KR20210044019A - 생체리듬 기반 파장 가변 영상 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 제1 화소 및 제2 화소를 포함하는 표시 패널; 및 사용자 건강 프로파일에 기초하여, 외부 장치로부터 입력되는 입력 데이터(r,g,b)를 상기 제1 화소에 표시되는 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 상기 제2 화소에 표시되는 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)로 변환하는 표시제어부; 를 포함하고, 상기 제1 화소의 적어도 하나의 서브 화소가 출력하는 광은, 제2 화소의 대응되는 서브 화소가 출력하는 광과 서로 다른 중심파장을 가지는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 생체리듬 기반 파장 가변 영상 표시 장치에 관한 것이다.
발생, 생리, 대사, 행동 등 다양한 생명 현상은 항상성을 유지하려는 경향과 더불어 다양한 형태의 주기적인 특성을 나타낸다. 인간을 포함한 대다수의 생명체에서 공통적으로 관찰되는 이러한 본질적인 주기성을 통칭하여 생체리듬(biological rhythm)이라 한다.
대다수의 생명체와 마찬가지로 인간의 몸도 생체 리듬에 따라 움직인다. 잠을 자고 일어나는 것, 몸 안의 호르몬 분비, 체온의 변화 등 인체에 일어나는 일들은 생체 리듬에 따라 변화한다.
현대인들은 대부분 바쁘게 일하고, 잠을 적게 자며, 생활 패턴이 불규칙하다. 이러한 환경적인 변화는 생체 리듬을 교란시킨다. 생체 리듬의 교란은 불면증, 우울증 등의 질병을 유발할 수 있다.
빛은 생체리듬에 영향을 주는 중요한 요인 중 하나인데, 이에 민감하게 반응하는 호르몬들을 매개로 하여 생리적 기능을 조절한다. 따라서, 빛을 잘 활용하면 교란된 생체 리듬을 교정하고, 불면증, 우울증 등의 질병을 치료할 수 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
빛을 잘 활용하면 교란된 생체 리듬을 교정하고, 불면증, 우울증 등의 질병을 치료할 수 있으나, 시판되는 광 치료 장비는 비용 등의 제약으로 인하여 개인이 구매하는데 어려움이 있으며, 주로 병원과 같은 특정 시설에 설치되어 운영되므로 사용자의 접근성이 좋지 못하다.
본 발명의 목적은 위 문제를 해결하기 위한 것으로, 일반 적인 영상 표시 장치에 사용되는 광원과 광치료 효과가 뛰어난 중심 파장대를 가지는 광원을 가지고 있어서, 사용자가 영상을 시청하면서 동시에 광치료 효과를 얻을 수 있는 영상 표시 장치를 제공하는데 있다.
전술한 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명은 다음과 같은 특징이 있는 실시예를 가진다.
본 발명은 제1 화소 및 제2 화소를 포함하는 표시 패널; 및 사용자 건강 프로파일에 기초하여, 외부 장치로부터 입력되는 입력 데이터(r,g,b)를 상기 제1 화소에 표시되는 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 상기 제2 화소에 표시되는 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)로 변환하는 표시제어부; 를 포함하고, 상기 제1 화소의 적어도 하나의 서브 화소가 출력하는 광은, 제2 화소의 대응되는 서브 화소가 출력하는 광과 서로 다른 중심파장을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 화소의 청색(B) 서브 화소가 출력하는 광은, 제2 화소의 청색(B) 서브 화소가 출력하는 광과 서로 다른 중심파장을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 화소의 녹색(G) 서브 화소가 출력하는 광은, 제2 화소의 녹색(G) 서브 화소가 출력하는 광과 서로 다른 중심파장을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 화소의 적색(R)서브 화소가 출력하는 광은, 제2 화소의 적색(R) 서브 화소가 출력하는 광과 서로 다른 중심파장을 가지는 것을 특징으로 한다.
제2 화소의 청색(B) 서브 화소가 출력하는 광의 중심파장은 460nm 내지 470nm 값인 것을 특징으로 한다.
상기 표시제어부는 하기 수학식으로, 입력 데이터(r,g,b)를 상기 제1 화소에 표시되는 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 상기 제2 화소에 표시되는 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)로 변환하는 것을 특징으로 한다.
여기서 x는 제1 화소에 대한 가중치 값이고, y는 제2 화소에 대한 가중치 값이며,
p1은 적색(r) 서브화소, p2는 녹색(g) 서브화소, p3는 청색(b) 서브화소에 대한 가중치 값이다.
상기 표시제어부는 사용자 건강 프로파일에 기초하여 표시 장치의 표시 모드를 설정하고, 상기 표시 모드는 입력 데이터(r, g, b)와, 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)가 동일한 최적 시청모드; 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 제2 출력 데이터(R2, G2, B2) 중 적어도 어느 하나의 출력 데이터가 0의 값을 가지는 비 시청모드; 및 입력 데이터(r, g, b)에 서로 다른 가중치를 적용하여 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)로 변환하는 시청모드; 를 포함하고, 상기 비 시청모드에서 상기 표시제어부는 외부 장치로부터 입력되는 입력 데이터(r, g, b)를 무시하고, r,g,b를 최대 그레이 레벨의 값(8bit 데이터 기준으로 255)으로 하여 상기 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)로 변환하는 것을 특징으로 한다.
상기 영상 표시 장치는 사용자에게 부착된 IoT센서(70)를 통하여 사용자의 생체리듬을 수집하고 이를 분석하여 사용자 건강 임시 프로파일(A)을 생성하는 건강 프로파일 생성 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 영상 표시 장치는 건강 프로파일 생성 모듈(11)이 생성한 사용자 건강 임시 프로파일(A)의 이상 여부를 확인하는 생체건강 확인부를 포함하고, 상기 생체건강 확인부는 사용자 건강 임시 프로파일(A)을 기 저장된 정상인의 건강 프로파일(B)과 비교하여, 그 차이가 기준값을 초과하는 경우, 사용자 건강 임시 프로파일(A)을 기 저장된 정상인의 건강 프로파일(B)로 대체하여 사용자 건강 상시 프로파일(C)로 생성하고, 그 차이가 기준값 이하인 경우, 사용자 건강 임시 프로파일(A)을 사용자 건강 상시 프로파일(C)로 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 화소와 상기 제2 화소는 표시 패널 상에 상하, 좌우 서로 교차하여 배치되어 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 화소는 상기 표시 패널의 중앙부에 배치되고, 상기 제2 화소는 상기 표시 패널의 외곽부에 배치되어 형성된 것을 특징으로 한다.
화소는 상기 표시 패널 상에 제1 화소와 제2 화소를 1열씩 교차로 배치되어 형성된 것을 특징으로 한다.
화소는 상기 표시 패널 상에 제1 화소와 제2 화소를 1행씩 교차로 배치되어 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 표시 패널은 제1 화소 및 제2 화소를 형성하는 OLED 소자를 포함하고, 상기 OLED 소자는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 도포된 발광층(EML), 및 상기 발광층 위에 형성된 제2 전극을 포함하고, 제2 화소(L2)의 서브 화소를 형성하는 발광층(EML)의 재료를, 대응되는 제1 화소(L1)의 서브 화소를 형성하는 발광층(EML)의 재료와 다르게 형성한 것을 특징으로 한다.
상기 발광층(EML)은 호스트(host)와, 상기 호스트에 첨가하는 도펀트(dopant)를 포함하고, 제2 화소(L2)의 서브 화소를 형성하는 발광층(EML)의 도펀트 재료를, 대응되는 제1 화소(L1)의 서브 화소를 형성하는 발광층(EML)의 도펀트 재료와 다르게 형성한 것을 특징으로 한다.
상기 발광층(EML)은 호스트(host)와, 상기 호스트에 첨가하는 도펀트(dopant)를 포함하고, 제2 화소(L2)의 서브 화소를 형성하는 발광층(EML)의 호스트 재료를, 대응되는 제1 화소(L1)의 서브 화소를 형성하는 발광층(EML)의 호스트 재료와 동일하게 형성한 것을 특징으로 한다.
상기 표시 패널은 제1 화소 및 제2 화소를 형성하는 OLED 소자를 포함하고, 상기 표시 패널은 색 변환층(Color Conversion Layer)을 포함하되, 상기 색 변환층은 제1 화소(L1) 또는 제2 화소(L2) 중 어느 하나의 화소를 구성하는 적어도 하나의 서브 화소에만 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 표시 패널은 액정 표시 장치(LCD)로 구성되고, 제2 화소(L2)의 서브 화소를 형성하는 칼라필터(CF)를, 대응되는 제1 화소(L1)의 서브 화소를 형성하는 칼라필터(CF)와 다르게 형성하여 서브 화소에서 출력되는 광의 중심 파장이 제2 화소(L2)와 제1 화소(L2) 간에 상이한 것을 특징으로 한다.
상기 표시 패널은 액정 표시 장치(LCD)로 구성되고, 상기 표시 패널에서 백라이트 유닛(BLU)을 구성하는 LED는 중심 파장을 서로 달리하는 제1 LED와 제2 LED로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 표시 패널은 상기 백라이트 유닛(BLU)이 직하(direct)형으로 배치되어 있으며, 상기 제1 LED와 상기 제2 LED는 표시 패널 상에 상하, 좌우 서로 교차하여 배치되어 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 표시 패널은 상기 백라이트 유닛(BLU)이 직하(direct)형으로 배치되어 있으며, 상기 제1 LED는 상기 표시 패널의 중앙부에 배치되고, 제2 LED는 표시 패널의 외곽부에 배치되어 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 표시 패널은 상기 백라이트 유닛(BLU)이 직하(direct)형으로 배치되어 있으며, 상기 표시 패널 상에 제1 LED와 제2 LED를 1열씩 교차로 배치되어 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 표시 패널은 상기 백라이트 유닛(BLU)이 직하(direct)형으로 배치되어 있으며, 상기 표시 패널 상에 제1 LED와 제2 LED를 1행씩 교차로 배치되어 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명이 개시하는 영상 표시 장치는 일반 적인 영상 표시 장치에 사용되는 광원과 광치료 효과가 뛰어난 중심 파장대를 가지는 광원을 가지고 있어서, 사용자가 영상을 시청하면서 동시에 광치료 효과를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 사용자에 부착된 IoT센서를 통하여 사용자의 생체리듬을 수집하고 이를 분석하여 사용자 건강 프로파일을 생성할 수 있다.
또한 본 발명은 서로 다른 중심 파장을 가지는 화소를 형성하여, 사용자의 교란된 생체 리듬 치료에 적합한 다양한 파장을 생성할 수 있다.
또한 본 발명은 단순한 계조 변조가 아니라, 생체 리듬 치료에 적합한 다양한 파장을 생성할 수 있기 때문에, 생체 리듬 치료 효과가 높다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 일 실시 예를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 블록도이다.
도 4는 제1 화소(L1)와, 제2 화소(L2)가 표시하는 광의 파장에 따른 에너지량을 개략적으로 도시한 도면이다
도 5 내지 도 8은 표시 패널에 배치된 제1 화소(L1)와 제2 화소(L2)의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널이 RGB OLED 소자로 이루어진 경우의 화소 구조의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 패널이 RGB OLED 소자로 이루어진 경우의 화소 구조의 단면도이고, 도 11은 평면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 패널이 WOLED 소자로 이루어진 경우의 화소 구조의 단면도이고, 도 13은 평면도이다.
도 14 내지 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 패널이 액정 표시 장치(LCD)구성된 경우이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 일 실시 예를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 블록도이다.
도 4는 제1 화소(L1)와, 제2 화소(L2)가 표시하는 광의 파장에 따른 에너지량을 개략적으로 도시한 도면이다
도 5 내지 도 8은 표시 패널에 배치된 제1 화소(L1)와 제2 화소(L2)의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널이 RGB OLED 소자로 이루어진 경우의 화소 구조의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 패널이 RGB OLED 소자로 이루어진 경우의 화소 구조의 단면도이고, 도 11은 평면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 패널이 WOLED 소자로 이루어진 경우의 화소 구조의 단면도이고, 도 13은 평면도이다.
도 14 내지 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 패널이 액정 표시 장치(LCD)구성된 경우이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 본 명세서에서, 어떤 구성 요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성 요소 "상에 있다.", "연결된다.", 또는 "결합된다."고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성 요소 상에 직접 연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성 요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
"아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다." 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
정보화 사회가 발전함에 따라 다양한 형태의 표시 장치가 개발되고 있다. 최근에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel; PDP), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display; OLED)와 같은 여러 가지 표시 장치가 활용되고 있다.
본 발명이 제공하는 영상 표시 장치는 일반 적인 영상 표시 장치에 사용되는 광원과 광치료 효과가 뛰어난 중심 파장대를 가지는 광원을 가지고 있어서, 사용자가 영상을 시청하면서 동시에 광치료 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 사용자가 착용한 IoT 센서, 또는 사용자에게 부착된 IoT센서를 통하여 사용자의 생체리듬을 수집/분석하여, 사용자에게 각성 효과를 주는 기능, 또는 사용자의 수면을 방해하지 않는 기능 등, 교란된 생체 리듬을 교정하는 기능을 제공할 수 있다.
표시 장치는 OLED, TFT-LCD, PDP, 또는 LED 디스플레이와 같은 평판 표시장치일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 영상 신호를 수신하여 이에 대응되는 영상을 표시하는 다양한 장치일 수 있다. 디스플레이 장치는 예컨대, 스마트 폰, 태블릿 PC, 노트북 PC, 모니터, TV 등과 같은 전자 장치 그 자체일 수도 있고, 해당 전자 장치들의 영상 표시를 위한 부품일 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하며, 표시 장치(1)는 제어부(10), 게이트 구동부(20), 데이터 구동부(30), 전원 공급부(40) 및 표시 패널(50)을 포함한다.
제어부(10)는 외부로부터 영상 신호(RGB) 및 제어 신호(CS)를 수신할 수 있다. 영상 신호(RGB)는 복수의 계조 데이터를 포함할 수 있다. 제어 신호(CS)는 예를 들어, 수평 동기 신호, 수직 동기 신호 및 메인 클럭 신호를 포함할 수 있다.
제어부(10)는 영상 신호(RGB) 및 제어 신호(CS)를 표시 패널(50)의 동작 조건에 적합하도록 처리하여, 영상 데이터(DATA), 게이트 구동 제어 신호(CONT1), 데이터 구동 제어 신호(CONT2) 및 전원 공급 제어 신호(CONT3)를 생성 및 출력할 수 있다.
게이트 구동부(20)는 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn)을 통해 표시 패널(50)의 화소(PX)들과 연결될 수 있다. 게이트 구동부(20)는 제어부(10)로부터 출력되는 게이트 구동 제어 신호(CONT1)에 기초하여, 게이트 신호들을 생성할 수 있다. 게이트 구동부(20)는 생성된 게이트 신호들을 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn)을 통해 화소(PX)들에 제공할 수 있다.
데이터 구동부(30)는 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 표시 패널(50)의 화소(PX)들과 연결될 수 있다. 데이터 구동부(30)는 제어부(10)로부터 출력되는 영상 데이터(DATA) 및 데이터 구동 제어 신호(CONT2)에 기초하여, 데이터 신호들을 생성할 수 있다. 데이터 구동부(30)는 생성된 데이터 신호들을 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 화소(PX)들에 제공할 수 있다.
전원 공급부(40)는 복수의 전원 라인(PL1, PL2)들을 통해 표시 패널(50)의 화소(PX)들과 연결될 수 있다. 전원 공급부(40)는 전원 공급 제어 신호(CONT3)에 기초하여 표시 패널(50)에 제공될 구동 전압을 생성할 수 있다. 구동 전압은 예를 들어 고전위 구동 전압(ELVDD) 및 저전위 구동 전압(ELVSS)을 포함할 수 있다. 전원 공급부(40)는 생성된 구동 전압들(ELVDD, ELVSS)을 대응되는 전원 라인(PL1, PL2)을 통해 화소(PX)들에 제공할 수 있다.
표시 패널(50)에는 복수의 화소(PX)(또는, 서브 화소로 명명됨)들이 배치된다. 화소(PX)들은 예를 들어, 표시 패널(50) 상에 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
각각의 화소(PX)는 대응되는 게이트 라인 및 데이터 라인에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 화소(PX)들은 게이트 라인들(GL1~GLn) 및 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 공급되는 게이트 신호 및 데이터 신호에 대응하는 휘도로 발광할 수 있다.
각각의 화소(PX)는 제1 내지 제3 색 중 어느 하나의 색을 표시할 수 있다. 일 실시 예에서, 각각의 화소(PX)는 레드, 그린 및 블루 중 어느 하나의 색을 표시할 수 있다. 다른 실시 예에서, 각각의 화소(PX)는 시안, 마젠타 및 옐로우 중 어느 하나의 색을 표시할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 화소(PX)들은 4개 이상의 색들 중 어느 하나를 표시하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 화소(PX)는 레드, 그린, 블루 및 화이트 중 어느 하나의 색을 표시할 수도 있다.
제어부(10), 게이트 구동부(20), 데이터 구동부(30) 및 전원 공급부(40)는 각각 별개의 집적 회로(Integrated Circuit; IC)로 구성되거나 적어도 일부가 통합된 집적 회로로 구성될 수 있다. 예를 들어, 데이터 구동부(30) 및 전원 공급부(40) 중 적어도 하나가 제어부(10)와 통합된 집적 회로로 구성될 수 있다.
또한, 도 1에서는 게이트 구동부(20)와 데이터 구동부(30)는 표시 패널(50)과 별개의 구성 요소로써 도시되지만, 게이트 구동부(20) 및 데이터 구동부(30) 중 적어도 하나는 표시 패널(50)과 일체로 형성되는 인 패널(In Panel) 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 구동부(20)는 게이트 인 패널(Gate In Panel; GIP) 방식에 따라 표시 패널(50)과 일체로 형성될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 일 실시 예를 나타낸 회로도이다.
도 2는 i번째 게이트 라인(GLi)과 j번째 데이터 라인(DLj)에 연결되는 화소(PXij)를 예로써 도시한다.
도 2를 참조하면, 화소(PX)는 스위칭 트랜지스터(ST), 구동 트랜지스터(DT), 스토리지 커패시터(Cst) 및 발광 소자(LD)를 포함한다.
스위칭 트랜지스터(ST)의 제1 전극(예를 들어, 소스 전극)은 j번째 데이터 라인(DLj)과 전기적으로 연결되고, 제2 전극(예를 들어, 드레인 전극)은 제1 노드(N1)와 전기적으로 연결된다. 스위칭 트랜지스터(ST)의 게이트 전극은 i번째 게이트 라인(GLi)과 전기적으로 연결된다. 스위칭 트랜지스터(ST)는 i번째 게이트 라인(GLi)으로 게이트 온 레벨의 게이트 신호가 인가될 때 턴 온되어, j번째 데이터 라인(DLj)으로 인가되는 데이터 신호를 제1 노드(N1)로 전달한다.
스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극은 제1 노드(N1)와 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 고전위 구동 전압(ELVDD)을 제공받도록 구성될 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)에 인가되는 전압과 고전위 구동 전압(ELVDD) 사이의 차이에 대응하는 전압을 충전할 수 있다.
구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극(예를 들어, 소스 전극)은 고전위 구동 전압(ELVDD)을 제공받도록 구성되고, 제2 전극(예를 들어, 드레인 전극)은 발광 소자(LD)의 제1 전극(예를 들어, 애노드 전극)에 전기적으로 연결된다. 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극은 제1 노드(N1)에 전기적으로 연결된다. 구동 트랜지스터(DT)는 제1 노드(N1)를 통해 게이트 온 레벨의 전압이 인가될 때 턴 온되고, 게이트 전극에 제공되는 전압에 대응하여 발광 소자(LD)를 흐르는 구동 전류의 양을 제어할 수 있다.
발광 소자(LD)는 구동 전류에 대응하는 광을 출력한다. 발광 소자(LD)는 레드, 그린 및 블루 중 어느 하나의 색에 대응하는 광을 출력할 수 있다. 발광 소자(LD)는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED), 또는 마이크로 내지 나노 스케일 범위의 크기를 가지는 초소형 무기 발광 다이오드일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 이하에서는, 발광 소자(LD)가 유기 발광 다이오드로 구성되는 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
본 발명에서 화소(PX)들의 구조가 도 2에 도시된 것으로 한정되지 않는다. 실시 예에 따라, 화소(PX)들은 구동 트랜지스터(DT)의 문턱 전압을 보상하거나, 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극의 전압 및/또는 발광 소자(LD)의 애노드 전극의 전압을 초기화하기 위한 적어도 하나의 소자를 더 포함할 수 있다.
도 2에서는 스위칭 트랜지스터(ST) 및 구동 트랜지스터(DT)가 NMOS 트랜지스터인 예가 도시되지만, 본 발명은 이로써 한정되지 않는다. 예를 들어, 각각의 화소(PX)를 구성하는 트랜지스터들 중 적어도 일부 또는 전부는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 스위칭 트랜지스터(ST) 및 구동 트랜지스터(DT) 각각은 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly Silicon; LTPS) 박막 트랜지스터, 산화물 박막 트랜지스터 또는 저온 폴리 옥사이드(Low Temperature Polycrystalline Oxide; LTPO) 박막 트랜지스터로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(10)의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(10)는 건강 프로파일 생성 모듈(11), 생체건강 확인부(12), 표시제어부(13)을 포함한다.
건강 프로파일 생성 모듈(11)은 사용자가 착용하거나, 또는 사용자에게 부착된 IoT센서(70)를 통하여 사용자의 생체리듬을 수집하고 이를 분석하여 사용자 건강 임시 프로파일(A)을 생성한다. IoT센서(70)는 사용자의 멜라토닌, 코르티솔, 심부체온 등을 감지할 수 있다.
이론적으로 우리 체내에서 일어나는 생체리듬을 갖는 모든 변화들은 일중 변동 양상을 측정할 수 있고, 이를 바탕으로 생체리듬을 평가할 수 있다. 임상적으로 적용할 수 있는 생체리듬의 평가방법은 예를 들어 멜라토닌 및 코르티솔의 농도, 심부체온을 측정하여 평가할 수 있다.
멜라토닌(melatonin)은 뇌 속에 있는 송과선에서 만들어지는 천연 호르몬으로써, 인체의 자연적인 리듬을 통제하여 시계를 맞추고 제어하는 역할을 한다. 밤마다 송과선에서 분비되는 멜라토닌 덕분에 우리는 편안하게 잠이 들 수 있는 것이다. 멜라토닌은 전구체인 세로토닌으로부터 두 단계를 거쳐 만들어진다. 불을 끄면 더 잠이 잘 오는 것처럼, 들어오는 빛이 줄어들면 이미 만들어져 저장되어 있는 멜라토닌이 혈중으로 분비된다. 아침이 되면 혈중 멜라토닌의 양이 줄어들게 되고 따라서 일어나 활동을 시작하게 된다. 이러한 멜라토닌은 수면을 유도하며, 사람의 몸에 청색광(중심파장이 대략 460nm)이 인지되면, 멜라토닌의 분비가 억제된다고 알려져 있다.
코르티솔(cortisol)은 부신피질에서 발생하는 호르몬으로 사실은 몸을 회복시키는 기능을 한다. 인체가 자극을 받으면 자극에 대항하는 힘을 만들게 되고, 근육에서 아미노산, 간에서 포도당, 지방조직에서 지방산을 추가로 분비시켜 소모된 에너지를 회복시킨다. 코르티솔의 혈중 농도의 최저점은 보통 자정에 관 찰이 되고, 최고점은 아침 9시경에 관찰된다. 코르티솔 농도는 잠이 들고 난 뒤 2-3시간 후부터 점차로 상승하기 시작해서, 아침 9시의 최고점까지 점차로 증가한다. 즉 낮 동안에는 저하되어 있다가, 밤이 되면 증가하기 시작하여 아침에 일어날 무렵 최대치에 도달한다.
심부체온은 체내의 열 생성과 열 손실의 상호작용에 의하여 결정된다. 통상적으로 밤이 되면 혈관의 확장이 일어나면서 열 손실이 증가하게 되어 심부체온은 떨어 지고, 아침에는 열 생성이 시작되면서 심부체온이 상승하게 된다. 입면 시간과 수면 시간이 심부체온과 연관이 있으며, 특히 심부체온이 급격하게 떨어지는 순간에 잠이 온다는 보고가 있다.
이렇듯 멜라토닌과 코르티솔의 농도 및 심부체온의 변동은 수면과 관련이 있기 때문에, 멜라토닌과 코르티솔의 농도 및 심부체온의 변동을 측정하면 생체리듬을 파악할 수 있다.
생체건강 확인부(12)는 건강 프로파일 생성 모듈(11)이 생성한 사용자 건강 임시 프로파일(A)의 이상 여부를 확인하여 사용자 건강 상시 프로파일(C)을 생성한다. 구체적으로 생체건강 확인부(12)는 사용자 건강 임시 프로파일(A)을 기 저장된 정상인의 건강 프로파일(B)과 비교한다.
그리고, 사용자 건강 임시 프로파일(A)과 정상인의 건강 프로파일(B)의 차이가 기준값을 초과하는 경우, 사용자 건강 임시 프로파일(A)에 이상이 있다고 판단하여, 사용자 건강 임시 프로파일(A)을 기 저장된 정상인의 건강 프로파일(B)로 대체하여 사용자 건강 상시 프로파일(C)로 생성한다. 사용자 건강 임시 프로파일(A)에 이상이 있는 경우는 사용자의 생체 리듬에 일시적인 이상이 있거나, 또는 IoT센서(70)를 통하여 수집된 사용자의 생체리듬 정보에 오류가 있는 경우이다.
사용자 건강 임시 프로파일(A)과 정상인의 건강 프로파일(B)의 차이가 기준값 이하인 경우에는, 생체건강 확인부(12)는 건강 프로파일 생성 모듈(11)이 생성한 사용자 건강 임시 프로파일(A)에 이상이 없다고 판단하여 사용자 건강 임시 프로파일(A)을 사용자 건강 상시 프로파일(C)로 생성한다.
생체건강 확인부(12)가 생성한 사용자 건강 상시 프로파일(C)은 표시제어부(13)에 전달되고, 표시제어부(13)는 사용자 건강 상시 프로파일(C)에 기초하여 표시장치(1)를 제어한다.
표시제어부(13)는 표시장치(1)의 영상 표시를 전반적으로 제어한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 표시제어부(13)는 표시 장치(1)의 표시 모드를 설정할 수 있다. 표시 모드는 시청모드(m1), 비 시청모드(m2), 최적 시청모드(m3)가 있으며, 시청모드(m1)는 세부적으로 치료 중시 모드(mm1)와 화질 중시 모드(mm2)로 나뉜다. 표시 모드에 대한 상세한 설명은 후술한다.
표시제어부(13)는 표시 모드에 따라 서브 픽셀 렌더링 알고리즘을 선택하여 외부 장치로부터 입력되는 적색, 녹색, 청색의 입력 데이터(r, g, b)를 서브 픽셀 구조(배열)에 대응하는 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)로 변환할 수 있다. 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)는 제1 화소(L1)에 표시되고, 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)는 제2 화소(L2)에 표시된다. 출력 데이터는 서브 픽셀의 휘도(luminance) 정보를 포함할 수 있다. 휘도는 1024(10bit, 210) 계조, 256(8 bit, 28) 계조, 또는 64(6 bit, 26) 계조 등을 가질 수 있다.
표시제어부(13)는 외부 장치로부터 입력되는 입력 데이터를 수신하고, 표시 모드에 따라 입력 데이터를 변환한 출력 데이터를 생성한다. 표시제어부(13)는 출력 데이터를 데이터 구동부(30)로 출력하고, 데이터 구동부(30)는 출력 데이터를 데이터 신호로 변환하여 표시 패널(50)에 인가할 수 있다. 입력 데이터는 적색, 녹색 및 청색 각각의 계조(그레이 레벨) 데이터이다. 출력 데이터는 입력 데이터를 픽셀 구조(픽셀 배열)에 따라 서브 픽셀 렌더링하여 변환한 계조 데이터이다.
입력 데이터(r, g, b)와, 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)의 관계식은 [수학식 1, 2]와 같다.
x는 제1 화소(L1)에 표시되는 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)에 대한 가중치 값이고, y는 제2 화소(L2)에 표시되는 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)에 대한 가중치 값이다.
그리고, p1, p2, p3는 각각 적색(r), 녹색(g), 청색(b) 서브화소에 대한 가중치 값이다.
표시제어부(13)는 상기 수학식 1,2에 따라 계조 데이터인 입력 데이터에 감마 함수를 적용하고 휘도 데이터로 변환한 후 서브 픽셀 렌더링하고, 렌더링된 휘도 데이터에 역 감마 함수를 적용하고 계조 데이터로 변환하여 제1, 제2 출력 데이터를 생성할 수 있다.
도 4는 제1 화소(L1)와, 제2 화소(L2)가 표시하는 광의 파장에 따른 에너지량을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 표시장치(1)는 서로 다른 중심파장을 가지는 2종류의 화소, 제1 화소(L1)와 제2 화소(L2)를 구비한다. 제1 화소(L1)의 어느 하나의 서브 화소(R1, G1, 또는 B1)가 출력하는 광은 제2 화소(L2)의 대응되는 서브 화소(R2, G2, 또는 B2)가 출력하는 광과 서로 다른 중심파장을 가진다.
예를 들어, 도4 (a)에 도시된 바와 같이, 제2 화소(L2)는 제1 화소(L1)와 청색 서브 화소만 중심 파장이 다를 수 있다. 제1 화소(L1)의 청색 서브 화소는 중심 파장이 460nm에서 멀리 떨어져 있는 제1 청색 광을 방출하고, 제2 화소(L2)의 청색 서브 화소는 중심 파장이 460nm에 가까운 제2 청색 광을 방출할 수 있다. 예컨대, 제1 화소(L1)의 청색 서브 화소는 어두운 청색(dark blue, deep blue) 광을 방출하고, 제2 화소(L2)의 청색 서브 화소 밝은 청색(sky blue) 광을 방출할 수 있다. 제1 청색 광의 중심 파장은 제2 청색 광의 중심 파장보다 짧을 수 있다. 제1 청색 광의 중심 파장은 425nm 내지 435nm 사이의 값일 수 있고, 제2 청색 광의 중심 파장은 450nm 내지 470nm 사이의 값일 수 있다. 일 예로, 제1 청색 광의 중심 파장은 430nm, 제2 청색 광의 중심 파장은 460nm가 되도록, 제1 화소(L1)의 청색 서브 화소와 제2 화소(L2)의 청색 서브 화소 가 형성될 수 있다.
또한, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 제2 화소(L2)는 제1 화소(L1)와 녹색 서브 화소만 중심 파장이 다를 수 있다.
또한, 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 제2 화소(L2)는 제1 화소(L1)와 적색 서브 화소만 중심 파장이 다를 수 있다.
또한, 도 4(d)에 도시된 바와 같이, 제2 화소(L2)의 청색, 녹색, 적색 서브 화소는 제1 화소(L1)의 청색, 녹색, 적색 서브 화소와 각각 대응되는 서브화소의 중심 파장이 다를 수 있다.
제1 화소(L1)로부터 방출되는 광은 생체리듬에 미치는 영향이 미비하지만, 제2 화소(L2)로부터 방출되는 광은 생체리듬에 미치는 영향이 커서 광치료 효과를 가질 수 있다. 광치료는 신체 스트레스를 감소시켜 건강, 기분(mood), 행동, 학습을 향상시켜준다.
본 발명의 표시장치는 멜라토닌의 생성 조절에 많은 효과를 가지는 파장이 짧은 청색 및 녹색을 발광하며, 필요시에는 일정 시간에 제한적인 치료의 목적으로 적색 빛을 조사하여 멜라토닌 생성 조절 및 치료 목적으로 안구에 빛을 조사하도록 형성하여 극대화된 치료효과를 제공한다. 멜라토닌의 적정한 생성 조절로 인해 우울증 치료, 수면장애 극복 및 노화 방지의 향상된 치료효과를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치(1)에서 제1 화소(L1)의 청색 서브 화소로부터 방출되는 광은 중심 파장이 460nm에서 떨어져 있으므로 멜라토닌 억제 효과가 미약하지만, 제2 화소(L2)의 청색 서브 픽셀로부터 방출되는 광은 중심 파장이 460nm에 가까우므로 멜라토닌의 분비를 억제시키는 효과가 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 표시 모드에 따라 2종의 청색 서브 화소를 적절히 구동시킴으로써, 사용자에게 각성 효과를 주거나, 사용자의 수면을 유도하는 기능을 제공할 수 있다. 제1 화소(L1)의 청색 서브 화소로부터 방출되는 광은 멜라토닌의 분비에 미치는 영향이 적으므로 사용자의 수면을 방해하지 않는다. 그리고 제2 화소(L2)의 청색 서브 화소로부터 방출되는 광은 멜라토닌의 분비를 억제시켜 사용자를 각성시키는 효과를 발생시킨다.
전술한 바와 같이 표시제어부(13)는 표시 장치(1)의 표시 모드를 설정할 수 있으며, 표시 모드는 시청모드(m1), 비 시청모드(m2), 최적 시청모드(m3)가 있으며, 시청모드(m1)는 세부적으로 치료 중시 모드(mm1)와 화질 중시 모드(mm2)가 있다. 상기 표시제어부(13)는 사용자 건강 상시 프로파일(C)에 기초하여 표시 장치(1)의 표시 모드를 설정할 수 있다.
시청모드(m1)의 경우, 표시제어부(13)는 입력 데이터(r, g, b)에 서로 다른 가중치를 적용하여 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)로 변환한다.
비 시청모드(m2)는 표시 장치(1)가 광치료 기능을 극대화한 경우이다. 비 시청모드(m2)의 경우, 표시제어부(13)는 외부 장치로부터 입력되는 영상데이터를 무시하고, 광치료 기능 극대화를 위해서 r,g,b를 최대 그레이 레벨의 값(8bit 데이터 기준으로 255)을 사용한다. 비 시청모드(m2)에서 제1 화소(L1) 또는 제2 화소(L2) 중 어느 하나는 영상을 출력하지 않는다. 즉 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 제2 출력 데이터(R2, G2, B2) 중 적어도 어느 하나의 출력 데이터는 0의 값을 가진다. 결과적으로, 비 시청모드(m2)에서 표시 장치(1)는 외부 장치로부터 입력되는 영상데이터를 표시하는 것이 아니라, 단일 컬러 영상만 표시한다.
최적 시청모드(m3)는 표시 장치(1)가 광치료 기능을 최소화하고, 사용자에게 최적의 영상시청을 제공하는 모드로서, 표시제어부가 입력 데이터(r, g, b)를 변환하지 않는 경우이다. 즉, 최적 시청모드(m3)에서는 입력 데이터(r, g, b)와, 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)가 동일하다.
입력 데이터(r, g, b)와, 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)의 관계식은 [수학식 1, 2]와 같으며, 표시 모드에 따라, 표시제어부(13)가 [표 1]의 알고리즘 파라미터에 따라 청색의 입력 데이터(r, g, b)를 서브 픽셀 구조(배열)에 대응하는 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)로 변환한다.
[표 1]에 제시된 파라미터 x, y, p1, p2, p3의 조합은 예시일 뿐이며, 경험적으로 결정할 수 있는 부분으로, 반드시 [표 1]에 제시된 예로 한정되는 것은 아니다.
도 5 내지 도 8은 표시 패널(50)에 배치된 제1 화소(L1)와 제2 화소(L2)의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 표시장치(1)는 서로 다른 중심파장을 가지는 2종류의 화소, 제1 화소(L1)와 제2 화소(L2)를 구비한다. 제1 화소(L1)와 제2 화소(L2)는 표시 패널(50)에서 다양한 배치 형상을 가질 수 있으며, 도 5 내지 도 8은 하나의 예시일 뿐이며 본 발명의 제1 화소(L1)와 제2 화소(L2)의 배치구조가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5의 실시예는 제1 화소(L1)와 제2 화소(L2)가 상하, 좌우 방향으로 서로 교차하여 배치된 구조이다. 본 실시예는 제1 화소(L1)와 제2 화소(L2)가 균일하게 배치되어 있으므로, 표시 장치(1)가 치료효과가 있는 시청 모드(m1, mm1, mm2)로 동작하더라도 사용자가 느끼는 색감의 차이가 상대적으로 작을 수 있다.
도 6의 실시예는 표시 패널(50)의 중앙부에 제1 화소(L1)가 배치되고, 제2 화소(L2)가 외곽부에 배치된 구조이다.
도 7의 실시예는 제1 행은 제1 화소(L1)가 배치되고, 제2 행은 제2 화소(L2)가 반복되어 배치된 구조이다.
도 8의 실시예는 제1 열은 제1 화소(L1)가 배치되고, 제2 열은 제2 화소(L2)가 반복되어 배치된 구조이다.
도 6의 실시예와 같이 표시 패널(50)의 중앙부에 제1 화소(L1)가 배치되고, 제2 화소(L2)가 외곽부에 배치하는 경우, 또는 도 7이나, 도 8의 실시예와 같이 제1 화소(L1)와 제2 화소(L2)를 1열씩, 혹은 1행씩 교차로 배치하는 경우, 표시 패널(50) 제조 공정이 용이한 장점이 있다.
이하에서는 표시 패널(50)에 중심 파장이 서로 다른 제1 화소(L1)와 제2 화소(L2)를 어떻게 구현하는지를 도 9 내지 도 19를 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널이 RGB OLED 소자로 이루어진 경우의 화소 구조의 단면도이다.
OLED소자는 제1 전극(예를 들면, 애노드: Anode)과 제2 전극(예를 들면, 캐소드: Cathode)에서 주입된 정공과 전자가 발광층(EML)에서 재결합할 때의 여기 과정에서 여기자(excition)가 형성되고 여기자로부터의 에너지로 인하여 발광한다. OLED는 발광층(EML)에서 발생하는 빛의 양을 전기적으로 제어하여 영상을 표시한다. RGB OLED 방식은 red, green, blue에 해당하는 각각의 서브화소(sub pixel)들을 독립적으로 형성시키는 방식이다. 발광층(EML)에 사용되는 재료에 따라 적색(R) 녹색(G), 청색(B)의 색상을 구현할 수 있다.
OLED소자가 방출하는 광의 중심 파장은 발광층(EML)의 에너지 밴드갭에 따라 결정된다. 에너지 밴드갭은 발광층(EML)의 재료에 따라 결정된다. 일 실시예에 따른 OLED소자는 제2 화소(L2)의 서브 화소를 형성하는 발광층(EML)의 재료를 대응되는 제1 화소(L1)의 서브 화소를 형성하는 발광층(EML)의 재료와 다르게 형성하여, 본 발명의 일실시예에 따른 표시장치(1)는 서로 다른 중심파장을 가지는 2종류의 화소를 구비하도록 구성하였다.
발광층(EML)에 사용되는 재료에 따라 녹색, 적색, 청색의 발광 파장이 결정된다. 발광층의 구조는 색순도 향상과 효율 특성 향상을 위하여 단일재료보다는 호스트(host)에서 생성된 여기자가 도펀트(dopant)로 전이하여 발광하는 시스템인 호스트/도펀트 시스템을 주로 이용한다. 여기서 호스트는 발광층의 주재료이고, 도펀트는 호스트에 첨가하는 부재료에 해당한다. 이때 발광층에 적용되는 유기물질의 고유 파장에 따라 여러 가지 발광색을 구현할 수 있는데 호스트와 도펀트의 구성비를 원하는 소자의 발광 특성에 따라 조정하게 된다.
일반적으로 호스트는 높은 에너지 갭을 가지며, 호스트에서 형성된 여기자(excition)는 보다 낮은 에너지 갭을 갖는 도펀트로 에너지 전이를 이룬다.
호스트 물질은 적색보다 짧은 파장 영역의 색을 발광하는 물질일 수 있으며, 예컨대 녹색 호스트 물질 또는 청색 호스트 물질일 수 있으며, 이 중에 적색 파장 영역에 가까운 녹색 호스트 물질일 수 있다. 도펀트 물질은 적색 도펀트 물질 및 적색보다 짧은 파장 영역의 색을 발광하는 녹색 도펀트 물질일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 표시장치(1)는 서로 다른 중심파장을 가지는 2종류의 화소를 구비하도록, 제2 화소(L2)의 서브 화소를 형성하는 발광층(EML)의 도펀트 재료를 대응되는 제1 화소(L1)의 서브 화소를 형성하는 발광층(EML)의 도펀트 재료와 다르게 형성하였다. 도펀트와 달리 호스트 재료는, 제2 화소(L2)의 서브 화소와 대응되는 제1 화소(L1)의 서브 화소간에 반드시 달라야 하는 것은 아니고 선택에 따라 동일하더라도 서브 화소가 발광하는 중심파장이 다를 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 패널이 RGB OLED 소자로 이루어진 경우의 화소 구조의 단면도이고, 도 11은 평면도이다.
도 10, 도 11의 실시예에서는 제2 화소(L2)의 청색 서브 화소의 중심 파장을 제1 화소(L2)의 중심 파장과 다르게 하기 위해서, 색 변환층(Color Conversion Layer)을 추가하였다. 색 변환층은 QD(quantum dot) 필름 또는 나노셀로 구현할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 패널이 WOLED 소자로 이루어진 경우의 화소 구조의 단면도이고, 도 13은 평면도이다.
WOLED 방식은 단색(흰색, white) OLED 소자에 컬러 필터(color Filter, C/F)를 설치하고 흰색광을 투과시켜 컬러를 재현하는 방식이다. WOLED 방식과 전술한 RGB OLED 방식은 색상구현을 OLED 소자가 직접 하느냐 아니냐의 차이로 구분할 수 있다.
WOLED 방식에서 모든 서브 화소에 형성된 발광층(EML) 재질은 동일하게 구성되어, 모든 OLED 소자가 동일 색상인 흰색을 발광한다. 그리고 색상구현은 컬러필터를 이용해서 구현한다. 컬러필터는 각 서브화소의 OLED가 발광한 흰색광을 적색(R)으로 변환하는 적색 칼라필터, 녹색(G)으로 변환하는 적색 칼라필터, 및 청색(B)으로 변환하는 청색 칼라필터로 구성될 수 있다. WOLED 방식에서 하나의 화소는 3개(R,G,B) 또는 4개(R,G,B,W)의 서브화소로 구성될 수 있다.
반면에 RGB OLED 방식은 색상구현을 각 서브 화소의 OLED 소자가 직접 한다. R, G, B 적색(R) 서브 화소에 형성된 발광층(EML)은 적색 파장을 발광하는 적색 발광층, 녹색(G) 서브 화소에 형성된 발광층(EML)의 재질은 녹색 파장을 발광하는 녹색 발광층, 청색(B) 서브 화소에 형성된 발광층(EML)의 재질은 청색 파장을 발광하는 청색 발광층으로 형성된다. 앞서 전술한 바와 같이 발광층의 색상(중심 파장)은 발광층(EML)의 에너지 밴드갭에 따라 결정되고, 에너지 밴드갭은 발광층(EML)의 재료에 따라 결정된다.
RGB OLED 방식에서는 각 서브 화소의 색상(R,G,B)마다 발광층(EML)의 재질을 달리 해야 하기 때문에 제조 방식이 복잡하고 대형 디스플레이에 적용하기 어려운 점이 있다. 반면에 WOLED 방식은 각 서브 화소의 색상마다 발광층(EML)의 재질이 동일하기 때문에 RGB OLED 방식보다 제조 방식이 간단하다는 장점이 있다. WOLED 방식은 TV 제품 등 대형 디스플레이에 많이 활용되고 있다.
도 12, 도 13의 실시예에서는 제2 화소(L2)의 적색, 녹색, 청색 및 흰색 서브 화소의 중심 파장을 제1 화소(L2)의 대응하는 서브화소의 중심 파장과 다르게 하기 위해서, 색 변환층(Color Conversion Layer)을 추가하였다. 색 변환층은 QD(quantum dot) 필름 또는 나노셀로 구현할 수 있다.
도 14 내지 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 패널이 액정 표시 장치(LCD)구성된 경우이다.
도 14의 실시예서는 제2 화소(L2)의 청색 서브 화소에 사용된 칼라필터(CF)를 제2 화소(L2)의 청색 서브 화소에 사용된 칼라필터(CF)를 다르게 적용하여, 제2 화소(L2)의 청색 서브 화소의 중심 파장을 제1 화소(L2)의 청색 서브 화소의 중심 파장과 다르게 구성하였다. 다만 필요에 따라 제2 화소(L2)의 청색 서브 화소뿐만 아니라, 적색 녹색 서브 화소에 사용된 칼라필터(CF)를 다르게 적용할 수도 있다.
도 15 내지 도 19의 실시예에서는 LCD로 이루어진 표시 패널(5)에서 백라이트 유닛(BLU)을 구성하는 LED는 중심 파장을 서로 달리하는 제1 LED(L1)와 제2 LED (L2)로 구성될 수 있다.
제1 LED(L1)는 제2 LED(L2)와 중심 파장이 다를 수 있다. 예를 들어 제1 LED(L1)가 방출하는 청색 광 영역은 460nm에서 멀리 떨어져 있는 제1 청색 광을 방출하고, 제2 LED(L2)가 방출하는 청색광 영역은 460nm에 가까운 청색 광을 방출할 수 있다.
제1 LED(L1)로부터 방출되는 광은 생체리듬에 미치는 영향이 미비하지만, 제2 LED(L2)로부터 방출되는 광은 생체리듬에 미치는 영향이 커서 광치료 효과를 가질 수 있다. 예를 들면 제2 LED(L2)로부터 방출되는 광은 멜라토닌의 분비를 억제시키는 효과를 가질 수 있다. 광치료는 신체 스트레스를 감소시켜 건강, 기분(mood), 행동, 학습을 향상시켜준다.
도 15의 실시예는 엣지(edge)형으로 배치된 백라이트 유닛(BLU)의 예이다.
도 16 내지 도 19의 실시예는 직하(direct) 방식으로 배치된 백라이트 유닛(BLU)의 예이다.
도 16의 실시예에서, 백라이트 유닛(BLU)의 구조는 제1 LED(L1)와 제2 LED(L2)가 상하, 좌우 서로 교차하여 배치되어 있다. 본 실시예는 제1 LED(L1)와 제2 LED(L2)가 균일하게 배치되어 있으므로, 표시 장치(1)가 치료효과가 있는 시청 모드(m1, mm1, mm2)로 동작하더라도 사용자가 느끼는 색감의 차이가 상대적으로 작을 수 있다.
도 17의 실시예에서, 백라이트 유닛(BLU)의 구조는 중앙부에 제1 LED(L1)가 배치되고, 제2 LED(L2)가 외곽부에 배치된 구조이다. 제2 화소(L2)로부터 방출되는 광은 제1 화소(L1)로부터 방출되는 광보다, 영상을 표현하는데 있어서 색감이 떨어지는 단점이 있을 수 있는데, 이러한 제2 화소(L2)를 외곽부에 배치할 경우, 사용자에게 색감의 위화감 인지 정도를 낮출 수 있다.
도 18의 실시예는 제1 행은 제1 LED(L1)가 배치되고, 제2 행은 제2 LED(L2)가 반복되어 배치된 구조이다.
도 19의 실시예는 제1 열은 제1 LED(L1)가 배치되고, 제2 열은 제2 LED(L2)가 반복되어 배치된 구조이다.
도 7이나, 도 8의 실시예와 같이 제1 LED(L1)와 제2 LED(L2)를 1열씩, 혹은 1행씩 배치하는 경우, 백라이트 유닛(BLU) 내지 표시 패널(50) 제조 공정이 용이한 이점이 있다.
이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 청구범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 표시장치
10: 제어부
11: 건강 프로파일 생성 모듈
12: 생체건강 확인부
13: 표시제어부
20: 게이트 구동부
30: 데이터 구동부
40: 전원 공급부
50: 표시 패널
70: IoT 센서
10: 제어부
11: 건강 프로파일 생성 모듈
12: 생체건강 확인부
13: 표시제어부
20: 게이트 구동부
30: 데이터 구동부
40: 전원 공급부
50: 표시 패널
70: IoT 센서
Claims (23)
- 제1 화소 및 제2 화소를 포함하는 표시 패널; 및
사용자 건강 프로파일에 기초하여, 외부 장치로부터 입력되는 입력 데이터(r,g,b)를 상기 제1 화소에 표시되는 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 상기 제2 화소에 표시되는 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)로 변환하는 표시제어부; 를 포함하고,
상기 제1 화소의 적어도 하나의 서브 화소가 출력하는 광은, 제2 화소의 대응되는 서브 화소가 출력하는 광과 서로 다른 중심파장을 가지는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 화소의 청색(B) 서브 화소가 출력하는 광은, 제2 화소의 청색(B) 서브 화소가 출력하는 광과 서로 다른 중심파장을 가지는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 화소의 녹색(G) 서브 화소가 출력하는 광은, 제2 화소의 녹색(G) 서브 화소가 출력하는 광과 서로 다른 중심파장을 가지는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 화소의 적색(R)서브 화소가 출력하는 광은, 제2 화소의 적색(R) 서브 화소가 출력하는 광과 서로 다른 중심파장을 가지는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제1항에 있어서,
제2 화소의 청색(B) 서브 화소가 출력하는 광의 중심파장은 460nm 내지 470nm 값인 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 표시제어부는 하기 수학식으로, 입력 데이터(r,g,b)를 상기 제1 화소에 표시되는 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 상기 제2 화소에 표시되는 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)로 변환하는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
여기서 x는 제1 화소에 대한 가중치 값이고, y는 제2 화소에 대한 가중치 값이며,
p1은 적색(r) 서브화소, p2는 녹색(g) 서브화소, p3는 청색(b) 서브화소에 대한 가중치 값이다.
- 제1항에 있어서,
상기 표시제어부는 사용자 건강 프로파일에 기초하여 표시 장치의 표시 모드를 설정하고,
상기 표시 모드는
입력 데이터(r, g, b)와, 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)가 동일한 최적 시청모드;
제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 제2 출력 데이터(R2, G2, B2) 중 적어도 어느 하나의 출력 데이터가 0의 값을 가지는 비 시청모드; 및
입력 데이터(r, g, b)에 서로 다른 가중치를 적용하여 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)로 변환하는 시청모드; 를 포함하고,
상기 비 시청모드에서 상기 표시제어부는 외부 장치로부터 입력되는 입력 데이터(r, g, b)를 무시하고, r,g,b를 최대 그레이 레벨의 값(8bit 데이터 기준으로 255)으로 하여 상기 제1 출력 데이터(R1, G1, B1)와 제2 출력 데이터(R2, G2, B2)로 변환하는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 영상 표시 장치는
사용자에게 부착된 IoT센서(70)를 통하여 사용자의 생체리듬을 수집하고 이를 분석하여 사용자 건강 임시 프로파일(A)을 생성하는 건강 프로파일 생성 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 영상 표시 장치는 건강 프로파일 생성 모듈(11)이 생성한 사용자 건강 임시 프로파일(A)의 이상 여부를 확인하는 생체건강 확인부를 포함하고,
상기 생체건강 확인부는
사용자 건강 임시 프로파일(A)을 기 저장된 정상인의 건강 프로파일(B)과 비교하여,
그 차이가 기준값을 초과하는 경우, 사용자 건강 임시 프로파일(A)을 기 저장된 정상인의 건강 프로파일(B)로 대체하여 사용자 건강 상시 프로파일(C)로 생성하고,
그 차이가 기준값 이하인 경우, 사용자 건강 임시 프로파일(A)을 사용자 건강 상시 프로파일(C)로 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 화소와 상기 제2 화소는 표시 패널 상에 상하, 좌우 서로 교차하여 배치되어 형성된 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 화소는 상기 표시 패널의 중앙부에 배치되고, 상기 제2 화소는 상기 표시 패널의 외곽부에 배치되어 형성된 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제1항에 있어서,
화소는 상기 표시 패널 상에 제1 화소와 제2 화소를 1열씩 교차로 배치되어 형성된 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제1항에 있어서,
화소는 상기 표시 패널 상에 제1 화소와 제2 화소를 1행씩 교차로 배치되어 형성된 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 표시 패널은 제1 화소 및 제2 화소를 형성하는 OLED 소자를 포함하고,
상기 OLED 소자는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 도포된 발광층(EML), 및 상기 발광층 위에 형성된 제2 전극을 포함하고,
제2 화소(L2)의 서브 화소를 형성하는 발광층(EML)의 재료를, 대응되는 제1 화소(L1)의 서브 화소를 형성하는 발광층(EML)의 재료와 다르게 형성한 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제14항에 있어서,
상기 발광층(EML)은 호스트(host)와, 상기 호스트에 첨가하는 도펀트(dopant)를 포함하고,
제2 화소(L2)의 서브 화소를 형성하는 발광층(EML)의 도펀트 재료를, 대응되는 제1 화소(L1)의 서브 화소를 형성하는 발광층(EML)의 도펀트 재료와 다르게 형성한 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제14항에 있어서,
상기 발광층(EML)은 호스트(host)와, 상기 호스트에 첨가하는 도펀트(dopant)를 포함하고,
제2 화소(L2)의 서브 화소를 형성하는 발광층(EML)의 호스트 재료를, 대응되는 제1 화소(L1)의 서브 화소를 형성하는 발광층(EML)의 호스트 재료와 동일하게 형성한 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 표시 패널은 제1 화소 및 제2 화소를 형성하는 OLED 소자를 포함하고,
상기 표시 패널은 색 변환층(Color Conversion Layer)을 포함하되, 상기 색 변환층은 제1 화소(L1) 또는 제2 화소(L2) 중 어느 하나의 화소를 구성하는 적어도 하나의 서브 화소에만 형성된 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 표시 패널은 액정 표시 장치(LCD)로 구성되고,
제2 화소(L2)의 서브 화소를 형성하는 칼라필터(CF)를, 대응되는 제1 화소(L1)의 서브 화소를 형성하는 칼라필터(CF)와 다르게 형성하여 서브 화소에서 출력되는 광의 중심 파장이 제2 화소(L2)와 제1 화소(L2) 간에 상이한 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 표시 패널은 액정 표시 장치(LCD)로 구성되고,
상기 표시 패널에서 백라이트 유닛(BLU)을 구성하는 LED는 중심 파장을 서로 달리하는 제1 LED와 제2 LED로 구성된 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제19항에 있어서,
상기 표시 패널은 상기 백라이트 유닛(BLU)이 직하(direct)형으로 배치되어 있으며,
상기 제1 LED와 상기 제2 LED는 표시 패널 상에 상하, 좌우 서로 교차하여 배치되어 형성된 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제19항에 있어서,
상기 표시 패널은 상기 백라이트 유닛(BLU)이 직하(direct)형으로 배치되어 있으며,
상기 제1 LED는 상기 표시 패널의 중앙부에 배치되고, 제2 LED는 표시 패널의 외곽부에 배치되어 형성된 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제19항에 있어서,
상기 표시 패널은 상기 백라이트 유닛(BLU)이 직하(direct)형으로 배치되어 있으며,
상기 표시 패널 상에 제1 LED와 제2 LED를 1열씩 교차로 배치되어 형성된 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
- 제19항에 있어서,
상기 표시 패널은 상기 백라이트 유닛(BLU)이 직하(direct)형으로 배치되어 있으며,
상기 표시 패널 상에 제1 LED와 제2 LED를 1행씩 교차로 배치되어 형성된 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
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| KR1020190127071A KR102651803B1 (ko) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | 생체리듬 기반 파장 가변 영상 표시 장치 |
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| KR20210044019A true KR20210044019A (ko) | 2021-04-22 |
| KR102651803B1 KR102651803B1 (ko) | 2024-03-28 |
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ID=75731292
Family Applications (1)
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Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| KR20150020870A (ko) * | 2013-08-19 | 2015-02-27 | 삼성디스플레이 주식회사 | 디스플레이 장치를 이용한 광 치료 방법, 및 디스플레이 장치 |
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-
2019
- 2019-10-14 KR KR1020190127071A patent/KR102651803B1/ko active IP Right Grant
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|---|---|
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