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、Ｌｋ´は補償された後のｋ番目フレームの輝度代表値、前記Ｌｋ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、ＡＶＥｋ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、Ｌｋ´は補償された後のｋ番目フレームの輝度代表値、Ｌｋ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、ＡＶＥｋ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Ｌｋ´、Ｌｋ、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、Ｌｋ´は補償された後のｋ番目フレームの輝度代表値、前記Ｌｋ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、ＡＶＥｋ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４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６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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