KR20230101611A - 표시장치 및 이의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상을 표시하는 표시패널; 상기 표시패널을 구동하는 구동부; 상기 구동부를 제어하는 제어부; 및 상기 표시패널의 구동 주파수 변경 시 한 프레임 내에서 수직 방향 해상도 정보가 인지되지 않는 미인지 영역과, 상기 수직 방향 해상도 정보가 인지되는 인지 영역을 정의하고, 상기 인지 영역을 구동하기 위한 듀티 주기를 가변하는 듀티 주기 제어부를 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.

Description

표시장치 및 이의 구동방법{Display Device and Driving Method of the same}
본 발명은 표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 마이크로 LED 표시장치(Mircro LED Display Device), 발광표시장치(Light Emitting Display Device), 양자점표시장치(Quantum Dot Display Device), 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device) 등과 같은 표시장치의 사용이 증가하고 있다.
앞서 설명한 표시장치들은 서브 픽셀들을 포함하는 표시패널, 표시패널을 구동하는 구동 신호를 출력하는 구동부 및 표시패널 또는 구동부에 공급할 전원을 생성하는 전원 공급부 등이 포함된다.
위와 같은 표시장치들은 표시패널에 형성된 서브 픽셀들에 구동 신호 예컨대, 스캔신호 및 데이터신호 등이 공급되면, 선택된 서브 픽셀이 빛을 투과시키거나 빛을 직접 발광을 하게 됨으로써 영상을 표시할 수 있다.
본 발명은 구동 주파수가 변경되더라도 재계산된 듀티 주기로 재구동하여 표시패널의 휘도를 균일화하는 것이다. 또한, 본 발명은 표시패널을 적어도 2개의 표시영역으로 분할하고 이들을 동시에 스캐닝하기 위해 프레임 메모리를 사용한 구조에서 구동 주파수의 변경 시 유발될 수 있는 프레임 간의 휘도 편차 문제와 더불어 표시면 전체에서 보일 수 있는 플리커(flicker) 현상을 최소화하는 것이다.
본 발명은 영상을 표시하는 표시패널, 표시패널을 구동하는 구동부 , 구동부를 제어하는 제어부, 및 표시패널의 구동 주파수 변경 시 한 프레임 내에서 수직 방향 해상도 정보가 인지되지 않는 미인지 영역과, 수직 방향 해상도 정보가 인지되는 인지 영역을 정의하고, 인지 영역을 구동하기 위한 듀티 주기를 가변하는 듀티 주기 제어부를 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.
미인지 영역의 듀티 주기는 수직 방향 해상도 정보가 인지된 후 한 프레임 내에서 남은 영역의 길이에 따라 달라질 수 있다.
미인지 영역의 듀티 주기는 내부에 설정된 듀티 주기로 고정될 수 있다.
듀티 주기 제어부는 구동 주파수가 변경된 다음에 발생된 수직 블랭크 기간 동안 듀티 주기 재계산을 통해 미인지 영역과 인지 영역을 정의하고, 수직 방향 해상도 정보가 인지된 후 한 프레임 내에서 남은 영역의 길이에 따라 인지 영역의 듀티 주기를 가변할 수 있다.
구동부는 표시패널을 적어도 2개의 표시영역으로 분할하고 적어도 2개의 표시영역을 동시에 스캔할 수 있다.
타이밍 제어부는 현재 프레임의 데이터신호를 메모리에 저장하고, 영상을 표시하기 위해 메모리에 저장되어 있던 이전 프레임의 데이터신호를 출력할 수 있다.
듀티 주기 제어부는 입력된 데이터신호를 분석하여 프레임별 해상도 정보를 검출하는 해상도 정보 검출부와, 구동 주파수를 모니터링하고, 구동 주파수의 변경 여부에 따른 제어신호를 생성하는 신호 발생부와, 해상도 정보 검출부로부터 전달된 해상도 정보와, 신호 발생부로부터 전달된 제어신호를 기반으로 인지 영역의 듀티 주기를 가변하기 위해 듀티 주기를 재계산하고 계산된 듀티 주기를 기반으로 제1게이트 제어신호와 제2게이트 제어신호를 제어하는 제어신호 출력부를 포함할 수 있다.
표시패널은 제1게이트 제어신호와 제2게이트 제어신호에 의해 발광시간과 비발광시간의 듀티비가 제어될 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은 표시패널에 영상을 표시하기 위해 입력된 데이터신호를 분석하여 프레임별 해상도 정보를 검출하는 단계, 표시패널을 구동하기 위한 구동 주파수를 모니터링하고, 구동 주파수의 변경 여부에 따른 제어신호를 생성하는 단계, 및 표시패널의 구동 주파수가 변경되면, 해상도 정보와 제어신호를 기반으로 한 프레임 내에서 수직 방향 해상도 정보가 인지되지 않는 미인지 영역과, 수직 방향 해상도 정보가 인지되는 인지 영역을 정의하고, 인지 영역의 듀티 주기를 가변하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법을 제공할 수 있다.
인지 영역의 듀티 주기를 가변하는 단계는 구동 주파수가 변경된 다음에 발생된 수직 블랭크 기간 동안 듀티 주기 재계산을 통해 미인지 영역과 인지 영역을 정의하고, 수직 방향 해상도 정보가 인지된 후 한 프레임 내에서 남은 영역의 길이에 따라 인지 영역의 듀티 주기를 가변할 수 있다.
본 발명은 구동 주파수가 변경되더라도 프레임 정보를 어느 정도 반영할 수 있도록 듀티 주기를 재계산하고 남은 구동 영역이 재계산된 듀티 주기로 재구동하여 표시패널의 휘도를 균일화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 표시패널을 적어도 2개의 표시영역으로 분할하고 이들을 동시에 스캐닝하기 위해 프레임 메모리를 사용한 구조에서 구동 주파수의 변경 시 유발될 수 있는 프레임 간의 휘도 편차 문제와 더불어 표시면 전체에서 보일 수 있는 플리커(flicker) 현상을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 표시패널을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3 및 도 4는 픽셀의 구성과 듀티 구동 방식을 간략히 설명하기 위한 도면들이고, 도 5는 픽셀의 듀티 구동에 따른 이점을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 표시장치의 스캔 방식과 이를 위한 장치의 구성을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8 내지 도 11은 프레임 메모리 적용 구조를 기반으로 표시장치의 구동 시 고려 사항을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 실시예에 따른 어댑티브(Adaptive) 듀티 가변 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 어댑티브 듀티 가변의 예시도들이고, 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 이점을 설명하기 위한 도면이고, 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 어댑티브 듀티 가변을 위한 타이밍 제어부의 구성 예시도이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 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 명세서를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 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.
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 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
본 발명에 따른 표시장치는 텔레비전, 영상 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈시어터, 자동차 전기장치, 스마트폰 등으로 구현될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 표시장치는 마이크로 LED(Micro Light Emitting Diode)를 기반으로 영상을 표시할 수 있는 마이크로 LED 표시장치에 적용시 원하는 효과를 달성할 수 있다. 그러나 이는 하나의 예시일 뿐, 마이크로 LED 표시장치가 아닌 다른 표시장치에서 유발되는 문제를 해소하기 위해 이하에서 설명되는 구성이나 방식을 적용할 수도 있다.
도 1은 표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 표시패널을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 표시장치는 영상 공급부(110), 타이밍 제어부(120), 게이트 구동부(130), 데이터 구동부(140), 표시패널(150) 및 전원 공급부(180) 등을 포함할 수 있다.
영상 공급부(세트 또는 호스트시스템)(110)는 외부로부터 공급된 영상 데이터신호 또는 내부 메모리에 저장된 영상 데이터신호와 더불어 각종 구동신호를 출력할 수 있다. 영상 공급부(110)는 데이터신호와 각종 구동신호를 타이밍 제어부(120)에 공급할 수 있다.
타이밍 제어부(120)는 게이트 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC), 데이터 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC) 및 각종 동기신호(수직 동기신호인 Vsync, 수평 동기신호인 Hsync) 등을 출력할 수 있다. 타이밍 제어부(120)는 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 함께 영상 공급부(110)로부터 공급된 데이터신호(DATA)를 데이터 구동부(140)에 공급할 수 있다. 타이밍 제어부(120)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성되어 인쇄회로기판 상에 실장될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
게이트 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC) 등에 응답하여 게이트신호(또는 스캔신호)를 출력할 수 있다. 게이트 구동부(130)는 게이트라인들(GL1~GLm)을 통해 표시패널(150)에 포함된 픽셀들에 게이트신호를 공급할 수 있다. 게이트 구동부(130)는 IC 형태로 형성되어 인쇄회로기판 상에 실장되거나 게이트인패널(Gate In Panel) 방식으로 표시패널(150) 상에 직접 형성될 수 있다.
데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC) 등에 응답하여 데이터신호(DATA)를 샘플링 및 래치하고 감마 기준전압을 기반으로 디지털 형태의 데이터신호를 아날로그 형태의 데이터전압으로 변환하여 출력할 수 있다. 데이터 구동부(140)는 데이터라인들(DL1~DLn)을 통해 표시패널(150)에 포함된 픽셀들에 데이터전압을 공급할 수 있다. 데이터 구동부(140)는 IC 형태로 형성되어 표시패널(150) 상에 실장되거나 인쇄회로기판 상에 실장될 수 있다.
전원 공급부(180)는 외부로부터 공급되는 외부 입력전압을 기반으로 고전위의 제1전압과 저전위의 제2전압을 생성하고, 제1전원라인(EVDD)과 제2전원라인(EVSS)을 통해 출력할 수 있다.
표시패널(150)은 게이트신호와 데이터전압 등에 대응하여 빛을 발광하는 마이크로 LED(Micro Light Emitting Diode)을 포함하는 픽셀(PIX)을 기반으로 영상을 표시할 수 있다. 하나의 픽셀(PIX)은 다수의 마이크로 LED를 포함할 수 있다. 다수의 마이크로 LED는 적색 마이크로 LED(LR), 녹색 마이크로 LED(LG) 및 청색 마이크로 LED(LB)를 포함할 수 있다. 한편, 도 2에서는 하나의 픽셀(PIX)에 다수의 적색 마이크로 LED(LR), 녹색 마이크로 LED(LG) 및 청색 마이크로 LED(LB)가 포함되고 이들이 상하 동이하게 배치된 것을 일례로 도시하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 3 및 도 4는 픽셀의 구성과 듀티 구동 방식을 간략히 설명하기 위한 도면들이고, 도 5는 픽셀의 듀티 구동에 따른 이점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 픽셀(PIX)은 적어도 하나의 마이크로 LED(mLED), 구동 트랜지스터(DT) 및 제어 트랜지스터(ET) 등을 기반으로 빛을 발광할 수 있다. 한편, 마이크로 LED(mLED)를 구동하는 회로의 구성과 방식이 다양한 바, 본 발명과 관계되는 마이크로 LED(mLED), 구동 트랜지스터(DT) 및 제어 트랜지스터(ET)만 도시 및 설명함을 참고한다.
구동 트랜지스터(DT)는 제1게이트라인(GL1)에 포함된 스캔신호라인(GAL)을 통해 인가된 스캔신호를 기반으로 마이크로 LED(mLED)를 구동할 수 있는 구동전류를 발생할 수 있다. 제어 트랜지스터(ET)는 제1게이트라인(GL1)에 포함된 발광제어라인(EML)을 통해 인가된 발광제어신호를 기반으로 구동전류가 마이크로 LED(mLED)에 전달되는 시간을 제어할 수 있다. 즉, 제어 트랜지스터(ET)는 마이크로 LED(mLED)에 인가되는 구동전류와 발광시간을 제어하는 역할을 할 수 있다.
도 4의 좌측은 구동전류만 제어하는 전류 구동 방식이고, 도 4의 우측은 구동전류와 구동시간을 함께 제어할 수 있는 듀티 구동 방식이다. 제어 트랜지스터(ET) 등을 기반으로 턴온시간(On)과 턴오프시간(Off)을 제어하면 마이크로 LED(mLED)에 인가되는 구동전류와 발광시간을 제어할 수 있다. 따라서, 듀티 구동 방식은 높은 전류 구동이 필요한 마이크로 LED(mLED)에 적합한 구동 방식에 해당한다고 볼 수 있다. 한편, 도 4의 2가지 방식은 동일한 휘도를 나타낼 수 있다. 그 이유는 우측의 듀티 구동 방식의 경우, 발광시간을 줄이는 대신 구동전류를 높일 수 있어 좌측의 전류 구동 방식과 동일한 면적을 갖기 때문이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1타입(Type1)의 전류 구동 방식(전류 밀도가 낮음)은 광효율이 낮아 마이크로 LED를 통해 원하는 휘도를 나타내기 어려울 수 있다. 제2타입(Type2)의 전류 구동 방식(전류 밀도가 높음)은 광효율을 높일 수 있기 때문에 마이크로 LED를 통해 원하는 휘도를 나타낼 수 있지만 소비전력이 상승할 수 있다. 제3타입(Type3)의 듀티 구동 방식은 전류 밀도를 높이는 대신 발광 시간을 줄일 수 있기 때문에 마이크로 LED를 통해 원하는 휘도를 나타낼 수 있고 또한 소비전력을 절감할 수 있다.
따라서, 듀티 구동 방식은 마이크로 LED를 기반으로 마이크로 LED 표시장치 구현 시 원하는 휘도를 나타낼 수 있고 또한 소비전력을 절감할 수 있어 각광받고 있다.
도 6 및 도 7은 표시장치의 스캔 방식과 이를 위한 장치의 구성을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 표시장치는 표시패널(150)을 적어도 두 개의 표시영역(150A, 150B)으로 분할하고 분할된 두 개의 표시영역(150A, 150B)을 동시에 스캐닝할 수 있다. 이처럼, 상부 표시영역(150A)과 하부 표시영역(150B)을 동시에 스캐닝하면 한 개의 표시영역을 순차 구동하는 방식 대비 1 수평시간(1H)을 정의하기 위한 물리적 시간을 줄일 수 있다.
위와 같은 스캔 방식을 가능하게 하기 위해, 타이밍 제어부(120)는 현재 프레임의 데이터신호(DATA)를 메모리(160)에 저장하고, 메모리(160)에 저장되어 있던 이전 프레임의 데이터신호(DATA)를 데이터 구동부(140)에 출력하는 프레임 메모리 적용 구조로 구성될 수 있다.
도 8 내지 도 11은 프레임 메모리 적용 구조를 기반으로 표시장치의 구동 시 고려 사항을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 동일한 구동 주파수(예: 144Hz)를 기반으로 표시장치를 구동할 경우, 외부로부터 인가된 입력 수직동기신호(In_Vsync)와 입력 액티브신호(In_Active)는 동일한 지연 시간을 가진후 타이밍 제어부(120)로부터 출력될 수 있다. 이는 타이밍 제어부(120)로부터 출력된 출력 수직동기신호(Out_Vsync)와 출력 액티브신호(Out_Active)를 함께 참고하면 알 수 있다. 한편, 도 8에서 Vblank는 프레임과 프레임 사이를 구분하기 위해 수직동기신호 사이에 존재하는 수직 블랭크 기간을 의미한다.
위와 같은 구동 특성으로 인하여, 표시패널에는 매 프레임마다 동일하게 지연된 영상이 구현될 수 있다. 이는 입력 액티브신호(In_Active)의 제A데이터신호(DA)보다 1 프레임 지연 시간을 가진 후 출력된 출력 액티브신호(Out_Active)의 제A데이터신호(DA)를 참고하면 알 수 있다.
듀티 구동 방식의 듀티비는 표현하고자 하는 영상의 수직방향 해상도를 기준으로 계산될 수 있다. 프레임 메모리 적용 구조의 경우, 구동 주파수가 동일하게 유지(예: 144Hz)되는 한 수직방향 해상도가 변하지 않으므로 영상의 해상도 정보가 전달되는 시점(A)과 영상의 해상도 정보가 필요한 시점(a)이 동일할 수 있다. 이때, 동기신호가 꼭 맞지 않더라도 재생빈도가 변하지 않아 듀티 구동 정보가 일정하므로 시점(A)와 시점(a) 간에 발생할 수 있는 약간의 차이는 큰 문제가 되지 않을 수 있다.
이 때문에, 표시패널은 동일한 구동 주파수로 유지되는 고정 재생 빈도 구동이 이루어지는 제1프레임 내지 제N프레임(1F ~ NF) 구간 동안 영상에 대응하는 듀티비(6:4)를 동일하게 유지하며 동일한 휘도(예: 150nit)를 표현할 수 있다. 따라서, 프레임 메모리 적용 구조는 동일한 구동 주파수로 유지되는 고정 재생 빈도 구동 방식에 적용 가능하다.
도 7, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 비동일한 구동 주파수(예: 144Hz -> 40Hz)를 기반으로 표시장치를 구동할 경우, 외부로부터 인가된 입력 수직동기신호(In_Vsync)와 입력 액티브신호(In_Active) 중 입력 수직동기신호(In_Vsync)는 비동일한 지연 시간을 가진후 타이밍 제어부(120)로부터 출력될 수 있다. 이는 타이밍 제어부(120)로부터 출력된 출력 수직동기신호(Out_Vsync)와 출력 액티브신호(Out_Active)를 함께 참고하면 알 수 있다.
위와 같은 구동 특성으로 인하여, 표시패널에는 매 프레임마다 동일하게 지연된 영상이 구현될 수 있지만, 입력 수직동기신호(In_Vsync)와 출력 수직동기신호(Out_Vsync) 간의 차이가 발생할 수 있다. 이는 입력 수직동기신호(In_Vsync)의 구동 주파수가 고속(144Hz)에서 저속(40Hz)으로 변경된 시점과 출력 수직동기신호(Out_Vsync)의 구동 주파수가 고속(144Hz)에서 저속(40Hz)으로 변경된 시점의 차이를 참고하면 알 수 있다. 한편, 구동 주파수가 낮은 저속 구동은 리프레쉬(Refresh) 구동이라고도 한다.
듀티 구동 방식의 듀티비는 표현하고자 하는 영상의 수직방향 해상도를 기준으로 계산될 수 있다. 프레임 메모리 적용 구조의 경우, 구동 주파수가 고속에서 저속으로 변경되면(예: 144Hz -> 40Hz) 수직방향 해상도 또한 변하게 되므로 영상의 해상도 정보가 필요한 시점(b)보다 영상의 해상도 정보가 전달되는 시점(B)이 지연될 수 있다.
이 때문에, 표시패널은 구동 주파수가 가변되는 가변 재생 빈도 구동이 이루어지는 제1프레임(1F)과 제3프레임(3F) 사이에 위치하는 제2프레임(2F) 구간 동안 영상에 비대응하는 듀티비(?:?)를 가지며 예상치 못한 휘도(예: 40nit)를 표현할 수 있다. 따라서, 프레임 메모리 적용 구조는 비동일한 구동 주파수로 변경되는 가변 재생 빈도 구동 방식에 적용시 휘도 편차(luminance deviation)가 유발될 수 있는 점을 고려할 필요가 있다.
한편, 위의 설명에서 듀티비 6:4는 수직 방향 해상도(V Total) = 2,205 (144 Hz) / 8,122 (40 Hz)인 경우를 일례로 한 것이다. 듀티비 6:4에서 6은 발광 소자를 발광시키는 턴온 듀티비에 대응하고, 4는 발광 소자를 비발광시키는 턴오프 듀티비에 대응할 수 있다. 턴온 듀티비와 턴오프 듀티비에 대한 개념은 이하의 설명을 통해 더욱 자세히 이해될 것이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 실시예에 따른 어댑티브(Adaptive) 듀티 가변 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 어댑티브 듀티 가변의 예시도들이고, 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 이점을 설명하기 위한 도면이고, 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 어댑티브 듀티 가변을 위한 타이밍 제어부의 구성 예시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 어댑티브 듀티 가변 방법은 프레임 메모리 적용 구조를 갖는 표시장치에서 가변 재생 빈도 구동 시 유발될 수 있는 휘도 편차 문제를 해소할 수 있는 구동 방식이다. 아울러, 본 발명의 실시예에 따른 어댑티브 듀티 가변 방법은 프레임 간의 휘도 편차 문제를 해소할 수 있는 바 표시면 전체에서 보일 수 있는 플리커(flicker) 현상을 최소화할 수 있다.
도 12 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 비동일한 구동 주파수(예: 144Hz -> 40Hz)를 기반으로 표시장치를 구동할 경우, 외부로부터 인가된 입력 수직동기신호(In_Vsync)와 입력 액티브신호(In_Active) 중 입력 수직동기신호(In_Vsync)는 비동일한 지연 시간을 가진후 타이밍 제어부(120)로부터 출력될 수 있다. 이는 타이밍 제어부(120)로부터 출력된 출력 수직동기신호(Out_Vsync)와 출력 액티브신호(Out_Active)를 함께 참고하면 알 수 있다.
위와 같은 구동 특성으로 인하여, 표시패널에는 매 프레임마다 동일하게 지연된 영상이 구현될 수 있지만, 입력 수직동기신호(In_Vsync)와 출력 수직동기신호(Out_Vsync) 간의 차이가 발생할 수 있다. 이는 입력 수직동기신호(In_Vsync)의 구동 주파수가 고속(144Hz)에서 저속(40Hz)으로 변경된 시점과 출력 수직동기신호(Out_Vsync)의 구동 주파수가 고속(144Hz)에서 저속(40Hz)으로 변경된 시점의 차이를 참고하면 알 수 있다.
듀티 구동 방식의 듀티비는 표현하고자 하는 영상의 수직방향 해상도를 기준으로 계산될 수 있다. 프레임 메모리 적용 구조의 경우, 구동 주파수가 고속에서 저속으로 변경되면(예: 144Hz -> 40Hz) 수직방향 해상도 또한 변하게 되므로 영상의 해상도 정보가 필요한 시점(b)보다 영상의 해상도 정보가 전달되는 시점(B)이 지연될 수 있다.
제2프레임(F2)과 같이 영상의 해상도 정보가 필요한 시점(b)보다 영상의 해상도 정보가 전달되는 시점(B)이 지연된 영역은 어떠한 듀티비를 기반으로 구동하는지 알기 어려운 바, 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA)으로 정의할 수 있다. 반면, 제1프레임(F1)과 같이 영상의 해상도 정보가 전달되는 시점(A)과 영상의 해상도 정보가 필요한 시점(a)이 동일한 영역은 어떠한 듀티비를 기반으로 구동하는지 알 수 있는 바, 수직 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)으로 정의할 수 있다.
프레임 메모리 적용 구조에서 비동일한 구동 주파수로 변경되는 가변 재생 빈도 구동 방식 적용시 휘도 편차는 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA)에 의해 유발될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 수직 방향 해상도 정보 인지 여부에 따라 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA)과 수직 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)으로 구분하여 구동하는데 이를 설명하면 다음과 같다.
(1) 구동 주파수의 변경에 의해 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA)이 발생하면, 일정 시간 동안 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA)이 내부에 설정된 듀티 주기(Default)로 장치를 구동시킨다. 즉, 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA)의 듀티 주기는 고정될 수 있다. 한편, 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA)이 내부에 설정된 듀티 주기에 따라 구동하는 일정 시간은 수직 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)을 알게 되기 전까지일 수 있다.
(2) 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA) 이후 수직 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)을 알게된 시점에서 남은 구동 영역을 확인하고, 그 영역에 적합하게 재계산된 듀티 주기로 장치를 구동시킨다. 즉, 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)의 듀티 주기는 가변될 수 있으나 이는 남은 구동 영역에 의해 좌우될 수 있다.
수직 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)은 입력 수직동기신호(In_Vsync)의 구동 주파수가 고속(144Hz)에서 저속(40Hz)으로 가변된 다음에 발생된 수직 블랭크 기간(Vblank) 동안에 이루어지는 듀티 주기 재계산(Duty Cycle Recalculation)에 의해 알 수 있다. 듀티 주기를 재계산하면, 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA) 이후 남은 구동 영역을 확인할 수 있다. 그리고 남은 구동 영역은 재계산된 듀티 주기로 재구동(정상 구동)되므로 어떠한 듀티를 기반으로 구동하는지 알 수 있는 바, 수직 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)에 포함될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예를 기반으로 듀티 주기를 재계산하고 이때 계산된 듀티 주기로 재구동하면, 제2프레임(F2)은 수직 방향 해상도 정보가 미인지된 상태로 구동하는 영역과 수직 방향 해상도 정보가 인지된 상태로 구동하는 영역으로 구분될 수 있다.
그 결과, 제2프레임(F2)과 같이 하나의 프레임 내에서도 제1듀티 주기(ex: 10H)로 구동하는 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA)과, 제2듀티 주기(ex: 8H)로 구동하는 수직 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)으로 구분되는 것이다. 여기서, 제1듀티 주기인 10H는 턴온 듀티 6H와 턴오프 듀티 4H일 수 있고, 제2듀티 주기인 8H는 턴온 듀티 4.8H와 턴오프 듀티 3.2H일 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예를 기반으로 듀티 주기를 재계산하고 이때 계산된 듀티 주기로 재구동하면, 도 13의 제1예시 및 도 14의 제2예시와 같이, 한 프레임 내에서 잔존하는 수직 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)의 길이(라인의 개수)에 따라 듀티 주기는 달라질 수 있다.
도 13의 제1예시는 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA)의 듀티 주기(10H)보다 수직 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)의 듀티 주기(8H)가 더 작은 경우일 수 있다. 달리 설명하면, 제2프레임에서 수직 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)이 차지하는 라인의 개수보다 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA)이 차지하는 라인의 개수가 더 많을 때일 수 있다.
제1예시와 같은 경우, 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA)인 제2-1프레임(F2-1)은 듀티비(6:4)를 유지하기 위해 내부에 설정된 제1듀티 주기(10H)로 구동할 수 있고, 수직 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)인 제2-2프레임(F2-2)은 듀티비(6:4)를 유지하기 위해 재계산된 제2듀티 주기(8H)로 구동할 수 있다.
도 14의 제2예시는 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA)의 듀티 주기(10H)보다 수직 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)의 듀티 주기(14H)가 더 큰 경우일 수 있다. 달리 설명하면, 제2프레임에서 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA)이 차지하는 라인의 개수보다 수직 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)이 차지하는 라인의 개수가 더 많을 때일 수 있다.
제2예시와 같은 경우, 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA)인 제2-1프레임(F2-1)은 듀티비(6:4)를 유지하기 위해 내부에 설정된 제1듀티 주기(10H)로 구동할 수 있고, 수직 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)인 제2-2프레임(F2-2)은 듀티비(6:4)를 유지하기 위해 재계산된 제3듀티 주기(14H)로 구동할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예는 발광 소자의 발광시간과 비발광시간을 듀티 주기에 따라 한 프레임 내에서 다수로 분할되어 발생되는 듀티 분할 구동 방식을 취할 수 있다. 이 경우, 발광 소자의 발광시간은 턴온 듀티(On)에 대응하고, 발광 소자의 비발광시간은 턴오프 듀티(Off)에 대응할 수 있다. 이에 따라, 도 3에 도시된 제어 트랜지스터(ET)의 경우 턴온 듀티(On)에서는 턴온 상태를 가질 수 있고, 턴오프 듀티(Off)에서는 턴오프 상태를 가질 수 있다.
한편, 위의 설명에서는 듀티비 6:4를 일례로 한 것임을 참고 한다. 아울러, 위의 설명에서는 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역(VUKA)이 내부에 설정된 듀티 주기로 구동하는 것을 일례로 하였으나, 구동 주파수가 변경되기 전의 수직 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)의 듀티 주기로 구동될 수도 있다.
도 15에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 실시예를 따르면, 수직 방향 해상도 정보 인지 영역(VKA)을 재계산된 듀티 주기로 구동할 수 있어 구동 주파수가 고속(144Hz), 저속(40Hz), 고속(144Hz) 등으로 변경되더라도 균일한 휘도(예: 150nit)를 표현할 수 있다. 설명을 덧붙이면, 제2프레임(2F)은 다른 프레임들(1F, 3F 등) 대비 저속 구동하게 됨에 따라 일부 영역에 휘도 뷸균일이 일어날 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따라 남은 구동 영역이 재계산된 듀티 주기로 재구동하게 됨에 따라 해당 프레임 전체에서 보면 다른 프레임들과 유사 또는 동등한 휘도 표현이 가능한 바, 균일한 휘도 표현이 가능하게 된 것으로 볼 수 있다.
본 발명의 실시예는 듀티 주기를 재계산하고 이때 계산된 듀티 주기로 재구동하기 위해 도 16과 같이 타이밍 제어부(120)를 구성할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 타이밍 제어부(120)는 해상도 정보 검출부(125a), 신호 발생부(125b), 데이터신호 처리부(126) 및 제어신호 출력부(127) 등을 포함할 수 있다.
해상도 정보 검출부(125a)는 입력된 데이터신호(DATA)를 분석하여 프레임별 해상도 정보를 검출하는 역할을 할 수 있다. 해상도 정보 검출부(125a)는 입력된 데이터신호(DATA)의 분석을 통해 얻은 해상도 정보(RI)를 제어신호 출력부(127)에 전달할 수 있다.
신호 발생부(125b)는 입력된 데이터신호(DATA)를 기반으로 장치를 제어할 수 있는 제어신호(VC)를 생성하는 역할을 할 수 있다. 신호 발생부(125b)는 구동 주파수를 모니터링하고, 구동 주파수의 변경 여부에 따라 장치를 제어할 수 있는 제어신호(VC)를 생성하여 제어신호 출력부(127)에 전달할 수 있다.
데이터신호 처리부(126)는 입력된 데이터신호(DATA)를 영상 처리 등을 수행한 후 출력하는 역할을 할 수 있다. 데이터신호 처리부(126)는 내부에 구성된 알고리즘을 기반으로 표시패널에 적합한 데이터신호를 출력하기 위한 영상 처리를 수행할 수 있다.
제어신호 출력부(127)는 해상도 정보 검출부(125a)로부터 전달된 해상도 정보(RI), 신호 발생부(125b)로부터 전달된 제어신호(VC) 및 데이터신호 처리부(126)로부터 전달된 데이터신호(DATA) 등을 기반으로 제1게이트 제어신호(GCS)와 제2게이트 제어신호(ECS)를 생성하는 역할을 할 수 있다. 제1게이트 제어신호(GCS)는 스캔신호라인을 통해 인가되는 스캔신호를 제어하기 위한 신호일 수 있고, 제2게이트 제어신호(ECS)는 발광제어라인을 통해 인가되는 발광제어신호를 제어하기 위한 신호일 수 있다.
제어신호 출력부(127)는 해상도 정보(RI), 제어신호(VC) 및 데이터신호(DATA)를 기반으로 듀티 주기를 재계산하고 이때 계산된 듀티 주기를 기반으로 제1게이트 제어신호(GCS)와 제2게이트 제어신호(ECS)를 제어(변경)할 수 있다. 제어신호 출력부(127)는 구동 주파수가 변경된 다음 또는 구동 주파수가 고속에서 저속 또는 저속에서 고속으로 변경된 다음에 발생된 수직 블랭크 기간 동안 듀티 주기 재계산을 수행할 수 있다.
제어신호 출력부(127)는 듀티 분할 구동 시 또는 듀티 분할 구동의 주기 변경 시 내부에 설정된 주기 범위 내에서 적합한 주기를 선택할 수 있다. 이를 위해, 제어신호 출력부(127)는 남은 구동 영역별로 최적의 듀티 주기를 선택하기 위해 룩업테이블(실험값)을 참고할 수도 있다.
한편, 듀티 주기를 재계산하고 이때 계산된 듀티 주기를 기반으로 제어신호를 생성하기 위한 해상도 정보 검출부(125a), 신호 발생부(125b), 및 제어신호 출력부(127)는 듀티 주기 제어부로 통칭될 수 있다.
서두에 언급한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 어댑티브 듀티 가변 방법은 표시패널을 적어도 2개의 표시영역으로 분할하고 이들을 동시에 스캐닝하기 위해 프레임 메모리를 사용함에 따른 문제를 갖는 다른 표시장치에도 적용할 수 있음을 참고한다.
이상 본 발명은 구동 주파수가 변경되더라도 프레임 정보를 어느 정도 반영할 수 있도록 듀티 주기를 재계산하고 남은 구동 영역이 재계산된 듀티 주기로 재구동하여 표시패널의 휘도를 균일화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 표시패널을 적어도 2개의 표시영역으로 분할하고 이들을 동시에 스캐닝하기 위해 프레임 메모리를 사용한 구조에서 구동 주파수의 변경 시 유발될 수 있는 프레임 간의 휘도 편차 문제와 더불어 표시면 전체에서 보일 수 있는 플리커(flicker) 현상을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
120: 타이밍 제어부 125a: 해상도 정보 검출부
125b: 신호 발생부 126: 데이터신호 처리부
127: 제어신호 출력부 150: 표시패널
In_Vsync: 입력 수직동기신호
Out_Vsync: 출력 수직동기신호
VKA: 수직 방향 해상도 정보 인지 영역
VUKA: 수직 방향 해상도 정보 미인지 영역

Claims (10)

  1. 영상을 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널을 구동하는 구동부;
    상기 구동부를 제어하는 제어부; 및
    상기 표시패널의 구동 주파수 변경 시 한 프레임 내에서 수직 방향 해상도 정보가 인지되지 않는 미인지 영역과, 상기 수직 방향 해상도 정보가 인지되는 인지 영역을 정의하고, 상기 인지 영역을 구동하기 위한 듀티 주기를 가변하는 듀티 주기 제어부를 포함하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인지 영역의 듀티 주기는
    상기 수직 방향 해상도 정보가 인지된 후 상기 한 프레임 내에서 남은 영역의 길이에 따라 달라지는 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미인지 영역의 듀티 주기는
    내부에 설정된 듀티 주기로 고정되는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 듀티 주기 제어부는
    상기 구동 주파수가 변경된 다음에 발생된 수직 블랭크 기간 동안 듀티 주기 재계산을 통해 상기 미인지 영역과 상기 인지 영역을 정의하고, 상기 수직 방향 해상도 정보가 인지된 후 상기 한 프레임 내에서 남은 영역의 길이에 따라 상기 인지 영역의 듀티 주기를 가변하는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는
    상기 표시패널을 적어도 2개의 표시영역으로 분할하고 상기 적어도 2개의 표시영역을 동시에 스캔하는 표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부는
    현재 프레임의 데이터신호를 메모리에 저장하고, 영상을 표시하기 위해 상기 메모리에 저장되어 있던 이전 프레임의 데이터신호를 출력하는 표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 듀티 주기 제어부는
    입력된 데이터신호를 분석하여 프레임별 해상도 정보를 검출하는 해상도 정보 검출부와,
    상기 구동 주파수를 모니터링하고, 상기 구동 주파수의 변경 여부에 따른 제어신호를 생성하는 신호 발생부와,
    상기 해상도 정보 검출부로부터 전달된 해상도 정보와, 상기 신호 발생부로부터 전달된 제어신호를 기반으로 상기 인지 영역의 듀티 주기를 가변하기 위해 듀티 주기를 재계산하고 계산된 듀티 주기를 기반으로 제1게이트 제어신호와 제2게이트 제어신호를 제어하는 제어신호 출력부를 포함하는 표시장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 표시패널은
    상기 제1게이트 제어신호와 상기 제2게이트 제어신호에 의해 발광시간과 비발광시간의 듀티비가 분할되어 제어되는 표시장치.
  9. 표시패널에 영상을 표시하기 위해 입력된 데이터신호를 분석하여 프레임별 해상도 정보를 검출하는 단계;
    상기 표시패널을 구동하기 위한 구동 주파수를 모니터링하고, 상기 구동 주파수의 변경 여부에 따른 제어신호를 생성하는 단계; 및
    상기 표시패널의 구동 주파수가 변경되면, 상기 해상도 정보와 상기 제어신호를 기반으로 한 프레임 내에서 수직 방향 해상도 정보가 인지되지 않는 미인지 영역과, 상기 수직 방향 해상도 정보가 인지되는 인지 영역을 정의하고, 상기 인지 영역의 듀티 주기를 가변하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 인지 영역의 듀티 주기를 가변하는 단계는
    상기 구동 주파수가 변경된 다음에 발생된 수직 블랭크 기간 동안 듀티 주기 재계산을 통해 상기 미인지 영역과 상기 인지 영역을 정의하고, 상기 수직 방향 해상도 정보가 인지된 후 상기 한 프레임 내에서 남은 영역의 길이에 따라 상기 인지 영역의 듀티 주기를 가변하는 표시장치의 구동방법.
KR1020210191865A 2021-12-29 2021-12-29 표시장치 및 이의 구동방법 KR20230101611A (ko)

Priority Applications (5)

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