KR20240092577A - 데이터 전송 방법 및 장치와, 데이터 전송 장치를 포함한 표시장치 - Google Patents

데이터 전송 방법 및 장치와, 데이터 전송 장치를 포함한 표시장치 Download PDF

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KR20240092577A
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Abstract

데이터 전송 방법 및 장치와, 데이터 전송 장치를 포함한 표시장치가 개시된다. 송신측 회로는 입력 영상의 픽셀 데이터를 백색 데이터를 포함한 4 서브 컬러 데이터로 변환하고, 상기 픽셀 데이터의 비트수를 축소하거나 압축하여 수신측 회로로 전송한다. 수신측 회로는 비트수가 축소된 데이터에 상위 비트를 추가하여 상기 4 서브 컬러 데이터를 복원하고, 압축된 데이터를 압축 정보를 이용하여 상기 4 서브 컬러 데이터로 복원한다.

Description

데이터 전송 방법 및 장치와, 데이터 전송 장치를 포함한 표시장치{DATA TRANSMISSION METHOD AND DEVICE, AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE DATA TRANSMISSION DEVICE}
본 발명은 데이터 전송 방법 및 장치와, 데이터 전송 장치를 포함한 표시장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시장치는 스스로 발광하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함하며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 유기 발광 표시장치는 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도, 시야각 등이 우수할 뿐 아니라, 블랙 계조를 완전한 블랙으로 표현할 수 있기 때문에 명암비(contrast ratio)와 색재현율이 우수하다.
유기 발광 표시장치는 백라이트 유닛(Backlight unit)이 필요 없고, 플렉시블(flexible) 소재인 플라스틱 기판, 박형 유리 기판, 금속 기판 상에 구현될 수 있다. 따라서, 플렉시블 디스플레이는 유기 발광 표시 장치로 구현될 수 있다.
표시장치의 해상도가 높아지고 구동 주파수가 높아짐에 따라, 표시장치의 회로 소자들 간에 데이터가 전송되는 전송 선로 상에서 큰 대역폭(Bandwidth)이 커지고 있다. 이러한 대역폭 증가는 IC(Integrated Circuit), PCB(Printed Circuit Board), FFC　(Flexible　Flat　Cable), 커넥터(Connector) 등의 비용을 상승시킨다.
본 발명은 전술한 필요성 및/또는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 데이터 전송시 대역폭을 줄일 수 있는 데이터 전송 방법 및 장치와, 데이터 전송 장치를 포함한 표시장치를 제공한다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 장치는 입력 영상의 픽셀 데이터를 백색 데이터를 포함한 4 서브 컬러 데이터로 변환하고, 상기 픽셀 데이터의 비트수를 축소하거나 압축하여 출력하는 송신측 회로; 및 비트수가 축소된 데이터에 상위 비트를 추가하여 상기 4 서브 컬러 데이터를 복원하고, 압축된 데이터를 압축 정보를 이용하여 상기 4 서브 컬러 데이터로 복원하는 수신측 회로를 포함한다.
상기 송신측 회로는 제1 모드에서 상위 비트가 없는 적색 데이터, 상위 비트가 없는 백색 데이터, 상위 비트가 없는 청색 데이터, 및 상위 비트가 없는 녹색 데이터를 포함한 4 서브 컬러 데이터를 출력할 수 있다. 상기 송신측 회로는 제2 모드에서 데이터값이 0인 서브 컬러 데이터를 제외하고 백색 데이터를 포함한 3 서브 컬러 데이터와 지시 코드를 출력할 수 있다. 상기 송신측 회로는 제3 모드에서, 상기 송신측 회로는 상기 4 서브 컬러 데이터를 압축하여 압축 데이터와 압축 정보를 출력할 수 있다.
상기 수신측 회로는 상기 제1 모드에서 상기 적색 데이터, 상기 백색 데이터, 상기 청색 데이터, 및 상기 녹색 데이터 각각에 상위 비트를 0으로 추가하여 상기 4 서브 컬러 데이터를 복원할 수 있다. 상기 수신측 회로는 상기 제2 모드에서 상기 3 서브 컬러 데이터에 상기 지시 코드가 지시하는 컬러의 데이터를 추가하여 상기 4 서브 컬러 데이터를 복원할 수 있다. 상기 수신측 회로는 상기 제3 모드에서, 상기 압축 정보를 이용하여 상기 압축 데이터를 상기 4 서브 컬러 데이터로 복원할 수 있다.
상기 송신측 회로는 상기 픽셀 데이터가 저계조 데이터일 때, 상기 제1 모드에서 비트수가 축소된 상기 4 서브 컬러 데이터를 상기 수신측 회로로 전송할 수 있다. 상기 픽셀 데이터가 HDR(High Dynamic Range) 데이터일 때, 상기 송신측 회로는 상기 제3 모드에서 상기 압축 데이터와 상기 압축 정보를 상기 수신측 회로로 전송할 수 있다. 상기 픽셀 데이터가 상기 저계조 데이터와 상기 HDR 데이터 이외의 데이터일 때, 상기 송신측 회로는 상기 제2 모드에서 비트수가 축소된 백색 데이터를 포함한 3 서브 컬러 데이터와, 데이터값이 0인 서브 컬러 데이터를 지시하는 지시 데이터를 상기 수신측 회로로 전송할 수 있다.
상기 송신측 회로는 상기 입력 영상의 프레임 주파수가 기본 프레임 주파수일 때, 상기 송신측 회로는 비트수 축소 없이 상기 4 서브 컬러 데이터를 출력할 수 있다. 상기 송신측 회로는 상기 입력 영상의 프레임 주파수가 기본 프레임 주파수 보다 높은 제1 주파수일 때, 상기 송신측 회로는 상기 제1 내지 제3 모드 중 어느 하나로서 상기 픽셀 데이터의 상기 비트수를 축소하거나 압축할 수 수 있다.
상기 송신측 회로는 상기 입력 영상의 프레임 주파수가 상기 제1 주파수 보다 높은 제2 주파수일 때, 상기 송신측 회로는 상기 제1 주파수에서 선택된 상기 제3 모드의 압축률 보다 더 높은 압축률로 상기 4 서브 컬러 데이터를 압축할 수 있다.
상기 송신측 회로는 상기 제3 모드에서, 상기 4 서브 컬러 데이터를 DCT(Discrete Cosine Transform) 데이터로 변환하고, 상기 DCT 데이터의 고주파 데이터를 바탕으로 도미턴트 컬러들의 우선 순위를 판단하고, 상기 도미넌트 컬러의 우선 순위가 낮을수록 상기 고주파 데이터의 비트 수를 더 많이 삭제하고, 상기 도미넌트 컬러의 우선 순위와 상기 고주파 데이터 조합 정보를 포함한 메타 정보를 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터를 상기 수신측 회로로 전송할 수 있다.
상기 수신측 회로는 상기 제3 모드에서, 상기 메타 정보와 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터를 수신하여, 상기 메타 정보를 바탕으로 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터에서 삭제된 고주파 데이터 위치에 0을 패딩하고, 상기 0이 패딩된 DCT 데이터를 DCT 역변환하여 상기 4 서브 컬러 데이터로 복원할 수 있다.
상기 송신측 회로는 상기 고주파 데이터의 비트 삭제 유형이 서로 다른 복수의 DCT 데이터들을 생성하고, 상기 복수의 DCT 데이터들을 복원하여 복원된 DCT 데이터들 중에서 상기 입력 영상의 4 서브 컬러 데이터와 가장 유사한 DCT 데이터를 선택할 수 있다. 상기 송신측 회로는 선택된 DCT 데이터를 상기 메타 정보와 함께 상기 수신측 회로로 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 각각 적색 서브 픽셀, 백색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀, 및 녹색 서브 픽셀을 포함한 복수의 픽셀들이 배치되는 표시패널; 입력 영상의 픽셀 데이터를 수신하여 상기 픽셀 데이터를 백색 데이터를 포함한 4 서브 컬러 데이터로 변환하고, 상기 4 서브 컬러 데이터의 비트수를 축소하거나 압축하여 인코딩된 데이터를 출력하는 타이밍 콘트롤러; 및 상기 인코딩된 데이터를 복원하고, 복원된 데이터를 상기 픽셀들에 공급될 데이터 전압으로 변환하여 출력하는 데이터 구동부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치는 각각 적색 서브 픽셀, 백색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀, 및 녹색 서브 픽셀을 포함한 복수의 픽셀들이 배치되는 표시패널; 입력 영상의 픽셀 데이터를 수신하여 상기 픽셀 데이터를 백색 데이터를 포함한 4 서브 컬러 데이터로 변환하고, 상기 4 서브 컬러 데이터의 비트수를 압축하여 출력하는 타이밍 콘트롤러; 및 상기 타이밍 콘트롤러로부터 수신된 압축 데이터를 복원하고, 복원된 데이터를 상기 픽셀들에 공급될 데이터 전압으로 변환하여 출력하는 데이터 구동부를 포함한다. 상기 타이밍 콘트롤러는 상기 4 서브 컬러 데이터를 DCT(Discrete Cosine Transform) 데이터로 변환하고, 상기 DCT 데이터의 고주파 데이터를 바탕으로 도미턴트 컬러들의 우선 순위를 판단하고, 상기 도미넌트 컬러의 우선 순위가 낮을수록 상기 고주파 데이터의 비트 수를 더 많이 삭제하고, 상기 도미넌트 컬러의 우선 순위와 상기 고주파 데이터 조합 정보를 포함한 메타 정보를 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터를 상기 데이터 구동부로 전송한다. 상기 데이터 구동부는 상기 메타 정보와 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터를 수신하여, 상기 메타 정보를 바탕으로 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터에서 삭제된 고주파 데이터 위치에 0을 패딩하고, 상기 0이 패딩된 DCT 데이터를 DCT 역변환하여 상기 4 서브 컬러 데이터로 복원한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 방법은 입력 영상의 픽셀 데이터를 수신 받아, 상기 픽셀 데이터를 백색 데이터를 포함한 4 서브 컬러 데이터로 변환하는 단계; 제1 모드에서 송신측 회로로부터 상위 비트가 없는 적색 데이터, 상위 비트가 없는 백색 데이터, 상위 비트가 없는 청색 데이터, 및 상위 비트가 없는 녹색 데이터를 포함한 4 서브 컬러 데이터를 수신측 회로로 전송하고, 수신측 회로가 상기 적색 데이터, 상기 백색 데이터, 상기 청색 데이터, 및 상기 녹색 데이터 각각에 상위 비트를 0으로 추가하여 상기 4 서브 컬러 데이터를 복원하는 단계; 제2 모드에서 상기 송신측 회로는 데이터값이 0인 서브 컬러 데이터를 제외하고, 백색 데이터를 포함한 3 서브 컬러 데이터와 지시 코드를 출력하고, 상기 수신측 회로가 수신된 3 서브 컬러 데이터에 상기 지시 코드가 지시하는 컬러의 데이터를 추가하여 상기 4 서브 컬러 데이터를 복원하는 단계; 및 제3 모드에서, 상기 송신측 회로는 상기 4 서브 컬러 데이터를 압축하여 압축 데이터와 압축 정보를 출력하고, 상기 수신측 회로가 상기 압축 데이터를 수신 받아 상기 압축 정보를 이용하여 상기 4 서브 컬러 데이터로 복원하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 전송 방법은 입력 영상의 4 서브 컬러 데이터를 DCT(Discrete Cosine Transform) 데이터로 변환하는 단계; 상기 DCT 데이터의 고주파 데이터를 바탕으로 도미턴트 컬러들의 우선 순위를 판단하고, 상기 도미넌트 컬러의 우선 순위가 낮을수록 상기 고주파 데이터의 비트 수를 더 많이 삭제하는 단계; 상기 도미넌트 컬러의 우선 순위와 상기 고주파 데이터 조합 정보를 포함한 메타 정보를 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터를 전송하는 단계; 상기 메타 정보와 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터를 수신하여, 상기 메타 정보를 바탕으로 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터에서 삭제된 고주파 데이터 위치에 0을 패딩하는 단계; 및 상기 0이 패딩된 DCT 데이터를 DCT 역변환하여 상기 4 서브 컬러 데이터로 복원한다.
본 발명은 고해상도, 고주사율의 표시장치에서 데이터 전송 밴드폭(bandwidth)을 줄일 수 있다.
본 발명은 사용자가 느끼는 화질 저하 없이 데이터 구동부로 전송되는 픽셀 데이터의 대역폭을 줄임으로써 표시장치의 고해상도, 고속 구동시에도 회로 비용 상승을 방지할 수 있다.
본 발명은 입력 영상의 특성에 맞게 다양한 압축 방법으로 압축하고 데이터 손실 없이 원본 영상을 복원할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 2는 서브 픽셀들의 컬러 배치의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 회로의 일 예를 보여 주는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 7은 도 6에 도시된 S215 및 S216 단계를 상세히 보여 주는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 9는 제1 내지 제3 모드 각각에서 픽셀 데이터의 비트수가 축소되는 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 10은 도 8의 S302 단계에서 압축되는 데이터 포맷의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 11은 1 프레임 기간과 1 수평 기간을 보여 주는 도면이다.
도 12는 EPI 인터페이스에서 타이밍 콘트롤러와 소스 드라이브 IC들 간의 전송 선로 연결 구조를 보여 주는 도면이다.
도 13은 소스 드라이브 IC들에서 생성되는 다중 위상의 내부 클럭의 일 예를 보여 주는 파형도이다.
도 14는 EPI 인터페이스의 신호 전송 프로토콜을 보여 주는 파형도이다.
도 15는 EPI 인터페이스에서 1 데이터 패킷의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 16은 수평 블랭크 기간 동안 전송되는 신호의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 17은 타이밍 콘트롤러에서 EPI 인터페이스 프로토콜에 맞게 모드별로 인코딩되어 소스 드라이브 IC들로 전송되는 신호의 픽셀 데이터 포맷의 보여 주는 도면이다.
도 18은 도 17에 도시된 데이터 포맷으로 인코딩된 신호가 수신될 때 소스 드라이브 IC들에서 복원되는 픽셀 데이터를 보여 주는 도면이다.
도 19는 표시패널의 1 픽셀 라인에서 하나의 소스 드라이브 IC가 담당하는 영역을 보여 주는 도면이다.
도 20은 HDR(High Dynamic Range) 영상에서 전송되는 신호의 대역폭을 줄일 때 1 수평 기간 단위로 모드가 업데이트되는 예를 보여 주는 도면이다.
도 21은 타이밍 콘트롤러와 소스 드라이브 IC에서 제1 모드를 처리하는 구성을 상세히 보여 주는 도면들이다.
도 22는 제1 모드에서 타이밍 콘트롤러에 의해 비트수가 감소되어 출력되는 데이터와, 소스 드라이브 IC에서 복원되는 데이터의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 23은 타이밍 콘트롤러와 소스 드라이브 IC에서 제2 모드를 처리하는 구성을 상세히 보여 주는 도면들이다.
도 24는 제2 모드에서 타이밍 콘트롤러에 의해 비트수가 감소되어 출력되는 데이터와, 소스 드라이브 IC에서 복원되는 데이터의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 25는 타이밍 콘트롤러와 소스 드라이브 IC에서 제3 모드를 처리하는 구성을 상세히 보여 주는 도면들이다.
도 26은 제3 모드에서 타이밍 콘트롤러에 의해 비트수가 감소되어 출력되는 데이터와, 소스 드라이브 IC에서 복원되는 데이터의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 27은 본 발명의 제5 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 28 및 도 29는 DCT 압축 및 복원 알고리즘의 일 예를 보여 주는 도면들이다.
도 30은 타이밍 콘트롤러에서 DCT 변환된 압축 데이터 생성 방법의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 31은 타이밍 콘트롤러에 의해 압축된 DCT 데이터를 포함한 데이터 패킷의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 32는 압축 데이터 복원 방법의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 33은 본 발명의 제6 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 34는 도 33에 도시된 데이터 압축 방법을 처리하는 타이밍 콘트롤러의 구성을 보여 주는 도면이다.
도 35 및 도 36은 DCT 모드별로 나뉘어진 복수의 DCT 데이터들의 일 예를 보여 주는 도면들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 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 발명은 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 실질적으로 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 설명을 생략한다.
본 명세서 상에서 언급된 “구비한다”, “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 복수로 해석될 수 있다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
'~ 상에', '~ 상부에', '~ 하부에', '~ 옆에', '~ 연결 또는 결합(connect, couple)', 교차(crossing, intersecting) 등과 같이 두 구성요소들 간에 위치 관계와 상호 연결 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'과 같은 언급이 없는 한 그 구성요소들 사이에 하나 이상의 다른 구성 요소가 개재될 수 있다.
'~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 시간축 상에서 연속적이지 않을 수 있다.
구성 요소들을 구분하기 위하여 제1, 제2 등이 사용될 수 있으나, 이 구성 요소들은 구성 요소 앞에 붙은 서수나 구성 요소 명칭으로 그 기능이나 구조가 제한되지 않는다.
이하의 실시예들은 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하다. 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
본 발명의 표시장치에서 픽셀 회로와 게이트 구동 회로는 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 트랜지스터는 산화물 반도체를 포함한 Oxide TFT(Thin Film Transistor) 또는 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly Silicon, LTPS)을 포함한 LTPS TFT일 수 있다.
트랜지스터는 게이트(gate), 소스(source) 및 드레인(drain)을 포함한 3 전극 소자이다. 소스는 캐리어(carrier)를 트랜지스터에 공급하는 전극이다. 트랜지스터 내에서 캐리어는 소스로부터 흐르기 시작한다. 드레인은 트랜지스터에서 캐리어가 외부로 나가는 전극이다. 트랜지스터에서 캐리어의 흐름은 소스로부터 드레인으로 흐른다. n 채널 트랜지스터의 경우, 캐리어가 전자(electron)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 전자가 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 낮은 전압을 가진다. n 채널 트랜지스터에서 전류의 방향은 드레인으로부터 소스 쪽으로 흐른다. p 채널 트랜지스터의 경우, 캐리어가 정공(hole)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 정공이 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 높다. p 채널 트랜지스터에서 정공이 소스로부터 드레인 쪽으로 흐르기 때문에 전류가 소스로부터 드레인 쪽으로 흐른다. 트랜지스터의 소스와 드레인은 고정된 것이 아니라는 것에 주의하여야 한다. 예컨대, 소스와 드레인은 인가 전압에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 트랜지스터의 소스와 드레인으로 인하여 발명이 제한되지 않는다. 이하의 설명에서 트랜지스터의 소스와 드레인을 제1 및 제2 전극으로 칭하기로 한다.
게이트 신호는 게이트 온 전압(Gate On Voltage)과 게이트 오프 전압(Gate Off Voltage) 사이에서 스윙(swing)할 수 있다. 트랜지스터는 게이트 온 전압에 응답하여 턴-온(turn-on)되는 반면, 게이트 오프 전압에 응답하여 턴-오프(turn-off)된다. n 채널 트랜지스터의 경우, 게이트 온 전압은 게이트 하이 전압(VGH)이고 게이트 오프 전압은 게이트 로우 전압(VGL)이다. p 채널 트랜지스터의 경우, 게이트 온 전압은 게이트 로우 전압(VGL)이고 게이트 오프 전압은 게이트 하이 전압(VGH)이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(100), 표시패널(100)의 픽셀들에 픽셀 데이터를 기입(write)하기 위한 표시패널 구동회로, 및 픽셀들과 표시패널 구동회로의 구동에 필요한 전원을 발생하는 전원부(140)를 포함한다.
표시패널(100)은 X축 방향의 길이, Y축 방향의 폭 및 Z축 방향의 두께를 가지는 장방형 구조의 패널일 수 있다. 표시패널(100)의 표시 영역(AA)은 입력 영상을 표시하는 픽셀 어레이를 포함한다. 픽셀 어레이는 복수의 데이터 라인들(102), 데이터 라인들(102)과 교차되는 복수의 게이트 라인들(103), 및 매트릭스 형태로 배치되는 픽셀들을 포함한다. 표시패널(100)은 픽셀들에 공통으로 연결된 전원 라인들을 더 포함할 수 있다. 전원 라인들은 픽셀 회로들의 정전압 노드들에 연결되어 픽셀들(101)의 구동에 필요한 정전압을 픽셀들(101)에 공급한다.
픽셀들(101) 각각은 컬러 구현을 위하여 도 2에 도시된 바와 같이, 적색 서브 픽셀(R), 녹색 서브 픽셀(G), 청색 서브 픽셀(B), 및 백색 서브 픽셀(W)을 더 포함할 수 있다. 표시패널(100) 상에 배치된 서브 픽셀들의 컬러(이하, “서브 컬러”라 함)의 순서는 도 2에 한정되지 않는다. 일 예로, 좌측으로부터 우측 순으로 R, G, B, W의 서브 컬러가 배치될 수 있다. 서브 픽셀들 각각은 도 3에 도시된 바와 같이 발광 소자(EL)를 구동하기 위한 픽셀 회로를 포함한다. 픽셀 회로 각각은 데이터 라인, 게이트 라인들 및 전원 라인들에 연결된다.
픽셀 어레이는 복수의 픽셀 라인들(L1~Ln)을 포함한다. 픽셀 라인들(L1~Ln) 각각은 표시패널(100)의 픽셀 어레이에서 라인 방향(X축 방향)을 따라 배치된 1 라인의 픽셀들을 포함한다. 1 픽셀 라인에 배치된 픽셀들은 게이트 라인들(103)을 공유한다. 데이터 라인 방향을 따라 컬럼 방향(Y)으로 배치된 서브 픽셀들은 동일한 데이터 라인(102)을 공유한다. 1 수평 기간은 1 프레임 기간을 픽셀 라인들(L1~Ln)의 총 개수로 나눈 시간이다.
표시패널(100)은 비투과형 표시패널 또는 투과형 표시패널로 구현될 수 있다. 투과형 표시패널은 화면 상에 영상이 표시되고 배경의 실물이 보이는 투명 표시장치에 적용될 수 있다.
전원부(140)는 직류-직류 변환기(DC-DC Converter)를 이용하여 표시패널(100)의 픽셀 어레이와 표시패널 구동회로의 구동에 필요한 직류(DC) 전압(또는 정전압)을 발생한다. 직류-직류 변환기는 차지 펌프(Charge pump), 레귤레이터(Regulator), 벅 변환기(Buck Converter), 부스트 변환기(Boost Converter) 등을 포함할 수 있다. 전원부(140)는 호스트 시스템(200)으로부터 인가되는 직류 입력 전압의 레벨을 조정하여 감마 기준 전압(VGMA), 게이트 하이 전압(VGH), 게이트 로우 전압(VGL), 픽셀 구동 전압(ELVDD), 저전위 픽셀 기저 전압(ELVSS), 기준 전압(Vref) 등의 정전압을 발생할 수 있다. 감마 기준 전압(VGMA)은 데이터 구동부(110)에 공급된다. 데이터 구동부(110)로부터 출력되는 데이터 전압의 동적 범위는 감마 기준 전압의 전압 범위에 따라 결정된다. 데이터 전압의 동적 범위는 상위 계조 전압과 최하위 계조 전압 사이의 전압 범위로서, 픽셀 데이터의 계조값에 의해 그 전압 레벨이 선택된다. 전원부(140)로부터 출력되는 전압은 호스트 시스템(200) 또는 타이밍 콘트롤러(130) 등의 제어 회로의 제어하여 그 전압 레벨이 조정될 수 있다.
게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL)은 레벨 시프터(Level shifter)(150)와 게이트 구동부(120)에 공급될 수 있다. 픽셀 구동 전압(ELVDD), 픽셀 기저 전압(ELVSS), 기준 전압(Vref) 등의 정전압은 픽셀들(101)에 공통으로 연결된 전원 라인들을 통해 픽셀들(101)에 공급된다.
픽셀 구동 전압(ELVDD)은 호스트 시스템(200)의 메인 전원으로부터 출력되어 표시패널(100)에 공급될 수 있다. 이 경우, 전원부(140)는 픽셀 구동 전압(ELVDD)을 출력할 필요가 없다.
표시패널 구동회로는 타이밍 콘트롤러(Timing controller)(130)의 제어 하에 표시패널(100)의 픽셀들에 입력 영상의 픽셀 데이터를 기입한다. 표시패널 구동회로는 데이터 구동부(110)와 게이트 구동부(120)를 포함한다.
표시패널 구동회로는 터치 센서들을 구동하기 위한 터치 센서 구동부를 더 포함할 수 있다. 터치 센서 구동부는 도 1에서 생략되어 있다. 데이터 구동부(110)와 터치 센서 구동부는 하나의 소스 드라이브 IC(Integrated Circuit, SIC)에 함께 집적될 수 있다.
데이터 구동부(110)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터 디지털 신호로 수신되는 입력 영상의 픽셀 데이터를 입력 받아 데이터 전압을 출력한다. 데이터 구동부(110)는 DAC(Digital to Analog Converter)를 이용하여 매 프레임 기간마다 입력 영상의 픽셀 데이터를 감마 보상 전압으로 변환하여 데이터 전압을 출력한다. 감마 기준 전압(VGMA)은 분압회로를 통해 계조별 감마 보상 전압으로 분압된다. 계조별 감마 보상 전압은 데이터 구동부(110)의 DAC에 제공된다. 데이터 전압은 데이터 구동부(110)의 채널들 각각에서 출력 버퍼를 통해 출력된다.
게이트 구동부(120)는 픽셀 어레이의 TFT 어레이 및 배선들과 함께 표시패널(100)에 형성될 수 있다. 게이트 구동부(120)는 표시패널(100)의 비표시 영역인 베젤 영역(Bezel, BZ) 상에 배치될 수 있다. 게이트 구동부(120)의 적어도 일부는 입력 영상이 재현되는 픽셀 어레이 내에 배치될 수 있다.
게이트 구동부(120)는 표시패널의 표시 영역을 사이에 두고 표시패널(100)의 양측 베젤 영역(BZ)에 배치되어 게이트 라인들(103)의 양측에서 더블 피딩(Double feeding) 방식으로 게이트 펄스를 공급할 수 있다. 다른 실시예에서, 게이트 구동부(120)는 표시패널(100)의 좌우측 베젤들 중 어느 일측에 배치되어 게이트 라인들(103)에 싱글 피딩(single feeding) 방식으로 게이트 신호를 공급할 수 있다. 게이트 구동부(120)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 게이트 신호들의 펄스를 게이트 라인들로 순차적으로 출력한다. 게이트 구동부(120)는 시프트 레지스터(Shift register)를 이용하여 게이트 신호의 펄스를 시프트시킴으로써 그 신호들을 게이트 라인들(103)에 순차적으로 공급할 수 있다. 게이트 구동부(120)는 게이트 신호들의 펄스를 출력하는 복수의 시프트 레지스터(Shift register)를 포함할 수 있다.
타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템(200)으로부터 입력 영상의 디지털 비디오 데이터와, 이 데이터와 동기되는 타이밍 신호를 수신한다. 타이밍 신호는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 클럭(CLK) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등을 포함할 수 있다. 데이터 인에이블신호(DE)를 카운트하는 방법으로 수직 기간과 수평 기간을 알 수 있기 때문에 수직 동기신호(Vsync)와 수평 동기신호(Hsync)는 생략될 수 있다. 데이터 인에이블신호(DE)는 1 수평 기간(1H)의 주기를 갖는다.
타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템(200)으로부터 수신된 타이밍 신호(Vsync, Hsync, DE)를 바탕으로 데이터 구동부(110)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호, 게이트 구동부(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호를 발생한다. 타이밍 콘트롤러(130)는 표시패널 구동회로의 동작 타이밍을 제어하여 데이터 구동부(110), 터치 센서 구동부, 및 게이트 구동부(120)를 동기시킨다. 타이밍 콘트롤러(130)로부터 발생된 게이트 타이밍 제어신호와 MUX 제어 신호는 레벨 시프터(150)를 통해 게이트 구동부(120)의 시프트 레지스터에 입력될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템으로부터 입력되는 3 원색의 픽셀 데이터(RGB)에 백색 데이터를 추가하여 4 색 서브 컬러 데이터(RWBG)로 변환할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템(200)으로부터 수신된 영상 속성 정보와 입력 영상을 분석한 결과를 바탕으로 데이터 구동부(110)로 전송되는 픽셀 데이터의 대역폭을 저감할 수 있다.
레벨 시프터(150)는 게이트 타이밍 제어 신호를 입력 받아 스타트 펄스와 시프트 클럭을 발생하여 게이트 구동부(120)에 제공할 수 있다. 레벨 시프터(150)로부터 출력되는 스타트 펄스와 시프트 클럭은 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL) 사이에서 스윙한다.
호스트 시스템(200)은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, 개인용 컴퓨터(PC), 차량용 시스템, 모바일 단말기, 웨어러블 단말기 중 어느 하나의 메인 보드를 포함할 수 있다. 호스트 시스템은 비디오 소스로부터의 영상 신호를 표시패널(100)의 해상도에 맞게 스케일링하여 타이밍 신호와 함께 타이밍 콘트롤러(130)에 전송할 수 있다. TV 시스템의 경우, 호스트 시스템(200)은 V-by-One　인터페이스를 통해 타이밍 콘트롤러(130)에 데이터를 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 회로의 일 예를 보여 주는 회로도이다. 본 발명의 픽셀 회로는 도 3에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다.
도 3을 참조하면, 픽셀 회로는 발광 소자(EL), 발광 소자(EL)를 구동하는 구동 소자(DT), 복수의 스위치 소자들(M1, M2), 및 커패시터(Cst)를 포함한다.
픽셀 회로는 데이터 전압(VDATA)이 인가되는 데이터 라인(DL)과, 게이트 신호들(SCAN, SENSE)이 인가되는 게이트 라인들(GL1, GL2)에 연결된다. 픽셀 회로는 픽셀 구동 전압(ELVDD)이 인가되는 제1 정전압 노드(PL1), 픽셀 기저 전압(EVSS)이 인가되는 제2 정전압 노드(PL2), 및 기준 전압(Vref)이 인가되는 정전압 노드(PL3)에 연결된다. 제1 및 제2 정전압 노드들(PL1, PL2)이 연결된 전원 라인들은 모든 픽셀들에 공통으로 연결될 수 있다.
발광 소자(EL)는 OLED로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. OLED는 애노드 전극, 캐소드 전극, 및 이 전극들 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Light emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 발광 소자(EL)의 애노드 전극과 캐소드 전극에 전압이 인가되면 정공수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동하여 여기자가 형성된다. 이 때, 발광층(EML)으로부터 가시광이 방출된다. 발광 소자(EL)는 복수의 발광층들이 적층된 텐덤(Tandem) 구조로 구현될 수 있다. 텐덤 구조의 발광 소자(EL)는 픽셀의 휘도와 수명을 향상시킬 수 있다. 발광 소자(EL)는 무기 발광 소자 예를 들어, 마이크로 LED로 구현될 수도 있다.
구동 소자(DT)는 게이트-소스 간 전압(Vgs)에 따라 발광 소자(EL)에 전류를 공급하여 발광 소자(EL)를 구동한다. 구동 소자(DT)는 픽셀 구동 전압(ELVDD)이 인가되는 제1 정전압 노드(PL1)에 연결된 제1 전극, 제1 노드(n1)에 연결된 게이트 전극, 및 제2 노드(n2)에 연결된 제2 전극을 포함한다. 커패시터(Cst)는 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 사이에 연결된다.
발광 소자(EL)의 애노드 전극은 제2 노드(n2)에 연결되고, 캐소드 전극은 픽셀 기저 전압(ELVSS)이 인가되는 제2 정전압 노드(PL2)에 연결될 수 있다.
제1 스위치 소자(M1)는 제1 게이트 신호(SCAN)에 따라 턴-온되어 픽셀 데이터의 데이터 전압(VDATA)이 인가되는 데이터 라인(DL)을 제1 노드(n1)에 연결한다. 제1 스위치 소자(M1)는 데이터 라인(DL)에 연결된 제1 전극, 제1 게이트 신호(SCAN)가 인가되는 제1 게이트 라인(GL1)에 연결된 게이트 전극, 및 제1 노드(n1)에 연결된 제2 전극을 포함한다.
제2 스위치 소자(M2)는 제2 게이트 신호(SENSE)에 따라 턴-온되어 제2 노드(n2)를 기준 전압(Vref)이 인가되는 제3 정전압 노드(PL3)에 연결한다. 제2 스위치 소자(M2)는 제2 노드(n2)에 연결된 제1 전극, 제2 게이트 신호(SENSE)가 인가되는 제2 게이트 라인(GL2)에 연결된 게이트 전극, 및 제3 정전압 노드(PL3)에 연결된 제2 전극을 포함한다.
구동 소자(DT)는 모든 서브 픽셀들에서 그 전기적 특성이 균일하여야 하지만 공정 편차와 소자 특성 편차로 인하여 서브 픽셀들 간에 차이가 있을 수 있고 서브 픽셀들의 구동 시간이 경과에 따라 그 차이가 커질 수 있다. 이러한 구동 소자(DT)의 전기적 특성 편차를 보상하기 위해, 외부 보상 회로가 표시패널 구동회로에 적용될 수 있다.
외부 보상 회로는 센싱 모드에서 구동 소자(DT)의 전기적 특성을 실시간 센싱하여 보상한다. 센싱 모드는 제품 출하전과 제품 출하 후로 나뉘어진다. 제품 출하 전에 픽셀들에 연결된 외부 보상 회로를 통해 서브 픽셀들 각각에서 구동 소자(DT)의 전기적 특성(Vth, μ)이 센싱되고, 이 센싱 결과를 서브 픽셀별로 구동 소자(DT)의 전기적 특성(Vth, μ) 편차가 보상된다.
제품 출하 후 센싱 모드는 파워 온 시퀀스(Power ON sequence)에서 실시되는 ON RF 모드, 디스플레이 구동 기간 동안 버티컬 블랭크 기간(Vertical blank period, VB)에 실시되는 RT MODE, 및 파워 오프 시퀀스(Power OFF sequence)에서 실시되는 OFF RS 모드로 나뉘어질 수 있다.
ON RF 모드에서 외부 보상 회로는 표시장치의 전원이 켜질 때 픽셀들 각각에서 구동 소자(DT)의 이동도를 센싱하고, 이동도 센싱 결과를 제품 출하전 서브 픽셀별로 측정된 구동 소자(DT)의 이동도 보상값과 비교하여 그 차이를 바탕으로 이동도 보상값을 업데이트한다. 제품 출하전 센싱 모드에서 서브 픽셀별 구동 소자(DT)의 문턱전압과 이동도가 센싱되어 구동 소자의 문턱전압 보상값과 이동도 보상값이 룩업 테이블(look-up table)에 설정된다. 서브 픽셀별로 구동 소자(DT)의 이동도 센싱 결과를 반영한 이동도 보상값으로 구동 소자의 이동도가 보상된다.
RT 모드는 영상이 표시되는 디스플레이 구동 기간 중에 매 프레임 기간마다 도 11에 도시된 버티컬 블랭크 기간(VB)에 픽셀들의 이동도를 실시간 센싱하고, 이동도 센싱 결과에 따라 서브 픽셀별로 이동도 보상값을 업데이트한다. 버티컬 블랭크 구간은 제N-1 프레임 기간의 액티브 구간과 제N 프레임 기간의 액티브 구간 사이에서 타이밍 콘트롤러(130)에 데이터가 입력되지 않는 기간이다.
OFF RS 모드는 표시장치의 전원이 꺼질 때 외부 보상 회로는 픽셀들 각각에서 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)을 센싱하고, 그 문턱 전압 센싱 결과를 바탕으로 서브 픽셀별로 문턱 전압 보상값을 업데이트한다. OFF RS 모드에서, 전원이 완전히 꺼지기 전 미리 설정된 지연 시간 동안 표시패널 구동회로와 외부 보상 회로가 구동되어 서브 픽셀들 각각에서 픽셀들 각각에서 구동 소자의 문턱 전압을 센싱하여 서브 픽셀별로 구동 소자(DT)의 문턱 전압 보상값을 업데이트한다.
외부 보상 회로는 제3 정전압 노드(PL3)에 연결된 전원 라인에서 제2 노드(n2)의 전압을 센싱하여 디지털 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital Convertor: 이하 “”라 함)와, ADC의 데이터를 보상하는 보상 회로를 포함한다. 보상 회로의 룩업 테이블에는 서브 픽셀별로 구동 소자(DT)의 문턱 전압과 이동도를 보상하기 위한 보상값들이 저장되어 있다. 보상 회로는 ADC로부터 출력된 센싱 데이터를 룩업 테이블에 입력하여 룩업 테이블로부터 출력된 보상값을 입력 영상의 픽셀 데이터에 더하거나 곱하여 픽셀 데이터를 변조함으로써 구동 소자(DT)의 전기적 특성 변화를 보상한다. ADC는 데이터 구동부(110)가 집적된 소스 드라이브 IC에서 설정된 센싱 채널마다 배치될 수 있다. 보상 회로는 타이밍 콘트롤러(130)와 함께 콘트롤러 IC 칩에 내장될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(130)는 도 4 내지 도 7과 같은 방법으로 픽셀 데이터의 대역폭을 줄여 픽셀 데이터를 데이터 구동부(110)로 전송할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(130)는 송신측 회로로, 데이터 구동부(110)는 수신측 회로로 해석될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 보여 주는 흐름도이다. 도 9는 제1 내지 제3 모드 각각에서 픽셀 데이터의 비트수가 축소되는 일 예를 보여 주는 도면이다. 도 9의 예에서, 제1 내지 제3 모드에서 전송 선로를 통해 데이터 구동부로 전송되는 픽셀 데이터의 대역폭은 120Hz 구동의 노멀(Normal) 모드에 비해 데이터 전송 대역폭이 대략 20% 이상 저감된다. 노멀 모드에서 픽셀 데이터의 4 서브 컬러 데이터(RWBG)의 R, W, B, G 데이터 각각은 10 bit 데이터일 수 있다.
도 1, 도 4, 및 도 9를 참조하면, 타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템(200)으로부터, 3 원색 픽셀 데이터(RGB), HDR(High Dynamic Range) 정보, 리프레시 레이트(Refresh rate) 정보 등을 입력 받는다(S001). 리프레시 레이트는 픽셀 데이터가 픽셀들에 기입되는 주파수이다. 리프레시 레이트는 프레임 주파수 또는 픽셀 구동 주파수로 해석될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(130)는 입력 영상의 3 원색 픽셀 데이터를 백색 데이터(W)를 포함한 4 서브 컬러 데이터(RWBG)로 변환한다(S002). 입력 영상의 3원색 픽셀 데이터는 적색 데이터(R), 녹색 데이터(G) 및 청색 데이터(B)를 포함한다. 4 서브 컬러 데이터(RWBG)는 적색 데이터(R), 백색 데이터(W), 녹색 데이터(G) 및 청색 데이터(B)을 포함한다. 4 서브 컬러 데이터(RWBG)의 R, W, B, G 데이터 각각은 10 bit 데이터일 수 있다. HDR 픽셀 데이터가 아닌 일반적인 픽셀 데이터의 경우, R, G, B 중에서 최소값의 서브 컬러 데이터가 0(zero)로 치환되고 백색 데이터(W)가 추가된다. 백색 서브 픽셀은 모든 파장의 빛을 방출하기 때문에 '0'으로 치환된 서브 컬러 데이터의 컬러 성분을 포함한다. 3원색 픽셀 데이터를 4 서브 컬러 데이터(RWBG)로 변환하는 방법은 공지된 컬러 변환 알고리즘을 이용할 수 있다.
HDR 픽셀 데이터의 경우, 픽셀 데이터 각각이 '0'으로 치환된 서브 컬러 데이터 없이 4 서브 컬러 데이터(RWBG)를 포함한다. HDR 픽셀 데이터는 일반적인 픽셀 데이터에 비하여 최대 휘도와 동적 범위(Dynamic range, DR)가 월등히 큰 데이터이다.
타이밍 콘트롤러(130)는 픽셀 데이터를 분석한다(S003). 4 서브 컬러 데이터(RWBG)의 R, W, G, 및 B 데이터들 모두 최상위 비트(Most Significant Bit, MSB) 2 bit가 '0(zero)'인 저계조값의 픽셀 데이터가 검출될 때, 타이밍 콘트롤러(130)는 이를 제1 모드(MODE1)로 정의(S004)하고, 제1 모드(MODE1)에서 4 서브 컬러 데이터(RWBG) 각각의 비트 수를 줄여 데이터 구동부(110)로 전송한다(S005). 타이밍 콘트롤러(130)의 픽셀 데이터 분석에 의해 4 서브 컬러 데이터(RWBG)에서 어느 한 서브 컬러 데이터가 '0'인 픽셀 데이터가 검출될 때, 타이밍 콘트롤러(130)는 이를 제2 모드(MODE2)로 정의(S007)한다. 제2 모드(MODE2)에서 타이밍 콘트롤러(130)는 '0' 값을 갖는 서브 컬러 데이터가 제외된 픽셀 데이터를 데이터 구동부(110)로 전송한다(S008). 데이터 압축이 필요할 때 타이밍 콘트롤러(130)는 이를 제3 모드(MODE3)로 정의(S010)한다. 타이밍 콘트롤러(130)는 HDR 픽셀 데이터가 입력될 때 제3 모드(MODE3)로 진입하여 데이터를 압축할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제3 모드(MODE3)에서 타이밍 콘트롤러(130)는 픽셀 데이터의 4 서브 컬러 데이터(RWBG)를 저손실(Low-loss) 압축 방법으로 압축하여 데이터 구동부(110)로 전송할 수 있다(S011).
타이밍 콘트롤러(130)는 픽셀 데이터 분석 결과를 바탕으로 1 픽셀 단위 또는 1 픽셀 라인 단위로 모드를 전환할 수 있다. 여기서, 1 픽셀 단위는 1 픽셀에 포함된 서브 컬러의 서브 픽셀들 예를 들면, 4 서브 컬러 서브 픽셀들을 포함한다. 1 픽셀 라인은 1 수평 기간 동안 동시에 픽셀 데이터가 기입되는 모든 서브 픽셀들을 포함한다. 표시패널(100)에 복수의 소스 드라이브 IC들이 연결되는 경우, 1 픽셀 라인 단위는 1 픽셀 라인에서 하나의 소스 드라이브 IC가 담당하는 표시 영역(AA)의 일부 영역에서 1 수평 기간 동안 동시에 데이터가 기입되는 서브 픽셀들을 포함한다. 1 픽셀 단위의 일 예로, 도 9에서 제1 픽셀 데이터(PXL1)의 4 서브 컬러 데이터(RWBG)가 제1 모드(MODE1)로 전송된 후에 제2 픽셀 데이터(PXL2)의 4 서브 컬러 데이터(RWBG)가 제2 모드(MODE2) 또는 제3 모드(MODE3)으로 전송될 수 있다.
제1 모드(MODE1)에서, 타이밍 콘트롤러(130)는 도 9에 도시된 바와 같이 픽셀 데이터의 R, W, B, G 데이터 각각에서 상위 2 비트를 제외한 8 bit로 변환하여 비트수를 축소하여 데이터 구동부(110)에 전송한다(S005).
데이터 구동부(110)는 제1 모드(MODE1)에서 매 4 서브 컬러 데이터마다 R, W, B, G 데이터 각각에서 상위 비트 위치에 '0'을 추가하여 4 서브 컬러 데이터를 복원한다. 그리고 데이터 구동부(110)는 복원된 4 서브 컬러 데이터 각각을 DAC를 통해 데이터 전압으로 변환한다. 이렇게 복원된 4 서브 컬러 데이터의 데이터 전압이 컬러별로 대응하는 서브 픽셀들에 충전되어 픽셀 데이터가 픽셀들에 기입된다(S006).
제2 모드(MODE2)에서, 타이밍 콘트롤러(130)는 도 9에 도시된 바와 같이 4 서브 컬러 데이터(RWBG) 중 '0'으로 치환된 서브 컬러 데이터를 제외한 3 서브 컬러 데이터를 지시 코드(Indicator, IND)와 함께 데이터 구동부(110)로 전송한다(S008). 데이터 구동부(110)로 전송되는 3 서브 컬러 데이터는 백색 데이터(W)를 포함한다. 지시 코드(IND)는 '0'로 치환된 서브 컬러 데이터가 어떤 컬러의 데이터인지를 지시한다.
데이터 구동부(110)는 제2 모드(MODE2)에서 매 픽셀 데이터의 3 서브 컬러 데이터에 지시 코드(IND)가 지시하는 서브 컬러 데이터의 위치에 '0'으로 코딩된 10 bit 데이터를 추가하여 4 서브 컬러 데이터를 복원한다. 그리고 데이터 구동부(110)는 복원된 4 서브 컬러 데이터 각각을 DAC를 통해 데이터 전압으로 변환한다. 이렇게 복원된 4 서브 컬러 데이터의 데이터 전압이 컬러별로 대응하는 서브 픽셀들에 충전되어 픽셀 데이터가 픽셀들에 기입된다(S009).
제3 모드(MODE3)에서, 타이밍 콘트롤러(130)는 픽셀 데이터의 4 서브 컬러 데이터(RWBG)를 압축하여 데이터 구동부(110)로 전송한다(S011). 데이터 압축 방법에서 이용되는 저손실 압축 알고리즘은 DCT(Discrete Cosine Transform), DWT(Discrete wavelet transform), DSC(display stream compression), 크로마 서브 샘플링(Chroma subsampling) 중 어느 하나일 수 있다.
타이밍 콘트롤러(130)는 알고리즘을 이용하여 HDR 픽셀 데이터를 압축할 수 있다. 이 경우, 타이밍 콘트롤러(130)는 i * j(i와 j 각각은 2 이상의 양의 정수) 크기의 픽셀 블록(pixel block) 단위로 HDR 픽셀 데이터를 고주파수 성분의 서브 컬러 데이터와 저주파수 성분의 서브 컬러 데이터로 분리할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(130)는 고주파수 성분의 도미넌트 컬러(Dominant color)의 두 서브 컬러 데이터를 10 bit로 전송하고, 상대적으로 픽셀 데이터 값에 영향이 적은 저주파수 성분의 위크 컬러(Weak color)의 두 서브 컬러 데이터를 합한 10 bit 데이터로 압축하여 메타 정보(META)와 함께 저손실 압축 데이터를 출력할 수 있다. 도 9에서, 'Dom1'과 'Dom2'는 제1 및 제2 픽셀 데이터(PXL1, PXL2)에서 두 개의 도미넌트 성분의 서브 컬러 정보이고, 'Weak1'과 'Weak2'는 제1 및 제2 픽셀 데이터(PXL1, PXL2)에서 두 개의 위크 성분의 서브 컬러 정보일 수 있다. 메타 정보(META)는 DWT 알고리즘에 의해 압축된 데이터를 복원하기 위하여 필요한 정보 즉, 도미넌트 컬러와 위크 컬러 정보를 포함할 수 있다.
데이터 구동부(110)는 제3 모드(MODE3)에서 HDR 픽셀 데이터의 도미넌트 성분의 서브 컬러 데이터와 위크 성분의 서브 컬러 데이터를 메타 정보(META)와 함께 수신 받고 메타 정보(META)를 이용하여 HDR 픽셀 데이터의 4 서브 컬러 데이터를 각각 10 bit 데이터로 복원한다. 그리고 데이터 구동부(110)는 복원된 HDR 픽셀 데이터의 4 서브 컬러 데이터 각각을 DAC를 통해 데이터 전압으로 변환한다. 이렇게 복원된 HDR 픽셀 데이터의 4 서브 컬러 데이터의 데이터 전압이 컬러별로 대응하는 서브 픽셀들에 충전되어 픽셀 데이터가 픽셀들에 기입된다(S012).
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 보여 주는 흐름도이다. 이 실시예에서 전술한 제1 실시예와 실질적으로 동일한 단계에 대하여는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1, 도 5, 및 도 9를 참조하면, 타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템(200)으로부터, 3 원색 픽셀 데이터(RGB), HDR 정보, 리프레시 레이트(Refresh rate) 정보 등을 입력 받는다(S101).
타이밍 콘트롤러(130)는 입력 영상의 3 원색 픽셀 데이터를 백색 데이터(W)를 포함한 4 서브 컬러 데이터(RWBG)로 변환한다(S102). 타이밍 콘트롤러(130)는 입력 영상의 리프레시 레이트 즉, 프레임 주파수에 따라 데이터 전송 대역폭을 가변한다. 타이밍 콘트롤러(130)는 리프레시 레이트가 미리 설정된 기본 프레임 주파수 예를 들어, 120Hz일 때 노멀 모드에서 비트수 축소 없이 노말 모드로 픽셀 데이터를 전송한다(S103 및 S104).
데이터 구동부(110)는 노멀 모드에서 수신되는 픽셀 데이터를 DAC를 통해 데이터 전압으로 변환하여 출력된다. 노멀 모드에서, 4 서브 컬러 데이터의 데이터 전압이 컬러별로 대응하는 서브 픽셀들에 충전되어 픽셀 데이터가 픽셀들에 기입된다(S105).
타이밍 콘트롤러(130)는 리프레시 레이트가 기본 프레임 주파수 보다 높은 주파수 예를 들어, 144Hz일 때 전술한 제1 내지 제3 모드(MODE1, MODE2, MODE3) 중 어느 하나로 픽셀 데이터의 대역폭을 줄여 픽셀 데이터를 데이터 구동부(110)로 전송한다(S106).
타이밍 콘트롤러(130)는 리프레시 레이트가 기본 프레임 주파수 보다 높은 주파수일 때, 모드 선택을 위하여 픽셀 데이터를 분석한다(S107).
타이밍 콘트롤러(130)는 4 서브 컬러 데이터(RWBG)의 R, W, G, B 모두 상위 비트(Most Significant Bit, MSB) 2 bit가 '0(zero)'인 저계조값의 픽셀 데이터가 검출될 때, 제1 모드(MODE1)에서 4 서브 컬러 데이터(RWBG) 각각의 비트 수를 줄여 데이터 구동부(110)로 전송한다(S108 및 S109).
타이밍 콘트롤러(130)는 4 서브 컬러 데이터(RWBG)에서 어느 한 서브 컬러 데이터가 '0'인 픽셀 데이터가 검출될 때 제2 모드(MODE2)에서 '0'으로 치환된 서브 컬러 데이터 없이 백색 데이터를 포함한 3 서브 컬러 데이터의 픽셀 데이터를 지시 코드(IND)와 함께 데이터 구동부(110)로 전송한다(S111 및 S112).
타이밍 콘트롤러(130)는 HDR 픽셀 데이터가 검출될 때 제3 모드(MODE3)에서 그 픽셀 데이터의 4 서브 컬러 데이터(RWBG)를 저손실 압축 방법으로 압축하여 데이터 구동부(110)로 전송한다(S114 및 S115).
데이터 구동부(110)는 제1 내지 제3 모드(MODE1, MODE2, MODE3)에서 수신된 픽셀 데이터를 각각 10bit 길이를 갖는 4 서브 컬러 데이터로 복원하여 데이터 전압으로 변환한다. 이렇게 복원된 4 서브 컬러 데이터의 데이터 전압이 컬러별로 대응하는 서브 픽셀들에 충전되어 픽셀 데이터가 픽셀들에 기입된다(S110, S113, 및 S116)
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 보여 주는 흐름도이다. 도 7은 S215 및 S216 단계를 상세히 보여 주는 흐름도이다. 이 실시예에서 전술한 실시예들과 실질적으로 동일한 단계에 대하여는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1, 도 6, 도 7 및 도 9를 참조하면, 타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템(200)으로부터, 3 원색 픽셀 데이터(RGB), HDR 정보, 리프레시 레이트(Refresh rate) 정보 등을 입력 받는다(S101).
타이밍 콘트롤러(130)는 입력 영상의 3 원색 픽셀 데이터를 백색 데이터(W)를 포함한 4 서브 컬러 데이터(RWBG)로 변환한다(S102). 타이밍 콘트롤러(130)는 입력 영상의 리프레시 레이트에 따라 데이터 전송 대역폭을 가변한다. 타이밍 콘트롤러(130)는 리프레시 레이트가 미리 설정된 기본 프레임 주파수일 때 노멀 모드에서 비트수 축소없이 노말 모드로 픽셀 데이터를 전송한다(S103 및 S104). 데이터 구동부(110)는 노멀 모드에서 수신되는 픽셀 데이터를 DAC를 통해 데이터 전압으로 변환하여 출력된다. 노멀 모드에서, 4 서브 컬러 데이터의 데이터 전압이 컬러별로 대응하는 서브 픽셀들에 충전되어 픽셀 데이터가 픽셀들에 기입된다(S105).
타이밍 콘트롤러(130)는 리프레시 레이트가 기본 프레임 주파수 보다 높은 주파수일 때 전술한 제1 내지 제3 모드(MODE1, MODE2, MODE3) 중 어느 하나로 픽셀 데이터의 대역폭을 줄여 픽셀 데이터를 데이터 구동부(110)로 전송한다(S106).
타이밍 콘트롤러(130)는 리프레시 레이트가 기본 프레임 주파수 보다 높은 주파수일 때, 모드 선택을 위하여 픽셀 데이터를 분석한다(S107).
타이밍 콘트롤러(130)는 4 서브 컬러 데이터(RWBG)의 R, W, G, B 모두 상위 비트(Most Significant Bit, MSB) 2 bit가 '0(zero)'인 저계조값의 픽셀 데이터가 검출될 때, 제1 모드(MODE1)에서 4 서브 컬러 데이터(RWBG) 각각의 비트 수를 줄여 데이터 구동부(110)로 전송한다(S108 및 S109). 타이밍 콘트롤러(130)는 4 서브 컬러 데이터(RWBG)에서 어느 한 서브 컬러 데이터가 '0'인 픽셀 데이터가 검출될 때 제2 모드(MODE2)에서 '0'으로 치환된 서브 컬러 데이터 없이 백색 데이터를 포함한 3 서브 컬러 데이터의 픽셀 데이터를 지시 코드(IND)와 함께 데이터 구동부(110)로 전송한다(S111 및 S112).
타이밍 콘트롤러(130)는 HDR 정보와 동기되어 입력되는 HDR 영상 데이터에서 1 라인 데이터 단위로 픽셀 데이터를 분석하여 그 분석 결과를 바탕으로, 선택적으로 제2 모드(MODE2)로 HDR 영상 데이터를 데이터 구동부(110)로 전송할 수 있다(S214, S215, 및 S216)
S215 단계에서, 1 라인 데이터는 도 1에 도시된 픽셀 라인들(L1~Ln) 중에서 HDR 영상의 픽셀 데이터가 기입되는 픽셀(101)을 포함한 픽셀 라인의 픽셀들에 기입될 1 라인 분량의 픽셀 데이터이다. 데이터 구동부(100)는 중대형 표시패널을 구동하기 위하여 복수의 소스 드라이브 IC들로 구현되어 표시패널(100)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 19에 도시된 바와 같이 하나의 소스 드라이브 IC로부터 출력되는 데이터 전압은 데이터 라인들을 통해 1 픽셀 라인의 서브 픽셀들 중에서 일부 서브 픽셀들에 인가될 수 있다. 소스 드라이브 IC는 자신이 담당하는 픽셀 영역 내에서 1 수평 기간 동안 1 픽셀 라인의 일부 서브 픽셀들에 연결된 데이터 라인들에 데이터 전압을 공급하여 픽셀 데이터를 그 서브 픽셀들에 기입한다. 이 경우, 1 라인 데이터는 1 픽셀 라인의 모든 서브 픽셀들에 기입될 데이터가 아니라, 해당 소스 드라이브 IC가 담당하는 1 픽셀 라인의 일부 서브 픽셀들에 기입될 픽셀 데이터들을 포함한다.
타이밍 콘트롤러(130)는 HDR 영상의 픽셀 데이터를 저장하여 1 라인 데이터의 픽셀 데이터 각각을 분석할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(130)는 R, W, B, G 각각에서 '0' 보다 큰 데이터 값을 갖는 4 서브 컬러 데이터(RWBG)가 하나도 없거나 이러한 4 서브 컬러 데이터(RWBG)를 포함한 픽셀 데이터의 개수 즉, 누적 카운트 값(CNT)이 도 7에 도시된 바와 같이 미리 설정된 기준값(REF) 이하일 때 제2 모드(MODE2)로 전환하여 HDR 픽셀 데이터를 포함한 1 라인 데이터의 픽셀 데이터를 지시 코드(IND)와 함께 데이터 구동부(110)로 전송한다(S81 내지 S84). 다시 말하여, 타이밍 콘트롤러(130)는 HDR 영상 데이터의 1 라인 데이터에서 4 서브 컬러 데이터가 적고 상대적으로 3 서브 컬러 이하의 픽셀 데이터가 많은 경우, 해당 라인의 픽셀 데이터들을 제2 모드(MODE2)의 비트수 축소 방법으로 변환하여 데이터 구동부(110)로 전송한다. 여기서, 3 서브 컬러 이하의 픽셀 데이터는 R, W, B, G 중에서 하나 이상의 서브 컬러 데이터가 '0'인 픽셀 데이터이다.
타이밍 콘트롤러(130)는 HDR 영상의 1 라인 데이터에서, R, W, B, G 각각에서 데이터 값이 '0' 보다 큰 4 서브 컬러 데이터(RWBG)의 개수 즉, 누적 카운트 값(CNT)이 기준값(REF) 보다 많으면 해당 1 라인 데이터의 픽셀 데이터를 제3 모드(MODE3)의 데이터 압축 방법으로 압축한다.
타이밍 콘트롤러(130)는 HDR 영상 데이터가 입력될 때 제3 모드(MODE3)에서 픽셀 데이터의 4 서브 컬러 데이터(RWBG)를 저손실 압축 방법으로 압축하여 데이터 구동부(110)로 전송한다(S217).
데이터 구동부(110)는 제1 내지 제3 모드(MODE1, MODE2, MODE3)에서 수신된 픽셀 데이터를 각각 10bit 길이를 갖는 4 서브 컬러 데이터로 복원하여 데이터 전압으로 변환한다. 이렇게 복원된 4 서브 컬러 데이터의 데이터 전압이 컬러별로 대응하는 서브 픽셀들에 충전되어 픽셀 데이터가 픽셀들에 기입된다(S110, S113, 및 S218).
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 보여 주는 흐름도이다. 도 10은 S302 단계에서 압축되는 데이터 포맷의 일 예를 보여 주는 도면이다. 이 실시예에서 전술한 실시예들과 실질적으로 동일한 단계에 대하여는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1, 도 8, 도 9 및 도 10을 참조하면, 타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템(200)으로부터, 3 원색 픽셀 데이터(RGB), HDR 정보, 리프레시 레이트(Refresh rate) 정보 등을 입력 받는다(S101).
타이밍 콘트롤러(130)는 입력 영상의 3 원색 픽셀 데이터를 백색 데이터(W)를 포함한 4 서브 컬러 데이터(RWBG)로 변환한다(S102). 타이밍 콘트롤러(130)는 입력 영상의 리프레시 레이트에 따라 데이터 전송 대역폭을 가변한다.
타이밍 콘트롤러(130)는 리프레시 레이트가 미리 설정된 기본 프레임 주파수일 때 노멀 모드에서 비트수 축소 없이 노말 모드로 픽셀 데이터를 전송한다(S103 및 S104). 데이터 구동부(110)는 노멀 모드에서 수신되는 픽셀 데이터를 DAC를 통해 데이터 전압으로 변환하여 출력된다. 노멀 모드에서, 4 서브 컬러 데이터의 데이터 전압이 컬러별로 대응하는 서브 픽셀들에 충전되어 픽셀 데이터가 픽셀들에 기입된다(S105).
타이밍 콘트롤러(130)는 리프레시 레이트가 기본 프레임 주파수 보다 높은 주파수일 때 전술한 제1 내지 제3 모드(MODE1, MODE2, MODE3) 중 어느 하나로 픽셀 데이터의 대역폭을 줄여 픽셀 데이터를 데이터 구동부(110)로 전송하거나, 별도의 압축 방법으로 픽셀 데이터를 압축한다. 기본 프레임 주파수가 120Hz일 때, 타이밍 콘트롤러(130)는 입력 영상과 함께 수신되는 리프레시 레이트 정보에 의해 현재 프레임에 입력되는 영상의 리프레시 레이트가 144Hz일 때 전술한 제1 내지 제3 모드(MODE3)에서 픽셀 데이터의 비트수를 대략 20% 수준으로 축소하여 데이터 구동부(110)로 전송한다(S106 내지 S218).
타이밍 콘트롤러(130)는 현재 프레임에 입력되는 영상의 리프레시 레이트가 144Hz보다 큰 경우(예를 들어, 165Hz), 픽셀 데이터를 저손실 압축 방법으로 압축하되, 압축률을 높여 대략 33%로 픽셀 데이터를 더 압축하여 데이터 구동부(110)로 전송할 수 있다(S301 내지 S303).
S302 단계에서, 저손실 압축 알고리즘은 DCT, DWT, DSC, 크로마 서브 샘플링 알고리즘 중 어느 하나일 수 있다. 도 10은 DWT 알고리즘에서 제1 내지 제4 픽셀 데이터(PXL1~PXL4)가 33%의 압축률로 압축된 일 예를 보여 주는 데이터 포맷을 보여 준다. 제1 내지 제4 픽셀 데이터(PXL1~PXL4)의 4 서브 컬러 데이터(RWBG)의 R, W, B, G 각각에서 원본 데이터가 10 bit일 때, DWT 알고리즘으로 압축된 제1 내지 제4 픽셀 데이터(PXL1~PXL4)는 메타 정보, 제1 픽셀 데이터(PXL1)에서 고주파 성분으로 추출된 두 개의 도미넌트 서브 컬러 정보(D1), 제2 픽셀 데이터(PXL2)에서 추출된 두 개의 도미넌트 서브 컬러 정보(D2), 제3 픽셀 데이터(PXL3)에서 추출된 두 개의 도미넌트 서브 컬러 정보(D3), 제4 픽셀 데이터(PXL4)에서 두 개의 도미넌트 서브 컬러 정보(D4), 그리고 제1 내지 제4 픽셀 데이터(PXL1~PXL4)에서 저주파 성분으로 추출된 두 개의 위크 컬러 서브 픽셀 정보(W1, W2)를 포함할 수 있다. 도 10에서, 괄호 안의 숫자는 비트수이다.
데이터 구동부(110)는 S302 단계에서 압축된 데이터를 메타 정보(META)를 이용하여 제1 내지 제4 픽셀 데이터(PXL1~PXL4)를 복원한다. 33%의 압축률로 압축된 제1 내지 제4 픽셀 데이터(PXL1~PXL4) 각각은 데이터 구동부(110)에서 4 서브 컬러 데이터(RWBG)의 R, W, B, G 데이터 각각 10 bit 데이터로 복원된다. 복원한다. 데이터 구동부(110)는 복원된 데이터를 DAC를 통해 데이터 전압으로 변환하여 출력한다. 이렇게 복원된 HDR 픽셀 데이터의 4 서브 컬러 데이터의 데이터 전압이 컬러별로 대응하는 서브 픽셀들에 충전되어 픽셀 데이터가 픽셀들에 기입된다(S303).
도 11은 1 프레임 기간과 1 수평 기간을 보여 주는 도면이다. 도 12는 EPI 인터페이스에서 타이밍 콘트롤러와 소스 드라이브 IC들 간의 전송 선로 연결 구조를 보여 주는 도면이다. 도 13은 소스 드라이브 IC들에서 생성되는 다중 위상의 내부 클럭의 일 예를 보여 주는 파형도이다.
도 1, 도 11, 도 12, 및 도 13을 참조하면, 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE)는 입력 영상의 픽셀 데이터와 동기되는 타이밍 신호이다.
수직 동기신호(Vsync)는 1 프레임 기간을 정의한다. 수평 동기신호(Hsync)는 1 수평 기간(1H)을 정의한다. 데이터 인에이블 신호(DE)는 픽셀들에 기입될 픽셀 데이터를 포함한 유효 데이터 구간을 정의한다. 데이터 인에이블 신호(DE)의 펄스는 표시패널(100)의 픽셀들에 기입될 픽셀 데이터와 동기된다. 데이터 인에이블 신호(DE)의 1 펄스 주기는 1 수평 기간(1H)이다.
1 프레임 기간(1 Frame)은 호스트 시스템(200)으로부터 입력 영상의 픽셀 데이터가 수신되어 픽셀들에 기입되는 액티브 기간(Active interval, AT)과, 픽셀 데이터가 없는 버티컬 블랭크 기간(Vertical Blank period, VB)으로 나뉘어진다. 버티컬 블랭크 기간(VB)은 제M-1(M은 자연수) 프레임 기간의 액티브 기간(AT)과 제M 프레임 기간의 액티브 기간(AT) 사이에서 픽셀 데이터가 타이밍 콘트롤러(130)와 데이터 구동부(110)에 수신되지 않는 블랭크 기간이다. 액티브 기간(AT)은 표시패널(100)의 모든 픽셀 라인들(L1~Ln)의 서브 픽셀들에 기입될 픽셀 데이터를 포함한다.
타이밍 콘트롤러(TCON)는 EPI(Embedded　Clock Point to Point Interface) 인터페이스를 통해 데이터 구동부(110)에 데이터를 전송할 수 있다. 표시장치는 도 12에 도시된 바와 같이 복수의 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)을 포함할 수 있다. 도 12에서, 네 개의 소스 드라이브 IC들이 도시되었으나, 표시패널(100)의 크기와 해상도에 따라 필요한 소스 드라이브 IC들이 더 추가될 수 있다. 도 12에서, 'TCON'은 타이밍 콘트롤러(TCON)가 집적된 IC 칩이고, 'GIP'는 표시패널(100) 상에 배치된 게이트 구동부(120)를 나타낸다.
EPI 인터페이스는 도 12에 도시된 바와 같이 타이밍 콘트롤러(TCON)와 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)을 점 대 점(point to point) 방식으로 연결하여 타이밍 콘트롤러(TCON)와 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4) 사이의 전송 선로에서 필요한 배선 수를 최소화할 수 있다. 타임이 콘트롤러(TCON)와 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)을 점 대 점 방식으로 연결하는 전송 선로는 데이터 배선쌍을 포함한다. EPI 인터페이스는 클럭이 내장된 신호가 데이터 배선쌍을 통해 전송된다. 클럭이 내장된 신호는 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)과 게이트 구동부(GIP)를 제어하기 위한 콘트롤 데이터와, 픽셀들에 기입되어 표시 영역(AA) 상에서 입력 영상을 재현하기 위한 픽셀 데이터를 포함한다. 따라서, EPI 인터페이스는 클럭, 콘트롤 데이터, 및 픽셀 데이터를 포함한 신호가 같은 배선쌍을 통해 직렬로 전송되기 때문에 별도의 클럭 배선과 콘트롤 배선들이 필요 없다.
EPI 인터페이스의 경우, 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4) 각각은 CDR(Clock and Data Recovery)을 위한 클럭 복원 회로를 포함할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(TCON)는 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)에서 복원되는 클럭의 위상과 주파수가 고정(lock)될 수 있도록 클럭 트레이닝 패턴(clock training pattern 또는 preamble) 신호를 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)에 전송한다. 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)은 데이터 배선쌍을 통해 직렬로 수신된 신호(DATA)에서 클럭 트레이닝 패턴 신호와 클럭 비트가 입력될 때 클럭 비트로부터 클럭을 복원하여 도 13과 같이 순차적으로 위상이 시프트되는 다중 위상의 내부 클럭(CDR CLK)을 발생한다. 도 13에서 '0011'은 소스 드라이브 IC로 직렬 전송되는 신호(DATA)에 내장된 클럭 비트의 일 예이다. 클럭 비트는 데이터 패킷들 사이에 인코딩될 수 있다.
소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)은 내부 클럭(CDR CLK)의 위상과 주파수가 고정(Lock)되면 출력 안정 상태를 지시하는 하이 로직 레벨(High logic level)의 락 신호(Lock signal, LOCK)를 타이밍 콘트롤러(TCON)에 피드백(Feedback) 입력한다. 락 신호(LOCK)는 제1 소스 드라이브 IC(SIC1)로부터 제n 소스 드라이브 IC(SIC4)까지 순차적으로 전달되고, 제n 소스 드라이브 IC(SIC4)로부터 출력된 락 신호(LOCK)는 락 피드백 배선을 통해 타이밍 콘트롤러(TCON)에 피드백 입력된다.
EPI 인터페이스의 신호 전송 프로토콜에서, 타이밍 콘트롤러(TCON)는 콘트롤 데이터와 입력 영상의 픽셀 데이터를 전송하기 전에 클럭 트레이닝 패턴 신호를 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송한다. 소스 드라이브 IC(SIC1~SIC4)는 클럭 트레이닝 패턴 신호가 수신될 때 클럭 트레이닝(Clock training)을 수행하여 데이터 배선쌍을 통해 수신된 신호(DATA)로부터 클럭을 복원하여 내부 클럭을 발생하고, 모든 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)에서 내부 클럭의 위상과 주파수가 안정되게 고정될 때 락 신호(LOCK)를 타이밍 콘트롤러(TCON)에 전송하여 타이밍 콘트롤러(TCON)와의 데이터 링크를 확립한다.
타이밍 콘트롤러(TCON)는 마지막 소스 드라이브 IC(SIC4)로부터 수신된 락 신호(LOCK)에 응답하여 콘트롤 데이터와 픽셀 데이터를 인코딩하여 데이터 배선쌍을 통해 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송하기 시작한다. 타이밍 콘트롤러(TCON)로부터 출력되는 신호(DATA)는 타이밍 콘트롤러(TCON)의 송신단 버퍼를 통해 차동 신호(Differential Signal)로 변환되어 데이터 배선쌍을 통해 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송된다. 배선쌍은 차동 신호의 정위상 신호가 전송되는 제1 배선과, 차동 신호의 역위상 신호가 전송되는 제2 배선을 포함한다.
소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)은 데이터 배선쌍을 통해 수신되는 신호(DATA)로부터 콘트롤 데이터 비트(control data bit)를 내부 클럭 타이밍에 샘플링하여 콘트롤 데이터를 복원하고, 샘플링된 콘트롤 데이터로부터 데이터 타이밍 제어 신호, 게이트 타이밍 제어 신호 등을 복원할 수 있다.
소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)은 내부 클럭 타이밍에 맞추어 배선쌍을 통해 수신된 신호(DATA)로부터 픽셀 데이터의 비트들를 샘플링한 후에 래치(latch)를 이용하여 샘플링된 픽셀 데이터의 비트들을 병렬 데이터로 변환한다. 그리고 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)은 픽셀 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 출력 버퍼를 통해 출력한다. 데이터 전압은 표시패널(100)의 데이터라인들에 공급된다.
도 14는 EPI 인터페이스의 신호 전송 프로토콜을 보여 주는 파형도이다.
도 14를 참조하면, 타이밍 콘트롤러(TCON)는 제1 단계(Phase-Ⅰ에서 일정한 주파수의 클럭 트레이닝 패턴 신호(C/T)를 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송하고 락 피드백 배선을 통해 하이 로직 레벨(high logic level, H)의 락 신호(LOCK)가 입력될 때 제2 단계(Phase-Ⅱ를 실시하여 EPI 인터페이스 프로토콜에서 정의된 신호 포맷으로 인코딩된 신호(DATA)를 차동 신호로 변환하여 배선쌍을 통해 전송하기 시작한다. 제2 단계(Phase-Ⅱ에서 콘트롤 데이터 패킷(CTRL)이 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송된다.
타이밍 콘트롤러(TCON)는 제2 단계(Phase-Ⅱ에 이어서 락 신호(LOCK)가 하이 로직 레벨로 유지되면 제3 단계(Phase-Ⅲ를 실시하여 입력 영상의 픽셀 데이터(SDATA)를 포함한 비디오 데이터 패킷을 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송한다.
도 14에서 "Tlock"은 락 신호(LOCK)가 하이 로직 레벨(H)로 반전될 때까지의 지연 시간이다. 지연 시간(Tlock) 동안 클럭 트레이닝 패턴 신호(C/T)가 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송되어 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)에서 클럭 트레이닝 과정이 수행되어 복원되는 내부 클럭의 주파수와 위상이 고정(Lock)된다.
타이밍 콘트롤러(TCON)는 마지막 소스 드라이브 IC(SIC4)로부터 로우 로직 레벨(L)의 락 신호(LOCK)가 입력될 때 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)의 클럭 트레이닝을 재개하기 위하여 제1 단계(Phase-Ⅰ를 실행하여 클럭 트레이닝 패턴 신호(C/T)를 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)에 전송한다. 제2 단계(Phase-Ⅱ신호와 제3 단계(Phase-Ⅲ 실행 중에 예기치 않은 상황에서 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4) 중 어느 하나라도 락 신호(LOCK)가 로우 로직 레벨(L)로 반전되면, 타이밍 콘트롤러(TCON)는 제2 단계(Phase-Ⅱ또는 제3 단계(Phase-Ⅲ 실행 중이라도 제1 단계(Phase-Ⅰ를 실행하여 클럭 트레이닝 패턴 신호(C/T)를 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송한다. 이 때, 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)에 콘트롤 데이터(CTRL)와 픽셀 데이터(SDATA)가 수신되지 않는다.
도 15는 EPI 인터페이스에서 1 데이터 패킷을 예시한 도면이다.
도 15를 참조하면, 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송되는 신호(DATA)의 1 데이터 패킷은 데이터 비트들, 데이터 비트들의 앞과 뒤에 할당된 클럭 비트들(EPI CLK)을 포함한다. 1 비트 전송 시간은 1 UI(Unit Interval) 시간이다. 1 UI는 표시패널(100)의 해상도나 데이터 비트수에 따라 달라질 수 있다.
클럭 비트들(EPI CLK)은 이웃한 데이터 패킷들 사이에 4 UI 만큼 할당되고, 그 로직 값은 "0 0 1 1 (또는 L L H H)"으로 설정될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 4 서브 컬러 데이터에서 컬러별 비트 수가 10 bit일 때, 하나의 픽셀 데이터의 데이터 패킷은 40 UI의 데이터 비트들과, 4 UI의 클럭 비트들을 포함할 수 있다. 데이터 비트 수가 8 bit이고 픽셀 데이터가 백색 데이터(W) 없이 R, G 및 B 데이터를 포함할 때, 1 데이터 패킷은 8 bit의 R 서브 픽셀 데이터, 8 bit의 G 서브 픽셀 데이터, 및 8 bit의 B 서브 픽셀 데이터가 포함된 24 UI의 데이터 비트들과, 4 UI의 클럭 비트들을 포함할 수 있다.
도 16은 수평 블랭크 기간 동안 전송되는 신호의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 16을 참조하면, 1 수평 기간(1H)은 픽셀 데이터가 없는 수평 블랭크 구간(Horizontal blank period, HB)과, 픽셀 데이터(SDATA)가 전송되는 수평 액티브 구간(Horizontal active, HA)으로 나뉘어질 수 있다. 콘트롤 데이터 패킷은 수평 블랭크 구간(HB)에 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송될 수 있다.
수평 블랭크 구간(HB) 동안 제1 단계(Phase-Ⅰ와 제2 단계(Phase-Ⅱ 단계가 수행될 수 있다. 수평 블랭크 구간(HB)은 데이터 인에이블 신호(DE)의 로우 로직 레벨 구간에 해당한다. 수평 블랭크 구간(HB) 동안, 복수의 콘트롤 데이터 패킷(CTRL1, CLRL2, CTRL3)가 전송될 수 있다. 콘트롤 데이터 패킷(CTRL1, CLRL2, CTRL3) 중 적어도 하나에 노멀 모드와 제1 내지 제3 모드(MODE1, MODE2, MODE3)를 지시하는 모드 정보가 인코딩될 수 있다.
예를 들어, EPI 인터페이스에 도 5에 도시된 실시예를 적용하면 표 1과 같다.
표 1을 참조하면, 타이밍 콘트롤러(TCON)는 120Hz 리프레시 레이트로 입력되는 입력 영상의 경우, 노멀 모드를 지시하는 모드 정보 코드 '00'을 콘트롤 데이터 패킷(CTRL)에 인코딩하여 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)에 전송한 후에 4 서브 컬러 데이터의 컬러별 데이터 각각의 비트 축소 없이 즉, 대역폭 저감 없이 픽셀 데이터를 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)에 전송할 수 있다.
타이밍 콘트롤러(TCON)는 120Hz 리프레시 레이트로 입력되는 입력 영상의 경우, 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송되는 신호의 대역폭을 줄이되, 입력 영상의 픽셀 데이터 각각을 분석한 결과를 바탕으로 사용자가 느끼는 화질 저하 없는 최적의 대역폭 저감 방법을 제1 내지 제3 모드(MODE1, MODE2, MODE3) 중에서 선택한다.
저계조 값을 갖는 픽셀 데이터의 경우, 타이밍 콘트롤러(TCON)는 제1 모드(MODE1)를 선택하여 화질에 영향이 없는 상위 비트 없이 의미 있는 비트만으로 픽셀 데이터를 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송하여 사용자가 느끼는 화질 저하 없이 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송되는 신호의 대역폭을 줄일 수 있다.
소정 기준의 저계조 값이 없는 3원색 데이터(RGB)를 4 서브 컬러 데이터(RWBG)로 변환할 때 HDR 영상 이외의 영상의 경우 3원색 데이터 중에서 하나가 '0'으로 치환되기 때문에 타이밍 콘트롤러(TCON)는 제2 모드(MODE2)를 선택한다. 타이밍 콘트롤러(TCON)는 제2 모드(MODE2)에서 3원색 데이터 중에 화질에 영향이 없는 최소값의 서브 컬러 없이 백색 데이터(W)를 포함한 3 서브 컬러 데이터로 픽셀 데이터를 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송하여 화질 저하 없이 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송되는 신호의 대역폭을 줄일 수 있다.
HDR 영상의 경우, 타이밍 콘트롤러(TCON)는 HDR 영상의 고휘도를 표현하기 위하여 제3 모드(MODE3)를 선택한다. 타이밍 콘트롤러(TCON)는 제3 모드(MODE3)에서 HDR 영상의 픽셀 데이터 각각에 대하여 4 서브 컬러 데이터(RWBG)의 컬러별 데이터값을 저손실 압축 방법으로 압축하여 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송하여 사용자가 느끼는 화질 저하 없이 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송되는 신호의 대역폭을 줄일 수 있다.
도 17은 타이밍 콘트롤러(TCON)에서 EPI 인터페이스 프로토콜에 맞게 모드별로 인코딩되어 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송되는 신호(DATA)의 픽셀 데이터 포맷의 일 예를 보여 준다. 타이밍 콘트롤러(TCON)는 매 수평 기간마다 픽셀 데이터가 전송되기에 앞서 수평 블랭크 구간에 모드 정보가 인코딩된 콘트롤 데이터 패킷(CTRL)를 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)로 전송할 수 있다. 모드 정보의 일 예로, 노말 모드는 '00', 제1 모드(MODE1)는 '01', 제2 모드(MODE2)는 '10', 제3 모드(MODE3)는 '11'로 모드별 코드값이 설정될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 도 17에서, 괄호 안의 숫자는 데이터의 비트수를 나타낸다. 도 17에서, “D11, D12”는 제1 픽셀(PXL1)에서 도미넌트 성분의 두 서브 컬러 데이터이고, “D22”는 제2 픽셀(PXL2)에서 도미넌트 성분의 두 서브 컬러 데이터이이다. “”는 제1 픽셀(PXL1)의 위크 성분의 두 서브 컬러 데이터이다. “”는 제2 픽셀(PXL2)의 위크 성분의 두 서브 컬러 데이터이다.
도 18은 도 17에 도시된 데이터 포맷으로 인코딩된 신호가 수신될 때 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)에서 복원되는 픽셀 데이터를 보여 주는 도면이다. 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4) 각각은 수평 블랭크 구간(HB)에 수신되는 콘트롤 데이터 패킷(CTRL)의 데이터를 디코딩하여 콘트롤 데이터 패킷(CTRL)에 이어서 수신되는 픽셀 데이터 패킷의 복원 모드를 판단한다. 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4) 각각은 노멀 모드의 경우 픽셀 데이터를 별도의 비트 복원 없이 내부 클럭 타이밍에 맞추어 샘플링한다.
소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)은 제1 모드(MODE1)에서 수신된 픽셀 데이터마다 4 서브 컬러 데이터에 상위 2 bit에 '0'을 추가하여 R, W, B, G 데이터 각각을 10 bit 데이터로 복원한다.
소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)은 제2 모드(MODE2)에서 수신된 픽셀 데이터마다 3원색 데이터 중 어느 하나가 없이 백색 데이터(W)를 포함한 3 서브 컬러 데이터에 지시 코드(IND)가 지시하는 서브 컬러의 데이터 위치에 '0'을 추가하여 각 컬러별로 4 서브 컬러 데이터를 10 bit 데이터로 복원한다.
소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)은 제3 모드(MODE3)에서 수신된 압축 픽셀 데이터를 메타 정보를 이용하여 각 컬러별로 4 서브 컬러 데이터를 10 bit 데이터로 복원한다.
도 19는 표시패널의 1 픽셀 라인에서 하나의 소스 드라이브 IC가 담당하는 영역을 보여 주는 도면이다. 도 20은 HDR(High Dynamic Range) 영상에서 전송되는 신호의 대역폭을 줄일 때 1 수평 기간 단위로 모드가 업데이트되는 예를 보여 주는 도면이다.
도 1, 도 12, 도 19, 및 도 20을 참조하면, 하나의 표시패널(100)을 구동하기 위하여 복수의 소스 드라이브 IC들(SIC1~SIC4)이 필요할 때, 하나의 소스 드라이브 IC(SIC)는 표시패널(100)의 전체 데이터 라인들 중에서 표시패널(100)의 길이 방향(X)에서 볼 때 일부 영역(빗금칙 부분)에 존재하는 데이터 라인들에 공급되는 데이터 전압을 출력한다. 따라서, 소스 드라이브 IC(SIC)는 표시패널(100)의 일부 영역에 존재하는 픽셀들에 데이터 전압을 공급할 수 있다.
HDR 영상이 수신되는 경우, 타이밍 콘트롤러(TCON)는 매 픽셀 라인(Li)마다 1 라인 데이터 중에서 각 소스 드라이브 IC(SIC)가 담당하는 영역 내에서 픽셀 데이터 각각에 대하여 각 서브 컬러마다 '0' 보다 큰 4 서브 컬러 데이터(RWBG)의 누적 카운트값이 기준값 보다 클 때, 제3 모드(MODE3)를 지시하는 모드 정보를 수평 블랭크 구간(HB)에 전송한 후에 압축된 픽셀 데이터를 해당 소스 드라이브 IC(SIC)로 전송한다. 반면에, 타이밍 콘트롤러(TCON)는 각 소스 드라이브 IC(SIC)가 담당하는 영역 내에서 픽셀 데이터 각각에 대하여 각 서브 컬러마다 '0' 보다 큰 4 서브 컬러 데이터(RWBG)의 누적 카운트값이 기준값 이하일 때, 제2 모드(MODE2)를 지시하는 모드 정보를 수평 블랭크 구간(HB)에 전송한 후에 3원색 데이터 중 어느 한 컬러의 데이터 없이 백색 데이터(W)를 포함한 3 서브 컬러 데이터를 해당 소스 드라이브 IC(SIC)로 전송한다.
따라서, HDR 영상에서 픽셀 데이터의 컬러별 분석 결과에 따라 도 20에 도시된 바와 같이 매 수평 기간마다 모드가 제2 모드 또는 제3 모드로 업데이트될 수 있다.
도 21, 도 23, 및 도 25는 타이밍 콘트롤러(TCON)와 소스 드라이브 IC(DIC)에서 제1 내지 제3 모드(MODE1, MODE2, MODE3)를 처리하는 구성을 상세히 보여 주는 도면들이다.
도 21, 도 23 및 도 25를 참조하면, 타이밍 콘트롤러(TCON)는 서브 컬러 변환부(310), 인코더(320), 및 데이터 전송부(330)를 포함한다.
서브 컬러 변환부 데이터 전송부(330)는 호스트 시스템(200)으로부터 수신된 3원색 데이터(RGB), HDR 정보, 및 리프레시 레이트 정보를 수신한다. 서브 컬러 변환부(310)는 입력 영상의 3원색 데이터(RGB)를 백색 데이터(W)를 포함한 4 서브 컬러 데이터(RWBG)로 변환한다. 서브 컬러 변환부(310)는 입력 영상의 저계조 데이터 여부, HDR 데이터 여부, 및 리프레시 레이트를 지시하는 모드 선택 데이터(4SDHDR)를 4 서브 컬러 데이터(RWBG)와 함께 출력한다.
인코더(320)는 서브 컬러 변환부(310)로부터 4 서브 컬러 데이터(RWBG)와 모드 선택 데이터(4SDHDR)를 입력 받아 전술한 모드별 대역폭 저감 방법으로4 서브 컬러 데이터(RWBG)를 인코딩하여 비트수가 감소된 데이터를 출력한다. 인코더(320)는 모드 선택 신호를 콘트롤 데이터 패킷에 할당하고, 비트수가 감소된 픽셀 데이터를 비디오 데이터 패킷에 할당한다. 데이터 전송부(330)는 인코더(320)로부터 출력된 데이터를 차동 신호로 변환하여 데이터 배선쌍을 통해 소스 드라이브 IC(SIC)로 출력한다.
타이밍 콘트롤러(TCON)는 리프레시 레이트 정보를 바탕으로 입력 영상의 프레임 주파수를 판단하여 입력 영상의 프레임 주파수가 기본 프레임 주파수 보다 높을 때 제1 내지 제3 모드 중 어느 하나로 진입하여 도 5 내지 도 8과 같은 방법으로 픽셀 데이터의 전송 대역폭을 줄일 수 있다.
소스 드라이브 IC(SIC)는 데이터 수신부(410), 디코더(420), DAC(430), 및 출력 버퍼(440)를 포함한다.
데이터 수신부(410)는 데이터 배선쌍을 통해 수신된 신호(DATA)로부터 클럭을 복원하고, 복원된 내부 클럭을 이용하여 비트수가 감소된 픽셀 데이터와 모드 선택 신호를 샘플링한다.
디코더(420)는 데이터 수신부(410)로부터 입력되는 픽셀 데이터를 복원한다. 디코더(420)와 DAC(430) 사이에 래치(Latch)가 배치될 수 있다. DAC(430)는 복원된 픽셀 데이터를 데이터 전압(Vdata)으로 변환한다. 데이터 전압(Vdata)은 출력 버퍼(440)를 통해 출력된다.
도 22는 제1 모드(MODE1)에서 타이밍 콘트롤러(TCON)에 의해 비트수가 감소되어 출력되는 데이터와, 소스 드라이브 IC(SIC)에서 복원되는 데이터의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 제1 모드(MODE1)에서 4 서브 컬러 데이터(RWBG)는 저계조 데이터임을 지시하는 모드 선택 신호(4SDHDR)와 함께 인코더(320)에 입력된다. 4 서브 컬러 데이터(RWBG)가 컬러별로 10 bit 데이터일 때, 1 픽셀 데이터의 4 서브 컬러 데이터(RWBG)는 40 bit 데이터이다. 인코더(320)는 제1 모드(MODE1)에서 각 컬러별로 데이터값이 없는 상위 2 bit를 뺀 나머지 8 bit 데이터로 구성된 32bit의 픽셀 데이터를 비디오 데이터 패킷에 인코딩하고, 비디오 데이터 패킷에 앞서 전송될 콘트롤 데이터 패킷에 제1 모드(MODE1)를 지시하는 코드를 인코딩한다.
소스 드라이브 IC(SIC)의 디코더(420)는 제1 모드(MODE1)에서 수신된 32 bit의 픽셀 데이터의 R, W, B, G 데이터 각각에 상위 2 bit를 '0'으로 추가하여 40 bit의 4 서브 컬럭 데이터를 복원한다.
도 24는 제2 모드(MODE2)에서 타이밍 콘트롤러(TCON)에 의해 비트수가 감소되어 출력되는 데이터와, 소스 드라이브 IC(SIC)에서 복원되는 데이터의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 제2 모드(MODE2)에서 4 서브 컬러 데이터(RWBG)는 노멀 데이터임을 지시하는 모드 선택 신호(4SDHDR)와 함께 인코더(320)에 입력된다. 노멀 데이터는 저계조 데이터나 HDR 데이터가 아닌 픽셀 데이터를 의미한다.
4 서브 컬러 데이터(RWBG)가 컬러별로 10 bit 데이터일 때, 1 픽셀 데이터의 4 서브 컬러 데이터(RWBG)는 40 bit 데이터이다. 인코더(320)는 제2 모드(MODE2)에서 데이터 값이 0인 서브 컬러 데이터를 지시하는 지시 코드(IND)와 함께 백색 데이터(W)를 포함한 32 bit의 3 서브 컬러 데이터를 비디오 데이터 패킷에 인코딩하고, 비디오 데이터 패킷에 앞서 전송될 콘트롤 데이터 패킷에 제2 모드(MODE2)를 지시하는 코드를 인코딩한다.
소스 드라이브 IC(SIC)의 디코더(420)는 제2 모드(MODE2)에서 수신된 32 bit의 픽셀 데이터에서 지시 코드(IND)가 지시하는 서브 컬러의 8bit 데이터를 추가하여 40 bit의 4 서브 컬럭 데이터를 복원한다.
도 26은 제3 모드(MODE3)에서 타이밍 콘트롤러(TCON)에 의해 비트수가 감소되어 출력되는 데이터와, 소스 드라이브 IC(SIC)에서 복원되는 데이터의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 25 및 도 26을 참조하면, 제3 모드(MODE3)에서 4 서브 컬러 데이터(RWBG)는 HDR 영상임을 지시하는 모드 선택 신호(4SDHDR)와 함께 인코더(320)에 입력된다.
4 서브 컬러 데이터(RWBG)가 컬러별로 10 bit 데이터일 때, 2 픽셀 데이터의 4 서브 컬러 데이터(RWBG)의 bit 총합은 80 bit 데이터이다. 인코더(320)는 제3 모드(MODE3)에서 저손실 압축 알고리즘으로 2 픽셀 데이터의 4 서브 컬러 데이터(RWBG)를 압축하여 복원에 필요한 압축 정보 예를 들어, 메타 정보(META) 정보를 포함하여 64 bit의 압축 데이터를 비디오 데이터 패킷에 인코딩하고, 비디오 데이터 패킷에 앞서 전송될 콘트롤 데이터 패킷에 제3 모드(MODE3)를 지시하는 코드를 인코딩한다.
소스 드라이브 IC(SIC)의 디코더(420)는 제3 모드(MODE3)에서 수신된 32 bit의 픽셀 데이터를 복원하여 40 bit의 4 서브 컬럭 데이터를 복원한다. DWT 압축 알고리즘의 경우, 디코더(420)는 메타 정보(META)를 이용하여 압축 데이터를 복원할 수 있다.
본원 발명자들은 본 발명의 화질 및 대역폭 저감 효과를 검증하기 위하여 복수의 원본 테스트 영상에 대하여 시뮬레이션을 실시하였다. 이 시뮬레이션 결과, 신호의 대역폭이 20% 저감될 때 제1 및 제2 모드(MODE1, MODE2)의 경우에 표시패널에서 재현된 영상이 최대 신호 대 잡음비(Peak Signal-to-noise ratio, PSNR)가 무한대(Infinity)로 계산되어 원본 테스트 영상과 동일하고, 제3 모드(MODE3)의 경우에 표시패널에서 재현된 영상이 원본 테스트 영상 대비 PSNR이 평균 70.22dB로 계산되어 사용자가 느끼는 화질 저하가 거의 없음을 확인하였다. 본원 발명자들은 시뮬레이션에서 제3 모드에서 압축률을 33% 로 높여 대역폭을 더욱 저감할 때 PSNR이 평균 62.91dB로 계산되어 사용자가 느끼는 화질 저하가 거의 없거나 작다는 것을 확인하였다.
도 27은 본 발명의 제5 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 27을 참조하면, 타이밍 콘트롤러(TCON)는 압축 모드 또는 제3 모드(MODE3)에서 입력 영상의 픽셀 데이터를 이산 코사인 변환 즉, DCT 변환하여 압축할 수 있다(S271). 압축 모드는 전술한 실시예의 제3 모드(MODE3)와는 별도로 설정되어, 사용자 또는 세트 메이커(Set maker)에 의해 선택될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(TCON)는 입력 영상의 픽셀 데이터를 DCT 변환하여 DCT 데이터를 생성한다(S272). 타이밍 콘트롤러(TCON)는 DCT 데이터에서 고주파 성분을 바탕으로 도미넌트 컬러의 우선 순위를 판단한다. 타이밍 콘트롤러(TCON)는 도미넌트 컬러의 우선 순위가 결정되면, DCT 데이터에서 우선 순위에 따라 고주파 성분의 적어도 일부를 삭제하여 4 서브 컬러 데이터(RWBG)를 압축한다(S273). 타이밍 콘트롤러(TCON)는 DCT 변환전 원본 영상의 4 서브 컬러 데이터(RWBG) 대비 평균 50% 수준으로 압축된 DCT 데이터를 출력할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 데이터 압축율은 DCT 데이터의 AC 성분을 바탕으로 결정된 도미넌트 컬러의 우선 순위에 따라 달라질 수 있다.
타이밍 콘트롤러(TCON)는 고주파 성분의 적어도 일부가 제거된 DCT 데이터를 메타 정보(META)와 함께 소스 드라이브 IC(SIC)로 전송한다(S274). 메타 정보(META)는 도미넌트 컬러의 우선 순위와 고주파 데이터 조합 정보를 포함한 데이터이다. 도미넌트 컬러의 우선 순위와 고주파 데이터 조합 정보는 컬러별로 삭제된 비트 위치 정보를 포함한다. 메타 정보(META)는 소스 드라이브 IC(SIC)로 전송되는 콘트롤 데이터 패킷(CTRL)에 인코딩될 수 있다.
소스 드라이브 IC(SIC)는 타이밍 콘트롤러(TCON)로부터 고주파 성분의 적어도 일부가 제거된 DCT 데이터와 메타 정보(META)를 수신한다. 소스 드라이브 IC(SIC)는 메타 정보(META)로부터 도미넌트 컬러의 우선 순위와 고주파 데이터 조합을 판단하고, 이를 바탕으로 타이밍 콘트롤러(TCON)에 의해 제거된 bit 위치에 '0(zero)' 값의 bit를 패딩(padding)한 후에 인버스(inverse) DCT 변환하여 DCT 데이터를 원본 영상의 4 서브 컬러 데이터(RWBG)로 복원한다(S275).
DCT 변환은 픽셀 블록(pixel block) 단위로 입력 영상의 픽셀 데이터들을 공간 영역(Spatial Domain)에서 주파수 영역(Frequency Domain)으로 변환한다. 픽셀 블록의 크기는 N * N(N은 2 이상의 양의 정수) 개의 픽셀들을 포함한 크기일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 픽셀 블록은 메모리 크기와 연산 속도를 고려하여 적절히 선택될 수 있다. DCT 변환 결과, 대부분의 정보는 저주파 영역에 집중된다. 이는 인접한 픽셀들은 대부분 비슷한 컬러이기 때문이다. 인접한 픽셀들 간에 컬러의 변화가 있는 데이터는 DCT 변환후에 고주파 영역으로 분리된다. 사람의 눈은 영상에서 저주파 성분에 민감하게 반응하지만, 고주파 성분에 민감하지 않기 때문에 고주파 성분이 일부 제거되더라도 화질의 차이를 잘 느끼지 못한다.
도 28 및 도 29는 DCT 압축 및 복원 알고리즘의 일 예를 보여 주는 도면들이다. 도 28은 4 * 4 픽셀 블록의 원본 영상 데이터(D11~DNN)에 대하여 DCT 압축 및 보원한 예이다. 도 29는 1 * 4 DCT 변환의 예시를 보여 주는 도면이다.
도 28을 참조하면, 원본 영상의 4 * 4 픽셀 블록의 데이터(D11~DNN)에 미리 설정된 DCT 변환 계수가 곱해진 결과로 생성된 4 * 4 DCT 데이터(DC~ACNN)는 DC 성분과 AC 성분(AC1~ACNN)으로 나뉘어진다. DCT 데이터의 DC 성분은 원본 영상에서 대부분의 정보를 포함하는 저주파 영역의 데이터인 반면, AC 성분(AC1~ACNN)은 정보량이 적은 고주파 영역의 데이터이다. 이하에서, DCT 데이터에서 'DC 성분'을 저주파 데이터로, DCT 데이터에서 'AC 성분'을 고주파 데이터로 칭하기로 한다.
DCT 데이터에서, 저주파 데이터(DC)는 4 * 4 행렬의 최좌측 상단 데이터이다. 고주파 데이터(AC)는 4 * 4 행렬에서 화살표와 같이 최우측 하단으로 갈수록 주파수가 높은 데이터이다.
도 29를 참조하면, 원본 영상의 1 * 4 픽셀 블록의 데이터(D11~D14)에 4 * 4 DCT 변환 행렬의 계수가 곱해진 결과, 1 * 4 DCT 데이터(DC~AC3)가 생성된다. 1 * 4 DCT 데이터(DC~AC3)는 저주파 데이터(DC)와 고주파 데이터(AC1, AC2, AC3)를 포함한다. 1 * 4 DCT 데이터(DC~AC3)에 인버스 DCT 변환 행렬의 계수가 곱해지면 원본 데이터(D11~D14)로 복원된다. 인버스 DCT 변환 행렬은 DCT 변환 행렬의 전치 행렬일 수 있다. 도 29에 도시된 DCT 변환 행렬과 인버스 DCT 변환 행렬의 계수값은 일 예일 뿐, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 30은 타이밍 콘트롤러에서 DCT 변환된 압축 데이터 생성 방법의 일 예를 보여 주는 도면이다.
원본 영상의 4 *4 픽셀 블록에서, 제1 행부터 제4 행의 순서대로, 각각 4 개의 적색 데이터(R1~R4), 녹색 데이터(G1~G4), 청색 데이터(B1~B4) 및 백색 데이터(W1~W4)가 포함된다. 4 * 4 픽셀 블록은 4 픽셀 데이터 즉, 4 개의 4 서브 컬러 픽셀 데이터(RWBG)를 포함한다.
DCT 변환부(340)는 4 * 4 픽셀 블록 단위로 원본 영상의 4 서브 컬러 데이터(R1~R4, G1~G4, B1~B4, W1~W4)에 DCT 변환 계수(T11~T44)가 설정된 DCT 변환 행렬을 곱하여 주파수 영역의 DCT 데이터(DC_R~AC3_R, DC_G~AC3_G, DC_B~AC3_B, DC_W~AC3_W)를 산출한다. 여기서, DC_X는 X 컬러의 저주파 데이터(DC)이고, ACn_X는 X 컬러의 제n 교류 데이터이다. 제1 교류 데이터로부터 제n 교류 데이터로 갈수록 주파수가 높은 고주파 성분이다.
도미넌트 컬러 판단부(350)는 연산 로직으로 구현될 수 있다. 도미넌트 컬러 판단부(340)는 DCT 데이터의 고주파 데이터(AC)를 바탕으로 도미넌트 컬러의 우선 순위를 결정한다. 압축 데이터의 복원시에 픽셀 컬러 변화가 더 정확하게 복원될 수 있도록 DCT 데이터에서 고주파 성분이 많을수록 우선 순위가 더 높은 도미넌트 컬러로 선정될 수 있다.
도 30에서, 'Dom1', 'Dom2, 'Dom3, 'Dom4'는 DCT 데이터에서 고주파 데이터(AC1, AC2, AC3)가 큰 순서대로 제1 도미넌트 컬러, 제2 도미넌트 컬러, 제3 도미넌트 컬러, 제4 도미넌트 컬러를 나타낸다. 제1 도미넌트 컬러(Dom1)의 고주파 데이터(AC1, AC2, AC3)는 제2 도미넌트 컬러(Dom2)의 그 것(AC1, AC2, AC3) 보다 크다. 제3 도미넌트 컬러(Dom3)의 고주파 데이터(AC1, AC2, AC3)는 제2 도미넌트 컬러(Dom2)의 그 것(AC1, AC2, AC3) 보다 작고, 제4 도미넌트 컬러(Dom4)의 그 것(AC1, AC2, AC3) 보다 크다.
예를 들어, 제1 도미넌트 컬러(Dom1)는 적색 데이터(R), 제2 도미넌트 컬러(Dom2)는 녹색 데이터(G), 제3 도미넌트 컬러(Dom3)는 청색 데이터(B), 제4 도미넌트 컬러(Dom4)는 백색 데이터(W)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 도미넌트 컬러(Dom1~Dom4)의 우선 순위는 DCT 데이터의 고주파 데이터(AC1, AC2, AC3) 총합에 따라 결정될 수 있다.
데이터 압축 및 전송부(360)는 DCT 데이터에서 고주파 데이터(AC1, AC2, AC3)를 삭제하되, 도미넌트 컬러 판단부(350)로부터의 도미넌트 컬러 판단 결과를 입력 받아 도미넌트 컬러의 우선 순위에 따라 고주파 데이터(AC1, AC2, AC3)를 제거한다.
도미넌트 컬러들(Dom1~Dom4) 각각에서 고주파 데이터(AC1, AC2, AC3)의 주파수가 높은 데이터일수록 더 많은 데이터가 제거된다. DCT 데이터에서 DC로부터부터 멀수록 고주파 데이터의 주파수가 높아질 수 있다. 제2 고주파 데이터(AC2)의 주파수는 제1 고주파 데이터(AC1) 보다 높다. 제3 고주파 데이터(AC3)의 주파수는 제2 고주파 데이터(AC2) 보다 높다. 이 경우, 제3 고주파 데이터(AC3)가 제2 고주파 데이터(AC2) 보다 더 많이 삭제되고, 제2 고주파 데이터(AC2)가 제1 고주파 데이터(AC1) 보다 더 많이 삭제된다.
데이터 압축 및 전송부(360)는 도미넌트 컬러의 우선 순서 대로 DCT 데이터 행렬에 데이터를 배치한다. 원본 영상의 4 *4 픽셀 블록에 대응되는 DCT 데이터의 행렬이 단위 행렬이라 할 때, DCT 데이터의 단위 행렬에 제1 행에서 좌측부터 우측으로 제1 도미넌트 컬러(Dom1)의 저주파 데이터(DC_Dom1)와 고주파 데이터(AC1_Dom1, AC2_Dom1, AC3_Dom1)가 할당된다. 제2 행에서 좌측부터 우측으로 제2 도미넌트 컬러(Dom2)의 저주파 데이터(DC_Dom2)와 고주파 데이터(AC1_Dom2, AC2_Dom2, AC3_Dom2)가 할당된다. 제3 행에서 좌측부터 우측으로 제3 도미넌트 컬러(Dom3)의 저주파 데이터(DC_Dom3)와 고주파 데이터(AC1_Dom3, AC2_Dom3, AC3_Dom3)가 할당된다. 제4 행에서 좌측부터 우측으로 제4 도미넌트 컬러(Dom4)의 저주파 데이터(DC_Dom4)와 고주파 데이터(AC1_Dom4, AC2_Dom4, AC3_Dom4)가 할당된다.
도미넌트 컬러(Dom1, Dom2, Dom3, Dom4)의 우선 순위에 따라 제1 도미넌트 컬러(Dom1)의 고주파 데이터 삭제량은 상대적으로 작다. 제2 도미넌트 컬러(Dom2)의 고주파 데이터 삭제량은 제1 도미넌트 컬러(Dom1)의 삭제량 보다 많다. 제3 도미넌트 컬러(Dom3)의 고주파 데이터 삭제량은 제2 도미넌트 컬러(Dom2)의 삭제량 보다 많다. 제4 도미넌트 컬러(Dom4)의 고주파 데이터 삭제량은 제3 도미넌트 컬러(Dom2)의 삭제량 보다 많다. 따라서, 도미넌트 컬러(Dom1, Dom2, Dom3, Dom4)의 우선 순위가 낮을수록 더 많은 고주파 데이터가 삭제된다. 이렇게 고주파 데이터가 삭제된 DCT 데이터는 4 * 4 픽셀 블록 단위로 원본 영상의 4 서브 컬러 데이터(R1~R4, G1~G4, B1~B4, W1~W4)에 비해 데이터량이 50% 이하의 수준으로 낮아질 수 있다. 예를 들어, 1 픽셀 데이터가 10bit 일 때, 각각 4 서브 컬러 데이터를 포함한 4 픽셀 데이터는 160 bit이지만. 전술한 DCT 데이터에서 고주파 데이터(AC)가 삭제된 4 픽셀 데이터는 도 31에 도시된 바와 같이 80 bit 데이터이다. 도 31은 고주파 데이터(AC)의 LSB(Least Significant Bit)가 삭제된 예이나, 이에 한정되지 않는다. 도 31에서 'CLK'과 'DMY'는 데이터 패킷마다 할당된 클럭 비트와 더미 비트(Dummy bit)이다.
도 31의 예에서, 고주파 데이터(AC)가 삭제되어 소스 드라이브 IC(SIC)로 전송될 DCT 데이터에서, 제1 도미넌트 컬러(Dom1)는 10 bit의 저주파 데이터(DC)와, 17 bit의 고주파 데이터(AC)를 포함한다. 제2 도미넌트 컬러(Dom2)는 10 bit의 저주파 데이터(DC)와, 11 bit의 고주파 데이터(AC)를 포함한다. 제3 도미넌트 컬러(Dom3)는 10 bit의 저주파 데이터(DC)와, 7 bit의 고주파 데이터(AC)를 포함한다. 제4 도미넌트 컬러(Dom4)는 10 bit의 저주파 데이터(DC)와, 5 bit의 고주파 데이터(AC)를 포함한다.
데이터 압축 및 전송부(360)는 메타 정보(META)의 데이터를 콘트롤 데이터 패킷(CTRL)에 인코딩하고, DCT 데이터를 비디오 데이터 패킷에 할당하여 소스 드라이브 IC(SIC)로 전송한다. 메타 정보(META) 데이터는 대응되도록 4 픽셀 데이터마다 하나씩 콘트롤 데이터 패킷(CTRL)에 인코딩될 수 있다.
도미넌트 컬러 판단부(350)는 4 서브 컬러 데이터(RWBG)의 컬러별로 DCT 데이터에서 고주파 데이터(AC1, AC2, AC3)의 총합을 아래에 수학식 1로 산출한다. 수학식 1에서, AC_X는 X 컬러의 고주파 데이터 총합이다. X 컬러의 고주파 데이터의 총합은 AC_X = AC1_X + AC2_X + AC3_X이다.
도미넌트 컬러 판단부(350)는 수학식 1에서 구해진 각 컬러의 고주파 데이터 총합을 크기 순으로 나열하여, 큰 값 순서대로 제1 도미넌트 컬러(Dom1), 제2 도미넌트 컬러(Dom2), 제3 도미넌트 컬러(Dom3), 및 제4 도미넌트 컬러(Dom4)로 판단한다.
도 32는 압축 데이터 복원 방법의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 32를 참조하면, 소스 드라이브 IC(SIC)는 데이터 수신 및 패딩부(450)와 데이터 복원부(460)를 포함한다.
데이터 수신 및 패딩부(450)는 타이밍 콘트롤러(TCON)로부터 DCT 데이터와 메타 정보(META)를 수신한다. DCT 데이터와 메타 정보(META)는 원본 영상의 픽셀 블록에 대응되도록 매 4 픽셀 단위로 수신된다. 4 픽셀의 DCT 데이터 행렬은 제1 행의 제1 도미넌트 컬러 데이터(DC_Dom1, AC1_Dom1, AC2_Dom1, AC3_Dom1), 제2 행의 제2 도미넌트 컬러 데이터(DC_Dom2, AC1_Dom2, AC2_Dom2, AC3_Dom2), 제3 행의 제3 도미넌트 컬러 데이터(DC_Dom3, AC1_Dom3, AC2_Dom3, AC3_Dom3), 그리고 제4 행의 제4 도미넌트 컬러 데이터(DC_Dom4, AC1_Dom4, AC2_Dom4, AC3_Dom4)를 포함한다. DCT 데이터 행렬은 도미넌트 컬러의 우선 순위에 따라 고주파 데이터가 삭제되어 있다. 이러한 DCT 데이터 행렬과 함께 수신되는 메타 정보(META)는 DCT 데이터 행렬에서 도미넌트 컬러의 우선 순위와 고주파 데이터 조합 정보를 포함한다. 따라서, 데이터 수신 및 패딩부(450)는 메타 정보(META)를 바탕으로 도미넌트 컬러별로 고주파 데이터에서 삭제된 데이터량과 삭제 위치를 알 수 있다.
데이터 수신 및 패딩부(450)는 메타 정보(META)를 바탕으로 수신된 DCT 변환 데이터 행렬에서 삭제된 고주파 데이터 위치에 '0(zero)' 값의 bit를 패딩(padding)하고 도미넌트 컬러의 우선 순위대로 데이터가 정렬된다. 도미넌트 컬러의 우선 순위가 낮을수록 더 많은 '0'이 패딩된다.
제1 도미넌트 컬러(Dom1)는 적색 데이터(R), 제2 도미넌트 컬러(Dom2)는 녹색 데이터(G), 제3 도미넌트 컬러(Dom3)는 청색 데이터(B), 제4 도미넌트 컬러(Dom4)는 백색 데이터(W)일 수 있다. 이 경우, 데이터 패딩후 4 픽셀의 DCT 데이터 행렬은 제1행의 적색 DCT 데이터(DC_R~AC3_R), 제2 행의 녹색 DCT 데이터(DC_G~AC3_G), 제3행의 녹색 DCT 데이터(DC_B~AC3_B), 및 제4 행의 DCT 데이터(DC_W~AC3_W)를 포함한다.
데이터 복원부(460)는 데이터 패딩후의 DCT 데이터 행렬에 인버스 DCT 계수(i-T11~ i-T44)가 설정된 인버스 DCT 변환 행렬을 곱하여 4 픽셀 데이터의 4 서브 컬러 데이터(R1~R4, G1~G4, B1~B4, W1~W4)를 복원한다. 데이터 복원부(460)에 의해 복원된 데이터(R1~R4, G1~G4, B1~B4, W1~W4)는 DAC(430)에 입력되어 데이터 전압(Vdata)으로 변환되어 출력 버퍼(440)를 통해 표시패널의 데이터 라인들로 출력될 수 있다.
입력 영상의 특성에 따라 특정 서브 컬러, 및 저주파 영역에 정보량이 집중되지 않는 경우가 있다. 이 경우에, DCT 변환을 일률적으로 적용하는 경우 데이터 복원력이 저하될 수 있다. 본 발명은 도 33과 같은 방법으로 DCT 변환 후 다양한 유형의 모드별로 DCT 데이터의 일부 데이터 삭제하고, 모드별로 복원된 데이터들 중에서 원본 데이터와 가장 유사한 데이터를 선택하여 소스 드라이브 IC로 전송한다. 이 방법은 DCT 데이터의 압축으로 인한 데이터 손실을 최소화하여 어떠한 영상 데이터에서도 높은 복원력을 유지할 수 있다.
도 33은 본 발명의 제6 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 33을 참조하면, 타이밍 콘트롤러(TCON)는 압축 모드에서 입력 영상의 픽셀 데이터를 DCT 변환하여 DCT 데이터를 생성한다(S331 및 S332). 타이밍 콘트롤러(TCON)는 DCT 데이터의 고주파 데이터(AC)를 바탕으로 도미넌트 컬러의 우선 순위를 판단하고, 우선 순위에 따라 다양한 유형의 모드별로 DCT 데이터의 고주파 데이터(AC)의 일부를 삭제하여 DCT 모드별로 분리된 복수의 DCT 데이터들을 생성한다(S333). 일부 모드의 경우, 저주파 데이터(DC)의 일부 bit도 삭제될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(TCON)는 고주파 데이터(AC)의 삭제 유형이 서로 다른 DCT 모드별로 분리된 DCT 데이터들을 복원하고, 복원된 모드별 DCT 데이터들을 원본 영상의 픽셀 데이터와 비교한다. 타이밍 콘트롤러(TCON)는 복원된 DCT 모드별 DCT 데이터들 중에서 원본 영상의 픽셀 데이터와 가장 유사한 DCT 데이터를 선택하여 메타 정보(META)와 함께 소스 드라이브 IC(SIC)로 전송한다(S334).
소스 드라이브 IC(SIC)는 타이밍 콘트롤러(TCON)로부터 고주파 성분의 적어도 일부가 제거된 DCT 데이터와 메타 정보(META)를 수신한다. 소스 드라이브 IC(SIC)는 메타 정보(META)로부터 도미넌트 컬러의 우선 순위와 고주파 데이터(AC)의 조합을 판단하고, 이를 바탕으로 타이밍 콘트롤러(TCON)에 의해 제거된 bit 위치에 '0(zero)' 값의 bit를 패딩(padding)한 후에 인버스(inverse) DCT 변환하여 DCT 데이터를 원본 영상의 4 서브 컬러 데이터(RWBG)로 복원한다(S335).
도 34는 도 33에 도시된 데이터 압축 방법을 처리하는 타이밍 콘트롤러의 구성을 보여 주는 도면이다. 도 35 및 도 36은 DCT 모드별로 나뉘어진 복수의 DCT 데이터들의 일 예를 보여 주는 도면들이다.
도 34 내지 도 36을 참조하면, 타이밍 콘트롤러(TCON)는 DCT 변환부(510), 도미넌트 컬러 판단부(520), 데이터 압축부(530), 데이터 복원부(540), 데이터 비교부(550), 및 데이터 전송부(360)를 포함한다.
DCT 변환부(510)는 픽셀 블록 단위로 원본 영상의 4 서브 컬러 데이터에 DCT 변환 계수가 설정된 DCT 변환 행렬을 곱하여 하나의 DCT 데이터를 생성한다. 도미넌트 컬러 판단부(520)는 DCT 변환부(510)로부터의 DCT 데이터에서 고주파 데이터(AC)의 총합을 비교하여 도미넌트 컬러의 우선 순위를 결정한다. 압축 데이터의 복원시에 픽셀 블록에서 컬러 변화가 더 정확하게 복원될 수 있도록 DCT 데이터에서 고주파 성분이 많을수록 우선 순위가 더 높은 도미넌트 컬러로 선정될 수 있다.
데이터 압축부(530)는 도미넌트 컬러 판단부(340)로부터의 도미넌트 컬러 판단 결과를 입력 받아, DCT 데이터에서 미리 설정된 DCT 모드별로 도미넌트 클러들의 데이터를 다양한 방법으로 삭제하여 bit 수가 저감된 모드별 DCT 데이터들과 모드별로 메타 정보(META)를 생성한다.
데이터 복원부(540)는 데이터 압축부(530)로부터 복수의 DCT 모드별 DCT 데이터들과 DCT 모드별 메타 정보(META)의 데이터를 입력 받는다. 데이터 복원부(540)는 DCT 모드별 DCT 데이터들 각각에서 삭제된 bit 위치에 '0'를 패딩한 후에 인버스 DCT 계수가 설정된 인버스 DCT 변환 행렬을 곱하여 공간 영역의 4 픽셀 데이터의 4 서브 컬러 데이터를 복원한다.
데이터 비교부(550)는 데이터 복원부(540)로부터 입력된 DCT 모드별 복원 데이터를 원본 영상의 픽셀 데이터(RWBG)와 비교하여 그 차이가 가장 적은 DCT 모드의 복원 데이터를 선택한다. 다시 말하여, 데이터 비교부(550)는 복수의 복원 데이터들 중에서 DCT 변환전 원본 데이터와 가장 유사한 복원 데이터를 선택한다. 데이터 비교부(550)는 선택된 DCT 모드를 지시하는 모드 코드를 데이터 전송부(560)에 제공한다.
데이터 전송부(560)는 데이터 압축부(530)로부터 DCT 모드별 DCT 데이터들과 메타 정보들(META)을 입력 받고, 데이터 비교부(550)로부터 선택된 모드 코드를 입력 받는다. 데이터 전송부(560)는 전술한 실시예와 같은 방법으로 선택된 DCT 모드의 DCT 데이터와 메타 정보(META)의 데이터를 소스 드라이브 IC(SIC)로 전송한다. 소스 드라이브 IC(SIC)로 전송되는 DCT 데이터의 패킷은 도 36에 도시된 바와 같이 원본 영상 데이터에 비하여 50% 감소된 80 bit의 4 픽셀 데이터를 포함할 수 있다.
이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 명세서의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리범위는 명세서의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.
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 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 표시패널 110, SIC: 데이터 구동부
120, GIP: 게이트 구동부 130, TCON: 타이밍 콘트롤러
140: 전원부 150: 레벨 시프터
200: 호스트 시스템 DT: 픽셀 회로의 구동 소자
EL: 픽셀 회로의 발광 소자 310: 서브 컬러 변환부
320: 인코더 330, 560: 데이터 전송부
340, 510: DCT 변환부 350, 520: 도미넌트 컬러 판단부
360: 데이터 압축 및 전송부 410: 데이터 수신부
420: 디코더 450: 데이터 수신 및 패딩부
460, 540: 데이터 복원부 530: 데이터 압축부
550: 데이터 비교부

Claims (21)

  1. 입력 영상의 픽셀 데이터를 백색 데이터를 포함한 4 서브 컬러 데이터로 변환하고, 상기 픽셀 데이터의 비트수를 축소하거나 압축하여 출력하는 송신측 회로; 및
    비트수가 축소된 데이터에 상위 비트를 추가하여 상기 4 서브 컬러 데이터를 복원하고, 압축된 데이터를 압축 정보를 이용하여 상기 4 서브 컬러 데이터로 복원하는 수신측 회로를 포함하는 데이터 전송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신측 회로는,
    제1 모드에서 상위 비트가 없는 적색 데이터, 상위 비트가 없는 백색 데이터, 상위 비트가 없는 청색 데이터, 및 상위 비트가 없는 녹색 데이터를 포함한 4 서브 컬러 데이터를 출력하고,
    제2 모드에서 데이터값이 0인 서브 컬러 데이터를 제외하고 백색 데이터를 포함한 3 서브 컬러 데이터와 지시 코드를 출력하고,
    제3 모드에서, 상기 송신측 회로는 상기 4 서브 컬러 데이터를 압축하여 압축 데이터와 압축 정보를 출력하고
    상기 수신측 회로는,
    상기 제1 모드에서 상기 적색 데이터, 상기 백색 데이터, 상기 청색 데이터, 및 상기 녹색 데이터 각각에 상위 비트를 0으로 추가하여 상기 4 서브 컬러 데이터를 복원하고,
    상기 제2 모드에서 상기 3 서브 컬러 데이터에 상기 지시 코드가 지시하는 컬러의 데이터를 추가하여 상기 4 서브 컬러 데이터를 복원하고,
    상기 제3 모드에서, 상기 압축 정보를 이용하여 상기 압축 데이터를 상기 4 서브 컬러 데이터로 복원하는 데이터 전송 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 송신측 회로는,
    상기 픽셀 데이터가 저계조 데이터일 때, 상기 제1 모드로서 비트수가 축소된 상기 4 서브 컬러 데이터를 상기 수신측 회로로 전송하고,
    상기 픽셀 데이터가 HDR(High Dynamic Range) 데이터일 때, 상기 제3 모드로서 상기 압축 데이터와 상기 압축 정보를 상기 수신측 회로로 전송하고,
    상기 픽셀 데이터가 상기 저계조 데이터와 상기 HDR 데이터 이외의 데이터일 때, 상기 제2 모드로서 비트수가 축소된 백색 데이터를 포함한 3 서브 컬러 데이터와, 데이터값이 0인 서브 컬러 데이터를 지시하는 지시 데이터를 상기 수신측 회로로 전송하는 데이터 전송 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 송신측 회로는,
    상기 입력 영상의 프레임 주파수가 기본 프레임 주파수일 때, 상기 송신측 회로는 비트수 축소 없이 상기 4 서브 컬러 데이터를 출력하고,
    상기 입력 영상의 프레임 주파수가 기본 프레임 주파수 보다 높은 제1 주파수일 때, 상기 송신측 회로는 상기 제1 내지 제3 모드 중 어느 하나로서 상기 픽셀 데이터의 상기 비트수를 축소하거나 압축하는 데이터 전송 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 송신측 회로는,
    상기 입력 영상의 프레임 주파수가 상기 제1 주파수 보다 높은 제2 주파수일 때, 상기 송신측 회로는 상기 제1 주파수에서 선택된 상기 제3 모드의 압축률 보다 더 높은 압축률로 상기 4 서브 컬러 데이터를 압축하는 데이터 전송 장치.
  6. 제 2 항에서,
    상기 송신측 회로는,
    상기 제3 모드에서, 상기 4 서브 컬러 데이터를 DCT(Discrete Cosine Transform) 데이터로 변환하고, 상기 DCT 데이터의 고주파 데이터를 바탕으로 도미턴트 컬러들의 우선 순위를 판단하고, 상기 도미넌트 컬러의 우선 순위가 낮을수록 상기 고주파 데이터의 비트 수를 더 많이 삭제하고,
    상기 도미넌트 컬러의 우선 순위와 상기 고주파 데이터 조합 정보를 포함한 메타 정보를 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터를 상기 수신측 회로로 전송하고,
    상기 수신측 회로는,
    상기 제3 모드에서, 상기 메타 정보와 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터를 수신하여, 상기 메타 정보를 바탕으로 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터에서 삭제된 고주파 데이터 위치에 0을 패딩하고, 상기 0이 패딩된 DCT 데이터를 DCT 역변환하여 상기 4 서브 컬러 데이터로 복원하는 데이터 전송 장치.
  7. 제 6 항에서,
    상기 송신측 회로는,
    상기 고주파 데이터의 비트 삭제 유형이 서로 다른 복수의 DCT 데이터들을 생성하고, 상기 복수의 DCT 데이터들을 복원하여 복원된 DCT 데이터들 중에서 상기 입력 영상의 4 서브 컬러 데이터와 가장 유사한 DCT 데이터를 선택하고,
    선택된 DCT 데이터를 상기 메타 정보와 함께 상기 수신측 회로로 전송하는 데이터 전송 장치.
  8. 각각 적색 서브 픽셀, 백색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀, 및 녹색 서브 픽셀을 포함한 복수의 픽셀들이 배치되는 표시패널;
    입력 영상의 픽셀 데이터를 수신하여 상기 픽셀 데이터를 백색 데이터를 포함한 4 서브 컬러 데이터로 변환하고, 상기 4 서브 컬러 데이터의 비트수를 축소하거나 압축하여 인코딩된 데이터를 출력하는 타이밍 콘트롤러; 및
    상기 인코딩된 데이터를 복원하고, 복원된 데이터를 상기 픽셀들에 공급될 데이터 전압으로 변환하여 출력하는 데이터 구동부를 포함하는 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 타이밍 콘트롤러는,
    상기 픽셀 데이터가 저계조 데이터일 때, 제1 모드로서 상위 비트가 없는 적색 데이터, 상위 비트가 없는 백색 데이터, 상위 비트가 없는 청색 데이터, 및 상위 비트가 없는 녹색 데이터를 포함한 4 서브 컬러 데이터를 상기 데이터 구동부로 전송하고,
    상기 픽셀 데이터가 상기 저계조 데이터와 HDR(High Dynamic Range) 데이터 이외의 데이터일 때, 제2 모드로서 데이터값이 0인 서브 컬러 데이터 없이 백색 데이터를 포함한 3 서브 컬러 데이터와 지시 코드를 상기 데이터 구동부로 전송하고,
    상기 픽셀 데이터가 상기 HDR 데이터일 때, 제3 모드로서 상기 4 서브 컬러 데이터를 압축하여 압축 데이터와 압축 정보를 상기 데이터 구동부로 전송하고,
    상기 데이터 구동부는,
    상기 제1 모드에서 수신된 상기 적색 데이터, 상기 백색 데이터, 상기 청색 데이터, 및 상기 녹색 데이터 각각에 상위 비트를 0으로 추가하여 상기 4 서브 컬러 데이터를 복원하여 상기 데이터 전압으로 변환하고,
    상기 제2 모드에서 수신된 상기 3 서브 컬러 데이터에 상기 지시 코드가 지시하는 컬러의 데이터를 추가하여 상기 4 서브 컬러 데이터를 복원하여 상기 데이터 전압으로 변환하고,
    상기 제3 모드에서 수신된 상기 압축 데이터를 상기 압축 정보를 이용하여 상기 4 서브 컬러 데이터로 복원하여 상기 데이터 전압으로 변환하는 표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 데이터 구동부가 내장된 드라이브 IC가 상기 표시패널에 전기적으로 연결되고,
    상기 타이밍 콘트롤러는,
    상기 표시패널의 1 픽셀 라인 내에서 상기 드라이브 IC가 담당하는 픽셀 라인 영역의 픽셀들에 기입될 상기 픽셀 데이터들 중에 컬러별로 0 보다 큰 데이터값을 갖는 상기 4 서브 컬러 데이터를 포함한 픽셀 데이터가 없거나, 상기 컬러별로 0 보다 큰 데이터값을 갖는 상기 4 서브 컬러 데이터를 포함한 픽셀 데이터의 개수가 미리 설정된 기준값 이하일 때 상기 제2 모드로 전환하는 표시장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 타이밍 콘트롤러는,
    상기 입력 영상의 프레임 주파수가 기본 프레임 주파수일 때, 비트수 축소 없이 상기 4 서브 컬러 데이터를 상기 데이터 구동부로 전송하고,
    상기 입력 영상의 프레임 주파수가 상기 기본 프레임 주파수 보다 높은 주파수일 때, 상기 제1 내지 제3 모드 중 어느 하나로 동작하는 표시장치.
  12. 각각 적색 서브 픽셀, 백색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀, 및 녹색 서브 픽셀을 포함한 복수의 픽셀들이 배치되는 표시패널;
    입력 영상의 픽셀 데이터를 수신하여 상기 픽셀 데이터를 백색 데이터를 포함한 4 서브 컬러 데이터로 변환하고, 상기 4 서브 컬러 데이터의 비트수를 압축하여 출력하는 타이밍 콘트롤러; 및
    상기 타이밍 콘트롤러로부터 수신된 압축 데이터를 복원하고, 복원된 데이터를 상기 픽셀들에 공급될 데이터 전압으로 변환하여 출력하는 데이터 구동부를 포함하고,
    상기 타이밍 콘트롤러는,
    상기 4 서브 컬러 데이터를 DCT(Discrete Cosine Transform) 데이터로 변환하고, 상기 DCT 데이터의 고주파 데이터를 바탕으로 도미턴트 컬러들의 우선 순위를 판단하고, 상기 도미넌트 컬러의 우선 순위가 낮을수록 상기 고주파 데이터의 비트 수를 더 많이 삭제하고,
    상기 도미넌트 컬러의 우선 순위와 상기 고주파 데이터 조합 정보를 포함한 메타 정보를 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터를 상기 데이터 구동부로 전송하고,
    상기 데이터 구동부는,
    상기 메타 정보와 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터를 수신하여, 상기 메타 정보를 바탕으로 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터에서 삭제된 고주파 데이터 위치에 0을 패딩하고, 상기 0이 패딩된 DCT 데이터를 DCT 역변환하여 상기 4 서브 컬러 데이터로 복원하는 표시장치.
  13. 입력 영상의 픽셀 데이터를 수신 받아, 상기 픽셀 데이터를 백색 데이터를 포함한 4 서브 컬러 데이터로 변환하는 단계;
    제1 모드에서 송신측 회로로부터 상위 비트가 없는 적색 데이터, 상위 비트가 없는 백색 데이터, 상위 비트가 없는 청색 데이터, 및 상위 비트가 없는 녹색 데이터를 포함한 4 서브 컬러 데이터를 수신측 회로로 전송하고, 수신측 회로가 상기 적색 데이터, 상기 백색 데이터, 상기 청색 데이터, 및 상기 녹색 데이터 각각에 상위 비트를 0으로 추가하여 상기 4 서브 컬러 데이터를 복원하는 단계;
    제2 모드에서 상기 송신측 회로는 데이터값이 0인 서브 컬러 데이터를 제외하고, 백색 데이터를 포함한 3 서브 컬러 데이터와 지시 코드를 출력하고, 상기 수신측 회로가 수신된 3 서브 컬러 데이터에 상기 지시 코드가 지시하는 컬러의 데이터를 추가하여 상기 4 서브 컬러 데이터를 복원하는 단계; 및
    제3 모드에서, 상기 송신측 회로는 상기 4 서브 컬러 데이터를 압축하여 압축 데이터와 압축 정보를 출력하고, 상기 수신측 회로가 상기 압축 데이터를 수신 받아 상기 압축 정보를 이용하여 상기 4 서브 컬러 데이터로 복원하는 단계를 포함하는 데이터 전송 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 픽셀 데이터가 저계조 데이터일 때, 상기 제1 모드에서 각 컬러별로 상기 상위 비트가 없는 4 서브 컬러 데이터가 상기 수신측 회로에 전송되는 데이터 전송 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 픽셀 데이터가 HDR(High Dynamic Range) 데이터일 때, 상기 제3 모드에서 상기 4 서브 컬러 데이터가 압축되어 상기 수신측 회로에 전송되는 데이터 전송 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    표시패널의 1 픽셀 라인 내에서 데이터 전압을 출력하는 드라이브 IC가 담당하는 픽셀 라인 영역의 픽셀들에 기입될 픽셀 데이터들의 4 서브 컬러 데이터를 분석하는 단계; 및
    상기 픽셀 라인 영역의 픽셀들에 기입될 상기 픽셀 데이터들 중에 컬러별로 0 보다 큰 데이터값을 갖는 상기 4 서브 컬러 데이터를 포함한 픽셀 데이터가 없거나, 상기 컬러별로 0 보다 큰 데이터값을 갖는 상기 4 서브 컬러 데이터를 포함한 픽셀 데이터의 개수가 미리 설정된 기준값 이하일 때 상기 제2 모드로 전환하는 단계를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 픽셀 데이터가 상기 저계조 데이터와 상기 HDR 데이터 이외의 데이터일 때, 상기 제2 모드에서 상기 4 서브 컬러 데이터의 비트수가 축소되어 상기 수신측 회로에 전송되는 데이터 전송 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 입력 영상의 프레임 주파수가 기본 프레임 주파수일 때, 상기 송신측 회로는 비트수 축소 없이 상기 4 서브 컬러 데이터를 출력하는 단계를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 입력 영상의 프레임 주파수를 판단하는 단계; 및
    상기 입력 영상의 프레임 주파수가 기본 프레임 주파수 보다 높은 제1 주파수일 때, 상기 송신측 회로가 상기 제1 내지 제3 모드 중 어느 하나로 진입하는 단계를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 입력 영상의 프레임 주파수가 상기 제1 주파수 보다 높은 제2 주파수일 때, 상기 송신측 회로는 상기 제1 주파수에서 선택된 상기 제3 모드의 압축률 보다 더 높은 압축률로 상기 4 서브 컬러 데이터를 압축하는 데이터 전송 방법.
  21. 입력 영상의 4 서브 컬러 데이터를 DCT(Discrete Cosine Transform) 데이터로 변환하는 단계;
    상기 DCT 데이터의 고주파 데이터를 바탕으로 도미턴트 컬러들의 우선 순위를 판단하고, 상기 도미넌트 컬러의 우선 순위가 낮을수록 상기 고주파 데이터의 비트 수를 더 많이 삭제하는 단계;
    상기 도미넌트 컬러의 우선 순위와 상기 고주파 데이터 조합 정보를 포함한 메타 정보를 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터를 전송하는 단계;
    상기 메타 정보와 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터를 수신하여, 상기 메타 정보를 바탕으로 상기 비트 수가 삭제된 DCT 데이터에서 삭제된 고주파 데이터 위치에 0을 패딩하는 단계; 및
    상기 0이 패딩된 DCT 데이터를 DCT 역변환하여 상기 4 서브 컬러 데이터로 복원하는 단계를 포함하는 데이터 전송 방법.
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