KR102552010B1 - 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템 및 타이밍 컨트롤러 - Google Patents

디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템 및 타이밍 컨트롤러 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템 및 타이밍 컨트롤러를 개시하며, 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템은, 스태틱 패턴에 대응하는 제1 옵션 정보 또는 다이나믹 패턴에 대응하는 제2 옵션 정보 중 하나를 적용한 패킷을 전송하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 패킷을 수신하고, 상기 제1 옵션 정보에 따라 상기 스태틱 패턴에 대응하는 저전력 모드를 수행하거나 상기 제2 옵션 정보에 따라 상기 다이나믹 패턴에 대응하는 어댑티브 차지 쉐어링(Adaptive Charge Sharing)을 수행하는 소스 드라이버;를 포함한다.

Description

디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템 및 타이밍 컨트롤러{LOW POWER DRIVING SYSTEM AND TIMING CONTROLLER FOR DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 저전력 구동 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템 및 타이밍 컨트롤러에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 타이밍 컨트롤러, 소스 드라이버 및 디스플레이 패널을 포함하며, 타이밍 컨트롤러는 소스 드라이버에 디스플레이를 위한 디스플레이 데이터와 제어 데이터 및 클럭을 패킷 형태로 제공하도록 설계될 수 있고, 소스 드라이버는 디스플레이 데이터를 수신하고 디스플레이 데이터에 대응하는 소스 신호를 디스플레이 패널에 제공하며, 디스플레이 패널은 소스 신호에 대응하는 화면을 표시한다.
상기한 디스플레이 장치는 다양한 요소에서 전력 소모를 줄이기 위한 기술의 채용이 요구되고 있으며, 타이밍 컨트롤러와 소스 드라이버 레벨에서 전력 소모를 줄이기 위한 기술의 채용이 적극적으로 검토되고 있다.
본 발명은 타이밍 컨트롤러에서 디스플레이 패턴을 인식하고 디스플레이 패턴을 인식한 옵션 정보를 소스 드라이버에 전달함으로써, 소스 드라이버의 소비 전력을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템 및 방법 및 타이밍 컨트롤러를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 디스플레이 패턴에 대응하여 전력 소모를 줄일 수 있는 옵션 정보를 포함하는 패킷을 제공하며, 옵션 정보에 따라 출력에 대한 차지 쉐어링의 제어를 수행하거나 출력 버퍼, 감마 버퍼 및 중간 구동 전압(HVDD) 버퍼 중 적어도 하나에 대한 전류 제어를 수행함으로써 소비 전력을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템을 제공함을 다른 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템은, 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터의 차이를 기준으로 디스플레이 패턴을 스태틱 패턴과 다이나믹 패턴으로 구분하고, 상기 스태틱 패턴에 대응하는 제1 옵션 정보 및 상기 다이나믹 패턴에 대응하는 제2 옵션 정보 중 하나를 적용한 패킷을 전송하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 패킷을 수신하고, 상기 제1 옵션 정보에 따라 상기 스태틱 패턴에 대응하는 저전력 모드를 수행하거나 상기 제2 옵션 정보에 따라 상기 다이나믹 패턴에 대응하는 어댑티브 차지 쉐어링(Adaptive Charge Sharing)을 수행하는 소스 드라이버;를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 디스플레이 장치의 타이밍 컨트롤러는, 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터를 각각 저장하고 맵핑을 위하여 제공하는 픽셀값 저장부; 상기 이전 라인 데이터와 상기 현재 라인 데이터를 비교한 결과에 대하여, 상기 현재 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링으로 인한 전력 이득량과 전력 손실량을 각각 계산하거나 상기 현재 라인 데이터에 차지 쉐어링을 적용한 소스 드라이버의 출력의 제1 최대 변화량과 상기 현재 라인 데이터에 차지 쉐어링을 미적용한 상기 소스 드라이버 출력의 제2 최대 변화량을 구하는 연산부; 및 디스플레이 패턴이 다이나믹 패턴인 경우 상기 이전 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링 적용 여부와 상기 전력 이득량과 상기 전력 손실량의 비교 결과를 참조하여 상기 현재 라인 데이터의 차지 쉐어링 적용 여부에 대한 제2 옵션 정보를 제공하고, 상기 디스플레이 패턴이 스태틱 패턴인 경우 상기 제1 최대 변화량과 상기 제2 최대 변화량 중 상기 이전 라인 데이터의 차지 쉐어링 적용 여부에 따라 선택된 하나를 제1 옵션 정보로서 제공하는 옵션 제공부;를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명은 타이밍 컨트롤러에서 디스플레이 패턴을 인식하고 디스플레이 패턴을 인식한 옵션 정보를 소스 드라이버에 전달함으로써, 소스 드라이버의 소비 전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 디스플레이 패턴에 대응하는 옵션 정보에 따라 소스 드라이버의 출력에 대한 차지 쉐어링의 제어를 수행하거나 출력 버퍼, 감마 버퍼 및 중간 구동 전압(HVDD) 버퍼 중 적어도 하나에 대한 전류 제어를 수행함으로써 소비 전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템을 예시한 블록도.
도 2는 도 1의 실시예에 의한 저전력 구동 방법을 예시한 흐름도.
도 3은 도 1의 타이밍 컨트롤러의 블록도.
도 4는 어댑티브 차지 쉐어링 제어 동작을 예시한 흐름도.
도 5 및 도 6은 패널 구조의 예시도.
도 7은 본 발명에 적용되는 유니크 차지 쉐어링 연결을 설명하기 위한 블록도.
도 8 및 도 9는 차지 쉐어링에 따른 파워 세이빙 및 파워 소비를 설명하기 위한 파형도.
도 10은 저전력 모드 제어 동작을 예시한 흐름도.
도 11은 소스 드라이버의 출력 레벨에 따른 저전력 모드 제어 동작을 설명하기 위한 파형도.
도 12는 옵션 정보에 대응한 시간에 따른 소스 드라이버의 출력 변화 슬로프를 예시한 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
본 발명의 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템은 도 1과 같이 예시될 수 있다.
도 1을 참조하면, 타이밍 컨트롤러(10), 소스 드라이버(20) 및 디스플레이 패널(30)이 예시된다.
타이밍 컨트롤러(10)는 외부에서 수신되는 디스플레이 데이터를 패킷(PKT)으로 구성하고, 패킷(PKT)을 소스 드라이버(20)에 제공하도록 구성된다.
여기에서, 타이밍 컨트롤러(10)는 디스플레이 데이터와 제어 데이터를 포함하여 패킷(PKT)을 구성할 수 있으며, 제어 데이터는 전력 제어 모드를 구분하기 위한 다양한 옵션 정보들을 포함할 수 있다.
전력 제어 모드는 저전력 모드 제어 동작과 어댑티브 차지 쉐어링 제어 동작으로 구분될 수 있다. 옵션 정보는 저전력 모드 제어 또는 어댑티브 차지 쉐어링 제어를 표현하고 미리 정해진 프로토콜에 따른 값을 가지며, 제어 데이터에 포함됨으로써 패킷(PKT)에 적용될 수 있다.
소스 드라이버(20)는 타이밍 컨트롤러(10)에서 전송되는 패킷(PKT)를 수신하며, 디스플레이 데이터에 대응하는 소스 신호(Sout)를 디스플레이 패널(30)로 출력한다. 여기에서, 소스 드라이버(20)는 디스플레이 데이터를 소스 신호(Sout)로 변환하는 과정과 소스 신호(Sout)를 출력하는 과정에서 제어 데이터의 옵션 정보에 대응하는 전력 제어 모드를 수행하도록 구성될 수 있다.
소스 드라이버(20)는 디스플레이 데이터의 변환을 위하여 래치, 시프트 레지스터, 디지털 아날로그 컨버터 및 출력 버퍼를 포함할 수 있다. 그리고, 소스 드라이버(20)는 디지털 아날로그 컨버터에 감마 전압을 제공하기 위한 감마 버퍼 및 출력 버퍼에 구동 전압을 제공하기 위한 중간 구동 전압(HVDD) 버퍼를 포함할 수 있다.
상기한, 래치, 시프트 레지스터, 디지털 아날로그 컨버터, 출력 버퍼, 감마 버퍼 및 중간 구동 전압 버퍼는 소스 드라이버(20)에 통상적으로 이용되는 구성 요소이므로 이에 대한 구체적인 도시 및 설명은 생략한다.
디스플레이 패널(30)은 평판 디스플레이 패널로 구성될 수 있으며, 예시적으로 유기발광다이오드(OLED), 발광다이오드(LED) 또는 액정소자(LCD) 등을 이용한 픽셀(Pixel)들을 포함하는 것이 이용될 수 있다.
상기한 도 1의 구성에서, 본 발명의 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템은 타이밍 컨트롤러(10)와 소스 드라이버(20)를 포함하도록 실시된다.
상기한 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템의 동작은 도 2를 참조하여 설명한다.
먼저, 타이밍 컨트롤러(10)는 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터의 차이를 기준으로 스태틱 패턴(Static Pattern)과 다이나믹 패턴(Dynamic Pattern)으로 디스플레이 패턴을 구분하고, 스태틱 패턴에 대응하는 제1 옵션 정보 또는 다이나믹 패턴에 대응하는 제2 옵션 정보 중 하나를 적용한 패킷(PKT)을 전송하도록 구성된다.
상기한 타이밍 컨트롤러(10)는 컨트롤 과정을 수행하며, 컨트롤 과정은 패턴 인식을 수행하고 패턴 인식에 따른 제1 옵션 정보 또는 제2 옵션 정보를 갖는 제어 데이터를 포함하는 패킷(PKT)을 제공하는 단계(S10)를 포함할 수 있다.
소스 드라이버(20)는 패킷(PKT)을 수신하고, 제1 옵션 정보 또는 제2 옵션 정보에 의해서 전력 제어 모드를 인식할 수 있다. 보다 구체적으로, 소스 드라이버(20)는 제1 옵션 정보에 따라 스태틱 패턴에 대응하는 저전력 모드 동작을 수행하거나 제2 옵션 정보에 따라 다이나믹 패턴에 대응하는 어댑티브 차지 쉐어링(Adaptive Charge Sharing) 동작을 수행하도록 구성된다.
즉, 소스 드라이버(20)는 상기한 전력 제어 모드 인식에 따른 구동 과정을 수행하며, 구동 과정은 디스플레이 패턴에 따른 전력 제어 모드를 인식하는 단계(S20), 디스플레이 패턴이 스태틱 패턴인 경우 저전력 모드를 수행하는 단계(S22), 및 디스플레이 패턴이 다이나믹 패턴인 경우 어댑티브 차지 쉐어링을 수행하는 단계(S23)를 포함한다.
디스플레이 패턴은 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터를 비교함으로써 스태틱 패턴 또는 다이나믹 패턴 중 하나로 판단될 수 있다.
그리고, 스태틱 패턴과 다이나믹 패턴을 구분하기 위한 판단 기준은 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터 간의 데이터 변화량으로 설정될 수 있으며, 스태틱 패턴과 다이나믹 패턴을 구분하는 데이터 변화량의 기준은 제작자의 의도에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
이 중, 스태틱 패턴은 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터 간의 데이터 변화량이 적어서 소스 드라이버(20)의 출력인 소스 신호들(Sout)이 일정하게 유지되는 경우로 정의될 수 있다.
그리고, 다이나믹 패턴은 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터 간의 데이터 변화량이 많아서 소스 드라이버(20)의 출력인 소스 신호들(Sout)이 스윙되는 경우로 정의될 수 있다.
본 발명의 실시예는 디스플레이 패턴이 스태틱 패턴인 경우 타이밍 컨트롤러(10)가 전력 제어 모드를 저전력 모드 제어 동작으로 판단하기 위한 제1 옵션 정보를 제공하고, 소스 드라이버(20)가 제1 옵션 정보에 대응하여 현재 라인 데이터에 대한 출력을 유지하는 전류의 양을 줄여서 소비 전력을 절감하는 저전력 모드를 수행하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 실시예는 디스플레이 패턴이 다이나믹 패턴인 경우 타이밍 컨트롤러(10)가 전력 제어 모드를 어댑티브 차지 쉐어링 제어 동작으로 판단하기 위한 제2 옵션 정보를 제공하고, 소스 드라이버(20)가 제2 옵션 정보에 대응하여 현재 라인 데이터에 대한 출력에 대해 차지 쉐어링을 수행해서 디스플레이 패널의 부하 캐패시터에서 방전되는 전류를 충전이 필요한 곳에 제공함으로써 소비 전력을 절감하는 어댑티브 차지 쉐어링을 수행하도록 구성된다.
타이밍 컨트롤러(10)는 상기한 소스 드라이버(20)의 소비 전력 절감을 위하여 제1 옵션 정보 또는 제2 옵션 정보를 제어 데이터에 포함하는 패킷(PKT)를 제공하며, 이를 위하여 도 3과 같이 구성될 수 있다. 제2 옵션 정보는 도 4의 어댑티브 차지 쉐어링 제어 동작에 의해서 결정 및 제공될 수 있고, 제1 옵션 정보는 도 10의 저전력 모드 제어 동작에 의해 결정 및 제공될 수 있다. 도 4의 어댑티브 차지 쉐어링 제어 동작과 도 10의 저전력 모드 제어 동작은 도 2의 패턴 인식 및 패턴 인식에 따른 제1 옵션 정보 또는 제2 옵션 정보를 갖는 제어 데이터를 포함하는 패킷(PKT)을 제공하는 단계(S10)에 포함되는 것으로 이해될 수 있다.
먼저, 도 3을 살펴보면, 타이밍 컨트롤러(10)는 데이터 수신부(11), 패킷 구성부(12), 패킷 출력부(13) 및 옵션 정보 구성부(15)를 포함한다.
여기에서, 데이터 수신부(11)는 외부에서 수신되는 디스플레이 데이터를 패킷 구성부(12)로 전달하며, 패킷 구성부(12)는 패킷(PKT)을 구성하기 위한 디스플레이 데이터, 제어 데이터 및 클럭을 병렬 데이터로서 패킷 출력부(13)에 제공하고, 패킷 출력부(13)는 병렬 데이터를 미리 정해진 프로토콜에 따른 직렬 데이터로 변환하고 직렬 데이터를 패킷(PKT)으로서 소스 드라이버(20)에 전송한다.
상기한 구성에서 패킷 구성부(12)는 옵션 정보 구성부(15)에서 제공되는 제1 옵션 정보 또는 제2 옵션 정보를 수신하고 제1 옵션 정보 또는 제2 옵션 정보가 제어 데이터에 포함되도록 동작한다.
옵션 정보 구성부(15)는 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터를 비교한 결과로써 제1 옵션 정보 또는 제2 옵션 정보를 제공하도록 구성되며, 이를 위하여 픽셀값 저장부(16), 연산부(17) 및 옵션 정보 제공부(18)를 포함한다.
픽셀값 저장부(16)는 데이터 수신부(11)에서 패킷 구성부(12)로 전달되는 디스플레이 데이터를 라인 단위로 저장하는 메모리로 구성될 수 있다. 픽셀값 저장부(16)는 적어도 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터를 각각 저장하고 맵핑을 위하여 제공할 수 있는 용량을 갖도록 구성됨이 바람직하다. 그리고, 픽셀값 저장부(16)는 라인 단위로 디스플레이 데이터를 저장하는 것과 저장된 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터를 맵핑을 위하여 제공하는 것을 옵션 정보 제공부(18)의 제어 및 동작에 동기되어 수행하도록 구성될 수 있다.
연산부(17)는 픽셀값 저장부(16)의 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터를 수신하고 이들을 맵핑함으로써 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터 간의 데이터 변화량을 구하는 연산, 데이터 변화량을 참조하여 디스플레이 패턴을 판단하는 연산, 현재 라인 데이터의 차지 쉐어링으로 인한 전력 이득량(Ps) 및 전력 손실량(Pw)을 계산하는 연산, 전력 이득량(Ps)과 전력 손실량(Pw)을 비교하는 연산, 및 현재 라인 데이터의 차지 쉐어링 적용 또는 미적용의 경우에 대한 각각의 소스 드라이버 출력의 최대 변화량(Lpeak_cs, Lpeak_ncs)을 검출하는 연산 등을 수행할 수 있다. 연산부(17)는 디스플레이 패턴에 따라 상기 연산들 중 선택된 일부 연산을 수행할 수 있으며 연산 결과를 옵션 정보 제공부(18)로 제공한다.
옵션 정보 제공부(18)는 디스플레이 패턴에 대응하여 수행할 연산을 선택하도록 연산부(17)를 제어할 수 있고, 연산 결과를 수신하여 디스플레이 패턴에 대응하는 옵션 정보를 결정하고, 결정된 옵션 정보를 패킷 구성부(12)에 제공한다.
즉, 상술한 옵션 정보 구성부(15)는 도 4의 어댑티브 차지 쉐어링 제어 동작을 수행함으로써 구해지는 제2 옵션 정보 또는 도 10의 저전력 모드 제어 동작을 수행함으로써 구해지는 제1 옵션 정보를 결정하고 결정된 제1 옵션 정보 또는 제2 옵션 정보를 패킷 구성부(12)에 제공할 수 있다.
도 4의 어댑티브 차지 쉐어링 동작은 디스플레이 패턴이 다이나믹 패턴에 해당하는 경우 수행된다.
어댑티브 차지 쉐어링 동작을 간략히 정리하면, 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터가 맵핑되어서 비교되며, 현재 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링으로 인한 전력 이득량(Ps)과 전력 손실량(Pw)이 각각 계산되고, 전력 이득량(Ps)과 전력 손실량(Pw)의 비교 결과와 이전 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링 적용 여부를 참조하여 현재 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링 적용 여부가 결정된다.
즉, 상기 어댑티브 차지 쉐어링 제어 과정에 따른 제2 옵션 정보는 현재 라인 데이터에 대응하는 소스 신호에 대한 차지 쉐어링 여부를 표시하는 정보로 이해될 수 있다.
그리고, 도 10의 저전력 모드 제어 동작은 디스플레이 패턴이 스태틱 패턴에 해당하는 경우 수행된다.
저전력 모드 제어 동작을 간략히 정리하면, 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터가 맵핑되어서 비교되고, 현재 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링을 적용한 소스 드라이버(20)의 출력의 제1 최대 변화량이 검출되며, 제1 최대 변화량이 제1 옵션 레벨로 선택된다. 　또한, 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터가 맵핑되어서 비교되고, 현재 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링을 미적용한 소스 드라이버(20)의 출력의 제2 최대 변화량이 검출되며, 제2 최대 변화량이 제2 옵션 레벨로 선택된다.
이후, 이전 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링 적용 여부에 따라 제1 옵션 레벨과 상기 제2 옵션 레벨 중 하나가 패킷에 적용할 제1 옵션 정보로서 선택된다.
상기한 바에서, 어댑티브 차지 쉐어링 제어 동작은 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 디스플레이 패턴이 다이나믹 패턴인 경우, 타이밍 컨트롤러(10)는 차지 쉐어링 적용 여부를 결정하기 위하여 이전 라인 데이터(N-1 Line)와 현재 라인 데이터(N line)를 픽셀값 저장부(16)에 저장하고(S30), 이전 라인 데이터(N-1 Line)와 현재 라인 데이터(N line)를 연산부(17)에서 맵핑한다(S32).
한편, 디스플레이 패널(30)은 타입에 따라 상이한 포맷으로 픽셀들이 구성된다. 예시적으로, 도 5는 노멀 타입인 경우 디스플레이 패널(30)의 픽셀들의 배치를 예시한 도면이고, 도 6은 Z-inversion 타입인 경우 디스플레이 패널(30)의 픽셀들의 배치를 예시한 도면이다. 도 5 및 도 6에서 Rx 계열 픽셀은 레드 픽셀이고, Bx 계열 픽셀은 블루 픽셀이며, Gx 계열 픽셀은 그린 픽셀이고, Du 픽셀은 더미 픽셀을 의미한다.
타이밍 컨트롤러(10)는 디스플레이 패널(30)의 타입에 따라서 라인 단위로 레드 픽셀, 블루 픽셀 및 그린 픽셀의 배치가 다르게 디스플레이 데이터를 정렬하여 패킷(PKT)을 구성한다.
그러므로, 타이밍 컨트롤러(10)는 이전 라인 데이터(N-1 Line)와 현재 라인 데이터(N line)의 비교를 위하여 디스플레이 패널(30)의 사양을 확인하기 위한 정보를 호출하고, 디스플레이 패널(30)의 사양에 따라 이전 라인 데이터(N-1 Line)와 현재 라인 데이터(N Line)을 재정렬하기 위한 상기한 맵핑을 수행한다.
그 후, 타이밍 컨트롤러(10)는 연산부(17)에서 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터를 비교하여 현재 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링으로 인한 전력 이득량(Ps)과 전력 손실량(Pw)을 각각 계산한다(S34). 상기한 전력 이득량(Ps)과 전력 손실량(Pw)은 타이밍 컨트롤러(10)에 미리 설정된 계산식에 의해 산출될 수 있다.
본 발명의 소스 드라이버(20)는 도 7과 같이 유니크 차지 쉐어링(Unique Charge Sharing) 연결에 의해 전체 채널들에 대한 차지 쉐어링을 수행하도록 구성될 수 있다. 소스 드라이버(20)는 소스 신호(Sout)를 출력하기 위한 복수 개의 채널을 갖는다. 유니크 차지 쉐어링은 전체 채널들을 일정 수 단위로 그룹화하고, 그룹 별로 차지 쉐어링을 수행하는 것을 의미한다. 도 7에서 차지 쉐어링을 위한 채널들 간의 스위칭은 복수의 MOS 트랜지스터를 이용하여 구현될 수 있으며, 복수의 MOS 트랜지스터의 구성은 제작자의 의도에 따라 다양하게 실시될 수 있으므로 이에 대한 구체적인 예시는 생략한다.
도 7은 6 개의 채널(CH1~CH6)이 유니크 구조로 그룹화된 것을 예시한다. 이 경우, 6 개의 채널(CH1~CH6) 중, 하이 출력 버퍼들(VH)끼리 차지 쉐어링 연결이 구성되며, 로우 출력 버퍼들(VL)끼리 차지 쉐어링 연결이 구성될 수 있다. 상기한 유니크 구조에서, 차지 쉐어링 전압은 연결된 채널들의 평균을 적용한 레벨로 결정될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 각 채널들은 중간 구동 전압(HVDD)을 기준으로 극성 변환되도록 구동되며, 라인 단위로 구동되는 중간에 차지 쉐어링을 수행한다.
하이 출력 버퍼(VH)는 중간 구동 전압(HVDD)과 구동 전압(VDD)의 범위에서 출력을 구동할 수 있으며, 로우 출력 버퍼(VL)는 접지 전압(VSS)과 중간 구동 전압(HVDD)의 범위에서 출력을 구동할 수 있다. 이때, 중간 구동 전압(HVDD)은 구동 전압(VDD)과 접지 전압(VSS)의 1/2에 해당하는 레벨의 전압으로 설정될 수 있다. 그리고, 하이 출력 버퍼(VH)에 대한 차지 쉐어링 전압(VCS_VH)은 중간 구동 전압(HVDD)과 구동 전압(VDD) 사이의 레벨을 갖는 것으로 설정될 수 있고, 로우 출력 버퍼(VL)에 대한 차지 쉐어링 전압(VCS_VL)은 중간 구동 전압(HVDD)과 접지 전압(VSS) 사이의 레벨을 갖는 것으로 설정될 수 있다.
각 채널은 라인 단위로 변화되는 픽셀 데이터에 대응하여 구동과 차지 쉐어링이 반복될 수 있다.
상기한 구동과 차지 쉐어링을 반복되는 과정에서, 채널들의 전압의 변화에 따라 파워 세이빙(Power Saving)과 파워 소비가 이루어질 수 있다.
파워 소비의 관점에서, 전압 레벨이 감소하는 경우는 디스플레이 패널 즉 부하 캐패시터가 방전되는 경우에 해당하므로 전력 소비가 없는 것으로 이해될 수 있다.
그러나, 전압 레벨이 차지 쉐어링 레벨(VCS_VH, VCS_VL)로 상승하는 경우는 방전되는 전류를 이용하여 충전하는 경우에 해당하므로 파워 세이빙이 이루어지는 것으로 이해될 수 있다. 즉, 이 경우, 파워 세이빙은 차지 쉐어링으로 인한 전력 이득량(Ps)의 산출에 이용될 수 있다.
또한, 전압 레벨이 차지 쉐어링 레벨(VCS_VH, VCS_VL)에서 상승하는 경우와 같이 전압 레벨이 상승하는 경우는 파워 소비가 발생하는 것으로 이해될 수 있다. 이 경우, 파워 소비는 차지 쉐어링으로 인한 전력 손실량(Pw)의 산출에 이용될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(10)는 연산부(17)에서 유니크 차지 쉐어링 연결된 전체 채널들에 대해 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터를 비교하여 현재 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링으로 인한 전력 이득량(Ps)과 전력 손실량(Pw)을 각각 계산한다(S34).
상기한 전력 이득량(Ps)과 전력 손실량(Pw)이 각각 계산되면, 타이밍 컨트롤러(10)의 옵션 정보 제공부(18)는 이전 라인 데이터에 차지 쉐어링이 적용되었는지 확인하고(S36) 연산부(17)의 연산을 통하여 전력 이득량(Ps)이 전력 손실량(Pw)보다 많은지 확인한다(S38).
예시적으로, 전력 이득량(Ps)이 전력 손실량(Pw)보다 많은지 확인하는 단계(S38)는 전력 이득량(Ps)이 전력 손실량(Pw)과 미리 설정된 오프셋 레벨 이상 많은지 판단하도록 구성될 수 있다.
만약, 이전 라인 데이터에 차지 쉐어링이 적용되지 않았거나 전력 이득량(Ps)이 전력 손실량(Pw)보다 적은 경우, 타이밍 컨트롤러(10)의 옵션 정보 제공부(18)는 현재 라인 데이터에 차지 쉐어링을 적용하지 않는 것으로 판단하여 차지 쉐어링 오프(OFF)를 결정하고(S42) 그에 대응하는 제2 옵션 정보를 정의하여 패킷 구성부(12)에 제공한다. 그에 따라 패킷 구성부(12)는 현재 라인 데이터에 차지 쉐어링을 적용하지 않는 것을 표현하는 제2 옵션 정보를 적용한 패킷(PKT)을 구성한다(S44).
이와 달리, 이전 라인에 차지 쉐어링이 적용되었고 그리고 전력 이득량(Ps)이 전력 손실량(Pw)보다 많은 경우, 타이밍 컨트롤러(10)의 옵션 정보 제공부(18)는 현재 라인 데이터에 차지 쉐어링을 적용하는 것으로 판단하여 차지 쉐어링 온(ON)을 결정하고(S40), 그에 대응하는 제2 옵션 정보를 정의하여 패킷 구성부(12)에 제공한다. 그에 따라 패킷 구성부(12)는 현재 라인 데이터에 차지 쉐어링을 적용하는 것을 표현하는 제2 옵션 정보를 적용한 패킷(PKT)을 구성한다(S44).
상기한 바와 같이, 타이밍 컨트롤러(10)는 디스플레이 패턴이 다이나믹 패턴인 경우 도 4와 같은 어댑티브 차지 쉐어링 제어 과정을 통하여 현재 라인 데이터에 대응하는 소스 신호에 차지 쉐어링을 적용하는 여부에 대한 제2 옵션 정보를 생성하며, 제2 옵션 정보를 적용한 패킷(PKT)을 소스 드라이버(20)에 제공할 수 있다.
소스 드라이버(20)는 차지 쉐어링하는 것으로 정의된 제2 옵션 정보에 대응하여 전력 소모를 감소시키기 위하여 소스 신호에 대한 어댑티브 차지 쉐어링을 수행하며, 차지 쉐어링 않는 것으로 정의된 제2 옵션 정보에 대응하여 어댑티브 차지 쉐어링을 수행하지 않고 소스 신호를 노멀(Normal)하게 출력한다.
한편, 저전력 모드 제어 동작은 도 10을 참조하여 구체적으로 설명한다.
타이밍 컨트롤러(10)는 디스플레이 패턴이 스태틱 패턴인 경우 소스 드라이버(20)의 출력을 위한 전류의 양을 제어함으로써 전력 소모를 감소시키기 위한 저전력 모드 제어 동작을 도 10과 같이 수행할 수 있다.
먼저, 타이밍 컨트롤러(10)는 디스플레이 패턴이 스태틱 패턴인 경우, 현재 라인 데이터에 대한 소스 드라이버(20)의 출력의 변화량을 확인하여 최대 변화량에 맞는 제1 옵션 정보를 결정하는 저전력 모드 제어 과정을 수행한다.
도 11을 참조하면, 제1 옵션 정보는 PWRC로 표시되며, "HHH", "LHH", "LLL"과 같이 변화될 수 있다.
제1 옵션 정보는 스태틱 패턴의 라인 데이터에 대응하여 소스 드라이버(20)의 출력을 유지할 수 있는 범위에서 전류량을 제어하도록 결정될 수 있다.
도 12와 같이, 제1 옵션 정보는 화면 구동의 필요 시간과 최소 레벨(Min Level)을 충족하는 범위에 포함되도록 결정될 수 있으며 전류량이 줄어들도록 라인 데이터 단위로 설정될 수 있다. 즉, 제1 옵션 정보는 이전 라인 데이터에 대응하여 출력 전압을 유지하는 범위에서 전류량을 줄이도록 현재 라인 데이터에 대응하여 결정될 수 있다.
이를 위하여, 타이밍 컨트롤러(10)는 픽셀값 저장부(16)에 저장된 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터를 연산부(17)에서 비교한다.
타이밍 컨트롤러(10)의 연산부(17)는 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터를 비교하여 현재 라인 데이터에 대해 차지 쉐어링을 적용한 소스 드라이버(20)의 출력의 제1 최대 변화량(Lpeak_cs)을 절대값으로 검출하며, 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터를 비교하여 현재 라인 데이터에 대해 차지 쉐어링을 미적용한 소스 드라이버(20)의 출력의 제2 최대 변화량(Lpeak_ncs)을 절대값으로 검출한다(S74). 이때, 제1 최대 변화량(Lpeak_cs)과 제2 최대 변화량(Lpeak_ncs)은 유니크 차지 쉐어링 연결된 전체 채널들 중 가장 큰 값으로 저장될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(10)의 연산부(17)는 상기와 같이 검출된 제1 최대 변화량(Lpeak_cs)과 제2 최대 변화량(Lpeak_ncs)을 각각 제1 옵션 레벨과 제2 옵션 레벨로 선택하고, 제1 옵션 레벨과 제2 옵션 레벨에 대응하는 제어 옵션(PWRCcs, PWRCncs)을 결정한다(S76).
그 후, 타이밍 컨트롤러(10)의 옵션 정보 제공부(18)는 이전 라인 데이터에 차지 쉐어링이 적용되었는지 확인한다(S78).
타이밍 컨트롤러(10)의 옵션 정보 제공부(18)는 이전 라인에 차지 쉐어링이 적용되었으면 제어 옵션(PWRCcs)을 제1 옵션 정보(PWRC)로 선택하여(S80) 패킷 구성부(12)에 제공하고, 패킷(PKT)은 상기한 제1 옵션 정보(PWRC)를 적용하여 구성될 수 있다(S84). 이와 달리, 타이밍 컨트롤러(10)의 옵션 정보 제공부(18)는 이전 라인에 차지 쉐어링이 적용되지 않았으면 제어 옵션(PWRCncs)을 제1 옵션 정보(PWRC)로 선택하여(S82) 패킷 구성부(12)에 제공하고, 패킷(PKT)은 상기한 제1 옵션 정보(PWRC)를 적용하여 구성될 수 있다(S84).
타이밍 컨트롤러(10)는 상기한 저전력 모드 제어 동작에 의해서 디스플레이 패턴이 스태틱 패턴인 경우 소스 드라이버(20)의 출력을 위한 전류의 양을 제어함으로써 전력 소모를 감소시키기 위한 제어를 수행한다.
타이밍 컨트롤러(10)는 도 3의 어댑티브 차지 쉐어링 제어 동작과 도 9의 저전력 모드 제어 동작을 매 라인 데이터 단위로 수행하며 소스 드라이버(20)의 전력 소모를 줄일 수 있다.
한편, 타이밍 컨트롤러(10)는 상술한 저전력 모드 제어 과정을 출력 버퍼, 감마 버퍼 및 중간 구동 전압 버퍼를 고려하여 각각 수행할 수 있으며, 출력 버퍼, 감마 버퍼 및 중간 구동 전압 버퍼의 제어를 위한 별도의 옵션 정보를 생성하여 패킷(PKT)에 적용할 수 있다.
그에 따라, 소스 드라이버(20)는 출력 버퍼, 감마 버퍼 및 중간 구동 전압 버퍼를 각각의 옵션 정보에 대응하여 제어함으로써 전체적인 전류 소모를 줄이도록 제어될 수 있다.
상술한 구성 및 동작에 의하여, 본 발명은 타이밍 컨트롤러(10)에서 디스플레이 패턴을 인식하고 디스플레이 패턴을 인식에 대응한 옵션 정보를 소스 드라이버(20)에 전달함으로써, 소스 드라이버(20)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 디스플레이 패턴에 대응하는 옵션 정보에 따라 소스 드라이버(20)의 출력에 대한 차지 쉐어링의 제어를 수행하거나 출력 버퍼, 감마 버퍼 및 중간 구동 전압(HVDD) 버퍼 중 적어도 하나에 대한 전류 제어를 수행함으로써 소비 전력을 감소시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터의 차이를 기준으로 디스플레이 패턴을 스태틱 패턴과 다이나믹 패턴으로 구분하고, 상기 스태틱 패턴에 대응하는 제1 옵션 정보 및 상기 다이나믹 패턴에 대응하는 제2 옵션 정보 중 하나를 적용한 패킷을 전송하는 타이밍 컨트롤러; 및
    상기 패킷을 수신하고, 상기 제1 옵션 정보에 따라 상기 스태틱 패턴에 대응하는 저전력 모드를 수행하거나 상기 제2 옵션 정보에 따라 상기 다이나믹 패턴에 대응하는 어댑티브 차지 쉐어링(Adaptive Charge Sharing)을 수행하는 소스 드라이버;를 포함하며,
    상기 타이밍 컨트롤러는,
    상기 이전 라인 데이터와 상기 현재 라인 데이터를 비교한 결과에 대응하여, 상기 현재 라인 데이터에 차지 쉐어링을 적용한 상기 소스 드라이버의 출력의 제1 최대 변화량과 상기 현재 라인 데이터에 차지 쉐어링을 미적용한 상기 소스 드라이버 출력의 제2 최대 변화량을 구하고,
    상기 제1 최대 변화량과 상기 제2 최대 변화량 중 상기 이전 라인 데이터의 차지 쉐어링 적용 여부에 따라 선택된 하나를 상기 제1 옵션 정보로서 제공함을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는 상기 이전 라인 데이터와 상기 현재 라인 데이터를 비교한 결과에 대응하여 상기 현재 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링 적용 여부에 대한 상기 제2 옵션 정보를 상기 패킷을 통하여 상기 소스 드라이버에 제공함으로써 상기 소스 드라이버의 상기 어댑티브 차지 쉐어링을 제어하는 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 타이밍 컨트롤러는,
    상기 이전 라인 데이터와 상기 현재 라인 데이터를 비교한 결과에 대하여 상기 현재 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링으로 인한 전력 이득량과 전력 손실량을 각각 계산하며,
    상기 이전 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링 적용 여부와 상기 전력 이득량과 상기 전력 손실량의 비교 결과를 참조하여 상기 현재 라인 데이터의 차지 쉐어링 적용 여부에 대한 상기 제2 옵션 정보를 제공하는 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 타이밍 컨트롤러는,
    상기 이전 라인 데이터에 차지 쉐어링이 적용되지 않았거나 상기 전력 이득량이 상기 전력 손실량보다 적은 경우, 상기 현재 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링 오프(OFF)를 위한 상기 제2 옵션 정보를 제공하고,
    상기 이전 라인 데이터에 차지 쉐어링이 적용되었고 상기 전력 이득량이 상기 전력 손실량보다 많은 경우, 상기 현재 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링 온(ON)을 위한 상기 제2 옵션 정보를 제공하는 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 타이밍 컨트롤러는,
    상기 소스 드라이버의 유니크 차지 쉐어링 연결된 전체 채널들에 대해 상기 이전 라인 데이터와 상기 현재 라인 데이터를 비교하여 상기 현재 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링으로 인한 상기 전력 이득량과 상기 전력 손실량을 계산하는 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템.
  6. 제3 항에 있어서, 상기 소스 드라이버는,
    타이밍 컨트롤러는 상기 제2 옵션 정보에 따라 상기 현재 라인 데이터에 대한 소스 신호의 차지 쉐어링을 선택적으로 수행하는 상기 어댑티브 차지 쉐어링을 수행하는 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서, 상기 타이밍 컨트롤러는,
    상기 이전 라인 데이터에 차지 쉐어링을 적용한 경우 상기 제1 최대 변화량을 상기 제1 옵션 정보로서 제공하고,
    상기 이전 라인 데이터에 차지 쉐어링을 미적용한 경우 상기 제2 최대 변화량을 상기 제2 옵션 정보로서 제공하는 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는 상기 제1 최대 변화량과 상기 제2 최대 변화량으로서 유니크 차지 쉐어링 연결된 전체 채널들 중 가장 큰 값을 저장하는 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 소스 드라이버는,
    상기 현재 라인 데이터에 대한 출력을 유지하는 전류의 양을 상기 제1 옵션 정보로 제공되는 상기 제1 최대 변화량과 상기 제2 최대 변화량 중 하나를 기준으로 줄이는 상기 저전력 모드를 수행하는 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는 출력 버퍼, 감마 버퍼 및 중간 구동 전압 버퍼를 구분하는 정보를 포함하도록 상기 제1 옵션 정보를 제공하고,
    상기 소스 드라이버는 상기 출력 버퍼, 상기 감마 버퍼 및 상기 중간 구동 전압 버퍼 중 상기 제1 옵션 정보에 의해 선택된 것에 대해 상기 저전력 모드를 수행하는 디스플레이 장치의 저전력 구동 시스템.
  12. 이전 라인 데이터와 현재 라인 데이터를 각각 저장하고 맵핑을 위하여 제공하는 픽셀값 저장부;
    상기 이전 라인 데이터와 상기 현재 라인 데이터를 비교한 결과에 대하여, 상기 현재 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링으로 인한 전력 이득량과 전력 손실량을 각각 계산하거나 상기 현재 라인 데이터에 차지 쉐어링을 적용한 소스 드라이버의 출력의 제1 최대 변화량과 상기 현재 라인 데이터에 차지 쉐어링을 미적용한 상기 소스 드라이버 출력의 제2 최대 변화량을 구하는 연산부; 및
    디스플레이 패턴이 다이나믹 패턴인 경우 상기 이전 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링 적용 여부와 상기 전력 이득량과 상기 전력 손실량의 비교 결과를 참조하여 상기 현재 라인 데이터의 차지 쉐어링 적용 여부에 대한 제2 옵션 정보를 제공하고, 상기 디스플레이 패턴이 스태틱 패턴인 경우 상기 제1 최대 변화량과 상기 제2 최대 변화량 중 상기 이전 라인 데이터의 차지 쉐어링 적용 여부에 따라 선택된 하나를 제1 옵션 정보로서 제공하는 옵션 제공부;를 포함하며,
    상기 옵션 제공부는,
    상기 이전 라인 데이터에 차지 쉐어링을 적용한 경우 제1 옵션 레벨의 상기 제1 최대 변화량을 상기 제1 옵션 정보로서 제공하고, 그리고
    상기 이전 라인 데이터에 차지 쉐어링을 미적용한 경우 제2 옵션 레벨의 상기 제2 최대 변화량을 상기 제1 옵션 정보로서 제공함을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 타이밍 컨트롤러.
  13. 제12 항에 있어서,
    디스플레이 데이터와 제어 데이터를 포함하는 패킷을 구성하는 패킷 구성부를 더 포함하고,
    상기 패킷 구성부는 상기 현재 라인 데이터에 대한 상기 소스 드라이버의 출력을 유지하는 전류의 양을 줄이는 저전력 모드를 위한 상기 제1 옵션 정보 또는 상기 현재 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링을 선택하는 어댑티브 차지 쉐어링을 위한 제2 옵션 정보를 상기 제어 데이터에 적용하는 디스플레이 장치의 타이밍 컨트롤러.
  14. 제12 항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 이전 라인 데이터와 상기 현재 라인 데이터 간의 데이터 변화량을 구하는 제1 연산, 현재 라인 데이터의 차지 쉐어링으로 인한 전력 이득량 및 전력 손실량을 계산하는 제2 연산, 상기 전력 이득량과 상기 전력 손실량을 비교하는 제3 연산 및 상기 현재 라인 데이터의 차지 쉐어링 적용의 경우에 대한 상기 소스 드라이버 출력의 제1 최대 변화량과 상기 현재 라인 데이터의 차지 쉐어링 미적용의 경우에 대한 상기 소스 드라이버 출력의 제2 최대 변화량을 검출하는 제4 연산을 선택적으로 수행하고,
    상기 다이나믹 패턴에 대응하여 상기 제1 연산, 상기 제2 연산 및 제3 연산을 순차적으로 수행하며,
    상기 스태틱 패턴에 대응하여 상기 제1 연산 및 상기 제4 연산을 순차적으로 수행하는 디스플레이 장치의 타이밍 컨트롤러.
  15. 제12 항에 있어서, 상기 옵션 제공부는,
    상기 디스플레이 패턴이 다이나믹 패턴인 경우,
    상기 이전 라인 데이터에 차지 쉐어링이 적용되지 않았거나 상기 전력 이득량이 상기 전력 손실량보다 적은 경우, 상기 현재 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링 오프(OFF)를 위한 상기 제2 옵션 정보를 제공하고,
    상기 이전 라인 데이터에 차지 쉐어링이 적용되었고 상기 전력 이득량이 상기 전력 손실량보다 많은 경우, 상기 현재 라인 데이터에 대한 차지 쉐어링 온(ON)을 위한 상기 제2 옵션 정보를 제공하는 디스플레이 장치의 타이밍 컨트롤러.
  16. 삭제
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