JP2009175740A - 光源ローカルディミング方法及びこれを行うバックライトアセンブリ並びにこれを有する表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コントラストをより向上させることができる光源ローカルディミング方法及びこれを行うバックライトアセンブリ並びにこれを有する表示装置を開示する。
【解決手段】ターゲットガンマ曲線（ｔａｒｇｅｔ ｇａｍｍａ ｃｕｒｖｅ：ＴＧＶ）を用いて複数のディミング（ｄｉｍｍｉｎｇ）単位領域のそれぞれの代表階調値（ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｇｒａｙｓｃａｌｅ ｖａｌｕｅ：ＲＧＶ）に対応する駆動ディミングデューティサイクルを算出する段階と、前記駆動ディミングデューティサイクルに基づいて複数の発光単位ブロックを含む光源の前記各ディミング単位領域と対応する各発光単位ブロックを駆動させる段階とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源ローカルディミング方法及びこれを行うバックライトアセンブリ並びにこれを有する表示装置に関し、より詳細には、発光単位ブロックが個別的に駆動することができる光源ローカルディミング方法及びこれを行うバックライトアセンブリ並びにこれを有する表示装置に関する。

一般に、液晶表示装置は、液晶の光透過率を用いて画像を表示する液晶表示パネル及び液晶表示パネルの下部に配置され液晶表示パネルに光を提供するバックライトアセンブリを含む。

液晶表示パネルは、画素電極及び画素電極と電気的に接続された薄膜トランジスタを有するアレイ基板、共通電極及びカラーフィルタを有するカラーフィルタ基板、及びアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に介在する液晶層を含む。

液晶層は、画素電極と共通電極との間に形成される電場によって配列が変更され、それによって液晶層を透過する光の透過率を変更させる。ここで、光の透過率が最大に増加すると、液晶表示パネルは最大輝度レベルを有するホワイト画像を具現することができ、反面、光の透過率が最小に減少すると、液晶表示パネルは最小輝度レベルを有するブラック画像を具現することができる。

しかし、液晶層は一般的に完全に一定の方向に配列されることが難しいため、液晶表示パネルは、低い階調値で光が漏れる現象が発生することがある。即ち、液晶表示パネルでは、完全なブラック画像を具現しにくく、これによって液晶表示パネルで表示される画像は、低いコントラスト比（ｃｏｎｔｒａｓｔ ｒａｔｉｏ；ＣＲ）を有することとなる。

近年では、画像のコントラスト比が減少する現象を防止するために、位置別に光を個別的に発光させることができるローカルディミング（ｌｏｃａｌ ｄｉｍｍｉｎｇ）方法が開発された。ローカルディミング方法は、低い階調値でブラック画像を具現する画素領域にディミングされた光を提供して、コントラスト比をより増加させる発光単位ブロックの駆動方法を意味する。

ローカルディミング方法は、一般的に各発光単位ブロックと対応する代表階調値を代表輝度値に変換する段階を含む。即ち、各発光単位ブロックは、代表階調値から変換された代表輝度値を通じてディミングされた光を発生させることができる。

一方、代表階調値、即ち、赤色、緑色、及び青色の代表階調値は、一般的にｓＲＧＢ−ｔｏ−ＹＣｂＣｒ変換マトリックスを通じて代表輝度値に変更される。具体的には、赤色代表階調値（Ｒ）、緑色代表階調値（Ｇ）、及び青色代表階調値（Ｂ）は、下記の数式１によって代表輝度値（Ｙ）に変換することができる。

（数１）
Ｙ＝０．２１２６Ｒ＋０．７１５２Ｇ＋０．０７２２Ｂ

しかし、ｓＲＧＢ−ｔｏ−ＹＣｂＣｒ変換マトリックスを通じて変換された代表輝度値（Ｙ）は、実際の輝度を示す輝度の値、即ち、ニット（ｎｉｔ；Ｃｄ／ｍ^２）単位の値ではなく、明るさ、即ち、ルマ（ｌｕｍａ）の値を有する。ｌｕｍａの値は、輝度の値であると見なすことができるが、輝度の値と正確に一致する値ではない。その結果、各発光単位ブロックは、代表輝度値（Ｙ）によって制御されるに従って正確にディミングされた光を発生させることができないという問題点が発生する。

又、上記の数式１を参照する時、青色代表階調値（Ｂ）に対する変換定数は０．０７２２で、赤色及び緑色代表階調値（Ｒ，Ｇ）の変換定数に対して相対的に非常に低い値を有する。即ち、青色代表階調値（Ｒ）の低い分解能によって青色代表階調値（Ｒ）に対するガンマ特性が歪曲するという問題点が発生する。

このように、ローカルディミング方法は、ｌｕｍａの単位とｎｉｔの単位との間の差違によるコントラスト比の減少及び青色代表階調値（Ｒ）の低い分解能に限界がある。

そこで、本発明は上記従来のローカルディミング方法における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、コントラスト比をより増加させることができる光源ローカルディミング方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、上記光源ローカルディミング方法を行うのに好適なバックライトアセンブリを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、上記バックライトアセンブリを具備する表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明による光源ローカルディミング方法は、ターゲットガンマ曲線（ｔａｒｇｅｔ ｇａｍｍａ ｃｕｒｖｅ：ＴＧＶ）を用いて複数のディミング（ｄｉｍｍｉｎｇ）単位領域のそれぞれの代表階調値（ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｇｒａｙｓｃａｌｅ ｖａｌｕｅ：ＲＧＶ）に対応する駆動ディミングデューティサイクルを算出する段階と、前記駆動ディミングデューティサイクルに基づいて複数の発光単位ブロックを含む光源の前記各ディミング単位領域と対応する各発光単位ブロックを駆動させる段階とを有することを特徴とする。

前記駆動ディミングデューティサイクルを算出する段階は、入力された画像データに基づいて前記ディミング単位領域のそれぞれでの前記代表階調値を算出する段階と、前記ターゲットガンマ曲線を用いて前記代表階調値に対応するターゲット輝度値（ｔａｒｇｅｔ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ｖａｌｕｅ：ＴＬＶ）を生成する段階と、前記ターゲット輝度値を用いて、前記各発光単位ブロックでの各々の発光輝度値を算出する段階と、前記発光輝度値に対応する前記駆動ディミングデューティサイクルを算出する段階とを含むことが好ましい。
前記発光輝度値を算出する段階は、前記発光単位ブロック間の相互影響を考慮して前記ターゲット輝度値から前記発光輝度値を計算する段階を含むことが好ましい。
前記発光輝度値を計算する段階は、前記発光単位ブロック間の相互影響と対応する点拡散関数（ｐｏｉｎｔ ｓｐｒｅａｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて前記ターゲット輝度値から前記発光輝度値を計算する段階を含むことが好ましい。
前記駆動ディミングデューティサイクルは、最大輝度と対応する最大駆動デューティサイクルの実測輝度値と前記ターゲット輝度値との差分に対応するデューティサイクルだけ減少したデューティサイクル値を有することが好ましい。
前記代表階調値を算出する段階は、前記各ディミング単位領域での単位画素と対応する複数の個別階調値（ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｇｒａｙｓｃａｌｅ ｖａｌｕｅｓ：ＩＧＶｓ）から前記代表階調値を計算する段階を含むことが好ましい。

前記代表階調値は、少なくとも、前記個別階調値の平均値、前記個別階調値の最大値、前記個別階調値の最小値、及び前記個別階調値の実効値（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ；ＲＭＳ）のうちのいずれか１つであることが好ましい。
前記代表階調値を算出する段階は、赤色画像を表示するための赤色個別階調値から赤色代表階調値を計算する段階と、緑色画像を表示するための緑色個別階調値から緑色代表階調値を計算する段階と、青色画像を表示するための青色個別階調値から青色代表階調値を計算する段階とを含むことが好ましい。
前記ターゲット輝度値を生成する段階は、赤色ターゲットガンマ曲線を用いて前記赤色代表階調値に対応する赤色ターゲット輝度値を生成する段階と、緑色ターゲットガンマ曲線を用いて前記緑色代表階調値に対応する緑色ターゲット輝度値を生成する段階と、青色ターゲットガンマ曲線を用いて前記青色代表階調値に対応する青色ターゲット輝度値を生成する段階とを含むことが好ましい。
前記各発光単位ブロックを駆動させる段階は、前記赤色ターゲット輝度値を用いて、赤色光を発光させる複数の赤色単位光源を各々駆動させる段階と、前記緑色ターゲット輝度値を用いて、緑色光を発光させる複数の緑色単位光源を各々駆動させる段階と、前記青色ターゲット輝度値を用いて、青色光を発光させる複数の青色単位光源を各々駆動させる段階とを含むことが好ましい。
前記各発光単位ブロックを駆動する段階は、前記赤色ターゲット輝度値、前記緑色ターゲット輝度値、及び前記青色ターゲット輝度値を用いて、白色光を発生させる複数の白色単位光源を各々駆動させる段階を含むことが好ましい。

上記目的を達成するためになされた本発明によるバックライトアセンブリは、複数のディミング単位領域とそれぞれ対応する複数の発光単位ブロックを含む光源と、ターゲットガンマ曲線を用いて前記ディミング単位領域の各代表階調値と対応する駆動ディミングデューティサイクルを算出するローカルディミング制御部と、前記駆動ディミングデューティサイクルに応答して、前記発光単位ブロックのそれぞれをローカルディミング方式で駆動させる発光駆動部とを有することを特徴とする。

前記ローカルディミング制御部は、画像データに基づいて前記ディミング単位領域のそれぞれでの前記代表階調値を算出する代表値算出部と、前記ターゲットガンマ曲線を用いて前記代表階調値に対応するターゲット輝度値を算出するターゲット値算出部と、前記ターゲット輝度値を用いて前記各発光単位ブロックでの発光輝度値を算出する発光輝度値算出部と、前記発光輝度値に対応する前記駆動ディミングデューティサイクルを算出するディミングデューティサイクル算出部とを含むことが好ましい。
前記ローカルディミング制御部は、前記ターゲットガンマ曲線についての情報を有するルックアップテーブルを保存するルックアップメモリを更に含むことが好ましい。
前記ターゲット値算出部は、前記ターゲットガンマ曲線についての情報を有するルックアップテーブルを保存するルックアップメモリを含むことが好ましい。
前記各々の発光単位ブロックは、赤色光を発生させる複数の赤色発光ダイオードと、緑色光を発生させる複数の緑色発光ダイオードと、青色光を発生させる複数の青色発光ダイオードとを含むことが好ましい。
前記発光単位ブロックは、白色光を発生させる複数の白色発光ダイオードを含むことが好ましい。

上記目的を達成するためになされた本発明による表示装置は、外部から印加された画像データに応答して画像を表示する表示パネルと、該表示パネルに光を提供するバックライトアセンブリとを有する表示装置であって、前記バックライトアセンブリは、複数のディミング単位領域とそれぞれ対応する複数の発光単位ブロックを含む光源と、ターゲットガンマ曲線を用いて前記ディミング単位領域の各代表階調値と対応する駆動ディミングデューティサイクルを算出するローカルディミング制御部と、前記駆動ディミングデューティサイクルに応答して、前記発光単位ブロックのそれぞれをローカルディミング方式で駆動させる発光駆動部とを含むことを特徴とする。

前記ローカルディミング制御部は、前記画像データに基づいて前記ディミング単位領域のそれぞれでの前記代表階調値を算出する代表値算出部と、前記ターゲットガンマ曲線を用いて前記代表階調値に対応するターゲット輝度値を算出するターゲット値算出部と、前記ターゲット輝度値を用いて前記各発光単位ブロックでの発光輝度値を算出する発光輝度算出部と、前記発光輝度値に対応する前記駆動ディミングデューティサイクルを算出するディミングデューティサイクル算出部とを含むことが好ましい。
前記画像データに応答して前記表示パネル及び前記ローカルディミング制御部を制御するタイミング制御部を更に含むことが好ましい。

本発明に係る、光源ローカルディミング方法及びこれを行うバックライトアセンブリ並びにこれを有する表示装置によれば、ターゲットガンマ曲線を通じてディミング単位領域のそれぞれでの代表階調値からターゲット輝度値が生成され、ターゲット輝度値によって各ディミング単位領域と対応する各発光単位ブロックが駆動することによって表示装置で表示される画像のコントラスト比がより増加するという効果がある。

本発明の一実施形態による光源ローカルディミング方法を説明するためのフローチャートである。 図１の光源ローカルディミング方法を行うための表示装置を示すブロック図である。 図２のルックアップメモリが前記ターゲット値抽出部に含まれた状態の表示装置を示すブロック図である。 図２の発光駆動信号のうち１つを示す波形図である。 図２の発光単位ブロックのうち１つを示す平面図である。 図２の発光単位ブロックのうち１つを示す平面図である。 本実施例での各ディミング単位領域を代表する代表階調値を抽出する過程を説明するための平面図である。 図２の表示パネルに対する実際観測ガンマカーブ及びターゲットガンマカーブ間の関係を説明するためのグラフである。 本実施例の代表階調値からターゲット階調値及び発光輝度値が抽出される過程を説明するためのグラフである。 本実施例でのポイント拡散関数を説明するための図である。

次に、本発明に係る光源ローカルディミング方法及びこれを行うバックライトアセンブリ並びにこれを有する表示装置を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態による光源ローカルディミング方法を説明するためのフローチャートである。
図１を参照すると、本実施形態による光源ローカルディミング方法は大きく２段階で構成される。

まず、一番目の段階として、ターゲットガンマ曲線を用いて複数のディミング単位領域のそれぞれの代表階調値に対応する駆動ディミングデューティサイクルを算出する（ステップＳ１００）。

次いで、二番目の段階として、駆動ディミングデューティサイクルに基づいて複数の発光単位ブロックを含む光源の各ディミング単位領域と対応する各発光単位ブロックを駆動させる（ステップＳ２００）。

本実施形態において、駆動ディミングデューティサイクルを算出する方法は４段階で構成される。
まず最初に、画像データに基づいてディミング単位領域のそれぞれでの代表階調値を算出する（ステップＳ１１０）。
この時、ディミング単位領域は、輝度が個別的に制御されるように光を発生させる単位領域を意味する。

各ディミング単位領域内には画像を表示するための複数の単位画素が形成される。
単位画素は、画像データ内に含まれた階調データによって制御され、これにより画像を表示することができる。この時、階調データは、単位画素のそれぞれを制御するための個別階調値を含む。例えば、個別階調値は０〜２５５の範囲、８ビットの値を有することができる。

各ディミング単位領域での代表階調値は、各ディミング単位領域での個別階調値から計算される値である。例えば、代表階調値は、個別階調値の平均値、個別階調値の最大値、個別階調値の最小値、又は個別階調値の実効値（ＲＭＳ）のうちの少なくともいずれか１つであり得る。

一方、単位画素は、赤色画像を表示する赤色単位画素、緑色画像を表示する緑色単位画素、及び青色画像を表示する青色単位画素を含む。
それによって、個別階調値は、赤色単位画素とそれぞれ対応する赤色個別階調値、緑色単位画素とそれぞれ対応する緑色個別階調値、及び青色単位画素とそれぞれ対応する青色個別階調値を含む。又、代表階調値は、赤色個別階調値と対応する赤色代表階調値、緑色個別階調値と対応する緑色代表階調値、及び前記青色個別階調値と対応する青色代表階調値を含む。

即ち、赤色単位画素のそれぞれを制御する赤色個別階調値から赤色代表階調値が算出され、緑色単位画素のそれぞれを制御する緑色個別階調値から緑色代表階調値が算出され、青色単位画素のそれぞれを制御する青色個別階調値から青色代表階調値が算出される。

次に、代表階調値が算出されると、ターゲットガンマ曲線を用いて代表階調値に対応するターゲット輝度値を生成する（ステップＳ１２０）。
ここで、ターゲットガンマ曲線は、階調値及び階調値と対応する理想的な輝度値間の関係を示すデータである。

ターゲットガンマ曲線は、赤色階調値に対する輝度特性を示す赤色ターゲットガンマ曲線、緑色階調値に対する輝度特性を示す緑色ターゲットガンマ曲線、及び青色階調値に対する輝度特性を示す青色ターゲットガンマ曲線を含む。
これによって、ターゲット輝度値は、理想的な赤色輝度値を示す赤色ターゲット輝度値、理想的な緑色輝度値を示す緑色ターゲット輝度値、及び理想的な青色輝度値を示す青色ターゲット輝度値を含む。

即ち、赤色ターゲットガンマ曲線を用いて赤色代表階調値から赤色ターゲット輝度値が生成され、緑色ターゲットガンマ曲線を用いて緑色代表階調値から緑色ターゲット輝度値が生成され、青色ターゲットガンマ曲線を用いて前記青色代表階調値から青色ターゲット輝度値が生成される。

次に、ターゲット輝度値を用いて各発光単位ブロックでの発光輝度値を算出する（ステップＳ１３０）。
ここで、発光単位ブロックのうち、任意の１つがディミング単位領域のうちの任意の１つと対応するとする時、発光輝度値は任意の１つの発光単位ブロックから発生した光による任意の１つのディミング単位領域での輝度値を意味する。

次に、発光輝度値が算出されると、発光輝度値と対応する駆動ディミングデューティサイクルを算出する（ステップＳ１４０）。
ここで、駆動ディミングデューティサイクルは、任意の１つの発光単位ブロックが任意の１つのディミング単位領域で発光輝度値を有する光を発生するように制御するディミングデューティサイクルを意味する。

一方、各発光単位ブロックは、赤色光を発生させる少なくとも１つの赤色単位光源、緑色光を発生させる少なくとも１つの緑色単位光源、及び青色光を発生させる少なくとも１つの青色単位光源を含む。
これによって、発光輝度値は、赤色単位光源での赤色発光輝度値、緑色単位光源での緑色発光輝度値、及び青色単位光源での青色発光輝度値を含む。又、駆動ディミングデューティサイクルは、赤色発光輝度値と対応する赤色駆動ディミングデューティサイクル、緑色発光輝度値と対応する緑色駆動ディミングデューティサイクル、及び青色発光輝度値と対応する青色駆動ディミングデューティサイクルを含む。

即ち、赤色ターゲット輝度値から赤色発光輝度値が算出され、赤色発光輝度値から赤色駆動ディミングデューティサイクルが更に算出され、赤色駆動ディミングデューティサイクルで赤色単位光源を駆動させることができる。又、緑色ターゲット輝度値から緑色発光輝度値が算出され、緑色発光輝度値から緑色駆動ディミングデューティサイクルが更に算出され、緑色駆動ディミングデューティサイクルで緑色単位光源を駆動させることができる。又、青色ターゲット輝度値から青色発光輝度値が算出され、青色発光輝度値から青色駆動ディミングデューティサイクルが更に算出され、青色駆動ディミングデューティサイクルで青色単位光源を駆動させることができる。

これとは異なり、各発光単位ブロックは、白色光を発生させる少なくとも１つの白色単位光源を含むことができる。即ち、赤色ターゲット輝度値、緑色ターゲット輝度値、及び青色ターゲット輝度値から白色発光輝度値を算出し、白色発光輝度値から白色駆動ディミングデューティサイクルが更に算出し、白色駆動ディミングデューティサイクルで白色単位光源を駆動させることもできる。

本実施形態において、発光輝度値は、発光単位ブロック間の相互影響を考慮してターゲット輝度値から計算することができる。例えば、発光輝度値は、発光単位ブロック間の相互影響と対応するポイント拡散関数を用いてターゲット輝度値から計算することができる。

即ち、赤色発光輝度値は、ポイント拡散関数を用いて赤色ターゲット輝度値から計算することができ、緑色発光輝度値は、ポイント拡散関数を用いて緑色ターゲット輝度値から計算することができ、青色発光輝度値はポイント拡散関数を用いて青色ターゲット輝度値から計算することができる。白色発光輝度値は、ポイント拡散関数を用いて赤色発光輝度値、緑色発光輝度値及び青色発光輝度値から計算することができる。

本実施形態において、駆動ディミングデューティサイクルは、最大輝度と対応する最大駆動デューティサイクルから実測輝度値とターゲット輝度値との差異に対応する値だけ減少されたディミングデューティサイクルを有することができる。

即ち、赤色駆動ディミングデューティサイクルは、最大赤色輝度と対応する最大赤色ディミングデューティサイクルから実測赤色輝度値と赤色ターゲット輝度値との差異に対応する値だけ減少されたディミングデューティサイクルを有することができる。
緑色駆動ディミングデューティサイクルは、最大緑色輝度と対応する最大緑色ディミングデューティサイクルから実測緑色輝度値と緑色ターゲット輝度値との差異に対応する値だけ減少されたディミングデューティサイクルを有することができる。
青色駆動ディミングデューティサイクルは、最大青色輝度と対応する最大青色ディミングデューティサイクルから実測青色輝度値と青色ターゲット輝度値との差異に対応する値だけ減少されたディミングデューティサイクルを有することができる。
一方、白色駆動ディミングデューティサイクルは、最大白色輝度と対応する最大白色ディミングデューティサイクルから実測白色輝度値と白色ターゲット輝度値との差異に対応する値だけ減少されたディミングデューティサイクルを有することができる。

図２は、図１に示した光源ローカルディミング方法を行う一実施形態による表示装置を示すブロック図で、図３は、図２のルックアップメモリがターゲット値抽出部に含まれた状態の表示装置を示すブロック図である。

図１及び図２を参照すると、本実施形態による表示装置は、画像を表示する表示パネル１００、表示パネルに光を提供するバックライトアセンブリ２００、及び表示パネル１００とバックライトアセンブリ２００をそれぞれ制御することができるタイミング制御部３００を含む。

表示パネル１００は、一例として、第１基板、第１基板と向かい合うように配置された第２基板、及び第１と第２基板との間に介在する液晶層を含む。

第１基板は、マトリックス形態に配置された複数の画素電極、画素電極と電気的に接続された複数の薄膜トランジスタ、及び薄膜トランジスタと電気的に接続された信号線を含む。

第２基板は、基板全面に形成された共通電極及び画素電極とそれぞれ対応するように形成された複数のカラーフィルタを含む。カラーフィルタは、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、及び青色カラーフィルタを含むことができる。これとは異なり、カラーフィルタは、第２基板ではない第１基板に含まれることもできる。

液晶層は、画素電極と共通電極との間に形成された電場によって液晶分子の配列が変更され、これによって光の透過率を変更させることができる。

一方、表示パネル１００の表示領域は、カラーフィルタとそれぞれ対応する複数の単位画素に区分される。単位画素は、赤色カラーフィルタと対応する赤色単位画素、緑色カラーフィルタと対応する緑色単位画素、及び青色カラーフィルタと対応する青色単位画素を含む。

バックライトアセンブリ２００は、表示パネル１００の下部に配置され、表示パネル１００に光を提供する。表示パネル１００は、バックライトアセンブリ２００から提供された光を用いて画像を表示する。

タイミング制御部３００は、外部システム（図示せず）から画像データＤＡＴの印加を受け、画像データＤＡＴに応答して表示パネル１００及びバックライトアセンブリ２００を制御する。

画像データＤＡＴは、画素電極に印加される画素電圧と対応する個別階調値を含む。個別階調値は、赤色単位画素と対応する赤色個別階調値、緑色単位画素と対応する緑色個別階調値、及び青色単位画素と対応する青色個別階調値を含む。

タイミング制御部３００は、個別階調値に対する情報を含むパネル駆動信号ＰＤＳを表示パネル１００に出力し、表示パネル１００を制御することができる。又、タイミング制御部３００は、個別階調値に対する情報を含むバックライト駆動信号ＢＤＳをバックライトアセンブリ２００に出力し、バックライトアセンブリ２００を制御することができる。

バックライトアセンブリ２００は、図１でのステップＳ１００を行うためのローカルディミング制御部、図１でのステップＳ２００を行うための発光駆動部２６０、及び発光駆動部２６０によって制御され光を発生させる光源２７０を含む。ここで、光源２７０は、ディミング単位領域とそれぞれ対応する発光単位ブロックＬＵＢを含む。

ローカルディミング制御部は、図１でのステップＳ１１０を行うための代表値算出部２１０、図１でのステップＳ１２０を行うためのターゲット値算出部２２０、ルックアップメモリ２３０、図１でのステップＳ１３０を行うための発光輝度値算出部２４０、及び図１でのステップＳ１４０を行うためのディミングデューティサイクル算出部２５０を含む。

代表値算出部２１０は、タイミング制御部３００からバックライト駆動信号ＢＤＳの印加を受ける。これとは異なり、代表値算出部２１０は、外部システムから直接画素データＤＡＴの印加を受けることもできる。

代表値算出部２１０は、各ディミング単位領域と対応するバックライト駆動信号ＢＤＳの個別階調値から各代表階調値ＲＧＶを計算し、代表階調値ＲＧＶをターゲット値算出部２２０に出力する。即ち、代表値算出部２１０は、図１でのステップＳ１１０を行い、代表階調値ＲＧＶをターゲット値算出部２２０に提供する。代表階調値ＲＧＶは、各ディミング単位領域と対応する個別階調値の平均値、最大値、最小値、及び実効値のうちのいずれか１つであり得る。

ターゲット値算出部２２０は、代表値算出部２１０から代表階調値ＲＧＶの印加を受け、代表階調値ＲＧＶからターゲット輝度値２２２を算出し、ターゲット輝度値ＴＬＶを発光輝度値算出部２４０に出力する。

ルックアップメモリ２３０は、ターゲットガンマ曲線に対する情報を有するルックアップテーブルを保存している。この時、ターゲットガンマ曲線は、表示パネル１００の特性又は顧客の要求によって変更することができる。ルックアップメモリ２３０は、ルックアップテーブルを含むターゲットガンマデータＴＧＤをターゲット値算出部２２０に提供する。

ターゲット値算出部２２０は、ルックアップメモリ２３０からターゲットガンマデータＴＧＤの印加を受け、ターゲットガンマデータＴＧＤに含まれたターゲットガンマ曲線に対する情報を用いて代表階調値ＲＧＶと対応するターゲット輝度値ＴＬＶを算出する。即ち、ターゲット値算出部２２０は、図１でのステップＳ１２０を行って、ターゲット輝度値ＴＬＶを発光輝度値算出部２４０に提供する。

図３を参照すると、ルックアップメモリ２３０は、図２とは異なり、ターゲット値算出部２２０内に含まれることもできる。即ち、ルックアップメモリ２３０は、ターゲット値算出部２２０内に内蔵された内蔵メモリでも良い。

発光輝度値算出部２４０は、ターゲット値算出部２２０からターゲット輝度値ＴＬＶの印加を受け、ターゲット輝度値ＴＬＶから発光輝度値ＬＬＶを算出して、発光輝度値ＬＬＶをディミングデューティサイクル算出部２５０に出力する。即ち、発光輝度値算出部２４０は、図１でのステップＳ１３０を行って、発光輝度値ＬＬＶをディミングデューティサイクル算出部２５０に提供する。

例えば、発光輝度値算出部２４０は、ポイント拡散関数を用いてターゲット輝度値ＴＬＶから発光輝度値ＬＬＶを計算することができる。

ディミングデューティサイクル算出部２５０は、発光輝度値算出部２４０から発光輝度値ＬＬＶの印加を受け、発光輝度値ＬＬＶにそれぞれ対応する駆動ディミングデューティサイクルＤＤＤを生成して、駆動ディミングデューティサイクルＤＤＤを発光駆動部２６０に出力する。即ち、ディミングデューティサイクル算出部２５０は、図１でのステップＳ１４０を行って、駆動ディミングデューティサイクルＤＤＤを発光駆動部２６０に提供する。

発光駆動部２６０は、ディミングデューティサイクル算出部２５０から駆動ディミングデューティサイクルＤＤＤの印加を受け、駆動ディミングデューティサイクルＤＤＤに応答して発光駆動信号ＬＤＳを光源２７０の発光単位ブロックＬＵＢに出力する。即ち、発光駆動部２６０は、図１でのステップＳ２００を行って、発光駆動信号ＬＤＳを通じて発光単位ブロックＬＵＢを個別的に駆動させる。

発光単位ブロックＬＵＢは、発光駆動部２６０から発光駆動信号ＬＤＳの印加を受け、駆動ディミングデューティサイクルＤＤＤによってそれぞれ駆動され光を発生させる。

図４は、図２の発光駆動信号ＬＤＳの一例を示す波形図である。
図２及び図４を参照すると、本実施形態による発光駆動信号ＬＤＳは、最大駆動デューティサイクル（Ｄｍａｘ）が所定の幅（ΔＤ）だけディミングされた駆動ディミングデューティサイクル（Ｄａ）を有するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号である。

最大駆動デューティサイクル（Ｄｍａｘ）は、表示パネル１００で表示される画像の最大輝度と対応するパルス幅を有する。一例として、最大駆動デューティサイクル（Ｄｍａｘ）は、表示パネル１００での白色画像を具現するのに好適な輝度と対応するパルス幅を有する。

駆動ディミングデューティサイクル（Ｄａ）は、最大駆動デューティサイクル（Ｄｍａｘ）を所定のディミング幅（ΔＤ）だけ減少したパルス幅を有する。減少される所定のディミング幅（ΔＤ）は、前もって実験的に測定された表示パネル１００での実測輝度値とターゲット輝度値ＴＬＶとの差異と対応する値を有する。

図５及び図６は、図２の発光単位ブロックの一例を示す平面図である。

図２及び図５を参照すると、本実施形態による各発光単位ブロックＬＵＢは、表示パネル１００の単位画素とそれぞれ対応する複数のサブブロックＳＢを含む。一例として、各発光単位ブロックＬＵＢは、５行５列に配置されるサブブロックＳＢを含む。

サブブロックＳＢのそれぞれは、赤色光を発生させる少なくとも１つの赤色発光ダイオードＲＤ、緑色光を発生させる少なくとも１つの緑色発光ダイオードＧＤ、及び青色光を発生させる少なくとも１つの青色発光ダイオードＢＤを含む。一例として、サブブロックＳＢのそれぞれは、４つの赤色発光ダイオードＲＤ、４つの緑色発光ダイオードＧＤ、及び４つの青色発光ダイオードＢＤを含む。

各発光単位ブロックＬＵＢ内の赤色発光ダイオードＲＤは、赤色駆動ディミングデューティサイクルにより一斉に駆動され赤色光を発生させ、各発光単位ブロックＬＵＢ内の緑色発光ダイオードＧＤは、緑色駆動ディミングデューティサイクルにより一斉に駆動され緑色光を発生させ、各発光単位ブロックＬＵＢ内の青色発光ダイオードＢＤは、青色駆動ディミングデューティサイクルにより一斉に駆動され青色光を発生させる。この時、赤色光、緑色光、及び青色光は互いに混合されて白色光を形成する。

図６を参照すると、各発光単位ブロックＬＵＢは、サブブロックＳＢを含み、サブブロックＳＢのそれぞれは、図５とは異なり、白色光を発生させる白色発光ダイオードＷＤを含む。一例として、サブブロックＳＢのそれぞれは、４つの白色発光ダイオードＷＤを含む。ここで、各発光単位ブロックＬＵＢ内の白色発光ダイオードＷＤは、白色駆動ディミングデューティサイクルにより一斉に駆動され、白色光を発生させる。

図７は、本実施形態での各ディミング単位領域を代表する代表階調値を算出する過程を説明するための平面図である。

図１、図２、及び図７を参照すると、本実施形態による各ディミング単位領域ＤＵＡは、表示パネル１００の単位画素とそれぞれ対応する複数のサブ単位領域ＳＡを含む。即ち、サブ単位領域ＳＡのそれぞれは、図５及び図６のサブブロックＳＢとそれぞれ対応する。一例として、各ディミング単位領域ＤＵＡは、５行５列に配置されたサブ単位領域ＳＡを含む。

図７には、サブ単位領域ＳＡと対応する単位画素を制御するための２５個の個別階調値を一例として提示した。２５個の個別階調値から各ディミング単位領域ＤＵＡを代表することができる代表階調値ＲＧＶを計算し導出する。即ち、図１でのステップＳ１１０が行われ、個別階調値から代表階調値ＲＧＶが算出される。

例えば、代表階調値ＲＧＶが２５個の個別階調値の平均値であると仮定する時、代表階調値ＲＧＶは約２５階調（ｇｒａｙ ｌｅｖｅｌｓ）で、代表階調値ＲＧＶが２５個の個別階調値の最大値であると仮定する時、代表階調値ＲＧＶは４０階調で、代表階調値ＲＧＶが２５個の個別階調値の最小値であると仮定する時、代表階調値ＲＧＶは１９階調である。

図８は、図２の表示パネルに対する実測ガンマ曲線とターゲットガンマ曲線間の関係を説明するためのグラフである。

図２及び図８を参照すると、ターゲットガンマ曲線Ｃ１は、表示パネル１００での階調値と輝度値の理想的な関係を示すグラフで、実測ガンマ曲線Ｃ２は、表示パネル１００で実際、実験的に測定された結果によって示された階調値と輝度値との関係を示すグラフである。ここで、Ｘ軸は０〜２５５までの階調レベルを示す軸で、Ｙ軸は輝度レベルを示す軸である。又、図８のグラフは、表示パネル１００に最大輝度（Ｌｍａｘ）の光を印加する状態で測定されたデータである。

ターゲットガンマ曲線Ｃ１と実測ガンマ曲線Ｃ２との間の関係を簡単に説明すると、高階調値ではターゲットガンマ曲線Ｃ１と実測ガンマ曲線Ｃ２とが互いに殆ど一致するが、低階調値では実測ガンマ曲線Ｃ２がターゲットガンマ曲線Ｃ１の上に形成される。

このように、低階調値で実測ガンマ曲線Ｃ２がターゲットガンマ曲線Ｃ１上に形成される理由は、表示パネル１００が低階調値で光が漏れる現象が発生するためである。

図９は、本実施形態の代表階調値からターゲット階調値及び発光輝度値が算出される過程を説明するためのグラフである。

図２、図７、及び図９を参照すると、図９のグラフはＹ軸がログスケール（ｌｏｇ ｓｃａｌｅ）に変換されたことを除くと、図８のグラフと同じグラフである。

まず、各ディミング単位領域ＤＵＡでの代表階調値ＲＧＶが決定されると、ターゲットガンマ曲線Ｃ１を用いてターゲット輝度値ＴＬＶを算出する。ターゲットガンマ曲線Ｃ１を通じて代表階調値ＲＧＶに該当するＸ軸のＡ点でターゲット輝度値ＴＬＶに該当するＹ軸のＢ点を見付ける。即ち、図１でのステップＳ１２０が行われ、代表階調値ＲＧＶからターゲット輝度値ＴＬＶが算出される。

表示パネル１００は、最大輝度Ｌｍａｘの光の印加を受ける状態ではＣ点という輝度値を有する。この時、Ｂ点は、表示パネル１００での表示される画像の理想的な輝度値を示す。

従って、Ａ点と対応する実際の輝度値がターゲット輝度値ＴＬＶより高いので、表示パネル１００に印加される光の輝度値を最大輝度ＬｍａｘでＣ点とＢ点との間の差分値だけ減少させる必要がある。

その後、ターゲット輝度値ＴＬＶがＢ点と決定すると、各発光単位ブロックＬＵＢでの発光輝度値ＬＬＶを算出する。即ち、図１でのステップＳ１３０が行われ、ターゲット輝度値ＴＬＶから発光輝度値ＬＬＶが算出される。

発光輝度値ＬＬＶは、隣合う発光単位ブロックＬＵＢによる相互影響を考慮して決定される値であって、ターゲット輝度値ＴＬＶより低い値を有する。一例として、発光輝度値ＬＬＶは、ポイント拡散関数を通じて決定することができる。即ち、発光輝度値ＬＬＶは、Ｙ軸でのＤ点と決定する。

従って、発光単位ブロックＬＵＢがそれぞれ発光輝度値ＬＬＶで発光している時、結局、ディミング単位領域ＤＵＡで測定される輝度値はターゲット輝度値ＴＬＶをそれぞれ有することができる。

図１０は、本実施形態で用いるポイント拡散関数を説明するための図である。
図１０を参照すると、Ｘ軸方向に一例として第１、第２、第３、第４、及び第５ディミング単位領域ＤＵＡ１、ＤＵＡ２、ＤＵＡ３、ＤＵＡ４、ＤＵＡ５が順次に形成され、それと対応するように第１、第２、第３、第４、及び第５発光単位ブロックＬＵＢ１、ＬＵＢ２、ＬＵＢ３、ＬＵＢ４、ＬＵＢ５が順次に配置される。

ここで、第３発光単位ブロックＬＵＢ３のみが光を発生すると仮定する時、第３発光単位ブロックＬＵＢ３で発生した光は、第３ディミング単位領域ＤＵＡ３にのみ提供されるのではなく、隣接する第１、第２、第４、及び第５ディミング単位領域ＤＵＡ１、ＤＵＡ２、ＤＵＡ４、ＤＵＡ５にも提供される。

従って、第３発光単位ブロックＬＵＢ３から発生した光は、第３ディミング単位領域ＤＵＡ３を中心として対称形状を有するポイント拡散関数ＰＳＦに対応して、第１、第２、第３、第４、及び第５ディミング単位領域ＤＵＡ１、ＤＵＡ２、ＤＵＡ３、ＤＵＡ４、ＤＵＡ５の全部に提供される。この時、ポイント拡散関数ＰＳＦは、ガウス関数でも良い。

このように、各発光単位ブロックＬＵＢから発生した光が多数のディミング単位領域ＤＵＡに提供されることにより、発光輝度値ＬＬＶを決定する時、各発光単位ブロックＬＵＢ間での相互影響を考慮すべきであり、これによって発光輝度値ＬＬＶはターゲット輝度値ＴＬＶより低い値を有することになる。

本実施形態によれば、従来のｓＲＧＢ−ｔｏ−ＹＣｂＣｒ変換マトリックスを通じて代表輝度値を算出するのではなく、ターゲットガンマ曲線を通じてターゲット輝度値を算出することにより、表示装置で表示される画像のコントラスト比がより増加する。

その理由は、ターゲットガンマ曲線を通じて代表階調値から計算されたターゲット輝度値は実際の輝度（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）を示すニット（ｎｉｔ；Ｃｄ／ｍ^２）単位の値であるためである。又、ターゲットガンマ曲線が赤色、緑色、及び青色代表階調値に対して高い分解能を有するためである。

尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

１００ 表示パネル
２００ バックライトアセンブリ
２１０ 代表値算出部
２２０ ターゲット値算出部
２３０ ルックアップメモリ
２４０ 発光輝度値算出部
２５０ ディミングデューティサイクル算出部
２６０ 発光駆動部
２７０ 光源
３００ タイミング制御部
ＬＵＢ 発光単位ブロック
ＤＵＡ ディミング単位領域
ＢＤＳ バックライト駆動信号
ＤＡＴ 画像データ
ＲＧＶ 代表階調値
ＴＧＤ ターゲットガンマデータ
ＴＬＶ ターゲット輝度値
ＬＬＶ 発光輝度値
ＤＤＤ 駆動ディミングデューティサイクル
ＬＤＳ 発光駆動信号
ＰＳＦ ポイント拡散関数

Claims (20)

1. ターゲットガンマ曲線（ｔａｒｇｅｔ ｇａｍｍａ ｃｕｒｖｅ：ＴＧＶ）を用いて複数のディミング（ｄｉｍｍｉｎｇ）単位領域のそれぞれの代表階調値（ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｇｒａｙｓｃａｌｅ ｖａｌｕｅ：ＲＧＶ）に対応する駆動ディミングデューティサイクルを算出する段階と、
   前記駆動ディミングデューティサイクルに基づいて複数の発光単位ブロックを含む光源の前記各ディミング単位領域と対応する各発光単位ブロックを駆動させる段階とを有することを特徴とする光源ローカルディミング方法。
2. 前記駆動ディミングデューティサイクルを算出する段階は、入力された画像データに基づいて前記ディミング単位領域のそれぞれでの前記代表階調値を算出する段階と、
   前記ターゲットガンマ曲線を用いて前記代表階調値に対応するターゲット輝度値（ｔａｒｇｅｔ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ｖａｌｕｅ：ＴＬＶ）を生成する段階と、
   前記ターゲット輝度値を用いて、前記各発光単位ブロックでの各々の発光輝度値を算出する段階と、
   前記発光輝度値に対応する前記駆動ディミングデューティサイクルを算出する段階とを含むことを特徴とする請求項１記載の光源ローカルディミング方法。
3. 前記発光輝度値を算出する段階は、前記発光単位ブロック間の相互影響を考慮して前記ターゲット輝度値から前記発光輝度値を計算する段階を含むことを特徴とする請求項２記載の光源ローカルディミング方法。
4. 前記発光輝度値を計算する段階は、前記発光単位ブロック間の相互影響と対応する点拡散関数（ｐｏｉｎｔ ｓｐｒｅａｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて前記ターゲット輝度値から前記発光輝度値を計算する段階を含むことを特徴とする請求項３記載の光源ローカルディミング方法。
5. 前記駆動ディミングデューティサイクルは、最大輝度と対応する最大駆動デューティサイクルの実測輝度値と前記ターゲット輝度値との差分に対応するデューティサイクルだけ減少したデューティサイクル値を有することを特徴とする請求項２記載の光源ローカルディミング方法。
6. 前記代表階調値を算出する段階は、前記各ディミング単位領域での単位画素と対応する複数の個別階調値（ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｇｒａｙｓｃａｌｅ ｖａｌｕｅｓ：ＩＧＶｓ）から前記代表階調値を計算する段階を含むことを特徴とする請求項２記載の光源ローカルディミング方法。
7. 前記代表階調値は、少なくとも、前記個別階調値の平均値、前記個別階調値の最大値、前記個別階調値の最小値、及び前記個別階調値の実効値（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ；ＲＭＳ）のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項６記載の光源ローカルディミング方法。
8. 前記代表階調値を算出する段階は、赤色画像を表示するための赤色個別階調値から赤色代表階調値を計算する段階と、
   緑色画像を表示するための緑色個別階調値から緑色代表階調値を計算する段階と、
   青色画像を表示するための青色個別階調値から青色代表階調値を計算する段階とを含むことを特徴とする請求項６記載のローカルディミング方法。
9. 前記ターゲット輝度値を生成する段階は、赤色ターゲットガンマ曲線を用いて前記赤色代表階調値に対応する赤色ターゲット輝度値を生成する段階と、
   緑色ターゲットガンマ曲線を用いて前記緑色代表階調値に対応する緑色ターゲット輝度値を生成する段階と、
   青色ターゲットガンマ曲線を用いて前記青色代表階調値に対応する青色ターゲット輝度値を生成する段階とを含むことを特徴とする請求項８記載の光源ローカルディミング方法。
10. 前記各発光単位ブロックを駆動させる段階は、前記赤色ターゲット輝度値を用いて、赤色光を発光させる複数の赤色単位光源を各々駆動させる段階と、
    前記緑色ターゲット輝度値を用いて、緑色光を発光させる複数の緑色単位光源を各々駆動させる段階と、
    前記青色ターゲット輝度値を用いて、青色光を発光させる複数の青色単位光源を各々駆動させる段階とを含むことを特徴とする請求項９記載の光源ローカルディミング方法。
11. 前記各発光単位ブロックを駆動する段階は、前記赤色ターゲット輝度値、前記緑色ターゲット輝度値、及び前記青色ターゲット輝度値を用いて、白色光を発生させる複数の白色単位光源を各々駆動させる段階を含むことを特徴とする請求項９記載の光源ローカルディミング方法。
12. 複数のディミング単位領域とそれぞれ対応する複数の発光単位ブロックを含む光源と、
    ターゲットガンマ曲線を用いて前記ディミング単位領域の各代表階調値と対応する駆動ディミングデューティサイクルを算出するローカルディミング制御部と、
    前記駆動ディミングデューティサイクルに応答して、前記発光単位ブロックのそれぞれをローカルディミング方式で駆動させる発光駆動部とを有することを特徴とするバックライトアセンブリ。
13. 前記ローカルディミング制御部は、画像データに基づいて前記ディミング単位領域のそれぞれでの前記代表階調値を算出する代表値算出部と、
    前記ターゲットガンマ曲線を用いて前記代表階調値に対応するターゲット輝度値を算出するターゲット値算出部と、
    前記ターゲット輝度値を用いて前記各発光単位ブロックでの発光輝度値を算出する発光輝度値算出部と、
    前記発光輝度値に対応する前記駆動ディミングデューティサイクルを算出するディミングデューティサイクル算出部とを含むことを特徴とする請求項１２記載のバックライトアセンブリ。
14. 前記ローカルディミング制御部は、前記ターゲットガンマ曲線についての情報を有するルックアップテーブルを保存するルックアップメモリを更に含むことを特徴とする請求項１３記載のバックライトアセンブリ。
15. 前記ターゲット値算出部は、前記ターゲットガンマ曲線についての情報を有するルックアップテーブルを保存するルックアップメモリを含むことを特徴とする請求項１３記載のバックライトアセンブリ。
16. 前記各々の発光単位ブロックは、赤色光を発生させる複数の赤色発光ダイオードと、
    緑色光を発生させる複数の緑色発光ダイオードと、
    青色光を発生させる複数の青色発光ダイオードとを含むことを特徴とする請求項１２記載のバックライトアセンブリ。
17. 前記発光単位ブロックは、白色光を発生させる複数の白色発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１２記載のバックライトアセンブリ。
18. 外部から印加された画像データに応答して画像を表示する表示パネルと、該表示パネルに光を提供するバックライトアセンブリとを有する表示装置であって、
    前記バックライトアセンブリは、複数のディミング単位領域とそれぞれ対応する複数の発光単位ブロックを含む光源と、
    ターゲットガンマ曲線を用いて前記ディミング単位領域の各代表階調値と対応する駆動ディミングデューティサイクルを算出するローカルディミング制御部と、
    前記駆動ディミングデューティサイクルに応答して、前記発光単位ブロックのそれぞれをローカルディミング方式で駆動させる発光駆動部とを含むことを特徴とする表示装置。
19. 前記ローカルディミング制御部は、前記画像データに基づいて前記ディミング単位領域のそれぞれでの前記代表階調値を算出する代表値算出部と、
    前記ターゲットガンマ曲線を用いて前記代表階調値に対応するターゲット輝度値を算出するターゲット値算出部と、
    前記ターゲット輝度値を用いて前記各発光単位ブロックでの発光輝度値を算出する発光輝度算出部と、
    前記発光輝度値に対応する前記駆動ディミングデューティサイクルを算出するディミングデューティサイクル算出部とを含むことを特徴とする請求項１８記載の表示装置。
20. 前記画像データに応答して前記表示パネル及び前記ローカルディミング制御部を制御するタイミング制御部を更に含むことを特徴とする請求項１８記載の表示装置。
    

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