KR20170060663A - 표시장치와 이의 구동방법 - Google Patents

표시장치와 이의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 장치가 소비전력 절감 모드에 진입하였을 때, 데이터 구동부의 정적 전류 및 동적 전류 중 하나 이상을 가변하여 소비전류(소비전력)를 감소시키는 것이다. 이를 위해, 본 발명의 소비전력 절감부는 표시패널의 표시 모드에 대응하여 데이터 구동부의 기준전원을 제어한다.

Description

표시장치와 이의 구동방법{Display Device and Method of Driving the same}
본 발명은 표시장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보 간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 양자점표시장치(Quantum Dot Display; QDD), 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 및 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel: PDP) 등과 같은 표시장치의 사용이 증가하고 있다.
앞서 설명한 표시장치에는 복수의 서브 픽셀을 포함하는 표시패널, 표시패널을 구동하는 구동 신호를 출력하는 구동부 및 표시패널 및 구동부에 공급할 전원을 생성하는 전원 공급부 등이 포함된다.
표시장치는 소형, 중형 또는 대형으로 구현된다. 표시장치가 소형으로 구현되는 경우, 밀리와트(mW) 단위의 소비전력도 배터리의 수명(battery life time)을 결정하는 중요한 역할을 한다. 이와 같은 이유로, 종래에는 소형이나 중형 표시장치 등의 구동시간(실행시간)을 향상시키기 위한 다양한 방식이 제안되고 있다.
종래에는 소형이나 중형 표시장치 등의 구동시간(실행시간)을 향상시키기 위해, 표시패널에 영상을 비표시하는 구간(Display off) 동안 표시패널을 일시적으로 끄거나 휘도를 낮춘다. 또한, 이 구간 동안 표시패널의 구동 주파수를 낮춘다. 그러나 종래에 제안된 방식은 여전히 개선점이 남아 있는바 이에 대해 연구를 지속해야 할 필요가 있다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 장치가 소비전력 절감 모드에 진입하였을 때, 데이터 구동부의 정적 전류 및 동적 전류 중 하나 이상을 가변하여 소비전류(소비전력)를 감소시키는 것이다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 표시패널, 데이터 구동부 및 소비전력 절감부를 포함하는 표시장치를 제공한다. 표시패널은 영상을 표시한다. 데이터 구동부는 표시패널에 데이터신호를 공급한다. 소비전력 절감부는 표시패널의 표시 모드에 대응하여 데이터 구동부의 기준전원을 제어한다.
데이터 구동부는 표시패널의 표시 모드가 소비전력 절감 모드로 전환되면, 소비전력 절감부에 의해 정적 전류 및 동적 전류 중 하나 이상이 감소할 수 있다.
데이터 구동부는 표시패널의 표시 모드가 소비전력 절감 모드로 전환되면, 소비전력 절감부에 의해 프레임 단위 또는 수평 라인 단위로 정적 전류 및 동적 전류 중 하나 이상이 가변될 수 있다.
표시패널의 표시 모드가 소비전력 절감 모드로 전환되면, 데이터 구동부에 포함된 증폭부의 정적 전류 및 동적 전류 중 하나 이상은 0이 될 수 있다.
표시패널의 표시 모드가 소비전력 절감 모드로 전환되면, 데이터 구동부에 포함된 증폭부에 공급되는 증폭부 전압은 최대 전압값에서 목표 전압값으로 감소하거나 일정한 기울기를 가지며 0V로 떨어질 수 있다.
소비전력 절감부는 입력되는 영상을 분석하여 표시패널의 표시 모드가 소비전력 절감 모드로 전환되는지 여부를 판단하는 영상 분석부와, 데이터 구동부를 프레임 단위 디밍하는 제1제어신호를 생성하는 프레임 디밍 제어부와, 데이터 구동부를 수평 라인 단위 디밍하는 제2제어신호를 생성하는 수평 디밍 제어부와, 영상에 대응하여 프레임 단위 디밍 및 수평 라인 단위 디밍 중 하나의 디밍 방식을 선택하는 디밍 방식 선택부를 포함할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은 표시장치의 구동방법을 제공한다. 표시장치의 구동방법은 입력되는 영상을 분석하여 표시패널의 표시 모드가 소비전력 절감 모드인지 여부를 판단하는 판단단계; 및 표시패널의 표시 모드가 소비전력 절감 모드에 해당하면 프레임 단위 디밍 또는 수평 라인 단위 디밍 중 하나를 선택하는 선택단계; 및 선택된 디밍 방식에 대응하여 데이터 구동부의 기준전원을 제어하는 제어단계를 포함한다.
제어단계는 프레임 단위 또는 수평 라인 단위로 데이터 구동부의 정적 전류 및 동적 전류 중 하나 이상을 가변할 수 있다.
제어단계는 데이터 구동부에 포함된 증폭부에 공급되는 증폭부 전압이 감소하도록 제어할 수 있다.
제어단계는 데이터 구동부에 포함된 증폭부에 공급되는 증폭부 전압이 최대 전압값에서 목표 전압값으로 감소하거나 일정한 기울기를 가지며 0V로 떨어지도록 제어할 수 있다.
본 발명은 장치가 소비전력 절감 모드에 진입하였을 때, 데이터 구동부의 출력단의 기준전원을 프레임 단위로 서서히 감소시켜 장기적으로(Long term time) 소비전류(소비전력)를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 소비전력 절감 모드에서 사용자 등과 약속된 특정 화면을 기준으로 특정 구간(예: 수평시간) 동안 내부 전원전압을 온/오프 하여 블랙 패턴(Black pattern)에서의 정적 전류(Static current)까지 오프시켜 소비전류를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 데이터 구동부의 정적 전류 및 동적 전류 중 하나 이상을 가변하여 소비전류를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 소형 표시장치로 구현시 배터리의 수명(battery life time) 및 사용 시간을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트워치를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 4는 스마트워치의 표시패널을 개략적으로 나타낸 평면도.
도 5는 소비전력 절감 방식에 따른 표시패널의 변화를 나타낸 도면.
도 6은 실험예에 따른 소비전력 절감 방식을 설명하기 위한 전압 파형도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 소비전력 절감 방식을 설명하기 위한 전압 파형도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소비전력 절감 방식의 응용예를 보여주는 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 소비전력 절감 방식을 설명하기 위한 흐름도.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 요부를 설명하기 위한 블록도들.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 표시장치의 일부를 구현한 예시도.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 표시장치는 기본적으로 호스트 시스템(1000), 타이밍 제어부(170), 데이터 구동부(130), 전원 공급부(140), 게이트 구동부(150) 및 표시패널(110)을 포함한다.
호스트 시스템(1000)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)를 포함하며 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 표시패널(110)에 표시하기에 적합한 포맷의 데이터신호로 변환하여 출력한다. 호스트 시스템(1000)은 데이터신호와 함께 각종 타이밍 신호들을 타이밍 제어부(170)에 공급한다.
타이밍 제어부(170)는 호스트 시스템(1000)으로부터 입력되는 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블 신호, 메인 클럭 등의 타이밍 신호를 기반으로 데이터 구동부(130)와 게이트 구동부(150)의 동작 타이밍을 제어한다. 타이밍 제어부(170)는 호스트 시스템(1000)으로부터 입력되는 데이터신호를 영상 처리(데이터 보상 등)하여 데이터 구동부(130)에 공급한다.
데이터 구동부(130)는 타이밍 제어부(170)로부터 출력된 제1구동신호(DDC) 등에 대응하여 동작한다. 데이터 구동부(130)는 타이밍 제어부(170)로부터 입력되는 디지털 형태의 데이터신호(DATA)를 아날로그 형태의 데이터신호로 변환하여 출력한다. 데이터 구동부(130)는 내부 또는 외부에 마련된 감마부의 감마전압에 대응하여 디지털 형태의 데이터신호(DATA)를 아날로그 형태의 데이터신호로 변환한다. 데이터 구동부(130)는 표시패널(110)의 데이터 라인들(DL1 ~ DLn)에 데이터 신호를 공급한다.
게이트 구동부(150)는 타이밍 제어부(170)로부터 출력된 제2구동신호(GDC) 등에 대응하여 동작한다. 게이트 구동부(150)는 게이트 하이 전압이나 게이트 로우 전압의 게이트신호(또는 스캔신호)를 출력한다. 게이트 구동부(150)는 게이트신호를 순방향으로 순차 출력하거나 역방향으로 순차 출력할 수 있다. 게이트 구동부(150)는 표시패널(110)의 게이트 라인들(GL1 ~ GLm)에 게이트신호를 공급한다.
전원 공급부(140)는 데이터 구동부(130) 등을 구동하기 위한 제1전압원(VCC, GND)과 표시패널(110)을 구동하기 위한 제2전압원(EVDD, EVSS)을 출력한다. 이 밖에, 전원 공급부(140)는 게이트 구동부(150)에 전달하기 위한 게이트 하이 전압이나 게이트 로우 전압 등 표시장치의 구동에 필요한 전압을 생성한다.
표시패널(110)은 서브 픽셀들(SP), 서브 픽셀들(SP)에 연결된 데이터 라인들(DL1 ~ DLn), 서브 픽셀들(SP)에 연결된 게이트 라인들(GL1 ~ GLm)을 포함한다. 표시패널(110)은 게이트 구동부(150)로부터 출력된 게이트신호와 데이터 구동부(130)로부터 출력된 데이터신호(DATA)에 대응하여 영상을 표시한다. 표시패널(110)은 하부기판과 상부기판을 포함한다. 서브 픽셀들(SP)은 하부기판과 상부기판 사이에 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 서브 픽셀에는 게이트 라인(GL1)과 데이터 라인(DL1)에 연결(또는 교차부에 형성된)된 스위칭 박막 트랜지스터(SW)와 스위칭 박막 트랜지스터(SW)를 통해 공급된 데이터신호(DATA)에 대응하여 동작하는 픽셀회로(PC)가 포함된다.
표시패널(110)은 서브 픽셀들(SP)의 픽셀회로(PC)의 구성에 따라 액정표시패널로 구현되거나 유기발광표시패널로 구현된다. 표시패널(110)이 액정표시패널로 구현된 경우, 이는 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 또는 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드로 동작하게 된다. 표시패널(110)이 유기발광표시패널로 구현된 경우, 이는 전면발광(Top-Emission) 방식, 배면발광(Bottom-Emission) 방식 또는 양면발광(Dual-Emission) 방식으로 동작하게 된다.
앞서 설명한 표시장치는 텔레비젼, 셋톱박스, 네비게이션, 영상 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 웨어러블, 홈시어터 및 모바일폰 등으로 구현될 수 있다.
표시장치의 표시패널은 액정표시패널, 유기발광표시패널, 전기영동표시패널, 플라즈마표시패널 등이 선택될 수 있다. 그러나 이하에서는 설명의 편의를 위해 표시패널이 유기발광표시패널을 갖는 표시장치를 일례로 한다.
이하에서 설명되는 표시장치는 소형, 중형 또는 대형으로 구현될 수 있다. 그러나 소형이나 중형과 같이 저소비전력을 요구하는 장치로 구현 시 더욱 큰 효과를 발휘할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예로서, 소형 표시장치 중 하나인 스마트워치를 일례로 설명한다. 또한, 이하에서 설명되는 스마트워치는 표시패널에 영상을 비표시하는 구간(Display off) 동안 표시패널을 일시적으로 끄거나 휘도를 낮출 수 있고 또한, 이 구간 동안 표시패널의 구동 주파수를 낮출 수 있으나 이에 대한 설명은 생략한다. 아울러, 이하에서는 서브 픽셀들이 적색, 녹색 및 청색(RGB)으로 이루어진 것을 일례로 설명한다. 하지만, 이하에서 설명하는 것은 단지 하나의 예시일 뿐 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트워치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 4는 스마트워치의 표시패널을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 스마트워치(100)는 호스트 시스템(1000, HS), 타이밍 제어부(170, TCON), 데이터 구동부(130, DIC), 전원 공급부(140, PIC), 게이트 구동부(150), 표시패널(110, PNL) 및 터치 구동부(190)를 포함한다.
스마트워치(100)는 소형 표시장치에 해당한다. 소형 표시장치는 장치의 복잡도를 낮추기 위해 장치의 일부를 통합한다. 예컨대, 데이터 구동부(130) 내에 전원 공급부(140)가 포함되는 형태가 그 예 중 하나이다. 그러나 이는 하나의 예시일 뿐 타이밍 제어부(170)와 데이터 구동부(130)가 하나의 장치로 통합되는 등 다양한 형태로 구현된다.
그리고 게이트 구동부(150)는 픽셀 어레이와 함께 표시패널(110)에 내장된다. 표시패널(110)에 내장된 게이트 구동부(150)는 GIP(Gate In Panel) 방식으로 박막 트랜지스터 공정과 함께 형성된다.
스마트워치(100)는 사용자의 입력을 돕는 터치 방식의 입력 수단으로서 터치 구동부(190)를 갖는다. 또한, 표시패널(110)에는 터치 구동부(190)에 의해 터치 위치를 센싱하고 센싱된 위치값을 출력하는 터치 센서들 및 터치 센서들과 터치 구동부(190)를 전기적으로 연결하는 센서 라인들이 포함된다.
터치 구동부(190)는 자기(Self) 정전 용량이나 상호(Mutual) 정전 용량 방식으로 구현되는 터치 센서를 통해 손가락의 터치 위치 정보를 검출한다. 터치 구동부(190)는 검출된 손가락의 터치 위치 정보를 호스트 시스템(1000)으로 전송한다. 호스트 시스템(1000)은 터치 구동부(190)로부터 입력되는 터치 위치 정보에 연계된 응용 프로그램을 실행한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 표시패널(110)은 예컨대 원형 형상으로 형성된다. 그러나 표시패널(110)은 원형뿐만 아니라 사각형, 직사각형, 다각형, 타원형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
표시패널(110)의 표시영역(AA)에는 적색, 녹색 및 청색 서브 픽셀들(R,G,B) 및 터치 센서들(미도시)이 배치된다. 표시패널(110)의 비표시영역(또는 베젤영역)(BZ)에 정의된 패드영역(PA)에는 패드부(111a)가 배치된다. 패드부(111a)는 표시영역(AA)의 상부에만 배치된 것을 일례로 하였으나 이는 하부에도 배치될 수 있다.
데이터 구동부(130)(130은 데이터 구동부가 아닌 통합된 회로로 구현될 수 있음)는 연성회로기판(180) 상에 실장된다. 연성회로기판(180)은 이방성도전필름(ACF) 등에 의해 패드부(111a)에 전기적으로 연결된다.
위와 같이, 표시장치가 소형으로 구현되는 경우, 밀리와트(mW) 단위의 소비전력도 배터리의 수명(battery life time)을 결정하는 중요한 역할을 한다. 이와 같은 이유로, 종래에는 소형이나 중형 표시장치 등의 구동시간(실행시간)을 향상시키기 위한 다양한 방식이 제안되고 있다.
종래에는 소형이나 중형 표시장치 등의 구동시간(실행시간)을 향상시키기 위해, 표시패널에 영상을 비표시하는 구간(Display off) 동안 표시패널을 일시적으로 끄거나 휘도를 낮춘다. 또한, 이 구간 동안 표시패널의 구동 주파수를 낮춘다. 그러나 종래에 제안된 방식은 여전히 개선점이 남아 있는바 이에 대해 연구를 지속해야 할 필요가 있다.
이하에서는 실험예에 따른 소비전력 절감 방식을 고찰하고 이를 개선하기 위한 실시예에 대해 설명한다.
도 5는 소비전력 절감 방식에 따른 표시패널의 변화를 나타낸 도면이고, 도 6은 실험예에 따른 소비전력 절감 방식을 설명하기 위한 전압 파형도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 소형이나 중형 표시장치 등은 구동시간(실행시간)을 향상시키기 위해, 표시패널에 영상을 비표시하는 구간(Display off) 동안 표시패널을 일시적으로 끄거나 휘도를 낮춘다.
표시패널에 영상을 표시하는 구간(Display on)에 해당하는 도 5의 a 및 d 구간은 일반적인 구동을 하므로 노말 모드로 정의할 수 있다. 반면, 표시패널에 영상을 비표시하는 구간(Display off)에 해당하는 도 5의 b 및 c 구간은 소비전력을 절감하기 위한 구동을 하므로 소비전력 절감 모드로 정의할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 실험예에 따른 소비전력 절감 방식은 표시패널의 표시 모드가 노말 모드(NOR)에서 소비전력 절감 모드(PSM)로 변경되면 데이터 구동부의 감마 변환부(Gamma DAC)에 공급되는 감마 변환부 전압(GMAV)을 가변한다.
일례로, 표시 모드가 노말 모드(NOR)에 해당하는 경우, 데이터 구동부의 감마 변환부(Gamma DAC)는 최대 전압값(Max)을 공급받는다. 반면, 표시 모드가 소비전력 절감 모드(PSM)에 해당하는 경우, 데이터 구동부의 감마 변환부(Gamma DAC)는 최소 전압값(Min)을 공급받는다. 감마 변환부(Gamma DAC)에 공급되는 감마 변환부 전압(GMAV)을 가변하면 휘도(Luminance) 또한 이에 대응하여 가변된다.
이와 같이, 데이터 구동부의 감마 변환부(Gamma DAC)에 공급되는 전압을 변경하기 위해서는 전원 공급부의 출력전압을 조절하는 방식이나 데이터 구동부의 내부 전압을 조절하는 방식 등이 이용될 수 있다.
내부 전압이란 데이터 구동부가 내부에 포함된 장치 구동에 사용할 목적으로 전원 공급부로부터 출력된 전압을 기반으로 자체적으로 생성한 전압을 의미한다. 이와 같이 전원 공급부로부터 출력된 전압을 기반으로 또 다른 전압을 생성하는 이유는 장치마다 구동 전압이 다르기 때문이다.
한편, 소비전력과 관련된 실험을 실시한 결과, 실험예에 따른 방식은 소비전력 절감 모드(PSM)에 진입하더라도 데이터 구동부의 내부에서 소모되는 정적(Static) 및 동적(Dynamic) 전류 성분에 의해 기본적인 소비전류 절감(감소)이 이루어지지 않았다.
데이터 구동부의 정적 전류란 데이터 구동부가 자신의 출력 채널을 통해 아무런 출력을 하지 않더라도 증폭부에 기본적으로 공급되는 전원전압에 의해 소비되는 전류를 의미한다. 그리고 데이터 구동부의 동적 전류란 데이터 구동부가 자신의 출력 채널을 통해 특정 영상에 대응되는 데이터신호를 출력할 때 출력단의 증폭부에 공급되는 전원전압에 의해 소비되는 전류를 의미한다.
이와 같은 원인을 발생하는 이유를 검토한 결과, 실험예에 따른 방식은 데이터 구동부의 출력단에 존재하는 증폭부 전압(AMPV)이 표시 모드의 변경과 무관하게 하나의 전압값으로 고정(Fix)되어 있었기 때문이다.
본 발명에서는 위의 실험 결과에 기초하여 소비전력을 더욱 절감할 수 있는 방식을 하기와 같이 제안한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 소비전력 절감 방식을 설명하기 위한 전압 파형도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소비전력 절감 방식의 응용예를 보여주는 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 소비전력 절감 방식을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 소비전력 절감 방식은 표시패널의 표시 모드가 노말 모드(NOR)에서 소비전력 절감 모드(PSM)로 변경되면 데이터 구동부의 감마 변환부(Gamma DAC)에 공급되는 감마 변환부 전압(GMAV)을 가변한다. 도 7은 표시 모드가 소비전력 절감 모드(PSM)에 해당하는 프레임 단위로 소비전류를 낮춘 예에 해당한다.
일례로, 표시 모드가 노말 모드(NOR)에 해당하는 경우, 데이터 구동부의 감마 변환부(Gamma DAC)는 최대 전압값(Max)을 공급받는다. 반면, 표시 모드가 소비전력 절감 모드(PSM)에 해당하는 경우, 데이터 구동부의 감마 변환부(Gamma DAC)는 최소 전압값(Min)을 공급받는다. 감마 변환부(Gamma DAC)에 공급되는 감마 변환부 전압(GMAV)을 가변하면 휘도(Luminance) 또한 이에 대응하여 가변된다.
또한, 표시패널의 표시 모드가 노말 모드(NOR)에서 소비전력 절감 모드(PSM)로 변경되면 데이터 구동부의 증폭부(AMP)에 공급되는 증폭부 전압(AMPV)을 가변한다.
일례로, 표시 모드가 노말 모드(NOR)에 해당하는 경우, 데이터 구동부의 증폭부는 최대 전압값(Max)을 공급받는다. 반면, 표시 모드가 소비전력 절감 모드(PSM)에 해당하는 경우, 데이터 구동부의 증폭부는 목표 전압값(TV)을 공급받는다. 목표 전압값(TV)은 사전 실험을 기반으로 마련된 값으로서 최소 전압값에 대응되거나 이에 준하는 전압값이 될 수 있다.
데이터 구동부의 증폭부(AMP)에 공급되는 증폭부 전압(AMPV)을 가변하는 방식은 영상의 표시 유무에 따라 다음과 같이 달라질 수 있다. 이하에서 설명되는 도 8은 시계가 표시되는 영역 등과 같이 소비전력 절감 모드(PSM)로 구동이 가능한 영역을 구동할 때의 가변방식의 한 예이다. 도 8에서 원형에 해당하는 부분은 표시영역을 의미한다.
도 8의 (a)와 같이, 데이터 구동부가 시간 표시영역(DSP)을 구동할 때, 데이터 구동부의 출력은 온(ON) 상태가 유지되지만 증폭부 전압(AMPV)은 최대 전압값에서 목표 전압값으로 감소하거나 일정한 기울기를 가지며 0V로 떨어진다. 반대로, 데이터 구동부가 시간 표시영역(DSP)을 벗어나 시간 비표시영역(NDSP)에 도달하면, 데이터 구동부의 출력은 오프(OFF) 되고 증폭부 전압(AMPV) 또한 0V로 떨어진다. 즉, 데이터 구동부의 증폭부는 전압을 공급받지 않는다.
도 8의 (b)와 같이, 데이터 구동부가 시간 표시영역(DSP)을 구동할 때, 데이터 구동부의 출력은 온(ON) 상태가 유지되지만 증폭부 전압(AMPV)은 0V 또는 목표 전압값에서 최대 전압값으로 상승하게 된다. 반대로, 데이터 구동부가 시간 표시영역(DSP)을 벗어나 시간 비표시영역(NDSP)에 도달하면, 데이터 구동부의 출력은 오프(OFF) 되고 증폭부 전압(AMPV) 또한 0V로 떨어진다. 즉, 데이터 구동부의 증폭부는 전압을 공급받지 않는다.
도 8의 (a)는 소비전력 절감 모드가 진행되는 영역에 대응하여 증폭부 전압(AMPV)을 페이드아웃 방식으로 가변한 예이고, 도 8의 (b)의 예는 소비전력 절감 모드가 진행되는 영역에 대응하여 증폭부 전압(AMPV)을 페이드인 방식으로 가변한 예이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 수평 라인 단위 디밍 방식은 데이터 구동부의 출력 채널을 수평 시간(Vertical Time) 단위로 제어하는 개념이다.
위의 예에 따르면, 데이터 구동부는 1 프레임 기간 동안 소비전력 절감 모드가 진행되는 데이터 라인의 영역(표시영역에 해당하는 데이터 라인)에서만 증폭부 전압(AMPV)을 가변한다. 그리고 출력이 없는 데이터 라인(비표시영역에 해당하는 데이터 라인)에서는 증폭부 전압(AMPV)을 0V 또는 목표 전압값까지 떨어트린다.
본 발명의 실시예와 같이, 데이터 구동부의 감마 변환부(Gamma DAC)와 더불어 증폭부(AMP)에 공급되는 전압까지 함께 가변한 결과, 정적 전류(Static current)는 0(Zero)가 되거나 0에 가깝게 줄일 수 있었고, 동적 전류(Dynamic current)는 표시되는 영역만큼만 소모되는 것으로 나타났다.
한편, 본 발명의 실시예와 같은 방식으로 표시장치를 구동하기 위해서는 다음의 도 9와 같은 흐름으로 장치를 구동해야할 필요가 있다.
본 발명의 실시예와 같은 구동방식은 입력되는 영상을 분석하여 표시패널의 표시 모드가 소비전력 절감 모드인지 여부를 판단하는 판단단계, 표시패널의 표시 모드가 소비전력 절감 모드에 해당하면 프레임 단위 디밍 또는 수평 라인 단위 디밍 중 하나를 선택하는 선택단계, 및 선택된 디밍 방식에 대응하여 데이터 구동부의 기준전원을 제어하는 제어단계를 포함한다.
먼저, 입력되는 영상을 분석한다(S110). 입력되는 영상 데이터신호의 형태를 분석하면, 특정한 영상에 대응하여 소비전력 절감 모드를 실시할 수 있다. 예컨대, 유저(User)와 약속된 방식으로 소비전력 절감 모드를 실시할 수 있다.
소비전력 절감 모드(PSM)는 (1)정지영상이 반복되는 영상, (2)특정 영역(또는 특정 라인)에 지속적으로 영상이 존재하지 않는 영상, (3)사용자와 약소된 영상, (4)화면 보호용 영상 등이 표시패널에 표시될 때 진입할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
소비전력 절감 모드(PSM)로 진입하기 위해 영상 분석이 반드시 선행되어야 하는 것은 아니지만, 이하에서는 영상 분석을 기반으로 하는 것을 일례로 설명한다.
다음, 소비전력 절감 모드(PSM)인지 여부를 판단한다(S120). 소비전력 절감 모드(PSM)가 아니면(아니오), 소비전력 절감 모드(PSM)로 진입할 때까지 영상을 분석한다.
다음, 소비전력 절감 모드(PSM)에 해당하면(예), 프레임 단위 디밍 또는 수평 라인 단위 디밍 중 하나를 선택한다(S130). 일례로, 프레임 단위 디밍을 하면 제N프레임에서는 제1증폭부 전압을, 제N+1프레임에서는 제2증폭부 전압을, 제N+2프레임에서는 제3증폭부 전압을 갖도록 가변할 수 있다. 이때, 증폭부 전압의 크기(전압 레벨)는 제1증폭부 전압 > 제2증폭부 전압 > 제3증폭부 전압의 흐름으로 가변될 수 있으나 이와 반대가 될 수도 있다.
다른 예로, 수평 라인 단위 디밍을 하면 제1스캔라인에 위치하는 데이터 라인에서는 제1증폭부 전압을, 제N+1스캔라인에 위치하는 데이터 라인에서는 제2증폭부 전압을, 제N+2스캔라인에 위치하는 데이터 라인에서는 제3증폭부 전압을 갖도록 가변할 수 있다. 이때, 증폭부 전압의 크기(전압 레벨)는 제1증폭부 전압 > 제2증폭부 전압 > 제3증폭부 전압의 흐름으로 가변될 수 있으나 이와 반대가 될 수도 있다.
이와 같이 입력되는 영상을 분석하면, 영상의 특성(예컨대, 표시영역의 구분이 가능하므로)에 대응하여 소비전력 절감 모드(PSM)를 선택적으로 실시할 수 있는 이점이 있다.
다음, 선택된 디밍 방식에 대응하여 증폭부의 전류를 제어한다(S140). 증폭부의 전류를 제어하는 방식은 소비전력 절감 모드(PSM)의 형태에 따라 정적 전류 및 동적 전류 중 하나 이상을 제어할 수 있다.
다음, 노말 모드(NOR)로 진입 또는 소비전력 절감 모드(PSM)의 종료 구간인지 유무를 판단한다(S150). 노말 모드(NOR)로 진입하지 않았다면(아니오), 프레임 단위 디밍 또는 수평 라인 단위 디밍 중 하나를 선택하는 단계(S130)부터 그 이후의 단계를 반복한다.
다음, 노말 모드(NOR)로 진입하였다면(예), 증폭부의 전류 제어를 해제한다(S160). 증폭부의 전류 제어가 해제되면 증폭부 전압은 최대 전압값으로 돌아가고 표시 모드는 노말 모드(NOR)로 전환되므로 표시장치는 정상 구동 상태(또는 일반적인 구동 상태)가 된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 구현하기 위한 장치의 요부 및 이를 기반으로 한 구현 예시에 대해 설명한다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 요부를 설명하기 위한 블록도들이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 표시장치의 일부를 구현한 예시도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에는 데이터 구동부(130)의 증폭부(AMP)에 공급되는 증폭부 전압(AMPV)를 제어하기 위한 소비전력 절감부(160)가 포함된다.
소비전력 절감부(160)에는 입력되는 영상을 분석하는 영상 분석부(161, Image Analyzer), 디밍 방식 선택부(163, Enable Option//Interval Selection), 프레임 디밍 제어부(165, Frame Dimming CTRL) 및 수평 디밍 제어부(167, Hsync On/Off CTRL)가 포함된다.
영상 분석부(161, Image Analyzer)는 입력되는 영상 데이터신호의 형태를 분석한다. 영상 분석부(161)는 입력되는 영상 데이터신호가 소비전력 절감 모드에 적합한지 또는 노말 모드에 적합한지를 판단한다. 영상 분석부(161)는 적절한 디밍 방식을 선택할 수 있도록 입력되는 영상 데이터신호가 내부에 설정된 패턴이나 유저(User)와 약속된 패턴 등에 해당하는지 유무를 판단한다.
디밍 방식 선택부(163, Enable Option//Interval Selection)는 소비전력 절감 모드로 전환되면 영상에 적합한 디밍 방식을 선택하는 역할을 한다. 디밍 방식 선택부(163) 영상 분석부(161)에 의해 입력되는 영상의 특성이 어떠한 디밍 방식을 사용할 경우 더 적절한지 결정하고 이에 대응하여 프레임 디밍 제어부(165) 또는 수평 디밍 제어부(167)를 동작시킨다.
프레임 디밍 제어부(165, Frame Dimming CTRL)는 데이터 구동부의 증폭부를 프레임 단위 디밍할 수 있도록 제어하는 제1제어신호(CTRL1)를 생성한다. 일례로, 프레임 단위 디밍을 하면 제N프레임에서는 제1증폭부 전압을, 제N+1프레임에서는 제2증폭부 전압을, 제N+2프레임에서는 제3증폭부 전압을 갖도록 가변할 수 있다. 이때, 증폭부 전압의 크기(전압 레벨)는 제1증폭부 전압 > 제2증폭부 전압 > 제3증폭부 전압의 흐름으로 가변될 수 있으나 이와 반대가 될 수도 있다.
수평 디밍 제어부(167, Hsync On/Off CTRL)는 데이터 구동부의 증폭부를 수평 라인 단위 디밍할 수 있도록 제어하는 제2제어신호(CTRL2)를 생성한다. 일례로, 수평 라인 단위 디밍을 하면 제1스캔라인이 위치하는 데이터 라인에서는 제1증폭부 전압을, 제N+1스캔라인이 위치하는 데이터 라인에서는 제2증폭부 전압을, 제N+2스캔라인이 위치하는 데이터 라인에서는 제3증폭부 전압을 갖도록 가변할 수 있다. 이때, 증폭부 전압의 크기(전압 레벨)는 제1증폭부 전압 > 제2증폭부 전압 > 제3증폭부 전압의 흐름으로 가변될 수 있으나 이와 반대가 될 수도 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 데이터 구동부의 내부에는 래치 회로부(132, LAT), 감마부(133, GMA), 감마 변환부(134, DAC), 내부 전압 생성부(135), 증폭부(138, AMP) 등이 포함된다.
래치 회로부(132)는 타이밍 제어부로부터 출력된 소오스 출력 신호(SOE)에 대응하여 입력된 데이터신호를 래치하고 출력하는 역할을 한다. 래치 회로부(132)는 적어도 하나의 래치로 구성된다.
감마 변환부(134)는 감마부(133)로부터 공급된 감마전압에 대응하여 래치 회로부(132)로부터 출력된 디지털 형태의 데이터신호를 아날로그 형태의 데이터신호로 변환하여 출력하는 역할을 한다. 감마 변환부(134)는 디지털신호를 아날로그신호로 변환하는 디지털 아날로그 변환부(DAC)들로 구성된다.
증폭부(138)는 감마 변환부(134)로부터 출력된 아날로그 형태의 데이터신호를 증폭하여 각 채널(CH1 ~ CH3)을 통해 출력하는 역할을 한다. 증폭부(138)는 증폭부 전압 생성부(139)로부터 출력된 증폭부 전압(AMPV)에 대응하여 증폭비가 가변된다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 프레임 디밍 제어부(165) 및 수평 디밍 제어부(167)로부터 출력된 제1제어신호(CTRL1) 및 제2제어신호(CTRL2)는 데이터 구동부(130)에 공급된다. 예컨대, 제1제어신호(CTRL1) 및 제2제어신호(CTRL2)는 데이터 구동부(130)의 내부에 포함된 내부 전압 생성부(135)에 공급된다.
내부 전압 생성부(135)는 감마 변환부 전압(GMAV)을 생성하는 회로와 증폭부 전압(AMPV)을 생성하는 회로를 갖는다. 따라서, 내부 전압 생성부(135)에 제1제어신호(CTRL1) 또는 제2제어신호(CTRL2)가 공급되면, 감마 변환부 전압(GMAV)과 증폭부 전압(AMPV) 중 하나 이상은 이에 대응하여 가변된다.
이와 같은 구성에 의해, 데이터 구동부의 정적 전류 및 동적 전류 중 하나 이상은 소비전력 절감부(160)로부터 출력된 제1제어신호(CTRL1) 또는 제2제어신호(CTRL2)에 대응하여 가변된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따라 표시장치의 일부 특히, 데이터 구동부의 증폭부와 관련된 부분을 더욱 구체화하였을 때의 구현 예를 설명한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 데이터 구동부의 증폭부들(AMP1 ~ AMPN)은 내부 전원전압(DDVDH)에 의해 구동한다. 증폭부 전압 생성부(139)로부터 출력된 내부 전원전압(DDVDH)은 증폭부 전압으로 정의된다.
증폭부 전압 생성부(139)는 데이터 구동부의 내부 또는 외부에 마련된 전원(STEPUP1)으로부터 출력된 전압(VLOUT1)을 기반으로 증폭부들(AMP1 ~ AMPN)을 구동하는 내부 전원전압(DDVDH)을 생성한다.
증폭부 전압 생성부(139)는 프레임 디밍 제어부(165) 및 수평 디밍 제어부(167)로부터 출력된 제1제어신호(CTRL1) 및 제2제어신호(CTRL2)에 대응하여 내부 전원전압(DDVDH)을 가변할 수 있는 레귤레이터(Low Dropout Regulator, LDO)로 구현된다.
위와 같은 구성에 의해, 데이터 구동부는 1 프레임 기간 동안 소비전력 절감 모드가 진행될 경우 증폭부 전압을 가변할 수 있다. 그리고 출력이 없는 데이터 라인이 존재할 경우 증폭부 전압을 0V 또는 목표 전압값까지 떨어트릴 수 있다. 그 결과, 데이터 구동부의 정적 전류는 0(Zero)에 가깝게 줄일 수 있고, 동적 전류는 표시되는 영역만큼만 소모하도록 제어할 수 있다. 기타, 미설명된 "External Cap"은 증폭부 전압 생성부(139)의 출력단 외부에 존재하는 전송선로 상의 외부 커패시터(기생 커패시터로 볼 수도 있음)를 의미한다.
한편, 위의 설명에서는 소비전력 절감부(160)를 별도의 블록으로 도시 및 설명하였다. 그러나 이는 타이밍 제어부에 포함될 수 있다. 그리고 소비전력 절감부(160)를 갖는 타이밍 제어부는 표시장치의 크기나 구현 방식에 따라 데이터 구동부와 통합된 하나의 IC로 구성될 수도 있다.
이상 본 발명은 프레임 카운터(Frame counter) 등을 적용하여 장치가 소비전력 절감 모드(Low power mode)에 진입하였을 때, 데이터 구동부의 출력단의 기준전원이 되는 내부 전원전압을 프레임 단위로 서서히 감소시켜 장기적으로(Long term time) 소비전류를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 소비전력 절감 모드에서 사용자 등과 약속된 특정 화면을 기준으로 특정 구간(예: 수평시간) 동안 내부 전원전압을 온/오프 하여 블랙 패턴(Black pattern)에서의 정적 전류(Static current)까지 오프시켜 소비전류를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 데이터 구동부의 정적 전류 및 동적 전류 중 하나 이상을 가변하여 소비전류를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 소형 표시장치로 구현시 배터리의 수명(battery life time) 및 사용 시간을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1000: 호스트 시스템 170: 타이밍 제어부
130: 데이터 구동부 140: 전원 공급부
150: 게이트 구동부 110: 표시패널
161: 영상 분석부 163: 디밍 방식 선택부
165: 프레임 디밍 제어부 167: 수평 디밍 제어부
AMP: 증폭부 AMPV: 증폭부 전압

Claims (10)

  1. 영상을 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널에 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부; 및
    상기 표시패널의 표시 모드에 대응하여 상기 데이터 구동부의 기준전원을 제어하는 제어신호를 출력하는 소비전력 절감부를 포함하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는
    상기 표시패널의 표시 모드가 소비전력 절감 모드로 전환되면,
    상기 소비전력 절감부에 의해 정적 전류 및 동적 전류 중 하나 이상이 감소하는 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는
    상기 표시패널의 표시 모드가 소비전력 절감 모드로 전환되면,
    상기 소비전력 절감부에 의해 프레임 단위 또는 수평 라인 단위로 정적 전류 및 동적 전류 중 하나 이상이 가변되는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 표시패널의 표시 모드가 소비전력 절감 모드로 전환되면,
    상기 데이터 구동부에 포함된 증폭부의 정적 전류 및 동적 전류 중 하나 이상은 0이 되는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 표시패널의 표시 모드가 소비전력 절감 모드로 전환되면,
    상기 데이터 구동부에 포함된 증폭부에 공급되는 증폭부 전압은 최대 전압값에서 목표 전압값으로 감소하거나 일정한 기울기를 가지며 0V로 떨어지는 표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 소비전력 절감부는
    입력되는 영상을 분석하여 상기 표시패널의 표시 모드가 소비전력 절감 모드로 전환되는지 여부를 판단하는 영상 분석부와,
    상기 데이터 구동부를 프레임 단위 디밍하는 제1제어신호를 생성하는 프레임 디밍 제어부와,
    상기 데이터 구동부를 수평 라인 단위 디밍하는 제2제어신호를 생성하는 수평 디밍 제어부와,
    상기 영상에 대응하여 상기 프레임 단위 디밍 및 상기 수평 라인 단위 디밍 중 하나의 디밍 방식을 선택하는 디밍 방식 선택부를 포함하는 표시장치.
  7. 입력되는 영상을 분석하여 상기 표시패널의 표시 모드가 소비전력 절감 모드인지 여부를 판단하는 판단단계; 및
    상기 표시패널의 표시 모드가 상기 소비전력 절감 모드에 해당하면 프레임 단위 디밍 또는 수평 라인 단위 디밍 중 하나를 선택하는 선택단계; 및
    선택된 디밍 방식에 대응하여 데이터 구동부의 기준전원을 제어하는 제어단계를 포함하는 표시장치의 구동방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어단계는
    프레임 단위 또는 수평 라인 단위로 상기 데이터 구동부의 정적 전류 및 동적 전류 중 하나 이상을 가변하는 표시장치의 구동방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어단계는
    상기 데이터 구동부에 포함된 증폭부에 공급되는 증폭부 전압이 감소하도록 제어하는 표시장치의 구동방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제어단계는
    상기 데이터 구동부에 포함된 증폭부에 공급되는 증폭부 전압이 최대 전압값에서 목표 전압값으로 감소하거나 일정한 기울기를 가지며 0V로 떨어지도록 제어하는 표시장치의 구동방법.
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