KR20150081021A

KR20150081021A - 디스플레이 장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20150081021A
Application number: KR1020140000564A
Authority: KR
Inventors: 정종훈; 조성우; 김대식
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-01-03
Filing date: 2014-01-03
Publication date: 2015-07-13
Also published as: US9542896B2; CN104766572B; CN104766572A; US20150194088A1; KR102335182B1

Abstract

디스플레이 장치가 개시된다. 디스플레이 장치는 R(Red), G(Green), W(White)의 서브 픽셀을 포함하는 패널부, 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나를 이용하여 패널부로 백라이트를 제공하는 백라이트부, 영상 데이터를 R(Red), G(Green), B(Blue)의 서브 프레임 데이터로 변환하는 이미지 처리부, R, G, B 서브 프레임 데이터 각각에 대응되는 R, G, W의 서브 픽셀을 턴 온 시키는 패널 구동부, 백라이트부를 구동시키기 위한 백라이트 구동부 및 W 서브 픽셀을 턴 온하고 R, G, B 서브 프레임 데이터에 의해 표현되는 휘도 값만큼 백색 광원의 밝기를 조정하여 패널부로 제공하고, 휘도 값을 제외한 나머지 서브 프레임 데이터 각각에 대응되는 서브 픽셀을 턴 온 하고 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나의 밝기를 조정하여 패널부로 제공하도록 제어하는 제어부를 포함한다. 이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 백색 광원과 청색 광원을 개별적으로 제어하여 휘도를 개선하면서, 광원 간의 특성 차이로 인한 색감 변질 문제를 해결할 수 있고, 투명 모드로 동작할 수 있다.

Description

디스플레이 장치 및 그 제어 방법{DISPLAY APPARATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 디스플레이 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나를 이용하여 디스플레이를 수행하는 디스플레이 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

전자 기술의 발달에 힘입어 다양한 유형의 디스플레이 장치가 개발 및 보급되고 있다. 특히, 최근에는 LCD(Liquid Crystal Display) 디스플레이 장치나 PDP 디스플레이 장치와 같은 대형 평면 디스플레이 장치가 많이 보급되어 일반 가정에서도 사용되고 있다.

LCD 디스플레이 장치의 경우, 자체적으로 발광을 할 수가 없어서 백라이트 유닛을 사용하는 것이 일반적이다. 백라이트 유닛은 백색 LED와 같은 다양한 광원을 구비하여, LCD 패널 측으로 백라이트를 제공한다. LCD 패널은 R, G, B 컬러 필터를 이용하여 백라이트를 필터링하여 컬러 이미지를 디스플레이한다.

R, G, B 컬러 필터는 독립적으로 존재한다. 따라서, 각 광원에 대해 통과시키는 영역이 정해져 있어 색을 표현하는 범위가 제한적이다.

일반적인 YAG 형광체를 사용하는 백색 LED의 경우, NTSC(National Television Systems Committee) 대비 75% 정도의 색 영역만 표현할 수 있다. R, G, B가 각각 독립적으로 구성된 서브 픽셀 구조에서는 백색 광을 그대로 통과시키지 못하고, RGB 삼원색의 조합을 이용하여 백색을 표현하게 된다. 이러한 특성 때문에, 휘도가 낮다는 문제점이 있었다.

이러한 점을 해결하기 위하여 컬러필터를 사용하지 않고 R, G, B 광원을 순차적으로 턴온시켜 컬러를 구현하는 FSC 방식이 개발되었다. 하지만, FSC 방식은 컬러 브레이크 업(CBU) 현상이 발생한다는 문제점이 있었다. 또한, R, G, B 광원은 온도에 따른 휘도 및 파장의 변화 특성이 상이하여, 오래 사용할수록 색감이 변질 될 수 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 풀 컬러 색 영역과 고휘도를 구현하며, 투명 모드로 동작할 수 있는 디스플레이 장치 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치는, R(Red), G(Green), W(White)의 서브 픽셀을 포함하는 패널부, 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나를 이용하여 상기 패널부로 백라이트를 제공하는 백라이트부, 영상 데이터를 R(Red), G(Green), B(Blue)의 서브 프레임 데이터로 변환하는 이미지 처리부, 상기 R, G, B 서브 프레임 데이터 각각에 대응되는 상기 R, G, W의 서브 픽셀을 턴 온 시키는 패널 구동부, 상기 백라이트부를 구동시키기 위한 백라이트 구동부 및 상기 W 서브 픽셀을 턴 온하고 상기 R, G, B 서브 프레임 데이터에 의해 표현되는 휘도 값만큼 상기 백색 광원의 밝기를 조정하여 상기 패널부로 제공하고, 상기 휘도 값을 제외한 나머지 서브 프레임 데이터 각각에 대응되는 서브 픽셀을 턴 온 하고 상기 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나의 밝기를 조정하여 상기 패널부로 제공하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

여기서, 상기 제어부는, 상기 R 및 G 서브 프레임 데이터 중 적어도 하나에서 상기 휘도 값에 대응되는 데이터를 제외한 나머지 데이터에 대해 상기 R 및 G 서브 픽셀 중 적어도 하나를 각각 턴 온 하고 상기 백색 광원의 밝기를 상기 나머지 데이터에 대응되도록 조정하고, 상기 B 서브 프레임 데이터에서 상기 휘도 값에 대응되는 데이터를 제외한 나머지 데이터에 대해 상기 W 픽셀을 턴 온 하고 상기 청색 광원의 밝기를 상기 나머지 데이터에 대응되도록 조정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 R, G, B 서브 프레임 데이터 중 최소값에 대응되도록 상기 W 서브 픽셀을 턴 온 하고 상기 백색 광원을 상기 패널부로 제공함으로써 상기 R, G, B 서브 프레임 데이터에 의해 표현되는 휘도 값을 표현할 수 있다.

한편, 상기 W 서브 픽셀은, 투명 픽셀이다.

여기서, 상기 디스플레이 장치는 제1 투명 모드 및 제2 투명 모드를 제공하며, 상기 제어부는, 상기 제1 투명 모드에서 상기 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고, 상기 백색 광원 및 상기 청색 광원 중 적어도 하나를 상기 패널부로 제공하고, 상기 제2 투명 모드에서 상기 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고, 상기 백색 광원 및 상기 청색 광원을 턴 오프하도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 청색 광원은 복수의 청색 LED이고, 상기 백색 광원은 청색 LED 상에 형광체가 결합된 형태의 복수의 백색 LED이며, 각 청색 LED 및 각 백색 LED는 하나의 LED 칩으로 집적된 것일 수 있다.

또한, 상기 청색 광원은 복수의 청색 LED 칩이고, 상기 백색 광원은 청색 LED 상에 형광체가 결합된 형태의 복수의 백색 LED 칩이며, 각 청색 LED 칩 및 각 백색 LED 칩은 나란하게 배치되는 것일 수 있다.

한편, 상기 제어부는, PWM(Pulse Width Modulation) 디밍 방식을 사용하여 상기 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나의 밝기를 조정할 수 있다.

또한, 상기 이미지 처리부는, 상기 영상 데이터를 펜틸(Pentile) 구조로 변환하고, 상기 R, G, B의 서브 프레임 데이터로 변환할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 R(Red), G(Green), W(White)의 서브 픽셀을 포함하는 패널부 및 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나를 이용하여 상기 패널부로 백라이트를 제공하는 백라이트부를 포함하는 디스플레이 장치의 제어 방법은, 영상 데이터를 R(Red), G(Green), B(Blue)의 서브 프레임 데이터로 변환하는 단계, 상기 R, G, B 서브 프레임 데이터 각각에 대응되는 상기 R, G, W의 서브 픽셀을 턴 온시키는 단계 및 상기 W 서브 픽셀을 턴 온하고상기 R, G, B 서브 프레임 데이터에 의해 표현되는 휘도 값만큼 상기 백색 광원의 밝기를 조정하여 상기 패널부로 제공하고, 상기 휘도 값을 제외한 나머지 서브 프레임 데이터 각각에 대응되는 서브 픽셀을 턴온하고 상기 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나의 밝기를 조정하여 상기 패널부로 제공하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 제공하는 단계는, 상기 R 및 G 서브 프레임 데이터 중 적어도 하나에서 상기 휘도 값에 대응되는 데이터를 제외한 나머지 데이터에 대해 상기 R 및 G 서브 픽셀 중 적어도 하나를 각각 턴 온하고 상기 백색 광원의 밝기를 상기 나머지 데이터에 대응되도록 조정하고, 상기 B 서브 프레임 데이터에서 상기 휘도 값에 대응되는 데이터를 제외한 나머지 데이터에 대해 상기 W 픽셀을 턴 온하고 상기 청색 광원의 밝기를 상기 나머지 데이터에 대응되도록 조정할 수 있다.

또한, 상기 제공하는 단계는, 상기 R, G, B 서브 프레임 데이터 중 최소값에 대응되도록 상기 W 서브 픽셀을 턴 온하고 상기 백색 광원을 상기 패널부로 제공함으로써 상기 R, G, B 서브 프레임 데이터에 의해 표현되는 휘도 값을 표현할 수 있다.

한편, 상기 W 서브 픽셀은, 투명 픽셀일 수 있다.

이에 따라, 상기 디스플레이 장치는 제1 투명 모드 및 제2 투명 모드를 제공하며, 상기 제1 투명 모드에서 상기 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고, 상기 백색 광원 및 상기 청색 광원 중 적어도 하나를 턴 온하고, 상기 제2 투명 모드에서 상기 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고, 상기 백색 광원 및 상기 청색 광원을 턴 오프하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 청색 광원은 복수의 청색 LED이고, 상기 백색 광원은 청색 LED 상에 형광체가 결합된 형태의 복수의 백색 LED이며, 각 청색 LED 및 각 백색 LED는 하나의 LED 칩으로 집적된 것일 수 있다.

또한, 상기 제공하는 단계는, PWM(Pulse Width Modulation) 디밍 방식을 사용하여 상기 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나의 밝기를 조정하는 것일 수 있다.

한편, 상기 변환하는 단계는, 상기 영상 데이터를 펜틸(Pentile) 구조로 변환하고, 상기 R, G, B의 서브 프레임 데이터로 변환할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 백색 광원과 청색 광원을 개별적으로 제어하여 휘도를 개선하면서, 광원 간의 특성 차이로 인한 색감 변질 문제를 해결할 수 있고, 투명 모드로 동작할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패널부 및 백라이트부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 내부 구성을 입체적으로 간략하게 표시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패널부 내의 각 서브 픽셀을 구동시키기 위한 패널 구동부의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 R, G, W 서브 픽셀들이 조합되어 반복적으로 배치된 형태를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직하 형으로 구현된 백라이트부의 구성에 대한 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 백라이트 구동 방식에 대한 다양한 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에 사용되는 컬러 필터부의 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 디스플레이 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 펜틸(pentile) 구조를 적용하기 위한 펜틸 변환 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 TV로 구현된 경우의 세부 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 R, G, W 영상 생성 알고리즘에 따른 패널 구동 방법 및 백라이트 구동 방법의 일 예를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(1000)는 디스플레이 패널(100), 패널구동부(210), 백라이트 구동부(220), 제어부(230) 및 이미지 처리부(240)를 포함한다.

디스플레이 패널(100)은 패널부(110) 및 백라이트부(120)를 포함한다. 패널부(110)는 R(Red), G(Green), W(White)의 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 여기서, 패널부(110)는 영상 데이터의 R(Red), G(Green), B(Blue)의 서브 프레임 데이터에 따라 대응되는 R, G, W의 서브 픽셀을 턴 온시킨다.

백라이트부(120)는 백색 광원 및 청색 광원을 포함한다. 백라이트부(120)는 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나를 이용하여 패널부(110)로 백라이트를 제공할 수 있다.

이미지 처리부(240)는 영상 데이터를 처리하여, 서로 다른 컬러의 프레임 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 이미지 처리부(240)는 외부 소스로부터 입력되는 영상 데이터를 R(Red), G(Green), B(Blue)의 서브 프레임 데이터로 변환할 수 있다. 구체적으로, 이미지 처리부(240)는 영상 데이터로부터 R, G, B 채널 값을 검출하고, 검출된 R, G, B 채널 값 각각에 대응되는 R, G, B 서브 프레임 데이터를 생성할 수 있다.

패널 구동부(210)는 각 컬러별 서브 프레임 데이터에 대응되는 컬러의 서브 픽셀을 턴 온 시킬 수 있다. 구체적으로, 패널 구동부(210)는 R, G, B 서브 프레임 데이터 각각에 대응되는 R, G, W의 서브 픽셀을 턴 온 시킬 수 있다.

백라이트 구동부(220)는 백라이트부(120)를 구동시키기 위한 백라이트 구동 신호를 제공할 수 있다.

제어부(230)는 디스플레이 장치(1000)의 전반적인 동작을 제어한다. 구체적으로, 제어부(230)는 각 컬러별 서브 프레임 데이터에 대응되는 컬러의 서브 픽셀을 턴 온 시키기 위해 패널 구동부(210)를 제어하고, 패널부(110)의 구동 상태에 따라 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나를 턴 온 시키도록 백라이트 구동부(220)를 제어할 수 있다.

일 예로, 제어부(230)는 영상 데이터가 R, G, B 서브 프레임 데이터로 변환되면, R 서브 프레임 데이터에 대응되는 R 서브 픽셀을 턴 온시키기 위해 패널 구동부(210)를 제어하고, 백색 광원을 턴 온 시키기 위하여 백라이트 구동부(220)를 제어할 수 있다.

또한, 제어부(230)는 G 서브 프레임 데이터에 대응되는 G 서브 픽셀을 턴 온시키기 위해 패널 구동부(210)를 제어하고, 백색 광원을 턴 온 시키기 위하여 백라이트 구동부(220)를 제어할 수 있다.

또한, 제어부(230)는 B 서브 프레임 데이터에 대응되는 W 서브 픽셀을 턴 온 시키기 위해 패널 구동부(210)를 제어하고, 청색 광원을 턴 온 시키기 위하여 백라이트 구동부(220)를 제어할 수 있다.

또한, 제어부(230)는 W 서브 픽셀을 턴 온하고, R, G, B 서브 프레임 데이터에 의해 표현되는 휘도 값만큼 백색 광원의 밝기를 조정하여 패널부(110)로 제공하고, 휘도 값을 제외한 나머지 서브 프레임 데이터 각각에 대응되는 서브 픽셀을 턴 온 하고 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나의 밝기를 조정하여 패널부(110)로 제공하도록 제어할 수 있다.

즉, R, G, B 서브 프레임 데이터가 모두 동일한 양만큼 조합되면, 동일한 양에 대응되는 백색광을 표현하는 데이터와 동일할 수 있다.

이에 따라, 동일한 양에 대응되는 백색광을 W 서브 픽셀 및 백색 광원을 사용하여 표현하고, 백색광을 표현하는데 사용되는 데이터를 제외한 나머지 R, G, B 서브 프레임 데이터 각각을 R, G, W 서브 픽셀과 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나를 사용하여 표현할 수 있다.

구체적으로, 제어부(230)는 R 및 G 서브 프레임 데이터 중 적어도 하나에서 휘도 값에 대응되는 데이터를 제외한 나머지 데이터에 대해 R 및 G 서브 픽셀 중 적어도 하나를 턴 온 하고 백색 광원의 밝기를 나머지 데이터에 대응되도록 조정할 수 있다. 여기서, 휘도 값은 곧 R, G, B 서브 프레임 데이터가 모두 동일한 양만큼 조합되어 표현되는 백색광과 동일한 의미로 해석될 수 있다.

따라서, 제어부(230)는 R 서브 프레임 데이터 중 휘도 값에 대응되는 데이터를 제외하고 남은 나머지 R 서브 프레임 데이터에 대해 R 서브 픽셀을 턴 온 하고 백색 광원의 밝기를 나머지 R 서브 프레임 데이터에 대응되도록 조정할 수 있다.

또한, 제어부(230)는 G 서브 프레임 데이터 중 휘도 값에 대응되는 데이터를 제외하고 남은 나머지 G 서브 프레임 데이터에 대해 G 서브 픽셀을 턴 온 하고 백색 광원의 밝기를 나머지 G 서브 프레임 데이터에 대응되도록 조정할 수 있다.

한편, 제어부(230)는 B 서브 프레임 데이터에서 휘도 값에 대응되는 데이터를 제외한 나머지 데이터에 대해 W 픽셀을 턴 온 하고 청색 광원의 밝기를 나머지 데이터에 대응되도록 조정할 수 있다.

특히, 제어부(230)는 백색광을 표현하기 위해 조합되는 동일한 양의 R, G, B 서브 프레임 데이터를 산출하기 위하여, R, G, B 서브 프레임 데이터 중 최소값을 검출할 수 있다. 즉, R, G, B 서브 프레임 데이터 중 최소값이 곧 백색광을 표현하기 위해 조합되는 R, G, B 서브 프레임 데이터의 동일한 양이 된다.

따라서, R, G, B 서브 프레임 데이터가 조합되어 표현되는 백색광은 R, G, B 서브 프레임 데이터 중 최소값과 동일한 양만큼, R, G, B 서브 프레임 데이터가 각각 조합되어 표현되는 것이다.

이에 따라, 제어부(230)는 R, G, B 서브 프레임 데이터 중 최소값에 대응되도록 W 서브 픽셀을 턴 온하고 백색 광원을 패널부로 제공함으로써 R, G, B 서브 프레임 데이터에 의해 표현되는 휘도 값을 표현할 수 있다.

제어부(230)가 R, G, B 서브 프레임 데이터 중 최소값을 검출하고, 이에 대응되도록 W 서브 픽셀을 턴 온하고 백색 광원을 패널부로 제공하는 과정 및 나머지 R, G, B 서브 프레임 데이터에 대응되도록 R, G, W 서브 픽셀 중 하나를 턴 온하고 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나를 사용하는 과정은 후술하기로 한다.

여기서, 제어부(230)는 R, G, B 서브 프레임 데이터 각각에서 휘도 값에 대응되는 데이터를 제외한 나머지 데이터에 대해 R, G, W 서브 픽셀 중 하나를 턴 온하고, PWM(Pulse Width Modulation) 디밍 방식을 사용하여 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나의 밝기를 조정할 수 있다. 이에 따라, 제어부(230)는 PWM 디밍 방식을 사용하여 나머지 R, G, B 서브 프레임 데이터에 대해 각각 대응되도록 적응적으로 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나의 밝기를 조정할 수 있다.

패널부(110)의 각 픽셀은 종래의 디스플레이 장치와 같이 R, G, B 서브 픽셀을 포함하는 형태가 아니라 화이트 서브 픽셀을 적어도 하나 포함하는 형태로 구현된다. 이에 따라, 화이트 서브 픽셀을 제외한 나머지 컬러 서브 픽셀이 턴 온 될 때 맞추어 백색 광원이 턴 온 되면 R, G 속서의 컬러가 표현되고, 화이트 서브 픽셀이 턴 온 될 때에 맞추어 청색 광원이 턴 온 되면 B 속성의 컬러가 표현된다.

결과적으로, R, G, W의 서브 픽셀과 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나의 조합에 의하여 컬러 이미지를 표현할 수 있다. 또한, 화이트 서브 픽셀을 이용하기 때문에 종래의 휘도 저하 문제를 해결할 수도 있으며, NTSC 대비 100% 풀 컬러 영역을 재현할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패널부(110) 및 백라이트부(120)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2에 따르면, 디스플레이 패널(100) 내의 패널부(110)는 제1 편광층(111), 제1 투명층(112), 트랜지스터층(113), 액정층(114), 컬러 필터부(115), 제2 투명층(116), 제2 편광층(117), 보호층(118)을 포함한다.

제1 편광층(111)은 백라이트부(120)로부터 발산되는 광을 필터링하여 제1 편광 방향의 광만 투과시킨다. 제1 편광층(111)은 수평 편광 필터 또는 수직 편광 필터로 구현될 수 있다. 제2 편광층(117)은 제1 편광층(111)과 90도 각도로 기울어진 편광 필터로 구현된다. 즉, 제1 편광층(111)이 수평 편광 필터라면, 제2 편광층(117)은 수직 편광 필터가 된다. 한편, 제1 편광층(111)이 반드시 수평 또는 수직 방향으로 배열될 필요는 없으며 45도 각도로 기울어진 상태로 배열될 수도 있다. 이 경우에도, 제2 편광층(117)과 90도 각도만 유지하면 된다.

제1 및 제2 편광층(111, 117)이 서로 90도를 이루기 때문에 두 편광층(111, 117)만을 놓고 보면 빛이 전혀 통가할 수 없다. 제1 편광층(111)을 통과한 빛은 액정층(114)을 통과하면서 편광 방향이 바뀌게 되면, 제2 편광층(117)을 통과하여 시청자의 눈으로 입사되게 된다. 즉, 액정층(114) 내의 액정은 전기신호가 인가되지 않는 평상시에는 액정배열이 90도로 틀어져 있다. 이에 따라, 제1 편광층(111)에 의해 수평 방향으로 필터링된 광이 액정층(114)을 통과하면서 수직 방향으로 바뀌어, 제2 편광층(117)을 통과할 수 있게 된다. 백라이트부(120)에서 백색 광원이 켜진 경우에는 백색 광이 그대로 투과되므로 흰색으로 보이게 된다. 반면, 액정층(114) 내의 액정에 전기 신호가 인가되면, 액정 배열이 정렬되어 빛을 그대로 투과시킨다. 이에 따라 제2 편광층(117)에 의해 필터링되므로, 빛이 투과되지 못하고 해당 픽셀은 검은 색으로 보이게 된다.

제1 투명층(112)은 제1 편광층(111)에서 투과된 빛을 그대로 투과시키는 영역이다. 제1 투명층(112)은 유리나 기타 투명 고분자 물질로 이루어질 수 있다.

트랜지스터 층(113)은 액정층(114) 내의 각 액정 셀들을 턴 온 또는 턴 오프시키기 위한 복수의 트랜지스터를 포함하는 영역이다. 각 트랜지스터들은 박박 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)로 구현될 수 있다. 각 박막 트랜지스터들은 액정층(114) 내의 각 액정 셀에 연결된다. 따라서, SVGA(800×600) 화면 구성의 경우 3×480,000개의 박막 트랜지스터가 사용된다. 박막 트랜지스터는 각 화소의 스위치 역할을 하는 소자로서, 박막 트랜지스터가 턴 온 되면 픽셀의 양단간 전압 차에 의하여 액정의 분자 배열이 변화된다. 즉, 상술한 바와 같이 빛의 편광 방향을 변경시키거나 그대로 투과시키게 된다.

액정층(114)은 복수의 액정 셀을 포함한다. 액정은 고체처럼 일정한 분자 배열을 가진 물질이다. 액정 분자들은 전기가 흐르지 않을 때는 꽈배기처럼 꼬여 있다가 전기가 흐르면 그 방향에 따라 한 줄로 배열되는 특성을 가진다. 각 액정 셀은 액정을 사이에 두고 대면하는 공통 전극과, 트랜지스터층(113) 내의 각 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 서브 픽셀 전극을 포함한다.

컬러 필터부(115)는 액정층(114)을 투과한 빛에 대해 컬러를 입히기 위한 구성요소이다. 컬러 필터부(115)는 실시 예에 따라 다양한 컬러의 필터 영역으로 구분된다. 각 필터 영역의 크기는 액정층(114) 내의 각 액정 셀에 대응될 수 있다. 이에 따라, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 액정 셀 및 그에 대응되는 필터 영역을 서브 픽셀로 명명한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 컬러 필터부(115)는 R(Red), G(Green), W(White) 필터 영역이 반복적으로 배치되는 형태로 구현될 수 있다. 즉, 패널부(110)는 R, G, W 서브 픽셀들이 조합되어 반복적으로 배치된 형태가 될 수 있다. 특히, R, G, W 서브 픽셀들이 조합되어 반복적으로 배치된 형태는 다양할 수 있는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.

패널 구동부(210)는 각 서브 픽셀에 대응되는 액정 셀에 전기 신호를 인가허나, 전기 신호를 차단하는 방식으로 각 서브 픽셀을 턴 온 또는 턴 오프 시킬 수 있다. 이에 따라, 빨강, 초록, 파랑 등과 같은 다양한 색 성분을 표현할 수 있다. 패널 구동부(210)는 각 서브 픽셀의 턴 온 타임을 적절히 조절하여, R, G, B 비율을 조정할 수 있다. 이에 따라 다양한 천연 색을 표현할 수 있다.

한편, 제2 투명층(116)은 컬러 필터부(115)를 통과한 빛을 제2 편광층(117)방향으로 투과시킨다. 제2 투명층(116) 역시 제1 투명층(112)과 마찬가지라 유리 등과 같은 각종 투명 소재로 제작될 수 있다.

제2 편광층(117)은 상술한 바와 같이 대응되는 편광 방향의 빛은 투과시키고, 그 밖의 편광 방향의 빛은 차단한다.

보호층(118)은 패널부(110)의 외관을 보호하기 위하여 코팅되는 층을 의미한다. 보호층(118) 역시 유리 등과 같은 투명 소재로 제작될 수 있다.

한편, 패널부(110) 내의 액정층(114)은 자체적으로 발광할 수 없기 때문에 백라이트가 요구된다.

백라이트부(120)는 패널부(110)로 백라이트를 제공하기 위해서 백색 광원(122) 및 청색 광원(123)을 사용한다. 백색 광원(122)은 R, G, B와 같은 삼원색을 모두 포함하는 백색 광을 출력하는 광원으로, 일반 램프로 구현될 수도 있으나, 본 실시 예에서는 백색 LED로 구현된다. 청색 광원(123) 역시 청색 LED로 구현된다.

백색 LED는 청색 광을 발산하는 청색 LED 상에 형광체(phosphor)를 코팅하여 백색으로 변화시키는 LED를 의미한다. 형광체로는 희토류계 분말(Rare Earth materials)인 Eu, Ce 등이 사용될 수 있다.

컬러 필터부(115)에서 청색 서브 픽셀을 마련하지 않는 대신에, 백라이트부(120)에서 청색 광원(123)을 사용함으로써, R, G, B 속성을 모두 표현할 수 있게 된다. 구체적인 표현 방식에 대해서는 후술하기로 한다.

도 3은 디스플레이 패널의 내부 구성을 입체적으로 간략하게 표시한 도면이다. 도 3에 따르면, 하측에 백라이트부(120)가 마련되고, 그 상측에 다양한 패널 층들이 순차적으로 적층되어 패널부(110)를 구성한다.

도 3에서는 에지 형으로 구현된 백라이트부(120)의 일 예를 나타낸다. 도 3에 따르면, 백라이트부(120)는 도광판(Light Guide Plate: LGP)(121), 제1 및 제2 LED 바(124-1, 124-2), 복수의 백색 LED(122), 복수의 청색 LED(123)를 포함한다.

백색 LED(122) 및 청색 LED(123)는 각각 제1 및 제2 LED 바(124-1, 124-2)에 교번적으로 배치된다. 제1 및 제2 LED 바(124-1, 124-2)에는 각 LED(122, 123)로 전기 신호를 인가하기 위한 각종 배선이 마련되며, 도광판(121)의 양 측에 배치되어 측면에서 빛을 제공한다. 측면으로부터 발생하는 빛은 도광판(121)을 통해 2차원적으로 퍼지면서, 그 위에 놓여 있는 확산 쉬트(spreading sheet)(미도시), 프리즘 쉬트(prism sheet)(미도시) 등을 거치면서 정면 방향으로 집광된다.

제1 편광층(111)은 상술한 바와 같이 백라이트부(120)에서 제공되는 백라이트 중에서 제1 편광 방향의 빛을 액정층(114) 및 컬러 필터부(115) 방향으로 전달한다.

도 3에 따르면, 컬러 필터부(115)에는 R, G, W 서브 픽셀 영역이 순차적으로 배치된다. 특히, W 서브 픽셀은 복수 개가 배치될 수 있다. R, G, W 서브 픽셀은 하나의 픽셀을 구성하며, 복수의 W 서브 픽셀 중 일부는 백라이트의 청색 광원에 의해서 블루 컬러를 표현하는데 사용되고, 나머지 W 서브 픽셀은 백색 광원에 의해 휘도를 보상하기 위한 목적으로 사용된다.

예를 들어, 컬러 필터부(115)에는 하나의 R 서브 픽셀, 하나의 G 서브 픽셀 및 두 개의 W 서브 픽셀이 배치될 수 있고, 이러한 R, G, W 서브 픽셀들은 하나의 픽셀을 구성할 수 있다. 여기서, 하나의 R 서브 픽셀은 레드 컬러를 표현하는데 사용되고, 하나의 G 서브 픽셀은 그린 컬러를 표현하는데 사용되며, 두 개의 W 서브 픽셀 중 하나는 백라이트의 청색 광원에 의해서 블루 컬러를 표현하는데 사용되고, 나머지 W 서브 픽셀은 백색 광원에 의해 휘도를 보상하기 위하여 사용될 수 있다.

또한, 두 개의 W 서브 픽셀 모두가 청색 광원에 의해서 블루 컬러를 표현하고, 백색 광원에 의해 휘도를 보상하기 위하여 사용될 수 있으며, 이러한 청색 광원 및 백색 광원의 점등 여부는 PWM 제어에 의해서 수행될 수 있다.

구체적으로, 패널 구동부(210)는 R 및 G가 혼합된 컬러 프레임 데이터가 표현되는 경우에는 R, G 서브 픽셀을 턴 온 시키고, 백라이트 구동부(220)는 백색 광원(122)을 턴 온 시킨다. 이에 따라, R, G 서브 픽셀에 의해 레드 컬러, 그린 컬러가 표현된다. 이 경우, W 서브 픽셀도 함께 턴 온 시키게 되면 휘도가 좀 더 좋아질 수 있다. 다만, 백색 광이 더 추가되므로 표현하고자 하는 컬러가 변질될 가능성이 있다. 따라서, W 서브 픽셀의 턴 온 여부는 휘도 특성 및 컬러 특성을 모두 고려하여, 제품에 따라 상이하게 결정할 수 있다.

또는, 패널 구동부(210)는 R 및 G 서브 픽셀을 각각 턴 온 시키고, 백라이트 구동부(220)는 백색 광원(122)를 턴 온 시켜, 레드 컬러, 그린 컬러를 각각 표현할 수도 있다.

다음으로, 패널 구동부(210)는 B 컬러 프레임 데이터가 표현되는 경우에는 R, G 서브 픽셀을 턴 오프 시키고, W 서브 픽셀을 턴 온 시킨다. 또한, 백라이트 구동부(220)는 청색 광원(123)을 턴 온 시킨다. 청색 광은 W 서브 픽셀 영역을 그대로 투과하게 되므로, 블러 컬러가 표현된다. 본 실시 예에서는 R, G 서브 픽셀이 턴 오프되는 것으로 설명하였으나, R, G 서브 픽셀은 청색 광은 투과시킬 수 없으므로 R, G 서브 픽셀을 턴 온 상태로 유지하는 것도 가능하다. 이러한 동작은 실시 예에 따라 다르게 채용될 수 있다.

결과적으로, 레드 컬러, 그린 컬러, 블루 컬러가 순차적으로 조합되어 컬러 이미지가 표현된다.

도 4는 패널부(110) 내의 각 서브 픽셀을 구동시키기 위한 패널 구동부(210)의 구성의 일 예를 나타낸다.

도 4에 따르면, 패널 구동부(210)는 데이터 드라이버(211), 게이트 드라이버(212), 타이밍 컨트롤러(213)을 포함한다.

데이터 드라이버(211)는 패널부(110) 내의 각 액정 셀과 복수의 데이터 라인을 통해 연결된다.

게이트 드라이버(212)는 패널부(110) 내의 각 액정 셀과 복수의 게이트 라인을 통해 연결된다.

각각의 데이터 라인은 트랜지스터층(113) 내의 박막 트랜지스터(113')들의 소스 전극과 연결되고, 각각의 게이트 라인은 박막 트랜지스터(113')들의 게이트 전극과 연결된다. 도 4에서는 각 액정 셀들이 R 서브 픽셀, G 서브 픽셀, W 서브 픽셀로 이루어진 경우를 나타낸다.

게이트 드라이버(212)는 게이트 라인을 통해 스캔 펄스를 인가하여, 각 컬러 프레임에 대응되는 픽셀을 온 시키는 스캔 작업을 수행한다. 데이터 드라이버(211)는 스캔된 픽셀에 영상 데이터 내의 각 픽셀 값에 대응되는 데이터 신호를 인가하여 디스플레이 작업을 수행한다.

타이밍 컨트롤러(213)는 이미지 처리부(240)에서 제공되는 이미지 데이터에 따라 데이터 드라이버(211) 및 게이트 드라이버(212) 각각에 제어 신호를 인가하여, 상술한 스캔 작업 및 디스플레이 작업을 수행하도록 제어한다.

도 4에서는 타이밍 컨트롤러(213)가 사용되는 실시 예에 대하여 설명하였으나, 소형 패널을 구비한 디스플레이 장치의 경우 타이밍 컨트롤러(213)를 사용하지 않고, CPU로 대체할 수도 있다.

한편, 도 3에서는 백라이트부(120)가 에지 형으로 구현된 경우를 도시하였으나, 이와 달리 직하 형으로 구현될 수도 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 R, G, W 서브 픽셀들이 조합되어 반복적으로 배치된 형태를 도시한 도면이다.

도 5에 따르면, 패널부(110)는 R, G, W 서브 픽셀들이 반복적으로 배치되어 다양하게 조합된 구성(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570)을 포함할 수 있다.

첫 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(510)은 R, G, W 서브 픽셀이 하나씩 조합되어 하나의 픽셀을 구성하도록 배치된 조합이다. 첫 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(510)은 R, G, W 서브 픽셀들의 비율이 동일하기 때문에 해상도 1, 개구율 1, 컬러 1의 표현을 할 수 있다. 여기서, 해상도는 각 서브 픽셀들이 조합되어 구성될 수 있는 픽셀의 개수가 클수록 해상도가 높아지고, W 서브 픽셀의 비율이 높아질 수록 개구율이 높아지며, R, G 서브 픽셀의 비율이 높아질수록 색감이 좋아지게 된다. 여기서, 컬러와 색감은 동일한 의미를 나타내는 것으로 정의하기로 한다.

두 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(520)은 하나의 R 서브 픽셀, 하나의 G 서브 픽셀 및 두 개의 W 서브 픽셀이 조합되어 하나의 픽셀을 구성하도록 배치된 조합이다. 여기서, 두 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(520)은 가로 방향으로 하나의 R 서브 픽셀, 하나의 G 서브 픽셀 및 두 개의 W 서브 픽셀이 조합되어 하나의 픽셀을 구성할 수도 있지만, 세로 방향으로도 하나의 R 서브 픽셀, 하나의 G 서브 픽셀 및 두 개의 W 서브 픽셀이 조합되어 하나의 픽셀을 구성할 수 있다. 따라서, 각 서브 픽셀들이 조합되어 구성될 수 있는 픽셀의 개수가 증가하게 되므로 해상도가 증가하게 되어 해상도는 1.5로 증가하고, W 서브 픽셀의 비율이 높아지게 되어 개구율도 1.5로 증가하며, 반대로 R, G 서브 픽셀의 비율이 낮아지게 되어 색감이 0.75로 감소하게 된다.

세 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(530)은 두 개의 R 서브 픽셀, 두 개의 G 서브 픽셀 및 두 개의 W 서브 픽셀이 조합되어 하나의 픽셀을 구성하도록 배치된 조합이다. 첫 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(510)과 R, G, W 서브 픽셀들의 비율이 동일하기 때문에, 해상도 1, 개구율 1, 컬러 1의 표현을 할 수 있다.

네 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(540)은 두 개의 R 서브 픽셀, 한 개의 G 서브 픽셀 및 세 개의 W 서브 픽셀들이 조합되어 하나의 픽셀을 구성하도록 배치된 조합이다. 여기서, 네 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(540)은 세 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(530)의 G 서브 픽셀 하나를 W 서브 픽셀로 바꾼 것으로, 상대적으로 W 서브 픽셀이 증가한다. 따라서, 해상도는 1로 동일하고, 개구율은 1.5 로 증가하며, G 서브 픽셀이 하나 줄어들었으므로, 그린 색감이 0.5로 감소하게 된다.

다섯 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(550)은 한 개의 R 서브 픽셀, 한 개의 G 서브 픽셀 및 네 개의 W 서브 픽셀이 조합되어 하나의 픽셀을 구성하도록 배치된 조합이다. 여기서, 다섯 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(550)은 네 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(540)의 R 서브 픽셀 하나를 W 서브 픽셀로 바꾼 것으로, 상대적으로 W 서브 픽셀이 하나 더 증가한다. 따라서, 해상도는 1로 동일하고, 개구율은 2로 증가하며, R 서브 픽셀이 하나 줄어들었으므로, 레드 색감도 0.5로 감소하게 된다.

한편, 여섯 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(560)은 한 개의 R 서브 픽셀, 두 개의 G 서브 픽셀 및 세 개의 W 서브 픽셀이 조합되어 하나의 픽셀을 구성하도록 배치된 조합이다. 여기서, 여섯 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(560)은 다섯 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(550)의 W 서브 픽셀 하나를 G 서브 픽셀로 바꾼 것으로, 상대적으로 G 서브 픽셀이 하나 더 증가한다. 따라서, 해상도는 1로 동일하고, 개구율은 1.5로 감소하며, G 서브 픽셀이 하나 증가하였으므로, 레드 색감만 0.5가 된다.

또한, 일곱 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(570)은 두 개의 R 서브 픽셀, 한 개의 G 서브 픽셀 및 세 개의 W 서브 픽셀이 조합되어 하나의 픽셀을 구성하도록 배치된 조합이다. 여기서, 일곱 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(570)은 여섯 번째 R, G, W 서브 픽셀들의 조합(560)의 G 서브 픽셀 중 일부를 R 서브 픽셀로 바꾸어 R 서브 픽셀과 G 서브 픽셀의 개수를 동일하게 변경한 것으로, 해상도는 1로 동일하고, 개구율도 1.5로 동일하며, 레드 색감과 그린 색감은 0.75로 약간 증가하여 서로 동일하게 된다.

상술한 R, G, W 서브 픽셀들이 반복적으로 배치되어 다양하게 조합된 구성(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570)을 펜틸(pentile)구조라고 한다. 여기서, 펜틸 구조는 개구율을 획기적으로 높이기 위한 기술로서, 픽셀을 R, G, B, W의 서브 픽셀로 구성하여 W 서브 픽셀 부분은 백색 빛이 통과하게 하는 방법을 의미한다. 다만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 R, G, W 서브 픽셀들이 반복적으로 배치되어 다양하게 조합된 구성(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570) 역시 W 서브 픽셀을 포함하여 개구율을 높이는 것이므로 펜틸 구조의 일종이라고 볼 수 있다.

한편, 청색 광원은 복수의 청색 LED이고, 백색 광원 청색 LED 상에 형광체가 결합된 형태의 복수의 백색 LED이며, 각 청색 LED 및 각 백색 LED는 하나의 LED 칩으로 집적된 것일 수 있다.

또한, 청색 광원은 복수의 청색 LED 칩이고, 백색 광원은 청색 LED 상에 형광체가 결합된 형태의 복수의 백색 LED 칩이며, 각 청색 LED 칩 및 각 백색 LED 칩은 나란하게 배치될 수 있다. 도 6 및 도 7을 통해 상세하게 설명하기로 한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직하 형으로 구현된 백라이트부의 구성에 대한 다양한 예를 도시한 도면이다.

도 6에 따르면, 백라이트부(120)는 베이스 판(126) 및 LED 칩(130)을 포함한다. LED 칩(130)은 베이스 판(126) 상에서 일정한 패턴으로 배열될 수 있다. 도 6에서는 각 LED 칩(130)은 균일한 간격으로 배치된 상태를 도시하였으나, 반드시 이와 같이 배치되는 것은 아니며, 중앙부, 가장자리부인지 여부에 따라 배치 간격은 다르게 설계될 수도 있다.

각 LED 칩(130)은 백색 LED(122) 및 청색 LED(123)가 집적된 형태이다. 백색 LED(122)는 청색 광을 발산하는 청색 LED(122-1) 상에 형광체(122-2)가 도포된 형태가 된다. 도 6에서는 설명의 편의를 위해서 백색 LED(122)에 사용된 청색 LED를 제2 청색 LED(122-1)라 하고, 별도의 청색 LED를 제1 청색 LED(123)라 한다.

제1 및 제2 청색 LED(123, 122-1)은 기판(125) 상에 한꺼번에 제작되고, 그 중 제2 청색 LED(122-1) 부분에만 형광체(122-2)를 적층하여, 백색 광원 및 청색 광원이 공존하는 하나의 LED 칩(130)을 제작할 수 있다. 기판(125)에는 제1 및 제2 청색 LED(123, 122-1)에 연결되는 전기 배선이 각각 별도로 마련된다. 이에 따라, 청색 광원 및 백색 광원이 개별적으로 온/오프 제어될 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 백라이트부(120)의 구성을 나타낸다. 도 7에 따르면, 백라이트부(120)는 베이스 판(126), 복수의 백색 광원(122), 복수의 청색 광원(123)을 포함한다.

각 백색 광원(122)은 기판(122-3) 상에 탑재된 청색 LED(122-1)에 형광체(122-2)가 결합된 형태의 백색 LED 칩으로 구현될 수 있다.

또한, 청색 광원(123)은 기판(123-2) 상에 탑재된 청색 LED(123-1)를 포함하는 청색 LED 칩으로 구현될 수 있다.

이에 따라, 백색 광원 및 청색 광원(122, 123)은 각각 베이스판(126)에 마련된 전기 배선에 의해 개별적으로 온/오프될 수 있다.

한편, 도 6 및 도 7에서는 각 광원들이 기판(125, 122-3, 123-2)을 포함하는 형태로 도시되었으나, 실시 예에 따라서는 베이스 판(126) 자체가 기판으로 사용될 수도 있다.

또한, 도 3에서는 에지 형 백라이트부(120)가 도시되면서, 도 7과 같이 백색 광원(122) 및 청색 광원(123)이 서로 다른 별개의 LED로 구현된 것처럼 도시하였으나, 에지 형 백라이트부(120)에서도 도 6과 마찬가지로 백색 광원 및 청색 광원(122, 123)이 하나의 LED 칩으로 집적된 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이, 백라이트부(120)는 백색 광원(122) 및 청색 광원(123)을 포함한다. 백라이트 구동부(220)는 백색 광원(122) 및 청색 광원(123)을 선택적으로 제공하여, R, G, B를 표현한다.

도 8 내지 도 12는 백라이트 구동 방식에 대한 다양한 예를 나타낸 도면이다.

도 8에 따르면, 패널부(110)에서는 프레임 레이트를 120Hz로 사용하면서, R 및 G 서브 프레임 데이터가 혼재하는 제1 프레임과 B 서브 프레임 데이터가 존재하는 제2 프레임을 순차적으로 디스플레이하면서 60Hz로 디스플레이되도록 구현된다.

여기서, 패널 구동부(210)는 제1 프레임에서는 R 및 G 서브 프레임 데이터가 혼재되어 있으므로, R 및 G 서브 픽셀을 턴 온 시키고, 백라이트 구동부(220)는 제1 프레임에 대한 스캔이 개시된 시점부터 기 설정된 딜레이 타임이 경과한 이후에 백색 광원(122)을 턴 온 시킨다.

한편, 패널 구동부(210)는 제2 프레임에서는 B 서브 프레임 데이터가 혼재되어 있으므로, W 서브 픽셀을 턴 온 시키고, 백라이트 구동부(220)는 제2 프레임의 스캔이 개시된 시점부터 기 설정된 딜레이 타임이 경과한 이후 청색 광원(123)을 턴 온 시킨다. 이에 따라, W 서브 픽셀이 턴 온 될때, 청색 광원(123)이 턴 온 되므로, W 서브 픽셀을 통해서 청색이 표현될 수 있다. 이러한 구동 방식을 이용하면 동영상이 매끄럽게 구현될 수 있다.

또는, 백색 광원(122) 및 청색 광원(123)의 턴 온 시점은 수직 동기 신호에 의해 결정될 수도 있다. 즉, 제1 프레임이 출력되는 구간에서 수직 동기 신호에 동기하여 백색 광원(122)을 턴 온 시킬 수 있다. 또한 제2 프레임이 출력되는 구간에서는 수직 동기 신호에 동기하여 청색 광원(123)을 턴 온 시킬 수 있다.

한편, 제3 프레임 및 제 4프레임이 출력되는 구간에도 상술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.

도 9에 따르면, 패널부(110)에서는 프레임 레이트를 240Hz로 사용하면서, R 및 G 서브 프레임 데이터가 혼재하는 제1, 2 프레임과 B 서브 프레임 데이터가 존재하는 제3, 4 프레임을 순차적으로 디스플레이하면서 60Hz로 디스플레이되도록 구현된다.

여기서, 패널 구동부(210)는 제1, 2 프레임에서는 R 및 G 서브 프레임 데이터가 혼재되어 있으므로, R 및 G 서브 픽셀을 턴 온 시키고, 백라이트 구동부(220)는 제1 프레임에 대한 스캔이 개시된 시점부터 기 설정된 딜레이 타임이 경과한 이후에 백색 광원(122)을 턴 온 시켜 제1, 2 프레임이 표시되는 일부 구간 동안 유지한다.

한편, 패널 구동부(210)는 제3, 4 프레임에서는 B 서브 프레임 데이터가 혼재되어 있으므로, W 서브 픽셀을 턴 온 시키고, 백라이트 구동부(220)는 제3, 4 프레임이 표시되는 일부 구간 동안에는 백색 광원(122) 및 청색 광원(123)을 함께 턴 온 시킨다. 이때, 제3, 4 프레임의 경우 R, G 서브 픽셀은 영상을 표시하지 않고, W 서브 픽셀만이 영상을 표시할 수 있다. 여기서, 백색 광원(122) 및 청색 광원(123)을 동시에 점등하여 W 서브 픽셀을 통해서 블루와 화이트를 표현할 수 있다. 이 경우, 백색 광원(122)에 대해서는 PWM(Pulse Width Modulation) 디밍 방식으로 세기를 조정할 수 있다.

도 9와 같이 구동하게 되면, W 서브 픽셀이 턴 온 되는 동안 청색 광과 함께 백색 광이 추가되므로 휘도가 개선될 수 있다.

한편, 도 10에서도 패널부(110)에서는 프레임 레이트를 240Hz로 사용하면서, R 및 G 서브 프레임 데이터가 혼재하는 제1, 2 프레임과 B 서브 프레임 데이터가 존재하는 제3, 4 프레임을 순차적으로 디스플레이하면서 60Hz로 디스플레이되도록 구현된다.

여기서, 패널 구동부(210)는 제1, 2 프레임이 표시되는 동안, R, G 서브 픽셀을 턴 온 시키고, W 서브 픽셀은 턴 오프 시킨다. 또한, 백라이트 구동부(220)는 백색 광원(122)을 턴 온 상태로 유지한다.

제3, 4 프레임이 표시되는 동안, 패널 구동부(210)는 R, G 서브 픽셀은 턴 오프시키고 W 서브 픽셀만 영상을 표시한다. 이에 따라, 제3, 4 프레임이 표시되는 동안에는 W 서브 픽셀을 통해서 청색 광 및 백색 광이 모두 표현될 수 있다. 결과적으로 휘도가 개선될 수 있게 된다.

한편, 도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 투명 모드로 구동되는 경우 백라이트 구동 방식을 나타낸 도면으로써, 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

패널부(110)는 W 서브 픽셀을 포함하는데, 여기서, W 서브 픽셀은 투명 픽셀이므로, 투명 디스플레이 시스템에 활용될 수도 있다.

투명 디스플레이 시스템이란 투명한 성질을 가져서 장치 뒷쪽 배경이 그대로 비치는 장치를 의미한다. 종래에는 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs) 등과 같은 불투명 반도체 화합물을 이용하여 디스플레이 패널을 제작하였으나, 기존의 디스플레이 패널로는 감당할 수 없는 다양한 응용분야가 개척되면서, 새로운 형태의 전자 소자에 대한 개발 노력이 이루어졌었다. 이러한 노력 하에 개발된 것 중 하나가 투명 디스플레이 장치이다. 투명 디스플레이 장치는 투명한 산화물 반도체 막을 포함하는 형태로 구현되어, 투명한 성질을 가지게 된다. 투명 디스플레이 장치를 사용할 경우 사용자는 장치 뒷쪽에 위치하는 후면 배경을 보면서, 필요한 정보를 투명 디스플레이 장치 화면을 통해 볼 수 있게 된다. 따라서, 기존 디스플레이 장치들이 가지고 있는 공간적, 시간적 제약을 해소할 수 있게 된다.

구체적으로, 디스플레이 장치(1000)는 제1 투명 모드 및 제2 투명 모드를 제공하며, 제어부(230)는 제1 투명 모드에서 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고, 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나를 패널부(110)로 제공할 수 있다.

여기서, 제어부(230)가 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고 백색 광원을 패널부(110)로 제공하는 경우, 백색 광원은 그대로 패널부(110)를 통과하여 출력되므로, 디스플레이 장치 내부가 사용자에게 보여지게 된다.

또한, 제어부(230)가 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고 청색 광원을 패널부(110)로 제공하는 경우, 청색 광원은 그대로 패널부(110)를 통과하여 출력되므로, 디스플레이 장치 내부가 블루 컬러를 통해 사용자에게 보여지게 된다.

또한, 제어부(230)는 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고 백색 광원 및 청색 광원을 교번적으로 패널부(110)로 제공하는 경우, 백색 광원 및 청색 광원이 교번적으로 패널부(110)를 통과하여 출력되므로, 네온 사인과 같은 효과를 표현할 수도 있다.

또한, 제어부(230)는 제2 투명 모드에서 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고, 백색 광원 및 청색 광원을 턴 오프하도록 제어할 수 있다.

여기서, 제어부(230)가 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고 백색 광원 및 청색 광원을 모두 턴 오프할 경우, 디스플레이 장치의 내부가 아닌 디스플레이 장치 뒷쪽에 위치하는 후면 배경이 사용자에게 보여지게 된다.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에 사용되는 컬러 필터부의 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 13에 따르면, R, G, W 서브 픽셀이 조합된 컬러 필터부(115)의 구성을 나타낸다.

컬러 필터부(115) 내에서는 R, G, W 서브 픽셀 영역(115-1, 115-2, 115-3)이 순차적으로 배치된다. R, G 서브 픽셀 영역(115-1, 115-2)에는 국부적으로 투명한 영역(115-4, 115-5)이 마련된다. W 서브 픽셀 영역(115-3)도 투명하므로 투명한 영역의 면적이 R, G, B 서브 픽셀로 이루어진 경우보다 더 크게 된다. 따라서, 투명도가 더 향상될 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 디스플레이 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

상술한 바와 같이, 제어부(230)가 제1 투명 모드에서 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고, 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나를 패널부(110)로 제공하는 경우, 디스플레이 장치의 내부가 사용자에게 보여지게 된다. 이는 키오스크(Kiosk)와 같은 정보 서비스와 업무의 무인 자동화를 위한 무인 단말 장치에 사용될 수 있다.

도 14를 참조하면, 투명 디스플레이 장치는 투명 패널부(110), 복수의 백색 광원(122), 복수의 청색 광원(123)을 포함한다.

투명 패널부(110)는 투명한 재질로 구현될 수 있는데, 도 13과 같은 컬러 필터부(115)가 사용될 수 있다. 또한, 투명 패널부(110)가 도 2와 같은 구성으로 이루어진 경우, 투명 기판, 투명 광학 필름, 컬러 필터부(115), 투명 박막 트랜지스터, 투명 전극 등이 사용될 수 있다.

가령, 도 2의 보호층(118)은 투명 기판으로 구현될 수 있다. 투명 기판은 투명한 성질을 가지는 플라스틱과 같은 폴리머 재료 또는 유리를 사용할 수 있다.

제1 및 제2 편광층(111, 117)은 투명 플라스틱 광학 필름으로 구현될 수 있다. 일 예로는 요오드 또는 염료 등의 편광 매질을 흡착한 PVA(Poly Vinyl Alcohol) 필름이 사용될 수 있다.

트랜지스터층(113)은 기존 박막 트랜지스터의 불투명한 실리콘을 투명한 아연산화물, 산화 티타늄 등과 같은 투명 물질로 대체하여 제작한 트랜지스터를 포함하는 투명 트렌지스터 레이어로 구현된다.

그 밖에, 패널부(110) 내에 사용되는 전극은 투명 전극으로 구현될 수 있다. 투명 전극으로는 ITO(indium tin oxide)나 그래핀과 같은 물질이 사용될 수 있다.

컬러 필터부(115)는 R, G와 같은 화소를 형성하기 위한 컬러 레지스트 바인더(color resist binder) 및 보호막을 포함하는 투명 플라스틱 재료로 제조될 수 있다. 화소 형성을 위한 바인더 폴리머로는 주로 acrylic acid와 acrylate ester의 공중합체가 사용될 수 있고, 보호막으로는 열경화성 아크릴 수지, 폴리이미드(PI), 에폭시 수지 등이 사용될 수 있다.

컬러 필터부(115)는 적어도 하나의 컬러 필터 영역 및 투명 필터 영역으로 구분되는 컬러 필터 층을 포함한다. 여기서, 컬러 필터 영역 각각은 국부적으로 투명한 영역을 포함한다.

한편, 투명 디스플레이 장치(1000)에 투명 패널부(110)가 적용되면, 후면 배경이 투명하게 비치게 되는데, 도 14는 투명 디스플레이 장치(1000)이 쇼윈도로 구현된 경우 즉, 키오스크로 구현된 경우를 나타낸다. 이 경우, 쇼윈도에 진열된 상품(10)이 그대로 보이면서, 투명 패널부(110)에는 별도의 정보(20, 30)가 더 표시될 수 있다.

도 14에서는 상품(10)에 대한 설명을 나타내는 정보(20) 및 기타 정보(30)들이 그래픽 메시지 형태로 표시된 상태를 도시하였으나, 이러한 메시지 이외에 각종 어플리케이션 실행 화면, 컨텐츠 재생 화면, 웹 페이지 및 기타 그래픽 객체가 투명 패널부(110)에 디스플레이될 수도 있다.

한편, 도 14의 투명 디스플레이 장치(1000)이 도 17과 같은 구성을 가지는 경우, 제어부(230)는 저장부(250)에 저장된 각종 프로그램을 실행하여 이러한 정보를 생성할 수 있다. 그리고, 생성된 표시 속성에 따라 렌더링을 수행한다. 이에 따라, 다양한 정보(20, 30)가 투명 패널부(110)에 표시된다.

한편, 도 14에서는 백라이트부는 사용되지 않고, 대신에 적어도 하나의 백색 광원(122) 및 적어도 하나의 청색 광원(123)이 투명 패널부(110)의 뒷쪽에 배치된다. 이에 따라, 투명 패널부(110)로 백라이트를 제공한다. 도 14에서는 투명 패널부(110) 뒷쪽 공간에서 상부 면 및 하부 면에 백색 광원(122) 및 청색 광원(123)이 배치된 것으로 도시하였으나, 이와 달리 좌측 면 및 우측 면에 이들 광원이 배치될 수도 있다.

도 14의 투명 디스플레이 장치(1000)에서도, 백색 광원(122) 및 청색 광원(123)은 도 6에 도시된 바와 같이 단일 LED 칩으로 구현될 수도 있다. 또한, LED 이외에 백색 램프, 청색 램프로 구현될 수도 있다.

도 14의 투명 디스플레이 장치(1000)에서는 투명 패널부(110)에 연결된 제어부(230)가 투명 패널부(110) 및 각 광원(122, 123)의 동작을 제어하여, R, G, B를 순차적으로 표현하며, 결과적으로 컬러 이미지를 디스플레이할 수 있다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.

도 15를 참조하면, 도 14와 마찬가지로 투명 디스플레이 장치(1000)는 투명 패널부(110)를 포함하며, 도 14와는 다르게, 백색 광원 및 청색 광원을 턴 오프하여 백라이트를 제공하지 않는다.

이에 따라, 투명 디스플레이 장치(1000)의 뒷쪽에 있는 사물이 그대로 사용자에게 보여지게 된다. 도 15에서는 투명 디스플레이 장치(1000)의 뒷쪽에 나무(1500)가 한 그루 있는데, 백색 광원 및 청색 광원을 턴 오프하여 백라이트가 켜지지 않은 경우, 투명 패널부(110)를 통하여 나무(1500)가 그대로 사용자에게 보여지게 된다.

상술한 투명 디스플레이 장치(1000)는 TV 뿐만 아니라, 이동 단말 기기, 프로젝터, 비디오 월 등에 적용될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

한편, 투명 디스플레이 장치(1000)에서의 백라이트 구동 방식을 도 11 및 도 12를 통해 상세하게 설명하기로 한다.

도 11은 상술한 제1 투명 모드에서 동작하는 도 14와 같은 투명 디스플레이 장치(1000)의 백라이트 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 11에 따르면, 패널부(110)에서는 프레임 레이트를 180Hz로 사용하면서, R 및 G 서브 프레임 데이터가 혼재하는 제1 프레임과 B 서브 프레임 데이터가 존재하는 제2 프레임 및 투명 모드에서 동작하는 제3 프레임을 순차적으로 디스플레이하면서 60Hz로 디스플레이되도록 구현된다.

여기서, 패널 구동부(210)는 제1 프레임에서는 R 및 G 서브 프레임 데이터가 혼재되어 있으므로, R 및 G 서브 픽셀을 턴 온 시키고, 백라이트 구동부(220)는 제1 프레임에 대한 스캔이 개시되는 때 백색 광원(122)을 턴 온 시켜 제1 프레임이 표시되는 일부 구간 동안 유지한다.

한편, 패널 구동부(210)는 제2 프레임에서는 B 서브 프레임 데이터가 존재하므로, W 서브 픽셀을 턴 온 시키고, 백라이트 구동부(220)는 제2 프레임이 표시되는 일부 구간 동안에는 백색 광원(122) 및 청색 광원(123)을 함께 턴 온 시킨다. 이때, 제2 프레임의 경우 R, G 서브 픽셀은 영상을 표시하지 않고, W 서브 픽셀만이 영상을 표시할 수 있다. 여기서, 백색 광원(122) 및 청색 광원(123)을 동시에 점등하여 W 서브 픽셀을 통해서 블루와 화이트를 표현할 수 있다. 이 경우, 백색 광원(122)에 대해서는 PWM(Pulse Width Modulation) 디밍 방식으로 세기를 조정할 수 있다. 이와 같이 구동하게 되면, W 서브 픽셀이 턴 온 되는 동안 청색 광과 함께 백색 광이 추가되므로 휘도가 개선될 수 있다.

또한, 패널 구동부(210)는 투명 모드에서 동작하는 R, G, B 서브 프레임 데이터가 존재하지 않는 제3 프레임의 경우에는, R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고 백라이트 구동부(220)는 백색 광원(122) 및 청색 광원(123) 중 적어도 하나를 턴 온 시켜 제3 프레임이 표시되는 구간 동안 유지한다. 이러한 경우, 백색 광원(122) 및 청색 광원(123)으로부터 출력된 백색 광 또는 청색 광이 투명 디스플레이 장치(1000)의 내부에 조사되고 반사되어 나오게 되므로, 디스플레이 장치(1000)의 내부가 사용자에게 보여지게 된다.

한편, 도 11에서는 투명 모드로 동작하는 제 3프레임의 경우 패널 구동부(210)가 R, G, W 서브 픽셀을 모두 턴 오프하는 것으로 예를 들었으나, R, G 서브 픽셀을 턴 오프하고 W 서브 픽셀을 턴 온 하는 경우에도 적용될 수 있다. W 서브 픽셀은 투명 픽셀이므로 턴 온 하더라도 투명 모드로 동작할 수 있다.

도 12는 상술한 제2 투명 모드에서 동작하는 도 15와 같은 투명 디스플레이 장치(1000)의 백라이트 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 12에 따르면, 패널부(110)에서는 프레임 레이트트를 180Hz로 사용하면서, R 및 G 서브 프레임 데이터가 혼재하는 제1 프레임과 B 서브 프레임 데이터가 존재하는 제2 프레임 및 투명 모드에서 동작하는 제3 프레임을 순차적으로 디스플레이하면서 60Hz로 디스플레이되도록 구현된다.

한편, 패널 구동부(210)는 제2 프레임에서는 B 서브 프레임 데이터가 존재하므로, W 서브 픽셀을 턴 온 시키고, 백라이트 구동부(220)는 제2 프레임이 표시되는 일부 구간 동안에는 백색 광원(122) 및 청색 광원(123)을 함께 턴 온 시킨다. 이때, 제2 프레임의 경우 R, G 서브 픽셀은 영상을 표시하지 않고, W 서브 픽셀만이 영상을 표시할 수 있다. 여기서, 백색 광원(122) 및 청색 광원(123)을 동시에 점등하여 W 서브 픽셀을 통해서 블루와 화이트를 표현할 수 있다. 이 경우, 백색 광원(122)에 대해서는 PWM(Pulse Width Modulation) 디밍 방식으로 세기를 조정할 수 있다. 이와 같이 구동하게 되면, W 서브 픽셀이 턴 온 되는 동안 청색 광과 함께 백색 광이 추가되므로 휘도가 개선될 수 있다. 한편, 백라이트 구동부(220)는 제2 프레임이 표시되는 일부 구간 동안에는 청색 광원(123)만을 턴 온 시킬 수도 있다.

또한, 패널 구동부(210)는 투명 모드에서 동작하는 R, G, B 서브 프레임 데이터가 존재하지 않는 제3 프레임의 경우에는 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고 백라이트 구동부(220)는 제3 프레임이 표시되는 구간 동안 백색 광원(122) 및 청색 광원(123)을 모두 턴 오프 시킨다. 이러한 경우, 백색 광원(122) 및 청색 광원(123)이 턴 오프되므로, 자연광에 의해 투명 디스플레이 장치(1000)의 뒷쪽에 있는 사물이 사용자에게 보여지게 된다.

한편, 도 12에서는 투명 모드로 동작하는 제3 프레임의 경우 패널 구동부(210)가 R, G, W 서브 픽셀을 모두 턴 오프 하는 것으로 예를 들었으나, R, G 서브 픽셀을 턴 오프하고 W 서브 픽셀을 턴 온 하는 경우에도 적용될 수 있다. W 서브 픽셀은 투명 픽셀이므로 턴 온 하더라도 투명 모드로 동작할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 펜틸(pentile) 구조를 적용하기 위한 펜틸 변환 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.

여기서, 이미지 처리부(240)는 영상 데이터를 펜틸 구조로 변환하고, R, G, B의 서브 프레임 데이터로 변환할 수 있다.

도 16에 따르면, 프레임 레이트가 60Hz인 영상 신호를 입력받으면, 펜틸 구조를 적용하기 위하여 RGW 알고리즘을 통해 R, G, W 영상을 생성, 즉, R, G, W 서브 픽셀에 맞게 영상 신호를 변환하고, R, G, W 서브 픽셀에 맞게 변환된 영상 신호를 120Hz로 변환하여 LCD 패널과 백색 LED 및 청색 LED 구동 드라이버로 각각 전송한다. 도 19를 통해 R, G, W 영상 생성 알고리즘을 좀더 자세하게 설명하기로 한다.

도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 R, G, W 영상 생성 알고리즘에 따른 패널 구동 방법 및 백라이트 구동 방법의 일 예를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 19에 따르면, 영상이 입력되면(S1910), 그 영상을 R, G, B 영상으로 분리한다(S1915). 디스플레이 장치(1000)는 분리된 영상들을 적절하게 조합하여 복수의 프레임을 생성한다. 가령, 도 8 내지 도 12에서 설명한 바와 같이 R 및 G 영상을 혼합하여 제1 프레임을 생성하고, B 영상을 이용하여 제2 프레임을 생성한 후 이를 순차적으로 디스플레이한다. 또한, 아무 영상을 출력하지 않는 제3 프레임을 추가적으로 생성하여 디스플레이할 수도 있다.

디스플레이 장치(1000)는 현재 디스플레이되는 프레임이 제1 또는 제2 프레임이라고 판단되는 경우(S1720), R, G, B 영상의 최소값 T를 확인한다(S1925).

확인 결과 T가 0인 경우, B 영상이 0 인지를 확인한다(S1930). 확인 결과 B 영상이 0이 아닌 경우에는 R 영상 또는 G 영상이 0이므로, R, G, W 서브 픽셀을 모두 온 시키고(S1945), 백색 LED, 즉, 백색 광원을 턴 온 시키면서 블루 LED, 즉, 청색 광원을 턴 오프 시킨다(S1950).

한편, 확인 결과 B 영상이 0인 경우에는 R, G, 서브 픽셀을 턴 온 시키고, W 서브 픽셀은 턴 오프시킨다(S1935). 이러한 상태에서 백색 LED는 턴 온 시키고, 청색 LED는 턴 오프 시킨다(S1940).

한편, T가 0을 초과하는 경우에는, R 서브 픽셀은 r값에서 최소값 T를 감산한 값, G 서브 픽셀은 g 값에서 최소값 T를 감산한 값으로 설정하고, W 서브 픽셀은 T 값으로 설정한 후(S1955), 그 설정된 값만큼 각 픽셀을 구동시킨다(S1960).

이러한 상태에서 백색 LED를 온 시키고, 청색 LED는 오프시킨다(S1965).

한편, 제3, 4 프레임인 경우에는(S1720), W 픽셀은 B 영상에 대응되는 휘도 값만큼 구동시킨다(S1970, S1975). 이러한 상태에서 백색 LED는 오프시키고 청색 LED는 온 시킨다(S1980).

상술한 바와 같이 다른 실시 예에 따르면, 제3, 4 프레임에 대해서도 백색 LED가 청색 LED와 함께 턴 온되거나 항상 턴 온 상태를 유지하여, 휘도가 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 R, G, B 서브 픽셀 구조에서 휘도가 떨어지는 문제점을 W 픽셀을 추가하고 청색 LED를 사용함으로써, 해결할 수 있게 된다.

도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 TV로 구현된 경우의 세부 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.

도 17에 따르면, 디스플레이 장치(1000)는 디스플레이 패널(100), 패널 구동부(210), 백라이트 구동부(220), 제어부(230), 이미지 처리부(240), 저장부(250), 오디오 처리부(260), 스피커(270), 방송 수신부(275), 통신부(280), 리모콘 신호 수신부(285), 입력부(290)를 포함한다.

디스플레이 패널(100), 패널 구동부(210), 백라이트 구동부(220), 제어부(230) 및 이미지 처리부(240)의 동작은 도 1에서 구체적으로 설명한 바 있으므로, 중복 설명은 생략한다.

저장부(250)에는 디스플레이 장치(1000)를 구동시키기 위한 O/S(Operating System), 각종 기능을 수행하기 위한 소프트웨어 및 펌웨어, 어플리케이션, 컨텐츠, 어플리케이션 실행 중에 사용자가 입력하거나 설정한 설정 정보, 디스플레이 장치(1000)의 특성 등을 나타내는 고유 정보 등이 저장될 수 있다.

제어부(230)는 저장부(250)에 저장된 각종 프로그램을 이용하여 디스플레이 장치(1000)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.

제어부(230)는 ROM(231), RAM(232), 타이머(233), 메인 CPU(234), 각종 인터페이스(235-1 ~ 235-n), 버스(236)를 포함한다.

ROM(231), RAM(232), 타이머(233), 메인 CPU(234), 각종 인터페이스(235-1 ~ 235-n) 등은 버스(236)를 통해 서로 연결되어, 각종 데이터나 신호 등을 송수신할 수 있다.

제1 내지 n 인터페이스(235-1 ~ 235-n)는 도 15에 도시된 각종 구성 요소들 뿐만 아니라, 그 밖의 구성 요소들과도 연결되어 메인 CPU(234)가 액세스할 수 있도록 한다. 일 예로, USB 메모리와 같은 외부 디바이스가 연결되면, 메인 CPU(234)는 USB 인터페이스를 통해서 USB 메모리에 액세스할 수 있다.

디스플레이 장치(1000)가 외부 전원과 연결되면, 메인 CPU(234)는 스탠바이 상태로 동작한다. 스탠바이 상태에서 리모콘 신호 수신부(285)나 입력부(290) 등과 같은 각종 입력 수단을 통해 턴 온 명령이 입력되면, 메인 CPU(234)는 저장부(250)에 액세스하여, 저장부(250)에 저장된 O/S를 이용하여 부팅을 수행한다. 그리고, 저장부(250)에 기 저장된 사용자 설정 정보에 따라 디스플레이 장치(1000)의 각종 기능을 세팅한다.

구체적으로는, ROM(231)에는 시스템 부팅을 위한 명령어 세트 등이 저장된다. 턴온 명령이 입력되어 전원이 공급되면, 메인 CPU(234)는 ROM(231)에 저장된 명령어에 따라 저장부(250)에 저장된 O/S를 RAM(242)에 복사하고, O/S를 실행시켜 시스템을 부팅시킨다. 부팅이 완료되면, 메인 CPU(234)는 저장부(250)에 저장된 각종 프로그램을 RAM(242)에 복사하고, RAM(242)에 복사된 프로그램을 실행시켜 각종 동작을 수행한다.

한편, 타이머(233)는 메인 CPU(234)의 제어에 따라 시간을 카운팅하기 위한 구성요소이다. 상술한 바와 같이, 백색 광원(122) 또는 청색 광원(123)는 패널 스캔이 이루어지고 난 이후에 일정 시간 딜레이 타임이 경과하고 나서야 턴 온되는 실시 예가 있다. 이러한 경우, 메인 CPU(234)는 패널 스캔이 개시된 시점부터 경과되는 시간을 카운팅하도록 타이머(233)를 제어하고, 그 카운팅 결과에 따라 백라이트 구동부(220)를 제어하여 백색 광 및 청색 광을 제공한다.

리모콘 신호 수신부(285)는 리모콘으로부터 전송되는 리모콘 신호를 수신하기 위한 구성이다. 리모콘 신호 수신부(285)는 IR(Infra Red) 신호를 입력받기 위한 수광부를 포함하는 형태로 구현될 수도 있고, 리모콘과 블루투스나 와이파이와 같은 무선 통신 프로토콜에 따라 통신을 수행하여 리모콘 신호를 수신하는 형태로 구현될 수도 있다.

입력부(290)는 디스플레이 장치(1000)의 본체에 구비된 각종 버튼으로 구현될 수 있다. 사용자는 입력부(290)를 통해서 턴 온/턴 오프 명령, 채널 변환 명령, 음량 조절 명령, 메뉴 확인 명령 등과 같은 다양한 사용자 명령을 입력할 수 있다.

방송 수신부(275)는 방송 채널을 튜닝하여 방송 신호를 수신하여 처리하기 위한 구성요소이다. 방송 수신부(275)는 튜너부, 복조부, 등화부, 디멀티플렉서 등을 포함할 수 있다. 방송 수신부(275)는 제어부(230)의 제어에 따라 방송 채널을 튜닝하여 사용자가 원하는 방송 신호를 수신한 후, 수신된 방송 신호를 복조하고 등화한 후, 비디오 데이터, 오디오 데이터 및 부가 데이터 등으로 디먹싱할 수 있다.

디먹싱된 비디오 데이터는 이미지 처리부(240)로 제공된다. 이미지 처리부(240)는 제공된 비디오 데이터에 대해서 노이즈 필터링, 프레임 레이트 변환, 해상도 변환 등과 같은 다양한 이미지 처리를 수행하여, 화면상에 출력할 프레임을 생성한다. 이 과정에서, 이미지 처리부(240)는 비디오 데이터 내에 포함된 R, G, B 등과 같은 각 컬러별 데이터를 분리하여 컬러 프레임 데이터를 생성할 수 있다.

디먹싱된 오디오 데이터는 오디오 처리부(260)로 제공된다. 오디오 처리부(260)에서는 오디오 데이터에 대한 디코딩이나 증폭, 노이즈 필터링 등과 같은 다양한 처리가 수행될 수 있다.

그 밖에, 도시하지는 않았으나 그래픽 처리부가 더 포함될 수도 있다. 그래픽 처리부는 메인 CPU(234)의 제어에 따라 각종 OSD(On Screen Display) 메시지나, 그래픽 화면을 구성한다. 메인 CPU(234)는 방송 신호 내에 자막 데이터와 같은 부가 데이터가 포함된 경우 그래픽 처리부를 제어하여 자막 이미지를 생성하고, 생성된 자막 이미지를 이미지 처리부에서 생성한 각 프레임에 매핑시켜 프레임을 구성할 수 있다.

스피커(270)는 오디오 처리부(260)에서 처리한 오디오 데이터를 출력하기 위한 구성이다. 제어부(230)는 디스플레이 패널(100)의 동작과 연동하여 스피커(270)를 제어하여 비디오 및 오디오 데이터가 동기화되어 출력되도록 한다.

통신부(280)는 다양한 통신 프로토콜에 따라 다양한 외부 소스와 통신을 수행하기 위한 구성요소이다. 구체적으로는, IEEE, 와이파이, 블루투스, 3G, 4G, NFC(Near Field Communication)등과 같은 다양한 통신 방식이 사용될 수 있다.

제어부(230)는 방송 수신부(275)를 통해 수신되는 방송 신호 이외에 통신부(280)를 통해 외부 소스로부터 수신되는 멀티미디어 데이터도 재생할 수 있다.

또한, 제어부(230)는 저장부(250)에 저장된 멀티미디어 데이터에 대한 재생 명령이 리모콘 신호 수신부(285)나 입력부(290)를 통해 입력되는 경우에도, 이미지 처리부(240) 및 오디오 처리부(260)를 제어하여 멀티미디어 데이터를 처리할 수 있다.

디스플레이 장치(1000)는 방송 신호 뿐만 아니라 멀티미디어 데이터를 재생함에 있어서도, 상술한 바와 같이 패널부(110) 및 백라이트부(120)를 구동시켜, 적절한 휘도 및 컬러를 가지는 이미지를 디스플레이할 수 있다.

이 밖에도, 디스플레이 장치(1000)가 휴대폰이나 태블릿 PC 등과 같은 다기능 단말 장치로 구현된 경우에는 카메라, 터치 센서, 지자기 센서, 자이로 센서, 가속도 센서, GPS 칩 등과 같은 다양한 구성 요소들이 더 포함될 수 있다.

도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 18에 따르면, R(Red), G(Green), W(White)의 서브 픽셀을 포함하는 패널부 및 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나를 이용하여 상기 패널부로 백라이트를 제공하는 백라이트부를 포함하는 디스플레이 장치의 제어 방법은, 영상 데이터를 R(Red), G(Green), B(Blue)의 서브 프레임 데이터로 변환하는 단계를 포함한다(S1810).

그리고, R, G, B 서브 프레임 데이터 각각에 대응되는 R, G, W의 서브 픽셀을 턴 온시키는 단계를 포함한다(S1820).

그리고, W 서브 픽셀을 턴 온하고 R, G, B 서브 프레임 데이터에 의해 표현되는 휘도 값만큼 백색 광원의 밝기를 조정하여 패널부로 제공하고, 휘도 값을 제외한 나머지 서브 프레임 데이터 각각에 대응되는 서브 픽셀을 턴 온하고 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나의 밝기를 조정하여 패널부로 제공하는 단계를 포함한다(S1830).

여기서, 제공하는 단계(S1830)는 R 및 G 서브 프레임 데이터 중 적어도 하나에서 휘도 값에 대응되는 데이터를 제외한 나머지 데이터에 대해 R 및 G 서브 픽셀 중 적어도 하나를 턴 온하고 백색 광원의 밝기를 나머지 데이터에 대응되도록 조정하고, B 서브 프레임 데이터에서 휘도 값에 대응되는 데이터를 제외한 나머지 데이터에 대해 W 픽셀을 턴 온하고 청색 광원의 밝기를 나머지 데이터에 대응되도록 조정할 수 있다.

또한, 제공하는 단계(S1830)는 R, G, B 서브 프레임 데이터 중 최소값에 대응되도록 W 서브 픽셀을 턴 온하고 백색 광원을 패널부로 제공함으로써 R, G, B 서브 프레임 데이터에 의해 표현되는 휘도 값을 표현할 수 있다.

한편, W 서브 픽셀은 투명 픽셀이다. 이에 따라, 디스플레이 장치는 제1 투명 모드 및 제2 투명 모드를 제공하며, 제1 투명 모드에서 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고, 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나를 턴 온 하고, 제2 투명 모드에서 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고, 백색 광원 및 청색 광원을 턴 오프하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 청색 광원은 복수의 청색 LED이고, 백색 광원은 청색 LED 상에 형광체가 결합된 형태의 복수의 백색 LED이며, 각 청색 LED 및 각 백색 LED는 하나의 LED 칩으로 집적된 것일 수 있다.

또한, 청색 광원은 복수의 청색 LED 칩이고, 백색 광원은 청색 LED 상에 형광체가 결합된 형태의 복수의 백색 LED 칩이며, 각 청색 LED 칩 및 각 백색 LED 칩은 나란하게 배치될 수 있다.

또한, 제공하는 단계(S1830)는 PWM(Pulse Width Modulation) 디밍 방식을 사용하여 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나의 밝기를 조정할 수 있다.

한편, 변환하는 단계(S1810)는, 영상 데이터를 펜틸(Pentile) 구조로 변환하고, R, G, B의 서브 프레임 데이터로 변환할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 제어 방법을 순차적으로 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.

일 예로, 영상 데이터를 R(Red), G(Green), B(Blue)의 서브 프레임 데이터로 변환하는 단계, R, G, B 서브 프레임 데이터 각각에 대응되는 R, G, W의 서브 픽셀을 턴 온 시키는 단계 및 W 서브 픽셀을 턴 온하고 R, G, B 서브 프레임 데이터에 의해 표현되는 휘도 값만큼 백색 광원의 밝기를 조정하여 패널부로 제공하고, 휘도 값을 제외한 나머지 서브 프레임 데이터 각각에 대응되는 서브 픽셀을 턴 온하고 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나의 밝기를 조정하여 패널부로 제공하는 단계를 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.

또한, 일 예로, 제1 투명 모드에서 R, G, W의 서브 픽셀을 코두 턴 오프하고, 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나를 턴 온하고, 제2 투명 모드에서 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고, 백색 광원 및 청색 광원을 턴 오프하도록 제어하는 단계를 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.

비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.

또한, 디스플레이 장치에 대해 도시한 상술한 블록도에서는 버스(bus)를 미도시하였으나, 디스플레이 장치에서 각 구성요소 간의 통신은 버스를 통해 이루어질 수도 있다. 또한, 각 디바이스에는 상술한 다양한 단계를 수행하는 CPU, 마이크로 프로세서 등과 같은 프로세서가 더 포함될 수도 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

1000: 디스플레이 장치 100: 디스플레이 패널
110: 패널부 120: 백라이트부
210: 패널 구동부 220: 백라이트 구동부
230: 제어부 240: 이미지 처리부

Claims

R(Red), G(Green), W(White)의 서브 픽셀을 포함하는 패널부;
백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나를 이용하여 상기 패널부로 백라이트를 제공하는 백라이트부;
영상 데이터를 R(Red), G(Green), B(Blue)의 서브 프레임 데이터로 변환하는 이미지 처리부;
상기 R, G, B 서브 프레임 데이터 각각에 대응되는 상기 R, G, W의 서브 픽셀을 턴 온 시키는 패널 구동부;
상기 백라이트부를 구동시키기 위한 백라이트 구동부; 및
상기 W 서브 픽셀을 턴 온하고 상기 R, G, B 서브 프레임 데이터에 의해 표현되는 휘도 값만큼 상기 백색 광원의 밝기를 조정하여 상기 패널부로 제공하고, 상기 휘도 값을 제외한 나머지 서브 프레임 데이터 각각에 대응되는 서브 픽셀을 턴 온 하고 상기 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나의 밝기를 조정하여 상기 패널부로 제공하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 R 및 G 서브 프레임 데이터 중 적어도 하나에서 상기 휘도 값에 대응되는 데이터를 제외한 나머지 데이터에 대해 상기 R 및 G 서브 픽셀 중 적어도 하나를 각각 턴 온 하고 상기 백색 광원의 밝기를 상기 나머지 데이터에 대응되도록 조정하고,
상기 B 서브 프레임 데이터에서 상기 휘도 값에 대응되는 데이터를 제외한 나머지 데이터에 대해 상기 W 픽셀을 턴 온 하고 상기 청색 광원의 밝기를 상기 나머지 데이터에 대응되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 R, G, B 서브 프레임 데이터 중 최소값에 대응되도록 상기 W 서브 픽셀을 턴 온 하고 상기 백색 광원을 상기 패널부로 제공함으로써 상기 R, G, B 서브 프레임 데이터에 의해 표현되는 휘도 값을 표현하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 W 서브 픽셀은,
투명 픽셀인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제4항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 제1 투명 모드 및 제2 투명 모드를 제공하며,
상기 제어부는,
상기 제1 투명 모드에서 상기 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고, 상기 백색 광원 및 상기 청색 광원 중 적어도 하나를 상기 패널부로 제공하고,
상기 제2 투명 모드에서 상기 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고, 상기 백색 광원 및 상기 청색 광원을 턴 오프하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 청색 광원은 복수의 청색 LED이고,
상기 백색 광원은 청색 LED 상에 형광체가 결합된 형태의 복수의 백색 LED이며,
각 청색 LED 및 각 백색 LED는 하나의 LED 칩으로 집적된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 청색 광원은 복수의 청색 LED 칩이고,
상기 백색 광원은 청색 LED 상에 형광체가 결합된 형태의 복수의 백색 LED 칩이며,
각 청색 LED 칩 및 각 백색 LED 칩은 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
PWM(Pulse Width Modulation) 디밍 방식을 사용하여 상기 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나의 밝기를 조정하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 이미지 처리부는,
상기 영상 데이터를 펜틸(Pentile) 구조로 변환하고, 상기 R, G, B의 서브 프레임 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
R(Red), G(Green), W(White)의 서브 픽셀을 포함하는 패널부 및 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나를 이용하여 상기 패널부로 백라이트를 제공하는 백라이트부를 포함하는 디스플레이 장치의 제어 방법에 있어서,
영상 데이터를 R(Red), G(Green), B(Blue)의 서브 프레임 데이터로 변환하는 단계;
상기 R, G, B 서브 프레임 데이터 각각에 대응되는 상기 R, G, W의 서브 픽셀을 턴 온시키는 단계; 및
상기 W 서브 픽셀을 턴 온하고상기 R, G, B 서브 프레임 데이터에 의해 표현되는 휘도 값만큼 상기 백색 광원의 밝기를 조정하여 상기 패널부로 제공하고, 상기 휘도 값을 제외한 나머지 서브 프레임 데이터 각각에 대응되는 서브 픽셀을 턴온하고 상기 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나의 밝기를 조정하여 상기 패널부로 제공하는 단계;를 포함하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 제공하는 단계는,
상기 R 및 G 서브 프레임 데이터 중 적어도 하나에서 상기 휘도 값에 대응되는 데이터를 제외한 나머지 데이터에 대해 상기 R 및 G 서브 픽셀 중 적어도 하나를 각각 턴 온하고 상기 백색 광원의 밝기를 상기 나머지 데이터에 대응되도록 조정하고, 상기 B 서브 프레임 데이터에서 상기 휘도 값에 대응되는 데이터를 제외한 나머지 데이터에 대해 상기 W 픽셀을 턴 온하고 상기 청색 광원의 밝기를 상기 나머지 데이터에 대응되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 제공하는 단계는,
상기 R, G, B 서브 프레임 데이터 중 최소값에 대응되도록 상기 W 서브 픽셀을 턴 온하고 상기 백색 광원을 상기 패널부로 제공함으로써 상기 R, G, B 서브 프레임 데이터에 의해 표현되는 휘도 값을 표현하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 W 서브 픽셀은,
투명 픽셀인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
제13항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 제1 투명 모드 및 제2 투명 모드를 제공하며,
상기 제1 투명 모드에서 상기 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고, 상기 백색 광원 및 상기 청색 광원 중 적어도 하나를 턴 온하고,
상기 제2 투명 모드에서 상기 R, G, W의 서브 픽셀을 모두 턴 오프하고, 상기 백색 광원 및 상기 청색 광원을 턴 오프하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 청색 광원은 복수의 청색 LED이고,
상기 백색 광원은 청색 LED 상에 형광체가 결합된 형태의 복수의 백색 LED이며,
각 청색 LED 및 각 백색 LED는 하나의 LED 칩으로 집적된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 청색 광원은 복수의 청색 LED 칩이고,
상기 백색 광원은 청색 LED 상에 형광체가 결합된 형태의 복수의 백색 LED 칩이며,
각 청색 LED 칩 및 각 백색 LED 칩은 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 제공하는 단계는,
PWM(Pulse Width Modulation) 디밍 방식을 사용하여 상기 백색 광원 및 청색 광원 중 적어도 하나의 밝기를 조정하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 변환하는 단계는,
상기 영상 데이터를 펜틸(Pentile) 구조로 변환하고, 상기 R, G, B의 서브 프레임 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제어 방법.