KR20230076282A - 전력 소모와 깜빡임이 억제되는 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력 소모와 깜빡임이 억제되는 디스플레이 장치에 관한 것으로서, ED 디스플레이 장치는: 복수의 LED(light emitting device)들을 포함하는 디스플레이부(display unit); 상기 디스플레이부의 제1 동작 모드에서의 밝기와 상기 제1 동작 모드의 지속시간(duration)을 지정하는 제어 코드를 제공하는 제어부 및 상기 제어 코드에 따라 상기 LED 디스플레이를 구동하는 구동부를 포함하되, 디스플레이부에 제공되는 전류를 제어함으로써 순간적인 전류 소모를 억제할 수 있고, 디스플레이부 동작 시간을 제어함으로써 디스플레이부의 깜빡임을 최소화하고, 전류 오프셋을 최소화할 수 있는 기술에 관한 것이다.

Description

전력 소모와 깜빡임이 억제되는 디스플레이 장치{Display device with reduced power consumption and flickering}

본 발명은 디스플레이 장치와 관련된다. 보다 상세하게는 본 발명은 전력 소모와 깜빡임이 억제되는 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 디스플레이부에 제공되는 전류를 제어함으로써 순간적인 전류 소모를 억제할 수 있고, 디스플레이부 동작 시간을 제어함으로써 디스플레이부의 깜빡임을 최소화하고, 전류 오프셋을 최소화할 수 있는 기술에 관한 것이다.

디스플레이의 밝기를 제어하는 방식으로 여러 방식이 제안되었으며, 이들 중 PWM(Pulse Width Modulation) 방식과 디스플레이에 제공되는 전류를 제어하는 방식이 널리 쓰이고 있다.

PWM 방식은 고정된 전류를 제공하나, 전류가 흐르는 시간을 조절하여 디스플레이의 밝기를 조절하는 방식이고, 전류 조절 방식은 디스플레이는 항상 켜져있으나, 제공되는 전류량을 조절하여 밝기를 조절하는 방식이다.

PWM 방식으로 디스플레이의 밝기를 조절하는 경우에는 낮은 계조에서 한 프레임동안 동안 꺼져있는 시간이 많아 깜빡임(Flicker) 현상이 나타나고, 같은 계조를 표현하는데 있어 순간적인 전류를 많이 흘러 전력 소모가 높다.

또한, 전류 조절 방식으로 디스플레이를 조절하는 경우에 전류량은 디스플레이를 구동하는 구동 IC의 연산 증폭기에서 결정 되는데, 낮은 전류의 경우 오프셋(Offset)의 발생으로 오차가 발생한다.

따라서 이와 같은 PWM 방식 및 전류 조절 방식으로 LED 디스플레이를 제어하는 경우에 발생하는 난점에 대해 깜빡임 현상이 감소하고, 전류 소모량이 낮은 경우에도 오프셋이 발생하지 않는 디스플레이 구동 기술이 요구되고 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, PWM 방식 및 전류 조절 방식으로 LED 디스플레이를 제어하는 경우, 깜빡임 현상을 감소시키고, 전류 소모량이 낮은 경우에도 오프셋이 발생하지 않는 전력 소모와 깜빡임이 억제되는 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 LED 디스플레이 장치는: 복수의 LED(light emitting device)들을 포함하는 디스플레이부(display unit); 상기 디스플레이부의 제1 동작 모드에서의 밝기와 상기 제1 동작 모드의 지속시간(duration)을 지정하는 제어 코드를 제공하는 제어부 및 상기 제어 코드에 따라 상기 LED 디스플레이를 구동하는 구동부를 포함한다.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면 상기 디스플레이부는, 구동 전압 레일에서 기준 전압 레일까지 전기적으로 연결되며, 서로 직렬로 연결된 상기 복수의 LED들을 포함한다.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면 상기 제어 코드는, 밝기 필드(field)와 지속 시간 필드(duration field)를 포함하고, 상기 밝기 필드는 상기 제1 동작 모드에서의 상기 디스플레이부의 밝기를 지정하고, 상기 지속 시간 필드는 상기 제1 동작 모드의 지속시간(duration)을 지정한다.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면 상기 밝기 필드는, 상기 제2 동작 모드의 밝기를 더 지정한다.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면 상기 제어 코드는 n 비트이고, 상기 밝기 필드는 k 비트 데이터로, 상기 제1 동작 모드에서의 밝기는 2k +1 단계로 조절되고, 상기 지속 시간 필드는 j 비트 데이터로, 상기 제2 동작 모드의 지속시간은 상기 j 비트의 크기에 상응한다.(n , j, k: 자연수)

본 발명의 어느 한 모습에 의하면 상기 n = k + j이다.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면 상기 제어부는, 상기 밝기 필드의 데이터를 제공받고, 상응하는 상기 제1 동작 모드의 밝기 전압과 제2 동작 모드의 밝기 전압을 출력하는 디코더(decoder)와.상기 제1 동작 모드의 밝기 전압과 제2 동작 모드의 밝기 전압이 입력되어 어느 하나의 전압을 출력하는 다중화기(multiplexer)와 상기 지속 시간 필드의 데이터를 제공받고, 상기 제1 동작 모드의 지속시간(duration)에 상응하는 제어 신호를 상기 다중화기에 출력하는 지속시간 제어부를 포함한다.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면 상기 지속시간 제어부는, 상기 지속 시간 필드의 데이터가 제공되는 PWM 제어기이다.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면 상기 지속시간 제어부는, 상기 제1 동작 모드의 지속시간(duration) 이후, 상기 제2 동작 모드에 상응하는 제어 신호를 상기 다중화기에 출력한다.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면 상기 제1 동작 모드는 상기 디스플레이부에 제공되는 전류를 제어하는 동작모드이고, 상기 제2 동작 모드는 상기 디스플레이부의 동작 시간을 제어하는 PWM 동작모드 이다.

본 발명에 의하면 디스플레이부에 제공되는 전류를 제어함으로써 순간적인 전류 소모를 억제할 수 있고, 디스플레이부 동작 시간을 제어함으로써 디스플레이부의 깜빡임을 최소화하고, 전류 오프셋을 최소화할 수 있다는 장점이 제공된다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 LED 디스플레이 장치(1)의 개요를 나타내는 블록도이다.
도 2는 제어부(300)가 제공하는 제어 코드(Code_con)의 개요를 도시한 도면이다.
도 3(a)는 제1 동작예에서의 제어 코드(Code_con)을 예시한 도면이고, 도 3(b)는 제어 코드(Code_con)에 상응하여 형성된 전류를 예시한 도면이다.
도 4(a)는 제2 동작예에서의 제어 코드(Code_con)을 예시한 도면이고, 도 4(b)는 제어 코드(Code_con)에 상응하여 형성된 전류를 예시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 LED 디스플레이 장치(1)의 개요를 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 LED 디스플레이 장치(1)는: 복수의 LED(light emitting device)들을 포함하는 디스플레이부(display unit, 100)와, 상기 디스플레이부(100)의 제1 동작 모드에서의 밝기와 제1 동작 모드의 지속시간(duration)에 상응하는 제어 코드(Code_con)를 제공하는 제어부(300) 및 상기 제어 코드(Code_con)에 따라 상기 디스플레이부(100)를 구동하는 구동부(200)를 포함한다.

도 2는 제어부(300)가 제공하는 제어 코드(Code_con)의 개요를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면 제어 코드(Code_con)는 디스플레이부(100) 동작시 밝기를 지정하는 밝기 필드(LF)와, 제1 동작 모드의 지속 시간(duration)을 지정하는 지속 시간 필드(DF)를 포함한다.

제어 코드(Code_con)는 총 n 비트의 디지털 데이터이고, 밝기 필드(LF)는 k 비트의 디지털 데이터이며, 지속 시간 필드(DF)는 j 비트의 디지털 데이터이다. 일 예로, 제어 코드(Code_con)는 밝기 필드(LF)와 지속 시간 필드(DF)로 구성될 수 있으며, 이러한 경우에 n = j + k(n, j, k: 자연수)의 관계가 있을 수 있다. k 비트의 밝기 데이터는 2^k 개의 전압쌍을 지정할 수 있으며, 후술할 바와 같이 각 전압쌍이 제공되어 디스플레이부(100)가 출력하는 광은 2^k +1 단계로 제어될 수 있다.

도 2로 도시된 실시예는 제어 코드(Code_con)가 12 비트인 것을 예시하나, 이는 예시일 따름이며, 적절한 구현예에 따라 제어코드의 비트 수, 밝기 비트(LF)의 비트 수 및 지속 시간 필드(DF)의 비트 수는 변형되어 실시될 수 있다.

도 2로 도시된 실시예에서, 밝기 필드(LF)는 제어 코드(Code_con)의 MSB(most significant bit)측 2 비트의 데이터인 것으로 예시되었다. 그러나, 이는 실시예일 따름이며, 밝기 필드(LF)는 제어 코드(Code_con)의 LSB(least significant bit)측의 하나 이상의 비트이거나, 제어 코드(Code_con) 내의 미리 지정된 위치에서의 어느 하나 이상의 비트일 수 있다.

도 2로 도시된 실시예에서, 지속 시간 필드(DF)는 제어 코드(Code_con)의 LSB(least significant bit)측 10 비트인 것으로 예시되었다. 그러나, 이도 역시 실시예일 따름이며, 지속 시간 필드(DF)는 제어 코드(Code_con)의 MSB(most significant bit)측의 하나 이상의 비트이거나, 제어 코드(Code_con) 내의 미리 지정된 위치에서의 어느 하나 이상의 비트일 수 있다.

계속하여 도 1 및 도 2를 참조하면, 구동부(200)는 서로 다른 복수개의 계조 전압들(V0, V1, V2, ..., V4)과, 밝기 필드(LF)가 입력되는 디코더(210)를 포함한다. 디코더(210)는 입력된 복수개의 계조 전압들(V0, V1, V2, ..., V4) 중에서 밝기 필드(LF)에 상응하는 전압 쌍을 출력한다.

표 1은 밝기 필드(LF)에 따라 디코더(210)가 출력하는 계조 전압 쌍을 예시한 표이다.

일 예로, 디코더(210)에 밝기 필드(LF)로 이진수 10이 입력되면 디코더(210)는 V3와 V2의 전압쌍을 출력한다. 상기한 표 1은 밝기 필드(LF)가 두 비트의 이진 데이터인 경우를 예시하나, 밝기 필드(LF)는 세 비트의 이진 데이터일 수 있으며, 이 때 디코더에는 V0, V1, ..., V8의 9개의 계조 전압이 제공될 수 있다.

디코더(210)가 출력하는 전압쌍 중 V(high)는 제1 동작 모드에서 디스플레이부(100)에 제공되는 전압이다. 따라서, V(high)는 제1 동작 모드에서 디스플레이부(100)가 출력하는 광의 밝기에 상응하는 전압이다. 후술할 바와 같이 제1 동작 모드는 디스플레이부(100)에 제공되는 전류를 직접 제공하는 모드이다.

디코더(210)가 출력하는 전압쌍 중 V(low)는 제2 동작 모드에서 디스플레이부(100)에 제공되는 전압이다. 제2 동작 모드는 디스플레이부(100)가 빛을 출력하는 시간을 제어하는 모드로, PWM 모드이다. V(low)는 제2 동작 모드에서 디스플레이부(100)가 출력하는 광의 밝기에 상응하는 전압이다.

일 실시예로, 디코더에 제공되는 복수의 계조 전압들인 V0, V1, V2, ..., V4가 전압의 크기순이라고 하면, V(high)와 V(low)는 서로 인접한 전압일 수 있다. 이러한 실시예에서, 제1 동작 모드와 제2 동작 모드에서 디스플레이부(100)가 출력하는 광의 밝기를 선형적으로 제어할 수 있다. 도시되지 않은 다른 실시예에 의하면, 디코더(210)가 출력하는 전압쌍 V(high)와 V(low)는 미리 정해진 전압차이를 가지는 전압일 수 있다. 디코더(210)에 제공되는 전압쌍 중 V(high)는 제1 동작 모드에서 디스플레이부(100)가 출력하는 광의 밝기에 상응하고, V(low)는 제2 동작 모드에서 디스플레이부(100)가 출력하는 광의 밝기에 상응한다.

지속시간 제어부(CON, 230)는 지속 시간 필드(DF)를 제공받고, 상기 제1 동작 모드의 지속시간(duration)에 상응하는 제어 신호를 다중화기(MUX, 220)에 출력한다. 일 실시예로, 디스플레이부(100)의 출력이 각 프레임별로 어루어지며, 각 프레임은 10 비트의 지속 시간 필드(DF)에 상응하는 2¹⁰ = 1024개의 클록 주기의 지속시간을 가지는 경우를 예를 들어 설명한다. 일 실시예로, 지속 시간 제어부(230)는 PWM 제어기 일 수 있다.

지속 시간 제어부(230)는 지속 시간 필드(DF)를 제공받고, 한 프레임에서 입력된 지속 시간 필드(DF)에 상응하는 시간 동안 다중화기(220)가 디코더(210)가 출력한 전압쌍 중 V(high)의 전압을 출력하도록 제어 신호를 형성하여 다중화기(220)에 출력한다.

지속 시간 제어부(230)는 한 프레임 중 나머지 시간 동안은 디코더(210)가 출력한 전압쌍 중 V(low)의 전압을 출력하도록 제어 신호를 형성하여 다중화기(220)에 출력한다. 따라서, 지속 시간 제어부(230)는 한 프레임 중 지속 시간 필드(DF)에 상응하는 시간동안 다중화기(220)가 디코더(210)가 출력한 전압쌍 중 V(high)의 전압을 출력하도록 제어 신호를 형성하여 다중화기(220)에 출력하고, 한 프레임에서 나머지 시간동안 V(low)의 전압을 출력하도록 제어 신호를 형성하여 다중화기(220)에 출력한다.

다중화기(220)가 출력하는 전압은 연산 증폭기(AMP)의 일 입력으로 제공된다. 연산 증폭기(AMP)의 다른 입력은 다중화기(220)가 출력한 전압을 미러링 하여 출력하고, 연산 증폭기(AMP)는 다중화기(220)가 출력한 전압에 상응하는 전류(I(LED))가 형성되도록 스위치(SW)의 제어 전극에 출력 신호를 형성한다. 출력 신호가 제공된 스위치(SW)는 도통되어 다중화기(220)가 출력한 전압에 상응하는 전류(I(LED))를 흘리고, 디스플레이부(100)는 상응하는 광을 출력한다.

이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 LED 디스플레이 장치(1)의 동작예를 설명한다. 도 3(a)는 제1 동작예에서의 제어 코드(Code_con)을 예시한 도면이고, 도 3(b)는 제어 코드(Code_con)에 상응하여 형성된 전류를 예시한 도면이다. 도 3(a)를 참조하면, 밝기 필드(LF)는 이진 데이터 "10" 이므로, 디코더(210)는 V3와 V2의 전압쌍을 출력한다.

지속 시간 필드(DF)는 이진 데이터 "0001 1001 00"이며 이는 십진수로 "100"에 상응한다. 따라서, 지속 시간 필드(DF)가 제공된 지속시간 제어부(230)는 100 클록에 상응하도록 제어 신호를 형성하여 다중화기(220)에 제공하고, 다중화기(220)는 100클록 동안 V3 전압을 출력한다. 이어서, 다중화기(220)는 1 프레임의 나머지 시간 동안 V2 전압을 출력한다.

도 4(a)는 제2 동작예에서의 제어 코드(Code_con)을 예시한 도면이고, 도 4(b)는 제어 코드(Code_con)에 상응하여 형성된 전류를 예시한 도면이다. 도 4(a)를 참조하면, 밝기 필드(LF)는 이진 데이터 "00"이므로, 디코더(210)는 V1와 V0의 전압쌍을 출력한다.

지속 시간 필드(DF)는 이진 데이터 "0000 0000 11"이며 이는 십진수로 "3"에 상응한다. 따라서, 지속 시간 필드(DF)가 제공된 지속시간 제어부(230)는 3 클록에 상응하도록 제어 신호를 형성하여 다중화기(220)에 제공하고, 다중화기(220)는 3클록 동안 V1 전압을 출력한다. 이어서, 다중화기(220)는 1 프레임의 나머지 시간 동안 V0 전압을 출력한다.

본 발명에 의하면 제1 동작 모드에서 디스플레이부(100)에 제공되는 전류를 제어함으로써 순간적인 전류 소모를 억제할 수 있으며, 제2 동작 모드에서 디스플레이부(100)의 동작 시간을 제어함으로써 디스플레이부(100)의 깜빡임을 최소화하고, 전류 오프셋을 최소화할 수 있다는 장점이 제공된다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

1: LED 디스플레이 장치
100: 디스플레이부
200: 구동부
210: 디코더
220: 다중화기
230: 구동 시간 제어부
300:제어부

Claims (10)

1. LED 디스플레이 장치로, 상기 디스플레이 장치는:
   복수의 LED(light emitting device)들을 포함하는 디스플레이부(display unit);
   상기 디스플레이부의 제1 동작 모드에서의 밝기와 상기 제1 동작 모드의 지속시간(duration)을 지정하는 제어 코드를 제공하는 제어부 및
   상기 제어 코드에 따라 상기 LED 디스플레이를 구동하는 구동부를 포함하는 디스플레이 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 디스플레이부는,
   구동 전압 레일에서 기준 전압 레일까지 전기적으로 연결되며,
   서로 직렬로 연결된 상기 복수의 LED들을 포함하는 디스플레이 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어 코드는,
   밝기 필드(field)와 지속 시간 필드(duration field)를 포함하고,
   상기 밝기 필드는 상기 제1 동작 모드에서의 상기 디스플레이부의 밝기를 지정하고,
   상기 지속 시간 필드는 상기 제1 동작 모드의 지속시간(duration)을 지정하는 디스플레이 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 밝기 필드는,
   상기 제2 동작 모드의 밝기를 더 지정하는 디스플레이 장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 제어 코드는 n 비트이고,
   상기 밝기 필드는 k 비트 데이터로, 상기 제1 동작 모드에서의 밝기는 2^k +1 단계로 조절되고,
   상기 지속 시간 필드는 j 비트 데이터로, 상기 제2 동작 모드의 지속시간은 상기 j 비트의 크기에 상응하는 디스플레이 장치.(n , j, k: 자연수)
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 n = k + j인 디스플레이 장치.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 밝기 필드의 데이터를 제공받고, 상응하는 상기 제1 동작 모드의 밝기 전압과 제2 동작 모드의 밝기 전압을 출력하는 디코더(decoder)와.
   상기 제1 동작 모드의 밝기 전압과 제2 동작 모드의 밝기 전압이 입력되어 어느 하나의 전압을 출력하는 다중화기(multiplexer)와
   상기 지속 시간 필드의 데이터를 제공받고, 상기 제1 동작 모드의 지속시간(duration)에 상응하는 제어 신호를 상기 다중화기에 출력하는 지속시간 제어부를 포함하는 디스플레이 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 지속시간 제어부는,
   상기 지속 시간 필드의 데이터가 제공되는 PWM 제어기인 디스플레이 장치.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 지속시간 제어부는,
   상기 제1 동작 모드의 지속시간(duration) 이후, 상기 제2 동작 모드에 상응하는 제어 신호를 상기 다중화기에 출력하는 디스플레이 장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 동작 모드는 상기 디스플레이부에 제공되는 전류를 제어하는 동작모드이고,
    상기 제2 동작 모드는 상기 디스플레이부의 동작 시간을 제어하는 PWM 동작모드인 디스플레이 장치.

Images