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KR102491404B1 - 동작 주파수에 따른 휘도 변경이 가능한 표시 장치 - Google Patents

동작 주파수에 따른 휘도 변경이 가능한 표시 장치 Download PDF

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KR102491404B1
KR102491404B1 KR1020170169658A KR20170169658A KR102491404B1 KR 102491404 B1 KR102491404 B1 KR 102491404B1 KR 1020170169658 A KR1020170169658 A KR 1020170169658A KR 20170169658 A KR20170169658 A KR 20170169658A KR 102491404 B1 KR102491404 B1 KR 102491404B1
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driving
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voltage
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김종운
박규진
박성재
신승운
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 장치는, 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들에 각각 연결된 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널과, 상기 복수의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버와, 상기 복수의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 드라이버, 및 외부로부터 수신된 제1 영상 신호, 제어 신호 및 가변 주파수 신호에 응답해서 상기 데이터 드라이버로 제2 영상 신호를 제공하고, 상기 게이트 드라이버를 제어하는 구동 컨트롤러를 포함한다. 상기 구동 컨트롤러는, 상기 가변 주파수 신호가 나타내는 구동 주파수에 대응하는 보상값과 상기 제1 영상 신호를 더한 상기 제2 영상 신호를 출력한다.

Description

동작 주파수에 따른 휘도 변경이 가능한 표시 장치{display device capable of changing luminance according to operating frequency}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 동작 주파수가 변경되는 표시 장치에 관한 것이다.
표시장치는 복수의 게이트 라인들, 복수의 데이터 라인들, 상기 복수의 게이 트 라인들과 상기 복수의 데이터 라인들에 연결된 복수 개의 화소들을 포함한다. 표시장치는 복수의 게이트 라인들에 게이트 신호들을 제공하는 게이트 드라이버 및 복수의 데이터 라인들에 데이터 신호들을 출력하는 데이터 드라이버를 포함한다.
고화질 게임 영상 및 가상 현실 영상은 그래픽 처리 프로세서에서 랜더링하는데 많은 시간을 필요로 한다. 한 프레임의 영상 신호에 대한 렌더링 시간이 표시 장치의 프레임 주파수보다 길어지는 경우, 표시 장치에 표시되는 영상의 품질이 저하될 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 표시 영상의 품질을 향상시킬 수 있는 표시 장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 표시 장치는, 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들에 각각 연결된 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널과, 상기 복수의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버와, 상기 복수의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 드라이버, 및 외부로부터 수신된 제1 영상 신호, 제어 신호 및 가변 주파수 신호에 응답해서 상기 데이터 드라이버로 제2 영상 신호를 제공하고, 상기 게이트 드라이버를 제어하는 구동 컨트롤러를 포함한다. 상기 구동 컨트롤러는, 상기 가변 주파수 신호가 나타내는 구동 주파수에 대응하는 보상값과 상기 제1 영상 신호를 더한 상기 제2 영상 신호를 출력한다.
이 실시예에 있어서, 상기 가변 주파수 신호가 나타내는 상기 구동 주파수가 기준 주파수보다 낮을 때 상기 보상값은 제1 값을 가지며, 상기 가변 주파수 신호가 나타내는 상기 구동 주파수가 상기 기준 주파수보다 높거나 같을 때 상기 보상값은 상기 제1 값과 다른 제2 값을 갖는다.
이 실시예에 있어서, 상기 구동 컨트롤러는, 상기 제1 영상 신호를 상기 제2 영상 신호로 변환하는 영상 신호 처리 회로를 포함할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 영상 신호 처리 회로는, 상기 가변 주파수 신호에 응답해서 상기 제1 영상 신호를 상기 보상값에 근거해서 디더링하고, 상기 제2 영상 신호를 출력하는 디더링 회로를 포함할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 디더링 회로는, axb 크기의(단, a, b 각각은 양의 정수) 복수의 디더링 맵들을 포함하며, 상기 복수의 디더링 맵들을 이용하여 상기 제1 영상 신호에 대한 디더링을 수행하고, 상기 제2 영상 신호를 출력할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 영상 신호 처리 회로는, 각각이 서로 다른 상기 보상값을 저장하는 복수의 룩업 테이블들 및 상기 복수의 룩업 테이블들 중 상기 가변 주파수 신호에 대응하는 룩업 테이블을 참조하여 상기 제1 영상 신호를 상기 제2 영상 신호로 변환하는 감마 보정 회로를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 영상 신호 처리 회로는, 각각이 서로 다른 디더링 맵들을 저장하는 복수의 룩업 테이블들 및 상기 복수의 룩업 테이블들 중 상기 가변 주파수 신호에 대응하는 룩업 테이블을 참조하여 상기 제1 영상 신호를 디더링해서 상기 제2 영상 신호를 출력하는 디더링 회로를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 영상 신호 처리 회로는, 상기 가변 주파수 신호에 대응하는 제1 보상값을 계산하는 보상값 계산부, 상기 제1 보상값을 한 프레임동안 지연시켜서 제2 보상값을 출력하는 버퍼 및 이전 프레임에 대응하는 제2 보상값과 현재 프레임의 상기 제1 영상 신호를 더하여 상기 제2 영상 신호를 출력하는 가산기를 포함한다. 상기 보상값은 상기 제2 보상값이다.
이 실시예에 있어서, 상기 이전 프레임에 대응하는 상기 가변 주파수 신호가 제1 주파수 범위를 나타낼 때 상기 제2 보상값은 제1 값을 가지며, 상기 이전 프레임에 대응하는 상기 가변 주파수 신호가 상기 제1 주파수 범위보다 높은 주파수 범위인 제2 주파수 범위를 나타낼 때 상기 제2 보상값은 제1 값과 다른 제2 값을 갖는다.
이 실시예에 있어서, 상기 제1 값은 상기 제2 값보다 작으며, 상기 제1 값은 음수이다.
이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 구동 전압들을 발생하는 전압 발생기를 더 포함하며, 상기 구동 컨트롤러는 상기 가변 주파수 신호에 응답해서 상기 제1 및 제2 구동 전압들의 전압 레벨을 변경하기 위한 전압 제어 신호를 더 출력할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 구동 컨트롤러는, 상기 제어 신호에 응답해서 상기 데이터 드라이버를 제어하기 위한 제1 제어 신호 및 상기 게이트 드라이버를 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생하는 제어 신호 발생부 및 상기 가변 주파수 신호에 응답해서 상기 전압 제어 신호를 발생하는 전압 제어부를 포함할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 전압 제어부는, 상기 가변 주파수 신호가 나타내는 상기 구동 주파수가 기준 주파수보다 낮을 때 상기 제1 구동 전압의 전압 레벨을 소정 레벨 높이도록 상기 전압 제어 신호를 발생할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 제어 신호 발생 회로는, 상기 가변 주파수 신호가 나타내는 상기 구동 주파수가 기준 주파수보다 높거나 같을 때 상기 제1 구동 전압이 제1 레벨을 갖도록 상기 전압 제어 신호를 발생한다. 상기 제어 신호 발생 회로는, 상기 가변 주파수 신호가 나타내는 상기 구동 주파수가 상기 기준 주파수보다 낮거나 같을 때 상기 제1 구동 전압이 상기 제1 레벨보다 높은 제2 레벨을 갖도록 상기 전압 제어 신호를 발생한다.
이 실시예에 있어서, 상기 데이터 드라이버는, 상기 제1 구동 전압 및 상기 제2 구동 전압 사이의 복수의 감마 전압들을 생성하는 저항 스트링, 기준 감마 선택 신호에 응답해서 복수의 감마 선택 신호들 중 어느 하나를 출력하는 룩업 테이블, 상기 룩업 테이블로부터 출력되는 상기 감마 선택 신호에 응답해서 상기 복수의 감마 전압들 중 일부를 선택하고, 선택된 감마 전압들을 복수의 감마 기준 전압들로 출력하는 제1 디코더 그리고 상기 복수의 감마 기준 전압들을 참조하여 상기 제2 영상 신호를 계조 전압들로 변환하는 제2 디코더를 포함할 수 있다. 상기 계조 전압들은 상기 복수의 데이터 라인들로 제공될 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 구동 컨트롤러는, 상기 가변 주파수 신호에 대응하는 상기 기준 감마 선택 신호를 출력할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 가변 주파수 신호는 상기 제1 영상 신호의 더미 데이터 구간에 포함되어 상기 구동 컨트롤러로 제공될 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 구동 컨트롤러는, 상기 제1 영상 신호를 저장하고, 이전 프레임 영상 신호를 출력하는 메모리, 상기 제1 영상 신호에 포함된 상기 가변 주파수 신호에 근거해서 주파수 검출 신호를 출력하는 주파수 감지부, 상기 이전 프레임 영상 신호에 상기 주파수 검출 신호에 대응하는 보상값을 더한 상기 제2 영상 신호를 출력하는 영상 신호 처리 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 표시 장치는, 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들에 각각 연결된 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널, 상기 복수의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버, 상기 복수의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 드라이버, 백라이트 제어 신호에 응답해서 상기 표시 패널로 광을 제공하는 백라이트 유닛 및 외부로부터 수신된 제1 영상 신호 및 제어 신호에 응답해서 상기 데이터 드라이버로 제2 영상 신호를 제공하고, 상기 게이트 드라이버를 제어하며, 외부로부터 수신된 가변 주파수 신호에 응답해서 상기 백라이트 제어 신호를 출력하는 구동 컨트롤러를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 구동 컨트롤러는, 상기 가변 주파수 신호가 나타내는 구동 주파수가 기준 주파수보다 높을 때 상기 백라이트 유닛이 제1 휘도의 광을 제공하도록 상기 백라이트 제어 신호를 출력하고, 상기 가변 주파수 신호가 나타내는 상기 구동 주파수가 상기 기준 주파수보다 낮을 때 상기 백라이트 유닛이 제1 휘도보다 높은 제2 휘도의 광을 제공하도록 상기 백라이트 제어 신호를 출력한다.
이와 같은 구성을 갖는 표시 장치는 동작 주파수가 변경될 때 변경된 동작 주파수에 따라서 표시 패널에 표시되는 영상의 휘도를 변경한다. 특히 동작 주파수가 기준 주파수보다 낮아서 블랭크 구간이 길어지는 경우, 표시 패널에 표시될 영상 신호의 휘도를 높여서 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 동작 주파수에 따른 데이터 인에이블 신호 및 가변 주파수 신호를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 컨트롤러의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 신호 처리 회로의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 디더링 회로의 디더링 동작을 예시적으로 보여주는 도면들이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 신호 처리 회로를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 10은 도 9에 도시된 감마 보정 회로의 보상값이 0일 때 구동 주파수에 따라 표시 패널에 표시된 영상 신호의 휘도를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 11은 도 9에 도시된 감마 보정 회로가 제1 내지 제3 룩업 테이블들을 이용하여 감마 보정을 수행했을 때 구동 주파수에 따라 표시 패널에 표시된 영상 신호의 휘도를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 신호 처리 회로를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 13은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 영상 신호 처리 회로를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 14는 동작 주파수에 따른 표시 영상의 휘도 변화를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 신호 발생 회로의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 16은 도 1에 도시된 전압 발생기에서 발생되는 구동 전압들의 전압 레벨을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 드라이버의 구체적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 18은 도 16에 도시된 디지털-아날로그 변환기의 본 발명의 실시예에 따른 구성을 보여주는 블록도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 컨트롤러의 구성을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치에서 수신하는 제1 영상 신호의 일 예를 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(100)는 표시 패널(110), 구동 컨트롤러(120), 전압 발생기(130), 게이트 드라이버(140) 및 데이터 드라이버(850)를 포함한다.
표시 패널(110)은 복수의 데이터 라인들(DL1-DLm) 및 데이터 라인들(DL1-DLm)에 교차하여 배열된 복수의 게이트 라인들(GL1-GLn) 그리고 그들의 교차 영역에 배열된 복수의 화소들(PX)을 포함한다. 복수의 데이터 라인들(DL1-DLm)과 복수의 게이트 라인들(GL1-GLn)은 서로 절연되어 있다.
각 화소(PX)은 도면에 도시되지 않았으나, 대응하는 데이터 라인 및 게이트 라인에 연결된 스위칭 트랜지스터와 이에 연결된 액정 커패시터(crystal capacitor) 및 스토리지 커패시터(storage capacitor)를 포함할 수 있다.
표시 장치(100)가 유기 발광 표시 장치인 경우, 각 화소(PX)은 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자를 동작시키기 위한 스위칭 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
구동 컨트롤러(120)는 외부로부터 제1 영상 신호(RGB) 및 이의 표시를 제어하기 위한 제어 신호들(CTRL) 예를 들면, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 메인 클럭 신호 및 데이터 인에이블 신호 등을 제공받는다. 구동 컨트롤러(120)는 제어 신호들(CTRL)에 기초하여 제1 영상 신호(RGB)를 표시 패널(110)의 동작 조건에 맞게 처리한 제2 영상 신호(RGB') 및 제1 제어 신호(CONT1)를 데이터 드라이버(150)로 제공하고, 제2 제어 신호(CONT2)를 게이트 드라이버(140)로 제공한다. 제1 제어 신호(CONT1)는 클럭 신호(CLK), 극성 반전 신호(POL) 및 라인 래치 신호(LOAD)를 포함하고, 제2 제어 신호(CONT2)는 수직 동기 시작 신호, 출력 인에이블 신호 그리고 게이트 펄스 신호 등을 포함할 수 있다.
고화질 게임 영상 및 가상 현실 영상은 표시 장치(100)와 연결된 그래픽 처리 프로세서(미 도시됨)에서 렌더링(rendering)하는데 많은 시간을 필요로 한다. 한 프레임의 제1 영상 신호(RGB)에 대한 렌더링 시간에 따라서 표시 장치(100)의 구동 주파수를 변경함으로써 그래픽 처리 프로세서는 렌더링 시간을 충분히 확보할 수 있고, 표시 장치(100)는 표시 품질을 향상시킬 수 있다. 표시 장치(100)는 외부의 그래픽 처리 프로세서로부터 동작 주파수에 대한 정보를 나타내는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)를 수신한다. 또한 구동 컨트롤러(120)는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)가 나타내는 주파수에 대응하는 보상값과 제1 영상 신호(RGB)를 더한 제2 영상 신호(RGB')를 출력한다.
전압 발생기(130)는 표시 패널(110)의 동작에 필요한 복수의 전압들 및 클럭 신호들을 발생한다. 이 실시예에서, 전압 발생기(130)는 게이트 클럭 신호(CKV) 및 접지 전압(VSS)을 게이트 드라이버(140)로 제공한다. 그리고 전압 발생기(130)는 데이터 드라이버(150)의 동작에 필요한 제1 구동 전압(VGMA_UH), 제2 구동 전압(VGMA_UL), 제3 구동 전압(VGMA_LH) 및 제4 구동 전압(VGMA_LL)을 더 발생한다.
전압 발생기(130)는 구동 컨트롤러(120)로부터의 전압 제어 신호(CONT3)에 응답해서 제1 구동 전압(VGMA_UH), 제2 구동 전압(VGMA_UL), 제3 구동 전압(VGMA_LH) 및 제4 구동 전압(VGMA_LL)의 전압 레벨을 설정한다.
게이트 드라이버(140)는 구동 컨트롤러(120)로부터의 제2 제어 신호(CONT2) 및 전압 발생기(130)로부터의 게이트 클럭 신호(CKV) 및 접지 전압(VSS)에 응답해서 게이트 라인들(GL1-GLn)을 구동한다. 게이트 드라이버(140)는 게이트 구동 IC(Integrated circuit)를 포함한다. 게이트 드라이버(140)는 게이트 구동 IC뿐만 아니라 비정질-실리콘 스위칭 트랜지스터(amorphous Silicon Thin Film Transistor a-Si TFT)를 이용한 ASG(Amorphous silicon gate), 산화물 반도체, 결정질 반도체, 다결정 반도체 등을 이용한 회로로 구현될 수도 있다. 게이트 드라이버(140)는 박막공정을 통해 화소들(PX11~PXnm)과 동시에 형성될 수 있다. 이 경우, 게이트 드라이버(140)는 표시 패널(110)의 일측의 소정 영역(예를 들면, 비표시 영역)에 배열될 수 있다.
데이터 드라이버(150)는 구동 컨트롤러(120)로부터의 제2 영상 신호(RGB') 및 제1 제어 신호(CONT1)에 응답해서 제1 구동 전압(VGMA_UH), 제2 구동 전압(VGMA_UL), 제3 구동 전압(VGMA_LH) 및 제4 구동 전압(VGMA_LL)을 이용하여 데이터 라인들(DL1-DLm)을 구동하기 위한 계조 전압들을 출력한다.
게이트 드라이버(140)에 의해서 하나의 게이트 라인이 소정 레벨의 게이트 온 전압으로 구동되는 동안, 이에 연결된 한 행의 화소들(PX) 내 스위칭 트랜지스터들이 턴 온된다. 이때 데이터 드라이버(150)는 제2 영상 신호(RGB')에 대응하는 계조 전압들을 데이터 라인들(DL1-DLm)로 제공한다. 데이터 라인들(DL1-DLm)에 공급된 계조 전압들은 턴 온된 스위칭 트랜지스터들을 통해 해당 액정 커패시터들 및 스토리지 커패시터들에 인가된다. 여기서, 액정 커패시터들의 열화를 방지하기 위하여 데이터 드라이버(150)는 제2 영상 신호(RGB')에 대응하는 계조 전압들을 정극성(+) 및 부극성(-)으로 매 프레임마다 번갈아 구동한다. 제1 구동 전압(VGMA_UH) 및 제2 구동 전압(VGMA_UL)은 정극성 구동을 위해 사용되는 전압들이고, 제3 구동 전압(VGMA_LH) 및 제4 구동 전압(VGMA_LL)은 부극성 구동을 위해 사용되는 전압들이다.
구동 컨트롤러(120)는 제1 구동 전압(VGMA_UH) 및 제2 구동 전압(VGMA_UL) 사이의 복수의 기준 전압들을 선택하고, 제3 구동 전압(VGMA_LH) 및 제4 구동 전압(VGMA_LL) 사이의 복수의 기준 전압들을 선택하기 위한 기준 감마 선택 신호(GCC)를 데이터 드라이버(150)로 제공한다.
도 2는 동작 주파수에 따른 데이터 인에이블 신호 및 가변 주파수 신호를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 데이터 인에이블 신호(DE)는 외부로부터 구동 컨트롤러(120)로 제공되는 제어 신호들(CTRL)에 포함된 신호이다. 구동 컨트롤러(120)는 동작 주파수를 나타내는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)를 수신한다. 예를 들어, 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)가 2-비트 신호인 경우, 동작 주파수 144Hz, 120Hz 및 48Hz는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)의 '00', '01' 및 '10'에 각각 대응할 수 있다.
다른 실시예에서, 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)는 동작 주파수의 범위를 나타낼 수 있다. 예컨대, 동작 주파수가 144~121Hz, 120~96Hz, 95~72Hz 그리고 71~48Hz일 때 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)의 '00', '01', '10' 및 '11'에 각각 대응할 수 있다. 한편, 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)의 비트 수 및 대응하는 주파수 범위는 다양하게 변경될 수 있음이 잘 이해될 것이다.
데이터 인에이블 신호(DE)는 한 프레임 내 표시 구간과 블랭크 구간을 포함한다. 예를 들어, 동작 주파수가 144Hz, 120Hz 및 48Hz일 때 데이터 인에이블 신호(DE)의 표시 구간들(DPa, DPb, DPc)의 시간 길이는 동일하나, 블랭크 구간들(BPa, BPb, BPc)의 시간 길이는 서로 다르다.
데이터 인에이블 신호(DE)의 블랭크 구간이 길어지면, 즉, 동작 주파수가 낮아지면 누설 전류(leakage current)에 의해서 도 1에 도시된 화소(PX) 내 액정 커패시터 및 스토리지 커패시터에 충전된 전하가 감소한다. 즉, 블랭크 구간이 길어질수록 화소(PX)에 표시되는 영상의 휘도가 저하된다. 예를 들어, 매 프레임마다 동작 주파수가 변경되는 경우, 매 프레임마다 블랭크 구간의 시간 길이가 달라지게 되고, 이는 곧 프레임마다 휘도 저하량이 달라짐을 초래할 수 있다. 그 결과, 사용자는 화면이 깜박이는 플리커(flicker)를 인지하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 컨트롤러의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 구동 컨트롤러(120)는 영상 신호 처리 회로(210) 및 제어 신호 발생 회로(220)를 포함한다.
영상 신호 처리 회로(210)는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)가 나타내는 주파수에 대응하는 보상값과 상기 제1 영상 신호(RGB)를 더한 제2 영상 신호(RGB')를 출력한다. 제어 신호 발생 회로(220)는 외부로부터 수신된 제어 신호들(CTRL)에 기초하여 제1 제어 신호(CONT1), 제2 제어 신호(CONT2) 및 전압 제어 신호(CONT3)를 출력한다. 제1 제어 신호(CONT1)는 수평 동기 시작 신호, 클럭 신호 및 라인 래치 신호를 포함하고, 제2 제어 신호(CONT2)는 수직 동기 시작 신호, 출력 인에이블 신호 및 게이트 펄스 신호를 포함할 수 있다.
영상 신호 처리 회로(210)는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)가 나타내는 구동 주파수가 소정의 기준 주파수보다 낮을 때 제1 값의 보상값을 제1 영상 신호(RGB)에 더해서 제2 영상 신호(RGB')를 출력한다. 영상 신호 처리 회로(210)는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)가 나타내는 주파수가 소정의 기준 주파수보다 높거나 같을 때 제1 값과 다른 제2 값의 보상값을 제1 영상 신호(RGB)에 더해서 제2 영상 신호(RGB')를 출력한다.
도 2에 도시된 예에서, 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)가 복수의 동작 주파수들 중 어느 하나를 나타낼 때 기준 주파수는 복수 개(예를 들면, 144Hz, 120Hz 및 48Hz)일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 신호 처리 회로의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 영상 신호 처리 회로(210)는 디더링 회로(310)를 포함한다. 디더링 회로(310)는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)가 나타내는 동작 주파수에 따라서 제1 영상 신호(RGB)를 디더링하고, 제2 영상 신호(RGB)를 출력한다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 디더링 회로의 디더링 동작을 예시적으로 보여주는 도면들이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 디더링 회로(310)는 axb 크기의(단, a, b 각각은 양의 정수) 복수의 디더링 맵들을 포함한다. 이 실시예에서, 디더링 회로(310)는 4x4 크기의 디더링 맵들(DM1-DM4)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링한다.
디더링 맵들(DM1-DM4) 각각은 '1'의 위치가 분산되어 있는 공간적 분산 방식에 의한 휘도 보상이 가능하다. 예를 들어, 제1 영상 신호(RGB)가 0 계조에서 255 계조까지 256개의 계조들을 나타내고, 표시 패널(110, 도 1에 도시됨)에 21.5 계조를 표시하고자 하는 경우에, 인접한 두 개의 화소들에 21 계조 및 22 계조를 표시함으로써 인접한 두 개의 화소들의 조합에 의해 21.5 계조를 표시할 수 있다. 즉, 디더링 맵들(DM1-DM4)의 '1'의 위치 및 개수를 조절함으로써 한 프레임 내에서 4x4 크기의 화소들의 계조는 0.25, 0.5, 0.75 및 1만큼 증가될 수 있다.
디더링 회로(310)는 k번째 프레임(Fk)에서 디더링 맵(DM1)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링하고, k+1번째 프레임(Fk+1)에서 디더링 맵(DM2)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링하고, k+2번째 프레임(Fk+2)에서 디더링 맵(DM3)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링하고, k+3번째 프레임(Fk+3)에서 디더링 맵(DM4)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링한다. 디더링 맵들(DM1-DM4)에서 '1'은 제1 영상 신호(RGB)의 계조값을 1만큼 증가시키는 것을 의미한다.
4프레임 동안 디더링 맵들(DM1-DM4)을 이용하여 디더링하면, 소정 화소에 대응하는 제2 영상 신호(RGB')는 제1 영상 신호(RGB)의 계조값을 0.25만큼 증가시킨 것과 같다. 즉, 4 프레임 동안 각 화소에 대응하는 평균 보상값은 0.25이다.
디더링 회로(310)는 도 5에 도시된 디더링 맵들(DM1-DM4)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 시간 및 공간적으로 디더링하고, 제2 영상 신호(RGB')를 출력할 수 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 디더링 회로(310)는 k번째 프레임(Fk)에서 디더링 맵(DM5)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링하고, k+1번째 프레임(Fk+1)에서 디더링 맵(DM6)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링하고, k+2번째 프레임((Fk+2)에서 디더링 맵(DM7)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링하고, k+3번째 프레임(Fk+3)에서 디더링 맵(DM8)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링한다.
4프레임 동안 디더링 맵들(DM5-DM8)을 이용하여 디더링하면, 소정 화소에 대응하는 제2 영상 신호(RGB')는 제1 영상 신호(RGB)의 계조보다 0.5만큼 증가된다. 즉, 4 프레임 동안 각 화소에 대응하는 평균 보상값은 0.5이다.
디더링 회로(310)는 도 6에 도시된 디더링 맵들(DM5-DM8)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 시간 및 공간적으로 디더링하고, 제2 영상 신호(RGB')를 출력할 수 있다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 디더링 회로(310)는 k번째 프레임(Fk)에서 디더링 맵(DM9)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링하고, k+1번째 프레임(Fk+1)에서 디더링 맵(DM10)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링하고, k+2번째 프레임((Fk+2)에서 디더링 맵(DM1)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링하고, k+3번째 프레임(Fk+3)에서 디더링 맵(DM12)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링한다.
4프레임 동안 디더링 맵들(DM9-DM12)을 이용하여 디더링하면, 소정 화소에 대응하는 제2 영상 신호(RGB')는 제1 영상 신호(RGB)의 계조값을 0.25만큼 증가시킨 것과 같다. 즉, 4 프레임 동안 각 화소에 대응하는 평균 보상값은 0.25이다.
디더링 회로(310)는 도 7에 도시된 디더링 맵들(DM9-DM12)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 시간적으로 디더링하고, 제2 영상 신호(RGB')를 출력할 수 있다.
도 4 및 도 8을 참조하면, 디더링 회로(310)는 k번째 프레임(Fk)에서 디더링 맵(DM13)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링하고, k+1번째 프레임(Fk+1)에서 디더링 맵(DM14)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링하고, k+2번째 프레임(Fk+2)에서 디더링 맵(DM15)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링하고, k+3번째 프레임(Fk+3)에서 디더링 맵(DM16)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 디더링한다.
4프레임 동안 디더링 맵들(D13-DM16)을 이용하여 디더링하면, 소정 화소에 대응하는 제2 영상 신호(RGB')는 제1 영상 신호(RGB)의 계조보다 0.5만큼 증가된다. 즉, 4 프레임 동안 각 화소에 대응하는 평균 보상값은 0.5이다.
디더링 회로(310)는 도 8에 도시된 디더링 맵들(DM13-DM16)을 이용하여 제1 영상 신호(RGB)를 시간적으로 디더링하고, 제2 영상 신호(RGB')를 출력할 수 있다.
도 5 내지 도 8은 보상값이 0.25와 0.5인 경우만을 도시하나, 보상값은 디더링 맵의 크기 및 디더링 프레임의 수에 따라서 다양하게 변경될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)가 동작 주파수 144Hz, 120Hz 및 48Hz에 각각 대응하는 '00', '01' 및 '10'를 나타낼 때, 디더링 회로(310)는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)에 따라서 보상값을 0, 0.25 및 0.5 중 어느 하나로 선택한다. 디더링 회로(310)는 선택된 보상값에 대응하는 디더링 맵들을 선택하고, 제1 영상 신호(RGB)에 대한 디더링을 수행함으로써 보상값이 적용된 제2 영상 신호(RGB')를 출력할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 신호 처리 회로를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 9를 참조하면, 영상 신호 처리 회로(210)는 감마 보정 회로(320), 제1 룩업 테이블(321), 제2 룩업 테이블(322) 및 제3 룩업 테이블(323)을 포함한다.
제1 룩업 테이블(321), 제2 룩업 테이블(322) 및 제3 룩업 테이블(323)은 동작 주파수에 각각 대응하며, 서로 다른 감마 보상값을 저장한다. 예를 들어, 제1 룩업 테이블(321)은 144Hz의 동작 주파수에 대응하고, 제2 룩업 테이블(322)은 120Hz의 동작 주파수에 대응하고 그리고 제3 룩업 테이블(323)은 48Hz의 동작 주파수에 대응한다.
감마 보정 회로(320)는 제1 룩업 테이블(321), 제2 룩업 테이블(322) 및 제3 룩업 테이블(323) 중 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)에 대응하는 하나의 룩업 테이블을 선택한다. 감마 보정 회로(320)는 선택된 룩업 테이블을 참조하여 제1 영상 신호(RGB)를 보정한 제2 영상 신호(RGB')를 출력한다.
영상 신호 처리 회로(210)에 구비되는 룩업 테이블들의 수 및 룩업 테이블들 각각과 대응하는 동작 주파수의 관계는 다양하게 변경될 수 있다.
도 10은 도 9에 도시된 감마 보정 회로의 보상값이 0일 때 구동 주파수에 따라 표시 패널에 표시된 영상 신호의 휘도를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 11은 도 9에 도시된 감마 보정 회로가 제1 내지 제3 룩업 테이블들을 이용하여 감마 보정을 수행했을 때 구동 주파수에 따라 표시 패널에 표시된 영상 신호의 휘도를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 구동 주파수가 높은 경우(예를 들어, 144Hz)의 휘도 곡선(L11)보다 구동 주파수가 낮은 경우(예를 들어, 48Hz)의 휘도 곡선(L12)이 아래에 위치함을 알 수 있다. 즉, 동일한 계조 신호가 표시 패널(110, 도 1에 도시됨)에 표시되더라도 구동 주파수가 높을 때보다 낮을 때(즉, 블랭크 구간의 길이가 길 때) 휘도가 저하됨을 알 수 있다.
도 9 및 도 11을 참조하면, 감마 보정 회로(320)가 감마 보정을 수행한 경우, 구동 주파수가 낮은 경우(예를 들어, 48Hz)의 휘도 곡선(L22)이 도 10에 도시된 휘도 곡선(L12)보다 상승하여 구동 주파수가 높은 경우(예를 들어, 144Hz)의 휘도 곡선(L21)에 근접했음을 알 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 신호 처리 회로를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 12를 참조하면, 영상 신호 처리 회로(210)는 감마 보정 회로(330)를 포함한다. 감마 보정 회로(330)는 디더링 회로(331), 제1 룩업 테이블(332), 제2 룩업 테이블(333) 및 제3 룩업 테이블(334)을 포함한다.
감마 보정 회로(330)는 도 9에 도시된 감마 보정 회로(320)와 유사하게 제1 룩업 테이블(332), 제2 룩업 테이블(333) 및 제3 룩업 테이블(334)을 이용하여 제1 영상 신호 (RGB)를 보정한 제2 영상 신호(RGB')를 출력한다. 제1 룩업 테이블(332), 제2 룩업 테이블(333) 및 제3 룩업 테이블(334)에 저장된 보상값이 1보다 작은 경우, 감마 보정 회로(330)는 디더링 회로(331)를 이용하여 제2 영상 신호(RGB')를 출력할 수 있다. 디더링 회로(331)의 동작은 도 4 내지 도 8에 설명된 내용과 같으므로 생략한다.
도 13은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 영상 신호 처리 회로를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 13을 참조하면, 영상 신호 처리 회로(210)는 가산기(340), 버퍼(341) 및 보상값 계산부(342)를 포함한다. 보상값 계산부(342)는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)에 대응하는 제1 보상값(CV1)을 계산한다. 버퍼(341)는 제1 보상값(CV1)을 소정 프레임 동안 지연시켜 제2 보상값(CV2)을 출력한다. 이 실시예에서, 버퍼(341)는 제1 보상값(CV1)을 한 프레임 동안 지연시켜 제2 보상값(CV2)을 출력한다. 즉, 제2 보상값(CV2)은 이전 프레임의 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)에 대응하는 보상값이다. 다른 실시예에서, 버퍼(341)는 제1 보상값(CV1)을 수 프레임들 동안 지연시켜 제2 보상값(CV2)을 출력할 수 있다.
가산기(340)는 현재 프레임의 제1 영상 신호(RGB)와 이전 프레임에 대응하는 제2 보상값(CV2)을 더해서 제2 영상 신호(RGB')를 출력한다.
도 14는 동작 주파수에 따른 표시 영상의 휘도 변화를 예시적으로 보여주는 도면이다.
앞서 도 2에서 설명된 바와 같이, 동작 주파수가 낮아질수록 블랭크 구간이 길어지고 그 결과 표시 영상의 휘도는 저하된다.
도 14에 도시된 예에서, 표시 구간에서 표시 영상의 휘도가 200니트(nit) 인 것으로 가정할 때 동작 주파수가 144Hz인 경우보다 48Hz에서 표시 영상의 휘도가 더 낮아졌음을 알 수 있다.
도 13에 도시된 영상 신호 처리 회로(210)는 이전 프레임의 동작 주파수에 따라서 현재 프레임의 휘도를 보상함으로써 프레임들 간의 휘도 편차를 감소시킨다.
다음 표 1은 일련의 프레임들에서 동작 주파수 변경에 따른 휘도 변화를 예시적으로 보여준다.
프레임 F-4 F-3 F-2 F-1 F F+1 F+2 F+3 F+4
구동 주파수 144 144 48 144 48 144 144 144 48
종래 기술에 따른 표시 영상의 휘도 (nit) 190 190 160 190 160 190 190 190 160
휘도 차
(Fk-1 - Fk)		 - 0 -30 +30 -30 +30 0 0 -30
제1 보상 신호(CV1) +10 +10 -5 +10 -5 +10 +10 +10 -10
제2 보상 신호(CV2) - +10 +10 -5 +10 -5 +10 +10 +10
본 발명에 따른
표시 영상의 휘도 (nit)		 - 200 170 185 170 185 200 200 170
휘도 차
(Fk-1 - Fk)		 +10 -30 +15 -15 +15 +15 0 30
표 1에 도시된 예에서, 표시 구간에서 제2 영상 신호(RGB')에 대응하는 표시 영상의 휘도가 200니트인 것으로 가정하면, 구동 주파수가 144Hz인 경우, 표시 영상의 휘도가 190니트로 감소하고, 구동 주파수가 48Hz인 경우 표시 영상의 휘도가 160니트로 감소한다.
F-1번째 프레임의 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)가 구동 주파수 144Hz를 나타내면, 보상값 계산부(342)는 휘도를 10만큼 증가시킬 수 있는 제1 보상 신호(CV1)를 출력한다. 버퍼(341)는 제1 보상 신호(CV1)를 저장한다.
F번째 프레임에서 제1 영상 신호(RGB)가 입력될 때 버퍼(341)는 저장된 제1 보상 신호(CV1)를 제2 보상 신호(CV2)로서 출력한다. 가산기(340)는 제1 영상 신호(RGB)와 제2 보상 신호(CV2)를 더해서 제2 영상 신호(RGB')를 출력한다.
그러므로 F번째 프레임에서 구동 주파수가 48Hz이더라도 휘도는 170니트까지만 감소하여 종래의 160 니트에 비해 휘도 저하가 감소된다.
이전 프레임의 가변 주파수 신호(FREE_SYNC) 즉, 구동 주파수에 따라서 제1 보상 신호(CV1)를 결정하고, 현재 프레임의 제1 영상 신호(RGB)에 이전 프레임의 구동 주파수에 대응하는 제2 보상 신호(CV2)를 더하여 제2 영상 신호(RGB')를 출력함으로써 연속되는 프레임들 간의 휘도 차이값은 감소될 수 있다.
표 1의 예에 나타난 바와 같이, 연속하는 복수의 프레임들(F-3, F-2, F-1, F, F+1, F+2, F+3, F+4)에서 종래의 표시 영상의 휘도 차는 0, -30, +30, -30, 0, 0, -30이었다. 제1 영상 신호(RGB)에 제2 보상 신호(CV2)를 더한 제2 영상 신호(RGB')를 출력함으로써 연속하는 복수의 프레임들(F-3, F-2, F-1, F, F+1, F+2, F+3, F+4)에서 본 발명에 따른 표시 영상의 휘도 차는 +10, -30, +15, +15, +15, +15, 0, 30으로 변화하였다. 즉, 도 13에 도시된 영상 신호 처리 회로(210)에 의하면, 인접한 프레임들 간의 휘도 차가 감소될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 신호 발생 회로의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 15를 참조하면, 제어 신호 발생 회로(220)는 제어 신호 발생부(410) 및 전압 제어부(420)를 포함한다. 제어 신호 발생부(410)는 외부로부터 수신된 제어 신호들(CTRL)에 기초하여 제1 제어 신호(CONT1) 및 제2 제어 신호(CONT2)를 출력한다. 전압 제어부(420)는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)에 응답해서 전압 제어 신호(CONT3)를 출력한다.
도 16은 도 1에 도시된 전압 발생기에서 발생되는 구동 전압들의 전압 레벨을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 16을 참조하면, 전압 발생기(130)는 도 15에 도시된 전압 제어부(420)로부터의 전압 제어 신호(CONT3)에 응답해서 제1 구동 전압(VGMA_UH), 제2 구동 전압(VGMA_UL), 제3 구동 전압(VGMA_LH) 및 제4 구동 전압(VGMA_LL)의 전압 레벨을 설정한다.
구동 주파수가 고정된 노말 모드에서 제1 내지 제4 구동 전압들(VGMA_UH, VGMA_UL, VGMA_LH, VGMA_LL) 각각은 소정 레벨로 고정된다.
매 프레임마다 구동 주파수가 변경될 수 있는 가변 주파수 모드 동안 제1 내지 제4 구동 전압들(VGMA_UH, VGMA_UL, VGMA_LH, VGMA_LL) 각각은 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)에 근거한 전압 제어 신호(CONT3)에 따라서 변화한다. 이 실시예에서, 가변 주파수 모드 동안 제1 및 제4 구동 전압들(VGMA_UH, VGMA_LL)만 구동 주파수에 따라 변경되고, 제2 및 제3 구동 전압들(VGMA_UL, VGMA_LH)은 소정 레벨로 유지된다.
예를 들어, 전압 제어부(420)는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)가 144Hz, 120Hz 및 48Hz를 나타낼 때 제1 구동 전압(VGMA_UH)이 제1 레벨(V1), 제2 레벨(V2) 및 제3 레벨(V3)로 각각 설정되도록 전압 제어 신호(CONT3)를 출력한다.
예를 들어, 전압 제어부(420)는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)가 144Hz, 120Hz 및 48Hz를 나타낼 때 제4 구동 전압(VGMA_LL)이 제4 레벨(V4), 제5 레벨(V5) 및 제6 레벨(V6)로 각각 설정되도록 전압 제어 신호(CONT3)를 출력한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 드라이버의 구체적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 17을 참조하면, 데이터 드라이버(150)는 쉬프트 레지스터(510), 래치부(520), 디지털-아날로그 변환기(530) 그리고 출력 버퍼(540)를 포함한다. 도 16에서, 클럭 신호(CLK), 라인 래치 신호(LOAD) 및 극성 반전 신호(POL)는 도 1에 도시된 구동 컨트롤러(120)로부터 제공되는 제1 제어 신호(CONT1)에 포함된 신호들이다.
쉬프트 레지스터(510)는 클럭 신호(CLK)에 동기해서 래치 클럭 신호들(CK1~CKm)을 순차적으로 활성화한다. 래치부(520)는 쉬프트 레지스터(510)로부터의 래치 클럭 신호들(CK1~CKm)에 동기해서 제2 영상 신호(RGB')를 래치하고, 라인 래치 신호(LOAD)에 응답해서 래치 데이터 신호들(DA1~DAm)을 동시에 디지털-아날로그 변환기(530)로 제공한다.
디지털-아날로그 변환기(530)는 도 1에 도시된 구동 컨트롤러(120)로부터의 극성 반전 신호(POL) 및 계조 보상 신호(GCC) 그리고 도 1에 도시된 전압 발생기(130)로부터 제1 구동 전압(VGMA_UH), 제2 구동 전압(VGMA_UL), 제3 구동 전압(VGMA_LH) 및 제4 구동 전압(VGMA_LL)을 수신한다. 디지털-아날로그 변환기(530)는 래치부(520)로부터의 래치 데이터 신호들(DA~DAm)에 대응하는 계조 전압들(Y1~Ym)을 출력 버퍼(540)로 출력한다. 출력 버퍼(540)는 라인 래치 신호(LOAD)에 응답해서 디지털-아날로그 변환기(530)로부터의 계조 전압들(Y1-Ym)에 대응하는 데이터 신호들(D1-Dm)을 데이터 라인들(DL1-DLm)로 출력한다.
도 18은 도 16에 도시된 디지털-아날로그 변환기의 본 발명의 실시예에 따른 구성을 보여주는 블록도이다.
도 18을 참조하면, 디지털-아날로그 변환기(530)는 룩업 테이블(610), 정극성 변환기(620) 및 부극성 변환기(630)를 포함한다. 룩업 테이블(610)은 복수의 계조 선택 신호들을 저장하고, 도 1에 도시된 구동 컨트롤러(120)로부터의 계조 보상 신호(GCC)에 응답해서 선택 신호(SEL)를 출력한다.
정극성 변환기(620)는 저항 스트링(622), 제1 디코더(624) 그리고 제2 디코더(626)를 포함한다. 저항 스트링(622)은 도 1에 도시된 전압 발생기(130)로부터의 제1 구동 전압(VGMA_UH) 및 제2 구동 전압(VGMA_UL)을 공급받고, 복수의 감마 전압들(VGAU1-VGAUj)을 발생한다.
제1 디코더(624)는 룩업 테이블(610)로부터의 선택 신호(SEL)에 응답해서 복수의 감마 전압들(VGAU0-VGAUj) 중 일부를 복수의 감마 기준 전압들(VGRU0-VGRUk)로 출력한다. 단, j, k 각각은 양의 정수이다. 제2 디코더(626)는 극성 반전 신호(POL)가 제1 레벨인 동안 복수의 감마 기준 전압들(VGRU0-VGRUk)을 참조하여 래치 데이터 신호들(DA1-DAm)을 계조 전압들(Y1-Ym)로 변환한다.
부극성 변환기(630)는 저항 스트링(632), 제3 디코더(634), 제4 디코더(636) 그리고 인버터(IV1)를 포함한다. 저항 스트링(632)은 도 1에 도시된 전압 발생기(130)로부터의 제3 구동 전압(VGMA_LH) 및 제4 구동 전압(VGMA_LL)을 공급받고, 복수의 감마 전압들(VGAL_1-VGALj)을 발생한다.
제3 디코더(634)는 룩업 테이블(610)로부터의 선택 신호(SEL)에 응답해서 복수의 감마 전압들(VGAL0-VGALj) 중 일부를 복수의 감마 기준 전압들(VGRL0-VGRLk)로 출력한다. 단, j, k 각각은 양의 정수이다. 제4 디코더(636)는 극성 반전 신호(POL)가 제2 레벨인 동안 복수의 감마 기준 전압들(VGRL0-VGRLk)을 참조하여 래치 데이터 신호들(DA1-DAm)을 계조 전압들(Y1-Ym)로 변환한다.
도 15 내지 도 18을 참조하면, 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)가 나타내는 구동 주파수에 따라서 제1 내지 제4 구동 전압들(VGMA_UH, VGMA_UL, VGMA_LH, VGMA_LL)의 전압 레벨을 변경하면 저항 스트링들(622, 632)로부터 출력되는 복수의 감마 전압들(VGAU1-VGAUj, VGAL1-VGALj)의 전압 레벨이 변경될 수 있다.
특히, 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)가 나타내는 구동 주파수가 낮을수록 제1 구동 전압(VGMA_UH)의 전압 레벨은 높아지고(V1<V2<V3), 제4 구동 전압(VGMA_LL)의 전압 레벨은 낮아진다(V4>V5>V6). 제1 구동 전압(VGMA_UH)의 전압 레벨이 높아질수록 그리고 제4 구동 전압(VGMA_LL)의 전압 레벨은 낮아질수록 표시 패널(110, 도 1)에 표시되는 영상의 휘도는 높아진다.
이 실시예에 따르면, 낮은 구동 주파수(예를 들면, 48Hz)에서 블랭크 구간이 길어짐에 따른 휘도 저하는 제1 내지 제4 구동 전압들(VGMA_UH, VGMA_UL, VGMA_LH, VGMA_LL)의 전압 레벨을 변경하는 것에 의해 보상될 수 있다.
도 1 및 도 18을 참조하면, 구동 컨트롤러(120)는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)에 응답해서 계조 보상 신호(GCC)를 출력한다. 앞서 설명한 바와 같이, 룩업 테이블(610)은 계조 보상 신호(GCC)에 응답해서 선택 신호(SEL)를 출력한다. 가변 주파수 모드 동안 제1 내지 제4 구동 전압들(VGMA_UH, VGMA_UL, VGMA_LH, VGMA_LL)의 전압 레벨은 노말 모드의 전압 레벨로 그대로 유지하고, 계조 보상 신호(GCC)를 변경하여 선택 신호(SEL)를 변경하는 것에 의해 선택되는 감마 기준 전압들(VGRU0-VGRUk, VGRL0-VGRLk)을 변경할 수 있다.
높은 구동 주파수(예를 들면, 144Hz)에서 선택되는 감마 기준 전압들(VGRU0-VGRUk, VGRL0-VGRLk)의 전압 레벨과 낮은 구동 주파수(예를 들면, 48Hz)에서 선택되는 감마 기준 전압들(VGRU0-VGRUk, VGRL0-VGRLk)의 전압 레벨을 다르게 설정함으로써 구동 주파수 변경에 따른 휘도 변화를 최소화할 수 있다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 컨트롤러의 구성을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 19를 참조하면, 구동 컨트롤러(700)는 메모리(710), 영상 신호 처리 회로(720), 주파수 감지부(730) 및 제어 신호 발생 회로(740)를 포함한다.
메모리(710)는 제1 영상 신호(RGB)를 저장하고, 이전 프레임의 이전 영상 신호(P_RGB)를 출력한다. 주파수 감지부(730)는 제1 영상 신호(RGB)에 포함된 주파수 정보에 근거해서 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)를 출력한다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치에서 수신하는 제1 영상 신호의 일 예를 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 20을 참조하면, 제1 영상 신호(RGB)는 블랭크 종료 표시 구간(10), 영상 신호 구간(11), 블랭크 시작 표시 구간(12), 클럭 복원 데이터 구간(13) 및 더미 데이터 구간(14)을 포함한다. 이 실시예에서 제1 영상 신호(RGB)에 대응하는 주파수 정보는 더미 데이터 구간(14)에 포함될 수 있다.
다시 도 19를 참조하면, 주파수 감지부(730)는 제1 영상 신호(RGB)의 더미 데이터 구간(14)에 포함된 주파수 정보에 근거해서 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)를 출력한다.
현재 프레임의 주파수 정보가 현재 프레임의 제1 영상 신호(RGB)에 포함되어 있으므로, 제1 영상 신호(RGB)에 대한 보상값은 한 프레임의 제1 영상 신호(RGB)가 모두 수신된 후 계산될 수 있다. 따라서 메모리(710)는 적어도 한 프레임의 제1 영상 신호(RGB)를 저장할 수 있어야 한다.
영상 신호 처리 회로(720)는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)에 응답해서 이전 영상 신호(P_RGB)를 제2 영상 신호(RGB')로 변환한다. 영상 신호 처리 회로(720)는 앞서 도 4 내지 도 13에 도시된 영상 신호 처리 회로들과 유사한 방법으로 이전 영상 신호(P_RGB)에 보상값을 더한 제2 영상 신호(RGB')를 출력할 수 있다.
제어 신호 발생 회로(740)는 제어 신호들(CTRL)에 기초하여 제1 제어 신호(CONT1) 및 제2 제어 신호(CONT2)를 출력한다. 또한 제어 신호 발생 회로(740)는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)에 응답해서 전압 제어 신호(CONT3)를 출력한다. 제어 신호 발생 회로(740)는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)에 응답해서 도 1에 도시된 전압 발생기(130)에서 발생되는 제1 내지 제4 구동 전압들(VGMA_UH, VGMA_UL, VGMA_LH, VGMA_LL)의 전압 레벨을 설정하기 위한 전압 제어 신호(CONT3)를 출력한다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 21을 참조하면, 표시 장치(800)는 표시 패널(810), 구동 컨트롤러(820), 전압 발생기(830), 게이트 드라이버(840), 데이터 드라이버(850) 그리고 백라이트 유닛(860)을 포함한다.
도 21에 도시된 표시 장치(800)는 도 1에 도시된 표시 장치(100)에 백라이트 유닛(860)을 더 포함한다. 표시 장치(800)에 포함되는 구동 컨트롤러(820), 전압 발생기(830), 게이트 드라이버(840) 및 데이터 드라이버(850)의 구성 및 동작은 도 1에 도시된 표시 장치(100)의 구동 컨트롤러(120), 전압 발생기(130), 게이트 드라이버(140) 및 데이터 드라이버(150)와 유사하므로 중복되는 설명은 생략한다.
구동 컨트롤러(820)는 외부로부터 제공되는 제어 신호들(CTRL) 및 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)에 응답해서 백라이트 제어 신호(CONT4)를 발생한다.
백라이트 유닛(860)은 표시 패널(810)로 빛을 제공한다. 백라이트 유닛(860)은 백라이트 제어 신호(CONT4)에 응답해서 빛의 휘도를 조절한다.
도 23은 동작 모드에 따른 백라이트 휘도 변화를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 23을 참조하면, 구동 주파수가 고정된 노말 모드에서 백라이트 유닛(860)의 휘도는 소정 레벨로 유지된다. 매 프레임마다 구동 주파수가 변경될 수 있는 가변 주파수 모드 동안 백라이트 유닛(860)의 발광 휘도는 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)에 근거한 백라이트 제어 신호(CONT4)에 따라서 변화한다. 예컨대, 낮은 구동 주파수(예를 들면, 48Hz)에서 백라이트 유닛(860)의 발광 휘도는 높은 구동 주파수(예를 들면, 144Hz)에서 백라이트 유닛(860)의 발광 휘도보다 높다.
이 실시예에 따르면, 낮은 구동 주파수(예를 들면, 48Hz)에서 블랭크 구간이 길어짐에 따른 휘도 저하는 백라이트 유닛(860)의 발광 휘도를 변경하는 것에 의해 보상될 수 있다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 영상 표시 시스템을 보여주는 도면이다.
도 23을 참조하면, 영상 표시 시스템은 그래픽 프로세서(1000) 및 표시 장치(1100)를 포함한다. 그래픽 프로세서(1000)는 제1 영상 신호(RGB), 제어 신호들(CTRL) 및 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)를 표시 장치(1100)로 제공한다.
가변 주파수 신호(FREE_SYNC)는 그래픽 프로세서(1000)로부터 표시 장치(1100)로 제공되는 표시 장치(1100)의 구동 주파수를 나타내는 신호일 수 있다. 다른 실시예에서, 가변 주파수 신호(FREE_SYNC)는 제1 영상 신호(RGB)의 구동 주파수가 매 프레임마다 변경될 수 있음을 나타내는 신호일 수 있다.
표시 장치(1100)의 구동 주파수는 그래픽 프로세서(1000)의 렌더링 속도에 따라서 달라질 수 있다. 표시 장치(1100)는 도 1에 도시된 표시 장치(100) 또는 도 18에 도시된 표시 장치(800)일 수 있다.
예시적인 바람직한 실시예들을 이용하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 범위는 개시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것이 잘 이해될 것이다. 오히려, 본 발명의 범위에는 다양한 변형 예들 및 그 유사한 구성들이 모두 포함될 수 있도록 하려는 것이다. 따라서, 청구범위는 그러한 변형 예들 및 그 유사한 구성들 모두를 포함하는 것으로 가능한 폭넓게 해석되어야 한다.
100: 표시 장치
110: 표시 패널
120: 구동 컨트롤러
130: 전압 발생기
140: 게이트 드라이버
150: 데이터 드라이버

Claims (20)

  1. 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들에 각각 연결된 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널;
    상기 복수의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버;
    상기 복수의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 드라이버;
    전압 제어 신호에 응답해서 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 발생하는 전압 발생기; 및
    외부로부터 수신된 제1 영상 신호, 제어 신호 및 가변 주파수 신호에 응답해서 상기 데이터 드라이버로 제2 영상 신호를 제공하고, 상기 게이트 드라이버를 제어하는 구동 컨트롤러를 포함하되;
    상기 구동 컨트롤러는,
    상기 가변 주파수 신호가 나타내는 구동 주파수가 기준 주파수보다 높을 때 상기 제1 구동 전압이 제1 레벨을 갖도록 상기 전압 제어 신호를 발생하고, 상기 구동 주파수가 상기 기준 주파수보다 낮거나 같을 때 상기 제1 구동 전압이 상기 제1 레벨보다 높은 제2 레벨을 갖도록 상기 전압 제어 신호를 발생하고,
    상기 데이터 드라이버는 상기 제1 구동 전압 및 상기 제2 구동 전압에 근거해서 상기 제2 영상 신호에 대응하는 데이터 신호들을 상기 복수의 화소들로 제공하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 컨트롤러는
    상기 가변 주파수 신호가 나타내는 상기 구동 주파수에 대응하는 보상값과 상기 제1 영상 신호를 더한 상기 제2 영상 신호를 출력하고,
    상기 상기 구동 주파수가 상기 기준 주파수보다 낮을 때 상기 보상값은 제1 값을 가지며, 상기 구동 주파수가 상기 기준 주파수보다 높거나 같을 때 상기 보상값은 상기 제1 값과 다른 제2 값을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 컨트롤러는,
    상기 제1 영상 신호를 상기 제2 영상 신호로 변환하는 영상 신호 처리 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 영상 신호 처리 회로는,
    상기 가변 주파수 신호에 응답해서 상기 제1 영상 신호를 상기 보상값에 근거해서 디더링하고, 상기 제2 영상 신호를 출력하는 디더링 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 디더링 회로는,
    axb 크기의(단, a, b 각각은 양의 정수) 복수의 디더링 맵들을 포함하며,
    상기 복수의 디더링 맵들을 이용하여 상기 제1 영상 신호에 대한 디더링을 수행하고, 상기 제2 영상 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 영상 신호 처리 회로는,
    각각이 서로 다른 상기 보상값을 저장하는 복수의 룩업 테이블들; 및
    상기 복수의 룩업 테이블들 중 상기 가변 주파수 신호에 대응하는 룩업 테이블을 참조하여 상기 제1 영상 신호를 상기 제2 영상 신호로 변환하는 감마 보정 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 영상 신호 처리 회로는,
    각각이 서로 다른 디더링 맵들을 저장하는 복수의 룩업 테이블들; 및
    상기 복수의 룩업 테이블들 중 상기 가변 주파수 신호에 대응하는 룩업 테이블을 참조하여 상기 제1 영상 신호를 디더링해서 상기 제2 영상 신호를 출력하는 디더링 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 영상 신호 처리 회로는,
    상기 가변 주파수 신호에 대응하는 제1 보상값을 계산하는 보상값 계산부;
    상기 제1 보상값을 한 프레임동안 지연시켜서 제2 보상값을 출력하는 버퍼; 및
    이전 프레임에 대응하는 제2 보상값과 현재 프레임의 상기 제1 영상 신호를 더하여 상기 제2 영상 신호를 출력하는 가산기를 포함하되,
    상기 보상값은 상기 제2 보상값인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이전 프레임에 대응하는 상기 가변 주파수 신호가 제1 주파수 범위를 나타낼 때 상기 제2 보상값은 제1 값을 가지며,
    상기 이전 프레임에 대응하는 상기 가변 주파수 신호가 상기 제1 주파수 범위보다 높은 주파수 범위인 제2 주파수 범위를 나타낼 때 상기 제2 보상값은 제1 값과 다른 제2 값을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 값은 상기 제2 값보다 작으며, 상기 제1 값은 음수인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 컨트롤러는,
    상기 제어 신호에 응답해서 상기 데이터 드라이버를 제어하기 위한 제1 제어 신호 및 상기 게이트 드라이버를 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생하는 제어 신호 발생부; 및
    상기 가변 주파수 신호에 응답해서 상기 전압 제어 신호를 발생하는 전압 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 드라이버는,
    상기 제1 구동 전압 및 상기 제2 구동 전압 사이의 복수의 감마 전압들을 생성하는 저항 스트링;
    기준 감마 선택 신호에 응답해서 복수의 감마 선택 신호들 중 어느 하나를 출력하는 룩업 테이블;
    상기 룩업 테이블로부터 출력되는 상기 감마 선택 신호에 응답해서 상기 복수의 감마 전압들 중 일부를 선택하고, 선택된 감마 전압들을 복수의 감마 기준 전압들로 출력하는 제1 디코더; 그리고
    상기 복수의 감마 기준 전압들을 참조하여 상기 제2 영상 신호를 계조 전압들로 변환하는 제2 디코더를 포함하되,
    상기 계조 전압들에 대응하는 상기 데이터 신호들은 상기 복수의 데이터 라인들로 제공되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 구동 컨트롤러는,
    상기 가변 주파수 신호에 대응하는 상기 기준 감마 선택 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 주파수 신호는 상기 제1 영상 신호의 더미 데이터 구간에 포함되어 상기 구동 컨트롤러로 제공되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 구동 컨트롤러는,
    상기 제1 영상 신호를 저장하고, 이전 프레임 영상 신호를 출력하는 메모리;
    상기 제1 영상 신호에 포함된 상기 가변 주파수 신호에 근거해서 주파수 검출 신호를 출력하는 주파수 감지부;
    상기 이전 프레임 영상 신호에 상기 주파수 검출 신호에 대응하는 보상값을 더한 상기 제2 영상 신호를 출력하는 영상 신호 처리 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들에 각각 연결된 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널과;
    상기 복수의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버와;
    상기 복수의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 드라이버;
    전압 제어 신호에 응답해서 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 발생하는 전압 발생기;
    백라이트 제어 신호에 응답해서 상기 표시 패널로 광을 제공하는 백라이트 유닛; 및
    외부로부터 수신된 제1 영상 신호 및 제어 신호에 응답해서 상기 데이터 드라이버로 제2 영상 신호를 제공하고, 상기 게이트 드라이버를 제어하며, 외부로부터 수신된 가변 주파수 신호에 응답해서 상기 백라이트 제어 신호를 출력하는 구동 컨트롤러를 포함하되,
    상기 구동 컨트롤러는,
    상기 가변 주파수 신호가 나타내는 구동 주파수가 기준 주파수보다 높을 때 상기 제1 구동 전압이 제1 레벨을 갖도록 상기 전압 제어 신호를 발생하고, 상기 구동 주파수가 상기 기준 주파수보다 낮거나 같을 때 상기 제1 구동 전압이 상기 제1 레벨보다 높은 제2 레벨을 갖도록 상기 전압 제어 신호를 발생하고,
    상기 데이터 드라이버는 상기 제1 구동 전압 및 상기 제2 구동 전압에 근거해서 상기 제2 영상 신호에 대응하는 데이터 신호들을 상기 복수의 화소들로 제공하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 구동 컨트롤러는,
    상기 가변 주파수 신호가 나타내는 상기 구동 주파수가 상기 기준 주파수보다 높을 때 상기 백라이트 유닛이 제1 휘도의 광을 제공하도록 상기 백라이트 제어 신호를 출력하고, 상기 구동 주파수가 상기 기준 주파수보다 낮을 때 상기 백라이트 유닛이 제1 휘도보다 높은 제2 휘도의 광을 제공하도록 상기 백라이트 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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