KR20210029549A - 디스플레이 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

디스플레이 장치 및 그 제어방법 Download PDF

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김도영
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Abstract

개시된 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 복수 개의 프레임으로 구성된 영상을 표시하는 액정 패널; 복수 개의 발광 다이오드를 포함하는 백 라이트 유닛; 및 상기 복수 개의 프레임에 기초하여 잔상의 발생 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 기초하여 수신된 영상의 프레임 사이에 보상 프레임을 생성하고, 생성된 보상 프레임에 기초하여 상기 백 라이트 유닛 및 상기 액정 패널을 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

디스플레이 장치 및 그 제어방법 {DISPLAY APPARATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
개시된 실시예는 잔상을 방지하는 디스플레이 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 디스플레이 장치는 수신되거나 또는 저장된 영상 정보를 사용자에게 시각적으로 표시하는 출력 장치이며, 가정이나 사업장 등 다양한 분야에서 이용되고 있다.
예를 들어, 디스플레이 장치로는 개인용 컴퓨터 또는 서버용 컴퓨터 등에 연결된 모니터 장치나, 휴대용 컴퓨터 장치나, 내비게이션 단말 장치나, 일반 텔레비전 장치나, 인터넷 프로토콜 텔레비전(IPTV, Internet Protocol television) 장치나, 스마트 폰, 태블릿PC (Personal Computer), 개인용 디지털 보조 장치(PDA, Personal Digital Assistant), 또는 셀룰러 폰 등의 휴대용 단말 장치나, 산업 현장에서 광고나 영화 같은 화상을 재생하기 위해 이용되는 각종 디스플레이 장치나, 또는 이외 다양한 종류의 오디오/비디오 시스템 등이 있다.
이러한 디스플레이 장치는 다양한 종류의 패널을 이용하여 영상을 표시할 수 있다. 예를 들어 디스플레이 장치는, 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED) 패널 및 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD) 패널을 포함하고, LCD 패널은 광원의 종류에 따라 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) 패널 등으로 구체화될 수 있다.
한편, 디스플레이 장치가 장시간 정지 화면, 즉 동일한 화면을 표시하거나, 화면의 일 영역에 고정된 영상이 계속 표시되면, 그 부분의 색상이 제대로 표현되지 않거나 고정된 영상이 영구적으로 남을 수 있다. 이러한 현상을 잔상(Image Sticking 또는 Image Retention)이라고 한다.
종래 일반적인 디스플레이 장치는, Pixel Shift 기능을 사용하여 잔상 현상을 해결하였다. 그러나 Pixel Shift 기능은 잔상을 해결하는데 부족함이 있었고, 입력 신호를 매우 장시간 동안 표시해야 하는 디스플레이 장치에는 사용이 불가능한 문제가 있었다.
개시된 일 측면에 따르면 잔상의 위험이 있는 영상에 보상 프레임을 삽입하고, 수정된 영상에 맞게 광원을 제어함으로써, 원본 영상을 재생하면서 동시에 잔상의 발생을 억제하는 디스플레이 장치 및 그 제어방법을 제공한다.
개시된 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 복수 개의 프레임으로 구성된 영상을 표시하는 액정 패널; 복수 개의 발광 다이오드를 포함하는 백 라이트 유닛; 및 상기 복수 개의 프레임에 기초하여 잔상의 발생 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 기초하여 수신된 영상의 프레임 사이에 보상 프레임을 생성하고, 생성된 보상 프레임에 기초하여 상기 백 라이트 유닛 및 상기 액정 패널을 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는, 미리 설정된 개수 이상이 되는 상기 프레임의 전체 영상 또는 미리 설정된 개수 이상이 되는 상기 프레임의 영역에 표시되는 동일한 영상에 기초하여 상기 잔상의 발생 여부를 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수 개의 프레임에 표시되는 영상에 기초하여 셀 온 영상, 셀 오프 영상, 셀 반전 영상, 보색 전환 영상 또는 그레이 영상 중 적어도 하나를 상기 보상 프레임으로 생성할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 생성된 보상 프레임에 기초하여 상기 백 라이트 유닛의 오프시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 생성된 보상 프레임과 관련된 영상의 영역에 기초하여 상기 오프될 복수 개의 발광 다이오드를 결정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 생성된 보상 프레임이 삽입된 프레임 구간에 기초하여 상기 백 라이트 유닛의 전류를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 미리 설정된 개수에 기초하여 상기 생성될 보상 프레임의 개수를 결정할 수 있다.
영상을 프레임 단위로 저장하는 메모리;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 저장된 프레임 중 미리 설정된 프레임을 상기 보상 프레임으로 치환할 수 있다.
외부 조도를 측정하는 조도 센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 측정된 외부 조도에 기초하여 상기 보상 프레임의 삽입 간격을 결정할 수 있다.
사용자의 입력을 수신하는 사용자 입력부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 사용자의 입력에 기초하여 상기 보상 프레임의 삽입 간격을 결정할 수 있다.
상기 제어부는, 생성된 보상 프레임을 포함하는 복수 개의 프레임에 기초하여 FRC (Frame Rate Conversion)를 수행할 수 있다.
상기 제어부는, 아날로그 전류 제어 또는 PWM 전류 제어에 기초하여 상기 백 라이트 유닛을 제어할 수 있다.
개시된 다른 실시예에 따른 복수 개의 발광 다이오드을 광원으로 포함하는 백 라이트 유닛 및 액정 패널을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법은 복수 개의 프레임으로 구성된 영상을 수신하고; 상기 복수 개의 프레임에 기초하여 잔상의 발생 여부를 판단하고; 상기 판단 결과에 기초하여 수신된 영상의 프레임 사이에 보상 프레임을 생성하고; 및 생성된 보상 프레임에 기초하여 상기 백 라이트 유닛 및 상기 액정 패널을 제어하는 것;을 포함한다.
상기 판단하는 것은, 미리 설정된 개수 이상이 되는 상기 프레임의 전체 영상 또는 미리 설정된 개수 이상이 되는 상기 프레임의 영역에 표시되는 동일한 영상에 기초하여 상기 잔상의 발생 여부를 판단하는 것;을 포함할 수 있다.
상기 생성하는 것은, 상기 복수 개의 프레임에 표시되는 영상에 기초하여 셀 온 영상, 셀 오프 영상, 셀 반전 영상, 보색 전환 영상 또는 그레이 영상 중 적어도 하나를 상기 보상 프레임으로 생성하는 것;을 포함할 수 있다.
상기 제어하는 것은, 상기 생성된 보상 프레임에 기초하여 상기 백 라이트 유닛의 오프시키는 것;을 포함할 수 있다.
상기 제어하는 것은, 상기 생성된 보상 프레임과 관련된 영상의 영역에 기초하여 상기 오프될 복수 개의 발광 다이오드를 결정하는 것;을 포함할 수 있다.
상기 제어하는 것은, 상기 생성된 보상 프레임이 삽입된 프레임 구간에 기초하여 상기 백 라이트 유닛의 전류를 제어하는 것;을 포함할 수 있다.
상기 생성하는 것은, 미리 설정된 개수에 기초하여 상기 생성될 보상 프레임의 개수를 결정하는 것;을 포함할 수 있다.
개시된 일 측면에 따른 디스플레이 장치 및 그 제어방법은, 잔상의 위험이 있는 영상에 보상 프레임을 삽입하고, 수정된 영상에 맞게 광원을 제어함으로써, 원본 영상을 재생하면서 동시에 잔상의 발생을 억제할 수 있다.
다른 측면에 따른 디스플레이 장치 및 그 제어방법은 장시간 연속적으로 사용되어야 하는 환경에 놓인 디스플레이 장치에 적합하다.
도 1은 일 실시예에 의한 디스플레이 장치와 서비스 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 의한 디스플레이 장치를 분해 도면이다.
도 3는 일 실시예에 의한 디스플레이 장치에 포함된 백 라이트 유닛을 도시한 것이다.
도 4는 일 실시예에 의한 디스플레이 장치에 포함된 액정 패널을 도시한 것이다.
도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 블록도이다.
도 6은 개시된 실시예에 따른 디스플레이 장치의 동작에 관한 순서도이다.
도 7 및 도 8은 보상 프레임을 삽입하는 디스플레이 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 보상 프레임의 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별 부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별 부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 의한 디스플레이 장치와 서비스 장치를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(100)는 통신망(NT)을 통하여 서비스 장치(200)와 무선 또는 유선으로 연결될 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 외부로부터 수신되는 영상 신호를 처리하고, 처리된 영상을 시각적으로 표시할 수 있는 장치이다. 이하에서는 디스플레이 장치(100)가 텔레비전(Television, TV)인 경우를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)는 모니터(Monitor), 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 통신장치, 휴대용 연산장치 등 다양한 형태로 구현할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)는 영상을 시각적으로 표시하는 장치라면 그 형태가 한정되지 않는다.
디스플레이 장치(100)는 건물 옥상이나 버스 정류장과 같은 옥외에 설치되는 대형 디스플레이 장치(Large Format Display, LFD)일 수 있다. 여기서, 옥외는 반드시 야외로 한정되는 것은 아니며, 지하철역, 쇼핑몰, 영화관, 회사, 상점 등 실내이더라도 다수의 사람들이 드나들 수 있는 곳이면 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)가 설치될 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 다양한 컨텐츠 소스들로부터 영상 신호와 오디오 신호를 수신하고, 영상 신호와 오디오 신호에 대응하는 비디오와 오디오를 출력할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)는 방송 수신 안테나 또는 유선 케이블을 통하여 텔레비전 방송 컨텐츠를 수신하거나, 컨텐츠 재생 장치로부터 컨텐츠를 수신하거나, 컨텐츠 제공자의 컨텐츠 제공 서버로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 영상을 표시하기 위한 복수의 부품들을 수용하는 본체(101)와, 본체(101)의 일측에 마련되어 영상(I)을 표시하는 스크린(S)을 포함할 수 있다.
본체(101)는 디스플레이 장치(100)의 외형을 형성하며, 본체(101)의 내부에는 디스플레이 장치(100)가 영상(I)을 표시하기 위한 부품이 마련될 수 있다. 도 1에 도시된 본체(101)는 평평한 판 형상이나, 본체(101)의 형상이 반드시 도 1에 도시된 바에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본체(101)는 좌우 양단이 전방으로 돌출되고 중심부가 오목하도록 휘어진 형상일 수 있다.
스크린(S)은 본체(101)의 전면에 형성되며, 스크린(S)에는 시각 정보인 영상(I)이 표시될 수 있다.
스크린(S)은 복수의 픽셀(P)를 포함하며, 스크린(S)에 표시되는 영상(I)은 복수의 픽셀(P)로부터 출사된 광의 조합에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 픽셀(P)가 방출하는 광이 모자이크(mosaic)와 같이 조합됨으로써 스크린(S) 상에 하나의 영상(I)이 형성될 수 있다.
복수의 픽셀(P) 각각은 다양한 밝기 및 다양한 색상의 광을 방출할 수 있다.
다양한 밝기의 광을 방출하기 위하여, 복수의 픽셀(P) 각각은 백 라이트 유닛에 의하여 방출된 광을 통과하거나 차단할 수 있는 구성(예를 들어, 액정 패널)을 포함할 수 있다.
다양한 색상의 광을 방출하기 위하여, 복수의 픽셀(P) 각각은 서브 픽셀들(Psub1, Psub2, Psub3)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서브 픽셀들은 적색 광을 방출할 수 있는 적색 서브 픽셀과, 녹색 광을 방출할 수 있는 녹색 서브 픽셀과, 청색 광을 방출할 수 있는 청색 서브 픽셀을 포함할 수 있다. (RGB 픽셀) 다른 예로, 서브 픽셀들은 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀과 백색 광을 방출할 수 있는 백색 서브 픽셀을 포함할 수 있다. (RGBW 픽셀) 다른 예로, 서브 픽셀들은 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀과 황색 광을 방출할 수 있는 황색 서브 픽셀을 포함할 수 있다. (RGBY 픽셀)
통신망(NT)은 유무선 통신망을 모두 포함할 수 있다. 유선망은 이더넷(Ethernet, IEEE 802.3 기술 표준)을 이용한 케이블망 또는 전화망 또는 인터넷을 포함하며, 무선망은 와이파이(WiFi??, IEEE 802.11 기술 표준), 블루투스 (Bluetooth??, IEEE 802.15.1 기술 표준), 지그비(ZigBee??, IEEE 802.15.4 기술 표준)를 이용한 무선망을 포함할 수 있다. 나아가, 무선망은 시간 분할 다중 접속(Time Division Multiple Access: TDMA), 부호 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access: CDMA), 광대역 부호 분할 다중 접속(Wide Code Division Multiple Access: WCDMA), CDMA2000(Code Division Multiple Access 2000)과 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: WiMAX), 엘티이(Long Term Evolution: LTE), 와이브로 에볼류션(Wireless Broadband Evolution) 등의 이동 통신 서비스 망을 포함할 수 있다. 물론, 통신망(NT)은 이에 한정되는 것은 아니며, 향후 구현될 통신 서비스의 통신망을 포함할 수 있다.
예를 들어, 통신망(NT)은 액세스 포인트(Access Point, AP)를 포함할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)는 단거리 무선 통신 표준을 이용하여 액세스 포인트에 접속하고, 액세스 포인트는 인터넷 서비스 제공자에 의하여 제공되는 유선망을 통하여 인터넷에 접속될 수 있다. 단거리 무선 통신은 와이파이, 블루투스, 지그비, 적외선 통신, 초광대역(Ultra Wide Band, UWB) 통신 등의 통신 방식을 포함할 수 있다. 또한, 액세스 포인트는 허브(hub), 라우터(router), 스위치(switch), 게이트웨이(gateway) 등에 의하여 대체될 수 있다.
서비스 장치(200)는 디스플레이 장치(100)의 생산자 또는 판매자 또는 서비스 대행자 등에 의하여 운영될 수 있다.
서비스 장치(200)는 디스플레이 장치(100)의 잔상 발생과 관련된 데이터를 저장하는 데이터 베이스를 포함할 수 있다.
서비스 장치(200)는 통신망(NT)을 통하여 디스플레이 장치(100)로부터 동작 정보 및 환경 정보를 수신하고, 디스플레이 장치(100)의 동작 정보 및 환경 정보에 기초하여 디스플레이 장치(100)의 잔상 발생여부를 판단할 수 있다. 서비스 장치(200)는 후술하는 보상 프레임에 대한 다양한 실시예를 제작한 후, 디스플레이 장치(100)에 공급할 수도 있다.
서비스 장치(200)는 일종의 클라우드 서버로 동작할 수 있다. 예를 들어, 서비스 장치(200)는 웹 상에서 디스플레이 장치(100)의 요청을 수신하고, 디스플레이 장치(100)의 요청에 응답하여 디스플레이 장치(100)의 장기간 사용에 의한 화질 변화를 보정하기 위한 파라미터를 디스플레이 장치(100)에 제공할 수 있다.
다만, 서비스 장치(200)는 클라우드 서버에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 통신망(NT)은 생략될 수 있으며, 디스플레이 장치(100)와 서비스 장치(200)가 직접 연결될 수 있다. 디스플레이 장치(100)와 서비스 장치(200)가 직접 연결된 경우, 서비스 장치(200)는 데스크 탑 컴퓨터, 랩 탑 컴퓨터 등 디스플레이 장치(100)의 주변 장치일 수 있다.
도 2는 일 실시예에 의한 디스플레이 장치를 분해 도면이다. 도 3는 일 실시예에 의한 디스플레이 장치에 포함된 백 라이트 유닛을 도시한 것이다. 도 4는 일 실시예에 의한 디스플레이 장치에 포함된 액정 패널을 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본체(101) 내부에는 스크린(S)에 영상(I)을 생성하기 위한 각종 구성 부품들이 마련될 수 있다.
일 실시예에 따른 본체(101)에는 면광(surface light)을 전방으로 방출하는 백 라이트 유닛(110)과, 백 라이트 유닛(110)으로부터 방출된 광을 차단하거나 통과하는 액정 패널(120)과, 백 라이트 유닛(110) 및 액정 패널(120)의 동작을 제어하는 제어 어셈블리(102)와, 백 라이트 유닛(110) 및 액정 패널(120)에 전력을 공급하는 전원 어셈블리(103)가 마련된다. 또한, 본체(101)에는 액정 패널(120), 백 라이트 유닛(110), 제어 어셈블리(102) 및 전원 어셈블리(103)을 지지하는 베젤(101a)과 미들 몰드 프레임(101b)와 바텀 샤시(101c)와 후면 커버(101d)가 더 마련된다.
백 라이트 유닛(110)은 단색광 또는 백색광을 방출하는 점 광원을 포함할 수 있으며, 점 광원으로부터 방출되는 광을 균일한 면광으로 변환하기 위하여 광을 굴절, 반사 및 산란시킬 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 백 라이트 유닛(110)은 광을 생성하는 발광 모듈(111), 광을 반사시키기 위한 반사 시트(112), 광을 분산시키기 위한 확산판(diffuser plate) (113), 휘도를 향상시키기 위한 광학 시트(114)를 포함한다.
발광 모듈(111)은 광을 방출하는 복수의 광원(111a), 복수의 광원(111a)을 지지/고정하는 지지체(111b)를 포함할 수 있다.
복수의 광원(111a)은 균일하게 배치될 수 있으며, 전방을 향하여 광을 방출할 수 있다. 복수의 광원(111a)로부터 방출된 광이 균일한 휘도를 갖도록 복수의 광원(111a)은 미리 정해진 패턴으로 배치될 수 있다. 구체적으로, 하나의 광원과 그에 인접한 광원들 사이의 거리가 동일하도록 복수의 광원(111a)이 배치될 수 있다.
광원(111a)은 전류가 공급되거나 전압이 인가되면 단색광(특정한 파장을 가지는 광, 예를 들어 청색 광) 또는 백색광(복수의 파장을 가지는 광들이 혼합된 광)을 다양한 방향으로 방출할 수 있는 소자를 채용할 수 있다. 예를 들어, 광원(111a)은 발열량이 적은 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)를 포함할 수 있다.
지지체(111b)는 광원(111a)의 위치가 변경되지 않도록 복수의 광원(111a)을 고정할 수 있다. 또한, 지지체(111b)는 광원(111a)이 광을 방출하기 위한 전력을 각각의 광원(111a)에 공급할 수 있다. 이러한 지지체(111b)는 복수의 광원(111a)을 고정하고, 광원(111a)에 전력을 공급하기 위한 전도성 전력 공급 라인이 형성된 합성 수지로 구성되거나, 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)으로 구성될 수 있다.
반사 시트(112)는 광원(111a)으로부터 후방을 향하여 진행하는 광 또는 확산판(113)에서 후방을 향하여 반사된 광을 전방으로 또는 전방과 근사한 방향으로 반사시킬 수 있다.
반사 시트(112)에는 발광 모듈(111)의 광원(111a)에 대응하는 위치에 관통홀(112a)이 형성된다. 또한, 발광 모듈(111)의 광원(111a)은 관통 홀(112a)을 통과하여, 반사 시트(112)의 전방으로 돌출될 수 있다. 그로 인하여, 광원(111a)은 반사 시트(112)의 전방에서 광을 방출할 수 있다.
확산판(113)는 발광 모듈(111) 및 반사 시트(112)의 전방에 마련될 수 있으며, 발광 모듈(111)의 광원(111a)으로부터 방출된 광을 고르게 분산시킬 수 있다.
광원(111a)이 백 라이트 유닛(110)의 후면에 등간격으로 배치되어도, 광원(111a)의 위치에 따라 백 라이트 유닛(110) 전체에서 휘도의 불균일이 발생할 수 있다.
확산판(113)은 광원(111a)으로 인한 휘도의 불균일을 제거하기 위하여 광원(111a)으로부터 방출된 광을 확산판(113) 내에서 확산시킬 수 있다. 다시 말해, 확산판(113)에는 광원(111a)의 불균일한 광이 입사되며, 확산판(113)의 전면으로 균일한 광이 방출될 수 있다.
광학 시트(114)는 백 라이트 유닛(110)의 휘도를 향상시키고 휘도의 균일성을 향상시키기 위한 다양한 시트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 시트(114)는 확산 시트(114a), 제1 프리즘 시트(114b), 제2 프리즘 시트(114c), 반사형 편광 시트(114d) 등을 포함할 수 있다.
한편, 개시된 디스플레이 장치(100)의 백 라이트 유닛(110)의 광원(111)이 반드시 발광 다이오드에만 한정되는 것은 아니고, 다양한 광원의 종류를 포함할 수 있다. 또한, 백 라이트 유닛(110)이 반드시 도 3에서 도시된 직하형 백 라이트 유닛에만 한정되는 것은 아니며, 도광판(미도시)을 이용한 엣지형 백 라이트 유닛도 포함한다.
액정 패널(120)은 백 라이트 유닛(110)의 전방에 마련되며, 영상(I)을 형성하기 위하여 백 라이트 유닛(110)으로부터 방출되는 광을 차단하거나 또는 통과시킨다.
액정 패널(120)의 전면은 앞서 설명한 디스플레이 장치(100)의 스크린(S)을 형성하며, 복수의 픽셀들(P)을 포함할 수 있다. 액정 패널(120)에 포함된 복수의 픽셀들(P)은 각각 독립적으로 백 라이트 유닛(110)의 광을 차단하거나 통과시킬 수 있으며, 복수의 픽셀들(P)에 의하여 통과된 광은 스크린(S)에 표시되는 영상(I)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 액정 패널(120)는 제1 편광 필름(121), 제1 투명 기판(122), 픽셀 전극(123), 박막 트랜지스터(124), 액정 층(125), 공통 전극(126), 컬러 필터(127), 제2 투명 기판(128), 제2 편광 필름(129)을 포함할 수 있다.
제1 투명 기판(122) 및 제2 투명 기판(128)은 픽셀 전극(123), 박막 트랜지스터(124), 액정 층(125), 공통 전극(126) 및 컬러 필터(127)을 고정 지지할 수 있다. 이러한, 제1 및 제2 투명 기판들(122, 128)은 강화 유리 또는 투명 수지로 구성될 수 있다.
제1 및 제2 투명 기판들(122, 128)의 외측에는 제1 편광 필름(121) 및 제2 편광 필름(129)이 마련된다.
제1 편광 필름(121)와 제2 편광 필름(129)은 각각 특정한 광을 통과시키고, 다른 광을 차단할 수 있다. 예를 들어, 제1 편광 필름(121)는 제1 편광을 통과시키고, 다른 광을 차단할 수 있다. 또한, 제2 편광 필름(129)는 제2 편광을 통과시키고, 다른 광을 차단할 수 있다. 이때, 제1 편광 방향은 제2 편광 방향과 직교할 수 있다.
제2 투명 기판(128)의 내측에는 컬러 필터(127)가 마련될 수 있다.
컬러 필터(127)는 제1 필터(127a)와, 제2 필터(127b)와, 제3 필터(127c)를 포함할 수 있으며, 제1 필터(127a)와, 제2 필터(127b)와, 제3 필터(127c)는 서로 나란하게 배치될 수 있다.
컬러 필터(127)가 형성된 영역은 앞서 설명한 픽셀(P)에 대응된다. 또한, 제1 필터(127a)가 형성된 영역은 제1 서브 픽셀(Psub1)에 대응되고, 제2 필터(127b)가 형성된 영역은 제2 서브 픽셀(Psub2)에 대응되고, 제3 필터(127c)가 형성된 영역은 제3 서브 픽셀(Psub3)에 대응된다.
제2 투명 기판(128)의 내측에는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) (114)가 마련된다. 박막 트랜지스터(114)의 턴온(폐쇄) 또는 턴오프(개방)에 따라, 픽셀 전극(123)과 공통 전극(126) 사이에 전기장이 형성되거나 제거될 수 있다.
제1 투명 기판(122)의 내측에는 픽셀 전극(123)이 마련되고, 제2 투명 기판(128)의 내측에는 공통 전극(126)이 마련될 수 있다.
픽셀 전극(123)과 공통 전극(126)은 전기가 도통되는 금속 재질로 구성되며, 액정 층(125)을 구성하는 액정 분자(125a)의 배치를 변화시키기 위한 전기장을 생성할 수 있다.
픽셀 전극(123)과 공통 전극(126) 사이에는 액정 층(125)이 형성되며, 액정 층(125)은 액정 분자(125a)에 의하여 채워진다.
액정은 고체(결정)과 액체의 중간 상태를 나타낸다. 액정은 전기장의 변화에 따라 광학적 성질을 나타내기도 한다. 예를 들어, 액정은 전기장의 변화에 따라 액정을 구성하는 분자 배열의 방향이 변화할 수 있다
액정 층(125)에 전기장이 생성되면 액정 층(125)의 액정 분자(125a)는 전기장의 방향에 따라 배치되고, 액정 층(125)에 전기장이 생성되지 않으면 액정 분자(125a)는 불규칙하게 배치되거나 배향막(미도시)을 따라 배치될 수 있다. 그로 인하여, 액정 층(125)을 통과하는 전기장의 존부에 의존하여 액정 층(125)의 광학적 성질이 달라질 수 있다.
액정 패널(120)의 일 측에는 영상 데이터를 액정 패널(120)로 전송하는 케이블(120a)과, 영상 데이터를 처리하여 아날로그 영상 신호를 출력하는 디스플레이 드라이버 직접 회로(Display Driver Integrated Circuit, DDI) (104) (이하에서는 '드라이버 IC'라 한다)가 마련된다.
케이블(120a)은 제어 어셈블리(102)/전원 어셈블리(103)와 드라이버 IC (104) 사이를 전기적으로 연결하고, 또한 드라이버 IC (104)와 액정 패널(120) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
드라이버 IC (104)는 케이블(120a)을 통하여 제어 어셈블리(102) 및 전원 어셈블리(103)으로부터 영상 데이터 및 전력을 수신하고, 케이블(120a)을 통하여 액정 패널(120)에 영상 데이터 및 구동 전류를 전송할 수 있다.
제어 어셈블리(102)는 액정 패널(120) 및 백 라이트 유닛(110)의 동작을 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있다. 제어 회로는 외부 컨텐츠 소스로부터 수신된 영상 데이터를 처리하고, 액정 패널(120)에 영상 데이터를 전송하고 백 라이트 유닛(110)에 디밍(dimming) 데이터를 전송할 수 있다.
전원 어셈블리(103)는 백 라이트 유닛(110)이 면광을 출력하고 액정 패널(120)이 백 라이트 유닛(110)의 광을 차단 또는 통과시키도록 액정 패널(120) 및 백 라이트 유닛(110)에 전력을 공급할 수 있다.
제어 어셈블리(102)와 전원 어셈블리(103)는 인쇄 회로 기판과 인쇄 회로 기판에 실장된 각종 회로로 구현될 수 있다. 예를 들어, 전원 회로는 콘덴서, 코일, 저항 소자, 프로세서 등 및 이들이 실장된 전원 회로 기판을 포함할 수 있다. 또한, 제어 회로는 메모리, 프로세서 및 이들이 실장된 제어 회로 기판을 포함할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 블록도이다.
디스플레이 장치(100)의 본체(101) 내부에는 디스플레이 장치(100)의 기능을 실현하기 위한 구성들이 마련될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(100)는 사용자로부터 사용자 입력을 획득하는 사용자 입력부(130)와, 컨텐츠 소스들로부터 영상 데이터 및/또는 오디오 신호를 수신하는 컨텐츠 수신부(140)와, 영상을 표시하는 영상 표시부(150)와, 음향을 출력하는 음향 출력부(160)와, 서비스 장치(200)와 통신하는 통신부(170)와, 영상 표시부(150)의 온도를 측정하는 온도 센서(181)와, 디스플레이 장치(100)의 외부 조도를 측정하는 조도 센서(182)와, 컨텐츠 수신부(140)에 의하여 수신된 영상 데이터 및/또는 오디오 신호를 처리하고 디스플레이 장치(100)의 동작을 제어하는 제어부(190)를 포함한다.
사용자 입력부(130)는 사용자 입력을 획득하는 입력 버튼(131)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력부(130)는 디스플레이 장치(100)를 턴 온 또는 턴 오프시키기 위한 전원 버튼, 디스플레이 장치(100)가 출력하는 음향의 볼륨을 조절하기 위한 음향 조절 버튼, 컨텐츠 소스를 선택하기 위한 소스 선택 버튼 등을 포함할 수 있다.
입력 버튼(131)는 각각 사용자 입력을 획득하고 사용자 입력에 대응하는 전기적 신호(전압 또는 전류)를 제어부(190)로 출력할 수 있으며, 푸시 스위치, 터치 스위치, 다이얼, 슬라이드 스위치, 토글 스위치 등 다양한 입력 수단에 의하여 구현될 수 있다.
사용자 입력부(130)는 또한 리모트 컨트롤러(130a)의 원격 제어 신호를 수신하는 신호 수신기(132)를 포함한다. 사용자 입력을 획득하는 리모트 컨트롤러(130a)는 디스플레이 장치(100)와 분리되어 마련될 수 있으며, 사용자 입력을 획득하고, 사용자 입력에 대응하는 무선 신호를 디스플레이 장치(100)로 전송할 수 있다. 신호 수신기(132)는 리모트 컨트롤러(130a)로부터 무선 신호를 수신하고, 사용자 입력에 대응하는 전기적 신호(전압 또는 전류)를 제어부(190)로 출력할 수 있다.
컨텐츠 수신부(140)는 컨텐츠 소스들로부터 영상 데이터 및/또는 오디오 신호를 포함하는 컨텐츠를 수신하는 수신 단자(141) 및 튜너(142)를 포함할 수 있다.
수신 단자(141)은 케이블을 통하여 컨텐츠 소스들로부터 영상 데이터와 오디오 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 수신 단자(141)은 컴포넌트(component, YPbPr/RGB) 단자, 컴포지트 (composite video blanking and sync, CVBS) 단자, 오디오 단자, 고화질 멀티미디어 인터페이스 (High Definition Multimedia Interface, HDMI) 단자, 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus, USB) 단자 등을 포함할 수 있다.
튜너(142)는 방송 수신 안테나 또는 유선 케이블로부터 방송 신호를 수신하고, 방송 신호 중에 사용자에 의하여 선택된 채널의 방송 신호를 추출할 수 있다. 예를 들어, 튜너(142)는 방송 수신 안테나 또는 유선 케이블을 통하여 수신된 복수의 방송 신호 중에 사용자에 의하여 선택된 채널에 해당하는 주파수를 가지는 방송 신호를 통과시키고, 다른 주파수를 가지는 방송 신호를 차단할 수 있다.
컨텐츠 수신부(140)는 수신 단자(141) 및/또는 튜너(142)를 통하여 컨텐츠 소스들로부터 영상 데이터와 오디오 신호를 수신할 수 있으며, 영상 데이터 및/또는 오디오 신호를 제어부(190)로 출력할 수 있다.
영상 표시부(150)는 영상을 시각적으로 표시하기 위한 백 라이트 유닛(110)및 액정 패널(120)과, 백 라이트 유닛(110)를 구동하는 백 라이트 드라이버(151)와, 액정 패널(120)을 구동하는 액정 패널 드라이버(152)를 포함한다.
백 라이트 드라이버(151)는 제어부(190)가 수행하는 FRC (Frame Rate Conversion)을 수행한 후, 광원(111)을 제어한다. 잔상 발생을 억제하기 위해서 제어부(190)는 수신되는 영상 데이터에 포함된 복수의 프레임 중 잔상이 발생할 가능성이 높은 프레임 구간을 판단한다. 제어부(190)는 보상 프레임을 생성하고, 복수의 프레임에 생성된 보상 프레임을 삽입한다. 이와 함께 제어부(190)는 삽입된 보상 프레임에 맞춰 백 라이트 드라이버(151)를 제어하고, 백 라이트 드라이버(151)는 광원 제어 신호에 맞춰 광원(111)을 오프시킨다.
백 라이트 드라이버(151)는 FRC에 의해서 변환된 광원 제어 신호에 따라 각 영역 별로 백 라이트 유닛(110)의 밝기를 다르게 하거나 광원(111)을 오프시키는 로컬 디밍(local dimming)을 수행할 수 있다. 구체적으로, 백 라이트 드라이버(151)는 백 라이트 유닛(110)이 영역에 따라 서로 다른 밝기의 광을 방출하도록 백 라이트 유닛(110)의 발광 모듈(111)에 구동 전류를 공급할 수 있다.
백 라이트 드라이버(151)는 제어부(190)로부터 광원 제어 신호를 획득하고, 광원 제어 신호에 기초하여 구동 전류(또는 구동 전압)을 백 라이트 유닛(110)에 공급할 수 있다.
백 라이트 드라이버(151)는 구동 전류 이득에 의존하여 백 라이트 유닛(110)에 공급하는 구동 전류를 증폭할 수 있다.
액정 패널(120) 및 백 라이트 유닛(110)은 앞서 도 3 및 도 4과 함께 설명된 액정 패널 및 백 라이트 유닛과 동일할 수 있다.
액정 패널 드라이버(152)는 제어부(190)로부터 영상 데이터를 수신하고, 영상 데이터에 의존하여 광을 투과시키거나 차단하도록 액정 패널(120)에 포함된 복수의 픽셀들(P)을 제어할 수 있다.
액정 패널 드라이버(152)는 도 2와 함께 설명된 디스플레이 드라이버 IC (104)를 포함할 수 있다.
액정 패널(120)의 복수의 픽셀들(P)은 복수의 행(row)와 복수의 열(column)로 배치될 수 있으며, 액정 패널 드라이버(152)는 액정 패널(120)의 복수의 행 중 어느 하나에 포함된 픽셀들을 활성화하는 게이트 드라이버와 게이트 드라이버에 의하여 활성화된 픽셀들에 영상 데이터를 전송하는 소스 드라이버를 포함할 수 있다.
소스 드라이버는 제1 행에 포함된 픽셀들, 제2 행에 포함된 픽셀들, 제3 행에 포함된 픽셀들 및 제N 행에 포함된 픽셀들에 순서대로 영상 데이터를 전송할 수 있다. 영상 데이터는 복수의 픽셀(P) 각각에 대한 색상 정보와 밝기 정보를 포함할 수 있다.
소스 드라이버는 영상 데이터를 아날로그 전압 신호로 변환하고, 아날로그 전압 신호를 복수의 픽셀(P) 각각에 공급될 수 있다. 이때, 아날로그 전압 신호의 전압 값은 전압에 따른 액정 패널의 광 투과율에 의존할 수 있다. 구체적으로, 소스 드라이버는 영상 데이터가 나타내는 밝기 정보에 대응하는 전압 값을 가지는 아날로그 전압 신호를 복수의 픽셀(P)에 전달할 수 있다.
음향 출력부(160)는 음향을 증폭하는 음향 앰프(161)와, 증폭된 음향을 청각적으로 출력하는 스피커(162)를 포함한다. 스피커(162)는 음향 앰프(161)에 의하여 증폭된 아날로그 음향 신호를 음향(음파)으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 스피커(162)는 전기적 음향 신호에 따라 진동하는 박막을 포함할 수 있으며, 박막의 진동에 의하여 음파가 생성될 수 있다.
통신부(170)는 외부 장치(예를 들어, 서비스 장치)와 유선으로 통신하는 유선 통신 모듈(171)과 외부 장치와 무선으로 통신하는 무선 통신 모듈(172)을 포함한다.
유선 통신 모듈(171)은 디스플레이 장치(100)로부터 인터넷 서비스 제공자의 게이트웨이까지 연결된 케이블을 통하여 게이트웨이에 접속할 수 있다. 예를 들어, 유선 통신 모듈(171)은 이더넷을 통하여 게이트웨이와 통신할 수 있다. 유선 통신 모듈(171)은 게이트웨이를 거쳐 통신망 상의 서비스 장치(200)와 데이터를 주고 받을 수 있다.
무선 통신 모듈(172)은 인터넷 서비스 제공자의 게이트웨이와 연결된 접속 중계기(Access Point, AP) (또는 사용자의 게이트웨이)와 무선으로 통신할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 모듈(172)은 와이파이 또는 블루투스 또는 지그비를 통하여 접속 중계기와 통신할 수 있다. 무선 통신 모듈(172)은 접속 중계기와 게이트웨이를 거쳐 통신망 상의 서비스 장치(200)와 데이터를 주고 받을 수 있다.
이처럼, 통신부(170)는 제어부(190)의 제어 신호에 응답하여 서비스 장치(200)와 데이터를 주고 받을 수 있다. 통신부(170)는 외부 장치로부터 수신된 통신 데이터를 제어부(190)로 전달하고, 제어부(190)로부터 획득된 통신 데이터를 외부 장치로 전송할 수 있다.
온도 센서(181)는 백 라이트 유닛(110)의 온도를 측정하고, 백 라이트 유닛(110)의 온도에 대응하는 전기적 신호(전압 또는 전류)를 제어부(190)로 출력할 수 있다. 온도 센서(181)는 온도에 따라 전기적 저항 값이 변환하는 서미스터(thermistor)를 포함할 수 있다.
조도 센서(182)는 디스플레이 장치(100)의 외부 조도를 측정하고, 외부 조도에 대응하는 전기적 신호(전압 또는 전류)를 제어부(190)로 출력할 수 있다. 조도 센서(182)는 입사되는 광량에 따라 전류 또는 전압을 생성하는 포토 다이오드(photodiode)를 포함할 수 있다.
제어부(190)는 컨텐츠 수신부(140)를 통하여 수신된 컨텐츠를 처리하고 영상 데이터 및 음향 데이터를 생성하는 이미지 프로세서(191)와, 컨텐츠를 처리하기 위한 프로그램 및 데이터를 기억 및/또는 저장하는 메모리(192)와, 사용자 입력부(130)에 의하여 수신된 사용자 입력에 응답하여 디스플레이 장치(100)의 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러(193)를 포함한다.
이미지 프로세서(191)는 컨텐츠 수신부(140)를 통하여 수신된 영상 데이터를 디코딩하여 영상 데이터를 생성하고, 컨텐츠 수신부(140)를 통하여 수신된 오디오 신호를 디코딩하고 음향 데이터를 생성할 수 있다. 영상 데이터와 음향 데이터는 각각 영상 표시부(150)와 음향 출력부(160)로 출력될 수 있다.
이미지 프로세서(191)는 엔코딩된 영상 데이터를 프레임 단위로 메모리(192)에 저장한다. 여기서 메모리(192)는 버퍼(buffer)일 수도 있다.
이미지 프로세서(191)는 백 라이트 유닛(110)에서 설명한 보상 프레임을 생성하고, 생성된 보상 프레임을 저장된 영상 데이터에 삽입한다. 구체적으로 이미지 프로세서(191)는 마이크로 컨트롤러(193)에서 분석한 잔상 발생 여부에 기초하여 보상 프레임을 생성한다. 생성되는 보상 프레임의 개수 및 종류는 마이크로 컨트롤러(193)에 의해서 결정된다.
이미지 프로세서(191)는 잔상이 발생할 위험이 있다고 판단되는 복수의 프레임 중 미리 설정된 개수만큼의 프레임을 보상 프레임으로 치환한다.
이미지 프로세서(191)는 생성된 보상 프레임이 삽입된 영상 데이터에 포함된 밝기, 명암, 선명도, 색 농도, 색상의 다양한 영상 파라미터를 조절한다. 예를 들어 영상 파라미터는 영상의 밝고 어두운 정도를 나타내는 밝기와, 밝은 부분의 밝기와 어두운 부분의 밝기 사이의 비율을 나타내는 명암(또는 대비, 콘트라스트)와, 영상이 선명한 정도를 나타내는 선명도와, 영상의 색상이 진한 정도(또는 연한 정도)를 나타내는 색 농도와, 청색과 녹색과 적색 사이의 균형을 나타내는 색상을 포함할 수 있다. 나아가, 영상 파라미터는 영상 데이터에 의한 밝기와 디스플레이 장치(100)의 밝기 사이의 비선형적 관계를 나타내는 감마, 색상을 표현할 수 있는 범위를 나타내는 색 영역, 색상이 선명한 정도를 나타내는 채도 등을 더 포함할 수 있다.
영상 파라미터는 밝기, 명암, 선명도, 색 농도, 색상 등 사용자가 조절 가능한 파라미터에 한정되지 아니한다. 영상 파라미터는 제조사의 애프터 서비스 직원 또는 디스플레이 장치의 설계자만이 조절 가능한 히든 파라미터를 포함할 수 있다. 히든 파라미터는 사용자에게 공개되지 아니하며, 인증 절차를 통한 팩토리 모드(factory mode)에서 조절 가능하다. 예를 들어, 히든 파라미터는 지역 설정, 튜너 설정, 국가 설정,타겟 색 영역, 신호 포멧, 서비스 서버 주소, 인코더/디코더 옵션, 커넥터 옵션, 통신 옵션 등을 포함할 수 있다.
영상 파라미터는 디스플레이 장치(100)의 설계자에 의하여 사전에 정해질 수 있으며, 또한 사용자에 의하여 조정될 수 있다.
메모리(192)는 컨텐츠에 포함된 영상 데이터를 처리하기 위한 프로그램 및/데이터를 저장하고, 이미지 프로세서(191)가 영상 데이터를 처리하는 중에 발생하는 임시 데이터를 기억할 수 있다.
메모리(192)는 임시적으로 저장된 영상 데이터의 복수 개의 프레임에서 생성될 수 있는 보상 프레임을 기억할 수 있다. 보상 프레임은 영상 데이터의 프레임의 영상에 기초하여 셀 온(Cell On) 영상, 셀 오프(Cell Off) 영상, 셀 반전 영상, 보색 전환 영상 또는 그레이 영상 등 다양한 예로 생성될 수 있다.
메모리(192)는 이미지 프로세서(191)가 영상 데이터를 처리하기 위한 영상 파라미터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(192)는 사전에 정해진 또는 사용자에 의하여 설정된 밝기, 명암, 선명도, 색 농도, 색상, 감마, 색 영역 및 채도 등을 저장할 수 있다.
메모리(192)는 백 라이트 드라이버(151)를 제어하기 위한 구동 전류 이득을 저장할 수 있다.
메모리(192)는 데이터를 장기간 저장하기 위한 롬(Read Only Memory), 플래시 메모리 등의 비휘발성 메모리와, 데이터를 일시적으로 기억하기 위한 S-램(Static Random Access Memory, S-RAM), D-램(Dynamic Random Access Memory) 등의 휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
마이크로 컨트롤러(193)는 사용자 입력부(130)를 통하여 입력된 사용자 입력에 응답하여 디스플레이 장치(100)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 마이크로 컨트롤러(193)는 채널 변경을 위한 사용자 입력에 응답하여 사용자 입력에 의하여 선택된 채널의 방송 신호를 추출하도록 튜너(142)를 제어할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(193)는 영상 파라미터를 변경하기 위한 사용자 입력에 응답하여 메모리(192)에 저장된 밝기, 명암, 선명도, 색 농도, 색상, 감마, 색 영역 및 채도 등을 변경할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(193)는 구동 파라미터를 변경하기 위한 사용자 입력에 응답하여 메모리(192)에 저장된 구동 전류 이득을 변경할 수 있다.
마이크로 콘트롤러(193)는 다양한 영상 파라미터와 조도 센서(182) 등이 수집한 데이터에 기초하여 각각의 프레임에 따른 영상을 분석한다. 구체적으로 마이크로 콘트롤러(193)는 엔코딩된 영상 데이터에 포함된 복수 개의 프레임에서 잔상이 발생할지 여부를 판단한다. 예를 들어 마이크로 콘트롤러(193)는 하나의 프레임에서 표시되는 전체 영상이 미리 설정된 개수 이상으로 동일하게 반복(정지 영상)되는 경우, 잔상이 발생할 가능성이 높다고 판단할 수 있다. 또한, 마이크로 콘트롤러(193)는 미리 설정된 개수 이상이 되는 복수 개의 프레임에서 영상의 일 영역에 동일한 영상이 계속적으로 표시되는 경우, 잔상이 발생할 가능성이 높다고 판단할 수 있다.
마이크로 콘트롤러(193)는 잔상이 발생할 가능성이 높다고 판단되면, 이미지 프로세서(191)를 통해 보상 프레임을 생성하고, 이미지 프로세서(191)를 통해 분석된 프레임 구간에 생성된 보상 프레임을 삽입할 수 있다.
마이크로 콘트롤러(193)는 보상 프레임이 삽입된 프레임 구간을 동기시켜 백 라이트 유닛(110)을 오프시킨다. 이에 관한 구체적인 설명은 도 7 및 도 8에서 후술한다.
예를 들어 전체 영상이 정지 영상으로 분석되면, 마이크로 콘트롤러(193)는 보상 프레임이 삽입된 프레임 구간에 백 라이트 유닛(110) 전체를 오프시킬 수 있다. 다른 예로 영상 중 일부 영역에만 잔상이 발생할 가능성이 있어, 보상 프레임이 삽입된 경우, 마이크로 콘트롤러(193)는 복수 개의 광원(111) 중 그 영역에 대응하는 부분의 광원만을 오프시킬 수도 있다.
마이크로 콘트롤러(193)는 보상 프레임이 삽입된 프레임 구간에 기초하여 백 라이트 유닛(110)를 제어하기 위한 전류의 크기를 조절할 수 있다. 구체적으로 보상 프레임이 삽입된 프레임 구간에서 보상 프레임이 표시되는 구간은 광원(111)이 오프된다. 이 경우, 원본 영상 데이터에서 요구하는 밝기는 저하될 수 있다. 마이크로 콘트롤러(193)는 저하되는 밝기를 조절하기 위해서 프레임 구간 중 보상 프레임이 삽입되지 않는 구간에 밝기를 증가시킨다.
마이크로 컨트롤러(193)는 백 라이트 유닛(110)의 제어하는데 조도 센서(182)가 측정한 결과 또는 사용자 입력부(130)를 통하여 수신된 사용자 입력을 사용할 수 있다. 예를 들어 마이크로 컨트롤러(193)는 조도 센서(183)에 의해서 주변 밝기가 어두운 것으로 인식한 경우, 보상 프레임이 삽입된 프레임 구간에서 제어하는 전류의 크기를 높게 제어할 수 있다. 또한, 마이크로 콘트롤러(193)는 사용자 입력을 통해서 백 라이트 유닛(110)의 광원 온 시간을 더 늘려 밝기를 더 높일 수도 있다.
마이크로 컨트롤러(193)는 사용자 입력을 통해서 후술하는 보상 프레임의 삽입 간격이나 삽입 여부를 결정할 수도 있다.
한편, 마이크로 컨트롤러(193)는 이미지 프로세서(191)와 별도의 칩으로 구성되거나, 이미지 프로세서(191)와 일체의 칩으로 구성될 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 전술한 구성 이외에도 동작에 필요한 다양한 구성을 포함할 수 있으며, 필요에 의해서 각 구성이 분리되거나 생략될 수도 있다.
도 6은 개시된 실시예에 따른 디스플레이 장치의 동작에 관한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 외부로부터 영상 신호를 수신하고(300), 영상 신호를 엔코딩한다(310).
여기서 영상 신호는 HDML (High Definition Multimedia Interface) 케이블, DP (Display Port) 케이블 등 유선 케이블을 통해서 수신될 수 있다. 또한, 영상 신호는 무선 통신망(NT)을 통해서 디스플레이 장치(100)로 전달될 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 엔코딩된 영상 신호를 프레임 단위로 저장한다(320).
도 5에서 전술한 바와 같이, 엔코딩된 영상 신호는 복수 개의 프레임 단위로 메모리(192)에 저장된다.
디스플레이 장치(100)는 복수의 프레임에 기초하여 잔상의 발생 여부를 판단한다(330).
영상이 계속적으로 픽셀 값이 변화하는 동영상인 경우, 잔상의 발생 위험이 적을 수 있다. 그러나 수초 또는 수분의 시간 동안 표시될 전체 영상이 특정 동작이 없는 정지 영상이거나, 화면의 특정 영역의 영상이 변화가 없는 경우, 잔상이 발생할 가능성이 높다.
디스플레이 장치(100)는 복수 개의 프레임을 각각 분석하고, 미리 설정된 개수 이상이 되는 프레임들이 서로 동일한 영상이거나, 또는 일 영역에 동일한 이미지를 포함하면, 디스플레이 장치(100)는 수신된 영상 신호가 잔상이 발생할 가능성이 큰 것으로 판단한다.
디스플레이 장치(100)는 보상 프레임을 생성한다(340).
잔상이 발생할 가능성이 있는 것으로 판단되면, 디스플레이 장치(100)는 판단된 프레임에 대응하는 보상 프레임을 생성한다. 일 예로, 보상 프레임은 정지 영상에 대해서 전체 영상이 정지 영상의 반전 영상, 보색 전환 영상 또는 그레이 영상으로 생성될 수 있다. 또한, 보상 프레임은 영상 전체가 화이트인 셀 온 영상, 영상 전체가 셀 오프 영상일 수도 있다.
디스플레이 장치(100)는 조도 및 사용자 입력에 기초하여 생성된 보상 프레임의 삽입 구간을 결정한다(350).
생성된 보상 프레임은 판단된 프레임 구간에서 미리 설정된 간격, 즉 삽입 간격을 두고 영상의 프레임과 치환될 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(100)는 보상 프레임이 삽입된 프레임 구간에 동기시켜, 백 라이트 유닛(110)을 오프시킨다.
디스플레이 장치(100)는 보상 프레임이 삽입될 프레임 구간 전체의 밝기 제어를 수행한다. 이를 위해서 디스플레이 장치(100)는 조도 센서(182) 및 온도 센서(181)가 검출한 결과 또는 사용자 입력부(130)가 수신한 밝기에 따라 보상 프레임이 삽입될 구간에서 동작할 밝기의 크기를 결정한다.
디스플레이 장치(100)는 생성된 보상 프레임을 삽입하거나 또는 보상 프레임을 저장된 프레임과 치환한다(360).
생성된 보상 프레임이 삽입될 프레임 구간은 정지 영상이 표시되는 프레임 구간이다. 따라서 디스플레이 장치(100)는 결정된 삽입 간격을 통해서 보상 프레임과 프레임을 치환한다. 그러나 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 디스플레이 장치(100)는 치환이 아니라 프레임 구간에 생성된 보상 프레임을 추가적으로 삽입할 수도 있다.
디스플레이 장치(100)는 삽입된 보상 프레임을 포함한 영상 데이터에 대해 영상 처리를 수행한다(370).
영상 처리는 밝기, 명암, 선명도, 색 농도, 색상의 다양한 영상 파라미터를 조절함으로써 수행될 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 FRC (Frame Rate Conversion)에 기초하여 광원 제어 신호를 생성하고, 광원 제어 신호에 기초하여 백 라이트 유닛(110)을 제어한다.
디스플레이 장치(100)는 삽입된 보상 프레임이 포함된 프레임 레이트(Frame rate)에 맞춰 영상을 변환하고, 각각의 프레임의 밝기에 따라 백 라이트 유닛(110)을 제어한다. 전술한 바와 같이, 제어부(190)는 프레임마다 결정된 밝기에 따라 백 라이트 유닛(110)에 광원 제어 신호를 전달한다. 광원 제어는 아날로그 LED(Light Emitting Diode) 전류 제어 또는 PWM LED 전류 제어를 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 영상의 일 영역에서 잔상이 발생할 가능성이 있다고 판단되면, 로컬 디밍 제어를 통해서 백 라이트 유닛(110)을 제어할 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 신호 변환에 기초하여 액정 패널(120)을 제어한다.
디스플레이 장치(100)는 보상 프레임 및 영상의 프레임에서 분석된 결과에 따라 백 라이트 유닛(110)이 조사하는 광의 색상을 변경시키거나, 광의 투과를 차단시킴으로써 잔상이 없는 영상을 출력한다. 디스플레이 장치(100)가 액정 패널을 제어하는 방법은 일반적인 패널 제어와 동일하다.
도 7 및 도 8은 보상 프레임을 삽입하는 디스플레이 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 을 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 영상 신호를 엔코딩한 후, 복수 개의 프레임으로 메모리(192), 일 예로 프레임 버퍼에 저장한다. 프레임 버퍼에 저장된 복수 개의 프레임은 순차적으로 저장된다.
디스플레이 장치(100)는 저장된 복수 개의 프레임을 분석한 후, 영상 전체가 잔상 위험이 없다고 판단할 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 잔상 위험이 없다고 판단되면, 사용자의 입력이나 수신된 영상 신호에 기초하여 백 라이트 유닛(110)의 제어를 제어한다. 구체적으로 첫 번째 프레임 구간, 즉 첫 번째 Refresh rate는 제1 프레임부터 제N 프레임을 포함할 수 있으며, 제어부(190)는 첫 번째 프레임 구간에서 백 라이트 유닛(110)의 밝기를 10으로 제어하고, 두 번째 프레임 구간(제1 프레임 내지 제3 프레임)은 밝기를 8로 제어할 수 있다. 여기서 첫 번째 프레임 구간 및 두 번째 프레임 구간의 밝기가 상이한 이유는 사용자 입력부(130)가 수신한 사용자의 밝기 조절에 따라 변경되기 때문이다.
만약 디스플레이 장치(100)가 백 라이트 유닛(110)을 아날로그 전류 제어 방법으로 제어하면, 디스플레이 장치(100)는 두 번째 그래프와 같이 첫 번째 프레임 구간에서 인가하는 전류의 크기보다 두 번째 프레임 구간에서 인가하는 전류의 크기를 낮게 제어한다. 이를 통해서 디스플레이 장치는 두 번째 프레임에서 밝기를 조절한다.
만약 디스플레이 장치(100)가 백 라이트 유닛(110)을 PWM (Pulse Width Modulation) 전류 제어 방법으로 제어하면, 디스플레이 장치(100)는 세 번째 그래프와 같이 첫 번째 프레임 구간에서 Duty rate를 100%으로 설정할 수 있다. 두 번째 프레임 구간에서 디스플레이 장치(100)는 사용자의 입력에 따라 Duty rate를 80%으로 설정할 수 있다.
도 8을 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 저장된 복수 개의 프레임을 분석한 후, 영상이 정지 영상 또는 화면의 일 영역에 변화가 없어 잔상이 발생할 가능성이 높은 것으로 판단할 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 잔상이 발생할 가능성이 있다고 판단된 제1 프레임 구간 및 제2 프레임 구간에 보상 프레임(Recovery)을 삽입할 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 첫 번째 프레임 구간에서 삽입할 보상 프레임의 간격, 즉 삽입 간격을 결정할 수 있다. 도 8에서는 설명의 편의를 위해서 2개의 프레임 마다 보상 프레임이 삽입되는 것으로 도시되었지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
디스플레이 장치(100)는 프레임 구간에서 삽입되는 보상 프레임의 개수를 제한할 수 있다. 예를 들어 디스플레이 장치(100)는 보상 프레임을 프레임 구간의 10%로 제한할 수 있으며, 이러한 삽입 한도는 보상 프레임의 삽입으로 인한 화면 떨림을 방지하기 위함이다. 그러나 삽입 간격이 반드시 미리 설정된 것은 아니며, 서비스 장치(200) 및 사용자 입력에 의해서 변경될 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 보상 프레임을 삽입한 구간에 동기시켜, 백 라이트 유닛(110)의 광원(111)을 오프시킨다.
만약 디스플레이 장치(100)가 백 라이트 유닛(110)을 아날로그 전류 제어 방법으로 제어하면, 디스플레이 장치(100)는 도 7과 비교하여 높은 전류(150%, 120%)에 기초하여 백 라이트 유닛(110)을 제어한다. 전술한 바와 같이 보상 프레임이 삽입되면, 디스플레이 장치(100)는 삽입된 보상 프레임이 표시되는 구간에서 광원(111)을 오프시킨다.
만약 동일한 전류 제어 방법을 사용하면, 프레임 구간 전체에 대한 밝기는 약해질 것이다. 따라서 디스플레이 장치(100)는 보상 프레임이 삽입된 구간에서 광원을 오프시키는 대신, 프레임 구간의 나머지 프레임 동작에서 전류의 크기를 증가시킨다.
만약 디스플레이 장치(100)가 백 라이트 유닛(110)을 PWM 전류 제어 방법으로 제어하면, 디스플레이 장치(100)는 도 7과 비교하여 두 번째 프레임 구간의 Duty rate를 100%로 조정하면서, 전류를 120%가 되도록 조절함으로써 밝기 저하를 방지할 수 있다.
한편, 백 라이트 유닛(110)의 밝기를 조절하는 실시예는 반드시 전술한 방법에만 제한되는 것은 아니며, 광원(111)이 보상 프레임에 동기되어 오프되면 충분하다.
도 9는 보상 프레임의 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
디스플레이 장치(100)는 메모리(192)에 저장된 복수 개의 프레임을 분석한 후, 영상(I)의 상단 영역에 A라는 문자가 고정되어 표시되는 영상으로 판단할 수 있다. 디스플레이 장치(100)는 A라는 문자가 표시되는 영역에 잔상이 발생할 것으로 판단하고, A가 고정적으로 표시되는 프레임 구간에 보상 프레임을 삽입할 수 있다.
보상 프레임은 셀 온(Cell On) 영상, 셀 오프(Cell Off) 영상, 셀 반전 영상, 보색 전환 영상 또는 그레이 영상 중 적어도 하나로 생성될 수 있다. 도 9를 참조하면, 셀 온 영상(I2)은 일 영역(I1)이 화이트로 표시되는 영상이다. 셀 오프 영상(I3)은 일 영역(I1)이 블랙으로 표시되는 영상이다. 보색 전환 영상(I4)은 일 영역(I1)이 문자 A를 표시하는 색상의 보색이 포함된 영상이다. 그레이 영상(I5)은 일 영역(I1)의 색상이 회색으로 표시되는 영상이다. 보상 프레임은 이 외에도 다양하게 생성될 수 있으며, 서비스 장치(200) 및 사용자의 입력에 의해서 변경될 수 있다.
이를 통해서 디스플레이 장치(100)는 잔상의 위험이 있는 영상을 수정하고, 수정된 영상에 맞게 광원을 제어함으로써, 원본 영상을 재생하면서 동시에 잔상의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(100)는 종래에 비해 장시간 연속적으로 사용되어야 하는 환경에서도 잔상의 발생을 억제할 수 있다.
100: 디스플레이 장치 101: 본체
102: 제어 어셈블리 103: 전원 어셈블리
104: 드라이버 IC 110: 백 라이트 유닛
111: 발광 모듈 111a: 광원
111b: 지지체 112: 반사 시트
113: 확산판 114: 광학 시트
120: 액정 패널 120a: 케이블
121: 제1 편광 필름 122: 제1 투명 기판
123: 픽셀 전극 124: 박막 트랜지스터
125: 액정 층 125a: 액정 분자
126: 공통 전극 127: 컬러 필터
128: 제2 투명 기판 129: 제2 편광 필름
130: 사용자 입력부 130a: 리모트 컨트롤러
131: 입력 버튼 132: 신호 수신기
140: 컨텐츠 수신부 141: 수신 단자
142: 튜너 150: 영상 표시부
151: 백 라이트 드라이버 152: 액정 패널 드라이버
160: 음향 출력부 161: 음향 앰프
162: 스피커 170: 통신부
171: 유선 통신 모듈 172: 무선 통신 모듈
181: 온도 센서 182: 조도 센서
190: 제어부 191: 이미지 프로세서
192: 메모리 193: 마이크로 컨트롤러
200: 서비스 장치 NT: 통신망

Claims (19)

  1. 복수 개의 프레임으로 구성된 영상을 표시하는 액정 패널;
    복수 개의 발광 다이오드를 포함하는 백 라이트 유닛; 및
    상기 복수 개의 프레임에 기초하여 잔상의 발생 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 기초하여 수신된 영상의 프레임 사이에 보상 프레임을 생성하고, 생성된 보상 프레임에 기초하여 상기 백 라이트 유닛 및 상기 액정 패널을 제어하는 제어부;를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    미리 설정된 개수 이상이 되는 상기 프레임의 전체 영상 또는 미리 설정된 개수 이상이 되는 상기 프레임의 영역에 표시되는 동일한 영상에 기초하여 상기 잔상의 발생 여부를 판단하는 디스플레이 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수 개의 프레임에 표시되는 영상에 기초하여 셀 온 영상, 셀 오프 영상, 셀 반전 영상, 보색 전환 영상 또는 그레이 영상 중 적어도 하나를 상기 보상 프레임으로 생성하는 디스플레이 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 생성된 보상 프레임에 기초하여 상기 백 라이트 유닛의 오프시키는 디스플레이 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 생성된 보상 프레임과 관련된 영상의 영역에 기초하여 상기 오프될 복수 개의 발광 다이오드를 결정하는 디스플레이 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 생성된 보상 프레임이 삽입된 프레임 구간에 기초하여 상기 백 라이트 유닛의 전류를 제어하는 디스플레이 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    미리 설정된 개수에 기초하여 상기 생성될 보상 프레임의 개수를 결정하는 디스플레이 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    영상을 프레임 단위로 저장하는 메모리;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 저장된 프레임 중 미리 설정된 프레임을 상기 보상 프레임으로 치환하는 디스플레이 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    외부 조도를 측정하는 조도 센서;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 외부 조도에 기초하여 상기 보상 프레임의 삽입 간격을 결정하는 디스플레이 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    사용자의 입력을 수신하는 사용자 입력부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 사용자의 입력에 기초하여 상기 보상 프레임의 삽입 간격을 결정하는 디스플레이 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    생성된 보상 프레임을 포함하는 복수 개의 프레임에 기초하여 FRC (Frame Rate Conversion)를 수행하는 디스플레이 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    아날로그 전류 제어 또는 PWM 전류 제어에 기초하여 상기 백 라이트 유닛을 제어하는 디스플레이 장치.
  13. 복수 개의 발광 다이오드을 광원으로 포함하는 백 라이트 유닛 및 액정 패널을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법에 있어서,
    복수 개의 프레임으로 구성된 영상을 수신하고;
    상기 복수 개의 프레임에 기초하여 잔상의 발생 여부를 판단하고;
    상기 판단 결과에 기초하여 수신된 영상의 프레임 사이에 보상 프레임을 생성하고; 및
    생성된 보상 프레임에 기초하여 상기 백 라이트 유닛 및 상기 액정 패널을 제어하는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 판단하는 것은,
    미리 설정된 개수 이상이 되는 상기 프레임의 전체 영상 또는 미리 설정된 개수 이상이 되는 상기 프레임의 영역에 표시되는 동일한 영상에 기초하여 상기 잔상의 발생 여부를 판단하는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 생성하는 것은,
    상기 복수 개의 프레임에 표시되는 영상에 기초하여 셀 온 영상, 셀 오프 영상, 셀 반전 영상, 보색 전환 영상 또는 그레이 영상 중 적어도 하나를 상기 보상 프레임으로 생성하는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 제어하는 것은,
    상기 생성된 보상 프레임에 기초하여 상기 백 라이트 유닛의 오프시키는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제어하는 것은,
    상기 생성된 보상 프레임과 관련된 영상의 영역에 기초하여 상기 오프될 복수 개의 발광 다이오드를 결정하는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 제어하는 것은,
    상기 생성된 보상 프레임이 삽입된 프레임 구간에 기초하여 상기 백 라이트 유닛의 전류를 제어하는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 생성하는 것은,
    미리 설정된 개수에 기초하여 상기 생성될 보상 프레임의 개수를 결정하는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
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