KR20160076179A - 전계발광 디스플레이 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

전계발광 디스플레이 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

전계발광 디스플레이 장치는 디스플레이 패널, 아날로그-디지털 컨버터, 적응적 전압 콘트롤러 및 전압 컨버터를 포함한다. 상기 디스플레이 패널은 음의 전압 레벨을 갖는 저전원 전압에 기초하여 동작하는 복수의 픽셀들을 포함한다. 상기 아날로그-디지털 컨버터는 상기 저전원 전압의 오믹 강하(ohmic drop or IR drop)를 검출하기 위한 적어도 하나의 피드백 전압을 변환하여 디지털 피드백 신호를 발생한다. 상기 적응적 전압 콘트롤러는 입력 영상 데이터 및 상기 디지털 피드백 신호에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 분포 및 상기 저전원 전압의 오믹 강하에 따라 변화하는 전압 제어 신호를 발생한다. 상기 전압 컨버터는 입력 전압 및 상기 전압 제어 신호에 기초하여 상기 저전원 전압을 발생한다.

Description

전계발광 디스플레이 장치 및 그 구동 방법{ELECTROLUMINESCENT DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저전원 전압을 적응적으로 제어하는 전계발광 디스플레이 장치 및 전계발광 디스플레이 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
액정(liquid crystal) 디스플레이 장치, 플라즈마(plasma) 디스플레이 장치, 전계발광(electroluminescent) 디스플레이 장치와 같은 평판 디스플레이 장치들이 개발되고 있다. 특히 전계발광 디스플레이 장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 발광 다이오드(LED; light emitting diode) 또는 유기 발광 다이오드(OLED; organic light emitting diode)를 이용하여 빠른 응답 속도와 낮은 소비전력으로 구동될 수 있다.
유기 발광 다이오드는 애노드 전극, 캐소드 전극 및 애노드 전극과 캐소드 전극 사이의 발광층을 포함하며, 애노드 전극으로부터 캐소드 전극으로 흐르는 전류에 따라 발광한다. 전계발광 디스플레이 장치는 각 픽셀의 유기 발광 다이오드를 통하여 흐르는 구동 전류에 따라 발광 휘도가 결정되며, 고휘도 이미지의 경우 저휘도 이미지보다 큰 구동 전류가 요구된다.
일반적으로 전계발광 디스플레이 장치에서는 양의 전압 레벨을 갖는 고전원 전압과 음의 전압 레벨을 갖는 저전원 전압의 차이에 해당하는 구동 전압이 증가할수록 유기 발광 다이오드를 통하여 흐르는 구동 전류가 증가한다. 상기 구동 전압을 크게 설정할수록 디스플레이되는 이미지의 품질은 향상될 수 있지만 소비전력이 증가한다는 문제점이 있다.
본 발명의 일 목적은 음의 전압 레벨을 갖는 저전원 전압을 적응적으로 제어할 수 있는 전계발광 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 일 목적은 저전원 전압을 적응적으로 제어할 수 있는 전계발광 디스플레이 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 전계발광 디스플레이 장치는 디스플레이 패널, 아날로그-디지털 컨버터, 적응적 전압 콘트롤러 및 전압 컨버터를 포함한다.
상기 디스플레이 패널은 음의 전압 레벨을 갖는 저전원 전압에 기초하여 동작하는 복수의 픽셀들을 포함한다. 상기 아날로그-디지털 컨버터는 상기 저전원 전압의 오믹 강하(ohmic drop or IR drop)를 검출하기 위한 적어도 하나의 피드백 전압을 변환하여 디지털 피드백 신호를 발생한다. 상기 적응적 전압 콘트롤러는 입력 영상 데이터 및 상기 디지털 피드백 신호에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 분포 및 상기 저전원 전압의 오믹 강하에 따라 변화하는 전압 제어 신호를 발생한다. 상기 전압 컨버터는 입력 전압 및 상기 전압 제어 신호에 기초하여 상기 저전원 전압을 발생한다.
상기 적응적 전압 콘트롤러는, 상기 저 전원 전압(ELVSS)원 전압이 상기 입력 영상 데이터의 최대 계조에 따라 변화하는 계조 마진과 상기 저전원 전압의 오믹 강하에 따라 변화하는 오믹 강하 마진의 합만큼 기준 전압보다 증가된 목표 전압으로 유지되도록 상기 전압 제어 신호를 조절할 수 있다.
상기 계조 마진은 상기 입력 영상 데이터의 최대 계조가 증가할수록 감소할 수 있다.
상기 오믹 강하 마진은 상기 저전원 전압의 오믹 강하가 증가할수록 감소할 수 있다.
상기 전계발광 디스플레이 장치는 상기 디스플레이 패널의 캐소드 전극 상의 복수의 검출 포인트들에 각각 연결된 복수의 전도 라인들을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 피드백 전압은 상기 전도 라인들을 통하여 상기 아날로그-디지털 컨버터로 제공되는 복수의 피드백 전압들을 포함할 수 있다.
상기 저전원 전압의 오믹 강하는 상기 복수의 피드백 전압들 중 최대 피드백 전압과 상기 디스플레이 패널로 인가되는 저전원 전압의 차에 상응할 수 있다.
상기 적응적 전압 콘트롤러는, 상기 입력 영상 데이터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 최대 계조에 따라 변화하는 제1 목표 전압을 나타내는 제1 목표 전압 신호를 발생하는 제1 전압 계산부, 상기 디지털 피드백 신호에 기초하여 상기 저전원 전압의 오믹 강하에 따라 변화하는 측정 오믹 강하 마진을 제공하는 오믹 강하 검출부, 상기 제1 목표 전압 신호 및 상기 측정 오믹 강하 마진에 기초하여 상기 제1 목표 전압보다 상기 측정 오믹 강하 마진만큼 증가된 제2 목표 전압을 나타내는 제2 목표 전압 신호를 발생하는 제2 전압 계산부, 및 상기 제2 목표 전압 신호에 기초하여 상기 전압 제어 신호를 발생하는 제어 신호 발생부를 포함할 수 있다.
상기 입력 영상 데이터는 적색 데이터, 녹색 데이터 및 청색 데이터를 포함하고, 상기 제1 전압 계산부는 상기 적색 데이터의 최대 계조, 상기 녹색 데이터의 최대 계조 및 상기 청색 데이터의 최대 계조들을 추출하여 상기 제1 목표 전압을 결정할 수 있다.
상기 오믹 강하 검출부는, 복수의 피드백 전압들에 각각 상응하는 복수의 디지털 피드백 신호들에 기초하여 상기 피드백 전압들 중에서 최대 피드백 전압을 추출하여 제공하는 최대 피드백 전압 추출 유닛, 상기 최대 피드백 전압 및 상기 전압 제어 신호에 기초하여 측정 오믹 강하를 제공하는 제1 계산 유닛, 상기 제1 목표 전압 신호에 기초하여 최대 오믹 강하를 제공하는 제2 계산 유닛, 및 상기 측정 오믹 강하 및 상기 최대 오믹 강하에 기초하여 상기 측정 오믹 강하 마진을 제공하는 제3 계산 유닛을 포함할 수 있다.
상기 측정 오믹 강하 마진은 상기 최대 오믹 강하와 상기 측정 오믹 강하의 차에 상응할 수 있다.
상기 제어 신호 발생부는, 상기 저전원 전압이 상기 제2 목표 전압보다 큰 경우 상기 저전원 전압이 프레임 주기마다 제1 전압 간격만큼씩 순차적으로 감소하고, 상기 저전원 전압이 상기 제2 목표 전압보다 작은 경우 상기 저전원 전압이 상기 프레임 주기마다 제2 전압 간격만큼씩 순차적으로 증가하도록 상기 전압 제어 신호를 조절할 수 있다.
상기 제1 전압 간격은 상기 제2 전압 간격보다 크게 설정될 수 있다.
상기 적응적 전압 콘트롤러는, 상기 입력 영상 데이터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 최대 계조에 따라 변화하는 제1 목표 전압을 나타내는 제1 목표 전압 신호를 발생하는 제1 전압 계산부, 상기 디지털 피드백 신호에 기초하여 상기 저전원 전압의 오믹 강하에 따라 변화하는 측정 오믹 강하 마진을 제공하는 오믹 강하 검출부, 상기 입력 영상 데이터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 평균 계조에 따라 변화하는 계산 오믹 강하 마진을 제공하는 오믹 강하 계산부, 상기 제1 목표 전압 신호, 상기 측정 오믹 강하 마진 및 상기 계산 오믹 강하 마진에 기초하여 상기 제1 목표 전압보다 상기 측정 오믹 강하 마진과 상기 계산 오믹 강하 마진 중에서 더 작은 마진만큼 증가된 제2 목표 전압을 나타내는 제2 목표 전압 신호를 발생하는 제2 전압 계산부, 및 상기 제2 목표 전압 신호에 기초하여 상기 전압 제어 신호를 발생하는 제어 신호 발생부를 포함할 수 있다.
상기 오믹 강하 계산부는, 상기 입력 영상 데이터에 포함되는 적색 데이터, 녹색 데이터 및 청색 데이터의 평균 계조들을 계산하는 평균 계조 계산 유닛, 상기 평균 계조들에 기초하여 계산 오믹 강하를 제공하는 제1 계산 유닛, 및 상기 계산 오믹 강하 및 최대 오믹 강하에 기초하여 상기 측정 오믹 강하 마진을 제공하는 제2 계산 유닛을 포함할 수 있다.
상기 계산 오믹 강하 마진은 상기 최대 오믹 강하와 상기 계산 오믹 강하의 차에 상응할 수 있다.
상기 입력 영상 데이터는 프레임 단위로 제공되고, 상기 적응적 전압 콘트롤러는 상기 디스플레이 패널이 N 번째(N은 2 이상의 정수) 프레임 데이터의 영상을 디스플레이하는 동안에 N-1 번째 프레임 데이터에 기초하여 결정된 상기 전압 제어 신호를 발생할 수 있다.
상기 입력 영상 데이터는 프레임 단위로 제공되고, 상기 전계발광 디스플레이 장치는 상기 입력 영상 데이터를 프레임 단위로 저장하는 프레임 메모리를 더 포함하고, 상기 적응적 전압 콘트롤러는 상기 디스플레이 패널이 M 번째(M은 1 이상의 정수) 프레임 데이터의 영상을 디스플레이하는 동안에 상기 M 번째 프레임 데이터에 기초하여 결정된 상기 전압 제어 신호를 발생할 수 있다.
상기 전계발광 디스플레이 장치는 상기 입력 영상 데이터의 계조들을 보정하여 보정 영상 데이터를 제공하는 데이터 보정 유닛을 더 포함하고, 상기 적응적 전압 콘트롤러는 상기 입력 영상 데이터 대신에 상기 보정 영상 데이터에 기초하여 상기 전압 제어 신호를 발생할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 전계발광 디스플레이 장치의 구동 방법은, 음의 전압 레벨을 갖는 저전원 전압에 기초하여 동작하는 복수의 픽셀들을 포함하는 디스플레이 패널로부터 상기 저전원 전압의 오믹 강하를 검출하기 위한 적어도 하나의 피드백 전압을 제공하는 단계, 상기 피드백 전압을 변환하여 디지털 피드백 신호를 발생하는 단계, 입력 영상 데이터 및 상기 디지털 피드백 신호에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 분포 및 상기 저전원 전압의 오믹 강하에 따라 변화하는 전압 제어 신호를 발생하는 단계, 및 입력 전압 및 상기 전압 제어 신호에 기초하여 상기 저전원 전압을 발생하는 단계를 포함한다.
상기 전압 제어 신호를 발생하는 단계는, 상기 입력 영상 데이터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 최대 계조에 따라 변화하는 제1 목표 전압을 나타내는 제1 목표 전압 신호를 발생하는 단계, 상기 디지털 피드백 신호에 기초하여 상기 저전원 전압의 오믹 강하에 따라 변화하는 측정 오믹 강하 마진을 제공하는 단계, 상기 제1 목표 전압 신호 및 상기 측정 오믹 강하 마진에 기초하여 상기 제1 목표 전압보다 상기 측정 오믹 강하 마진만큼 증가된 제2 목표 전압을 나타내는 제2 목표 전압 신호를 발생하는 단계, 및 상기 제2 목표 전압 신호에 기초하여 상기 전압 제어 신호를 발생하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 전계발광 디스플레이 장치 및 그 구동 방법은 피드백 전압을 이용하여 저전원 전압의 오믹 강하를 검출하고 상기 검출된 오믹 강하에 기초하여 상기 저전원 전압을 제어함으로써 화질 열화를 최소화하면서 소비전력을 효율적으로 감소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 전계발광 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 전계발광 디스플레이 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 전계발광 디스플레이 장치의 저전원 전압의 제어 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 전계발광 디스플레이 장치에 포함되는 적응적 전압 콘트롤러의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4의 적응적 전압 콘트롤러에 포함되는 제1 전압 계산부의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 2의 전계발광 디스플레이 장치에 포함되는 픽셀의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 7은 도 2의 전계발광 디스플레이 장치에 포함되는 디스플레이 패널의 수직 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 오믹 강하 검출을 위한 피드백 전압을 제공하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 4의 적응적 전압 콘트롤러에 포함되는 오믹 강하 검출부의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 10은 최대 계조 및 오믹 강하에 따른 목표 전압의 변화를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 4의 적응적 전압 콘트롤러에 포함되는 제어 신호 발생부의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 12는 도 11의 제어 신호 발생부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 11의 제어 신호 발생부를 이용한 저전원 전압의 제어를 나타내는 타이밍도이다.
도 14는 도 2의 전계발광 디스플레이 장치에 포함되는 적응적 전압 콘트롤러의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 15는 도 14의 적응적 전압 콘트롤러에 포함되는 오믹 강하 계산부의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 16 및 17은 본 발명의 실시예들에 따라서 프레임 단위로 저전원 전압을 제어하는 전계발광 디스플레이 장치를 나타내는 도면들이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 전계발광 디스플레이 장치를 나타내는 블록도이다.
도 19a 및 19b는 도 18의 전계발광 디스플레이 장치에 포함되는 데이터 보정 유닛의 데이터 보정 방법들의 예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 전계발광 디스플레이 장치를 나타내는 블록도이다.
도 21은 최대 계조 및 오믹 강하에 따른 구동 전압의 변화를 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 모바일 장치를 나타내는 블록도이다.
도 23은 도 22의 모바일 장치에서 사용되는 인터페이스의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 휴대용 단말기를 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 전계발광 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 패널로부터 음의 전압 레벨을 갖는 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(ohmic drop 또는 IR drop)(IRD)를 검출하기 위한 적어도 하나의 피드백 전압(VFB)을 제공하고(S100), 제공된 피드백 전압(VFB)을 변환하여 디지털 피드백 신호(DG_VFB)를 발생한다(S200). 입력 영상 데이터(RGB_DATA) 및 디지털 피드백 신호(DG_VFB)에 기초하여 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 분포 및 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)에 따라 변화하는 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 발생한다(S300). 입력 전압(VIN) 및 전압 제어 신호(DG_ELVSS)에 기초하여 상기 저전원 전압을 발생한다(S400).
도 6, 7 및 20을 참조하여 후술하는 바와 같이 상기 디스플레이 패널은 저전원 전압(ELVSS)에 기초하여 동작하는 복수의 픽셀들을 포함한다. 상기 픽셀들은 양의 전압 레벨을 갖는 고전원 전압(ELVDD)과 음의 전압 레벨을 갖는 저전원 전압(ELVSS)을 수신하고 고전원 전압(ELVDD)과 저전원 전압(ELVSS)의 차이에 해당하는 구동 전압(VEL)에 따른 구동 전류를 발생하여 이미지를 표시한다. 본 발명은 저전원 전압(ELVSS)의 적응적 제어에 관한 것이며, 이하에서는 본 발명의 실시예들의 설명에 필요한 경우를 제외하고는 고전원 전압(ELVDD)에 대한 언급 및 설명은 생략하기로 한다.
이미지의 휘도 분석에 기초하여 전원 전압을 제어하여 소비 전력을 감소할 수 있다. 그러나 이미지의 휘도 분석에만 의존하는 경우, 색상별로 휘도 비와 소비전류 비가 불일치하여 사용자가 인식하는 화질이 열화될 가능성이 있다. 또한 이미지에 따라 변화하는 오믹 강하의 분포를 예측하는 것이 곤란하여 충분한 구동 전압을 확보해야 하므로 소비전력의 개선 효과가 감소된다. 본 발명의 실시예들에 따라서 피드백 전압을 이용하여 저전원 전압의 오믹 강하를 검출하고 상기 검출된 오믹 강하에 기초하여 상기 저전원 전압을 제어함으로써 화질 열화를 최소화하면서 소비전력을 효율적으로 감소할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 전계발광 디스플레이 장치를 나타내는 블록도이고, 도 3은 도 2의 전계발광 디스플레이 장치의 저전원 전압의 제어 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 전계발광 디스플레이 장치(10)는 적응적 전압 콘트롤러(20), 전압 컨버터(30), 디스플레이 패널(40) 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC: analog-to-digital converter)(50)를 포함한다.
디스플레이 패널(40)은 음의 전압 레벨을 갖는 저전원 전압(ELVSS)에 기초하여 동작하는 복수의 픽셀들을 포함한다. 디스플레이 패널(40) 및 이에 포함되는 픽셀에 대해서는 도 6, 7 및 20을 참조하여 후술한다.
아날로그-디지털 컨버터(ADC)(50)는 디스플레이 패널(40)로부터 제공되고 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)를 검출하기 위한 적어도 하나의 피드백 전압(VFB)을 변환하여 디지털 피드백 신호(DG_VFB)를 발생한다. 피드백 전압(VFB)은 디스플레이 패널(40)의 하나의 지점에서 샘플링된 하나의 아날로그 전압일 수도 있고 여러 지점들에서 샘플링된 복수의 아날로그 전압들일 수도 있다. 피드백 전압(VFB)의 샘플링에 대해서는 도 8을 참조하여 후술한다.
적응적 전압 콘트롤러(20)는 입력 영상 데이터(RGB_DATA) 및 디지털 피드백 신호(DG_VFB)에 기초하여 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 분포 및 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)에 따라 변화하는 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 발생한다. 일 실시예에서, 도 3을 참조하여 후술하는 바와 같이 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 분포는 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 최대 계조를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 도 14를 참조하여 후술하는 바와 같이 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 분포는 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 최대 계조 및 평균 계조를 포함할 수 있다.
전압 컨버터(30)는 입력 전압(VIN) 및 전압 제어 신호(DG_ELVSS)에 기초하여 음의 전압 레벨을 갖는 저전원 전압(ELVSS)을 발생한다. 전압 제어 신호(DG_ELVSS)는 저전원 전압(ELVSS)의 전압 레벨에 관한 정보를 포함하고, 전압 컨버터(30)는 전압 제어 신호(DG_ELVSS)에 상응하는 전압 레벨을 갖는 저전원 전압(ELVSS)을 발생한다. 전압 컨버터(30)는 직류 전압을 강압하여 음의 전압 레벨을 갖는 저전원 전압(ELVSS)을 제공할 수 있다.
도 3을 참조하면, 적응적 전압 콘트롤러(20)는, 저전원 전압(ELVSS)이 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 최대 계조에 따라 변화하는 계조 마진(gray scale margin)(GSM)과 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)에 따라 변화하는 오믹 강하 마진(IR drop margin)(IRM)의 합(GSM+IRD)만큼 기준 전압(VREF)보다 증가된 목표 전압(TGV2)으로 유지되도록 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 조절할 수 있다. 여기서, 기준 전압(VREF)은 저전원 전압(ELVSS)이 가질 수 있는 가장 낮은 전압 레벨에 상응한다. 기준 전압(VREF)보다 계조 마진(GSM)만큼 증가된 전압을 제1 목표 전압(TGV1)이라 칭할 수 있고, 기준 전압(VREF)보다 계조 마진(GSM)과 오믹 강하 마진(IRM)의 합만큼 증가된 전압을 제2 목표 전압(TGV2)이라 칭할 수 있다.
계조 마진(GSM)은 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 최대 계조가 증가할수록 감소할 수 있다. 최대 계조가 증가할수록 더 넓은 범위의 계조를 표현하기 위해서 구동 전압(VEL)이 증가하여야 한다. 고전원 전압(ELVDD)이 최대 계조에 관계없이 일정하게 유지되는 경우 구동 전압(VEL)을 증가시키기 위해서 저전원 전압(ELVSS)을 더 낮은 음의 전압 레벨로 감소시켜야 한다. 예를 들어, 입력 영상 데이터(RGB_DATA)가 8비트의 픽셀 데이터로 표현되는 경우, 최대 계조가 0이면 계조 마진(GSM)은 최대가 되고 최대 계조가 255이면 계조 마진(GSM)은 0이 될 수 있다. 최대 계조와 계조 마진(GSM)의 매핑 관계는 픽셀의 특성에 따라 결정될 수 있고 룩업 테이블(lookup table)의 형태로 제공될 수 있다.
오믹 강하 마진(IRM)은 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)가 증가할수록 감소할 수 있다. 도 3에서 최대 오믹 강하 마진(IRM_MAX)은 픽셀의 유기 발광 다이오드의 캐소드 전극에 인가되는 캐소드 전압(VCTH)의 상한에 해당한다. 최대 오믹 강하 마진(IRM_MAX)은 모든 픽셀 데이터가 최대 계조를 갖는 경우, 즉 모든 픽셀들에 대해서 구동 전류가 최대가 되는 경우의 오믹 강하(IRD)에 해당한다. 다시 말해, 최대 오믹 강하 마진(IRM_MAX)은 오믹 강하(IRD)와 오믹 강하 마진(IRM)의 합으로 표현될 수 있다. 결과적으로 오믹 강하(IRD)가 증가할수록 오믹 강하 마진(IRM)은 감소하고, 오믹 강하(IRD)가 감소할수록 오믹 강하 마진(IRM)은 증가한다.
본 발명의 실시예들에 따라서 피드백 전압을 이용하여 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)를 검출하고 검출된 오믹 강하(IRD)에 기초하여 오믹 강하 마진(IRM)을 반영하도록 저전원 전압(ELVSS)을 제어함으로써 화질 열화를 최소화하면서 소비전력을 효율적으로 감소할 수 있다.
도 4는 도 2의 전계발광 디스플레이 장치에 포함되는 적응적 전압 콘트롤러의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 적응적 전압 콘트롤러(20)는 제1 전압 계산부(100), 오믹 강하 검출부(200), 제2 전압 계산부(300) 및 제어 신호 발생부(400)를 포함한다.
제1 전압 계산부(100)는 입력 영상 데이터(RGB_DATA)에 기초하여 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 최대 계조에 따라 변화하는 제1 목표 전압(TGV1)을 나타내는 제1 목표 전압 신호(DG_TGV1)를 발생한다. 제1 목표 전압(TGV1)은 아날로그 값이고 제1 목표 전압 신호(DG_TGV1)는 상기 아날로그 값에 상응하는 디지털 값일 수 있다.
오믹 강하 검출부(200)는 디지털 피드백 신호(DG_VFB)에 기초하여 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)에 따라 변화하는 측정 오믹 강하 마진(MIRM)을 제공한다.
제2 전압 계산부(300)는 제1 목표 전압 신호(DG_TGV1) 및 측정 오믹 강하 마진(MIRM)에 기초하여 제1 목표 전압(TGV1)보다 측정 오믹 강하 마진(MIRM)만큼 증가된 제2 목표 전압(TGV2)을 나타내는 제2 목표 전압 신호(DG_TGV2)를 발생한다. 제2 목표 전압(TGV2)은 아날로그 값이고 제2 목표 전압 신호(DG_TGV2)는 상기 아날로그 값에 상응하는 디지털 값일 수 있다.
제어 신호 발생부(400)는 제2 목표 전압 신호(DG_TGV2)에 기초하여 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 발생한다. 제어 신호 발생부(400)는 저전원 전압(ELVSS)이 제2 목표 전압(TGV2)을 추종하도록 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 도 12, 13 및 14를 참조하여 후술하는 바와 같이, 제어 신호 발생부(400)는 저전원 전압(ELVSS)이 순차적으로 감소하거나 증가하도록 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 프레임 주기마다 순차적으로 변경할 수 있다.
도 5는 도 4의 적응적 전압 콘트롤러에 포함되는 제1 전압 계산부의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 제1 전압 계산부(100)는 최대 계조 추출부(110), 최저 전압 계산부(120) 및 제1 목표 전압 결정부(130)를 포함할 수 있다. 전술한 입력 영상 데이터(RGB_DATA)는 적색 데이터(R_DATA), 녹색 데이터(G_DATA) 및 청색 데이터(B_DATA)를 포함하고, 제1 전압 계산부(100)는 적색 데이터(R_DATA), 녹색 데이터(G_DATA) 및 청색 데이터(B_DATA)의 최대 계조들(RMAX, GMAX, BMAX)을 추출하여 제1 목표 전압(TGV1)을 결정할 수 있다.
최대 계조 추출부(110)는 적색 최대 계조 추출부(111), 녹색 최대 계조 추출부(112) 및 청색 최대 계조 추출부(113)를 포함할 수 있고, 최저 전압 계산부(120)는 적색 최저 전압 계산부(121), 녹색 최저 전압 계산부(122) 및 청색 최저 전압 계산부(123)를 포함할 수 있다.
최대 계조 추출부(110)는 매 프레임마다 적색 데이터의 최대 계조(RMAX), 녹색 데이터의 최대 계조(GMAX) 및 청색 데이터의 최대 계조(BMAX)를 각각 추출할 수 있다. 구체적으로, 적색 최대 계조 추출부(111)는 매 프레임마다 적색 데이터(R_DATA)를 순차적으로 입력받고, 해당 프레임에서 가장 높은 계조를 적색 데이터의 최대 계조(RMAX)로서 추출할 수 있다. 녹색 최대 계조 추출부(112)는 매 프레임마다 녹색 데이터(G_DATA)를 순차적으로 입력받고, 해당 프레임에서 가장 높은 계조를 녹색 데이터의 최대 계조(GMAX)로서 추출할 수 있다. 청색 최대 계조 추출부(113)는 매 프레임마다 청색 데이터(B_DATA)를 순차적으로 입력받고, 해당 프레임에서 가장 높은 계조를 청색 데이터의 최대 계조(BMAX)로서 추출할 수 있다.
최저 전압 계산부(120)는 적색 데이터의 최대 계조(RMAX)에 대응하는 제1 저전원 전압(RVM)을 계산하고, 녹색 데이터의 최대 계조(GMAX)에 대응하는 제2 저전원 전압(GVM)을 계산하며, 청색 데이터의 최대 계조(BMAX)에 대응하는 제 3 저전원 전압(BVM)을 계산할 수 있다. 구체적으로, 적색 최저 전압 계산부(121)는 적색 데이터의 최대 계조(RMAX)를 입력받아, 최대 계조(RMAX)에 대응하는 제 1 저전원 전압(RVM)을 제1 목표 전압 결정부(130)로 출력할 수 있다. 녹색 최저 전압 계산부(122)는 녹색 데이터의 최대 계조(GMAX)를 입력받아, 최대 계조(GMAX)에 대응하는 제 2 저전원 전압(GVM)을 제1 목표 전압 결정부(130)로 출력할 수 있다. 청색 최저 전압 계산부(123)는 청색 데이터의 최대 계조(BMAX)를 입력받아, 최대 계조(BMAX)에 대응하는 제 3 저전원 전압(BVM)을 제1 목표 전압 결정부(130)로 출력할 수 있다. 전술한 바와 같이, 최대 계조들(RMAX, GMAX, BMAX)과 이에 상응하는 계조 마진들 또는 저전원 전압들(RVM, GVM, BVM)의 매핑 관계는 픽셀들의 특성에 따라 결정될 수 있고, 룩업 테이블의 형태로 제공될 수 있다.
제1 목표 전압 결정부(130)는 적색 최저 전압 계산부(121)에서 출력되는 제 1 저전원 전압(RVM), 녹색 최저 전압 계산부(122)에서 출력되는 제 2 저전원 전압(GVM) 및 청색 최저 전압 계산부(123)에서 출력되는 제 3 고전원 전압(BVM)을 비교하여, 제 1 내지 제 3 저전원 전압들(RVM, GVM, BVM) 중에서 가장 낮은 전압을 제1 목표 전압(TGV1)으로 결정하고 이에 상응하는 제1 목표 전압 신호(DG_TGV1)를 발생할 수 있다.
도 6은 도 2의 전계발광 디스플레이 장치에 포함되는 픽셀의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 6을 참조하면, 픽셀(PX)은, 스위칭 트랜지스터(ST), 스토리지 커패시터(CST), 구동 트랜지스터(DT) 및 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함할 수 있다.
스위칭 트랜지스터(ST)는 데이터 신호(DATA)에 연결된 제1 전극, 스토리지 커패시터(CST)에 연결된 제2 전극 및 스캔 신호(SCAN)에 연결된 게이트 전극을 가질 수 있다. 스위칭 트랜지스터(ST)는 스캔 드라이버로부터 인가된 스캔 신호(SCAN)에 응답하여 데이터 드라이버로부터 제공된 데이터 신호(DATA)를 스토리지 커패시터(CST)에 전송할 수 있다.
스토리지 커패시터(CST)는 고 전원 전압(ELVDD)에 연결된 제1 전극 및 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 연결된 제2 전극을 가질 수 있다. 스토리지 커패시터(CST)는 스위칭 트랜지스터(ST)를 통하여 전송된 데이터 신호(DATA)의 전압을 저장할 수 있다.
구동 트랜지스터(DT)는 고 전원 전압(ELVDD)에 연결된 제1 전극, 유기 발광 다이오드(OLED)에 연결된 제2 전극, 및 스토리지 커패시터(CST)에 연결된 게이트 전극을 가질 수 있다. 구동 트랜지스터(DT)는 스토리지 커패시터(CST)에 저장된 데이터 신호(DATA)에 따라 턴-온 또는 턴-오프될 수 있다. 유기 발광 다이오드(OLED)는 구동 트랜지스터(DT)에 연결된 애노드 전극 및 저 전원 전압(ELVSS)에 연결된 캐소드 전극을 가질 수 있다.
유기 발광 다이오드(OLED)는, 구동 트랜지스터(DT)가 턴-온되는 동안, 고 전원 전압(ELVDD)으로부터 저 전원 전압(ELVSS)으로 흐르는 전류에 기초하여 발광할 수 있다.
한편, 화소(PX)의 이러한 단순한 구조, 즉 두 개의 트랜지스터들(ST, DT) 및 하나의 커패시터(CST)의 2T1C 구조는 디스플레이 장치의 대형화에 보다 적합할 수 있다.
도 7은 도 2의 전계발광 디스플레이 장치에 포함되는 디스플레이 패널의 수직 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7에는 도 6의 픽셀의 구성 요소들 중에서 구동 트랜지스터(DT)와 유기 발광 다이오드(OLED)가 예시적으로 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, 디스플레이 패널(350)은 기판(351), 버퍼층(501), 액티브 패턴(510), 게이트 절연층(530), 게이트 전극(535), 제1 층간 절연막(540), 금속층(550)에 형성되는 연결 패턴들(551, 552), 제2 층간 절연막(555), 애노드 전극(560), 픽셀 정의막(565), 유기 발광층(570), 및 캐소드 전극(575)을 포함할 수 있다.
유리, 투명 플라스틱, 투명 세라믹 등과 같은 투명 절연 물질로 구성될 수 있는 기판(501) 상에 버퍼층(505)이 형성되고 버퍼층(505) 상에 액티브 패턴(510)을 형성할 수 있다. 액티브 패턴(510)은 스퍼터링 공정, 화학 기상 증착 공정, 프린팅 공정, 스프레이 공정, 진공 증착 공정, 원자층 적층 공정, 졸-겔 공정, 플라즈마 증대 화학 기상 증착 공정 들을 이용하여 형성될 수 있다. 액티브 패턴(510)은 소스-드레인 영역들(515, 520) 및 게이트 전극(535)의 하부에 위치하는 채널 영역(525)을 포함할 수 있다.
액티브 패턴(510)이 형성된 후 액티브 패턴(510)을 커버하는 게이트 절연층(530)이 형성될 수 있다. 게이트 절연층(530)은 화학 기상 증착 공정, 열산화 공정, 플라즈마 증대 화학 기상 증착(PECVD) 공정, 고밀도 플라즈마-화학 기상 증착(HDP-CVD) 공정 등을 이용하여 형성될 수 있다. 게이트 절연층(530)은 액티브 패턴(510)을 충분히 커버하도록 상대적으로 두꺼운 두께로 형성될 수 있다.
게이트 절연층(530) 상에는 게이트 전극(535)이 형성될 수 있다. 게이트 전극(535)은 스퍼터링(sputtering) 공정, 스프레이(spray) 공정, 화학 기상 증착(CVD) 공정, 원자층 적층(ALD) 공정, 진공 증착(vacuum evaporation) 공정, 프린팅(printing) 공정 등을 통해 형성될 수 있다.
게이트 전극(535)이 형성된 후에 액티브 패턴(510)은 불순물에 의해 도핑될 수 있다. 소스-드레인 영역들(515, 520)에는 불순물이 도핑되고, 게이트 전극(535)의 하부에 위치하는 채널 영역(525)은 불순물이 도핑되지 않을 수 있다. 그 결과, 소스-드레인 영역들(515, 520)은 도체로 동작할 수 있고, 게이트 전극(535)의 하부에 위치하는 채널 영역(525)은 제6 트랜지스터(TR6)의 채널로 동작할 수 있다.
게이트 절연층(530) 상에는 게이트 전극(535)을 덮는 제1 층간 절연막(540)이 형성될 수 있다. 제1 층간 절연막(540)은 게이트 전극(535)을 충분히 커버하도록 상대적으로 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 층간 절연막(540)은 실질적으로 평탄한 상면을 가질 수 있으며, 이와 같은 제1 층간 절연막(540)의 평탄한 상면을 구현하기 위하여 제1 층간 절연막(540)에 대해 평탄화 공정이 추가적으로 수행될 수 있다.
제1 층간 절연막(540)을 부분적으로 식각하여, 액티브 패턴(510)의 소스-드레인 영역들(515, 520)을 각각 노출시키는 콘택 홀들을 형성할 수 있다. 다음에, 상기 콘택 홀들을 채우면서 금속층(550) 내에 연결 패턴들(551, 552)을 형성할 수 있다.
제1 층간 절연막(540) 상에는 연결 패턴들(551, 552)을 덮는 제2 층간 절연막(555)이 형성될 수 있다. 제2 층간 절연막(555)은 연결 패턴들(551, 552)을 충분히 커버하도록 상대적으로 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 층간 절연막(555)은 실질적으로 평탄한 상면을 가질 수 있으며, 이와 같은 제2 층간 절연막(555)의 평탄한 상면을 구현하기 위하여 제2 층간 절연막(555)에 대해 평탄화 공정이 추가적으로 수행될 수 있다.
제2 층간 절연막(555)을 부분적으로 식각하여, 연결 패턴(551)의 일부를 노출시키는 콘택 홀을 형성할 수 있다. 다음에, 콘택 홀을 채우면서 제2 층간 절연막(555) 상에 애노드 전극(560)을 형성할 수 있다. 애노드 전극(560)은 제2 층간 절연막(555)의 일부 상에 형성될 수 있다.
제2 층간 절연막(555) 상에는 제1 전극(560)을 덮는 픽셀 정의막(565)이 형성될 수 있다. 픽셀 정의막(565)은 애노드 전극(560)을 충분히 커버하도록 상대적으로 두꺼운 두께로 형성될 수 있다.
픽셀 정의막(565)은 제1 전극(560)의 일부에 개구를 형성할 수 있고, 상기 개구에는 유기 발광층(570)이 형성될 수 있다. 즉, 유기 발광층(570)은 픽셀 정의막(565)의 상기 개구를 통해 노출되는 애노드 전극(560) 상에 배치될 수 있다.
마지막으로, 픽셀 정의막(565), 및 유기 발광층(570) 상에는 캐소드 전극(575)이 형성될 수 있다. 캐소드 전극(575)은 픽셀이 형성되는 액티브 영역의 전체를 덮도록 형성된다. 이와 같이 액티브 영역의 전체를 덮는 캐소드 전극(575)의 적어도 하나의 지점에 대하여 오믹 강하가 발생된 저전원 전압(ELVSS)의 피드백 전압(VFB)이 샘플링될 수 있다.
도 6 및 7을 참조하여 설명한 픽셀의 구조는 본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 예시적인 것이며 픽셀의 구조는 다양하게 변경될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 오믹 강하 검출을 위한 피드백 전압을 제공하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 전술한 적어도 하나의 피드백 전압(VFB)은 디스플레이 패널의 캐소드 전극(CE) 상의 복수의 검출 포인트들(FP1~FP10)에 각각 연결된 복수의 전도 라인들(LN1~LN10)을 통하여 도 2의 아날로그-디지털 컨버터(50)로 제공되는 복수의 피드백 전압들(VFB1~VFB10)을 포함할 수 있다. 이 경우, 도 9를 참조하여 후술하는 바와 같이, 전술한 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)는 복수의 피드백 전압들(VFB1~VFB10) 중에서 최대 피드백 전압과 디스플레이 패널로 인가되는 저전원 전압(ELVSS)의 차에 상응할 수 있다. 최대 피드백 전압은 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하가 가장 심하게 발생한 검출 포인트에서 샘플링된 피드백 전압에 해당한다.
저전원 전압(ELVSS)이 도 8에 도시된 바와 같이 하부에 형성된 리드 선들(IL1, IL2)에 연결된 파워 포인트들(PP1, PP2)를 통하여 공급되는 경우, 디스플레이 패널의 중앙 상부, 즉 캐소드 전극(CE)의 중앙 상부 영역(DRG)에 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하가 가장 심하게 나타난다. 이와 같이 오믹 강하가 가장 심하게 발생할 것으로 예측되는 검출 포인트(FP6)에 대해서 하나의 피드백 전압(VFB6)만이 샘플링될 수도 있다.
도 9는 도 4의 적응적 전압 콘트롤러에 포함되는 오믹 강하 검출부의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 9를 참조하면, 오믹 강하 검출부(200)는 최대 피드백 전압 추출 유닛(210), 제1 계산 유닛(220), 제2 계산 유닛(230) 및 제3 계산 유닛(240)을 포함할 수 있다.
최대 피드백 전압 추출 유닛(210)은 복수의 피드백 전압들(VFB1~VFBk)에 각각 상응하는 복수의 디지털 피드백 신호들(DG_VFB1~DG_VFBk)에 기초하여 피드백 전압들(VFB1~VFBk) 중에서 최대 피드백 전압(VMAX)을 추출하여 제공한다. 최대 피드백 전압(VMAX)은 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하가 가장 심하게 발생한 검출 포인트에서 샘플링된 저전원 전압(ELVSS)의 피드백 전압에 해당한다.
제1 계산 유닛(220)은 최대 피드백 전압(VMAX) 및 전압 제어 신호(DG_ELVSS)에 기초하여 측정 오믹 강하(MIRD)를 제공한다. 전술한 바와 같이, 전압 제어 신호(DG_ELVSS)는 도 2의 전압 컨버터(30)가 발생하는 저전원 전압(ELVSS)의 전압 레벨에 관한 정보를 포함하고, 제1 계산 유닛(220)은 전압 제어 신호(DG_ELVSS)에 기초하여 디스플레이 패널에 인가되는 저전원 전압(ELVSS)의 전압 레벨을 계산할 수 있다. 결과적으로 제1 계산 유닛(220)은 최대 피드백 전압(VMAX)과 저전원 전압(ELVSS)의 전압 레벨의 차를 측정 오믹 강하(MIRD)로서 제공할 수 있다.
제2 계산 유닛(230)은 제1 목표 전압 신호(DG_TGV1)에 기초하여 최대 오믹 강하(IRD_MAX)를 제공할 수 있다. 최대 오믹 강하(IRD_MAX)는 모든 픽셀 데이터가 최대 계조를 갖는 경우, 즉 모든 픽셀들에 대해서 구동 전류가 최대가 되는 경우의 오믹 강하(IRD)에 해당한다. 즉 최대 오믹 강하(IRD_MAX)는 도 3을 참조하여 설명한 최대 오믹 강하 마진(IRM_MAX)과 동일할 수 있다. 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 목표 전압 신호(DG_TGV1)는 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 최대 계조에 관한 정보를 포함한다. 제2 계산 유닛(230)은 제1 목표 전압 신호(DG_TGV1)에 상응하는 최대 계조를 추출하고 추출된 최대 계조에 기초하여 최대 오믹 강하(IRD_MAX)를 계산할 수 있다.
제3 계산 유닛(240)은 측정 오믹 강하(MIRD) 및 최대 오믹 강하(IRD_MAX)에 기초하여 측정 오믹 강하 마진(MIRM)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제3 계산 유닛(240)은 최대 오믹 강하(IRD_MAX)와 측정 오믹 강하(MIRD)의 차를 측정 오믹 강하 마진(MIRM)으로서 제공할 수 있다. 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 측정 오믹 강하(MIRD)가 증가할수록 측정 오믹 강하 마진(MIRM)이 증가할 수 있다.
도 10은 최대 계조 및 오믹 강하에 따른 목표 전압의 변화를 나타내는 도면이다.
도 10에서 가로축은 8비트의 픽셀 데이터로 구성된 입력 영상 데이터의 최대 계조를 나타내고 세로축은 저전원 전압(ELVSS)의 목표 전압을 나타낸다. 도 10에는 전술한 제1 목표 전압(TGV1)이 x로 표시되어 있고 제2 목표 전압(TGV2)은 점으로 표시되어 있다.
도 10을 참조하면, 제1 목표 전압(TGV1)은 기준 전압(VREF) (예를 들어, -4V)보다 계조 마진(GSM)만큼 증가된 전압이고, 제2 목표 전압(TGV2)은 기준 전압(VREF)보다 계조 마진(GSM)과 오믹 강하 마진(IRM)의 합만큼 증가된 전압이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 계조 마진(GSM)은 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 최대 계조가 증가할수록 감소할 수 있다. 도 10에는 편의상 오믹 강하 마진(IRM)이 최대 오믹 강하 마진(IRM_MAX)인 경우를 도시하였다. 최대 오믹 강하 마진(IRM_MAX)은 오믹 강하(IRD)가 0인 경우에 상응한다. 오믹 강하 마진(IRM)은 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)가 증가할수록 감소할 수 있다. 피드백 전압을 이용하여 실제로 측정되는 측정 오믹 강하(MIRD)는 0보다 큰 값을 갖고 제2 목표 전압(TGV2)은 도 10에 도시된 것보다 더 낮아질 수 있다.
이미지의 휘도 분석에 기초하여 전원 전압을 제어하여 소비 전력을 감소할 수 있다. 그러나 이미지의 휘도 분석에만 의존하는 경우, 색상별로 휘도 비와 소비전류 비가 불일치하여 사용자가 인식하는 화질이 열화될 가능성이 있다. 또한 이미지에 따라 변화하는 오믹 강하의 분포를 예측하는 것이 곤란하여 충분한 구동 전압을 확보해야 하므로 소비전력의 개선 효과가 감소된다. 본 발명의 실시예들에 따라서 이미지에 따른 계조 마진(GSM)에 더하여 실제로 측정되는 오믹 강하 마진(IRM)을 추가적으로 반영함으로써 화질 열화를 최소화하면서 소비전력을 효율적으로 감소할 수 있다.
도 11은 도 4의 적응적 전압 콘트롤러에 포함되는 제어 신호 발생부의 일 실시예를 나타내는 블록도이고, 도 12는 도 11의 제어 신호 발생부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 제어 신호 발생부(400)는 감산부(411), 가산부(412), 제1 비교기(413), 제2 비교기(414), 출력부(415) 및 버퍼(BUFF)(416)를 포함할 수 있다.
버퍼(416)는 하나의 프레임 주기동안 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 버퍼링하여 이전 프레임의 전압 제어 신호(DG_PRE)를 출력할 수 있다. 감산부(411)는 이전 프레임의 전압 제어 신호(DG_PRE)에 상응하는 저전원 전압(ELVSS)에서 제1 전압(V1)을 감소한 전압(ELVSS-V1)에 상응하는 출력을 제공할 수 있다. 가산부(412)는 이전 프레임의 전압 제어 신호(DG_PRE)에 상응하는 저전원 전압(ELVSS)에서 제2 전압(V2)을 증가한 전압(ELVSS+V2)에 상응하는 출력을 제공할 수 있다.
제1 비교기(413)는 제2 목표 전압 신호(DG_TGV2)와 감산부(411)의 출력을 비교하여 다운 신호(DN)를 출력한다. 제1 비교기(413)는 제2 목표 전압 신호(DG_TGV2)가 감산부(411)의 출력보다 작은 경우에는 다운 신호(DN)를 논리 하이 레벨로 활성화하고 제2 목표 전압 신호(DG_TGV2)가 감산부(411)의 출력보다 큰 경우에는 다운 신호(DN)를 논리 로우 레벨로 비활성화할 수 있다. 결과적으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 목표 전압(TGV2)이 제1 범위(RG1) 및 제2 범위(RG2)에 해당하는 경우에는 다운 신호(DN)가 논리 로우 레벨(L)로 비활성화되고 제2 목표 전압(TGV2)이 제3 범위(RG3)에 해당하는 경우에는 다운 신호(DN)가 논리 하이 레벨(H)로 활성화될 수 있다.
제2 비교기(414)는 제2 목표 전압 신호(DG_TGV2)와 가산부(412)의 출력을 비교하여 업 신호(UP)를 출력한다. 제2 비교기(414)는 제2 목표 전압 신호(DG_TGV2)가 가산부(412)의 출력보다 큰 경우에는 업 신호(UP)를 논리 하이 레벨로 활성화하고 제2 목표 전압 신호(DG_TGV2)가 가산부(411)의 출력보다 작은 경우에는 업 신호(UP)를 논리 로우 레벨로 비활성화할 수 있다. 결과적으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 목표 전압(TGV2)이 제1 범위(RG1)에 해당하는 경우에는 업 신호(UP)가 논리 하이 레벨(H)로 활성화되고 제2 목표 전압(TGV2)이 제2 범위(RG2) 및 제3 범위(RG3)에 해당하는 경우에는 업 신호(UP)가 논리 로우 레벨(L)로 비활성화될 수 있다.
출력부(415)는 다운 신호(DN)가 활성화된 경우, 즉 제2 목표 전압(TGV2)이 제3 범위(RG2)에 해당하는 경우에는 저전원 전압(ELVSS)이 감소하도록 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 조절할 수 있다. 출력부(415)는 업 신호(UP)가 활성화된 경우, 즉 제2 목표 전압(TGV2)이 제1 범위(RG1)에 해당하는 경우에는 저전원 전압(ELVSS)이 증가하도록 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 조절할 수 있다. 출력부(415)는 다운 신호(DN)와 업 신호(UP)가 모두 비활성화된 경우, 즉 제2 목표 전압(TGV2)이 제2 범위(RG2)에 해당하는 경우에는 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 변경하지 않고 저전원 전압(ELVSS)을 그대로 유지할 수 있다.
도 13은 도 11의 제어 신호 발생부를 이용한 저전원 전압의 제어를 나타내는 타이밍도이다.
도 11 및 13을 참조하면, 제어 신호 발생부(400)는 저전원 전압(ELVSS)이 제2 목표 전압에 따라서 순차적으로 증가하거나 감소하도록 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 조절할 수 있다.
저전원 전압(ELVSS)이 제2 목표 전압(TGVa)보다 큰 시간 t1까지의 구간에서는 다운 신호(DN)가 활성화되고, 제어 신호 발생부(400)는 활성화된 다운 신호(DN)에 응답하여 저전원 전압(ELVSS)이 프레임 주기(tFR)마다 제1 전압 간격(VD)만큼씩 순차적으로 감소하도록 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 조절할 수 있다.
저전원 전압(ELVSS)이 제2 목표 전압(TGVb)보다 작은 시간 t2 이후의 구간에서는 업 신호(UP)가 활성화되고, 제어 신호 발생부(400)는 활성화된 업 신호(UP)에 응답하여 저전원 전압(ELVSS)이 프레임 주기(tFR)마다 제2 전압 간격(VU)만큼씩 순차적으로 증가하도록 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 전압 간격(VD)은 제2 전압 간격(VU)보다 크게 설정될 수 있다. 즉 저전원 전압(ELVSS)을 낮추는 경우에는 상대적으로 빠른 속도로 목표 전압(TGVa)에 도달하고 저전원 전압(ELVSS)을 높이는 경우에는 상대적으로 높은 속도로 목표 전압(TGVb)에 도달하도록 할 수 있다. 디스플레이되는 이미지의 휘도가 증가되는 경우에는 저전원 전압을 신속하게 낮춤으로써, 즉 구동 전압을 신속하게 증가시킴으로써 사용자가 인식하는 이미지의 품질 열화를 방지할 수 있다.
도 14는 도 2의 전계발광 디스플레이 장치에 포함되는 적응적 전압 콘트롤러의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 14를 참조하면, 적응적 전압 콘트롤러(21)는 제1 전압 계산부(101), 오믹 강하 검출부(201), 오믹 강하 계산부(202), 제2 전압 계산부(301) 및 제어 신호 발생부(401)를 포함한다.
제1 전압 계산부(101)는 입력 영상 데이터(RGB_DATA)에 기초하여 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 최대 계조에 따라 변화하는 제1 목표 전압(TGV1)을 나타내는 제1 목표 전압 신호(DG_TGV1)를 발생한다. 제1 목표 전압(TGV1)은 아날로그 값이고 제1 목표 전압 신호(DG_TGV1)는 상기 아날로그 값에 상응하는 디지털 값일 수 있다.
오믹 강하 검출부(201)는 디지털 피드백 신호(DG_VFB)에 기초하여 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)에 따라 변화하는 측정 오믹 강하 마진(MIRM)을 제공한다.
오믹 강하 계산부(202)는 입력 영상 데이터(RGB_DATA)에 기초하여 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 평균 계조에 따라 변화하는 계산 오믹 강하 마진(CIRM)을 제공한다.
제2 전압 계산부(300)는 제1 목표 전압 신호(DG_TGV1), 측정 오믹 강하 마진(MIRM) 및 계산 오믹 강하 마진(CIRM)에 기초하여 제1 목표 전압(TGV1)보다 측정 오믹 강하 마진(MIRM)과 계산 오믹 강하 마진(CIRM) 중에서 더 작은 마진만큼 증가된 제2 목표 전압(TGV2)을 나타내는 제2 목표 전압 신호(DG_TGV2)를 발생한다. 제2 목표 전압(TGV2)은 아날로그 값이고 제2 목표 전압 신호(DG_TGV2)는 상기 아날로그 값에 상응하는 디지털 값일 수 있다.
제어 신호 발생부(400)는 제2 목표 전압 신호(DG_TGV2)에 기초하여 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 발생한다. 전술한 바와 같이, 제어 신호 발생부(400)는 저전원 전압(ELVSS)이 제2 목표 전압(TGV2)을 추종하도록 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 조절할 수 있다.
도 15는 도 14의 적응적 전압 콘트롤러에 포함되는 오믹 강하 계산부의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 15를 참조하면, 오믹 강하 계산부(202)는 평균 계조 계산 유닛(250), 제1 계산 유닛(260) 및 제2 계산 유닛(270)을 포함할 수 있다. 전술한 입력 영상 데이터(RGB_DATA)는 적색 데이터(R_DATA), 녹색 데이터(G_DATA) 및 청색 데이터(B_DATA)를 포함하고, 오믹 강하 계산부(202)는 적색 데이터(R_DATA), 녹색 데이터(G_DATA) 및 청색 데이터(B_DATA)의 평균 계조들(RAVR, GAVR, BAVR)을 계산하여 계산 오믹 강하 마진(CIRM)을 결정할 수 있다.
평균 계조 계산 유닛(250)은 입력 영상 데이터(RGB_DATA)에 포함되는 적색 데이터(R_DATA), 녹색 데이터(G_DATA) 및 청색 데이터(B_DATA)의 평균 계조들(RAVR, GAVR, BAVR)을 계산할 수 있다. 평균 계조 계산 유닛(250)은 적색 평균 계조 계산 유닛(251), 녹색 평균 계조 계산 유닛(252) 및 청색 평균 계조 계산 유닛(253)을 포함할 수 있다. 적색 평균 계조 계산 유닛(251)은 적색 데이터(R_DATA)를 순차적으로 입력받고 이에 대한 평균을 매 프레임마다 계산하여 적색 평균 계조(RAVR)를 제공할 수 있다. 녹색 평균 계조 계산 유닛(252)은 녹색 데이터(G_DATA)를 순차적으로 입력받고 이에 대한 평균을 매 프레임마다 계산하여 녹색 평균 계조(GAVR)를 제공할 수 있다. 청색 평균 계조 계산 유닛(253)은 청색 데이터(B_DATA)를 순차적으로 입력받고 이에 대한 평균을 매 프레임마다 계산하여 청색 평균 계조(BAVR)를 제공할 수 있다.
제1 계산 유닛(260)은 평균 계조들(RAVR, GAVR, BAVR)에 기초하여 계산 오믹 강하(CIRD)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 계산 유닛은 다음의 수학식에 의해 계산 오믹 강하(CIRD)를 제공할 수 있다.
CIRD = Kr*RAVR+Kg*GAVR+Kb*BAVR
상기의 수학식에서, Kr, Kg, Kr은 각각 적색 픽셀, 녹색 픽셀, 청색 픽셀의 전압-전류 특성에 따라 결정되는 비례 상수들이다.
제2 계산 유닛(270)은 계산 오믹 강하(CIRD) 및 최대 오믹 강하(IRD_MAX)에 기초하여 측정 오믹 강하 마진(CIRM)을 제공할 수 있다. 최대 오믹 강하(IRD_MAX)는 도 9를 참조하여 설명한 바와 같다. 예를 들어, 제2 계산 유닛(270)은 최대 오믹 강하(IRD_MAX)와 계산 오믹 강하(CIRD)의 차를 계산 오믹 강하 마진(CIRM)으로서 제공할 수 있다. 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 계산 오믹 강하(CIRD)가 증가할수록 계산 오믹 강하 마진(CIRM)이 증가할 수 있다.
도 16 및 17은 본 발명의 실시예들에 따라서 프레임 단위로 저전원 전압을 제어하는 전계발광 디스플레이 장치를 나타내는 도면들이다.
도 16을 참조하면, 전계발광 디스플레이 장치(11)는 적응적 전압 콘트롤러(AVC)(21), 전압 컨버터(VCON)(31), 디스플레이 패널(41) 및 데이터 드라이버(DDRV)(61)를 포함할 수 있다.
입력 영상 데이터(RGB_DATA)는 프레임 단위로 비트 스트림의 형태로 데이터 드라이버(61)에 제공되고 데이터 드라이버(61)는 수신된 데이터에 기초하여 실시간으로 디스플레이 패널을 구동한다. 예를 들어, 데이터 드라이버(61)는 하나의 행에 대한 데이터의 수신이 완료되면 상응하는 행의 픽셀들에 대한 구동을 바로 개시할 수 있다. 반면에 적응적 전압 콘트롤러(21)는 프레임 단위로 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 최대 계조 및/또는 평균 계조를 산출하여야 하므로 하나의 프레임에 대한 데이터의 수신이 완료되어야 전압 제어 신호(DG_ELVSS)의 값을 결정할 수 있다. 결과적으로 적응적 전압 콘트롤러(21)는 디스플레이 패널(41)이 N 번째(N은 2 이상의 정수) 프레임 데이터의 영상을 디스플레이하는 동안에 N-1 번째 프레임 데이터에 기초하여 결정된 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 발생할 수 있다.
도 17을 참조하면, 전계발광 디스플레이 장치(12)는 적응적 전압 콘트롤러(AVC)(22), 전압 컨버터(VCON)(32), 디스플레이 패널(42), 데이터 드라이버(DDRV)(62) 및 프레임 메모리(72)를 포함할 수 있다.
프레임 메모리(72)는 입력 영상 데이터(RGB_DATA)를 프레임 단위로 저장하고, 하나의 프레임 주기 후에 버퍼링된 데이터를 데이터 드라이버(62)에 제공할 수 있다. 즉 프레임 메모리(72)는 M+1번째(M은 1 이상의 정수) 프레임 데이터를 수신하는 동안에 M번째 프레임 데이터를 출력할 수 있다. 결과적으로 적응적 전압 콘트롤러(22)는 디스플레이 패널(42)이 M 번째 프레임 데이터의 영상을 디스플레이하는 동안에 M 번째 프레임 데이터에 기초하여 결정된 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 발생할 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 전계발광 디스플레이 장치를 나타내는 블록도이다.
도 18을 참조하면, 전계발광 디스플레이 장치(15)는 데이터 보정 유닛(95), 적응적 전압 콘트롤러(25), 전압 컨버터(35), 디스플레이 패널(45) 및 아날로그-디지털 컨버터(55)를 포함한다.
도 2의 전계발광 디스플레이 장치(10)와 비교하여 도 18의 전계발광 디스플레이 장치(15)는 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 계조들을 보정하여 보정 영상 데이터(RGB_CORR)를 제공하는 데이터 보정 유닛(25)을 더 포함한다. 적응적 전압 콘트롤러(25)는 입력 영상 데이터(RGB_DATA) 대신에 보정 영상 데이터(RGB_CORR)에 기초하여 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 발생한다.
도 19a 및 19b는 도 18의 전계발광 디스플레이 장치에 포함되는 데이터 보정 유닛의 데이터 보정 방법들의 예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 19a 및 19b에서 가로축은 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 계조들을 나타내고 세로축은 보정 영상 데이터(RGB_CORR)의 계조들을 나타낸다. 예를 들어, 입력 영상 데이터(RGB_DATA) 및 보정 영상 데이터(RGB_CORR)는 8비트의 픽셀 데이터로 표현될 수 있다.
도 19a를 참조하면, 데이터 보정 유닛(95)은 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 모든 계조들을 일정한 값(dG1)만큼 감소시켜 보정 영상 데이터(RGB_CORR)를 제공할 수 있다. 이 경우, G1 이하의 계조들은 모두 0으로 변경될 수 있다. 도 19b를 참조하면, 데이터 보정 유닛(95)은 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 모든 계조들을 일정한 비율(dG2/255)로 감소시켜 보정 영상 데이터(RGB_CORR)를 제공할 수 있다. 이와 같이, 저전원 전압(ELVSS)을 제어하기 이전에 먼저 계조들을 보정함으로써 소비 전력을 더욱 감소할 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 전계발광 디스플레이 장치를 나타내는 블록도이다.
도 20에 도시된 디스플레이 장치(600) 또는 디스플레이 모듈은 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 발광 다이오드(LED; light emitting diode) 또는 유기 발광 다이오드(OLED; organic light emitting diode)를 포함하는 전계발광(electroluminescent) 디스플레이 장치일 수 있다.
디스플레이 장치(600)는 복수의 픽셀들(PX)을 포함하는 디스플레이 패널(610), 스캔 드라이버(SDRV)(620), 데이터 드라이버(DDRV)(630), 타이밍 콘트롤러(150), 디스플레이 장치(600)에 전원 및 전압 신호를 제공하는 전압 공급부(VP)(660), 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 및 적응적 전압 컨버터(AVC)를 포함할 수 있다.
픽셀들(PX)은 복수의 행들과 복수의 열들의 행렬 형태로 복수의 행 제어 라인들(SL1~SLn) 및 복수의 데이터 라인들(DL1~DL)의 교차부마다 배치될 수 있다. 각각의 픽셀(PX)은 행 방향으로 배열된 R(red) 서브 픽셀, G(green) 서브 픽셀 및 B(blue) 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 이 경우, 도 20에 도시된 데이터 라인들(DL1~DLm)의 각각은 3개의 RGB 서브 픽셀들을 각각 구동하기 위한 3개의 신호 라인들을 포함할 수 있다.
픽셀들(PX)은 전압 공급부(660)로부터 양의 전압 레벨을 갖는 고전원 전압(ELVDD) 및 음의 전압 레벨을 갖는 저전원 전압(ELVSS)을 공급받는다. 스캔 드라이버(620)는 행 제어 라인들(SL1~SLn)을 통하여 도 6에 도시된 바와 같은 스캔 신호(SCAN)들을 행 단위로 픽셀(PX)에 제공하고, 데이터 드라이버(630)는 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 도 6에 도시된 바와 같은 데이터 신호(DATA)를 열 단위로 픽셀(PX)에 제공한다.
타이밍 콘트롤러(650)는 외부에서 전달되는 복수의 영상 신호(R,G,B)를 복수의 영상 데이터 신호(DR,DG,DB)로 변경하여 데이터 드라이버(630)에 전달한다. 또한 타이밍 콘트롤러(650)는 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync), 및 클럭 신호(MCLK)를 외부로부터 제공 받아 스캔 드라이버(620) 및 데이터 드라이버(630)를 제어하기 위한 신호들을 생성하여 각각에 전달한다. 즉 타이밍 콘트롤러(650)는 스캔 드라이버(620)를 제어하는 스캔 구동 제어 신호(SCS) 및 데이터 드라이버(630)를 제어하는 데이터 구동 제어 신호(DCS)를 각각 생성하여 전달한다. 각각의 픽셀(PX)은 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 전달되는 데이터 신호에 따라 발광 소자(LED)로 공급되는 구동 전류에 상응하는 휘도의 빛을 발광한다.
아날로그-디지털 컨버터(ADC)는 디스플레이 패널(610)로부터 제공되고 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)를 검출하기 위한 적어도 하나의 피드백 전압(VFB)을 변환하여 디지털 피드백 신호(DG_VFB)를 발생한다. 피드백 전압(VFB)은 디스플레이 패널(610)의 하나의 지점에서 샘플링된 하나의 아날로그 전압일 수도 있고 여러 지점들에서 샘플링된 복수의 아날로그 전압들일 수도 있다. 피드백 전압(VFB)의 샘플링에 대해서는 도 8을 참조하여 전술한 바와 같다.
적응적 전압 콘트롤러(AVC)는 입력 영상 데이터(RGB_DATA) 및 디지털 피드백 신호(DG_VFB)에 기초하여 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 분포 및 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)에 따라 변화하는 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 발생한다. 일 실시예에서, 도 3을 참조하여 전술한 바와 같이 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 분포는 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 최대 계조를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 도 14를 참조하여 전술한 바와 같이 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 분포는 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 최대 계조 및 평균 계조를 포함할 수 있다.
전압 공급부(660)는 고전원 전압(ELVDD)을 발생하는 제1 전압 컨버터(VCON1) 및 저전원 전압(ELVSS)을 발생하는 제2 전압 컨버터(VCON2)를 포함할 수 있다. 전압 제어 신호(DG_ELVSS)는 제2 전압 컨버터(VCON2)에 제공되고, 제2 전압 컨버터(VCON2)는 전압 제어 신호(DG_ELVSS)에 상응하는 전압 레벨을 갖는 저전원 전압(ELVSS)을 발생한다.
도 20에 도시된 바와 같이, 적응적 전압 콘트롤러(AVC)는 타이밍 콘트롤러(650)에 포함될 수 있다. 적응적 전압 콘트롤러(AVC)는 소프트웨어, 하드웨어 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 적응적 전압 콘트롤러(AVC)의 적어도 일부 구성요소는 프로세서로 판독 가능한 프로그램 코드의 형태로 구현될 수 있다.
도 21은 최대 계조 및 오믹 강하에 따른 구동 전압의 변화를 나타내는 도면이다.
도 21에서 가로축은 8비트의 픽셀 데이터로 구성된 입력 영상 데이터의 최대 계조를 나타내고 세로축은 구동 전압(VEL)을 나타낸다. 구동 전압(VEL)은 고전원 전압(ELVDD)과 저전원 전압(ELVSS)의 차 (ELVDD-ELVSS)에 해당한다. 도 21에는 전술한 계조 마진(GSM)을 반영한 구동 전압이 x로 표시되어 있고 계조 전압(GSM) 및 오믹 강하 마진(IRM)을 모두 반영한 구동 전압이 점으로 표시되어 있다.
도 21을 참조하면, 계조 마진(GSM)을 반영하면 구동 전압은 기준 구동 전압(예를 들어, 9V)보다 계조 마진(GSM)만큼 감소된 전압이고, 계조 마진(GSM)과 오믹 강하 마진(IRM)을 반영하면 구동 전압은 기준 구동 전압보다 계조 마진(GSM)과 오믹 강하 마진(IRM)의 합만큼 감소된 전압이다.
도 21에 도시된 바와 같이, 계조 마진(GSM)은 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 최대 계조가 증가할수록 감소할 수 있다. 또한 오믹 강하 마진(IRM)은 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)가 증가할수록 감소할 수 있다.
이미지의 휘도 분석에 기초하여 전원 전압을 제어하여 소비 전력을 감소할 수 있다. 그러나 이미지의 휘도 분석에만 의존하는 경우, 색상별로 휘도 비와 소비전류 비가 불일치하여 사용자가 인식하는 화질이 열화될 가능성이 있다. 또한 이미지에 따라 변화하는 오믹 강하의 분포를 예측하는 것이 곤란하여 충분한 구동 전압을 확보해야 하므로 소비전력의 개선 효과가 감소된다. 본 발명의 실시예들에 따라서 이미지에 따른 계조 마진(GSM)에 더하여 실제로 측정되는 오믹 강하 마진(IRM)을 추가적으로 반영함으로써 화질 열화를 최소화하면서 소비전력을 효율적으로 감소할 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 모바일 장치를 나타내는 블록도이다.
도 22를 참조하면, 모바일 장치(700)는 시스템 온 칩(710) 및 복수의 또는 기능 모듈들(740, 750, 760, 770)을 포함한다. 모바일 장치(700)는 메모리 장치(720), 저장 장치(730) 및 전력 관리 장치(780)를 더 포함할 수 있다.
시스템 온 칩(710)은 모바일 장치(700)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 다시 말하면, 시스템 온 칩(710)은 메모리 장치(720), 저장 장치(730) 및 복수의 기능 모듈들(740, 750, 760, 770)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 시스템 온 칩(710)은 모바일 장치(700)에 구비되는 애플리케이션 프로세서(Application Processor; AP)일 수 있다.
시스템 온 칩(710)은 중앙 처리 유닛(712) 및 전력 관리 시스템(714)을 포함할 수 있다. 메모리 장치(720) 및 저장 장치(730)는 모바일 장치(700)의 동작에 필요한 데이터들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(720)는 DRAM(dynamic random access memory) 장치, SRAM(static random access memory) 장치, 모바일 DRAM 장치 등과 같은 휘발성 메모리 장치에 상응할 수 있고, 저장 장치(730)는 EPROM(erasable programmable read-only memory) 장치, EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory) 장치, 플래시 메모리(flash memory) 장치, PRAM(phase change random access memory) 장치, RRAM(resistance random access memory) 장치, NFGM(nano floating gate memory) 장치, PoRAM(polymer random access memory) 장치, MRAM(magnetic random access memory) 장치, FRAM(ferroelectric random access memory) 장치 등과 같은 비휘발성 메모리 장치에 상응할 수 있다. 실시예에 따라서, 저장 장치(730)는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive; SSD), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive; HDD), 씨디롬(CD-ROM) 등을 더 포함할 수도 있다.
복수의 기능 모듈들(740, 750, 760, 770)은 모바일 장치(700)의 다양한 기능들을 각각 수행할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(700)는 통신 기능을 수행하기 위한 통신 모듈(740)(예를 들어, CDMA(code division multiple access) 모듈, LTE(long term evolution) 모듈, RF(radio frequency) 모듈, UWB(ultra wideband) 모듈, WLAN(wireless local area network) 모듈, WIMAX(worldwide interoperability for microwave access) 모듈 등), 카메라 기능을 수행하기 위한 카메라 모듈(750), 표시 기능을 수행하기 위한 디스플레이 모듈(760), 터치 입력 기능을 수행하기 위한 터치 패널 모듈(770) 등을 포함할 수 있다. 실시예에 따라서, 모바일 장치(700)는 GPS(global positioning system) 모듈, 마이크 모듈, 스피커 모듈, 자이로스코프(gyroscope) 모듈 등을 더 포함할 수 있다. 다만, 모바일 장치(700)에 구비되는 복수의 기능 모듈들(740, 750, 760, 770)의 종류는 그에 한정되지 않음은 자명하다.
전력 관리 장치(780)는 시스템 온 칩(710), 메모리 장치(720), 저장 장치(730) 및 복수의 기능 모듈들(740, 750, 760, 770)에 각각 구동 전압을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라서, 디스플레이 모듈(760)은 전술한 바와 같은 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 및 적응적 전압 콘트롤러(ADC)를 포함한다. 아날로그-디지털 컨버터(ADC)는 디스플레이 패널로부터 제공되고 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)를 검출하기 위한 적어도 하나의 피드백 전압(VFB)을 변환하여 디지털 피드백 신호(DG_VFB)를 발생한다. 적응적 전압 콘트롤러(ADC)는 입력 영상 데이터(RGB_DATA) 및 디지털 피드백 신호(DG_VFB)에 기초하여 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 분포 및 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)에 따라 변화하는 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 발생한다. 본 발명의 실시예들에 따라서 피드백 전압을 이용하여 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)를 검출하고 검출된 오믹 강하(IRD)에 기초하여 오믹 강하 마진(IRM)을 반영하도록 저전원 전압(ELVSS)을 제어함으로써 화질 열화를 최소화하면서 소비전력을 효율적으로 감소할 수 있다.
도 23은 도 22의 모바일 장치에서 사용되는 인터페이스의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 23을 참조하면, 모바일 장치(800)는 시스템 온 칩(802) 및 복수의 인터페이스들(811, 812, 813, 814, 815, 816, 817, 818, 819, 820, 821, 822, 823)을 포함한다. 실시예에 따라서, 모바일 장치(800)는 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(Portable Game Console), 네비게이션(Navigation) 시스템 등과 같은 임의의 모바일 시스템으로 구현될 수 있다.
시스템 온 칩(802)은 모바일 장치(800)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 시스템 온 칩(802)은 모바일 장치(800)에 구비되는 애플리케이션 프로세서(Application Processor; AP)일 수 있다.
시스템 온 칩(802)은 복수의 인터페이스들(811~823) 각각을 통하여 다수의 주변 장치들 각각과 통신할 수 있다. 예컨대, 복수의 인터페이스들(811~823) 각각은 각 전력 영역에 구현된 다수의 IP들 중에서 상응하는 IP로부터 출력된 적어도 하나의 제어 신호를 상기 다수의 주변 장치들 각각으로 전송할 수 있다.
예를 들어, 시스템 온 칩(802)은 각 디스플레이 인터페이스(811, 812)를 통하여 각 평판 디스플레이 장치(flat panel display)의 전력 상태와 동작 상태를 제어할 수 있다. 평판 디스플레이 장치는 LCD(liquid crystal device) 디스플레이, LED(light emitting diode) 디스플레이, OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이, 또는 AMOLED(Active Matrix Organic Light-Emitting Diode) 디스플레이를 포함할 수 있다.
시스템 온 칩(802)은 캠코더 인터페이스(813)를 통하여 캠코더의 전력 상태와 동작 상태를 제어할 수 있고, TV 인터페이스(814)를 통하여 TV 모듈의 전력 상태와 동작 상태를 제어할 수 있고, 이미지 센서 인터페이스(815)를 통하여 카메라 모듈 또는 이미지 센서 모듈의 전력 상태와 동작 상태를 제어할 수 있다.
시스템 온 칩(802)은 GPS 인터페이스(816)를 통하여 GPS 모듈의 전력 상태와 동작 상태를 제어할 수 있고, UWB 인터페이스(817)를 통하여 UWB(ultra wideband) 모듈의 전력 상태와 동작 상태를 제어할 수 있고, USB 드라이브 인터페이스(818)를 통하여 USB 드라이브의 전력 상태와 동작 상태를 제어할 수 있다.
시스템 온 칩(802)은 DRAM 인터페이스(dynamic random access memory interface; 819)를 통하여 DRAM의 전력 상태와 동작 상태를 제어할 수 있고, 비휘발성 메모리 인터페이스(820), 예컨대 플래시 메모리 인터페이스를 통하여 비휘발성 메모리, 예컨대 플래시 메모리의 전력 상태와 동작 상태를 제어할 수 있고, 오디오 인터페이스(821)를 통하여 오디오 모듈의 전력 상태와 동작 상태를 제어할 수 있고, MFC 인터페이스(822)를 통하여 MFC의 전력 상태를 제어할 수 있고, MP3 플레이어 인터페이스(823)를 통하여 MP3플레이어의 전력 상태를 제어할 수 있다. 여기서 모듈(module) 또는 인터페이스는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 휴대용 단말기를 나타내는 블록도이다.
도 24를 참조하면, 휴대용 단말기(1000)는 이미지 처리부(1100), 무선 송수신부(1200), 오디오 처리부(1300), 이미지 파일 생성부(1400), 메모리 장치(1500), 유저 인터페이스(1600), 애플리케이션 프로세서(1700) 및 전력 관리 장치(1800)를 포함한다.
이미지 처리부(1100)는 렌즈(1110), 이미지 센서(1120), 이미지 프로세서(1130) 및 디스플레이 모듈(1140)을 포함한다. 무선 송수신부(1200)는 안테나(1210), 트랜시버(1220) 및 모뎀(1230)을 포함한다. 오디오 처리부(1300)는 오디오 프로세서(1310), 마이크(1320) 및 스피커(1330)를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따라서, 디스플레이 모듈(1140)은 전술한 바와 같은 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 및 적응적 전압 콘트롤러(ADC)를 포함한다. 아날로그-디지털 컨버터(ADC)는 디스플레이 패널로부터 제공되고 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)를 검출하기 위한 적어도 하나의 피드백 전압(VFB)을 변환하여 디지털 피드백 신호(DG_VFB)를 발생한다. 적응적 전압 콘트롤러(ADC)는 입력 영상 데이터(RGB_DATA) 및 디지털 피드백 신호(DG_VFB)에 기초하여 입력 영상 데이터(RGB_DATA)의 분포 및 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)에 따라 변화하는 전압 제어 신호(DG_ELVSS)를 발생한다. 본 발명의 실시예들에 따라서 피드백 전압을 이용하여 저전원 전압(ELVSS)의 오믹 강하(IRD)를 검출하고 검출된 오믹 강하(IRD)에 기초하여 오믹 강하 마진(IRM)을 반영하도록 저전원 전압(ELVSS)을 제어함으로써 화질 열화를 최소화하면서 소비전력을 효율적으로 감소할 수 있다.
휴대용 단말기(1000)에는 다양한 종류의 반도체 장치들이 포함될 수 있으며, 특히 애플리케이션 프로세서(1700)의 저전력, 고성능이 요구될 수 있다. 이러한 요구에 따라 애플리케이션 프로세서(1700)는 미세화 공정에 따라 멀티 코어 형태로 제공되기도 한다. 애플리케이션 프로세서(1700)는 중앙 처리 유닛(1702) 및 전력 관리 시스템(1704)을 포함할 수 있다.
전력 관리 장치(780)는 이미지 처리부(1100), 무선 송수신부(1200), 오디오 처리부(1300), 이미지 파일 생성부(1400), 메모리 장치(1500), 유저 인터페이스(1600), 애플리케이션 프로세서(1700)에 각각 구동 전압을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치 및 그 구동 방법은, 고해상도를 지원하고 전력 소모를 감소하기 위하여 유용하게 이용될 수 있다. 특히 고속으로 동작하고 전력 감소가 요구되는 메모리 카드, 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive; SSD), 컴퓨터(computer), 노트북(laptop), 핸드폰(cellular), 스마트폰(smart phone), MP3 플레이어, 피디에이(Personal Digital Assistants; PDA), 피엠피(Portable Multimedia Player; PMP), 디지털 TV, 디지털 카메라, 포터블 게임 콘솔(portable game console) 등과 같은 전자 기기에 더욱 유용하게 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
20, AVC: 적응적 전압 콘트롤러
50, ADC: 아날로그-디지털 컨버터
IRD: 오믹 강하
GSM: 계조 마진
IRM: 오믹 강하 마진
MIRM: 측정 오믹 강하 마진
CIRM: 계산 오믹 강하 마진

Claims (20)

  1. 음의 전압 레벨을 갖는 저전원 전압에 기초하여 동작하는 복수의 픽셀들을 포함하는 디스플레이 패널;
    상기 저전원 전압의 오믹 강하(ohmic drop or IR drop)를 검출하기 위한 적어도 하나의 피드백 전압을 변환하여 디지털 피드백 신호를 발생하는 아날로그-디지털 컨버터;
    입력 영상 데이터 및 상기 디지털 피드백 신호에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 분포 및 상기 저전원 전압의 오믹 강하에 따라 변화하는 전압 제어 신호를 발생하는 적응적 전압 콘트롤러; 및
    입력 전압 및 상기 전압 제어 신호에 기초하여 상기 저전원 전압을 발생하는 전압 컨버터를 포함하는 전계발광 디스플레이 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 적응적 전압 콘트롤러는, 상기 저전원 전압이 상기 입력 영상 데이터의 최대 계조에 따라 변화하는 계조 마진과 상기 저전원 전압의 오믹 강하에 따라 변화하는 오믹 강하 마진의 합만큼 기준 전압보다 증가된 목표 전압으로 유지되도록 상기 전압 제어 신호를 조절하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 계조 마진은 상기 입력 영상 데이터의 최대 계조가 증가할수록 감소하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 오믹 강하 마진은 상기 저전원 전압의 오믹 강하가 증가할수록 감소하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널의 캐소드 전극 상의 복수의 검출 포인트들에 각각 연결된 복수의 전도 라인들을 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 피드백 전압은 상기 전도 라인들을 통하여 상기 아날로그-디지털 컨버터로 제공되는 복수의 피드백 전압들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 저전원 전압의 오믹 강하는 상기 복수의 피드백 전압들 중 최대 피드백 전압과 상기 디스플레이 패널로 인가되는 저전원 전압의 차에 상응하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 적응적 전압 콘트롤러는,
    상기 입력 영상 데이터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 최대 계조에 따라 변화하는 제1 목표 전압을 나타내는 제1 목표 전압 신호를 발생하는 제1 전압 계산부;
    상기 디지털 피드백 신호에 기초하여 상기 저전원 전압의 오믹 강하에 따라 변화하는 측정 오믹 강하 마진을 제공하는 오믹 강하 검출부;
    상기 제1 목표 전압 신호 및 상기 측정 오믹 강하 마진에 기초하여 상기 제1 목표 전압보다 상기 측정 오믹 강하 마진만큼 증가된 제2 목표 전압을 나타내는 제2 목표 전압 신호를 발생하는 제2 전압 계산부; 및
    상기 제2 목표 전압 신호에 기초하여 상기 전압 제어 신호를 발생하는 제어 신호 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 입력 영상 데이터는 적색 데이터, 녹색 데이터 및 청색 데이터를 포함하고,
    상기 제1 전압 계산부는 상기 적색 데이터의 최대 계조, 상기 녹색 데이터의 최대 계조 및 상기 청색 데이터의 최대 계조들을 추출하여 상기 제1 목표 전압을 결정하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 오믹 강하 검출부는,
    복수의 피드백 전압들에 각각 상응하는 복수의 디지털 피드백 신호들에 기초하여 상기 피드백 전압들 중에서 최대 피드백 전압을 추출하여 제공하는 최대 피드백 전압 추출 유닛;
    상기 최대 피드백 전압 및 상기 전압 제어 신호에 기초하여 측정 오믹 강하를 제공하는 제1 계산 유닛;
    상기 제1 목표 전압 신호에 기초하여 최대 오믹 강하를 제공하는 제2 계산 유닛; 및
    상기 측정 오믹 강하 및 상기 최대 오믹 강하에 기초하여 상기 측정 오믹 강하 마진을 제공하는 제3 계산 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 측정 오믹 강하 마진은 상기 최대 오믹 강하와 상기 측정 오믹 강하의 차에 상응하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 제어 신호 발생부는, 상기 저전원 전압이 상기 제2 목표 전압보다 큰 경우 상기 저전원 전압이 프레임 주기마다 제1 전압 간격만큼씩 순차적으로 감소하고, 상기 저전원 전압이 상기 제2 목표 전압보다 작은 경우 상기 저전원 전압이 상기 프레임 주기마다 제2 전압 간격만큼씩 순차적으로 증가하도록 상기 전압 제어 신호를 조절하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 전압 간격은 상기 제2 전압 간격보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  13. 제1 항에 있어서, 상기 적응적 전압 콘트롤러는,
    상기 입력 영상 데이터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 최대 계조에 따라 변화하는 제1 목표 전압을 나타내는 제1 목표 전압 신호를 발생하는 제1 전압 계산부;
    상기 디지털 피드백 신호에 기초하여 상기 저전원 전압의 오믹 강하에 따라 변화하는 측정 오믹 강하 마진을 제공하는 오믹 강하 검출부;
    상기 입력 영상 데이터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 평균 계조에 따라 변화하는 계산 오믹 강하 마진을 제공하는 오믹 강하 계산부;
    상기 제1 목표 전압 신호, 상기 측정 오믹 강하 마진 및 상기 계산 오믹 강하 마진에 기초하여 상기 제1 목표 전압보다 상기 측정 오믹 강하 마진과 상기 계산 오믹 강하 마진 중에서 더 작은 마진만큼 증가된 제2 목표 전압을 나타내는 제2 목표 전압 신호를 발생하는 제2 전압 계산부; 및
    상기 제2 목표 전압 신호에 기초하여 상기 전압 제어 신호를 발생하는 제어 신호 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 오믹 강하 계산부는,
    상기 입력 영상 데이터에 포함되는 적색 데이터, 녹색 데이터 및 청색 데이터의 평균 계조들을 계산하는 평균 계조 계산 유닛;
    상기 평균 계조들에 기초하여 계산 오믹 강하를 제공하는 제1 계산 유닛; 및
    상기 계산 오믹 강하 및 최대 오믹 강하에 기초하여 상기 측정 오믹 강하 마진을 제공하는 제2 계산 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 계산 오믹 강하 마진은 상기 최대 오믹 강하와 상기 계산 오믹 강하의 차에 상응하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 입력 영상 데이터는 프레임 단위로 제공되고,
    상기 적응적 전압 콘트롤러는 상기 디스플레이 패널이 N 번째(N은 2 이상의 정수) 프레임 데이터의 영상을 디스플레이하는 동안에 N-1 번째 프레임 데이터에 기초하여 결정된 상기 전압 제어 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 입력 영상 데이터는 프레임 단위로 제공되고,
    상기 입력 영상 데이터를 프레임 단위로 저장하는 프레임 메모리를 더 포함하고,
    상기 적응적 전압 콘트롤러는 상기 디스플레이 패널이 M 번째(M은 1 이상의 정수) 프레임 데이터의 영상을 디스플레이하는 동안에 상기 M 번째 프레임 데이터에 기초하여 결정된 상기 전압 제어 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 입력 영상 데이터의 계조들을 보정하여 보정 영상 데이터를 제공하는 데이터 보정 유닛을 더 포함하고,
    상기 적응적 전압 콘트롤러는 상기 입력 영상 데이터 대신에 상기 보정 영상 데이터에 기초하여 상기 전압 제어 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치.
  19. 음의 전압 레벨을 갖는 저전원 전압에 기초하여 동작하는 복수의 픽셀들을 포함하는 디스플레이 패널로부터 상기 저전원 전압의 오믹 강하를 검출하기 위한 적어도 하나의 피드백 전압을 제공하는 단계;
    상기 피드백 전압을 변환하여 디지털 피드백 신호를 발생하는 단계;
    입력 영상 데이터 및 상기 디지털 피드백 신호에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 분포 및 상기 저전원 전압의 오믹 강하에 따라 변화하는 전압 제어 신호를 발생하는 단계; 및
    입력 전압 및 상기 전압 제어 신호에 기초하여 상기 저전원 전압을 발생하는 단계를 포함하는 전계발광 디스플레이 장치의 구동 방법.
  20. 제19 항에 있어서, 상기 전압 제어 신호를 발생하는 단계는,
    상기 입력 영상 데이터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 최대 계조에 따라 변화하는 제1 목표 전압을 나타내는 제1 목표 전압 신호를 발생하는 단계;
    상기 디지털 피드백 신호에 기초하여 상기 저전원 전압의 오믹 강하에 따라 변화하는 측정 오믹 강하 마진을 제공하는 단계;
    상기 제1 목표 전압 신호 및 상기 측정 오믹 강하 마진에 기초하여 상기 제1 목표 전압보다 상기 측정 오믹 강하 마진만큼 증가된 제2 목표 전압을 나타내는 제2 목표 전압 신호를 발생하는 단계; 및
    상기 제2 목표 전압 신호에 기초하여 상기 전압 제어 신호를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 디스플레이 장치의 구동 방법.
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