KR20170045443A - 표시 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널, 조도를 측정하는 조도 센서 및 상기 조도 센서로부터 획득한 신호를 참조로 하여 외부 조도 값을 산출하는 센서 신호 처리부 및 상기 산출된 외부 조도 값이 제1 영역에 포함되는 경우, 상기 복수의 화소 중 적어도 하나 이상을 턴 오프시켜 상기 표시 패널의 휘도를 제어하는 휘도 제어부를 포함하는 디스플레이 제어부를 포함할 수 있다.

Description

표시 장치 및 그 제어 방법{DISPLAY DEVICE AND CONTROL METHOD OF THE SAME}
본 발명은 표시 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 표시 장치는 다양한 정보를 시각적으로 표시하는 장치로서, LCD(Liquid Crystal Display: LCD), OLED(Organic Light Emitted Diode), AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitted Diode) 등의 평판 표시 장치가 주로 이용되고 있다.
최근 휴대폰, 노트북 및 태블릿 PC 등(이하 '이동 단말'이라 칭함)과 같은 다양한 표시 장치가 보편화됨에 따라, 그 기능뿐 아니라 화질도 중요하게 생각되고 있다.
특히 표시 장치의 화질을 좌우하는 다양한 요소들 중 적절한 화면 밝기는 무시할 수 없는 요소이다.
일반적인 표시 장치는 고정된 화면 밝기를 사용하거나, 사용자에 의해 조절된 화면 밝기를 사용한다. 하지만 고정된 화면 밝기를 사용하는 경우, 외부 조도가 높은 경우에 불필요한 전력 소모가 크며, 보다 어두운 환경에서 보다 높은 화면 밝기가 획득될 수 없어 사용 상의 불편함을 제공한다.
일 예로, 낮과 밤 또는 맑은 날과 흐린 날의 조도가 다름으로 인해 표시 장치의 화면 밝기와 주위의 밝기는 서로 달라지며, 이는 사용자의 눈에 큰 피로감을 주게 된다.
따라서, 외부 조도에 따라서 화면 밝기가 자동으로 제어될 수 있다면, 사용자의 만족도를 높이고 소모 전력 또한 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예는 해상도 이슈 없이 표시 패널을 초 저휘도로 구동할 수 있는 표시 장치 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는, 복수의 화소를 포함하는 표시 패널, 조도를 측정하는 조도 센서 및 상기 조도 센서로부터 획득한 신호를 참조로 하여 외부 조도 값을 산출하는 센서 신호 처리부 및 상기 산출된 외부 조도 값이 제1 영역에 포함되는 경우, 상기 복수의 화소 중 적어도 하나 이상을 턴 오프시켜 상기 표시 패널의 휘도를 제어하는 휘도 제어부를 포함하는 디스플레이 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 영역이 메소픽(Mesopic) 영역에 포함되도록 상기 제1 영역의 최소 조도 값과 최대 조도 값이 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 휘도 제어부는, 상기 외부 조도 값이 상기 제1 영역에 포함되는 것으로 판단되면, 상기 표시 패널에 구비된 전체 화소 수에 대한 턴 온된 화소 수의 비율이 기 설정된 값이 되도록 상기 복수의 화소 각각의 온, 오프를 제어할 수 있다.
또한, 상기 휘도 제어부는, 상기 외부 조도 값이 상기 제1 영역에 포함되는 것으로 판단되면 상기 복수의 화소 중 적어도 하나 이상의 화소가 오프되도록 제어하되, 상기 외부 조도 값이 작을 수록 상기 표시 패널에 구비된 전체 화소 수에 대한 턴 온된 화소 수의 비율이 작아지도록 상기 복수의 화소 각각의 온, 오프를 제어할 수 있다.
또한, 상기 복수의 화소는 서로 다른 색을 발광하기 위한 복수의 제1 화소, 복수의 제2 화소 및 복수의 제3 화소를 포함하며, 상기 표시 패널에 구비된 전체 제1 화소 수에 대한 턴 온된 제1 화소 수의 비율, 상기 표시 패널에 구비된 전체 제2 화소 수에 대한 턴 온된 제2 화소 수의 비율 및 상기 표시 패널에 구비된 전체 제3 화소 수에 대한 턴 온된 제3 화소 수의 비율이 동일할 수 있다.
또한, 상기 복수의 화소는 제1 색을 발광하기 위한 복수의 제1 화소, 제2 색을 발광하기 위한 복수의 제2 화소 및 제3 색을 발광하기 위한 복수의 제3 화소를 포함하고, 상기 휘도 제어부는, 상기 표시 패널에 구비된 전체 제1 화소 수에 대한 턴 온된 제1 화소 수의 비율, 상기 표시 패널에 구비된 전체 제2 화소 수에 대한 턴 온된 제2 화소 수의 비율 및 상기 표시 패널에 구비된 전체 제3 화소 수에 대한 턴 온된 제3 화소 수의 비율 중 발광 휘도가 가장 낮은 색에 대한 화소의 비율이 가장 높도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제1 색, 상기 제2 색 및 상기 제3 색은 각각 적색, 청색 및 녹색이며, 상기 표시 패널에 구비된 전체 제3 화소 수에 대한 턴 온된 제3 화소 수의 비율이 가장 높은 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제어 방법은, 조도 센서를 이용하여 조도를 측정하는 단계, 상기 조도 센서로부터 획득한 신호를 참조로 하여 외부 조도 값을 산출하는 단계, 상기 산출된 외부 조도 값이 제1 영역에 포함되는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 산출된 외부 조도 값이 상기 제1 영역에 포함되는 경우, 표시 패널에 구비된 복수의 화소 중 적어도 하나 이상을 턴 오프시켜 상기 표시 패널의 휘도를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 영역이 메소픽(Mesopic) 영역에 포함되도록 상기 제1 영역의 최소 조도 값과 최대 조도 값이 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 표시 패널의 휘도를 제어하는 단계는, 상기 표시 패널에 구비된 전체 화소 수에 대한 턴 온된 화소 수의 비율이 기 설정된 값이 되도록 상기 복수의 화소 각각의 온, 오프를 제어하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 표시 패널의 휘도를 제어하는 단계는, 상기 외부 조도 값이 상기 제1 영역에 포함되는 것으로 판단되면 상기 복수의 화소 중 적어도 하나 이상의 화소가 오프되도록 제어하되, 상기 외부 조도 값이 작을 수록 상기 표시 패널에 구비된 전체 화소 수에 대한 턴 온된 화소 수의 비율이 작아지도록 상기 복수의 화소 각각의 온, 오프를 제어하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 복수의 화소는 서로 다른 색을 발광하기 위한 복수의 제1 화소, 복수의 제2 화소 및 복수의 제3 화소를 포함하며, 상기 표시 패널에 구비된 전체 제1 화소 수에 대한 턴 온된 제1 화소 수의 비율, 상기 표시 패널에 구비된 전체 제2 화소 수에 대한 턴 온된 제2 화소 수의 비율 및 상기 표시 패널에 구비된 전체 제3 화소 수에 대한 턴 온된 제3 화소 수의 비율이 동일할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 사용자가 불 꺼진 실내와 같은 어두운 환경에서 표시 장치를 사용하는 경우, 표시 장치의 표시 패널이 초 저휘도로 구동되게끔 제어함으로써 사용자의 눈 피로도를 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 외관을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널이 OPR 100%로 구동 시 화소가 발광하는 상태를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 표시 패널이 초 저휘도로 발광하는 상태를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 대비 민감도 함수를 도시한 그래프이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 외관을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(1)는 본체의 전면에 안착되어 체결된 표시 패널(30), 표시 패널(30)의 주변에 형성되어 소정의 기능 수행을 위한 부가 장치 등을 포함하여 구성될 수 있다.
표시 패널(30)의 상단에 위치한 부가 장치는 오디오 신호를 출력하는 스피커(Speaker, 10), 외부 밝기(조도)를 측정할 수 있는 조도 센서(50)를 포함할 수 있다.
또한 표시 패널(30)의 하단에 위치한 부가 장치는 다수의 기능키(예컨대 취소키(41), 홈키(42), 메뉴키(43)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(1)의 후면에는 카메라(60) 및 플래쉬(Flash) 기능을 제공하기 위한 LED(Light Emitting Diode, 20)가 위치할 수 있다.
도 1에 도시되지는 않았으나 표시 패널(30)이 배치된 표시 장치(1)의 전면에도 카메라가 구비될 수 있으며, 자이로 센서, 가속도 센서, 지자기 센서, 지문 센서, 기압 센서 등을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 조도 센서(50)에 의하여 측정된 외부 조도의 변화에 따라 표시 패널(30)의 휘도를 조절할 수 있으며, 조도 변화에 따라 표시 패널(30)의 휘도를 변화시키는 방법에 관하여는 이하에서 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시부(100)는 표시 구동부(120) 및 표시 패널(110)을 포함하여 구성될 수 있으며, 표시 구동부(120)에는 주사 구동부(121), 데이터 구동부(122) 및 타이밍 제어부(125)가 포함될 수 있다.
도 1에 도시된 표시 패널(30)은 도 2에 도시된 표시 패널(110)의 일부일 수 있다.
표시 패널(110)은 다수의 데이터선(D1~Dm), 다수의 주사선(S1~Sn), 다수의 발광 제어선(E1~En) 및 다수의 화소(P)를 포함할 수 있다(여기서, n과 m은 2 이상의 자연수이다).
다수의 주사선(S1~Sn)과 다수의 발광 제어선(E1~En)은 가로 방향으로 연장되어 있으며, 다수의 데이터선(D1~Dm)은 다수의 주사선(S1~Sn)과 교차하면서 세로 방향으로 연장될 수 있다.
다수의 화소(P)는 다수의 데이터선(D1~Dm), 다수의 주사선(S1~Sn) 및 다수의 발광 제어선(E1~En)과 연결될 수 있다. 다수의 화소(P)는 다수의 데이터선(D1~Dm)과 다수의 주사선(S1~Sn; 또는 다수의 발광 제어선(E1~En))의 교차 영역에 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
또한, 다수의 화소(P) 각각은 다수의 데이터선(D1~Dm), 다수의 주사선(S1~Sn) 및 다수의 발광 제어선(E1~En)을 통해 데이터 신호, 주사 신호 및 발광 제어 신호를 공급받을 수 있다.
각 화소(P)는 전원 공급부(미도시됨)로부터 제1 전원 및 제2 전원을 공급받을 수 있으며, 제1 전원으로부터 유기 발광 다이오드(미도시됨)를 경유하여 제2 전원으로 흐르는 전류에 의해, 데이터 신호에 대응하는 빛을 생성할 수 있다.
표시 구동부(120)는 주사 구동부(121), 데이터 구동부(122) 및 타이밍 제어부(125)를 포함할 수 있다.
주사 구동부(121)는 타이밍 제어부(125)로부터 공급받은 주사 구동 제어 신호(SCS)에 대응하여 주사 신호를 생성하고, 생성된 주사 신호를 다수의 주사선(S1~Sn)으로 공급할 수 있다.
또한, 주사 구동부(121)는 타이밍 제어부(125)의 제어에 의해 발광 제어 신호를 생성하고, 생성된 발광 제어 신호를 다수의 발광 제어선(E1~En)으로 공급할 수 있다.
주사 구동부(121)는 별도의 구성 요소를 통해 표시 패널(110)에 위치한 다수의 주사선(S1~Sn)과 전기적으로 접속될 수 있다. 또는, 주사 구동부(121)는 표시 패널(110)에 직접 실장될 수도 있다.
한편, 도 2에서는 주사 구동부(121)가 다수의 주사선(S1~Sn) 및 다수의 발광 제어선(E1~En)과 접속되는 것으로 도시되었지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일례로, 다수의 발광 제어선(E1~En)은 별도의 구동부에 접속되어 발광 제어 신호를 공급받을 수도 있다.
또한, 도 2에는 n개의 주사선(S1~Sn) 및 n개의 발광 제어선(E1 내지 En)이 도시되었지만 이에 한정되지는 않는다. 실제로, 화소(P)의 구조에 대응하여 적어도 하나 이상의 더미 주사선 및 발광 제어선이 추가로 포함될 수 있다.
그리고, 화소(P) 각각은 회로 구조에 대응하여 이전 또는 이후 수평 라인에 위치된 주사선 및 발광 제어선과 추가로 접속될 수도 있다.
데이터 구동부(122)는 타이밍 제어부(125)로부터 데이터 타이밍 제어신호(DCS) 및 영상 데이터(RGB)를 입력 받아 데이터 신호를 생성하고, 생성된 데이터 신호를 다수의 데이터선(D1~Dm)으로 공급할 수 있다.
데이터 구동부(122)는 별도의 구성 요소를 통해 표시패널(110)에 위치한 데이터선들(D1~Dm)과 전기적으로 접속될 수 있다. 또는, 데이터 구동부(122)는 표시패널(110)에 직접 실장될 수도 있다.
도 2에서는 설명의 편의를 위하여 주사 구동부(121), 데이터 구동부(122) 및 타이밍 제어부(125)를 개별적으로 도시하였으나, 상기 구성요소들 중 적어도 일부는 통합될 수 있다.
타이밍 제어부(125)는 외부로부터 전달되는 영상 데이터(RGB) 및 제어 신호(CON)를 입력 받을 수 있다.
제어 신호(CON)는 수평 동기 신호, 수직 동기 신호 및 클럭 신호 등을 포함할 수 있다.
타이밍 제어부(125)는 수평 동기 신호를 이용하여 데이터 타이밍 제어신호(DCS)를 생성한 후 이를 데이터 구동부(122)로 출력할 수 있다.
또한, 타이밍 제어부(125)는 수직 동기 신호를 이용하여 주사 구동 제어 신호(SCS)를 생성한 후, 생성된 주사 구동 제어 신호(SCS)를 주사 구동부(121)로 출력할 수 있다.
한편, 타이밍 제어부(125)에 전달되는 영상 데이터(RGB)와 제어 신호(CON) 중 적어도 어느 하나는 표시 장치 주변의 외부 조도 변화가 반영된 정보를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 조도 센서(50)에 의하여 외부 조도가 변화한 것을 감지한 경우, 디스플레이 제어부에서 외부 조도 변화가 반영된 정보가 포함된 영상 데이터(RGB) 또는 제어 신호(CON)를 출력하여 타이밍 제어부(125)에 전달할 수 있다. 따라서, 외부 조도 변화에 따라 각 화소의 온/오프가 제어될 수 있다.
디스플레이 제어부의 구성 및 기능에 관하여는 이하에서 도 1 내지 도 3을 참조로 하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 제어부(300)는 센서 신호 처리부(310) 및 휘도 제어부(320)를 포함할 수 있다.
먼저, 디스플레이 제어부(300)는 조도 센서(50)로부터 표시 장치(1) 주변의 조도 정보가 포함된 신호를 입력 받을 수 있다.
조도 센서(50)는 표시 장치(1) 주변의 조도를 일정 주기마다 측정하여, 주변의 조도 상태 변경 여부를 감지할 수 있다.
조도 센서(50)는 표시 장치(1) 주변의 조도를 측정할 때마다 측정 결과를 디스플레이 제어부(300)로 전달할 수 있으며, 또는 주변의 조도가 변경된 후 변경된 조도가 어느 정도 신뢰할 수 있는 시간 동안 유지되면 그 때 변경된 조도 정보를 디스플레이 제어부(300)로 전달할 수도 있다.
이러한 조도 센서(50)는 트랜지스터(Transistor) 또는 포토 다이오드(Photo Diode) 등과 같은 광 감지 소자를 구비하는 광 센서일 수 있다. 광 감지 소자는 빛의 양에 따라 저항 값이 변화되므로, 저항 값의 변화를 통해 외부 조도를 인식할 수 있다. 이와 같은 조도 센서(50)는 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
센서 신호 처리부(310)는 조도 센서(50)로부터 획득한 신호를 기반으로 표시 장치(1) 주변의 조도를 산출하는 기능을 수행할 수 있다. 센서 신호 처리부(310)는 산출된 조도 값을 휘도 제어부(320)로 출력할 수 있다.
휘도 제어부(320)는 센서 신호 처리부(310)로부터 획득한 조도 값을 참조로 하여 사용자가 어느 정도의 조도 값을 갖는 환경에 있는지를 판단하는 기능을 수행할 수 있다.
휘도 제어부(320)는 센서 신호 처리부(310)에서 산출된 조도 값이 제1 영역에 포함되는 것으로 판단되면, 표시 패널(110)에 구비된 다수의 화소(P) 중 적어도 하나 이상의 화소(P)가 턴 오프되도록 제어할 수 있다. 한편, 본 명세서에서는 화소(P)가 발광하지 않는 상태를 화소(P)의 오프 상태인 것으로 상정한다.
보다 구체적으로, 표시 패널(110)에 구비된 전체 화소 수에 대한 발광된 화소 수의 비를 OPR(Open Pixel Ratio)이라고 할 때, 측정된 조도 값이 제1 영역에 포함되는 경우, 표시 패널(110)의 OPR이 작아지도록 제어할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 제1 영역은 메소픽(Mesopic, 중간순응) 영역일 수 있다. 메소픽 영역은 스코토픽(Scotopic, 암순응) 영역과 포토픽(Photopic, 명순응) 영역의 중간 영역을 나타내는 것으로, 수 10-2 cd/m2 내지 수 cd/m2 휘도 레벨에 대응하는 조도 영역일 수 있다.
제1 영역을 구분하는 기준은 특별히 제한되는 것은 아니나, 사용자가 불이 꺼진 실내, 만월(full moon)이 뜬 실외 등 빛이 거의 없는 어두운 환경 내에서 표시 장치(1)를 사용하는 경우, 상술한 실시예에 따라 표시 패널(110)의 OPR을 낮춰 휘도가 감소되게끔, 수 10-2 cd/m2 내지 수 cd/m2 휘도 레벨 내에서 제1 영역을 구분하는 소정의 기준 값이 설정될 수 있다.
예를 들어 0.01 cd/m2 내지 2 cd/m2 의 휘도 레벨에 대응하는 조도 영역이 제1 영역으로 설정될 수 있으며, 이 경우 휘도 제어부(320)는 센서 신호 처리부(310)에서 산출된 조도 값이 상기 설정된 제1 영역에 포함되는지 여부를 판단한다.
휘도 제어부(320)는 표시 장치(1) 주변의 조도가 제1 영역에 포함되는 것으로 판단하면, 표시 패널(110)의 OPR이 낮아지도록 소정의 휘도 제어 신호를 표시부(100)로 출력할 수 있다.
상기 소정의 휘도 제어 신호는 표시 패널(110)에 구비된 화소(P) 중 오프시킬 화소(P)의 종류, 오프시킬 화소(P)의 비율 등에 대한 정보를 포함할 수 있으며, 상기 소정의 휘도 제어 신호는 타이밍 제어부(125)로 공급되는 영상 데이터(RGB) 및 제어 신호(CON) 중 적어도 어느 하나에 포함될 수 있다.
타이밍 제어부(125)는 휘도 제어부(320)로부터 소정의 휘도 제어 신호를 전달받으면 소정의 휘도 제어 신호에 포함된 정보를 참조로 하여 생성된 영상 데이터(RGB), 데이터 타이밍 제어신호(DCS) 및 주사 구동 제어 신호(SCS)를 데이터 구동부(122)와 주사 구동부(121)로 전달할 수 있다.
이에 따라, 각 화소(P)에 입력되는 데이터 신호 또는 발광 제어 신호에 의하여 전체 화소(P) 중 일부 화소(P)의 구동이 턴 오프될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 패널(110)은 서로 다른 색을 발광하는 복수의 화소(P)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(110)은 적색으로 발광하는 제1 화소, 청색으로 발광하는 제2 화소, 녹색으로 발광하는 제3 화소를 복수 개 구비할 수 있다.
한편, 제1 화소 내지 제3 화소는 각각 적색, 청색, 녹색을 발광하기 위한 것으로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 화소 내지 제3 화소는 각각 황색(yellow), 청록색(cyan), 자홍색(magenta) 등을 발광하기 위한 것일 수도 있으며, 또는 상술한 기본색 외에 기본색의 혼합색 또는 백색을 표시할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널이 OPR 100%로 구동 시 화소가 발광하는 상태를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널에 구비된 복수의 화소(P)는 서로 다른 색을 발광하는 화소를 포함할 수 있으며, 이하에서는 복수의 화소(P)는 적색으로 발광하는 복수의 제1 화소, 청색으로 발광하는 복수의 제2 화소, 녹색으로 발광하는 복수의 제3 화소를 구비한 것으로 상정하여 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널(110)의 소정 영역을 예시적으로 나타낸 것으로, 상기 소정 영역에는 적색을 발광하기 위한 제1 화소(R1, R2), 청색을 발광하기 위한 제2 화소(B1, B2), 녹색을 발광하기 위한 제3 화소(G1~G4)가 포함될 수 있다.
일반적인 경우, 즉 표시 장치(1) 주변의 조도가 제1 영역에 포함되지 않은 경우 도 4에 도시된 바와 같이 모든 화소(R1, R2, B1, B2, G1~G4)가 빛을 생성할 수 있다.
이와 다르게, 휘도 제어부(320)에 의하여 표시 장치(1) 주변의 조도가 제1 영역에 포함되는 것으로 판단된 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 화소의 일부가 턴 오프될 수 있다. 이하에서는 도 2, 도 3 및 도 5를 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따라 표시 패널이 저휘도로 구동되는 방법을 예시적으로 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 표시 패널이 저휘도로 구동되는 상태를 개략적으로 설명하기 위한 도면이며, 도 4에 도시된 소정 영역과 동일한 영역을 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 휘도 제어부(320)의 제어에 따라 소정 영역에 구비된 화소의 일부가 턴 오프될 수 있다.
도면 부호 R1에 대응되는 제1 화소, 도면 부호 B1에 대응되는 제2 화소, 도면 부호 G1 및 G4에 대응되는 제3 화소는 온 상태이며, 도면 부호 R2에 대응되는 제1 화소, 도면 부호 B2에 대응되는 제2 화소, 도면 부호 G2 및 G3에 대응되는 제3 화소는 턴 오프될 수 있다.
도 5를 참조하면, 8개의 화소(R1, R2, B1, B2, G1~G4) 중 4개의 화소(R2, B2, G2, G3)가 턴 오프되었으므로, 표시 패널(110)의 OPR은 50%일 수 있다.
휘도 제어부(320)에 의하여 저휘도 구동을 위해 일부 화소가 턴 오프되는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 내지 제3 화소가 동일한 비율로 오프되도록 제어될 수 있다.
즉, 전체 화소의 50%가 턴 오프되는 경우, 50%의 제1 화소, 50%의 제2 화소, 50%의 제3 화소가 턴 오프될 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상술한 바와 같이 서로 다른 색을 발광하는 다수의 화소를 구비하는 경우, 상대적으로 휘도가 높은 색을 발광하는 화소의 OPR이 더 낮도록 제어될 수 있다.
예를 들어, 표시 패널(110)에 적색을 발광하기 위한 제1 화소, 청색을 발광하기 위한 제2 화소, 녹색을 발광하기 위한 제3 화소가 구비된 경우, 제3 화소의 50%가 오프되도록 제어되는 동안 제1 및 제2 화소의 75%가 오프되도록 제어될 수도 있다.
예를 들어, 표시 패널에 4 개의 제1 화소, 4 개의 제2 화소, 8 개의 제3 화소가 구비되는 경우, 4 개의 제1 화소 중 3 개의 제1 화소, 4 개의 제2 화소 중 3 개의 제2 화소, 8 개의 제3 화소 중 4 개의 제3 화소가 오프되도록 제어함으로써 표시 패널의 휘도를 낮출 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5를 참조하여서는 표시 장치(1) 주변의 조도가 제1 영역인 것으로 판단되기만 하면, 기설정된 비율만큼 화소(P)가 오프되는 것으로 설명하였으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 표시 장치(1) 주변의 조도가 제1 영역인 것으로 판단되면 일부 화소(P)가 오프되도록 제어하되, 조도 센서(50)에 의하여 측정된 조도 값에 따라 OPR 값이 달라지도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 측정된 조도 값이 제1 영역의 최소 값에 가까울수록 OPR 값이 작도록 제어하고, 반대로 상기 측정된 조도 값이 제1 영역의 최대 값에 가까울수록 OPR 값이 크도록 제어할 수 있다. 따라서, 사용자가 더 어두운 환경에 있을수록 표시 장치(1)가 초 저휘도로 구동되도록 제어할 수 있다.
한편, 제1 영역을 설정하는 기준 값에 대한 정보, 측정된 조도 값과 그에 적용되는 OPR 비율을 매핑(mapping)한 휘도 테이블 등이 표시 장치(1)의 저장부(미도시됨)에 저장될 수 있다.
종래에도 표시 장치(1)에 외부 밝기에 따라 표시 패널(110)의 휘도가 자동으로 조절되게끔 하는 기능이 적용되었다.
이에 따라 외부 밝기가 밝아지면 표시 패널(110)의 휘도 값이 커지고, 반대로 외부 밝기가 어두워지면 표시 패널(110)의 휘도 값이 작아질 수 있으며, 외부 조도에 따라서 화면 밝기를 자동으로 제어함으로써, 사용자의 만족도를 높이고 표시 장치(1)의 소모 전력 또한 줄일 수 있었다.
다만, 상술한 바와 같은 종래 기술에 따라 표시 패널(110)의 최소 휘도 값을 구현하더라도 화소(P) 각각이 저휘도로 발광하는 상태이므로, 초 저휘도를 구현하기 어려운 문제점이 있다.
어두운 환경일수록 많은 빛을 감지하기 위하여 눈의 동공 면적이 커지며, 동공 면적이 커짐에 따라 입사 광량이 증가하여 눈 피로도가 증가한다. 즉, 불이 꺼진 실내와 같이 어두운 환경에서 표시 장치(1)를 사용하는 경우 사용자의 눈 피로도가 증가할 수 있다.
특히, 스코토픽 영역이나 포토픽 영역에서와는 달리, 불이 꺼진 실내와 같이 어두운 환경(메소픽 영역 또는 본 발명에 따른 제1 영역)에서는 휘도 변화에 따른 동공 면적 변화량이 매우 크므로 사용자의 눈 피로도가 배가될 수 있다.
따라서, 불이 꺼진 실내와 같이 어두운 환경에서 표시 장치(1)를 사용하더라도 사용자가 피로감을 느끼지 않도록, 외부 조도에 따라 표시 패널(110)을 초 저휘도로 구동할 필요가 있다.
망막 조도(retinal illuminance)는 망막 상의 조도를 일컫는 말로, 눈이 보고 있는 물체의 휘도를 L, 동공 면적(pupil area)을 S라 할 때, 망막 조도는 L과 S의 곱에 비례한 값으로 정의될 수 있다.
한편, 망막 조도의 단위로 주로 트롤랜드(Troland, Td)가 이용되며, 1[Td]는 단위 휘도(1 nit - 1m2 당 1 칸델라(cd)의 휘도)의 광원을 1mm2 면적의 동공을 통해 볼 때의 망막 조도일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 아래의 수학식 1에서 A 값을 줄임으로써 사용자의 눈 피로도를 저감시킬 수 있다.
Figure pat00001
즉, 본 발명에 따르면 사용자가 별도의 조명이 구비되지 않은 어두운 환경에서 표시 장치(1)를 이용하는 경우 표시 장치(1)가 초 저휘도로 구동되도록 제어함으로써 망막에 입사하는 조도를 낮추고, 동공 면적 변화량을 줄일 수 있다. 이에 따라 사용자가 어두운 환경에서 표시 장치(1)를 사용하는 경우 느낄 수 있는 눈 피로도를 저감시킬 수 있다.
이하에서는 비교예 및 실시예들을 통해 본 발명의 효과를 구체적으로 설명하도록 한다.
<비교예 및 실시예1>
전체 백색 화면이(Full White 영상) 표시되는 경우 325.8 nit의 휘도 값을 나타내는 표시 패널에 대하여, 종래기술에 따라 별도의 화소 오프 동작 없이 화소 각각의 휘도가 반감되도록 제어한 후 표시 패널의 휘도를 측정한 경우, 측정된 휘도 값은 약 2 nit일 수 있다.
동일한 표시 패널에 대하여, 제1 화소 및 제2 화소의 OPR은 25%, 제3 화소의 OPR은 50%이 되도록 일부 화소를 오프시킨 후 표시 패널의 휘도를 측정한 경우, 측정된 휘도 값은 약 0.5 nit일 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 화소 모두 25%의 OPR을 갖도록 일부 화소를 오프시킨 경우에는 표시 패널이 약 0.4 nit의 휘도로 발광할 수 있다.
<비교예 및 실시예2>
전체 백색 화면이(Full White 영상) 표시되는 경우 241.1 nit의 휘도 값을 나타내는 표시 패널에 대하여, 종래기술에 따라 화소 오프 동작 없이 화소 각각의 휘도가 반감되도록 제어한 후 표시 패널의 휘도를 측정한 경우, 상기 측정된 휘도 값은 약 15 nit일 수 있다.
동일한 표시 패널에 대하여, 제1 화소 및 제2 화소의 OPR은 25%, 제3 화소의 OPR은 50%이 되도록 일부 화소를 오프시킨 후 표시 패널의 휘도를 측정한 경우, 측정된 휘도 값은 약 3.5 nit일 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 화소 모두 25%의 OPR을 갖도록 일부 화소를 오프시킨 경우에는 표시 패널이 약 3.4 nit의 휘도로 발광할 수 있다.
비교예 및 실시예 1, 2를 참조하면, 본 발명에 의할 경우 종래에 비하여 표시 패널을 초 저휘도로 구동할 수 있으며, 사용자가 어두운 환경에서 표시 장치를 사용하는 경우 이를 감지하여 표시 패널(110)이 초 저휘도로 구동하도록 제어함으로써 사용자의 눈 피로도를 저감할 수 있다.
도 6은 대비 민감도 함수를 도시한 그래프이다.
도 6에 도시된 대비 민감도 함수는 대비 민감도(contrast sensitivity; y축)를 공간 주파수(cycles per degree; x축)에 따라 그래프로 표시한 것으로, 도 6에 도시된 As 영역은 스코토픽 영역, Am 영역은 메소픽 영역(본 발명에 따른 제1 영역에 해당함), Ap 영역은 포토픽 영역을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 동일한 대비 민감도 값(CS1)에 있어서, 메소픽 영역에서 상기 대비 민감도 값(CS1)에 대응하는 공간 주파수 값 M1은 포토픽 영역에서 상기 대비 민감도 값(CS1)에 대응하는 공간 주파수 값 P1보다 작은 것을 확인할 수 있다.
즉, 저휘도 환경일수록 사람이 인지 가능한 해상도 또한 저하됨을 알 수 있다.
따라서 사용자가 메소픽 영역인 환경에서 표시 장치(1)를 사용하는 경우 표시 패널(110)이 초 저휘도로 구동되도록 제어함에 따라 사용자의 눈 피로도를 저감하면서도, 표시 패널(110)의 휘도 저하에 따른 해상도 저하 이슈가 발생되지 않을 수 있다.
이상에서, 조도 센서(50)에 의하여 측정된 조도 값이 제1 영역에 포함되는 경우 표시 패널(110) 휘도의 제어 방법에 관하여 설명하였으나, 상기 측정된 조도 값이 포토픽 영역(이하, 제2 영역이라고 함)에 포함되는 경우 종래 기술에 따라 표시 패널(110)의 휘도를 자동 제어할 수 있음은 물론이다.
즉, 상기 측정된 조도 값이 제2 영역에 포함되는 경우, 각 화소(P)의 휘도 자체를 조절함으로써 상기 측정된 조도 값이 큰 경우에는 표시 패널(110)이 밝게 발광하도록 제어하고, 상기 측정된 조도 값이 작은 경우에는 표시 패널(110)이 상대적으로 어둡게 발광하도록 제어할 수 있다.
이상에서 설명의 편의를 위하여 본 발명에 따른 표시 장치(1)가 휴대 단말기인 것으로 상정하여 설명하였으나 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 표시 장치(1)는 조도 센서(50)를 구비하는 장치에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 표시 장치(1)는 휴대폰, 스마트폰, 태블릿 PC, 핸드헬드(hand-held) PC, PMP(Portable Multimedia Player), PDA(Personal Digital Assistant), TV 등이 될 수 있음은 자명하다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 표시 장치
50: 조도 센서
100: 표시부
110: 표시 패널
120: 표시 구동부
300: 디스플레이 제어부
310: 센서 신호 처리부
320: 휘도 제어부

Claims (12)

  1. 복수의 화소를 포함하는 표시 패널;
    조도를 측정하는 조도 센서; 및
    상기 조도 센서로부터 획득한 신호를 참조로 하여 외부 조도 값을 산출하는 센서 신호 처리부 및 상기 산출된 외부 조도 값이 제1 영역에 포함되는 경우, 상기 복수의 화소 중 적어도 하나 이상을 턴 오프시켜 상기 표시 패널의 휘도를 제어하는 휘도 제어부를 포함하는 디스플레이 제어부;
    를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역이 메소픽(Mesopic) 영역에 포함되도록 상기 제1 영역의 최소 조도 값과 최대 조도 값이 설정되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 휘도 제어부는,
    상기 외부 조도 값이 상기 제1 영역에 포함되는 것으로 판단되면, 상기 표시 패널에 구비된 전체 화소 수에 대한 턴 온된 화소 수의 비율이 기 설정된 값이 되도록 상기 복수의 화소 각각의 온, 오프를 제어하는 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 휘도 제어부는,
    상기 외부 조도 값이 상기 제1 영역에 포함되는 것으로 판단되면 상기 복수의 화소 중 적어도 하나 이상의 화소가 오프되도록 제어하되,
    상기 외부 조도 값이 작을 수록 상기 표시 패널에 구비된 전체 화소 수에 대한 턴 온된 화소 수의 비율이 작아지도록 상기 복수의 화소 각각의 온, 오프를 제어하는 표시 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 화소는 서로 다른 색을 발광하기 위한 복수의 제1 화소, 복수의 제2 화소 및 복수의 제3 화소를 포함하며,
    상기 표시 패널에 구비된 전체 제1 화소 수에 대한 턴 온된 제1 화소 수의 비율, 상기 표시 패널에 구비된 전체 제2 화소 수에 대한 턴 온된 제2 화소 수의 비율 및 상기 표시 패널에 구비된 전체 제3 화소 수에 대한 턴 온된 제3 화소 수의 비율이 동일한 표시 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 화소는 제1 색을 발광하기 위한 복수의 제1 화소, 제2 색을 발광하기 위한 복수의 제2 화소 및 제3 색을 발광하기 위한 복수의 제3 화소를 포함하고, 상기 휘도 제어부는,
    상기 표시 패널에 구비된 전체 제1 화소 수에 대한 턴 온된 제1 화소 수의 비율, 상기 표시 패널에 구비된 전체 제2 화소 수에 대한 턴 온된 제2 화소 수의 비율 및 상기 표시 패널에 구비된 전체 제3 화소 수에 대한 턴 온된 제3 화소 수의 비율 중 발광 휘도가 가장 낮은 색에 대한 화소의 비율이 가장 높도록 제어하는 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 색, 상기 제2 색 및 상기 제3 색은 각각 적색, 청색 및 녹색이며, 상기 표시 패널에 구비된 전체 제3 화소 수에 대한 턴 온된 제3 화소 수의 비율이 가장 높은 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 조도 센서를 이용하여 조도를 측정하는 단계;
    상기 조도 센서로부터 획득한 신호를 참조로 하여 외부 조도 값을 산출하는 단계;
    상기 산출된 외부 조도 값이 제1 영역에 포함되는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 산출된 외부 조도 값이 상기 제1 영역에 포함되는 경우, 표시 패널에 구비된 복수의 화소 중 적어도 하나 이상을 턴 오프시켜 상기 표시 패널의 휘도를 제어하는 단계;를 포함하는 표시 장치의 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 영역이 메소픽(Mesopic) 영역에 포함되도록 상기 제1 영역의 최소 조도 값과 최대 조도 값이 설정되는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 표시 패널의 휘도를 제어하는 단계는,
    상기 표시 패널에 구비된 전체 화소 수에 대한 턴 온된 화소 수의 비율이 기 설정된 값이 되도록 상기 복수의 화소 각각의 온, 오프를 제어하여 수행되는 표시 장치의 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 표시 패널의 휘도를 제어하는 단계는,
    상기 외부 조도 값이 상기 제1 영역에 포함되는 것으로 판단되면 상기 복수의 화소 중 적어도 하나 이상의 화소가 오프되도록 제어하되,
    상기 외부 조도 값이 작을 수록 상기 표시 패널에 구비된 전체 화소 수에 대한 턴 온된 화소 수의 비율이 작아지도록 상기 복수의 화소 각각의 온, 오프를 제어하여 수행되는 표시 장치의 제어 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 화소는 서로 다른 색을 발광하기 위한 복수의 제1 화소, 복수의 제2 화소 및 복수의 제3 화소를 포함하며,
    상기 표시 패널에 구비된 전체 제1 화소 수에 대한 턴 온된 제1 화소 수의 비율, 상기 표시 패널에 구비된 전체 제2 화소 수에 대한 턴 온된 제2 화소 수의 비율 및 상기 표시 패널에 구비된 전체 제3 화소 수에 대한 턴 온된 제3 화소 수의 비율이 동일한 표시 장치의 제어 방법.
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