KR20200070820A - 표시장치 - Google Patents

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KR20200070820A
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Abstract

본 발명에 따른 표시장치는 비교부, 출력 제어부 및 출력부를 포함한다. 비교부는 배터리 출력전류를 환산한 배터리 전압 및 임계전압을 비교하고, 배터리 전압이 제1 임계치 이상일 때에 제1 로직전압을 출력하고, 배터리 전압이 제1 임계치 미만일 때에 제2 로직전압을 출력한다. 출력 제어부는 비교부로부터의 제1 로직전압에 따라 제1 제어신호를 출력하고, 제2 로직전압에 따라 제2 제어신호를 출력한다. 제1 제어신호에 따라 제1 저전위 구동전압을 출력하고, 제2 제어신호에 따라 제2 저전위 구동전압을 출력하는 출력부를 포함한다.

Description

표시장치{Display Device}
본 명세서는 표시장치에 관한 것으로, 특히 배터리 전류 제어부를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
최근 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 표시장치(Display Apparatus)가 개발되고 있다.
이와 같은 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display Apparatus: LCD), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Apparatus: OLED), 양자점 표시장치(Quantum Dot Display Apparatus) 등을 들 수 있다.
상기 표시장치들은 서브 픽셀들을 포함하는 표시패널, 표시패널을 구동하는 구동 신호를 출력하는 구동부 및 표시패널 또는 구동부에 공급할 전원을 생성하는 전원 공급부 등이 포함될 수 있다.
위와 같은 표시장치들은 표시패널에 형성된 서브 픽셀들에 구동 신호, 예를 들면, 스캔신호 및 데이터신호 등이 공급되면, 선택된 서브 픽셀이 빛을 투과시키거나 빛을 직접 발광을 하게 됨으로써 영상을 표시할 수 있게 된다.
상기 표시장치들 중 일부는 빠른 응답속도, 고휘도 및 시야각이 넓은 전기적 및 광학적 특성과 더불어 유연한 형태로 구현할 수 있는 기구적 특성 등과 같은 많은 장점이 있다. 예를 들면, 액티브 매트릭스 타입의 유기발광 표시장치는 스스로 발광하는 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED)를 포함하며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
상기 표시장치들은 픽셀들을 매트릭스 형태로 배열하고 영상 데이터의 계조에 따라 픽셀들의 휘도를 조절할 수 있다. 픽셀들 각각은 자신의 게이트전극과 소스전극 사이에 걸리는 전압(Vgs)에 따라 유기발광 다이오드에 흐르는 픽셀전류를 제어하는 구동 트랜지스터(Thin Film Transistor)를 포함하며, 픽셀전류에 비례하는 픽셀의 발광량으로 표시 계조(휘도)를 조절할 수 있다.
휴대용 단말기에 적용되는 표시장치는 배터리 전압을 이용하여 표시패널을 구동하기 위한 구동전압들을 생성하는 것이 일반적이다. 배터리 잔량이 줄어들면 배터리 충전 전압이 낮아지고, 배터리 효율이 감소하는 특징을 갖는다. 배터리 효율이 감소된 상태에서 표시장치를 구동하면 표시장치의 발열이 심해지고 배터리 소모가 매우 빠르게 진행된다. 이를 방지하기 위해서 휴대용 단말기는 배터리 전압이 매우 낮아져서 효율이 극감한 상태에서는 배터리 출력전류의 크기를 검출하고, 이를 바탕으로 배터리를 차단할 수 있다.
하지만, 배터리 전압이 표시장치가 안정적으로 구동하여야 하는 범위 내에서도 특정 조건에서 배터리 차단이 발생하는 문제점이 발생하기도 한다.
따라서, 본 발명은 배터리 전압이 정상 범위 내에서 차단되는 현상을 방지할 수 있는 표시장치를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는 비교부, 출력 제어부 및 출력부를 포함한다. 비교부는 배터리 출력전류를 환산한 배터리 전압 및 임계전압을 비교하고, 배터리 전압이 제1 임계치 이상일 때에 제1 로직전압을 출력하고, 배터리 전압이 제1 임계치 미만일 때에 제2 로직전압을 출력한다. 출력 제어부는 비교부로부터의 제1 로직전압에 따라 제1 제어신호를 출력하고, 제2 로직전압에 따라 제2 제어신호를 출력한다. 제1 제어신호에 따라 제1 저전위 구동전압을 출력하고, 제2 제어신호에 따라 제2 저전위 구동전압을 출력하는 출력부를 포함한다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는 표시부, 전압 생성부, 구동회로부를 포함한다. 표시부는 데이터 라인들, 데이터 라인들과 교차되는 게이트 라인들, 및 픽셀들을 포함한다. 전압 생성부는 배터리로부터의 전압을 바탕으로 표시부를 구동하기 위한 구동전압들을 생성한다. 구동회로부는 입력 영상데이터를 데이터전압으로 변환하여 데이터 라인들로 출력한다. 전류 제어부는 배터리가 전압 생성부로 유입되는 전류량에 따라 캐소드전극에 인가되는 저전위 구동전압의 크기를 조절한다. 배터리 전류 제어부는 배터리 출력전류가 미리 설정된 임계치 이상일 때에, 저전위 구동전압을 높인다.
본 발명은 배터리 전압의 크기를 바탕으로 저전위 구동전압의 크기를 조절한다. 저전위 구동전압의 크기에 따라 패널에서 소비되는 전력이 가변하기 때문에 배터리 전류의 크기도 조절된다. 따라서, 배터리 전류의 크기를 바탕으로 동작하는 배터리 차단부의 동작 여부를 조절할 수 있다. 그 결과, 배터리가 정상 범위 내에서도 원치않는 배터리 셧다운이 발생하는 것을 개선할 수 있다.
본 명세서의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 발명의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리 범위는 발명의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 배터리 차단부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 배터리 차단부의 동작 타이밍을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 명세서의 실시예에 따른 배터리 전류 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 출력부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 벅 부스트에 인가되는 제어신호의 타이밍을 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 명세서의 실시예에 따른 배터리 전류 제어부의 동작 타이밍을 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10은 밴드에 따른 휘도 변화를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 본 명세서에서는 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Apparatus: OLED)를 중심으로 발명의 실시 예를 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 액정표시장치(Liquid Crystal Display Apparatus: LCD), 양자점 표시장치(Quantum Dot Display Apparatus) 등에 적용될 수 있다는 것에 유념하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 명세서에 따른 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는 시스템 보드(10), 표시부(100), 전압 생성부(200) 및 구동회로부(300)를 포함한다.
표시부(100)는 데이터라인(DL)과 다수의 게이트라인(GL)이 교차되고, 이 교차영역마다 픽셀(P)들이 매트릭스 형태로 배치된다. 픽셀(P)들 각각은 컬러 구현을 위하여 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀 중 어느 하나일 수 있다.
픽셀은 애노드전극과 캐소드전극 사이에 위치하는 유기화합물층을 포함할 수 있다. 구동 트랜지스터(DT)는 자신의 소스-게이트 간 전압(Vsg)에 따라 픽셀에 인가되는 구동전류를 제어한다.
보상회로(110)는 게이트라인(GL)을 통해서 인가되는 게이트신호에 응답하여 데이터라인(DL)으로부터의 데이터전압을 제공받고, 데이터전압을 구동 트랜지스터(DT)의 게이트전극과 접속된 커패시터(Cst)에 저장할 수 있다. 보상회로(110)는 데이터전압을 프로그래밍하고, 구동 트랜지스터(DT)의 문턱전압 편차를 보상하기 위한 내부보상회로를 포함할 수 있다.
시스템 보드(10)는 배터리(11) 및 주변기기(13)를 포함할 수 있다. 배터리(11)는 전압 생성부(200)와 연결되고, 전압 생성부(200)가 구동전압을 생성하기 위한 전원이 된다. 주변기기(13)는 스피커, 카메라 및 무선통신블록 등을 포함할 수 있다.
전압 생성부(200)는 배터리(11)로부터 제공받는 전압을 이용하여 구동회로부(300) 및 표시부(100)를 구동하기 위한 구동전압을 생성할 수 있다. 구동전압은 고전위 구동전압(VDDEL), 저전위 구동전압(VSSEL), 구동회로 구동전압등을 포함할 수 있다. 고전위 구동전압(VDDEL)은 구동 트랜지스터(DT)의 소스전극 또는 드레인전극에 인가되고, 저전위 구동전압(VSSEL)은 픽셀의 캐소드전극에 인가된다. 구동회로 구동전압은 구동회로부(300)의 아날로그 디지털 변환기(Digital Analog Conver; 이하 DAC) 및 감마전압 생성부(311) 등에 제공된다.
본 명세서에 의한 전압 생성부(200)는 배터리 차단부(210) 및 배터리 전류 제어부(230)를 포함할 수 있다.
배터리 차단부(210)는 배터리 전류가 미리 설정된 차단 수치에 도달할 경우에, 배터리(11)로부터 전압 생성부(200) 간의 전류 흐름을 차단한다. 배터리 전류 제어부(230)는 배터리 전류가 미리 설정된 임계치에 도달할 경우에, 저전위 구동전압(VSSEL)을 높인다. 배터리 전류 제어부(230)에 의해서 저전위 구동전압(VSSEL)이 높아지면, 배터리 전류값이 작아지고, 배터리 차단부(210)의 동작을 완화시킬 수 있다.
배터리 차단부(210) 및 배터리 전류 제어부(230)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 후술하기로 한다.
구동회로부(300)는 타이밍 콘트롤러, 데이터 구동부, 게이트 구동부 및 감마전압 생성부(200)를 포함할 수 있다.
타이밍 콘트롤러는 타이밍 신호들에 기초하여 데이터 구동부의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호와, 게이트 구동부의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호를 발생한다. 데이터 구동부는 영상데이터를 바탕으로 데이터전압을 생성하는 디지털 아날로그 변환부(Digital Analog Converter; 이하 DAC)를 포함하고, 데이터전압을 데이터라인(DL)으로 제공한다. 게이트 구동부는 타이밍 콘트롤러로부터 제공받는 게이트 제어신호를 바탕으로 게이트펄스들을 생성하고, 이를 게이트라인(GL)으로 출력한다. 이를 위해서, 게이트 구동부는 서로 종속적으로 접속하는 시프트레지스터를 포함할 수 있고, 시프트레지스터는 GIP(Gate-driver In Panel) 방식에 따라 표시부(100)의 베젤 상에 직접 형성될 수 있다.
감마전압 생성부(200)는 데이터 구동부의 DAC에 제공되는 감마전압을 생성하고, 밴드에 따라 감마전압을 다르게 조절한다. 특히, 본 명세서에 따른 감마전압 생성부(200)는 배터리 전류 제어부(230)의 제어신호에 따라 밴드가 가변되고, 이에 따라 감마전압의 크기가 조절될 수 있다.
도 2는 배터리 차단부(210)를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 배터리 차단부(210)는 배터리 출력전류가 미리 설정된 전류값에 도달하면, 배터리(11)의 출력을 차단한다. 이를 위해서, 배터리 차단부(210)는 전류-전압 변환부(211), 비교부(213) 및 셧다운부(215)를 포함한다.
배터리 차단부(210)는 배터리 출력전류의 크기를 판단하기 위해서, 배터리 출력전류를 배터리 전압으로 환산하고, 이를 미리 설정된 차단 임계치(V_Limit_C)와 비교한다. 구체적으로, 전류-전압 변환부(211)는 배터리 출력전류를 입력받아서, 배터리 전압(V_Ibat)을 생성할 수 있다. 배터리 출력전류는 배터리(11)로부터 전압 생성부(200)에 인가되는 전류를 지칭한다. 전류-전압 변환부(211)는 션트 저항을 포함하고, 배터리(11)로부터 유입되는 전류와 션트 저항의 저항값에 비례하는 크기를 배터리 전압(V_Ibat)으로 출력할 수 있다. 차단 임계치(V_Limit_C)는 미리 설정된 전압값으로, 전압 생성부(200)의 배터리(11) 전류의 한계값을 전압값으로 환산한 것이다. 차단 임계치(V_Limit_C)는 전류-전압 변화부(211)에 포함된 션트 저항과 동일한 크기의 저항값을 이용하여 배터리(11) 전류의 한계값을 환산한 것으로 설정될 수 있다.
비교부(213)는 배터리 전압(V_Ibat)과 차단 임계치(V_Limit_C)를 비교하고, 이를 바탕으로 비교전압을 출력할 수 있다. 비교부(213)는 배터리 전압(V_Ibat)이 차단 임계치(V_Limit_C) 보다 클 경우에 하이전압을 출력하고, 배터리 전압(V_Ibat)이 차단 임계치(V_Limit_C) 이하일 경우에 로우전압을 출력할 수 있다.
셧다운부(215)는 비교부(213)로부터의 로직전압이 하이전압일 경우, 배터리(11)에서 전압 생성부(200)로 유입되는 전류를 차단할 수 있다. 비교부(213)로부터의 로직전압이 로우전압일 경우 셧다운부(215)는 동작하지 않는다.
도 3은 배터리 차단부의 동작 타이밍을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 배터리 충전 전압(Vbout)은 제1 타이밍(t1)에서부터 낮아진 것을 도시하고 있다. 배터리 충전 전압(Vbout)은 배터리(11)의 잔존 용량에 따른 전압값을 지칭한다. 배터리 충전 전압(Vbout)이 낮아지면 효율은 저하될 수 있다. 배터리 효율이 저하된 제1 타이밍(t1)에서 표시부(100)의 픽셀(P)들이 고휘도로 영상을 표시하게 되면, 픽셀에 유입되는 구동전류가 증가할 수 있다. 그 결과 배터리(11)로부터 전압 생성부(200)로 유입되는 배터리 전류가 증가하고, 배터리 전류가 증가하면서 배터리 전압(V_Ibat)이 증가할 수 있다. 즉, 제1 타이밍(t1)에서 배터리 전압(V_Ibat)이 높아지면, 비교부(213)는 제1 로직전압을 출력할 수 있다. 셧다운부(215)는 미리 설정된 일정 기간, 예컨대, 제1 타이밍(t1)에서 제2 타이밍(t2)까지의 기간 동안 제1 로직전압이 유지될 때 배터리(11)로부터의 전류 유입을 차단할 수 있다. 그 결과 전압 생성부(200)는 턴-오프되고, 이에 따라 표시장치는 턴-오프될 수 있다.
이와 같이, 배터리 차단부(210)가 배터리 충전 전압(Vbout)이 낮아진 상태에서 특정 조건에 따라 표시장치를 턴-오프 시키는 이유는 전압 생성부(200)가 정상 구동할 수 있는 범위에 한해서 구동함으로써, 전압 생성부(200)가 정상 구동 범위를 벗어날 경우에 표시장치의 발열을 방지하기 위한 것이다.
배터리 차단부(210)의 셧다운부(215)가 동작하는 차단 임계치(V_Limit_C)는 배터리 충전 전압(Vbout)의 신뢰성과 관계있으며, 표시장치에서 배터리 충전 전압(Vbout)이 일정 전압 이상일 때에는 배터리(11)를 차단하는 동작이 수행되지 않도록 설계된다.
도 4는 본 명세서에 따른 배터리 전류 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 명세서에 따른 배터리 전류 제어부(230)는 배터리 출력전류가 임계치 이상일 때에, 저전위 구동전압(VSSEL)의 크기를 높일 수 있다. 배터리 전류 제어부(230)는 배터리 출력전류를 배터리 전압(V_Ibat)으로 환산하고, 배터리 전압(V_Ibat)을 임계전압(V_Limit)과 비교할 수 있다. 이를 위해서, 배터리 전류 제어부(230)는 비교부(232), 출력 제어부(236) 및 출력부(238)를 포함할 수 있다.
비교부(232)는 배터리 전압(V_Ibat)과 임계전압(V_Limit)을 비교하고, 이를 바탕으로 비교전압(COMP)을 출력할 수 있다. 전류-전압 변환부(231)는 배터리 출력전류를 입력받아서, 배터리 전압(V_Ibat)을 생성할 수 있다. 전류-전압 변환부(231)는 션트 저항을 포함하고, 션트 저항의 저항값을 이용하여, 배터리 출력전류와 저항값에 비례하는 배터리 전압(V_Ibat)을 출력할 수 있다. 임계전압(V_Limit)은 미리 설정된 전압값으로, 전류-전압 변환기(231)에 포함된 션트 저항의 저항값과 동일한 크기의 저항값을 이용하여 전압 생성부(200)의 입력 한계 전류를 전압값으로 변환한 것이다.
비교부(232)는 배터리 전압(V_Ibat)이 임계전압(V_Limit) 이상일 경우에 제1 로직전압의 비교전압(COMP)을 출력하고, 배터리 전압(V_Ibat)이 임계전압(V_Limit) 미만일 경우에 제2 로직전압의 비교전압(COMP)을 출력한다. 이하, 본 명세서에서 비교전압(COMP)의 제1 로직전압은 로우전압이고, 제2 로직전압은 하이전압인 실시 예를 바탕으로 설명하기로 한다.
출력 제어부(238)는 비교부(232)로부터의 제1 로직전압에 따라 제1 제어신호(SC1)를 출력하고, 제2 로직전압에 따라 제2 제어신호(SC2)를 출력할 수 있다. 이를 위해서 출력 제어부(238)는 로직부(233), 멀티플렉서(234) 및 펄스폭 제어부(Pulse Width Modulation Unit; 이하 PWM 제어부)(235)를 포함할 수 있다.
로직부(233)는 비교전압(COMP)의 전압레벨에 따라 제1 선택신호(SEL1) 또는 제2 선택신호(SEL2)를 출력할 수 있다. 로직부(233)는 비교전압(COMP)이 제1 로직전압일 때 제1 선택신호(SEL1)를 출력하고, 비교전압(COMP)이 제2 로직전압일 때 제2 선택신호(SEL2)를 출력할 수 있다. 로직부(233)는 동작전압 또는 비동작전압을 갖는 로직신호로 구현되는 인에이블신호(EN)에 의해서 동작 여부가 제어될 수 있다. 예컨대, 로직부(233)는 인에이블신호(EN)가 동작전압레벨인 동안에 한해서 동작되고, 비동작전압 레벨일 경우에는 동작하지 않는다. 즉, 로직부(233)에 비동작전압을 인가함으로써 배터리 전류 제어부(230)를 동작시키지 않을 수 있다.
멀티플렉서(234)는 로직부(233)로부터 제공받는 제1 선택신호(SEL1) 및 제2 선택신호(SEL2)에 따라, 제1 레지스터 값(REG1) 또는 제2 레지스터 값(REG2)을 출력할 수 있다. 제1 레지스터 값(REG1)은 출력부(238)가 제1 저전위 구동전압(VSSEL1)을 출력하도록 제어하는 레지스터 값이며, 제2 레지스 터값(REG2)은 출력부(238)가 제2 저전위 구동전압(VSSEL2)을 출력하도록 제어하는 레지스터 값이다. 제1 저전위 구동전압(VSSEL1)은 최초 세팅된 저전위 구동전압(VSSEL)에 해당하고, 노멀 상태에서 픽셀(P)에 인가될 수 있다. 제2 저전위 구동전압(VSSEL2)은 배터리 전압(V_Ibat)이 임계전압(V_Limit) 이상일 때 픽셀(P)에 인가된다.
PWM 제어부(235)는 제1 레지스터 값(REG1) 또는 제2 레지스터 값(REG2)에 따라 제1 제어신호(SC1) 또는 제2 제어신호(SC2)를 출력할 수 있다.
출력부(238)는 제1 제어신호(SC1) 또는 제2 제어신호(SC2)에 따라 저전위 구동전압(VSSEL)의 크기를 조절하고, 도 5에서와 같이 벅 부스트(Buck Boost)로 구현될 수 있다.
도 5는 출력부의 실시 예를 나타내는 도면이다. 도 6은 제어신호의 타이밍도를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 출력부(238)는 스위치(SW), 승압노드(Nb)와 그라운드 사이에 접속된 인덕터(L), 승압노드(Nb)와 그라운드 사이에서 서로 직렬로 연결된 다이오드(DI)와 커패시터(C)를 포함할 수 있다. 다이오드(DI)는 승압노드(Nb)에서 출력단(Vout) 방향으로의 전류 흐름을 차단할 수 있다. 스위치(SW)는 입력단(Vin)과 승압노드(Nb) 사이에 위치하고, PWM 제어부(235)로부터의 제어신호에 따라 동작할 수 있다.
스위치(SW)가 턴-온 상태일 때, 스위치(SW)를 경유하는 전류는 승압노드(Nb)를 거쳐서 인덕터(L)로 흐른다. 그 결과, 인덕터(L)의 전압은 상승하고, 커패시터(C)의 커플링 현상에 의해서 출력단(Vout) 전압도 상승할 수 있다.
스위치(SW)가 턴-오프 상태일 때, 출력단(Vout)으로부터 다이오드(DI)를 경유하여 승압노드(Nb)로 전류가 흐르고, 출력단(Vout)의 전압레벨은 낮아질 수 있다.
도 6에서 보는 바와 같이, 제1 제어신호(SC1) 및 제2 제어신호(SC2)는 스위치(SW)의 턴-온 타이밍을 다르게 한다. 제2 제어신호(SC2)는 제1 제어신호(SC1)에 대비하여 스위치 온 타이밍이 길게 설정될 수 있다. 따라서, 제2 제어신호(SC2)에 의해서 제어되는 출력부(238)의 출력단(Vout) 전압은 제1 제어신호(SC1)에 의해서 제어되는 출력부(238)의 출력단(Vout) 전압보다 높게 설정될 수 있다.
도 7은 배터리 전류 제어부의 동작을 나타내는 타이밍도이다. 특히, 도 7은 배터리 충전 전압이 신뢰성 범위에 있을 때, 고휘도 구동에 따른 배터리 전류 제어부의 동작을 설명하고 있다.
도 4 내지 도 7을 참조하여, 배터리 전류 제어부의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
제1 타이밍(t1)에서 배터리 전압(V_Ibat)이 임계전압(V_Limit)에 도달하면, 비교부(232)는 일정 시간(ts)을 카운트한다. 그리고, 비교부(232)는 배터리 전압(V_Ibat)이 임계전압(V_Limit) 이상을 유지하면 일정 시간(ts)이 경과한 제2 타이밍(t2)에서 비교전압(COMP)을 하이레벨 전압인 제2 로직전압으로 출력할 수 있다. 로직부(233)는 제2 로직전압인 비교전압(COMP)에 대응하여, 제2 선택신호(SEL2)를 출력한다. 멀티플렉서(234)는 제2 선택신호(SEL2)에 따라, 제2 레지스터값(REG2)을 출력할 수 있다. PWM 제어부(235)는 제2 레지스터값(REG2)에 대응하여, 제2 제어신호(SC2)를 출력할 수 있다. 결과적으로, 출력부(238)의 출력단(Vout)을 통해서 출력되는 저전위 구동전압(VSSEL)은 점차적으로 상승할 수 있다.
제3 타이밍(t3)에서 배터리 전압(V_Ibat)이 임계전압(V_Limit) 미만으로 낮아지면, 비교부(232)는 일정 시간(ts)을 카운트한다. 그리고, 비교부(232)는 배터리 전압(V_Ibat)이 임계전압(V_Limit) 미만으로 유지되면 일정 시간(ts)이 경과한 제4 타이밍(t4)에서 비교전압(COMP)을 로우레벨 전압인 제1 로직전압으로 출력할 수 있다. 비교부(232)는 로우레벨 전압인 제1 로직전압을 출력한다. 로직부(233)는 제1 로직전압인 비교전압(COMP)에 대응하여, 제1 선택신호(SEL1)를 출력할 수 있다. 멀티플렉서(234)는 제1 선택신호(SEL1)에 따라, 제1 레지스터값(REG1)을 출력할 수 있다. PWM 제어부(235)는 제1 레지스터값(REG1)에 대응하여, 제1 제어신호(SC1)를 출력할 수 있다. 결과적으로, 출력부(238)의 출력단(Vout)을 통해서 출력되는 저전위 구동전압(VSSEL)은 점차적으로 낮아진다. 이와 같이 고휘도 구동이 지속되는 동안, 배터리 전압(V_Ibat)은 임계전압(V_Limit)의 근처값에서 스윙하고, 저전위 구동전압(VSSEL)은 가변된다.
본 명세서의 배터리 전류 제어부(230)는 저전위 구동전압(VSSEL)의 크기를 조절함으로서, 결과적으로 배터리 전압(V_Ibat)을 조절할 수 있다. 이를 도 8을 결부하여 설명하면 다음과 같다.
도 8은 배터리 전류 제어부(230)에 의해서 배터리 전압(V_Ibat)이 조절되는 것을 설명하는 도면이다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 제1 타이밍(t1)에서 배터리 전압(V_Ibat)이 임계전압(V_Limit)에 도달하고, 일정 시간(ts)이 경과한 이후, 배터리 전류 제어부(230)는 저전위 구동전압(VSSEL)의 크기를 상승시킬 수 있다. 임계전압(V_Limit)은 배터리 차단부(210)를 동작시키기 위한 차단 임계치(V_Limit_C) 보다 낮은 전압으로 설정된다.
표시부(100)에서 소비하는 전력은 고전위 구동전압(VDDEL)과 저전위 구동전압(VSSEL)의 차이에 비례한다. 따라서, 저전위 구동전압(VSSEL)이 커지면 표시부(100)에서 소비하는 전력이 줄어들 수 있다. 표시부(100)에서 소비하는 전력은 배터리(11)가 소비되는 전력과 동일한 크기이다. 배터리(11)가 소비하는 전력은 배터리 충전 전압(Vbout)과 배터리(11)에서 전압 생성부(200)로 유입되는 전류량의 곱에 해당한다. 표시부(100)의 소비전력이 줄어들 때, 배터리 충전 전압은 유지되기 때문에 배터리 전류량은 줄어들 수 있다. 결과적으로, 저전위 구동전압(VSSEL)이 높아지면, 배터리(11)로부터 전압 생성부(200)로 유입되는 전류량이 감소할 수 있다.
도 2 및 도 3을 바탕으로 설명된 배터리 차단부(210)는 배터리 전류를 바탕으로 배터리(11) 동작을 차단시킨다. 배터리 전류의 크기는 배터리 효율에 반비례한다. 즉, 배터리 전압이 낮아져서 배터리 효율이 감소하면, 배터리 전류의 크기는 증가할 수 있다.
배터리 차단부(210)가 동작하기 위한 차단 임계치(V_Limit_C)는 배터리 충전 전압(Vbout)의 신뢰성과 관련된다. 즉, 배터리 충전 전압(Vbout)이 시스템에서 보장하는 정상 범위에 속할 경우, 배터리 전류를 바탕으로 환산된 배터리 전압(V_Ibat)은 차단 임계치(V_Limit_C)에 도달하지 않는 것이 정상이다.
하지만, 고휘도 구동을 할 때에는 배터리 충전 전압(Vbout)이 정상 범위에 속한다고 할지라도, 파워 효율이 저하되기 때문에 배터리 전류가 차단 임계치(V_Limit_C)에 도달할 수도 있다. 본 명세서에 따른 배터리 전류 제어부(230)는 앞서 살펴본 바와 같이, 배터리 출력전류를 환산한 배터리 전압(V_Ibat)이 임계전압(V_Limit)에 도달할 경우, 저전위 구동전압(VSSEL)을 증가시켜서 배터리 전류를 낮출 수 있다. 즉, 그 결과 배터리 전류를 환산한 배터리 전압(V_Ibat)의 크기가 낮아지고 배터리 전압(V_Ibat)이 차단 임계치(V_Limit_C)에 도달하는 것을 일차적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 배터리 충전 전압(Vbout)이 낮은 상태일 때에도 쉽게 배터리(11)가 셧다운되지 않고, 소비전력을 줄인 상태에서 디스플레이 구동이 가능하도록 할 수 있다.
물론, 배터리 효율이 현저히 저하된 상태에서는 배터리 전류 제어부(230)가 배터리 전류를 낮춘다고 할지라도, 배터리 전류를 환산한 배터리 전압(V_Ibat)이 차단 임계치(V_Limit_C)에 도달할 수 있다. 즉, 배터리 효율이 현저히 저하된 상태일 경우에는 배터리 차단부(210)가 배터리(11)를 셧다운 시킬 수 있다.
도 9 및 도 10은 저전위 구동전압의 가변에 따른 밴드 조절을 설명하는 도면이다.
도 9를 참조하면, 밴드가 동일한 상태에서 저전위 구동전압(VSSEL)의 크기가 달라지면, 휘도값이 달라진다. 예컨대, A 밴드(BAND 1)에 대응하는 휘도로 구동하는 상태에서, 제2 저전위 구동전압(VSSEL2)에서 제1 저전위 구동전압(VSSEL1)으로 가변될 경우에, 구동전류(Ioled)는 '△I'의 크기만큼 달라질 수 있다. 즉, 픽셀의 휘도는 구동전류에 비례하기 때문에 결국 표시장치의 휘도는 '△I'에 비례하여 가변될 수 있다. 물론 구동전류는 포화영역에서 동작하도록 설계되어 '△I'의 변화는 미세할지라도, 동일 밴드에서 휘도 변화가 발생하는 것은 방지할 수 없다.
밴드는 도 10에 도시된 바와 같이, 디지털 밝기값(Digital Brightness Value; 이하, DBV)에 따라 설정된 휘도값으로 정의될 수 있다. 표시장치는 DBV값에 따라 밴드가 결정되고, 각각의 밴드들(BAND1~BAND7)은 서로 다른 휘도를 표시하기 위해서 각각 다른 감마전압값을 이용하여 데이터 구동부를 구동한다.
도 10은 높은 밴드가 높은 휘도를 표시하도록 설정된 실시 예를 도시하고 있다.
본 명세서의 감마전압 생성부(200)는 배터리 전류 제어부(230)가 저전위 구동전압(VSSEL)을 가변하는 것에 대응하여 감마전압을 가변한다. 즉, 감마전압 생성부(200)는 저전위 구동전압(VSSEL)의 크기가 클수록, 낮은 휘도에 대응하는 감마전압을 출력한다. 예컨대, 감마전압 생성부(200)는 제1 저전위 구동전압(VSSEL1)에 대응하여 제1 휘도값으로 감마전압을 생성하고, 제2 저전위 구동전압(VSSEL2)에 대응하여 제1 휘도값보다 낮은 휘도인 제2 휘도값으로 감마전압을 생성한다.
그 결과, 표시부(100) 저전위 구동전압(VSSEL)의 크기에 따라 휘도가 달라지지 않고, 동일한 타겟 휘도값(Itarget)으로 표시할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 액정표시장치(Liquid Crystal Display Apparatus: LCD), 전계방출 표시장치(Field Emission Display Appratus: FED), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Apparatus: OLED), 양자점 표시장지(Quantum Dot Display Apparatus: QD)를 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, LCM, OLED 모듈 등을 포함하는 완제품(complete product 또는 final product)인 노트북 컴퓨터, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 자동차용 장치(automotive apparatus) 또는 차량(vehicle)의 다른 형태 등을 포함하는 전장장치(equipment apparatus), 스마트폰 또는 전자패드 등의 모바일 전자장치(mobile electronic apparatus) 등과 같은 세트 전자 장치(set electronic apparatus) 또는 세트 장치(set apparatus)도 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는 아래와 같이 설명될 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는 배터리 출력전류를 환산한 배터리 전압 및 임계전압을 비교하고, 배터리 전압이 제1 임계치 이상일 때에 제1 로직전압을 출력하고, 배터리 전압이 제1 임계치 미만일 때에 제2 로직전압을 출력하는 비교부, 비교부로부터의 제1 로직전압에 따라 제1 제어신호를 출력하고, 제2 로직전압에 따라 제2 제어신호를 출력하는 출력 제어부, 제1 제어신호에 따라 제1 저전위 구동전압을 출력하고, 제2 제어신호에 따라 제2 저전위 구동전압을 출력하는 출력부, 비교부와 출력 제어부 및 출력부로 구성된 배터리 전류 제어부를 포함한다.
본 명세서의 실시예에 따르면, 배터리 전압은, 배터리 출력전류를 미리 설정된 저항값에 비례하는 전압으로 환산한 크기에 대응된다.
본 명세서의 실시예에 따르면, 출력 제어부는 제1 로직전압에 따라 제1 선택신호를 출력하고, 제2 로직전압에 따라 제2 선택신호를 출력하는 로직부, 제1 선택신호에 따라 미리 설정된 제1 레지스터값을 출력하고, 제2 선택신호에 따라 미리 설정된 제2 레지스터값을 출력하는 멀티플렉서, 제1 레지스터값에 따라 제1 제어신호를 출력하고, 제2 레지스터값에 따라 제2 제어신호를 출력하는 펄스폭 변조 제어부를 포함한다.
본 명세서의 실시예에 따르면, 출력부는 스위치의 턴-온 시간에 비례하여 출력단의 전압을 상승시키고, 스위치의 턴-오프 시간에 비례하여 출력단의 전압을 하강시키는 벅 부스트를 포함하고, 제1 제어신호는 제2 제어신호에 대비하여 스위치의 턴-오프 시간에 대비한 턴-온 시간을 길게 유지하도록 제어한다.
본 명세서의 실시예에 따르면, 데이터 라인들, 데이터 라인들과 교차되는 게이트 라인들, 및 픽셀들이 배치된 표시부, 배터리로부터의 전압을 바탕으로 표시부를 구동하기 위한 구동전압들을 생성하는 전압 생성부, 입력 영상데이터를 데이터전압으로 변환하여 데이터 라인들로 출력하는 데이터 구동부, 배터리가 전압 생성부로 유입되는 전류량에 따라 상기 픽셀의 캐소드전극에 인가되는 저전위 구동전압의 크기를 조절하는 배터리 전류 제어부를 포함하고, 배터리 전류 제어부는 배터리 출력전류가 미리 설정된 임계치 이상일 때에, 저전위 구동전압을 높인다.
본 명세서의 실시예에 따르면, 배터리 전류 제어부는 배터리 출력전류를 환산한 배터리 전압 및 임계전압을 비교하고, 배터리 전압이 제1 임계치 이상일 때에 제1 로직전압을 출력하고, 배터리 전압이 제1 임계치 미만일 때에 제2 로직전압을 출력하는 비교부, 비교부로부터의 제1 로직전압에 따라 제1 제어신호를 출력하고, 제2 로직전압에 따라 제2 제어신호를 출력하는 출력 제어부, 제1 제어신호에 따라 제1 저전위 구동전압을 출력하고, 제2 제어신호에 따라 제2 저전위 구동전압을 출력하는 출력부를 포함한다.
본 명세서의 실시예에 따르면, 배터리 전압은, 배터리로부터 전압 생성부로 유입되는 배터리 전류를 미리 설정된 저항값에 비례하는 전압으로 환산한 크기에 대응된다.
본 명세서의 실시예에 따르면, 출력 제어부는 제1 로직전압에 따라 제1 선택신호를 출력하고, 제2 로직전압에 따라 제2 선택신호를 출력하는 로직부, 제1 선택신호에 따라 미리 설정된 제1 레지스터값을 출력하고, 제2 선택신호에 따라 미리 설정된 제2 레지스터값을 출력하는 멀티플렉서, 제1 레지스터값에 따라 제1 제어신호를 출력하고, 제2 레지스터값에 따라 제2 제어신호를 출력하는 펄스폭 변조 제어부를 포함한다.
본 명세서의 실시예에 따르면, 출력부는 스위치의 턴-온 시간에 비례하여 출력단의 전압을 상승시키고, 스위치의 턴-오프 시간에 비례하여 출력단의 전압을 하강시키는 벅 부스트를 포함하고, 제1 제어신호는 제2 제어신호에 대비하여 스위치의 턴-오프 시간에 대비한 턴-온 시간을 길게 유지하도록 제어한다.
본 명세서의 실시예에 따르면, 배터리 전압과 미리 설정된 차단 임계치를 비교하고, 배터리 전압이 차단 임계치에 도달할 때 배터리로부터 전압 생성부의 전류 흐름을 차단하는 배터리 차단부를 더 포함한다.
본 명세서의 실시예에 따르면, 임계전압은 차단 임계치 보다 낮은 전압으로 설정된다.
본 명세서의 실시예에 따르면, 제1 저전위 구동전압에 대응하여 제1 휘도값으로 감마전압을 생성하고, 제2 저전위 구동전압에 대응하여 제1 휘도값보다 낮은 휘도인 제2 휘도값으로 감마전압을 생성하는 감마전압 생성부를 더 포함한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 시스템 보드 100: 표시부
200: 전압 생성부 300: 구동회로부
210: 배터리 차단부 230: 배터리 전류 제어부
311: 감마전압 생성부 211, 231: 전류 전압 변환부
213, 232: 비교부 215: 셧다운부
233: 로직부 234: 멀티플렉서
235: PWM 제어부 238: 출력부

Claims (12)

  1. 배터리 출력전류를 환산한 배터리 전압 및 임계전압을 비교하고, 상기 배터리 전압이 상기 제1 임계치 이상일 때에 제1 로직전압을 출력하고, 상기 배터리 전압이 상기 제1 임계치 미만일 때에 제2 로직전압을 출력하는 비교부;
    상기 비교부로부터의 상기 제1 로직전압에 따라 제1 제어신호를 출력하고, 상기 제2 로직전압에 따라 제2 제어신호를 출력하는 출력 제어부;
    상기 제1 제어신호에 따라 제1 저전위 구동전압을 출력하고, 상기 제2 제어신호에 따라 제2 저전위 구동전압을 출력하는 출력부; 및
    상기 비교부와 상기 출력 제어부 및 상기 출력부로 구성된 배터리 전류 제어부를 포함하는 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 전압은, 상기 배터리 출력전류를 미리 설정된 저항값에 비례하는 전압으로 환산한 크기에 대응되는 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 제어부는
    상기 제1 로직전압에 따라 제1 선택신호를 출력하고, 상기 제2 로직전압에 따라 제2 선택신호를 출력하는 로직부;
    상기 제1 선택신호에 따라 미리 설정된 제1 레지스터값을 출력하고, 상기 제2 선택신호에 따라 미리 설정된 제2 레지스터값을 출력하는 멀티플렉서; 및
    상기 제1 레지스터값에 따라 상기 제1 제어신호를 출력하고, 상기 제2 레지스터값에 따라 상기 제2 제어신호를 출력하는 펄스폭 변조 제어부를 포함하는 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 출력부는
    스위치의 턴-온 시간에 비례하여 출력단의 전압을 상승시키고, 상기 스위치의 턴-오프 시간에 비례하여 상기 출력단의 전압을 하강시키는 벅 부스트를 포함하고,
    상기 제1 제어신호는 상기 제2 제어신호에 대비하여 상기 스위치의 턴-오프 시간에 대비한 턴-온 시간을 길게 유지하도록 제어하는 표시장치.
  5. 데이터 라인들, 상기 데이터 라인들과 교차되는 게이트 라인들, 및 픽셀들이 배치된 표시부;
    배터리로부터의 전압을 바탕으로 상기 표시부를 구동하기 위한 구동전압들을 생성하는 전압 생성부;
    입력 영상데이터를 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터 라인들로 출력하는 데이터 구동부; 및
    상기 배터리가 상기 전압 생성부로 유입되는 전류량에 따라 상기 픽셀의 캐소드전극에 인가되는 저전위 구동전압의 크기를 조절하는 배터리 전류 제어부를 포함하고,
    상기 배터리 전류 제어부는
    상기 배터리 출력전류가 미리 설정된 임계치 이상일 때에, 상기 저전위 구동전압을 높이는 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 배터리 전류 제어부는
    배터리 출력전류를 환산한 배터리 전압 및 임계전압을 비교하고, 상기 배터리 전압이 상기 제1 임계치 이상일 때에 제1 로직전압을 출력하고, 상기 배터리 전압이 상기 제1 임계치 미만일 때에 제2 로직전압을 출력하는 비교부;
    상기 비교부로부터의 상기 제1 로직전압에 따라 제1 제어신호를 출력하고, 상기 제2 로직전압에 따라 제2 제어신호를 출력하는 출력 제어부; 및
    상기 제1 제어신호에 따라 제1 저전위 구동전압을 출력하고, 상기 제2 제어신호에 따라 제2 저전위 구동전압을 출력하는 출력부를 포함하는 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배터리 전압은,
    상기 배터리로부터 상기 전압 생성부로 유입되는 배터리 전류를 미리 설정된 저항값에 비례하는 전압으로 환산한 크기에 대응되는 표시장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 출력 제어부는
    상기 제1 로직전압에 따라 제1 선택신호를 출력하고, 상기 제2 로직전압에 따라 제2 선택신호를 출력하는 로직부;
    상기 제1 선택신호에 따라 미리 설정된 제1 레지스터값을 출력하고, 상기 제2 선택신호에 따라 미리 설정된 제2 레지스터값을 출력하는 멀티플렉서; 및
    상기 제1 레지스터값에 따라 상기 제1 제어신호를 출력하고, 상기 제2 레지스터값에 따라 상기 제2 제어신호를 출력하는 펄스폭 변조 제어부를 포함하는 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 출력부는
    스위치의 턴-온 시간에 비례하여 출력단의 전압을 상승시키고, 상기 스위치의 턴-오프 시간에 비례하여 상기 출력단의 전압을 하강시키는 벅 부스트를 포함하고,
    상기 제1 제어신호는 상기 제2 제어신호에 대비하여 상기 스위치의 턴-오프 시간에 대비한 턴-온 시간을 길게 유지하도록 제어하는 표시장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 배터리 전압과 미리 설정된 차단 임계치를 비교하고, 상기 배터리 전압이 상기 차단 임계치에 도달할 때 상기 배터리로부터 상기 전압 생성부의 전류 흐름을 차단하는 배터리 차단부를 더 포함하는 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 임계전압은 상기 차단 임계치 보다 낮은 전압으로 설정되는 표시장치.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 저전위 구동전압에 대응하여 제1 휘도값으로 감마전압을 생성하고, 상기 제2 저전위 구동전압에 대응하여 상기 제1 휘도값보다 낮은 휘도인 제2 휘도값으로 감마전압을 생성하는 감마전압 생성부를 더 포함하는 표시장치.
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