이터의 크기를 줄이고, 저장되는 데이터의 크기도 줄여 사용하는 메모리의 용량을 줄일 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 실시예에 따른 표시 장치 중 신호 제어부의 블록도이다.
도 3은 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 실시예에 따른 표시 장치의 패널 구조 및 각 화소에 인가되는 전압을 도시한 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 표시 장치에서 사용되는 가중치 테이블의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 실시예에 따라 데이터 보상시 배수 옵션을 사용하여 데이터를 보상하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 실시예에 따른 표시 장치에서 데이터선과 화소의 연결 관계를 도시한 도면이다.
도 8은 실시예에 따른 표시 장치에서 대표 화소의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9는 실시예에 따른 표시 장치에서 화소의 위치에 따른 보상 방식을 도시한 도면이다.
도 10은 실시예에 따른 표시 장치에서 데이터 보상을 위하여 다운 사이징하는 방식을 도시한 도면이다.
도 11은 실시예에 따른 표시 장치에서 사용되는 대표 계조에 따라서 저장된 제1 보정 데이터를 도식화한 도면이다.
도 12는 실시예에 따른 표시 장치에서 위치에 따라서 서로 다른 배수 옵션으로 데이터를 보상하는 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 실시예에 따른 표시 장치 중 신호 제어부의 블록도이다.
도 14는 실시예에 따른 표시 장치 중 신호 제어부의 블록도이다.
도 15는 실시예에 따른 표시 장치 중 신호 제어부의 블록도이다.
도 16은 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 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 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
본 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 도 1을 통하여 살펴본다.
도 1은 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(300), 이와 연결된 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
표시 패널(300)은 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있는 복수의 화소(PX)를 포함한다. 하나의 화소(PX)는 액정 표시 장치의 경우 두 개의 전극(화소 전극 및 공통 전극) 및 액정층을 포함하여 화소 전극과 공통 전극 사이의 전계의 세기를 조절하여 액정층의 액정 분자가 배열되는 방향을 조절하는 구성을 가진다. 이 때, 수직 배향 모드의 화소(PX)인 경우에는 화소 전극과 공통 전극이 액정층을 기준으로 양측에 위치한다. 한편, 수평 배향 모드의 화소(PX)인 경우에는 화소 전극과 공통 전극 모두가 액정층의 일측에 위치한다.
한편, 발광 표시 장치인 실시예에서 화소(PX)는 발광 다이오드, 발광 다이오드에 전류를 전달하는 구동 트랜지스터, 및 적어도 하나의 스위칭 트랜지스터를 포함하며, 입력되는 데이터 전압에 따라서 구동 트랜지스터의 출력 전류가 정해지며, 출력 전류에 따라서 발광 다이오드가 휘도를 표시한다.
이러한 다양한 표시 패널 중 이하에서는 수직 배향 모드의 액정 표시 패널을 중심으로 이하 설명하며, 이하의 기술에서 다른 표시 패널과 차이가 있는 경우에는 해당 부분에서 추가 설명한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호(스캔 신호라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있다.
화소(PX)에 따라서는 행 방향으로 뻗어 있는 추가 신호선을 더 포함할 수 있다. 예를 들어 발광 표시 장치인 경우에는 표시 패널(300)이 전단 게이트 신호가 전달되는 전단 게이트선 또는 발광 다이오드로 출력 전류를 전달할 수 있도록 하는 발광 신호를 인가하는 발광 신호선을 포함할 수 있다. 실시예에 따라서는 초기화 신호를 인가하는 초기화 신호선도 포함할 수 있다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, ..., n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2, ..., m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi, Dj)에 연결된 스위칭 트랜지스터와 이에 연결된 액정 축전기 및 유지 축전기를 포함한다.
스위칭 트랜지스터는 하부 표시판에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기 및 유지 축전기와 연결되어 있다.
액정 축전기는 하부 표시판의 화소 전극과 상부 표시판의 공통 전극을 두 단자로 하며 두 전극 사이의 액정층은 유전체로서 기능한다. 화소 전극은 스위칭 트랜지스터와 연결되며 공통 전극은 상부 표시판의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다. 수평 배향 모드의 화소(PX)에서는 공통 전극이 하부 표시판에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 형성되며, 나머지 하나는 판형 구조를 가질 수 있다.
액정 축전기의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기는 하부 표시판에 구비된 별개의 전압선(도시하지 않음)과 화소 전극이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 전압선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기는 화소 전극이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되면서 형성될 수 있다.
색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 표시하며, 3개의 색을 표시하는 화소(PX)가 묶여 다양한 색을 표시한다. 실시예에 따라서는 4개의 색을 표시하는 화소(PX)를 묶어서 구동시킬 수도 있다. 이를 위하여 색 필터를 포함하거나, 퀀텀 닷(Quantum dot)을 포함하는 색 변환층을 더 포함할 수 있다.
액정 표시 장치의 경우에는 표시 패널(300)의 양측 표시판에는 빛을 편광시키는 편광층이 형성되어 있다. 한편, 발광 표시 장치의 일측 표시판에도 편광 필름과 같은 편광층이 형성될 수 있는데, 이는 액정 표시 장치의 경우와 달리 전면에서 입사된 빛이 다시 반사되지 않도록 하기 위하여 포함될 수 있다.
게이트 구동부(400)는 표시 패널(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호(스캔 신호)를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다. 게이트 구동부(400)는 표시 패널(300)에 화소(PX)에 형성되는 트랜지스터를 형성할 때 동일한 공정을 통하여 형성될 수 있다. 이 경우 표시 패널(300) 중 비 표시 영역 중 일부에는 게이트 구동부(400)가 위치한다.
데이터 구동부(500)는 표시 패널(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 전압으로 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.
계조 전압 생성부(800)는 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 아날로그 전압(계조 전압)을 생성하는 곳이다. 액정 표시 장치의 경우에는 두 벌을 생성할 수 있으며, 이 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 600, 800) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 표시 패널(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 표시 패널(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 600, 800)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 트랜지스터 따위와 함께 표시 패널(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 600, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
그러면 이러한 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 표시 패널(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 보상 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 보상 처리한 디지털 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다. 여기서 신호 제어부(600)가 입력 영상 신호(R, G, B)를 보상 처리하여 디지털 영상 신호(DAT)를 생성하는 방식에 대해서는 후술하는 도 2 내지 도 16을 통하여 상세하게 살펴본다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소(PX)에 대한 영상 데이터의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 데이터 신호를 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 액정 표시 장치의 경우에 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 신호의 전압 극성"을 줄여 "데이터 신호의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 한 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 전압으로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 트랜지스터를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 신호가 턴온된 스위칭 트랜지스터를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
액정 표시 장치의 경우, 화소(PX)에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시 패널(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
한편, 발광 표시 장치의 경우, 화소(PX)에 인가된 데이터 전압은 유지 축전기에 저장되어 구동 트랜지스터의 출력 전류의 크기를 결정하며, 구동 트랜지스터에서 출력되는 전류가 발광 다이오드로 인가되어 빛을 방출하게 된다. 구동 트랜지스터의 출력 전류의 크기에 따라서 발광 다이오드가 표시하는 휘도도 강해진다.
1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소(PX)에 데이터 신호를 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
액정 표시 장치의 경우에는 한 프레임마다 데이터 전압의 극성을 변경시키는 반전 구동도 수행될 수 있다.
이하에서는 신호 제어부(600)에서 입력 영상 신호(R, G, B)로부터 디지털 영상 신호(DAT)를 생성하는 과정에 대하여 도 2 내지 도 16을 통하여 상세하게 살펴본다.
먼저, 도 2 및 도 3을 통하여 디지털 영상 신호(DAT)를 생성하기 위한 전체적인 보상 처리에 대하여 살펴보며, 크게 제1 보상부(610; 인접 영상 신호 보상부)와 제2 보상부(620; 화소 특성 보상부)에서 보상 처리가 수행될 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 표시 장치 중 신호 제어부의 블록도이고, 도 3은 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 도 2에서는 표시 장치 중 신호 제어부(600)의 내부 블록도를 보여준다. 도 2의 신호 제어부(600)는 디지털 영상 신호(DAT)를 생성할 때 필요한 보상 처리에 관련된 블록만을 도시하고 있다. 그 결과 신호 제어부(600)는 도 2에서 도시된 블록 외에 다양한 처리를 하는 블록을 더 포함할 수 있다.
도 2에 의하면, 신호 제어부(600)는 프레임 메모리(615), 제1 보상부(610), 제2 보상부(620), 제1 메모리(611) 및 제2 메모리(621)를 포함한다.
프레임 메모리(615)는 외부의 그래픽 제어기로부터 입력 영상 신호(R, G, B)를 입력 받으면 이를 프레임 단위로 저장하는 메모리이며, 다음 프레임의 입력 영상 신호(R, G, B)가 입력되면, 기존에 저장된 기존 프레임의 입력 영상 신호(R, G, B)를 다른 프레임 메모리로 전달하고, 새로운 현 프레임의 입력 영상 신호(R, G, B)를 다시 저장할 수 있다. 도 2 등에서는 하나의 프레임 메모리(615)처럼 도시하고 있지만, 프레임 메모리(615)는 적어도 두 프레임의 입력 영상 신호(R, G, B)를 저장할 수 있는 구조를 가지거나, 적어도 두 개의 프레임 메모리를 포함할 수 있다.
프레임 메모리(615)에 저장된 입력 영상 신호(R, G, B)는 제1 보상부(610)에서 제1 보상 데이터로 변환된다. 제1 보상부(610)에서는 한 프레임의 입력 영상 신호(R, G, B) 중 하나의 데이터선(D1-Dm)에서 먼저 인가될 입력 영상 신호(R, G, B)와 현재의 입력 영상 신호(R, G, B)를 비교하여 현재의 입력 영상 신호(R, G, B)를 보상하여 제1 보상 데이터를 생성한다. 먼저 인가될 입력 영상 신호(R, G, B)와 현재의 입력 영상 신호(R, G, B)의 차이에 따른 보상 정도에 대한 정보는 제1 메모리(611)에 저장되어 있으며, 룩업 테이블의 형태로 저장되어 있을 수 있으며, 이하 이를 제1 룩업 테이블이라고도 할 수 있다. 제1 룩업 테이블에는 먼저 인가될 입력 영상 신호(R, G, B)와 현재의 입력 영상 신호(R, G, B)에 대한 제1 보상 데이터값이 저장되어 있을 수 있다.
제1 보상부(610)는 하나의 데이터선(D1-Dm)에 인접하여 인가되는 입력 영상 신호(R, G, B)에 기초하여 보상을 처리하므로, 이하 인접 영상 신호 보상부라고도 하며, 제1 보상 데이터를 인접 영상 신호 보상 데이터라고도 한다.
제1 보상 데이터는 제2 보상부(620)에서 제2 보상 데이터로 변환된다. 제2 보상부(620)에서는 실제 인가될 화소(PX)의 특성에 따라서 제1 보상 데이터를 보상하여 제2 보상 데이터를 생성한다.
제2 보상부(620)가 제2 보상 데이터를 생성할 때, 제2 메모리(621)에 저장되어 있는 화소(PX)의 특성에 대한 정보를 사용하여 제2 보상 데이터를 생성한다. 제2 메모리(621)에 저장된 정보는 화소의 위치에 대한 화소의 특성 정보일 수 있으며, 실시예에 따라서는 룩업 테이블의 형태를 가질 수 있으며, 이를 이하에서는 제2 룩업 테이블이라고도 한다. 여기서, 화소(PX)의 특성은 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압을 기초로, 화소(PX)가 표시하는 특정 계조(휘도)가 목표 계조(휘도)와 일치하는 지 여부를 기초로 판단되며, 일치하지 않는 경우에는 데이터 전압을 변경하는 정도가 제2 메모리(621)에 저장되어 있을 수 있다. 또한, 제2 메모리(621)에 저장되어 있는 화소(PX)의 특성은 화소(PX)의 위치에도 영향을 받으며, 인접하는 화소(PX)간에는 유사한 특성을 가질 수 있다.
제2 보상부(620)는 실제 인가된 화소(PX)의 특성에 기초하여 보상을 처리하므로 이하 화소 특성 보상부라고도 하며, 제2 보상 데이터를 화소 특성 보상 데이터라고도 한다.
그 후, 제2 보상부(620)에서 생성된 제2 보상 데이터는 디지털 영상 신호(DAT)로 데이터 구동부(500)로 전달된다. 데이터 구동부(500)에서는 계조 전압 생성부(800)를 이용하여 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 아날로그의 데이터 전압으로 변경하여 각 데이터선(D1-Dm)으로 출력한다.
이와 같은 동작을 도 3에서는 순서도로 도시하고 있다.
도 3에서 도시하고 있는 바와 같이, 외부의 그래픽 제어기로부터 입력된 입력 영상 신호(R, G, B) 중 하나의 데이터선(D1-Dm)에 연속하여 인가될 입력 영상 신호(R, G, B)에 기초하여 제1 보상 데이터를 생성하는 단계(S10)를 먼저 수행한다. S10 단계는 제1 보상부(610)에서 수행되며, 제1 메모리(611)에 저장된 제1 룩업 테이블의 정보를 사용하여 제1 보상 데이터를 생성할 수 있다.
그 후, 제1 보상 데이터가 실제 인가될 화소(PX)의 특성을 고려하여 제2 보상 데이터를 생성하는 단계(S20)를 수행한다. 화소(PX)의 특성은 표시 패널(300) 중 어느 위치에 화소(PX)가 배치되어 있는지도 관련이 있으며, 이는 인접하는 화소(PX)간의 특성이 서로 공유될 수 있기 때문이다. 화소(PX)의 특성으로는 위치 외에 다양한 다른 특성도 고려될 수 있다. S20 단계는 제2 보상부(620)에서 수행되며, 제2 메모리(621)에 저장된 제2 룩업 테이블의 정보를 사용하여 제2 보상 데이터를 생성할 수도 있다.
그 후, 제2 보상 데이터는 디지털 영상 신호(DAT)로 데이터 구동부(500)로 전달된 후, 계조 전압 생성부(800)를 이용하여 아날로그의 데이터 전압으로 변경되어 표시 패널(300)의 각 데이터선(D1-Dm)에 인가하는 단계(S30)를 거친다. S30 단계는 데이터 구동부(500)에서 수행되며, 이 때, 계조 전압 생성부(800)에서 생성된 계조 전압을 사용하여 데이터 전압으로 변환한다.
도 2 및 도 3의 실시예에서는 제1 보상부(610)가 먼저 동작하고, 그 후 제2 보상부(620)가 동작하는 것으로 도시되어 있지만, 실시예에 따라서는 제2 보상부(620)가 먼저 동작하거나, 두 보상부(610, 620)가 동시에 동작한 후, 결과를 합성하여 최종 디지털 영상 신호(DAT)를 생성하거나 하나의 메모리 및 보상부를 사용하여 함께 보상 동작을 수행할 수도 있다. 이에 대해서는 도 13 내지 도 16에서 후술한다.
이하에서는 실시예에서 제1 보상부(610)에서 제1 보상 데이터를 생성하는 방식에 대하여 도 4 내지 도 6을 통하여 살펴본다.
도 4는 실시예에 따른 표시 장치의 패널 구조 및 각 화소에 인가되는 전압을 도시한 도면이고, 도 5는 실시예에 따른 표시 장치에서 사용되는 가중치 테이블의 일 예를 도시한 도면이며, 도 6은 실시예에 따라 데이터 보상시 배수 옵션을 사용하여 데이터를 보상하는 방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 도 4에서는 표시 패널(300)에서 데이터선(171)과 각 화소(P11-Pnm)의 연결 관계 및 각 화소에 인가되는 데이터 전압을 도시하고 있다.
먼저, 도 4에서 도시된 데이터선(171)과 각 화소(P11-Pnm)의 연결 관계를 살펴보면 다음과 같다.
도 4에서는 열 방향으로 연장된 데이터선(171)에서 일 방향으로 돌출되어 각 화소(P11-Pnm)와 연결된다. 그 결과 데이터선(171)은 타 방향(일 방향의 반대 방향)으로는 화소(P11-Pnm)와 연결되지 않는다.
이러한 표시 패널(300)에서 각 데이터선(171)에 연속하여 인가되는 데이터 전압을 블랙(0계조(0G))을 표시하도록 하는 블랙 데이터 전압과 특정 계조를 표시하도록 하는 계조 데이터 전압이 반복되도록 인가한다. 그 결과 홀수 번째 행의 화소에는 검은색으로 표시하였으며, 짝수 번째 화소에는 R, G, B로 기재하여 각 색이 표시되는 것으로 나타내었다.
이와 같이 데이터선(171)에 인가되는 데이터 전압이 블랙과 특정 계조를 표시하도록 하는 경우가 연속되는 경우에는 특정 계조를 표시하여야 하는 화소에서 충전이 불충분하게 되는 문제가 발생할 가능성이 높다. 이와 같이 충전이 불충분하게 될 가능성이 높은 경우를 이하에서는 'worst case'라고도 한다. 이와 같은 worst case를 중심으로 보상할 데이터를 결정할 필요가 있다.
한편, 실시예에 따라서는 모든 계조에 대하여 각각 보상 데이터 값을 결정하여 이를 그대로 제1 보상 데이터를 생성하는 데 사용하면 좋지만, 이 경우 제1 메모리(611)에 저장해야 할 용량이 커지는 단점이 있다. 이에 본 실시예에서는 기준 계조를 정하고, 기준 계조에 대해서만 보상 데이터 값을 결정해서 제1 메모리(611)에 제1 룩업 테이블로 저장해둔 후, 기준 계조가 아닌 계조에 대해서는 보상(interpolation)을 통하여 제1 보상 데이터를 결정하는 방식을 사용한다. 도 5를 참고하면, 본 실시예에서의 기준 계조는 0G부터 255G 중 8G, 16G, 24G, 32G, 64G, 96G, 128G, 160G, 192G, 224G를 사용하였다.
0계조(0G)에서 기준 계조로 변경하는 경우에 보상할 데이터를 실험을 통하여 결정한 후, 이를 제1 룩업 테이블로 만들어 제1 메모리(611)에 저장해 둔다. 또한, 제1 룩업 테이블에는 각 기준 전압 간에 데이터 전압이 인접하면서 상승하면서 변할 때 어느 정도 보상하여야 하는지도 실험을 통하여 결정된 값이 저장되어 있다.
한편, 실시예에 따라서는 데이터 전압이 하강하면서 변하는 경우(충전이 불충분하게 될 가능성이 낮은 경우)에도 실험을 통하여 결정된 값을 사용할 수 있다. 하지만, 이와 같이 데이터 전압이 하강하는 경우까지 고려하게 되면 실험을 통하여 결정해야 하는 경우, 하나의 룩업 테이블을 형성하는데 장시간이 소요되므로 본 실시예에서는 도 5와 같은 가중치 테이블을 사용하여 처리한다.
도 5에서의 가중치 테이블에서 N-1 line은 전행을 의미하며, 하나의 데이터선(171)에서 먼저 인가된 데이터 전압에 대응한다. 또한, N line은 현재의 행을 의미한다. 도 6에서 R은 데이터 전압이 상승(rising)하는 경우이며, F는 데이터 전압이 감소(falling)하는 경우를 나타내며, 데이터 전압이 감소(falling)하는 경우(F)는 색으로 구분시켜 두었다.
도 5에서 데이터 전압이 감소(falling)하는 경우(F)에 저장된 가중치 값은 데이터 전압이 상승(rising)할 때 적용되는 수치에 가중치를 곱한 정도만 반영하도록 할 수 있다. 그 결과 데이터 전압이 상승(rising)할 때의 정보만으로도 데이터 전압이 감소(falling)하는 경우(F)에 까지 보상할 수 있으며, 추가적으로 가중치 테이블만 저장하여 두면 되므로 작은 용량의 제1 메모리(611)를 사용할 수 있다.
도 5에서는 액정 표시 장치 중 수직 배향 모드인 경우를 기준으로 설명한 것이다. 즉, 수직 배향 모드의 액정 표시 장치에서는 worst case는 데이터 전압이 상승(rising)하는 경우에 발생하므로 데이터 전압이 상승(rising)하는 경우에는 각 데이터를 구체적으로 구하고, 데이터 전압이 감소(falling)하는 경우에는 가중치 테이블을 이용하여 보상 데이터를 생성하는 것으로 기술되었다. 하지만, 액정 표시 장치 중 수평 배향 모드인 경우에는 worst case가 데이터 전압이 감소(falling)하는 경우에 발생하므로, 데이터 전압이 상승(rising)하는 경우의 보상 데이터는 가중치 테이블을 이용하여 생성할 수 있다.
한편, 도 5에서 전행의 계조가 0G인 경우에는 네모 박스로 묶어 두었는데, 이 부분이 worst case에 대응하므로, 이에 대응하는 제1 보상 데이터를 미리 저장해둘 필요가 있으며, 가중치도 모두 1이므로 미리 저장된 제1 보상 데이터가 그대로 사용되도록 하여 충전률에 문제가 없도록 한다.
데이터 전압이 상승(rising)할 때의 제1 보상 데이터는 최대 계조를 나타낼 때 보다 큰 값을 가질 필요가 있을 수도 있는데, 이 때의 제1 보상 데이터를 큰 값을 가지도록 하면 저장하는 메모리도 전체적으로 증가하여야 할 필요가 있다. 이에 본 실시예에서는 도 6에서와 같이 배수 옵션을 사용하여 최대값을 가지는 제1 보상 데이터의 값을 증가시키지 않고서도 제1 보상 데이터가 적용될 때 보다 큰 값을 가지도록 할 수도 있다.
도 6에 의하면, 배수 옵션을 적용하는 방식은 아래와 같을 수 있다.
제1 보상 데이터를 결정하기 위하여 제1 메모리(611)로부터 저장된 정보(룩업 테이블(LUT) 정보)를 가져온다(S101).
그 후, 배수 옵션의 적용이 필요한지를 판단하여 배수 옵션을 적용하는 단계(S102)를 거친다. 여기서 적용될 수 있는 배수 옵션으로는 2배, 3배, 7배 등 다양한 배수 옵션을 포함할 수 있으며, 배수 옵션을 적용할 필요가 있는지 및 어떤 배수 옵션을 적용해야 하는지를 판단하여 하나의 배수 옵션을 적용시킬 수 있다.
룩업 테이블(LUT)에 저장된 데이터는 최종 제1 보상 데이터를 생성하기에는 작은 값을 가진다. 본 실시예에서는 0G부터 127G까지만을 포함하도록 설정하고, 보다 큰 값에 대해서는 아래의 배수 옵션을 통하여 제1 보상 데이터를 생성하도록 한다. 배수 옵션을 적용한 결과 최종 제1 보상 데이터가 완성(S103)된다.
이상에서는 도 4와 같은 데이터선(171)과 화소(P11-Pnm)의 연결 관계에서 적용하는 경우를 살펴보았다. 하지만, 다른 연결관계를 가지는 표시 패널(300)에서도 적용될 수 있으며, 그 중 하나의 예를 도 7에서 도시하고 있다.
도 7은 실시예에 따른 표시 장치에서 데이터선과 화소의 연결 관계를 도시한 도면이다.
도 7에서는 열 방향으로 연장된 데이터선(171)에서 일 방향으로 돌출되어 화소(P11-Pnm)와 연결되는 경우와 일 방향에 반대되는 타 방향으로 돌출되어 화소(P11-Pnm)와 연결되는 경우가 반복적으로 형성된 표시 패널(300)을 도시하고 있다. 도 7의 실시예에서는 하나의 데이터선(171)에 인가되는 연속하는 데이터 전압은 지그재그 형태로 배열된 화소에 인가하므로 이하에서는 이를 지그재그 연결 구조라고도 한다.
도 7과 같은 지그재그 연결 구조에서도 도 4에서와 같이 worst case, 즉, 0계조(0G)에서 기준 계조로의 상승되는 경우의 제1 보상 데이터를 결정하고, 하강하는 경우의 제1 보상 데이터는 가중치 테이블(도 5 참고)을 사용하여 결정하여 데이터를 획득하는데 소요되는 시간을 감소시킨다. 또한, 도 6에서와 같이 배수 옵션을 적용하여 사용하는 제1 메모리(611)의 용량을 감소시킬 수 있다.
이상에서는 도 6이 배수 옵션이 제1 보상 데이터를 구하는데 사용되는 것으로 설명되어 있지만, 이하에서 기술할 제2 보상 데이터를 구하는데 있어서도 배수 옵션을 사용하여 제2 메모리(621)의 용량도 감소시킬 수 있다.
이하에서는 화소(PX)의 특성에 기초하여 제2 보상 데이터를 생성하는 방식에 대하여 도 8 내지 도 12를 통하여 살펴본다.
표시 패널(300)에 위치하는 모든 화소(PX)에 대하여 각 화소(PX)의 특성(예를 들어 동일한 데이터 전압이 인가되더라도 어떤 화소는 정확하게 충전되지만, 다른 화소는 덜 충전됨)을 모두 파악하고 이를 반영하여 보상하는 것이 좋을 수 있다.
하지만, 이와 같이 처리하는 경우 제2 메모리(621)에 저장한 대상이 많아지고, 이러한 정보를 얻는데 매우 오랜 시간이 소요될 수 밖에 없다. 특히 인접하는 화소(PX)는 거의 동일한 공정을 통하여 형성되므로 동일한 특성을 가지는 것이 일반적이므로, 본 실시예에서는 샘플링을 통하여 일부 화소(PX)에 대해서만 특성 데이터를 제2 메모리(621)에 저장하고, 이를 기초로 위치에 따라서 보상하여 제2 보상 데이터를 생성한다.
먼저, 도 8 및 도 9를 통하여 샘플링을 통하여 일부 대표 화소(Pr)에 대한 특성을 제2 메모리(621)에 저장하고, 이를 이용하여 전체 화소(PX)에서 제2 보상 데이터를 생성하는 방법에 대하여 살펴본다.
도 8은 실시예에 따른 표시 장치에서 대표 화소의 일 예를 도시한 도면이며, 도 9는 실시예에 따른 표시 장치에서 화소의 위치에 따른 보상 방식을 도시한 도면이다.
먼저, 도 8을 참고하면, 표시 패널(300)에 있는 전체 화소(PX) 중 일정 간격으로 대표 화소(Pr)를 정하여 대표 화소(Pr)의 특성을 제2 메모리(621)에 저장하고, 이를 기초로 전체 화소(PX)의 제2 보상 데이터를 생성한다. 대표 화소(Pr)는 4x4, 8x8, 16x16 등의 다양한 사각형 크기를 기준으로 모서리에 위치하는 적어도 두 개의 화소(PX)를 대표 화소(Pr)로 선택할 수 있다. 이러한 사각형은 정사각형일 수 있으며, 직사각형일 수 있다.
도 8에서는 제1 보상 데이터까지 고려되어 각 기준 계조에 대하여 대표 화소(Pr)를 도시하였다. 특히, 기준 계조가 16계조(16G)인 경우에는 표시 패널(300) 전체적으로 대표 화소(Pr)를 도시하였으며, 그 외의 기준 계조에서는 표시 패널(300)의 모서리 부분에서만 대표 화소(Pr)를 도시하였다. 하지만, 16계조(16G) 이외의 기준 계조에서도 표시 패널(300)에는 전체적으로 대표 화소(Pr)가 배치되어 있다.
각 대표 화소(Pr)에서의 특성 데이터는 제2 메모리(621)에 저장되어 있어 대표 화소(Pr)에서의 제2 보상 데이터는 용이하게 생성할 수 있다. 하지만, 대표 화소(Pr)가 아닌 화소(PX)에 대해서 제2 보상 데이터를 생성하는 방식을 도 9에서 도시하고 있다.
도 9에서는 8x8 마다 두 개의 화소를 대표 화소(Pr)로 선택하는 실시예이며, 인접하는 4개의 대표 화소(Pr)에서의 특성 데이터 및 거리를 이용하여 해당 A 화소에서의 제2 보상 데이터를 아래의 수학식 1과 같이 구할 수 있다.
[수학식 1]
A화소의 제2 보상 데이터 = 제2 보상 데이터(Pra)x a + 제2 보상 데이터(Prb)x b + 제2 보상 데이터(Prc)x c+ 제2 보상 데이터(Prd)x d
여기서 제2 보상 데이터(Pra)는 Pra 화소에서의 제2 보상 데이터를 나타내며, 제2 보상 데이터(Prb)는 Prb 화소에서의 제2 보상 데이터를 나타내며, 제2 보상 데이터(Prc)는 Prc 화소에서의 제2 보상 데이터를 나타내며, 제2 보상 데이터(Prd)는 Prd 화소에서의 제2 보상 데이터를 나타내며, a, b, c, d는 도 9에서 도시된 각 거리를 나타낸다. 이하에서는 수학식 1과 같은 방식으로 보상하는 것을 간단하게 bi-linear 보간(interpolation) 방식이라고도 한다.
도 8 및 도 9와 달리 이하에서는 도 10 및 도 11을 통하여 표시 패널을 다운 사이징하여 제2 보상 데이터를 생성하는 방식을 살펴본다.
도 10은 실시예에 따른 표시 장치에서 데이터 보상을 위하여 다운 사이징하는 방식을 도시한 도면이며, 도 11은 실시예에 따른 표시 장치에서 사용되는 대표 계조에 따라서 저장된 제1 보정 데이터를 도식화한 도면이다.
도 10의 실시예에서는 표시 패널(300) 전체에서 일정 배율로 화소의 수를 줄여 다운 사이징한 패널(350; 이하 다운 사이징 패널이라고도 함)을 가상으로 형성하고, 다운 사이징 패널(350)에 포함되어 있는 모든 화소(대표 화소)에 대해서 특성을 제2 메모리(621)에 저장한다. 다운 사이징 패널(350)은 도 8에서 대표 화소(Pr)만을 모은 패널과 동일할 수 있다.
이와 같은 다운 사이징 패널(350)을 사용하는 실시예에서는 제1 메모리(611) 및 제2 메모리(621)에 저장된 보상 데이터를 도식화하면 도 11과 같을 수 있다. 즉, 기준 계조 별로 다운 사이징 패널(350)의 모든 화소(대표 화소)에 대한 보상 데이터값이 저장되어 있다.
그 후, 다운 사이징 패널(350)에 포함되지 않은 화소(PX)에 대해서는 정상 패널인 표시 패널(300)로 다시 리 사이징 한 후, 도 9 및 수학식 1에 따라서 bi-linear 보간(interpolation)하여 제2 보상 데이터를 생성한다.
한편, 실시예에 따라서는 표시 패널(300)을 복수의 영역으로 구분하고 각 영역별로 서로 다른 배수 옵션으로 화소(PX)의 특성을 반영하도록 할 수 있는데, 이는 도 12에서 도시하고 있다.
도 12는 실시예에 따른 표시 장치에서 위치에 따라서 서로 다른 배수 옵션으로 데이터를 보상하는 실시예를 도시한 도면이다.
도 12에서는 하나의 표시 패널(300)을 6개의 영역(R0, R1, R2, R3, R4, R5)으로 구분하여 각 영역에 서로 다른 배수 옵션(Level0, Level1, Level2, Level3)을 제공하는 것이 도시되어 있다. Level3이 최대 배수 옵션이고, Level0이 최소 배수 옵션이라고 할 때, Level3인 R1 영역의 화소(PX)에서는 제2 보상부(620)에서 생성되는 제2 보상 데이터는 최대로 변경되면서 최종 디지털 영상 신호(DAT)를 생성하지만, Level0인 R4 영역의 화소(PX)에서는 제2 보상 데이터가 변경없이 그대로 최종 디지털 영상 신호(DAT)로 결정될 수 있다.
실시예에 따라서는 표시 패널(300)을 나누는 영역의 모양 및 개수, 그리고 총 배수 옵션의 개수는 도 12와 달리 다양할 수 있다.
이상에서는 제1 보상부(610)가 먼저 동작하고, 그 후 제2 보상부(620)가 동작하는 실시예를 중심으로 살펴보았다. 하지만, 실시예에 따라서는 제2 보상부(620)가 먼저 동작하거나, 두 보상부(610, 620)가 동시에 동작한 후, 결과를 합성하여 최종 디지털 영상 신호(DAT)를 생성하거나, 하나의 메모리 및 보상부를 사용하여 함께 보상 동작을 수행할 수도 있다. 이하에서는 이러한 실시예에 대하여 살펴본다.
먼저, 도 13을 통하여 제2 보상부(620)가 먼저 동작한 후 제1 보상부(610)가 동작하는 실시예를 살펴본다.
도 13은 실시예에 따른 표시 장치 중 신호 제어부의 블록도이다.
도 13은 도 2와 달리, 외부의 그래픽 제어기로부터 입력된 입력 영상 신호(R, G, B)는 실제 실제 인가될 화소(PX)의 특성이 저장된 제2 메모리(621)를 이용하여 제2 보상 데이터를 생성하는 제2 보상부(620)로 전달된다.
그 후, 제2 보상 데이터가 제1 보상부(610)로 전달되며, 데이터선(D1-Dm)에 연속하여 인가되는 제2 보상 데이터를 기준으로 제1 메모리(611)에 저장된 데이터를 이용하여 제1 보상 데이터를 생성한다. 이렇게 보상된 제1 보상 데이터는 디지털 영상 신호(DAT)로 데이터 구동부(500)로 전달된 후, 계조 전압 생성부(800)를 이용하여 아날로그의 데이터 전압으로 변경되어 표시 패널(300)의 각 데이터선(D1-Dm)에 인가된다.
도 13의 실시예는 도 2와 순서면에서 다르지만, 화소(PX)의 특성 및 데이터선을 기준으로 전후하는 데이터를 고려하여 보상한다는 점에서는 동일하다.
한편, 실시예에 따라서는 제1 보상부(610)와 제2 보상부(620)가 동시에 동작한 후 이를 합성하여 최종 디지털 영상 신호(DAT)를 생성할 수도 있으며, 이는 도 14에서 도시하고 있다.
도 14는 실시예에 따른 표시 장치 중 신호 제어부의 블록도이다.
도 14에서는, 외부의 그래픽 제어기로부터 입력된 입력 영상 신호(R, G, B)가 제1 보상부(610) 및 제2 보상부(620)로 각각 전달되어 제1 보상 데이터 및 제2 보상 데이터가 생성된다. 생성된 제1 보상 데이터 및 제2 보상 데이터는 합성부(630)로 전달되어 이 둘을 합성하여 최종 디지털 영상 신호(DAT)를 생성한다. 합성부(630)가 최종 디지털 영상 신호(DAT)를 생성할 때, 가중치를 제공하여 제1 보상 데이터 및 제2 보상 데이터 중 더 많이 고려할 데이터를 정할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서 합성부(630)는 제1 보상 데이터 및 제2 보상 데이터의 평균치나, 두 값을 곱한 값이나, 두 값을 더한 값을 최종 디지털 영상 신호(DAT)로 결정할 수도 있다.
한편, 실시예에 따라서는 제1 보상부 및 제2 보상부를 모두 고려하는 하나의 보상부를 사용할 수 있으며, 이는 도 15 및 도 16에서 도시하고 있다.
도 15는 실시예에 따른 표시 장치 중 신호 제어부의 블록도이며, 도 16은 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 도시한 순서도이다.
도 15에 의하면, 하나의 메모리(641) 및 하나의 보상부(640)만을 포함하지만, 메모리(641)에 저장된 데이터는 제1 보상부(610) 및 제2 보상부(620)에서 고려된 사항을 모두 고려하여 저장된 보상 데이터를 가지고 있다. 즉, 메모리(641)에 저장된 보상 데이터는 화소(PX)의 특성 및 데이터선을 기준으로 전후하는 데이터를 모두 고려하여 보상하도록 하는 데이터이므로, 한번의 보상 동작을 통하여 제1 보상부(610)의 역할 및 제2 보상부(620)의 역할을 모두 수행할 수 있다. 그 결과 데이터 보상시 사용되는 메모리의 개수를 줄일 수 있으며, 데이터 처리 시간도 감소될 수 있다.
도 16을 참고하면, 외부의 그래픽 제어기로부터 입력된 입력 영상 신호(R, G, B)에 하나의 데이터선(D1-Dm)에 연속하여 인가될 입력 영상 신호(R, G, B)를 고려하고, 또한, 실제로 인가될 화소(PX)의 특성을 고려하여 보상 데이터를 생성하는 단계(S11)를 수행한다. S11 단계는 제1 보상부(610) 및 제2 보상부(620)의 특성을 모두 포함하는 제1 및 제2 보상부(640)에서 수행되며, 메모리(641)의 도움을 받는다.
그 후, 생성된 보상 데이터는 디지털 영상 신호(DAT)로 데이터 구동부(500)로 전달된 후, 계조 전압 생성부(800)를 이용하여 아날로그의 데이터 전압으로 변경되어 표시 패널(300)의 각 데이터선(D1-Dm)에 인가하는 단계(S21)를 거친다. S21 단계는 데이터 구동부(500)에서 수행되며, 이 때, 계조 전압 생성부(800)의 도움을 받는다.
도 15 및 도 16의 실시예에서 메모리(641)에 저장되는 데이터를 도식화하면 도 8 및 도 10과 같을 수 있다. 즉, 도 8 또는 도 10에서는 각 기준 계조 별로 보상 데이터가 저장되면서도, 샘플링된 대표 화소(Pr)로 보상 데이터를 저장하거나(도 8)나 다운 샘플링된 화소 전체에 대하여 보상 데이터를 저장(도 10)한다. 그 후, 인접하는 기준 계조 및 대표 화소(Pr)를 가져와서 보간(interpolation)하여 최종 디지털 영상 신호(DAT)를 생성할 수 있다.
이상과 같은 도 13 내지 도 16의 실시예에서도 worst case를 이용하여, 데이터 전압이 감소(falling)하는 경우 및 데이터 전압이 상승(rising)하는 경우 중 하나의 경우에 대해서만 보상 데이터를 정하고, 나머지 경우는 가중치 테이블을 이용하여 보상 데이터를 정할 수 있다.
수직 배향 모드의 액정 표시 장치에서는 충전에서 문제가 발생할 가능성이 높은 worst case는 데이터 전압이 상승(rising)하는 경우에 발생하므로 데이터 전압이 상승(rising)하는 경우에는 각 데이터를 구체적으로 구하고, 데이터 전압이 감소(falling)하는 경우(충전에서 문제가 발생할 가능성이 낮은 경우)에는 가중치 테이블을 이용하여 보상 데이터를 생성하는 것으로 기술되었다. 하지만, 액정 표시 장치 중 수평 배향 모드인 경우에는 충전에서 문제가 발생할 가능성이 높은 worst case가 데이터 전압이 감소(falling)하는 경우에 발생하므로, 데이터 전압이 상승(rising)하는 경우(충전에서 문제가 발생할 가능성이 낮은 경우)의 보상 데이터는 가중치 테이블을 이용하여 생성할 수 있다.
또한, 이상과 같은 도 13 내지 도 16의 실시예에서도 배수 옵션을 사용하여 저장되는 데이터의 용량을 줄일 수 있다.
도 2 내지 도 16의 내용은 발광 표시 장치에서도 적용될 수 있다. 즉, 고해상도의 표시 장치가 사용됨에 따라서 각 화소행이 충전되어야 하는 시간이 매우 감소되고 있어 발광 표시 장치에서도 충분하지 않는 시간동안 데이터 전압이 인가되어야 한다. 그러므로 도 2 내지 도 16에서 기술된 바와 같이,
하나의 데이터선에 인가될 인접하는 입력 영상 신호를 고려하여 충전 불량이 발생할 수 있는 worst case를 파악하고, 데이터 전압이 감소(falling)하는 경우 및 데이터 전압이 상승(rising)하는 경우 중 하나의 경우(worst case)에 대해서만 보상 데이터를 정하고, 나머지 경우는 가중치 테이블을 이용하여 보상 데이터를 정할 수 있다.
또한, 화소의 위치에 따른 특성을 고려하여 보상하며, 발광 표시 장치의 경우에는 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 따른 보상도 고려될 수 있다.
뿐만 아니라, 배수 옵션을 사용하여 저장되는 데이터의 용량을 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
300: 표시 패널 350: 다운 사이징 패널
400: 게이트 구동부 500: 데이터 구동부
600: 신호 제어부 800: 계조 전압 생성부
G1-Gn: 게이트선 D1-Dm, 171: 데이터선
P11-Pnm, PX: 화소 Pr: 대표 화소
R, G, B: 입력 영상 신호 DAT: 디지털 영상 신호
610: 제1 보상부/인접 영상 신호 보상부
620: 제2 보상부/화소 특성 보상부
615: 프레임 메모리 630: 합성부
640: 제1 및 제2 보상부 611, 621, 641: 메모리

Claims (20)

  1. 복수의 화소를 포함하며, 상기 복수의 화소와 연결되어 있는 복수의 데이터선을 포함하는 표시 패널;
    상기 데이터선에 데이터 전압을 전달하는 데이터 구동부; 및
    외부로부터 입력 영상 신호를 인가받아 상기 데이터 구동부에 디지털 영상 신호를 출력하는 신호 제어부를 포함하며,
    상기 신호 제어부는
    하나의 상기 데이터선에 연속하여 입력될 입력 계조 데이터를 비교하여 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성하는 인접 영상 신호 보상부; 및
    표시할 화소의 특성에 따라 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 화소 특성 보상부를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 인접 영상 신호 보상부가 상기 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성할 때 사용하는 정보를 저장하고 있는 제1 메모리를 더 포함하며,
    상기 제1 메모리에 저장된 상기 정보는 전체 계조 중 일부 기준 계조에 대해서만 저장하고 있는 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 메모리에 저장된 상기 정보는 가중치 테이블을 더 포함하며, 상기 가중치 테이블은 충전에서 문제가 발생할 가능성이 낮은 경우에 적용되어 상기 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성시키는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 인접 영상 신호 보상부는 배수 옵션을 사용하여 상기 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성시키는 표시 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 인접 영상 신호 보상부는 상기 기준 계조 외의 계조에 대해서는 보간하여 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성하는 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 화소 특성 보상부가 상기 화소 특성 보상 데이터를 생성할 때 사용하는 정보를 저장하고 있는 제2 메모리를 더 포함하는 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제2 메모리에 저장된 상기 정보는 상기 복수의 화소 중 일부 화소를 샘플링 또는 다운 사이징하여 대표 화소를 정한 후 상기 대표 화소에 대해서만 화소의 특성 정보를 포함하는 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 상기 화소 특성 보상부는 인접하는 4개의 상기 대표 화소의 상기 특성 정보 및 4개의 상기 대표 화소와의 거리를 기초로 상기 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 화소 특성 보상부는 배수 옵션을 사용하여 상기 화소 특성 보상 데이터를 생성시키는 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 화소 특성 보상부는 상기 표시 패널을 복수의 영역으로 구분하고 각 영역에 서로 다른 상기 배수 옵션으로 보상하여 상기 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 신호 제어부는 상기 입력 영상 신호를 프레임 단위로 저장하고 상기 인접 영상 신호 보상부 또는 상기 화소 특성 보상부로 상기 입력 영상 신호를 전달하는 프레임 메모리를 더 포함하는 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 프레임 메모리는 상기 입력 영상 신호를 상기 인접 영상 신호 보상부로 전달하며,
    상기 인접 영상 신호 보상부는 상기 인접 영상 신호 보상 데이터를 상기 화소 특성 보상부로 전달하여 상기 디지털 영상 신호를 생성하는 표시 장치.
  13. 제11항에서,
    상기 프레임 메모리는 상기 입력 영상 신호를 상기 화소 특성 보상부로 전달하며,
    상기 화소 특성 보상부는 상기 화소 특성 보상 데이터를 상기 인접 영상 신호 보상부로 전달하여 상기 디지털 영상 신호를 생성하는 표시 장치.
  14. 제11항에서,
    상기 신호 제어부는 합성부를 더 포함하며,
    상기 프레임 메모리는 상기 입력 영상 신호를 상기 인접 영상 신호 보상부 및 상기 화소 특성 보상부로 전달하고,
    상기 인접 영상 신호 보상부 및 상기 화소 특성 보상부는 각각 상기 인접 영상 신호 보상 데이터 및 상기 화소 특성 보상 데이터를 상기 합성부로 전달하여 상기 디지털 영상 신호를 생성하는 표시 장치.
  15. 제11항에서,
    상기 신호 제어부는 상기 연속하여 입력될 입력 계조 데이터에 기초한 보상 및 상기 화소의 특성에 따른 보상을 모두 고려한 정보를 저장하는 메모리를 더 포함하며,
    상기 인접 영상 신호 보상부 및 상기 화소 특성 보상부는 하나의 보상부로 형성되어 있으며, 상기 메모리에 저장된 상기 정보를 사용하여 상기 디지털 영상 신호를 생성하는 표시 장치.
  16. 하나의 데이터선에 연속으로 입력될 입력 계조 데이터를 비교하여 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성하는 단계;
    표시할 화소의 위치를 기준으로 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성하는 단계 및 상기 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 단계를 거친 디지털 영상 신호를 데이터 전압으로 변경하여 인가하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성하는 단계는 화소에서 충전에 문제가 발생할 가능성이 낮은 경우에는 가중치 테이블을 사용하여 상기 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성하는 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 단계는 표시 패널에 포함되어 있는 복수의 화소를 샘플링 또는 다운 사이징하여 대표 화소를 정한 후 상기 대표 화소에 대해서만 화소의 특성 정보를 저장하여 둔 후,
    인접하는 4개의 상기 대표 화소의 상기 특성 정보 및 4개의 상기 대표 화소와의 거리를 기초로 상기 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 표시 장치의 구동 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 인접 영상 신호 보상 데이터를 생성하는 단계 또는 상기 상기 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 단계는 배수 옵션을 사용하는 표시 장치의 구동 방법.
  20. 제18항에서,
    상기 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 단계는 상기 표시 패널을 복수의 영역으로 구분하고 각 영역에 서로 다른 가중치로 보상하여 상기 화소 특성 보상 데이터를 생성하는 표시 장치의 구동 방법.
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