KR101935865B1 - 밝기 제어를 통해 소비 전력을 줄일 수 있는 전자 칠판 - Google Patents

밝기 제어를 통해 소비 전력을 줄일 수 있는 전자 칠판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밝기 제어를 통해 소비 전력을 줄일 수 있는 전자 칠판에 관한 것으로, 영상 데이터를 영상으로 표시하는 디스플레이 패널; 영상 데이터가 디스플레이 패널에 표시될 수 있도록 제어하는 디스플레이 제어부; 소비 전력량, 디스플레이 패널에 표시되는 영상의 밝기, 휘도, 배경 밝기, 사용 환경의 밝기, 사용자와의 거리, 및 누적 사용시간 중 적어도 하나의 구동 특성에 따라 백 라이트 밝기를 제어하는 백 라이트 유닛; 및 디스플레이 패널과 백 라이트 유닛에 상용 전원을 공급하는 전원부를 포함해서 구성되는바, 구동 환경에 따른 밝기 제어를 통해 소비 전력을 절감할 수 있다.

Description

밝기 제어를 통해 소비 전력을 줄일 수 있는 전자 칠판{ELECTRONIC BOARD WITH REDUCED POWER CONSUMPTION USING DIMMING CONTROL}
본 발명은 전자 칠판에 관한 것으로, 상세하게는 표시 영상의 특성과 구동 환경에 따른 밝기 제어를 통해 소비 전력을 줄일 수 있는 전자 칠판에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 외부로부터 입력되거나 내부에 저장되어 있는 영상 신호를 디스플레이 패널(panel) 또는 스크린(screen) 상에 영상으로 표시하는 장치이다. 디스플레이 장치는 기술이 발전함에 따라 대면적 및 고해상도로 양산되고 있으며, 이러한 추세에 따라 디스플레이 장치는 TV, 모니터, 휴대용 미디어 플레이어, 전자 칠판 등 다양한 전자 장치에 채택되고 있다.
그런데, 디스플레이 장치는 대면적 및 고해상도로 양산됨에 따라 소비 전력이 증가하는 문제점이 있다. 특히, 전자 칠판은 대면적의 디스플레이 장치를 포함함으로써, 에너지 소비가 매우 큰 편이다.
이에 따라서, 전자 칠판과 같이 대면적의 디스플레이 장치를 갖는 전자 장치에 있어서, 소비 전력을 줄이기 위한 기술에 대한 연구 개발이 지속적으로 필요한 실정이다.
특히, 디스플레이 장치가 LCD(Liquid Crystal Display) 등과 같이 백 라이트 유닛을 발광 소스로 이용하는 장치인 경우에는 그 에너지 소비량이 더욱 커지는 문제가 있었다. 일 예로, 백 라이트 유닛 등과 같은 발광 소스가 별도로 적용된 디스플레이 장치의 경우에는 소비되는 전력의 사용 비중이 대부분 발광 소스에 집중되기 때문에, 발광 소스의 소비전력을 줄이는 방안이 더욱 필요하다.
본 발명의 다양한 실시 예는 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 디스플레이 영상의 특성과 구동 환경에 따라 백 라이트 유닛의 밝기가 유기적으로 가변될 수 있도록 함으로써, 백 라이트 유닛의 밝기 제어를 통해 소비 전력을 줄일 수 있도록 한 전자 칠판을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 칠판은, 영상 데이터를 영상으로 표시하는 디스플레이 패널; 영상 데이터가 디스플레이 패널에 표시될 수 있도록 제어하는 디스플레이 제어부; 소비 전력량, 디스플레이 패널에 표시되는 영상의 밝기, 휘도, 배경 밝기, 사용 환경의 밝기, 사용자와의 거리, 및 누적 사용시간 중 적어도 하나의 구동 특성에 따라 백 라이트 밝기를 제어하는 백 라이트 유닛; 및 디스플레이 패널과 백 라이트 유닛에 상용 전원을 공급하는 전원부를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 칠판으로는, 디스플레이 영상의 특성과 구동 환경에 따라 백 라이트 유닛의 밝기가 유기적으로 가변될 수 있도록 함으로써, 백 라이트 유닛의 밝기 제어를 통해 소비 전력을 줄일 수 있다.
특히, 디스플레이 패널에서 소모되는 전력량, 백 라이트 유닛에서 소모되는 전력량, 디스플레이 패널에 표시되는 영상의 밝기, 휘도, 배경 계조값 평균 등에 따라 백 라이트 유닛의 디밍이 제어되도록 하여, 소비 전력을 줄일 수 있다.
또한, 디스플레이 패널이 사용되는 환경의 밝기, 사용자와 디스플레이 패널 간의 거리, 및 디스플레이 패널의 누적 사용시간 등에 따라 백 라이트 유닛의 디밍이 제어되도록 하여, 소비 전력을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 칠판의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이 패널과 백 라이트 유닛의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 PWM 제어부 구성을 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 PWM 신호 발생부에서 출력되는 PWM 신호의 변조 폭을 나타낸 파형도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 디스플레이 패널과 백 라이트 유닛의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 도 5에 도시된 PWM 제어부 구성을 구체적으로 나타낸 블록도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 칠판의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 칠판은 터치스크린을 포함하는 디스플레이 패널(100), 백 라이트 유닛(200), 디스플레이 제어부(300), 및 전원부(400)를 포함한다.
디스플레이 패널(100)은 영상, 또는 사용자의 판서를 표시하기 위한 것으로, 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 플라스마 디스플레이 패널 등 선택된 어느 하나로 구성될 수 있다. 이러한 디스플레이 패널(100)은 사용자의 판서를 인식하기 위한 터치 스크린을 포함하는바, 일명 터치스크린 디스플레이(100)로 불리운다.
백 라이트 유닛(200)은 디스플레이 패널(100)의 배면 또는 측면 방향으로 소스 광을 공급하여 디스플레이 패널(100)에서 그 전면 방향으로 영상이 표시 및 발산될 수 있도록 한다. 백 라이트 유닛(200)은 형광 램프나 발광 다이오드(LED) 등을 광원으로 이용하여 광을 출사시키며, 디스플레이 패널(100)에서 표시되는 영상의 프레임 기간 단위로 발광 기간이 조절될 수 있다.
백 라이트 유닛(200)의 광원들은 턴-온/오프 기간이 적어도 한 프레임 기간 단위로 조절될 수 있도록 디밍 제어(Dimming Control) 방식으로 제어된다. 백 라이트 유닛(200)의 턴-온/오프 기간은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 신호의 듀티비(Duty Ratio)를 가변시킴으로서, 변경될 수 있다.
전술한 바와 같이, 백 라이트 유닛(200)과 같은 발광 소스가 별도로 적용된 디스플레이 패널(100)의 경우에는 소비되는 전력의 사용 비중이 대부분 백 라이트 유닛(200)에 집중되기 때문에, 백 라이트 유닛(200)의 소비전력을 줄이는 방안이 더욱 필요하다. 이에, 본 발명의 백 라이트 유닛(200)은 디스플레이 패널(100)의 소비 전력량, 백 라이트 유닛(200) 자체에서 소비되는 전력량, 디스플레이 패널(100)에 표시되는 영상의 밝기 평균, 휘도, 피크 휘도, 배경 계조값 등에 따라 실시간으로 듀티비가 가변되도록 한다.
백 라이트 유닛(200)은 디스플레이 패널(100)이 사용되는 주변 환경의 밝기, 사용자와 디스플레이 패널(100) 간의 거리, 및 디스플레이 패널(100)의 누적 사용시간 등에 따라서도 듀티비가 가변되도록 할 수 있다. 이러한 백 라이트 유닛(200)의 세부 구성 및 그 주요 동작 특성에 대해서는 이후에 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
디스플레이 제어부(300)는 영상 데이터를 디스플레이 패널(100)로 전송하며, 터치 스크린을 통해 획득한 사용자의 터치 정보에 기반하여 영상 데이터를 추가로 생성함으로써, 생성된 영상 데이터가 디스플레이 패널(100)에서 표시되도록 한다. 이러한 디스플레이 제어부(300)는 영상 데이터에 대해 미리 설정된 영상처리 프로세스들을 수행하며, 영상 처리된 영상 데이터가 디스플레이 패널(100)에 표시될 수 있도록 제어한다.
디스플레이 제어부(300)에서 수행되는 영상 처리 프로세스의 종류는 한정되지 않으며, 예를 들면 다양한 영상 포맷에 대응하는 디코딩(decoding), 디인터레이싱(deinterlacing), 프레임 리프레시 레이트(frame refresh rate) 변환, 스케일링(scaling), 영상 화질 개선을 위한 노이즈 감소(noise reduction), 디테일 강화(detail enhancement) 등을 포함할 수 있다.
디스플레이 제어부(300)는 CPU(미도시), 그래픽카드(미도시), 저장매체(미도시) 및 기타 옵션카드(미도시) 등이 장착된 메인보드(미도시)를 포함한 컴퓨터 본체로 구현될 수 있으나, 이는 하나의 구현 예시일 뿐, 한정사항이 아니다. 예를 들면, 디스플레이 제어부(300)는 데스크탑 PC, 또는 노트북 PC로 구현되거나, 또는 터치 스크린 디스플레이 패널(100)을 수용하는 하우징 내부에 내장되는 내장형 컴퓨터로 구현될 수 있다.
디스플레이 제어부(300)는 디스플레이 패널(100) 외에도 백 라이트 유닛(200)을 구성하는 적어도 하나의 구성요소를 제어하는 구성일 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 제어부(300)는 디스플레이 패널(100)을 비롯해 전자 칠판을 이루는 구성요소들의 제어 또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 수행할 수 있다. 이러한 디스플레이 제어부(300)는 MCU(Micro Controller Unit) 또는 마이콤과 같은 형태로 구현될 수 있다.
전원부(400)는 전자 칠판의 각 구성 요소, 즉 디스플레이 패널(100), 백 라이트 유닛(200), 디스플레이 제어부(300) 등으로 상용 전원 또는 정격 전원을 공급한다. 일 예로, 전원부(400)는 외부로부터 인가된 AC 전원(교류전원)을 전자 칠판의 디스플레이 패널(100), 백 라이트 유닛(200), 디스플레이 제어부(300) 등으로 공급할 수 있다. 다른 예에 따르면, 전원 공급부(400)는 외부로부터 인가된 AC 전원(교류전원)을 DC 전원(직류전원)으로 변환하고, 변환된 DC 전원(직류전원)을 전자 칠판의 디스플레이 패널(100), 백 라이트 유닛(200), 디스플레이 제어부(300) 등으로 공급할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이 패널과 백 라이트 유닛의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 먼저 디스플레이 패널(100)은 터치 스크린(110), 패널 구동 회로부(120), 및 영상 데이터 분석부(130)를 포함한다.
터치 스크린(110)은 영상이 표시되는 디스플레이 패널(100)의 전면에 배치되거나 디스플레이 패널(100)에 내장되어 사용자의 판서를 인식한다.
패널 구동 회로부(120)는 디스플레이 제어부(300)를 통해 입력된 영상 데이터가 영상으로 표시되도록 디스플레이 패널(100)의 화소들을 제어 및 구동한다. 패널 구동 회로부(120)는 별도의 그래픽 카드를 포함하거나, 영상 표시 화소들의 게이트 및 데이터 라인들을 구동하는 집적회로와 타이밍 컨트롤러 회로 등을 포함하여 구성될 수 있다.
영상 데이터 분석부(130)는 디스플레이 제어부(300)를 통해 입력된 영상 데이터를 적어도 한 프레임 단위로 분석하여, 디스플레이 패널(100)에 표시되는 영상의 휘도 평균 값, 배경 계조값, 피크 계조 또는 피크 휘도 값을 검출한다.
구체적으로, 영상 데이터 분석부(130)는 각 화소별 영상 데이터의 계조 값을 적어도 한 프레임 단위로 평균내고, 평균 계조 값에 대응되는 휘도 값을 휘도 평균 값으로 검출한다.
각 화소별 계조 값은 8bit 영상 데이터의 경우 0 - 255 계조(gray) 값으로 설정된다. 이에, 영상 데이터 분석부(130)는 각 화소별로 0 - 255 계조에 각각 포함된 계조값들을 적어도 한 프레임 단위로 평균내서 적어도 한 프레임 단위로 평균 계조 값을 검출할 수 있다. 그리고 적어도 한 프레임 단위로 각각 검출된 평균 값들에 대응하는 휘도 값(또는, 밝기 값)을 미리 설정된 룩-업 테이블 값을 이용해 검출한다.
또한, 영상 데이터 분석부(130)는 적어도 한 프레임 단위로 각 화소별 영상 데이터의 계조 값을 분석 및 카운트하여 동일한 계조 값을 가진 화소 수에 따라 배경 화소들과 배경 화소의 계조 값들을 검출한다.
영상 데이터 분석부(130)는 적어도 한 프레임 단위의 각 화소별 영상 데이터들의 계조 값들을 동일한 계조 값별로 카운트하여 동일한 계조 값을 가진 화소 수를 카운트한다. 그리고, 카운트된 수가 가장 높은 계조 값들을 배경 영상의 계조 값들로 판단할 수 있다.
또한, 영상 데이터 분석부(130)는 적어도 한 프레임 단위로 각 화소별 영상 데이터의 계조 값을 순서대로 비교 분석한다. 그리고 비교된 계조 값들 중 가장 높은 피크 계조 값에 대응되는 피크 휘도 값을 검출한다. 이와 달리, 영상 데이터 분석부(130)는 적어도 한 프레임 단위로 각 화소별 영상 데이터의 계조 값을 히스토그램화 하여 히스토그램을 통해 가장 높은 피크 계조 값을 산출할 수 있다. 그리고 산출된 계조 값들 중 가장 높은 피크 계조 값에 대응되는 피크 휘도 값을 검출할 수도 있다.
한편, 도 2에 도시된 백 라이트 유닛(200)은 백 라이트(230), PWM 제어부(210), 및 백 라이트 구동부(220)를 포함한다.
구체적으로, 백 라이트(230)는 적어도 하나의 형광 램프 또는 발광 다이오드(LED)를 광원으로 사용하여 디스플레이 패널(100)의 배면 또는 측면 방향으로 광을 조사한다. 백 라이트(230)는 직하형 또는 에지형 모듈 타입으로 구성될 수 있으며, 디스플레이 패널(100)에 조립되거나 디스플레이 패널(100)과 일체로 구성될 수 있다.
PWM 제어부(210)는 백 라이트(230)의 디밍 제어(Dimming Control), 즉 백 라이트(230)의 광원들에 대한 디밍 제어를 위해, 디스플레이 패널(100)에 표시되는 영상의 휘도 평균 값, 배경 계조값, 피크 계조 또는 피크 휘도 값 중 적어도 하나의 검출 값에 따라 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 신호의 듀티 비(Duty Ratio)를 가변시켜서 출력한다.
[표 1]
Figure 112018054974114-pat00001
표 1에 도시된 바와 같이, 메모리나 룩-업 테이블에는 디스플레이 패널(100)에 표시되는 영상의 휘도 평균 값, 배경 계조값, 피크 계조 또는 피크 휘도 값에 각각 대응되도록 PWM 신호의 듀비 비가 미리 설정된다.
이에, PWM 제어부(210)는 메모리나 룩-업 테이블을 참조하여, 디스플레이 패널(100)에 표시되는 영상의 휘도 평균 값, 배경 계조값, 피크 계조 또는 피크 휘도 값 중 적어도 하나의 검출 값에 따라 PWM 신호의 듀티 비를 가변시켜서 출력할 수 있다.
한편, PWM 제어부(210)는 백 라이트(230)의 발광 영역을 다수의 영역으로 분할해서 구분하고, 분할 구분된 발광 영역별로 PWM 신호의 듀티 비를 가변시켜서 출력할 수도 있다.
백 라이트 구동부(220)는 PWM 제어부(210)를 통해 적어도 한 프레임 단위로 입력되는 PWM 신호에 응답하여, PWM 신호의 듀티비에 따라 백 라이트(230)의 광원들에 대한 턴-온/오프 동작을 제어할 수 있다.
만일, 백 라이트(230)의 발광 영역을 다수의 영역으로 분할해서 구분하여 로컬 디밍을 수행하는 경우에, 백 라이트 구동부(220)는 PWM 제어부(210)를 통해 입력되는 PWM 신호에 응답하여, PWM 신호의 듀티비에 따라 백 라이트(230)의 발광 영역별로 각 광원들의 턴-온/오프 동작을 제어할 수 있다.
구체적으로, 백 라이트 구동부(220)는 전원부(400)로부터 상용 전원이나 정격 전원을 입력받아, 백 라이트(230)의 광원들 또는 발광 영역별 광원들로 공급한다. 이때, 백 라이트 구동부(220)는 PWM 제어부(210)를 통해 입력되는 PWM 신호의 듀티비에 대응되도록 백 라이트(230) 구동 전압의 온/오프 타이밍을 제어한다.
한편, PWM 제어부(210)는 전원부(400)에서 디스플레이 패널(100)로 공급되는 상용 전원을 감지하여 미리 설정된 기간 단위로 디스플레이 패널(100)의 소비 전력량을 적산한다. 그리고 전원부(400)에서 백 라이트(230)로 공급되는 상용 전원을 감지하여 미리 설정된 기간 단위로 상기 백 라이트(230)의 소비 전력량을 적산한다. 이에, PWM 제어부(210)는 디스플레이 패널(100)의 소비 전력량, 및 백 라이트(230)의 소비 전력량 중 적어도 하나의 소비 전력량에 따라 미리 설정된 비율로 PWM 신호의 듀티 비를 가변시켜서 출력할 수 있다. 이 경우에도, 백 라이트 구동부(220)는 PWM 제어부(210)를 통해 적어도 한 프레임 단위로 입력되는 PWM 신호에 응답하여, PWM 신호의 듀티비에 따라 백 라이트(230)의 발광 영역별로 턴-온/오프 동작을 제어한다.
도 3은 도 2에 도시된 PWM 제어부 구성을 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, PWM 제어부(210)는 패널 전력 적산부(211), 백 라이트 전력 적산부(213), 듀티 비 변환부(212), 및 PWM 신호 발생부(214)를 포함한다.
구체적으로, 패널 전력 적산부(211)는 전원부(400)에서 디스플레이 패널(100)로 공급되는 상용 전원을 감지하여, 미리 설정된 기간 단위로 디스플레이 패널(100)의 소비 전력량을 적산한다.
듀티비 변환부(212)는 디스플레이 패널(100)의 소비 전력량과 미리 설정된 기준 전력량의 비교 결과에 따라 미리 설정된 비율로 PWM 신호의 듀티 비를 가변 설정한다.
[표 2]
Figure 112018054974114-pat00002
표 2에 도시된 바와 같이, 메모리나 룩-업 테이블에는 디스플레이 패널(100)로 공급되는 상용 전원에 따른 기준 전력량, 및 기준 전력량과 소비 전력량 비교 결과에 대응되는 듀티비가 미리 설정된다.
이에, 듀티비 변환부(212)는 미리 설정된 기준 전력량과 패널 전력 적산부(211)에서 적산된 디스플레이 패널(100)의 소비 전력량 비교 결과에 따라, 소비 전력량이 해당 기준 전력량 이상일 때, PWM 신호의 듀비 비를 가변 설정한다.
한편, 백 라이트 전력 적산부(213)는 전원부(400)에서 백 라이트(230)로 공급되는 상용 전원을 감지하여 미리 설정된 기간 단위로 백 라이트(230)의 소비 전력량을 적산한다.
이에, 듀티비 변환부(212)는 백 라이트(230)의 소비 전력량과 미리 설정된 기준 전력량 비교 결과에 따라 미리 설정된 비율로 PWM 신호의 듀티 비를 가변 설정할 수도 있다. 전체 소비 전력은 백 라이트(230)의 소비 전력 사용 비중이 높기 때문에, 듀티비 변환부(212)는 백 라이트(230)의 소비 전력량을 우선 순위로 비교 검증하여 PWM 신호의 듀비 비를 가변 설정함이 바람직하다.
[표 3]
Figure 112018054974114-pat00003
표 3에 도시된 바와 같이, 메모리나 룩-업 테이블에는 백 라이트(230)로 공급되는 상용 전원에 따른 기준 전력량, 및 기준 전력량과 소비 전력량 비교 결과에 대응되는 듀티비가 미리 설정된다.
이에, 듀티비 변환부(212)는 미리 설정된 기준 전력량과 백 라이트 전력 적산부(213)에서 적산된 백 라이트(230)의 소비 전력량 비교 결과에 따라, 백 라이트(230) 소비 전력량이 해당 기준 전력량 이상일 때, PWM 신호의 듀티 비를 가변 설정한다.
도 4는 도 3에 도시된 PWM 신호 발생부에서 출력되는 PWM 신호의 변조 폭을 나타낸 파형도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, PWM 신호 발생부(214)는 듀티비 변환부(212)에서 가변된 듀티비로 PWM 신호의 온/오프(On/Off) 비율을 변조하여, PWM 신호를 생성 및 출력한다.
이에, 백 라이트 구동부(220)는 PWM 신호 발생부(214)를 통해 적어도 한 프레임 단위로 입력되는 PWM 신호에 응답하여, PWM 신호의 듀티비에 따라 백 라이트(230)의 광원들 또는 발광 영역별로 구분된 광원들의 턴-온/오프 동작을 제어한다.
구체적으로, 백 라이트 구동부(220)는 전원부(400)로부터 상용 전원이나 정격 전원을 입력받아, 백 라이트(230)의 광원들로 동시에 공급하거나, 발광 영역별로 구분된 광원들에 분할해서 공급한다. 이때, 백 라이트 구동부(220)는 PWM 신호 발생부(214)를 통해 입력되는 PWM 신호의 듀티비에 대응되도록 백 라이트(230) 구동 전압의 온/오프 타이밍을 제어한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 디스플레이 패널과 백 라이트 유닛의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 디스플레이 패널(100)은 터치 스크린(110), 패널 구동 회로부(120), 영상 데이터 분석부(130) 외에, 인체 감지 센서부(140), 외부 밝기 검출부(150), 타임 카운터(160)를 포함한다. 여기서, 동일 부호와 명칭으로 기재된 터치 스크린(110), 패널 구동 회로부(120), 영상 데이터 분석부(130)의 설명은 도 2의 상세한 설명으로 대신하기로 한다.
인체 감지 센서부(140)는 복수의 인체 감지센서를 구비하여, 디스플레이 패널(100)의 전면 및 측면 방향의 사용자를 감지한다. 각각의 인체 감지 센서는 미리 설정된 거리 및 공간 영역별로 사용자를 감지하여, 미리 설정된 거리 및 공간 영역별로 사용자 감지 신호를 생성 및 출력한다.
외부 밝기 검출부(150)는 복수의 조도 센서를 구비하여, 디스플레이 패널(100)의 전면 및 측면 방향의 조도 즉, 외부 밝기 정도를 실시간으로 감지한다. 각각의 조도 센서는 미리 설정된 공간 영역별로 조도를 감지하여, 미리 설정된 공간 영역별로 조도 감지 신호를 생성 및 출력한다.
타임 카운터(160)는 디스플레이 패널(100)의 연속 사용 시간을 카운트하여 누적 시간 데이터를 생성한다.
도 5에 도시된, 백 라이트 유닛(200)은 디스플레이 패널(100)의 주변 밝기, 사용자와의 거리, 및 누적 사용시간에 따라 PWM 신호의 듀티 비를 가변시켜 출력하는 PWM 제어부(210), 및 PWM 신호에 따라 백 라이트(230)의 발광 영역별로 턴-온/오프 동작을 제어하는 백 라이트 구동부(220)를 포함한다.
여기서, PWM 제어부(210)는 백 라이트(230)의 발광 영역들을 디밍 제어하기 위해, 디스플레이 패널(100)이 사용되는 환경의 밝기, 사용자와의 거리, 및 누적 사용시간 중 적어도 하나의 구동 특성에 따라 PWM 신호의 듀비 비를 가변시킨다.
구체적으로, PWM 제어부(210)는 인체 감지 센서부(140)를 통해 감지 및 입력되는 사용자 감지 신호를 통해, 디스플레이 패널(100)과 인접 사용자간의 거리를 판단한다. 그리고 디스플레이 패널(100)과 인접 사용자간의 거리 판단 결과에 따라 디스플레이 패널(100)의 영상 표시 밝기를 가변시켜 제어할 수 있다. 디스플레이 패널(100)과 인접 사용자간의 거리가 멀수록 화면 밝기는 밝게 제어할 수 있다. 그러나, 디스플레이 패널(100)과 인접 사용자간의 거리가 가까워질수록 화면 밝기를 어둡게 제어하면 사용자의 눈부심을 방지하면서도 소비 전력량을 줄일 수 있다.
또한, PWM 제어부(210)는 외부 밝기 검출부(150)를 통해 감지 및 입력되는 조도 감지 신호를 통해, 디스플레이 패널(100)의 외부 밝기 정도를 실시간으로 판단한다. 그리고 디스플레이 패널(100)의 외부 밝기 정도에 따라 디스플레이 패널(100)의 영상 표시 밝기를 가변시켜 제어할 수 있다. 디스플레이 패널(100)의 외부 밝기가 밝을수록 화면 밝기도 밝게 제어할 수 있다. 하지만, 디스플레이 패널(100)의 외부 밝기가 어두워질수록 화면 밝기도 어둡게 제어하면, 이 또한 사용자의 눈부심을 방지하면서도 소비 전력량을 줄일 수 있다.
또한, PWM 제어부(210)는 타임 카운터(160)를 통해 카운트된 디스플레이 패널(100)의 연속 사용 시간, 즉 누적 사용 시간에 따라 디스플레이 패널(100)의 영상 표시 밝기를 가변시켜 제어할 수 있다. 누적 시간이 증가할수록 디스플레이 패널(100)이 방치되거나 고정 화면을 표기하고 있을 가능성이 높다. 이에, 디스플레이 패널(100)의 누적 사용 시간에 따라 화면 밝기를 어둡게 제어하면 소비 전력을 절감시킬 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 PWM 제어부 구성을 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 6에 도시된 PWM 제어부(210)는 밝기 설정부(215), 사용자 거리 계산부(216), 누적 사용시간 계산부(217), 듀티비 변환부(212), 및 PWM 신호 발생부(214)를 포함한다.
밝기 설정부(215)는 인체 감지 센서부(140)를 통해 감지 및 입력되는 사용자 감지 신호를 통해, 디스플레이 패널(100)과 인접 사용자간의 거리를 판단하고 디스플레이 패널(100)과 인접 사용자간의 거리 정보를 산출한다.
밝기 설정부(215)는 외부 밝기 검출부(150)를 통해 감지 및 입력되는 조도 감지 신호를 통해, 디스플레이 패널(100)의 외부 밝기 정보를 산출한다.
누적 사용시간 계산부(217)는 타임 카운터(160)를 통해 카운트된 디스플레이 패널(100)의 누적 사용 시간 정보를 산출한다.
듀티비 변환부(212)는 디스플레이 패널(100)과 인접 사용자간의 거리 정보, 스플레이 패널(100)의 외부 밝기 정보, 및 디스플레이 패널(100)의 누적 사용 시간 정보 중 적어도 하나의 정보를 토대로 PWM 신호의 듀비 비를 가변시켜 출력한다.
[표 4]
Figure 112018054974114-pat00004
표 4에 도시된 바와 같이, 메모리나 룩-업 테이블에는 디스플레이 패널(100)과 인접 사용자간의 거리 정보, 스플레이 패널(100)의 외부 밝기 정보, 및 디스플레이 패널(100)의 누적 사용 시간 정보 중 적어도 하나의 정보에 각각 대응되는 듀티비가 미리 설정된다.
이에, 듀티비 변환부(212)는 디스플레이 패널(100)과 인접 사용자간의 거리 정보, 스플레이 패널(100)의 외부 밝기 정보, 및 디스플레이 패널(100)의 누적 사용 시간 정보 중 적어도 하나의 정보에 따라, PWM 신호의 듀티 비를 가변 설정한다.
표 4에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(100)과 인접 사용자간의 거리가 가까워질수록 화면 밝기를 어둡게 제어하면 사용자의 눈부심을 방지하면서도 소비 전력량을 줄일 수 있다. 한편, 디스플레이 패널(100)의 외부 밝기가 어두워질수록 화면 밝기도 어둡게 제어하면, 이 또한 사용자의 눈부심을 방지하면서도 소비 전력량을 줄일 수 있다. 한편으로는 디스플레이 패널(100)의 누적 사용 시간에 따라 화면 밝기를 어둡게 제어하면 소비 전력을 절감시킬 수도 있다.
이상, 전술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 칠판으로는, 디스플레이 영상의 특성과 구동 환경에 따라 백 라이트 유닛의 밝기가 유기적으로 가변될 수 있도록 함으로써, 백 라이트 유닛의 밝기 제어를 통해 소비 전력을 줄일 수 있다. 특히, 디스플레이 패널에서 소모되는 전력량, 백 라이트 유닛에서 소모되는 전력량, 디스플레이 패널에 표시되는 영상의 밝기, 휘도, 배경 계조값 평균 등에 따라 백 라이트 유닛의 디밍이 제어되도록 하여, 소비 전력을 줄일 수 있다. 또한, 디스플레이 패널이 사용되는 환경의 밝기, 사용자와 디스플레이 패널 간의 거리, 및 디스플레이 패널의 누적 사용시간 등에 따라 백 라이트 유닛의 디밍이 제어되도록 하여, 소비 전력을 줄일 수 있다.
상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 일 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.
100: 디스플레이 패널
110: 터치 스크린
120: 패널 구동 회로부
130: 영상 데이터 분석부
200: 백 라이트 유닛
210: PWM 제어부
220: 백 라이트 구동부
230: 백 라이트
300: 디스플레이 제어부
400: 전원부

Claims (7)

  1. 영상 데이터를 영상으로 표시하는 디스플레이 패널;
    상기 영상 데이터가 상기 디스플레이 패널에 표시될 수 있도록 제어하는 디스플레이 제어부;
    소비 전력량, 상기 디스플레이 패널에 표시되는 영상의 밝기, 휘도, 배경 밝기, 사용 환경의 밝기, 사용자와의 거리, 및 누적 사용시간 중 적어도 하나의 구동 특성에 따라 백 라이트 밝기를 제어하는 백 라이트 유닛; 및
    상기 디스플레이 패널과 백 라이트 유닛에 상용 전원을 공급하는 전원부를 포함하고,
    상기 백 라이트 유닛은
    백 라이트의 디밍 제어하기 위해, 상기 디스플레이 패널이 사용되는 환경의 밝기, 상기 사용자와의 거리, 및 상기 누적 사용시간 중 적어도 하나의 구동 특성에 따라 PWM 신호의 듀티 비를 가변시켜서 출력하는 PWM 제어부; 및
    상기 PWM 제어부로부터의 PWM 신호에 따라 상기 백 라이트의 턴-온/오프 동작을 제어하는 백 라이트 구동부를 포함하며,
    상기 PWM 제어부는
    상기 디스플레이 패널의 인체 감지 센서부를 통해 미리 설정된 거리 및 미리 설정된 공간 영역별로 사용자 감지 신호를 입력 받아서 상기 디스플레이 패널과 상기 사용자 간의 거리 정보를 산출하는 사용자 거리 계산부;
    외부 밝기 검출부를 통해 조도 감지 신호를 입력 받아서 상기 디스플레이 패널의 외부 밝기 정보를 실시간으로 산출하는 밝기 설정부;
    타임 카운터를 통해서 카운트된 상기 디스플레이 패널의 누적 사용시간 정보를 산출하는 누적 사용시간 계산부; 및
    상기 사용자 간의 거리 정보, 상기 외부 밝기 정보, 및 상기 누적 사용시간 정보 중 적어도 하나의 정보에 대응되도록 메모리에 설정된 듀티 비에 따라 상기 PWM 신호의 듀티 비를 가변시켜서 상기 백 라이트 구동부로 공급하는 듀티비 변환부를 포함하는,
    전자 칠판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은
    사용자의 판서를 인식하는 터치 스크린;
    상기 디스플레이 제어부를 통해 입력된 영상 데이터가 영상으로 표시되도록 상기 디스플레이 패널의 화소들을 제어 및 구동하는 패널 구동 회로부;
    상기 디스플레이 제어부를 통해 입력된 영상 데이터를 적어도 한 프레임 단위로 분석하여 상기 디스플레이 패널에 표시되는 영상의 휘도 평균 값, 배경 계조값, 피크 계조 또는 피크 휘도 값을 검출하는 영상 데이터 분석부를 포함하는, 전자 칠판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 영상 데이터 분석부는
    각 화소별 영상 데이터의 계조 값을 적어도 한 프레임 단위로 평균내고, 평균 계조 값에 대응되는 휘도 값을 상기 휘도 평균 값으로 검출하며,
    상기 적어도 한 프레임 단위로 각 화소별 영상 데이터의 계조 값을 분석 및 카운트하여 동일한 계조 값을 가진 화소 수에 따라 배경 화소들과 배경 화소의 계조 값들을 검출하고,
    상기 적어도 한 프레임 단위로 각 화소별 영상 데이터의 계조 값을 비교 분석하여 피크 계조 값을 검출함과 아울러 피크 계조 값에 대응되는 피크 휘도 값을 검출하는, 전자 칠판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 PWM 제어부는
    상기 백 라이트의 디밍 제어하기 위해, 상기 디스플레이 패널에 표시되는 영상의 휘도 평균 값, 배경 계조값, 피크 계조 또는 피크 휘도 값, 상기 사용자 간의 거리 정보, 상기 외부 밝기 정보, 및 상기 누적 사용시간 정보 중 적어도 하나의 검출 값에 따라 상기 PWM 신호의 듀티 비를 가변시켜서 상기 백 라이트 구동부로 공급하는,
    전자 칠판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 PWM 제어부는
    상기 전원부에서 상기 디스플레이 패널로 공급되는 상용 전원을 감지하여 미리 설정된 기간 단위로 상기 디스플레이 패널의 소비 전력량을 적산하고,
    상기 전원부에서 상기 백 라이트로 공급되는 상용 전원을 감지하여 미리 설정된 기간 단위로 상기 백 라이트의 소비 전력량을 적산하며,
    상기 디스플레이 패널의 소비 전력량, 및 상기 백 라이트의 소비 전력량 중 적어도 하나의 소비 전력량에 따라 미리 설정된 비율로 상기 PWM 신호의 듀티 비를 가변시켜서 출력하는, 전자 칠판.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 PWM 제어부는
    상기 전원부에서 상기 디스플레이 패널로 공급되는 상용 전원을 감지하여 미리 설정된 기간 단위로 상기 디스플레이 패널의 소비 전력량을 적산하는 패널 전력 적산부;
    상기 전원부에서 상기 백 라이트로 공급되는 상용 전원을 감지하여 미리 설정된 기간 단위로 상기 백 라이트의 소비 전력량을 적산하는 백 라이트 전력 적산부;
    상기 디스플레이 패널의 소비 전력량, 및 상기 백 라이트의 소비 전력량 중 적어도 하나의 소비 전력량에 따라 미리 설정된 비율로 상기 PWM 신호의 듀티 비를 가변 설정하는 듀티비 변환부; 및
    듀티비 변환부에서 가변된 듀티비로 상기 PWM 신호의 온/오프 비율을 변조하여 상기 PWM 신호를 생성 및 출력하는 PWM 신호 발생부를 포함하는, 전자 칠판.
  7. 삭제
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