KR20160054278A - 영상표시장치 - Google Patents

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KR20160054278A
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Abstract

본 발명은 영상표시장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치는, 패널과, 패널에 광을 출력하는 복수의 백라이트 램프와, 복수의 백라이트에 공통 전압을 출력하는 전원 공급부와, 공통 전압을 이용하여, 복수의 백라이트 램프를 구동하는 램프 구동부와, 램프 구동부를 제어하는 구동 제어부를 포함하고, 램프 구동부는, 복수의 백라이트 램프를 스위칭하는 복수의 스위칭 소자를 포함하고, 구동 제어부는, 복수의 스위칭 소자의 각 드레인 단자 전압에 기초하여, 복수의 스위칭 소자의 각 게이트 단자를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호를 생성하는 프로세서를 포함하며, 프로세서는, 드레인 단자 전압의 크기에 기초하여, 스위칭 제어 신호의 레벨을 가변한다. 이에 의해, 복수의 백라이트 램프를 스위칭하는 복수의 스위칭 소자의 발열을 저감할 수 있게 된다.

Description

영상표시장치{Image display apparatus}
본 발명은 영상표시장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 백라이트 구동시의 소비전력을 저감할 수 있는 영상표시장치에 관한 것이다.
디지털 방송은 디지털 영상 및 음성 신호를 송출하는 방송을 의미한다. 디지털 방송은 아날로그 방송에 비해, 외부 잡음에 강해 데이터 손실이 작으며, 에러 정정에 유리하며, 해상도가 높고, 선명한 화면을 제공한다. 또한, 디지털 방송은 아날로그 방송과 달리 양방향 서비스가 가능하다.
한편, 선명한 화면을 시청하고자 하는 사용자의 요구에 따라, 영상표시장치의 해상도가 증가하는 추세이며, 이에 따라, 해상도가 증가된 영상표시장치가 개발되고 있다. 이러한 경우, 해상도 증가에 따라, 결국 영상표시장치에서 소비되는 소비전력이 증가하게 된다.
본 발명의 목적은, 복수의 백라이트 램프를 스위칭하는 복수의 스위칭 소자의 발열을 저감할 수 있는 영상표시장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치는, 패널과, 패널에 광을 출력하는 복수의 백라이트 램프와, 복수의 백라이트에 공통 전압을 출력하는 전원 공급부와, 공통 전압을 이용하여, 복수의 백라이트 램프를 구동하는 램프 구동부와, 램프 구동부를 제어하는 구동 제어부를 포함하고, 램프 구동부는, 복수의 백라이트 램프를 스위칭하는 복수의 스위칭 소자를 포함하고, 구동 제어부는, 복수의 스위칭 소자의 각 드레인 단자 전압에 기초하여, 복수의 스위칭 소자의 각 게이트 단자를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호를 생성하는 프로세서를 포함하며, 프로세서는, 드레인 단자 전압의 크기에 기초하여, 스위칭 제어 신호의 레벨을 가변한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치는, 패널과, 패널에 광을 출력하며 서로 병렬 접속되는 복수의 백라이트 램프와, 복수의 백라이트에 공통 전압을 출력하는 전원 공급부와, 복수의 백라이트 램프를 구동하는 램프 구동부와, 램프 구동부를 제어하는 구동 제어부를 포함하고, 램프 구동부는, 복수의 백라이트 램프를 스위칭하는 복수의 스위칭 소자와,를 포함하고, 구동 제어부는, 복수의 스위칭 소자의 각 드레인 단자 전압 중 최저 드레인 단자 전압에 기초하여, 복수의 스위칭 소자의 각 게이트 단자를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호를 생성하되, 최저 드레인 단자 전압과 각 드레인 단자 전압 사이의 차이에 따라, 스위칭 제어 신호의 레벨 및 듀티를 가변하는 프로세서를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 영상표시장치는, 패널과, 패널에 광을 출력하는 복수의 백라이트 램프와, 복수의 백라이트에 공통 전압을 출력하는 전원 공급부와, 공통 전압을 이용하여, 복수의 백라이트 램프를 구동하는 램프 구동부와, 램프 구동부를 제어하는 구동 제어부를 포함하고, 램프 구동부는, 복수의 백라이트 램프를 스위칭하는 복수의 스위칭 소자를 포함하고, 구동 제어부는, 복수의 스위칭 소자의 각 드레인 단자 전압에 기초하여, 복수의 스위칭 소자의 각 게이트 단자를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호를 생성하는 프로세서를 포함하며, 프로세서는, 드레인 단자 전압의 크기에 기초하여, 스위칭 제어 신호의 레벨을 가변함으로써, 복수의 백라이트 램프를 스위칭하는 복수의 스위칭 소자의 발열을 저감할 수 있게 된다.
특히, 고해상도의 패널 구동을 위해, 스위칭 소자에 흐르는 전류가 증가되며, 이에 따라, 스위칭 소자의 소자 스트레스가 증가되나, 복수의 스위칭 소자의 드레인 단자 전압의 크기에 기초하여, 스위칭 제어 신호의 레벨을 가변함으로써, 스위칭 소자의 소자 스트레스가 저감되게 된다.
특히, 스위칭 소자의 드레인 단자 전압의 크기에 기초하여, 스위칭 제어 신호의 레벨 및 듀티를 가변함으로써, 복수의 스위칭 소자의 발열 및 소비전력을 저감할 수 있게 된다.
한편, 로컬 디밍(local dimming)에 의해, 복수의 백라이트 램프 중 일부만 동작하는 경우, 복수의 백라이트 램프 중 동작하는 복수의 램프에 대응하는 스위칭 소자의 각 드레인 단자 전압 중 중 최저 드레인 단자 전압에 기초하여, 복수의 백라이트 램프 중 동작하는 복수의 램프에 흐르는 목표 구동 전류를 생성하고, 생성된 목표 구동 전류에 대응하는 스위칭 제어 신호를, 출력함으로써, 로컬 디밍 구동시에도 소비전력을 저감할 수 있게 된다.
한편, 스위칭 소자의 발열이 저감되므로, 방열판 사이즈의 축소가 가능하며, 램프 구동부와, 구동 제어부의 회로 기판의 크기를 축소할 수 있게 된다.
한편, 프로세서는, 복수의 백라이트 램프 주변의 온도에 기초하여, 스위칭 제어 신호의 레벨을 보상함으로서, 주변 온도에 따라, 안정적으로 백라이트 램프를 구동하면서, 스위칭 소자의 발열을 저감하면서, 소비 전력을 저감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상표시 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치의 내부 블록도이다.
도 3은 도 2의 제어부의 내부 블록도이다.
도 4는 도 2의 원격제어장치의 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 원격제어장치의 내부 블록도이다.
도 6은 도 2의 전원공급부와 디스플레이의 내부의 일예를 도시한 도면이다.
도 7a 내지 도 7d는 도 6의 백라이트 램프의 배열의 다양한 예를 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 영상표시장치의 부분 회로도의 일예이다.
도 9 내지 도 12는 도 8의 회로도의 설명에 참조되는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 영상표시장치의 부분 회로도의 다른 예이다.
도 14는 도 13의 회로도의 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한, 영상표시장치(100)는, 디스플레이(도 2의 180)와, 디스플레이에 영상을 표시하기 위한 제어부(도 2의 170), 디스플레이에 전원을 공급하는 전원 공급부(도 2의 190) 등을 구비할 수 있다.
한편, 영상표시장치(100)의 해상도가, HD(High Definition), Full HD, UHD(Ultra High Definition) 등으로 높아지는 추세에서, 영상표시장치(100)의 소비전력이 증대되게 되며, 이에 따라, 소비전력을 저감하기 위한 다양한 기법이 연구되고 있다.
특히, 본 발명의 실시예에서는, 복수의 백라이트 램프를 스위칭하는 복수의 스위칭 소자의 발열을 저감하는 기법에 대해 기술한다.
한편, 디스플레이(180)가 액정 패널을 구비하는 경우, 별도의 백라이트 램프가 사용된다.
이때, 영상표시장치(100)에서 소비되는 소비 전력 중 대략 60 내지 70%가, 백라이트 램프 또는 백라이트 램프를 구동하는 회로 소자에서 소비된다. 특히, 영상표시장치(100)의 해상도가, HD(High Definition), Full HD, UHD(Ultra High Definition), 4K , 8K 등으로 높아질수록, 백라이트 램프 내의 LED 구동 전압(Vf) 또는 LED 에 흐르는 구동 전류(If) 중 적어도 하나가 높아진다.
백라이트 램프 내의 LED 구동 전압(Vf) 등이 증가함에 따라, 복수의 백라이트에 공통으로 인가되는 공통 전압의 레벨이 증가하게 된다. 이러한 상황에서, 복수의 백라이트 램프를 구동하는 스위칭 소자에 흐르는 전류 레벨이 증가함에 따라, 스위칭 소자에서 소비되는 소비전력이 증가하며, 발열이 증가하게 된다.
따라서, 본 발명에서는, 백라이트 램프 구동시 복수의 백라이트 램프를 스위칭하는 복수의 스위칭 소자의 발열을 저감하는 기법에 대해 기술한다.
구체적으로, 영상표시장치(100)는, 패널(도 6의 210)에 광을 출력하며 서로 병렬 접속되는 복수의 백라이트 램프(도 8의 1140)와, 복수의 백라이트에 공통 전압(VLED)을 출력하는 전원 공급부(도 8의 190)와, 공통 전압(VLED)을 이용하여, 복수의 백라이트 램프(도 8의 1140)를 구동하는 램프 구동부(도 8의 256)와, 램프 구동부(도 8의 256)를 제어하는 구동 제어부(도 8의 1120)를 포함하며, 구동 제어부(도 8의 120)는, 복수의 스위칭 소자의 각 드레인 단자 전압에 기초하여, 복수의 스위칭 소자의 각 게이트 단자를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호를 생성하되, 드레인 단자 전압의 크기에 기초하여, 스위칭 제어 신호의 레벨이 가변되도록 한다.
특히, 구동 제어부(도 8의 120)는, 드레인 단자 전압의 크기가 클수록, 특히, 최저 드레인 단자 전압과 각 드레인 단자 전압 사이의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호의 레벨이 커지도록 제어할 수 있다. 또한, 스위칭 제어 신호의 듀티가 작아지도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 각 스위칭 소자에서 소비되는 소비 전력이 저감되며, 결국, 스위칭 소자의 발열이 저감되게 된다.
특히, 고해상도의 패널 구동을 위해, 스위칭 소자에 흐르는 전류가 증가되며, 이에 따라, 스위칭 소자의 소자 스트레스가 증가되나, 복수의 스위칭 소자의 각 드레인 단자 전압에 기초하여, 복수의 스위칭 소자의 각 게이트 단자를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호의 레벨이 커지도록 제어하고, 생성된 스위칭 제어 신호에 기초하여, 스위칭 소자를 구동함으로써, 스위칭 소자의 소자 스트레스가 저감되게 된다.
한편, 로컬 디밍(local dimming)에 의해, 복수의 백라이트 램프 중 일부만 동작하는 경우, 복수의 백라이트 램프 중 동작하는 복수의 램프에 대응하는 스위칭 소자의 각 드레인 단자 전압 중 중 최저 드레인 단자 전압에 기초하여, 복수의 백라이트 램프 중 동작하는 복수의 램프에 흐르는 목표 구동 전류를 생성하고, 생성된 목표 구동 전류에 대응하는 스위칭 제어 신호를 출력함으로써, 로컬 디밍 구동시에도 소비전력을 저감할 수 있게 된다.
한편, 스위칭 소자의 발열이 저감되므로, 방열판 사이즈의 축소가 가능하며, (도 8의 256)와, 구동 제어부(도 8의 120)의 회로 기판의 크기를 축소할 수 있게 된다.
한편, 구동 제어부(도 8의 1120)는, 복수의 백라이트 램프 주변의 온도에 기초하여, 스위칭 제어 신호의 레벨을 보상함으로서, 주변 온도에 따라, 안정적으로 백라이트 램프를 구동하면서, 스위칭 소자의 발열을 저감하면서, 소비 전력을 저감할 수 있게 된다.
상술한, 영상표시장치의 백라이트 구동시, 복수의 백라이트 램프를 스위칭하는 복수의 스위칭 소자의 발열을 저감하기 위한 기법에 대해서는, 도 8 이하를 참조하여 보다 상세히 기술한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치의 내부 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 영상표시장치(100)는, 방송 수신부(105), 외부장치 인터페이스부(130), 저장부(140), 사용자입력 인터페이스부(150), 센서부(미도시), 제어부(170), 디스플레이(180), 오디오 출력부(185)를 포함할 수 있다.
방송 수신부(105)는, 튜너부(110), 복조부(120), 및 네트워크 인터페이스부(130)를 포함할 수 있다. 물론, 필요에 따라, 튜너부(110)와 복조부(120)를 구비하면서 네트워크 인터페이스부(130)는 포함하지 않도록 설계하는 것도 가능하며, 반대로 네트워크 인터페이스부(130)를 구비하면서 튜너부(110)와 복조부(120)는 포함하지 않도록 설계하는 것도 가능하다.
한편, 방송 수신부(105)는, 도면과 달리, 외부장치 인터페이스부(도 2의 135)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 1의 셋탑 박스(250)로부터의 방송 신호가, 외부장치 인터페이스부(도 2의 135)를 통해 수신되는 것도 가능하다.
튜너부(110)는, 안테나(50)를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency) 방송 신호 중 사용자에 의해 선택된 채널 또는 기저장된 모든 채널에 해당하는 RF 방송 신호를 선택한다. 또한, 선택된 RF 방송 신호를 중간 주파수 신호 혹은 베이스 밴드 영상 또는 음성신호로 변환한다.
예를 들어, 선택된 RF 방송 신호가 디지털 방송 신호이면 디지털 IF 신호(DIF)로 변환하고, 아날로그 방송 신호이면 아날로그 베이스 밴드 영상 또는 음성 신호(CVBS/SIF)로 변환한다. 즉, 튜너부(110)는 디지털 방송 신호 또는 아날로그 방송 신호를 처리할 수 있다. 튜너부(110)에서 출력되는 아날로그 베이스 밴드 영상 또는 음성 신호(CVBS/SIF)는 제어부(170)로 직접 입력될 수 있다.
한편, 튜너부(110)는, 본 발명에서 안테나를 통해 수신되는 RF 방송 신호 중 채널 기억 기능을 통하여 저장된 모든 방송 채널의 RF 방송 신호를 순차적으로 선택하여 이를 중간 주파수 신호 혹은 베이스 밴드 영상 또는 음성 신호로 변환할 수 있다.
한편, 튜너부(110)는, 복수 채널의 방송 신호를 수신하기 위해, 복수의 튜너를 구비하는 것이 가능하다. 또는, 복수 채널의 방송 신호를 동시에 수신하는 단일 튜너도 가능하다.
복조부(120)는 튜너부(110)에서 변환된 디지털 IF 신호(DIF)를 수신하여 복조 동작을 수행한다.
복조부(120)는 복조 및 채널 복호화를 수행한 후 스트림 신호(TS)를 출력할 수 있다. 이때 스트림 신호는 영상 신호, 음성 신호 또는 데이터 신호가 다중화된 신호일 수 있다.
복조부(120)에서 출력한 스트림 신호는 제어부(170)로 입력될 수 있다. 제어부(170)는 역다중화, 영상/음성 신호 처리 등을 수행한 후, 디스플레이(180)에 영상을 출력하고, 오디오 출력부(185)로 음성을 출력한다.
외부장치 인터페이스부(130)는, 접속된 외부 장치(190)와 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다. 이를 위해, 외부장치 인터페이스부(130)는, A/V 입출력부(미도시) 또는 무선 통신부(미도시)를 포함할 수 있다.
외부장치 인터페이스부(130)는, DVD(Digital Versatile Disk), 블루레이(Blu ray), 게임기기, 카메라, 캠코더, 컴퓨터(노트북), 셋탑 박스 등과 같은 외부 장치와 유/무선으로 접속될 수 있으며, 외부 장치와 입력/출력 동작을 수행할 수도 있다.
A/V 입출력부는, 외부 장치의 영상 및 음성 신호를 입력받을 수 있다. 한편, 무선 통신부는, 다른 전자기기와 근거리 무선 통신을 수행할 수 있다.
네트워크 인터페이스부(135)는, 영상표시장치(100)를 인터넷망을 포함하는 유/무선 네트워크와 연결하기 위한 인터페이스를 제공한다. 예를 들어, 네트워크 인터페이스부(135)는, 네트워크를 통해, 인터넷 또는 컨텐츠 제공자 또는 네트워크 운영자가 제공하는 컨텐츠 또는 데이터들을 수신할 수 있다.
저장부(140)는, 제어부(170) 내의 각 신호 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 신호 처리된 영상, 음성 또는 데이터 신호를 저장할 수도 있다.
또한, 저장부(140)는 외부장치 인터페이스부(130)로 입력되는 영상, 음성 또는 데이터 신호의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 또한, 저장부(140)는, 채널 맵 등의 채널 기억 기능을 통하여 소정 방송 채널에 관한 정보를 저장할 수 있다.
도 2의 저장부(140)가 제어부(170)와 별도로 구비된 실시예를 도시하고 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 저장부(140)는 제어부(170) 내에 포함될 수 있다.
사용자입력 인터페이스부(150)는, 사용자가 입력한 신호를 제어부(170)로 전달하거나, 제어부(170)로부터의 신호를 사용자에게 전달한다.
예를 들어, 원격제어장치(200)로부터 전원 온/오프, 채널 선택, 화면 설정 등의 사용자 입력 신호를 송신/수신하거나, 전원키, 채널키, 볼륨키, 설정치 등의 로컬키(미도시)에서 입력되는 사용자 입력 신호를 제어부(170)에 전달하거나, 사용자의 제스처를 센싱하는 센서부(미도시)로부터 입력되는 사용자 입력 신호를 제어부(170)에 전달하거나, 제어부(170)로부터의 신호를 센서부(미도시)로 송신할 수 있다.
제어부(170)는, 튜너부(110) 또는 복조부(120) 또는 외부장치 인터페이스부(130)를 통하여, 입력되는 스트림을 역다중화하거나, 역다중화된 신호들을 처리하여, 영상 또는 음성 출력을 위한 신호를 생성 및 출력할 수 있다.
제어부(170)에서 영상 처리된 영상 신호는 디스플레이(180)로 입력되어, 해당 영상 신호에 대응하는 영상으로 표시될 수 있다. 또한, 제어부(170)에서 영상 처리된 영상 신호는 외부장치 인터페이스부(130)를 통하여 외부 출력장치로 입력될 수 있다.
제어부(170)에서 처리된 음성 신호는 오디오 출력부(185)로 음향 출력될 수 있다. 또한, 제어부(170)에서 처리된 음성 신호는 외부장치 인터페이스부(130)를 통하여 외부 출력장치로 입력될 수 있다.
도 2에는 도시되어 있지 않으나, 제어부(170)는 역다중화부, 영상처리부 등을 포함할 수 있다. 이에 대해서는 도 3을 참조하여 후술한다.
그 외, 제어부(170)는, 영상표시장치(100) 내의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(170)는 튜너부(110)를 제어하여, 사용자가 선택한 채널 또는 기저장된 채널에 해당하는 RF 방송을 선택(Tuning)하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 사용자입력 인터페이스부(150)를 통하여 입력된 사용자 명령 또는 내부 프로그램에 의하여 영상표시장치(100)를 제어할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 영상을 표시하도록 디스플레이(180)를 제어할 수 있다. 이때, 디스플레이(180)에 표시되는 영상은, 정지 영상 또는 동영상일 수 있으며, 2D 영상 또는 3D 영상일 수 있다.
한편, 제어부(170)는 디스플레이(180)에 표시되는 영상 중에, 소정 2D 오브젝트에 대해 3D 오브젝트로 생성하여 표시되도록 할 수 있다. 예를 들어, 오브젝트는, 접속된 웹 화면(신문, 잡지 등), EPG(Electronic Program Guide), 다양한 메뉴, 위젯, 아이콘, 정지 영상, 동영상, 텍스트 중 적어도 하나일 수 있다.
이러한 3D 오브젝트는, 디스플레이(180)에 표시되는 영상과 다른 깊이를 가지도록 처리될 수 있다. 바람직하게는 3D 오브젝트가 디스플레이(180)에 표시되는 영상에 비해 돌출되어 보이도록 처리될 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 촬영부(미도시)로부터 촬영된 영상에 기초하여, 사용자의 위치를 인식할 수 있다. 예를 들어, 사용자와 영상표시장치(100) 간의 거리(z축 좌표)를 파악할 수 있다. 그 외, 사용자 위치에 대응하는 디스플레이(180) 내의 x축 좌표, 및 y축 좌표를 파악할 수 있다.
한편, 도면에 도시하지 않았지만, 채널 신호 또는 외부 입력 신호에 대응하는 썸네일 영상을 생성하는 채널 브라우징 처리부가 더 구비되는 것도 가능하다. 채널 브라우징 처리부는, 복조부(120)에서 출력한 스트림 신호(TS) 또는 외부장치 인터페이스부(130)에서 출력한 스트림 신호 등을 입력받아, 입력되는 스트림 신호로부터 영상을 추출하여 썸네일 영상을 생성할 수 있다. 생성된 썸네일 영상은 복호화딘 영상 등과 함께 스트림 복호화되어 제어부(170)로 입력될 수 있다. 제어부(170)는 입력된 썸네일 영상을 이용하여 복수의 썸네일 영상을 구비하는 썸네일 리스트를 디스플레이(180)에 표시할 수 있다.
이때의 썸네일 리스트는, 디스플레이(180)에 소정 영상을 표시한 상태에서 일부 영역에 표시되는 간편 보기 방식으로 표시되거나, 디스플레이(180)의 대부분 영역에 표시되는 전체 보기 방식으로 표시될 수 있다. 이러한 썸네일 리스트 내의 썸네일 영상은 순차적으로 업데이트 될 수 있다.
디스플레이(180)는, 제어부(170)에서 처리된 영상 신호, 데이터 신호, OSD 신호, 제어 신호 또는 외부장치 인터페이스부(130)에서 수신되는 영상 신호, 데이터 신호, 제어 신호 등을 변환하여 구동 신호를 생성한다.
디스플레이(180)는 PDP, LCD, OLED, 플렉시블 디스플레이(flexible display)등이 가능하며, 또한, 3차원 디스플레이(3D display)가 가능할 수도 있다.
이러한, 3차원 영상 시청을 위해, 디스플레이(180)는, 추가 디스플레이 방식과 단독 디스플레이 방식으로 나뉠 수 있다.
단독 디스플레이 방식은, 별도의 추가 디스플레이, 예를 들어 안경(glass) 등이 없이, 디스플레이(180) 단독으로 3D 영상을 구현할 수 있는 것으로서, 그 예로, 렌티큘라 방식, 파라랙스 베리어(parallax barrier) 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.
한편, 추가 디스플레이 방식은, 디스플레이(180) 외에 시청장치(미도시)로서 추가 디스플레이를 사용하여, 3D 영상을 구현할 수 있는 것으로서, 그 예로, 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 타입, 안경 타입 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.
한편, 안경 타입은, 편광 안경 타입 등의 패시브(passive) 방식과, 셔터 글래스(ShutterGlass) 타입 등의 액티브(active) 방식으로 다시 나뉠 수 있다. 그리고, 헤드 마운트 디스플레이 타입에서도 패시브 방식과 액티브 방식으로 나뉠 수 있다.
한편, 시청장치(미도시)는, 입체 영상 시청이 가능한 3D용 글래스일 수도 있다. 3D용 글래스(미도시)는, 패시브 방식의 편광 글래스 또는 액티브 방식의 셔터 글래스를 포함할 수 있으며, 상술한 헤드 마운트 타입도 포함하는 개념일 수 있다.
한편, 디스플레이(180)는, 터치 스크린으로 구성되어 출력 장치 이외에 입력 장치로 사용되는 것도 가능하다.
오디오 출력부(185)는, 제어부(170)에서 음성 처리된 신호를 입력 받아 음성으로 출력한다.
촬영부(미도시)는 사용자를 촬영한다. 촬영부(미도시)는 1 개의 카메라로 구현되는 것이 가능하나, 이에 한정되지 않으며, 복수 개의 카메라로 구현되는 것도 가능하다. 한편, 촬영부(미도시)는 디스플레이(180) 상부에 영상표시장치(100)에 매립되거나 또는 별도로 배치될 수 있다. 촬영부(미도시)에서 촬영된 영상 정보는 제어부(170)에 입력될 수 있다.
제어부(170)는, 촬영부(미도시)로부터 촬영된 영상, 또는 센서부(미도시)로부터의 감지된 신호 각각 또는 그 조합에 기초하여 사용자의 제스처를 감지할 수 있다.
전원 공급부(190)는, 영상표시장치(100) 전반에 걸쳐 해당 전원을 공급한다. 특히, 시스템 온 칩(System On Chip,SOC)의 형태로 구현될 수 있는 제어부(170)와, 영상 표시를 위한 디스플레이(180), 및 오디오 출력을 위한 오디오 출력부(185)에 전원을 공급할 수 있다.
구체적으로, 전원 공급부(190)는, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 직류 전원의 레벨을 변환하는 dc/dc 컨버터를 구비할 수 있다.
원격제어장치(200)는, 사용자 입력을 사용자입력 인터페이스부(150)로 송신한다. 이를 위해, 원격제어장치(200)는, 블루투스(Bluetooth), RF(Radio Frequency) 통신, 적외선(IR) 통신, UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee) 방식 등을 사용할 수 있다. 또한, 원격제어장치(200)는, 사용자입력 인터페이스부(150)에서 출력한 영상, 음성 또는 데이터 신호 등을 수신하여, 이를 원격제어장치(200)에서 표시하거나 음성 출력할 수 있다.
한편, 상술한 영상표시장치(100)는, 고정형 또는 이동형 디지털 방송 수신 가능한 디지털 방송 수신기일 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 영상표시장치(100)의 블록도는 본 발명의 일실시예를 위한 블록도이다. 블록도의 각 구성요소는 실제 구현되는 영상표시장치(100)의 사양에 따라 통합, 추가, 또는 생략될 수 있다. 즉, 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다. 또한, 각 블록에서 수행하는 기능은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것이며, 그 구체적인 동작이나 장치는 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.
한편, 영상표시장치(100)는 도 2에 도시된 바와 달리, 도 2의 도시된 튜너부(110)와 복조부(120)를 구비하지 않고, 네트워크 인터페이스부(130) 또는 외부장치 인터페이스부(130)를 통해서, 영상 컨텐츠를 수신하고, 이를 재생할 수도 있다.
한편, 영상표시장치(100)는, 장치 내에 저장된 영상 또는 입력되는 영상의 신호 처리를 수행하는 영상신호 처리장치의 일예이다, 영상신호 처리장치의 다른 예로는, 도 2에서 도시된 디스플레이(180)와 오디오 출력부(185)가 제외된 셋탑 박스, 상술한 DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 게임기기, 컴퓨터 등이 더 예시될 수 있다.
도 3은 도 2의 제어부의 내부 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 의한 제어부(170)는, 역다중화부(310), 영상 처리부(320), 프로세서(330), OSD 생성부(340), 믹서(345), 프레임 레이트 변환부(350), 및 포맷터(360)를 포함할 수 있다. 그 외 오디오 처리부(미도시), 데이터 처리부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
역다중화부(310)는, 입력되는 스트림을 역다중화한다. 예를 들어, MPEG-2 TS가 입력되는 경우 이를 역다중화하여, 각각 영상, 음성 및 데이터 신호로 분리할 수 있다. 여기서, 역다중화부(310)에 입력되는 스트림 신호는, 튜너부(110) 또는 복조부(120) 또는 외부장치 인터페이스부(130)에서 출력되는 스트림 신호일 수 있다.
영상 처리부(320)는, 역다중화된 영상 신호의 영상 처리를 수행할 수 있다. 이를 위해, 영상 처리부(320)는, 영상 디코더(225), 및 스케일러(235)를 구비할 수 있다.
영상 디코더(225)는, 역다중화된 영상신호를 복호화하며, 스케일러(235)는, 복호화된 영상신호의 해상도를 디스플레이(180)에서 출력 가능하도록 스케일링(scaling)을 수행한다.
영상 디코더(225)는 다양한 규격의 디코더를 구비하는 것이 가능하다.
한편, 영상 처리부(320)에서 복호화된 영상 신호는, 2D 영상 신호만 있는 경우, 2D 영상 신호와 3D 영상 신호가 혼합된 경우, 및 3D 영상 신호만 있는 경우로 구분될 수 있다.
예를 들어, 외부 장치(190)로부터 입력되는 외부 영상 신호 또는 튜너부(110)에서 수신되는 방송 신호의 방송 영상 신호가, 2D 영상 신호만 있는 경우, 2D 영상 신호와 3D 영상 신호가 혼합된 경우, 및 3D 영상 신호만 있는 경우로 구분될 수 있으며, 이에 따라, 이후의 제어부(170), 특히 영상 처리부(320) 등에서 신호 처리되어, 각각 2D 영상 신호, 2D 영상 신호와 3D 영상 신호의 혼합 신호, 3D 영상 신호가 출력될 수 있다.
한편, 영상 처리부(320)에서 복호화된 영상 신호는, 다양한 포맷의 3D 영상 신호일 수 있다. 예를 들어, 색차 영상(color image) 및 깊이 영상(depth image)으로 이루어진 3D 영상 신호일 수 있으며, 또는 복수 시점 영상 신호로 이루어진 3D 영상 신호 등일 수 있다. 복수 시점 영상 신호는, 예를 들어, 좌안 영상 신호와 우안 영상 신호를 포함할 수 있다.
여기서, 3D 영상 신호의 포맷은, 좌안 영상 신호(L)와 우안 영상 신호(R)를 좌,우로 배치하는 사이드 바이 사이드(Side by Side) 포맷, 상,하로 배치하는 탑 다운(Top / Down) 포맷, 시분할로 배치하는 프레임 시퀀셜(Frame Sequential) 포맷, 좌안 영상 신호와 우안 영상 신호를 라인 별로 혼합하는 인터레이스 (Interlaced) 포맷, 좌안 영상 신호와 우안 영상 신호를 박스 별로 혼합하는 체커 박스(Checker Box) 포맷 등일 수 있다.
프로세서(330)는, 영상표시장치(100) 내 또는 제어부(170) 내의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(330)는 튜너(110)를 제어하여, 사용자가 선택한 채널 또는 기저장된 채널에 해당하는 RF 방송을 선택(Tuning)하도록 제어할 수 있다.
또한, 프로세서(330)는, 사용자입력 인터페이스부(150)를 통하여 입력된 사용자 명령 또는 내부 프로그램에 의하여 영상표시장치(100)를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서(330)는, 네트워크 인터페이스부(135) 또는 외부장치 인터페이스부(130)와의 데이터 전송 제어를 수행할 수 있다.
또한, 프로세서(330)는, 제어부(170) 내의 역다중화부(310), 영상 처리부(320), OSD 생성부(340) 등의 동작을 제어할 수 있다.
OSD 생성부(340)는, 사용자 입력에 따라 또는 자체적으로 OSD 신호를 생성한다. 예를 들어, 사용자 입력 신호에 기초하여, 디스플레이(180)의 화면에 각종 정보를 그래픽(Graphic)이나 텍스트(Text)로 표시하기 위한 신호를 생성할 수 있다. 생성되는 OSD 신호는, 영상표시장치(100)의 사용자 인터페이스 화면, 다양한 메뉴 화면, 위젯, 아이콘 등의 다양한 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 생성되는 OSD 신호는, 2D 오브젝트 또는 3D 오브젝트를 포함할 수 있다.
또한, OSD 생성부(340)는, 원격제어장치(200)로부터 입력되는 포인팅 신호에 기초하여, 디스플레이에 표시 가능한, 포인터를 생성할 수 있다. 특히, 이러한 포인터는, 포인팅 신호 처리부에서 생성될 수 있으며, OSD 생성부(240)는, 이러한 포인팅 신호 처리부(미도시)를 포함할 수 있다. 물론, 포인팅 신호 처리부(미도시)가 OSD 생성부(240) 내에 구비되지 않고 별도로 마련되는 것도 가능하다.
믹서(345)는, OSD 생성부(340)에서 생성된 OSD 신호와 영상 처리부(320)에서 영상 처리된 복호화된 영상 신호를 믹싱할 수 있다. 이때, OSD 신호와 복호화된 영상 신호는 각각 2D 신호 및 3D 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 믹싱된 영상 신호는 프레임 레이트 변환부(350)에 제공된다.
프레임 레이트 변환부(Frame Rate Conveter, FRC)(350)는, 입력되는 영상의 프레임 레이트를 변환할 수 있다. 한편, 프레임 레이트 변환부(350)는, 별도의 프레임 레이트 변환 없이, 그대로 출력하는 것도 가능하다.
포맷터(360)는, 프레임 레이트 변환된 3D 영상의 좌안 영상 프레임과 우안 영상 프레임을 배열할 수 있다. 그리고, 3D 시청 장치(미도시)의 좌안 글래스와 우안 글래스의 개방을 위한 동기 신호(Vsync)를 출력할 수 있다.
한편, 포맷터(Formatter)(360)는, 믹서(345)에서 믹싱된 신호, 즉 OSD 신호와 복호화된 영상 신호를 입력받아, 2D 영상 신호와 3D 영상 신호를 분리할 수 있다.
한편, 포맷터(360)는, 3D 영상 신호의 포맷을 변경할 수 있다. 예를 들어, 상술한 다양한 포맷 중 어느 하나의 포맷으로 변경할 수 있다.
한편, 포맷터(360)는, 2D 영상 신호를 3D 영상 신호로 전환할 수도 있다. 예를 들어, 3D 영상 생성 알고리즘에 따라, 2D 영상 신호 내에서 에지(edge) 또는 선택 가능한 오브젝트를 검출하고, 검출된 에지(edge)에 따른 오브젝트 또는 선택 가능한 오브젝트를 3D 영상 신호로 분리하여 생성할 수 있다. 이때, 생성된 3D 영상 신호는, 상술한 바와 같이, 좌안 영상 신호(L)와 우안 영상 신호(R)로 분리되어 정렬될 수 있다.
한편, 도면에서는 도시하지 않았지만, 포맷터(360) 이후에, 3D 효과(3-dimensional effect) 신호 처리를 위한 3D 프로세서(미도시)가 더 배치되는 것도 가능하다. 이러한 3D 프로세서(미도시)는, 3D 효과의 개선을 위해, 영상 신호의 밝기(brightness), 틴트(Tint) 및 색조(Color) 조절 등을 처리할 수 있다. 예를 들어, 근거리는 선명하게, 원거리는 흐리게 만드는 신호 처리 등을 수행할 수 있다. 한편, 이러한 3D 프로세서의 기능은, 포맷터(360)에 병합되거나 영상처리부(320) 내에 병합될 수 있다.
한편, 제어부(170) 내의 오디오 처리부(미도시)는, 역다중화된 음성 신호의 음성 처리를 수행할 수 있다. 이를 위해 오디오 처리부(미도시)는 다양한 디코더를 구비할 수 있다.
또한, 제어부(170) 내의 오디오 처리부(미도시)는, 베이스(Base), 트레블(Treble), 음량 조절 등을 처리할 수 있다.
제어부(170) 내의 데이터 처리부(미도시)는, 역다중화된 데이터 신호의 데이터 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 역다중화된 데이터 신호가 부호화된 데이터 신호인 경우, 이를 복호화할 수 있다. 부호화된 데이터 신호는, 각 채널에서 방영되는 방송프로그램의 시작시간, 종료시간 등의 방송정보를 포함하는 EPG(Electronic Program Guide) 정보일 수 있다.
한편, 도 3에서는 OSD 생성부(340)와 영상 처리부(320)으로부터의 신호를 믹서(345)에서 믹싱한 후, 포맷터(360)에서 3D 처리 등을 하는 것으로 도시하나, 이에 한정되지 않으며, 믹서가 포맷터 뒤에 위치하는 것도 가능하다. 즉, 영상 처리부(320)의 출력을 포맷터(360)에서 3D 처리하고, OSD 생성부(340)는 OSD 생성과 함께 3D 처리를 수행한 후, 믹서(345)에서 각각의 처리된 3D 신호를 믹싱하는 것도 가능하다.
한편, 도 3에 도시된 제어부(170)의 블록도는 본 발명의 일실시예를 위한 블록도이다. 블록도의 각 구성요소는 실제 구현되는 제어부(170)의 사양에 따라 통합, 추가, 또는 생략될 수 있다.
특히, 프레임 레이트 변환부(350), 및 포맷터(360)는 제어부(170) 내에 마련되지 않고, 각각 별도로 구비되거나, 하나의 모듈로서 별도로 구비될 수도 있다.
도 4는 도 2의 원격제어장치의 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 디스플레이(180)에 원격제어장치(200)에 대응하는 포인터(205)가 표시되는 것을 예시한다.
사용자는 원격제어장치(200)를 상하, 좌우(도 4의 (b)), 앞뒤(도 4의 (c))로 움직이거나 회전할 수 있다. 영상표시장치의 디스플레이(180)에 표시된 포인터(205)는 원격제어장치(200)의 움직임에 대응한다. 이러한 원격제어장치(200)는, 도면과 같이, 3D 공간 상의 움직임에 따라 해당 포인터(205)가 이동되어 표시되므로, 공간 리모콘 또는 3D 포인팅 장치라 명명할 수 있다.
도 4의 (b)는 사용자가 원격제어장치(200)를 왼쪽으로 이동하면, 영상표시장치의 디스플레이(180)에 표시된 포인터(205)도 이에 대응하여 왼쪽으로 이동하는 것을 예시한다.
원격제어장치(200)의 센서를 통하여 감지된 원격제어장치(200)의 움직임에 관한 정보는 영상표시장치로 전송된다. 영상표시장치는 원격제어장치(200)의 움직임에 관한 정보로부터 포인터(205)의 좌표를 산출할 수 있다. 영상표시장치는 산출한 좌표에 대응하도록 포인터(205)를 표시할 수 있다.
도 4의 (c)는, 원격제어장치(200) 내의 특정 버튼을 누른 상태에서, 사용자가 원격제어장치(200)를 디스플레이(180)에서 멀어지도록 이동하는 경우를 예시한다. 이에 의해, 포인터(205)에 대응하는 디스플레이(180) 내의 선택 영역이 줌인되어 확대 표시될 수 있다. 이와 반대로, 사용자가 원격제어장치(200)를 디스플레이(180)에 가까워지도록 이동하는 경우, 포인터(205)에 대응하는 디스플레이(180) 내의 선택 영역이 줌아웃되어 축소 표시될 수 있다. 한편, 원격제어장치(200)가 디스플레이(180)에서 멀어지는 경우, 선택 영역이 줌아웃되고, 원격제어장치(200)가 디스플레이(180)에 가까워지는 경우, 선택 영역이 줌인될 수도 있다.
한편, 원격제어장치(200) 내의 특정 버튼을 누른 상태에서는 상하, 좌우 이동의 인식이 배제될 수 있다. 즉, 원격제어장치(200)가 디스플레이(180)에서 멀어지거나 접근하도록 이동하는 경우, 상,하,좌,우 이동은 인식되지 않고, 앞뒤 이동만 인식되도록 할 수 있다. 원격제어장치(200) 내의 특정 버튼을 누르지 않은 상태에서는, 원격제어장치(200)의 상,하, 좌,우 이동에 따라 포인터(205)만 이동하게 된다.
한편, 포인터(205)의 이동속도나 이동방향은 원격제어장치(200)의 이동속도나 이동방향에 대응할 수 있다.
도 5는 도 2의 원격제어장치의 내부 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 원격제어장치(200)는 무선통신부(425), 사용자 입력부(435), 센서부(440), 출력부(450), 전원공급부(460), 저장부(470), 제어부(480)를 포함할 수 있다.
무선통신부(425)는 전술하여 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 영상표시장치 중 임의의 어느 하나와 신호를 송수신한다. 본 발명의 실시예들에 따른 영상표시장치들 중에서, 하나의 영상표시장치(100)를 일예로 설명하도록 하겠다.
본 실시예에서, 원격제어장치(200)는 RF 통신규격에 따라 영상표시장치(100)와 신호를 송수신할 수 있는 RF 모듈(421)을 구비할 수 있다. 또한 원격제어장치(200)는 IR 통신규격에 따라 영상표시장치(100)와 신호를 송수신할 수 있는 IR 모듈(423)을 구비할 수 있다.
본 실시예에서, 원격제어장치(200)는 영상표시장치(100)로 원격제어장치(200)의 움직임 등에 관한 정보가 담긴 신호를 RF 모듈(421)을 통하여 전송한다.
또한, 원격제어장치(200)는 영상표시장치(100)가 전송한 신호를 RF 모듈(421)을 통하여 수신할 수 있다. 또한, 원격제어장치(200)는 필요에 따라 IR 모듈(423)을 통하여 영상표시장치(100)로 전원 온/오프, 채널 변경, 볼륨 변경 등에 관한 명령을 전송할 수 있다.
사용자 입력부(435)는 키패드, 버튼, 터치 패드, 또는 터치 스크린 등으로 구성될 수 있다. 사용자는 사용자 입력부(435)를 조작하여 원격제어장치(200)으로 영상표시장치(100)와 관련된 명령을 입력할 수 있다. 사용자 입력부(435)가 하드키 버튼을 구비할 경우 사용자는 하드키 버튼의 푸쉬 동작을 통하여 원격제어장치(200)으로 영상표시장치(100)와 관련된 명령을 입력할 수 있다. 사용자 입력부(435)가 터치스크린을 구비할 경우 사용자는 터치스크린의 소프트키를 터치하여 원격제어장치(200)으로 영상표시장치(100)와 관련된 명령을 입력할 수 있다. 또한, 사용자 입력부(435)는 스크롤 키나, 조그 키 등 사용자가 조작할 수 있는 다양한 종류의 입력수단을 구비할 수 있으며 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.
센서부(440)는 자이로 센서(441) 또는 가속도 센서(443)를 구비할 수 있다. 자이로 센서(441)는 원격제어장치(200)의 움직임에 관한 정보를 센싱할 수 있다.
일예로, 자이로 센서(441)는 원격제어장치(200)의 동작에 관한 정보를 x,y,z 축을 기준으로 센싱할 수 있다. 가속도 센서(443)는 원격제어장치(200)의 이동속도 등에 관한 정보를 센싱할 수 있다. 한편, 거리측정센서를 더 구비할 수 있으며, 이에 의해, 디스플레이(180)와의 거리를 센싱할 수 있다.
출력부(450)는 사용자 입력부(435)의 조작에 대응하거나 영상표시장치(100)에서 전송한 신호에 대응하는 영상 또는 음성 신호를 출력할 수 있다. 출력부(450)를 통하여 사용자는 사용자 입력부(435)의 조작 여부 또는 영상표시장치(100)의 제어 여부를 인지할 수 있다.
일예로, 출력부(450)는 사용자 입력부(435)가 조작되거나 무선 통신부(425)을 통하여 영상표시장치(100)와 신호가 송수신되면 점등되는 LED 모듈(451), 진동을 발생하는 진동 모듈(453), 음향을 출력하는 음향 출력 모듈(455), 또는 영상을 출력하는 디스플레이 모듈(457)을 구비할 수 있다.
전원공급부(460)는 원격제어장치(200)으로 전원을 공급한다. 전원공급부(460)는 원격제어장치(200)이 소정 시간 동안 움직이지 않은 경우 전원 공급을 중단함으로서 전원 낭비를 줄일 수 있다. 전원공급부(460)는 원격제어장치(200)에 구비된 소정 키가 조작된 경우에 전원 공급을 재개할 수 있다.
저장부(470)는 원격제어장치(200)의 제어 또는 동작에 필요한 여러 종류의 프로그램, 애플리케이션 데이터 등이 저장될 수 있다. 만일 원격제어장치(200)가 영상표시장치(100)와 RF 모듈(421)을 통하여 무선으로 신호를 송수신할 경우 원격제어장치(200)와 영상표시장치(100)는 소정 주파수 대역을 통하여 신호를 송수신한다. 원격제어장치(200)의 제어부(480)는 원격제어장치(200)와 페어링된 영상표시장치(100)와 신호를 무선으로 송수신할 수 있는 주파수 대역 등에 관한 정보를 저장부(470)에 저장하고 참조할 수 있다.
제어부(480)는 원격제어장치(200)의 제어에 관련된 제반사항을 제어한다. 제어부(480)는 사용자 입력부(435)의 소정 키 조작에 대응하는 신호 또는 센서부(440)에서 센싱한 원격제어장치(200)의 움직임에 대응하는 신호를 무선 통신부(425)를 통하여 영상표시장치(100)로 전송할 수 있다.
영상표시장치(100)의 사용자 입력 인터페이스부(150)는, 원격제어장치(200)와 무선으로 신호를 송수신할 수 있는 무선통신부(151)와, 원격제어장치(200)의 동작에 대응하는 포인터의 좌표값을 산출할 수 있는 좌표값 산출부(415)를 구비할 수 있다.
사용자 입력 인터페이스부(150)는, RF 모듈(412)을 통하여 원격제어장치(200)와 무선으로 신호를 송수신할 수 있다. 또한 IR 모듈(413)을 통하여 원격제어장치(200)이 IR 통신 규격에 따라 전송한 신호를 수신할 수 있다.
좌표값 산출부(415)는 무선통신부(151)를 통하여 수신된 원격제어장치(200)의 동작에 대응하는 신호로부터 손떨림이나 오차를 수정하여 디스플레이(170)에 표시할 포인터(202)의 좌표값(x,y)을 산출할 수 있다.
사용자 입력 인터페이스부(150)를 통하여 영상표시장치(100)로 입력된 원격제어장치(200) 전송 신호는 영상표시장치(100)의 제어부(180)로 전송된다. 제어부(180)는 원격제어장치(200)에서 전송한 신호로부터 원격제어장치(200)의 동작 및 키 조작에 관한 정보를 판별하고, 그에 대응하여 영상표시장치(100)를 제어할 수 있다.
또 다른 예로, 원격제어장치(200)는, 그 동작에 대응하는 포인터 좌표값을 산출하여 영상표시장치(100)의 사용자 입력 인터페이스부(150)로 출력할 수 있다. 이 경우, 영상표시장치(100)의 사용자 입력 인터페이스부(150)는 별도의 손떨림이나 오차 보정 과정 없이 수신된 포인터 좌표값에 관한 정보를 제어부(180)로 전송할 수 있다.
또한, 다른 예로, 좌표값 산출부(415)가, 도면과 달리 사용자 입력 인터페이스부(150)가 아닌, 제어부(170) 내부에 구비되는 것도 가능하다.
도 6은 도 2의 전원공급부와 디스플레이의 내부의 일예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 액정 패널(LCD 패널) 기반의 디스플레이(180)는, 액정 패널(210), 구동 회로부(230), 백라이트 유닛(250)을 포함할 수 있다.
액정 패널(210)은, 영상을 표시하기 위해, 다수개의 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)이 매트릭스 형태로 교차하여 배치되고, 교차하는 영역에 박막 트랜지스터 및 이와 접속되는 화소 전극이 형성되는 제1 기판과, 공통 전극이 구비되는 제2 기판과, 제1 기판과 제2 기판 사이에 형성되는 액정층을 포함한다.
구동 회로부(230)는, 도 1의 제어부(170)로부터 공급되는 제어신호 및 데이터신호를 통해 액정 패널(210)을 구동한다. 이를 위해, 구동 회로부(230)는, 타이밍 컨트롤러(232), 게이트 드라이버(234), 데이터 드라이버(236)를 포함한다.
타이밍 컨트롤러(timing controller)(232)는, 제어부(170)로부터의 제어 신호 및 R,G,B 데이터 신호, 수직동기신호(Vsync) 등을 입력받아, 제어 신호에 대응하여 게이트 드라이버(234)와 데이터 드라이버(236)를 제어하고, R,G,B 데이터 신호를 재배치하여, 데이터 드라이브(236)에 제공한다.
게이트 드라이버(234)와 데이터 드라이버(236), 타이밍 컨트롤러(232)의 제어에 따라, 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)을 통해 주사 신호 및 영상 신호를 액정 패널(210)에 공급한다.
백라이트 유닛(250)은, 액정 패널(210)에 빛을 공급한다. 이를 위해, 백라이트 유닛(250)은, 광원인 다수개의 백라이트 램프(252)와, 백라이트 램프(252)의 스캐닝 구동을 제어하는 스캔 구동부(254)와, 백라이트 램프(252)를 온(On)/오프(Off)하는 램프 구동부(256)를 포함할 수 있다.
액정 패널(210)의 화소전극과 공통전극 사이에 형성되는 전계에 의해 액정층의 광 투과율이 조절된 상태에서, 백라이트 유닛(250)으로부터 출사된 빛을 이용하여 소정 영상을 표시한다.
전원 공급부(190)는, 액정 패널(210)에 공통전극 전압(Vcom)을 공급하며, 데이터 드라이버(236)에 감마전압을 공급할 수 있다. 또한, 백라이트 유닛(250)에 백라이트 램프(252)를 구동하기 위한 구동 전원을 공급할 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 도 6의 백라이트 램프의 배열의 다양한 예를 예시하는 도면이다.
먼저, 도 7a는 액정 패널(210)의 후면 하측에 배치되는 바 타입(bar type)의 백라이트 램프(252L)를 예시한다. 백라이트 램프(252L)는, 복수의 LED((light emitting diode)를 구비할 수 있으며, 광을 확산시키는 확산판, 광을 반사시키는 반사판, 광을 편광, 점광, 확산시키는 광학 시트 등에 의해, 액정 패널(210)의 전면에 광이 조사되게 된다.
다음, 도 7b는, 액정 패널(210)의 후면 하측에 배치되는 복수의 바 타입(bar type)의 백라이트 램프(252a,252b)를 예시한다. 백라이트 램프(252a,252b)는, 복수의 LED((light emitting diode)를 구비할 수 있다.
다음, 도 7c는, 액정 패널(210)의 후면, 상측과 하측에 배치되는 복수의 바 타입(bar type)의 백라이트 램프(252-1,252-2,252-3,252-4)를 예시한다. 백라이트 램프(252-1,252-2,252-3,252-4)는, 복수의 LED((light emitting diode)를 구비할 수 있다.
다음, 도 7d는, 액정 패널(210)의 후면, 상측과 하측과 중앙측에 배치되는 복수의 바 타입(bar type)의 백라이트 램프(252-1,252-2,252-3,252-4,252-5,252-6)를 예시한다. 백라이트 램프(252-1,252-2,252-3,252-4,252-5,252-6)는, 복수의 LED((light emitting diode)를 구비할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 영상표시장치의 부분 회로도의 일예이고, 도 9 내지 도 12는 도 8의 회로도의 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 8을 참조하면, 영상표시장치(100)는, 서로 병렬 접속되는 복수의 백라이트 램프들(Lda,..,Ldn)(1140), 복수의 백라이트 램프들(Lda,..,Ldn)(1140)에 공통 전원(VLED)을 공급하는 전원 공급부(190), 복수의 백라이트 램프들(Lda,..,Ldn)(1140)을 구동하는 램프 구동부(256), 및 램프 구동부(256)를 제어하는 구동 제어부(1120)를 구비할 수 있다.
여기서, 백라이트 램프들(Lda,..,Ldn)은, 각각 스트링 램프를 나타내며, 각 스트링 램프는, 복수의 LED를 직렬, 병렬 또는 이들의 혼합 방식으로 구비할 수 있다.
상술한 바와 같이, 영상표시장치(100)의 해상도가, HD(High Definition), Full HD, UHD(Ultra High Definition), 4K , 8K 등으로 높아질수록, 복수의 LED의 개수가 증가하며, 이에 따라, 각 스트링 램프, 즉 백라이트 램프(Lda,..,Ldn)의 구동 전압(Vfa,..,Vfn)이 커지게 된다. 또는, 각 스트링 램프, 즉 백라이트 램프(Lda,..,Ldn)의 구동 구동 전류(Ifa,..,Ifn)가 커지게 된다. 그리고, 상승되는 LED 구동 전압(Vfa,..,Vfn) 또는 구동 전류(Ifa,..,Ifn)에 따라, 백라이트 램프 또는 백라이트 램프를 구동하는 회로 소자에서 소비되는 소비전력이 증가하게 된다.
특히, 복수의 백라이트 램프를 구동하는 스위칭 소자에 흐르는 전류 레벨이 증가함에 따라, 스위칭 소자에서 소비되는 소비전력이 증가하며, 발열이 증가하게 된다.
따라서, 본 발명에서는, 고해상도의 영상표시장치 내의 백라이트 램프 구동시, 복수의 백라이트 램프를 스위칭하는 복수의 스위칭 소자의 발열을 저감하는 기법에 대해 기술한다.
전원 공급부(190)는, 복수의 백라이트에 공통 전압(VLED)을 출력한다. 이를 위해, 전원 공급부(190)는, 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터(1110)와, 고조파 등의 제거를 위한 인덕터(L), 그리고, 직류 전원을 저장하기 위한 커패시터(C)를 구비할 수 있다.
커패시터(C) 양단의 전압은, node A와 접지단 사이에 공급되는 전압에 대응하며, 이는, 복수의 백라이트 램프들(Lda,..,Ldn)(1140), 및 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn), 및 저항 소자들(Ra,...,Rn)에 인가되는 전압에 대응할 수 있다. 즉, node A의 전압은, 복수의 백라이트 램프들(Lda,..,Ldn)에 공급되는 공통 전압으로서, 도면과 같이, VLED 전압이라 명할 수 있다.
VLED 전압은, 제1 백라이트 램프(LDa)의 구동 전압(Vfa)과, 제1 스위칭 소자(Sa) 양단의 전압, 및 제1 저항 소자(Ra)에서 소비되는 전압의 합과 같다. 또는, VLED 전압은, 제2 백라이트 램프(LDb)의 구동 전압(Vfb)과, 제2 스위칭 소자(Sb) 양단의 전압, 및 제2 저항 소자(Rb)에서 소비되는 전압의 합과 같다. 또는, VLED 전압은, 제n 백라이트 램프(LDn)의 구동 전압(Vfn)과, 제n 스위칭 소자(Sn) 양단의 전압, 및 제n 저항 소자(Rn)에서 소비되는 전압의 합과 같다.
한편, 패널(210)의 해상도가 증가될수록, 백라이트 구동 전압(Vfa,,,Vfn)이 커지며, 백라이트에 흐르는 구동 전류(Ifa,...Ifn)도 증가하게 된다. 따라서, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn), 및 저항 소자들(Ra,...,Rn)에서 소비되는 전력도 커지게 되며, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn), 및 저항 소자들(Ra,...,Rn)의 소자 스트레스도 증가하게 된다.
백라이트 구동시의 소비 전력을 저감하기 위해, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn), 및 저항 소자들(Ra,...,Rn)에 흐르는, 구동 전류(Ifa,...Ifn)를 감소시키는 것이 바람직하다. 이때, 백라이트 구동 전압(Vfa,,,Vfn)은, 일정한 것으로 가정한다.
이를 위해, 구동 제어부(1120)는, FET 등으로 구현되는 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의, 각 드레인 단자(G)의 전압(VD)을 검출하는 제1 전압 검출부(1132)를 구비한다. 구동 제어부(1120)는, 각 게이트 단자(G)의 전압(VG)을 검출하는 제2 전압 검출부(1134)와, 각 소스 단자(S)의 전압(VS)을 검출하는 제3 전압 검출부(1136)를 더 구비할 수도 있다.
그리고, 구동 제어부(1120)는, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의, 각 드레인 단자(G)에서 검출되는, 각 드레인 단자 전압(VD)을 비교하고, 그 중 최저 드레인 단자 전압에 기초하여, 복수의 백라이트 램프(1140)에 흐르는 목표 구동 전류를 생성하고, 생성된 목표 구동 전류에 대응하는 스위칭 제어 신호(SG)를 출력할 수 있다.
스위칭 제어 신호(SG)는, 비교기에 입력되어, 검출되는 소스 단자의 전압(VD) 보다 큰 경우, 비교기에서 출력되어, 게이트 단자(G)로 입력되게 된다. 결국, 스위칭 제어 신호(SG)에 기초하여, 스위칭 소자가 구동하게 된다.
한편, 이러한 스위칭 제어 신호 생성을 위해, 구동 제어부(1120)는, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의 각 드레인 단자 전압에 기초하여, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의 각 게이트 단자를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호를 생성하는 프로세서(1130)를 포함할 수 있다.
프로세서(1130)는, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의 각 드레인 단자 전압(VD)의 크기에 기초하여, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨을 가변한다.
한편, 프로세서(1130)는, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의 각 드레인 단자 전압(VD)의 크기에 기초하여, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨 및 스위칭 제어 신호(SG)의 듀티를 가변할 수도 있다.
한편, 프로세서(1130)는, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의 각 드레인 단자 전압(VD) 중 최저 드레인 단자 전압(Vref)에 기초하여, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨을 가변할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(170)는, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과 각 드레인 단자 전압(VD) 사이의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 커지도록 제어할 수 있다.
또는, 프로세서(1130)는, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과 각 드레인 단자 전압(VD) 사이의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 커지고, 스위칭 제어 신호(SG)의 듀티가 작아지도록 제어할 수 있다.
한편, 프로세서(1130)는, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과 각 드레인 단자 전압(VD) 사이의 차이가 클수록, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의 턴 오프 구간이 커지도록 제어할 수 있다.
프로세서(170)는,
한편, 프로세서(1130)는, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과 각 드레인 단자 전압(VD) 사이의 차이가 소정치 이내인 경우, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 일정하도록 제어할 수 있다.
한편, 프로세서(1130)는, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과 각 드레인 단자 전압(VD) 사이의 차이에 기초하여 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨을 결정하는 레벨 결정부(1133)와, 결정된 레벨에 따른 레벨 신호(S2)를 출력하는 레벨 신호 출력부(1131)와, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨에 따른 듀티 신호(S3)를 생성하는 듀티 신호 생성부(1135)를 포함할 수 있다.
도 9는 프로세서(1130)의 내부 블록도를 예시한다.
레벨 결정부(1133)는, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과 각 드레인 단자 전압(VD) 사이의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 커지도록 설정한다.
그리고, 레벨 신호 출력부(1131)는, 결정된 레벨에 따른 레벨 신호(S2)를 op amp(1137)로 출력한다. op amp(1137)는, 검출되는 게이트 단자 전압(VG)와 레벨 신호(S2)의 비교에 의한 비교 신호를 출력한다.
한편, 듀티 신호 생성부(1135)는, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과 각 드레인 단자 전압(VD) 사이의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호(SG)의 듀티가 작아지도록 하는 듀티 신호(S3)를 생성한다. 생성되는 듀티 신호(S3)는, op amp(1137)의 출력단에 출력된다.
따라서, 듀티 신호(S3)와, 검출되는 게이트 단자 전압(VG)와 레벨 신호(S2)의 비교에 의한 일정 레벨의 비교 신호에 기초하여, 스위칭 제어 신호(SG)가 생성된다. 이때 생성되는 스위칭 제어 신호(SG)는, 상술한 바와 같이, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과 각 드레인 단자 전압(VD) 사이의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 커지며, 스위칭 제어 신호(SG)의 듀티가 작아지게 된다.
구체적으로, 프로세서(1130)는, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의 각 드레인 단자 전압 중 중 최저 드레인 단자 전압에 기초하여, 복수의 백라이트 램프(1140)에 흐르는 목표 구동 전류를 생성하고, 생성된 목표 구동 전류에 대응하는 스위칭 제어 신호(SG)를, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의 각 게이트 단자(G)에 출력할 수 있다.
이때 프로세서(1130)는, 순차적으로, 예를 들어, 프레임 단위로, 각 드레인 단자 전압을 비교하여, 각 드레인 단자 전압 중 중 최저 드레인 단자 전압에 기초하여, 복수의 백라이트 램프(1140)에 흐르는 목표 구동 전류를 생성할 수 있다. 즉, 프레임 단위로, 목표 구동 전류를 생성할 수 있다. 이에 의하면, 목표 구동 전류가 순차적으로 낮아지게 되며, 따라서, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn) 등에서 소비되는 소비전력이 순차적으로 낮아지게 된다. 결국, 백라이트 구동시의 소비전력이 저감되게 된다.
한편, 프로세서(1130)는, 로컬 디밍에 의해, 복수의 백라이트 램프들 중 일부만 동작하는 경우, 복수의 백라이트 램프(1140) 중 동작하는 복수의 램프에 대응하는 스위칭 소자의 각 드레인 단자 전압 중 중 최저 드레인 단자 전압에 기초하여, 복수의 백라이트 램프(1140) 중 동작하는 복수의 램프에 흐르는 목표 구동 전류를 생성하고, 생성된 목표 구동 전류에 대응하는 스위칭 제어 신호를, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의 각 게이트 단자에 출력할 수 있다.
이때, 프로세서(1130)는, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과 각 드레인 단자 전압(VD) 사이의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 커지고, 스위칭 제어 신호(SG)의 듀티가 작아지도록 제어할 수 있다.
이러한 제어에 의하면, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의 드레인 단자 전압(VD)이 순차적으로 작아지게 되며, 결국, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)에서 소비되는 소비전력이 순차적으로 낮아져, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의 발열을 저감할 수 있게 된다.
즉, 프로세서(1130)는, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의 드레인 단자 전압(VD)이 순차적으로 작아지도록 제어한다.
한편, 이러한 발열 저감 기법은, 소정치 이상의 부하(load) 조건에서만 수행되는 것이 가능하다. 예를 들어, 복수의 백라이트 램프들(Lda,..,Ldn)에 따른 동작 부하 중 75& 이상이 동작하는 부하 조건에서, 상술한 발열 저감 기법이 수행될 수 있다.
한편, 프로세서(1130)는, 전원 공급부(190)에서 출력되는 공통 전압(VLED)의 레벨이 일정하도록 제어할 수 있다.
구체적으로 프로세서(1130)는, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의 각 드레인 단자 전압(VD) 중 중 최저 드레인 단자 전압에 기초하여, 전원 공급부(190)에서 출력되는 공통 전압(VLED)의 레벨 제어를 위한 제어 신호(S1)를 생성하며, 생성된 제어 신호(S1)는 비교기(1139)를 거쳐, AS1 신호로서, 전원 공급부(190)로 출력될 수 있다. 한편, AS1 신호는 전원 공급부(190) 내의 DC/DC 컨버터(190)로 입력되어, 목표 공통 전압으로서 사용되며, DC/DC 컨버터(190)는, 목표 공통 전압에 추종하도록, 내부 스위칭 소자를 제어하여, 레벨 변환된 공통 전압(VLED)을 출력한다.
프로세서(1130)는, 소정 기간 동안, 최저 드레인 단자 전압의 크기에 기초하여, 공통 전압(VLED)의 레벨이 결정되도록, 제어 신호(S1)를 생성할 수 있다.
특히, 프로세서(1130)는, 최저 드레인 단자 전압의 크기가 작을수록, 출력되는 공통 전압(VLED)의 레벨이 작아지도록 제어 신호(S1)를 생성할 수 있다.
한편, 프로세서(1130)는, 로컬 디밍시, 복수의 백라이트 램프들 중 일부만 동작하는 경우, 복수의 백라이트 램프(1140) 중 동작하는 복수의 램프에 대응하는 스위칭 소자의 각 드레인 단자 전압 중 중 최저 드레인 단자 전압에 기초하여, 복수의 백라이트 램프 중 동작하는 복수의 램프에 흐르는 목표 구동 전류를 생성하고, 생성된 목표 구동 전류에 대응하는 스위칭 제어 신호(SG2)를, 출력함으로써, 로컬 디밍 구동시에도 소비전력을 저감할 수 있게 된다.
이때의 스위칭 제어 신호(SG2)는, 상술한 바와 같이, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과 각 드레인 단자 전압(VD) 사이의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 커지며, 스위칭 제어 신호(SG)의 듀티가 작아질 수 있다.
도 10a 내지 도 12는 도 8의 회로도의 설명에 참조되는 도면이다.
도 10a는, 백라이트 구동시의, 백라이트 램프에 흐르는 구동 전류의 이상치(ideal), 복수의 백라이트 램프 중 제1 백라이트 램프(La)의 드레인 전압(VD1), 제1 백라이트 램프(La) 또는 제1 백라이트 램프(La)를 구동하는 제1 스위칭 소자(Sa)에 흐르는 전류(Ifa)를 예시한다.
복수의 백라이트 램프에는, 도 10a의 (a)와 같이 동일한 레벨(Iref)의 전류가 흐르는 것이 가장 이상적이다. 또한, 복수의 백라이트 램프 구동시, 각 백라이트 램프 내의 LED 구동 전압(Vf)이 일정한 것이 이상적이다. 그리고, 각 스위칭 소자(Sa~Sd)의 드레인 단자의 전압(VD1~VD4)이 동일한 것이 이상적이다.
도 10a의 (b)는, 제1 스위칭 소자(Sa)의 드레인 단자의 전압(VD1)이 기준 전압(Vref) 보다 약간 크며, 그 레벨이 소정 시간 동안 일정한 것을 예시한다.
이러한 경우, 도 10a의 (c)와 같이, 제1 스위칭 소자(Sa)에 흐르는 전류(If1)의 크기는 Iref로 일정하며, 듀티(Ton)도 일정하게 된다.
한편, 도 10a의 Psa는 제1 프레임 구간에 대응하며, Psb는 제2 프레임 구간에 대응하며, Psc는 제3 프레임 구간에 대응할 수 있다.
그러나, 실제, 복수의 백라이트 램프 구동시, 각 백라이트 램프 내의 LED 구동 전압(Vf)의 차이로 인하여, 각 스위칭 소자(Sa~Sd)의 드레인 단자의 전압(VDa~VD4)이 각각 달라지게 된다.
도 10b는, 상술한 발열 저감 기법을 위한 설명에 참조되는 도면으로서, 복수의 백라이트 램프 중 제1 백라이트 램프(La)의 드레인 전압(VD1), 제1 백라이트 램프(La) 또는 제1 백라이트 램프(La)를 구동하는 제1 스위칭 소자(Sa)에 흐르는 전류(If1)를 예시한다.
한편, 도 11은 복수의 램프들의 동작의 일예를 예시하는 도면이다.
예를 들어, 제1 백라이트 램프(La)에 흐르는 전류(If1)가, 105mA이고, 제2 백라이트 램프(Lb)에 흐르는 전류(If2)가, 100mA이고, 제3 백라이트 램프(Lc)에 흐르는 전류(If3)가, 110mA이고, 제4 백라이트 램프(Ld)에 흐르는 전류(If4)가, 105mA인 경우, 저항 소자(Ra,Rb,Rc,Rd)가 80Ω이라 하였을 때, 제1 내지 제4 드레인 단자에서 각각 검출되는 전압(VD1~VD4)은, 순서대로 0.84V, 0.8V, 0.88V, 0.84V가 된다.
프로세서(1130)는, 검출되는 각 드레인 전압 중 제2 드레인 단자 전압이 최저 전압이므로, 최저 전압인 0.8V를 기준으로, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨을 결정한다.
특히, 프로세서(1130)는, 최저 드레인 단자 전압(Vref=VD2)과 각 드레인 단자 전압(VD1,VD3,VD4) 사이의 차이에 기초하여 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨을 결정한다.
구체적으로, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과 각 드레인 단자 전압(VD1,VD3,VD4) 사이의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 커지도록 제어한다. 또한, 스위칭 제어 신호(SG)의 듀티가 작아지도록 한다.
이에 따라, 최저 드레인 단자 전압과의 차이인 0.08V에 기초하여, 제3 스위칭 소자(Sc)에 입력되는 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 가장 크게 설정되며, 턴 온 듀티가 가장 작게 설정된다.
한편, 최저 드레인 단자 전압과의 차이인 0.04V에 기초하여, 제1 및 제4 스위칭 소자(Sa,Sd)에 입력되는 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이, 제3 스위칭 소자(Sc)에 입력되는 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨 보다 작게 설정되며, 턴 온 듀티가, 보다 더 크게 설정된다.
이하에서는, 제1 백라이트 램프를 기준으로 기술한다.
도 10b의 제1 프레임 구간(PSa) 동안, 제1 드레인 단자 전압(VD1)이 VD1a이며, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과의 차이가, VDfa로, 기준치 이상인 경우, 프로세서(1130)는, 다음 프레임 구간인, 제2 프레임 구간(PSb) 동안, 제1 백라이트 램프(La)에 흐르는 전류(If1)가 증가하도록 제어한다. 즉, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 커지도록 제어한다.
도면에서는, 전류 제어가 수행되지 않은, 제1 프레임 구간(PSa) 동안의, Ir1 레벨 보다 더 큰 Ir2의 전류가, 제2 프레임 구간(PSb) 동안, 제1 백라이트 램프(La)에 흐르는 것을 예시한다.
한편, 전류 레벨 증가에 따른 소비전력 증가를 저감하기 위해, 전류 레벨 증가에 반비례하여 턴 온 듀티를 감소시키는 것이 바람직하다. 즉, 턴 오프 듀티를 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 전류 제어가 수행되지 않은, 제1 프레임 구간(PSa) 동안의, Ton1의 턴 온 듀티 보다 더 작은 턴 온 듀티(Ton2)로, 제2 프레임 구간(PSb) 동안, 제1 백라이트 램프(La)에 흐르는 것이 바람직하다.
이러한 전류 제어에 의해, 제2 프레임 구간(PSb) 동안, 제1 드레인 단자 전압(VD1)은, 제1 프레임 구간(PSa) 동안의 VD1a 레벨 보다, 작은 레벨(VD1b)을 가지게 된다.
도 10b의 제2 프레임 구간(PSb) 동안, 제1 드레인 단자 전압(VD1)이 VD1b이며, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과의 차이가, VDfb로, 기준치 이상인 경우, 프로세서(1130)는, 다음 프레임 구간인, 제3 프레임 구간(PSc) 동안, 제1 백라이트 램프(La)에 흐르는 전류(If1)가 증가하도록 제어한다. 즉, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 커지도록 제어한다.
도면에서는, 전류 제어가 수행된, 제2 프레임 구간(PSb) 동안의, Ir2 레벨 보다 더 큰 Ir3의 전류가, 제3 프레임 구간(PSc) 동안, 제1 백라이트 램프(La)에 흐르는 것을 예시한다.
한편, 전류 레벨 증가에 따른 소비전력 증가를 저감하기 위해, 전류 레벨 증가에 반비례하여 턴 온 듀티를 감소시키는 것이 바람직하다. 즉, 턴 오프 듀티를 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 전류 제어가 수행된, 제2 프레임 구간(PSb) 동안의, Ton2의 턴 온 듀티 보다 더 작은 턴 온 듀티(Ton3)로, 제3 프레임 구간(PSc) 동안, 제2 백라이트 램프(Lb)에 흐르는 것이 바람직하다.
이러한 전류 제어에 의해, 제3 프레임 구간(PSb) 동안, 제1 드레인 단자 전압(VD1)은, 제2 프레임 구간(PSb) 동안의 VD1b 레벨 보다, 작은 레벨(VD1c)을 가지게 된다.
한편, 제3 프레임 구간(PSb) 동안, 제1 드레인 단자 전압(VD1)이 VD1c이며, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과의 차이가, VDfc로, 기준치 미만인 경우, 프로세서(1130)는, 다음 프레임 구간 부터는, Ir3의 전류가, 제1 백라이트 램프(La)에 흐르게 된다. 즉, 전류 제어가, lock 될 수 있다.
따라서, 제3 프레임 구간(PSb) 이후 부터의 제1 드레인 단자 전압(VD1)은 VD1c 일 수 있다.
한편, 도 10b에서의, 제1 드레인 단자 전압(VD1)과 최저 드레인 단자 전압(Vref)과의 차이에 기초하여, 제1 백라이트 램프(La)에 흐르는 전류(If1)를 제어하는 경우, 프로세서(1130)는, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의 각 드레인 단자 전압(VD)의 크기에 기초하여, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨을 가변하고, 턴 온 듀티를 가변한다.
즉, 프로세서(1130)는, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과 각 드레인 단자 전압(VD) 사이의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 커지도록 제어하며, 턴 온 듀티는 작아지도록 제어한다.
또한, 프로세서(1130)는, 스위칭 제어 신호의 레벨 및 스위칭 제어 신호의 듀티의 곱이 일정하도록 제어한다.
도 10b를 살펴보면, 순차적으로, 드레인 단자 전압(VD1)이 작아지며, 따라서, 복수의 백라이트 램프를 스위칭하는 복수의 스위칭 소자의 발열을 저감할 수 있게 된다.
한편, 도 12는 복수의 램프들의 동작의 다른 예를 예시하는 도면이다.
특히, 도 12에서는 로컬 디밍에 의해, 제1 백라이트 램프(La)는 동작하지 않고, 제2 내지 재4 백라이트 램프(Lb,Lc,Ld)만 동작하는 것을 예시한다.
예를 들어, 제1 백라이트 램프(La)에 흐르는 전류(If1)는, 0mA이고, 제2 백라이트 램프(Lb)에 흐르는 전류(If2)가, 100mA이고, 제3 백라이트 램프(Lc)에 흐르는 전류(If3)가, 105mA이고, 제4 백라이트 램프(Ld)에 흐르는 전류(If4)가, 110mA인 경우, 저항 소자(Ra,Rb,Rc,Rd)가 80Ω이라 하였을 때, 제2 내지 제4 드레인 단자에서 각각 검출되는 전압(VD)은, 순서대로 0.8V, 0.84V, 0.88V가 된다.
프로세서(1130)는, 검출되는 각 드레인 전압 중 제2 드레인 단자 전압이 최저 전압이므로, 최저 전압인 0.8V를 기준으로, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨을 결정한다.
특히, 프로세서(1130)는, 최저 드레인 단자 전압(Vref=VD2)과 각 드레인 단자 전압(VD1,VD3,VD4) 사이의 차이에 기초하여 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨을 결정한다. 구체적으로, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과 각 드레인 단자 전압(VD1,VD3,VD4) 사이의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 커지도록 제어한다.
특히, 프로세서(1130)는, 최저 드레인 단자 전압(Vref=VD2)과 각 드레인 단자 전압(VD3,VD4) 사이의 차이에 기초하여 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨을 결정한다.
구체적으로, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과 각 드레인 단자 전압(VD3,VD4) 사이의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 커지도록 제어한다. 또한, 스위칭 제어 신호(SG)의 듀티가 작아지도록 한다.
이에 따라, 최저 드레인 단자 전압과의 차이인 0.08V에 기초하여, 제4 스위칭 소자(Sd)에 입력되는 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 가장 크게 설정되며, 턴 온 듀티가 가장 작게 설정된다.
한편, 최저 드레인 단자 전압과의 차이인 0.04V에 기초하여, 제3 스위칭 소자(Sc)에 입력되는 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이, 제4 스위칭 소자(Sd)에 입력되는 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨 보다 작게 설정되며, 턴 온 듀티가, 보다 더 크게 설정된다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 영상표시장치의 부분 회로도의 다른 예이고, 도 14는 도 13의 회로도의 설명에 참조되는 도면이다.
도 13의 영상표시장치의 부분 회로도는, 도 8의 회로도와 유사하나, 구동 제어부(1120) 내에 온도 검출부(1138)가 더 구비되는 것에 그 차이가 있다. 이하에서는 그 차이점을 위주로 기술한다.
온도 검출부(1138)는, 복수의 백라이트 램프(1140) 주변의 온도를 검출한다. 백라이트 램프(1140)는, 온도가 높아질수록, 구동 전압(Vf)이 작아지므로, 소정 범위 내에서, 구동 전류(If)는 커질 수 있게 된다. 따라서, 백라이트 램프(1140)의 온도는, 백라이트 구동 제어시, 중요한 팩터가 된다.
프로세서(1130)는, 복수의 백라이트 램프(1140) 주변의 온도에 기초하여, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨을 보상할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(1130)는, 복수의 백라이트 램프(1140) 주변의 온도가 증가될수록, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 증가하도록 제어할 수 있다. 또한, 스위칭 제어 신호(SG)의 듀티가 감소하도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 프로세서(1130)는, 프로세서(1130)에서 생성되는 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 순차적으로 작아지도록 제어하면서, 백라이트 램프 주변의 온도가 증가될수록, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨 보상을 위해, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 증가하도록 함으로써, 주변 온도에 따라, 안정적으로 백라이트 램프를 구동하면서, 소비 전력 및 발열을 저감할 수 있게 된다.
도 14는, 도 10b와 유사하나, 온도 보상이 더 수행되는 것에 그 차이가 있다.
도 14의 제1 프레임 구간(PSa) 동안, 제1 드레인 단자 전압(VD1)이 VD1aa이며, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과의 차이가, VDfaa로, 기준치 이상인 경우, 프로세서(1130)는, 다음 프레임 구간인, 제2 프레임 구간(PSb) 동안, 제1 백라이트 램프(La)에 흐르는 전류(If1)가 증가하도록 제어한다. 즉, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 커지도록 제어한다.
도면에서는, 전류 제어가 수행되지 않은, 제1 프레임 구간(PSa) 동안의, Ir1 레벨 보다 더 큰 Ir2a (Ir2a>Ir2)의 전류가, 제2 프레임 구간(PSb) 동안, 제1 백라이트 램프(La)에 흐르는 것을 예시한다.
한편, 전류 레벨 증가에 따른 소비전력 증가를 저감하기 위해, 전류 레벨 증가에 반비례하여 턴 온 듀티를 감소시키는 것이 바람직하다. 즉, 턴 오프 듀티를 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 전류 제어가 수행되지 않은, 제1 프레임 구간(PSa) 동안의, Ton1a(Ton1a<Ton1)의 턴 온 듀티 보다 더 작은 턴 온 듀티(Ton2a)로, 제2 프레임 구간(PSb) 동안, 제1 백라이트 램프(La)에 흐르는 것이 바람직하다.
이러한 전류 제어에 의해, 제2 프레임 구간(PSb) 동안, 제1 드레인 단자 전압(VD1)은, 제1 프레임 구간(PSa) 동안의 VD1aa 레벨 보다, 작은 레벨(VD1ba)을 가지게 된다.
도 14의 제2 프레임 구간(PSb) 동안, 제1 드레인 단자 전압(VD1)이 VD1ba이며, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과의 차이가, VDfba로, 기준치 이상인 경우, 프로세서(1130)는, 다음 프레임 구간인, 제3 프레임 구간(PSc) 동안, 제1 백라이트 램프(La)에 흐르는 전류(If1)가 증가하도록 제어한다. 즉, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 커지도록 제어한다.
도면에서는, 전류 제어가 수행된, 제2 프레임 구간(PSb) 동안의, Ir2a 레벨 보다 더 큰 Ir3a의 전류가, 제3 프레임 구간(PSc) 동안, 제1 백라이트 램프(La)에 흐르는 것을 예시한다.
한편, 전류 레벨 증가에 따른 소비전력 증가를 저감하기 위해, 전류 레벨 증가에 반비례하여 턴 온 듀티를 감소시키는 것이 바람직하다. 즉, 턴 오프 듀티를 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 전류 제어가 수행된, 제2 프레임 구간(PSb) 동안의, Ton2a의 턴 온 듀티 보다 더 작은 턴 온 듀티(Ton3a)로, 제3 프레임 구간(PSc) 동안, 제2 백라이트 램프(Lb)에 흐르는 것이 바람직하다.
이러한 전류 제어에 의해, 제3 프레임 구간(PSb) 동안, 제1 드레인 단자 전압(VD1)은, 제2 프레임 구간(PSb) 동안의 VD1b 레벨 보다, 작은 레벨(VD1c)을 가지게 된다.
한편, 제3 프레임 구간(PSb) 동안, 제1 드레인 단자 전압(VD1)이 VD1ca이며, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과의 차이가, VDfca로, 기준치 미만인 경우, 프로세서(1130)는, 다음 프레임 구간 부터는, Ir3a의 전류가, 제1 백라이트 램프(La)에 흐르게 된다. 즉, 전류 제어가, lock 될 수 있다.
따라서, 제3 프레임 구간(PSb) 이후 부터의 제1 드레인 단자 전압(VD1)은 VD1ca 일 수 있다.
한편, 도 14에서의, 제1 드레인 단자 전압(VD1)과 최저 드레인 단자 전압(Vref)과의 차이에 기초하여, 제1 백라이트 램프(La)에 흐르는 전류(If1)를 제어하는 경우, 프로세서(1130)는, 복수의 스위칭 소자들(Sa,...Sn)의 각 드레인 단자 전압(VD)의 크기에 기초하여, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨을 가변하고, 턴 온 듀티를 가변한다.
즉, 프로세서(1130)는, 최저 드레인 단자 전압(Vref)과 각 드레인 단자 전압(VD) 사이의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호(SG)의 레벨이 커지도록 제어하며, 턴 온 듀티는 작아지도록 제어한다.
또한, 프로세서(1130)는, 스위칭 제어 신호의 레벨 및 스위칭 제어 신호의 듀티의 곱이 일정하도록 제어한다.
도 14를 살펴보면, 순차적으로, 드레인 단자 전압(VD1)이 작아지며, 따라서, 복수의 백라이트 램프를 스위칭하는 복수의 스위칭 소자의 발열을 저감할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 영상표시장치의 동작방법은 영상표시장치에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 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.

Claims (19)

  1. 패널;
    상기 패널에 광을 출력하는 복수의 백라이트 램프;
    상기 복수의 백라이트에 공통 전압을 출력하는 전원 공급부;
    상기 공통 전압을 이용하여, 상기 복수의 백라이트 램프를 구동하는 램프 구동부; 및
    상기 램프 구동부를 제어하는 구동 제어부;를 포함하고,
    상기 램프 구동부는,
    상기 복수의 백라이트 램프를 스위칭하는 복수의 스위칭 소자;를 포함하고,
    상기 구동 제어부는,
    상기 복수의 스위칭 소자의 각 드레인 단자 전압에 기초하여, 상기 복수의 스위칭 소자의 각 게이트 단자를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호를 생성하는 프로세서;를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 드레인 단자 전압의 크기에 기초하여, 상기 스위칭 제어 신호의 레벨을 가변하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 드레인 단자 전압의 크기에 기초하여, 상기 스위칭 제어 신호의 레벨 및 상기 스위칭 제어 신호의 듀티를 가변하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 스위칭 제어 신호의 레벨 및 상기 스위칭 제어 신호의 듀티의 곱이 일정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전원 공급부에서 출력되는 상기 공통 전압의 레벨이 일정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 스위칭 소자의 상기 각 드레인 단자 전압 중 중 최저 드레인 단자 전압에 기초하여, 상기 복수의 백라이트 램프 또는 상기 복수의 스위칭 소자에 흐르는 목표 구동 전류를 생성하고, 상기 생성된 목표 구동 전류에 대응하는 스위칭 제어 신호에 기초하여, 상기 복수의 스위칭 소자의 각 게이트 단자에 출력하며,
    상기 프로세서는,
    상기 최저 드레인 단자 전압과 상기 각 드레인 단자 전압 사이의 차이가 클수록, 상기 스위칭 제어 신호의 레벨이 커지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 최저 드레인 단자 전압과 상기 각 드레인 단자 전압 사이의 차이가 클수록, 상기 스위칭 제어 신호의 레벨이 커지고, 상기 스위칭 제어 신호의 듀티가 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 최저 드레인 단자 전압과 상기 각 드레인 단자 전압 사이의 차이가 클수록, 상기 스위칭 소자의 턴 오프 구간이 커지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 최저 드레인 단자 전압과 상기 각 드레인 단자 전압 사이의 차이가 소정치 이내인 경우, 상기 스위칭 제어 신호의 레벨이 일정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 최저 드레인 단자 전압과 상기 각 드레인 단자 전압 사이의 차이에 기초하여 상기 스위칭 제어 신호의 레벨을 결정하는 레벨 결정부;
    상기 결정된 레벨에 따른 레벨 신호를 출력하는 레벨 신호 출력부;
    상기 스위칭 제어 신호의 레벨에 따른 듀티 신호를 생성하는 듀티 신호 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구동 제어부는,
    상기 레벨 신호와 상기 듀티 신호에 기초하여 생성되는 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 백라이트 램프 주변의 온도에 기초하여, 상기 스위칭 제어 신호의 레벨을 보상하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 백라이트 램프 주변의 온도가 증가될수록, 상기 스위칭 제어 신호의 레벨이 증가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 구동 제어부는,
    상기 복수의 백라이트 램프 주변의 온도를 검출하는 온도 검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 구동 제어부는,
    상기 복수의 스위칭 소자의 상기 각 드레인 단자의 전압을 검출하는 제1 전압 검출부;
    상기 복수의 스위칭 소자의 상기 각 게이트 단자의 전압을 검출하는 제2 전압 검출부; 및
    상기 복수의 스위칭 소자의 각 소스 단자의 전압을 검출하는 제3 전압 검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  15. 패널;
    상기 패널에 광을 출력하며, 서로 병렬 접속되는 복수의 백라이트 램프;
    상기 복수의 백라이트에 공통 전압을 출력하는 전원 공급부;
    상기 복수의 백라이트 램프를 구동하는 램프 구동부; 및
    상기 램프 구동부를 제어하는 구동 제어부;를 포함하고,
    상기 램프 구동부는,
    상기 복수의 백라이트 램프를 스위칭하는 복수의 스위칭 소자;를 포함하고,
    상기 구동 제어부는,
    상기 복수의 스위칭 소자의 각 드레인 단자 전압 중 최저 드레인 단자 전압에 기초하여, 상기 복수의 스위칭 소자의 각 게이트 단자를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호를 생성하되, 상기 최저 드레인 단자 전압과 상기 각 드레인 단자 전압 사이의 차이에 따라, 상기 스위칭 제어 신호의 레벨 및 듀티를 가변하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 최저 드레인 단자 전압과 상기 각 드레인 단자 전압 사이의 차이가 클수록, 상기 스위칭 제어 신호의 레벨이 커지고, 상기 스위칭 제어 신호의 듀티가 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 최저 드레인 단자 전압과 상기 각 드레인 단자 전압 사이의 차이가 클수록, 상기 스위칭 소자의 턴 오프 구간이 커지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 최저 드레인 단자 전압과 상기 각 드레인 단자 전압 사이의 차이가 소정치 이내인 경우, 상기 스위칭 제어 신호의 레벨이 일정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 백라이트 램프 주변의 온도에 기초하여, 상기 스위칭 제어 신호의 레벨을 보상하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
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