KR102298289B1 - Led 디스플레이 및 디스플레이 제어 장치 - Google Patents

Led 디스플레이 및 디스플레이 제어 장치 Download PDF

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이종하
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(주)오성정보통신
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Abstract

본 발명은 LED 디스플레이 및 디스플레이 제어 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는, 매트릭스 형태로 배치된 복수의 LPM(LED Pixel Matrix) 모듈 및 디스플레이 제어 장치를 포함하는 LED 디스플레이에 있어서, 상기 LPM 모듈은 복수의 LED 및 상기 LED를 제어하기 위한 구동부를 구비하되, 상기 디스플레이 제어 장치로부터 수신한 영상 제어 신호에 따라 상기 구동부가 동작하여 상기 LED에 전기 신호를 공급하고, 상기 LED는 공급된 전기 신호에 따라 발광하며, 상기 디스플레이 제어 장치는 외부로부터 수신한 영상 소스 신호를 기초로 상기 영상 제어 신호를 생성하여 상기 LPM 모듈에 전송하되, 상기 영상 제어 신호는 기설정된 가중치(a)가 반영된 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation) 제어 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 및 디스플레이 제어 장치에 관한 것이다.

Description

LED 디스플레이 및 디스플레이 제어 장치{LED display and Display control device}
본 발명은 LED 디스플레이 및 디스플레이 제어 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 LED 디스플레이에 고화질의 영상을 제공하면서 동시에 LED 디스플레이에 구비된 상용 부품의 제조 스펙과 무관하게 고화질의 영상을 원활히 제공하기 위한 장치 및 이러한 장치에 의해 구동되는 LED 디스플레이에 관한 것이다.
옥외 전광판, 옥내 광고판을 비롯한 여러 종류의 대형 디스플레이를 구현하기 위해 LED를 이용한 디스플레이 장치가 활용되고 있다. LED 디스플레이 장치는 화면 크기, 해상도 등에 맞춰 행렬 형태로 배치된 복수의 디스플레이 모듈과, 디스플레이 모듈에 영상 데이터(예, TDMS 신호)를 제공하기 위한 디지털 영상 신호 분배기 등을 포함하여 구성된다. 복수의 디스플레이 모듈은 일정 규격에 따라 배치된 복수의 LPM(LED Pixel Matrix) 모듈과, 복수의 LPM 모듈을 제어하기 위한 신호 및 영상 데이터를 가공/연산하여 LPM 모듈에 제공하는 디스플레이 제어 장치를 포함한다.
LPM 모듈에는 LED Pixel이 일정 규격(예, 16*16, 32*32, 64*64)에 맞춰 배열되어 있고, 이러한 LPM 모듈은 LED 디스플레이에서 구현하려는 해상도(예, FHD라면 1920*1080이나, LED 디스플레이의 설치 장소, 목적, 스펙 등에 따라 개별적으로 구현 가능함)에 부합하도록 규격이 정해진다.
LPM 모듈 내에는 각 LED에 제어된 타이밍에 가공된 영상 데이터 신호를 공급하여, LED 디스플레이가 정확하게 영상을 표시할 수 있도록 하는 구성으로서 구동 소자가 포함되는데 구동 소자의 최소응답시간 이상의 시간 범위 내에서 신호를 제어해야 한다. 상용화된 구동 소자의 최소응답시간은 제품의 설계, 제작 단계에서 이미 결정되어 있다. 따라서, 상용화된 구동 소자를 채용하면서 LED 디스플레이 장치에 고품질의 영상을 표시하기 위해서는, 상용 구동 소자의 최소응답시간과 무관하게 충분한 최소응답시간을 갖는 영상 데이터 신호를 LPM 모듈에 제공할 필요가 있다.
한국등록특허 제1686119호(2016.12.07.공고)
본 발명은 상술한 종래 기술의 제약을 개선하기 위한 것으로, LED 디스플레이 장치에 상용 구동 소자를 채용해야 하는 상황에서, 구동 소자의 최소응답시간 이상의 충분한 제어 시간을 확보하면서도 고휘도, 고품질의 영상을 표시할 수 있는 LED 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 디스플레이는 매트릭스 형태로 배치된 복수의 LPM(LED Pixel Matrix) 모듈 및 디스플레이 제어 장치를 포함하되, 상기 LPM 모듈은 복수의 LED 및 상기 LED를 제어하기 위한 구동부를 구비하고, 상기 디스플레이 제어 장치로부터 수신한 영상 제어 신호에 따라 상기 구동부가 동작하여 상기 LED에 전기 신호를 공급하며, 상기 LED는 공급된 전기 신호에 따라 발광하고, 상기 디스플레이 제어 장치는 외부로부터 수신한 영상 소스 신호를 기초로 상기 영상 제어 신호를 생성하여 상기 LPM 모듈에 전송하되, 상기 영상 제어 신호는 기설정된 가중치(a)가 반영된 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation) 제어 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이를 포함한다.
이 때, 상기 영상 제어 신호는 쉬프트 클록 신호, 상기 영상 소스 신호를 상기 쉬프트 클록 신호에 기초하여 변환한 영상 데이터 신호, 상기 영상 데이터 신호를 상기 구동부에 저장하기 위한 동작을 제어하기 위한 래치 신호 및 상기 래치 신호에 의해 상기 구동부에 저장된 영상 데이터 신호를 상기 LED에 상기 전기 신호로 공급하기 위한 타이밍을 제어하기 위한 출력 인에이블 신호를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 기설정된 가중치(a)가 반영된 펄스폭 변조 제어 신호는 상기 출력 인에이블 신호이다. 추가 실시 예에서, 상기 기설정된 가중치(a)는 상기 쉬프트 클록 신호의 주기와 1 유닛 당 기본 펄스 수의 1/2과 상기 기설정된 가중치(a)의 곱이, 상기 출력 인에이블 신호의 최소응답시간을 초과하는 범위에서 결정될 수 있다. 이 때, 상기 기설정된 가중치(a)는 2n(단, n은 정수)으로 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 구동부는 상기 쉬프트 콜록 신호에 기초하여 상기 영상 소스 신호를 직렬 변환하여 상기 영상 데이터 신호를 생성하는 시프트 레지스터, 상기 시프트 레지스터에서 생성한 상기 영상 데이터 신호를 상기 래치 신호를 반영하여 저장하는 래치 회로 및 상기 래치 회로에 저장된 상기 영상 데이터 신호를 상기 출력 인에이블 신호에 의해 제어되는 타이밍에 맞춰 상기 LED에 전기 신호를 공급하는 출력부를 포함할 수 있다.
이 때 상기 출력 인에이블 신호는 기설정된 가중치(a)가 반영된 펄스폭 변조 제어에 의해 생성될 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 디스플레이 제어 장치는 외부로부터 영상 소스 신호 수신하여 영상 제어 신호로 변환하고 LPM 모듈로 상기 영상 제어 신호를 제공하되, 외부로부터 영상 소스 신호를 수신하고, 수신된 영상 소스 신호를 외부로 재송신하는 영상 소스 신호 송수신부, 상기 수신된 영상 소스 신호의 비트 변환 또는 감마 보정 중 적어도 어느 하나의 보정을 수행하는 영상 보정부, 상기 영상 보정부에서 보정된 영상 소스 신호를 기초로 상기 LPM 모듈로 제공할 영상 제어 신호를 생성하는 영상 제어 신호 생성부, 상기 영상 제어 신호를 상기 LPM 모듈로 제공하는 영상 제어 신호 전송부 및 상기 영상 소스 신호 송수신부, 상기 영상 제어 신호 생성부, 상기 영상제어 신호 전송부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 영상 제어 신호 생성부는 상기 디스플레이 제어 장치에 임베디드 된 클록에 기초하여 쉬프트 클록 신호를 생성하고, 상기 보정된 영상 소스 신호를 상기 쉬프트 클록 신호에 기초하여 직렬 변환한 영상 데이터 신호 및 상기 영상 데이터 신호를 상기 구동부에 저장하기 위한 동작을 제어하기 위한 래치 신호 및 상기 래치 신호에 의해 상기 구동부에 저장된 영상 데이터 신호를 상기 LED에 상기 전기 신호로 공급하기 위한 타이밍을 제어하기 위한 출력 인에이블 신호를 생성하되, 상기 출력 인에이블 신호는 기설정된 가중치(a)가 반영된 펄스폭 변조 제어에 의해 생성될 수 있다.
이 때, 상기 기설정된 가중치(a)는 상기 쉬프트 클록 신호의 주기와 1 유닛 당 기본 펄스 수의 1/2과 상기 기설정된 가중치(a)의 곱이, 상기 출력 인에이블 신호의 최소응답시간을 초과하는 범위에서 결정될 수 있고, 추가 실시예에서, 상기 기설정된 가중치(a)는 2n(단, n은 정수)으로 결정될 수 있다.
본 발명에 따르면, LED 디스플레이의 하드웨어 스펙 상 한계를 극복하면서도 고휘도, 고품질의 영상을 표시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 LED 디스플레이에 영상 소스 신호를 제공하여 영상을 표시하기 위해 연동되는 장치들을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 LED 디스플레이의 세부 구성을 개략적으로 표현한 구성도이다.
도 3은 LPM 모듈의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 LPM 모듈 내 구동부의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 제어 신호를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 비트 변환된 영상 제어 신호를 나타낸 그래프이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
더하여, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급할 경우, 이는 논리적 또는 물리적으로 연결되거나, 접속될 수 있음을 의미한다. 다시 말해, 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속되어 있을 수 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있으며, 간접적으로 연결되거나 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 여러 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 LED 디스플레이(300)에 영상 소스 신호를 제공하여 영상을 표시하기 위해 연동되는 장치들을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
LED 디스플레이(300)에 영상을 재생하고 표시하기 위해서는 먼저 영상 소스 신호를 제공하는 외부 장치로부터 영상 소스 신호를 제공받는다. 외부 장치는 본 특허의 출원 시점에 통상 PC나 DVD 플레이어와 같은 영상 재생 장치(100)가 활용된다. 영상 재생 장치(100)가 DVI 또는 HDMI 규격을 사용하는 경우 TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 형식의 신호를 이용하여 영상 소스 신호를 제공한다. 디지털 영상신호 분배기(200)는 영상 재생 장치(100)로부터 수신한 TMDS 신호를 LED 디스플레이(300) 내의 각 디스플레이 모듈에 제공한다. LED 디스플레이(300)는 디스플레이가 설치되는 장소, 크기, 해상도 등에 따라 규격화된 디스플레이 모듈을 복수 개 배치하여 LED 디스플레이(300)를 구현한다. 단일의 디스플레이 모듈에 의해 LED 디스플레이(300)를 구현하는 것도 가능은 하나, 대개의 경우 복수의 디스플레이 모듈에 의해 LED 디스플레이(300)가 구현된다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 디스플레이 모듈과 LED 디스플레이를 모두 LED 디스플레이(300)로 통칭한다. 디지털 영상 신호 분배기는 영상 재생 장치(100)에서 받은 TMDS 신호를 LED 디스플레이(300)에 제공하고, LED 디스플레이(300)은 수신한 TMDS 신호를 가공 및 처리하고 LED로 구현된 화면에 제어된 빛을 발광시켜 영상을 표시한다.
이하에서는 LED 디스플레이(300)의 구조를 도 2를 통해 설명한다.
도 2는 LED 디스플레이(300)의 세부 구성을 개략적으로 표현한 구성도이다. LED 디스플레이(300)는 크게, LPM(LED Pixel Matrix) 모듈과, 디스플레이 제어 장치를 포함한다. LPM 모듈(320)은 LED 픽셀(322-XY)이 일정 규격(예, 16*16, 32*32, 64*64)에 맞춰 배열되고 각 LED 픽셀(322-XY)을 구동하기 위한 구동부(324)를 포함한다. 하나의 LED 픽셀(322-XY)에는 Red(R), Green(G), Blue(B) 3가지 색상의 LED가 포함되어, RGB의 색상 혼합에 따라 영상의 픽셀 별 색을 재현한다. 이러한 LPM 모듈(320)은 LED 디스플레이(300)에서 구현하려는 해상도(예, FHD라면 1920*1080이나, LED 디스플레이(300)의 설치 장소, 목적, 스펙 등에 따라 개별적으로 구현 가능함)에 부합하도록 복수의 LPM 모듈(320)이 배치되어, LED 디스플레이(300)를 형성한다. LED 디스플레이(300) 또한 앞서 도 1을 통해 확인한 것과 같이, 구현하려는 디스플레이의 사이즈, 해상도 등을 고려하여 LED 디스플레이(300)가 모듈 형태로 복수 개가 배치될 수 있다.
LPM 모듈(320)은 복수의 LED 및 상기 LED를 제어하기 위한 구동부(324)를 구비하되, 상기 디스플레이 제어 장치(310)로부터 수신한 영상 제어 신호에 따라 상기 구동부(324)가 동작하여 상기 LED에 전기 신호를 공급하고, 상기 LED는 공급된 전기 신호에 따라 발광한다. 디스플레이 제어 장치(310)는 외부로부터 수신한 영상 소스 신호를 기초로 상기 영상 제어 신호를 생성하여 상기 LPM 모듈(320)에 전송한다.
디스플레이 제어 장치(310)의 구성의 일 예를, 도 2를 통해 살펴본다. 디스플레이 제어 장치(310)가 DVI/HDMI 규격에 따른 영상 신호를 처리하는 예에서, 영상 신호 분배기 혹은 영상 재생 장치(100)에서 전송된 영상 소스 신호(본 실시예에서는 TMDS신호)를 수신하고, 복수의 LED 디스플레이(300)가 모듈 형태로 배치된 경우, 다음 LED 디스플레이(300)의 디스플레이 제어 장치(310)에 제공하고, 동시에, 디스플레이 제어 장치(310) 내에서 영상 소스 신호를 보정하는 영상 보정부에 제공한다. 영상 보정부에서는 영상 소스 신호의 비트 변환 또는 감마 보정 중 적어도 어느 하나의 보정을 수행한다. 비트 변환은 R, G, B 값이 8비트(256단계)로 입력되는 영상 소스 신호를 보다 세분화된 단계(예, 12비트 4096단계)로 변환하기 위한 과정이다. R, G, B의 값을 세분화된 단계에 따라 표현하는 경우 보다 고휘도, 고화질의 영상을 표시할 수 있기 때문에, 비트 변환은 고품질 영상을 재생하기 위해 수행되는 변환 단계이다. 비트 변환에 대해서는 상세히 후술한다. 감마 보정은 비선형 전달함수(Nonlinear Transfer Function)를 사용해 빛의 강도(Intensity) 신호를 비선형적으로 변형하는 보정이다. 인간의 시각은 베버의 법칙(Weber's law)에 따라 밝기에 대해 비선형적으로 반응한다. 이 때문에 예를 들어 채널 당 8 bit와 같이 한정된 정보 표현량 안에서 선형적으로 빛의 밝기를 기록하면, 사람의 눈이 민감하게 반응하는 어두운 부분의 경우 밝기가 변할 때 부드럽게 느껴지지 않고 단절되어 보이는 현상이 발생한다. 따라서, 주어진 정보 표현량의 한계 안에서 최적의 화질을 보여주기 위해선 비선형적으로 부호화하여 어두운 부분을 더 자세히 기록하는 등, 영상을 비선형적으로 변형하면, 실제 사람의 눈이 받아들이는 것과 유사하게 영상을 재현할 수 있다.
디스플레이 제어 장치(310)의 영상 제어 신호 생성부는 상기 영상 보정부에서 보정된 영상 소스 신호를 기초로 상기 LPM 모듈(320)로 제공할 영상 제어 신호를 생성한다. 이 때, 상기 영상 제어 신호 생성부는 상기 디스플레이 제어 장치에 임베디드 된 클록에 기초하여 쉬프트 클록 신호를 생성하고, 상기 보정된 영상 소스 신호를 상기 쉬프트 클록 신호에 기초하여 변환한 영상 데이터 신호 및 상기 영상 데이터 신호를 상기 구동부(324)에 저장하기 위한 동작을 제어하기 위한 래치 신호, 그리고 상기 래치 신호에 의해 상기 구동부(324)에 저장된 영상 데이터 신호를 상기 LED에 상기 전기 신호로 공급하기 위한 타이밍을 제어하기 위한 출력 인에이블 신호를 생성한다.영상 제어 신호에서 생성된 상기 쉬프트 클록 신호, 영상 데이터 신호, 래치 신호 및 출력 인에이블 신호는 영상 제어 신호 전송부를 통해 LPM 모듈(320)로 전송된다. 한편 상술한 영상 소스 신호 송수신부, 영상 제어 신호 생성부, 영상 제어 신호 전송부의 동작을 제어하기 위한 제어부가 포함될 수 있다. 추가로, 영상 소스 신호의 밝기 등을 제어할 수 있는 디밍 컨트롤러(Dimming Controller) 등도 추가로 구비될 수 있다. 만약, LPM 모듈(320)이 동적(dynamic)인 구동방식을 사용한다면, 영상 제어 신호 생성부는 LPM 모듈(320)의 라인을 컨트롤/선택하기 위한 라인 선택 신호를 추가로 생성할 수 있고, 라인 선택 신호 또한 상기 영상 제어 신호 전송부를 통해 LPM 모듈(320)로 전송될 수 있다. 단, LPM 모듈(320)이 정적(static) 구동 방식에 의해 동작하는 경우, 라인 선택 신호는 생성/전송되지 않아도 무방하다.
정적 구동방식은 영상을 재현할 때 고휘도에서 플리커(Flicker) 현상을 없애기 위하여 주로 사용되는 구동 방식이다. 그러나 이 방식은 제어가 복잡하고, 사용되는 소자가 많이 필요하여 제작 비용이 높아진다는 단점이 있다. 본 특허의 출원 시점을 기준으로 동일 사이즈의 디스플레이를 통해 더 좋은 화질의 영상을 재현하기 위해서는 LED 디스플레이(300)의 크기가 작아져야 한다. 현 시점을 기준으로 모듈화된 LED 디스플레이(300)의 크기는 20mm에서, 15mm, 12mm, 10mm, ??, 1.8mm까지도 축소되어 가고 있다. 그러나, 정적 구동방식에서는 구동부(324)의 출력핀이 각 LED 픽셀(322-XY)에 개별적으로 연결되어야 하므로 회로 구조가 복잡해지고, 이를 위해 LED 디스플레이(300) 내에 포함된 구성 및 연결 관계 또한 복잡해진다. 이로 인해, 10mm 이하의 LED 디스플레이(300)(모듈)의 경우 내부에 디스플레이 제어 장치(310), LPM 모듈(320)의 구동부(324) 등을 모두 포함시키기에는 지나치게 작다. 이러한 어려움을 극복하기 위해 동적 구동방식을 채용할 수 있다.
동적 구동방식은 듀티비(Duty Ratio)를 조절하여 LED를 선택적으로 제어함으로써 하나의 구동부(324)에서 복수의 LED 픽셀(322-XY)에 제어 신호를 동시에 전송할 수 있는 구동 방식이다. 듀티비가 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32로 작아질수록, 한 번에 더 많은 LED 픽셀(322-XY)에 제어 신호를 전송할 수 있으므로, 구동부(324)의 수를 듀티비에 따라 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나, 듀티비에 따라 전기 신호의 강도 또한 약해지는 문제가 있어서, 휘도가 낮아지며 플리커 현상이 발생하는 원인이 되기도 한다. 현재는 고휘도의 LED가 낮은 가격에 공급될 수 있어서 휘도 문제는 어느 정도 극복이 가능하지만, 플리커 현상은 여전히 문제로 남게 된다. 특히 모듈 형태의 LED 디스플레이(300)의 크기를 소형화하는 경우, 듀티비는 낮아지고 낮아진 듀티비에 맞춰 LED 픽셀(322-XY)에 전기 신호를 공급하기 위해 LED 픽셀(322-XY)의 라인을 선택하는 신호를 제어해야 하는데 이 과정에서 발생되는 지연 시간으로 인해 LED 픽셀(322-XY)에 중복되어 전기 신호가 공급되는 등의 문제도 발생한다.
이하에서는 도 3을 통해 LPM 모듈(320)의 구조 및 동작에 대해 설명한다.
도 3은 LPM 모듈(320)의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 그리고 도 4는 LPM 모듈(320) 내에서도 구동부(324)의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다. LPM 모듈(320)은 Red, Green, Blue LED를 하나씩 포함하는 LED 픽셀(322-XY)이 매트릭스 형태로 복수 개 배치된 LED부(322)와, LED부(322)의 각 LED의 점멸을 제어하기 위한 구동부(324)를 포함한다. 구동부(324)는 디스플레이 제어 장치(310)로부터 수신한 영상 제어 신호에 기초하여 LED의 점멸을 제어한다. 디스플레이 제어 장치(310)로부터 수신하는 영상 제어 신호는, 일 예로 쉬프트 클록 신호, 영상 데이터 신호, 래치 신호 및 출력 인에이블 신호를 포함한다.
쉬프트 클록 신호는 디스플레이 제어 장치(310)에 임베디드 된 클록에 기초하여 생성되는 신호로, 이 쉬프트 클록 신호에 동기화되어 구동부(324) 및 LED가 동작한다. 영상 데이터 신호는 디스플레이 제어 장치(310)에서 영상 소스 신호를 기초로 생성한 신호로 화면에 표시되는 영상에 관한 정보를 포함하는 신호이다. 이 신호는 쉬프트 클록 신호에 기초하여 직렬 변환된다. 추후 LPM 모듈(320)에 구비된 구동부(324)에서 상기 영상 데이터 신호는 LPM 모듈(320) 내에 배열된 LED 픽셀(322-XY)의 구조/수에 맞춰 병렬 신호로 변환되며, 일 예로, 상기 구동부(324) 내에 쉬프트 레지스터에 의해 이러한 동작이 수행될 수 있다. 한편 직렬 변환된 영상 데이터 신호는 다음 단에 위치한 LPM 모듈(320)의 구동부(324)로 전달될 수 있다.
래치 신호는 영상 데이터 신호를 임시 저장하기 위한 동작을 제어하기 위한 신호이다. 디스플레이 제어 장치(310)로부터 입력되는 래치 신호에 따라, 영상 데이터 신호가 래치 회로에 저장된다. 이로써, LED의 점멸 여부에 대한 정보가 래치 회로에 저장된다.
출력 인에이블 신호는 래치 회로에 저장된 LED의 점멸 여부에 대한 정보가 실제 LED에 제공되는 타이밍 등을 제어하기 위한 신호이다. 출력 드라이버에는 출력 인에이블 신호 및 래치 회로의 출력이 입력으로 들어간다. 만약, 래치 회로에 LED를 점등시키는 정보가 저장되어 있다면(예, 1 또는 on), 그래서 래치 회로의 출력이 1(또는 on)이라면, 출력 인에이블 신호가 on되는 동안에는 출력 드라이버에서 LED로 전기 신호가 제공됨으로써 LED가 발광하게 된다. 반대로 래치 회로에 LED를 소등시키는 정보가 저장되어 있다면(예, 0 또는 off) 래치 회로가 on이든 off이든 LED로 전기 신호가 제공되지 않으므로 LED는 켜지지 않는다. 다만, 상술한 케이스는 출력 드라이버가 AND 논리 회로로 구현되는 경우를 서술한 일 예이다. 출력 드라이버가 어떠한 논리 회로로 구현되는지에 따라, 출력 인에이블 신호의 on/off와 래치 신호의 on/off가 다양한 조합에 따라 LED로 제공되는 전기 신호를 출력할 수 있다.
한편, 구동부(324)에는 구동부(324)와 LED가 연결되는 출력 단자에 일정한 정전류가 흐를 수 있도록 하는 출력전류 설정 저항(R-EXT)이 연결될 수도 있다.
앞서 설명한 정적 구동방식에서는, 출력 드라이버의 출력 핀이 각각 LED 픽셀(322-XY)의 LED에 직접 연결된다. 이에 반해, 동적 구동방식에서는 출력 드라이버의 출력이 복수의 라인에 각각 연결되고, 라인을 선택하기 위한 별도의 제어 신호에 의해 특정 시점에 특정 라인을 선택함으로써 출력 드라이버의 출력이 LED 픽셀(322-XY) 내 LED에 연결된다. 이를 위해서 복수의 라인 및 라인을 선택하기 위한 라인 디코더 및 드라이버(326)가 추가로 구비될 수 있다. 도 3에 도시된 예와 같이, 라인이 4개(L0~L3)이고, LED 픽셀(322-XY)이 16*16으로 구현된 경우, 16개의 LED 라인 중 1개의 LED 라인이 순차적으로 선택되는 경우에는 듀티비가 1/16인 동적 구동방식이라 할 수 있고, 16개의 LED 라인 중 2개의 LED 라인을 동시에 선택하는 경우 또는 3개의 라인(L0~L2)을 이용하여 한 번에 2개의 LED 라인을 선택하는 경우에는 듀티비 1/8인 동적 구동방식이라 할 수 있다. 이러한 동적 구동 방식의 경우, 각 LED 라인 별로 LED를 점등/점멸시키는데, 현재 점등/점멸되고 있는 LED 라인에서 다음 LED 라인을 제어하기 위하여 전기 신호를 제공할 때 라인 디코더의 지연 시간으로 인하여 서로 중복되어 영상 데이터가 재현되는 경우가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 출력 인에이블 신호를 조절하여 일정 시간 각 LED를 강제적으로 점멸시켜야 하는 경우도 발생할 수 있다.
이하에서는 하나의 LED 픽셀(322-XY)을 기준으로 전기 신호가 입력되어, LED의 밝기가 조절되는 과정에 대하여 설명한다. 일반적으로 LED의 R, G, B는 256단계(8bit)로 조절된다. 후술할 비트 변환에 의해 보다 높은 bit 수로 제어 가능하지만, 우선 8bit로 제어되는 상황에서 각 LED에 전기 신호를 제공하는 방식에 대해 설명한다. 예를 들어 도 3의 좌측 최상단(0, 0)에 위치한 LED에 정적 구동 방식에 의해 가장 밝은 단계에 해당하는 빛을 발생시켜야 하는 경우에 LED에 전기 신호를 공급하는 방식은 아래와 같다. (0, 0)에 해당하는 LED에는 이진수 11111111(255)에 해당하는 신호를, (0, 1) ~ (0, 15)에 해당하는 LED에는 00000000(0), 즉 점멸에 해당하는 신호를 제공해야 한다. 이를 구현하기 위해서는 (0,0) ~ (0, 15)에 해당하는 LED에 1000000000000000, 1000000000000000, 1000000000000000, 1000000000000000, 1000000000000000, 1000000000000000, 1000000000000000, 1000000000000000을 순차적으로 입력해야 한다. 이로써 (0,0)의 LED에는 11111111이, (0, 1) ~ (0, 15)의 LED에는 00000000에 대응하는 전기 신호가 입력될 수 있다. 도 5에는 이와 관련하여 제어되는 각 신호의 타이밍도가 도시되어 있다.
(0, 0)에 해당하는 LED에는 첫 번째 bit(0)부터, 여덟 번째 bit(7)까지 영상 데이터 신호(SDI)가 모두 1로 제공되고(11111111), 이 신호는 래치 회로에 저장된다. 출력 인에이블 신호(/OE)는 각 bit의 크기에 대응하여, 첫 번째 bit(0)는 20동안, 여덟 번째 bit(7)는 28동안, 출력을 가능하게 한다. 이 시간 동안 래치 회로에 1이 저장되어 있다면 점등을 위한 전기 신호를 LED에 제공하고, 래치 회로에 0이 저장되어 있다면 전기 신호를 LED에 제공하지 않아 결과적으로 해당 bit의 시간 동안 LED는 점멸된다. 도 5의 실시예는 쉬프트 클록 신호가 1us인 경우를 도시하였다. 8bit(256단계)를 나타내기 위하여 각 bit를 구현하는 시간은 256us로 총 8bit를 구현하기 위해 소요되는 시간은 256us*8=2048us이다. 즉, RGB값이 256단계로 표현되는 LED를 이용하여 영상을 표시하기 위하여 1us 쉬프트 클록 신호를 사용하는 경우, 1 픽셀에서 1 프레임 내 1개의 LED를 제어하기 위하여 소요되는 시간은 2048us가 된다. 이 중 가장 밝은 빛을 표현하기 위하여 LED가 점등되는 시간은 1*20+1*21+1*22+1*23+1*24+1*25+1*26+1*27=255us이다. (0, 1) ~ (0, 15)의 LED는 2048us 동안 계속 점멸된다. 만약, (0, 0)의 LED에 가장 낮은 밝기(점멸보다 1단계 높은 단계의 밝기)인 00000001이 전기 신호로 입력되는 경우, 도 5의 예와는 달리 영상 데이터 신호 및 래치 신호는 '0'에 해당하는 구간에서만 1이 되고, 다른 구간(1~7)에서는 0이 될 것이다. 0구간에서 출력 인에이블 신호의 on 시간인 1us만 LED에 전기 신호를 제공하므로, 2048us의 전체 구간 동안 1us만 점등하게 된다. 256단계의 밝기 조절은 8bit의 전체 구간(2048us) 내에서 해당 LED가 점등되는 시간을 0~255us 내에서 조절함으로써 이뤄진다. 0단계(00000000)는 off에 해당하고, 1단계(00000001)은 1us 동안, 255단계(11111111)은 255us 동안 LED를 점등시켜 밝기를 조절한다. 이와 같이 비트 변환 없이 8bit로 256단계에 따라 LED를 점등시키는 경우, 가장 밝은 단계를 구현하더라도 각 구간(2048us) 내에서 255us 동안만 LED가 점등되고, 그 외 시간에는 LED가 점멸 상태로 있기 때문에 점등률은 255/2048=12.5%에 불과하다. 즉, LED의 최대 밝기(2048us 구간 동안 계속 on)에 비해 12.5%의 밝기로 최대 밝기를 표현해야 하므로, LED의 성능에 비해 영상은 전체적으로 어둡게 표현된다. 만약 RGB 값을 이보다 낮은 bit로 제공한다면 LED의 가동 효율은 높일 수 있으나 각 단계의 상대적인 밝기 차이가 커지기 때문에 영상을 섬세하게 표현하는 것이 어렵다. 반대로 영상을 섬세하게 표현하기 위하여 RGB의 단계를 단순 상향시키는 경우(예, 9bit 512단계, 10bit 1024단계), 최대 밝기를 표현하기 위한 시간이 전체 구간에 비해 점점 더 짧아지므로, 영상이 전체적으로 점점 더 어둡게 표현되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 일 예로 비트 변환을 실시할 수 있다. 이하에서는 본 발명에서 제안하는 비트 변환 방식에 대해 설명한다.
앞서, 도 5를 통해 살펴본, 1bit를 표현하기 위해 사용되는 시간을 1 단위 또는 1 유닛(unit)이라 통칭하고, 1 단위를 이루는 쉬프트 클록의 총 주기 수 혹은 펄스 수를 기본 펄스수라고 통칭한다. 도 5의 예에서는 1 유닛은 256개의 기본 펄스로 이뤄져 있고 1개의 펄스는 쉬프트 클록 신호의 1주기가 1us이므로, 1 유닛은 256us가 된다. 8bit의 영상 데이터 신호는 8 유닛, 2048개의 기본 펄스로 이뤄져 있으며, 쉬프트 클록 신호가 1us의 주기를 갖는 점을 고려하면 이는 2048us에 해당한다.
본 발명에서 제안하는 비트 변환은 예를 들어 기본 펄스에 맞춰 제공되는 8bit의 영상 데이터 신호를, 그보다 높은 bit인 예를 들어 13bit의 영상으로 변환하는 것을 의미한다. 이 경우, R, G, B 색을 각각 8192단계로 세분화하여 표현하는 것이 가능하므로, 보다 정교하게 영상을 재현할 수 있다. 그러나 RGB의 bit를 단순 상향시키는 경우 영상의 전체 밝기가 약해지는 문제가 있는데, 이러한 문제는 후술할 비트 변환에 의해 극복할 수 있다.
계조(밝기) 단계 8bit(256단계)를 13bit(8192단계)로 비트 변환을 실시하는 예를 설명하면, 하위 8개 비트(0~7bit)는 1 유닛 내에 기본 펄스 수를 활용하여 표현한다. 즉, 8bit의 기본 펄스 수는 256이므로, 0 bit은 (0 or 1)*20, 1 bit은 (0 or 1)*21, …, 7 bit은 (0 or 1)*27개의 펄스 수를 이용하여 표현한다. 그리고 기본 펄스 수를 초과하는 8bit 이상의 경우, 기본 펄스 수를 중복하여 사용함으로써 영상을 표현한다. 예를 들어 8bit의 경우 (0 or 1)*28-8*28, 9bit의 경우 (0 or 1)*29-8*28, N bit의 경우(본 예에서 N은 8 이상 12 이하 자연수) (0 or 1)*2N-8*28로 표현한다. 이 식에서 가장 마지막에 표기된 28은 1 유닛 당 기본 펄스 수(본 예에서 256개)를 의미하고, 2N-8은 비트 변환에 의해 발생하는 bit의 차이를 의미하고, (0 or 1)은 해당 비트의 값, 즉 점등/점멸 여부를 의미한다. 만약 13 bit에서 가장 밝은 단계의 밝기인 8192단계(1111111111111)를 포함하는 경우를 식으로 표현한다면
[수학식 1]
8192단계 = [1*20 + 1*21 + 1*22 + 1*23 + 1*24 + 1*25 + 1*26 + 1*27] + [1*20*28 + 1*21*28 + 1*22*28 + 1*23*28 + 1*24*28]
로 표현할 수 있다. 즉 기본 펄스 수를 초과하는 bit은 1 유닛을 중복하여 사용함으로써 해당 bit을 나타낼 수 있다.
이 경우 사용되는 총 unit수를 계산해보면, 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 2 + 4 + 8 + 16 = 39개가 된다. 본 예에서 1 unit 당 기본 펄스 수 256개, 쉬프트 클록의 주기가 1us인 점을 반영하면, 8192단계의 밝기를 표현하기 위하여 총 39*256*1us = 9984us의 시간이 필요하다. 그리고, 이 중에서 LED가 점등되는 시간을 계산하면 상기 [수학식 1]에 따라, 8191us가 된다. 가장 밝은 단계를 표현하는 경우에 있어서 LED가 점등되는 시간 비율을 계산하면 8191/9984 * 100 = 82%가 된다. 즉 비트 변환 이전에 8bit의 영상 데이터를 가장 밝게 표시하는 경우에도 점등률이 12.5%에 불과하였는데, 영상을 훨씬 높은 bit로 표현하면서도 점등률 또한 월등히 높일 수 있다. 다만, 영상 데이터 신호가 1 픽셀 당 1개의 값을 표현하기 위한 시간이 2048us에서 9984us로 증가하는데, 증가된 시간이 앞서 설명한 주사율(예, 60Hz 또는 120Hz 등) 그리고 출력 인에이블 신호의 최소응답시간(예, 20ns ~ 1000ns)을 만족하는 범위 내에 있다면 영상의 시인성에는 영향을 미치지 않는다. 비트변환에 따른 영상 제어 신호의 그래프를 도 6에 도시하였다.
비트 변환에 의해 사용되는 총 unit 수를 일반화하여 수학식으로 표현하면, 아래 [수학식 2]와 같이 표현할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112021065835510-pat00001
다만, 상술한 비트 변환도 아래와 같은 경우는 문제가 될 수 있다. 이를 노멀 케이스(문제가 되지 않는 상황)와 비교하여 설명한다. 먼저, 주사율이 60Hz이고, 정적 구동방식에 의해 8bit에서 13bit로 비트 변환된 영상의 쉬프트 클록 신호가 1us인 상황을 가정한다. 60Hz는 16667us이므로, 이 시간 내에 한 번씩 각 픽셀에서 영상을 표시하면 된다. 앞서 계산한대로 1us 쉬프트 클록 신호를 이용하여 8bit을 13bit으로 변환하면 1 픽셀에서 1개의 신호를 표현하는 데에 9984us를 사용하는데 여전히 16667us 보단 작으므로, 60Hz 내에 한 번씩 영상 신호를 LED를 통해 표현하는 것이 가능하다.
그러나 리프레시율을 증가시키기 위해 동일 조건 하에 LED에 제공되는 전기 신호를 4회 반복한다면(조건 1), 16667/4=4166.75us 안에 영상 신호를 표현해야 하는데, 상술한 비트 변환 혹은 상술한 쉬프트 클록 신호로는 이 조건을 만족시킬 수 없다. 혹은, 플리커 현상을 감안하여 듀티비 1/8의 동적 구동방식을 사용하는 경우(조건 2)에는 16667/8=2083.38us 내에 영상 신호를 표현해야 하고, 리프레시율과 플리커 현상을 모두 감안하여, 4회 반복 및 듀티비 1/8의 동적 구동방식을 동시에 적용하는 경우(조건 3)에는 520.84us 내에 상술한 1개 신호를 모두 표현해야 한다.
상술한 제약을 극복하기 위하여 보다 주기가 짧은 쉬프트 클록 신호를 사용하는 것을 고려할 수 있다. 상술한 조건 1 내에 39개 유닛의 펄스 9984개(1 유닛 당 기본 펄스수 256개)를 모두 포함시키기 위해서는 4166.75us / 9984 = 417.34ns 혹은 그 이하의 주기를 갖는 쉬프트 클록 신호를 이용해야 한다. 조건 2에 따르면 2083.38us / 9984 = 208.67ns 혹은 그 이하의 주기를 갖는 쉬프트 클록 신호를, 조건 3에 따르면, 520.84 / 9984 = 52.17 ns 혹은 그 이하의 주기를 갖는 쉬프트 클록 신호를 사용해야 한다. 듀티비 혹은 리프레시 횟수가 증가하는 경우에는 쉬프트 클록 신호의 주기가 더욱 짧아져야 한다. 또한, 영상을 더 높은 비트(예, 16bit 혹은 20 bit)로 변환하는 경우 LED에 1개의 신호를 제공하기 위한 유닛 수가 증가하게 되므로, 역산하면 더욱 짧은 쉬프트 클록 신호를 사용하여 영상을 표현해야 한다.
그러나, 상술한 쉬프트 클록 신호에 의해 동작하는 구동부(324)는 본 특허의 출원 시를 기준으로 상용화된 제품을 채택하여 사용하는 경우가 대다수이다. 상용화된 구동부(324)의 경우, 최대 클록 주파수는 20~35MHz, 출력전류의 최소응답시간은 20 ~ 1000ns 수준이다. 즉, 사용자가 상기 쉬프트 클록 신호를 임의로 설정하거나 상술한 제약 조건 등을 극복하기 위하여 무한정 짧은 클록 신호를 사용하는 것이 곤란하다. 또한 쉬프트 클록 신호의 주기가 짧을수록, 출력 인에이블 신호의 최소응답시간이 짧을수록 구동부(324)의 가격이 상승하는 현실적인 제약 또한 존재한다.
그러나, 후술할 본 발명의 실시예에 따르면, 상술한 현실적인 제약에도 불구하고, 적어도 LPM 모듈(320) 내 구동부(324)에서 처리 가능한 출력 인에이블 신호의 최소응답시간 이상을 갖도록 LED 디스플레이(300) 장치를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예를 설명하기에 앞서, 출력 인에이블 신호의 최소응답시간에 대해 설명한다. 응답시간이란 래치 신호가 Low에서 High 변화하는 시점(혹은 High에서 Low로 변화하는 시점)에서부터 출력 인에이블 신호가 반응하는 시점 까지의 시간을 의미한다. 신호의 미세한 지연을 감안하지 않는다면, 도 5의 실시예와 같이 래치 신호는 각 유닛의 가장 첫 번째 펄스에 반영되고, 출력 인에이블 신호는 각 유닛의 중간에 반영되는 경우, 이 때의 응답시간은 첫 번째 유닛(0 bit에 해당하는 유닛)은 대략 127us, 여덟 번째 유닛(7bit에 해당하는 유닛)은 대략 64us에 해당한다. 따라서, 이 경우의 최소응답시간은 64us로 표현될 수 있다. 이런 점을 감안하면, 래치 신호를 기점으로 출력 인에이블 신호는 해당 유닛 내의 가장 마지막에 on되도록 제어하는 것이 상대적으로 유리하다. 도 5의 실시예와는 달리 출력 인에이블 신호가 각 유닛의 가장 마지막 펄스를 기점으로 반영시킨다면, 첫 번째 유닛의 응답시간은 대략 254us, 여덟 번째 유닛의 응답시간은 대략 127us가 된다(다만 신호의 변화 즉 low to high, 또는 high to low의 과정에서 발생하는 지연 시간 등을 고려하면, 이러한 응답시간은 미세하게 줄어들 수 있다.). 후술한 예에서의 최소응답시간은 127us로 표현할 수 있다.
그러나, 앞서 살펴본 것과 같이, 영상의 품질, 주사율, 리프레쉬 횟수, 동적 구동방식의 듀티비 등을 고려하면 쉬프트 클록 신호는 짧아지고 이에 따라, 상술한 최소응답시간도 짧아지게 된다. 특히 출력전류의 최소응답시간, 즉 출력 인에이블 신호의 최소응답시간은 낮은 밝기의 영상 데이터를 LED 디스플레이(300)에 재현하는데 있어서 매우 중요한 스펙이다. 출력 인에이블 신호의 최소응답시간이 짧을수록 미세한 부분까지 섬세하게 재현이 가능하여 영상의 시인성을 높일 수 있으나, 최소응답시간이 길수록, 영상의 미세한 부분을 섬세하게 재현하기 어려워지고 영상의 화질이 저하되게 된다. 다만, 클록의 주기, 최소응답시간이 이미 정해져 있는 상용 제품을 LPM 모듈(320)의 구동부(324)로 채택하는 경우, 해당 클록 및 최소응답시간을 만족하는 범위 내에서 고품질의 영상(높은 비트 수로 비트 변환)을 해야 하는 제약이 생긴다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 제어 장치(310)는 상술한 제약을 극복하기 위하여, 영상 제어 신호에 기설정된 가중치(a)가 반영된 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation) 제어 신호를 포함하도록 한다. 특히 상기 기설정된 가중치(a)는 영상 제어 신호 내에서도 출력 인에이블 신호에 반영되어 펄스폭을 조절할 수 있고, 펄스폭이 조절된 출력 인에이블 신호에 따라 LED로 전기신호가 제공되는 시간을 제어할 수 있다. 즉 기설정된 가중치를 반영하여 LED를 점등/점멸시킬 수 있게 된다. 본 실시예에서 제안하는 개념을 수학식으로 표현하면, 아래 [수학식 3]과 같이 표현할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112021065835510-pat00002
여기서, a = 펄스폭 조절 상수, 2N은 유닛 당 기본 펄스 수를 의미한다. 그리고 PWM[N]은 펄스폭 조절 상수를 반영하여 변환된 유닛 당 펄스 수를 의미한다. 즉, 펄스폭 조절 상수를 반영하여 유닛 내의 기본 펄스 수를 조절할 수 있고, 조절된 기본 펄스 수를 LED 디스플레이(300) 스펙, 그 중에서도 쉬프트 클록 주기, 출력 인에이블 신호의 최소응답시간을 고려하여 설정하는 경우, 제한된 스펙 내에서도 영상의 품질을 유지할 수 있도록 제어할 수 있다.
본 발명의 추가적인 실시예에서, 제한된 스펙 내에서 영상의 화질을 최상으로 제공하기 위해 상기 기설정된 가중치(a)가 상기 쉬프트 클록 신호의 주기와 기본 펄스 수의 1/2과 상기 기설정된 가중치(a)의 곱이, 상기 출력 인에이블 신호의 최소응답시간을 초과하는 범위에서 결정되도록 할 수 있다. 특히, 이를 만족하는 기설정된 가중치(a)의 값 중 가장 작은 값을 선택하는 경우, 영상의 고화질/고휘도 특성을 유지하면서 LED 디스플레이(300)의 제한된 스펙을 극복하는 것이 가능하다.
한편, 상술한 실시예에 더하여, 상기 기설정된 가중치(a)는 2n(단, n은 정수)으로 결정되도록 할 수 있다. 이 실시예에 따르면, 유닛 내에 기본 펄스 수를 증가시켜야 하는 경우 n은 양의 정수로, 기본 펄스 수를 감소시켜야 하는 경우 n은 음의 정수로 설정할 수 있다. 기설정된 가중치(a)를 2n(단, n은 정수)에 따라 결정함으로써, 기설정된 가중치(a)를 반영하더라도 비트 변환, 펄스폭 조절 등이 여전히 동일한 스케일 하에 연산이 가능한 장점이 있다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안 되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
본 명세서에서 설명한 주제의 특정한 실시형태를 설명하였다. 기타의 실시형태들은 이하의 청구항의 범위 내에 속한다. 예컨대, 청구항에서 인용된 동작들은 상이한 순서로 수행되면서도 여전히 바람직한 결과를 성취할 수 있다.
본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정해져야 한다.
100 영상 재생 장치
200 디지털 영상신호 분배기
300 LED 디스플레이
310 디스플레이 제어 장치
320 LPM 모듈
322 LED부
322-xy LED 픽셀
324 구동부
326 라인 디코더 및 드라이버

Claims (10)

  1. 매트릭스 형태로 배치된 복수의 LPM(LED Pixel Matrix) 모듈 및 디스플레이 제어 장치를 포함하는 LED 디스플레이에 있어서,
    상기 LPM 모듈은 복수의 LED 및 상기 LED를 제어하기 위한 구동부를 구비하되, 상기 디스플레이 제어 장치로부터 수신한 영상 제어 신호에 따라 상기 구동부가 동작하여 상기 LED에 전기 신호를 공급하고, 상기 LED는 공급된 전기 신호에 따라 발광하며,
    상기 디스플레이 제어 장치는 외부로부터 수신한 영상 소스 신호를 기초로 상기 영상 제어 신호를 생성하여 상기 LPM 모듈에 전송하되,
    상기 영상 제어 신호는 쉬프트 클록 신호와 상기 영상 소스 신호를 상기 쉬프트 클록 신호에 기초하여 변환한 영상 데이터 신호와 상기 영상 데이터 신호를 상기 구동부에 저장하기 위한 동작을 제어하기 위한 래치 신호 및 상기 래치 신호에 의해 상기 구동부에 저장된 영상 데이터 신호를 상기 LED에 상기 전기 신호로 공급하기 위한 타이밍을 제어하기 위한 출력 인에이블 신호를 포함하고,
    상기 영상 제어 신호는 기설정된 가중치(a)가 반영된 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation) 제어 신호를 포함하며,
    상기 기설정된 가중치(a)는 상기 쉬프트 클록 신호의 주기와 1 유닛 당 기본 펄스 수의 1/2과 상기 기설정된 가중치(a)의 곱이, 상기 출력 인에이블 신호의 최소응답시간을 초과하는 범위에서 결정되는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기설정된 가중치(a)가 반영된 펄스폭 변조 제어 신호는 상기 출력 인에이블 신호인 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기설정된 가중치(a)는 2n(단, n은 정수)으로 결정되는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 구동부는
    상기 쉬프트 클록 신호에 기초하여 상기 영상 소스 신호를 직렬 변환하여 상기 영상 데이터 신호를 생성하는 시프트 레지스터;
    상기 시프트 레지스터에서 생성한 상기 영상 데이터 신호를 상기 래치 신호를 반영하여 저장하는 래치 회로; 및
    상기 래치 회로에 저장된 상기 영상 데이터 신호를 상기 출력 인에이블 신호에 의해 제어되는 타이밍에 맞춰 상기 LED에 전기 신호를 공급하는 출력부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이
  7. 청구항 6에 있어서
    상기 출력 인에이블 신호는 기설정된 가중치(a)가 반영된 펄스폭 변조 제어에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이
  8. 외부로부터 영상 소스 신호 수신하여 영상 제어 신호로 변환하고 LPM 모듈로 상기 영상 제어 신호를 제공하는 디스플레이 제어 장치에 있어서,
    외부로부터 영상 소스 신호를 수신하고, 수신된 영상 소스 신호를 외부로 재송신하는 영상 소스 신호 송수신부;
    상기 수신된 영상 소스 신호의 비트 변환 또는 감마 보정 중 적어도 어느 하나의 보정을 수행하는 영상 보정부;
    상기 영상 보정부에서 보정된 영상 소스 신호를 기초로 상기 LPM 모듈로 제공할 영상 제어 신호를 생성하는 영상 제어 신호 생성부;
    상기 영상 제어 신호를 상기 LPM 모듈로 제공하는 영상 제어 신호 전송부; 및
    상기 영상 소스 신호 송수신부, 상기 영상 제어 신호 생성부, 상기 영상제어 신호 전송부의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 영상 제어 신호 생성부는,
    상기 디스플레이 제어 장치에 임베디드 된 클록에 기초하여 쉬프트 클록 신호를 생성하고, 상기 보정된 영상 소스 신호를 상기 쉬프트 클록 신호에 기초하여 직렬 변환한 영상 데이터 신호 및 상기 영상 데이터 신호를 상기 LPM 모듈에 구비된 구동부에 저장하기 위한 동작을 제어하기 위한 래치 신호 및 상기 래치 신호에 의해 상기 구동부에 저장된 영상 데이터 신호를 상기 LPM 모듈에 구비된 LED에 전기 신호로 공급하기 위한 타이밍을 제어하기 위한 출력 인에이블 신호를 생성하되, 상기 출력 인에이블 신호는 기설정된 가중치(a)가 반영된 펄스폭 변조 제어에 의해 생성되며,
    상기 기설정된 가중치(a)는 상기 쉬프트 클록 신호의 주기와 1 유닛 당 기본 펄스 수의 1/2과 상기 기설정된 가중치(a)의 곱이, 상기 출력 인에이블 신호의 최소응답시간을 초과하는 범위에서 결정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 제어 장치
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 기설정된 가중치(a)는 2n(단, n은 정수)으로 결정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 제어 장치
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