KR20160039083A - Display device and visibility enhancement method thereof - Google Patents

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KR20160039083A
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Abstract

The present invention relates to a display device which can enhance visibility by adjusting pixel data based on a brightness recognition characteristic and a method for enhancing visibility thereof. The display device includes a calculation unit, a gain selection unit, a PWM selection unit, a data modulation unit, and a display panel driving unit. The calculation unit calculates an index representing the brightness of a brightest color in pixel data of an input image. The gain selection unit selects a gain based on the index. The PWM selection unit selects a pulse width modulation value based on the brightness inputted by a brightness sensor. The data modulation unit modulates the pixel data with the gain.

Description

표시장치와 그 시인성 향상 방법{DISPLAY DEVICE AND VISIBILITY ENHANCEMENT METHOD THEREOF}DISPLAY APPARATUS AND VIEWABILITY ENHANCEMENT METHOD THEREOF

본 발명은 시인성을 개선한 표시장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a display device with improved visibility.

액정표시장치(Liquid Crystal Display Device, LCD), 유기 발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display, 이하 "OLED 표시장치"라 함), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 전계방출 표시장치(Field Emission Display, FED) 등 각종 평판 표시장치가 사용되고 있다. A liquid crystal display device (LCD), an organic light emitting diode (OLED) display device, a plasma display panel (PDP), a field emission display device Field Emission Display (FED), and the like.

액정표시장치는 액정 분자에 인가되는 전계를 데이터 전압에 따라 제어하여 화상을 표시한다. 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 공정 기술과 구동 기술의 발달에 힘입어 가격이 낮아지고 성능이 높아져 소형 모바일 기기부터 대형 텔레비젼까지 거의 모든 표시장치에 적용되어 가장 널리 이용되고 있다.　A liquid crystal display device displays an image by controlling an electric field applied to liquid crystal molecules in accordance with a data voltage. The active matrix type liquid crystal display device has been widely used because it is applied to almost all display devices from small mobile devices to large-sized televisions due to its low price and high performance due to development of process technology and driving technology.

OLED 표시장치는 자발광소자이기 때문에 백라이트가 필요한 액정표시장치에 비하여 소비전력이 낮고, 더 얇게 제작될 수 있다. 또한, OLED 표시장치는 시야각이 넓고 응답속도가 빠른 장점이 있다. OLED 표시장치는 액정표시장치와 경쟁하면서 시장을 확대하고 있다. Since the OLED display device is a self-luminous device, it consumes less power and can be made thinner than a liquid crystal display device requiring a backlight. Also, the OLED display device has a wide viewing angle and a high response speed. OLED displays are expanding their market by competing with liquid crystal displays.

외부 환경의 조도에 따라 표시 영상에서 재현되는 영상의 시인성이 저하될 수 있다. 표시장치의 시인성을 개선하는 방법은 평균 화상 레벨(Average Picture level, 이라 "APL"이라 함) 또는 조도에 따라 감마 커브를 조정하고 있다. 이러한 종래 기술은 대한민국 공개 특허 10-2012-0042004(2012. 05. 03.)에 개시되어 있다. 그런데 이 방법은 APL이 같거나 유사한 영상에서 계조 분포의 차이를 고려하지 않기 때문에 고계조에서 계조 뭉침이 발생하고 저계조에서 화질 개선 효과가 작다. The visibility of the image reproduced in the display image may be degraded depending on the illuminance of the external environment. The method of improving the visibility of the display device adjusts the gamma curve in accordance with the average picture level (called "APL") or roughness. Such prior art is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-0042004 (May 05, 2012). However, this method does not consider the difference in gradation distribution in the same or similar images of the APL, so gradation is generated in the high gradation and the image quality improvement effect is low in the low gradation.

APL은 아래의 수식 1과 같이 계산된다. The APL is calculated as shown in Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, n은 한 화면을 픽셀들의 개수이다. Here, n is the number of pixels in one screen.

1 프레임 영상에서 모든 픽셀 데이터의 계조가 33이고 픽셀들의 개수가 1920×1080이면, 아래와 같이 APL = 13(%)이다. If the gray level of all pixel data in one frame image is 33 and the number of pixels is 1920 x 1080, APL = 13 (%) as shown below.

Figure pat00002
Figure pat00002

도 1에서 좌측 영상과 우측 영상은 부분적으로 계조 분포가 다르지만 APL은 13(%)로 같다. 이는 APL은 1 프레임 이미지에서 계조 분포의 차이를 고려하지 않고 단순히 계조의 평균값으로 계산되기 때문이다. In FIG. 1, the left image and the right image partially have the same tone distribution but the APL is equal to 13 (%). This is because the APL is simply calculated as the average value of the grayscale without considering the difference of the grayscale distribution in one frame image.

도 1의 좌측 영상의 APL은The APL of the left image of FIG.

Figure pat00003
이다.
Figure pat00003
to be.

도 1의 우측 영상의 APL은 The APL of the right image of FIG.

Figure pat00004
이다.
Figure pat00004
to be.

도 1에서 좌측 영상과 우측 영상은 APL = 13(%)로 같지만 계조 분포가 서로 다르다. 감마 커브 조절 방법에 의해 감마 커브가 수정되면, 그 감마 커브는 모든 픽셀에 적용된다. 따라서, 도 1의 좌측 영상과 우측 영상과 같이 APL이 같은 영상에서 동일한 감마 커브가 적용되면 영상의 밝기 분포 차이가 고려되지 않으므로 관찰자가 느끼는 시인성이 저하된다.
In FIG. 1, the left image and the right image have the same APL = 13 (%) but different gradation distributions. When the gamma curve is modified by the gamma curve adjustment method, the gamma curve is applied to all the pixels. Accordingly, when the same gamma curve is applied to the same image of the APL as in the left image and the right image of FIG. 1, the difference in brightness distribution of the image is not considered, so that the visibility felt by the viewer is degraded.

본 발명은 인간의 밝기 인지 특성을 기반으로 픽셀 데이터를 조절하여 시인성을 향상시킬 수 있는 표시장치와 그 시인성 향상 방법을 제공한다.
The present invention provides a display device capable of improving visibility by adjusting pixel data on the basis of a brightness perception characteristic of a human, and a method for improving the visibility thereof.

본 발명의 표시장치는 계산부, 게인 선택부, PWM 선택부, 데이터 변조부, 및 표시패널 구동부를 포함한다. The display apparatus of the present invention includes a calculation section, a gain selection section, a PWM selection section, a data modulation section, and a display panel drive section.

계산부는 입력 영상의 픽셀 데이터에서 가장 밝은 컬러의 휘도를 나타내는 지표를 계산한다. 게인 선택부는 상기 지표를 바탕으로 게인을 선택한다. PWM 선택부는 조도 센서로부터 입력된 조도에 따라 PWM(Pulse width modulation) 값을 선택한다. 데이터 변조부는 상기 게인으로 상기 픽셀 데이터를 변조하고, 표시패널 구동부는 변조된 픽셀 데이터를 표시패널의 픽셀들에 기입하여 표시패널 상에 상기 입력 영상을 재현한다. The calculation unit calculates an index indicating the brightness of the brightest color in the pixel data of the input image. The gain selector selects a gain based on the index. The PWM selector selects a pulse width modulation (PWM) value according to the illuminance input from the illuminance sensor. The data modulator modulates the pixel data with the gain, and the display panel driver writes the modulated pixel data to the pixels of the display panel to reproduce the input image on the display panel.

상기 표시장치의 시인성 향상 방법은 입력 영상의 픽셀 데이터에서 가장 밝은 컬러의 휘도를 나타내는 지표를 계산하는 단계; 상기 지표를 바탕으로 게인을 선택하는 단계; 조도 센서로부터 입력된 조도에 따라 PWM 값을 선택하는 단계; 상기 게인으로 상기 픽셀 데이터를 변조하는 단계; 및 변조된 픽셀 데이터를 표시패널의 픽셀들에 기입하여 표시패널 상에 상기 입력 영상을 재현하는 단계를 포함한다.
The method for improving the visibility of the display device includes: calculating an index representing brightness of the brightest color in the pixel data of the input image; Selecting a gain based on the indicator; Selecting a PWM value according to the illuminance input from the illuminance sensor; Modulating the pixel data with the gain; And writing the modulated pixel data to the pixels of the display panel to reproduce the input image on the display panel.

본 발명은 픽셀 데이터로부터 가장 밝은 컬러의 휘도를 나타내는 지표(MCBL)를 계산하고 그 결과를 바탕으로 픽셀 게인을 선택하여 픽셀 데이터를 변조한다. 또한, 본 발명은 조도에 따른 최적 PWM 값을 선택한다. 그 결과, 본 발명은 인간의 밝기 인지 특성을 기반으로 APL이 같은 영상에서도 계조 분포에 따라 픽셀 데이터의 밝기를 최적화하여 시인성을 향상시킬 수 있으며, 조도에 따라 PWM 값을 최적화하여 야외 시인성을 개선할 수 있다.
The present invention calculates an index (MCBL) representing the brightness of the brightest color from the pixel data and modulates the pixel data by selecting a pixel gain based on the result. In addition, the present invention selects the optimum PWM value according to the illuminance. As a result, the present invention can improve the visibility by optimizing the brightness of the pixel data according to the gradation distribution even in the same image of the APL based on the brightness perception characteristic of the human being, and can improve the outdoor visibility by optimizing the PWM value according to the illuminance .

도 1은 계조 분포가 다르고 APL이 같은 영상의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시인성 향상 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 3은 조도 별 PWM을 정의한 그래프이다.
도 4는 픽셀 데이터의 계조별 k를 정의한 그래프이다.
도 5는 같은 APL을 가지며 계조 분포가 서로 다른 영상에 대하여 MCBL을 보여 주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 나타낸다.
도 7은 도 6에 도시된 타이밍 콘트롤러의 시인성 향상 장치를 상세히 보여 주는 도면이다.
도 8은 액정표시장치의 픽셀 구성을 보여 주는 회로도이다.
도 9는 OLED 표시장치의 픽셀 구성을 보여 주는 회로도이다. 1 is a diagram showing an example of an image having a different gradation distribution and the same APL.
2 is a flowchart illustrating a method for improving visibility according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph defining PWM according to illumination.
Fig. 4 is a graph defining k of the gradation of the pixel data.
FIG. 5 is a diagram showing MCBLs of images having the same APL and different gray level distributions.
6 shows a display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a detailed view of an apparatus for improving the visibility of the timing controller shown in FIG.
8 is a circuit diagram showing a pixel configuration of a liquid crystal display device.
9 is a circuit diagram showing a pixel configuration of an OLED display device.

본 발명의 표시장치는 액정표시장치(LCD), OLED 표시장치, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 전계방출 표시장치(FED) 등의 평판 표시장치로 구현될 수 있다. 이 표시장치는 외부 환경의 조도를 실시간 감지하기 위한 조도 센서를 포함한다. 조도는 표시장치가 사용되는 외부 환경의 조도를 의미한다. The display device of the present invention may be implemented by a flat panel display device such as a liquid crystal display (LCD), an OLED display, a plasma display panel (PDP), a field emission display (FED), or the like. The display device includes an illuminance sensor for real-time sensing of the illuminance of the external environment. The illuminance refers to the illuminance of the external environment in which the display device is used.

본 발명은 조도에 따라 감마 커브를 조절하는 것이 아니라 조도 변화시에 관찰자가 느끼는 픽셀들의 휘도 수준을 고려하여 픽셀들 각각의 휘도를 조절한다. The present invention adjusts the luminance of each of the pixels in consideration of the luminance level of the pixels that the observer perceives at the time of the luminance change, rather than adjusting the gamma curve according to the luminance.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소자들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Like reference numerals throughout the specification denote substantially identical constituent elements. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 2를 참조하면, 본 발명의 시인성 향상 방법은 입력 영상의 데이터를 수신하고 조도 센서를 이용하여 조도를 판단한다(S1 및 S2). Referring to FIG. 2, the method for enhancing visibility of the present invention receives data of an input image and determines illuminance (S1 and S2) using an illuminance sensor.

본 발명의 시인성 향상 방법은 도 3과 같이 미리 설정된 조도별 PWM(Pulse width modulation) 데이터를 바탕으로 최적화된 PWM 값을 선택한다. PWM 값은 조도에 비례하고 야외 환경 조도에서 최대값(MAX)으로 설정된다. 따라서, 본 발명의 시인성 향상 방법은 조도 별로 최적화된 PWM 값을 선택하고 야외 환경 조도 이상의 조도에서 PWM 값을 최대값으로 선택한다(S3, S7). 도 3에 도시된 조도별 PWM 값은 룩업 테이블(Look-up table, LUT)로 구현될 수 있다. The method for enhancing the visibility of the present invention selects an optimized PWM value based on PWM (Pulse Width Modulation) data according to the preset illuminance as shown in FIG. The PWM value is proportional to the illumination and is set to the maximum value (MAX) in the outdoor environment illumination. Accordingly, in the visibility improvement method of the present invention, the PWM value optimized for each illumination is selected and the PWM value is selected as the maximum value at the illuminance higher than the outdoor environment illumination (S3, S7). The illumination-dependent PWM value shown in FIG. 3 may be implemented as a look-up table (LUT).

PWM 값은 픽셀들의 휘도를 제어한다. PWM 값은 PWM 신호의 듀티비(duty ratio)(%)를 의미한다. PWM 신호는 액정표시장치의 백라이트 광원의 휘도를 조절하거나 OLED 표시장치에서 픽셀 전원(ELVDD)의 전압을 조정한다. 액정표시장치의 백라이트 광원은 PWM 신호의 듀티비에 의해 정의된 점등비로 발광한다. PWM 신호의 듀티비가 높을수록 백라이트 휘도가 높아진다. 픽셀들의 최대 휘도는 백라이트 광원의 휘도에 비례한다. The PWM value controls the brightness of the pixels. The PWM value means the duty ratio (%) of the PWM signal. The PWM signal adjusts the luminance of the backlight source of the liquid crystal display or adjusts the voltage of the pixel power ELVDD in the OLED display. The backlight source of the liquid crystal display emits light at a lighting ratio defined by the duty ratio of the PWM signal. The higher the duty ratio of the PWM signal, the higher the backlight luminance. The maximum luminance of the pixels is proportional to the luminance of the backlight source.

OLED 표시장치의 픽셀 전원(EVDD)은 모든 픽셀들에 공통으로 인가된다. 픽셀 전원(EVDD)은 파워 IC(Power Integrated Circuit, PWIC)로부터 출력된다. 파워 IC는 PWM 신호의 듀티비가 높을수록 픽셀 전원(EVDD)의 전압을 높인다. OLED 표시장치의 픽셀들은 픽셀 전원(EVDD)의 전압이 높을수록 높은 휘도로 발광한다. The pixel power supply (EVDD) of the OLED display is commonly applied to all the pixels. The pixel power supply EVDD is output from a power integrated circuit (PWIC). The power IC increases the voltage of the pixel power supply EVDD as the duty ratio of the PWM signal becomes higher. The pixels of the OLED display emit light with higher luminance as the voltage of the pixel power supply EVDD is higher.

본 발명의 시인성 향상 방법은 조도에 따라 PWM을 선택하고 인간이 느끼는 픽셀들의 휘도 수준을 추정하기 위하여 MCBL(Max Color Brightness Level)을 계산한다.(S4) MCBL은 0~1 사이의 값을 가지며, 백분율로 표시하면 아래의 수학식 2와 같다. The method of enhancing the visibility of the present invention calculates MCBL (Max Color Brightness Level) in order to select the PWM according to the illuminance and estimate the luminance level of the pixels sensed by the human being. (S4) MCBL has a value between 0 and 1, Expressed as a percentage, the following equation (2) is obtained.

픽셀은 적색(R) 서브 픽셀, 녹색(G) 서브 픽셀, 및 청색 서브 픽셀을 포함할 수 있다. MCBL은 n(n은 양의 정수) 개의 픽셀 데이터에서 최대 컬러값으로 계산되어 픽셀의 RGB 컬러 중 가장 밝은 컬러(Color)의 휘도를 의미하는 새로운 개념의 지표이다. MCBL은 APL이 아닌 인간의 밝기 인지 특성을 고려하여 인간이 인지하는 계조 분포의 차이를 반영한다. MCBL은 단순히 계조의 평균이 아니라 인간이 인지하는 픽셀의 휘도 수준을 의미한다는 것에 주의하여야 한다. The pixel may comprise a red (R) subpixel, a green (G) subpixel, and a blue subpixel. The MCBL is a new concept indicator that means the luminance of the brightest color among the RGB colors of the pixel calculated as the maximum color value in n (n is a positive integer) pixel data. The MCBL reflects the difference in gradation distribution perceived by humans in consideration of human perception characteristics rather than APL. It should be noted that the MCBL is not simply the average of gradations, but the luminance level of a pixel perceived by a human.

Figure pat00005
Figure pat00005

Figure pat00006
Figure pat00006

Figure pat00007
Figure pat00007

Figure pat00008
Figure pat00008

본 발명의 시인성 향상 방법은 시인성 향성을 위하여 MCBL 기반의 최적 픽셀 게인(gain)을 도출하고, 픽셀 게인으로 픽셀 데이터를 변조한다(S5). 입력 영상의 픽셀 데이터에 픽셀 게인이 곱해진다. 픽셀 게인은 MCBL과 도 4에서 정의된 k 를 바탕으로 수학식 3과 같이 계산될 수 있다. k는 영상 전체의 밝기 보상 조절 파라미터로서 계조별 인간의 인지 특성 차이를 고려하여 계조별로 다르게 설정된다. k는 0~1 사이의 값을 갖는다. The method for enhancing the visibility of the present invention derives an optimal pixel gain based on the MCBL and modulates pixel data with pixel gain for visibility (S5). The pixel data of the input image is multiplied by the pixel gain. The pixel gain can be calculated as shown in Equation 3 based on MCBL and k defined in Fig. k is set differently for each gray level in consideration of the difference in cognitive characteristics of the human being according to the gradation as a brightness compensation adjustment parameter of the entire image. k has a value between 0 and 1.

Figure pat00009
Figure pat00009

도 4에서, 파라미터들은 아래의 표 1과 같이 정의된다. NPLOW, NPHIGH는 커브의 저계조 변곡점과 고계조 변곡점이다. In Fig. 4, the parameters are defined as shown in Table 1 below. NP LOW and NP HIGH are the low and high gradation inflection points of the curve.

Figure pat00010
Figure pat00010

입력 영상이 전반적으로 밝은 영상일 때 MCBL이 높다. 반면에, 입력 영상의 전반적으로 어두울 때 MCBL은 낮다. 도 4의 k 커브는 인지 화질 실험에서 영상의 밝기가 증가하면서 다른 아티펙트(artifact)가 발생하지 않는 최적 k 값이다. 도 4에서 k는 계조가 높아질수록 낮아지는 비선형 커브를 따라 정의된다. 도 4는 룩업 테이블로 구현될 수 있다. 한편, k는 도 4에 한정되지 않는다. 도 4의 커브는 표시장치의 종류, 구동 특성, 제조사에 따라 변경될 수 있다. MCBL is high when the input image is overall bright image. On the other hand, MCBL is low when the input image is generally dark. The k curve in FIG. 4 is an optimal k value in which the brightness of the image increases in the cognitive image quality test and no other artifacts are generated. In FIG. 4, k is defined along a nonlinear curve which becomes lower as the gradation becomes higher. Fig. 4 can be implemented as a look-up table. On the other hand, k is not limited to Fig. The curve of FIG. 4 may be changed depending on the type of display device, the driving characteristics, and the manufacturer.

한편, 픽셀 게인이 인간이 느끼는 밝기 기반이 아닌 APL을 바탕으로 결정되면 관찰자가 인지하는 밝기 증가 효과가 작다. 이에 비하여, 본 발명은 인간이 느끼는 밝기를 평가할 수 있는 새로운 지표인 MCBL을 바탕으로 픽셀 게인을 결정함으로써 관찰자가 느끼는 영상의 밝기를 최적화할 수 있다. On the other hand, if the pixel gain is determined based on the APL rather than the brightness based on the human senses, the brightness increase effect perceived by the observer is small. On the other hand, the present invention can optimize the brightness of the image that an observer perceives by determining the pixel gain based on MCBL, which is a new indicator for evaluating the brightness felt by humans.

본 발명의 시인성 향상 방법은 변조된 픽셀 데이터를 표시패널의 픽셀들에 기입하여 표시패널에서 입력 영상을 재현한다(S6). The method for enhancing the visibility of the present invention writes the modulated pixel data to the pixels of the display panel to reproduce the input image on the display panel (S6).

도 1과 같이 APL = 13(%)로 같지만 계조 분포가 서로 좌측 영상과 우측 영상의 MCBL을 계산하면, 도 5와 같이 좌측 영상의 MCBL은 18(%)이고 우측 영상의 MCBL은 71(%)이다. MCBL은 영상에서 컬러 영역이 더 밝을 수록 높은 값으로 계산된다. 1 프레임 영상에서 모든 픽셀 데이터의 계조가 33이고 픽셀들의 개수가 1920×1080이면, 아래와 같이 MCBL은 RGB 각각의 계조값이 같다면 APL과 같은 13(%)이다. As shown in FIG. 5, MCBL of the left image is 18 (%) and MCBL of the right image is 71 (%) as shown in FIG. 5 when the MCBL of the left image and the right image are calculated by APL = 13 to be. The MCBL is calculated to be higher as the color area in the image becomes brighter. If the gray level of all pixel data in one frame image is 33 and the number of pixels is 1920 × 1080, MCBL is 13 (%) same as APL if the gray level values of RGB are the same.

Figure pat00011
Figure pat00011

도 1에서 좌측 영상은 녹색 데이터의 계조값이 다른 컬러에 비해 높다. 따라서, 도 5와 같이 좌측 영상의 MCBL은 18(%)이다. In Fig. 1, the left image has higher gray value of green data as compared with other colors. Therefore, as shown in FIG. 5, the MCBL of the left image is 18 (%).

Figure pat00012
Figure pat00012

도 2에서 우측 영상은 황색 데이터의 계조값이 다른 컬러에 비해 높다. 따라서, 도 5와 같이 우측 영상의 MCBL은 71(%)이다. 2, the tone value of the yellow data is higher than that of the other colors. Therefore, as shown in FIG. 5, the MCBL of the right image is 71 (%).

Figure pat00013
Figure pat00013

이상에서 알 수 있는 바와 같이, MCBL은 동일한 APL을 갖는 영상에서 부분적으로 밝은 영상의 유무와 그 및 수준을 구분할 수 있다. 본 발명의 시인성 향상 방법은 같은 APL의 영상에서 인간의 밝기 인지 특성을 고려하여 영상을 구분할 수 있으므로 좌측 영상과 우측 영상 각각에서 최적의 픽셀 게인을 도출할 수 있다.As can be seen from the above, the MCBL can distinguish the presence and the level of the partially bright image in the image having the same APL. The method of enhancing the visibility of the present invention can distinguish images in consideration of human brightness perception in the same APL image, so that optimal pixel gain can be derived from the left image and the right image, respectively.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 나타낸다. 6 shows a display device according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 표시장치는 표시패널(100), 입력 영상의 픽셀 데이터를 표시패널(100)의 픽셀 어레이에 기입하는 표시패널 구동부, 및 도시하지 않은 조도 센서를 포함한다.Referring to FIG. 6, the display apparatus of the present invention includes a display panel 100, a display panel driver for writing pixel data of an input image to a pixel array of the display panel 100, and a luminance sensor (not shown).

표시패널 구동부는 데이터 구동부(102), 게이트 구동부(104), 타이밍 콘트롤러(Timing controller, TCON)(110) 등을 포함한다. The display panel driver includes a data driver 102, a gate driver 104, a timing controller (TCON) 110, and the like.

표시패널(100)의 픽셀 어레이에는 다수의 데이터 라인들(11)과 다수의 스캔 라인들(또는 게이트 라인들)(12)이 교차된다. 표시패널(100)의 픽셀 어레이는 매트릭스 형태로 배치되어 입력 영상을 표시하는 픽셀들을 포함한다. 픽셀들 각각은 R 서브 픽셀, G 서브 픽셀, 및 B 서브 픽셀을 포함한다. 픽셀들 각각은 백색(W) 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다. A plurality of data lines 11 and a plurality of scan lines (or gate lines) 12 are intersected with the pixel array of the display panel 100. The pixel array of the display panel 100 includes pixels arranged in a matrix form to display an input image. Each of the pixels includes an R subpixel, a G subpixel, and a B subpixel. Each of the pixels may further include a white (W) sub-pixel.

데이터 구동부(102)는 타이밍 콘트롤러(110)로부터 수신된 픽셀 데이터를 아날로그 감마보상전압으로 변환하여 데이터 전압을 발생하고 그 데이터 전압을 데이터 라인들(11)로 출력한다. 데이터 구동부(102)에 입력되는 픽셀 데이터는 입력 영상의 디지털 비디오 데이터이다.The data driver 102 converts the pixel data received from the timing controller 110 into an analog gamma compensation voltage to generate a data voltage and outputs the data voltage to the data lines 11. [ The pixel data input to the data driver 102 is digital video data of the input video.

게이트 구동부(104)는 타이밍 콘트롤러(110)의 제어 하에 데이터 구동부(102)의 출력 전압에 동기되는 스캔 펄스(또는 게이트 펄스)를 스캔 라인들(12)에 공급한다. 게이트 구동부(104)는 스캔 펄스를 순차적으로 시프트시켜 데이터가 기입되는 픽셀들을 라인 단위로 순차적으로 선택한다. The gate driver 104 supplies the scan lines 12 with a scan pulse (or gate pulse) synchronized with the output voltage of the data driver 102 under the control of the timing controller 110. The gate driver 104 sequentially shifts the scan pulses to sequentially select pixels to which data is written, in units of lines.

타이밍 콘트롤러(110)는 도시하지 않은 호스트 시스템으로부터 입력 영상의 픽셀 데이터와, 그와 동기되는 타이밍 신호들을 수신한다. 타이밍 콘트롤러(110)는 도 7과 같은 시인성 향상 장치를 이용하여 조도에 따라 최적 PWM과 픽셀 게인을 선택한다. PWM은 조도에 따라 액정표시장치의 백라이트 휘도 또는 OLED 표시장치의 픽셀 전원(ELVDD)을 조절한다. 픽셀 게인은 관찰자가 느끼는 픽셀 데이터의 휘도를 조도 별로 최적화한다. 타이밍 콘트롤러(110)는 시인성 향상 장치에 의해 변조된 픽셀 데이터(R'G'B')를 데이터 구동부(102)로 전송한다. 시인성 향상 장치는 타이밍 콘트롤러(110)에 내장될 수 있다. The timing controller 110 receives the pixel data of the input image from the host system (not shown) and the timing signals synchronized with the pixel data. The timing controller 110 selects the optimal PWM and the pixel gain according to the illuminance using the visibility enhancing device as shown in FIG. The PWM adjusts the backlight luminance of the liquid crystal display device or the pixel power supply (ELVDD) of the OLED display device according to the illuminance. The pixel gain optimizes the luminance of the pixel data that the observer perceives by illuminance. The timing controller 110 transmits the pixel data (R'G'B ') modulated by the visibility enhancing device to the data driver 102. The visibility enhancing device may be embedded in the timing controller 110. [

타이밍 콘트롤러(110)는 입력 영상의 픽셀 데이터와 동기되어 입력되는 타이밍 신호들을 바탕으로 데이터 구동부(102)와 게이트 구동부(104)의 동작 타이밍을 제어한다. 타이밍 신호들은 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 포함한다. 타이밍 콘트롤러(110)는 타이밍 신호들을 바탕으로 데이터 타이밍 제어신호와 게이트 타이밍 제어신호를 발생하여 데이터 구동부(102)와 게이트 구동부(104)를 동기시킨다. 데이터 타이밍 제어신호는 데이터 구도부(102)의 동작 타이밍과 출력 타이밍을 정의한다. 게이트 타이밍 제어신호는 게이트 구동부(104)의 동작 타이밍과 출력 타이밍을 정의한다. The timing controller 110 controls the operation timings of the data driver 102 and the gate driver 104 based on the timing signals input in synchronization with the pixel data of the input image. The timing signals include a vertical synchronization signal Vsync, a horizontal synchronization signal Hsync, a data enable signal DE, and the like. The timing controller 110 generates a data timing control signal and a gate timing control signal based on the timing signals to synchronize the data driver 102 and the gate driver 104. The data timing control signal defines the operation timing and the output timing of the data composition unit 102. The gate timing control signal defines the operation timing and the output timing of the gate driver 104.

타이밍 콘트롤러(110)는 MCBL에 따라 선택된 PWM을 바탕으로 백라이트 광원과 픽셀 전원(ELVDD)을 제어할 수 있다. The timing controller 110 may control the backlight source and the pixel power source ELVDD based on the PWM selected according to the MCBL.

호스트 시스템은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다.The host system may be implemented by any one of a TV system, a set-top box, a navigation system, a DVD player, a Blu-ray player, a personal computer (PC), a home theater system, and a phone system.

도 2에 도시된 시인성 향상 방법은 도 7과 같이 하드웨어로 구현될 수 있다. The visibility enhancement method shown in FIG. 2 may be implemented in hardware as shown in FIG.

도 7을 참조하면, 시인성 향상 장치는 데이터 수신부(72), MCBL 계산부(74), 게인 선택부(76), PWM 선택부(78), 데이터 변조부(80) 및 데이터 송신부(82)를 포함한다. 7, the visibility enhancing apparatus includes a data receiving unit 72, an MCBL calculating unit 74, a gain selecting unit 76, a PWM selecting unit 78, a data modulating unit 80, and a data transmitting unit 82 .

데이터 수신부(72)는 호스트 시스템으로부터 입력 영상의 픽셀 데이터(R,G,B)와, 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE)를 수신한다. MCBL 계산부(74), 게인 선택부(76)의 연산 시간에 의해 픽셀 데이터가 지연된다. 데이터 수신부(72)는 데이터 변조부(80)에 입력되는 픽셀 데이터와 타이밍 신호들을 지연(delay)시켜 MCBL 계산부(74), 게인 선택부(76) 및 데이터 변조부(80)를 동기시킨다. The data receiving unit 72 receives the pixel data R, G and B of the input image and the timing signals Vsync, Hsync and DE from the host system. The pixel data is delayed by the calculation time of the MCBL calculating section 74 and the gain selecting section 76. [ The data receiver 72 delays the pixel data and the timing signals input to the data modulator 80 to synchronize the MCBL calculator 74, the gain selector 76 and the data modulator 80.

MCBL 계산부(74)는 수학식 1과 같이 픽셀 데이터의 MCBL을 계산한다. 게인 선택부(76)는 MCBL을 바탕으로 픽셀 게인을 선택한다. PWM 선택부(78)는 조도 센서로부터 수신된 조도값에 따라 PWM 값을 선택하여 PWM 신호를 출력한다.The MCBL calculator 74 calculates the MCBL of the pixel data as shown in Equation (1). The gain selector 76 selects a pixel gain based on the MCBL. The PWM selector 78 selects a PWM value according to the illuminance value received from the illuminance sensor and outputs a PWM signal.

데이터 변조부(80)는 픽셀 데이터에 픽셀 게인을 곱하여 변조된 픽셀 데이터(R'G'B')를 출력한다. 데이터 송신부(82)는 픽셀 데이터(R'G'B')와 데이터 타이밍 제어신호를 데이터 구동부(102)로 전송한다.The data modulator 80 multiplies the pixel data by the pixel gain to output the modulated pixel data R'G'B '. The data transmitter 82 transmits the pixel data R'G'B 'and the data timing control signal to the data driver 102.

OLED 표시장치의 픽셀은 도 8과 같이, 스위치 TFT(SWTFT), 구동 TFT(DRTFT), OLED(Organic Light Emitting Diode), 스토리지 커패시터(Storage capacitor, Cst) 등을 포함한다. The pixel of the OLED display device includes a switch TFT (SWTFT), a driving TFT (DRTFT), an organic light emitting diode (OLED), a storage capacitor (Cst), and the like,

스위치 TFT(SWTFT)는 게이트펄스에 응답하여 데이터전압(DATA)을 구동 TFT(DRTFT)의 게이트에 공급한다. 구동 TFT(DRTFT)는 픽셀 전원(ELVDD)이 공급되는 전원 배선과, OLED 사이에 접속되어 자신의 게이트에 인가되는 데이터 전압에 따라 OLED에 흐르는 전류를 조절한다. OLED는 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL) 등의 유기 화합물층들이 적층된 구조를 갖는다. OLED는 발광층에서 전자와 정공이 결합할 때 빛을 발생한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 구동 TFT(DRTFT)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)을 1 프레임 기간 동안 유지한다. The switch TFT (SWTFT) supplies the data voltage (DATA) to the gate of the drive TFT (DRTFT) in response to the gate pulse. The driving TFT DRTFT is connected between the power supply line to which the pixel power ELVDD is supplied and the OLED, and controls the current flowing in the OLED according to the data voltage applied to the gate of the driving TFT DRTFT. The OLED includes a hole injection layer (HIL), a hole transport layer (HTL), an emission layer (EML), an electron transport layer (ETL), and an electron injection layer ) Have been stacked on one another. OLEDs emit light when electrons and holes are combined in a light emitting layer. The storage capacitor Cst holds the gate-source voltage Vgs of the driving TFT DRTFT for one frame period.

픽셀에는 내부 보상회로를 더 포함할 수 있다. 내부 보상회로는 하나 이상의 스위치 TFT들과 하나 이상의 커패시터를 포함하여 구동 TFT(DRTFT)의 게이트를 초기화한 후에 구동 TFT(DRTFT)의 문턱 전압과 이동도를 센싱하여 데이터 전압(DATA)을 보상한다. 이러한 보상회로(PIXC)는 공지된 어떠한 것으로도 적용 가능하다. The pixel may further include an internal compensation circuit. The internal compensation circuit includes one or more switch TFTs and one or more capacitors to initialize the gate of the drive TFT DRTFT and then sense the threshold voltage and mobility of the drive TFT DRTFT to compensate the data voltage DATA. This compensation circuit PIXC is applicable to any known circuit.

픽셀 전원(ELVDD)는 PWM 제어되는 파워 IC로부터 생성되어 조도에 따라 픽셀의 휘도를 조절할 수 있다. The pixel power supply ELVDD may be generated from a PWM-controlled power IC and adjust the brightness of the pixel according to the illuminance.

액정표시장치의 픽셀은 도 9와 같이, 액정셀(Clc), 스토리지 커패시터(Cst), TFT(Thin Film Transistor) 등을 포함한다. 액정셀(Clc)은 TFT를 통해 데이터 전압(DATA)이 인가되는 화소전극과, 공통전압(Vcom)이 인가되는 공통전극 간의 전계에 의해 구동되는 액정분자들을 이용하여 광의 위상을 지연시켜 데이터에 따라 투과율을 조정한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정셀(Clc)의 전압을 1 프레임 기간 동안 유지시킨다. TFT는 게이트 라인(12)으로부터의 게이트펄스(또는 스캔펄스, SCAN))에 응답하여 턴-온(turn-on)되어 데이터 라인(11)으로부터의 데이터전압을 액정셀(Clc)의 화소전극에 공급한다. The pixel of the liquid crystal display device includes a liquid crystal cell Clc, a storage capacitor Cst, a TFT (Thin Film Transistor), and the like, as shown in FIG. The liquid crystal cell Clc delays the phase of light by using liquid crystal molecules driven by the electric field between the pixel electrode to which the data voltage DATA is applied through the TFT and the common electrode to which the common voltage Vcom is applied, Adjust the transmittance. The storage capacitor Cst holds the voltage of the liquid crystal cell Clc for one frame period. The TFT is turned on in response to the gate pulse (or scan pulse, SCAN) from the gate line 12 to apply the data voltage from the data line 11 to the pixel electrode of the liquid crystal cell Clc Supply.

액정표시장치는 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 등 알려져 있는 어떠한 액정모드로 구현될 수 있다. 또한, 액정표시장치는 투과형 액정표시장치, 반투과형 액정표시장치, 반사형 액정표시장치 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 투과형 액정표시장치나 반투과형 액정표시장치는 백라이트 유닛과 백라이트 구동부를 포함한다.The liquid crystal display device may be implemented in any known liquid crystal mode such as TN (Twisted Nematic) mode, VA (Vertical Alignment) mode, IPS (In Plane Switching) mode, FFS (Fringe Field Switching) Further, the liquid crystal display device can be implemented in various forms such as a transmissive liquid crystal display device, a transflective liquid crystal display device, and a reflective liquid crystal display device. The transmissive liquid crystal display device or the transflective liquid crystal display device includes a backlight unit and a backlight driving unit.

백라이트 유닛은 에지형 백라이트 유닛 또는 직하형 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 백라이트 유닛은 액정표시장치의 표시패널(100)의 배면 아래에 배치되어 그 표시패널(100)에 빛을 조사한다. 백라이트 구동부는 백라이트 유닛의 광원들에 전류를 공급하여 그 광원들을 발광시킨다. 광원들은 LED(Light Emitting Diode)로 구현될 수 있다. 백라이트 구동부는 조도에 따라 선택된 PWM 제어로 광원들의 휘도를 조정한다. The backlight unit may be implemented as an edge-type backlight unit or a direct-type backlight unit. The backlight unit is disposed under the back surface of the display panel 100 of the liquid crystal display device and irradiates the display panel 100 with light. The backlight driver supplies current to the light sources of the backlight unit and emits the light sources. The light sources may be implemented with LED (Light Emitting Diode). The backlight driver adjusts the brightness of the light sources with the PWM control selected according to the illuminance.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

100 : 표시패널 102 : 데이터 구동부
104 : 게이트 구동부 106 : 타이밍 콘트롤러
72 : 데이터 수신부 74 : MCBL 계산부
76 : 게인 선택부 78 : PWM 선택부
80 : 데이터 변조부 82 : 데이터 송신부100: display panel 102: data driver
104: Gate driver 106: Timing controller
72: Data receiving unit 74: MCBL calculating unit
76: Gain selection unit 78: PWM selection unit
80: Data modulator 82: Data transmitter

Claims (7)

입력 영상의 픽셀 데이터에서 가장 밝은 컬러의 휘도를 나타내는 지표를 계산하는 계산부;
상기 지표를 바탕으로 게인을 선택하는 게인 선택부;
조도 센서로부터 입력된 조도에 따라 PWM(Pulse width modulation) 값을 선택하여 PWM 신호를 출력하는 PWM 선택부;
상기 게인으로 상기 픽셀 데이터를 변조하는 데이터 변조부; 및
변조된 픽셀 데이터를 표시패널의 픽셀들에 기입하여 표시패널 상에 상기 입력 영상을 재현하는 표시패널 구동부를 포함하는 표시장치. A calculation unit for calculating an index representing the brightness of the brightest color in the pixel data of the input image;
A gain selector for selecting a gain based on the index;
A PWM selector for selecting a PWM (Pulse Width Modulation) value according to the illuminance input from the illuminance sensor and outputting a PWM signal;
A data modulator for modulating the pixel data with the gain; And
And a display panel driver for writing the modulated pixel data into the pixels of the display panel to reproduce the input image on the display panel. 제 1 항에 있어서,
상기 지표가 아래의 수학식에 의해 정의된 MCBL인 표시장치.
Figure pat00014

Figure pat00015

Figure pat00016

Figure pat00017
The method according to claim 1,
Wherein the indicator is an MCBL defined by the following equation:
Figure pat00014

Figure pat00015

Figure pat00016

Figure pat00017
 제 2 항에 있어서,
상기 게인이 아래의 수식으로 계산되는 표시장치.
Figure pat00018

여기서, k는 계조가 높아질 수록 낮아지는 비선형 커브에 의해 정의된 보상 파라미터이다. 3. The method of claim 2,
Wherein the gain is calculated by the following equation.
Figure pat00018

Here, k is a compensation parameter defined by a nonlinear curve that becomes lower as the gradation becomes higher. 제 3 항에 있어서,
상기 PWM 값이 야외 환경의 조도에서 최대값으로 선택되는 표시장치.The method of claim 3,
Wherein the PWM value is selected as the maximum value in the illuminance of the outdoor environment. 제 4 항에 있어서,
상기 PWM 신호가 액정표시장치의 백라이트 휘도를 제어하는 표시장치.5. The method of claim 4,
Wherein the PWM signal controls the backlight luminance of the liquid crystal display device. 제 4 항에 있어서,
상기 PWM 신호가 유기 발광 다이오드 표시장치의 픽셀 전원을 제어하는 표시장치.5. The method of claim 4,
Wherein the PWM signal controls pixel power of the organic light emitting diode display. 입력 영상의 픽셀 데이터에서 가장 밝은 컬러의 휘도를 나타내는 지표를 계산하는 단계;
상기 지표를 바탕으로 게인을 선택하는 단계;
조도 센서로부터 입력된 조도에 따라 PWM(Pulse width modulation) 값을 선택하는 단계;
상기 게인으로 상기 픽셀 데이터를 변조하는 단계; 및
변조된 픽셀 데이터를 표시패널의 픽셀들에 기입하여 표시패널 상에 상기 입력 영상을 재현하는 단계를 포함하는 표시장치의 시인성 향상 방법.
Calculating an index representing the brightness of the brightest color in the pixel data of the input image;
Selecting a gain based on the indicator;
Selecting a pulse width modulation (PWM) value according to the illuminance input from the illuminance sensor;
Modulating the pixel data with the gain; And
And writing the modulated pixel data to the pixels of the display panel to reproduce the input image on the display panel.
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