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KR102689688B1 - 디스플레이 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

디스플레이 장치 및 그 제어방법 Download PDF

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KR102689688B1
KR102689688B1 KR1020190117915A KR20190117915A KR102689688B1 KR 102689688 B1 KR102689688 B1 KR 102689688B1 KR 1020190117915 A KR1020190117915 A KR 1020190117915A KR 20190117915 A KR20190117915 A KR 20190117915A KR 102689688 B1 KR102689688 B1 KR 102689688B1
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light source
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삼성전자주식회사
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Abstract

개시된 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 영상 데이터를 표시하는 액정 패널; 청색을 발광하는 제1 광원 및 황색을 발광하는 제2 광원을 포함하는 백 라이트 유닛 ; 및 로컬 디밍 영역에 대응하는 상기 영상 데이터의 색 영역에 기초하여 제1 색 좌표 및 제2 색 좌표를 결정하고, 상기 제1 색 좌표에 기초하여 상기 백 라이트 유닛을 제어하고, 상기 제2 색 좌표에 기초하여 상기 액정 패널을 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

디스플레이 장치 및 그 제어방법{DISPLAY APPARATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
개시된 일 실시예에 따른 디스플레이 장치 및 그 제어방법은, 로킹 디밍 제어를 수행하는 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, 태블릿 피씨, 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.
디스플레이 패널은 매트릭스 형태로 배열된 픽셀들과 픽셀들 각각에 마련된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 포함하며, 박막 트랜지스터에 인가되는 영상 신호에 따라 픽셀들을 통과하는 광량이 변화하거나 픽셀들로부터 방출되는 광량이 변화할 수 있다. 디스플레이 장치는 디스플레이 패널의 픽셀들 각각으로부터 방출되는 광량을 조절함으로써 영상을 표시할 수 있다.
영상을 표시하는 디스플레이 패널에는 영상에 따라 스스로 광을 방출하는 자발광 디스플레이 패널과, 별도의 광원으로부터 방출되는 광을 영상에 따라 차단 또는 통과시키는 비자발광 디스플레이 패널이 있다.
비자발광 디스플레이 패널은 대표적으로 액정 디스플레이 패널(Liquid Crystal Display Panel, LCD Panel)이 있다. 액정 디스플레이 패널은 광을 방출하는 백 라이트 유닛과 백 라이트 유닛으로부터 방출되는 광을 차단 또는 통과시키는 액정 패널을 포함할 수 있다.
액정 디스플레이 패널은 명암비(Contrast Ratio)를 올리고 소비전력을 낮추기 위하여 백 라이트 유닛을 제어하는 디밍(Dimming) 기술을 사용하고 있다. 디밍 기술은 향상시키고자 하는 목적에 따라 글로벌 디밍(Global Dimming)과 영역을 지역적으로 제어하는 로컬 디밍(Local Dimming)로 구분될 수 있다.
한편, 영상의 색을 표현하기 위해서 액정 디스플레이 패널은 계조 값(RGB value), 예를 들어 (250, 120, 30)으로 제어된다. 일반적인 액정 디스플레이 패널은 색을 표현하기 위해서 서로 다른 계조로 제어된다. 예를 들어 액정 디스플레이 패널은 고계조의 R값, 중계조의 G값 및 저계조의 B값을 조합해 색을 표현할 수 있다. 이 경우, 액정 디스플레이 패널을 정면에서 바라보는 RGB의 혼합비와 액정 디스플레이 패널을 측면에서 바라보는 RGB의 혼합비는 서로 차이가 생긴다. 즉, 액정 디스플레이 패널은 시야각에 따라 사용자가 느끼는 영상의 색이 달라지게 되는 문제가 있었다.
개시된 일 측면에 따르면, 백 라이트 유닛에 휘도 로컬 디밍 뿐만 아니라 색 로컬 디밍을 수행함으로써, 시야각 특성 차이가 적은 영상 데이터를 표현하고, 명암비(Contrast Ratio)를 향상시키는 디스플레이 장치 및 그 제어방법을 제공한다.
개시된 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 영상 데이터를 표시하는 액정 패널; 청색을 발광하는 제1 광원 및 황색을 발광하는 제2 광원을 포함하는 백 라이트 유닛 ; 및 로컬 디밍 영역에 대응하는 상기 영상 데이터의 색 영역에 기초하여 제1 색 좌표 및 제2 색 좌표를 결정하고, 상기 제1 색 좌표에 기초하여 상기 백 라이트 유닛을 제어하고, 상기 제2 색 좌표에 기초하여 상기 액정 패널을 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 색 영역 및 미리 설정된 기준에 기초하여 상기 제1 색 좌표에 해당하는 상기 청색의 색 좌표 및 상기 제1 색 좌표에 해당하는 상기 황색의 색 좌표를 결정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 색 좌표에 기초하여 상기 액정 패널의 상기 제2 색 좌표를 결정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 영상 데이터의 휘도에 기초하여 상기 백 라이트 유닛을 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 액정 패널의 제조 과정에서 결정되는 백색 광의 계조 값에 기초하여 상기 제1 색 좌표에 해당하는 상기 청색의 색 좌표 및 상기 제1 색 좌표에 해당하는 상기 황색의 색 좌표를 결정할 수 있다.
상기 백 라이트 유닛은, 단일 칩에 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 포함할 수 있다.
상기 백 라이트 유닛은, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원이 방출하는 청색 광 및 황색 광을 내부에서 확산시키고, 상기 액정 패널로 방출하는 도광판;을 더 포함할 수 있다.
개시된 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 영상 데이터를 표시하는 액정 패널; 청색을 발광하는 제1 광원, 적색을 발광하는 제2 광원 및 녹색을 발광하는 제3 광원을 포함하는 백 라이트 유닛; 및 로컬 디밍 영역에 대응하는 상기 영상 데이터의 색 영역에 기초하여 제1 색 좌표 및 제2 색 좌표를 결정하고, 상기 제1 색 좌표에 기초하여 상기 백 라이트 유닛을 제어하고, 상기 제2 색 좌표에 기초하여 상기 액정 패널을 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 결정된 색 좌표가 상기 분석된 색 영역에 포함되도록 상기 백 라이트 유닛을 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 색 좌표에 기초하여 상기 액정 패널의 상기 제2 색 좌표를 결정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 영상 데이터의 휘도에 기초하여 상기 백 라이트 유닛을 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 액정 패널의 제조 과정에서 결정되는 백색의 계조 값에 기초하여 상기 제1 색 좌표에 해당하는 상기 청색의 색 좌표, 상기 제1 색 좌표에 해당하는 상기 적색의 색 좌표 및 상기 제1 색 좌표에 해당하는 상기 녹색의 색 좌표를 결정할 수 있다.
개시된 또 다른 실시예에 따라 청색을 발광하는 제1 광원 및 황색을 발광하는 제2 광원을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법은 영상 데이터를 수신하고; 로컬 디밍 영역에 대응하는 상기 영상 데이터의 색 영역을 분석하고; 로컬 디밍 영역에 대응하는 상기 영상 데이터의 색 영역에 기초하여 제1 색 좌표 및 제2 색 좌표를 결정하고; 상기 제1 색 좌표에 기초하여 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 제어하고; 및 상기 제2 색 좌표에 기초하여 액정 패널을 제어하는 것;을 포함한다.
상기 결정하는 것은, 상기 색 영역 및 미리 설정된 기준에 기초하여 상기 제1 색 좌표를 결정하는 것;을 포함할 수 있다.
상기 결정하는 것은, 상기 제1 색 좌표에 기초하여 상기 제2 색 좌표를 결정하는 것;을 포함할 수 있다.
상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 제어하는 것은, 상기 영상 데이터의 휘도에 기초하여 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 제어하는 것;을 포함할 수 있다.
상기 액정 패널의 제조 과정에서 결정되는 백색의 계조 값을 저장하는 것;을 더 포함하고, 상기 결정하는 것은, 상기 백색의 계조 값에 기초하여 상기 제2 색 좌표를 결정하는 것;을 포함할 수 있다.
개시된 일 측면에 따른 디스플레이 장치 및 그 제어방법은, 백 라이트 유닛에 휘도 로컬 디밍 뿐만 아니라 색 로컬 디밍을 수행함으로써, 시야각 특성 차이가 적은 영상 데이터를 표현하고, 명암비를 향상시킬 수 있다.
이를 통해서 디스플레이 장치 및 그 제어방법은, 사용자가 정면에서 바라보는 영상과 측면에서 바라보는 영상의 색의 왜곡을 감소시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 디스플레이 장치의 외관을 도시한 것이다.
도 2는 서로 다른 계조를 가지는 계조 값이 시야각에 따라 변화하는 휘도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치가 영상 데이터의 색 영역을 분석하고, 백 라이트 유닛을 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 의한 디스플레이 장치를 분해 도시한 것이다.
도 6은 일 실시예에 의한 디스플레이 장치에 포함된 액정 패널의 일 예를 도시한 것이다.
도 7은 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛을 분해한 도면이고, 도 8은 일 실시에 따른 광원부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시에 따른 광원부를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 의한 백 라이트 유닛의 평면도의 일 예를 도시한 것이다.
도 10은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 블록도이다.
도 11은 백 라이트 유닛이 발광하는 색의 제1 색 좌표를 결정하기 위한 도면이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 분해 도시한다.
도 13은 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치(300)에 포함된 백 라이트 유닛(400)를 분해한 도면이다.
도 14a는 디스플레이 장치에 적용될 수 있는 광원의 일 실시예를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 14b는 다른 실시예에 따른 광원을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 백 라이트 유닛이 제어하는 로컬 디밍 영역에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 17은 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
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 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 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 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 의한 디스플레이 장치의 외관을 도시한 것이다.
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 비디오 신호와 오디오 신호를 수신하고, 비디오 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 일 측에 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 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. 예를 들어, 스크린(S)에는 정지 영상 또는 동영상을 표시될 수 있으며, 2차원 평면 영상 또는 3차원 입체 영상이 표시될 수 있다.
스크린(S)에는 복수의 픽셀(P)가 형성되며, 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 직접 광을 방출할 수 있는 구성(예를 들어, 유기 발광 다이오드)을 포함하거나 백 라이트 유닛 등에 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(PR, PG, PB)을 포함할 수 있다.
서브 픽셀들(PR, PG, PB)은 적색 광을 방출할 수 있는 적색 서브 픽셀(PR)과, 녹색 광을 방출할 수 있는 녹색 서브 픽셀(PG)과, 청색 광을 방출할 수 있는 청색 서브 픽셀(PB)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적색 광은 파장이 대략 620nm (nanometer, 10억분의 1미터)에서 750nm까지의 광을 나타낼 수 있고, 녹색 광은 파장이 대략 495nm에서 570nm까지의 광을 나타낼 수 있으며, 청색 광은 파장이 대략 450nm에서 495nm까지의 광을 나타낼 수 있다.
적색 서브 픽셀(PR)의 적색 광, 녹색 서브 픽셀(PG)의 녹색 광 및 청색 서브 픽셀(PB)의 청색 광의 조합에 의하여, 복수의 픽셀(P) 각각은 다양한 밝기와 다양한 색상의 광을 출사할 수 있다.
디스플레이 장치(100)은 영상(I)을 표시할 수 있는 다양한 타입의 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)는 액정 디스플레이 패널(Liquid Crystal Display Panel, LCD Panel) 또는 발광 다이오드 패널(Light Emitting Diode Panel, LED Panel), 또는 유기 발광 다이오드 패널(Organic Light Emitting Diode Panel, OLED Panel)을 포함할 수 있다. 이하에서는 디스플레이 장치(100)의 일 예로 액정 디스플레이 패널에 대해서 설명한다.
도 2는 서로 다른 계조를 가지는 계조 값(RGB value)이 시야각에 따라 변화하는 휘도를 설명하기 위한 그래프이다. 도 2의 그래프에서 X축은 시야각(°)을 나타내고, Y축은 휘도(Norm)를 나타낸다.
일반적으로 디스플레이 장치(100)를 시청하는 사용자가 디스플레이 장치(100)의 전방에 위치할 때, 시야각은 0°이다. 사용자가 좌측 또는 우측으로 이동하면서 디스플레이 장치(100)를 시청하면, 시야각은 +로 증가 또는 -로 변경된다.
종래 액정 디스플레이 장치는 영상 데이터의 색을 표현하기 위해서 적색, 녹색 및 청색에 서로 다른 계조를 준다. 예를 들어 종래 디스플레이 장치는 큰 고계조를 가지는 계조 값(R값), 중간 크기의 중계조를 가지는 계조 값(G값), 작은 크기의 저계조를 가지는 계조 값(B값)으로 색깔을 표현할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치는 계조 값이 (250, 120, 30)을 띄는 색깔을 표시할 수 있다. 그러나 도 2의 그래프에서 알 수 있듯이, 시야각이 0°도 일 때 (250, 120, 30)을 갖는 계조 값은 시야각이 60°도일 때, (100, 108, 48)일 수 있다. 즉, 디스플레이 장치가 서로 다른 계조로 색깔을 표시하게 되면, 정면에서 디스플레이 장치를 시청할 때의 계조 값의 혼합비와 측면에서 디스플레이 장치를 시청할 때의 계조 값의 혼합비가 서로 달라지며, 사용자는 정면에서의 영상의 색깔과 다른 색깔을 가진 영상을 측면에서 시청하게 된다.
이러한 시야각에 따른 색 차이는 디스플레이 장치의 화질 저하의 원인이 된다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치가 영상 데이터의 색 영역을 분석하고, 백 라이트 유닛을 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 중복되는 설명을 피하기 위해서 이하 함께 설명한다.
도 3 을 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 외부로부터 영상 데이터를 수신하여 표시한다. 예를 들어 디스플레이 장치(100)가 수신한 영상 데이터는 구름이 포함된 하늘에 관한 영상 데이터일 수 있다. 디스플레이 장치(100)는 영상 데이터를 분석한 후, 표시될 영상(I1)에서 로컬 디밍 영역에 대응하는 영역(I2)에서 가장 많이 분포하는 색을 판단한다. 구체적으로 디스플레이 장치(100)는 로컬 디밍 영역에 대응하는 영역(I2)에 가장 많이 분포하는 색을 청색으로 판단할 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 국제 단체 표준에 따라 판단된 청색이 포함된 색 영역(C1)을 결정하고, 백 라이트 유닛(200, 도 5참조)이 색 영역(C1)을 표현할 수 있도록 색 디밍 및 로컬 디밍을 수행한다.
도 4를 참조하면, 일 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 청색 광을 방출하는 제1 광원과 황색 광을 방출하는 제2 광원을 포함하는 백 라이트 유닛(200)을 포함할 수 있으며, 이렇게 형성된 백 라이트 유닛(200)이 발광하는 색 좌표(이하 제1 색 좌표)는 도 4에서 도시되는 직선 영역(B)내에서 결정될 수 있다.
일반적으로 디스플레이 장치(100)는 백 라이트 유닛(200)이 백색이 발광되도록 제1 색 좌표가 설정될 수 있다. 그러나 로컬 디밍 영역의 색 영역(C2)이 도 4 와 같다면, 액정 패널(110)에서 표시될 색과 백 라이트 유닛(200)이 발광하는 백색은 계조 차(G1)가 클 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 백 라이트 유닛(200)이 영상 데이터에서 분석된 색 영역(C2)에 포함되거나, 또는 근접하는 색을 발광하도록 제1 색 좌표를 변경할 수 있다. 예를 들어 디스플레이 장치(100)는 백 라이트 유닛(200)이 발광할 수 있는 영역(B)에서 색 영역(C2)에 가장 근접한 색을 발광하도록 제1 색 좌표를 결정할 수 있다. 이를 통해서 디스플레이 장치(100)는 계조 차(G2)를 줄일 수 있고, 시야각에 따른 색 왜곡의 발생을 줄일 수 있다.
영상 데이터의 로컬 디밍 영역(I2)의 색 영역을 분석한 후 백 라이트 유닛(200)이 발광할 제1 색 좌표를 조절한다. 이에 따라 디스플레이 장치(100)에서 표시되는 로컬 디밍 영역(I2)과 다른 영역은 명암비가 뚜렷해지는 효과가 동반된다. 디스플레이 장치(100)는 로컬 디밍 영역(I2)에서 불필요하게 표시될 수 있는 색 영역을 감소시킴으로써, 다른 영역과의 명암비(Contrast ratio)를 향상시킬 수 있다.
도 5는 일 실시예에 의한 디스플레이 장치를 분해 도시한 것이다. 도 6은 일 실시예에 의한 디스플레이 장치에 포함된 액정 패널의 일 예를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 본체(101) 내부에는 스크린(S)에 영상(I)을 생성하기 위한 각종 구성 부품들이 마련될 수 있다.
예를 들어, 본체(101)에는 면광(surface light)을 전방으로 방출하는 백 라이트 유닛(200)과, 백 라이트 유닛(200)으로부터 방출된 광을 차단하거나 통과하는 액정 패널(110)과, 백 라이트 유닛(200) 및 액정 패널(110)의 동작을 제어하는 제어 어셈블리(140)와, 백 라이트 유닛(200) 및 액정 패널(110)에 전력을 공급하는 전원 어셈블리(150)가 마련된다. 또한, 본체(101)에는 액정 패널(110), 백 라이트 유닛(200), 제어 어셈블리(140) 및 전원 어셈블리(150)을 지지하고 고정하기 위한 베젤(102)과 프레임 미들 몰드(103)와 바텀 샤시(104)와 후면 커버(105)가 더 마련된다.
일 실시예에 따른 백 라이트 유닛(200)은 청색 광과 황색 광을 방출하는 점 광원을 포함할 수 있으며, 점 광원으로부터 방출되는 광을 균일한 면광으로 변환하기 위하여 광을 굴절, 반사 및 산란시킬 수 있다. 예를 들어, 백 라이트 유닛(200)은 청색 광을 발광시키는 제1 광원 및 황색 광을 발광시키는 제2 광원이 하나의 칩으로 형성된 광원부(210)와, 광원부으로부터 광이 입사되고 입사된 광을 확산시키는 도광판(231)과, 도광판의 후면으로부터 방출된 광을 반사하는 반사 시트(232)와, 도광판의 전면으로부터 방출된 광을 굴절 및 산란시키는 광학 시트(240)를 포함할 수 있다.
백 라이트 유닛(200)의 구성 및 동작은 아래에서 더욱 자세하게 설명된다.
액정 패널(110)은 백 라이트 유닛(200)의 전방에 마련되며, 영상(I)을 형성하기 위하여 백 라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광을 차단하거나 또는 통과시킨다.
액정 패널(110)의 전면은 앞서 설명한 디스플레이 장치(100)의 스크린(S)을 형성하며, 복수의 픽셀들(P)을 포함할 수 있다. 액정 패널(110)에 포함된 복수의 픽셀들(P)은 각각 독립적으로 백 라이트 유닛(200)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 6에 도시된 바와 같이 액정 패널(110)는 제1 편광 필름(111), 제1 투명 기판(112), 픽셀 전극(113), 박막 트랜지스터(114), 액정 층(115), 공통 전극(116), 컬러 필터(117), 제2 투명 기판(118), 제2 편광 필름(119)를 포함할 수 있다.
제1 투명 기판(112) 및 제2 투명 기판(118)은 픽셀 전극(113), 박막 트랜지스터(114), 액정 층(115), 공통 전극(116) 및 컬러 필터(117)을 고정 지지할 수 있다. 이러한, 제1 및 제2 투명 기판(112, 118)은 강화 유리 또는 투명 수지로 구성될 수 있다.
제1 및 제2 투명 기판(112, 118)의 외측에는 제1 편광 필름(111) 및 제2 편광 필름(119)이 마련된다.
제1 편광 필름(111)와 제2 편광 필름(119)은 각각 특정한 광을 통과시키고, 다른 광을 차단할 수 있다.
광은 진행 방향과 직교하는 방향으로 진동하는 전기장과 자기장의 쌍으로 이루어질 수 있다. 광을 구성하는 전기장과 자기장은 광의 진행 방향과 직교하는 모든 방향으로 진동할 수 있으며, 전기장의 진동 방향과 자기장의 진동 방향은 서로 직교할 수 있다.
예를 들어, 제1 편광 필름(111)는 제1 방향으로 진동하는 자기장을 갖는 광을 통과시키고, 다른 광을 차단한다. 또한, 제2 편광 필름(119)는 제2 방향으로 진동하는 자기장을 갖는 광을 통과시키고, 다른 광을 차단한다. 이때, 제1 방향과 제2 방향은 서로 직교할 수 있다. 다시 말해, 제1 편광 필름(111)가 통과시키는 광의 편광 방향과 제2 편광 필름(119)가 통과시키는 광의 진동 방향은 서로 직교한다. 그 결과, 일반적으로 광은 제1 편광 필름(111)와 제2 편광 필름(119)를 동시에 통과할 수 없다.
제2 투명 기판(118)의 내측에는 컬러 필터(117)가 마련될 수 있다.
컬러 필터(117)는 적색 광을 통과시키는 적색 필터(117R)와, 녹색 광을 통과시키는 녹색 필터(117G)와, 청색 광을 통과시키는 청색 필터(117G)를 포함할 수 있으며, 적색 필터(117R)와 녹색 필터(117G)와 청색 필터(117B)는 서로 나란하게 배치될 수 있다.
컬러 필터(117)가 형성된 영역은 앞서 설명한 픽셀(P)에 대응된다. 또한, 적색 필터(117R)가 형성된 영역은 적색 서브 픽셀(PR)에 대응되고, 녹색 필터(117G)가 형성된 영역은 녹색 서브 픽셀(PG)에 대응되고, 청색 필터(117B)가 형성된 영역은 청색 서브 픽셀(PB)에 대응된다.
제2 투명 기판(22)의 내측에는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) (114)가 마련된다. 예를 들어, 박막 트랜지스터(114)는 적색 필터(117R), 녹색 필터(117G) 및 청색 필터(117B)의 경계에 대응되는 위치에 마련될 수 있다.
박막 트랜지스터(114)는 아래에서 설명할 픽셀 전극(113)에 흐르는 전류를 통과시키거나 차단할 수 있다. 예를 들어, 박막 트랜지스터(114)의 턴온(폐쇄) 또는 턴오프(개방)에 따라, 픽셀 전극(113)과 공통 전극(116) 사이에 전기장이 형성되거나 제거될 수 있다.
박막 트랜지스터(114)는 폴리 실리콘(Poly-Slicon)으로 구성될 수 있으며, 리소그래피(lithography), 증착(deposition), 이온 주입(ion implantation) 공정 등 반도체 공정에 의하여 형성될 수 있다.
제1 투명 기판(112)의 내측에는 픽셀 전극(113)이 마련되고, 제2 투명 기판(118)의 내측에는 공통 전극(116)이 마련될 수 있다.
픽셀 전극(113)과 공통 전극(116)은 전기가 도통되는 금속 재질로 구성되며, 아래에서 설명할 액정 층(115)을 구성하는 액정 분자(115a)의 배치를 변화시키기 위한 전기장을 생성할 수 있다.
픽셀 전극(113)는 적색 필터(117R), 녹색 필터(117G) 및 청색 필터(117B)에 대응하는 영역에 분리되어 형성되고, 공통 전극(116)은 액정 패널(110)의 일측으로부터 타측까지 연장될 수 있다. 다시 말해, 동일한 행(row)에 배치된 복수의 픽셀 전극들(23)은 하나의 공통 전극(116)을 공유할 수 있다. 그 결과, 픽셀 전극(113)의 위치에 따라 액정 층(115)에 선택적으로 전기장이 형성될 수 있다.
픽셀 전극(113)과 공통 전극(116)은 투명한 재질로 구성되며, 외부로부터 입사되는 광을 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 픽셀 전극(113)과 공통 전극(116)은 인듐산화주석(Indium Tin Oxide: ITO), 인듐산화아연(Indium Zinc Oxide: IZO), 은나노와이어(Ag nano wire), 탄소나노튜브(carbon nano tube: CNT), 그래핀(graphene) 또는 PEDOT(3,4-ethylenedioxythiophene) 등으로 구성될 수도 있다.
픽셀 전극(113)과 공통 전극(116) 사이에는 액정 층(115)이 형성되며, 액정 층(115)은 액정 분자(115a)에 의하여 채워진다.
액정은 고체(결정)과 액체의 중간 상태를 나타낸다. 일반적인 물질은 고체 상태의 물질에 열을 가하면, 용융 온도에서 고체 상태에서 투명한 액체 상태로 상태 변화가 발생한다. 이에 비하여, 고체 상태의 액정 물질에 열을 가하면, 액정 물질은 용융 온도에서 불투명하고 혼탁한 액체로 변화한 이후 투명한 액체 상태로 변화한다. 이와 같은 액정 물질의 대부분은 유기화합물이며 분자형상은 가늘고 긴 막대 모양을 하고 있으며, 분자의 배열이 어떤 방향으로는 불규칙한 상태와 같지만, 다른 방향에서는 규칙적인 결정의 형태를 가질 수 있다. 그 결과, 액정은 액체의 유동성과 결정(고체)의 광학적 이방성을 모두 갖는다.
또한, 액정은 전기장의 변화에 따라 광학적 성질을 나타내기도 한다. 예를 들어, 액정은 전기장의 변화에 따라 액정을 구성하는 분자 배열의 방향이 변화할 수 있다
액정 층(115)에 전기장이 생성되면 액정 층(115)의 액정 분자(115a)는 전기장의 방향에 따라 배치되고, 액정 층(115)에 전기장이 생성되지 않으면 액정 분자(115a)는 불규칙하게 배치되거나 배향막(미도시)을 따라 배치될 수 있다.
그 결과, 액정 층(115)을 통과하는 전기장의 존부에 따라 액정 층(115)의 광학적 성질이 달라질 수 있다.
예를 들어, TN (Twisted Nematic) 액정 패널의 경우 액정 분자(115a)가 나선형으로 배치되며, 액정 층(115)에 전기장이 형성되지 않으면 액정 층(115)의 액정 분자(115a)의 배치로 인하여 광이 액정 패널(110)을 통과할 수 있다. 반면, 액정 층(115)에 전기장이 형성되면 액정 분자(115a)가 투명 기판들(22, 28)에 대하여 수직으로 배치되며, 광이 액정 패널(110)을 통과하지 못한다.
다른 예로, VA (Vertical Alignment) 액정 패널의 경우 액정 분자(115a)들이 투명 기판들(22, 28)와 수직하게 배치되며, 액정 층(115)에 전기장이 형성되지 않으면 액정 층(115)의 액정 분자(115a)의 배치로 인하여 광이 액정 패널(110)을 못하지 못한다. 또한, 액정 층(115)에 전기장이 형성되면 액정 분자(115a)가 투명 기판들(22, 28)과 평행하게 배치되며, 광이 액정 패널(110)을 통과할 수 있다.
다른 예로, IPS (In-Plane-Switching) 액정 패널의 경우 액정 분자(115a)들이 투명 기판들(22, 28)와 수평하게 배치될 수 있다. IPS 액정 디스플레이의 경우, 픽셀 전극(113)과 공통 전극(116) 모두가 제1 투명 기판(112) 상에 마련되며, 액정 층(115)에 투명 기판들(22, 28)과 평행한 방향의 전기장이 형성될 수 있다. 액정 측(25)에 전기장이 형성되는지 여부에 따라, 광이 액정 패널(110)을 통과하거나 액정 패널(110)에 의하여 차단될 수 있다.
액정 패널(110)의 일측에는 영상 데이터를 액정 패널(110)로 전송하는 케이블(110a)과, 디지털 영상 데이터를 처리하여 아날로그 영상 신호를 출력하는 디스플레이 드라이버 직접 회로(Display Driver Integrated Circuit, DDI) (120) (이하에서는 '드라이버 IC'라 한다)가 마련된다.
케이블(110a)은 제어 어셈블리(140)/전원 어셈블리(150)와 드라이버 IC (120) 사이를 전기적으로 연결하고, 또한 드라이버 IC (120)와 액정 패널(110) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 케이블(110a)은 휘어질 수 있는 플렉서블 플랫 케이블(flexible flat cable) 또는 필름 케이블(film cable) 등을 포함할 수 있다.
드라이버 IC (120)는 케이블(110a)을 통하여 제어 어셈블리(140)/전원 어셈블리(150)으로부터 영상 데이터 및 전력을 수신하고, 케이블(110a)을 통하여 액정 패널(110)에 영상 데이터 및 구동 전류를 전송할 수 있다.
또한, 케이블(110b)과 드라이버 IC (120)는 일체로 일체로 필름 케이블, 칩 온 필름(chip on film, COF), 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Packet, TCP) 등으로 구현될 수 있다. 다시 말해, 드라이버 IC (120)는 케이블(110b) 상에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 드라이버 IC (120)는 액정 패널(110) 상에 배치될 수 있다.
제어 어셈블리(140)는 액정 패널(110) 및 백 라이트 유닛(200)의 동작을 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있다. 제어 회로는 외부 컨텐츠 소스로부터 수신된 영상 데이터를 처리하고, 액정 패널(110)에 영상 데이터를 전송하고 백 라이트 유닛(200)에 디밍(dimming) 데이터를 전송할 수 있다.
구체적으로 제어 어셈블리(140)는 백 라이트 유닛(200)에 도 4에서 설명한 색 디밍 및 휘도 디밍을 포함하는 디밍 데이터를 전송하면서, 영상 데이터를 표시하는 액정 패널(110)이 투과시키는 제2 색 좌표를 결정한다. 도 4에서 언급한 바와 같이, 백 라이트 유닛(200)는 발광할 제1 색 좌표를 변경시켰다. 그러나 백 라이트 유닛(200)의 색 좌표를 변경시킴에도 불구하고, 액정 패널(110)을 영상 데이터를 표시할 계조 값을 변경시키지 않으면, 디스플레이 장치(100)는 수신된 영상 데이터와 다른 영상을 표시할 것이다. 따라서 제어 어셈블리(140)는 백 라이트 유닛(200)이 발광시킬 제1 색 좌표에 기초하여 액정 패널(110)이 표시할 제2 색 좌표를 조정함으로써, 수신한 영상 데이터를 표시하면서 시야각에 따른 색 왜곡을 줄이고, 명암비를 향상시킨다.
전원 어셈블리(150)는 백 라이트 유닛(200)이 면광을 출력하고 액정 패널(110)이 백 라이트 유닛(200)의 광을 차단 또는 통과시키도록 액정 패널(110) 및 백 라이트 유닛(200)에 전력을 공급할 수 있다.
제어 어셈블리(140)와 전원 어셈블리(150)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.
한편, 전술한 액정 패널은 반드시 도 6에 도시된 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 디스플레이 장치(100)는 형광체 또는 퀀텀닷(Quantum Dot, QD)으로 마련된 액정 패널을 포함할 수 있으며, 백 라이트 유닛(200)이 발광하는 청색 광 및 황색을 흡수하여 색을 변환시킬 수도 있다. 즉, 개시된 디스플레이 장치(100)는 백 라이트 유닛(200)의 색 디밍과 액정 패널(110)의 제2 색 좌표를 조정하는 것이면 충분하므로, 액정 패널(110)의 세부적인 구성은 변경 또는 다른 실시예를 포함할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛을 분해한 도면이고, 도 8은 일 실시에 따른 광원부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛(200)은 광을 방출하는 광원부(210)과, 광을 확산시키는 도광판(Wave Guide Plate, 220)과, 광을 선택적으로 굴절 및/또는 반사시키는 로컬 디밍 유닛(230)과, 광의 휘도를 향상시키는 광학 시트(240)를 포함한다.
광원부(210)는 광을 방출하는 복수의 광원들(211)과, 복수의 광원들(211)을 지지하는 지지체(212)를 포함할 수 있다.
복수의 광원들(211)은 도광판(220)의 측면에 배치될 수 있으며, 도광판(220)의 중심을 향하여 광을 방출할 수 있다. 도광판(220)에 입사된 광이 균일한 밝기를 갖도록 복수의 광원들(211)은 등 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 광원들(211)은 도광판(220)의 좌우 측면에 각각 등간격으로 배치될 수 있다. 그러나, 복수의 광원들(211)의 배치는 도 4에 도시된 바에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 복수의 광원들(211)은 도광판(220)의 상하 측면에 배치되거나 도광판(220)의 좌측면 또는 우측면 중 어느 하나에만 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 복수의 광원들(211)은 청색 광을 발광하는 제1 광원(211a) 및 황색 광을 발광하는 제2 광원(211b)을 포함하는 하나의 칩으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 제1 광원(211a) 및 제2 광원(211b)는 발열량이 적은 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) 또는 냉-음극관(Cold Cathode Fluorescence Lamp, CCFL) 등을 채용할 수 있다.
지지체(212)는 복수의 광원들(211)의 위치가 변경되지 않도록 제1 광원(211a) 및 제2 광원(211b)을 고정할 수 있다. 또한, 지지체(212)를 통하여 제1 광원(211a) 및 제2 광원(211b)로 전력이 공급될 수 있다.
지지체(212)는 복수의 광원들(211)과 함께 도광판(220)의 측면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 지지체(212)는 도광판(220)의 좌측 면에 배치될 수 있다. 그러나, 지지체(212)의 배치는 도 7에 도시된 바에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 지지체(212)는 도광판(220)의 상하 측면에 배치되거나 도광판(220)의 좌 측면 또는 우 측면 중 어느 하나에만 배치될 수 있다.
지지체(212)는 복수의 광원들(211)을 고정하고, 복수의 광원들(211)에 전력을 공급하기 위한 전도성 전력 공급 라인을 포함하는 합성 수지로 구성되거나 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)로 구성될 수 있다.
도광판(220)은 측면에 배치된 복수의 광원들(211)로부터 방출된 광의 진행 방향을 변경하여, 전방을 향하여 광을 방출할 수 있다. 특히, 복수의 광원들(211)로부터 방출된 광은 도광판(220)의 에지 부분으로부터 도광판(220)의 중심 부분까지 확산될 수 있으며, 그 결과 도광판(220)은 전방을 향하여 균일한 광을 방출할 수 있다.
도광판(220)의 전면(220a)에는 복수의 광원들(211)로부터 방출된 광의 직진성을 향상시키기 위한 패턴이 형성될 수 있다. 도광판(220)의 전면(220a)에 형성된 패턴은 복수의 광원들(211)로부터 방출된 광이 방출된 방향으로 직진하도록 할 수 있다. 예를 들어, 도광판(220)의 전면(220a)에는 복수의 광원들(211)로부터 광이 방출되는 방향으로 렌티큘러(lenticular) 렌즈가 형성될 수 있으며, 렌티큘러 렌즈에 의하여 복수의 광원들(211)로부터 방출된 광은 도광판(220)의 중심 부분을 향하여 직진할 수 있다.
도광판(220) 내부로 입사된 광은 입사 각도에 따라 다양한 방향으로 진행할 수 있다. 예를 들어, 도광판(220)의 전방을 향하여 입사된 광은 도광판(220)의 전면(220a)에서 전반사되어 도광판(220)의 중심 부분을 향하여 진행할 수 있다. 또한, 도광판(220)의 후방을 향하여 입사된 광은 도광판(220)의 후방에 마련된 로컬 디밍 유닛(230)에 의하여 반사되어 도광판(220)의 중심 부분을 향하여 진행하거나 로컬 디밍 유닛(230)에 의하여 굴절(또는 산란)되어 도광판(220)의 전면(220a)을 통하여 방출될 수 있다.
도광판(220)의 전면(220a)에서의 전반사와 로컬 디밍 유닛(230)에서의 반사에 의하여 광은 도광판(220)의 에지 부분으로부터 도광판(220)의 중심 부분까지 진행할 수 있다. 또한, 광은 로컬 디밍 유닛(230)에서의 굴절(또는 산란)에 의하여 도광판(220)의 전면(220a)을 통하여 도광판(220)의 전방으로 방출될 수 있다.
이러한 도광판(220)은 폴리 메틸 메타아크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA) 또는 투명 폴리 카보네이트(polycarbonate, PC) 등으로 구성될 수 있다.
광학 시트(240)는 도광판(220)의 전면(220a)를 통하여 방출된 광의 휘도를 향상시키거나 휘도의 균일성을 향상시키기 위한 다양한 시트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 시트(240)는 확산 시트(241), 제1 프리즘 시트(242), 제2 프리즘 시트(243), 반사형 편광 시트(244)를 포함할 수 있다
확산 시트(241)는 도광판(220)의 전면(220a)를 통하여 방출된 광의 휘도의 균일성을 향상시키기 위하여 광을 확산시킬 수 있다. 복수의 광원들(211)으로부터 방출된 광은 도광판(220) 내에서 확산되고, 확산 시트(241)에 의하여 다시 확산될 수 있다.
확산 시트(241) 내에서 확산됨으로 인하여 광은 비스듬하게 확산 시트(241)로부터 방출될 수 있다. 다시 말해, 확산 시트(241)로부터 방출되는 광과 확산 시트(241)의 법선 사이의 각도를 나타내는 출사각은 확산 시트(241)에 입사되는 광과 확산 시트(241)의 법선 사이의 각도를 나타내는 입사각보다 클 수 있다.
제1 및 제2 프리즘 시트(242, 243)는 확산 시트(241)으로부터 방출된 광을 집중시킬 수 있다. 다시 말해, 제1 및 제2 프리즘 시트(242, 243)는 확산 시트(241)로부터 비스듬하게 방출된 광이 전방을 향하여 진행하도록 확산 시트(241)로부터 방출된 광을 굴절시킬 수 있다.
제1 및 제2 프리즘 시트(242, 243)는 삼각 프리즘 형상의 프리즘 패턴을 포함하고, 이 프리즘 패턴은 복수 개가 인접 배열되어 복수 개의 띠 모양을 이룬다. 이때, 제1 프리즘 시트(242)의 프리즘 패턴이 배열되는 방향과 제2 프리즘 시트(243)의 프리즘 패턴이 배열되는 방향은 서로 수직할 수 있다. 제1 및 제2 프리즘 시트(242, 243)를 통과한 광은 대략 70도의 시야각을 가지며, 백 라이트 유닛(200)의 전방으로 진행하며, 휘도 역시 개선될 수 있다.
반사형 편광 시트(244)은 편광 필름의 일종으로, 입사 광 중 일부를 통과시키고, 다른 일부를 반사할 수 있다. 예를 들어, 반사형 편광 시트(244)의 미리 정해진 편광 방향과 동일한 방향으로 편광된 광을 통과시키고, 반사형 편광 시트(244)의 편광 방향과 다른 방향으로 편광된 광을 반사할 수 있다.
이때, 반사형 편광 시트(244)의 편광 방향은 앞서 설명한 액정 패널(110)에 포함된 제1 편광 필름(111)의 편광 방향과 동일할 수 있다. 그 결과, 반사형 편광 시트(244))을 통과한 광은 액정 패널(110)에 포함된 제1 편광 필름(111)도 통과할 수 있다.
또한, 반사형 편광 시트(244)에 의하여 반사된 광은 백 라이트 유닛(200) 내부에서 재활용되며, 이러한 광 재활용(light recycle)에 의하여 백 라이트 유닛(200)의 휘도가 향상될 수 있다.
광학 시트(240)에 포함되는 구성은 이상에서 설명한 시트 또는 필름에 한정되지 않으며, 보호 시트 등 더욱 다양한 시트 또는 필름을 포함할 수 있다. 또한, 확산 시트(241)와, 제1 프리즘 시트(242)와, 제2 프리즘 시트(243)와, 반사형 편광 시트(244)의 적층 순서는 도 7에 도시된 바에 한정되는 것은 아니며, 확산 시트(241)와, 제1 프리즘 시트(242)와, 제2 프리즘 시트(243)와, 반사형 편광 시트(244)는 다양한 순서로 적층될 수 있다.
로컬 디밍 유닛(230)은 전기장에 따라 광학적 특성이 변화하는 전기 광학 층(electro-optic layer,231)과, 전기 광학 층(231)에 전기장을 형성하기 위한 복수의 전극들(232)을 포함할 수 있다.
전기 광학 층(231)은 도광판(220)의 후면(220b)에 위치하며, 전기 광학 물질(electro-optic material)로 구성될 수 있다. 전기 광학 물질은 전기 광학 효과(electro-optic effect)를 나타낼 수 있다. 전기 광학 효과는 전기장에 따라 광학적 특성이 변화하는 현상을 의미한다. 구체적으로, 전기 광학 효과는 전기장의 존재 여부 및/또는 전기장의 세기에 따라 물질의 굴절률, 위상 지연, 편광 특성 등이 변화하는 현상을 의미한다.
액정(Liquid Crystal)은 대표적인 전기 광학 물질에 해당한다. 액정은 전기장의 존재 여부 및/또는 전기장의 세기에 따라 굴절률 및 편광 특성이 변화한다. 예를 들어, 고분자 분산형 액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC), 고분자 네트워크 액정(Polymer Network Liquid Crystal, PNLC), 콜레스테릭 액정(Cholesteric Liquid Crystal), 스멕틱 액정(Smectic Liquid Crystal) 등이 전기 광학 물질(231a)로써 이용될 수 있다.
일렉트로크로믹 물질(electro-chromic material) 역시 전기 광학 물질에 해당할 수 있다. 일렉트로크로믹 물질은 전압의 인가에 의한 산화-환원 반응에 따라 물질의 색상이 가역적으로 변화하는 물질을 의미한다. 예를 들어, 산화 텅스텐(WO3)은 전자 주입으로 인하여 환원되며, 색상이 무색에서 청색으로 변화할 수 있다.
일렉트로웨팅 물질(electrowetting material) 역시 전기 광학 물질에 해당할 수 있다. 일렉트로웨팅은 전기를 이용하여 액체의 표면 장력을 변화시키는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 물방울은 표면 장력에 의하여 응집된다. 물방울에 전기를 공급하면 물방울과 바닥면 사이의 인력이 증가하며, 따라서 물방울은 바닥면에 퍼지고 물방울의 굴절률이 변경될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 의한 백 라이트 유닛의 평면도의 일 예를 도시한 것이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 광원들(211)은 도광판(220)의 좌측 에지 부분에 마련될 수 있으며, 도광판(220)의 우측을 향하여 광을 방출할 수 있다. 여기서 복수의 광원들(211)은 청색 광을 발광하는 제1 광원(211a) 및 황색 광을 발광하는 제2 광원(211b)를 포함할 수 있다.
복수의 전극들(232) 각각은 백 라이트 유닛(200)의 상측으로부터 하측까지 연장되는 막대 형태를 가질 수 있다. 구체적으로, 복수의 전극들(232)은 복수의 광원들(211)로부터 방출된 광이 전파되는 경로와 수직한 방향으로 길게 연장될 수 있다. 또한, 백 라이트 유닛(200)의 상측으로부터 하측까지 연장된 막대 형태의 복수의 전극들(232)은 백 라이트 유닛(200)의 좌측으로부터 우측까지 나란하게 배치될 수 있다. 그로 인하여 복수의 전극들(232)은 복수의 광원들(211)로부터 방출된 광이 전파되는 경로와 교차될 수 있다.
복수의 전극(232)은 공통 전극과 신호 전극을 포함한다. 공통 전극과 신호 전극은 동일한 평면 상에 나란하게 배치될 수 있으며, 또한 동일한 평면 상에 교대로 배치될 수 있다.
복수 개의 공통 전극들은 접지에 연결되거나 서로간에 연결될 수 있다.
복수의 전극(232) 중 제1 신호 전극(232a), 제2 신호 전극(232b) 및 제3 신호 전극(232c)은 전기장을 생성하기 위한 전압을 독립적으로 수신할 수 있다. 제1 신호 전극(232a), 제2 신호 전극(232b) 및 제3 신호 전극(232c)에 전압이 인가되면 전압이 인가된 선호 전극과 주변 공통 전극들 사이에는 전기장이 형성될 수 있다.
전기장이 형성된 영역(B1, B2, B3)은 도 1에서 설명한 영상 데이터의 영역(I2)에 대응한다. 백 라이트 유닛(200)은 로컬 디밍 유닛(230)의 전기장의 형성을 통해서 로컬 디밍 영역을 결정한다.
개시된 디스플레이 장치(100)는 신호 전극에 의해서 전기장이 형성되는 영역에 대응하는 영상 데이터의 영역에서 가장 많이 분포하는 색을 결정한다. 디스플레이 장치(100)는 광원부(210)가 결정된 색을 포함하는 색 영역에 가까운 색(제1 색 좌표)을 방출하도록 백 라이트 유닛(200)을 제어한다.
도 10은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 블록도이다.
도 10을 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 사용자로부터 사용자 입력을 획득하는 사용자 입력부(130)와, 컨텐츠 소스들로부터 영상 신호 및/또는 오디오 신호를 수신하는 컨텐츠 수신부(140)와, 영상 데이터를 표시하는 영상 표시부(150)와, 음향을 출력하는 음향 출력부(160)와, 외부와 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 신호와 오디오 신호를 수신할 수 있으며, 영상 신호 및/또는 오디오 신호를 제어부(190)로 전달할 수 있다.
영상 표시부(150)는 영상을 시각적으로 표시하기 위한 백 라이트 유닛(200)및 액정 패널(110)과, 백 라이트 유닛(200)를 구동하는 백 라이트 드라이버(151)와, 액정 패널(110)을 구동하는 액정 패널 드라이버(152)를 포함한다.
백 라이트 드라이버(151)는 전술한 바와 같이 백 라이트 유닛(200)을 제어한다. 백 라이트 드라이버(151)는 제어부(190)가 결정한 제1 색 좌표에 기초하여 색을 발광시키도록 광원부(210)를 제어한다. 또한, 백 라이트 드라이버(151)는 로컬 디밍을 수행하기 위해서 로컬 디밍 유닛(230)을 수행한다.
액정 패널 드라이버(152)는 제어부(190)로부터 영상 데이터를 수신하고, 영상 데이터에 의존하여 광을 투과시키거나 차단하도록 액정 패널(110)에 포함된 복수의 픽셀들(P)을 제어할 수 있다.
액정 패널 드라이버(152)는 제어부(190)가 결정한 제2 색 좌표에 따라 액정 패널(110)을 제어하고, 액정 패널 드라이버(152)는 영상 데이터를 표시할 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, 서버)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 통신망과 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 통신망과 데이터를 주고 받을 수 있다.
온도 센서(181)는 백 라이트 유닛(200)의 온도를 측정하고, 백 라이트 유닛(200)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. 제어부(190)는 검출된 온도에 따라 백 라이트 유닛(200)을 효율적으로 제어할 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 시야각에 따른 계조 차이를 줄이기 위해서 조도 센서(182)의 검출값에 기초하여 백 라이트 유닛(200)가 방출하는 광의 휘도를 조절할 수 있다.
제어부(190)는 컨텐츠 수신부(140)를 통하여 수신된 신호를 통해 영상 데이터 및 음향 데이터를 생성하는 이미지 프로세서(191)와, 백 라이트 유닛(200)이 발광할 제1 색 좌표 및 액정 패널이 표시할 영상 데이터의 제2 색 좌표를 변경시키는 일련의 동작에 필요한 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.
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 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 사용자의 입력에 따라 표시될 영상 데이터의 밝기, 명암, 선명도, 색 농도, 색상, 감마, 색 영역 및 채도 등을 변경할 수 있다.
마이크로 콘트롤러(193)는 이미지 프로세서(191)가 처리한 영상 데이터에기초하여 백 라이트 유닛(200)의 로컬 디밍 제어를 수행한다. 로컬 디밍 제어 전, 마이크로 콘트롤러(193)는 로컬 디밍 영역에 대응하는 상기 영상 데이터의 색 영역을 분석하고, 분석된 색 영역에 포함되는 색 또는 근접한 색을 발광할 수 있도록 제1 광원(211a)의 청색 광의 색 좌표 및 제2 광원(211b)의 황색 광의 색 좌표를 결정한다. 여기서 분석된 색 영역에 포함되는 색 또는 근접한 색을 발광할 수 있도록 색이 결정되는 기준(미리 설정된 기준)은 메모리(192)에 저장되어 있다.
마이크로 콘트롤러(193)는 결정된 제1 색 좌표에 기초하여 액정 패널(110)이 영상 데이터를 표시하기 위해 필요한 액정 패널(110)의 제2 색 좌표를 결정한다. 마이크로 콘트롤러(193)는 결정된 로컬 디밍 영역 및 광원(211)이 발광할 청색 광 및 황색 광의 제1 색 좌표에 기초하여 영상 표시부(150)를 제어한다.
한편, 메모리(192)에는 액정 패널(110)이 제조되는 과정에서 결정되는 백색 광의 계조 값이 미리 저장될 수 있다. ,예를 들어 A 제조사의 액정 패널의 백색 광의 계조 값은 (255, 250, 245)일 수 있고, B 제조사의 액정 패널의 백색 광의 계조 값은 (255, 255, 247)일 수 있다. 제1 광원(211a)의 청색 광의 색 좌표 및 제2 광원(211b)의 황색 광의 색 좌표가 결정될 때, 마이크로 컨트롤러(193)는 제조 과정에서 결정되는 액정 패널(110)의 특성까지도 고려할 수 있다. 즉, 마이크로 컨트롤러(193)는 제조된 액정 패널(110)의 특성을 고려하여 광원부(210)가 발광할 제1 색 좌표를 결정한다.
마이크로 컨트롤러(193)가 백 라이트 유닛(200)이 발광하는 제1 색 좌표를 결정하는 다양한 실시예는 이하 다른 도면을 통해서 구체적으로 후술한다.
디스플레이 장치(100)는 도 10에서 설명한 구성 이외에도 동작에 필요한 다양한 구성을 더 포함할 수 있으며, 각 구성이 분리되거나 생략될 수도 있다.
도 11은 백 라이트 유닛이 발광하는 색의 제1 색 좌표를 결정하기 위한 도면이다.
디스플레이 장치(100)는 영상 데이터에서 로컬 디밍 영역에 해당하는 색 영역을 분석한다. 일 예로 디스플레이 장치(100)는 로컬 디밍 영역에 해당하는 색 영역(C3)이 보라색에 해당하는 것으로 분석할 수 있다.
디스플레이 장치(100)에 포함된 백 라이트 유닛(200)이 청색 광과 황색 광을 발광한다면, 백 라이트 유닛(200)이 발광하는 색 좌표는 도 11과 같은 직선 영역(B)에 위치할 수 있다. 디스플레이 장치(100)는 분석된 색 영역(C3)에 근접한 색 좌표(W2, W3)를 제1 색 좌표의 후보로 결정한다.
디스플레이 장치(100)는 색 영역(C3)와 직선 영역(B)과 수직이 되는 색 좌표(W2)를 백 라이트 유닛(200)을 제어할 제1 색 좌표로 결정할 수 있다. 그러나 개시된 디스플레이 장치(100)가 항상 색 영역에 가장 짧은 계조 차(G2)를 가지는 색 좌표(W2)를 결정하는 것은 아니다.
일 예로, 디스플레이 장치(100)는 제조과정에서 결정된 액정 패널(110)의 백색 광의 계조값을 함께 고려한 후, 색 좌표(W3)을 백 라이트 유닛(200)을 제어할 제1 색 좌표로 결정할 수 있다. 즉, 디스플레이 장치(100)가 반드시 색 영역(C3)의 최단 거리에 위치하는 색 좌표를 백 라이트 유닛(200)이 발광할 광원의 제1 색 좌표로 결정하는 것은 아니다.
도면에서는 도시하지 않았지만, 디스플레이 장치(100)는 사용자가 입력한 사용자 명령(예를 들어 휘도), 통신부(170)를 통해 제조사 서버에서 전달되는 다른 기준값 또는 영상 데이터에서 포함된 개별적인 특성에 기초하여 다양한 제1 색 좌표를 결정할 수 있다.
도 12 내지 도 14b는 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 분해 도면이다. 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치(300)는 백 라이트 유닛(400)은 도광판을 포함하지 않는 직하형으로 마련될 수 있다.
다른 실시예에 따른 디스플레이 장치(300)는 청색을 발광하는 제1 광원(421a), 적색을 발광하는 제2 광원(421b) 및 녹색을 발광하는 제3 광원(421c)을 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(300)는 청색을 발광하는 제1 광원(421a), 황색을 발광하는 제2 광원(421d)를 포함할 수도 있다.
도 12는 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 분해 도시한다.
도 12를 참조하면, 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치(300)는 본체(301), 본체(301)의 하부에 마련되어 본체(301)를 지지하는 지지대를 포함한다.
본체(301)는 디스플레이 장치(300)의 외형을 형성하며, 본체(301)의 내부에는 디스플레이 장치(300)가 영상(I)을 표시하거나 각종 기능을 수행하기 위한 부품이 마련될 수 있다.
본체(301) 내부에는 영상(I)을 생성하기 위한 각종 구성 부품들이 마련될 수 있다. 구체적으로 디스플레이 장치(300) 또한, 면광(sheet light)을 생성하여 전방으로 방출하는 백 라이트 유닛(400), 백 라이트 유닛(400)으로부터 방출된 광을 이용하여 영상(I)을 생성하는 액정 패널(310)이 마련될 수 있다.
본체(301)는 액정 패널(310)과 백 라이트 유닛(400)을 보조하고, 고정하기 위하여 전방 샤시(301a), 후방 샤시(301b) 및 몰드프레임(301c)을 포함할 수 있다.
전방 샤시(301a)는 전면에 개구가 형성된 판의 형상이며, 전면의 개구를 통하여 영상(I)이 표시된다.
후방 샤시(301b)는 전면이 개방된 박스 형상이며, 디스플레이 장치(100)를 구성하는 액정 패널(310)과 백 라이트 유닛(400)을 수용한다.
몰드프레임(301c)은 전방 샤시(301a)와 후방 샤시(301b) 사이에 마련될 수 있다. 특히, 몰드프레임(301c)은 액정 패널(310)과 백 라이트 유닛(400) 사이에 마련되어, 액정 패널(310)과 백 라이트 유닛(400)를 분리하여 고정할 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)와 중복되는 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 13은 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치(300)에 포함된 백 라이트 유닛(400)를 분해한 도면이고, 도 14a는 디스플레이 장치(300)에 적용될 수 있는 광원의 일 실시예를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 14b는 다른 실시예에 따른 광원을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
다른 실시예에 따른 디스플레이 장치(300)는 직하형 백 라이트 유닛(Direct-type back light unit)을 포함한다.
도 13과 같은 직하형 백 라이트 유닛(400)은 복수 개의 광원(421)을 포함하고, 광을 생성하는 광원부(420), 광을 반사시키는 반사 시트(422), 광을 분산시키는 확산판(diffuser plate, 423), 광 휘도를 향상시키는 광학 시트(424)를 포함할 수 있다.
광원부(420)는 백 라이트 유닛(400)의 최후방에 균일하게 배치될 수 있으며, 전방을 향하여 광을 방출할 수 있다.
광원부(420)는 도 14a에 도시된 바와 같이, 청색을 발광하는 제1 광원(421a), 적색을 발광하는 제2 광원(421b) 및 녹색을 발광하는 제3 광원(421c)을 포함할 수 있다.
도 14a를 참조하면, 복수의 광원(421a, 421b. 421c)은 방출한 광이 가능한 균일한 휘도를 갖도록 미리 정해진 패턴으로 기판(422)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 하나의 광원과 그에 인접한 광원들 사이의 거리가 동일해지도록 복수의 광원(421a, 421b. 421c)을 배치할 수 있다.
광원부(420)는 도 14b에 도시된 바와 같이, 발광하는 제1 광원(421a) 및 황색을 발광하는 제2 광원(421d)를 포함할 수도 있다.
도 14b를 참조하면, 복수의 광원(421a, 421d)은 하나의 칩에 두 개의 광원(421a, 421d)이 마련된 형태로 기판(422)에 마련될 수 있다. 각각의 칩은 미리 설정된 거리로 배치될 수 있다.
도 14a 및 도 14b 이외에도 광원부(420)에 복수의 광원이 배치되는 형태는 다양할 수 있으며, 디스플레이 장치(300)는 광원부(420)에서 발광하는 제1 색 좌표를 조정하는 색 디밍을 수행할 수 있으면 충분하다.
광원(421)은 발열량이 적은 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) 또는 냉-음극관(Cold Cathode Fluorescence Lamp, CCFL) 등을 채용할 수 있다. 디스플레이 장치(300)의 광원이 발광 다이오드로 구성되는 경우, 도 14a의 광원(421a, 421b. 421c)은 적색 광을 방출하는 적색 발광 다이오드, 녹색 광을 방출하는 녹색 발광 다이오드 및 청색 광을 방출하는 청색 발광 다이오드를 포함하고, 도 14b의 광원(421a, 421d)는 청색 광을 방출하는 청색 발광 다이오드 및 황색 광을 방출하는 황색 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
지지체(421b)는 복수의 광원(421)의 위치가 변경되지 않도록 복수의 광원(421) 및 기판(422)을 고정할 수 있다. 또한, 지지체(421b)는 광원(421)이 광을 방출하기 위한 전력을 각각의 광원(421)에 공급할 수 있다.
지지체(421b)는 복수의 광원(421)의 배치에 따라 복수 개가 마련될 수 있다. 이러한 지지체(421b)는 복수의 광원(421)을 고정하고, 광원(421)에 전력을 공급하기 위한 전도성 전력 공급 라인이 형성된 합성 수지로 구성되거나, 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)로 구성될 수 있다.
반사 필름은 백 라이트 유닛(400)의 후방으로 진행하는 광을 전방으로 반사시킬 수 있다. 도 13에서 반사 필름을 포함하는 시트를 반사 시트(422)라고 한다.
반사 시트(422)에는 광원(421)에 대응하는 위치에 관통홀(422a)이 형성된다. 또한, 광원421)은 관통 홀(122a)을 통과하여, 반사 시트(422) 전방으로 돌출될 수 있다. 광원(421)은 반사 시트(422)의 전방에서 광을 방출하고 광원(421)은 다양한 방향으로 광을 방출하므로, 광원(421)으로부터 방출된 광의 일부는 후방으로 진행할 수 있다. 반사 시트(422)의 반사 필름은 광원(421)으로부터 후방으로 방출된 광을 전방으로 반사시킬 수 있다.
확산판(423)는 광원부(420) 및 반사 시트(422)의 전방에 마련될 수 있으며, 광원부(420)의 광원(421)으로부터 방출된 광을 고르게 분산시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 광원(421)은 백 라이트 유닛(400)의 후면의 곳곳에 위치한다. 비록, 광원(421)이 백 라이트 유닛(400)의 후면에 등 간견으로 배치되나, 광원(421)의 위치에 따라 휘도의 불균일이 발생한다.
확산판(423)은 광원(421)으로 인한 휘도의 불균일을 제거하기 위하여 광원(421)으로부터 방출된 광을 확산판(423) 내에서 확산시킬 수 있다. 확산판(423)은 광원(121a)의 불균일한 광을 입력받고, 전면으로 균일한 광을 방출할 수 있다. 특히, 광원(421)으로부터 방출된 광이 직접 확산판(423)를 투과함으로써 휘도의 균일성이 상실되지 않도록 확산판(423)는 우유빛의 색상을 가지며, 확산판(423)의 광 투과율은 대략 50~70%가 된다.
이러한 확산판(423)는 광을 투과 및 확산시키는 코어(core)와 코어를 보호하고 광을 확산시키는 한 쌍의 스킨(skin)으로 구성될 수 있다. 코어는 광 확산을 위한 확산제가 첨가된 폴리 메틸 메타아크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA) 또는 폴리 카보네이트(polycarbonate, PC) 등을 채용할 수 있다. 스킨은 코어를 보호하기 위한 자외선 차단제가 첨가된 폴리 메틸 메타아크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA) 또는 폴리 카보네이트(polycarbonate, PC) 등을 채용할 수 있다.
이러한 확산판(423)는 광을 투과 및 확산시키는 코어(core)와 코어를 보호하고 광을 확산시키는 한 쌍의 스킨(skin)으로 구성될 수 있다. 코어는 광 확산을 위한 확산제가 첨가된 폴리 메틸 메타아크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA) 또는 폴리 카보네이트(polycarbonate, PC) 등을 채용할 수 있다. 스킨은 코어를 보호하기 위한 자외선 차단제가 첨가된 폴리 메틸 메타아크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA) 또는 폴리 카보네이트(polycarbonate, PC) 등을 채용할 수 있다.
이외에도 백라이트 유닛(400)은 다양한 시트를 포함할 수 있으며, 제한은 없다.
도 15는 백 라이트 유닛이 제어하는 로컬 디밍 영역에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 디스플레이 장치(300)는 일정한 개수의 복수의 광원(421)이 포함된 로컬 디밍 영역(D)별로 색 디밍 제어와 휘도 디밍 제어를 수행한다.
디스플레이 장치(300)는 로컬 디밍 영역(D)에 대응하는 영상 데이터의 색 영역을 분석한다. 일 예로 도 15에 로컬 디밍 영역(D)이 가리키는 영역에 대응하는 영상 데이터에서, 디스플레이 장치(300)는 가장 많이 분포하는 색을 분석할 수 있다. 만약 분석된 색이 특정 적색의 제1 색 좌표가 분석되면, 디스플레이 장치(300)는 분석된 제1 색 좌표를 가지는 적색 광이 발광되도록, 백 라이트 유닛(400)을 제어한다. 즉, 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치(300)는 일 실시예에 따른 디스플레이(100)와 달리, 삼원색 광을 모두 방출할 수 있는 광원(421)을 통해, 분석된 색 영역 안에 위치하는 색 좌표에 기초한 색 디밍을 수행할 수 있다.
한편, 디스플레이 장치(300)는 결정된 제1 색 좌표 및 영상 데이터에 기초하여 액정 패널(310)이 발광할 제2 색 좌표를 결정하고, 제2 색 좌표에 기초하여 액정 패널(310)을 제어함으로써, 영상 데이터를 표시한다.
도 16은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 16을 참조하면, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 영상 데이터를 수신한다(500).
영상 데이터는 컨텐츠 수신부(140)를 통해 영상 신호로 수신될 수 있으며, 이미지 프로세서(191)에 의해서 영상 신호는 영상 데이터로 변환된다.
디스플레이 장치(100)는 로컬 디밍 영역에 대응하는 영상 데이터의 색 영역을 분석한다(510).
디스플레이 장치(100)는 로컬 디밍 영역에서 평균적으로 가장 많이 분포하거나, 객체 인식을 통해 주요한 오브젝트로 결정된 영상이 가지는 색에 기초하여, 색 영역을 결정한다. 디스플레이 장치(100)가 색 영역을 분석하는 방법은 다양할 수 있으며, 통신부(170)나 사용자 입력부(130)를 통해 분석 기준이 변경될 수도 있다.
디스플레이 장치(100)는 청색의 색 좌표 및 황색의 색 좌표를 결정한다(520).
일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 청색을 발광하는 제1 광원(211a) 및 황색을 발광하는 제2 광원(211b)을 포함한다. 디스플레이 장치(100)는 발광할 수 있는 청색의 색 좌표 및 황색의 색 좌표를 색 영역과 비교한 후, 색 영역에 근접한 청색의 색 좌표와 황색의 색 좌표를 결정한다.
디스플레이 장치(100)는 결정된 제1 색 좌표에 기초하여 액정 패널이 발광할 제2 색 좌표를 결정한다(530).
백 라이트 유닛(200)이 제1 색 좌표에 기초하여 광원부(210)를 제어하고, 액정 패널(110)이 발광할 계조 값을 제어하지 않으면, 입력된 데이터와 다른 데이터가 표시된다. 따라서 디스플레이 장치(100)는 영상 데이터 및 제1 색 좌표에 기초하여 액정 패널(110)이 발광할 제2 색 좌표를 결정한다.
디스플레이 장치(100)는 백 라이트 유닛에 로컬 디밍을 수행한다(540).
로컬 디밍 제어는 제1 색 좌표에 따른 색 디밍 제어와 영상 데이터에 따른 휘도 디밍 제어를 모두 포함한다.
디스플레이 장치(100)는 제2 색 좌표에 따라 액정 패널(110)을 제어함으로써, 영상 데이터를 표시한다(550).
이를 통해서 디스플레이 장치(100)는 동일한 영상 데이터를 표시하면서, 사용자가 정면에서 바라보는 영상과 측면에서 바라보는 영상의 색 차이, 즉 시야각에 따른 색의 왜곡을 감소시킬 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(100)는 로컬 디밍 영역에서 백 라이트 유닛(200)이 발광하는 색을 조절함으로써, 색의 대비에 따른 명암비를 향상시키는 효과가 있다.
도 17은 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어방법에 관한 순서도이다. 도 16과 중복되는 단계에 대한 설명은 간략히 설명한다.
도 17을 참조하면, 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치(300)는 영상 데이터를 수신하고(700), 로컬 디밍 영역에 대응하는 영상 데이터의 색 영역을 분석한다(710).
색 영역이 분석되면, 디스플레이 장치(300)는 로컬 디밍 영역에 해당하는 제1 광원(421a), 제2 광원(421b) 및 제3 광원(421c)이 발광할 청색의 색 좌표, 적색의 색 좌표 및 녹색의 색 좌표를 결정한다(720).
청색의 색 좌표, 적색의 색 좌표 및 녹색의 색 좌표은 분석된 색 영역에 포함될 수 있도록 미리 설정된 기준에 따라 결정된다.
디스플레이 장치(300)는 결정된 청색의 색 좌표, 적색의 색 좌표 및 녹색의 색 좌표에 기초하여 액정 패널의 제2 색 좌표을 결정한다(730).
영상 데이터를 표시하기 위해서 제2 색 좌표는 제1 색 좌표 및 영상 데이터에 의해서 다양할 수 있으며, 로컬 디밍 영역에 따라 결정될 수 있다.
디스플레이 장치(300)는 제1 색 좌표에 기초하여 백 라이트 유닛(400)을 제어하고, 제2 색 좌표에 기초하여 액정 패널(310)을 제어한다(740, 750).
이를 통해서 디스플레이 장치(300)는 사용자가 정면에서 바라보는 영상과 측면에서 바라보는 영상의 색 차이, 즉 시야각에 따른 색의 왜곡을 감소시킬 수 있고, 명암비를 향상시키는 효과가 있다.
100, 300: 디스플레이 장치 101, 301: 본체
102: 베젤 103: 미드 몰드
104: 바텀 샤시 105: 후면 커버
110, 310: 액정 패널 120: 드라이버 IC
140: 제어 어셈블리 150: 전원 어셈블리
200, 400: 백 라이트 유닛 210, 420: 광원부
220: 도광판 230: 로컬 디밍 유닛
240: 광학 시트 301a: 전방 샤시
310b: 후방 샤시 301c: 몰드프레임
422: 반사 시트 423: 확산판
424: 광학 시트

Claims (17)

  1. 액정 패널;
    청색을 발광하는 제1 광원 및 황색을 발광하는 제2 광원을 포함하는 백 라이트 유닛 ; 및
    로컬 디밍 영역에 대응하는 영상 데이터의 색 영역에 기초하여 제1 색 좌표를 결정하고, 상기 제1 색 좌표와 상기 영상 데이터에 기초하여 제2 색 좌표를 결정하고, 상기 제1 색 좌표에 기초하여 상기 백 라이트 유닛을 제어하고, 상기 제2 색 좌표에 기초하여 상기 액정 패널의 계조 값을 조절하고, 상기 액정 패널의 조절된 계조 값과 상기 백라이트 유닛의 상기 제1 색 좌표에 기초하여 상기 영상 데이터에 대응하는 영상을 상기 액정 패널에 표시하는 제어부;를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 색 영역 및 미리 설정된 기준에 기초하여 상기 제1 색 좌표에 해당하는 상기 청색의 색 좌표 및 상기 제1 색 좌표에 해당하는 상기 황색의 색 좌표를 결정하는 디스플레이 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 영상 데이터의 휘도에 기초하여 상기 백 라이트 유닛을 제어하는 디스플레이 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 액정 패널의 제조 과정에서 결정되는 백색 광의 계조 값에 기초하여 상기 제1 색 좌표에 해당하는 상기 청색의 색 좌표 및 상기 제1 색 좌표에 해당하는 상기 황색의 색 좌표를 결정하는 디스플레이 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 백 라이트 유닛은,
    단일 칩에 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 백 라이트 유닛은,
    상기 제1 광원 및 상기 제2 광원이 방출하는 청색 광 및 황색 광을 내부에서 확산시키고, 상기 액정 패널로 방출하는 도광판;을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  8. 액정 패널;
    청색을 발광하는 제1 광원, 적색을 발광하는 제2 광원 및 녹색을 발광하는 제3 광원을 포함하는 백 라이트 유닛; 및
    로컬 디밍 영역에 대응하는 영상 데이터의 색 영역에 기초하여 제1 색 좌표를 결정하고, 상기 제1 색 좌표와 상기 영상 데이터에 기초하여 제2 색 좌표를 결정하고, 상기 제1 색 좌표에 기초하여 상기 백 라이트 유닛을 제어하고, 상기 제2 색 좌표에 기초하여 상기 액정 패널의 계조 값을 조절하고, 상기 액정 패널의 조절된 계조 값과 상기 백라이트 유닛의 상기 제1 색 좌표에 기초하여 상기 영상 데이터에 대응하는 영상을 상기 액정 패널에 표시하는 제어부;를 포함하는 디스플레이 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 결정된 색 좌표가 상기 영상 데이터의 색 영역에 포함되도록 상기 백 라이트 유닛을 제어하는 디스플레이 장치.
  10. 삭제
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 영상 데이터의 휘도에 기초하여 상기 백 라이트 유닛을 제어하는 디스플레이 장치.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 액정 패널의 제조 과정에서 결정되는 백색의 계조 값에 기초하여 상기 제1 색 좌표에 해당하는 상기 청색의 색 좌표, 상기 제1 색 좌표에 해당하는 상기 적색의 색 좌표 및 상기 제1 색 좌표에 해당하는 상기 녹색의 색 좌표를 결정하는 디스플레이 장치.
  13. 청색을 발광하는 제1 광원 및 황색을 발광하는 제2 광원을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법에 있어서,
    영상 데이터를 수신하고;
    로컬 디밍 영역에 대응하는 상기 영상 데이터의 색 영역을 분석하고;
    로컬 디밍 영역에 대응하는 상기 영상 데이터의 색 영역에 기초하여 제1 색 좌표를 결정하고;
    상기 제1 색 좌표와 상기 영상 데이터에 기초하여 제2 색 좌표를 결정하고;
    상기 제1 색 좌표에 기초하여 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 제어하고;
    상기 제2 색 좌표에 기초하여 액정 패널의 계조 값을 조절하고; 및
    상기 액정 패널의 조절된 계조 값과, 상기 제1 광원과 상기 제2 광원의 상기 제1 색 좌표에 기초하여, 상기 영상 데이터에 대응하는 영상을 상기 액정 패널에 표시하는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 결정하는 것은,
    상기 색 영역 및 미리 설정된 기준에 기초하여 상기 제1 색 좌표를 결정하는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  15. 삭제
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 제어하는 것은,
    상기 영상 데이터의 휘도에 기초하여 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 제어하는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 액정 패널의 제조 과정에서 결정되는 백색의 계조 값을 저장하는 것;을 더 포함하고,
    상기 결정하는 것은,
    상기 백색의 계조 값에 기초하여 상기 제2 색 좌표를 결정하는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
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