TFT를 제어하는 DDI와 T-CON

오늘은 DDI와 TCON에 대해 간략하게 말씀드리겠습니다.

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DDI(Display Driver IC)

 

DDI(Display Driver IC)란 말 그대로,  디스플레이 구동 IC입니다. 

DDI는 디스플레이 패널의 픽셀을 직접 구동해 이미지를 형성하는 핵심 반도체 소자입니다.  T-CON에서 전달된 디지털 영상 데이터를 픽셀이 요구하는 아날로그 구동 신호(V or I)로 변환하는 역할을 합니다.

그리고 'TFT를 제어하기 위해, 각 Sub pixel에 데이터를 전달하는 IC' 라고 말할 수 있습니다.

TFT에 데이터가 전달되는 순서는

AP(CPU) > FPCB(PCB) > DDI > TFT 순서로 전달되어 pixel을 제어합니다.

이렇게 배치된 RGB subpixel에 대해서 각 subpixel을 언제, 얼마나 밝게 켜야 하는지를 제어하는데, 이는 각 픽셀에 연결된 TFT(박막 트랜지스터)를 제어하는 방식으로 이루어집니다. 해당 트랜지스터를 통해 DDI는 Gate 신호의 타이밍과 색상 데이터를 전달합니다.기능은 크게 세 가지가 있는데

1. 픽셀 선택 및 구동(Addressing & Activation)
   업데이트할 특정 pixel을 선택한다.
2. Gray Scale & Color Generation
   각 subpixel에 다양한 전압/전류 레벨을 공급해서 광범위의 색상과 음영을 만든다.
   (예를 들어, 8비트 RGB는 각각 256 단계의 Gray Scale 표현이 가능해서 총 256x256 으로 약 1,670만 가지의 색상을 표현할 수 있다.)
3. Digital to Analog Convert (DAC)
   디지털 데이터 신호를 패널 기술에 적합한 아날로그 신호로 변환한다.

Sub pixel에 연결하기 위해 중대형 이상 패널에서는 Gate IC, Source IC 를 교차로 배선합니다.

Gate IC는 Sub pixel의 ON/OFF를 담당.

Source IC는 Sub pixel의 RGB 값을 담당.

이 외에도 Power IC, Control IC 등이 추가로 필요합니다.

여기서 Control Logic에서는 T-CON과의 인터페이스, 타이밍 제어, 전력 시퀀스 제어 등 전체 동작 조율 등을 담당.

 

하지만, 모바일용 DDI에는 Gate IC, Source IC,  Power IC, Control IC를 따로 두지 않고 같이 만들어 모바일 DDI는 '모바일 원칩'이라고도 부릅니다.

출처 : <삼성디스플레이 뉴스룸>

 

또한 DDI 부착 기판에 따라 활용도가 달라지는 특징도 있습니다.

COP와 COF는 플렉시블 디스플레이에 사용하기 적합합니다. 

 

마지막으로 동작 순서를 살펴보자면,

1. T-CON으로 데이터 수신
2. Gate Driver가 행 선택
3. Source Driver가 Analog Signal 출력
4. 선택된 행의 픽셀에 전압 인가 → 이미지 형성
5. 반복하여 전체 프레임 구현

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T-CON

T-CON(Timing Controller)은 디스플레이 패널 시스템 내에서 GPU/AP로 부터 받은 고수준의 비디오 데이터를 디스플레이에 적합한 저수준의 타이밍 및 제어 신호로 변환하는 중앙 제어 유닛입니다.

DDI로 전송하는 영상 데이터를 수신하고, 타이밍 생성 및 데이터 분배를 통해 화질 개선을 목적으로 하는 반도체를 말합니다.

TCON을 사용하면 DATA가 Pixel에 들어가는 시간을 맞춰, 잔상과 같은 문제를 해결 할 수 있습니다.

 

1. 입력 수신 및 버퍼링
   LVDS, eDP, MIPI DSI 등의 인터페이스를 동해 GPU/AP에서 전송된 RGB 또는 압축된 비디오 신호 수신
2. 데이터 재구성 및 처리
   압축 해제, 픽셀 데이터 재구성, DDI 레이아웃에 맞는 정렬 수행
   
3. 화질 보정
   감마 보정, 컬러 매핑, 밝기 조절을 통해 화질 개선
   
4. 타이밍 신호 생성
   HSYNC/VSYNC, 클럭, 제어 신호 등 정밀한 타이밍 생성
5. DDI 분배 및 제어
   다수의 DDI 로 데이터 분산, 동기화된 타이밍 제어.
6. 고급 기능

기능	설명	효과
HDR 처리	밝은 영역과 어두운 영역을 동시에 보존	명암비 향상, 디테일 유지
Local Dimming	LCD 백라이트를 영역별 제어	깊은 검정 표현 가능
Adaptive Sync (VRR)	GPU 프레임과 동기화된 주사율 제어	게이밍 화면 끊김 / 잘림 방지
PSR / PSR2	정지 프레임을 내부 저장, GPU 대기	배터리 절약, 발열 감소

 

이러한 TCON은 DDI가 디스플레이가 커질수록 고성능을 요구합니다. 

디스플레이가 커지면 그에 따른 화소수가 증가할 것이고, 추가로, DDI가 증가할 것입니다. 이와같이, 많은 DDI 제어를 위해 좋은 TCON이 필요해 집니다.