KR20190027018A - 표시장치 - Google Patents

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KR20190027018A
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sensor
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홍석하
최남곤
강문식
이재훈
임경호
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

로컬 디밍을 수행하는 표시장치는 표시패널, 복수의 센서들, 신호제어부, 및 백라이트 유닛을 포함한다. 상기 표시패널에는 복수의 디밍 영역들이 정의된다. 상기 신호제어부는 상기 복수의 센서들에 의해 센싱된 외부광의 조도값들 및 외부의 장치로부터 수신한 영상 데이터 신호들을 이용하여 상기 복수의 디밍 영역들에 대응하는 복수의 대표 휘도값들을 결정한다. 상기 백라이트 유닛은 상기 복수의 대표 휘도값들에 대응하는 광들을 상기 표시패널에 제공한다.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 로컬 디밍 기능을 가지는 백라이트 유닛을 포함하는 표시장치에 관한 것으로, 구체적으로 외부에서 입사되는 광에도 불구하고 우수한 품질의 화질을 갖는 표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 액정의 광투과율을 이용하여 영상을 표시하는 표시패널 및 표시패널의 하부에 배치되어 표시패널로 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함한다. 백라이트 유닛은 표시패널에 영상을 표시하는데 필요한 광을 발생시키는 광원을 포함한다.
최근에는 영상의 명암비(Contrast Ratio; CR)가 감소되는 현상을 방지하고 소비전력을 최소화하기 위해 광원을 복수의 발광 블록들로 나누고, 발광 블록들에 대응하는 영상의 휘도에 대응하여 발광 블록들의 광량을 제어하는 로컬 디밍(Local Dimming) 구동 방법이 개발되었다.
본 발명은 표시할 영상에 대한 영상 데이터 및 외부에서 표시장치를 향해 입사되는 광의 조도에 대한 정보를 이용하여 로컬 디밍을 수행하는 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널, 복수의 센서들, 신호제어부, 광원 구동부, 및 백라이트 유닛을 포함할 수 있다. 상기 표시패널에는 복수의 디밍 영역들이 정의될 수 있다. 상기 복수의 센서들은 상기 표시패널을 향해 입사되는 외부광의 조도를 서로 다른 위치에서 센싱할 수 있다. 상기 신호제어부는 상기 센싱된 외부광의 조도에 근거하여 생성된 외광 맵 신호들 및 외부의 장치로부터 수신한 영상 데이터 신호들을 이용하여 상기 복수의 디밍 영역들에 대응하는 복수의 대표 휘도값들을 결정하고, 상기 복수의 대표 휘도값들에 대응하는 복수의 디밍 신호들을 생성할 수 있다. 상기 광원 구동부는 상기 복수의 디밍 신호들을 수신하고, 상기 수신된 복수의 디밍 신호들에 대응하는 복수의 구동 신호들을 출력할 수 있다. 상기 백라이트 유닛은 상기 복수의 구동 신호들을 수신하며, 상기 복수의 디밍 영역들에 상기 대응하는 복수의 대표 휘도값을 갖는 광들을 제공하는 복수의 광원 블록들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 복수의 센서들은 상기 표시패널의 좌측 상단에 대응하는 위치에 배치되는 제1 센서, 상기 표시패널의 우측 상단에 대응하는 위치에 배치되는 제2 센서, 상기 표시패널의 좌측 하단에 대응하는 위치에 배치되는 제3 센서, 및 상기 표시패널의 우측 하단에 대응하는 위치에 배치되는 제4 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 외광 맵 신호들 중 상기 표시패널의 상부에 정의된 디밍 영역들에 대응하는 대표 휘도값들을 결정하는데 이용되는 외광 맵 신호들은 상기 제1 센서에 의해 측정되는 조도 및 상기 제2 센서에 의해 측정되는 조도의 차이에 대응하여 순차적으로 변하고, 상기 외광 맵 신호들 중 상기 표시패널의 하부에 정의된 디밍 영역들에 대응하는 대표 휘도값들을 결정하는데 이용되는 외광 맵 신호들은 상기 제3 센서에 의해 측정되는 조도 및 상기 제4 센서에 의해 측정되는 조도의 차이에 대응하여 단계적으로 변할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 외광 맵 신호들 중 상기 표시패널의 좌측에 정의된 디밍 영역들에 대응하는 대표 휘도값들을 결정하는데 이용되는 외광 맵 신호들은 상기 제1 센서에 의해 측정되는 조도 및 상기 제3 센서에 의해 측정되는 조도의 차이에 대응하여 순차적으로 변하고, 상기 외광 맵 신호들 중 상기 표시패널의 우측에 정의된 디밍 영역들에 대응하는 대표 휘도값을 결정하는데 이용되는 외광 맵 신호들은 상기 제2 센서에 의해 측정되는 조도 및 상기 제4 센서에 의해 측정되는 조도의 차이에 대응하여 순차적으로 변할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 복수의 센서들은 상기 복수의 광원 블록들에 각각 대응하도록 배치될 수 있다. 상기 외광 맵 신호들 각각은 상기 복수의 센서들 중 대응하는 센서에 의해 측정되는 조도에 대응하여 변할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 영상 데이터 신호들로부터 추출된 계조값이 소정의 값 이하인 경우에, 상기 신호제어부는 상기 수신한 영상 데이터 신호들만 이용하여 각각이 상기 대표 휘도값보다 더 작아지도록 대표 휘도값을 더 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 영상 데이터 신호들로부터 추출된 계조값이 상기 소정의 값 이하인 경우에, 상기 신호제어부는 상기 수신한 영상 데이터 신호의 감마값을 더 크게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 영상 데이터 신호들로부터 추출된 계조값이 소정의 값 이하인 경우에, 상기 신호제어부는 상기 영상 데이터 신호들 중 블루컬러 신호를 더 강조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 조도의 변화에 따른 사람의 동공 크기의 변화에 대한 정보를 포함하는 룩업 테이블이 저장된 메모리를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 표시장치는 사용자의 주변에 배치된 외부의 장치로부터 상기 사용자 주변의 조도에 대한 정보를 포함하는 사용자 조도 신호를 수신하고, 상기 메모리의 상기 룩업 테이블로부터 상기 수신한 사용자 조도 신호에 대응하는 동공 크기 값을 읽고, 상기 읽은 동공 크기 값을 이용하여 상기 대표 휘도값을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 사용자 주변에 배치된 상기 외부의 장치는 입사되는 광의 조도를 센싱할 수 있는 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 복수의 센서들은 상기 복수의 화소들 중 일부에 인접하도록 상기 표시패널에 실장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 백라이트 유닛이 상기 표시패널에 제공하는 상기 광들은 블루 컬러를 갖고, 상기 표시패널은 상기 백라이트 유닛에서 제공된 상기 광들이 입사되는 컬러필터층을 더 포함할 수 있다. 상기 컬러필터층은 레드 컬러필터를 포함하는 레드 컬러부, 그린 컬러필터를 포함하는 그린 컬러부, 및 개구부가 정의된 블루 컬러부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널, 복수의 센서들, 신호제어부, 및 백라이트 유닛을 포함할 수 있다. 상기 표시패널은 복수의 화소들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 센서들은 상기 표시패널에 인접하게 배치되고, 입사되는 외부광의 조도를 센싱하여 조도값 데이터 신호들을 출력할 수 있다. 상기 신호제어부는 외부 장치에서 수신한 영상 데이터 신호들로부터 복수의 계조값들을 추출하고, 상기 조도값 데이터 신호들로부터 외광지수들(external light index)을 추출하며, 각각이 상기 추출된 복수의 계조값들의 평균값, 상기 추출된 복수의 계조값들의 최대값, 및 상기 추출된 외광지수들을 이용하여 대표 휘도값을 산출하고, 상기 산출된 대표 휘도값에 대응하는 복수의 디밍 신호들을 생성할 수 있다. 상기 백라이트 유닛은 상기 복수의 디밍 신호들에 대응하는 복수의 구동 신호들을 수신하여 상기 표시패널에 광을 제공하는 복수의 광원 블록들을 포함하고, 상기 복수의 광원 블록들 각각은 상기 복수의 대표 휘도값들 중 대응하는 대표 휘도값으로 발광할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 외광지수들 중 상기 표시패널의 상부에 광을 제공하는 광원 블록들에 대응하는 대표 휘도값들을 산출하는데 이용되는 외광지수들은 상기 제1 센서에 의해 측정되는 조도 및 상기 제2 센서에 의해 측정되는 조도의 차이에 대응하여 순차적으로 커지거나 순차적으로 작아질 수 있다. 상기 외광지수들 중 상기 표시패널의 하부에 광을 제공하는 광원 블록들에 대응하는 대표 휘도값들을 산출하는데 이용되는 외광지수들은 상기 제3 센서에 의해 측정되는 조도 및 상기 제4 센서에 의해 측정되는 조도의 차이에 대응하여 순차적으로 커지거나 순차적으로 작아질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 외광지수들 중 상기 표시패널의 좌측에 광을 제공하는 광원 블록들에 대응하는 대표 휘도값들을 산출하는데 이용되는 외광지수들은 상기 제1 센서에 의해 측정되는 조도 및 상기 제3 센서에 의해 측정되는 조도의 차이에 대응하여 순차적으로 커지거나 순차적으로 작아질 수 있다. 상기 외광지수들 중 상기 표시패널의 우측에 광을 제공하는 광원 블록들에 대응하는 대표 휘도값들을 산출하는데 이용되는 외광지수들은 상기 제2 센서에 의해 측정되는 조도 및 상기 제4 센서에 의해 측정되는 조도의 차이에 대응하여 순차적으로 커지거나 순차적으로 작아질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부광이 인가되는 경우에도 우수한 품질을 갖는 이미지를 표시할 수 있도록 로컬 디밍을 수행하는 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자 주변의 조명환경이 변화함에도 우수한 품질을 갖는 이미지를 표시할 수 있도록 로컬 디밍을 수행하는 표시장치를 제공할 수 있다.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치 및 표시장치가 이용되는 환경에 대해서 도시한 것이다.
도 1b 및 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 도시한 것이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블록도이다.
도 3a는 도 2에 도시된 표시패널을 도시한 것이다.
도 3b는 도 2에 도시된 백라이트 유닛을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 등가회로도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에 실장되는 센서들 및 센서들을 구동하기 위한 구동부들을 도시한 블록도이다.
도 7a, 도 7b, 및 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 등가회로도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 디밍부의 블록도이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에 의해 표시되는 영상을 예시적으로 도시한 것이다.
도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에서 영상 데이터 신호들을 이용하여 로컬 디밍을 수행하는 것을 예시적으로 도시한 것이다.
도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 각 부분들이 외부광에 의해 영향받는 정도를 나타내는 외광맵을 예시적으로 도시한 것이다.
도 10d는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에서 영상 데이터 신호들 및 외광맵을 이용하여 로컬 디밍을 수행하는 것을 예시적으로 도시한 것이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널 및 백라이트 유닛을 도시한 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도면들에 있어서, 구성요소들의 비율 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"포함하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD) 및 표시장치(DD)가 이용되는 환경에 대해서 도시한 것이다. 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)를 도시한 것이다.
사용자(HM)가 표시장치(DD)를 이용할 때, 사용자(HM)가 느끼는 이미지(IM)의 품질은 외부의 조명(LM)에서 방출되는 외부광에 영향을 받는다.
예를들어, 외부의 조명(LM)이 너무 밝은 경우 사용자(HM)에게 이미지(IM)가 뚜렷하게 시인되지 않을 수 있다. 반면, 외부의 조명(LM)이 너무 어두운 경우 사용자(HM)에게 이미지(IM)가 너무 밝게 느껴져서 부담감을 느낄 수 있다.
외부의 조명(LM)은 표시장치(DD)에 입사되어 사용자(HM)가 느끼는 이미지(IM)의 품질에 영향을 줄 수 있다.
조명(LM)의 위치에 따라 표시장치(DD)의 표시영역(DA)의 각 부분에 입사되는 외부광의 조도는 달라질 수 있다. 예를들어, 조명(LM)이 표시장치(DD)의 상부에 배치되는 경우 표시영역(DA)의 상측으로 입사되는 외부광의 조도는 하측으로 입사되는 외부광의 조도보다 클 수 있다. 또한, 조명(LM)이 표시장치(DD)의 우측에 배치되는 경우 표시영역(DA)의 우측으로 입사되는 외부광의 조도는 좌측으로 입사되는 외부광의 조도보다 클 수 있다.
표시장치(DD)는 외부광의 조도를 측정하기 위한 복수의 센서들(SN)을 포함할 수 있다.
외부의 조명(LM)은 사용자(HM)의 동공의 크기에 영향을 미쳐서 사용자(HM)가 느끼는 이미지(IM)의 품질에 영향을 줄 수 있다.
사용자(HM)의 동공의 크기를 직접 측정하기는 어려우므로, 사용자(HM) 주변의 조도를 측정하여 사용자(HM)의 동공의 크기를 추정할 수 있다.
사용자(HM) 주변의 조도를 측정하기 위해서 사용자(HM) 주변의 장치(RC)에 조도를 측정하기 위한 센서를 실장할 수 있다. 도 1a에서는 사용자(HM) 주변의 조도를 측정하기 위한 장치로 리모컨(RC)을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 스마트폰과 같은 휴대용 전자기기일 수 있다. 리모컨(RC)은 표시장치(DD)에 사용자(HM) 주변의 조도에 대한 정보를 포함하는 사용자 조도 신호를 제공하고, 표시장치(DD)는 이를 수신할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 외부광의 조도를 측정하기 위한 센서들(SN)은 표시영역(DA) 내에 배치될 수 있다.
도 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 외부광의 조도를 측정하기 위한 센서들(SN)은 비표시영역(NDA) 내에 배치될 수 있다.
단, 이에 제한되는 것은 아니며, 센서들(SN) 중 일부는 표시영역(DA)에 배치되고 일부는 비표시영역(NDA)에 배치될 수 있다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)의 블록도이다. 도 3a는 도 2에 도시된 표시패널(100)을 도시한 것이다. 도 3b는 도 2에 도시된 백라이트 유닛(600)을 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)는 표시패널(100), 신호제어부(200), 게이트 구동부(300), 데이터 구동부(400), 광원 구동부(500) 및 백라이트 유닛(600)를 포함한다.
표시패널(100)은 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn) 및 게이트 라인들(GL1~GLn)과 교차하는 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm)을 포함한다. 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn)은 게이트 구동부(300)에 연결된다. 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm)은 데이터 구동부(400)에 연결된다. 도 2에는 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn) 중 일부와 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm) 중 일부만이 도시되었다. 또한, 표시패널(100)은 비표시영역(NDA)에 배치된 더미 게이트 라인(미도시)을 더 포함할 수 있다.
복수 개의 화소들(PX)은 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn) 중 대응하는 게이트 라인 및 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm) 중 대응하는 데이터 라인에 각각 연결된다. 도 2에서는 첫 번째 게이트 라인(GL1) 및 첫 번째 데이터 라인(DL1)에 연결된 화소(PX)만 예시적으로 도시되었다.
복수 개의 화소들(PX)은 표시하는 컬러에 따라 복수 개의 그룹들로 구분될 수 있다. 복수 개의 화소들(PX)은 주요색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 주요색은 레드, 그린, 블루, 및 화이트를 포함할 수 있다. 한편, 이에 제한되는 것은 아니고, 주요색은 옐로우, 시안, 마젠타 등 다양한 색상을 더 포함할 수 있다.
신호제어부(200)는 외부 장치로부터 영상 데이터 신호(RGB), 수평동기신호(H_SYNC), 수직동기신호(V_SYNC), 클럭신호(MCLK) 및 데이터 인에이블 신호(DE)를 입력받는다. 신호제어부(200)는 데이터 구동부(400)와의 인터페이스 사양에 맞도록 영상 데이터 신호(RGB)의 데이터 포맷을 변환하고, 변환된 영상 데이터 신호(R`G`B`)를 데이터 구동부(400)로 출력한다. 또한, 신호제어부(200)는 데이터 제어신호(예를 들어, 출력개시신호(TP), 수평개시신호(STH) 및 클럭신호(HCLK))를 데이터 구동부(400)로 출력하고, 게이트 제어신호(예를 들어, 수직개시신호(STV), 게이트 클럭신호(CPV), 및 출력 인에이블 신호(OE))를 게이트 구동부(300)로 출력한다.
상기 게이트 구동부(300)는 게이트 온 전압(VON)과 게이트 오프 전압(VOFF)을 입력받고, 신호제어부(200)로부터 제공되는 게이트 제어신호(STV, CPV, OE)에 응답해서 순차적으로 게이트 온 전압(VON)을 갖는 게이트 신호들(G1~Gn)을 출력한다. 게이트 신호들(G1~Gn)은 표시패널(100)의 게이트 라인들(GL1~GLn)에 순차적으로 제공되어 게이트 라인들(GL1~GLn)을 순차적으로 스캐닝한다. 도면에 도시하지는 않았지만, 표시장치(DD) 는 입력전압을 게이트 온 전압(VON) 및 게이트 오프 전압(VOFF)으로 변환하여 출력하는 레귤레이터를 더 포함할 수 있다.
데이터 구동부(400)는 아날로그 구동전압(AVDD)을 입력받아 동작할 수 있고, 감마 전압 발생부(미도시)로부터 제공된 감마 전압들을 이용하여 다수의 계조 전압을 생성한다. 데이터 구동부(400)는 신호제어부(200)로부터 제공되는 상기 데이터 제어 신호(TP, STH, HCLK)가 제공되면, 생성된 계조 전압들 중 영상 데이터 신호(R`G`B`)에 대응되는 계조 전압들을 선택하고, 선택된 계조 전압들을 데이터 신호(D1~Dm)로써 표시패널(100)의 데이터 라인들(DL1~DLm)에 제공한다.
게이트 라인들(GL1~GLn)에 게이트 신호들(G1~Gn)이 순차적으로 제공되면, 이에 동기하여 상기 데이터 라인들(DL1~DLm)에 데이터 신호들(D1~Dm)이 제공된다.
도 3a를 참조하면, 표시패널(100)은 복수의 디밍 영역들(DM1~DM12)을 포함할 수 있다. 도 3a에서 12개의 디밍 영역들(DM1~DM12)을 예시적으로 도시하였으나, 디밍 영역들의 개수는 이에 제한되지 않는다.
도 3b를 참조하면, 백라이트 유닛(600)은 회로기판(610) 및 회로기판(610)에 실장된 복수의 광원들(620)을 포함할 수 있다. 복수의 광원들(620)은 복수의 광원 블록들(LB1~LB12)로 구분될 수 있다. 복수의 광원 블록들(LB1~LB12)은 디밍 영역들(DM1~DM12)에 각각 대응될 수 있다.
표시패널(100)에 정의되는 디밍 영역들의 개수는 광원 블록들의 개수에 따라서 달라질 수 있다. 예를들어, 백라이트 유닛(600)의 광원 블록들의 개수가 24개 이면, 표시패널(100)은 24개의 디밍 영역들로 분할 될 수 있다.
백라이트 유닛(600)의 광원 블록들(LB1~LB12)은 표시패널(100) 하부에 배치될 수 있다.
상기 광원 블록들(LB1~LB12) 각각은 적어도 하나의 광원(620)을 포함한다. 광원(620)은 발광 다이오드로 이루어질 수 있다.
로컬 디밍 방식이 적용되는 표시장치(DD)는 광원 블록들(LB1~LB12) 각각에 인가되는 구동 신호의 듀티비 또는 크기를 제어하기 위한 디밍부(210)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 디밍부(210)는 신호제어부(200)에 포함될 수 있다. 따라서, 도 2에서는 디밍부(210)가 신호제어부(200)에 포함된 구조를 본 발명의 일 예로 도시하였으나, 다른 실시예에서는 디밍부(210)는 신호제어부(200)와 별도의 구성 요소로 제공될 수도 있다.
디밍부(210)는 데이터 구동부(400)로 공급되는 영상 신호(R`B`G`)를 수신하고, 영상 신호(R`B`G`)에 근거하여 디밍 신호들(PWM1~PWM12)을 생성한다. 본 발명의 일 실시예에서 디밍 신호들(PWM1~PWM12)은 제1 내지 제12 디밍신호들(PWM1~PWM12)을 포함할 수 있다.
제1 내지 제12 디밍신호들(PWM1~PWM12)은 광원 구동부(500)로 제공된다. 광원 구동부(500)는 제1 내지 제12 디밍신호(PWM1~PWM12)에 근거하여 제1 내지 제12 광원 블록들(LB1~LB12)로 각각 인가되는 제1 내지 제12 구동 신호들(DV1~DV12)의 듀티비 또는 크기를 제어한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 내지 제12 디밍신호들(PWM1~PWM12)을 결정하는 방법에 대해서는 도 8 및 도 9에서 자세히 설명한다.
로컬 디밍 방식을 적용할 경우, 광원 블록들(LB1~LB12) 각각에 인가되는 구동 신호들(DV1~DV12)의 듀티비 또는 크기를 가변시킴으로써, 광원 블록들(LB1~LB12) 각각으로부터 출사되는 광량을 제어할 수 있다. 광원 블록들(LB1~LB12)로부터 출사되는 광량이 변하는 경우, 광원 블록들(LB1~LB12)부터 출사되는 광의 휘도가 변하게 된다.
그 결과, 표시패널(100)의 디밍 영역들(DM1~DM12)은 영역 별로 서로 다른 휘도의 광을 공급받을 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소(PX)의 등가회로도이다. 도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소(PX)의 단면도이다.
도 4에 도시된 것과 같이, 화소(PX)는 화소 박막 트랜지스터(TRP, 이하 화소 트랜지스터), 액정 커패시터(Clc), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 이하, 본 명세서에서 트랜지스터는 박막 트랜지스터를 의미한다. 본 발명의 일 실시예에서 스토리지 커패시터(Cst)는 생략될 수 있다.
도 4 및 도 5에서는 첫 번째 게이트 라인(GL1)과 첫 번째 데이터 라인(DL1)에 전기적으로 연결된 화소 트랜지스터(TRP)를 예시적으로 도시하였다.
화소 트랜지스터(TRP)는 첫 번째 게이트 라인(GL1)으로부터 수신한 게이트 신호에 응답하여 첫 번째 데이터 라인(DL1)으로부터 수신한 데이터 신호에 대응하는 화소 전압을 출력한다.
액정 커패시터(Clc)는 화소 트랜지스터(TRP)로부터 출력된 화소 전압을 충전한다. 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전하량에 따라 액정층(LCL, 도 5 참조)에 포함된 액정 방향자의 배열이 변화된다. 액정 방향자의 배열에 따라 액정층으로 입사된 광은 투과되거나 차단된다.
스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Clc)에 병렬로 연결된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 방향자의 배열을 일정한 구간 동안 유지시킨다.
도 5에 도시된 것과 같이, 화소 트랜지스터(TRP)는 첫 번째 게이트 라인(GL1, 도 4 참조)에 연결된 제어전극(GE), 제어전극(GE)에 중첩하는 활성화층(AL), 첫 번째 데이터 라인(DL1, 도 4 참조)에 연결된 입력전극(SE), 및 입력전극(SE)과 이격되어 배치된 출력전극(DE)을 포함한다.
액정 커패시터(Clc)는 화소전극(PE)과 공통전극(CE)을 포함한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 화소전극(PE)과 화소전극(PE)에 중첩하는 스토리지 라인(STL)의 일부분을 포함한다.
제1 기판(DS1)의 일면 상에 첫 번째 게이트 라인(GL1) 및 스토리지 라인(STL)이 배치된다. 제어전극(GE)은 첫 번째 게이트 라인(GL1)으로부터 분기된다. 첫 번째 게이트 라인(GL1) 및 스토리지 라인(STL)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 등의 금속 또는 이들의 합금 등을 포함할 수 있다. 첫 번째 게이트 라인(GL1) 및 스토리지 라인(STL)은 다층 구조, 예컨대 티타늄층과 구리층을 포함할 수 있다.
제1 기판(DS1)의 일면 상에 제어전극(GE) 및 스토리지 라인(STL)을 커버하는 제1 절연층(10)이 배치된다. 제1 절연층(10)은 무기물 및 유기물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 제1 절연층(10)은 유기막이거나, 무기막일 수 있다. 제1 절연층(10)은 다층 구조, 예컨대 실리콘 나이트라이드층과 실리콘 옥사이드층을 포함할 수 있다.
제1 절연층(10) 상에 제어전극(GE)과 중첩하는 활성화층(AL)이 배치된다. 활성화층(AL)은 반도체층(미도시)과 오믹 컨택층(미도시)을 포함할 수 있다.
활성화층(AL)은 아몰포스 실리콘 또는 폴리 실리콘을 포함할 수 있다. 또한, 활성화층(AL)은 금속 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
활성화층(AL) 상에 출력전극(DE)과 입력전극(SE)이 배치된다. 출력전극(DE)과 입력전극(SE)은 서로 이격되어 배치된다. 출력전극(DE)과 입력전극(SE) 각각은 제어전극(GE)에 부분적으로 중첩할 수 있다.
도 5에는 스태거 구조를 갖는 화소 트랜지스터(TRP)를 예시적으로 도시하였으나, 화소 트랜지스터(TRP)의 구조는 이에 제한되지 않는다. 화소 트랜지스터(TRP)는 플래너 구조를 가질 수도 있다.
제1 절연층(10) 상에 활성화층(AL), 출력전극(DE), 및 입력전극(SE)을 커버하는 제2 절연층(20)이 배치된다. 제2 절연층(20)은 평탄면을 제공한다. 제2 절연층(20)은 유기물을 포함할 수 있다.
제2 절연층(20) 상에 화소전극(PE)이 배치된다. 화소전극(PE)은 제2 절연층(20) 및 제2 절연층(20)을 관통하는 컨택홀(CH)을 통해 출력전극(DE)에 연결된다. 제2 절연층(20) 상에 화소전극(PE)을 커버하는 배향막(30)이 배치될 수 있다.
제2 기판(DS2)의 일면 상에 컬러필터층(CF)이 배치된다. 컬러필터층(CF) 의 일면에 공통전극(CE)이 배치된다. 공통전극(CE)에는 공통 전압이 인가된다. 공통 전압과 화소 전압과 다른 값을 갖는다. 공통전극(CE)의 일면에 공통전극(CE)을 커버하는 배향막(미도시)이 배치될 수 있다. 컬러필터층(CF)과 공통전극(CE) 사이에 또 다른 절연층이 배치될 수 있다.
액정층(LCL)을 사이에 두고 배치된 화소전극(PE)과 공통전극(CE)은 액정 커패시터(Clc)를 형성한다. 또한, 제1 절연층(10) 및 제2 절연층(20)을 사이에 두고 배치된 화소전극(PE)과 스토리지 라인(STL)의 일부분은 스토리지 커패시터(Cst)를 형성한다. 스토리지 라인(STL)은 화소 전압과 다른 값의 스토리지 전압을 수신한다. 스토리지 전압은 공통 전압과 동일한 값을 가질 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 화소(PX)의 단면은 하나의 예시에 불과하다. 도 5에 도시된 것과 달리, 컬러필터층(CF) 및 공통전극(CE) 중 적어도 어느 하나는 제1 기판(DS1) 상에 배치될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시패널은 VA(Vertical Alignment)모드, PVA(Patterned Vertical Alignment) 모드, IPS(in-plane switching) 모드 또는 FFS(fringe-field switching) 모드, PLS(Plane to Line Switching) 모드 등의 화소를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)에 실장되는 센서들(SN1, SN2, SN3, SN4) 및 센서들(SN1, SN2, SN3, SN4)을 구동하기 위한 구동부들(700, 800)을 도시한 블록도이다.
센서들(SN1, SN2, SN3, SN4)은 제1 센서(SN1), 제2 센서(SN2), 제3 센서(SN3), 및 제4 센서(SN4)를 포함할 수 있다. 제1 센서(SN1)는 표시패널(100)의 좌측 상부에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 제2 센서(SN2)는 우측 상부에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 제3 센서(SN3)는 좌측 하부에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 제4 센서(SN4)는 우측 하부에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 이와 같이, 센서들(SN1, SN2, SN3, SN4)이 표시패널(100)의 꼭지점들에 대응하게 배치되는 경우 표시패널(100)에 입사되는 외부광을 전체적으로 측정 및 예측할 수 있어서, 표시장치(DD)의 표시품질을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
단, 센서들(SN1, SN2, SN3, SN4)이 배치되는 위치는 이에 제한되지 않으며, 본 발명의 다른 실시예에서는 변경 될 수 있다. 도 6에서는 예시적으로 4개의 센서들(SN1, SN2, SN3, SN4)을 도시하였으나, 센서들의 개수는 이에 제한되지 않고 더 많거나 더 적을 수 있다.
센서들(SN1, SN2, SN3, SN4) 각각은 대응하는 스캔라인(SL1, SL2) 및 리드아웃라인(RL1, RL2)과 연결될 수 있다. 도 6에서는 예시적으로 2개의 스캔라인들(SL1, SL2)과 2개의 리드아웃라인들(RL1, RL2)을 도시하였으나, 센서들의 개수의 변화에 따라 스캔라인들의 개수 및 리드아웃라인들의 개수는 변화될 수 있다.
스캔라인들(SL1, SL2)은 스캔 구동부(700)에 연결되고, 리드아웃라인들(RL1, RL2)은 리드아웃 구동부(800)에 연결된다. 스캔 구동부(700)는 신호제어부(200)로부터 제1 제어신호(CS1)을 제공받아 구동하고, 리드아웃 구동부(800)는 신호제어부(200)로부터 제2 제어신호(CS2)를 제공받아 구동할 수 있다.
스캔 구동부(700)는 스캔라인들(SL1, SL2)에 센서들(SN1, SN2, SN3, SN4)을 구동하기 위한 스캔 신호를 제공할 수 있다. 센서들(SN1, SN2, SN3, SN4)은 스캔라인들(SL1, SL2)로부터 제공받은 스캔 신호에 응답하여 외부광의 조도를 센싱하고, 이에 대응하는 전기적 신호(조도값 데이터 신호들)를 리드아웃라인들(RL1, RL2)에 제공할 수 있다. 리드아웃라인들(RL1, RL2)은 센서들(SN1, SN2, SN3, SN4)로부터 출력되는 신호들을 수신하여 이를 리드아웃 구동부(800)로 전달할 수 있다.
리드아웃 구동부(800)는 수신한 신호들에 근거하여 신호제어부(200)에 제1 외광 맵 신호들(SD1)을 제공할 수 있다. 제1 외광 맵 신호들(SD1)은 센서들(SN1, SN2, SN3, SN4)에 의해 센싱된 외부광의 조도에 대한 정보를 갖는다.
신호제어부(200)는 제2 외광 맵 신호들(SD2)을 더 수신할 수 있다. 도 1을 참조하면, 제2 외광 맵 신호들(SD2)은 사용자(HM) 주변의 장치(RC, 리모컨)에서 생성된 신호들일 수 있다. 제2 외광 맵 신호들(SD2)은 사용자(HM) 주변의 장치(RC)에 의해 센싱된 외부광의 조도에 대한 정보를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서 스캔 구동부(700)는 게이트 구동부(300)와 실질적으로 같은 회로일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 리드아웃 구동부(800)는 데이터 구동부(400)와 실질적으로 같은 회로일 수 있다.
도 7a, 도 7b, 및 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서(SN, SN-1, SN-2)의 등가회로도이다.
도 7a에는 어느 하나의 스캔라인(SL)과 어느 하나의 리드아웃라인(RL)에 연결된 센서(SN)를 예시적으로 도시하였다. 센서(SN)의 구성은 이에 제한되지 않고 변형될 수 있다.
센서(SN)는 제1 트랜지스터(TR1), 제2 트랜지스터(TR2), 센싱 커패시터(CP-SN)를 포함할 수 있다.
제1 트랜지스터(TR1)는 스위칭 소자로써, 제1 트랜지스터(TR1)의 제어 전극은 스캔라인(SL)과 연결되고, 출력 전극은 리드아웃라인(RL)과 연결되며, 입력 전극은 센싱 커패시터(CP-SN)와 연결된다. 한편, 제2 트랜지스터(TR2)의 입력 전극은 입력 전압 라인(VDD)에 연결되고, 출력 전극은 센싱 커패시터(CP-SN)와 연결되며, 제어 전극은 공통 전압 라인(VSS)에 연결된다.
제2 트랜지스터(TR2)에 외부광이 공급되면, 비정질 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 이루어진 채널부의 반도체가 전류를 형성하게 되는데, 이러한 전류는 입력 전압 라인(VDD)에 입력되는 입력 전압에 의해 센싱 커패시터(CP-CN)와 제1 트랜지스터(TR1) 방향으로 흐른다. 즉, 제2 트랜지스터(TR2)는 포토 트랜지스터이다. 포토 트랜지스터는 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 광센서의 일종으로, 빛의 세기에 따라 흐르는 전류가 변화하는 광기전력 효과를 이용한다. 이 때의 광전류를 트랜지스터를 이용하여 증폭시킨 것이 포토 트랜지스터이다.
도 7b에는 어느 하나의 스캔라인(SL)과 어느 하나의 리드아웃라인(RL)에 연결된 센서(SN-1)를 예시적으로 도시하였다. 센서(SN-1)의 구성은 이에 제한되지 않고 변형될 수 있다.
센서(SN-1)는 트랜지스터(TR), 센싱 커패시터(CP-SN), 및 포토 다이오드(PD)를 포함할 수 있다.
포토 다이오드(PD)는 도 7a의 제2 트랜지스터(TR2)가 수행하는 역할을 대신 할 수 있다. 포토 다이오드(PD)가 가지는 구조적 특성 및 동작 특성에 대응하여, 센서(SN-1)의 등가회로는 도 7a에 도시된 센서(SN)의 등가회로와 다를 수 있다.
포토 다이오드(PD)는 빛을 쪼였을 때 별도의 전류의 증폭이 없기 때문에, 포토 트랜지스터에 비해 빛에 대한 민감성은 떨어지나 반응속도가 빠를 수 있다.
도 7c에는 두 개의 스캔라인(SL10, SL20)과 어느 하나의 리드아웃라인(RL)에 연결된 센서(SN-2)를 예시적으로 도시하였다. 센서(SN-2)의 구성은 이에 제한되지 않고 변형될 수 있다.
센서(SN-2)는 제1 트랜지스터(TR10), 제2 트랜지스터(TR20), 제3 트랜지스터(TR30), 및 센싱 커패시터(CP-SN)를 포함할 수 있다. 여기서, 제3 트랜지스터(TR30)는 포토 트랜지스터이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 제3 트랜지스터(TR30)는 포토 다이오드로 대체될 수 있다.
제1 트랜지스터(TR10)의 입력전극은 입력 전압 라인(VDD)에 연결되고, 출력전극은 제2 트랜지스터(TR20)의 입력전극에 연결되며, 제어전극은 제3 트랜지스터(TR30)의 출력전극 및 센싱 커패시터(CP-SN)에 연결될 수 있다.
제2 트랜지스터(TR20)의 입력전극은 제1 트랜지스터(TR10)의 출력전극에 연결되고, 출력전극은 리드아웃라인(RL)에 연결되며, 제어전극은 제1 스캔라인(SL10)에 연결될 수 있다.
제3 트랜지스터(TR30)의 입력전극은 리셋 전압 라인(VRN)에 연결되고, 출력전극은 제1 트랜지스터(TR10)의 제어전극 및 센싱 커패시터(CP-SN)에 연결되며, 제어전극은 제2 스캔라인(SL20)에 연결될 수 있다.
제2 스캔라인(SL20)에 스캔 신호가 인가되면, 제3 트랜지스터(TR30)가 턴-온되어 노드 A는 리셋 전압 라인(VRN)에서 수신한 전압에 의해 리셋된다. 제3 트랜지스터(TR30)에 빛이 인가되는 경우 제3 트랜지스터(TR30)에 전류가 흘러서 노드 A의 전압은 리셋된 전압과 다르게 된다. 이에 따라, 제1 트랜지스터(TR10)에 흐르는 전류가 A노드의 전압에 따라 변하게 된다. 이후, 제1 스캔라인(SL10)에 스캔 신호가 인가되면, 제2 트랜지스터(TR20)가 턴-온되어 리드아웃라인(RL)에 전류를 흘려보낸다. 이와 같이, 리드아웃라인(RL)를 통해 리드아웃 구동부(800)에 제공되는 전류량을 측정하여 입사된 광의 양을 측정할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 디밍부(210, 210-1)의 블록도이다.
도 8을 참조하면, 디밍부(210)는 평균계조값 생성부(211), 최대계조값 생성부(212), 외광지수 생성부(213), 대표휘도값 결정부(214), 및 디밍신호 생성부(215)를 포함할 수 있다.
평균계조값 생성부(211)는 신호제어부(200)로부터 생성된 영상 데이터 신호(R`G`B`)를 수신하고, 수신한 영상 데이터 신호(R`G`B`)를 디밍 영역들(DM1~DM12, 도 3a 참조) 각각에 대응하는 영상 신호 그룹들로 분리한다. 평균계조값 생성부(211)는 각각의 분리된 영상 신호 그룹들로부터 계조값들을 추출하고, 추출된 계조값들의 평균을 계산하여 디밍 영역들(DM1~DM12, 도 3a 참조) 각각에 대응하는 평균 계조값들(AVG)을 생성한다.
최대계조값 생성부(212)는 신호제어부(200)로부터 생성된 영상 데이터 신호(R`G`B`)를 수신하고, 수신한 영상 데이터 신호(R`G`B`)를 디밍 영역들(DM1~DM12, 도 3a 참조) 각각에 대응하는 영상 신호 그룹들로 분리한다. 최대계조값 생성부(212)는 각각의 분리된 영상 신호 그룹들로부터 계조값들을 추출하고, 추출된 계조값들의 최대값을 산출하여 디밍 영역들(DM1~DM12, 도 3a 참조) 각각에 대응하는 최대 계조값들(MAX)을 생성한다.
외광지수 생성부(213)는 센서들(SN1~SN4)로부터 센싱된 제1 외광 맵 신호들(SD1)로부터 제1 외광지수들(SD1`, first external light indexs)을 생성할 수 있다.
대표휘도값 결정부(214)는 제1 내지 제12 디밍 영역들(DM1~DM12, 도 3a 참조) 각각에 대응하는 제1 내지 제12 대표 휘도값(Lum1~Lum12)을 생성한다. 제1 내지 제12 대표 휘도값(Lum1~Lum12)은 평균 계조값들(AVG), 최대 계조값들(MAX), 및 제1 외광지수들(SD1`)로부터 산출될 수 있다.
구체적으로, 제1 내지 제12 대표 휘도값(Lum1~Lum12)은 아래 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.
<수학식 1>
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
이고,
Figure pat00003
이다.
여기서, AVG는 디밍 영역들(DM1~DM12, 도 3a 참조) 각각의 평균 계조값이고, MAX는 디밍 영역들(DM1~DM12, 도 3a 참조) 각각의 최대 계조값이다.
Figure pat00004
는 0보다는 크고 1보다는 작은 수이다. 위치별 조도는 제1 외광지수(SD1`)에 의해 결정될 수 있다.
Figure pat00005
는 평균 휘도값이고,
Figure pat00006
는 최대 휘도값이다. 반사율은 외광에 의한 패널 휘도 증가를 고려한 상수로, 임의의 값으로 설정될 수 있으며, 단위는 nit(cd/m2) 이다. 예를들어, 반사율은 2nit일 수 있다. 예를들어, 기존조도는 500lux일 수 있다.
위와 같은 과정을 거쳐서 상기 제1 내지 제12 디밍 영역들(DM1~DM12) 각각에 대응하는 제1 내지 제12 대표 휘도값(Lum1~Lum12)이 산출되면, 산출된 제1 내지 제12 대표 휘도값(Lum1~Lum12)은 디밍신호 생성부(215)로 공급된다.
디밍신호 생성부(215)는 상기 제1 내지 제12 대표 휘도값(Lum1~Lum12)에 근거하여 제1 내지 제12 디밍 영역들(DM1~DM12) 각각에 속하는 광원들의 듀티를 제어하기 위한 제1 내지 제12 디밍 신호(PWM1~PWM12)를 출력한다.
광원 구동부(500, 도 2 및 도 6참조)는 상기 제1 내지 제12 디밍 신호(PWM1~PWM12)에 따라서 제1 내지 제12 광원 블록들(LB1~LB12) 각각의 듀티를 제어하기 위한 제1 내지 제12 구동 신호(DV1~DV12)를 생성한다.
본 발명의 일 실시예에서, 밝은 영상을 표시하기 위한 밝은 영상용 대표 휘도값과 어두운 영상을 표시하기 위한 어두운 영상용 대표 휘도값이 서로 다른 수학식에 의해서 산출될 수 있다. 밝은 영상과 어두운 영상의 구분 기준은 상태적인 것으로, 필요에 따라 임의로 구분 기준이 설정될 수 있다.
밝은 영상용 대표 휘도값은 수학식 1에 의해 산출되고, 어두운 영상용 대표 휘도값은 아래 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.
<수학식 2>
Figure pat00007
수학식 2에서 A는 수학식 1에서의 A와 같다.
수학식 2에 따라 산출된 어두운 영상용 대표 휘도값에 따라 디밍 신호 및 구동 신호가 생성되는 경우, 이를 수신한 광원 블록이 방출하는 광의 휘도는 일반적인 경우보다 더 낮아진다. 따라서, 이러한 경우, 감마 전압 발생부로부터 발생하는 감마 전압을 결정하는 감마값(
Figure pat00008
)은 아래 수학식 3에 의해 산출될 수 있다.
<수학식 3>
Figure pat00009
여기서
Figure pat00010
는 계조값이다.
수학식 2에 따라 광원 블록이 방출하는 광의 휘도가 낮아진 것을 수학식 3에 따른 감마값 증가로 보상할 수 있다.
도 1을 참조하면, 외부광이 표시장치(DD)에 인가되는 경우, Yellowish현상이 발생할 수 있다. Yellowish현상은 사용자(HM)가 이미지(IM)를 본래의 컬러보다 노랗게 인식하는 현상이다.
Yellowish현상이 발생하는 경우, 영상 데이터 신호들 중 블루컬러 신호를 더 강조하여 이를 보상할 수 있다.
강조된 블루컬러 신호의 값(V_Blue)은 아래의 수학식 4에 의해 산출될 수 있다.
<수학식 4>
Figure pat00011
여기서,
Figure pat00012
이다. 예를들어, 반사율은 2nit일 수 있다.
도 9를 참조하면, 디밍부(210-1)는 평균계조값 생성부(211), 최대계조값 생성부(212), 제1 외광지수 생성부(213A), 제2 외광지수 생성부(213B) 대표휘도값 결정부(214), 및 디밍신호 생성부(215)를 포함할 수 있다.
평균계조값 생성부(211) 및 최대계조값 생성부(212)에 대한 설명은 도 8에서 설명한 내용과 실질적으로 동일하므로 생략한다. 제1 외광지수 생성부(213A)에 대한 설명은 도 8에서 설명한 외광지수 생성부(213)에 대한 내용과 실질적으로 동일하므로 생략한다.
제2 외광지수 생성부(213B)는 사용자(HM) 주변의 장치(RC)로부터 수신한 제2 외광 맵 신호들(SD2)로부터 제2 외광지수(SD2`)을 생성할 수 있다.
제2 외광지수(SD2`)는 메모리(MM)에 저장된 룩업테이블(LUT)에 의해 결정될 수 있다. 룩업테이블(LUT)은 주변 조도에 따른 사람의 동공크기에 대한 데이터를 포함할 수 있다.
예시적으로, 룩업테이블(LUT)이 포함하는 데이터는 아래의 표 1 또는 표 2와 같을 수 있다. 표 1은 pupil card에 의해 측정된 동공크기에 대한 데이터이고, 표 2는 pupillometer(동공측정계)에 의해 측정된 동공크기에 대한 데이터이다.
Techniques Luminance Pulpil size(mm)
Pupil Card Photopic 4.14
Mesopic 5.35
Scotopic 5.72
Techniques Luminance Pulpil size(mm)
Pupillometer Photopic 4.25
Mesopic 5.37
Scotopic 5.70
메모리(MM)는 디밍부(210)에 포함될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 다른 실시예에서 메모리(MM)는 디밍부(210)와 별개의 구성요소일 수 있다.
대표휘도값 결정부(214)에 의해 생성되는 제1 내지 제12 대표 휘도값(Lum1~Lum12)은 평균 계조값들(AVG), 최대 계조값들(MAX), 제1 외광지수들(SD1`), 및 제2 외광지수들(SD2`)로부터 산출될 수 있다.
구체적으로, 제1 내지 제12 대표 휘도값(Lum1~Lum12)은 아래 수학식 5에 의해 산출될 수 있다.
<수학식 5>
Figure pat00013
여기서 수학식 5에서 A 및 B는 수학식 1에서의 A 및 B와 동일하다. 여기서,
Figure pat00014
이다. 표준상태 동공크기는 일반적인 실내의 조명환경에서 사람들의 평균 동공크기이며, 예를들어, 4.25mm일 수 있다. 사용자 동공크기는 제2 외광지수(SD2`)에 의해 결정될 수 있다.
디밍신호 생성부(215)에 대한 설명은 도 8에서 설명한 내용과 실질적으로 동일하므로 생략한다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)에 의해 표시되는 영상을 예시적으로 도시한 것이다. 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)에서 영상 데이터 신호들(R`G`B`)을 이용하여 로컬 디밍을 수행하는 것을 예시적으로 도시한 것이다. 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)의 각 부분들이 외부광에 의해 영향받는 정도를 나타내는 외광맵을 예시적으로 도시한 것이다. 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)에서 영상 데이터 신호들(R`G`B`) 및 외광맵을 이용하여 로컬 디밍을 수행하는 것을 예시적으로 도시한 것이다.
도 3b, 도 6, 도 8, 및 도 9를 참조하면, 4개의 센서들(SN1~SN4)을 이용하여 12개의 광원 블록들(LB1~LB12)에 대응하는 제1 외광 맵 신호들(SD1) 또는 제1 외광지수들(SD1`)을 산출할 수 있다. 이 때, 꼭지점 부분의 광원블록들(LB1, LB4, LB9, LB12)에 대응하는 제1 외광 맵 신호들(SD1) 또는 제1 외광지수들(SD1`)은 4개의 센서들(SN1~SN4)에 의해 측정된 조도값들로부터 직접적으로 산출될 수 있다. 나머지 광원블록들(LB2, LB3, LB5, LB6, LB7, LB8, LB10, LB11)에 대응하는 제1 외광 맵 신호들(SD1) 또는 제1 외광지수들(SD1`)은 상기 직접적으로 산출된 제1 외광 맵 신호들(SD1) 또는 제1 외광지수들(SD1`)의 사이값들을 이용하여 간접적으로 산출될 수 있다.
예를들어, 제1 외광 맵 신호들(SD1) 중 표시패널(100)의 상부에 정의된 디밍 영역들(DM1, DM2, DM3, DM4)에 광을 제공하는 광원 블록들(LB1, LB2, LB3, LB4)에 대응하는 제1 외광 맵 신호들(SD1) 또는 제1 외광지수들(SD1`)은 제1 센서(SN1)에 의해 센싱되는 조도 및 제2 센서(SN2)에 의해 센싱되는 조도의 차이에 대응하여 순차적으로 변할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 예를들어, 제1 센서(SN1)에 의해 센싱되는 조도에 의해 표시패널(100)의 가장 좌측 상부에 배치된 제1 광원 블록(LB1)에 대응하는 제1 외광 맵 신호(SD1) 또는 제1 외광지수(SD1`)의 레벨이 10으로 산출되고, 제2 센서(SN2)에 의해 센싱되는 조도에 의해 표시패널(100)의 가장 우측 상부에 배치된 제4 광원 블록(LB4)에 대응하는 제1 외광 맵 신호(SD1) 또는 제1 외광지수(SD1`)의 레벨이 16으로 산출된다고 가정한다. 이 때, 제2 광원 블록(LB2)에 대응하는 제1 외광 맵 신호(SD1) 또는 제1 외광지수(SD1`)의 레벨은 12로 산출되고, 제3 광원 블록(LB3)에 대응하는 제1 외광 맵 신호(SD1) 또는 제1 외광지수(SD1`)의 레벨은 14로 산출될 수 있다. 따라서, 제1 내지 제4 광원 블록(LB1~LB4)에 대응하는 제1 외광 맵 신호들(SD1) 또는 제1 외광지수들(SD1`) 각각의 레벨은 10부터 16까지 순차적 또는 점차적으로 변할 수 있다.
이와 같은 제1 외광 맵 신호들(SD1) 또는 제1 외광지수들(SD1`) 산출 방식은 광원 블록들(LB1~LB12) 모두에 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치(DD)는 복수의 광원 블록들에 각각 대응하는 복수의 센서들(SN)을 포함할 수 있다. 이 경우, 센서의 개수가 많아져서 제조비용이 증가하고 제조공정이 복잡해질 수 있으나, 외부광의 조도를 더 정확하게 센싱할 수 있다.
도 10a 내지 도 10d는 10x10의 100개의 디밍 영역들 및 100개의 광원 블록들을 기준으로 도시되었다.
도 10a에 도시된 영상을 표시하기 위해서, 영상 데이터 신호들(R`G`B`)만을 이용하여 평균계조값 생성부(211) 및 최대계조값 생성부(212)를 통해 로컬 디밍을 수행한다면, 광원 블록들은 도 10b에 도시된 기본 디밍맵에 대응하는 계조로 광을 방출한다.
도 10c에 도시된 외광맵을 참보하면, 우측 하단부분이 다른 부분들에 비해 외광의 영향을 많이 받게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD) 개시된 로컬 디밍 방식을 이용하여 광원 블록들이 도 10d에 도시된 것과 같이 보정된 디밍맵에 대응하는 계좌로 광을 방출한다. 도 10d에 도시된 보정된 디밍맵을 참조하면, 도 10b에 도시된 기본 디밍맵에 비해 우측 하단의 계조가 더 낮음을 알 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(100) 및 백라이트 유닛(600)을 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에서 백라이트 유닛(600)는 블루 컬러의 광(L_B)을 방출할 수 있다.
표시패널(100)은 전면에 컬러필터층(CF, 도 5 참조)을 포함하며, 컬러필터층(CF, 도 5 참조)은 레드 컬러부(100R), 그린 컬러부(100G), 및 블루 컬러부(100B)를 포함할 수 있다. 레드 컬러부(100R)는 레드 컬러필터(CF_R)를 포함하고, 레드 컬러의 광(L_R)을 방출할 수 있다. 그린 컬러부(100G)는 그린 컬러필터(CF_G)를 포함하고, 그린 컬러의 광(L_G)을 방출할 수 있다. 블루 컬러부(100B)에는 개구부(OP_CF)가 정의되고, 백라이트 유닛(600)으로부터 방출된 블루 컬러의 광(L_B)을 통과시킬 수 있다.
단, 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에서 백라이트 유닛(600)은 화이트 광을 방출하고, 컬러필터층(CF, 도 5 참조)은 레드 컬러필터, 그린 컬러필터, 및 블루 컬러필터를 포함할 수 있다.
실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
DD: 표시장치 100: 표시패널
200: 신호제어부 300: 게이트 구동부
400: 데이터 구동부 500: 광원 구동부
600: 백라이트 유닛 DM1~DM12: 디밍 영역
LB1~LB12: 광원 블록 SN, SN1~SN4: 센서
210: 디밍부

Claims (20)

  1. 복수의 디밍 영역들이 정의된 표시패널;
    상기 표시패널을 향해 입사되는 외부광의 조도를 서로 다른 위치에서 센싱하는 복수의 센서들;
    상기 센싱된 외부광의 조도에 근거하여 생성된 외광 맵 신호들 및 외부의 장치로부터 수신한 영상 데이터 신호들을 이용하여 상기 복수의 디밍 영역들에 대응하는 복수의 대표 휘도값들을 결정하고, 상기 복수의 대표 휘도값들에 대응하는 복수의 디밍 신호들을 생성하는 신호제어부;
    상기 복수의 디밍 신호들을 수신하고, 상기 수신된 복수의 디밍 신호들에 대응하는 복수의 구동 신호들을 출력하는 광원 구동부; 및
    상기 복수의 구동 신호들을 수신하며, 상기 복수의 디밍 영역들에 상기 대응하는 복수의 대표 휘도값을 갖는 광들을 제공하는 복수의 광원 블록들을 포함하는 백라이트 유닛을 포함하는 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 센서들은 상기 표시패널의 좌측 상단에 대응하는 위치에 배치되는 제1 센서, 상기 표시패널의 우측 상단에 대응하는 위치에 배치되는 제2 센서, 상기 표시패널의 좌측 하단에 대응하는 위치에 배치되는 제3 센서, 및 상기 표시패널의 우측 하단에 대응하는 위치에 배치되는 제4 센서를 포함하는 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 외광 맵 신호들 중 상기 표시패널의 상부에 정의된 디밍 영역들에 대응하는 대표 휘도값들을 결정하는데 이용되는 외광 맵 신호들은 상기 제1 센서에 의해 측정되는 조도 및 상기 제2 센서에 의해 측정되는 조도의 차이에 대응하여 순차적으로 변하고,
    상기 외광 맵 신호들 중 상기 표시패널의 하부에 정의된 디밍 영역들에 대응하는 대표 휘도값들을 결정하는데 이용되는 외광 맵 신호들은 상기 제3 센서에 의해 측정되는 조도 및 상기 제4 센서에 의해 측정되는 조도의 차이에 대응하여 단계적으로 변하는 표시장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 외광 맵 신호들 중 상기 표시패널의 좌측에 정의된 디밍 영역들에 대응하는 대표 휘도값들을 결정하는데 이용되는 외광 맵 신호들은 상기 제1 센서에 의해 측정되는 조도 및 상기 제3 센서에 의해 측정되는 조도의 차이에 대응하여 순차적으로 변하고,
    상기 외광 맵 신호들 중 상기 표시패널의 우측에 정의된 디밍 영역들에 대응하는 대표 휘도값을 결정하는데 이용되는 외광 맵 신호들은 상기 제2 센서에 의해 측정되는 조도 및 상기 제4 센서에 의해 측정되는 조도의 차이에 대응하여 순차적으로 변하는 표시장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 센서들은 상기 복수의 광원 블록들에 각각 대응하도록 배치되는 표시장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 외광 맵 신호들 각각은 상기 복수의 센서들 중 대응하는 센서에 의해 측정되는 조도에 대응하여 변하는 표시장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 데이터 신호들로부터 추출된 계조값이 소정의 값 이하인 경우에, 상기 신호제어부는 상기 수신한 영상 데이터 신호들만 이용하여 각각이 상기 대표 휘도값보다 더 작아지도록 대표 휘도값을 더 결정하는 표시장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 영상 데이터 신호들로부터 추출된 계조값이 상기 소정의 값 이하인 경우에, 상기 신호제어부는 상기 수신한 영상 데이터 신호의 감마값을 더 크게 하는 표시장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 데이터 신호들로부터 추출된 계조값이 소정의 값 이하인 경우에, 상기 신호제어부는 상기 영상 데이터 신호들 중 블루컬러 신호를 더 강조하는 표시장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    조도의 변화에 따른 사람의 동공 크기의 변화에 대한 정보를 포함하는 룩업 테이블이 저장된 메모리를 더 포함하는 표시장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    사용자의 주변에 배치된 외부의 장치로부터 상기 사용자 주변의 조도에 대한 정보를 포함하는 사용자 조도 신호를 수신하고,
    상기 메모리의 상기 룩업 테이블로부터 상기 수신한 사용자 조도 신호에 대응하는 동공 크기 값을 읽고,
    상기 읽은 동공 크기 값을 이용하여 상기 대표 휘도값을 결정하는 표시장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 사용자 주변에 배치된 상기 외부의 장치는 입사되는 광의 조도를 센싱할 수 있는 센서를 포함하는 리모컨인 표시장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 센서들은 상기 복수의 화소들 중 일부에 인접하도록 상기 표시패널에 실장된 표시장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛이 상기 표시패널에 제공하는 상기 광들은 블루 컬러를 갖고,
    상기 표시패널은 상기 백라이트 유닛에서 제공된 상기 광들이 입사되는 컬러필터층을 더 포함하는 표시장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 컬러필터층은 레드 컬러필터를 포함하는 레드 컬러부, 그린 컬러필터를 포함하는 그린 컬러부, 및 개구부가 정의된 블루 컬러부를 포함하는 표시장치.
  16. 복수의 화소들을 포함하는 표시패널;
    상기 표시패널에 인접하게 배치되고, 입사되는 외부광의 조도를 센싱하여 조도값 데이터 신호들을 출력하는 복수의 센서들;
    외부 장치에서 수신한 영상 데이터 신호들로부터 복수의 계조값들을 추출하고, 상기 조도값 데이터 신호들로부터 외광지수들(external light index)을 추출하며, 각각이 상기 추출된 복수의 계조값들의 평균값, 상기 추출된 복수의 계조값들의 최대값, 및 상기 추출된 외광지수들을 이용하여 대표 휘도값을 산출하고, 상기 산출된 대표 휘도값에 대응하는 복수의 디밍 신호들을 생성하는 신호제어부; 및
    상기 복수의 디밍 신호들에 대응하는 복수의 구동 신호들을 수신하여 상기 표시패널에 광을 제공하는 복수의 광원 블록들을 포함하고, 상기 복수의 광원 블록들 각각은 상기 복수의 대표 휘도값들 중 대응하는 대표 휘도값으로 발광하는 백라이트 유닛을 포함하는 표시장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 복수의 센서들은 상기 표시패널의 좌측 상단에 인접하게 배치되는 제1 센서, 상기 표시패널의 우측 상단에 인접하게 배치되는 제2 센서, 상기 표시패널의 좌측 하단에 인접하게 배치되는 제3 센서, 및 상기 표시패널의 우측 하단에 인접하게 배치되는 제4 센서를 포함하는 표시장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 외광지수들 중 상기 표시패널의 상부에 광을 제공하는 광원 블록들에 대응하는 대표 휘도값들을 산출하는데 이용되는 외광지수들은 상기 제1 센서에 의해 측정되는 조도 및 상기 제2 센서에 의해 측정되는 조도의 차이에 대응하여 순차적으로 커지거나 순차적으로 작아지고,
    상기 외광지수들 중 상기 표시패널의 하부에 광을 제공하는 광원 블록들에 대응하는 대표 휘도값들을 산출하는데 이용되는 외광지수들은 상기 제3 센서에 의해 측정되는 조도 및 상기 제4 센서에 의해 측정되는 조도의 차이에 대응하여 순차적으로 커지거나 순차적으로 작아지는 표시장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 외광지수들 중 상기 표시패널의 좌측에 광을 제공하는 광원 블록들에 대응하는 대표 휘도값들을 산출하는데 이용되는 외광지수들은 상기 제1 센서에 의해 측정되는 조도 및 상기 제3 센서에 의해 측정되는 조도의 차이에 대응하여 순차적으로 커지거나 순차적으로 작아지고,
    상기 외광지수들 중 상기 표시패널의 우측에 광을 제공하는 광원 블록들에 대응하는 대표 휘도값들을 산출하는데 이용되는 외광지수들은 상기 제2 센서에 의해 측정되는 조도 및 상기 제4 센서에 의해 측정되는 조도의 차이에 대응하여 순차적으로 커지거나 순차적으로 작아지는 표시장치.
  20. 제16 항에 있어서,
    상기 복수의 센서들은 상기 복수의 광원 블록들에 각각 대응하도록 배치되는 표시장치.
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