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KR102510460B1 - 표시 장치 및 그의 구동 방법 - Google Patents

표시 장치 및 그의 구동 방법 Download PDF

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KR102510460B1 KR1020170174479A KR20170174479A KR102510460B1 KR 102510460 B1 KR102510460 B1 KR 102510460B1 KR 1020170174479 A KR1020170174479 A KR 1020170174479A KR 20170174479 A KR20170174479 A KR 20170174479A KR 102510460 B1 KR102510460 B1 KR 102510460B1
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Abstract

본 발명은 표시 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치는, 표시 영역을 통해 입력 영상 데이터에 대응하는 영상을 표시하는 표시 패널; 및 상기 표시 패널에서 발산된 빛을 검출하여 상기 표시 영역 상에 위치된 손가락의 지문 형태를 센싱하는 지문 센서부를 포함하고, 지문 센싱 모드가 비활성화 상태에서 활성화 상태로 변경되면 상기 손가락의 위치에 대응되는 제1 표시 영역에 표시되는 영상의 휘도가 증가될 수 있다.

Description

표시 장치 및 그의 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
최근, 지문 센싱 기능과 같은 다양한 기능을 제공하는 표시장치에 대한 수요가 증가하고 있다. 지문 센싱 기능을 제공하기 위하여, 표시패널의 특정 영역에 별도의 지문 센서를 부착하는 방식 등이 이용될 수 있다.
지문 센서는, 일례로 별도의 광원, 렌즈 및 이미지 센서를 구비할 수 있다. 이러한 지문 센서를 표시패널에 부착하게 되면, 표시장치의 두께가 증가하고 제조 비용이 상승할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 별도의 외부 광원 없이 지문 센서부를 구현함과 더불어, 화질 저하를 방지할 수 있는 표시장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 표시 장치는, 표시 영역을 통해 입력 영상 데이터에 대응하는 영상을 표시하는 표시 패널; 및 상기 표시 패널에서 발산된 빛 중 상기 표시 영역 상에 위치된 손가락에 반사된 빛을 이용하여 상기 손가락의 지문 형태를 센싱하는 지문 센서부를 포함하고, 지문 센싱 모드가 비활성화 상태에서 활성화 상태로 변경되면 상기 손가락의 위치에 대응되는 제1 표시 영역에 표시되는 영상의 휘도가 증가될 수 있다.
또한, 상기 표시 패널은, 상기 지문 센싱 모드가 비활성화 상태일 때 상기 영상의 목표 휘도를 제1 휘도로 설정하고, 상기 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 상기 영상의 목표 휘도를 상기 제1 휘도보다 높은 제2 휘도로 설정하는 휘도 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 휘도 제어부는, 상기 지문 센싱 모드가 비활성화 상태일 때 제1 감마 구동 전압을 선택하고, 상기 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 상기 제1 감마 구동 전압과 상이한 제2 감마 구동 전압을 선택할 수 있다.
또한, 상기 표시 패널은 각각이 발광 소자를 포함하는 복수의 화소들을 포함하며, 상기 휘도 제어부는, 상기 지문 센싱 모드가 비활성화 상태일 때 발광 소자들이 제1 기간 동안 발광하도록 제어하고, 상기 지문 센싱 모드가 활성화되면 상기 발광 소자들이 상기 제1 기간 보다 긴 제2 기간 동안 발광하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 표시 패널은, 상기 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 상기 입력 영상 데이터에 기 설정된 보정 계수를 적용하여 스케일 다운된 입력 영상 데이터를 생성하는 데이터 변환부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스케일 다운된 입력 영상 데이터에 대응하는 영상의 휘도는, 상기 제2 휘도보다 상기 제1 휘도에 근접할 수 있다.
또한, 상기 데이터 변환부는, 화이트 패턴 데이터를 기초로 하여 상기 스케일 다운된 입력 영상 데이터를 변환할 수 있다.
또한, 상기 데이터 변환부는 상기 스케일 다운된 입력 영상 데이터 중 제1 표시 영역에 대응하는 입력 영상 데이터의 계조를 상향 보정할 수 있다.
또한, 상기 지문 센싱 모드가 비활성화 상태에서 활성화 상태로 변경되면 상기 제1 표시 영역에 화이트 영상이 표시될 수 있다.
또한, 상기 표시 영역은, 상기 표시 영역에서 상기 제1 표시 영역을 제외한 나머지 영역인 제2 표시 영역을 포함하고, 상기 지문 센싱 모드가 비활성화 상태일 때 상기 표시 영역에 표시되는 영상의 휘도와 상기 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 상기 제2 표시 영역에 표시되는 영상의 휘도가 거의 동일할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 것으로, 표시 영역을 통해 입력 영상 데이터에 대응하는 영상을 표시하는 표시 패널과, 상기 표시 패널에서 발산된 빛 중 상기 표시 영역 상에 위치된 손가락에 반사된 빛을 이용하여 상기 손가락의 지문 형태를 센싱하는 지문 센서부를 포함하는 표시 장치의 구동 방법은, 지문 센싱 모드를 활성화시키는 단계; 및 상기 손가락의 위치에 대응되는 제1 표시 영역에 표시되는 영상의 휘도를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 표시 영역에 표시되는 영상의 휘도를 증가시키는 단계는, 상기 영상의 목표 휘도를 상향 보정하는 단계; 및 상기 입력 영상 데이터에 기 설정된 보정 계수를 적용하여 스케일 다운된 입력 영상 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 영상의 목표 휘도를 상향 보정하는 단계는, 감마 구동 전압을 변경함으로써 수행될 수 있다.
또한, 상기 표시 패널은 각각이 발광 소자를 포함하는 복수의 화소들을 포함하며, 상기 영상의 목표 휘도를 상향 보정하는 단계는, 상기 발광 소자들의 발광 기간을 증가시킴으로써 수행될 수 있다.
또한, 상기 제1 표시 영역에 표시되는 영상의 휘도를 증가시키는 단계는, 상기 스케일 다운된 입력 영상 데이터 중 상기 제1 표시 영역에 대응하는 입력 영상 데이터의 계조를 상향 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 표시 영역에 표시되는 영상의 휘도를 증가시키는 단계는 각 프레임 구간 사이의 수직 블랭크 구간에 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 화소들로부터 방출되는 광을 이용하여 사용자의 지문을 센싱함으로써 별도의 외부 광원 없이 지문 센서를 구현하는 표시장치를 제공할 수 있다. 이에 따라, 지문 센싱 기능을 가지는 표시장치의 두께를 감소시키고 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한, 지문 센싱 영역의 휘도만을 증가시킴으로써 지문 센서부의 감도를 향상시킴과 더불어, 화질 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치의 표시 영역을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 표시 패널 구성의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 제1 표시 영역과 제2 표시 영역을 포함하는 표시 영역을 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 제1 표시 영역을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부의 다른 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2에 도시된 표시 패널 구성의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 화소의 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 화소의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 8에 도시된 휘도 제어부의 제어에 대응하는 발광 제어신호를 예시적으로 나타낸 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치 및 그의 구동 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치의 표시 영역을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(1)는 영상이 표시되는 표시 영역(DA)을 포함할 수 있다. 표시 장치(1)는 사용자에게 소정의 영상을 제공하는 장치로서, 표시 영역(DA)에 영상을 표시할 수 있다. 이에, 표시 장치(1)의 사용자는 표시 영역(DA)에 표시된 영상을 시인할 수 있다.
또한, 표시 장치(1)는 조작의 편의성 및 보안을 위하여 표시 영역(DA)을 통해 입력되는 사용자의 터치 및 지문을 인식할 수 있다.
도 2를 더 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(1)는 표시 패널(10), 지문 센서부(20) 및 터치 센서부(30)를 포함할 수 있다.
표시 패널(10)은 표시 장치(1)의 표시 영역(DA)에 소정의 영상을 표시할 수 있다. 표시 패널(10)는 유기 전계 발광 표시패널(Organic Light Emitting Display Panel), 액정 표시패널(Liquid Crystal Display Panel), 플라즈마 표시패널(Plasma Display Panel) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
지문 센서부(20)는 표시 영역(DA)을 통하여 사용자의 지문을 입력 받고, 이를 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 특히, 지문 센서부(20)는 표시 패널(10)에 포함된 화소들로부터 방출되는 광을 이용하여 사용자의 지문을 감지할 수 있다. 이를 위하여 지문 센서부(20)는 수신한 광을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 센서들을 포함할 수 있다.
터치 센서부(30)는 표시 영역(DA)을 통하여 사용자의 터치를 입력 받고, 이를 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 터치 센서부(30)는 정전용량 방식의 터치 센서(capacitive type touch sensor)로 구현될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 다양한 방식에 의하여 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(1)에서는 광을 이용하여 지문을 감지하는 지문 센서부(20)를 구현함에 있어서, 별도의 외부 광원을 더 구비하지 않고, 영상을 표시하기 위한 화소들의 발광 소자를 광원으로 이용할 수 있다.
이에 따라, 지문 센싱 기능을 가지는 표시 장치의 두께를 감소시킴과 아울러, 제조 비용을 절감할 수 있다. 이러한 경우, 보다 정확하게 지문을 감지하기 위하여는 충분한 광량이 필요하므로 발광 소자가 더욱 밝게 빛나도록 영상의 휘도를 증가시킬 필요가 있다.
다만, 표시 영역에 표시되는 영상 전체의 휘도를 증가시키는 경우, 지문이 입력된 영역을 제외한 나머지 영역의 휘도까지 불필요하게 증가되어 소비 전력이 불필요하게 소모될 뿐만 아니라 사용자의 눈이 피로해지는 문제점이 있다.
따라서, 지문 감지를 위하여 필요한 광량만을 확보할 수 있는 방안이 필요하며, 이하에서는 지문 감지를 위하여 필요한 광량만을 확보하기 위한 표시 장치의 구동 방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 도 2에 도시된 표시 패널 구성의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 표시 패널(10)은, 표시부(100), 주사 구동부(210), 발광 구동부(220), 데이터 구동부(230), 감마 전압 발생부(240), 타이밍 제어부(250) 및 휘도 제어부(260)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(1)의 경우, 특정 상황에서 지문 센싱 모드가 활성화될 수 있다. 예를 들어, 비활성화 상태(예를 들어, 잠금 상태)인 표시 장치를 사용하기 위하여 사용자 인증이 필요한 경우나 로그인을 하는 등 특정 기능을 이용하기 위하여 사용자 인증이 필요한 경우에 지문 센싱 모드가 활성화될 수 있다. 지문 센싱 모드가 활성화된 후 지문 센서부(20)에 입력된 지문에 대한 인증이 성공한 경우, 지문 센싱 모드는 비활성화 상태로 변경될 수 있다.
휘도 제어부(260)는 지문 센싱 모드가 활성화 상태인지 비활성화 상태인지 여부를 고려하여, 표시 영역(DA)에 표시될 영상의 휘도를 제어할 수 있다.
휘도 제어부(260)는 지문 센싱 모드가 비활성화 상태일 때 표시 영역(DA)에 표시될 영상의 목표 휘도를 제1 휘도로 설정하고, 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 표시 영역(DA)에 표시될 영상의 목표 휘도를 제1 휘도보다 높은 제2 휘도로 설정할 수 있다.
구체적으로, 휘도 제어부(260)는 지문 센싱 모드가 비활성화 상태일 때 제1 감마 전압을 선택하고, 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 제1 감마 전압과 상이한 제2 감마 전압을 선택할 수 있다.
감마 전압 발생부(240)는 감마 구동 전압을 기초로 복수의 감마 전압들(VGREF)을 생성할 수 있다.
감마 전압 발생부(240)는 휘도 제어부(260)로부터 지문 센싱 모드에 대응하는 제어 신호(CS_FS)를 수신할 수 있다. 지문 센싱 모드에 대응하는 제어 신호(CS_FS)는 제1 감마 구동 전압 또는 제2 감마 구동 전압에 관련한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 감마 구동 전압 및 제2 감마 구동 전압을 고계조에 대응하는 감마 전압일 수 있다.
휘도 제어부(260)에 의하여 제1 감마 구동 전압이 선택되는 경우, 감마 전압 발생부(240)는 기준 감마 구동 전압과 제1 감마 구동 전압을 기초로 감마 전압들을 생성할 수 있으며, 복수의 감마 전압들(VGREF)은 기준 감마 구동 전압과 제1 감마 구동 전압 사이의 값을 가질 수 있다.
이와 달리, 휘도 제어부(260)에 의하여 제2 감마 구동 전압이 선택되는 경우, 감마 전압 발생부(240)는 기준 감마 구동 전압과 제2 감마 구동 전압을 기초로 감마 전압들을 생성할 수 있으며, 복수의 감마 전압들(VGREF)은 기준 감마 구동 전압과 제2 감마 구동 전압 사이의 값을 가질 수 있다.
여기서, 기준 감마 구동 전압과 제2 감마 구동 전압의 차이는, 기준 감마 구동 전압과 제1 감마 구동 전압의 차이보다 클 수 있다.
즉, 휘도 제어부(260)는 감마 전압들을 조절하여 영상의 휘도를 증가시키고, 이에 따라 발광 소자가 방출하는 광량을 증가시킬 수 있다.
타이밍 제어부(250)는 외부로부터 입력된 신호들(CS)에 기초하여 주사 구동제어신호(SCS), 데이터 구동제어신호(DCS) 및 발광 구동제어신호(ECS)를 생성할 수 있다.
타이밍 제어부(250)에서 생성된 주사 구동제어신호(SCS)는 주사 구동부(210)로 공급되고, 데이터 구동제어신호(DCS)는 데이터 구동부(230)로 공급되고, 발광 구동제어신호(ECS)는 발광 구동부(220)로 공급된다.
타이밍 제어부(250)는 입력 영상 데이터(DATA)를 변환하는 데이터 변환부(255)를 포함할 수 있다. 데이터 변환부(255)는 휘도 제어부(260)의 휘도 제어에 기초하여 입력 영상 데이터(DATA)를 변환할 수 있다. 이를 위하여, 휘도 제어부(260)로부터 지문 센싱 모드에 대응하는 제어 신호(CS_FS)를 수신할 수 있다.
데이터 변환부(255)는, 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 입력 영상 데이터(DATA)에 기 설정된 보정 계수를 적용하여 입력 영상 데이터(DATA)의 스케일을 낮출 수 있다.
주사 구동부(210)는 주사 구동제어신호(SCS)에 대응하여 주사선(S11~S1n)들로 주사 신호를 공급할 수 있다. 예를 들어, 주사 구동부(210)는 주사선(S11~S1n)들로 주사 신호를 순차적으로 공급할 수 있다.
데이터 구동부(230)는 데이터 구동제어신호(DCS)에 대응하여 데이터선(D1~Dm)들로 데이터를 공급할 수 있다. 데이터선(D1~Dm)들로 공급된 데이터신호는 주사신호에 의하여 선택된 화소(PXL)들로 공급될 수 있다.
발광 구동부(220)는 발광 구동제어신호(ECS)에 대응하여 발광 제어선(E1~En)들로 발광 제어신호를 공급할 수 있다. 일례로, 발광 구동부(220)는 발광 제어선(E1~En)들로 발광 제어신호를 순차적으로 공급할 수 있다.
한편, 도 3에서는 주사 구동부(210) 및 발광 구동부(220)가 별개의 구성인 것으로 도시되었지만, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 주사 구동부(210) 및 발광 구동부(220)는 하나의 구동부로 형성될 수 있다.
또한, 주사 구동부(210) 및/또는 발광 구동부(220)는 박막 공정을 통해서 기판에 실장될 수 있다. 또한, 주사 구동부(210) 및/또는 발광 구동부(220)는 표시부(100)를 사이에 두고 양측에 위치될 수 있다.
표시부(100)는 데이터선(D1~Dm)들, 주사선(S11~S1n)들 및 발광 제어선(E1~En)들과 접속되는 복수의 화소(PXL)들을 포함할 수 있다. 여기서 표시부(100)는 표시 장치(1)의 표시 영역(DA)에 대응할 수 있다.
화소(PXL)들은 외부로부터 제1 전원(ELVDD) 및 제2 전원(ELVSS)을 공급받을 수 있다.
화소(PXL)들 각각은 자신과 접속된 주사선(S11~S1n)으로 주사신호가 공급될 때 선택되어 데이터선(D1~Dm)으로부터 데이터신호를 공급받을 수 있다. 데이터신호를 공급받은 화소(PXL)는 데이터신호에 대응하여 제1 전원(ELVDD)으로부터 발광 소자(미도시)를 경유하여 제2 전원(ELVSS)으로 흐르는 전류량을 제어할 수 있다.
이때, 발광 소자는 전류량에 대응하여 소정 휘도의 빛을 생성할 수 있다. 추가적으로, 제1 전원(ELVDD)은 제2 전원(ELVSS)보다 높은 전압으로 설정될 수 있다.
한편, 도 3에서는 화소(PXL)가 하나의 주사선(S1i), 하나의 데이터선(Dj) 및 하나의 발광 제어선(Ei)에 접속되는 것으로 도시되었지만, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 다시 말하여, 화소(PXL)의 회로 구조에 대응하여 화소(PXL)에 접속되는 주사선(S11~S1n)의 수가 복수일 수도 있고, 발광 제어선(E1~En)의 수가 복수일 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
데이터 변환부(255)는 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 입력 영상 데이터(DATA)에 기 설정된 보정 계수(SDF)를 적용하여 스케일 다운된 입력 영상 데이터(DATA')를 생성할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 지문 센서부(20)의 감도를 높이기 위하여 표시 영역(DA)에 표시되는 영상 전체의 휘도를 증가시키는 경우, 지문이 입력된 영역 외 나머지 영역의 휘도까지 불필요하게 증가되어 소비 전력이 불필요하게 소모될 뿐만 아니라 사용자의 눈이 피로해지는 문제점이 있다.
즉, 지문 센싱 모드가 비활성화 상태에서 활성화 상태로 변경될 때 지문 센싱을 위하여 필요한 광량은 증가시키되 사용자에 시인되는 영역의 휘도는 변경되지 않도록 제어할 필요가 있다.
본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(1)에서는, 지문 센싱 모드가 활성화되면 휘도 제어부(260)에서 표시 영역(DA)에 표시될 영상의 목표 휘도를 높이기 위한 감마 구동 전압을 선택한다. 이 경우, 영상 전체의 휘도가 밝아지므로 입력 영상 데이터(DATA)의 스케일을 낮춤으로서, 감마 전압 변경 전과 동일하거나 유사한 휘도의 영상을 표시할 수 있다.
도 5는 제1 표시 영역과 제2 표시 영역을 포함하는 표시 영역을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 것과 같이, 지문 센싱 모드가 활성화되면 표시 영역(DA)은 제1 표시 영역(DA1)과 제2 표시 영역(DA2)으로 구분될 수 있다.
제1 표시 영역(DA1)은 표시 영역(DA) 상에 위치된 사용자의 손가락 위치에 대응되는 영역일 수 있다.
제2 표시 영역(DA2)은 표시 영역(DA)에서 제1 표시 영역(DA1)을 제외한 나머지 영역일 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 제1 표시 영역을 예시적으로 나타낸 도면이다.
제1 표시 영역(DA1)의 형상은 도 6a에 도시된 것과 같이 사각형의 형상일 수도 있고 도 6b에 도시된 것과 같이 타원형의 형상일 수도 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 제1 표시 영역(DA1)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 제1 표시 영역(DA1)의 크기는 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 도 6a 및 도 6b에 도시된 것과 같이, 제1 표시 영역(DA1) 가로 방향(DR1)의 길이는 a로, 세로 방향(DR2)의 길이는 b로 설정될 수 있다.
표시 영역(DA) 상에 사용자의 손가락이 접촉되면 터치 센서부(30)는 입력된 터치의 중심 좌표를 산출할 수 있다. 제1 표시 영역(DA1)의 중심은 터치 센서부(30)에서 산출된 중심 좌표일 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부의 다른 기능을 설명하기 위한 도면이다. 도 7에서 영상 A는 제2 감마 구동 전압이 선택되었을 때 스케일 다운된 입력 영상 데이터(DATA')에 대응하는 영상이고, 영상 C는 영상 A에 화이트 패턴(WP)을 합성한 영상이다.
데이터 변환부(255)는 스케일 다운된 입력 영상 데이터(DATA')를 변환할 수 있다. 특히, 스케일 다운된 입력 영상 데이터(DATA')에 화이트 패턴(WP) 데이터를 합성할 수 있다.
여기서 화이트 패턴(WP)은 제1 표시 영역(DA1)에 적용될 수 있다. 즉, 화이트 패턴(WP)의 크기 및 형상은 제1 표시 영역(DA1)과 동일할 수 있다.
데이터 변환부(255)에 의하여 스케일 다운된 입력 영상 데이터(DATA')에 화이트 패턴(WP) 데이터가 적용되면 도 7에 도시된 것과 같이 제1 표시 영역(DA1)에만 화이트 영상이 표시될 수 있다. 즉, 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 영상 C와 같이 제1 표시 영역(DA1)만 화이트 영상에 가깝도록 표시 될 수 있다.
한편 도 7에서는, 스케일 다운된 입력 영상 데이터(DATA')에 화이트 패턴(WP) 데이터가 100% 적용되도록 합성하여 제1 표시 영역(DA1)에 화이트 영상이 표시된 것을 도시하였으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 스케일 다운된 입력 영상 데이터(DATA')에 화이트 패턴(WP) 데이터의 합성 비율은 다양하게 변경될 수 있다.
본 발명 실시예에 따른 표시 장치(1)에서는 지문 센싱 모드가 활성화되면 감마 구동 전압을 변경하고 제1 표시 영역(DA1)에 대응되는 입력 영상 데이터를 고계조로 변환함에 따라, 지문을 정확하게 센싱하기 위한 광량을 충분히 확보할 수 있다. 한편, 제1 표시 영역(DA1)은 사용자의 손가락에 가려지므로 사용자에게 시인되지 않는다.
지문 센싱 모드가 활성화 또는 비활성화됨에 따라 감마 구동 전압이 변경되거나 입력 영상 데이터가 변환되는 동작은, 각각의 프레임 구간 사이의 수직 블랭크 구간에 수행될 수 있다.
도 8은 도 2에 도시된 표시 패널 구성의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도 8에서는 상술한 실시예와 비교하여 변경된 부분을 중심으로 설명을 진행하며, 상술한 실시예와 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하도록 한다. 이에 따라, 이하에서는 휘도 제어부(260')의 기능에 중점을 두어 설명하도록 한다.
휘도 제어부(260')는 지문 센싱 모드가 활성화 상태인지 비활성화 상태인지 여부를 고려하여, 표시 영역(DA)에 표시될 영상의 휘도를 제어할 수 있다.
휘도 제어부(260')는 지문 센싱 모드가 비활성화 상태일 때 표시 영역(DA)에 표시될 영상의 목표 휘도를 제1 휘도로 설정하고, 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 표시 영역(DA)에 표시될 영상의 목표 휘도를 제1 휘도보다 높은 제2 휘도로 설정할 수 있다.
다만 앞서 휘도 제어부(260)가 감마 구동 전압을 이용하여 목표 휘도를 제어한 것과 달리, 휘도 제어부(260')는 발광 제어 신호를 이용하여 목표 휘도를 제어할 수 있다.
구체적으로, 휘도 제어부(260')는 지문 센싱 모드가 비활성화 상태일 때 발광 소자가 한 프레임 내에서 제1 기간 동안 발광하도록 제어하고, 지문 센싱 모드가 활성화되면 발광 소자가 한 프레임 내에서 제1 기간 보다 긴 제2 기간 동안 발광하도록 제어할 수 있다.
타이밍 제어부(250)는 휘도 제어부(260')로부터 수신한 지문 센싱 모드에 대응하는 제어 신호(CS_FS)를 참조하여, 발광 구동제어신호(ECS)를 생성할 수 있다. 발광 구동부(220)는 공급되는 발광 구동제어신호(ECS)에 대응하여 발광 제어 신호를 생성하며, 지문 센싱 모드가 비활성화 상태일 때 생성되는 발광 제어 신호와 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 생성되는 발광 제어 신호가 상이할 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 화소의 구성을 나타낸 도면이다. 설명의 편의를 위하여 도 9에서는 제n(n은 자연수) 주사선 및 제m(m은 자연수) 데이터선에 접속된 화소를 도시하기로 한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 화소(PXL)는 제1 내지 제3 트랜지스터(M1, M2, M3), 커패시터(C) 및 발광소자(EL)를 구비한다.
제1 트랜지스터(M1)는 데이터선(Dm)과 제1 노드(N1) 사이에 접속되며, 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전극은 주사선(Sn)에 접속된다. 이러한 제1 트랜지스터(M1)는 주사선(Sn)으로부터 게이트 온 전압(예컨대, 로우 전압)을 가지는 주사신호가 공급될 때 턴-온된다. 제1 트랜지스터(M1)가 턴-온되면, 데이터선(Dm)과 제1 노드(N1)가 전기적으로 연결된다.
제2 트랜지스터(M2)는 제1 전원(ELVDD)과 발광소자(EL) 사이에 접속되며, 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극은 제1 노드(N1)에 접속된다. 이러한 제2 트랜지스터(M2)는 제1 노드(N1)의 전압에 대응하여 제1 전원(ELVDD)으로부터 발광소자(EL)를 경유하여 제2 전원(ELVSS)으로 공급되는 구동전류를 제어한다. 실시예에 따라, 제1 전원(ELVDD)은 고전위 화소전원이고, 제2 전원(ELVSS)은 저전위 화소전원일 수 있다.
커패시터(C)는 제1 전원(ELVDD)과 제1 노드(N1) 사이에 접속된다. 이러한 커패시터(C)는 제1 노드(N1)로 공급되는 데이터 신호에 대응하는 전압을 저장하고, 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 저장된 전압을 유지한다.
제3 트랜지스터(M3)는 제2 트랜지스터(M2)와 발광소자(EL)의 사이에 접속되며, 제3 트랜지스터(M3)의 게이트 전극은 발광 제어선(En)에 접속된다. 이러한 제3 트랜지스터(M3)는 발광 제어선(En)으로부터 공급되는 발광 제어신호에 대응하여 턴-온 또는 턴-오프된다. 실시예에 따라, 발광 제어신호는 제3 트랜지스터(M3)를 오프시키는 게이트 오프 전압(예컨대, 하이 전압)을 가질 수 있다. 이 경우, 제3 트랜지스터(M3)는 발광 제어선(En)으로 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되고, 그 외의 경우, 즉, 발광 제어신호의 전압이 게이트 온 전압으로 설정될 때 턴-온된다.
발광소자(EL)는 제3 트랜지스터(M3)와 제2 전원(ELVSS) 사이에 접속된다. 실시예에 따라, 발광소자(EL)는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
발광소자(EL)는 제3 트랜지스터(M3)가 턴-온되면, 제2 트랜지스터(M2)에 의해 제어되는 구동전류에 대응하는 휘도로 발광한다. 제3 트랜지스터(M3)가 턴-온되면, 제2 트랜지스터(M2)와 발광소자(EL)가 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 제1 전원(ELVDD)으로부터 제2 트랜지스터(M2), 제3 트랜지스터(M3) 및 발광소자(EL)를 경유하여 제2 전원(ELVSS)으로 향하는 전류 패스가 형성된다.
도 10은 도 9에 도시된 화소의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 주사선(Sn)으로 게이트 온 전압(예컨대, 로우 전압)의 주사신호(Gn)가 공급되기에 앞서, 발광 제어선(En)으로 게이트 오프 전압(예컨대, 하이 전압)의 발광 제어신호(Fn)가 공급된다. 발광 제어신호(Fn)는 적어도 주사신호(Gn)가 공급되는 기간 동안 공급되며, 주사신호(Gn)의 공급이 중단된 이후에 공급이 중단된다. 즉, 발광 제어신호의 전압은, 주사신호(Gn)의 공급이 완료되어 주사선(Sn)의 전압이 게이트 오프 전압(예컨대, 하이 전압)으로 변경된 이후에 게이트 온 전압(예컨대, 로우 전압)으로 변경된다. 발광 제어선(En)으로 게이트 오프 전압의 발광 제어신호(Fn)가 공급되면, 제3 트랜지스터(M3)가 턴-오프된다. 이에 따라, 발광소자(EL)로의 구동전류의 공급이 차단된다.
발광 제어선(En)으로 발광 제어신호(Fn)가 공급되는 기간 중에, 주사선(Sn)으로는 게이트 온 전압의 주사신호(Gn)가 공급된다. 주사선(Sn)으로 주사신호(Gn)가 공급되면, 제1 트랜지스터(M1)가 턴-온되면서 데이터선(Dm)과 제1 노드(N1)가 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 데이터선(Dm)으로부터의 데이터신호(DS)가 제1 노드(N1)로 공급된다. 이때, 커패시터(C)에는 데이터신호(DS)에 대응하는 전압, 예컨대, 제1 전원(ELVDD)의 전압과 데이터신호(DS)의 차 전압이 저장된다.
커패시터(C)에 데이터신호(DS)에 대응하는 전압이 저장된 이후, 발광 제어신호(Fn)의 공급이 중단된다. 즉, 화소(PXL) 내부에 데이터신호(DS)의 저장이 완료된 이후, 발광 제어신호(Fn)의 전압이 게이트 온 전압으로 변경된다. 이에 따라, 제3 트랜지스터(M3)가 턴-온된다.
제3 트랜지스터(M3)가 턴-온되면, 제2 트랜지스터(M2)와 발광소자(EL)가 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 제1 전원(ELVDD)으로부터 제2 트랜지스터(M2), 제3 트랜지스터(M3) 및 발광소자(EL)를 경유하여 제2 전원(ELVSS)으로 향하는 구동전류의 전류 패스가 형성된다. 이때, 제2 트랜지스터(M2)는 제1 노드(N1)의 전압에 대응하여 구동전류의 전류량을 제어하게 되고, 발광소자(EL)는 구동전류의 전류량에 대응하는 휘도로 발광한다.
도 11은 도 8에 도시된 휘도 제어부의 제어에 대응하는 발광 제어 신호를 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 11에서는 설명의 편의 상 n번 째 발광 제어선(En)으로 공급되는 발광 제어신호(Fn, Fn')를 도시하였다.
도 11을 참조하면, 휘도 제어부(260')의 제어에 의하여, 지문 센싱 모드가 비활성화 상태일 때 공급되는 발광 제어신호(Fn)의 게이트 온 전압 유지 기간은 제1 기간(T1)일 수 있다.
이와 달리, 휘도 제어부(260')의 제어에 의하여, 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 공급되는 발광 제어신호(Fn')의 게이트 온 전압 유지 기간은 제2 기간(T2)일 수 있다. 이때, 제2 기간(T2)은 제1 기간(T1)보다 길도록 설정될 수 있다. 즉, 발광 소자가 발광되는 기간을 늘림으로써 휘도를 높일 수 있다.
한편, 데이터 변환부(255)는 앞서 설명한 바와 같이, 입력 영상 데이터(DATA)의 스케일을 낮추고, 제1 표시 영역(DA)에 대응하는 입력 영상 데이터를 고계조로 변환할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 표시 장치 10: 표시 패널
20: 지문 센서 30: 터치 센서
DA: 표시 영역
210: 주사 구동부 220: 발광 구동부
230: 데이터 구동부 240: 감마 전압 생성부
250: 타이밍 제어부 255: 데이터 변환부
260: 휘도 제어부

Claims (16)

  1. 표시 영역을 통해 입력 영상 데이터에 대응하는 영상을 표시하고, 상기 표시 영역에 표시되는 상기 영상의 휘도를 제어하는 휘도 제어부를 포함하는 표시 패널;
    상기 표시 패널에서 발산된 빛 중 상기 표시 영역 상에 위치된 손가락에 반사된 빛을 이용하여 상기 손가락의 지문 형태를 센싱하는 지문 센서부; 및
    지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 상기 입력 영상 데이터에 기 설정된 보정 계수를 적용하여 스케일 다운된 입력 영상 데이터를 생성하는 데이터 변환부를 포함하고,
    지문 센싱 모드가 비활성화 상태에서 활성화 상태로 변경되면 상기 손가락의 위치에 대응되는 제1 표시 영역에 표시되는 영상의 휘도가 증가되되,
    상기 휘도 제어부는, 상기 지문 센싱 모드가 비활성화 상태일 때 제1 감마 구동 전압을 선택하고, 상기 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 상기 제1 감마 구동 전압보다 큰 제2 감마 구동 전압을 선택하고,
    상기 데이터 변환부는 상기 제1 표시 영역에 적용되는 화이트 패턴에 대응하는 데이터를 기반으로 상기 스케일 다운된 입력 영상 데이터를 변환하고,
    상기 데이터 변환부는 상기 제1 표시 영역에 적용된 상기 화이트 패턴에 대응하는 데이터를 상기 스케일 다운된 입력 영상 데이터에 합성 비율에 따라 합성하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 휘도 제어부는,
    상기 지문 센싱 모드가 비활성화 상태일 때 상기 영상의 목표 휘도를 제1 휘도로 설정하고, 상기 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 상기 영상의 목표 휘도를 상기 제1 휘도보다 높은 제2 휘도로 설정하는 표시 장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 표시 패널은 각각이 발광 소자를 포함하는 복수의 화소들을 포함하며, 상기 휘도 제어부는,
    상기 지문 센싱 모드가 비활성화 상태일 때 발광 소자들이 제1 기간 동안 발광하도록 제어하고, 상기 지문 센싱 모드가 활성화되면 상기 발광 소자들이 상기 제1 기간 보다 긴 제2 기간 동안 발광하도록 제어하는 표시 장치.
  5. 삭제
  6. 제2항에 있어서,
    상기 스케일 다운된 입력 영상 데이터에 대응하는 영상의 휘도는, 상기 제2 휘도보다 상기 제1 휘도에 근접하는 표시 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 변환부는 상기 스케일 다운된 입력 영상 데이터 중 제1 표시 영역에 대응하는 입력 영상 데이터의 계조를 상향 보정하는 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 지문 센싱 모드가 비활성화 상태에서 활성화 상태로 변경되면 상기 제1 표시 영역에 화이트 영상이 표시되는 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 표시 영역은, 상기 표시 영역에서 상기 제1 표시 영역을 제외한 나머지 영역인 제2 표시 영역을 포함하고,
    상기 지문 센싱 모드가 비활성화 상태일 때 상기 표시 영역에 표시되는 영상의 휘도와 상기 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 상기 제2 표시 영역에 표시되는 영상의 휘도가 거의 동일한 표시 장치.
  11. 표시 영역을 통해 입력 영상 데이터에 대응하는 영상을 표시하고, 상기 표시 영역에 표시되는 상기 영상의 휘도를 제어하는 휘도 제어부를 포함하는 표시 패널과, 상기 표시 패널에서 발산된 빛 중 상기 표시 영역 상에 위치된 손가락에 반사된 빛을 이용하여 상기 손가락의 지문 형태를 센싱하는 지문 센서부를 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    지문 센싱 모드를 활성화시키는 단계; 및
    상기 손가락의 위치에 대응되는 제1 표시 영역에 표시되는 영상의 휘도를 증가시키는 단계를 포함하되,
    상기 휘도 제어부는, 상기 지문 센싱 모드가 비활성화 상태일 때 제1 감마 구동 전압을 선택하고, 상기 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 상기 제1 감마 구동 전압보다 큰 제2 감마 구동 전압을 선택하고,
    상기 표시 패널은 상기 지문 센싱 모드가 활성화 상태일 때 상기 입력 영상 데이터에 기 설절된 보정 계수를 적용하여 스케일 다운된 입력 영상 데이터를 생성하는 데이터 변환부를 더 포함하고,
    상기 데이터 변환부는 상기 제1 표시 영역에 적용되는 화이트 패턴에 대응하는 데이터를 기반으로 상기 스케일 다운된 입력 영상 데이터를 변환하고, 상기 제1 표시 영역에 적용된 상기 화이트 패턴에 대응하는 데이터를 상기 스케일 다운된 입력 영상 데이터에 합성비율에 따라 합성하는 표시 장치의 구동 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 표시 영역에 표시되는 영상의 휘도를 증가시키는 단계는,
    기준 감마 구동 전압과 상기 제2 감마 구동 전압을 기초로 감마 전압들을 생성함으로써, 상기 영상의 목표 휘도를 상향 보정하는 단계; 및
    상기 입력 영상 데이터에 기 설정된 보정 계수를 적용하여 스케일 다운된 입력 영상 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 표시 패널은 각각이 발광 소자를 포함하는 복수의 화소들을 포함하며, 상기 영상의 목표 휘도를 상향 보정하는 단계는, 상기 발광 소자들의 발광 기간을 증가시킴으로써 수행되는 표시 장치의 구동 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 표시 영역에 표시되는 영상의 휘도를 증가시키는 단계는,
    상기 스케일 다운된 입력 영상 데이터 중 상기 제1 표시 영역에 대응하는 입력 영상 데이터의 계조를 상향 보정하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 표시 영역에 표시되는 영상의 휘도를 증가시키는 단계는 각 프레임 구간 사이의 수직 블랭크 구간에 수행되는 표시 장치의 구동 방법.
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