KR102050976B1 - 불요 전자파 저감용 컨트롤러 및 디스플레이 패널 - Google Patents

불요 전자파 저감용 컨트롤러 및 디스플레이 패널 Download PDF

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KR102050976B1
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Abstract

본 발명은, 전광판을 운영하는 운영실의 컨텐츠 신호를 수신하여 전광판을 포함한 패널부로 데이터를 전송하는 컨트롤러에 있어서, 상기 컨텐츠 신호를 가공하여 상기 패널부에 구비된 다수의 부 제어기로 가공된 컨텐츠 신호를 송신하는 주 제어기를 포함하고, 상기 주 제어기는, 다수의 상기 부 제어기로 기준 주파수를 갖는 기준 클럭 신호를 전송하되, 상기 부 제어기로 각각 전송된 상기 기준 클럭 신호 중 일부를 역위상으로 전송하는 것을 일 특징으로 한다.

Description

불요 전자파 저감용 컨트롤러 및 디스플레이 패널{CONTROLLER AND DISPLAY PANEL FOR UNNECESSARY ELECTROMAGNETIC WAVE REDUCTION}
본 발명은 불요 전자파 저감용 컨트롤러 및 디스플레이 패널에 관한 것으로서, LED 등의 개별소자 모듈로 구성되어 대규모의 전자 회로를 사용하는 전광판에 발생되는 불요 전자파를 저감할 수 있는 컨트롤러 및 디스플레이 패널에 관한 것이다.
일반적으로, 디스플레이 장치는 복수개의 게이트 라인과 데이터 라인이 배열되어 매트릭스 형태의 픽셀 영역을 갖는 전광판과, 전광판으로 구동 신호와 데이터 신호를 공급하는 부 컨트롤러가 함께 모듈로 패널부를 구성하고, 패널부의 부 컨트롤러로 외부의 컨텐츠 신호를 전송하는 주 컨트롤러가 인접한 위치에 설비된다. 한편, 패널부를 운용하는 외부의 운영실에는 컨텐츠를 제공하는 운영PC와 컨텐츠 신호를 주 컨트롤러로 전송하는 제어PC 및 비디오 프로세서가 구비된다.
종래의 디스플레이 장치는 패널부에 함께 모듈화되어 구동 신호를 전광판의 각 LED 모듈마다 전송하는 다수의 부 컨트롤러가, 데이터 출력시 모든 채널의 데이터를 동시에 출력하여 파워가 집중되고, 이로 인하여 불요 전자파 발생이 심하게 나타나는 문제점이 있다.
보다 상세하게, 대규모의 전자 회로를 사용하는 전광판에는 LED 등의 개별 소자를 영역 별로 제어하는 수십여개의 부 컨트롤러가 모듈화된다. LED 모듈을 구동하는 컨트롤러(주 컨트롤러, 부 컨트롤러)는 회로가 구동하는 LED 모듈에 가깝게 배치되어야 한다. 이 경우, 각 컨트롤러에서 발생하는 전자파, 케이블을 타고 발생하는 전자파, LED 모듈 각각에서 발생되는 전자파 등 전광판 주위로는 전자기기에 의한 전자기파 간섭이 심하게 발생된다. 의료기기 등의 정밀기기는 사전에 그 피해가 예측되기 때문에 전광판의 설치 장소 고려 등으로 전자기파 장애를 미연에 방지하고 있다. 그러나, 도심 등의 시가지에 전광판을 설비하는 경우 주변의 전자기파 간섭은 피할 수 없게 된다.
예시로서, 디스플레이 패널이 버스 정류장과 같은 시가지의 위치에 설비된 경우, 정류장 인근에 주차한 택시 또는 승객은 전자기파 간섭으로 DMB의 시청이 불가하였다. 이러한 문제점을 개선하기 위해서, 종래에는 컨트롤러와 전광판의 케이블 또는 전광판의 LED 모듈 각각에 차폐를 설비하였다. 이 경우, 불요전자파가 발생하는 면적이 넓어 차폐의 효과도 크지 않을 뿐만 아니라, 제조단가가 현저히 상승하게 됨에 따라, 업체 입장에서 현실적으로는 전광판의 설치 위치를 조정하는 식으로 사용자의 컴플레인에 대응하게 되었다.
IT 기술의 발전으로, 스마트폰 등의 소형 디스플레이 장치에서 전자파를 차폐하기 위한 기술은 상당한 수준에 이르렀다. 하지만, 전광판과 같은 대규모의 회로 소자가 구비되는 디스플레이 패널에는 소형 디스플레이 기기와 같은 전자파 차폐 장치의 기술 적용에 제조단가상 현실적인 어려움이 있다. 이에, 대규모의 디스플레이 패널 장치에서 하드웨어적인 전자파 차폐의 기술적 적용보다는 신호처리 측면에서 전자파를 저감시킬 수 있는 기술이 요구되는 실정이다.
한편, 관련 종래기술로 한국등록특허 제10-1205705호는 전자파간섭의 저감을 위한 액정표시장치의 소스 드라이버를 개시한다. 상기 선행특허는 소스 드라이버의 래치에서 각 채널의 데이터를 래치하여 출력할 때, 소정의 시간차를 두고 순차적으로 분산 출력한다. 각 채널의 데이터를 소정의 시간차를 두고 분산 출력하기 위해 지연소자의 구성을 개시하며, 분산출력으로 고전압의 파워가 분산되어 전자파 간섭을 저감시키는 기술을 제안하고 있다.
본 출원인은 상기 예시처럼 신호처리 및 제어에 있어서 상기 선행문헌과는 다른 방식으로 불요 전자파 방사량을 저감시킬 수 있는 컨트롤러와 디스플레이 패널을 고안하게 되었다.
한국등록특허 제10-1205705호
본 발명은 대면적 전광판의 전자소자, 컨트롤러, 또는 케이블 등에 별도의 전자파 차폐 설비 없이 컨트롤러의 신호처리 및 제어 방식의 변화로 전광판의 불요 전자파 방사량을 저감시킬 수 있는 컨트롤러 및 이를 포함하는 디스플레이 패널을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전광판을 운영하는 운영실의 컨텐츠 신호를 수신하여 전광판을 포함한 패널부로 데이터를 전송하는 컨트롤러에 있어서, 상기 컨텐츠 신호를 가공하여 상기 패널부에 구비된 다수의 부 제어기로 가공된 컨텐츠 신호를 송신하는 주 제어기를 포함하고, 상기 주 제어기는, 다수의 상기 부 제어기로 기준 주파수를 갖는 기준 클럭 신호를 발진하되, 상기 부 제어기로 각각 발진된 상기 기준 클럭 신호 중 일부를 역위상으로 전송하는 것을 일 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 주 제어기는, 다수개의 상기 부 제어기에서 개별적으로 발진되는 클럭 신호를 대체하여, 상기 기준 클럭 신호를 단일로써 다수의 상기 부 제어기에 각각 전송할 수 있다.
바람직하게, 상기 주 제어기는, 발진된 상기 기준 클럭 신호를 정위상으로 출력시키는 비반전부; 및 발진된 상기 기준 클럭 신호를 역위상으로 출력시키는 반전부를 포함하고, 상기 비반전부와 상기 반전부는 다수의 상기 부 제어기에 회로적으로 교차 연결될 수 있다.
바람직하게, 상기 주 제어기는, 상기 부 제어기에 인가하는 상기 기준 클럭 신호를 정위상과 역위상으로 분배하여, 파동의 중첩으로 상기 기준 주파수의 고조파를 상쇄시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 디스플레이 패널에 있어서, 다수의 발광 소자 모듈이 마련된 전광판과, 상기 발광 소자 모듈마다 가공된 컨텐츠 신호를 인가하는 다수의 부 제어기를 구비한 패널부; 및 상기 컨텐츠 신호를 가공하여 다수의 상기 부 제어기로 가공된 컨텐츠 신호를 송신하고, 다수의 상기 부 제어기로 기준 주파수를 갖는 기준 클럭 신호를 전송하되, 상기 부 제어기로 각각 전송된 상기 기준 클럭 신호 중 일부를 역위상으로 발진하는 주 제어기가 구비된 컨트롤러를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전광판과 모듈화된 부 제어기에서 각각 기준 클럭 신호를 발진하지 않는다. 따라서, 종래 다수의 부 제어기가 각각 발진하여 기준 클럭 신호가 합산됨에 따라 가우시안 형태의 노이즈가 포함되었던 기준 주파수의 구동 신호를 사용하지 않는다. 본 발명은 부 제어기가 기준 클럭 신호를 발진하지 않으며, 주 제어기에서 기준 클럭 신호를 발진하게끔 설계된다. 이에 따라, 본 발명은 주 제어기의 기준 클럭 신호를 단일로써 사용한다. 이 때, 주 제어기는 반전부 및 비반전부를 포함하여 기준 클럭 신호의 역위상을 부 제어기에 교대로 전송하여, 기준 주파수의 고조파 성분이 부 제어기의 구동 신호 출력 과정에서 파동의 중첩으로 상쇄되도록 한다. 결국, 본 발명은 별도의 차폐 구성을 포함하지 않고, 저렴한 제조단가로 대면적 전광판의 불요 전자파를 저감시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 패널 운영 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 종래의 컨트롤러 및 부 제어기 구성도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주 제어기의 회로 구성도이다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 패널 운영 시스템을 도시한 것이다. 운영실(10)은 송출용 PC, 관리서버, A/V mixer, Video 등 영상 컨텐츠 제작 및 송부를 위한 주지의 구성을 포함한다. 운영실(10)은 송출을 위한 컨텐츠 신호를 디스플레이 패널(12)로 송신한다.
디스플레이 패널(12)은 주 제어기(301)를 포함한 컨트롤러(30) 및 패널부(50)를 포함할 수 있다. 주 제어기(301)는 운영실(10)로부터 컨텐츠 신호를 전달 받아 가공하고, 패널부(50)의 부 제어기(503)에 가공된 컨텐츠 신호를 송신한다.
도 2는 종래의 컨트롤러(30‘및 부 제어기(503’구성도를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 일반적으로 부 제어기(503‘는 디지털로 기준 주파수(f0)를 갖는 동작 신호를 출력하기 때문에 기준 주파수의 n배 고조파가 발생한다. 발생된 고조파는 불요 전자파 방사를 야기한다. 부 제어기는 전광판(53)의 발광 소자 모듈(501) 마다 동작 신호를 송출하기 위해 수십개가 마련된다. 여기서, 종래에는 부 제어기(503')가 각각 동작 신호를 송출하였다. 다수개의 부 제어기는 동일한 기준 주파수(f0)로 동작 신호를 송줄하여, 이론상 기준 주파수가 동일하지만, 다수개의 부 제어기가 송출한 동작 신호는 기준 주파수(f0)를 중심으로 가우시안 분포를 이루게 된다. 또한, 기준 주파수(f0)의 고조파 역시 기준 주파수의 n배 고조파를 중심으로 가우시안 분포(fx)를 형성하게 된다.
예를 들어, 일반적인 부 제어기는 25MHz의 크리스탈 발진기를 사용하며, 크리스탈 발진기가 발진한 2분주의 12.5MHz를 기준 주파수로 사용할 경우, 12.5MHz의 n배인 25MHz, 37.5MHz, 50MHz의 고조파가 발생한다. 결국, 25MHz, 37.5MHz, 50MHz의 주파수를 중심으로 일정한 폭의 가우시안 분포로 고조파 노이즈가 발생된다. 상기 예시의 12.5MHz의 기준 주파수에서, 87.5MHz, 100MHz 주파수는 FM 방송과, 175MHz, 187.5MHz, 200MHz, 212.5MHz 주파수는 DMB 방송에 영향을 미친다. 심할 경우 UHF 대의 HDTV, UHDTV의 방송에도 영향을 미칠 수 있다. 이렇게 발생되는 고조파는 대도시 등 방송 신호의 강도가 강한 경우에는 큰 영향을 미치지 못하지만, 방송 신호의 강도가 낮은 지방 소도시의 경우 전광판(53)의 주변으로 수신 불량을 야기시킨다. 이에, 본 실시예에 따른 디스플레이 패널(12)은 주 제어기(301)와 부 제어기(503)의 구성을 변경하고, 동작 신호의 신호 처리 과정을 개량하여 동작 신호의 불요 전자파를 저감시킨다. 이하, 각 구성에 대하여 설명한다.
컨트롤러(30)는 컨텐츠 신호를 가공하여 패널부(50)에 구비된 다수의 부 제어기(503)로 송신하는 주 제어기(301)를 포함한다. 디스플레이 패널(12)의 설비시 컨트롤러(30)는 패널부(50)와 인접하여 설치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주 제어기의 회로 구성도이다. 도 3을 참조하면, 주 제어기(301)는 다수의 부 제어기(503)로 기준 주파수를 갖는 기준 클럭 신호를 전송하되, 부 제어기(503)로 각각 발진된 기준 클럭 신호 중 일부를 역위상으로 전송한다.
주 제어기(301)는 다수개의 부 제어기(503)에서 개별적으로 발진되는 클럭 신호를 대체하여, 기준 클럭 신호를 단일로써 다수의 부 제어기(503)에 각각 전송할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 동작 신호인 기준 클럭 신호는 부 제어기(503)가 아닌 주 제어기(301)가 발진함에 주목한다. 이에 따라, 크리스탈 발진기는 주 제어기(501)에 구비되며 부 제어기(503)는 주 제어기(301)의 발진 신호를 인가 받아 출력할 뿐 별도의 기준 클럭을 생성하지 않는다.
본 실시예로, 기준 주파수(f)는 12.5MHz일 수 있고, 기준 클럭 신호는 80ns(T)로 발진될 수 있다. 주 제어기(301)는 패널부(50) 제어를 위해 컨트롤러에 단일로 구비되는 구성이며, 이에 따라 하나의 기준 클럭 신호로 패널부(50)가 제어될 수 있다. 아무리 정교한 크리스탈 발진기를 사용할 지라도, 하드웨어 특성, 온도 및 환경에 따라 기준 주파수는 미소하게 달라질 수 있다. 크리스탈 발진기는 기본적으로 온도 등의 외부 요인에 대하여 발진 주파수 변화폭이 작다. 현재 주로 사용되는 산화실리콘 결정으로 이루어진 크리스탈 발진기는 발진 주파수의 정도가 10~20ppm에 이르러 비교적 정확한 주파수를 발생시킬 수 있다. 그러나, 단독으로 사용할 경우와 달리 대규모의 전광판에는 수십에서 백여개의 크리스탈 발진기가 사용된다. 이에 따라 10-5Hz의 범위 내에서 주파수의 변위가 나타나게 되어 주변기기에 전자기파 간섭을 일으키게 된다. 예를 들면, 10MHz의 주파수를 사용할 경우 돌정도의 편차가 발생하고, 20배 고조파인 200MHz에서는 ±2000Hz 정도의 편차범위가 나타나게 된다. 또한, 각각의 크리스탈 발진기의 온도 특성(10-6)까지 고려하면 ±2500~3000Hz이상의 편차를 나타내게 된다. 또한, 구형파로 이루어지는 디지털 신호의 특성 때문에 그 편차는 더욱 확장될 수 있다. 실제의 경우 ±105Hz 이상의 편차가 측정되기도 한다. 다수의 부 제어기(503)에서 기준 클럭 신호를 발진한다면 전술한 바와 같은 가우시안 분포의 노이즈를 피할 수 없다. 본 실시예에 따른 주 제어기(301)는 단일 기준 클럭 신호를 다수의 부 제어기(503)에 송신한다.
주 제어기(301)는 발진된 기준 클럭 신호를 정위상으로 출력시키는 비반전부(3011) 및 발진된 기준 클럭 신호를 역위상으로 출력시키는 반전부(3013)를 포함하고, 비반전부(3011)와 반전부(3013)는 다수의 부 제어기(503)에 회로적으로 교차 연결된다.
주 제어기(301)는 부 제어기(503)에 인가하는 기준 클럭 신호를 정위상과 역위상으로 분배하여, 파동의 중첩으로 기준 주파수의 고조파를 상쇄시킬 수 있다. 주 제어기(301)는 운영실(10)에서 입력된 컨텐츠 신호를 표시 영역별로 분할하여 부 제어기(503)로 전송한다. 부 제어기(503)는 입력 데이터에 따라 계조 표현을 위하여 동작 신호에 따라 계조별로 발광 소자 모듈(501)의 온오프를 결정한다.
이 때, 주 제어기(301)의 회로에서 비반전부(3011)는 다수의 부 제어기(503(a), 503(b), 503(c), 503(d)) 중 절반의 부 제어기(503(a), 503(c))에 결선된다. 반전부(3013)는 다수의 부 제어기(503(a), 503(b), 503(c), 503(d)) 중 비반전부(3011)에 결선되지 않은 나머지 절반의 부 제어기(503(b), 503(d))에 결선된다. 비반전부(3011)는 주 제어기(301)의 기준 클럭 신호를 정위상 그대로 출력(C1)한다. 반전부(3011)는 주 제어기(301)의 기준 클럭 신호를 180°위상 반전하여 역위상을 출력(C2)한다. 주 제어기(301)가 발진한 정위상의 기준 클럭 신호(C1)와 역위상의 기준 클럭 신호(C2)는 각각 서로 다른 부 제어기(503)에 동작 신호로 전달된다. 이 때, 본 실시예로, 위치적으로 인접한 부 제어기(503(a), 503(b))에 정위상의 기준 클럭 신호(C1)와 역위상의 기준 클럭 신호(C2)가 교차 인가될 수 있다.
인접한 부 제어기(503(a), 503(b))는 서로 반대되는 위상으로 클록 신호를 공급받음에 따라, 동작 신호의 고조파에 대하여 서로 180°의 위상차를 갖는 신호를 발생시켜 불요 전자파를 상쇄시킬 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
10: 운영실
12: 디스플레이 패널
30: 컨트롤러
301: 주 제어기
3011: 비반전부
3013: 반전부
50: 패널부
53: 전광판
501: 발광 소자 모듈
503: 부 제어기

Claims (5)

  1. 송출용 PC, 관리서버, A/V mixer, Video 등 영상 컨텐츠 제작 및 송부를 위한 운영실의 컨텐츠 신호를 수신하여 전광판을 포함한 패널부로 데이터를 가공하여 전송하는 컨트롤러에 있어서
    상기 컨텐츠 신호를 가공 하고, 동작 신호의 신호 처리 과정을 개량 하여 상기 패널부에 구비된 다수의 부 제어기로 가공된 컨텐츠 신호를 송신하는 주 제어기를 포함하고,
    주파수를 발생시키는 크리스탈 발진기가 구비된 상기 주 제어기는,
    클럭신호를 개별적으로 발진하는 다수의 상기 부 제어기로 기준 주파수를 갖는 기준 클럭 신호를 전송하되, 상기 부 제어기로 각각 전송된 상기 기준 클럭 신호 중 일부를 180˚위상 반전하여 역위상으로 전송하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주 제어기는,
    다수개의 상기 부 제어기에서 개별적으로 발진되는 클럭 신호를 대체하여, 상기 기준 클럭 신호를 단일로써 다수의 상기 부 제어기에 각각 전송하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주 제어기는,
    발진된 상기 기준 클럭 신호를 정위상으로 출력시키는 비반전부; 및
    발진된 상기 기준 클럭 신호를 역위상으로 출력시키는 반전부를 포함하고,
    상기 비반전부와 상기 반전부는 다수의 상기 부 제어기에 회로적으로 교차 연결된 것을 특징으로 하는 컨트롤러.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 주 제어기는,
    상기 부 제어기에 인가하는 상기 기준 클럭 신호를 정위상과 역위상으로 분배하여, 파동의 중첩으로 상기 기준 주파수의 고조파를 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 컨트롤러.
  5. 디스플레이 패널에 있어서,
    다수의 발광 소자 모듈이 마련된 전광판과, 상기 발광 소자 모듈마다 정위상의 기준 클럭신호와 역위상의 기준 클럭 신호가 교차되며, 가공된 컨텐츠 신호를 인가하는 다수의 부 제어기를 구비한 패널부
    상기 컨텐츠 신호를 가공하여 다수의 상기 부 제어기로 정위상의 기준 클럭 신호와 역위상의 기준 클럭 신호로 가공된 컨텐츠 신호를 송신하고, 다수의 상기 부 제어기로 기준 주파수를 갖는 기준 클럭 신호를 전송하되, 상기 부 제어기로 각각 전송된 상기 기준 클럭 신호 중 일부를 180˚위상 반전하여 역위상으로 전송하는 주 제어기가 구비된 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 패널.
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