KR102673351B1 - 전력소비를 최소화시키기 위한 전력관리장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예는 구동구간과 비구동구간에 따라 전력 공급을 제어함으로써 디스플레이장치의 소비전력을 줄일 수 있다.

Description

전력소비를 최소화시키기 위한 전력관리장치{POWER MANAGEMENT DEVICE TO MINIMIZE POWER CONSUMPTION}
본 실시예는 전력관리장치의 제어 기술에 관한 것이다.
모바일 기기를 비롯한 전자기기에서 가장 중요한 이슈 중 하나는 소비전력의 최소화이다. 배터리의 용량이 제한되고 전자기기가 소형화됨에 따라, 소비전력도 지속적으로 낮아질 필요가 있다. 그래서 소비전력 감소에 대한 연구는 더 활발히 진행되고 있다. 거의 모든 전자기기에 장착되는 디스플레이는 소비전력이 감소할 수 있는 여지가 충분한 영역일 것이다.
PMIC(power management integrated circuit)로 알려진 전력관리장치는 전자기기 내부에서 디스플레이 구동에 필요한 전력을 각 장치-패널, 데이터구동장치, 게이트구동장치 등-로 공급한다. 최근 상시적으로 전력을 공급받지 않는 디스플레이장치-예를 들어, 모바일통신장치, 노트북컴퓨터장치 등-가 증가하면서 이러한 전력관리장치의 소비전력을 최소화시키기 위한 연구가 진행되고 있다.
이와 관련하여 본 실시예는 디스플레이장치가 동작하는 중에 전력의 공급을 부분적으로 감소 또는 차단하여 소비전력을 개선하는 기술을 제공하고자 한다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 일 목적은, 디스플레이장치의 소비전력량을 감축시키는 기술을 제공하는 것이다.
본 실시예의 다른 목적은, 디스플레이패널의 소비전력량을 감축시키는 기술을 제공하는 것이다.
본 실시예의 또 다른 목적은, 디스플레이구동장치의 소비전력량을 감축시키는 기술을 제공하는 것이다.
본 실시예의 또 다른 목적은, 전력관리장치의 소비전력량을 감축시키는 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 각 프레임이 구동구간과 비구동구간으로 시분할되어 동작하는 디스플레이장치의 전원을 관리하는 장치에 있어서, 제1 단자로 수신되는 전력을 변환하여 제2 단자로 출력하는 전압변환부; 및 상기 구동구간에서 상기 제2 단자의 전압이 일정 레벨로 유지되도록 상기 전압변환부를 제어하고, 상기 비구동구간의 일부 혹은 전체 구간에서 상기 제2 단자로 제한된 전류가 출력되거나 상기 제2 단자의 출력이 중단되거나 상기 제2 단자의 전압이 감소되도록 상기 전압변환부를 제어하는 제어부를 포함하는 전원관리장치를 제공한다.
상기 장치에서, 상기 구동구간과 상기 비구동구간을 정의하는 시분할신호를 수신하는 통신부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 시분할신호에 따라 상기 변환된 전압을 출력하도록 상기 전압변환부를 제어할 수 있다.
상기 장치에서, 상기 제어부는, 상기 비구동구간의 초기구간에서 상기 제2 단자의 전압이 상기 일정 레벨로 유지되도록 상기 전압변환부를 제어할 수 있다.
상기 장치에서, 상기 제어부는, 상기 초기구간 이후에 상기 제2 단자의 출력이 중단되거나 상기 제2 단자의 전압이 감소되도록 상기 전압변환부를 제어할 수 있다.
상기 장치에서, 상기 제어부는, 상기 비구동구간의 후기구간에서 상기 변환된 전압의 출력을 재개할 수 있다.
다른 실시예는, 제1 구동전압으로 동작하는 패널; 제2 구동전압으로 동작하는 데이터구동장치; 및 상기 구동구간에서 상기 제1 및 2 구동전압을 일정 레벨로 유지하고, 상기 비구동구간의 일부 혹은 전체 구간에서 제한된 전류로 상기 제1 및 2 구동전압을 출력하거나 상기 제1 및 2 구동전압의 출력을 중단하는 전원관리장치를 포함하는 디스플레이장치를 제공한다.
상기 장치에서, 상기 전원관리장치를 제어하기 위한 제어신호를 송신하는 데이터처리장치를 더 포함할 수 있다.
상기 장치에서, 상기 제어신호는, 상기 구동구간과 상기 비구동구간을 정의하는 시분할신호 또는 상기 제1 또는 2 구동전압을 조절하는 전압제어신호를 포함할 수 있다.
상기 장치에서, 제3 구동전압으로 동작하는 레벨시프터(LS: level shifter)를 포함하고, 상기 전원관리장치는, 상기 구동구간에서는 상기 제3 구동전압을 일정 레벨로 유지하고 상기 레벨쉬프터에 상기 제3 구동전압을 출력하는 반면, 상기 비구동구간에서는 상기 제1 내지 3 구동전압 중 어느 하나를 제한된 전류로 출력하거나, 그 출력을 중단할 수 있다.
상기 장치에서, 제4 구동전압으로 동작하는 게이트구동장치를 포함하고, 상기 전원관리장치는, 상기 구동구간에서는 상기 제4 구동전압을 일정 레벨로 유지하고 상기 게이트구동장치에 상기 제4 구동전압을 출력하는 반면, 상기 비구동구간에서는 상기 제1 내지 4 구동전압 중 어느 하나를 제한된 전류로 출력하거나, 그 출력을 중단할 수 있다.
상기 장치에서, 상기 패널은, 상기 제1 구동전압으로 동작하는 게이트구동장치를 내부에 포함할 수 있다.
상기 장치에서, 상기 데이터구동장치는, 상기 비구동구간에서 부분적으로 또는 전체적으로 턴오프(turn-off)될 수 있다.
상기 장치에서, 상기 패널의 스캔라인 또는 데이터라인은, 플로팅(floating)될 수 있다.
상기 장치에서, 상기 비구동구간에서 상기 패널 또는 상기 데이터구동장치로 상기 제1 또는 2 구동전압의 전력보다 작은 전력을 공급하는 캐패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 장치에서, 상기 패널의 스캔라인 또는 데이터라인은, 상기 비구동구간의 초기구간에서 플로팅되고, 상기 전원관리장치는, 상기 초기구간에서 상기 제1 및 2 구동전압의 출력을 유지할 수 있다.
상기 장치에서, 상기 데이터구동장치는, 상기 비구동구간의 초기구간에서 부분적으로 또는 전체적으로 턴오프(turn-off)되고, 상기 전원관리장치는, 상기 초기구간에서 상기 제1 및 2 구동전압의 출력을 유지할 수 있다.
상기 장치에서, 상기 전원관리장치는, 상기 비구동구간의 후기구간에서 상기 제1 및 2 구동전압을 출력할 수 있다.
상기 장치에서, 상기 데이터구동장치는, 상기 비구동구간에서 상기 구동구간으로 접어들면 초기화될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 디스플레이장치의 소비전력량, 디스플레이패널의 소비전력량, 디스플레이구동장치의 소비전력량, 및 전력관리장치의 소비전력량을 감축시키는 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 패널의 라인 배치도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제1 예시 구성도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제2 예시 구성도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 방법에 대한 타이밍 다이어그램이다.
도 6은 일반적인 디스플레이 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 방법에서 전력관리장치의 각 출력 제어에 대한 제1 예시 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 부하캐패시터의 연결을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 방법에서 전력관리장치의 각 출력 제어에 대한 제2 예시 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 전원관리장치의 구성도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이장치(100)는 복수의 디스플레이구동장치(110, 120, 130, 140 및 160) 및 디스플레이패널(150)을 포함할 수 있다.
디스플레이패널(150)에는 다수의 데이터라인(DL) 및 다수의 게이트라인(GL)이 배치되고, 데이터라인(DL) 및 게이트라인(GL)과 연결되는 다수의 화소(P)가 배치될 수 있다.
디스플레이구동장치(110, 120, 130, 140 및 160)는 디스플레이패널(150)에 영상을 표시하기 위한 신호들을 생성하는 장치로서, 호스트(110), 데이터구동장치(120), 게이트구동장치(130), 데이터처리장치(140) 및 전력관리장치(160)가 디스플레이구동장치(110, 120, 130, 140 및 160)에 해당될 수 있다.
게이트구동장치(130)는 턴온전압 혹은 턴오프전압의 게이트구동신호를 게이트라인(GL)으로 공급할 수 있다. 턴온전압의 게이트구동신호가 화소(P)로 공급되면 화소(P)는 데이터라인(DL)과 연결된다. 그리고, 턴오프전압의 게이트구동신호가 화소(P)로 공급되면 화소(P)와 데이터라인(DL)의 연결은 해제된다. 게이트구동장치(130)는 게이트드라이버로 호칭될 수 있다.
데이터구동장치(120)는 데이터라인(DL)을 통해 화소(P)로 데이터전압(Vp)을 공급할 수 있다. 데이터라인(DL)으로 공급되는 데이터전압(Vp)은 게이트구동신호에 따라 화소(P)로 공급될 수 있다. 데이터구동장치(120)는 소스드라이버로 호칭될 수 있다.
데이터처리장치(140)는 게이트구동장치(130) 및 데이터구동장치(120)로 제어신호를 공급하고, 데이터구동장치(120)로 영상데이터(IMG)를 송신할 수 있다. 예를 들어, 데이터처리장치(140)는 스캔이 시작되도록 하는 게이트제어신호(GCS)를 게이트구동장치(130)로 송신할 수 있다. 그리고, 데이터처리장치(140)는 데이터구동장치(120)가 각 화소(P)로 데이터전압(Vp)을 공급하도록 제어하는 데이터제어신호(DCS)를 송신할 수 있다. 데이터처리장치(140)는 타이밍컨트롤러로 호칭될 수 있다.
호스트(110)는 영상데이터(IMG)를 생성하여 데이터처리장치(140)로 송신할 수 있다.
전력관리장치(160)는 디스플레이장치 내의 각 구성으로 전압(전력)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 전력관리장치(160)는 디스플레이패널(150)로 공통전극전압(VCOM)을 공급할 수 있다. 그리고, 전력관리장치(160)는 게이트구동장치(130)로 게이트로우전압(VGL) 및 게이트하이전압(VGH)을 공급하고, 데이터구동장치(120)로 구동전압(AVDD)을 공급할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 전력관리장치(160)는 각 프레임 중 구동구간에서 디스플레이패널(150), 게이트구동장치(130) 및 데이터구동장치(120)로 복수의 전압을 공급하고, 각 프레임 중 비구동구간의 일부 혹은 전부에서 전술한 복수의 전압의 공급을 감소 또는 차단하거나 전술한 복수의 전압을 저전류모드로 공급할 수 있다. 여기서 비구동구간은, 패널(150)에서 영상데이터(IMG)가 지속적으로 디스플레이되지만, 영상데이터(IMG)의 디스플레이에 기여하는 디스플레이구동장치(110, 120, 130, 140 및 160)가 최소한으로 구동되거나 또는 구동하지 않는 상태로 이해될 수 있다. 이러한 방법으로 전력관리장치(160)는 비구동구간에서의 소비전력량을 최소화시킬 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이패널의 라인 배치도이다.
도 2를 참조하면, 패널에는 일 방향으로 게이트라인(G[0] ~ G[3])이 배치되고, 게이트라인(G[0] ~ G[3])에 교차하는 방향으로 데이터라인(S[0] ~ S[3])이 배치될 수 있다.
그리고, 게이트라인(G[0] ~ G[3])과 데이터라인(S[0] ~ S[3])의 교차에 의해 화소영역이 정의되고, 각 화소영역에 화소가 배치될 수 있다.
각 화소는 데이터라인(S[0] ~ S[3])과 스위치(미도시)를 통해 연결될 수 있고, 스위치(미도시)에 대한 제어는 게이트라인(G[0] ~ G[3])을 통해 공급되는 게이트구동신호에 의해 이루어질 수 있다.
일 실시예가 적용될 수 있는 패널은, 액정표시패널(LCD: liquid crystal display), OLED(organic light emitting diode)패널, POLED(plastic OLED), mini LED, micro LED 패널 등일 수 있다. 일 실시예는 게이트라인, 데이터라인의 매트릭스 형태로 구동되는 패널에 적용될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 제1 예시 구성도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 제2 예시 구성도이다.
도 3을 참조하면, 게이트구동장치(130)는 GOA(gate on array) 또는 GIP(gate in panel)로 구현될 수 있다. 게이트구동장치(130)가 GOA 또는 GIP로 구현되면, 게이트구동장치(130)는 패널(150)과 일체로 형성되어 패널(150)에 포함되고, 패널(150)의 일부가 될 수 있다.
또는 도 4를 참조하면, 게이트구동장치(130)는 게이트IC(integrated circuit)로 구현될 수 있다. 게이트구동장치(130)가 IC형태로 구현되면, 게이트구동장치(130)는 패널(150) 외부에 배치되어 게이트라인(GL)으로 패널(150)과 연결될 수 있다.
게이트구동장치(130)는 전원관리장치(160)로부터 수신한 구동전압으로 동작할 수 있다. 도 3과 같이, 게이트구동장치(130)가 패널(150)과 일체로 형성되어 포함되면, 패널(150)에 대한 구동전압에 기초하여 동작할 수 있다. 또는 도 4와 같이, 게이트구동장치(130)가 IC 형태로 구현되면, 전원관리장치(160)로부터 독자적인 구동전압을 수신하고 이에 기초하여 동작할 수 있다.
전력제어신호생성부(310)는 전원관리장치(160)를 제어하기 위한 전력제어신호(CS_P)를 생성하여 전원관리장치(160)로 송신할 수 있다. 상기 전력제어신호(CS_P)는 영상데이터에 대응하는 데이터전압이 패널(150)에 인가되는 구동구간과 비구동구간을 정의하는 시분할신호를 포함할 수 있다. 또한 전력제어신호(CS_P)는 전원관리장치(160)가 공급하는 구동전압의 특성-예를 들어, 전압의 크기, 주기, 주파수 또는 위상-을 결정하는 전력제어신호(CS_P)를 포함할 수 있다.
전력제어신호생성부(310)는 SoC(system on chip) 또는 MCU(main control unit)와 같은 별도의 제어회로로 구현될 수 있다. 또한 전력제어신호생성부(310)는 타이밍컨트롤러(T-Con)로 구현될 수 있는데, 이 경우 전력제어신호생성부(310)는 데이터처리장치(도 1의 140)일 수 있다.
데이터구동장치(120)는 소스드라이버IC, 소스리드아웃IC(SRIC: 소스IC + ROIC(readout IC)), TED(T-CON embedded display)IC, TDDI(touch display driving integration)IC 등으로 구현될 수 있다.
데이터구동장치(120)는 전원관리장치(160)로부터 수신한 구동전압으로 동작할 수 있다.
전원관리장치(160)는 디스플레이구동장치(120, 130, 150, 160, 310)로 전력을 공급할 수 있다. 전원관리장치(160)는 구동구간에서 복수의 구동전압을 일정 레벨로 유지하고, 상기 비구동구간의 일부 혹은 전체 구간에서 제한된 전류로 상기 복수의 구동전압을 출력하거나 상기 복수의 구동전압의 출력을 중단할 수 있다.
또한 전원관리장치(160)는 외부 전원으로부터 전력을 수신하고, 상기 전력을 각각의 디스플레이구동장치(120, 130, 150, 160, 310)가 요구하는 특성에 맞는 구동전압으로 변환하고, 구동전압을 디스플레이구동장치(120, 130, 150, 160, 310)로 출력할 수 있다.
예를 들어 전원관리장치(160)는 복수의 종류의 구동전압을 생성할 수 있는데, 이 구동전압은 게이트고전압(VGH), 게이트저전압(VGL), 아날로그구동전압(AVDD: analogue VDD), 공통전극전압(VCOM), 및 OLED화소구동전압(ELVDD, ELVSS) 등을 포함할 수 있다. 여기서 게이트고전압(VGH) 및 게이트저전압(VGL)은 게이트구동장치(130)가 스캔신호를 생성하는데 필요할 수 있다. 아날로그구동전압(AVDD)은 영상데이터에 상응하는 데이터전압을 생성하는데 필요할 수 있다. 공통전극전압(VCOM)은 패널(150)의 공통전극에 인가될 수 있다. OLED화소구동전압(ELVDD, ELVSS)은 OLED에 인가될 수 있다.
전원관리장치(160)는 제1 구동전압(DRV_1)을 출력할 수 있다. 예를 들어 전원관리장치(160)는 패널(150)에 공통전극전압(VCOM)을 출력하고, 게이트구동장치(130)가 패널(150)과 일체로 형성된 경우 게이트고전압(VGH) 및 게이트저전압(VGL)을 함께 출력할 수 있다.
전원관리장치(160)는 제2 구동전압(DRV_2)을 출력할 수 있다. 예를 들어 전원관리장치(160)는 데이터구동장치(120)에 아날로그구동전압(AVDD)을 출력할 수 있다.
전원관리장치(160)는 제3 구동전압(DRV_3)을 출력할 수 있다. 예를 들어 전원관리장치(160)는 레벨시프터(320)에 게이트고전압(VGH) 및 게이트저전압(VGL)을 출력할 수 있다. 여기서 레벨시프터(320)는 서로 다른 구동전압의 특성-예를 들어 전압의 크기-을 요구하는 복수의 장치에게 각각 알맞은 구동전압을 생성하여 복수의 장치에게 전달할 수 있다.
전원관리장치(160)는 제4 구동전압(DRV_4)을 출력할 수 있다. 예를 들어 전원관리장치(160)는 게이트구동장치(130)에 게이트고전압(VGH) 및 게이트저전압(VGL)을 출력할 수 있다. 여기서 게이트구동장치(130)는 별도의 IC로 구현될 수 있다.
동시에 전원관리장치(160)는 일 프레임 중 구동구간에서는 디스플레이구동장치(120, 130, 150, 160, 310)에 구동전압을 출력하는 반면, 비구동구간에서는 구동전압을 제한된 전류로 출력하거나, 감소시키거나 또는 중단할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 방법에 대한 타이밍 다이어그램이다.
도 5를 참조하면, 각 프레임은 구동구간(도 5에서 Display)과 비구동구간(도 5에서 Blank)으로 구분될 수 있다.
구동구간에서는 디스플레이패널의 각 화소 밝기가 조정될 수 있다. 예를 들어, 구동구간에서 게이트구동장치는 게이트라인으로 게이트구동신호를 공급하여 화소를 데이터라인과 연결시키고, 데이터구동장치는 데이터라인으로 데이터전압을 공급하여 각 화소의 밝기를 조정할 수 있다.
구동구간에서는 전력관리장치가 패널, 레벨시프터, 게이트구동장치 및 데이터구동장치로 복수의 전압을 공급할 수 있다(도 5의 PMIC_VGH/VGL/VCOM/AVDD).
예를 들어, 구동구간에서, 전원관리장치는 패널에 공통전극전압(VCOM)을 출력하고, 게이트구동장치가 패널과 일체로 형성된 경우 게이트고전압(VGH) 및 게이트저전압(VGL)을 함께 출력할 수 있다. 전원관리장치는 데이터구동장치에 아날로그구동전압(AVDD)을 출력할 수 있다. 구동구간에서, 전원관리장치는 레벨시프터에 게이트고전압(VGH) 및 게이트저전압(VGL)을 출력할 수 있다. 구동구간에서, 전원관리장치는 게이트구동장치에 게이트고전압(VGH) 및 게이트저전압(VGL)을 출력할 수 있다. 구동구간에서 패널이 OLED인 경우, 전력관리장치는 패널로 OLED화소구동전압(ELVDD, ELVSS)을 공급할 수 있다.
비구동구간의 일부 혹은 전부에서, 전력관리장치는 패널, 레벨시프터, 게이트구동장치 및 데이터구동장치로 공급되던 복수의 구동전압을 감소 또는 차단하거나 복수의 구동전압을 저전류모드로 공급할 수 있다(도 5의 PMIC_ELVDD/ELVSS).
도 6은 일반적인 디스플레이 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 일반적인 디스플레이 구동 방법에서, 디스플레이장치는 각 프레임의 전체 구간을 구동구간으로 사용할 수 있다. 즉, 디스플레이가 일정 구간에서만 일어나는 시분할 동작이 구현되지 않을 수 있다. 이때, 영상데이터 등의 송수신속도는 상대적으로 느리거나 통신라인의 수가 상대적으로 적을 수 있다. 이러한 일반적인 디스플레이 구동 방법에서 전력관리장치는 각 프레임의 전체 구간에서 패널, 레벨시프터, 게이트구동장치 및 데이터구동장치로 복수의 구동전압을 지속적으로 공급할 수 있다.
예를 들어 전원관리장치는 각 프레임의 전체 구간에서 게이트고전압(VGH), 게이트저전압(VGL), 공통전극전압(VCOM) 및 아날로그구동전압(AVDD)을 지속적으로 출력할 수 있다(도 7의 PMIC_VGH/VGL/VCOM/AVDD). 그리고 전원관리장치는 각 프레임의 전체 구간에서 OLED화소구동전압(ELVDD, ELVSS)을 지속적으로 출력할 수 있다(도 7의 PMIC_ELVDD/ELVSS).
도 7은 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 방법에서, 디스플레이장치는 각 프레임의 일 구간(예를 들어, 전반부)을 구동구간(도 7의 DISPLAY)으로 할당하고 다른 일 구간(예를 들어, 후반부)을 비구동구간(도 7의 BLANK)으로 할당할 수 있다.
구동구간에서는 영상데이터의 출력에 기여하는 디스플레이장치의 구성들이 활성화(enable)되어 동작할 수 있다. 반면에 비구동구간에서는 상기 구성들은 비활성화(disable)되어 동작할 수 있다. 예를 들어 비구동구간에서는 데이터구동장치-예를 들어 소스드라이버IC-의 일부 또는 전부가 턴오프(turn-off)될 수 있다(도 7의 SDIC). 여기서 소스드라이버IC의 일부는 아날로그데이터를 처리하는 아날로그블럭 또는 디지털데이터를 처리하는 디지털블럭이 될 수 있다.
그리고, 전력관리장치는 구동구간에서는 패널, 레벨시프터, 게이트구동장치 및 데이터구동장치로 복수의 구동전압을 공급하고, 비구동구간의 일부 혹은 전부에서는 패널, 레벨시프터, 게이트구동장치 및 데이터구동장치로 복수의 구동전압을 감소 또는 중단하거나 저전류로 공급할 수 있다(도 7의 PMIC_VGH/VGL/VCOM/AVDD 및 PMIC_ELVDD/ELVSS).
예를 들어 전원관리장치는 구동구간에서 게이트고전압(VGH), 게이트저전압(VGL), 공통전극전압(VCOM) 및 아날로그구동전압(AVDD)을 출력하다가 비구동구간에서 상기 구동전압을 감소 또는 중단하거나 저전류로 출력할 수 있다. 그리고 전원관리장치는 구동구간에서 OLED화소구동전압(ELVDD, ELVSS)을 출력하다가 비구동구간에서 상기 구동전압을 감소 또는 중단하거나 저전류로 출력할 수 있다.
일 실시예에서 디스플레이장치는 구동구간을 짧게 하기 위해 고속통신을 사용할 수 있다. 이때, 영상데이터 등의 송수신속도는 상대적으로 빠를 수 있다. 또는 통신라인의 수가 상대적으로 많을 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 방법에서 전력관리장치의 각 출력 제어에 대한 제1 예시 도면이고, 도 9는 일 실시예에 따른 부하캐패시터의 연결을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 전력관리장치는 구동구간에서 패널, 레벨시프터, 게이트구동장치 및 데이터구동장치로 복수의 구동전압(VGH, VGL, VCOM, AVDD)을 공급할 수 있다(도 8의 PMIC의 ON).
예를 들어 전원관리장치는 패널에 공통전극전압(VCOM)을 출력하고, 게이트구동장치가 패널과 일체로 형성된 경우 게이트고전압(VGH) 및 게이트저전압(VGL)을 함께 출력할 수 있다. 또는 전원관리장치는 데이터구동장치에 아날로그구동전압(AVDD)을 출력할 수 있다. 또는 전원관리장치는 레벨시프터에 게이트고전압(VGH) 및 게이트저전압(VGL)을 출력할 수 있다. 또는 전원관리장치는 게이트구동장치에 게이트고전압(VGH) 및 게이트저전압(VGL)을 출력할 수 있다. 여기서 게이트구동장치는 별도의 IC로 구현될 수 있다.
그러면 구동구간에서 게이트고전압(VGH), 공통전극전압(VCOM) 및 아날로그구동전압(AVDD)는 고레벨을 유지하고, 게이트저전압(VGL)은 저레벨을 유지할 수 있다.
동시에 구동구간에서 데이터전압(Vp)과 게이트구동신호(Vg)도 복수의 구동전압(VGH, VGL, VCOM, AVDD)과 마찬가지로 구동구간에서 생성될 수 있다. 즉 구동구간에서, 데이터전압(Vp)이 데이터라인으로 공급되고, 게이트구동신호(Vg)가 게이트라인으로 공급될 수 있다. 데이터구동장치는 아날로그구동전압(AVDD)으로부터 데이터전압(Vp)을 생성할 수 있다. 게이트구동장치는 게이트고전압(VGH) 및 게이트저전압(VGL)을 가지고 게이트구동신호(Vg)를 생성할 수 있다.
한편 전력관리장치는 비구동구간에서 복수의 구동전압(VGH, VGL, VCOM, AVDD)을 감소 또는 중단하거나 저전류로 출력할 수 있다(도 8의 PMIC의 OFF). 이를 위하여 디스플레이구동장치가 턴오프되거나 플로팅될 수 있다. 예를 들어 소스드라이버IC와 같은 데이터구동장치의 아날로그 블럭이 턴오프될 수 있다. 또는 데이터구동장치와 데이터라인의 연결이 끊겨서 데이터라인의 전압이 플로팅될 수 있다. 그리고, 게이트구동장치와 게이트라인의 연결이 끊겨서 게이트라인의 전압이 플로팅 될 수 있다.
또는 비구동구간에서, 전원관리장치가 복수의 구동전압(VGH, VGL, VCOM, AVDD)이 형성되던 부분과의 연결이 끊어지면서, 해당 부분에서 복수의 구동전압(VGH, VGL, VCOM, AVDD)이 플로팅될 수 있다. 예를 들어 전원관리장치와 게이트구동장치 사이를 연결하는 통신라인이 끊어지면, 끊어진 부분이 플로팅되면서 게이트고전압(VGH) 및 게이트저전압(VGL)의 공급이 차단될 수 있다.
그러나 복수의 구동전압(VGH, VGL, VCOM, AVDD)이 플로팅되더라도, 그 공급이 완전히 차단되지 않을 수 있다. 복수의 구동전압(VGH, VGL, VCOM, AVDD)을 수신하는 디스플레이구동장치에 부하캐패시터가 연결될 수 있는데, 상기 부하캐패시터가 비구동구간에서 디스플레이구동장치에 약하게 전력을 공급할 수 있다. 부하캐패시터(CL)는 구동구간동안 복수의 구동전압(VGH, VGL, VCOM, AVDD)을 통해 충전되다가, 비구동구간동안 디스플레이구동장치과 전원관리장치와의 연결이 끊어지면 방전되어 디스플레이구동장치에게 약한 전력을 공급할 수 있다. 여기서 부하캐패시터(CL)는 직류 전력을 공급할 수 있다.
그래서 비구동구간동안 게이트고전압(VGH), 게이트저전압(VGL), 공통전극전압(VCOM) 및 아날로그구동전압(AVDD)는 완전히 변동하지 않고 거의 일정한 레벨을 유지할 수 있다. 예를 들어 비구동구간동안 게이트고전압(VGH), 공통전극전압(VCOM) 및 아날로그구동전압(AVDD)은 완전히 떨어지지 않고 중간에서 일정한 레벨을 유지할 수 있다. 부하캐패시터(CL)가 전원관리장치보다 약한 전력을 공급하기 때문에, 상기 레벨은 다소 비스듬한 기울기를 가지고 하강할 수 있다. 게이트저전압(VGL)은 중간레벨에 이르기까지 상승하다가 일정한 레벨을 유지할 수 있다. 부하캐패시터(CL)가 전원관리장치보다 약한 전력을 공급하기 때문에, 상기 레벨은 다소 비스듬한 기울기를 가지고 상승할 수 있다.
게이트고전압(VGH), 게이트저전압(VGL), 공통전극전압(VCOM) 및 아날로그구동전압(AVDD)의 레벨은 비구동구간에서 거의 일정한 레벨을 유지하다가 구동구간에 접어들면, 다시 원래의 레벨로 복귀할 수 있다. 예를 들어 게이트고전압(VGH), 공통전극전압(VCOM) 및 아날로그구동전압(AVDD)의 레벨은 비구동구간에서 하강하다가 구동구간에 접어들면, 다시 원래의 레벨까지 상승할 수 있다. 게이트저전압(VGL)의 레벨은 비구동구간에서 상승하다가 구동구간에 접어들면, 다시 원래의 레벨까지 하강할 수 있다.
도 9를 참조하면, 부하캐패시터(CL)는 디스플레이구동장치(120, 130, 150 및 320)에 연결되어 비구동구간동안 직류 전력을 공급할 수 있다. 구동구간에서 전원관리장치(160)는 각 전원라인을 통하여 제1 구동전압(도 4의 DRV_1), 제2 구동전압(도 4의 DRV_2), 제3 구동전압(도 4의 DRV_3) 및 제4 구동전압(도 4의 DRV_4)을 디스플레이구동장치(120, 130, 150 및 320)로 공급할 수 있다. 그러나 비구동구간에서 각 전원라인의 연결이 끊기거나 제1 내지 4 구동전압(도 4의 DRV_1~4)가 플로팅되면, 부하캐패시터(CL)가 디스플레이구동장치(120, 130, 150 및 320)와 연결되어 직류 전력을 공급할 수 있다.
다시 도 8로 돌아가면, 동시에 비구동구간에서 데이터전압(Vp)과 게이트구동신호(Vg)도 복수의 구동전압(VGH, VGL, VCOM, AVDD)과 마찬가지로 비구동구간에서 완전히 떨어지지 않고 중간에서 일정한 레벨을 유지할 수 있다. 부하캐패시터(CL)가 전원관리장치보다 약한 전력을 디스플레이구동장치에 공급하기 때문에, 상기 레벨은 다소 비스듬한 기울기를 가지고 하강하거나 상승할 수 있다. 데이터전압(Vp)과 게이트전압(Vg)의 레벨은 비구동구간에서 하강하다가 구동구간에 접어들면, 다시 원래의 레벨까지 상승할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 디스플레이 구동 방법에서 전력관리장치의 각 출력 제어에 대한 제2 예시 도면이다.
도 10을 참조하면, 구동구간과 비구동구간 사이에서 데이터구동장치가 턴오프하는 타이밍과 전원관리장치가 구동전압을 감소 또는 중단하거나 저전류로 출력하는 타이밍은 상이할 수 있다.
먼저 비구동구간의 초기구간(T1)에서 소스드라이버IC(SDIC)와 같은 데이터구동장치가 턴오프되고 게이트드라이버IC와 같은 게이트구동장치가 턴오프될 수 있다(도 10의 SDIC의 OFF). 이 구간에서 소스드라이버IC(SDIC)나 게이트드라이버IC가 턴오프되더라도, 전력관리IC(PMIC)와 같은 전원관리장치는 여전히 구동전압을 공급할 수 있다(도 10의 PMIC의 ON). 그러면 구동구간에서 게이트고전압(VGH), 게이트저전압(VGL), 공통전극전압(VCOM) 및 아날로그구동전압(AVDD)는 정상적인 레벨을 유지할 수 있다. 동시에 구동구간에서 데이터전압(Vp)이 데이터라인으로 공급되고, 게이트전압(Vg)가 게이트라인으로 공급될 수 있다.
구동구간에서 비구동구간으로 접어들 때 데이터구동장치, 게이트구동장치 또는 패널이 먼저 턴오프되면, 전원관리장치가 무부하(no-load) 상태로 되어 전력의 변화를 안정적으로 구현할 수 있다.
비구동구간의 초기구간(T1)과 후기구간(T2) 사이에서 데이터구동장치는 턴오프되고 전원관리장치는 구동전압을 감소 또는 중단하거나 저전류로 출력할 수 있다(도 10의 SDIC의 ON 및 PMIC의 ON). 이 구간에서 복수의 구동전압(VGH, VGL, VCOM, AVDD), 데이터전압(Vp) 및 게이트전압(Vg)는 부하캐패시터로부터 약한 전력을 수신하면서 일정한 레벨을 유지할 수 있다.
비구동구간의 후기구간(T2)에서 전력관리IC(PMIC)와 같은 전력관리장치는 구동전압의 공급을 시작할 수 있다(도 10의 PMIC의 ON). 이 구간에서 소스드라이버IC(SDIC)나 게이트드라이버IC는 여전히 턴오프되어 있을 수 있다(도 10의 SDIC의 OFF). 그러면 비구동구간에서 게이트고전압(VGH), 게이트저전압(VGL), 공통전극전압(VCOM), 아날로그구동전압(AVDD), 데이터전압(Vp) 및 게이트전압(Vg)은 플로팅 상태의 레벨에서 원래의 레벨로 변동할 수 있다.
비구동구간에서 구동구간으로 접어들 때 전원관리장치가 먼저 턴온되면, 디스플레이구동장치로의 전력의 공급을 안정적으로 구현할 수 있다.
구동구간의 초기구간(T3)에서 소스드라이버IC(SDIC)와 같은 데이터구동장치도 이어서 턴온될 수 있다(도 10의 SDIC의 ON 및 PMIC의 ON). 데이터구동장치는 디스플레이동작을 위하여 초기화할 수 있다. 초기화시, 데이터구동장치는 데이터처리장치와 통신을 연결하고 클럭트레이닝, 링크트레이닝 등을 수행할 수 있다. 게이트고전압(VGH), 게이트저전압(VGL), 공통전극전압(VCOM), 아날로그구동전압(AVDD), 데이터전압(Vp) 및 게이트전압(Vg)는 정상적으로 공급될 수 있다.
이러한 실시예에 의하면, 프레임의 비구동구간에서 일부의 전력을 차단하거나 최소화시킴으로써 소비전력량을 감축시킬 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 전원관리장치의 구성도이다.
도 11을 참조하면, 전원관리장치(160)는 전압변환부(161), 제어부(162) 및 통신부(163)를 포함할 수 있다. 전원관리장치(160)는 각 프레임을 구동구간과 비구동구간으로 시분할하여 동작하는 디스플레이장치에 포함되어, 패널, 게이트구동장치, 데이터구동장치, 데이터처리장치 및 레벨시프터로 구동전압을 공급할 수 있다. 또는 비구동구간에서 전원관리장치(160)는 구동전압을 감소 또는 차단하거나 저전류로 출력할 수 있다.
전압변환부(161)는 외부에서 기준전력을 수신할 수 있다. 기준전력은 디스플레장치 내부의 각 회로로 보내지는 구동전압으로 변환될 수 있다. 전압변환부(161)는 제1 단자로 기준전력을 수신하고, 기준전력을 변환하여 제2 단자로 구동전압을 출력할 수 있다.
전압변환부(161)는 기준전력을 디스플레장치 내부의 각 회로에서 요구되는 특성에 맞게 구동전압으로 변환할 수 있다. 예를 들어 구동전압은 3.3V 또는 5V의 레벨을 가지도록 생성되어 디스플레이구동회로로 전달될 수 있다.
전압변환부(161)는 구동전압을 디스플레장치 내부장치로 전달할 수 있다.
제어부(162)는 구동구간에서는 제2 단자의 구동전압이 일정 레벨로 유지되도록 전압변환부(161)를 제어할 수 있다. 제어부(162)는 비구동구간에서는 제2 단자의 구동전압을 제한된 전류로 출력하거나, 구동전압의 출력을 감소시키거나 중단할 수 있다. 여기서 상기 제한된 전류 또는 저전류는 구동구간에서 구동전압을 출력하기 위하여 필요한 전류보다 낮은 정도를 의미할 수 있다. 전압 대신에 전류를 낮춤으로써 소비되는 전력도 낮출 수 있다.
구동구간에서 디스플레이장치는 디스플레이구동회로-예를 들어 패널, 게이트구동회로, 데이터구동회로 및 데이터처리회로-를 턴온시킬 수 있다. 비구동구간에서 디스플레이장치는 디스플레이구동회로를 턴오프시킬 수 있다. 구동구간에서 디스플레이장치는 스캔라인, 데이터라인 또는 전력라인의 연결을 해제하여 구동전압을 플로팅시킬 수 있다.
통신부(163)는 전력제어신호(도 3의 CS_P)를 수신할 수 있다. 전력제어신호(도 3의 CS_P)는 구동구간과 비구동구간을 정의하는 시분할신호를 수신할 수 있다. 또한 전력제어신호(도 3의 CS_P)는 구동전압의 특성을 조절하는 전압제어신호를 포함할 수 있다.
한편 제어부(162)는 구동구간과 비구동구간의 타이밍과 상이하게 구동전압을 공급할 수 있다.
예를 들어 제어부(162)는 비구동구간의 초기구간에서 구동전압을 출력을 그대로 유지할 수 있다. 제어부(162)는 비구동구간의 초기구간과 후기구간 사이에서 구동전압을 감소 또는 중단하거나, 저전류로 출력할 수 있다. 제어부(162)는 비구동구간의 후기구간에서 구동전압을 정상적으로 출력할 수 있다. 정상적인 출력은 구동구간동안의 구동전압의 출력을 의미할 수 있다.

Claims (18)

  1. 각 프레임이 구동구간과 비구동구간으로 시분할되어 동작하는 디스플레이장치의 전원을 관리하는 장치에 있어서,
    제1 단자로 수신되는 전력을 변환하여 제2 단자로 출력하는 전압변환부; 및
    상기 구동구간에서 상기 제2 단자의 전압이 일정 레벨로 유지되도록 상기 전압변환부를 제어하고, 상기 비구동구간의 일부 혹은 전체 구간에서 상기 제2 단자로 제한된 전류가 출력되거나 상기 제2 단자의 출력이 중단되거나 상기 제2 단자의 전압이 감소되도록 상기 전압변환부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 비구동구간의 초기구간에서 상기 제2 단자의 전압이 상기 일정 레벨로 유지되도록 상기 전압변환부를 제어하는 전원관리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동구간과 상기 비구동구간을 정의하는 시분할신호를 수신하는 통신부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 시분할신호에 따라 상기 변환된 전력을 출력하도록 상기 전압변환부를 제어하는 전원관리장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 초기구간 이후에 상기 제2 단자의 출력이 중단되거나 상기 제2 단자의 전압이 감소되도록 상기 전압변환부를 제어하는 전원관리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 비구동구간의 후기구간에서 상기 변환된 전력의 출력을 재개하는 전원관리장치.
  6. 제1 구동전압으로 동작하는 패널;
    제2 구동전압으로 동작하는 데이터구동장치; 및
    구동구간에서 상기 제1 및 2 구동전압을 일정 레벨로 유지하고, 비구동구간의 일부 혹은 전체 구간에서 제한된 전류로 상기 제1 및 2 구동전압을 출력하거나 상기 제1 및 2 구동전압의 출력을 중단하는 전원관리장치를 포함하고,
    상기 전원관리장치는, 상기 비구동구간의 초기구간에서 상기 제1 및 2 구동전압의 출력을 유지하는 디스플레이장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전원관리장치를 제어하기 위한 제어신호를 송신하는 데이터처리장치를 더 포함하는 디스플레이장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어신호는, 상기 구동구간과 상기 비구동구간을 정의하는 시분할신호 또는 상기 제1 또는 2 구동전압을 조절하는 전압제어신호를 포함하는 디스플레이장치.
  9. 제6항에 있어서,
    제3 구동전압으로 동작하는 레벨시프터(LS: level shifter)를 포함하고,
    상기 전원관리장치는, 상기 구동구간에서는 상기 제3 구동전압을 일정 레벨로 유지하고 상기 레벨시프터에 상기 제3 구동전압을 출력하는 반면, 상기 비구동구간에서는 상기 제1 내지 3 구동전압 중 어느 하나를 제한된 전류로 출력하거나, 그 출력을 중단하는 디스플레이장치.
  10. 제9항에 있어서,
    제4 구동전압으로 동작하는 게이트구동장치를 포함하고,
    상기 전원관리장치는, 상기 구동구간에서는 상기 제4 구동전압을 일정 레벨로 유지하고 상기 게이트구동장치에 상기 제4 구동전압을 출력하는 반면, 상기 비구동구간에서는 상기 제1 내지 4 구동전압 중 어느 하나를 제한된 전류로 출력하거나, 그 출력을 중단하는 디스플레이장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 패널은, 상기 제1 구동전압으로 동작하는 게이트구동장치를 내부에 포함하는 디스플레이장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 데이터구동장치는, 상기 비구동구간에서 부분적으로 또는 전체적으로 턴오프(turn-off)되는 디스플레이장치.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 패널의 스캔라인 또는 데이터라인은, 플로팅(floating)되는 디스플레이장치.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 비구동구간에서 상기 패널 또는 상기 데이터구동장치로 상기 제1 또는 2 구동전압의 전력보다 작은 전력을 공급하는 캐패시터를 더 포함하는 디스플레이장치.
  15. 제6항에 있어서,
    상기 패널의 스캔라인 또는 데이터라인은, 상기 비구동구간의 초기구간에서 플로팅되는 디스플레이장치.
  16. 제6항에 있어서,
    상기 데이터구동장치는, 상기 비구동구간의 초기구간에서 부분적으로 또는 전체적으로 턴오프(turn-off)되는 디스플레이장치.
  17. 제6항에 있어서,
    상기 전원관리장치는, 상기 비구동구간의 후기구간에서 상기 제1 및 2 구동전압을 출력하는 디스플레이장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 데이터구동장치는, 상기 비구동구간에서 상기 구동구간으로 접어들면 초기화되는 디스플레이장치.
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