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KR102253677B1 - 표시장치와 이의 구동방법 - Google Patents

표시장치와 이의 구동방법 Download PDF

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KR102253677B1
KR102253677B1 KR1020140151893A KR20140151893A KR102253677B1 KR 102253677 B1 KR102253677 B1 KR 102253677B1 KR 1020140151893 A KR1020140151893 A KR 1020140151893A KR 20140151893 A KR20140151893 A KR 20140151893A KR 102253677 B1 KR102253677 B1 KR 102253677B1
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South Korea
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luminance
display panel
flicker
driving
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이희은
서웅진
장준우
박태용
김태욱
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 표시패널, 구동부 및 제어부를 포함하는 표시장치에 관한 것이다. 표시패널은 영상을 표시한다. 구동부는 표시패널을 구동한다. 제어부는 표시패널의 휘도 변화에 대응하여 구동부의 구동 주파수를 가변한다.

Description

표시장치와 이의 구동방법{Display Device and Driving Method thereof}
본 발명은 표시장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Diode Display: OLED) 및 플라즈마액정패널(Plasma Display Panel: PDP) 등과 같은 평판 표시장치(Flat Panel Display: FPD)의 사용이 증가하고 있다. 그 중 고해상도를 구현할 수 있고 소형화뿐만 아니라 대형화가 가능한 액정표시장치가 널리 사용되고 있다.
앞서 설명한 표시장치 중 일부 예컨대, 액정표시장치나 유기전계발광표시장치에는 매트릭스 형태로 배치된 복수의 서브 픽셀을 포함하는 표시패널과 표시패널을 구동하는 구동부가 포함된다. 구동부에는 표시패널에 스캔신호(또는 게이트신호)를 공급하는 스캔 구동부 및 표시패널에 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부 등이 포함된다.
위와 같은 표시장치는 매트릭스 형태로 배치된 서브 픽셀들에 스캔신호 및 데이터신호 등이 공급되면, 선택된 서브 픽셀이 발광을 하게 됨으로써 영상을 표시할 수 있게 된다.
표시장치는 텔레비전, 모바일장치(예: 스마트폰), 웨어러블 표시장치(예: 스마트워치), 차량용 표시장치(예: 네비게이션) 등과 같이 다양한 제품으로 구현된다. 표시장치가 사용자 편의용 표시장치(모바일장치, 웨어러블 표시장치, 네비게이션 등)로 구현된 경우, 이는 장시간 사용될 수 있도록 소비전력을 낮출 필요가 있다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 휘도 변화에 따른 플리커 인지 정도가 달라지는 인지적 특징을 고려하여 구동 주파수를 가변하고 플리커 이슈(Flicker issue)를 제거하면서 소비전력을 절감함과 동시에 표시품질을 향상하는 것이다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 표시패널, 구동부 및 제어부를 포함하는 표시장치에 관한 것이다. 표시패널은 영상을 표시한다. 구동부는 표시패널을 구동한다. 제어부는 표시패널의 휘도 변화에 대응하여 구동부의 구동 주파수를 가변한다.
제어부는 표시패널의 휘도가 높아지면 구동 주파수를 높이고 표시패널의 휘도가 낮아지면 구동 주파수를 낮출 수 있다.
제어부는 표시패널의 변화되는 휘도 구간에 대응하여 구동 주파수를 단계별로 가변할 수 있다.
제어부는 표시패널의 변화되는 휘도 구간과 사람의 플리커 인지 특성 데이터를 기반으로 마련된 플리커 인지 한계 구동 주파수를 기준으로 구동 주파수를 단계별로 가변하되, 구동 주파수는 플리커 인지 한계 구동 주파수에 대응되거나 이보다 높을 수 있다.
구동 주파수와 플리커 인지 한계 구동 주파수 간의 차이는 10Hz 이내 일 수 있다.
외부광을 감지하고 감지된 광을 전기 신호로 변환하여 조도를 판별할 수 있는 조도신호를 생성하는 조도 감지부와, 사람의 휘도 인지 특성을 기반으로 마련된 참조데이터값을 갖는 메모리부를 더 포함하고, 제어부는 참조데이터값과 조도신호를 기반으로 표시패널의 휘도를 조절함과 더불어 가변되는 휘도 구간에 대응하여 구동 주파수를 가변할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은 표시장치의 구동방법에 관한 것이다. 표시장치의 구동방법은 시패널을 구동하는 단계; 표시패널에 대한 휘도 조절이 발생하는지 여부를 판단하는 단계; 및 표시패널의 휘도가 조절되면 구동 주파수를 가변하는 단계를 포함한다.
구동 주파수를 가변하는 단계에서, 표시패널의 휘도가 높아지면 구동 주파수를 높이고 표시패널의 휘도가 낮아지면 구동 주파수를 낮출 수 있다.
구동 주파수를 가변하는 단계에서, 표시패널의 변화되는 휘도 구간에 대응하여 구동 주파수를 단계별로 가변할 수 있다.
구동 주파수는 표시패널의 변화되는 휘도 구간과 사람의 플리커 인지 특성 데이터를 기반으로 마련된 플리커 인지 한계 구동 주파수를 기준으로 구동 주파수를 단계별로 가변하되, 구동 주파수는 플리커 인지 한계 구동 주파수에 대응되거나 이보다 높을 수 있다.
본 발명은 표시패널의 휘도에 따라 구동 주파수를 차별적으로 적용하여 소비전력을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 휘도 변화에 따른 플리커 인지 정도가 달라지는 인지적 특징을 고려하여 구동 주파수를 가변하므로 플리커 이슈(Flicker issue)를 제거하면서 표시품질을 향상할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 구동 주파수의 가변으로 표시패널뿐만 아니라 프레임 버퍼 및 관련 버스와 연관된 소비전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 표시장치의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀의 구성 예시도.
도 3 및 도 4는 종래의 표시장치를 이용한 실험예를 설명하기 위한 도면들.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면들.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 구동방법을 나타낸 흐름도.
도 8은 도 7의 휘도별 구동 주파수 설정 방법을 구체화한 흐름도.
도 9는 휘도에 따른 플리커 인지-한계 구동 주파수 간의 관계를 나타낸 그래프.
도 10은 도 9의 구동 주파수에 따른 표시패널의 소비전력을 나타낸 시뮬레이션 결과 그래프.
도 11은 조도 감지부를 미사용할 때의 구동 주파수 가변 예시도.
도 12는 조도 감지부를 사용할 때의 구동 주파수 가변 예시도.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 표시장치의 개략적인 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀의 구성 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 표시장치에는 영상 제어부(180), 표시패널(100), 타이밍 제어부(110), 데이터 구동부(120), 스캔 구동부(130, 140), 메모리부(160) 및 조도 감지부(170)가 포함된다.
표시패널(100)에는 상호 교차하는 데이터 라인들(DL) 및 스캔 라인들(GL)에 구분되어 연결된 서브 픽셀들이 포함된다. 표시패널(100)은 서브 픽셀들이 형성되는 표시영역(100A)과 표시영역(100A)의 외측으로 각종 신호라인들이나 패드 등이 형성되는 비표시영역(100B)을 포함한다. 표시패널(100)은 액정표시패널, 유기발광표시패널, 전기영동표시패널 등으로 구현될 수 있다. 표시패널(100)은 데이터 구동부(120) 및 스캔 구동부(130, 140)에 의해 구동된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 서브 픽셀(SP)에는 스캔 라인(GL1)과 데이터 라인(DL1)에 연결된 스위칭 트랜지스터(SW)와 스위칭 트랜지스터(SW)를 통해 공급된 스캔신호에 대응하여 공급된 데이터신호(DATA)에 대응하여 동작하는 픽셀회로(PC)가 포함된다. 서브 픽셀(SP)은 픽셀회로(PC)의 구성에 따라 액정소자를 포함하는 액정표시패널이나 유기발광소자를 포함하는 유기발광표시패널 등으로 구현된다.
표시패널(100)이 액정표시패널로 구성된 경우, 이는 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 또는 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드로 구현된다. 표시패널(100)이 유기발광표시패널로 구성된 경우, 이는 전면발광(Top-Emission) 방식, 배면발광(Bottom-Emission) 방식 또는 양면발광(Dual-Emission) 방식으로 구현된다.
영상 제어부(180)는 데이터신호를 영상처리하고 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블 신호 및 클럭신호 등과 함께 출력한다. 영상 제어부(180)는 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블 신호, 클럭신호 및 데이터신호 등을 타이밍 제어부(110)에 공급한다. 영상 제어부(180)는 시스템 회로기판(인쇄회로기판 등)에 집적회로(Integrated Circuit; IC) 형태로 형성된다.
타이밍 제어부(110)는 시스템 회로기판에 연결된 LVDS 또는 TMDS 인터페이스 수신회로 등을 통해 영상 제어부(180)로부터 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블 신호 및 클럭신호 등의 타이밍신호를 입력받는다. 타이밍 제어부(110)는 입력된 타이밍신호를 기준으로 데이터 구동부(120)와 스캔 구동부(130, 140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 생성한다. 타이밍 제어부(110)는 제어 회로기판에 IC 형태로 형성된다.
데이터 구동부(120)는 다수의 소스 드라이브 IC들을 포함한다. 소스 드라이브 IC들은 타이밍 제어부(110)로부터 데이터신호(DATA)와 소스 타이밍 제어신호(DDC)를 공급받는다. 소스 드라이브 IC들은 소스 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 데이터신호(DATA)를 디지털신호에서 아날로그신호로 변환하고, 이를 표시패널(100)의 데이터 라인들(DL)을 통해 공급한다. 소스 드라이브 IC들은 COG(Chip On Glass) 공정이나 TAB(Tape Automated Bonding) 공정에 의해 표시패널(100)의 데이터 라인들(DL)에 접속된다. 데이터 구동부(120)는 표시패널이나 소스 회로기판에 IC 형태로 형성된다.
스캔 구동부(130, 140)는 IC 형태로 형성되거나 IC 형태로 형성된 레벨 시프터부(130)와 게이트인패널(Gate In Panel; 이하 GIP) 방식으로 형성 시프트 레지스터부(140)를 포함하도록 형성된다.
레벨 시프터부(130)는 표시패널(100)에 접속되는 스캔 회로기판에 형성된다. 레벨 시프터부(130)는 타이밍 제어부(110)로부터 공급되는 온 및 오프 클록신호 등을 기반으로 게이트 클록신호와 더불어 전원을 생성하고 생성된 게이트 클록신호와 전원의 레벨을 시프팅한 후 시프트 레지스터부(140)에 공급한다. 레벨 시프터부(130)는 전원을 생성 및 출력하는 전원공급부 내에 포함되기도 한다.
시프트 레지스터부(140)는 표시패널(100)의 비표시영역(100B)에 박막 트랜지스터 형태로 형성된다. 시프트 레지스터부(140)는 레벨 시프터부(130)로부터 공급된 게이트 클록신호 및 전원에 대응하여 스캔신호를 시프트하고 출력하는 스테이지들로 구성된다. 시프트 레지스터부(140)에 포함된 스테이지들은 출력단들을 통해 스캔신호들을 순차적으로 출력한다.
위와 같이 레벨 시프터부(130)와 시프트 레지스터부(140)가 구분되어 형성된 내장형 스캔 구동부는 시프트 레지스터부(140)를 산화물이나 아몰포스 실리콘 박막 트랜지스터 등으로 구현된다. 산화물 박막 트랜지스터는 전류의 이동 특성이 우수하여 아몰포스 실리콘 박막 트랜지스터 대비 회로의 크기를 축소 설계할 수 있는 장점이 있다. 아몰포스 실리콘 박막 트랜지스터는 시간이 지나도 문턱전압을 일정하게 유지할 수 있어 산화물 박막 트랜지스터 대비 스트레스 바이어스에 따른 문턱전압의 회복 특성이 좋은 장점이 있다.
메모리부(160)는 사람의 휘도 인지 특성을 기반으로 마련된 참조데이터값을 갖는다. 메모리부(160)는 내부에 저장된 참조데이터값(BRC)을 타이밍 제어부(110)에 제공한다.
조도 감지부(170)는 주변광(ambient light)을 감지(또는 받아들여)하고 감지된 광을 전기 신호로 변환하여 조도(illumiance)를 판별할 수 있는 조도신호(LIS)를 생성한다. 조도 감지부(170)는 조도신호(LIS)를 타이밍 제어부(110)에 공급한다. 조도 감지부(170)는 광센서, 카메라, 조도센서(Cds) 등과 같이 외부광을 감지하고 전기 신호로 변환할 수 있는 센서부 그리고 아날로그 형태의 전기신호를 디지털 형태의 전기신호로 변환할 수 있는 변환부 등으로 구성될 수 있다.
앞서 설명된 표시장치는 텔레비전, 모바일장치(예: 스마트폰), 웨어러블 표시장치(예: 스마트워치), 차량용 표시장치(예: 네비게이션) 등과 같이 다양한 제품으로 구현된다. 표시장치가 사용자 편의용 표시장치(모바일장치, 웨어러블 표시장치, 네비게이션 등)로 구현된 경우, 이는 장시간 사용될 수 있도록 소비전력을 낮출 필요가 있다.
이하, 표시장치가 스마트폰으로 구현된 것을 일례로 본 발명의 실시예에 대한 설명을 구체화한다.
도 3 및 도 4는 종래의 표시장치를 이용한 실험예를 설명하기 위한 도면들이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 스마트폰을 두 가지의 환경 조건하에서 구동을 해 보았다. 표시패널의 휘도를 도 3의 우측과 같이 100 cd/㎡ 환경 조건과 좌측과 같이 400 cd/㎡ 환경 조건 하에 구동을 해 본 결과, 종래의 스마트폰은 표시패널의 휘도가 변경되더라도 동일하게 60 Hz의 주파수로 구동되었다.
사람의 플리커(Flicker) 인지 특성(인지 능력 기준)에 따르면, 100 cd/㎡ 환경 조건과 같이 낮은 휘도에서 플리커를 인지하는 능력이 둔감한 것으로 보고된다. 반면, 400 cd/㎡ 환경 조건과 같이 높은 휘도에서 플리커를 인지하는 능력이 민감한 것으로 보고된다.
이렇듯, 종래의 장치는 휘도가 높아질수록 사람이 플리커를 인지하는 한계 주파수가 낮아짐에도 사람의 플리커 인지 특성을 반영하지 않고(휘도의 변화와 관계없이) 동일하게 높은 구동 주파수 (대부분 60 Hz)를 사용함에 따라 소비전력을 절감하기 어려운 문제가 있었다. 이 밖에, 종래의 장치는 소비전력을 절감하기 위해 구동 주파수를 낮출 경우 플리커(Flicker)가 수반되는 등의 문제로 표시품질이 저하되는 문제가 있었다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 장치는 사람의 플리커 인지 특성 데이터를 기반으로 휘도 가변시 구동 주파수가 상이하게 가변 되도록 스마트폰을 구현하였다.
그리고 본 발명의 실시예에서도 실험예와 같이 스마트폰을 두 가지의 환경 조건하에서 구동을 해 보았다. 본 발명의 실시예에 따른 장치는 표시패널의 휘도가 변경되면 이에 대응하여 구동 주파수 또한 변경된다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 종래의 기술 대비 소비전력이 절감됨이 확인되었다.
더 나아가, 본 발명의 실시예에 따른 장치는 사람의 플리커 인지 특성을 고려하되, 휘도를 구간으로 나누고 표시패널의 휘도가 특정 범위에 속하면 그에 따른 구동 주파수를 따르도록 구현하였다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 장치는 하기에 표현된 ISO 13406-2 플리커 에너지(Flicker energy) 수식을 기반으로 한다. 그리고, Epred < Eobs 가 되면 플리커가 인지되는 것으로 판별한다.
앞서 설명된
Figure 112014106023663-pat00001
로 표현된다.
위의 수식에서, Epred 는 플리커 기준값을 의미하고, a, b는 시야 각도(Visual angle)에 따른 상수이고, f는 표시패널의 구동 주파수이고, e는 자연상수를 의미한다.
ISO 13406-2 플리커 에너지 수식에 따르면 a, b는 각도 변화에 따라 다음의 표 1과 같은 값을 갖는다.
[표 1]
Figure 112014106023663-pat00002
앞서 설명된
Figure 112014106023663-pat00003
로 표현된다.
위의 수식에서, Eobs 는 사람의 인지 특성을 의미하고, L은 휘도(luminance)를 의미하고, A는 사람의 눈의 크기(눈에 들어오는 빛의 양에 대응)를 의미하는 ㄱ것으로서 A = b0 Lb1, C0 = L (b0 = 12.45184, b1 = -0.16032)로 표현될 수 있고, C0는 암실에서의 휘도(빛의 양)를 의미하고, AMP는 표시패널에서 나타나는 플리커의 비율을 의미하는 것으로서,
Figure 112014106023663-pat00004
로 표현될 수 있다. FFT(Fast Fourier Transform)는 주파수를 시간으로 변경했을 때의 진폭값을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따른 장치는 위의 수식을 기반으로 휘도 구간에 따라 구동 주파수를 다음의 표 2와 같은 조건으로 조절하도록 구현한다. 다만, 표 2는 ISO 13406-2 Annex. B에 따라 모바일 프로토타입(mobile prototype)을 적용하여 도출된 결과이다.
[표 2]
Figure 112014106023663-pat00005
위의 표 2를 통해 알 수 있듯이, 구동 주파수는 표시패널의 변화되는 휘도 구간과 사람의 플리커 인지 특성 데이터를 기반으로 마련된 플리커 인지 한계 구동 주파수를 기준으로 가변된다.
구동 주파수는 플리커 인지 한계 구동 주파수에 대응되도록 설정되거나 이보다 1Hz ~ 10Hz 높게 설정될 수 있다. 예컨대, 휘도 구간이 50 cd/㎡ 일 경우 플리커 인지 한계 구동 주파수는 32.4Hz이다. 그러므로, 휘도 구간이 50 cd/㎡ 일 경우 구동 주파수는 플리커 인지 한계 구동 주파수에 대응되는 32.4Hz로 가변될 수 있다.
하지만, 사람에 따라 플리커 인지 한계를 느끼는 구동 주파수는 다를 수 있다. 이 때문에, 구동 주파수는 사람에 따른 플리커 인지 한계 특성의 차이를 더욱 고려하기 위해 구동 주파수 + 마진값(구동 주파수와 플리커 인지 한계 구동 주파수 간의 차이값)을 갖도록 설정될 수 있다. 즉, 표 2에서 32.4Hz가 아닌 35Hz를 구동 주파수로 예시한 이유는 마진값 2.6Hz가 포함되었기 때문이다.
위의 설명을 통해 알 수 있듯이, 구동 주파수는 플리커 인지 한계 구동 주파수에 대응되도록 가변될 수 있으나 이보다 높은 주파수로 가변될수록 플리커 인지 가능성을 낮출 수 있게 된다.
이 때문에, 구동 주파수는 플리커 인지 한계 구동 주파수보다 1Hz ~ 10Hz 높게 설정될 수 있다. 소비전력 절감 측면에서는 구동 주파수를 낮추는 것이 좋으므로 플리커 인지 한계 구동 주파수에 가까운 1Hz 정도를 마진값으로 설정할 수 있다.
이와 달리, 플리커 개선 측면에서는 구동 주파수를 높이는 것이 좋으므로 플리커 인지 한계 구동 주파수보다 높은 2Hz 이상, 5Hz 이상, 8Hz 이상 등을 마진값을 설정할 수 있다.
휘도 구간에 대응하여 플리커 인지 한계 구동 주파수까지 구동 주파수를 낮출수록 소비전력을 절감할 수 있으나 플리커 인지 한계 구동 주파수보다 구동 주파수를 높일수록 플리커 개선 효과가 좋은바, 이들 간에는 트레이드 오프 관계가 존재한다고 볼 수 있다. 그러므로, 소비전력과 플리커 개선 두 가지 특성을 모두 고려하기 위해서는 구동 주파수를 1Hz 이상으로 가변하되 10Hz를 넘지 않도록 가변하는 것이 효과적일 것이다.
위의 수식 및 실험에 따르면, 사람은 휘도가 높아질수록 플리커에 둔감한 경향이 있는 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명은 앞서 설명된 인지 특성을 기준으로 휘도 변화에 따라 구동 주파수가 변경되도록 다음과 같이 장치를 구현한다.
도 1, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 장치는 타이밍 제어부(110)에 의해 사람의 플리커 인지 특성 데이터를 기반으로 구동 주파수가 상이하게 가변 된다. 특히, 타이밍 제어부(110)는 휘도 가변 시 사람의 플리커 인지 특성 데이터에 대응하여 구동 주파수가 가변되도록 구현된다.
이를 위해, 타이밍 제어부(110)는 메모리부(160)로부터 사람의 플리커 인지 특성 데이터에 대응하여 구동 주파수가 가변되도록 마련된 참조데이터값(BRC)을 전달받고, 조도 감지부(170)로부터 조도신호(LIS)를 전달받는다. 그리고 타이밍 제어부(110)는 참조데이터값(BRC)과 조도신호(LIS)를 기반으로 표시패널(100)의 휘도를 조절함과 더불어 가변되는 휘도 구간에 대응하여 데이터 구동부(120) 및 스캔 구동부(130, 140)의 구동 주파수를 가변한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 구동방법에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 구동방법을 나타낸 흐름도이고, 도 8은 도 7의 휘도별 구동 주파수 설정 방법을 구체화한 흐름도이며, 도 9는 휘도에 따른 플리커 인지-한계 구동 주파수 간의 관계를 나타낸 그래프이고, 도 10은 도 9의 구동 주파수에 따른 표시패널의 소비전력을 나타낸 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 표시패널에 영상이 표시되도록 장치의 구동이 이루어진 후 사용자 및 조도 센서(조도 감지부) 등에 의한 휘도 조절이 발생하면(S110), 샘플별 표준 휘도 산출(S120)이 진행된다. 휘도 조절은 사용자에 의해 수동으로 일어나거나 조도 센서가 있는 경우, 센서에 의해 자동으로 일어난다.
샘플별 표준 휘도 산출이 진행되는 이유는 표시패널마다 구현할 수 있는 휘도에 차이가 있을 수 있기 때문이다. 샘플별 표준 휘도 산출 단계(S120)에서는 최대(Max) 휘도 대비 퍼센트(%)를 통해 휘도를 산출할 수 있다.
예컨대, 제1시료에 해당하는 표시패널의 최대 휘도가 "max 400 cd/㎡ = 100%" 라면, "50% 휘도 setting = 200 cd/㎡"와 같이 50%에 해당하는 휘도로 표준 휘도가 산출된다. 그러나, 이는 하나의 예시일 뿐, 샘플별 표준 휘도 산출 단계(S120)는 공정 수율 등에 따라 생략될 수도 있다.
위와 같이 사용자 및 조도 센서(조도 감지부) 등에 의해 표시패널에 대한 휘도 조절이 발생하는지 여부를 판단하고 휘도가 조절된 것으로 판단되면, 휘도별 구동 주파수 설정(S130)이 진행된다. 휘도별 구동 주파수 설정 단계(S130)는 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 매번 정해진 수식을 기반으로 구동 주파수가 설정되도록 구현될 수 있다.
또한, 휘도별 구동 주파수 설정 단계(S130)는 메모리부에 저장된 룩업 테이블(Look-up table; 이하 LUT로 약기함)을 기반으로 구동 주파수가 설정되도록 구현될 수 있다. 휘도가 높아지면 구동 주파수를 높이게 되고, 휘도가 낮아지면 구동 주파수를 낮추게 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 휘도 구간 설정(S131)이 이루어진다. 휘도 구간 설정 단계(S131)에 의해 몇 cd/㎡ 간격으로 휘도가 설정될 것인지 결정된다. 휘도 구간 설정(S131)이 이루어진 후, 휘도 변화에 따른 플리커 에너지(Flicker Energy) 분석(S132)이 이루어진다.
플리커 에너지 분석은 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 Epred < Eobs 가 되면 플리커가 인지되는 것으로 판별한다. 플리커 에너지 분석(S132)이 이루어진 후, 휘도별 구동 주파수 도출(S133)이 이루어진다. 휘도별 구동 주파수는 표 2를 통해 알 수 있듯이, 플리커 인지와 한계 구동 주파수보다 높은 구동 주파수로 적용된다.
예컨대, 휘도 구간이 50 ~ 100 cd/㎡ 일 때, 플리커 허용 구동 주파수 범위는 35 ~ 40 Hz이고, 플리커 인지-한계 구동 주파수는 37.3 Hz 이다. 하지만, 적용할 구동 주파수는 플리커 인지-한계 구동 주파수보다 좀더 높은 40 Hz로 선택된다.
플리커 인지-한계 구동 주파수보다 좀더 높은 주파수로 적용할 구동 주파수를 설정하는 이유는 휘도의 급작스런 변경 등에 의해 플리커가 발생하지 않도록 마진을 둔 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 휘도별 구동 주파수가 설정된 이후 구동 주파수 변환(S140)이 이루어진다. 구동 주파수 변환은 타이밍 제어부에 의해 이루어질 수 있다. 타이밍 제어부는 내부의 레퍼런스 클록신호(Reference clock)나 가변되는 주파수 신호(Variable-frequency signal)를 기반으로 구동 주파수 변환을 수행할 수 있다.
타이밍 제어부의 주파수 변환에 의해 데이터 구동부 및 스캔 구동부의 구동 주파수는 가변된다. 한편, 위의 설명에서는 타이밍 제어부에 의해 구동 주파수가 가변되는 것을 일례로 설명하였으나, 영상 제어부에 의해서도 구동 주파수가 가변될 수도 있다.
구동 주파수 변환(S140) 이후 영상(Output image) 송출(S150)이 이루어진다. 구동 주파수가 변환된 이후의 영상 송출은 데이터 구동부 및 스캔 구동부에 의해 이루어진다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 액정표시패널(LCD Panel)을 기반으로 장치를 구현하고, 2개의 시료로 구분하여 구동 주파수에 따른 액정표시패널의 소비전력을 측정하였다. 제1시료는 풀화이트(Full white)를 표시할 때의 소비전력을 나타내고 제2시료는 8개의 컬러(8 Color)를 표시할 때의 소비전력을 나타낸다.
위의 설명과 같이 휘도에 따른 플리커 인지-한계 구동 주파수를 기반(기 설명된 수식)으로 휘도 구간에 따라 구동 주파수를 조절하도록 장치를 구현한 결과, 본 발명의 실시예에 따른 장치는 소비전력이 절감되는 것을 확인할 수 있었다. 이와 더불어, 그래프에 나타나 있지는 않으나 본 발명의 실시예에 따른 장치는 종래의 장치 대비 표시패널 및 프레임 버퍼 등과 관련된 부분에서 대략 20%의 소비전력이 절감되는 것으로 나타났다.
한편, 액정표시패널은 인버전 구동에 따른 플리커 이슈(Flicker issue)로 인해 60 Hz의 구동 주파수로 구동하는 것이 일반적이다. 따라서, 본 발명과 같이 플리커 이슈를 해결하면서 휘도 변화에 대응하여 구동 주파수를 변경할 수 있는 장치는 액정표시패널에 적용시 더욱 효과적이다. 아울러, 표시패널의 휘도가 증가할수록 플리커를 인지하는 구동 주파수의 JND(차이를 인식하는 정도)는 낮아지므로 다양한 조건하에 구동 주파수를 낮추면 소비전력을 더욱 낮출 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위한 설명을 부가한다.
도 11은 조도 감지부를 미사용할 때의 구동 주파수 가변 예시도이고, 도 12는 조도 감지부를 사용할 때의 구동 주파수 가변 예시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 장치는 조도 감지부(170)와 타이밍 제어부가 비연동(조도 감지부가 구비되어 있지 않거나 미사용되는 경우)하여 휘도 구간에 따라 구동 주파수를 조절(도 11의 예)하거나 조도 감지부와 연동하여 휘도 구간에 따라 구동 주파수를 조절(도 12의 예)할 수 있다.
삭제
(제1예시)
도 1에 도시된 타이밍 제어부(110)는 표시패널(100)에 표시할 영상에 대응되는 데이터신호를 분석하고, 표시패널(100)이 나타낼 수 있는 휘도를 산출하도록 구현된다. 타이밍 제어부(110)는 산출된 휘도 정보를 이용하여 휘도 구간에 따라 구동 주파수를 조절하도록 구현된다.
표시장치가 위와 같이 구현되면 본 발명의 실시예에 따른 장치는 조도 감지부(170)와 타이밍 제어부(110)가 비연동(조도 감지부가 구비되어 있지 않거나 미사용되는 경우)된다. 이로 인하여, 타이밍 제어부(110)는 데이터신호의 분석을 기반으로 휘도 구간에 따라 구동 주파수를 조절하게 된다.
예컨대, 도 11과 같이 스마트폰으로 구현된 장치(200)의 표시패널에 밝은 영상(예: 휘도 250 ~ 300 cd/㎡ )이 표시되면 타이밍 제어부(110)는 구동 주파수를 높인다(예: F = 50 Hz). 이와 달리, 스마트폰으로 구현된 장치(200)의 표시패널에 다소 어두운 영상(예: 휘도 100 ~ 150 cd/㎡ )이 표시되면 타이밍 제어부(110)는 구동 주파수를 낮춘다(예: F = 42 Hz).
위의 예와 같이 조도 감지부(170)가 미사용되는 경우 야외 시인성이 다소 저하될 수는 있으나 실내에서 사용시 소비전력을 절감할 수 있는 이점이 있다. 그 이유는 조도 감지부(170)에 포함된 조도 센서의 센싱 동작을 생략할 수 있기 때문이다.
(제2예시)
도 1에 도시된 타이밍 제어부(110)는 조도 감지부(170)로부터 전달된 조도신호(LIS)와 메모리부(160)로부터 전달된 참조데이터값(BRC)을 이용하여 휘도 구간에 따라 구동 주파수를 조절하도록 구현된다.
표시장치가 위와 같이 구현되면 본 발명의 실시예에 따른 장치는 조도 감지부(170)와 타이밍 제어부(110)가 연동 된다. 이로 인하여, 타이밍 제어부(110)는 외부광의 변화에 의해 자동으로 가변 된 휘도 구간에 따라 구동 주파수를 조절하게 된다.
예컨대, 도 12와 같이 스마트폰으로 구현된 장치(200)의 표시패널에 밝은 영상이 표시된 상태에서 조도가 높은 환경(예: 낮)으로 나가게 되면 타이밍 제어부(110)는 구동 주파수를 높인다. 도 11과 동일한 영상이 표시패널에 표시된 경우, 표시패널의 휘도는 조도 센서에 의해 이전 대비 상승(예: 휘도 250 ~ 300 cd/㎡ -> 휘도 350 ~ 400 cd/㎡ )하게 되고, 이와 더불어 구동 주파수 또한 높아지게 된다(예: F = 50 Hz -> F = 55 Hz).
이와 달리, 스마트폰으로 구현된 장치(200)의 표시패널에 다소 어두운 영상이 표시된 상태에서 조도가 낮은 환경(예: 밤)으로 나가게 되면 타이밍 제어부(110)는 구동 주파수를 낮춘다. 도 11과 동일한 영상이 표시패널에 표시된 경우, 표시패널의 휘도는 조도 센서에 의해 이전 대비 하강(예: 휘도 100 ~ 150 cd/㎡ -> 휘도 50 ~ 100 cd/㎡ )하게 되고, 이와 더불어 구동 주파수 또한 낮아지게 된다(예: F = 42 Hz -> F = 40 Hz).
위의 예와 같이 조도 감지부(170)가 사용되는 경우 소비전력을 절감할 수 있는 이점은 다소 낮아질 수 있으나 야외 시인성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 그 이유는 조도 감지부(170)에 포함된 조도 센서의 센싱 동작에 의해 휘도 변화에 적응적인 구동 주파수를 생성할 수 있기 때문이다.
이상 본 발명은 표시패널의 휘도에 따라 구동 주파수를 차별적으로 적용하여 소비전력을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 휘도 변화에 따른 플리커 인지 정도가 달라지는 인지적 특징을 고려하여 구동 주파수를 가변하므로 플리커 이슈(Flicker issue)를 제거하면서 표시품질을 향상할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 구동 주파수의 가변으로 표시패널뿐만 아니라 프레임 버퍼 및 관련 버스와 연관된 소비전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
180: 영상 제어부 100: 표시패널
110: 타이밍 제어부 120:데이터 구동부
130, 140: 스캔 구동부 160: 메모리부
170: 조도 감지부

Claims (10)

  1. 표시패널;
    외부광을 감지하고 감지된 광을 전기 신호로 변환하여 조도를 판별하는 조도신호를 생성하는 조도 감지부;
    사람의 휘도 인지 특성을 기반으로 마련된 참조데이터값을 갖는 메모리부;
    상기 표시패널을 구동하는 구동부; 및
    상기 표시패널의 휘도 변화에 대응하여 상기 구동부의 구동 주파수를 가변하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 참조데이터값과 상기 조도신호를 기반으로 상기 표시패널의 휘도를 조절함과 더불어 가변되는 휘도 구간에 대응하여 상기 구동 주파수를 가변하되,
    상기 표시패널의 변화되는 휘도 구간과 사람의 플리커 인지 특성 데이터를 기반으로 마련된 플리커 인지 한계 구동 주파수를 기준으로 상기 구동 주파수를 단계별로 가변하고,
    상기 구동 주파수는 상기 플리커 인지 한계 구동 주파수에 대응되거나 이보다 높은 것을 특징으로 하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 표시패널의 휘도가 높아지면 상기 구동 주파수를 높이고
    상기 표시패널의 휘도가 낮아지면 상기 구동 주파수를 낮추는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동 주파수와 상기 플리커 인지 한계 구동 주파수 간의 차이는 10Hz 이내 인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  6. 삭제
  7. 표시패널을 구동하는 단계;
    상기 표시패널에 대한 휘도 조절이 발생하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 표시패널의 휘도가 조절되면 구동 주파수를 가변하는 단계를 포함하고,
    상기 구동 주파수를 가변하는 단계는
    외부광을 감지하고 감지된 광을 전기 신호로 변환하여 조도를 판별하는 조도신호와 사람의 휘도 인지 특성을 기반으로 마련된 참조데이터값을 기반으로 상기 표시패널의 휘도가 조절되면,
    가변되는 휘도 구간에 대응하여 상기 구동 주파수를 가변하되, 상기 표시패널의 변화되는 휘도 구간과 사람의 플리커 인지 특성 데이터를 기반으로 마련된 플리커 인지 한계 구동 주파수를 기준으로 상기 구동 주파수를 단계별로 가변하고,
    상기 구동 주파수는 상기 플리커 인지 한계 구동 주파수에 대응되거나 이보다 높은 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동 주파수를 가변하는 단계에서,
    상기 표시패널의 휘도가 높아지면 상기 구동 주파수를 높이고
    상기 표시패널의 휘도가 낮아지면 상기 구동 주파수를 낮추는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
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