KR20090105642A

KR20090105642A - 디스플레이장치 및 그 광조절방법

Info

Publication number: KR20090105642A
Application number: KR1020080031221A
Authority: KR
Inventors: 조봉환
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2009-10-07
Also published as: CN101551977B; US8152311B2; EP2107805B1; CN101551977A; KR101466119B1; US20090251056A1; EP2107805A1

Abstract

본 발명은 디스플레이장치 및 그 광조절방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 디스플레이패널과, 광원부와, 광원부로부터 출사되는 빛을 상기 디스플레이패널로 조명하는 조명부와 상기 디스플레이패널로부터 출사된 빛을 기설정된 방향으로 투사하는 투사부를 포함하는 디스플레이장치는 상기 광원부와 상기 조명부 사이에 마련되어 있는 광감지부와; 상기 디스플레이패널의 광반사 특성에 기초하여 상기 광감지부에서 감지된 빛의 휘도를 보정하는 광제어부를 포함한다. 이에 의해 광량의 감소를 방지하여 영상의 휘도 감소를 방지하는 디스플레이장치 및 그 광조절방법이 제공된다.

프로젝터, DMD

Description

디스플레이장치 및 그 광조절방법{DISPLAY APPARATUS AND LIGHT CONTROL METHOD OF THE SAME}

본 발명은 디스플레이장치 및 그 광조절방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 빛을 확대 투사하는 광학계를 포함하는 디스플레이장치 및 그 광조절방법에 관한 것이다.

디스플레이장치 중 프로젝션 시스템은 디스플레이소자에 의해 구현된 영상을 스크린으로 확대 투사하여 대형 이미지를 제공하는 것이다. 이러한 프로젝션 시스템은 빛을 발광하는 광원과, 광원으로부터 발광된 빛을 집속하는 조명계와, 조명계로부터 제공된 빛으로 영상을 구현하는 디스플레이소자와, 디스플레이소자에서 구현된 빛을 스크린에 투사하는 투영렌즈계를 포함한다.

한편, 이러한 디스플레이장치는 디스플레이소자로 투사되는 빛의 화이트 밸런스 또는 색온도를 조절하기 위하여 광원으로부터 출사되는 빛을 감지한다. 빛의 감지를 위한 광센서는 광원과 조명계 사이에 위치하여 광원으로부터 출사되는 빛을 감지할 수도 있고, 디스플레이소자와 투영렌즈계 사이에 마련되어 디스플레이소자로부터 투영렌즈계로 투사되는 빛을 감지할 수도 있다. 최근 프로젝션 시스템의 박 형화에 따라 광센서는 디스플레이소자와 투영렌즈계 사이 보다는 광원과 조명계 사이에 마련되는 것이 일반적이다. 이 경우, 광원, 조명계를 거쳐 디스플레이소자로 조사된 빛이 다시 조명계로 반사되기 때문에 빛의 휘도를 정확하게 감지할 수 없는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 방지하기 위하여 디스플레이소자로부터 빛이 반사되지 않도록 영상데이터에 블랙 신호를 삽입하는 방법이 사용되고 있으나, 이 경우 광량의 감소로 인하여 영상의 휘도가 감소되는 문제점이 존재한다.

따라서, 본 발명의 목적은 광량의 감소를 방지하여 영상의 휘도 감소를 방지하는 디스플레이장치 및 그 광조절방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 빛의 휘도를 정확히 감지할 수 있는 디스플레이장치 및 그 광조절방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 디스플레이패널과, 광원부와, 광원부로부터 출사되는 빛을 상기 디스플레이패널로 조명하는 조명부와 상기 디스플레이패널로부터 출사된 빛을 기설정된 방향으로 투사하는 투사부를 포함하는 디스플레이장치에 있어서, 상기 광원부와 상기 조명부 사이에 마련되어 있는 광감지부와;상기 디스플레이패널의 광반사 특성에 기초하여 상기 광감지부에서 감지된 빛의 휘도를 보정하는 광제어부를 포함하는 디스플레이장치에 의해 달성된다.

상기 광제어부는 감지된 빛의 휘도에서 상기 디스플레이패널로부터 상기 조 명부로 반사되는 빛의 휘도를 제외함으로써 감지된 빛의 휘도를 보정할 수 있다.

상기 디스플레이패널은 복수의 픽셀을 갖는 DMD를 포함하고, 상기 광제어부는 턴온되는 상기 픽셀의 개수에 대응하여 상기 디스플레이패널로부터 상기 조명부로 반사되는 빛의 휘도를 저장하고 있는 저장부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 디스플레이패널은 복수의 픽셀을 갖는 DMD(Digital Micromirror Device)를 포함하고, 상기 광제어부는 턴온되는 상기 픽셀의 개수에 대응하여 상기 디스플레이패널로부터 상기 조명부로 반사되는 빛의 휘도를, 소정의 함수에 따라 연산할 수도 있다.

상기 광원부는 상이한 색을 발광하는 복수의 광원을 포함하고, 상기 광원부로부터 상이한 색의 빛이 소정의 주기에 따라 순차적으로 발광되도록 상기 광원부에 구동전원을 공급하는 광원구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 광감지부는 감지된 빛에 대응하는 감지전압을 출력하고, 상기 광제어부는 상기 감지전압과 상기 구동전원에 대응하는 PWM 신호에 따라 레벨이 조절되는 기준전압이 입력되는 연산증폭기를 포함하고, 상기 연산증폭기의 출력신호에 기초하여 상기 감지전압에 대응되는 상기 PWM 신호의 듀티비를 판단할 수 있다.

또한, 상기 광감지부는 감지된 빛의 휘도를 디지털 신호로 변경하는 신호 변경부를 포함할 수도 있다.

상기 광제어부는 보정된 빛의 휘도를 이용하여 상기 디스플레이패널로 제공되는 빛의 화이트 밸런스 및 빛의 색온도 중 적어도 하나를 조절하는 것이 가능하다.

한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라 디스플레이패널과, 광원부와, 광원부로부터 출사되는 빛을 상기 디스플레이패널로 조명하는 조명부와, 상기 디스플레이패널로부터 출사된 빛을 기설정된 방향으로 투사하는 투사부를 포함하는 디스플레이장치에 있어서, 상기 광원부와 상기 조명부 사이에 마련되어 있는 광감지부와; 상기 광감지부에서 감지된 빛의 휘도와 상기 디스플레이패널로부터 상기 조명부로 반사되는 빛의 휘도를 이용하여 상기 조명부로부터 상기 디스플레이패널로 조사되는 빛의 휘도를 판단하고, 판단된 빛의 휘도에 기초하여 빛의 화이트 밸런스 및 빛의 색온도 중 적어도 하나를 조절하는 광제어부를 포함하는 디스플레이장치에 의해서도 달성될 수 있다.

한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 디스플레이패널과, 광원부와, 광원부로부터 출사되는 빛을 상기 디스플레이패널로 조명하는 조명부와, 상기 디스플레이패널로부터 출사된 빛을 기설정된 방향으로 투사하는 투사부와, 상기 광원부와 상기 조명부 사이에 마련되어 있는 광감지부를 포함하는 디스플레이장치의 제어방법에 있어서, 상기 디스플레이패널로 빛을 제공하는 단계와; 상기 광감지부에서 빛을 감지하는 단계와; 상기 디스플레이패널의 광반사 특성에 기초하여 감지된 빛의 휘도를 보정하는 단계를 포함하는 디스플레이장치의 광조절방법에 의해서도 달성될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 광량의 감소를 방지하여 영상의 휘도 감소를 방지하는 디스플레이장치 및 그 광조절방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 빛의 휘도를 정확히 감지할 수 있는 디스플레이장치 및 그 광조절방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제조원가가 낮은 연산증폭기를 사용하면서도 빛의 휘도를 신속하게 감지할 수 있는 디스플레이장치 및 그 광조절방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 실시에에 따르면, 블랙영상을 표시하지 않음으로써 플리커를 방지할 수 있는 디스플레이장치 및 그 광조절방법이 제공된다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이장치의 제어블럭도이다.

도시된 바와 같이, 디스플레이장치는 광원부(10), 조명부(20), 디스플레이패널(30), 투사부(40), 광감지부(50) 및 광제어부(60)를 포함한다. 본 실시예에 따른 디스플레이장치는 디스플레이패널(30)로 조사된 광을 스크린과 같은 영상이 표시될 수 있는 영역에 확대 투사하는 프로젝션 시스템으로 구현된다.

광원부(10)는 디스플레이패널(30)에 빛을 제공한다. 광원부(10)는 백색광을 발생시키는 아크램프 또는 삼색광을 제공하는 점광원(예컨대, 발광 다이오드) 등을 포함할 수 있다. 아크램프가 이용될 경우, 광원부(10)는 구동을 위한 밸러스트(Ballast)와 백색광을 적색, 녹색 및 청색으로 분리하기 위한 칼라휠(Color Wheel)을 더 포함한다. 또한, 광원부(10)는 방전가스에서 발생된 자외선에 의해 형광물질을 발광시켜 빛을 방출하는 플라즈마패널(plasma display panel; PDP)을 포함할 수도 있다.

조명부(20)는 광원부(10)로부터 출사된 광을 디스플레이패널(30)로 조명한다. 조명부(20)는 광을 집속하고 균일한 평행광으로 바꾸는 광학계에 해당하며 집광렌즈 또는 광터널(light tunnel)과 같은 다양한 광학디바이스를 포함할 수도 있다. 또한, 조명부(20)는 광원부(10)로부터의 빛을 다양한 경로를 통하여 디스플레이패널(30)로 조명할 수 있는 다양한 미러 또는 렌즈 등을 포함할 수 있다.

디스플레이패널(30)은 도시하지 않은 패널 구동부에 의하여 구동됨으로써 영상을 생성한다. 본 실시예에 따른 디스플레이패널(30)은 영상의 형성을 위한 빛을 외부 광원부(10)로부터 제공받기 때문에 스스로 빛을 내지 못하는 수동 발광소자를 포함할 수 있다. 디스플레이패널(30)은 LCD(LIQUID CRYSTAL DISPLAY) 패널 및 LCOS(LIQUID CRYSTAL ON SILICON) 패널 등이 주로 사용되어 왔으며, 최근에는 MEMS(MICRO ELECTRO MECHANICAL SYSTEM)기술을 이용하여 미세한 다수 개의 미러들을 포함하는 DMD(DIGITAL MICROMIRROR DEVICE)가 개발되어 사용되고 있다. 디스플레이패널(30)이 색상을 표시하기 위한 컬러필터를 포함하고 있는 경우, 광원부(10)는 백색광을 제공할 수 있으나, 통상적으로 광원부(10)는 시간적 또는 공간적으로 분할된 삼색광을 디스플레이패널(30)에 제공한다.

투사부(40)는 디스플레이패널(30)에 의해 구현된 영상을 기설정된 방향으로 확대 투사하며, 빛의 확대 투사를 위한 복수의 렌즈를 포함한다.

다른 실시예에 따른 디스플레이장치의 경우, 영상이 표시되는 스크린을 더 포함할 수도 있다.

광감지부(50)는 디스플레이장치의 박형화를 위하여 광원부(10)와 조명부(20) 사이에 마련되며, 조명부(20)를 통과하는 빛을 감지한다. 광감지부(50)는 빛의 휘도에 따라 변화하는 전기적 신호를 출력하는 수광 다이오드로 구현될 수 있다. 수광 다이오드는 빛의 휘도가 증가할수록 레벨이 증가하거나 또는 감소하는 전류를 출력할 수 있다. 광감지부(50)에서 감지되는 빛은 광원부(10)에서 조명부(20)로 출사되는 빛과 디스플레이패널(30)로부터 반사되는 빛을 포함한다. 디스플레이부(30)로 조사된 빛은 투사부(40)에 의하여 특정한 방향으로 투사되기도 하지만, 조명부(20) 방향으로 다시 반사되기도 한다.

광제어부(60)는 디스플레이패널(30)의 광특성에 기초하여 광감지부(50)에서 감지된 빛의 휘도를 보정한다. 적절한 영상을 표시하기 위하여 디스플레이장치는 빛의 특성을 제어해야 한다. 이를 위하여 감지되어야 하는 빛은 광원부(10)에서 출사되는 빛이지만 광감지부(50)에서 감지되는 빛은 디스플레이패널(30)로부터 반사되는 빛을 포함한다. 따라서, 광제어부(60)는 감지된 빛의 휘도에서 디스플레이패널(30)로부터 반사되는 빛의 휘도를 제외시키는 보정이 필요하다. 디스플레이패널(30)로부터 반사되는 빛은 디스플레이패널(30)의 광반사 특성 또는 디스플레이패 널(30)과 조명부(20) 사이의 광경로 등에 영향을 받는다. 광제어부(60)는 이러한 영향을 고려하여 감지된 빛에서 반사되는 빛의 영향을 배제시킴으로써 광원부(10)에서 출사되는 빛의 휘도를 구할 수 있다. 종래의 경우, 디스플레이패널로부터 반사되는 빛의 영향을 배제시키기 위하여 영상이 표시되는 프레임 사이 또는 특정한 주기마다 블랙 영상을 형성하였다. 블랙 영상이 형성되는 경우 광원부로부터 디스플레이패널로 빛은 제공되지만, 디스플레이패널을 통하여 투사부 또는 조명부로 반사되는 빛은 존재하지 않기 때문에 반사광의 영향을 배제할 수 있다. 이 경우, 블랙 영상이 주기적으로 표시되기 때문에 주기적으로 투사부로 진행하는 빛의 양이 감소하고, 전체적인 영상의 휘도가 감소하는 문제가 있다. 본 실시예의 경우 별도의 블랙 영상을 삽입할 필요가 없기 때문에 광량이 감소하는 것을 방지할 수 있으며 이에 따라 영상의 휘도가 감소되는 것을 방지할 수 있다.

광제어부(60)는 보정된 빛의 휘도를 이용하여 빛의 화이트 밸런스 및 색온도 중 적어도 하나를 조절한다. 보정된 빛의 휘도에 기초하여 현재의 화이트 밸런스 또는 색온도를 산출하고, 산출된 화이트 밸런스 또는 색온도가 기설정된 기준값을 갖도록 적색, 녹색 및 청색 각 빛에 대한 휘도를 조절한다. 빛의 화이트 밸런스 또는 색온도를 조절하는 방법은 공지된 다양한 방법에 의하여 구현될 수 있으며 특정한 방법에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 광제어부(60)는 조절된 빛의 화이트 밸런스 또는 색온도에 대한 정보를 광원부(10)에 출력하여 광원부(10)로부터 출사되는 빛의 세기를 조절한다.

도 2는 본 실시예 따른 광조절방법을 정리한 것이다. 우선, 광원부(10)와 조 명부(20) 사이에 광감지부(50)를 마련한다(S1). 광감지부(50)는 디스플레이장치의 슬림화, 박형화를 위하여 디스플레이패널(30)과 투사부(40) 사이가 아닌 광원부(10)와 조명부(20) 사이에 마련되며, 이런 경우 디스플레패널(30)로부터 조명부(20)로 빛이 반사된다.

광원부(10)는 소정의 주기에 따라 순차적으로 삼색광을 디스플레이패널(30)로 제공하고(S3), 광감지부(50)는 광원부(10)에서 출사되는 빛과 디스플레이패널(30)로부터 반사되는 빛의 휘도를 감지한다(S5).

광제어부(50)는 디스플레이패널(30)의 광반사 특성에 기초하여 감지된 빛의 휘도를 보정한다(S7). 즉, 감지된 빛에서 디스플레이패널(30)의 반사광의 휘도를 제거하여 순수하게 광원부(10)로부터 출사된 빛의 휘도만을 판단한다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 디스플레이장치의 개략도이다.

도시된 바와 같이, 디스플레이장치는 점광원(11)을 포함하는 광원부(10), 광터널을 포함하는 조명부(20), 디스플레이패널(30), 복수의 렌즈를 포함하는 투사부(40), 조명부(20)에 인접하게 마련되어 있는 광감지부(50)를 포함한다. 또한, 디스플레이장치는 디스플레이패널(30)을 구동시키는 패널구동부(80), 광원부(10)에 구동전원을 공급하는 광원구동부(90)를 더 포함하고, 감지된 빛의 휘도를 보정하는 광제어부(70)를 포함한다.

점광원(11)은 적색, 녹색 및 청색과 같이 상이한 색을 발광하는 광원으로 발광 다이오드(light emitting diode; LED), 탄소 나노 튜브(Carbon nano tube), 레이저 다이오드 등으로 구현될 수 있다. 광원부(10)는 얇은 시트 형태를 가지며 상 이한 색을 발광하는 면광원을 포함할 수도 있다.

본 실시예에 따른 디스플레이패널(30)은 DMD(Digital Micromirror Device)를 포함한다. DMD는 이차원적으로 배열된 다수의 미세한 미러들을 가지는 픽셀(도 5)로 이루어지며, 각 픽셀에 대응하여 배치된 메모리 소자의 정전계 작용에 따라 미러들의 경사를 제1 및 제2각도로 구동시킨다. 제1 및 제2각도에 대응하는 미러의 스윙에 따라 반사광의 각도가 변화되어 픽셀이 턴온 또는 턴오프(On/Off)된다. 도시된 바와 같이, 픽셀이 턴온(on)되는 경우 디스플레이패널(30)로 입사된 빛은 투사부(40)를 향하는 방향으로 진행하여 확대되지만, 픽셀이 턴오프(off)되는 경우 빛은 투사부(40)가 아닌 다른 방향으로 진행하기 때문에 영상이 표시되지 않는 블랙 상태가 된다. 이러한 DMD는 다른 형태의 디스플레이패널인 LCD 패널 및 LCOS 패널 등의 경우에 비해 응답속도가 빨라 동화상을 더 부드럽고 유연하게 재생할 수 있다.

패널구동부(80)는 외부로부터 입력되는 영상신호에 따라 디스플레이패널(30)의 픽셀을 턴온 또는 턴오프 시킨다. 도 4는 도 3의 디스플레이패널의 픽셀 턴온 주기를 도시한 신호파형도이다. 종래의 경우(a)의 영상이 표시되는 한 프레임 주기(T) 동안 적색 영상에 대응하는 픽셀, 녹색 영상에 대응하는 픽셀, 청색 영상에 대응하는 픽셀들이 순차적으로 턴온되었다. 하지만 픽셀들이 턴온되는 사이 사이에 픽셀이 모두 턴온프되는 블랙구간(Ⅰ)이 삽입되어 있다. 블랙구간(Ⅰ)에서는 광원부로부터의 빛이 조명부를 통하여 디스플레이부로 조사되지만, 반대로 디스플레이부로부터 반사되는 빛이 없기 때문에, 빛의 감지는 이러한 블랙구간(Ⅰ)에서 수행 되었다. 블랙구간(Ⅰ)으로 인하여 픽셀들은 T/3보다 작은 시간 동안 턴온되기 때문에 투사부로 진행하는 빛이 감소하므로 영상의 휘도가 감소된다. 프로젝션 디스플이장치의 경우 광량의 감소는 표시영상의 질을 감소시키는 원인이 된다. 또한, 블랙구간(Ⅰ) 동안만 빛의 휘도를 감지할 수 있기 때문에 실시간으로 빛의 휘도를 감지할 수 없는 제약이 있으며, 주기적인 블랙영상은 영상에 플리커를 발생시키는 요인이 된다.

반면, 본 실시예의 경우(b), 프레임 주기(T)를 균등하게 분배한 T/3 동안 적색 영상에 대응하는 픽셀, 녹색 영상에 대응하는 픽셀 및 청색 영상에 대응하는 픽셀들이 순차적으로 턴온 된다. 결론적으로, 본 실시예에 따를 경우 빛의 감지를 위한 블랙구간(Ⅰ)을 삽입하지 않아도 되기 때문에 광손실을 방지할 수 있으며, 블랙구간(Ⅰ)으로 인하여 발생하였던 플리커 현상도 방지된다. 또한, 블랙구간(Ⅰ)과 상관 없이 영상이 표시되는 동안이면 언제든지 빛의 감지가 가능하기 때문에 광조절이 보다 용이해지는 효과가 있다.

한편, 패널구동부(80)는 영상신호에 따라 턴온되는 픽셀수에 대한 정보를 광제어부(70)에 제공한다. 턴온되는 픽셀수는 광제어부(70)에서 감지된 빛의 휘도를 보정하는 과정에 사용된다(후술됨). 또한, 패널구동부(80)는 영상신호에 대응하여 광원부(10)로부터 출사되는 빛이 조절될 수 있도록 광제어부(70)로 영상신호에 대한 정보를 출력할 수 있다. 예컨대, 영상신호의 평균 휘도에 대응하여 광원부(10)로부터 출사되는 빛의 휘도를 상대적으로 밝게 또는 상대적으로 어둡게 조절하는 것이 가능하다.

광원구동부(90)는 상술한 바와 같이 적색, 녹색 및 청색의 광이 소정 주기에 따라 순차적으로 발광되도록 광원부(10)에 구동전원을 공급한다. 광원구동부(90)는 광원부(10)에 공급될 구동전원을 스위칭하는 스위칭 소자(미도시)와 스위칭 소자의 펄스 폭을 조절하여 구동전원의 레벨을 조절하는 PWM 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. PWM 제어부에서 출력되는 PWM 신호의 듀티비에 의하여 구동전원의 레벨이 변경되며, 구동전원이 변경됨에 따라 광원부(10)로부터 출사되는 빛의 휘도가 조절된다.

도 5a는 도 3에 따른 디스플레이장치의 광제어부의 개략도이고, 도 5b는 감지된 빛의 휘도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 신호파형도이다. 광감지부(50)는 도 5a와 같이 감지된 빛의 세기에 따라 전류를 생성하는 수광 다이오드(D)를 포함한다. 수광 다이오드(D)는 전류에 대응하는 전압을 출력할 수 있도록 일정한 전원단(3.3V)에 연결되어 있는 저항과 접지단 사이에 연결되어 있다.

광제어부(70)는 수광다이오드(D)에 의하여 생성되는 감지전압(Vsns)의 레벨을 디지털 신호로 변환하기 위한 연산증폭기(73)를 포함한다. 본 실시예에 따를 경우 연산증폭기(73)의 반전단자(-)에는 감지전압(Vsns)이 입력되고 비반전단자(+)에는 PWM 신호에 따라 레벨이 조절되는 기준전압(Vref)이 입력된다. 기준전압(Vref)은 광원구동부(90)로부터 제공된 PWM 신호가 저항(R)과 캐패시터(C)에 의하여 정류화된 전압으로서, PWM 신호의 듀티비에 따라 그 레벨이 변경된다. 도 5b와 같이 PWM 신호의 하이구간(d1, d2, d3)의 증가로 인하여 PWM 신호의 듀티비가 상승하면, 이에 따라 기준전압(Vref)의 레벨도 상승한다. 기준전압(Vref)이 감지전압(Vsns)이 보다 적은 레벨을 갖다가, PWM 신호의 듀티비 상승으로 인하여 감지전압(Vsns)의 레벨보다 큰 레벨을 가지게 되면, 연산증폭기(73)로부터 출력되는 출력신호는 상승한다. 이는 반전단자(-)에 입력되는 감지전압(Vsns)의 레벨이 기준전압(Vref)의 레벨보다 감소하기 때문이다. 광제어부(70)는 출력신호의 레벨이 변경되는 시점에서 PWM 신호의 듀티비를 판단하고, PWM 신호의 듀티비를 감지전압(Vsns)에 대한 정보로 이용한다. 감지전압(Vsns)에 디지털 신호를 얻기 위하여 연산증폭기(73)를 사용할 경우 다른 소자에 비하여 가격이 저렴한 장점이 있으며, 도 4와 같이 블랙 영상을 표시하지 않기 때문에 플리커와 같은 문제점이 발생되지 않는다. 광제어부(70)는 매 프레임 주기마다 또는 광원부(10)에서 공급되는 빛의 색상 주기가 변경될 때 마다 빛의 휘도를 판단할 수도 있으며, 수 초에 한 번씩 판단할 수도 있다. 즉, 광을 감지하는 주기는 사용자의 선택, 광원부(10)의 특성을 고려하여 적절하게 설정될 수 있으며, 빛의 화이트 밸런스 또는 색온도가 최적의 상태를 유지하도록 제어할 수 있는 범위 내에서 자유롭게 변경될 수 있다.

다른 실시예에 따르면 PWM 신호의 듀티비를 감소시킴으로써 감지전압(Vsns)에 대한 디지털 신호를 얻을 수도 있으며, 연산증폭기(73)의 반전단자(-) 및 비반전단자(+)에 입력되는 전압 역시 변경될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 광제어부(70)는 연산증폭기(73)와 같은 아날로그 디바이스가 아닌 디지털 디바이스를 포함할 수 있다. 즉, 감지된 빛의 휘도를 디지털 신호로 변경하는 신호 변경부로서 아날로그-디지털 컨버터(analog-digital converter; ADC)를 포함할 수 있다. ADC를 포함할 경우, 휘도 감지 속도가 연산증 폭기(73)와 비교하여 굉장히 빠른 장점이 있으며, PWM 신호 등을 이용하지 않아도 되는 제어의 간편함이 있다.

광제어부(70)는 감지된 빛의 휘도를 디스플레이패널(30)의 광반사 특성에 따라 보정하기 위하여 감지된 빛의 휘도에서 디스플레이패널(30)로부터 조명부(20)로 반사되는 빛의 휘도를 제외시킨다. 본 실시예에 따를 경우, 광제어부(70)는 패널구동부(80)로부터 턴온되는 픽셀수에 대한 정보를 수신하고, 턴온되는 픽셀의 개수에 대응하여 디스플레이패널(30)로부터 조명부(20)로 반사되는 빛의 휘도를 소정의 함수에 따라 연산한다. 도 6은 본 실시예에 따른 디스플레이패널(30)의 픽셀을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 디스플레이패널(30)이 10*10 매트릭스 형태로 배열되어 있는 미러 픽셀을 포함한다면, 100개의 픽셀 중 현재 빗금 쳐진 60개만이 턴온 되어 빛을 투사부(40)로 투사하고, 나머지 40개의 픽셀은 턴오프 되어 입사된 빛을 투사부(40)가 아닌 다른 방향으로 반사시킨다. 도 7은 디스플레이패널(30)의 턴온 픽셀수에 따른 휘도를 도시한 그래프이다. 도시된 바와 같이 턴온 픽셀수에 따라 반사되는 광의 휘도는 다양하게 변할 수 있다. 이는 디스플레이패널(30)의 반사 특성 또는 디스플레이패널(30)과 조명부(20) 사이의 빛의 경로 등에 의하여 가변된다. A의 경우 반사광의 휘도는 턴온 픽셀수에 정비례하는 특성을 갖는다. 이 경우, 상기 함수는 선형 함수(예컨대, y=ax+b)가 될 것이다. A와는 달리 B 또는 C의 경우, 광특성은 직선이 아닌 곡선이며, 함수는 이차 이상의 계수를 가질 것이다(예컨대, y=axn+bxn-1+cxn-2…). 광제어부(70)는 이처럼 광특성을 고려한 소정의 함수를 이용하여 반사광의 휘도를 연산한 다음, 이를 감지된 빛의 휘도에서 뺀다. 이러한 과정을 통하여 영상이 표시될 때 조명부(20)로부터 반사되는 빛의 영향을 배제시킨 빛의 휘도를 구할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 광제어부(70)는 픽셀의 턴온 개수에 대한 반사광의 휘도를 저장하고 있는 저장부를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 저장부는 룩업테이블 형태로 구현될 수 있다. 광제어부(70)가 룩업테이블을 이용할 경우 광을 감지할 때 마다 반사광을 연산하지 않아도 되기 때문에 휘도를 보정하는 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 룩업테이블을 저장하고 있는 저장부를 디스플레이장치 내부에 직접 저장하지 않고 외장형으로 마련할 경우, 디스플레이장치 내부 메모리 용량을 감소시킬 수도 있다. 룩업테이블은 사용자의 기호 또는 디스플레이패널(30)의 열화를 고려하여 업데이트가 가능하다.

도 8은 본 실시예에 따른 디스플레이장치의 광조절방법을 설명한 제어흐름도이며, 이를 참조하여 광조절방법을 정리한다. 우선, 패널구동부(80)에 의하여 디스플레이패널(30)이 구동됨과 동시에 광원구동부(90)에 의하여 광원부(10)가 구동되어 디스플레이패널(30)로 빛이 제공된다(S10).

광원부(10)와 조명부(20) 사이에 마련되어 있는 광감지부(50)에서 빛을 감지하면(S20), 광제어부(70)는 턴온되는 픽셀의 개수에 따라 디스플레이패널(30)로부터 조명부(20)로 반사되는 반사광의 휘도를 판단한다(S30). 이 때, 광제어부(70)는 반사광의 휘도 정보를 저장하고 있는 룩업테이블을 이용할 수도 있고, 특정 함수를 이용하여 반사광의 휘도를 연산할 수도 있다. 어떠한 경우이든 반사광에 대한 휘도는 디스플레이패널(30)의 특성이 반영된 것이며, 이로 인하여 광제어부(70)는 디스 플레이패널(30)의 종류 및 열화 성질 등을 고려하여 빛의 휘도를 감지할 수 있다.

그런 다음, 광제어부(70)는 감지된 빛의 휘도에서 반사광의 휘도를 제외시킨다(S40). 이러한 과정을 통하여 광제어부(70)는 광원부(10)로부터 출사되는 순수한 빛의 휘도를 얻을 수 있다.

광제어부(70)는 보정된 빛의 휘도를 이용하여 디스플레이패널(30)로 제공되는 빛의 화이트 밸런스 및 빛의 색온도 중 적어도 하나를 조절한다(S50). 광제어부(70)는 보정된 빛의 휘도 정보를 광원구동부(90)에 출력할 수도 있다. 이 경우 광원구동부(90)는 보정된 화이트 밸런스 또는 색온도에 따라 광원부(10)로 공급하는 구동전원을 조절한다.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이장치의 제어블럭도이고,

도 2는 도 1에 따른 디스플레이장치의 광조절방법을 설명하기 위한 제어흐름도이고,

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 디스플레이장치의 개략도이고,

도 4는 도 3의 디스플레이패널의 픽셀 턴온 주기를 도시한 신호파형도이고,

도 5a는 도 3에 따른 디스플레이장치의 광제어부의 개략도이고,

도 5b는 도 3에 따른 디스플레이장치에서 감지된 빛의 휘도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 신호파형도이고,

도 6은 도 3의 디스플레이장치의 디스플레이패널을 도시한 도면이고,

도 7은 도 6의 디스플레이부의 턴온 픽셀수에 따른 반사광의 휘도를 도시한 그래프이고,

도 8은 도 3에 따른 디스플레이장치의 광조절방법을 설명한 제어흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 광원부 11 : 점광원

20 : 조명부 30 : 디스플레이패널

40 : 투사부 50 : 광감지부

60, 70 : 광제어부 80 : 패널구동부

90 : 광원구동부

Claims

디스플레이패널과, 광원부와, 광원부로부터 출사되는 빛을 상기 디스플레이패널로 조명하는 조명부와 상기 디스플레이패널로부터 출사된 빛을 기설정된 방향으로 투사하는 투사부를 포함하는 디스플레이장치에 있어서,

상기 광원부와 상기 조명부 사이에 마련되어 있는 광감지부와;

상기 디스플레이패널의 광반사 특성에 기초하여 상기 광감지부에서 감지된 빛의 휘도를 보정하는 광제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
제1항에 있어서,

상기 광제어부는 감지된 빛의 휘도에서 상기 디스플레이패널로부터 상기 조명부로 반사되는 빛의 휘도를 제외하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
제2항에 있어서,

상기 디스플레이패널은 복수의 픽셀을 갖는 DMD를 포함하고,

상기 광제어부는 턴온되는 상기 픽셀의 개수에 대응하여 상기 디스플레이패널로부터 상기 조명부로 반사되는 빛의 휘도를 저장하고 있는 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
제2항에 있어서,

상기 디스플레이패널은 복수의 픽셀을 갖는 DMD(Digital Micromirror Device)를 포함하고,

상기 광제어부는 턴온되는 상기 픽셀의 개수에 대응하여 상기 디스플레이패널로부터 상기 조명부로 반사되는 빛의 휘도를, 소정의 함수에 따라 연산하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
제1항에 있어서,

상기 광원부는 상이한 색을 발광하는 복수의 광원을 포함하고,

상기 광원부로부터 상이한 색의 빛이 소정의 주기에 따라 순차적으로 발광되도록 상기 광원부에 구동전원을 공급하는 광원구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
제5항에 있어서,

상기 광감지부는 감지된 빛에 대응하는 감지전압을 출력하고,

상기 광제어부는 상기 감지전압과 상기 구동전원에 대응하는 PWM 신호에 따라 레벨이 조절되는 기준전압이 입력되는 연산증폭기를 포함하고, 상기 연산증폭기의 출력신호에 기초하여 상기 감지전압에 대응되는 상기 PWM 신호의 듀티비를 판단하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
제1항에 있어서,

상기 광감지부는 감지된 빛의 휘도를 디지털 신호로 변경하는 신호 변경부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
제1항에 있어서,

상기 광제어부는 보정된 빛의 휘도를 이용하여 상기 디스플레이패널로 제공되는 빛의 화이트 밸런스 및 빛의 색온도 중 적어도 하나를 조절하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
디스플레이패널과, 광원부와, 광원부로부터 출사되는 빛을 상기 디스플레이패널로 조명하는 조명부와, 상기 디스플레이패널로부터 출사된 빛을 기설정된 방향으로 투사하는 투사부를 포함하는 디스플레이장치에 있어서,

상기 광원부와 상기 조명부 사이에 마련되어 있는 광감지부와;

상기 광감지부에서 감지된 빛의 휘도와 상기 디스플레이패널로부터 상기 조명부로 반사되는 빛의 휘도를 이용하여 상기 조명부로부터 상기 디스플레이패널로 조사되는 빛의 휘도를 판단하고, 판단된 빛의 휘도에 기초하여 빛의 화이트 밸런스 및 빛의 색온도 중 적어도 하나를 조절하는 광제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
제9항에 있어서,

상기 디스플레이패널은 복수의 픽셀을 갖는 DMD(Digital Micromirror Device)를 포함하고,

상기 광제어부는 턴온되는 상기 픽셀의 개수에 대응하여 상기 디스플레이패널로부터 상기 조명부로 반사되는 빛의 휘도를 저장하고 있는 룩업테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
제9항에 있어서,

상기 디스플레이패널은 복수의 픽셀을 갖는 DMD(Digital Micromirror Device)를 포함하고,

상기 광제어부는 소정의 함수를 이용하여, 턴온되는 상기 픽셀의 개수에 따라 상기 디스플레이패널로부터 상기 조명부로 반사되는 빛의 휘도를 연산하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
디스플레이패널과, 광원부와, 광원부로부터 출사되는 빛을 상기 디스플레이패널로 조명하는 조명부와, 상기 디스플레이패널로부터 출사된 빛을 기설정된 방향으로 투사하는 투사부와, 상기 광원부와 상기 조명부 사이에 마련되어 있는 광감지부를 포함하는 디스플레이장치의 제어방법에 있어서,

상기 디스플레이패널로 빛을 제공하는 단계와;

상기 광감지부에서 빛을 감지하는 단계와;

상기 디스플레이패널의 광반사 특성에 기초하여 감지된 빛의 휘도를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 광조절방법.
제12항에 있어서,

상기 빛의 휘도를 보정하는 단계는 감지된 빛의 휘도에서 상기 디스플레이패널로부터 상기 조명부로 반사되는 빛의 휘도를 제외하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 광조절방법.
제12항에 있어서,

상기 디스플레이패널은 복수의 픽셀을 갖는 DMD(Digital Micromirror Device)를 포함하고,

상기 빛의 휘도를 보정하는 단계는 턴온되는 상기 픽셀의 개수에 따라 상기 디스플레이패널로부터 상기 조명부로 반사되는 빛의 휘도를 연산하고, 감지된 빛의 휘도에서 연산된 빛의 휘도를 빼는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 광조절방법.
제12항에 있어서,

보정된 빛의 휘도를 이용하여 상기 디스플레이패널로 제공되는 빛의 화이트 밸런스 및 빛의 색온도 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 광조절방법.