KR20200001709A - 터치 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 정보를 포함하는 사용자의 행태 정보에 따라 적응적으로 휘도 저하 영역을 설정함으로써 인지 화질 저하를 최소화하면서 소비 전력을 저감할 수 있는 터치 디스플레이 장치에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 터치 정보에 의한 히트 맵 매칭에 기반하여 사용자의 터치 동작시 특정되는 무관심 영역을 적응적으로 설정하고 휘도 저감 처리를 적용함으로써 사용자의 행태에 따라 인지 화질 저하를 최소화하면서 소비 전력을 저감할 수 있다.

Description

터치 디스플레이 장치{TOUCH DISPLAY DEVICE}
본 발명은 터치 정보를 포함하는 사용자의 행태 정보에 따라 적응적으로 휘도 저감 영역을 설정함으로써 인지 화질 저하를 최소화하면서 소비 전력을 저감할 수 있는 터치 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이의 화면 상에서 터치로 정보 입력이 가능한 터치 센서는 스마트 폰, 태블릿 등과 같은 휴대용 정보 기기뿐만 아니라 노트북, 모니터, 가전 제품 등의 다양한 디스플레이에 확대 적용되고 있다.
터치 센서는 디스플레이 패널 위에 터치 패널을 부착하거나, 디스플레이 패널 내에 터치 전극을 내장하는 방식으로 디스플레이에 적용되고 있다. 터치 센서는 저항막 방식, 커패시턴스 방식, 전자기 유도 방식, 적외선 방식, 초음파 방식 등의 다양한 터치 센싱 방식을 이용할 수 있으며, 최근에는 주로 커패시턴스 방식이 이용되고 있다.
터치 디스플레이 장치와 같은 전자기기의 중요 기술적 과제 중 하나는 소비 전력 저감 기술이다.
터치 디스플레이 장치는 소비 전력 감소를 위하여 사용자의 관심도가 높은 화면의 중앙부에서 사용자의 관심도가 떨어지는 화면의 좌우측 주변부로 갈수록 영상의 휘도를 점진적으로 저감하는 콘벡스(Convex) 알고리즘을 적용하고 있으나, 다음과 같은 문제점이 있다.
종래의 콘벡스 알고리즘은 사용자의 관심 영역이 화면의 중앙부에 집중되는 것을 가정한 것이므로 사용자의 관심 영역이 주변부로 이동하는 경우 휘도 감소에 의해 사용자가 인지하는 화질이 저하되는 문제점이 있다.
종래의 콘벡스 알고리즘은 게인이 커질수록 소비 전력이 저감되지만 휘도 불균일에 의해 화질 저하 문제가 발생하여 소비 전력 저감에 한계가 있다.
종래의 콘벡스 알고리즘은 주변 조도가 높은 경우 화질 시인성 확보를 위하여 적용이 어려우므로 소비 전력 저감에 한계가 있다.
본 발명은 터치 정보를 포함하는 사용자의 행태 정보에 따라 적응적으로 휘도 저하 영역을 설정함으로써 인지 화질 저하를 최소화하면서 소비 전력을 저감할 수 있는 터치 디스플레이 장치를 제공한다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 타이밍 컨트롤러는 호스트 시스템으로부터의 터치 정보를 공급받아 메모리에 저장된 관심 영역에 대한 히트 맵과 터치 정보를 매칭하여, 터치 정보에 의한 사용자의 무관심 영역을 설정하고 설정된 무관심 영역의 영상에 대하여 휘도 저감 처리를 적용한다.
일 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러는 터치 좌표와 사용자 초점 정보를 이용하여 사용자의 주관심 영역과, 그 주관심 영역을 제외한 무관심 영역을 설정할 수 있다.
일 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러는 무관심 영역의 영상에 대하여, 휘도 저감 처리를 적용하기 이전에, 블러링 함수를 이용하여 윤곽선 블러링 처리를 적용할 수 있다.
일 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러는 조도 정보에 따라 무관심 영역의 영상에 대한 휘도를 저감하기 위한 게인을 차등 적용할 수 있다.
일 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러는 호스트 시스템으로부터의 공급받은 터치 좌표 및 터치 형태 예측 정보와, 사용자 초점 정보를 이용하여 사용자의 손가락 형상 함수를 결정하고, 결정된 손가락 형상 함수에 대응하는 히든 영역을 설정하고 그 히든 영역의 영상에 대하여 휘도 저감 처리를 적용할 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 터치 정보에 의한 히트 맵 매칭에 기반하여 사용자의 터치 동작시 특정되는 무관심 영역을 적응적으로 설정하고 휘도 저감 처리를 적용함으로써 사용자의 행태에 따라 인지 화질 저하를 최소화하면서 소비 전력을 저감할 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 무관심 영역에 대한 휘도 저감 처리 이전에 블러링 처리를 더 적용함으로써 소비 전력을 더욱 저감할 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 주변 조도에 따라 무관심 영역의 위치별 휘도 저감율을 조절함으로써 주변 조도가 높은 경우 휘도 저감 영역에 대한 휘도 저감율을 증가시키고 소비 전력을 저감할 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 터치 정보 및 사용자 초점 정보에 의한 히든 영역 매칭에 기초하여 사용자의 손가락에 의해 가려지는 화면의 히든 영역을 적응적으로 설정하고 휘도 저감 처리를 적용함으로써 사용자의 행태에 따라 사용자의 인지 화질 저하를 최소화하면서 소비 전력을 저감할 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이를 이용하는 경우, 무관심 영역이나 히든 영역에 대한 휘도 저감 처리에 의해 발광 소자의 열화를 감소시킴으로써 발광 소자의 수명을 개선할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 셀프-커패시턴스 방식의 터치 센서 어레이를 나타낸 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 뮤추얼 커패시턴스 방식의 터치 센서 어레이를 나타낸 평면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 위치에 따른 관심 영역 및 무관심 영역을 나타낸 도면들이다.
도 5는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 인터레스팅 히트 맵 및 스크롤링 히트 맵을 예시한 도면들이다.
도 7은 일 실시예에 따른 무관심 영역에 적용되는 블러링 함수 및 콘벡스 함수를 나타낸 그래프들이다.
도 8 내지 도 15는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 좌표에 따른 다양한 무관심 영역 설정 방법을 나타낸 도면들이다.
도 16은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 예측되는 손가락 형상들을 예시한 도면들이다.
도 18은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 히든 영역 설정 방법을 나타낸 도면들이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 패널(100), 게이트 드라이버(200), 데이터 드라이버(300), 타이밍 컨트롤러(400), 터치 드라이버(500), 터치 컨트롤러(600), 호스트 시스템(700) 등을 포함한다.
패널(100)은 영상을 표시하는 픽셀 어레이와, 사용자의 터치 입력을 센싱하는 터치 센서 어레이를 포함한다. 패널(100)은 터치 센서 어레이를 갖는 액정 디스플레이 패널이거나 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 패널이거나 다른 디스플레이 패널일 수 있다.
패널(100)의 픽셀 어레이는 복수의 픽셀을 포함하여 영상을 표시하고, 각 픽셀은 백색(W), 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 2색, 3색, 또는 4색 서브픽셀들로 구성될 수 있다. 서브픽셀들 각각은 게이트 드라이버(200)에 의해 구동되는 게이트 라인 및 데이터 드라이버(300)에 의해 구동되는 데이터 라인과 접속되고 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 통해 독립적으로 구동되어 데이터 신호에 대응하는 밝기의 광을 제공한다.
게이트 드라이버(200)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 복수의 게이트 제어 신호를 공급받아 쉬프트 동작을 하여 패널(100)의 게이트 라인들을 개별적으로 구동한다.
데이터 드라이버(300)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급받은 데이터 제어 신호에 따라 제어되고, 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급받은 디지털 데이터를 감마 전압들을 이용하여 아날로그 데이터 신호로 변환하고 패널(100)의 데이터 라인들 각각에 해당 데이터 신호를 공급한다.
패널(100)의 터치 센서 어레이는 픽셀 어레이 상에 위치하거나 픽셀 어레이에 내장될 수 있고, 다양한 터치 센싱 방식을 제공할 수 있으며, 터치 드라이버(500)에 의해 구동 및 센싱된다.
예를 들면, 도 2에 도시된 일 실시예에 따른 셀프 커패시턴스(Self-Capacitance) 방식의 터치 센서 어레이(110) 또는 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 뮤추얼 커패시턴스(Mutual Capacitance) 방식의 터치 센서 어레이(120)가 이용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 셀프 커패시턴스 방식의 터치 센서 어레이(110)는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 터치 전극(TE)을 포함하고, 각 터치 전극(TE)은 각 라우팅 라인(RL)을 통해 터치 드라이버(500; 도 1)에 의해 구동 및 센싱된다. 픽셀 어레이에 내장되는 터치 전극들(TE)은 픽셀 어레이의 공통 전극을 겸용할 수 있다. 터치 드라이버(500)는 각 라우팅 라인(RL)을 통해 각 터치 전극(TE)에 터치 구동 신호를 공급한 후 해당 터치 전극(TE)으로부터 피드백되는 신호를 리드아웃한다. 터치 드라이버(500)는 각 터치 전극(TE)에 대한 터치 구동 신호와 리드아웃 신호를 차동 증폭 및 신호 처리하고 셀프 커패시턴스 변화량(신호 지연량)를 나타내는 센싱 데이터로 변환하여 터치 컨트롤러(600)로 공급한다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 뮤추얼 커패시턴스 방식의 터치 센서 어레이(120)는 제1 방향(X)으로 배치된 복수의 제1 터치 전극들(TE1)이 제1 연결 전극(B1)을 통해 접속되어 구성된 복수의 송신 라인들(TX)과, 제2 방향(Y)으로 배치된 복수의 제2 터치 전극들(TE2)이 제1 연결 전극(B2)을 통해 접속되어 구성된 복수의 수신 라인들(RX)과, 복수의 송신 라인(TX)을 각각 터치 드라이버(500)와 접속시키는 복수의 제1 라우팅 라인(RL1)과, 복수의 수신 라인(RX)을 각각 터치 드라이버(500)와 접속시키는 복수의 제2 라우팅 라인(RL2)을 구비하고, 제1 및 제2 연결 전극(B1, B2)의 교차에 의해 제1 및 제2 터치 전극들(TE1, TE2) 간에 뮤추얼 커패시턴스가 형성된다. 터치 드라이버(500)는 복수의 송신 라인(TX)을 순차 구동하면서 복수의 수신 라인(RX)을 통해 수신된 리드아웃 신호를 증폭 및 신호 처리하고, 뮤추얼 커패시턴스 변화를 나타내는 센싱 데이터로 변환하여 터치 컨트롤러(600)로 공급한다.
터치 드라이버(500)는 데이터 드라이버(300)에 내장되거나, 터치 컨트롤러(600)에 내장될 수 있다. 터치 컨트롤러(600)는 호스트 시스템(700)에 내장될 수 있다.
터치 컨트롤러(600)는 터치 드라이버(500)의 구동 타이밍을 제어하고, 터치 드라이버(500)로부터 센싱 데이터를 공급받아 기준 데이터와 비교함으로써 터치 발생 여부를 판단한다. 터치 컨트롤러(600)는 터치 발생으로 판단된 인접한 터치 전극들의 위치를 터치 영역으로 통합하고, 터치 영역에 대한 터치 좌표를 산출하여 호스트 시스템(700)으로 공급한다.
호스트 시스템(700)은 터치 컨트롤러(600)로부터 공급받은 터치 좌표에 대응하는 명령을 수행한다. 호스트 시스템(700)은 터치 좌표에 대한 분석을 통해 사용자가 행하는 터치 스크롤 동작을 예측할 수 있다. 호스트 시스템(700)은 터치 좌표와 터치 스크롤 예측을 포함하는 터치 정보를 타이밍 컨트롤러(400)에 제공한다.
호스트 시스템(700)은 타이밍 컨트롤러(400)에 소스 영상 및 타이밍 제어 신호들을 공급한다. 타이밍 제어 신호들은 도트 클럭, 데이터 인에이블 신호, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호 등을 포함할 수 있다.
호스트 시스템(700)은 카메라(800)를 통해 주기적으로 촬영된 사용자의 얼굴 영상을 분석하여 사용자의 초점을 트랙킹하고 트랙킹한 사용자의 초점 정보를 타이밍 컨트롤러(400)에 더 공급할 수 있다.
호스트 시스템(700)은 조도 센서(900)를 통해 주변 조도를 센싱하고 센싱된 조도 정보를 타이밍 컨트롤러(400)에 더 공급할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템(700)으로부터 공급받은 타이밍 제어 신호들과 내부에 저장된 타이밍 설정 정보를 이용하여 게이트 드라이버(200) 및 데이터 드라이버(300)를 제어한다. 타이밍 컨트롤러(400)는 게이트 드라이버(200)의 구동 타이밍을 제어하는 복수의 게이트 제어 신호를 생성하여 게이트 드라이버(400)로 공급한다. 타이밍 컨트롤러(400)는 데이터 드라이버(300)의 구동 타이밍을 제어하는 복수의 데이터 제어 신호를 생성하여 데이터 드라이버(300)로 공급한다.
타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템(700)로부터 공급받은 소스 영상 전체에 대한 화질 보상 및 소비 전력 감소 등을 위한 다양한 영상 처리를 수행한 후, 영상 처리된 데이터를 데이터 드라이버(300)로 공급한다.
특히, 타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템(700)으로부터 공급받은 사용자의 터치 정보에 의한 히트 맵 매칭(Heat map matching)에 기반하여, 사용자의 터치 스크롤 등과 같은 터치 반복시 화면에서 특정되는 경향이 있는 사용자의 관심 영역 및 무관심 영역을 설정하고, 무관심 영역(10)의 영상에 대한 휘도 저감 처리를 적용하여 소비 전력을 저감할 수 있다.
예를 들면, 타이밍 컨트롤러(400)는 도 4(A)에 도시된 바와 같이 표시 영역 상에서 일정기간 발생되는 사용자의 터치 좌표(x,y)에 기반하여 Y방향으로 사용자의 관심 영역(10)과 무관심 영역(20)을 구분하여 각각 설정할 수 있고, 무관심 영역(10)의 영상에 대한 휘도 저감 처리를 적용할 수 있다. 다만, 타이밍 컨트롤러(400)는 도 4(B)에 도시된 바와 같이 터치 좌표(x,y)가 표시 영역의 중앙부에 위치하는 경우 관심 영역 및 무관심 영역의 특정이 어려우므로 휘도 저감 처리를 비활성화할 수 있다.
한편, 타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템(700)으로부터 사용자의 초점 정보를 더 공급받을 수 있고, 도 4(C)에 도시된 바와 같이 사용자의 초점 정보를 기준으로 한 주관심 영역(12)을 타원형 등으로 설정할 수 있다. 도 4(C)에 도시된 바와 같이 타이밍 컨트롤러(400)는 터치 좌표(x,y)를 기준으로 설정된 관심 영역(10) 보다 작은 주관심 영역(12)을 타원형 등으로 설정할 수 있고, 그 주관심 영역(12) 아래의 영역을 무관심 영역(22)으로 설정할 수 있으므로, 휘도 저감 처리되는 무관심 영역(22)이 증가하여 소비 전력을 더욱 저감할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 무관심 영역(20, 22)의 영상에 대하여, 휘도 저감 처리 이전에 블러링 처리를 더 수행하여 소비 전력을 더욱 저감할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템(700)으로부터 공급받은 공급받은 조도 정보에 따라 무관심 영역(20, 22)에 적용되는 휘도 제어 함수(가우시안 함수)의 게인을 차등 적용할 수 있다. 이에 따라, 조도가 큰 경우 사용자는 밝기 변화에 둔감하므로 게인을 작게 부여하여 무관심 영역(20, 22)에서 위치에 따른 휘도 저감율을 증가시킴으로써 소비 전력을 더욱 저감할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 1에 도시된 타이밍 컨트롤러(400)에 의해 수행된다.
타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템(700)으로부터 사용자의 터치 위치를 나타내는 터치 좌표와 사용자의 터치 스크롤 예측 등을 포함하는 터치 정보를 공급받아 입력한다(S402).
타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템(700)으로부터 공급받은 사용자의 터치 정보와 메모리(M)에 저장된 히트 맵을 이용하여, 터치 정보와 히트 맵의 매칭을 통해 터치 좌표를 중심으로 사용자의 관심 영역 및 무관심 영역을 설정한다(S406). 메모리(M)에는 도 6(A)에 도시된 바와 같이 스크롤시 사용자의 관심 영역을 히트 맵으로 나타낸 인터레스팅 히트 맵(Interesting heat map)과, 도 6(B)에 도시된 바와 같이 스크롤 동작이 발생하는 영역에 대한 휘도 저감 영역을 선정하여 나타낸 스크롤 히트 맵(Scrolling heat map)이 저장된다. 타이밍 컨트롤러(400)는 스크롤 히트 맵 및 인터레스팅 히트 맵에 사용자의 터치 정보를 적용하여 터치 정보와 히트 맵이 매칭하는 관심 영역(10; 도 4)과 무관심 영역(20; 도 4)을 설정한다.
한편, 타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템(700)를 통해 사용자 초점 정보를 더 입력할 수 있고(S403), 사용자의 터치 정보 및 초점 정보를 이용하여 주관심 영역(12; 도 4)과 무관심 영역(22; 도 5)을 설정할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템(700)으로부터 공급받은 영상을 입력하고(S408), 이전 단계(S406)에서 설정된 무관심 영역(20, 22)에 해당하는 영상에 대하여 휘도 저감 처리(S410)를 수행한 후, 처리 완료된 영상을 출력한다(S412). 타이밍 컨트롤러(400)는 무관심 영역(20, 22)에 대한 휘도 저감 처리시(S410) 호스트 시스템(700)으로부터 공급받은 공급받은 조도 정보에 따라 도 7(C)에 도시된 바와 같이 휘도 제어 함수(가우시안 함수)의 게인(a1, a2)을 차등 적용할 수 있다.
한편, 타이밍 컨트롤러(400)는 무관심 영역(20, 22)의 영상에 대한 휘도 저감 처리(S410) 이전에 무관심 영역(20, 22)에 해당하는 영상에 대한 블러링 처리(S409)를 더 적용할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(400)는 무관심 영역의 영상으로부터 에지 검출 방법을 통해 영상의 윤곽선을 검출하고, 검출된 윤곽선 데이터에 도 7(A) 도시된 바와 같은 가우시안 함수 마스크를 적용하여 보정함으로써 윤곽선을 흐릿하게 하는 블러링 처리를 수행한다.
한편, 타이밍 컨트롤러(400)는 무관심 영역의 영상 특성을 분석하여 무관심 영역의 영상이 복잡한 영상이거나 텍스트 영상인 경우 블러링 처리를 비활성화하여 화질 저하를 방지할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 무관심 영역에 적용되는 블러링 함수 및 콘벡스 함수를 나타낸 그래프들이다.
도 7을 참조하면, 타이밍 컨트롤러(400)는 무관심 영역(20, 22; 도 4)에 적용되는 블러링 함수 및 콘벡스 함수는 모두 가우시안 함수를 이용한다.
도 7(A)를 참조하면, 타이밍 컨트롤러(400)는 무관심 영역(20, 22; 도 4)에서 영상의 윤곽선을 블러링 처리하기 위해 적용되는 블러링 함수 그래프를 나타낸 것이고, 아래 수학식 1로 표현된다.
<수학식 1>
Figure pat00001
위 수학식 1에서 x, y는 픽셀의 위치 정보이고, σ는 위 함수의 게인을 결정하는 기울기값으로 설계자에 의해 결정된다. σ값이 커질수록 도 7(A)와 같이 함수 그래프가 넓게 퍼지는 모양이 되어 영상의 윤곽선을 더 흐릿하게 보정할 수 있다.
도 7(B)는 종래의 패널 전체에 대한 휘도 조절시 적용되는 콘벡스 함수 그래프를 나타낸 것이고, 도 7(C)는 일 실시예에 따른 무관심 영역에 대한 휘도 조절시 적용되는 콘벡스 함수 그래프를 나타낸 것으로 도 7(B)에 도시된 콘벡스 함수 그래프 중 1/2 부분만 이용한다. 콘벡스 함수는 아래 수학식 2로 표현될 수 있다.
<수학식 2>
Figure pat00002
Figure pat00003
위 수학식 2에서 a, b, c는 상수이고, Width는 비관심 영역의 X방향의 픽셀수를, Height는 비관심 영역의 Y방향의 픽셀수를 수를 나타내고, σx, σy는 위 함수의 게인을 결정하는 기울기값으로 위 수학식 2와 같고, σx는 영상의 평균 화상 레벨(APL)에 따라 다르게 적용된다.
콘벡스 함수는 도 7(B)에 도시된 바와 같이 a값이 작을수록 전체적인 휘도가 낮아지고 σ 값이 작을수록 주변부 휘도 저감율이 더 커지는 특성을 갖는다. 따라서, 조도가 큰 경우 사용자는 밝기 변화에 둔감하므로 도 7(C)에 도시된 바와 같이 a값을 상대적으로 작게 부여함으로써 무관심 영역에 게인값을 작게 부여할 수 있다.
다시 말하여, 타이밍 컨트롤러(400)는 조도 정보에 따라 무관심 영역의 영상에 아래 표 1과 같이 게인값을 차등 적용하여 휘도를 조절할 수 있다.
조도 적용 Gain σ x
암실 = 5lux 80~90% 500
실내조도 = 500lux 60~70% 500
매장조도 = 1000lux 50~60% 500
실외조도 > 1000lux 10~50% 500
타이밍 컨트롤러(400)는 무관심 영역의 영상에 대한 휘도 조절시 도 7(C)에 도시된 콘벡스 함수를 적용하여 관심 영역과 무관심 영역의 경계로부터 멀어질수록 휘도가 점진적으로 감소시키고, 조도가 높을수록 게인을 작게 부여하여 휘도를 더 감소시킴으로써 소비 전력을 저감할 수 있다.
도 8 내지 도 15는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 타이밍 컨트롤러에서 터치 좌표에 따라 상이한 무관심 영역 설정 방법을 나타낸 도면들이다.
도 8은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이가 장축 방향이 세로 방향일 때, 사용자의 한 손의 터치 좌표에 따라 설정된 무관심 영역들을 나타낸 것이고, 도 9는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이의 장축 방향이 가로 방향일 때, 사용자의 한 손의 터치 좌표에 따라 설정된 무관심 영역들을 나타낸 것이다.
도 8(A) 및 도 9(A)를 참조하면, 터치 좌표(x, y)가 화면 중앙에 위치하는 (X/2, Y/2)인 경우 타이밍 컨트롤러(400)는 무관심 영역을 설정하지 않고 휘도 조절을 비활성화한다. 도 8 및 도 9에서 X는 X축 좌표의 최대값을 Y는 Y축 좌표의 최대값을 의미한다.
도 8(B) ~ 도 8(D), 도 9(B) ~ 도 9(D)를 참조하면, 터치 좌표(x,y) 중 x 좌표가 0.25X<x<0.75X 사이이고, y좌표가 Y/2 보다 작은 경우, 타이밍 컨트롤러(400)는 y좌표 기준의 아래 영역을 무관심 영역으로 설정하고, 그 무관심 영역의 영상에 대한 휘도 저감 처리를 적용한다. 예를 들면, 도 8(B) ~ 도 8(D), 도 9(B) ~ 도 9(D)에 도시된 바와 같이 타이밍 컨트롤러(400)에 의해 설정된 무관심 영역의 휘도는 Y방향의 아래로 갈수록, 즉 y좌표가 작아질수록 점진적으로 감소될 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이가 장축 방향이 세로 방향일 때, 사용자의 한 손의 터치 좌표에 따라 설정된 무관심 영역들을 나타낸 것이고, 도 11은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이가 장축 방향이 가로 방향일 때, 사용자의 한 손의 터치 좌표에 따라 설정된 무관심 영역들을 나타낸 것이다.
도 10(A) 및 도 11(A)를 참조하면, 터치 좌표(x, y) 중 x 좌표가 0.25X 보다 작고, y좌표가 Y/2보다 큰 경우 타이밍 컨트롤러(400)는 무관심 영역을 설정하지 않고 휘도 조절을 비활성화한다.
도 10(B) ~ 도 10(D)와 도 11(B) ~ 도 11(D)를 참조하면, 터치 좌표(x,y) 중 x 좌표가 0.25X 보다 작고, y좌표가 Y/2 보다 작은 경우, 타이밍 컨트롤러(400)는 의해 y좌표 기준의 아래 영역에서 터치 좌표(x,y)와 (X,0) 좌표를 잇는 대각선 아래의 삼각형 영역을 무관심 영역으로 설정하고, 그 무관심 영역의 영상에 대한 휘도 저감 처리를 적용한다. 예를 들면, 도 10(B) ~ 도 10(D), 도 11(B) ~ 도 11(D)에 도시된 바와 같이 타이밍 컨트롤러(400)에 의해 설정된 무관심 영역의 휘도는 Y방향의 아래로 갈수록, 즉 y좌표가 작아질수록 점진적으로 감소될 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이가 장축 방향이 세로 방향일 때, 사용자의 한 손의 터치 좌표에 따라 설정된 무관심 영역들을 나타낸 것이고, 도 13은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이가 장축 방향이 가로 방향일 때, 사용자의 한 손의 터치 좌표에 따라 설정된 무관심 영역들을 나타낸 것이다.
도 12(A) 및 도 13(A)를 참조하면, 터치 좌표(x, y) 중 x 좌표가 0.75X 보다 크고, y좌표가 Y/2보다 큰 경우 타이밍 컨트롤러(400)는 무관심 영역을 설정하지 않고 휘도 조절을 비활성화한다.
도 12(B), 도 12(C), 도 13(B), 도 13(C)를 참조하면, 터치 좌표(x,y) 중 x 좌표가 0.75X 보다 크고, y좌표가 Y/2 보다 작은 경우, 타이밍 컨트롤러(400)는 y좌표 기준의 아래 영역에서 터치 좌표(x,y)와 (0,0) 좌표를 잇는 대각선 아래의 삼각형 영역이 무관심 영역으로 설정하고, 그 무관심 영역의 영상에 대한 휘도 저감 처리를 적용한다. 도 12(B), 도 12(C), 도 13(B), 도 13(C)에 도시된 바와 같이 타이밍 컨트롤러(400)에 의해 설정된 무관심 영역의 휘도는 Y방향의 아래로 갈수록, 즉 y좌표가 작아질수록 점진적으로 감소될 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이가 장축 방향이 세로 방향일 때, 사용자의 양손 터치 좌표에 따라 설정된 무관심 영역들을 나타낸 것이고, 도 15는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이가 장축 방향이 가로 방향일 때, 사용자의 양손 터치 좌표에 따라 설정된 무관심 영역들을 나타낸 것이다.
도 14(A) ~ 도 14(C), 도 15(A) ~ 도 15(C)를 참조하면, 제1 터치 좌표(x1,y1) 및 제2 터치 좌표(x2, y2) 중 x1, x2 좌표와는 상관없이 y1,y2 좌표 중 적어도 하나가 Y/2 보다 큰 경우 타이밍 컨트롤러(400)는 무관심 영역을 설정하지 않고 휘도 조절을 비활성화한다.
도 14(D), 도 14(E), 도 15(D), 도 15(E)를 참조하면, 제1 터치 좌표(x1,y1) 및 제2 터치 좌표(x2, y2) 중 x1, x2 좌표와는 상관없이 y1,y2 좌표가 모두 Y/2 보다 작은 경우, 타이밍 컨트롤러(400)는 y1,y2 좌표 중 작은 좌표값을 기준으로 그 아래 영역을 무관심 영역으로 설정하고, 그 무관심 영역의 영상에 대한 휘도 저감 처리를 적용한다. 도 14(D), 도 14(E), 도 15(D), 도 15(E)에 도시된 바와 같이 타이밍 컨트롤러(400)에 의해 설정된 무관심 영역의 휘도는 Y방향의 아래로 갈수록, 즉 y좌표가 작아질수록 점진적으로 감소될 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 17은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 예측되는 손가락 형상들을 예시한 도면들이며, 도 18은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 히든 영역 설정 방법을 나타낸 도면들이고, 도 1에 도시된 타이밍 컨트롤러(400)에 의해 수행된다.
타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템(700)으로부터 사용자의 터치 좌표와 함께 터치 포스, 터치 영역 크기 등의 터치 예측 형상 정보를 포함하는 다양한 터치 정보를 공급받아 입력하고(S702), 호스트 시스템(700)를 통해 카메라(800)에 의해 트랙킹된 사용자 초점 정보를 입력한다(S403).
사용자의 터치 좌표와 함께 터치 포스, 터치 영역 크기 등의 터치 예측 형상 정보와 사용자의 초점 정보를 포함하는 사용자의 터치 행태 정보를 종합적으로 이용하여 도 17(A) 내지 도 17(D)에 도시된 바와 같이 사용자의 터치 행태에 따른 손가락 형상이 예측될 수 있다. 도 17(A) 내지 도 17(D)에 도시된 사용자의 터치 행태에 따른 손가락 형상을 모델링한 데이터는 메모리에 저장되어 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템(700)으로부터 공급받은 사용자의 터치 행태 정보와 메모리에 저장된 모델링 데이터를 매칭하여 도 18(A) 및 도 18(B)에 도시된 바와 같이 사용자의 터치 행태와 매칭되는 손가락 형상 함수를 결정한다(S706).
타이밍 컨트롤러(400)는 사용자의 터치 좌표 및 손가락 형상 함수와, 메모리에 저장된 히든 맵(Hidden map)이 매칭하는 영역을 도 18(C) 및 도 18(D)에 도시된 바와 같이 히든 영역으로 설정한다. 도 18(A) 및 도 18(B)의 손가락 형상 함수와 매칭되는 도 18(C) 및 도 18(D)에 도시된 히든 영역은 메모리에 히든 맵으로 저장되어 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템(700)으로부터 공급받은 영상을 입력하고(S710), 도 18(C) 및 도 18(D)에 도시된 바와 같이 설정된 히든 영역에 해당하는 영상에 대하여 휘도 저감 처리(S710)를 수행한 후, 처리 완료된 영상을 출력한다(S714). 히든 영역에 해단 휘도 저감에 의해 소비 전력을 저감할 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 터치 정보에 의한 히트 맵 매칭에 기반하여 사용자의 터치 동작시 특정되는 무관심 영역을 적응적으로 설정하고 휘도 저감 처리를 적용함으로써 사용자의 행태에 따라 인지 화질 저하를 최소화하면서 소비 전력을 저감할 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 무관심 영역에 대한 휘도 저감 처리 이전에 블러링 처리를 더 적용함으로써 소비 전력을 더욱 저감할 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 주변 조도에 따라 무관심 영역의 위치별 휘도 저감율을 조절함으로써 주변 조도가 높은 경우 휘도 저감 영역에 대한 휘도 저감율을 증가시키고 소비 전력을 저감할 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 터치 정보 및 사용자 초점 정보에 의한 히든 영역 매칭에 기초하여 사용자의 손가락에 의해 가려지는 화면의 히든 영역을 적응적으로 설정하고 휘도 저감 처리를 적용함으로써 사용자의 행태에 따라 사용자의 인지 화질 저하를 최소화하면서 소비 전력을 저감할 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이를 이용하는 경우, 무관심 영역이나 히든 영역에 대한 휘도 저감 처리에 의해 발광 소자의 열화를 감소시킴으로써 발광 소자의 수명을 개선할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 패널 200: 게이트 드라이버
300: 데이터 드라이버 400: 타이밍 컨트롤러
500: 터치 드라이버 600: 터치 컨트롤러
700: 호스트 시스템 800: 카메라
900: 조도 센서 10, 12: 관심 영역
20, 22: 비관심 영역

Claims (12)

  1. 픽셀 어레이 및 터치 센서 어레이를 포함하는 패널과,
    상기 픽셀 어레이를 구동하는 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버와,
    상기 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러와,
    상기 터치 센서 어레이를 구동 및 센싱하는 터치 드라이버와,
    상기 터치 드라이버로부터 센싱 데이터를 공급받아 터치 좌표를 산출하는 터치 컨트롤러와,
    상기 터치 컨트롤러로부터 공급받은 터치 좌표를 분석하여 사용자의 터치 행태를 예측하고, 상기 터치 좌표와 사용자의 터치 행태 정보를 포함하는 터치 정보를 상기 타이밍 컨트롤러로 공급하는 호스트 시스템을 포함하고,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 호스트 시스템으로부터의 상기 터치 정보를 공급받아 메모리에 저장된 관심 영역에 대한 히트 맵과 상기 터치 정보를 매칭하여, 상기 터치 정보에 의한 사용자의 무관심 영역을 설정하고 설정된 무관심 영역의 영상에 대하여 휘도 저감 처리를 적용하는 터치 디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 호스트 시스템은 상기 터치 좌표와 사용자의 스크롤 예측 정보를 상기 타이밍 컨트롤러에 공급하고,
    상기 타이밍 컨트롤러는 상기 터치 좌표 및 스크롤 예측 정보를 상기 히트 맵과 매칭하여 상기 무관심 영역을 설정하는 터치 디스플레이 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 호스트 시스템은 카메라를 이용하여 사용자의 초점을 트랙킹하여 추출한 사용자 초점 정보와 상기 터치 좌표를 상기 타이밍 컨트롤러에 공급하고,
    상기 타이밍 컨트롤러는 상기 터치 좌표와 상기 사용자 초점 정보를 이용하여 사용자의 주관심 영역과, 그 주관심 영역을 제외한 상기 무관심 영역을 설정하는 터치 디스플레이 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 무관심 영역의 영상에 대하여, 상기 휘도 저감 처리를 적용하기 이전에, 블러링 함수를 이용하여 윤곽선 블러링 처리를 적용하는 터치 디스플레이 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 무관심 영역의 영상에 대한 휘도를 픽셀 위치에 따라 점진적으로 저감하는 터치 디스플레이 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 호스트 시스템의 조도 센서를 통해 조도를 센싱하여 상기 타이밍 컨트롤러에 조도 정보를 공급하고,
    상기 타이밍 컨트롤러는 상기 조도 정보에 따라 상기 무관심 영역의 영상에 대한 휘도를 저감하기 위한 게인을 차등 적용하는 터치 디스플레이 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 터치 좌표가 사용자의 한손 터치에 대응하고,
    상기 터치 좌표 중 Y축 좌표는 Y축 최대값의 1/2 보다 작고, X축 좌표는 X축 최대값의 1/4과 3/4 사이에 위치하는 경우,
    상기 Y축 좌표 이하의 영역을 상기 무관심 영역으로 설정하는 터치 디스플레이 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 터치 좌표가 사용자의 한손 터치에 대응하고,
    상기 터치 좌표 중 Y축 좌표는 Y축 최대값의 1/2 보다 작고, X축 좌표는 X축 최대값의 1/4 보다 작은 경우,
    상기 터치 좌표와 상기 X축 최대값 및 Y축 최소값의 좌표를 잇는 대각선 아래 영역을 상기 무관심 영역으로 설정하는 터치 디스플레이 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 터치 좌표가 사용자의 한손 터치에 대응하고,
    상기 터치 좌표 중 Y축 좌표는 Y축 최대값의 1/2 보다 작고, X축 좌표는 X축 최대값의 3/4 보다 큰 경우,
    상기 터치 좌표와 상기 X축 최소값 및 Y축 최소값의 좌표를 잇는 대각선 아래 영역을 상기 무관심 영역으로 설정하는 터치 디스플레이 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 터치 좌표가 사용자의 양손 터치에 대응하는 제1 및 제2 터치 좌표를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 터치 좌표 중 X축 좌표와는 관계없이 Y축 좌표가 Y축 최대값의 1/2 보다 작은 제1 조건에 해당하는 경우,
    상기 제1 및 제2 터치 좌표의 Y축 좌표 중 작은 값 이하의 영역을 상기 무관심 영역으로 설정하고,
    상기 제1 및 제2 터치 좌표가 상기 제1 조건을 제외한 나머지 좌표일 때 상기 무관심 영역 설정 및 휘도 저감 처리를 비활성화하는 터치 디스플레이 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 터치 좌표가 사용자의 한손 터치에 대응하고,
    상기 X축 및 Y축의 중간값에 위치하거나,
    상기 X축 좌표가 X축 최대값의 1/4 보다 작거나 3/4 보다 크고, Y축 좌표가 Y축 최대값의 1/2 보다 큰 경우 상기 무관심 영역 설정 및 휘도 저감 처리를 비활성화하는 터치 디스플레이 장치.
  12. 픽셀 어레이 및 터치 센서 어레이를 포함하는 패널과,
    상기 픽셀 어레이를 구동하는 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버와,
    상기 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러와,
    상기 터치 센서 어레이를 구동 및 센싱하는 터치 드라이버와,
    상기 터치 드라이버의 센싱 정보를 이용하여 터치 좌표 및 터치 형태 예측 정보를 검출하여 상기 타이밍 컨트롤러에 공급하고, 카메라를 통해 트래킹한 사용자의 초점 정보를 검출하여 상기 타이밍 컨트롤러에 공급하는 호스트 시스템을 포함하고,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 호스트 시스템으로부터의 공급받은 상기 터치 좌표 및 터치 형태 예측 정보와, 상기 사용자 초점 정보를 이용하여 사용자의 손가락 형상 함수를 결정하고, 결정된 손가락 형상 함수에 대응하는 히든 영역을 설정하고 그 히든 영역의 영상에 대하여 휘도 저감 처리를 적용하는 터치 디스플레이 장치.
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