KR102685972B1

KR102685972B1 - 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102685972B1
Application number: KR1020240003665A
Authority: KR
Inventors: 이재강
Original assignee: 주식회사 기린
Priority date: 2024-01-09
Filing date: 2024-01-09
Publication date: 2024-07-17
Anticipated expiration: 2044-01-09

Abstract

본 발명은, 사용중에도 백라이트의 휘도를 변경하여 절전을 행하되 프레임 레이트에 따라서 완전히 상이한 절전 정책을 수행함은 물론, 동일한 절전 정책을 수행 중에도 프레임 레이트에 응하여 상이한 정도의 스킵을 행함으로써, 극히 효율적인 절전을 행할 수 있으며, 더욱이 게이트 드라이브 제어시 일부 라인을 스킵하여 전체 처리하여야 할 데이터 처리량을 감소시킴으로써 모니터 절전을 행하되, 인접 프레임 간에 스킵되는 라인의 위치를 다르게 변조함으로써 전체 해상도를 떨어뜨리지 않고 플리커 현상도 억제하면서 최적의 절전을 행하도록 하는, 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

Description

프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 장치 및 방법{A control apparatus and method of a monitor for reducing the power consumption of a monitor}

본 발명은 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 프레임 레이트(frame rate)에 따라서 프레임 자체를 일부 가변적으로 스킵하거나 일부 라인을 가변적으로 스킵하여 전체 처리하여야 할 데이터 처리량을 감소시킴으로써, 그리고 화이트 레벨 레이트 및 블랙 레벨 레이트에 따라서 백라이트 밝기를 가변적으로 제어함으로써 모니터 절전을 행하되, 인접 프레임 간에 스킵되는 라인의 위치가 겹치지 않도록 함으로써 전체 해상도를 떨어뜨리지 않고 플리커 현상도 억제하면서 최적의 절전을 행하도록 하는, 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 컴퓨터는 사용중 대기 모드(절전모드)나 모니터 전원 끄기 모드시에 화면을 꺼서 소비전력을 줄이게 되는 데, 이때 모니터 화면은 꺼지지만 모니터의 전원은 계속 공급되어 전력을 소비하게 된다. 즉, 화면이 꺼진 상태에서도 모니터의 제어 보드에는 지속적으로 대기전력이 공급되어, 불필요한 대기전력 소모가 발생하게 된다.

따라서 모니터에 상용 전원을 공급하기 위한 플러그를 빼지 않고 공급 전력을 차단하여 전력 낭비를 방지하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있었는바, 그 예로써, 대한민국 특허공개 제2013-0109060호 (컴퓨터 및 컴퓨터 주변기기의 대기전력 차단 장치) 에 개시된 종래기술은 컴퓨터로 전원 공급이 되는 전단에 전원 스위칭부를 구비하고, 컴퓨터 전원 오프시 컴퓨터는 물론 주변기기(모니터)의 전원을 차단하여, 대기전력을 차단하도록 한다.

즉, 상기 제1 종래기술은, 도 1에서 보는 바와 같이, 컴퓨터 내부에는 외부 상용 전원을 제공받아 컴퓨터의 내부 각 구성요소들의 동작 전원을 제공하는 전원 스위칭부(20), 주변기기의 전원을 차단/공급하기 위한 콘센트 전원 스위칭부(19), 주변기기 콘센트(18)를 구비하고, 컴퓨터가 대기모드(절전모드)가 되면 메모리 전원을 이용하여 콘센트 전원 스위칭부(19)를 제어하여, 컴퓨터 주변기기로 공급되는 전원(AC 전원)을 차단한다. 이러한 과정을 통해 대기전력을 차단하여 절전 낭비를 방지하게 된다.

그러나 상기 제1 종래기술은 컴퓨터 전원 오프나 절전모드시 주변 기기의 전력 낭비를 방지할 수 있는 장점은 있으나, 컴퓨터의 내부에 전원 스위칭부(20), 콘센트 전원 스위칭부(19), 주변기기 콘센트(18)를 내장해야 하므로, 컴퓨터의 구성이 복잡해지고, 절전을 위한 장치의 구현 비용이 많이 들어, 실제 컴퓨터와 주변기기에 용이하게 적용하기에는 어려움이 있었다.

이를 해결하기 위한 제2 종래기술로서, 대한민국 특허공개 제2015-0123435호 (컴퓨터 연동을 통한 모니터 대기전력 차단장치) 가 개시되어 있는바, 상기 제2 종래기술은, 컴퓨터 오프 또는 컴퓨터 절전시 본체의 VGA신호를 이용하여 자동으로 모니터의 대기전력을 차단하고, 컴퓨터 구동시 자동으로 모니터에 전력을 공급하여 사용자의 조작을 최소화시켜 편의성 향상을 도모하도록 한 컴퓨터 연동을 통한 모니터 대기전력 차단장치를 제공하는 것이다.

즉, 상기 제2 종래기술은, 컴퓨터에서 모니터의 대기전력을 차단하기 위한 별도의 구성을 부가하지 않고, 기존 컴퓨터에서 모니터로 전송하는 VGA신호만을 이용하여 모니터의 대기전력을 차단할 수 있도록 함으로써, 모니터의 대기전력을 차단하기 위한 구성을 단순화하고 장치 구현 비용을 최소화할 수 있도록 한 컴퓨터 연동을 통한 모니터 전력 차단장치를 제공하는 것이다.

이를 도 2 및 도 3을 참조하여 상술하면, 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 제2 종래기술에 따른 컴퓨터 연동을 통한 모니터 대기전력 차단장치는, 입력 장치(10), 컴퓨터 본체(100) 및 모니터(200)를 포함한다. 상기 컴퓨터 본체(100)는 상기 모니터(200)의 대기 전력을 제어하기 위한 디지털 인터페이스 신호(DVI신호)를 발생하여 상기 모니터(200)에 전달하는 역할을 한다. 이러한 컴퓨터 본체(100)는 상기 입력장치(10)의 입력 신호를 인터페이스 하는 입출력 보드(110), 컴퓨터 본체(100)에 구동용 전원을 공급해주는 전원부(140), 상기 입출력 보드(110)로부터 출력되는 입력 신호 또는 스위치 조작에 따른 신호를 기초로 컴퓨터의 사용 상태 또는 비사용 상태를 판별하고, 상기 판별한 컴퓨터의 상태에 따라 디지털 인터페이스 신호의 출력을 제어하는 중앙처리장치(CPU)(120), 상기 중앙처리장치(120)의 제어에 따라 상기 모니터(200)에 디지털 인터페이스 신호를 발생하는 VGA보드(150), 상기 중앙처리장치(120)와 연결된 메모리(130)를 포함한다.

여기서 상기 컴퓨터 본체(100)는 전원 온 상태, 전원 오프 상태, 절전 상태에 따라 상기 디지털 인터페이스 신호를 차등적으로 발생하는 것이 바람직하다.

아울러 상기 디지털 인터페이스 신호는 상기 컴퓨터 본체(100)에서 상기 모니터(200)에 전달하는 VGA 신호를 이용하며, 상기 전원 온 상태시에는 상기 VGA신호는 하이신호(5V)로 발생하고, 상기 전원 오프 상태 또는 절전 상태에는 상기 VGA신호는 로우신호(0V)로 발생하는 것을 특징으로 한다.

상기 모니터(200)는 상기 컴퓨터 본체(100)에서 발생하는 디지털 인터페이스 신호를 전력 제어용 신호로 사용하여 전력을 차단 또는 공급하는 역할을 한다.

이러한 모니터(200)는 상기 컴퓨터 본체(100)에서 출력되는 디지털 인터페이스 신호(DVI; Digital Visual Interface)를 인터페이스하기 위한 비디오 커넥터(220), 상기 비디오 커넥터(220)에서 수신한 디지털 인터페이스 신호에 따라 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS)(210)에서 출력되는 모니터 동작 전원(DC12V)을 차단 또는 공급하여 전력을 제어하는 직류 전압 차단부(230), 상기 직류 전압 차단부(230)에 의해 공급되는 모니터 동작 전원으로 구동하여 모니터의 전체 동작을 제어하는 모니터 제어 보드(240)를 포함한다. 여기서 컴퓨터 본체(100)와 비디오 커넥터(220)가 HDMI(High-Definition Multimedia Interface) 방식으로 접속될 경우, 상기 디지털 인터페이스 신호는 HDMI신호로 대체된다.

상기 직류 전압 차단부(230)는 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 비디오 커넥터(220)에서 출력되는 디지털 인터페이스 신호(DVI신호)에 따라 스위칭 동작을 하는 스위칭 소자(Q1); 상기 스위칭 소자(Q1)와 연동하여 상기 모니터 동작 전원을 차단 또는 공급하는 모스펫(MOSFET)(231)을 포함한다.

상기 스위칭 소자(Q1)는 전계효과트랜지스터(FET)를 이용하며, 상기 전계효과트랜지스터(Q1)의 베이스에 상기 디지털 인터페이스 신호가 연결되고, 상기 전계효과트랜지스터의 콜렉터에는 상기 모스펫(231)의 게이트가 연결되고, 상기 모스펫(231)의 소스에는 상기 모니터 동작 전원이 연결되며, 상기 모스펫(231)의 드레인에는 상기 모니터 동작 전원의 출력단이 연결된다.

그리하여, 컴퓨터 본체(100)에 정상적으로 전원이 공급되고, 입력 장치(10)의 입력 신호를 검사한 결과 절전 모드가 아닌 사용 모드일 경우, 중앙처리장치(120)는 VGA보드(150)를 제어하여 디지털 인터페이스 신호(DVI5V)가 정상적으로(하이신호) 발생하도록 한다. 여기서 VGA보드(150)에서는 통상 9번 핀을 이용하여 디지털 인터페이스 신호를 모니터(200)로 전송한다. 이렇게 발생하는 디지털 인터페이스 신호는 모니터(200)로 전송되고, 모니터(200)의 비디오 커넥터(220)를 통해 직류 전압 차단부(230)에 전달된다. 여기서 비디오 커넥터(220)는 입력되는 디지털 인터페이스 신호를 14번 핀을 이용하여 직류 전압 차단부(230)에 전달한다.

직류 전압 차단부(230)는 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 하이레벨의 디지털 인터페이스 신호에 의해 스위칭 소자(Q1)의 베이스가 고 전위가 되어 상기 스위치 소자(Q1)가 턴-온 된다. 상기 스위칭 소자(Q1)가 턴-온되면 컬렉터에 연결된 P타입 모스펫(231)의 게이트는 전위가 낮아져 상기 모스펫(231)을 턴-온시킨다. 모스펫(231)이 턴-온되면 상기 모스펫(231)의 소스에 연결된 스위칭 모드 파워 서플라이(210)에서 출력되는 모니터 동작 전원(DC12V)은 드레인으로 흘러 모니터 동작 전원을 모니터 제어 보드(24)에 공급한다. 이로써 모니터(200)는 정상적으로 동작을 하여, 해당 데이터를 화면에 디스플레이하게 된다.

즉, 컴퓨터 본체(100)가 정상적으로 동작하는 상태에서는 VGA신호가 정상적으로 발생되어 모니터(200)에 전달되고, 모니터(200)는 그 전달되는 정상적인 VGA신호를 이용하여 스위칭 모드 파워 서플라이에서 생성한 모니터 동작 전원을 모니터 제어 보드에 정상적으로 공급하여, 모니터가 정상적으로 동작하도록 한다.

이와는 달리 컴퓨터 본체(100)에 전원이 오프되거나 입력 장치(10)의 입력 신호를 검사한 결과 절전 모드여서 비 사용중일 경우, 중앙처리장치(120)는 VGA보드(150)를 정상적으로 제어할 수 없어, VGA 보드(150)는 디지털인터페이스 신호(DVI5V)를 정상적으로(하이신호)로 발생하지 못하게 된다. 즉, 전기적으로 로우신호(0V)를 발생하게 된다. 여기서 VGA보드(150)에서는 통상 9번 핀을 이용하여 디지털 인터페이스 신호를 모니터(200)로 전송한다. 이렇게 발생하는 로우 레벨의 디지털 인터페이스 신호는 모니터(200)로 전송되고, 모니터(200)의 비디오 커넥터(220)를 통해 직류 전압 차단부(230)에 전달된다. 여기서 비디오 커넥터(220)는 입력되는 로우 레벨의 디지털 인터페이스 신호를 14번 핀을 이용하여 직류 전압 차단부(230)에 전달한다. 상기 비디오 커넥터(220)는 디지털 인터페이스 방식이 HDMI 인터페이스 방식일 경우, 18번 핀을 이용하여 디지털 인터페이스 신호를 출력한다.

직류 전압 차단부(230)는 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 로우 레벨의 디지털 인터페이스 신호에 의해 스위칭소자(Q1)의 베이스가 저 전위 상태가 되어 상기 스위치 소자(Q1)가 턴-오프 된다. 상기 스위칭 소자(Q1)가 턴-오프되면 컬렉터에 연결된 P타입 모스펫(231)의 게이트는 전위가 높아져 상기 모스펫(231)을 턴-오프시킨다. 모스펫(231)이 턴-오프되면 상기 모스펫(231)의 소스에 연결된 스위칭 모드 파워 서플라이(210)에서 출력되는 모니터 동작 전원(DC12V)은 드레인으로 흐르지 못해 모니터 동작 전원이 모니터 제어 보드(24)에 공급되는 것을 차단한다. 이로써 모니터(200)는 꺼진 상태가 된다.

이 경우 기존에는 모니터 화면만 꺼진 상태가 되었으나, 상기 제2 종래기술은 모니터 제어 보드에 공급되는 전력(모니터 동작 전원)을 원천적으로 차단하여, 전력 낭비를 방지하게 된다.

즉, 컴퓨터 본체(100)가 비 사용상에서는 VGA신호가 발생하지 않아 로우 레벨의 디지털 인터페이스 신호가 모니터(200)에 전달되고, 모니터(200)는 그 전달되는 로우 레벨의 VGA신호를 이용하여 스위칭 모드 파워 서플라이에서 생성한 모니터 동작 전원이 모니터 제어 보드에 공급되는 것을 차단한다.

한편, 상기와 같이 모니터 구동 전원인 전력을 자체적으로 차단한 상태에서, 상기 컴퓨터 본체(100)가 다시 정상 상태로 복귀되면, 중앙처리장치(120)의 제어에 의해 VGA 보드(150)는 제어되어 하이 레벨의 디지털 인터페이스 신호를 발생하여 모니터(200)에 전달한다. 그리고 모니터(200)는 그 전달되는 하이 레벨의 디지털 인터페이스 신호를 이용하여 다시 스위칭 모드 파워 서플라이(210)에서 생성된 모니터 구동 전원(DC12V)을 모니터 제어보드(240)로 공급하여, 모니터(200)를 다시 정상상태로 동작시키게 된다.

이와 같이 상기 제2 종래기술은 사용자의 조작 없이, 컴퓨터 본체(100)에서 모니터(200)로 발생하는 VGA신호(디지털 인터페이스 신호)를 그대로 이용하여, 모니터의 전력(모니터 동작 전원)을 자동으로 공급 또는 차단함으로써, 사용자에게 매우 편리함을 제공해준다. 특히, 모니터의 전력 제어를 위한 별도의 제어장치를 구성하지 않고, 기존컴퓨터 본체와 모니터 간에 이루어지는 VGA신호만을 이용하여, 모니터의 대기전력을 제어할 수 있어, 전력 차단을 위한 장치 구현 비용도 최소화할 수 있게 되는 것이다.

그러나, 상기 제2 종래기술 역시, PC의 전원상태를 체크하기 위해 모니터의 감지 동작을 위한 전원 소비가 필요하며, 구체적으로 전원모드는 크게 '전원ON모드', '절전모드(DPMS)', '전원OFF모드'가 있는데, 절전모드 시 일반적으로 이를 감지하고 체크하기 위한 직류전압 차단부(230) 등의 동작을 위해 1.4W 정도가 소모된다.

화면은 꺼져있는 상태이지만 바로 켜질 수 있는 상태를 위해 인버터 전원만 OFF하고, 직류전압 차단부(230) 등의 동작 회로에는 전원이 공급되고 있는 상태이다.

기존의 CRT 등의 모니터에서는 화면이 나오는 시간이 길어서 이러한 기술이 필요하지만, 최근 모니터는 전원을 켜면 바로 모니터가 활성화되기 때문에 절전모드는 거의 필요하지 않지만, 그럼에도 불구하고 여전히 이상의 에너지를 낭비하는 요인이 되고 있다.

더욱이, 종래기술의 경우, 기존 모니터는 에너지 절감을 위해 디밍(Diming) 제어, 전원제어 등 다양한 제어부 및 제어소자에 의한 전원의 공급, 전압강하 또는 절전기능 등을 지원하였다. 이는 단일 신호가 아닌 여러 가지 신호들을 확인하여 전원의 상태를 파악하기 때문에 회로가 복잡하고 구현 가격이 높았다. 또한 수동적으로 PC에서 들어오는 신호에 따른 변화를 주는 기술이 대부분이어서 에너지 절감 효율에 한계가 있다.

다른 한편, 일반적으로 액정표시장치(LCD;Liquid Crystal Display)는 인가전압에 따른 액정의 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러 가지 전기적인 정보를 화상정보로 변환시키는 액정패널과 상기 액정패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛으로 구성된다.

도 4a에는 종래의 일반적인 직하형 액정 디스플레이 장치의 일례를 나타낸 단면도가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 종래 LCD(Liquid Crystal Display)는, 빛의 투과도를 조절하여 광 밸브 역할을 하는 액정픽셀(23)이 들어 있는 액정패널(20)과, 이 액정패널(20)에 빛을 공급하는 백라이트유닛(10)을 구비한다.

상기 백라이트유닛(10)은 CCFL(Cold Cathode Fluorescence Lamp;11a), 혹은 EEFL(External Electrode Fluorescence Lamp), 혹은 백색광 LED(Light Emitting Diode), 혹은 R, G, B의 삼색을 내는 LED 등이 포함되는 광원어셈블리(11) 부분과, 상기 광원에서 나오는 광을 광원 아래에 위치한 반사체(11b)에서 반사시키거나 골고루 혼합하여 다수의 액정픽셀(23)로 뿌려주는 광 시트들로 구성되어 있다. 여기서 R, G, B는 각각 Red, Green, Blue의 약자이고, 이후에는 별도의 표시 없이도 R, G, B는 적색, 녹색, 청색을 의미한다.

상기 광 시트는, 기본적으로 확산판(12), 확산시트(13), 집광시트(14), 반사형 편광시트(15), 그리고 보호필름(16) 등으로 구성되어 시야각과 휘도를 적절하게 조정한다.

한편, 도 4b는 종래의 일반적인 측면형 백라이트 유닛을 채택하는 액정표시장치를 나타낸다. 측면형 백라이트 유닛의 경우, 광도파로(17)와, 상기 광도파로(17)의 측면에 배치되는 CCFL 또는 LED(11-1)의 광원을 포함한다. 상기 직하형과 마찬가지로 상기 광도파로(17)와 액정패널(20) 사이에는 확산시트(13), 집광시트(14), 반사형 편광시트(15), 보호필름(16)이 배치되고, 상기 광도파로(17)의 하부면에는 산란패턴(18)과 반사필름(19)가 구비되어, 광의 균일도와 휘도를 향상시킨다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 액정패널(20)은, 후면 유리기판(22), 전면 유리기판(25), 후면 유리기판(22)과 전면 유리기판(25) 사이에 설치되는 다수의 액정픽셀(23), 전면 유리기판(25)의 내부에 설치되는 R, G, B 컬러필터(24), 후면 유리기판(22)에 부착되는 편광시트A(21), 전면 유리기판(25)에 부착되는 편광시트B(26) 등이 주요한 광학적 역할을 담당한다. 각각의 액정픽셀(23)은, R, G, B 3색의 영상을 구현하는 R, G, B 액정하위픽셀로 구성되며, 각각의 R, G, B 액정하위픽셀 전면부에는 R, G, B 광을 투과시키는 R, G, B 컬러필터(24; 24a, 24b, 24c)가 설치되어 있다.

또한, 서로 이웃한 컬러필터(24) 사이의 경계선에는 블랙 매트릭스(Black matrix; 24d)가 설치되어 있어서 서로 이웃한 하위픽셀 사이의 색 혼신(Color crosstalk)을 제거하는 역할을 한다.

위와 같은 종래의 LCD에서 컬러 영상을 구현하는 방법은, 화소의 최소단위가 되는 하나의 액정픽셀 속에 R, G, B 3색의 영상을 구현하는 R, G, B 액정하위픽셀을 설치하고, 각각의 액정하위픽셀 전면부에 R, G, B 컬러필터를 설치하며, 백라이트유닛은 액정패널 전체에 걸쳐서 균일한 백색광을 뿌려주는데, 상기 백색광이 각각의 하위픽셀 별로 R, G, B 광만 통과하도록 함으로써 컬러 영상이 이루어진다.

종래의 LCD에서는 백라이트유닛(10)에서 나오는 백색광의 파워가 액정픽셀(23)의 앞과 뒤에 설치되어 있는 편광 시트(21, 26), 컬러필터(24), 그리고 액정픽셀(23)의 개구율에 의해서 대부분 소실되고 약 5%에서 10% 사이의 광만이 LCD 밖으로 빠져나오기 때문에 LCD의 광 에너지 효율은 상당히 낮은 문제점이 있었다. 따라서, LCD의 광에너지 효율 개선은 LCD의 경쟁력 강화와 에너지 절약에 중요한 과제이다. LCD의 광 에너지 손실은 편광시트(21, 26)에서 약 50%, 액정픽셀(23)의 개구율에서 약 30% ~ 50%, 컬러필터(24)에서 약 70%에 달하여 전체적으로 약 90% 이상의 광 손실이 발생하여 LCD의 높은 전력 소모를 유발한다. 특히, 컬러필터(24)는 컬러 영상을 구현하는 핵심 소자이지만, 백색광이 컬러필터(24)를 통과하면서 약 30%는 투과되고, 약 70%는 흡수되어 손실되기 때문에 흡수로 인한 많은 광 손실을 유발하는 문제점이 있었다.

또다른 한편, 도 6은 종래의 일반적인 디스플레이 스캔 방식을 설명하는 도면인바, 수직동기신호(VSYNC 신호)의 시작 펄스에 의해 하나의 프레임이 시작되며, 수평동기신호(HSYNC 신호)에 의해 하나의 라인이 주사되어지는바, 일례로 1096*1096 픽셀데이터를 갖는 디스플레이 화면의 경우, 1096개의 수평동기신호(HSYNC 신호)에 의해 1096개의 라인이 주사되어지고 나서, 수직동기신호(VSYNC 신호)의 종료 펄스에 의해 하나의 프레임이 종료된다.

그런데 모니터 기술의 발전에 따라, 픽셀 해상도는 높아져 가면서, 동시에 프레임 레이트(frame rate) 역시 높아져 가고 있는 실정이다. 그런데, 동영상이나 게임의 경우와 달리, 단순한 문서 작업이나 e-북의 경우에는 그다지 프레임 레이트가 상대적으로 낮아도 문제가 되지 않는다.

그리고 이러한 점에 착안하여, 실행되는 앱에 따라서 주파수를 달리하여 듀티비를 같아지도록 하여 휘도를 조절하면서 아울러 절전을 행하기 위한 제3 종래기술로서, 대한민국 특허공개 제10-2020-0144827호 (주파수 별로 다르게 설정된 주파수 동작 사이클에 기반한 디스플레이 구동 방법 및 장치) 와 같은 기술이 제안되어 있다.

이하, 첨부된 도면 도 7을 참조하여, 상기 제3 종래기술에 따른 디스플레이 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.

상기 제3 종래기술에 따른 전자 장치의 주파수 변경 방법은, 동작(601)에서, 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 프로세서는 제1 주파수(60Hz)로 디스플레이를 구동할 수 있다.

동작(603)에서, 프로세서는 터치 회로를 통해 표시 장치(160)의 적어도 하나의 지점에서 사용자 터치 입력을 검출할 수 있다. 상기 사용자 입력은 사용자가 표시 장치의 어느 한 지점을 터치 입력 수단(예: 사용자의 신체(예: 손가락) 또는 스타일러스 펜)으로 접촉하거나, 전자 장치에 장착된 펜(예: 스타일러스 펜)을 탈착하거나, 음성 명령, 물리적인 버튼의 입력, 또는 센서를 통한 입력 중 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

동작(605)에서, 프로세서는 상기 제1 주파수(60Hz)를 제2 주파수(120Hz)로 단계적으로 변경할 수 있다. 단계적인 주파수 변경은 상기 제1 주파수(60Hz)에서 상기 제2 주파수(120Hz)로 바로 변경하지 않고, 임의의 다른 주파수(90Hz)를 거쳐 상기 제2 주파수로 변경하는 것을 의미할 수 있다.

즉, 프로세서는 일단 90Hz 주파수로 변경하고, 90Hz 주파수에 대응하는 주파수 동작 사이클로 표시 장치를 구동한 후, 120Hz 주파수로 변경할 수 있다.

동작(607)에서, 프로세서는 상기 제2 주파수로 디스플레이를 구동할 수 있다. 프로세서는 120Hz 주파수로 표시 장치를 구동할 수 있다.

동작(609)에서, 프로세서는 터치 드래그가 검출되는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 터치 드래그는 상기 사용자 입력 중에서 멀티 터치, 드래그 또는 드래그 앤 드롭 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 프로세서는 상기 터치 드래그가 검출되면 동작(607)을 수행하고, 상기 터치 드래그가 검출되지 않으면 동작(611)을 수행할 수 있다. 프로세서는 상기 터치 드래그가 검출되면 동작(607)으로 리턴하여 상기 제2 주파수로 표시 장치를 구동할 수 있다.

상기 터치 드래그가 검출되지 않으면 동작(611)에서, 프로세서는 정지 영상이 표시되는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 정지 영상은 움직임을 표현하지 않거나, 시간 요소를 갖지 않는 화상으로 예를 들면, 문서, 그림, 사진, 웹페이지, 웹툰(webtoon)일 수 있다. 프로세서는 표시 장치에 표시된 데이터(또는 정보, 화면)이 정지 영상에 해당되는지 여부를 판단할 수 있다. 프로세서는 상기 정지 영상이 표시되지 않는 경우, 동작(613)을 수행하고, 상기 정지 영상이 표시되는 경우, 동작(615)을 수행할 수 있다.

상기 정지 영상이 표시되지 않는 경우, 동작(613)에서, 프로세서는 상기 제2 주파수(120Hz)에서 중간 주파수(90Hz)를 거쳐 상기 제1 주파수(60Hz)로 단계적으로 변경할 수 있다. 동작(613)은 고주파에서 저주파로 주파수를 단계적으로 변경하는 것이고, 동작(605)은 저주파에서 고주파로 주파수를 단계적으로 변경하는 것으로, 주파수 차이만 있을 뿐, 수행하는 동작은 동일 또는 유사할 수 있다.

정지 영상이 표시되는 경우, 동작(615)에서, 프로세서는 제2 주파수(120Hz)에서 중간 주파수(30Hz 및/또는 24Hz)를 거쳐 제3 주파수(1Hz)로 단계적으로 변경할 수 있다.

그리하여, 상기 제3 종래기술에 의하면, 정지영상의 경우에 주파수를 달리하여 절전을 꾀할 수가 있는 것이다.

그러나, 상기 제3 종래기술의 경우에는, 사용자 입력이나 터치 드레그에 의해 주파수를 변경하는바, 너무 단순한 따라서 에러 가능성이 높은 방식의 주파수 변경을 발생시켜 불필요한 주파수 변경을 가져올 수 있으며, 때로는 너무 낮은 주파수로 변경하여 플리커 형상을 발생시킬 수가 있는 불완전한 주파수 변경의 절전 방식이다.

또다른 한편, 이상의 제1 내지 제3 종래기술의 문제점에 대한 대책으로서의 모니터 절전 대책을 강구하면서, 사용중에도 백라이트의 휘도를 변경하여 절전을 행하되 백라이트용 LED 램프의 전원을 제어하는 PWM 신호의 온/오프를 행함으로써 간단한 방식으로 효율적인 절전을 행할 수 있으며, 특히 게이트 드라이브 제어시 일부 라인을 스킵하여 전체 처리하여야 할 데이터 처리량을 감소시킴으로써 모니터 절전을 행하는 절전 기술이 강구되기도 하였다.

다만, 그렇다 하더라도 프레임 레이트와 무관하게 정해진 고정된 방식으로 라인을 스킵하다 보니, 프레임 레이트에 따라서 프레임 레이트에 비해 낮은 비율로 스킵하면 너무 비효율적인 절전이 이루어지기도 하고, 역으로 너무 높은 비율로 스킵하게 되면 화면의 질이 떨어지는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개 제2013-0109060호 (컴퓨터 및 컴퓨터 주변기기의 대기전력 차단 장치) 대한민국 특허공개 제2015-0123435호 (컴퓨터 연동을 통한 모니터 대기전력 차단장치) 대한민국 특허공개 제10-2020-0144827호 (주파수 별로 다르게 설정된 주파수 동작 사이클에 기반한 디스플레이 구동 방법 및 장치)

본 발명은, 상기 제1 내지 제3 종래기술의 문제점에 대한 대책으로서의 모니터 절전 대책을 강구하면서, 사용중에도 백라이트의 휘도를 변경하여 절전을 행하되 프레임 레이트에 따라서 완전히 상이한 절전 정책을 수행함은 물론, 동일한 절전 정책을 수행 중에도 프레임 레이트에 응하여 상이한 정도의 스킵을 행함으로써, 극히 효율적인 절전을 행할 수 있으며, 더욱이 게이트 드라이브 제어시 일부 라인을 스킵하여 전체 처리하여야 할 데이터 처리량을 감소시킴으로써 모니터 절전을 행하되, 인접 프레임 간에 스킵되는 라인의 위치를 다르게 변조함으로써 전체 해상도를 떨어뜨리지 않고 플리커 현상도 억제하면서 최적의 절전을 행하도록 하는, 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 장치는, 모니터 제어부의 전체 제어 동작을 수행하며 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 직접 수행하는 MCU(31); 픽셀 데이터를 포함하는 비디오 신호를 상기 MCU(31)로 전송하는 디스플레이 프로세싱 엔진(32); 컴퓨터 본체에 연결되는 각종 커넥터(40)와 인터페이싱을 행하면서 비디오 신호를 수신하여 디스플레이 프로세싱 엔진(32)으로 전달하는 듀얼 인터페이스 엔진(34); 상기 디스플레이 프로세싱 엔진(32)으로부터 픽셀 데이터를 수신하여 LCD 패널(80)의 각종 드라이버(82, 83)와 인터페이싱을 행하면서 상기 MCU(31)와 함께 LCD 패널(80)의 각종 드라이버에 대한 제어를 행하게 되는 LVDS 패널 인터페이스(35)와 타이밍 컨트롤러(33); 및 상기 MCU(31)의 제어 동작에 따라서 모니터에 전원을 공급하는 전원공급수단으로부터의 동작전압이 인버팅되어 백라이트(81) 전원으로 공급되도록 하는 PWM 컨트롤러(60); 를 포함하며, 상기 MCU(31)는, 상기 디스플레이 프로세싱 엔진(32)으로부터의 비디오 데이터를 분석하는 비디오 데이터 분석부(31')를 포함하며, 상기 디스플레이 프로세싱 엔진(32)으로부터 입력된 상기 픽셀 데이터를 분석하여, 상기 LVDS 패널 인터페이스(35) 및 타이밍 컨트롤러(33)와 동기되어 일부 프레임 또는 일부 라인이 스킵되도록 제어하고, 상기 LVDS 패널 인터페이스(35) 및 타이밍 컨트롤러(33)를 통해 픽셀 데이터가 LCD 패널(80)의 소스 드라이버 회로(83)로 출력되도록 할 때에 일부 라인이 스킵되도록 하되, 프레임 레이트에 따라서 스킵되는 프레임의 기준율 및 스킵되는 라인의 기준비가 달라지도록 제어하며, 인접하는 프레임의 스킵 라인이 상호 겹치지 않도록 게이트 드라이버를 제어하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 MCU(31)는, 프레임 레이트 분석부(31a)에서 비디오 신호의 프레임 레이트를 분석하여 초당 화면 변화율이 제1 기준값 미만인 경우, 게이트 타이밍 제너레이터(31e)에서 일부 라인을 스킵하는 변조를 행하고, 게이트라인 레이트 제어부(31d)가 픽셀 데이터의 일부 라인을 스킵하도록 변조된 게이트 드라이버 제어 신호를 상기 게이트 드라이버 회로(82)로 전송함으로써, 절전 동작이 행하여지도록 하되, 상기 프레임 레이트 분석부(31a)에서 비디오 신호의 프레임 레이트를 분석하여 초당 화면 변화율에 따라서 스킵되는 라인의 기준비가 달라지도록 제어하며, 상기 프레임 레이트가 제1 기준값 이상에서는 프레임 자체를 기 정해진 기준율로 스킵하되, 프레임 레이트에 따라서 스킵되는 라인의 기준율이 달라지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 MCU(31)는, 화이트/블랙 레벨 레이트 분석부(31b)에서 화이트/블랙 레벨 레이트(White/Black Level rate)를 분석하여, 화이트/블랙 레벨 레이트가 일정치 이상이면, BRT_ADJ_PWM 제어부(31c)에서 PWM 컨트롤러(60)로 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 제어하는 PWM 디밍 제어 신호를 발함으로써, 백라이트 디밍을 행하되, 프레임 레이트에 따라서 디밍 제어 비율(%)이 달라지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 방법은, 상기 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 장치의 모니터 제어 방법으로서, (d) 모니터 전원이 '온' 되어 절전 프로세스가 시작되면, 상기 MCU(31)는, 입력 비디오 데이터를 분석하여 입력 비디오 신호의 프레임 레이트 및 초당 화면 변화율을 확인하는 단계(S31); (e) 상기 (d) 단계에서의 확인 결과, 초당 화면 변화율이 일정값 미만인지? 여부를 체크하게 되는 단계(S32); (f) 상기 (e) 단계에서의 확인 결과, 초당 화면 변화율이 상기 일정값 이상인 경우, 초당 프레임 레이트가 제1 기준값 미만인지 여부를 확인하는 단계(S41); (g) 상기 (f) 단계에서의 확인 결과, 초당 프레임 레이트가 상기 제1 기준값 이상인 경우, 초당 프레임 레이트가 상기 제1 기준값보다 더 큰 제2 기준값 미만인지 여부를 확인하는 단계(S42); (h) 상기 (g) 단계에서의 확인 결과, 초당 프레임 레이트가 상기 제2 기준값 미만인 경우, 초당 프레임 중에서 제1 기준율 만큼의 프레임을 스킵하게 되는 단계(S43); (j) 상기 (h) 단계 이후, 초당 프레임 레이트가 상기 제1 기준값보다 더 크고 상기 제2 기준값보다 더 작은 제3 기준값 미만인지 여부를 확인하는 단계(S44); (k) 상기 (j) 단계에서의 확인 결과, 초당 프레임 레이트가 상기 제3 기준값 미만인 경우, 초당 프레임 중에서 제1 기준율보다 더 큰 제2 기준율 만큼의 프레임을 스킵하게 되는 단계(S45); 및 (m) 상기 (f) 단계에서의 확인 결과, 초당 프레임 레이트가 상기 제1 기준값 미만인 경우, 각 프레임의 일부 게이트 라인을 스킵하는 게이트 라인 스킵 절전을 행하는 단계(S51~S55); 를 포함하며, 상기 (k) 단계 이후, 그리고 상기 (j) 단계에서의 판단 결과 초당 프레임 레이트가 상기 제3 기준값 이상인 경우 및 상기 (g) 단계에서의 판단 결과 프레임 레이트가 상기 제2 기준값 이상인 경우에는, 상기 (e) 단계로 리턴하여 반복해서 수행하게 되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 (m) 단계는, (m1) 상기 (f) 단계에서 판단 결과, 초당 프레임 레이트가 제1 기준값 미만인 경우, 수평 주사선 수를 제1 기준비로 스킵하는 '제1 게이트 라인 스킵 절전'을 수행하게 되는 단계(S51); (m2) 상기 (m1) 단계 이후, 초당 프레임 레이트가 상기 제1 기준값보다 더 작은 제4 기준값 미만인지 여부를 체크하게 되는 단계(S52); (m3) 상기 (m2) 단계에서의 판단 결과, 초당 프레임 레이트가 상기 제4 기준값 미만인 경우, 수평 주사선 수를 상기 제1 기준비보다 더 작은 제2 기준비로 스킵하는 '제2 게이트 라인 스킵 절전'을 수행하게 되는 단계(S53); (m4) 상기 (m3) 단계 이후, 초당 프레임 레이트가 상기 제4 기준값보다 더 작은 제5 기준값 미만인지 여부를 체크하게 되는 단계(S54); 및 (m5) 상기 (m4) 단계에서의 판단 결과, 초당 프레임 레이트가 상기 제5 기준값 미만인 경우, 수평 주사선 수를 상기 제2 기준비보다 더 작은 제3 기준비로 스킵하는 '제3 게이트 라인 스킵 절전'을 수행하게 되는 단계(S55); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, (c) 상기 (d) 단계 이전에, 프레임의 화이트 레벨 레이트에 따라서 백라이트 밝기를 디밍 제어하는 단계; 를 더 포함하되, 상기 (c) 단계는, (c1) 비디오 데이터를 입력받아 프레임의 화이트 레벨 레이트(WLR)를 분석하는 단계(S22); (c2) 상기 (c1) 단계 이후, 화이트 레벨 레이트(WLR)가 최대 기준치 이상인지 여부를 체크하는 단계(S23); (c3) 상기 (c2) 단계에서의 판단 결과, 화이트 레벨 레이트(WLR)가 상기 최대 기준치 이상인 경우, BRT_ADJ_PWM 제어부(31c)에서 PWM 컨트롤러(60)로 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 제1 제어비율로(X%로) 어둡게 제어하는 PWM 디밍 제어 신호를 발함으로써, 1차 백라이트 디밍을 행하게 되는 단계(S24); (c4) 상기 (c3) 단계 이후, 픽셀의 칼라 코드를 상기 1차 백라이트 디밍에 맞추어 보정해 주는 단계(S25); (c5) 상기 (c4) 단계 이후, 화이트 레벨 레이트(WLR)가 상기 최대 기준치보다 더 작은 제2 기준치 이상인지 여부를 체크하는 단계(S23); (c6) 상기 (c5) 단계에서의 판단 결과, 화이트 레벨 레이트(WLR)가 상기 제2 기준치 이상인 경우, BRT_ADJ_PWM 제어부(31c)에서 PWM 컨트롤러(60)로 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 상기 제1 제어비율보다 더 낮은 제2 제어비율로(Y%로) 덜 어둡게 제어하는 PWM 디밍 제어 신호를 발함으로써, 2차 백라이트 디밍을 행하게 되는 단계(S27); 및 (c7) 상기 (c6) 단계 이후, 픽셀의 칼라 코드를 상기 2차 백라이트 디밍에 맞추어 보정해 주는 단계(S28); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, (n) 상기 (m) 단계 이후, 블록별 로칼 디밍 지원이 허용되는지 여부를 판단하는 단계(S56); 및 (p) 상기 (n) 단계에서의 판단 결과, 블록별 로칼 디밍 지원이 허용되는 경우, 프레임의 각 블록에 대한 블랙 레벨 레이트에 따라서 백라이트 밝기를 디밍 제어하는 단계; 를 더 포함하되, 상기 (p) 단계는, (p1) 화면 변화블록을 분석하여 프레임의 각 변화블록의 블랙 레벨 레이트(BLR)를 분석하는 단계(S61); (p2) 상기 (p1) 단계 이후, 블랙 레벨 레이트(BLR)가 최대 기준치 이상인지 여부를 체크하는 단계(S62); (p3) 상기 (p2) 단계에서의 판단 결과, 블랙 레벨 레이트(BLR)가 상기 최대 기준치 이상인 경우, BRT_ADJ_PWM 제어부(31c)에서 PWM 컨트롤러(60)로 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 제3 제어비율로(Z%로) 어둡게 제어하는 PWM 디밍 제어 신호를 발함으로써, 3차 백라이트 디밍을 행하게 되는 단계(S63); (p4) 상기 (p3) 단계 이후, 픽셀의 칼라 코드를 상기 3차 백라이트 디밍에 맞추어 보정해 주는 단계(S64); (p5) 상기 (p4) 단계 이후, 블랙 레벨 레이트(BLR)가 상기 최대 기준치보다 더 작은 제2 기준치 이상인지 여부를 체크하는 단계(S65); (p6) 상기 (p5) 단계에서의 판단 결과, 블랙 레벨 레이트(BLR)가 상기 제2 기준치 이상인 경우, BRT_ADJ_PWM 제어부(31c)에서 PWM 컨트롤러(60)로 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 상기 제3 제어비율보다 더 낮은 제4 제어비율로(W%로) 덜 어둡게 제어하는 PWM 디밍 제어 신호를 발함으로써, 4차 백라이트 디밍을 행하게 되는 단계(S66); 및 (p7) 상기 (p6) 단계 이후, 픽셀의 칼라 코드를 상기 4차 백라이트 디밍에 맞추어 보정해 주는 단계(S67); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

가장 바람직하게는, (a) 상기 (c) 단계 이전에, 모니터 전원이 '온' 되면(S1), 모니터 제어부(30)는 PC 전원 상태를 감지하는 단계(S2); (b) 상기 (a) 단계 이후, PC로부터의 DDC 5V 입력 여부를 체크하는 단계(S3); (s) 상기 (b) 단계에서의 판단 결과, PC로부터의 DDC 5V 입력이 없는 경우에는, 제2 스위치(52)를 턴오프하여 인버터 전원을 차단하고(S4), 일정 시간 대기하는 단계(S5); (t) 상기 (s) 단계 이후, 커넥터(40)를 통한 비디오 신호 입력 여부를 체크하는 단계(S6); (u) 상기 (t) 단계에서의 판단 결과, 비디오 신호 입력이 있는 경우에는 인버터 전원을 온시키고(S11), 상기 (a) 단계로 리턴하는 단계; (v) 상기 (t) 단계에서의 판단 결과, 일정 시간 동안 비디오 신호 입력이 없는 경우, 제1 스위치(51)를 턴오프하여 회로 전원까지도 차단하게 되는 단계(S7); (w) 상기 (v) 단계 이후, PC로부터의 DDC 5V 입력 여부를 다시 체크하는 단계(S8); (x) 상기 (w) 단계에서의 판단 결과, PC로부터의 DDC 5V 입력이 없는 경우, 다시 일정 시간(To) 내에 웨이크업이 발생하였는지 여부를 체크하게 되는 단계(S9); (y) 상기 (w) 단계에서의 판단 결과 PC로부터의 DDC 5V 입력이 있거나, 상기 (x) 단계에서의 판단 결과 일정 시간(To) 내에 웨이크업이 발생한 경우에는, 회로 전원을 온시키고(S12), 상기 (u) 단계로 진행하는 단계; (z) 상기 (y) 단계에서의 판단 결과 일정 시간(To) 내에 웨이크업이 발생하지 않는 경우에는, 최종적으로 모니터의 파워를 모두 차단하고, 프로세스를 종료하는 단계; (q) 상기 (e) 단계에서의 확인 결과, 초당 화면 변화율이 상기 일정값 미만인 경우, '미사용 판단 패턴 정보' dB를 로드하여(S33), 미사용 상태가 맞는지 여부를 확인하게 되는 단계(S34); 및 (r) 상기 (q) 단계에서의 확인 결과, 미사용 상태가 맞으면, 상기 (s) 단계로 리턴하게 되고, 미사용 상태가 아니라고 판단되는 경우에는 상기 (f) 단계로 진행하는 단계; 를 더 포함하며, 상기 (b) 단계에서의 판단 결과, PC로부터의 DDC 5V 입력이 없는 경우에는, 상기 (c) 단계로 진행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 장치 및 방법에 따르면, 프레임 레이트에 따라서 가장 적절하고도 상이한 절전 대책을 행하며 한편으로는 프레임의 화이트 레벨 혹은 블랙 레벨에 따라서도 백라이트를 제어함으로써, 프레임 특성에 최적인 최대한의 절전 대책을 강구할 수 있으면, 그러면서도 전체 해상도를 떨어뜨리지 않고 플리커 현상도 억제하면서, 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 절전이 가능하다는 장점이 있다.

상기 목적 및 효과 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

도 1은 제1 종래기술에 따른 컴퓨터 및 주변기기의 대기전력 차단 장치의 블록도.
도 2는 제2 종래기술에 따른 컴퓨터 연동을 통한 모니터 대기전력 차단장치의 블록 구성도,
도 3은 도 2의 비디오 커넥터 및 직류 전압 차단부의 실시예 회로도.
도 4a는 종래의 일반적인 직하형 액정 표시 장치의 일 예를 나타낸 구조도.
도 4b는 종래의 일반적인 측면형 백라이트 유닛을 채택하는 액정표시장치의 일 예를 나타낸 구조도.
도 5는 종래의 일반적인 컬러필터의 구조를 나타낸 평면도.
도 6은 종래의 일반적인 디스플레이 스캔 방식을 설명하는 도면.
도 7은 제3 종래기술에 따른 또다른 백라이트 유닛이 적용된 액정표시장치를 도시한 구조도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 장치의 블록도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 방법 중, 1차 절전 프로세스를 나타내는 흐름도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 방법 중, 화이트 레벨에 따라 백라이트를 제어하는 루틴의 흐름도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 방법 중, 프레임 레이트에 따라서 일부 프레임을 스킵하는 루틴의 흐름도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 방법 중, 프레임 레이트에 따라서 일부 라인을 스킵하는 루틴 및 블록 단위 백라이트 제어 루틴의 흐름도.
도 13은 화이트 레벨 및 블랙 레벨에 따라서 백라이트를 제어할 경우, 픽셀 보상 과정을 예시적으로 보여주는 도면.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 장치의 블록도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 방법 중, 1차 절전 프로세스를 나타내는 흐름도이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 방법 중, 화이트 레벨에 따라 백라이트를 제어하는 루틴의 흐름도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 방법 중, 프레임 레이트에 따라서 일부 프레임을 스킵하는 루틴의 흐름도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 방법 중, 프레임 레이트에 따라서 일부 라인을 스킵하는 루틴 및 블록 단위 백라이트 제어 루틴의 흐름도이며, 도 13은 화이트 레벨 및 블랙 레벨에 따라서 백라이트를 제어할 경우, 픽셀 보상 과정을 예시적으로 보여주는 도면이다.

(절전형 모니터 제어 장치의 실시예)

먼저, 본 발명의 최적 실시예에 따른 프레임 특성에 따라 가변적으로 소비전력을 절감하기 위한 모니터 제어 장치에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다.

본 발명의 최적 실시예에 따른 프레임 특성에 따라 가변적으로 소비전력을 절감하기 위한 모니터 제어 장치는, 도 8 에서 보는 바와 같이, 모니터에 전원을 공급하는 전원입력부(20), 모니터 화면으로 동작하는 LCD 패널(80)과 LED 백라이트 및 패널 제어부(81,81',82,83) 그리고 인버터 제어부(70), 전원공급수단으로부터의 동작전압이 인버팅되어 백라이트 전원으로 공급되도록 하는 PWM 컨트롤러(60), 모니터의 전체 동작을 제어하는 모니터 제어부(30), 메인보드로부터의 비디오 신호를 모니터 제어부로 제공하는 커넥터(40), 그리고 모니터의 동작 설정을 위한 버튼들과 각종 스위칭부(51,52)를 포함한다.

상기 모니터 제어부(30)는, 전체 제어부의 동작을 행하는 MCU(31)를 포함하는바, 상기 MCU(31)는, 전체 제어부의 동작을 행하는 주체로서, 펌웨어(38) 및 플래시 메모리 그리고 키 컨트롤부 등과의 인터페이싱을 행하면서, 실제 본 발명에서의 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 장치의 전체 동작을 제어하면서 비디오 데이터를 분석하여 프레임 레이트 및/또는 화이트/블랙 레벨 레이트의 프레임 특성에 따라서 픽셀값 보정을 하면서 백라이트 PWM 디밍 제어를 포함하는 절전 동작을 수행하며, 아울러 프레임 레이트에 응하여 프레임 스킵이나 일부 게이트 라인 스킵 동작을 통한 절전 동작을 행하게 된다.

상기 모니터 제어부(30)는, 상기 MCU(31) 외에도, 듀얼 인터페이스 엔진(34), 디스플레이 프로세싱 엔진(32), 타이밍 컨트롤러(33), LVDS 패널 인터페이스(35), PM(Power Management) 레지스터(37), 펌웨어(38), 미사용판단 패턴정보DB(39) 등을 포함하는바, 참고로, 듀얼 인터페이스 엔진(34)은, 아날로그 RGB 커넥터로서의 RGB 커넥터, DVI 커넥터 및 HDMI 커넥터 등의 커넥터(40)와 인터페이싱을 행하며, 타이밍 컨트롤러(33) 및 LVDS 패널 인터페이스(35)는 LCD 패널(80)의 드라이버와 인터페이싱을 행하면서, 이들에 대한 제어를 행하게 된다.

즉, 듀얼 인터페이스 엔진(34)이 메인 보드로부터의 각종 커넥터(40)와 인터페이싱을 행하면서 비디오 신호를 수신하여 디스플레이 프로세싱 엔진(32)으로 전달하면, 상기 디스플레이 프로세싱 엔진(32)은 픽셀 데이터를 포함하는 비디오 신호를 MCU(31)로 전송하게 되고, 상기 MCU(31)는 상기 픽셀 데이터를 포함하는 비디오 정보를 분석하여, 한편으로는 픽셀 데이터의 일부 라인을 스킵하도록 타이밍 컨트롤러(33)와 함께 동기화되어 게이트 드라이버 회로(82)의 각 게이트 드라이버(82a,82b, ... 82n)를 제어하게 됨으로써 (이때, LVDS 패널 인터페이스(35)의 RGB 신호 및 타이밍 컨트롤러(33)의 동기 신호는 소스 드라이버 회로(83)로 출력되도록 함), 결국 전체적으로 프레임 레이트에 적합한 최적의 조합으로 일부 또는 전체 라인이 스킵된 픽셀 데이터가 LCD 패널(80)에 디스플레이되도록 하며, 한편으로는 상기 MCU(31)는 화이트/블랙 레벨 레이트에 응하여서 PWM 컨트롤러(60) 및 백라이트 회로(81')를 통해 LCD 패널(80)의 백라이트(81)에 대한 디밍 제어를 행하게 되는바, 이에 응하여, 백라이트 밝기 제어로 인한 픽셀값이 실질적으로 바뀌게 되므로 픽셀 보정을 행하면서 이렇게 보정된 픽셀 값들이 LVDS 패널 인터페이스(35) 혹은 타이밍 컨트롤러(33)를 통하여 소스 드라이버 회로(83)로 출력되어지도록 한다.

더 부가하면, 상기 디스플레이 프로세싱 엔진(32)은 듀얼 인터페이싱 엔진(34)으로부터 비디오 신호를 처리하면서, 특히 PM(Power Management) 레지스터(37)에 미리 저장된 전원관리 제어프로토콜에 따라서, 딥슬립 제어 및 파워 오프 등의 추가 절전 정책을 시행하게 된다. 즉, 파워 오프시에는, 본 발명에서는 MCU(31)에서 듀얼 인터페이싱 엔진(34)에서 메인 보드로의 DDC 신호인 SCL 및 SDA 신호를 차단하게 되면, 인버터 제어부(70)로의 인버터 전원(19V)의 스위치(52)는 물론 모니터 제어부 회로전원(3V/5V)의 스위치(52)를 차단함은 물론, 모니터에서 PC 전체를 턴오프시킬 수도 있도록 할 수 있다. 참고로, 본 발명에서의 모니터장치는, PC로부터 커넥터(40)를 통한 5VCC에 의해 MCU(31)에 최소한의 대기전원은 공급되도록 하면서 활성화되도록 할 수 있다.

한편, MCU(31)는 PWM 컨트롤러(60)로 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 제어하는 PWM 디밍 제어 신호를 발하며, 이에 응하여, PWM 컨트롤러(60)는 백라이트 회로(81')를 통하여 LED 백라이트(81)의 전체 밝기를 제어하게 되는바, 본 발명의 에너지 절감형 모니터장치에 의하면, MCU(31)의 비디오 데이터 분석부(31')에서 비디오 데이터를 분석하게 되며, 프레임 레이트 분석부(31a)에서 비디오 신호의 프레임 레이트를 분석하여 초당 화면 변화율이 일정값 미만이면서 (일례로 초당 화면 변화율이 10프레임 미만이면서), 화이트 레벨 레이트 분석부(31b)에서 화이트 레벨 레이트(WLR: White Level Rate)를 분석하여, 일정치 (일례로 90%, 바람직하게는 95%) 이상이면, BRT_ADJ_PWM(Backlight BRight Adjustment PWM) 제어부(31c)에서 PWM 컨트롤러(60)로 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 제어하는 PWM 디밍 제어 신호를 발함으로써, 백라이트 디밍을 행하게 되는 것이다. 더구나, 블랙 레벨 레이트 분석부(31b)에서 특정 블록의 블랙 레벨 레이트(BLR: Black Level Rate)를 분석하여, 일정치 (일례로 90%, 바람직하게는 95%) 이상이면, 역시 BRT_ADJ_PWM(Backlight BRight Adjustment PWM) 제어부(31c)에서 PWM 컨트롤러(60)로 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 제어하는 PWM 디밍 제어 신호를 발함으로써, 해당 블록의 백라이트 디밍을 행하게 되는 것도 가능하다.

아울러, 상기 MCU(31)의 프레임 레이트 분석부(31a)에서 비디오 신호의 프레임 레이트를 분석하여, 1차로 초당 화면 변화율이 일정범위 내이면 (일례로 초당 화면 변화율이 10프레임 이상 40프레임 미만이면), 본 발명의 게이트라인 레이트 제어부(31d)는, 초당 수십 프레임의 일부 프레임을 스킵하게 되더라도 인식을 하지 못한다는 점에 착안하여 일부 프레임 자체를 스킵하게 되며, 2차로 초당 화면 변화율이 일정값 미만이면 (일례로 초당 화면 변화율이 10프레임 미만이면), 문서 작업이나 e-북 혹은 인터넷 서핑과 같은 작업으로 간주하여, 본 발명의 게이트라인 레이트 제어부(31d)는, 게이트 드라이버를 제어하여 픽셀 데이터의 일부 라인을 스키하도록 하여, 결국 처리하여야 할 전체 픽셀 데이터를 줄임으로써 절전 동작을 행하게 되는바, 이를 위해, 게이트 타이밍 제너레이터(31e)에서 클럭발생기와 동기화하면서 일부 게이트 드라이버의 일부 라인을 스킵하되, 인접하는 프레임의 스킵 라인이 겹치지 않도록 변조한 (일례로, 현재 프레임에서 k번째 라인을 스킵하면, 다음 프레임은 k번째 라인을 스킵하지 않도록) '게이트 라인 타이밍 신호'를 생성하여, 본 발명의 게이트라인 레이트 제어부(31d)를 통해 게이트 드라이버 회로(82)로 전송하게 된다.

이에 응하여, 상기 게이트 드라이버 회로(82)는 n개의 게이트 드라이버 (82a,82b, ... 82n)로 이루어지며, 각 게이트 드라이버는 게이트라인 레이트 제어부(31d)로부터의 '게이트 라인 타이밍 신호'를 수신하여, 이를 디코딩한 라인 실렉트 신호를 LED 패널(80)의 Row로 출력한다. 일례로, 하나의 프레임이 1096라인이고, 4개의 게이트 드라이버를 갖는 경우, 각 게이트 드라이버로 입력되는 '게이트 라인 타이밍 신호'는 8비트 신호가 필요하며, 각 게이트 드라이버는 256 (=2⁸) 개의 라인 실렉트 신호 중의 어느 하나를 활성화하여 LCD 패널로 송출한다.

한편, 타이밍 컨트롤러(33)는, 게이트 드라이버 회로(82) 및 소스 드라이버 회로(83)를 제어하여, 픽셀 데이터를 출력하되, 상기 MCU(31)와 동기되어 일부 라인을 스킵하되 인접하는 프레임의 스킵 라인이 겹치지 않도록 제어하게 된다.

한편, 상기 MCU(31)의 VSYNC_클럭 분석부(31f)는, 하나의 프레임의 라인이 모두 주사되었는지? 여부를 나타내는 VSYNC 신호를 분석하여, VSYNC 신호의 종료 펄스가 뜨게 되면, 하나의 프레임을 종료하고 다음 프레임의 픽셀 데이터를 주사하게 되는바, 이때는 스킵되는 라인이 이전 프레임과 달라지도록 제어하게 된다.

다른 한편, 상기 MCU(31)는, 일례로 플래시 메모리나 펌웨어(38)에 구성된 '미사용 판단 패턴 정보 저장부'(39)를 참조하여, 현재 모니터 상태가 미사용 상태인가? 여부를 체크하게 되는바, 미사용 상태라고 판단되는 경우에는, PM 레지스터(37)에 미리 저장되어 있는 전원관리 정책에 따른 딥슬립 모드로 진입하도록 하고, 추가로 PC로부터 커넥터(40)를 통한 5VCC의 입력 여부 및 웨이크업 이벤트 발생 여부를 체크하게 되는바, 그러한 경우에는 전원공급부로부터의 동작 전원이 차단되도록 한다. 보다 구체적으로는, DDC 5V 입력이 없는 경우에는 제2 스위치(52)를 턴오프하여 인버터 전원(일례로 19V)이 차단되도록 하고, 회로전원 스위치가 오프되면, 제1 스위치(51)를 턴오프하여 모니터 제어부의 회로전원(일례로 3V 및 5V)이 차단되도록 한다 (다만, 이 경우에도 펌웨어 및/또는 MCU의 최소 대기전원은 공급되도록 할 수 있다).

이와 같은 본 발명의 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 장치에 의하면, 일례로 초당 10 Frame 미만으로 바뀌는 문서 작업 등의 경우에 처리하여야 할 픽셀 데이터의 양을 최대 절반까지 줄임으로써, 정상적인 모니터 동작 시에도 해상도의 손실 및 플리커 현상 없이 절전이 가능하며, 더욱이, 화이트 레벨(White level)이 일정치 (90%) 이상의 경우나 블랙 레벨(Black level)이 일정치 (90%) 이상의 경우, 전체 혹은 특정 블록의 Dimming을 포함하여, PWM 제어를 통해 디밍을 행함으로써, 역시 추가적인 절전이 가능하며, 미사용 상태에서는 전원 스위칭 오프함으로써, 모니터는 물론 컴퓨터 모두를 딥슬립 모드로 하여, 더욱 높은 수준의 절전이 가능하게 된다.

(절전형 모니터 제어 방법의 실시예)

이제, 도 9 내지 도 13을 주로 참조하고, 상기 도 8을 보조적으로 참조하면서, 본 발명의 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 방법의 실시예에 대하여 설명한다.

먼저, 도 9를 참조하여 본 발명의 모니터 제어 방법의 메인 흐름을 설명하면, 모니터 전원이 '온' 되면(S1), 먼저 모니터 제어부(30)는 PC 전원 상태를 감지한 후(S2), PC로부터의 DDC 5V 입력 여부를 체크하여(S3), DDC 5V 입력이 있는 경우에는 도 10 내지 도 12의 본 발명에 따른 모니터 절전 프로세스를 진행하게 된다.

그러나, 상기 S3 단계의 판단 결과, DDC 5V 입력이 없는 경우에는 슬립 모드로 진행하도록 제2 스위치(52)를 턴오프하여 인버터 전원(19V)을 차단하고(S4), 일정 시간 대기한다(S5).

이후, 커넥터(40)를 통한 비디오 신호 입력 여부를 체크하여(S6), 있는 경우에는 인버터 전원을 온시키고(S11), S2 단계부터 다시 수행하게 되며, 없는 경우에는 딥슬립 모드로 진행하도록 제1 스위치(51)를 턴오프하여 회로 전원(3V/5V)까지도 차단하게 된다(S7).

다만, 최종 파워 오프 전에 확인을 위하여, 재차 PC로부터의 DDC 5V 입력 여부를 체크하고(S8), 다시 일정 시간(To) 내에 웨이크업이 발생하였는지 여부를 체크하게 되는바(S9), DDC 5V 입력이 있거나 일정 시간(To) 내에 웨이크업이 발생한 경우에는, 회로 전원을 온시키고(S12), 인버터 전원을 온시키며(S11), S2 단계부터 다시 수행하게 된다.

그러나, 상기 S8 단계에서의 판단 결과 DDC 5V 입력도 없고, 상기 S9 단계에서의 판단 결과 일정 시간(To) 내에 웨이크업도 발생하지 않은 경우에는, 최종적으로 모니터의 파워를 모두 차단하고, 프로세스를 종료한다.

한편, 상기 S3 단계에서의 판단 결과, DDC 5V 입력이 있는 경우에는, 본 발명에 따른 모니터 절전 프로세스를 진행하기 위해, 먼저 도 10의 S21 단계로 진행하여, 상기 MCU(31)의 비디오 데이터 분석부(31')에서 입력 비디오 데이터를 분석하게 된다.

계속해서, 상기 MCU(31)의 화이트 레벨 레이트 분석부(31b)에서는, 입력되는 픽셀 데이터로부터 프레임의 화이트 레벨 레이트(WLR: White Level Rate)를 분석하는바(S22), 우선 화이트 레벨 레이트(WLR)가 최대 기준치(일례로 95%) 이상인지 여부를 체크하여(S23), 화이트 레벨 레이트(WLR)가 최대 기준치(일례로 95%) 이상인 경우에는 (WLR > 95%), BRT_ADJ_PWM(Backlight BRight Adjustment PWM) 제어부(31c)에서 PWM 컨트롤러(60)로 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 제1 제어비율로 (X%로) 어둡게 제어하는 PWM 디밍 제어 신호를 발함으로써, 1차 백라이트 디밍을 행하게 되는 것이다(S24). 물론, 이후 픽셀의 칼라 코드를 이에 맞추어 보정해 주어야 하며(S25), 이러한 보정된 픽셀 칼라 값들은 LVDS 패널 인터페이스(35) 혹은 타이밍 컨트롤러(33)를 통하여 소스 드라이버 회로(83)로 출력되어지도록 한다. 이에 대한 자세한 픽셀 칼라 코드 보정의 일례는 도 13을 참조하여 이루어질 수 있다.

참고로, 화이트 레벨 레이트(WLR)가 최대 기준치(일례로 95%) 이상인 경우에는 (WLR > 95%), 화면이 최고로 밝은 상태이므로, X%의 상당한 백라이트 디밍을 행하더라도(S24,S25), 예를들어, 화이트 레벨이 256 단계일 경우, 95%인 243 단계의 밝기 정도로, 백라이트를 상당히 디밍 제어해도, 유저는 큰 차이를 느끼지 못하는바, 결국 백라이트를 다소 어둡게 디밍 제어하여 상당히 효율적인 절전을 행할 수 있게 되는 것이다.

계속해서, 화이트 레벨 레이트 분석부(31b)에서는, 입력되는 픽셀 데이터로부터 프레임의 화이트 레벨 레이트(WLR)가 제2 기준치(일례로 90%) 이상인지 여부를 체크하여(S26), 화이트 레벨 레이트(WLR)가 제2 기준치(일례로 90%) 이상인 경우에는 (WLR > 90%), BRT_ADJ_PWM(Backlight BRight Adjustment PWM) 제어부(31c)에서 PWM 컨트롤러(60)로 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 제1 제어비율 보다 더 작은 제2 제어비율로(Y%로), 즉 상기 X% 보다 약간 덜 어둡게 제어하는, PWM 디밍 제어 신호를 발함으로써, 2차 백라이트 디밍을 행하게 되는 것이다(S27). 역시, 이후 픽셀의 칼라 코드를 이에 맞추어 보정해 주어야 하며(S28), 마찬가지로 이러한 보정된 픽셀 칼라 값들은 LVDS 패널 인터페이스(35) 혹은 타이밍 컨트롤러(33)를 통하여 소스 드라이버 회로(83)로 출력되어지도록 한다.

참고로, 화이트 레벨 레이트(WLR)가 제2 기준치(일례로 90%) 이상인 경우에도 화면이 너무 밝은 상태에 해당되므로, 역시 약간의 백라이트 디밍을 행하더라도(S27,S28), 일례로 화이트 레벨이 256 단계일 경우, 90%인 230 단계의 밝기 정도라면, 백라이트를 조금 디밍 제어해도, 유저는 큰 차이를 느끼지 못하는바, 해당 블록의 백라이트를 다소 어둡게 디밍 제어하여 절전을 행할 수 있게 된다. 일반적으로 상기 S24 단계의 디밍(X%)은 디밍 수준을 다소 크게 하여도 (즉, 더 어둡게 하여도) 별 문제는 없으며, 상기 S27 단계의 디밍(Y%)은 약간만 디밍을 하여야 (휘도가 약간만 낮아지게) 하여야 할 것이다.

이제, 모니터 제어부(30)의 MCU(31)는, 프레임 레이트 및 화면 변화율을 확인하게 되는바(S31), 먼저 화면 변화가 5% 미만인지 여부를 체크하게 된다(S32). 이는, 현재 유저가 컴퓨터를 실제 사용 중인지 여부를 체크하기 위함이며, 상기 S31 단계에서의 판단 결과 화면 변화가 5% 이상인 경우에는, 도 11 및 도 12의 추가 절전 프로세스로 진행하게 되며, 반면 상기 S31 단계에서의 판단 결과 화면 변화가 5% 미만인 경우에는, '미사용 판단 패턴 정보' dB를 로드하여(S33), 미사용 상태가 맞는지 여부를 확인하게 된다(S34).

그리하여, 상기 S34 단계에서의 판단 결과, 미사용 상태가 맞으면, 상기 도 9의 S4 단계로 리턴하게 되고, 상기 S34 단계에서의 판단 결과 미사용 상태가 아니라고 판단되거나, 상기 S31 단계에서의 판단 결과 화면 변화가 5% 이상인 경우에는, 우선 도 11의 S41 단계로 진행하여, 일단 프레임 레이트가 제1 기준값인 초당 10프레임 이상인지 여부를 체크하게 된다.

그리하여, 상기 S41 단계에서의 판단 결과 프레임 레이트가 초당 10프레임 이상인 경우에는, 다시 제2 기준값인 초당 40프레임 미만인지 여부를 체크하게 된다(S42).

계속해서, 상기 S42 단계에서의 판단 결과 프레임 레이트가 제2 기준값인 초당 40프레임 미만인 경우에는, 제1 기준율(일례로 10%) 만큼의 프레임을 스킵하게 된다(S43). 일례로 현재 프레임 레이트가 초당 30프레임인 경우에는, 초당 3개의 프레임을 스킵하게 되는바, 이렇게 하더라도 초당 27개의 프레임을 디스플레이하게 되므로, 큰 문제는 없다.

이후, 다시 제3 기준값인 초당 20프레임 미만인지 여부를 체크하게 되며(S44), 상기 S44 단계에서의 판단 결과 프레임 레이트가 제3 기준값인 초당 20프레임 미만인 경우에는, 제2 기준율(일례로 20%) 만큼의 프레임을 스킵하게 된다(S45). 일례로 현재 프레임 레이트가 초당 15프레임인 경우에는, 초당 3개의 프레임을 스킵하게 되는바, 이렇게 하더라도 초당 12개의 프레임을 디스플레이하게 되므로, 역시 큰 문제는 없다.

상기 S45 단계 이후, 그리고 상기 S44 단계에서의 판단 결과 프레임 레이트가 제3 기준값인 초당 20프레임 이상인 경우 및 상기 S42 단계에서의 판단 결과 프레임 레이트가 제2 기준값인 초당 40프레임 이상인 경우에는, 상기 S32 단계로 리턴하여 반복해서 수행하게 된다.

다른 한편, 상기 S41 단계에서의 판단 결과, 프레임 레이트가 제1 기준값인 초당 10프레임 미만인 경우에는, 프레임 자체를 스킵하는 것은 영향이 있을 수 있기 때문에, 프레임은 모두 디스플레이하되 대신 일부 라인을 스킵하는 방식으로 절정을 행하도록 한다.

즉, 상기 S41 단계에서의 판단 결과, 프레임 레이트가 제1 기준값인 초당 10프레임 미만인 경우에는, 도 12의 S51 단계로 진행하여, 제1 기준비로 (일례로 10:1 로), '제1 게이트 라인 스킵 절전'을 수행하게 된다(S51). 즉, 일례로 수평주사선 수를 10개 라인 표시한 후, 1개 라인을 스킵하게 되는 것이다.

이때, 반드시 스킵되는 라인의 위치 (즉, '넥스트 스킵 라인(N_F Skip Line)' 을 표시해 주어야 하는바, 그렇게 함으로써, 바로 다음 프레임에서는 해당 라인을 스킵하지 않고 반드시 표시해 주어야 플리커 현상을 막을 수 있기 때문에, 중요하다. 이후의 라인 스킵 프로세서의 경우에도 동일하다.

이후, 프레임 레이트가 제1 기준값보다 더 작은 제4 기준값인 초당 6프레임 미만인지 여부를 체크하게 되는바(S52), 그렇지 않은 경우에는 반복해서 수행하고, 상기 S52 단계에서의 판단 결과, 프레임 레이트가 제4 기준값인 초당 6프레임 미만인 경우에는, 제1 기준비보다 더 큰 제2 기준비로 (일례로 5:1 로), '제2 게이트 라인 스킵 절전'을 수행하게 된다(S53). 즉, 일례로 수평주사선 수를 5개 라인 표시한 후, 1개 라인을 스킵하게 되는 것이다.

계속해서, 프레임 레이트가 제4 기준값보다 더 작은 제5 기준값인 초당 3프레임 미만인지 여부를 체크하게 되는바(S54), 그렇지 않은 경우에는 반복해서 수행하고, 상기 S54 단계에서의 판단 결과, 프레임 레이트가 제5 기준값인 초당 3프레임 미만인 경우에는, 제2 기준비보다 더 큰 제3 기준비로 (일례로 2:1 로), '제3 게이트 라인 스킵 절전'을 수행하게 된다(S55). 즉, 이 경우에는 일례로 수평주사선 수를 2개 라인 표시한 후, 1개 라인을 스킵하게 되는 것이다.

이후, 절전 프로세스는, 블록별 로칼 디밍 지원이 허용되는지 여부를 판단하여(S56), 그렇지 않은 경우에는 화면 변화율이 최소 기준치인 일례로 2% 미만인지 여부를 체크하게 되고(S57), 그렇지 않은 경우에는 VSYNC 클럭이 액티브인지 (프레임 엔드인지) 여부를 체크하게 되며(S58), 그렇지 않은 경우에는 해당 프레임에서 스킵 라인을 반복해서 수행하고, 상기 S58 단계에서의 판단 결과 VSYNC 클럭이 액티브인 (프레임 엔드인) 경우, 및 상기 S57 단계에서의 판단 결과 화면 변화율이 최소 기준치인 일례로 2% 미만인 경우에는, 상기 S21 단계로 리턴하여 반복해서 수행하게 된다.

또다른 한편, 상기 S56 단계에서의 판단 결과, 블록별 로칼 디밍 지원이 허용되는 경우에는, 마지막으로 블랙 레벨 레이트에 따르는 블록별 디밍 제어 프로세스를 행하게 되는바, 먼저 화면 변화블록을 분석하여(S61), 상기 MCU(31)의 블랙 레벨 레이트 분석부(31b)에서는, 입력되는 픽셀 데이터로부터 프레임의 각 블록들에 대한 블랙 레벨 레이트(BLR: Black Level Rate)가 최대 기준치(일례로 95%) 이상인지 여부를 체크하고(S62), 블랙 레벨 레이트(BLR)가 최대 기준치(일례로 95%) 이상인 경우에는 (BLR > 95%), BRT_ADJ_PWM(Backlight BRight Adjustment PWM) 제어부(31c)에서 PWM 컨트롤러(60)로 해당 블록에 대한 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 제3 제어비율로(Z%로) 어둡게 제어하는 PWM 디밍 제어 신호를 발함으로써, 3차 백라이트 디밍을 행하게 되는 것이다(S63). 물론, 이후 픽셀의 칼라 코드를 이에 맞추어 보정해 주어야 하며(S64), 이러한 보정된 픽셀 칼라 값들은 LVDS 패널 인터페이스(35) 혹은 타이밍 컨트롤러(33)를 통하여 소스 드라이버 회로(83)로 출력되어지도록 한다. 역시 이에 대한 자세한 픽셀 칼라 코드 보정의 일례는 도 13을 참조하여 이루어질 수 있다.

계속해서, 블랙 레벨 레이트 분석부(31b)에서는, 입력되는 픽셀 데이터로부터 프레임의 블랙 레벨 레이트(BLR)가 제2 기준치(일례로 90%) 이상인지 여부를 체크하여(S65), 화이트 레벨 레이트(WLR)가 제2 기준치(일례로 90%) 이상인 경우에는 (WLR > 90%), BRT_ADJ_PWM(Backlight BRight Adjustment PWM) 제어부(31c)에서 PWM 컨트롤러(60)로 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 제3 제어비율 보다 더 작은 제4 제어비율로(W%로), 즉 상기 Z% 보다 약간 덜 어둡게 제어하는, PWM 디밍 제어 신호를 발함으로써, 2차 백라이트 디밍을 행하게 되는 것이다(S66). 역시, 이후 픽셀의 칼라 코드를 이에 맞추어 보정해 주어야 하며(S67), 마찬가지로 이러한 보정된 픽셀 칼라 값들은 LVDS 패널 인터페이스(35) 혹은 타이밍 컨트롤러(33)를 통하여 소스 드라이버 회로(83)로 출력되어지도록 한다.

이제, 밝기 변화 블록이 더 있는지 여부를 체크하여(S68), 더 있으면 상기 S61 단계로 리턴하여 반복해서 수행하게 되며, 밝기 변화 블록이 더 이상 없으면, 절전 프로세스를 종료하되, 화면 변화율이 일례로 2% 미만인지 여부를 체크하여(S69), 그렇지 않은 경우에는 상기 S21 단계로 리턴하고, 그러한 경우에는 S4 단계로 리턴하게 된다.

부연하자면, 상기 S22 ~ S28 및 S62 ~ S67 단계의 화이트/블랙 레벨 레이트에 따른 디밍에서의 각 기준치(95, 90)나 각 제어비율(X%, Y%, Z%, W%)의 수치 및 상기 S41 ~ S45 단계에서의 기준값(10F/s, 40F/s, 20F/s)이나 기준율(10%, 20%), 그리고 상기 S51 ~ S55 단계에서의 각 기준값(10F/s, 3F/s)이나 기준비(10:1, 5:1, 2:1)의 수치들은 절대적이지 않으며, 얼마든지 바뀔 수가 있는 것이다. 다만, 화이트/블랙 레벨 레이트에 따른 디밍은 90 ~ 95% 정도에서 정해지는 것이 바람직하다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

20 : 모니터 전원 입력부
30 : 모니터 제어부
31 : MCU 31a: 프레임 레이트 분석부
31b: 화이트 레벨 레이트 분석부 31c: BRT_ADJ_PWM 제어부
31d: 게이트라인 레이트 제어부 31e: 게이트 타이밍 제너레이터
31f: VSYNC 클럭 분석부 31': 비디오 데이터 분석부
32 : 디스플레이 프로세싱 엔진
33 : 타이밍 컨트롤러 34 : 듀얼 인터페이스 엔진
35 : LVDS 패널 인터페이스 37 : PM 레지스터
38 : 펌웨어
39 : 미사용 판단 패턴 정보 저장부
40 : 커넥터
51 : 제1 스위치 52 : 제2 스위치
60 : PWM 컨트롤러
70 : 인버터 제어부
80 : LCD 패널
81 : 백라이트 램프 81' : 백라이트 회로
82 : 게이트 드라이버 회로 82a : 제1 게이트 드라이버
82b : 제2 게이트 드라이버 82n : 제n 게이트 드라이버
83 : 소스 드라이버 회로

Claims

프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 장치의 모니터 제어 방법으로서,
상기 모니터 제어 장치는, 모니터 제어부의 전체 제어 동작을 수행하며 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 직접 수행하는 MCU(31); 픽셀 데이터를 포함하는 비디오 신호를 상기 MCU(31)로 전송하는 디스플레이 프로세싱 엔진(32); 컴퓨터 본체에 연결되는 각종 커넥터(40)와 인터페이싱을 행하면서 비디오 신호를 수신하여 디스플레이 프로세싱 엔진(32)으로 전달하는 듀얼 인터페이스 엔진(34); 상기 디스플레이 프로세싱 엔진(32)으로부터 픽셀 데이터를 수신하여 LCD 패널(80)의 각종 드라이버와 인터페이싱을 행하면서 상기 MCU(31)와 함께 LCD 패널(80)의 각종 드라이버에 대한 제어를 행하게 되는 LVDS 패널 인터페이스(35)와 타이밍 컨트롤러(33); 및 상기 MCU(31)의 제어 동작에 따라서 모니터에 전원을 공급하는 전원공급수단으로부터의 동작전압이 인버팅되어 백라이트(81) 전원으로 공급되도록 하는 PWM 컨트롤러(60); 를 포함하며, 상기 MCU(31)는, 상기 디스플레이 프로세싱 엔진(32)으로부터의 비디오 데이터를 분석하는 비디오 데이터 분석부(31')를 포함하며, 상기 디스플레이 프로세싱 엔진(32)으로부터 입력된 상기 픽셀 데이터를 분석하여, 상기 LVDS 패널 인터페이스(35) 및 타이밍 컨트롤러(33)와 동기되어 일부 프레임 또는 일부 라인이 스킵되도록 제어하고, 상기 LVDS 패널 인터페이스(35) 및 타이밍 컨트롤러(33)를 통해 픽셀 데이터가 LCD 패널(80)의 소스 드라이버 회로(83)로 출력되도록 할 때에 일부 라인이 스킵되도록 하되, 프레임 레이트에 따라서 스킵되는 프레임의 기준율 및 스킵되는 라인의 기준비가 달라지도록 제어하며, 인접하는 프레임의 스킵 라인이 상호 겹치지 않도록 게이트 드라이버 회로를 제어하며,
(d) 모니터 전원이 '온' 되어 절전 프로세스가 시작되면, 상기 MCU(31)는, 입력 비디오 데이터를 분석하여 입력 비디오 신호의 프레임 레이트 및 초당 화면 변화율을 확인하는 단계(S31); (e) 상기 (d) 단계에서의 확인 결과, 초당 화면 변화율이 일정값 미만인지? 여부를 체크하게 되는 단계(S32); (f) 상기 (e) 단계에서의 확인 결과, 초당 화면 변화율이 상기 일정값 이상인 경우, 초당 프레임 레이트가 제1 기준값 미만인지 여부를 확인하는 단계(S41); (g) 상기 (f) 단계에서의 확인 결과, 초당 프레임 레이트가 상기 제1 기준값 이상인 경우, 초당 프레임 레이트가 상기 제1 기준값보다 더 큰 제2 기준값 미만인지 여부를 확인하는 단계(S42); (h) 상기 (g) 단계에서의 확인 결과, 초당 프레임 레이트가 상기 제2 기준값 미만인 경우, 초당 프레임 중에서 제1 기준율 만큼의 프레임을 스킵하게 되는 단계(S43); (j) 상기 (h) 단계 이후, 초당 프레임 레이트가 상기 제1 기준값보다 더 크고 상기 제2 기준값보다 더 작은 제3 기준값 미만인지 여부를 확인하는 단계(S44); (k) 상기 (j) 단계에서의 확인 결과, 초당 프레임 레이트가 상기 제3 기준값 미만인 경우, 초당 프레임 중에서 제1 기준율보다 더 큰 제2 기준율 만큼의 프레임을 스킵하게 되는 단계(S45); 및 (m) 상기 (f) 단계에서의 확인 결과, 초당 프레임 레이트가 상기 제1 기준값 미만인 경우, 각 프레임의 일부 게이트 라인을 스킵하는 게이트 라인 스킵 절전을 행하는 단계(S51~S55); 를 포함하며,
상기 (k) 단계 이후, 그리고 상기 (j) 단계에서의 판단 결과 초당 프레임 레이트가 상기 제3 기준값 이상인 경우 및 상기 (g) 단계에서의 판단 결과 프레임 레이트가 상기 제2 기준값 이상인 경우에는, 상기 (e) 단계로 리턴하여 반복해서 수행하게 되며,
상기 (m) 단계는, (m1) 상기 (f) 단계에서 판단 결과, 초당 프레임 레이트가 제1 기준값 미만인 경우, 수평 주사선 수를 제1 기준비로 스킵하는 '제1 게이트 라인 스킵 절전'을 수행하게 되는 단계(S51); (m2) 상기 (m1) 단계 이후, 초당 프레임 레이트가 상기 제1 기준값보다 더 작은 제4 기준값 미만인지 여부를 체크하게 되는 단계(S52); (m3) 상기 (m2) 단계에서의 판단 결과, 초당 프레임 레이트가 상기 제4 기준값 미만인 경우, 수평 주사선 수를 상기 제1 기준비보다 더 작은 제2 기준비로 스킵하는 '제2 게이트 라인 스킵 절전'을 수행하게 되는 단계(S53); (m4) 상기 (m3) 단계 이후, 초당 프레임 레이트가 상기 제4 기준값보다 더 작은 제5 기준값 미만인지 여부를 체크하게 되는 단계(S54); 및 (m5) 상기 (m4) 단계에서의 판단 결과, 초당 프레임 레이트가 상기 제5 기준값 미만인 경우, 수평 주사선 수를 상기 제2 기준비보다 더 작은 제3 기준비로 스킵하는 '제3 게이트 라인 스킵 절전'을 수행하게 되는 단계(S55); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 MCU(31)는,
프레임 레이트 분석부(31a)에서 비디오 신호의 프레임 레이트를 분석하여 초당 화면 변화율이 제1 기준값 미만인 경우, 게이트 타이밍 제너레이터(31e)에서 일부 라인을 스킵하는 변조를 행하고, 게이트라인 레이트 제어부(31d)가 픽셀 데이터의 일부 라인을 스킵하도록 변조된 게이트 드라이버 제어 신호를 게이트 드라이버 회로(82)로 전송함으로써, 절전 동작이 행하여지도록 하되, 상기 프레임 레이트 분석부(31a)에서 비디오 신호의 프레임 레이트를 분석하여 초당 화면 변화율에 따라서 스킵되는 라인의 기준비가 달라지도록 제어하며,
상기 프레임 레이트가 제1 기준값 이상에서는 프레임 자체를 기 정해진 기준율로 스킵하되, 프레임 레이트에 따라서 스킵되는 라인의 기준율이 달라지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 MCU(31)는,
화이트/블랙 레벨 레이트 분석부(31b)에서 화이트/블랙 레벨 레이트(White/Black Level rate)를 분석하여, 화이트/블랙 레벨 레이트가 일정치 이상이면, BRT_ADJ_PWM 제어부(31c)에서 PWM 컨트롤러(60)로 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 제어하는 PWM 디밍 제어 신호를 발함으로써, 백라이트 디밍을 행하되, 프레임 레이트에 따라서 디밍 제어 비율(%)이 달라지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 방법.
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제 1 항에 있어서,
(c) 상기 (d) 단계 이전에, 프레임의 화이트 레벨 레이트에 따라서 백라이트 밝기를 디밍 제어하는 단계; 를 더 포함하되,
상기 (c) 단계는,
(c1) 비디오 데이터를 입력받아 프레임의 화이트 레벨 레이트(WLR)를 분석하는 단계(S22);
(c2) 상기 (c1) 단계 이후, 화이트 레벨 레이트(WLR)가 최대 기준치 이상인지 여부를 체크하는 단계(S23);
(c3) 상기 (c2) 단계에서의 판단 결과, 화이트 레벨 레이트(WLR)가 상기 최대 기준치 이상인 경우, BRT_ADJ_PWM 제어부(31c)에서 PWM 컨트롤러(60)로 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 제1 제어비율로(X%로) 어둡게 제어하는 PWM 디밍 제어 신호를 발함으로써, 1차 백라이트 디밍을 행하게 되는 단계(S24);
(c4) 상기 (c3) 단계 이후, 픽셀의 칼라 코드를 상기 1차 백라이트 디밍에 맞추어 보정해 주는 단계(S25);
(c5) 상기 (c4) 단계 이후, 화이트 레벨 레이트(WLR)가 상기 최대 기준치보다 더 작은 제2 기준치 이상인지 여부를 체크하는 단계(S23);
(c6) 상기 (c5) 단계에서의 판단 결과, 화이트 레벨 레이트(WLR)가 상기 제2 기준치 이상인 경우, BRT_ADJ_PWM 제어부(31c)에서 PWM 컨트롤러(60)로 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 상기 제1 제어비율보다 더 낮은 제2 제어비율로(Y%로) 덜 어둡게 제어하는 PWM 디밍 제어 신호를 발함으로써, 2차 백라이트 디밍을 행하게 되는 단계(S27); 및
(c7) 상기 (c6) 단계 이후, 픽셀의 칼라 코드를 상기 2차 백라이트 디밍에 맞추어 보정해 주는 단계(S28);
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
(n) 상기 (m) 단계 이후, 블록별 로칼 디밍 지원이 허용되는지 여부를 판단하는 단계(S56); 및
(p) 상기 (n) 단계에서의 판단 결과, 블록별 로칼 디밍 지원이 허용되는 경우, 프레임의 각 블록에 대한 블랙 레벨 레이트에 따라서 백라이트 밝기를 디밍 제어하는 단계; 를 더 포함하되,
상기 (p) 단계는,
(p1) 화면 변화블록을 분석하여 프레임의 각 변화블록의 블랙 레벨 레이트(BLR)를 분석하는 단계(S61);
(p2) 상기 (p1) 단계 이후, 블랙 레벨 레이트(BLR)가 최대 기준치 이상인지 여부를 체크하는 단계(S62);
(p3) 상기 (p2) 단계에서의 판단 결과, 블랙 레벨 레이트(BLR)가 상기 최대 기준치 이상인 경우, BRT_ADJ_PWM 제어부(31c)에서 PWM 컨트롤러(60)로 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 제3 제어비율로(Z%로) 어둡게 제어하는 PWM 디밍 제어 신호를 발함으로써, 3차 백라이트 디밍을 행하게 되는 단계(S63);
(p4) 상기 (p3) 단계 이후, 픽셀의 칼라 코드를 상기 3차 백라이트 디밍에 맞추어 보정해 주는 단계(S64);
(p5) 상기 (p4) 단계 이후, 블랙 레벨 레이트(BLR)가 상기 최대 기준치보다 더 작은 제2 기준치 이상인지 여부를 체크하는 단계(S65);
(p6) 상기 (p5) 단계에서의 판단 결과, 블랙 레벨 레이트(BLR)가 상기 제2 기준치 이상인 경우, BRT_ADJ_PWM 제어부(31c)에서 PWM 컨트롤러(60)로 LCD 패널 백라이트 램프(81)의 밝기 정도를 상기 제3 제어비율보다 더 낮은 제4 제어비율로(W%로) 덜 어둡게 제어하는 PWM 디밍 제어 신호를 발함으로써, 4차 백라이트 디밍을 행하게 되는 단계(S66); 및
(p7) 상기 (p6) 단계 이후, 픽셀의 칼라 코드를 상기 4차 백라이트 디밍에 맞추어 보정해 주는 단계(S67);
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 방법.
제 6 항에 있어서,
(a) 상기 (c) 단계 이전에, 모니터 전원이 '온' 되면(S1), 모니터 제어부(30)는 PC 전원 상태를 감지하는 단계(S2);
(b) 상기 (a) 단계 이후, PC로부터의 DDC 5V 입력 여부를 체크하는 단계(S3);
(s) 상기 (b) 단계에서의 판단 결과, PC로부터의 DDC 5V 입력이 없는 경우에는, 제2 스위치(52)를 턴오프하여 인버터 전원을 차단하고(S4), 일정 시간 대기하는 단계(S5);
(t) 상기 (s) 단계 이후, 커넥터(40)를 통한 비디오 신호 입력 여부를 체크하는 단계(S6);
(u) 상기 (t) 단계에서의 판단 결과, 비디오 신호 입력이 있는 경우에는 인버터 전원을 온시키고(S11), 상기 (a) 단계로 리턴하는 단계;
(v) 상기 (t) 단계에서의 판단 결과, 일정 시간 동안 비디오 신호 입력이 없는 경우, 제1 스위치(51)를 턴오프하여 회로 전원까지도 차단하게 되는 단계(S7);
(w) 상기 (v) 단계 이후, PC로부터의 DDC 5V 입력 여부를 다시 체크하는 단계(S8);
(x) 상기 (w) 단계에서의 판단 결과, PC로부터의 DDC 5V 입력이 없는 경우, 다시 일정 시간(To) 내에 웨이크업이 발생하였는지 여부를 체크하게 되는 단계(S9);
(y) 상기 (w) 단계에서의 판단 결과 PC로부터의 DDC 5V 입력이 있거나, 상기 (x) 단계에서의 판단 결과 일정 시간(To) 내에 웨이크업이 발생한 경우에는, 회로 전원을 온시키고(S12), 상기 (u) 단계로 진행하는 단계;
(z) 상기 (y) 단계에서의 판단 결과 일정 시간(To) 내에 웨이크업이 발생하지 않는 경우에는, 최종적으로 모니터의 파워를 모두 차단하고, 프로세스를 종료하는 단계;
(q) 상기 (e) 단계에서의 확인 결과, 초당 화면 변화율이 상기 일정값 미만인 경우, '미사용 판단 패턴 정보' dB를 로드하여(S33), 미사용 상태가 맞는지 여부를 확인하게 되는 단계(S34); 및
(r) 상기 (q) 단계에서의 확인 결과, 미사용 상태가 맞으면, 상기 (s) 단계로 리턴하게 되고, 미사용 상태가 아니라고 판단되는 경우에는 상기 (f) 단계로 진행하는 단계;
를 더 포함하며,
상기 (b) 단계에서의 판단 결과, PC로부터의 DDC 5V 입력이 없는 경우에는, 상기 (c) 단계로 진행하는 것을 특징으로 하는 프레임 특성에 따라 가변적으로 절전을 수행하는 모니터 제어 방법.