JP5570791B2 - 表示装置駆動方法 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置駆動方法に関し、より詳しくは、表示品質を向上させるための表示装置駆動方法に関する。

一般的に、液晶表示装置は、液晶の光透過率を利用し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て、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。

バックライトアセンブリは、液晶表示パネルに画像を表示するために必要な光を発生させる光源を含む。光源としては、冷陰極蛍光ランプ(Cold Cathode Fluorescent Lamp:CCFL)、平板蛍光ランプ(Flat Fluorescent Lamp:FFL)、及び発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)などが代表的である。

発光ダイオードは、チップ(chip)形態で製作することが可能であるため、寿命が長く、消費電力が低い特性を有する。このため、バックライトアセンブリの光源として発光ダイオードが多く採用されている。

バックライトアセンブリは、光源が配置される位置によってエッジ型と直下型に区分される。直下型バックライトアセンブリは、液晶表示パネルの下部に複数の光源を配置して、液晶表示パネルに全面的に直接光を照射する方式である。一方、エッジ型バックライトアセンブリは、光源が導光板の側面に配置されて導光板を介して液晶表示パネルに光を照射する方式である。

最近では、画像のコントラスト比(Contrast Ratio:CR)が減少する現象を防ぎ、消費電力を最少化するために光源を複数の発光ブロックに分け、発光ブロックに対応する画像の輝度に応じて発光ブロックの光量を制御するローカル調光(Local Dimming)駆動方法が開発された。

ローカル調光駆動方法は、コントラスト比を向上させ、消費電力を下げる長所があるが、全体の明るさが落ち、画面上で暗い物体を視認できなくなるなどの問題点がある。そこで、バックライトの輝度を下げてピクセルデータの輝度を上げるピクセル補正により、全体の輝度が減少することを防ぐことができるが、色が飽和(saturated)したりまたは異なる色に歪曲(distorted)されたりするなどの問題点がある。

また、ローカル調光駆動方法は、ブロック別に明るさを制御するため、消費電力を減少させる長所があるが、ブロック別での駆動という限界によって、画質の劣化或いはフリッカ(flicker)現象、またはブロック間の境界が視認されるなどの問題点がある。

そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、表示品質を向上させるための表示装置駆動方法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表示装置駆動方法は、複数の光源を含む単位発光ブロックに対応する複数の画像ブロックの外部画像信号から前記単位発光ブロックの輝度代表値を決定する。前記輝度代表値を補償して前記単位発光ブロックの輝度補償値を算出する。前記輝度補償値に基づいて前記単位発光ブロックの中心領域及び境界領域に対応する前記外部画像信号のピクセルデータを補正する。前記輝度補償値に基づいて、前記単位発光ブロックに駆動信号を提供する。

本発明の実施形態において、前記単位発光ブロックの境界領域に対応する前記外部画像信号のピクセルデータを補正することは、前記単位発光ブロックに隣接する単位発光ブロックの輝度補償値に基づいて、距離加重値(a distance weight value)を適用して前記外部画像信号のピクセルデータを補正してもよい。

本発明の実施形態において、前記単位発光ブロックの輝度代表値を決定することは、前記複数の画像ブロックの外部画像信号から最大階調値及び平均階調値を得る。続いて、前記最大階調値と前記平均階調値との間の特定値を前記単位決定ブロックの輝度代表値として決定してもよい。

本発明の実施形態において、前記輝度補償値を算出することは、前記単位発光ブロックの輝度代表値を低域通過フィルタリング(Low Pass Filtering)することを含んでもよい。

本発明の実施形態において、前記単位発光ブロックの輝度代表値を低域通過フィルタリングすることは、前記単位発光ブロックに隣接する単位発光ブロックの輝度代表値のうち、最大輝度代表値を基準に所定の補償比率以上になる前記単位発光ブロックの輝度補償値を算出してもよい。

本発明の実施形態において、前記単位発光ブロックの輝度代表値を低域通過フィルタリングすることは、前記単位発光ブロックの輝度代表値が相対的に高い第1領域と、前記単位発光ブロックの輝度代表値が相対的に低い第2領域に対応する前記補償比率は、互いに異なってもよい。

本発明の実施形態において、前記輝度補償値を算出することは、前記外部画像信号の各フレーム単位で前記単位発光ブロックの輝度代表値を低域通過フィルタリングすることをさらに含んでもよい。

本発明の実施形態において、前記外部画像信号の各フレーム単位で前記単位発光ブロックの輝度代表値を低域通過フィルタリングすることは、

(ここで、L´は補償された後のk番目フレームの輝度代表値、前記Lはk番目フレームの輝度代表値、前記L´k−1は 補償された後のk−1番目フレームの輝度代表値、前記PARAは低域通過フィルタリングレベル、AVEはk番目フレームの外部画像信号の平均階調値、前記AVEk−1はk−1番目フレームの外部画像信号の平均階調値である)の式に基づいて、n番目単位発光ブロックの輝度補償値を算出することができる。

本発明の一実施形態において、前記単位発光ブロックの境界領域に対応する前記外部画像信号のピクセルデータを補正することは、前記単位発光ブロックに隣接する単位発光ブロックの輝度補償値に線形補間法(Linear−Interpolation)を適用して前記境界領域に対応する輝度補償値の推定値(estimated value)を演算してもよい。前記輝度補償値の推定値に基づいて前記単位発光ブロックの境界領域に対応するピクセルのピクセルデータを補正してもよい。

本発明の一実施形態において、前記単位発光ブロックの境界領域に対応するピクセルのピクセルデータを補正することは、

(ここで、前記G´は補正後の外部画像信号のピクセルデータ、前記αはピクセルデータの補正階数、前記Gは前記外部画像信号のピクセルデータ、前記Gmaxはピクセルデータの最大階調値、Grepは前記輝度補償値の推定値である)の式に基づいて、前記外部画像信号のピクセルデータを補正してもよい。

本発明の実施形態において、前記単位発光ブロックの中心領域に対応する前記外部画像信号のピクセルデータを補正することは、

(ここで、前記G´は補正後の外部画像信号のピクセルデータ、前記αはピクセルデータの補正階数、前記Gは前記外部画像信号のピクセルデータ、前記Gmaxはピクセルデータの最大階調値、Grepは前記輝度補償値である)の式に基づいて、前記外部画像信号のピクセルデータを補正してもよい。

本発明の実施形態において、前記外部画像信号のピクセルデータを補正することは、前記単位発光ブロックの輝度補償値に基づいて、前記単位発光ブロックに隣接する単位発光ブロックの輝度干渉を考慮して補正された輝度補償値を演算することを含んでもよい。

本発明の実施形態において、前記輝度補償値に基づいて前記単位発光ブロックに駆動信号を提供することは、前記輝度補償値に基づいて前記単位発光ブロックのデューティサイクルを決定してもよい。前記デューティサイクルに従って駆動信号を生成して前記単位発光ブロックに提供してもよい。

本発明によると、単位発光ブロックの輝度代表値を、時間的/空間的に補償した輝度補償値に基づいて単位発光ブロックの境界領域に対して距離加重値を適用してピクセルデータを補正することによって、単位発光ブロックの境界領域が視認される現象を除去して、画像の表示品質を向上させることができる。

本発明の一実施形態による表示装置を示す斜視図である。 図1に示す表示装置を概念的に示すブロック図である。 図2に示すコントローラユニットを示す詳細なブロック図である。 図3に示す空間的補償部によって補償された輝度補償値を示す概念図である。 図3に示す空間的補償部によって補償された輝度補償値を示す概念図である。 図3に示す空間的補償部によって補償された輝度補償値を示す概念図である。 図3に示す空間的補償部によって補償された輝度補償値を示す概念図である。 代表値補償部から算出された単位発光ブロックの輝度補償値を示す概念図である。 単位発光ブロックの境界領域で線形補間法を用いて求めた輝度補償値に距離加重値を適用する場合の輝度補償値の推定値を示す概念図である。 単位発光ブロックの境界領域の拡大図である。 図8の輝度補償値をモデリングした光プロファイルである。 図9の輝度補償値の推定値をモデリングした光プロファイルである。 本発明の一実施形態による表示装置駆動方法を説明するフローチャートである。 本発明の他の一実施形態による表示装置を示す斜視図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の表示装置の望ましい実施例をより詳しく説明する。本発明は多様な変更を加えることができ、様々な形態を有することができるため、特定の実施例を図面に例示し、本明細書に詳しく説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物、ないしは代替物を含むことと理解されるべきである。

各図面を説明しながら類似する参照符号を、類似する構成要素に対して使用した。添付図面において、構造物のサイズは本発明の明確性に基づかせるために実際より拡大して示した。

第1、第2などの用語は多様な構成要素を説明するにあたって使用することができるが、各構成要素は使用される用語によって限定されるものではない。各用語は1つの構成要素を他の構成要素と区別する目的で使用されるものであって、例えば、明細書中において、第1構成要素を第2構成要素に書き換えることも可能であり、同様に第2構成要素を第1構成要素とすることができる。単数表現は文脈上、明白に異なる意味を有しない限り、複数の表現を含む。

本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組み合わせたものが存在することを表すものであって、1つまたはそれ以上の別の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないことと理解されるべきである。

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとする場合、これは他の部分の「すぐ上に」ある場合のみでなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。反対に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」あるとする場合、これは他の部分の「すぐ下に」ある場合のみでなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。

図1は、本発明の一実施形態による表示装置を示す斜視図である。図2は、図1に示す表示装置を概念的に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、ディスプレイユニット100、バックライトユニット200、及びコントローラボード300を含む。

ディスプレイユニット100は、表示パネル110及びパネル駆動部120を含む。

表示パネル100は、第1基板112、第1基板112と対向する第2基板114、及び第1基板112と第2基板114との間に介在された液晶層116を含んでもよい。第1基板112は画像を表示する複数の画素Pを含んでもよい。各画素Pは、ゲートラインGL及びデータラインDLに接続したスイッチング素子TR、スイッチング素子TRに接続された液晶キャパシタCLC、及びストレージキャパシタCSTを含む。

パネル駆動部120は、ソース印刷回路基板122、ソース印刷回路基板122と表示パネル110を接続するデータ駆動回路フィルム124、及び表示パネル110と接続するゲート駆動回路フィルム126を含んでもよい。データ駆動回路フィルム124は、第1基板112のデータラインと接続し、ゲート駆動回路フィルム126は、ゲートラインと接続する。データ駆動回路フィルム124及びゲート駆動回路フィルム126は、ソース印刷回路基板122から供給される制御信号に応答して表示パネル110を駆動するための駆動信号を出力する駆動チップを含んでもよい。

バックライトユニット200は、光源210、光源駆動部220、導光板230、及び収納容器240を含んでもよい。バックライトユニット200はディスプレイユニット100の下部に配置され、ディスプレイユニット100に光を提供する。バックライトユニット200は、光源210が導光板230の側面に配置されるエッジ型のバックライトユニットであってもよい。

光源210は、ポイント光源、例えば、発光ダイオードLEDであってもよい。光源210は、駆動基板214上に実装される。駆動基板214は、光源210を制御するための制御配線(図示せず)及び光源210に電源を供給するための電源配線(図示せず)を含んでもよい。光源210は、白色光を発光する白色ダイオードを含んでもよい。これとは異なり、光源210は、赤色光を発光する赤色発光ダイオード、緑色光を発光する緑色発光ダイオード、及び青色光を発光する青色発光ダイオードを含んでもよい。

光源210は、複数の単位発光ブロック(unit light−emitting block)Bからなり、単位発光ブロックBは、少なくとも1つの発光ダイオードを含んでもよい。単位発光ブロックBは、垂直方向或いは水平方向のうち、一方向を基準に分割して駆動される1次元ローカル調光(1−D Local Dimming)により駆動されてもよい。単位発光ブロックBは、対応する表示パネル110の画像ブロックに光を提供する。

光源駆動部220は、コントローラボード300から出力される単位発光ブロックBの輝度補償値を利用して単位発光ブロックBのデューティサイクル(duty cycle)を決定し、デューティサイクルに基づいて駆動信号を生成する。光源駆動部220は、駆動信号を単位発光ブロックBに提供して各単位発光ブロックBを駆動させる。以下において、「補償(compensation or compensating)」という用語は、「補正(correction or correcting)」という用語と同じ意味で使用してもよい。

導光板230は、光源210から出射される光が表示パネル110の全面に出射されるように、ガイドする光学プレートである。導光板230は、第1面F1、第2面F2、第3面F3、及び第4面F4を含んでもよい。第1面F1は、導光板230における光の入射部であり、第4面F4は導光板230における光の出射部である。第2面F2は第1面F1と対向する面で、第4面F4は第3面F3と平行に配置され第1面F1及び第2面F2に対して垂直に配置される面である。

収納容器240は、ディスプレイユニット100、光源210、及び導光板230などを収納してもよい。収納容器240は、底部242と底部242のエッジから延長する側壁244を含む。

図面に示していないが、バックライトユニット200は、表示パネル110と導光板230との間に配置して、光学特性を向上させる光学シート類をさらに含んでもよい。一例として、光学シート類は、光の輝度均一性を向上させる拡散シート及び光の正面輝度を増加させる、少なくとも1つのプリズムシートを含んでもよい。

コントローラボード300は、ディスプレイユニット100及びバックライトユニット200と電気的に接続して、ディスプレイユニット100及びバックライトユニット200を制御する。コントローラボード300は、コントローラユニット310、第1コネクタ340、第2コネクタ350、及び第3コネクタ360を含む。

第1コネクタ340は、外部装置(図示せず)と接続する。第1コネクタ340は、外部装置から受信された画像信号IS及び制御信号CSをコントローラユニット310に提供する。第2コネクタ350は、ディスプレイユニット100と電気的に接続してディスプレイユニット100に画像信号ISを提供する。第3コネクタ360は、バックライトユニット200の光源駆動部220と電気的に接続する。

コントローラユニット310は、代表値決定部311、代表値補償部313、及びピクセル補正部315を含む。

代表値決定部311は、単位発光ブロックBに対応する表示パネル110の画像ブロックに提供される外部の画像信号から、単位発光ブロックBの輝度代表値を決定する。代表値補償部313は、輝度補償値を算出して、各輝度代表値を補償する。代表値補償部313から算出された輝度補償値は、光源駆動部220及びピクセル補正部315に提供される。ピクセル補正部315は、輝度補償値に基づいて単位発光ブロックBの境界領域に対して距離加重値を適用して画像信号ISのピクセルデータを補正する。補正されたピクセルデータは、パネル駆動部120に提供される。

コントローラユニット310に対する説明は、図3以下の図面を参照して詳しく説明する。

図3は、図2に示すコントローラユニット310を示す詳細なブロック図である。図4〜図7は、図3に示す空間的補償部(a spatial compensation part)312によって補償された輝度補償値を示す概念図である。図8は、代表値補償部313から算出された単位発光ブロックBの輝度補償値を示す概念図で、図9は、単位発光ブロックBの境界領域で線形補間法(Linear−Interpolation)を用いて求めた輝度補償値に距離加重値を適用した場合の輝度補償値の推定値を示す概念図である。図10は、単位発光ブロックBの境界領域Aの拡大図である。図11は、図8に示した輝度補償値をモデリングした光プロファイル(optical profile)であり、図12は、図9に示した線形補間法を用いて求めた輝度補償値の推定値をモデリングした光プロファイルである。

図2〜図12を参照すると、コントローラユニット310は、代表値決定部311、代表値補償部313、及びピクセル補正部315を含む。

代表値決定部311は、単位発光ブロックBに対応して分割された複数の画像ブロックに対応する外部から入力される制御信号CS及び画像信号ISを用いて、単位発光ブロックBの輝度代表値を抽出する。輝度代表値は、各画像ブロックに含まれる画像信号ISの輝度の最大階調値と平均階調値との間の中間階調値であってもよい。

代表値補償部313は、単位発光ブロックBごとに輝度代表値を低域通過フィルタリング(Low Pass Filtering)する空間的補償部312を含んでもよい。空間的補償部312は、単位発光ブロックBに隣接する単位発光ブロックBの輝度代表値のうちの最大輝度代表値に対して所定比率以上になる単位発光ブロックBの輝度補償値を算出してもよい。

図4及び図5を参照すると、図4は、代表値決定部311において決定された単位発光ブロックBの輝度代表値を概念的に示した図で、図5は、輝度代表値を低域通過フィルタリングして補償した後の単位発光ブロックBの輝度補償値を概念的に示した図である。

代表値決定部311において決定された輝度代表値を適用してピクセルデータを補償するとき、またはバックライトユニット200を駆動させるときには、図4に示すように輝度代表値の高い明るい単位発光ブロックBの間に、輝度代表値の低い暗い単位発光ブロックBが発生することがある。この場合、暗い単位発光ブロックBに対応する画像が、暗く視認されることがあるため、図5に示すように、決定された輝度代表値を低域通過フィルタリングすることにより、隣接する単位発光ブロックBの明るさに比べて一定の明るさ以下に落ちないように、単位発光ブロックBの明るさを制御してもよい。

図6及び図7は、単位発光ブロックBの輝度代表値を空間的に低域通過フィルタリングして補償した一例を示す概念図である。

図6に示すように、各単位発光ブロックBの輝度代表値が、隣接する単位発光ブロックBの輝度代表値のうちの高い値に比べて第1補償比率未満の値を有する場合、各単位発光ブロックBが最大輝度代表値の第1補償比率以上の値を有するように補正して、輝度補償値を算出してもよい。その結果、右側の最も明るい輝度の単位発光ブロックBを基準に、隣接する単位発光ブロックBの輝度代表値が急激に変化すること無く、段階的に単位発光ブロックBの輝度が減少する。例えば、第1補償比率は、約80%であってもよい。

また、図7に示すように、単位発光ブロックBの輝度代表値を、隣接する単位発光ブロックBの平均的明るさを考慮して補償基準を異ならせて、空間的に低域通過フィルタリングしてもよい。この場合、相対的に明るい単位発光ブロックBの明るさは、補償比率を高く設定することにより消費電力を減少させることができ、相対的に暗い単位発光ブロックBの明るさは、補償比率を低く設定することにより暗い物体が視認できない問題を解決することができる。

具体的に、図7に示した右側の明るい単位発光ブロックBの輝度代表値は、第1補償比率を適用して段階的に減少させ、図7に示した左側の暗い単位発光ブロックBの輝度代表値は、第2補償比率を適用して段階的に減少させてもよい。例えば、第1補償比率は約80%で、第2補償比率は約95%であってもよい。さらに、平均的明るさとして分類された複数の単位発光ブロックBの輝度代表値は、2つ以上の互いに異なる補償比率で補償されてもよい。

代表値補償部313は、画像信号ISの各フレーム単位で、単位発光ブロックBの輝度代表値を低域通過フィルタリングする時間的補償部(a temporal compensation part)314を含んでもよい。

明るさが急激に変化する動画像などを表示する場合、画像信号ISのフレーム間に単位発光ブロックBの明るさが瞬間的に変化して、フリッカ現象が発生することがある。この場合、時間軸に従って、単位発光ブロックBの輝度代表値を低域通過フィルタリングすることにより、フレーム間の単位発光ブロックBの明るさが変化する程度を制御することができる。時間的補償部314は、画像信号ISの各フレーム単位で、n番目の単位発光ブロックBの輝度代表値を、下記の式1及び式2に基づいて補償してもよい。


ここで、L´は補償された後のk番目フレームの輝度代表値、Lはk番目フレームの輝度代表値、L´k−1は 補償された後のk−1番目フレームの輝度代表値、PARAは低域通過フィルタリングレベル、AVEはk番目フレームの外部画像信号の平均階調値、AVEk−1はk−1番目フレームの外部画像信号の平均階調値を示す。

式1及び式2によれば、現在(current)フレームと、現在フレームの1つ前のフレームである以前(previous)フレームとの明るさの差を利用することにより、単位発光ブロックBの明るさを補償できる。

代表値補償部313は、空間軸で単位発光ブロックBの輝度代表値を低域通過フィルタリングする空間的補償部312及び時間軸で単位発光ブロックBの輝度代表値を低域通過フィルタリングする時間的補償部314をともに含んでもよい。また、空間的補償部312と時間的補償部314の適用順には制限がない。図3に示すように空間的補償部312が先に適用された場合には、時間的補償部314に適用される式1に示したL´、L、L´k−1は、単位発光ブロックBの輝度代表値ではなく、空間的補償部312によって算出された輝度補償値を意味してもよい。

代表値補償部313は、各輝度代表値を補償した輝度補償値を算出して、光源補償部220及びピクセル補正部315に提供する。光源駆動部220は、輝度補償値に基づいて単位発光ブロックBのデューティサイクルを決定する。光源駆動部220は、デューティサイクルに基づいて駆動信号を生成して、各単位発光ブロックBを駆動させる。

ピクセル補正部315は、バックライトの調光によって画面全体が暗くなることを補正するために、ピクセルデータを補正して画像の輝度を高める。ピクセル補正部315は、代表値補償部313から提供される輝度補償値に基づいて単位発光ブロックBの境界領域に対して距離加重値を適用して画像信号のピクセルデータを補正する。

ピクセル補正部315は、単位発光ブロックBと、隣接する単位発光ブロックBとの間の一定領域を境界領域として設定し、境界領域以外の領域は中心領域として設定して、各ピクセルを補正してもよい。中心領域に対応するピクセルは、代表値補償部313から提供される輝度補償値に基づいて補正してもよい。一方、境界領域に対応するピクセルは、輝度補償値に距離加重値を加えて算定された値に基づいて補正をすることによって、単位発光ブロックB間の急激な輝度差を減少させることができる。

図8は、代表値補償部313から算出された単位発光ブロックBの輝度補償値を示す概念図で、図9は、単位発光ブロックBの境界領域Aの線形補間法を用いて求めた輝度補償値に距離加重値を適用した場合の輝度補償値の推定値を示す概念図である。図10は、図9に示した単位発光ブロックBの境界領域Aの拡大図である。

図8を参照すると、単位発光ブロックBの境界領域Aで、輝度補償値間に急激な差が存在する一方、図9及び図10を参照すると、単位発光ブロックBの境界領域Aで、輝度補償値の差が徐々に減少する。

ピクセル補正部315は、境界領域輝度演算部316及びピクセルデータ補正部318を含む。ピクセル補正部315が、PSF部(Point Spread Function、図示せず)をさらに含んでもよい。

PSF部は、単位発光ブロックBの輝度に影響を与える周辺の単位発光ブロックBの輝度干渉を考慮して、代表値補償部313から算出された輝度補償値を補正する。PSF部で補正された輝度補償値に基づいて、境界領域輝度演算部316及びピクセル補正部318を介して、最終的に表示パネルのピクセルに補正されたピクセルデータを印加してもよい。

境界領域輝度演算部316は、線形補間法を用いて求めた輝度補償値またはPSF部によって補正された輝度補償値に、距離加重値を適用して単位発光ブロックBの境界領域Aに対応する輝度補償値または補正された輝度補償値の推定値を演算してもよい。

図9に示すように、PSF部によって補正された単位発光ブロックBの輝度補償値及び境界領域輝度演算部316によって線形補間法で演算された境界領域Aに対応する輝度補償値の推定値に基づいて、ピクセル補正部318において、単位発光ブロックBの中心領域C及び境界領域Aのピクセルデータを演算してもよい。境界領域輝度演算部316は、単位発光ブロックBの境界領域Aに対応する輝度補償値の差を徐々に減少させることにより、単位発光ブロックBの境界領域Aにおいて急激な輝度差が生じることにより発生する単位発光ブロックB間の境界視認問題を解決することができる。

図11は、図8に示した輝度補償値をモデリングした光プロファイルであり、図12は、図9に示した線形補間法を用いて求めた輝度補償値の推定値をモデリングした光プロファイルである。

図11及び図12を参照すると、単位発光ブロックBの境界領域で線形補間法を用いて求めた輝度補償値に距離加重値を適用した場合には、単位発光ブロックB間の境界が視認されることが減少することがわかる。

ピクセルデータ補正部318は、単位発光ブロックBの補正された輝度補償値と、境界領域輝度演算部316で演算された境界領域Aに対応する輝度補償値の推定値に基づいて、画像信号ISのピクセルデータを補正する。ピクセルデータの補正は、ガンマ関数に基づいた勾配値を利用することによって、演算装置を省略してハードウェアの大きさを減らすことができる。画像信号ISのピクセルデータは、表示パネル110のガンマ特性を基準にバックライトユニット200の調光によって定まる補正係数(correction coefficient)を乗算することにより補正してもよい。表示パネル110のガンマ値が2.2の場合、ピクセルデータの補正係数αは、下記の式3によって定義されてもよい。

ここで、G´は補正後の画像信号ISのピクセルデータ、Gは画像信号ISのピクセルデータ、Gmaxはピクセルデータの最大階調値、Grepは単位発光ブロックBの中心領域Cの補正後の輝補償値または単位発光ブロックBの境界領域Aに対応する輝度補償値の推定値で、DRは調光率(Dimming Ratio)である。

式3を参照すると、画像信号ISのピクセルデータは、補正係数αを乗算して補正してもよい。

図13は、本発明の一実施形態によるピクセルデータの補正方法を説明するフローチャートである。

図1〜図13を参照すると、ピクセルデータの補正方法は、先ず、代表値決定部311が単位発光ブロックBに対応する複数の画像ブロックに該当する外部の画像信号ISから、単位発光ブロックBの輝度代表値を決定する(ステップS100)。代表値補償部313は、各輝度代表値を補償して単位発光ブロックBの輝度補償値を算出する(ステップS300)。

ピクセル補正部315は、輝度補償値に基づいて単位発光ブロックBの中心領域C及び境界領域Aに対応する画像信号ISのピクセルデータを補正する(ステップS500)。ピクセルデータを補正すること(ステップS500)は、PSF部(図示せず)によって補正された輝度補償値を演算することをさらに含んでもよい。PSF部は、輝度補償値に基づいて隣接する単位発光ブロックBの輝度干渉を考慮して輝度補償値を補正する。このとき、ピクセル補正部315は、補正された輝度補償値に基づいて単位発光ブロックBの中心領域C及び境界領域Aのピクセルデータを補正してもよい。

光源駆動部220は、輝度補償値に基づいて単位発光ブロックBのデューティサイクルを決定し、デューティサイクルに基づいて駆動信号を生成して単位発光ブロックBに提供して各単位発光ブロックBを駆動させる(ステップS700)。

ディスプレイユニット100は、補正されたピクセルデータに基づいて画像を表示し、バックライトユニット200は、輝度補償値に基づいて駆動信号を生成して単位発光ブロックBに提供する。

具体的に、単位発光ブロックBの輝度代表値を決定する段階(ステップS100)で、代表値決定部311は、単位発光ブロックBに対応して分割された複数の画像ブロックに該当する外部より入力される制御信号CS及び画像信号ISを用いて単位発光ブロックBの輝度最大階調値及び平均階調値を得る。代表値決定部311は、単位発光ブロックBの最大階調値と平均階調値との間の特定値を単位発光ブロックBの輝度代表値として決定してもよい。

輝度補償値を算出する段階(ステップS300)で、空間的補償部312は、単位発光ブロックBの単位で輝度代表値を低域通過フィルタリングしてもよい。空間的補償部312は、単位発光ブロックBと隣接する単位発光ブロックBの輝度代表値のうちの最大輝度代表値に対して所定比率以上になる単位発光ブロックBの輝度補償値を算出してもよい。

図5に示すように、決定された輝度代表値を低域通過フィルタリングして隣接する単位発光ブロックBの明るさに比べて一定の明るさ以下に落ちないように単位発光ブロックBの明るさを制御できる。

図6に示すように、単位発光ブロックBの輝度代表値は、各々の単位発光ブロックBについて、隣接する単位発光ブロックBの輝度代表値のうち高い値に基づいて第1補償比率未満の値を有する場合、最大輝度代表値の第1補償比率以上になるように補正して輝度補償値を算出してもよい。その結果、右側の最も明るい明るさの単位発光ブロックBに基づいて隣接する単位発光ブロックBの輝度代表値が急激に変化すること無く、段階的に単位発光ブロックBの輝度を減少させることができる。例えば、第1補償比率は約80%であってもよい。

また、図7に示すように、単位発光ブロックBの輝度代表値を隣接する単位発光ブロックBの平均的明るさを考慮して補償基準を異ならせて空間的に低域通過フィルタリングしてもよい。この場合、相対的に明るい単位発光ブロックBの明るさは、補償比率を高く設定して消費電力を減少させることができ、相対的に暗い単位発光ブロックBの明るさは、補償比率を低く設定して暗い物体が視認できない問題を解決できる。

具体的に、図7に示した右側の明るい単位発光ブロックBの輝度代表値は、第1補償比率ほど段階的に減少させ、図7に示した左側の暗い単位発光ブロックBの輝度代表値は、第2補償比率ほど段階的に減少させてもよい。例えば、第1補償比率は、約80%で、第2補償比率は95%であってもよい。さらに、単位発光ブロックBの輝度代表値は、平均的明るさとして分類される複数の単位発光ブロックBに2つ以上の異なる補償比率で補償してもよい。

輝度補償値を算出する段階(ステップS300)においては、時間的補償部314は、画像信号ISの各フレーム単位で単位発光ブロックBの輝度代表値を低域通過フィルタリングしてもよい。時間的補償部314は、時間軸で単位発光ブロックBの輝度代表値を低域通過フィルタリングして、フレーム間のブロックの明るさが変化する程度を制御してもよい。

時間的補償部314は、画像信号ISの各フレーム単位で、n番目単位発光ブロックBの輝度代表値を、上述の式1及び式2によって補償してもよい。式1及び式2によると、以前フレームと現在フレームとの明るさの差を用いて単位発光ブロックBの明るさを補償することができる。

従って、急激に明るさが変わる動画像などを表示する場合、画像信号ISのフレーム間に単位発光ブロックBの明るさが瞬間的に変わることによって発生するフリッカ現象を抑制できる。

画像信号ISのピクセルデータを補正する段階(ステップS500)においては、ピクセル補正部315は、バックライトユニット200の調光駆動によって画面全体が暗くなることを補正するために、ピクセルデータを補正して画像の輝度を高める。ピクセル補正部315は、代表値補償部313から提供される輝度補償値に基づいて単位発光ブロックBの境界領域に対して距離加重値を適用して画像信号ISのピクセルデータを補正する。

ピクセル補正部315は、単位発光ブロックBと異なる単位発光ブロックBが隣接する一定領域を境界領域として設定し、境界領域以外の領域は、中心領域として設定してそれぞれのピクセルを補正してもよい。中心領域は、輝度補償値に基づいてピクセルを補正できる。一方、境界領域は、輝度補償値に距離加重値を加えて算定された値に基づいてピクセル補正をすることによって、単位発光ブロックB間の急激な輝度差を減少させることができる。

図8に示すように、単位発光ブロックBの境界領域Aでは、輝度補償値の急激な差が存在する一方、図9及び図10に示すように、ブロックBの境界領域Aでは、輝度補償値の差が徐々に減少する。ピクセル補正部315は、境界領域輝度演算部316及びピクセルデータ補正部318を含む。ピクセル補正部315は、PSF部(Point Spread Function、図示せず)をさらに含んでもよい。

PSF部は、単位発光ブロックBの輝度に影響を与える周辺の単位発光ブロックBの輝度干渉を考慮して代表値補償部313から算出された輝度補償値を補正する。PSF部で補正された輝度補償値に基づいて境界領域輝度演算部316及びピクセルデータ補正部318を介して、最終的に表示パネルのピクセルに、補正されたピクセルデータを印加することができる。

境界領域輝度演算部316は、単位発光ブロックBの境界領域Aに対応するピクセルのピクセルデータを求めるときは、輝度補償値またはPSF部によって補正された輝度補償値に距離加重値を適用して境界領域Aに対応する輝度補償値の推定値を演算する。

具体的に、境界領域輝度演算部316は、線形補間法を用いて求めた輝度補償値またはPSF部によって補正された輝度補償値に距離加重値を適用することにより、単位発光ブロックBの境界領域Aに対応する輝度補償値または補正された輝度補償値の推定値を演算してもよい。

図9に示すように、PSF部によって補正された各単位発光ブロックBの輝度補償値及び境界領域輝度演算部316によって線形補間法で演算された境界領域Aに対応する輝度補償値の推定値に基づいて、ピクセルデータ補正部318では、単位発光ブロックBの中心領域C及び境界領域Aのピクセルデータを演算してもよい。境界領域輝度演算部316は、単位発光ブロックBの境界領域Aに対応する輝度補償値の差を徐々に減少させて、単位発光ブロックBの境界領域Aにおいて急激な輝度差が発生することにより生じる単位発光ブロックB間の境界視認問題を解決することができる。

図11及び図12に示すように、単位発光ブロックBの境界領域において、線形補間法を用いて求めた輝度補償値に距離加重値を適用する場合には、単位発光ブロックB間で境界が視認されることが減少することがわかる。

ピクセルデータ補正部318は、単位発光ブロックBの補正された輝度補償値と境界領域輝度演算部316で演算された境界領域Aに対応する輝度補償値の推定値に基づいて画像信号ISのピクセルデータを補正する。ピクセルデータの補正は、ガンマ関数に基づいた勾配値を利用することによって、演算装置を省略できるため、ハードウェアの大きさを減らすことができる。画像信号ISのピクセルデータは、表示パネル110のガンマ特性に基づいてバックライトの調光によって定まる補正階数を乗算して補正してもよい。ピクセルデータの補正階数αは、式3によって定義することができる。

式3を参照すると、画像信号ISのピクセルデータは、補正階数を乗算して補正してもよい。

上述の説明のように、本発明の単位発光ブロックBの輝度代表値を時間的/空間的に補償した後、ピクセルデータを補正することにより、単位発光ブロックB間及び画像信号のフレーム間に発生するフリッカ現象を除去することができる。また、単位発光ブロックBの境界領域Aで、輝度補償値の差を減少させて画像信号ISのピクセルデータを補正することにより、単位発光ブロックBの境界視認現象を減らして表示品質を向上させることができる。

以上において、本発明による表示装置の駆動方法が発光ダイオードのような光源を有するバックライトユニットを有する表示装置に適用された例を説明した。以下において、本発明による表示装置の駆動方法を採用した表示装置の他の例について説明する。

図14は、本発明の他の一実施形態による表示装置を示す斜視図である。

図14を参照すると、本発明の他の実施形態による表示装置は、ディスプレイユニット100、バックライトユニット400、及びコントローラボード300を含む。本発明の他の実施形態による表示装置は、バックライトユニット400を除いては図1に示す表示装置と同一であるため、同じ図面番号を付与し、その詳しい説明は省略する。

バックライトユニット400は、複数のランプ410、光源駆動部220、及び収納容器430を含んでもよい。バックライトユニット400は、ディスプレイユニット100の下部に配置され、ディスプレイユニット100に光を提供する。本発明の実施形態による光源駆動部220は、図2に示した光源駆動部220と同一であるため、同一の図面番号を付与し、その詳しい説明は省略する。

ランプ410は、収納容器上に配置されてランプの長さ方向と交差する垂直方向に駆動させることができる。つまり、ランプ410は、垂直方向に基づいて一定の数に等分して駆動させる1次元調光方法(a first dimension dimming method)を採用してもよい。

一例として、ランプは1つのランプを単位として、垂直方向に順次に駆動されてもよい。ここで、1つのランプは、単位発光ブロックBとして定義する。

他の例として、ランプは、2つまたはそれ以上の単位で垂直方向に、順次に駆動してもよい。ここで、2つまたはそれ以上のランプは、単位発光ブロックBとして定義する。バックライトユニット400にはランプのそれぞれの両端を支持する支持部材440をさらに配置してもよい。1つの支持部材440は、ランプの一端を支持し、他方の支持部材440は、ランプの他方の端を支持する。

収納容器430は、ディスプレイユニット100及びランプ410を収納容器してもよい。

バックライトユニット400は、ランプ410と収納容器430との間に配置されて、ランプ410から出射された光をディスプレイユニット100に反射する反射シート450をさらに含んでもよい。

バックライトユニット400は、ランプ410上に配置されて光学特性を向上させる光学シート類460をさらに含んでもよい。一例として、光学シート類460は、光の輝度均一性を向上させる拡散シート462及び光の正面輝度を増加させる少なくとも1つのプリズムシート464を含んでもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上述の説明のように、本発明の実施形態によると、ローカル調光を利用してバックライトを駆動するため、消費電力を減少させることができ、距離加重値を適用して単位発光ブロックの境界領域に対応するピクセルデータを補正するため、画像の表示品質を向上させることができる。

100ディスプレイユニット
110表示パネル
120パネル駆動部
200バックライトユニット
210光源
220光源駆動部
230導光板
300コントローラボード
310コントローラユニット
311代表値決定部
313代表値補償部
315ピクセル補正部
312空間的補償部
314時間的補償部
316境界領域輝度演算部
318ピクセルデータ補正部

Claims (10)

  1. 複数の光源を含む単位発光ブロックに対応する複数の画像ブロックの外部画像信号から前記単位発光ブロックの輝度代表値を決定することと、
    前記輝度代表値を補償して前記単位発光ブロックの輝度補償値を算出することと、
    前記輝度補償値に基づいて前記単位発光ブロックの中心領域及び境界領域に対応する前記外部画像信号のピクセルデータを補正することと、
    前記輝度補償値に基づいて前記単位発光ブロックに駆動信号を提供することと、を含み、
    前記単位発光ブロックの輝度代表値が隣接する発光ブロックの輝度代表値のうち、最大輝度代表値に対して所定の補償比率より小さければ、前記単位発光ブロックの輝度代表値を前記最大輝度代表値に対する前記所定の補償比率以上の補償比率で補償して前記輝度補償値を算出し、
    前記単位発光ブロックの輝度代表値が相対的に高い第1領域と前記単位発光ブロックの輝度代表値が相対的に低い第2領域に対応する前記所定の補償比率は互いに異なることを特徴とする表示装置駆動方法。
  2. 前記単位発光ブロックの境界領域に対応する前記外部画像信号のピクセルデータを補正することは、
    前記単位発光ブロックに隣接する単位発光ブロックの輝度補償値に基づいて距離加重値を適用して前記外部画像信号のピクセルデータを補正することを特徴とする請求項1に記載の表示装置駆動方法。
  3. 前記単位発光ブロックの輝度代表値を決定することは、
    前記複数の画像ブロックの外部画像信号から最大階調値及び平均階調値を得ることと、
    前記最大階調値と前記平均階調値との間の特定値を前記単位発光ブロックの輝度代表値として決定することと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置駆動方法。
  4. 前記輝度補償値を算出することは、
    前記外部画像信号の各フレーム単位で前記単位発光ブロックの輝度代表値を低域通過フィルタリングすることをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置駆動方法。
  5. 前記外部画像信号の各フレーム単位で前記単位発光ブロックの輝度代表値を低域通過フィルタリングすることは、
    (ここで、L´は補償された後のk番目フレームの輝度代表値、前記Lはk番目フレームの輝度代表値、前記L´k−1は 補償された後のk−1番目フレームの輝度代表値、前記PARAは低域通過フィルタリングレベル、AVEはk番目フレームの外部画像信号の平均階調値、前記AVEk−1はk−1番目フレームの外部画像信号の平均階調値である)の式に基づいて、n番目単位発光ブロックの輝度補償値を算出することを特徴とする請求項に記載の表示装置駆動方法。
  6. 前記単位発光ブロックの境界領域に対応する前記外部画像信号のピクセルデータを補正することは、
    前記単位発光ブロックに隣接する単位発光ブロックの輝度補償値に線形補間法を適用して前記境界領域に対応する輝度補償値の推定値を演算することと、
    前記輝度補償値の推定値に基づいて前記単位発光ブロックの境界領域に対応するピクセルのピクセルデータを補正することと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置駆動方法。
  7. 前記単位発光ブロックの境界領域に対応するピクセルのピクセルデータを補正することは、
    (ここで、前記G´は補正後の外部画像信号のピクセルデータ、前記αはピクセルデータの補正階数、前記Gは前記外部画像信号のピクセルデータ、前記Gmaxはピクセルデータの最大階調値、Grepは前記輝度補償値の推定値である)の式に基づいて、前記外部画像信号のピクセルデータを補正することを特徴とする請求項に記載の表示装置駆動方法。
  8. 前記単位発光ブロックの中心領域に対応する前記外部画像信号のピクセルデータを補正することは、
    (ここで、前記G´は補正後の外部画像信号のピクセルデータ、前記αはピクセルデータの補正階数、前記Gは前記外部画像信号のピクセルデータ、前記Gmaxはピクセルデータの最大階調値、Grepは前記輝度補償値である)の式に基づいて、前記外部画像信号のピクセルデータを補正することを特徴とする請求項1に記載の表示装置駆動方法。
  9. 前記外部画像信号のピクセルデータを補正することは、
    前記単位発光ブロックの輝度補償値に基づいて、前記単位発光ブロックに隣接する単位発光ブロックの輝度干渉を考慮して補正された輝度補償値を演算することをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置駆動方法。
  10. 前記輝度補償値に基づいて前記単位発光ブロックに駆動信号を提供することは、
    前記輝度補償値に基づいて前記単位発光ブロックのデューティサイクルを決定することと、
    前記デューティサイクルに従って駆動信号を生成して前記単位発光ブロックに提供することと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置駆動方法。
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