KR101887451B1 - 광 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 계조(gray scale)를 용이하게 표현할 수 있으며, 화면의 잔상 제거에 대한 탁월한 특성을 갖는 광 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 명세서의 실시예들에 따른 광 제어 장치는, 광을 발생하는 광원과; 상기 광원으로부터 발생한 광을 매트릭스 배열로 이루어지는 화소들에 인가 또는 차단하는 셔터와; 비디오 프레임에 포함된 하나의 필드를 다수의 서브 필드로 분할하고, 상기 분할된 다수의 서브 필드 각각에 미리설정된 시간 구간을 할당하고, 상기 할당된 미리설정된 시간 구간 동안 상기 셔터를 개방하기 위한 제1 제어 신호를 발생하고, 상기 미리설정된 시간 구간을 근거로 상기 광원의 광 세기를 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생하는 제어부와; 상기 제1 제어 신호에 따라 상기 셔터를 제어하고, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 광원의 광 세기를 제어하는 구동부를 포함할 수 있다.

Description

광 제어 장치 및 그 방법{LIGHT CONTROLLING DEVICE AND METHOD THEREOF}
본 명세서는 광 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시장치에 적용된 광 제어 장치는 배면광 장치에 의해 발생한 광을 액정 패널에 인가 또는 차단하였다.
본 명세서는, 계조(gray scale)를 용이하게 표현할 수 있으며, 화면의 잔상 제거에 대한 탁월한 특성을 갖는 광 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 명세서는, 다수의 서브 필드에 각각 할당된 미리설정된 시간 구간에 따라 광원의 광 세기를 제어함으로써 화소의 밝기를 용이하게 제어할 수 있는 광 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 광 제어 장치는, 광을 발생하는 광원과; 상기 광원으로부터 발생한 광을 매트릭스 배열로 이루어지는 화소들에 인가 또는 차단하는 셔터와; 비디오 프레임에 포함된 하나의 필드를 다수의 서브 필드로 분할하고, 상기 분할된 다수의 서브 필드 각각에 미리설정된 시간 구간을 할당하고, 상기 할당된 미리설정된 시간 구간 동안 상기 셔터를 개방하기 위한 제1 제어 신호를 발생하고, 상기 미리설정된 시간 구간을 근거로 상기 광원의 광 세기를 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생하는 제어부와; 상기 제1 제어 신호에 따라 상기 셔터를 제어하고, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 광원의 광 세기를 제어하는 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 광원은 레이저 다이오드, LED(Light Emitting Diode), OLED(organic light-emitting diode), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EL(Electro Luminescence), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 셔터는 강유전체 액정 셔터, EWD(Electrical Wetting Device) 기반의 셔터, MEMS(Micro-eletro-mechanical system) 기반의 마이크로 셔터 중에서 어느 하나일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제어부는 상기 미리설정된 시간 구간의 순서에 따라 상기 광원의 광 세기를 제어하기 위한 상기 제2 제어 신호를 발생할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 구동부는 상기 제1 제어 신호에 따라 상기 셔터를 개방하고, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 광원의 광 세기를 제어할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 미리설정된 시간 구간은 상기 하나의 필드의 시간 구간을 상기 다수의 서브 필드의 개수로 나눈 값에 해당하는 시간 구간일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 미리설정된 시간 구간은 상기 하나의 필드의 시간 구간을 근거로 상기 다수개의 서브 필드들의 순서에 따라 점진적으로 증가 또는 감소된 시간 구간일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제어부는 상기 다수의 서브 필드에 각각 할당된 미리설정된 시간 구간의 순서에 따라 상기 광원의 광 세기를 순차적으로 증가 또는 감소시키기 위한 상기 제2 제어 신호를 발생할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제어부는 상기 광원에 포함된 다수의 발광 소자 중에서 턴-온될 발광 소자의 개수를 조절함으로써 상기 광원의 광 세기를 제어하거나, 상기 광원의 밝기를 조절함으로써 상기 광 세기를 제어할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 광 제어 방법은, 비디오 프레임에 포함된 하나의 필드를 다수의 서브 필드로 분할하는 단계와; 상기 분할된 다수의 서브 필드 각각에 미리설정된 시간 구간을 할당하는 단계와; 상기 할당된 미리설정된 시간 구간 동안 셔터를 개방하기 위한 제1 제어 신호를 발생하고, 상기 미리설정된 시간 구간을 근거로 광원의 광 세기를 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생하는 단계와; 상기 제1 제어 신호에 따라 상기 셔터를 제어하고, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 광원의 광 세기를 제어하는 단계를 포함하며, 상기 셔터는 상기 광원으로부터 발생한 광을 매트릭스 배열로 이루어지는 화소들에 인가 또는 차단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치 및 그 방법은, 계조(gray scale)를 용이하게 표현할 수 있으며, 셔터 및 광원이 고속 구동이 가능하므로 화면의 잔상 제거에 대한 탁월한 특성을 갖는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치 및 그 방법은, 디지털 방식의 시간 모듈레이션(modulation)을 사용하므로 화소의 밝기를 용이하게 제어할 수 있는 효과도 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치 및 그 방법은, 다수의 서브 필드에 각각 할당된 미리설정된 시간 구간에 따라 광원의 광 세기를 제어함으로써 화소의 밝기를 용이하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치가 적용된 액정 표시장치(liquid crystal display; LCD)를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 셔터 및 광원을 제어하기 위한 시간 다이어그램(time diagram)을 나타낸 예시도 이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치가 적용된 액정 표시장치(liquid crystal display; LCD)를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치가 적용된 액정 표시장치는 액정 패널부(10)와 배면광 부(backlight unit)(20)로 구성될 수 있다.
상기 액정 패널부(10)는 상부 기판(1)과, 하부 기판(3)과, 상기 상부 및 하부 기판(1,3) 사이에 형성된 액정 층(5)을 포함하며, 상기 상부 기판(1)에는 상부 편광판(7)이 부착될 수 있고, 상기 하부 기판(3)에는 하부 편광판(9)이 부착될 수 있다.
상기 배면광 부(20)로부터 발생한 광을 매트릭스 배열로 이루어지는 화소(pixel)들에 인가 또는 차단하는 다양한 셔터(광 경로를 개폐하는 셔터)가 상기 액정 층(5)으로서 사용될 수 있다.
상기 상부 기판(1)에는 차광층(도시하지 않음), 컬러 필터층(도시하지 않음), 및 공통 전극(도시하지 않음)이 형성될 수 있고, 상기 하부 기판(3)에는 박막 트랜지스터(도시하지 않음) 및 화소 전극(도시하지 않음)이 형성될 수 있으며, 상기 공통 전극과 화소 전극 사이에서 전기장이 형성되고, 상기 전기장에 의해 상기 액정 층(5)이 특정 방향으로 배향되게 된다.
상기 상부 편광판(7)과 하부 편광판(9)은 액정 층(5)의 배열특성 등을 고려하여 특정 편광만이 투과될 수 있는 광 투과 축을 갖도록 설계될 수 있다.
상기 액정 표시장치는 자발적 평판 표시장치와 달리 자체광원이 없기 때문에 액정 패널부(10)의 하부에 광원으로서 배면광 부(backlight unit)(20)가 설치된다.
상기 액정 패널부(10)는 LCD 패널의 열 라인(row line)을 구동하는 제1 LCD 패널 구동부(2)와, 상기 LCD 패널의 행 라인(column line)을 구동하는 제2 LCD 패널 구동부(4)와, 케이스 프레임(case frame)(6)을 더 포함한다.
상기 배면광 부(20)는 크게 직하형 방식과 도광판 방식으로 나눌 수 있다. 상기 직하형 방식은 액정 패널부(10)의 하부 전면에 광원을 배치하여 광원에서 방출한 광이 직접 액정 패널부(10) 쪽으로 전달되는 방식이고, 상기 도광판 방식은 액정 패널부(10)의 하부 일 측면에 광원을 배치하고, 그 도광판에 의해 광이 액정 패널부(10) 쪽으로 전달되는 방식이다.
상기 배면광 부(20)는 상기 도광판 방식에 관한 것으로서, 상기 도광판 방식의 배면광 부(20)는 광원(21), 광원 하우징(23), 도광판(25), 반사판(27)을 포함할 수 있으며, 상기 도광판(25) 상면에는 광학 시트로서 프리즘 시트(28) 및 확산판(29)이 형성될 수 있다.
상기 광원(21)으로서, 레이저 다이오드, LED(Light Emitting Diode), OLED(organic light-emitting diode), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EL(Electro Luminescence), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 중 어느 하나가 사용될 수도 있다.
상기 광원(21)은 광을 발생하며, 상기 광원 하우징(23)은 광원(21)을 고정시킴과 아울러 광원(21)에서 발생한 광을 도광판(25)으로 집속시킨다.
상기 도광판(25)은 상기 광원(21)에서 발생한 광을 배면광 부(20)의 상부에 위치한 액정 패널부(10) 측으로 인가하며, 상기 반사판(27)은 상기 도광판(25)의 하부에 부착되어 액정 패널부(10)의 반대쪽으로 누출되는 광을 도광판(25)으로 반사시킨다.
상기 도광판(25)의 상부에 형성된 상기 광학 시트는 상기 도광판(25)에서 방출된 광이 액정 패널부(10)의 전면에 균일하게 방출될 수 있도록 하기 위한 것으로서, 상기 광학 시트에 포함된 상기 프리즘 시트(28)는 도광판(25)에서 방출되는 광을 90도(예를 들면, 수직)로 액정 패널부(10) 쪽으로 방출시키며, 상기 광학 시트에 포함된 상기 확산판(29)은 상기 광을 액정 패널부(10) 전면에 균일하게 확산시킨다.
상기 배면광 부(20)는 상기 배면광 부(20)를 지지하는 지지대(supporting fixture)(22)와 배면 커버 프레임(Bottom Cover Frame)(24)을 더 포함할 수 있다.
이하에서는, 상기 액정 패널부(10)와 상기 배면광 부(20)로 이루어진 액정 표시장치의 동작을 설명한다.
먼저, 상기 광원(21)에서 출사된 광은 직접 상기 도광판(25)으로 입사되거나, 또는 광원(21)을 둘러싸고 있는 광원 하우징(23)에 반사된 후 상기 도광판(25)으로 입사된다.
상기 도광판(25)에 입사된 광의 일부는 상기 도광판(25)의 상부 면으로 그대로 출사되지만, 일부는 도광판(25)의 하부로 누출되어 상기 반사판(27)에 의해 반사된 후 상기 도광판(25)의 상부 면으로 출사된다.
상기 도광판(25)에서 출사된 광은 프리즘 시트(28) 및 확산판(29)을 통해 액정 패널부(10)쪽으로 출사된다.
상기 액정 패널부(10)쪽으로 출사되는 광은 상기 하부 편광판(9)을 통과하면서 하부 편광판(9)의 광 투과 축과 동일한 방향의 편광만이 액정 패널부(10) 내부로 입사되게 된다.
상기 액정 패널부(10) 내부로 입사된 광은, 액정 층(5)을 통과하면서 편광특성에 영향을 받으며, 최종적으로 상부 편광판(7)을 통과하게 된다. 여기서, 상기 상부 편광판(7)의 광 투과 축과 동일한 방향의 편광은 상부 편광판(7)을 통과하여 화이트(백색 광)를 표시하게 되고, 상기 광 투과 축과 상이한 방향의 편광은 상부 편광판(7)을 통과하지 못하여 블랙을 표시하게 된다.
상기 액정 표시장치의 구성 요소는 한국 특허 공개 번호 10-2006-0105911에도 개시되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 액정 표시장치의 화소 어레이(Pixel array)를 구성하는 각 단위 셀(cell)은 고속 스위칭(high speed switching)이 가능한 셔터(예를 들면, 고속 셔터)로 구현될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 셔터로서 강유전체 액정(Ferro-electric Liquid Crystal: FLC) 셔터, EWD(Electrical Wetting Device) 기반의 셔터, MEMS(Micro-eletro-mechanical system) 기반의 마이크로 셔터가 사용될 수 있다. 상기 마이크로 셔터는 전계의 인가 여부에 따라 정전기력에 의해 변형되는 특성을 갖는다. 상기 마이크로 셔터는 상기 마이크로 셔터의 자체 변형 특성을 이용하여 직접적으로 광을 투과 또는 차단한다. 상기 셔터에 대한 구조는 한국 특허 공개번호 10-2011-0019997 및 한국 특허 공개번호 특2001-0045710에도 개시되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치 및 그 방법을 도2를 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치 및 그 방법은 액정 표시장치뿐만 아니라 PDP((Plasma Display Panel), DLP(Digital Light Processing) 등과 같은 다양한 디지털 방식의 표시장치에 적용될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치(100)는, 광을 발생하는 광원(예를 들면, 액정 표시장치의 배면광 부)(104)과; 상기 광원(104)으로부터 발생한 광을 매트릭스 배열로 이루어지는 화소(pixel)들에 인가 또는 차단하는 셔터(광 경로를 개폐하는 셔터)(103)와; 비디오 프레임에 포함된 하나의 필드(field)를 다수의 서브 필드(sub-field)로 분할하고, 상기 분할된 다수의 서브 필드 각각에 미리설정된 시간 구간을 할당하고, 상기 할당된 미리설정된 시간 구간 동안 상기 셔터(103)를 개방하기 위한 제1 제어 신호를 발생하고, 상기 미리설정된 시간 구간을 근거로 상기 광원의 광 세기(light intensity)를 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생하는 제어부(101)와; 상기 제1 제어 신호에 따라 상기 셔터(103)를 제어하고, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 광원(104)의 광 세기를 제어하는 구동부(102)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 광원(104)으로서, 레이저 다이오드, LED(Light Emitting Diode), OLED(organic light-emitting diode), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EL(Electro Luminescence), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 중 어느 하나가 사용될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 셔터(103)로서 강유전체 액정(Ferro-electric Liquid Crystal: FLC) 셔터, EWD(Electrical Wetting Device) 기반의 셔터, MEMS(Micro-eletro-mechanical system) 기반의 마이크로 셔터 중에서 어느 하나가 사용될 수 있다. 상기 마이크로 셔터를 이용하면 단위 소자의 응답 시간(response time)을 수백
Figure 112011037091365-pat00001
이하로 설계할 수도 있다.
상기 제어부(101)는 상기 미리설정된 시간 구간의 순서에 따라(각 서브 필드 순서에 따라) 상기 광원(104)의 광 세기를 점진적으로(순차적으로 또는 단계별로) 증가시키기 위한 제2 제어 신호를 발생하고, 그 발생한 제2 제어 신호를 상기 구동부(102)에 인가한다.
반면, 상기 제어부(101)는 상기 미리설정된 시간 구간의 순서에 따라(각 서브 필드 순서에 따라) 상기 광원(104)의 광 세기를 점진적으로(순차적으로 또는 단계별로) 감소시키기 위한 제2 제어 신호를 발생할 수도 있다. 예를 들면, 상기 제어부(101)는, 상기 미리설정된 시간 구간의 순서에 따라(각 서브 필드 순서에 따라) 상기 광원(104)의 광 세기를 점진적으로 증가시키기 위한 제2 제어 신호 또는 상기 미리설정된 시간 구간의 순서에 따라(각 서브 필드 순서에 따라) 상기 광원(104)의 광 세기를 점진적으로 감소시키기 위한 제2 제어 신호 또는 상기 미리설정된 시간 구간의 순서에 따라(각 서브 필드 순서에 따라) 상기 광원(104)의 광 세기를 랜덤(random)하게 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생할 수도 있다.
여기서, 상기 제어부(101)는 각 미리설정된 시간 구간에 동기화되어 상기 광의 세기를 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생한다.
상기 구동부(102)는 상기 제1 제어 신호에 따라 상기 셔터(103)를 개방(open)하고, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 광원(104)의 광 세기를 제어한다. 반면, 상기 구동부(102)는 상기 제1 제어 신호가 입력되지 않을 때 상기 셔터(103)를 폐쇄(close)하고, 상기 제2 제어 신호가 입력되지 않을 때 상기 광원(104)을 턴-온프(turn-off)시킬 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 방법을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 셔터 및 광원을 제어하기 위한 시간 다이어그램(time diagram)을 나타낸 예시도 이다.
먼저, 상기 제어부(101)는 비디오 프레임에 포함된 하나의 필드를 다수의 서브 필드로 분할한다(S11). 예를 들면, 상기 제어부(101)는 비디오 데이터(video data)의 수직 동기 신호(Vsync)에 따라 비디오 프레임에 포함된 하나의 필드를 8개의 서브 필드(SF# 1-8)으로 분할한다. 상기 하나의 필드는 설계자의 의도에 따라 8개의 서브 필드(SF# 1-8)보다 적게 또는 많게 분할될 수도 있다.
상기 제어부(101)는, 상기 셔터(103)가 턴-온(개방)/턴-오프(폐쇄) 동작만을 하므로 디지털 방식의 제어를 하게 되며, 하나의 필드를 다수의 서브 필드로 분할한다. 상기 제어부(101)는 하나의 비디오 프레임을 다수의 서브 프레임으로 분할할 수도 있다.
상기 제어부(101)는 상기 다수의 서브 필드에 미리설정된 시간 구간(시간 길이)을 할당한다(S12). 예를 들면, 상기 제어부(101)는 하나의 필드의 시간 구간이 20ms라고 가정할 때 상기 하나의 필드의 시간 구간을 8개의 서브 필드(SF# 1-8) 개수로 나눈 값에 해당하는 시간 구간을 8개의 서브 필드(SF# 1-8) 각각에 할당할 수 있다.
반면, 상기 제어부(101)는 하나의 필드의 시간 구간(시간 길이)이 20ms라고 가정할 때 상기 하나의 필드의 시간 구간을 근거로 상기 8개의 서브 필드들의 순서에 따라 점진적으로 증가된 시간 구간을 할당할 수도 있다. 예를 들면, 제1 서브 필드와 제2 서브 필드에 1ms을 할당하고, 제3 서브 필드와 제4 서브 필드에 2ms을 할당하고, 제5 서브 필드와 제6 서브 필드에 3ms을 할당하고, 제7 서브 필드와 제8 서브 필드에 4ms을 할당할 수도 있다.
상기 서브 필드 각각에 할당된 미리설정된 시간 구간은 화면 스캔 시간을 고려하여 감소될 수 있으며, 비디오 프레임 주파수(video frame frequency)나 표시장치의 특성에 따라 변경될 수도 있다.
상기 제어부(101)는 상기 다수의 서브 필드에 각각 할당된 미리설정된 시간 구간(시간 길이) 동안 상기 셔터(103)를 개방하기 위한 제1 제어 신호를 발생하고, 그 발생한 제1 제어 신호를 상기 구동부(102)에 출력한다. 예를 들면, 상기 제어부(101)는, 상기 제1 서브 필드에 할당된 제1 미리설정된 시간 구간(예를 들면, 1ms) 동안 상기 셔터(103)를 개방하기 위한 제1 제어 신호를 발생하고, 상기 제1 미리설정된 시간 구간이 경과하면 제2 서브 필드에 할당된 제2 미리설정된 시간 구간(예를 들면, 1ms) 동안 상기 셔터(103)를 개방하기 위한 제1 제어 신호를 발생하고, 상기 제2 미리설정된 시간 구간이 경과하면 제3 서브 필드에 할당된 제3 미리설정된 시간 구간(예를 들면, 2ms) 동안 상기 셔터(103)를 개방하기 위한 제1 제어 신호를 발생하고, 상기 제3 미리설정된 시간 구간이 경과하면 제4 서브 필드에 할당된 제4 미리설정된 시간 구간(예를 들면, 2ms) 동안 상기 셔터(103)를 개방하기 위한 제1 제어 신호를 발생하고, 상기 제4 미리설정된 시간 구간이 경과하면 제5 서브 필드에 할당된 제5 미리설정된 시간 구간(예를 들면, 3ms) 동안 상기 셔터(103)를 개방하기 위한 제1 제어 신호를 발생하고, 상기 제5 미리설정된 시간 구간이 경과하면 제6 서브 필드에 할당된 제6 미리설정된 시간 구간(예를 들면, 3ms) 동안 상기 셔터(103)를 개방하기 위한 제1 제어 신호를 발생하고, 상기 제6 미리설정된 시간 구간이 경과하면 제7 서브 필드에 할당된 제7 미리설정된 시간 구간(예를 들면, 4ms) 동안 상기 셔터(103)를 개방하기 위한 제1 제어 신호를 발생하고, 상기 제7 미리설정된 시간 구간이 경과하면 제8 서브 필드에 할당된 제8 미리설정된 시간 구간(예를 들면, 4ms) 동안 상기 셔터(103)를 개방하기 위한 제1 제어 신호를 발생한다.
상기 구동부(102)는 상기 제1 제어 신호를 근거로 상기 셔터(103)를 개방한다. 예를 들면, 상기 구동부(102)는 제1 내지 제8 서브 필드에 할당된 미리설정된 시간 구간 동안 상기 셔터(103)를 개방한다(S13).
상기 제어부(101)는 상기 다수의 서브 필드에 각각 할당된 미리설정된 시간 구간을 근거로 상기 광원(104)의 광 세기를 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생하고, 그 발생한 제2 제어 신호를 상기 구동부(102)에 출력한다. 예를 들면, 상기 제어부(101)는, 상기 제1 서브 필드에 할당된 제1 미리설정된 시간 구간(예를 들면, 1ms) 동안 상기 광원(104)의 광 세기를 제1 미리설정된 광 세기로 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생하고, 상기 제1 미리설정된 시간 구간이 경과하면 제2 서브 필드에 할당된 제2 미리설정된 시간 구간(예를 들면, 1ms) 동안 상기 광원(104)의 광 세기를 제2 미리설정된 광 세기로 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생하고, 상기 제2 미리설정된 시간 구간이 경과하면 제3 서브 필드에 할당된 제3 미리설정된 시간 구간(예를 들면, 2ms) 동안 상기 광원(104)의 광 세기를 제3 미리설정된 광 세기로 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생하고, 상기 제3 미리설정된 시간 구간이 경과하면 제4 서브 필드에 할당된 제4 미리설정된 시간 구간(예를 들면, 2ms) 동안 상기 광원(104)의 광 세기를 제4 미리설정된 광 세기로 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생하고, 상기 제4 미리설정된 시간 구간이 경과하면 제5 서브 필드에 할당된 제5 미리설정된 시간 구간(예를 들면, 3ms) 동안 상기 광원(104)의 광 세기를 제5 미리설정된 광 세기로 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생하고, 상기 제5 미리설정된 시간 구간이 경과하면 제6 서브 필드에 할당된 제6 미리설정된 시간 구간(예를 들면, 3ms) 동안 상기 광원(104)의 광 세기를 제6 미리설정된 광 세기로 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생하고, 상기 제6 미리설정된 시간 구간이 경과하면 제7 서브 필드에 할당된 제7 미리설정된 시간 구간(예를 들면, 4ms) 동안 상기 광원(104)의 광 세기를 제7 미리설정된 광 세기로 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생하고, 상기 제7 미리설정된 시간 구간이 경과하면 제8 서브 필드에 할당된 제8 미리설정된 시간 구간(예를 들면, 4ms) 동안 상기 광원(104)의 광 세기를 제8 미리설정된 광 세기로 제어하기 위한 제2 제어 신호를 발생한다.
상기 제1 내지 제8 미리설정된 광 세기는 제1 내지 제8 미리설정된 시간 구간에 따라 순차적으로 증가하도록 설정될 수 있다. 예를 들면, 상기 광원(104)의 광 세기를 1 레벨에서 8 레벨로 단계적으로 증가(증폭)시킨다고 가정할 때, 상기 제어부(101)는, 제1 미리설정된 시간 구간에 대응하는 상기 제1 미리설정된 광 세기가 1 레벨이라면, 상기 제2 미리설정된 시간 구간에 대응하는 상기 제2 미리설정된 광 세기는 2 레벨이 될 수 있으며, 상기 제3 미리설정된 시간 구간에 대응하는 상기 제3 미리설정된 광 세기는 3 레벨이 될 수 있으며, 상기 제4 미리설정된 시간 구간에 대응하는 상기 제4 미리설정된 광 세기는 4 레벨이 될 수 있으며, 상기 제5 미리설정된 시간 구간에 대응하는 상기 제5 미리설정된 광 세기는 5 레벨이 될 수 있으며, 상기 제6 미리설정된 시간 구간에 대응하는 상기 제6 미리설정된 광 세기는 6 레벨이 될 수 있으며, 상기 제7 미리설정된 시간 구간에 대응하는 상기 제7 미리설정된 광 세기는 7 레벨이 될 수 있으며, 상기 제8 미리설정된 시간 구간에 대응하는 상기 제8 미리설정된 광 세기는 8 레벨이 될 수 있다.
반면, 상기 제1 내지 제8 미리설정된 광 세기는 제1 내지 제8 미리설정된 시간 구간에 따라 순차적으로 감소 또는 랜덤하게 설정될 수도 있다.
상기 광원(104)의 광 세기(light intensity)는 단위 면적에 대한 절대 광량을 조절함으로써 제어 가능하다. 예를 들면, 상기 제어부(101)는 상기 광원(104)으로서 사용되는 발광 소자의 절대적인 밝기를 1 레벨에서 8 레벨로 조절함으로써 상기 광 세기를 제어하거나, 상기 광원(104)에 포함된 다수의 발광 소자 중에서 단위 면적 내의 턴-온될 발광 소자의 개수를 조절함으로써 상기 광원(104)의 광 세기를 1 레벨에서 8 레벨로 제어할 수 있다. 여기서, 상기 광 세기는 1 레벨에서 8 레벨보다 적거나 더 많은 레벨로 설정될 수도 있다.
상기 구동부(102)는 상기 제2 제어 신호를 근거로 상기 광원(104)의 광 세기를 제어한다(S14). 예를 들면, 상기 구동부(102)는 제1 내지 제8 서브 필드에 각각 할당된 미리설정된 시간 구간에 동기화된 각 미리설정된 광 세기에 따라 상기 광원(104)의 광 세기를 제어한다. 즉, 계조(gray scale)를 표현하기 위해, 제1 내지 제8 서브 필드에 각각 할당된 미리설정된 시간 구간에 동기화된 각 미리설정된 광 세기에 따라 상기 광원(104)의 광 세기를 제어한다.
한편, 각 서브 필드의 시간 길이와 광 세기에 곱을 취하면 각 서브 필드에 대한 서브 필드 가중치(sub-field weight)를 계산할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 내지 제8 서브 필드의 시간 구간과 상기 제1 내지 제8 미리설정된 광 세기를 곱하면 "1, 2, 6, 8, 15, 18, 28, 32"의 서브 필드 가중치(sub-field weight)를 계산할 수도 있다.
또한, 바이너리 코드(binary code)로 상기 서브 필드 가중치(sub-field weight)를 설계하고자 한다면 표 1과 같은 방식을 취할 수도 있다.
SF# Binary weight Light intensity Time(ms)
1 1 1 1.00
2 2 2 1.00
3 4 3 1.33
4 8 4 2.00
5 16 5 3.20
6 32 6 5.33
7 64 7 9.14
8 128 8 16.00
상기 서브 필드가 갖는 가중치(weight)는 실질적으로 전달되는 광량으로 결정되며, 상기 서브 필드 가중치는 셔터(103)의 턴온(turn-on) 시간(미리설정된 시간 구간)과 광 세기의 곱에 비례한다. 예를 들면, 4개의 서브 필드에 대해, 미리설정된 시간 구간(셔터의 턴-온 시간)을 1,1,2,2(단위 생략)로 할당하고, 광 세기를 1,2,2,4(단위 생략)로 할당했다고 가정하면, 실제 바이너리 가중치는 1,2,4,8이 되므로 4 비트 바이너리 코드(bit binary code)를 형성할 수 있다(0 ~ 15 계조 레벨(gray scale level)을 구현하기 위한 예제).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치 및 그 방법은, 다수의 서브 계조(gray scale)를 용이하게 표현할 수 있으며, 셔터 및 광원이 고속 구동이 가능하므로 화면의 잔상 제거에 대한 탁월한 특성을 갖는다.
본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치 및 그 방법은, 디지털 방식의 시간 모듈레이션(modulation)을 사용하므로 화소의 밝기를 용이하게 제어할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치 및 그 방법은, 다수의 서브 필드에 각각 할당된 미리설정된 시간 구간에 따라 광원의 광 세기를 제어함으로써 화소의 밝기를 용이하게 제어할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 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. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101: 제어부 102: 구동부
103: 셔터 104: 광원

Claims (18)

  1. 광을 발생하는 광원과;
    상기 광원으로부터 발생한 광을 매트릭스 배열로 이루어지는 화소들에 인가 또는 차단하는 셔터와;
    비디오 프레임에 포함된 하나의 필드를 다수의 서브 필드로 분할하고, 상기 분할된 다수의 서브 필드 각각에 미리설정된 시간 구간과 미리설정된 광의 세기를 할당하고, 상기 할당된 미리설정된 시간 구간 동안 상기 셔터를 개방하기 위한 제1 제어 신호를 발생하고, 상기 미리설정된 시간 구간의 순서에 따라 상기 광원의 광 세기를 점진적으로 증가 또는 감소시키는 제2 제어 신호를 발생하는 제어부와;
    상기 제1 제어 신호에 따라 상기 셔터를 개방하고, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 광원의 광 세기를 점진적으로 증가시키는 구동부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 다수의 서브 필드 각각에 대하여, 상기 할당된 미리설정된 시간 구간의 길이와 미리설정된 광의 세기를 곱한 값을, 상기 서브 필드 각각에 대한 서브 필드 가중치로 산출하며,
    상기 미리설정된 시간 구간의 길이는, 화면 스캔 시간, 비디오 프레임 주파수(video frame frequency), 상기 비디오를 재생하는 표시 장치의 특성 중 적어도 하나를 고려하여 설정되는 것을 특징으로 하는 광 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원은,
    레이저 다이오드, LED(Light Emitting Diode), OLED(organic light-emitting diode), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EL(Electro Luminescence), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 셔터는,
    강유전체 액정 셔터, EWD(Electrical Wetting Device) 기반의 셔터, MEMS(Micro-eletro-mechanical system) 기반의 마이크로 셔터 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광 제어 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
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  9. 삭제
  10. 삭제
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  12. 삭제
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