KR102356877B1 - 표시장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 입력 영상이 표시되는 표시 영역을 포함한 표시패널, 상기 표시패널 상에 배치된 하나 이상의 음향 출력부, 상기 표시 패널 상에 배치된 하나 이상의 진동 센서; 및 상기 진동 센서의 출력 신호를 입력 받아 오디오 신호를 변조하는 오디오 신호 처리부를 구비하여 치 입력, 외형 변화, 물리적 강성 변화에 영향을 받지 않고 표시패널의 진동으로 음향을 출력하여 음질을 향상시킬 수 있다.

Description

표시장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 표시패널이 스피커의 진동판과 일체화된 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

전자장치는 비디오 신호를 재생하는 표시장치와, 오디오 신호를 재생하는 오디오 출력 장치를 포함할 수 있다. 전자 장치의 일 예로, TV(Television), 모니터(monitor) 등이 있다.

전자장치는 표시장치로 비디오 신호를 출력하여 표시패널의 화면 상에 영상을 표시하고, 스피커를 통해 오디오 신호를 출력하여 음향을 출력한다. 스피커는 전자 장치의 외부에 설치되는 외부 스피커 시스템 또는 전자 장치 내부에 배치되는 내부 스피커로 구현될 수 있다. 외부 스피커 시스템은 음질이 좋고 다양한 음향 효과를 연출할 수 있지만 설치 공간과 디자인에 제약이 있고, 비용이 큰 단점이 있다.

내부 스피커는 전자 장치 내에 배치될 수 있다. 이러한 내부 스피커가 적용된 전자 장치의 경우, 스피커에 의해 재생된 오디오 신호가 표시패널이나 다른 구조물에 의해 가려져 음질이 저하될 수 있다.

표시패널이 스피커의 진동판과 일체화되면, 표시패널의 진동으로 영상과 동기되는 음향의 음파가 사용자 쪽으로 직접 전달될 수 있다. 스피커의 진동판이 표시패널에 일체화된 구조는 본원 출원인에 의해 기출원되어 특허를 받은 대한민국 특허 등록 10-1704517(2017.02.02)에 개시되어 있다.

표시패널이 스피커의 진동판과 일체화되면 표시패널이 영상을 재현함과 동시에 이 영상과 동기되는 음향을 직접 출력하기 때문에 음질과 사용자의 몰입감을 향상시킬 수 있다. 이렇게 표시패널이 스피커의 진동판 역할을 하면, 별도의 스피커를 표시장치에 추가할 필요가 없기 때문에 표시장치의 디자인에 유리하다. 그런데 표시패널에 스피커의 진동판이 일체화되면 표시패널 상의 터치 입력이나 변형에 의해 음향이 감쇄 및 왜곡되어 음질이 변할 수 있다.

본 발명은 스피커의 진동판을 표시패널에 일체화하고, 표시패널이 터치되거나 변형될 때 음향의 감쇄 및 왜곡을 보상할 수 있는 표시장치와 그 구동 방법을 제공한다.

본 발명의 표시장치는 입력 영상이 표시되는 표시 영역을 포함한 표시패널, 상기 표시패널 상에 배치된 하나 이상의 음향 출력부, 상기 표시 패널 상에 배치된 하나 이상의 진동 센서; 및 상기 진동 센서의 출력 신호를 입력 받아 오디오 신호를 변조하는 오디오 신호 처리부를 구비한다.

상기 표시장치의 구동 방법은 표시패널의 표시 영역 상에 입력 영상을 표시하는 단계, 표시패널 상에 배치된 하나 이상의 음향 출력부를 이용하여 상기 표시패널을 진동시켜 음향을 출력하는 단계, 상기 표시 패널 상에 배치된 하나 이상의 진동 센서를 이용하여 상기 표시패널의 진동을 감지하는 단계, 및 상기 진동 센서의 출력 신호를 입력 받아 상기 음향 출력부에 공급될 오디오 신호를 변조하는 단계를 포함한다.

본 발명은 표시패널에 배치된 음향 출력부를 이용하여 표시패널의 진동으로 음향을 출력한다. 그런데, 터치 입력, 외형 변화, 물리적 강성 변화시에 초래되는 표시패널의 진동 변화는 표시패널로부터 출력되는 음향의 감쇄 및 왜곡이 발생될 수 있다.

본 발명은 표시패널의 진동을 감지하여 이를 바탕으로 음향 출력부에 입력되는 오디오 신호를 변조함으로써 표시패널의 진동으로 출력되는 음향의 감쇄 및 왜곡을 보상한다.

따라서, 본 발명은 터치 입력, 외형 변화, 물리적 강성 변화에 영향을 받지 않고 표시패널의 진동으로 음향을 출력하여 음질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 2는 음향 출력부와 진동 센서가 연결된 표시패널의 진동으로 인한 음파를 보여 주는 개략적으로 보여 주는 도면이다.
도 3은 표시패널에 일체화된 음향 출력부의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 4는 표시패널 상에 분산 배치되는 음향 출력부들과 진동 센서들의 배치 방법의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 5는 표시패널 상에 접촉되는 터치 입력을 보여 주는 도면이다.
도 6은 폴더블 디스플레이, 가변 커브드 디스플레이, 롤러블 디스플레이 등의 표시장치에서 표시패널을 보여 주는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 표시패널로부터 출력된 음향을 감지하기 위한 마이크를 보여 주는 도면들이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 오디오 신호 처리부를 상세히 보여 주는 블록도이다.
도 9는 도 8에 도시된 측정부와 음향 제어부의 일 예를 보여 주는 블록도이다.
도 10은 도 9에 도시된 데이터 조정부의 다른 예를 보여 주는 도면이다.
도 11은 터치 입력을 보여 주는 도면이다.
도 12는 오디오 신호의 주파수에 따른 흡음 계수의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 13은 룩업 테이블에서 외부 자극을 반영한 흡음 계수 설정 방법을 보여 주는 도면이다.
도 14 및 도 15는 외부 자극이 반영된 흡음 계수에 따라 음향을 보상하기 위하여 오디오 신호의 진동수와 진폭 중 하나 이상을 조정한 예를 보여 주는 도면들이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다는 것에 주의하여야 한다. 이하의 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명은 특허청구범위에 의해 정의된다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

실시예의 설명에서, 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되지만, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 표시장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 및 전계 발광 표시장치(Electroluminescence Display) 등의 표시장치를 기반으로 구현될 수 있다. 전계 발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기발광 표시장치와 유기 발광 표시장치로 구별될 수 있다. 무기발광 표시장치는 양자점(quantum dot) 표시장치를 예로 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 표시장치는 표시패널의 화면(또는 표시 영역) 상에 입력 영상의 데이터(이하, "비디오 신호"라 함)와, 오디오 신호를 출력한다. 멀티미디어 콘텐츠에서, 오디오 신호는 비디오 신호와 동기될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다. 도 2는 스피커들을 제어하기 위한 인에이블 신호와 음량 제어 신호를 보여 주는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 표시장치는 입력 영상을 표시하고 음향을 출력하는 표시패널(100)과, 표시패널(100)에 입력 영상의 데이터를 기입하기 위한 표시패널 구동회로, 및 표시패널(100)과 연결된 오디오 신호 처리부(200)를 구비한다.

표시패널(100)의 화면(또는 표시 영역)은 비디오 신호가 표시되는 픽셀 어레이를 포함한다. 픽셀 어레이에 데이터 라인들(DL)과 게이트 라인들(또는 스캔 라인들, GL)이 교차되고, 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된다. 픽셀들 각각은 컬러 구현을 위하여 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 및 청색 서브 픽셀로 나뉘어질 수 있다. 픽셀들 각각은 백색 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다.

표시패널(100) 상에 터치 센서들(90)이 배치될 수 있다. 터치 센서들(90)은 온-셀(On-cell type) 또는 애드 온 타입(Add on type)으로 표시패널(100)의 화면 상에 배치되거나 픽셀 어레이에 내장되는 인-셀(In-cell type) 터치 센서들로 구현될 수 있다. 표시패널(100)에 압력 센서가 배치될 수 있다. 압력 센서는 터치 입력의 압력을 감지할 수 있다.

표시패널(100) 상에 하나 이상의 음향 출력부(80)와, 하나 이상의 진동 센서(82)가 연결된다. 음향 출력부(80)는 입력 영상과 동기되는 오디오 신호를 입력 받아 진동판을 진동시키는 엑사이터(exciter)와 진동판을 포함한다. 표시패널(100)은 음향 출력부(80)의 진동판과 일체화된다. 따라서 표시패널(100)은 입력 영상을 표시함과 동시에, 음향 출력부(80)에 의해 발생된 힘에 의해 진동하여 음파를 발생하는 진동판이다. 엑사이터는 자석과 코일을 이용하여 오디오 신호의 진동수와 진폭을 자력으로 변환한다. 표시패널(100)은 엑사이터에 연결되어 엑사이터에 의해 발생되는 자력으로 진동하여 음파를 발생하여 음향을 출력한다. 엑사이터는 엑츄에이터(actuator) 또는 트랜스듀서(transducer) 등으로 표현될 수 있다.

진동 센서(82)는 표시패널(100)의 진동을 오디오 신호 처리부(200)로 전송한다. 표시패널(100)은 음향 출력부(80)의 진동판과 일체화되기 때문에 음향 출력시에 진동된다. 이러한 표시패널(100)의 진동은 표시패널(100)과 물리적인 접촉에서 발생되는 터치 입력시에 변하고, 외력에 의해 변할 수 있다. 이러한 표시패널의 진동 변화는 음향 출력시 발생되는 음파를 간섭하여 음파의 감쇄와 왜곡을 초래할 수 있다. 오디오 신호 처리부(200)는 미리 설정된 주파수별 음파의 특성을 진동 센서(82)를 통해 실시간 측정된 진동과 비교하여 오디오 신호를 변조함으로써 음향의 감쇄 및 왜곡을 제거한다.

표시패널 구동회로는 입력 영상의 데이터를 픽셀들에 기입한다. 표시패널 구동회로는 데이터 구동부(110), 게이트 구동부(120), 및 타이밍 콘트롤러(130)를 포함한다. 표시패널 구동회로는 터치 센서들(90)을 구동하기 위한 터치 센서 구동부를 더 구비할 수 있다. 터치 센서 구동부는 터치 센서들을 구동하여 터치 센서들의 출력 신호를 분석하여 터치 입력의 위치, 크기, 압력에 관한 정보를 출력한다. 터치 센서 구동부는 압력 센서의 출력 신호를 통해 터치 입력의 압력 을 측정할 수도 있다. 터치 센서 구동부는 도 1에서 생략되어 있다. 모바일 기기나 웨어러블 기기에서 데이터 구동부(110), 타이밍 콘트롤러(130), 터치 센서 구동부, 도시하지 않은 전원 회로 등은 하나의 집적 회로에 집적될 수 있다.

데이터 구동부(110)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터 비디오 신호를 수신한다. 데이터 구동부(110)는 DAC(Digital to Analog Converter)를 이용하여 입력 영상의 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 데이터 라인들(DL)로 출력한다. 게이트 구동부(120)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 게이트 라인들(GL)에 게이트 펄스를 순차적으로 공급한다. 게이트 펄스는 픽셀들에 충전될 데이터 전압에 동기된다. 게이트 구동부(120)는 픽셀 어레이와 함께 표시패널(100)의 기판 상에 직접 형성될 수 있다.

타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템(140)으로부터 수신된 입력 영상의 비디오 데이터를 데이터 구동부(110)로 전송한다. 타이밍 콘트롤러(130)는 입력 영상 데이터와 동기되는 타이밍 신호들을 호스트 시스템(140)으로부터 수신한다. 타이밍 신호들은 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 및 도트 클럭(DCLK) 등을 포함할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(130)는 입력 영상의 픽셀 데이터와 함께 수신되는 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)을 바탕으로 데이터 구동부(110)와 게이트 구동부(120)의 동작 타이밍을 제어한다.

호스트 시스템(140)은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템 중 어느 하나일 수 있다. 호스트 시스템(140)은 스마트 폰, 노트북 컴퓨터, 테블릿 컴퓨터 등과 같은 모바일 기기 또는 웨어러블 기기의 메인 보드일 수 있다.

호스트 시스템(140)은 입력 영상의 데이터를 타이밍 콘트롤러(130)로 전송하고, 입력 영상과 동기되는 오디오 신호를 오디오 신호 처리부(200)로 전송한다.

오디오 신호 처리부(200)는 호스트 시스템(140)으로부터 수신된 오디오 신호를 음향 출력부(80)로 전송한다. 오디오 신호 처리부(200)는 입력 영상을 분석하여 영상에서 객체(object)를 검출하고, 그 객체 고유의 오디오 신호를 분리하여 객체와 가까운 위치의 음향 출력부로 전송하거나 객체와 가까운 음향 출력부를 통해 출력되는 객체 고유의 오디오 신호를 다른 음향 출력부 보다 크게 증폭할 수 있다. 여기서, 객체는 사람, 개, 버스 등일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

오디오 신호 처리부(200)는 진동 센서(82)에 의해 실시간 측정된 표시패널(100)의 진동을 입력 받아 오디오 신호를 변조하여 음파의 감쇄와 왜곡을 방지한다.

도 3은 표시패널(100)에 일체화된 음향 출력부의 일 예를 보여 주는 도면이다.

도 3을 참조하면, 표시패널(100)은 픽셀 어레이가 형성된 전면 기판(101), 배면 기판(102), 배면 기판(102)에 고정된 엑사이터(105(E1)~105(E3)), 전면 기판(101)과 배면 기판(102)을 연결하는 측면 봉지 부재(104)를 포함한다.

배면 기판(102)은 금속 또는 플라스틱으로 제작될 수 있다. 배면 기판(102)은 커버 보텀(Cover bottom) 또는 백 커버(back cover) 등 다른 명칭으로 표현될 수도 있다. 측면 봉지 부재(104)는 표시패널(100)의 가장자리 측면에서 전면 기판(101)과 배면 기판(102)을 고정한다. 전면 기판(101)과 배면 기판(102)은 그 사이에 공기층(air gap, 103)이 존재하는 상태에서 합착된다.

엑사이터(105(E1)~105(E3))의 가동부는 전면 기판(101)과 연결되어 오디오 신호의 진동수와 진폭으로 전면 기판(101)을 진동한다. 전면 기판(101)의 진동으로 음파가 발생된다.

도 4는 표시패널(100) 상에 분산 배치되는 음향 출력부(80)과 진동 센서(82)의 배치 방법의 일 예를 보여 주는 도면이다. 도 3에서 E1~E5는 화면의 영역별로 분리 배치된 엑사이터이고, V1~V4는 화면의 영역별로 분리 배치된 진동 센서들을 나타낸다.

도 4를 참조하면, 표시패널(100)이 다수로 균등 분할될 수 있다. 표시패널(100)은 물리적으로 분리되지 않고 음향 출력이 화면 상에서 분할되는 영역으로 나뉘어진 것이다. 표시패널(100)의 화면은 도 4의 예와 같이 삼각형 형티로 분할된 제1 내지 제4 분할 화면(R1~R4)으로 나뉘어질 수 있다. 분할 화면들(R1, R2) 각각은 세 개의 음향 출력부들에 의해 정의되고, 이 음향 출력부들 사이에 하나의 진동 센서가 배치될 수 있다. 분할 화면들 간의 경계에 음향 출력부(80)이 배치될 수 있다. 분할 화면 내에서 표시되는 객체의 음향은 분할 화면에 속한 세 개의 음향 출력부들을 통해 출력될 수 있고, 이 분할 화면의 진동은 하나의 진동 센서에 의해 검출될 수 있다. 따라서, 분할 화면들(R1~R4) 각각은 위치 기분 분할 음향을 위하여 나뉘어진다.

표시패널(100)의 진동으로 발생되는 음향 출력의 음파가 다른 원인에 기인한 표시패널(100)의 진동으로 인하여 음향이 감쇄되거나 왜곡될 수 있다. 표시패널(100)의 화면 상에서 터치 입력이 발생될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 표시패널(100)의 진동으로 발생되는 음파의 진동수, 진폭 등이 터치 입력과 같은 표시패널(100)과 사용자의 물리적 접촉에 의해 변할 수 있다. 오디오 신호 처리부(200)는 진동 센서(82)에 의해 실시간 측정된 표시패널(100)의 진동 특성을 피드백(Feedback) 이력 받아 미리 설정된 주파수별 기준 진동 특성과 비교하여 오디오 신호를 변조함으로써 터치 입력으로 인한 음향의 감쇄나 왜곡을 보상한다. 주파수별 기준 진동 특성은 제품 출하전 음향의 진동수와 진폭을 다르게 하면서 측정된 초기 진동 특성값이다.

표시패널은 다양한 형태로 디자인되고 그 형태가 가변될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 폴더블 디스플레이(Foldable display), 가변 커브드 디스플레이(Variable curved display), 롤러블 디스플레이(Rollable Display)은 다양한 형태로 구부러질 수 있는 플렉시블 표시패널(Flexible display panel)을 포함한다. 이러한 디스플레이에서 표시패널의 모양 변화는 표시패널의 진동으로 발생되는 음파의 진동수, 진폭의 변화를 초래할 수 있다. 오디오 신호 처리부(200)는 진동 센서(82)에 의해 실시간 측정된 표시패널(100)의 진동을 측정하여 이 측정값을 미리 설정된 음파의 주파수별 기준 특성과 비교하여 표시패널(100)의 모양이 변할 때 발생되는 음향의 감쇄나 왜곡을 보상한다.

도 7a 및 도 7b는 표시패널로부터 출력된 음향을 감지하기 위한 마이크(Microphone, MIC)를 보여 주는 도면들이다.

표시패널(100)의 진동으로 발생되는 음파는 마이크(MIC)에 의해 감지될 수 있다. 오디오 신호 처리부(200)는 마이크(MIC)를 통해 측정된 음파 특성을 피드백 입력 받아 미리 설정된 주파수별 음파 특성과 비교하여 음향을 보상하고 노이즈를 제거하여 음질을 향상시킬 수 있다. 마이크(MIC)를 이용한 음향의 노이즈 제거 방법은 표시패널(100)로부터 발생되는 음향 뿐 아니라 외부 환경의 노이즈도 제거될 수 있다. 마이크(MIC)는 리모콘(Remote Controller)에 설치되거나 호스트 시스템(140)에 설치될 수 있다.

표시장치는 사용 환경이나 용도에 따라 다양하게 설치될 수 있다.

표시장치는 벽면에 접촉된 설치되거나 거치용 지지대를 통해 설치면으로부터 이격된 상태로 설치될 수 있다. 또한, 모바일 기기는 다양한 재질의 면에 놓여지거나 거치대에 올려 질 수 있다. 표시장치가 놓인 환경에 따라 표시패널(100)의 진동 특성이 달라지기 때문에 음질이 사용 환경에 따라 달라질 수 있다. 오디오 신호 처리부(200)는 진동 센서(82)를 통해 측정된 표시패널(100)의 진동 특성을 제품 초기에 미리 측정된 주별수별 기준 진동 특성과 비교하여 오디오 신호의 왜곡을 보상한다.

도 8은 오디오 신호 처리부(200)를 상세히 보여 주는 블록도이다.

도 8을 참조하면, 오디오 신호 처리부(200)는 측정부(84), 및 음향 제어부(86)를 포함한다.

측정부(84)는 진동 센서(82)의 출력 신호를 입력 받아 표시패널(100)의 진동 특성을 측정한다. 측정부(84)는 진동 센서(82)를 통해 실시간 측정된 표시패널(100)의 진동 특성을 미리 설정된 주파수별 기준 진동 특성과 비교한 결과를 바탕으로 표시패널(100) 상에서 발생되는 음향의 감쇄량을 측정한다. 측정부(84)는 마이크(88)를 통해 실시간 측정된 음향의 음파 특성을 미리 설정된 음파의 주파수별 기준 특성과 비교한 결과를 바탕으로 표시패널(100) 상에서 발생되는 음향의 노이즈를 측정한다.

음향 제어부(86)는 측정부(84)로부터 입력된 측정 결과를 바탕으로 오디오 신호를 보상한다. 예를 들어, 사용자가 표시패널에 손가락이나 스타일러스 펜을 접촉시키면 그 위치에서 표시패널의 진동 크기(진폭)이 감소되어 음향의 진폭 즉, 음량이 감소될 수 있다. 이 경우, 음향 제어부(86)는 터치 입력 위치와 가까운 음향 출력부(80)를 통해 출력되는 오디오 신호의 진폭을 크게 하여 음량 감소를 보상할 수 있다. 또한, 음향 제어부(86)는 측정부(84)로부터 입력된 노이즈를 측정 결과를 바탕으로 오디오 신호의 노이즈를 제거할 수 있다. 음향 제어부(86)는 노이즈 측정 결과에 따라 주파수가 선택되는 노이즈 제거 필터를 포함할 수 있다.

도 9는 측정부(84)와 음향 제어부(86)의 일 예를 상세히 보여 주는 블록도이다.

도 9를 참조하면, 측정부(84)는 기준값 설정부(202), 주파수 검출부(204), 및 분석부(206)를 구비한다. 기준값 설정부(202)의 메모리에 제품 출하전 미리 설정된 오디오 신호의 기준 진동 특성(REF)이 저장되어 있다. 기준값 설정부(202)의 메모리에 오디오 신호의 주파수별 기준 음파 특성(REF)이 저장되어 있다.

주파수 검출부(204)는 오디오 신호의 주파수를 실시간 검출한다. 분석부(206)는 진동 센서(82)를 통해 실시간 측정되는 표시패널(100)의 진동 특성을 기준 진동 특성(REF)과 비교한 결과를 바탕으로 음향의 감쇄 및 왜곡을 분석할 수 있다. 또한, 분석부(206)는 마이크(88)를 통해 실시간 측정되는 음파 특성을 기준 음파 특성(REF)과 비교한 결과를 바탕으로 음향의 감쇄 및 왜곡을 판단하고 노이즈를 측정한다.

음향 제어부(86)는 보상 데이터 생성부(208), 데이터 조정부(210) 및 보상부(230)를 구비한다.

보상 데이터 생성부(208)는 분석부(206)로부터 입력되는 음향의 감쇄 및 왜곡을 보상하기 위한 보상 데이터를 발생한다. 보상 데이터는 진폭 보상값과 진동수 보상값을 포함할 수 있다. 분석부(206)와 보상 데이터 생성부(208)는 오디오 신호의 주파수를 입력 받아 그 주파수에 대응하는 보상값을 출력하는 룩업 테이블(Look-up table, LUT)로 구현되거나, 표시패널(100)의 진동 특성과 기준 진동 특성(REF)의 비교 결과를 바탕으로 음량을 보상하기 위한 보상 데이터를 계산하는 회로로 구현될 수 있다.

데이터 조정부(210)는 터치 입력 위치에서 감쇄되는 음량을 보상하기 위하여 화면 상의 위치에 따라 보상 데이터를 조정한다. 예를 들어, 화면 상에서 터치 입력 위치에 가까운 위치의 보상 데이터 값이 다른 위치의 보상 데이터 보다 더 커질 수 있다.

보상부(230)는 보상 데이터로 오디오 신호를 변조한다. 보상부(230)는 입력 오디오 신호에 보상 데이터를 더하거나 곱하여 오디오 신호를 변조할 수 있다. 보상부(230)로부터 출력된 오디오 신호는 음향 출력부(80)를 통해 표시패널(100)의 진동으로 출력된다. 보상부(230)는 분석부(84)에 의해 측정된 노이즈를 제거할 수 있다.

오디오 신호 처리부(200)는 입력 오디오 신호와 보상 데이터를 동기시키기 위한 지연부(delay)(220)를 더 구비할 수 있다.

오디오 신호 처리부(200)은 도 10에 도시된 실시예예와 같이, 실제 사용 환경의 다양한 외부 자극에 따라 변하는 흡음 계수(Absorption coefficient)를 바탕으로 오디오 신호의 진동수(주파수)와 진폭을 변조하여 외부 자극에 의해 변하는 음향을 보상할 수 있다. 이를 위하여, 표시장치의 제품 출하전 사전 실험을 바탕으로 오디오 신호의 주파수별로 기준 흡음 계수(Absorption coefficient)가 측정될 수 있다. 본 발명은 터치 입력과 같은 외부 자극이 있는 실제 사용 환경에서 표시패널(100)의 진동으로 발생되는 음향을 외부자극이 없는 이상적인 환경에서 같은 표시패널(100)로부터 발생되는 음향과 비교하여 실제 사용 환경의 다양한 외부 자극에서 음향이 어떻게 변화하는지 예측하는 지표로서 흠음 계수를 이용한다.

본 발명은 실제 사용 환경에서 변하는 흠음 계수를 바탕으로 진동판의 진동수와 진폭을 변경하여 음향을 보상한다. 보상 방법은 도 14 및 도 15의 예와 같이 외부 자극에 의해 달라지는 흡음 계수에 따라 미리 설정된 알고리즘으로 진동수(주파수), 진폭에 대한 보상값을 계산하거나 룩업 테이블을 통해 보상값을 발생할 수 있다. 룩업 테이블은 사전 실험을 통해 외부 자극이 반영된 값으로 설정된 흡음 계수에 따른 진동수 보상값과 진폭 보상값을 저장하고, 실제 사용 환경에서 입력된 외부 자극을 입력 받아 진동수 보상값과 진폭 보상값을 출력할 수 있다.

기준 흡음 계수는 외부 자극이 없는 환경에서 오디오 신호의 주파수별로 진동판 앞에서 측정된 음향의 흡음 정도를 나타내는 지표이다. 외부 자극은 진동판에 접촉되는 터치 입력, 진동판의 변형, 진동판의 사용 환경 중 하나 이상을 포함한다. 진동판은 본 발명에서 표시패널이다. 진동판의 변형은 진동판의 형태, 크기, 재료 변경 등을 포함한다. 진동판의 사용 환경은 표시패널이 배치된 벽면 또는 지면과의 거리, 온도, 습도 등을 포함할 수 있다.

흡음 계수는 진폭에 대한 제1 흡음 계수(AC1)와, 진동수에 대한 제2 흡음 계수(AC2)로 나뉘어진다. 흡음 계수는 외부 자극으로 인한 음향의 진폭, 진동수 왜곡양을 지시한다.

제1 흡음 계수(AC1)는 아래와 같이 소음 진폭을 무소음 진폭으로 나눈 비율이다. 무소음 진폭은 외부 자극이 없는 환경에서 진동판의 진폭이고, 소음 진폭은 외부 자극이 있는 진동판의 진폭이다. 소음 진폭은 진동 센서 또는 마이크로 실시간 측정될 수 있다.

AC1 = 소음 진폭 / 무소음 진폭

제2 흡음 계수(AC2)는 아래와 같이 소음 진동수를 무소음 진동수로 나눈 비율이다. 무소음 진동수는 외부 자극이 없는 환경에서 진동판의 진동수이고, 소음 진동수는 외부 자극이 있는 진동판의 진동수이다. 소음 진동수는 진동 센서 또는 마이크로 측정될 수 있다.

AC2 = 소음 진동수 / 무소음 진동수

도 10은 도 9에 도시된 데이터 조정부(210)를 상세히 보여 주는 도면이다. 도 11은 터치 입력을 보여 주는 도면이다.

도 10 내지 도 13을 참조하면, 데이터 조정부(210)는 주파수 검출부(212), 흡음 계수 조정부(214) 및 보간부(216)를 구비한다.

흡음 계수 조정부(214)는 주파수 검출부(212)로부터 출력되는 오디오 신호의 주파수와, 외부 자극 정보를 입력 받아 흡음 계수의 변화량을 도출한다. 흡음 계수의 변화량은 기준 흡음 계수와 외부 자극이 반영된 흡음 계수의 차이를 반영한 값이다. 도 10의 예는 터치 센서(90)로부터 발생되는 외부 자극 정보가 흠음 계수 조정부(214)에 입력된 예이다. 터치 입력은 터치 위치, 터치 크기, 및 터치 압력 정보로 표현될 수 있다. 터치 입력의 경우에, 외부 자극 정보는 터치 위치(position), 터치 크기(size) 및 터치 압력(pressure) 정보를 포함할 수 있다.

도 12 는 사전 실험을 통해 미리 선정된 오디오 신호의 주파수별로 측정되는 흡음 계수의 일 예이다. 도 12의 그래프에서 횡축은 주파수이고, 종축은 흡음 계수이다. 도 12에서 아래의 그래프는 기준 흡음 계수의 일 예이고, 위 그래프는 외부 자극에 의해 변화된 흡음 계수를 나타낸다. 도 13은 2 는 사전 실험을 통해 미리 선정된 오디오 신호의 주파수별로 측정되는 흡음 계수의 일 예이다. 도 12의 그래프에서 횡축은 주파수이고, 종축은 흡음 계수이다. 도 12에서 아래의 그래프는 기준 흡음 계수의 일 예이고, 위 그래프는 외부 자극에 의해 변화된 흡음 계수를 나타낸다. 도 13은 외부 자극의 하나로서, 터치 입력 관련 외부 자극 정보를 반영하여 변경되는 흡음 계수가 설정된 3 차원 룩업 테이블의 일 예이다.

룩업 테이블의 메모리 용량을 줄이기 위하여, 흡음 계수는 모든 주파수와 모든 외부 자극 정보에서 설정되지 않고, 미리 샘플링된 주파수와 외부 자극 값에 한하여 설정될 수 있다. 보간부(216)는 흡음 계수 조정부(214)의 룩업 테이블로부터 출력된 흡음 계수에 대하여 보간(interpolation)을 실시하여 음향 보상의 정확도를 높인다. 한편, 흡음 계수 조정부(214)에서 미리 설정된 알고리즘에 의해 모든 주파수와 모든 외부 자극에 대하여 최적의 흡음 계수를 산출하면 보간부는 생략될 수 있다.

보상부(230)는 흡음 계수 조정부(214) 또는 보간부(216)로부터 입력된 흡음 계수 즉, 외부 자극이 반영된 흡음 계수만큼 오디오 신호의 진동수(또는 주파수)와 진폭 중 하나 이상을 조정한다. 보상부(230)는 외부 자극이 반영된 흡음 계수에 따라 음향을 보상하기 위하여 오디오 신호의 진동수와 진폭 중 하나 이상을 도 14 및 도 15의 예와 같이 조정한다.

본 발명은 실제 사용 환경에서 변하는 흠음 계수를 바탕으로 진동판의 진동수와 진폭을 변경하여 음향을 보상한다. 예를 들어, 도 14 및 도 15의 예와 같이 터치 입력에 의해 음향의 진폭과 진동수가 감쇄되면 보상값만큼 진폭과 진동수가 상승하여 원본 오디오 신호와 유사한 음향 출력을 얻을 수 있다. 보상 방법은 외부 자극에 의해 달라지는 흡음 계수에 따라 미리 설정된 알고리즘으로 진동수(주파수), 진폭에 대한 보상값을 계산하거나 룩업 테이블을 통해 보상값을 발생할 수 있다. 룩업 테이블은 사전 실험을 통해 외부 자극이 반영된 값으로 설정된 흡음 계수에 따른 진동수 보상값과 진폭 보상값을 저장하고, 실제 사용 환경에서 입력된 외부 자극을 입력 받아 진동수 보상값과 진폭 보상값을 출력할 수 있다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 보상부(230)는 터치 입력과 같은 외부 자극에 의해 왜곡된 오디오 신호의 진동수와 진폭 중 하나 이상을 보상한다. 예를 들어, 터치 입력에 의해 손가락이 표시패널 상에 접촉되면 이 손가락의 영향으로 인하여 진동수와 진폭이 감소될 수 있다. 보상부(230)는 왜곡된 오디오 신호의 데이터값과 제2 흡음 계수(AC2)를 함수를 이용하여 왜곡된 오디오 신호의 진동수를 보상하고, 왜곡된 오디오 신호의 데이터값과 제1 흡음 계수(AC1)를 함수를 이용하여 왜곡된 오디오 신호의 진폭을 실시간 보상할 수 있다. 보상부(230)는 실험 결과를 바탕으로 흡음 계수(AC1, AC2)에 따른 보상값이 미리 설정된 룩업 테이블을 이용할 수 있다. 이 경우, 보상부(230)는 룩업 테이블에 흡음 계수(AC1, AC2)를 입력하여 룩업 테이블로부터 출력된 보상값으로 진동수와 진폭을 보상할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

80 : 음향 출력부 82 : 진동 센서
84 : 측정부 86 : 음향 제어부
88 : 마이크(Microphone, MIC) 90 : 터치 센서
100 : 표시패널 110 : 데이터 구동부
120 : 게이트 구동부 130 : 타이밍 콘트롤러
140 : 호스트 시스템 200 : 오디오 신호 처리부
202 : 기준값 설정부 204, 212 : 주파수 측정부
206 : 분석부 208 : 보상 데이터 생성부
210 : 데이터 조정부 214 : 흡음 계수 조정부
216 : 보간부 220 : 지연부
230 : 보상부

Claims (13)

1. 입력 영상이 표시되는 표시 영역을 포함한 표시패널;
   상기 표시패널 상에 배치된 하나 이상의 음향 출력부;
   상기 표시패널 상에 배치된 하나 이상의 진동 센서; 및
   상기 진동 센서의 출력 신호를 입력 받아 오디오 신호를 변조하는 오디오 신호 처리부를 구비하고,
   상기 오디오 신호 처리부는,
   상기 진동 센서의 출력 신호를 입력 받아 상기 표시패널의 진동 특성을 측정하고, 상기 표시패널의 진동 특성을 미리 설정된 주파수별 기준 진동 특성과 비교한 결과를 바탕으로 상기 표시패널의 진동으로 출력되는 음향의 감쇄량을 측정하는 측정부; 및
   상기 표시 영역 상에서 발생되는 터치 입력 위치와 가까운 음향 출력부를 통해 출력되는 오디오 신호를 변조하여 음량 감소를 보상하는 음향 제어부를 구비하는 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 음향 출력부는 상기 오디오 신호에 따라 상기 표시패널을 진동시켜 상기 표시패널의 진동으로 음향을 출력하는 표시장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 음향 출력부와 상기 진동 센서는 상기 표시패널의 표시 영역 상에 배치되는 표시장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 표시 영역이 복수의 분할 화면들로 분할되고,
   상기 분할 화면들 각각에 상기 음향 출력부와 상기 진동 센서가 배치되는 표시장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 분할 화면 내에서 복수의 음향 출력부와 하나의 진동 센서를 배치되는 표시장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 표시패널의 진동으로 출력되는 음향을 감지하는 마이크를 더 구비하고,
   상기 오디오 신호 처리부는
   상기 마이크의 출력 신호를 입력 받아 상기 오디오 신호의 노이즈를 제거하는 표시장치.
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 표시패널의 진동으로 출력되는 음향을 감지하는 마이크를 더 구비하고,
   상기 측정부는,
   상기 마이크를 통해 측정된 음향의 음파 특성을 미리 설정된 음파의 주파수별 기준 특성과 비교한 결과를 바탕으로 상기 표시패널의 진동으로 출력되는 음향의 노이즈를 측정하고,
   상기 음향 제어부가 상기 노이즈의 측정 결과를 바탕으로 상기 오디오 신호의 노이즈를 제거하는 표시장치.
9. 입력 영상이 표시되는 표시 영역을 포함한 표시패널;
   상기 표시패널 상에 배치된 하나 이상의 음향 출력부;
   상기 표시패널 상에 배치된 하나 이상의 진동 센서; 및
   상기 진동 센서의 출력 신호를 입력 받아 오디오 신호를 변조하는 오디오 신호 처리부를 구비하고,
   상기 오디오 신호 처리부는,
   소정의 기준 진동 특성이 저장된 기준값 설정부;
   상기 오디오 신호의 주파수를 검출하는 주파수 검출부;
   상기 진동 센서를 측정된 상기 표시패널의 진동 특성을 상기 기준 진동 특성과 비교한 결과를 바탕으로 음향의 감쇄 및 왜곡을 분석하는 분석부;
   상기 분석부로부터 입력되는 음향의 감쇄 및 왜곡을 보상하기 위한 보상 데이터를 발생하는 보상 데이터 생성부;
   상기 표시 영역 상에서 발생된 터치 입력의 위치에서 감쇄되는 음량을 보상하기 위하여 상기 표시 영역의 위치에 따라 보상 데이터를 조정하는 데이터 조정부; 및
   상기 보상 데이터로 오디오 신호를 변조하여 상기 음향 출력부로 출력하는 보상부; 및
   상기 오디오 신호와 상기 보상 데이터를 동기시키기 위한 지연부를 구비하는 표시장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 표시패널의 진동으로 출력되는 음향을 감지하는 마이크를 더 구비하고,
    상기 기준값 설정부에 상기 오디오 신호의 주파수별 기준 음파 특성을 저장되어 있고,
    상기 분석부는 상기 마이크를 통해 실시간 측정되는 음파 특성을 기준 음파 특성과 비교한 결과를 바탕으로 상기 음향의 감쇄 및 왜곡을 판단하고 상기 음향의 노이즈를 측정하는 표시장치.
11. 입력 영상이 표시되는 표시 영역을 포함한 표시패널;
    상기 표시패널 상에 배치된 하나 이상의 음향 출력부;
    상기 표시패널 상에 배치된 하나 이상의 진동 센서; 및
    상기 진동 센서의 출력 신호를 입력 받아 오디오 신호를 변조하는 오디오 신호 처리부를 구비하고,
    상기 오디오 신호 처리부는,
    상기 오디오 신호의 주파수와 외부 자극 정보를 입력 받아 외부 자극에 의해 변한 음향을 보상하기 위한 흡음 계수를 출력하는 흡음 계수 조정부;
    상기 흡음 계수를 바탕으로 상기 오디오 신호의 진동수와 진폭 중 하나 이상을 조정하여 상기 오디오 신호를 변조하는 보상부를 구비하고,
    외부 자극은 진동판에 접촉되는 터치 입력, 진동판의 변형, 진동판의 사용 환경 중 하나 이상을 포함하는 표시장치.
12. 표시패널의 표시 영역 상에 입력 영상을 표시하는 단계;
    표시패널 상에 배치된 하나 이상의 음향 출력부를 이용하여 상기 표시패널을 진동시켜 음향을 출력하는 단계;
    상기 표시패널 상에 배치된 하나 이상의 진동 센서를 이용하여 상기 표시패널의 진동을 감지하는 단계; 및
    상기 진동 센서의 출력 신호를 입력 받아 상기 음향 출력부에 공급될 오디오 신호를 변조하는 단계를 포함하고,
    상기 오디오 신호를 변조하는 단계는,
    상기 진동 센서의 출력 신호를 입력 받아 상기 표시패널의 진동 특성을 측정하고, 상기 표시패널의 진동 특성을 미리 설정된 주파수별 기준 진동 특성과 비교한 결과를 바탕으로 상기 표시패널의 진동으로 출력되는 음향의 감쇄량을 측정하는 단계; 및
    상기 음향 출력부를 통해 출력되는 오디오 신호를 상기 측정한 음향의 감쇄량에 따라 변조하여 음량 감소를 보상하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 표시패널의 진동으로 출력되는 음향을 감지하는 마이크를 이용하여 상기 오디오 신호의 노이즈를 제거하는 표시장치의 구동 방법.

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