JP5666163B2 - 光源駆動方法 - Google Patents

Description

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

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。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、並びにアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に介在された液晶層を含む。

液晶層は、画素電極と共通電極との間に形成された電界によって配列が変化し、それによって、液晶層を透過する光の透過率を変化させる。ここで、光の透過率が最大に増加すると、液晶表示パネルは輝度の高いホワイト画像を具現することができる。一方、光の透過率が最小に減少すると、液晶表示パネルは、輝度の低いブラック画像を具現することができる。

しかし、このような液晶表示装置は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）またはＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）などのような他の表示装置に比べて眩し過ぎるという短所があった。液晶表示装置は光を発生するバックライトアセンブリを使用して画像を表示するため、ＣＲＴまたはＰＤＰの輝度分布とは異なる輝度分布を有する。従って、このような液晶表示装置は使用者に目の疲れを与えることがあった。

このような問題を解決するため、最近、画像の明暗比が減少する現象を防ぎ、消費電力を最小化するために、光源を複数の発光ブロックに分け、発光ブロック別に輝度を制御して駆動させるローカルディミング（ｌｏｃａｌ ｄｉｍｍｉｎｇ）方法が開発された。

韓国特許出願公開第２００８−００７３８２１号明細書 特開２００８−００９４１５号公報 米国特許出願公開第２００７−２９７６８９号明細書 韓国特許出願公開第２００８−００１１５８８号明細書 韓国特許出願公開第２００７−０００１５４９号明細書 韓国特許出願公開第２００８−００５７６０５号明細書 韓国特許出願公開第２００５−００４２６９９号明細書 特開２００７−２９８７７９号公報 特開２００３−２８１５２７号公報 米国特許第５，２５５，０９３号明細書

本発明の解決しようとする技術的課題は、このような問題点を鑑みてなされたもので、本発明の目的は、高感度画質を具現するための光源駆動方法を提供することにある。

上述の本発明の目的を達成するための一実施形態による複数の発光ブロックからなる光源駆動方法は、単位画像の階調値（ｇｒａｙｓｃａｌｅ ｖａｌｕｅ）を分析して単位画像に光を供給する発光ブロックのブースティング（ｂｏｏｓｔｉｎｇ）駆動の可否を決める。ブースティング駆動する発光ブロックに、ノーマル（ｎｏｒｍａｌ）駆動する発光ブロックの第１駆動信号より高いレベルの第２駆動信号を出力する。

本発明によると、単位画像（ｕｎｉｔ ｉｍａｇｅ）に含まれる明るい画像（ｂｒｉｇｈｔ ｉｍａｇｅ）の大きさが小さいほど、駆動信号のレベルを増加させることによって、感度表示領域における輝度値を、明るい画像の大きさに従って輝度特性パラメータＨの自乗により決定することができる。

本発明の第１実施形態による表示装置のブロック図である。 図１に示す表示装置の多様な輝度曲線を示すグラフである。 図１に示す表示装置の多様な輝度曲線を示すグラフである。 図１に示す表示装置の多様な輝度曲線を示すグラフである。 図２の感度表示領域の輝度特性を説明するための概念図である。 図１に示すブースティング制御部に対する詳細なブロック図である。 図１に示す駆動部の駆動方法を説明するためのフローチャートである。 図１に示す光源モジュールの平面図である。 図７の駆動方法によるブースティング駆動及びノーマル駆動による駆動信号の波形図である。 図７の駆動方法によるブースティング駆動及びノーマル駆動による駆動信号の波形図である。 本発明の第２実施形態による駆動部のブロック図である。 図１１に示すブースティング制御部に対する詳細なブロック図である。 図１１に示す駆動部の駆動方法を説明するためのフローチャートである。 図１２の駆動方法によるブースティング駆動及びノーマル駆動による駆動信号の波形図である。 図１２の駆動方法によるブースティング駆動及びノーマル駆動による駆動信号の波形図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態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、特定の実施形態を図面に例示し、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対して限定しようとすることではなく、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く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指定しようとすることであって、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、本発明の第１実施形態による表示装置のブロック図である。

図１を参照すると、表示装置は、表示パネル１００、パネル駆動部２００、光源モジュール３００、駆動部４００を含む。

表示パネル１００は画像を表示する複数の画素を含み、例えば、画素はＭ×Ｎ個（Ｍ、Ｎは自然数）である。各画素Ｐは、ゲート配線ＧＬ及びデータ配線ＤＬに接続され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２００は、タイミング制御部２１０、データ駆動部２３０、及びゲート駆動部２４０を含む。

タイミング制御部２１０は、外部から画素データの供給を受ける。画素データはデジタル形態の階調値である。タイミング制御部２１０は、表示パネル１００の駆動タイミングを制御するタイミング制御信号を生成する。タイミング制御信号は、クロック信号、水平開始信号、及び垂直開始信号を含む。

データ駆動部２３０は、タイミング制御信号と補正された階調値を利用して表示パネル１００のデータ配線ＤＬを駆動する。

ゲート駆動部２４０は、タイミング制御信号とゲートオン電圧及びオフ電圧を利用して表示パネル１００のゲート配線ＧＬを駆動する。

光源モジュール３００は、複数の発光ダイオードが搭載された印刷回路基板を含む。発光ダイオードは、赤色、緑色、青色、及び白色の発光ダイオードを含んでもよい。光源モジュール３００は、ｍ×ｎ個の発光ブロックＢからなる。各発光ブロックＢは複数個の発光ダイオードを含む。

駆動部４００は、画像分析部４１０、ディミングレベル決定部４２０、時空間補正部（ｔｅｍｐｏｒａｌ／ｓｐａｔｉａｌ ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ ｐａｒｔ）４３０、階調補正部４４０、モード決定部４５０、ブースティング制御部４６０、及び信号発生部４７０を含む。

画像分析部４１０は、画素データを発光ブロックＢに対応する複数の画像ブロックＤに分け、画像ブロックＤの階調値を分析する。例えば、画像分析部４１０は、各画像ブロックＤの代表階調値を求める。代表階調値は各ブロックＤの平均階調値、最大階調値、または平均階調値と最大階調値との間で選択された階調値であってもよい。

ディミングレベル決定部４２０は、画像分析部４１０から供給された画像ブロックＤの代表階調値に基づいて発光ブロックＢのディミングレベルを決定する。ここで、ディミングレベルは発光ブロックＢの輝度を制御する。例えば、パルス幅変調（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）信号のデューティ比（ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）であってもよい。

時空間補正部４３０は、発光ブロックＢのディミングレベルを、空間的及び時間的にスムージングプロファイル（Ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ Ｐｒｏｆｉｌｅ）を有するように補正する空間的ローパスフィルタ（ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ：ＬＰＦ）及び時間的ローパスフィルタを含む。例えば、空間的ＬＰＦは任意の発光ブロックのディミングレベルを、周囲に配置された周辺発光ブロック（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｂｌｏｃｋ）のディミングレベルと比較して平滑化（ｓｍｏｏｔｈ）されるように補正する。時間的ＬＰＦは、任意の発光ブロックのディミングレベルを、以前フレーム（ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｆｒａｍｅ）のディミングレベルと比較して平滑化されるように補正する。

階調補正部４４０は、ディミングレベル決定部４２０から供給されたディミングレベルに基づいて画素データの階調値を補正する。画素データの階調値を補正することにより、表示パネル１００の画素Ｐを透過する光の透過率を制御することができる。従って、ディミング駆動する発光ブロックＢの輝度のよって表示パネル１００の透過率を補正して電力消費を減らし、コントラスト比を向上させることができる。

モード決定部４５０は、画像分析部４１０から供給された単位画像の階調値と、設定されたしきい値（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ）とを比較して単位画像に対応する発光ブロックＢの駆動モードを決定する。単位画像は、１つの発光ブロックＢに対応する画像であるか、またはグルーピングされた（ｇｒｏｕｐｅｄ）複数個の発光ブロックに対応する画像であるか、または全体発光ブロックに対応する画像であってもよい。

例えば、単位画像に対応する階調値は、高しきい値より高い階調値と、低しきい値より低い階調値を含む。低しきい値より低い階調値と、高しきい値より高い階調値の比率が設定されたブースティング条件を満足すると、単位画像に対応する発光ブロックをブースティング駆動するように決定する。一方、ブースティング条件を満足しない場合は、単位画像に対応する発光ブロックはノーマル駆動するように決定される。ブースティング条件は、例えば、低い階調値と高い階調値の比率が５：１、１０：１、５０：１、１００：１などのように多様に設定されてもよい。ここで、低い階調値は、背景画像に対応し、高い階調値は明るい画像に対応する。８ｂｉｔ画素データを基準にするとき、低しきい値は、０階調〜３０階調であってもよく、高しきい値は、２４０階調〜２５５階調であってもよく、低しきい値と高しきい値は多様に設定されてもよい。

ブースティング制御部４６０は、モード決定部４５０の決定に従って、発光ブロックを駆動するための駆動信号のレベルを制御する。ここで、駆動信号のレベルは、駆動信号のピーク電流（ｐｅａｋ ｃｕｒｒｅｎｔ）である。例えば、ノーマル駆動する発光ブロックにはノーマル電流を適用させ、ブースティング駆動する発光ブロックにはノーマル電流より高いブースティング電流を適用させる。

信号発生部４７０は発光ブロックＢの駆動信号を生成して、発光ブロックＢに供給する。信号発生部４７０はディミングレベル決定部４２０で決定されたディミングレベルに基づいて駆動信号のデューティ比を制御し、ブースティング制御部４６０によって駆動信号のピーク電流を制御する。ノーマル駆動する発光ブロックに供給される第１駆動信号は、ノーマル電流を有し、ブースティング駆動する発光ブロックに供給される第２駆動信号はブースティング電流を有する。一方、フルホワイト(ｆｕｌｌ−ｗｈｉｔｅ)の発光ブロックに対する第１及び第２駆動信号のデューティ比は同一に適用されてもよい。

図２〜図４は、図１に示す表示装置の多様な輝度曲線を示すグラフである。図５は、図２の感度表示領域の輝度特性を説明するための概念図である。

図２及び図５を参照すると、表示装置は、２５５階調（８ｂｉｔ基準）以上でブースティングモード（ｂｏｏｓｔｉｎｇ ｍｏｄｅ）で動作するとき、表示装置の表示領域（ｄｉｓｐｌａｙ ａｒｅａ）は２５５階調を基準に階調表示領域（ｇｒａｙｓｃａｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ ａｒｅａ）と感度表示領域（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｄｉｓｐｌａｙ ａｒｅａ）とに分けることができる。表示装置の第１輝度曲線Ｙ１は、階調表示領域の第１曲線Ｙ１（Ｇ）と感度表示領域の第２曲線Ｙ１（Ａ）とに分けられる。

階調表示領域の第１曲線Ｙ１（Ｇ）を参照すると、階調のガンマγの自乗で輝度値が決定される。つまり、階調が大きくなるほど、輝度も徐々に増加し、光源モジュール３００がフルホワイト（ｆｕｌｌ−ｗｈｉｔｅ）で駆動するとき、ノーマル輝度（Ｙｎｏｒｍａｌ）に到達する。階調表示領域の第１曲線Ｙ１（Ｇ）は、下記の式（１）のように示すことができる。

ここで、Ｙｎｏｒｍａｌは、光源モジュール２００がフルホワイト（ｆｕｌｌ−ｗｈｉｔｅ）で駆動するときの輝度である。

感度表示領域の第２曲線Ｙ１（Ａ）を参照すると、２５５階調以上の階調値を有する明るい画像の大きさ（ｉｍａｇｅ ｓｉｚｅ）によって輝度値が決定される。図示したように、２５５階調の明るい画像の大きさが１００％から０％に減少するほど、ノーマル輝度値Ｙｎｏｒｍａｌから最大輝度値Ｙｐｅａｋに増加する。

例えば、単位画像ＵＩの大きさが、「１」であり、ブラック階調を有する背景画像Ｂ１の大きさが「Ａ」である場合、２５５階調を有する明るい画像ＷＩの大きさを「１−Ａ」と定義する。Ａは、０≦Ａ＜１である。明るい画像ＷＩの大きさが、１００％からほぼ０％に減少すると、明るい画像ＷＩの輝度はノーマル輝度値Ｙｎｏｒｍａｌから最大輝度値Ｙｐｅａｋに増加する。つまり、明るい画像ＷＩの大きさが最も小さいとき、明るい画像ＷＩの輝度は、最大輝度値Ｙｐｅａｋに到達する。感度表示領域の第２曲線Ｙ１（Ａ）は、下記の式（２）のように示すことができる。

ここで、Ｙｐｅａｋはユーザ（ｕｓｅｒ）によって選択される最高輝度であり、Ｈはユーザによって決定される輝度特性パラメータである。

感度表示領域の第２曲線Ｙ１（Ａ）を参照すると、輝度値は明るい画像の大きさによって輝度特性パラメータＨの自乗で決定することができる。

図３及び図５を参照すると、表示装置の表示領域は、８ｂｉｔ基準のとき、２５０階調以上でブースティング条件を充足するとき、階調表示領域と感度表示領域とに分けてもよい。表示装置の第２輝度曲線Ｙ２は、階調表示領域の第１曲線Ｙ２（Ｇ）と感度表示領域の第２曲線Ｙ２（Ａ）とに分けられる。

階調表示領域の第１曲線Ｙ２（Ｇ）は、式（１）のように０〜２５０階調の画素データによって、ガンマγの自乗の法則に基づき決定することができ、感度表示領域の第２曲線Ｙ２（Ａ）を参照すると、輝度値は、式（２）のように明るい画像ＷＩの大きさＡによって輝度特性パラメータＨの自乗により決定してもよい。

図４及び図５を参照すると、表示装置の表示領域は、８ｂｉｔ基準のとき、２４５階調でブースティング条件を充足するとき、階調表示領域と感度表示領域とに分けてもよい。表示装置の第３輝度曲線Ｙ３は、階調表示領域の第１曲線Ｙ３（Ｇ）と感度表示領域の第２曲線Ｙ３（Ａ）とに分けられる。

階調表示領域の第１曲線Ｙ３（Ｇ）は、式（１）のように０〜２４５階調の画素データによって、ガンマγの自乗の法則に基づき決定することができ、感度表示領域の第２曲線Ｙ３（Ａ）を参照すると、輝度値は式（２）のように２４５階調の明るい画像の大きさによって輝度特性パラメータＨの自乗により決定してもよい。

図２〜図４を参照して説明したように、表示装置の表示領域は、ブースティング条件によって多様に決定されてもよい。表示領域は、ブースティング条件の高しきい値に基づいて、階調表示領域と感度表示領域とに分けられてもよい。また、感度表示領域における輝度値は、明るい画像の大きさの輝度特性パラメータＨの自乗により決定されてもよい。

図６は、図１に示すブースティング制御部に対する詳細なブロック図である。

図１〜図６を参照すると、ブースティング制御部４６０は適応性輝度決定部（ａｄａｐｔｉｖｅ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｇ ｐａｒｔ）４６１、電流制御部４６３、及び電流補正部４６５を含む。

適応性輝度決定部４６１は、単位画像がブースティング条件を満足する場合、単位画像の階調値を用いて単位画像である適応性輝度値Ｙ（Δ）を決定する。例えば、適応性輝度決定部４６１は、単位画像の最大階調値、最小階調値、及び平均階調値を利用して単位画像の適応性輝度値Ｙ（Δ）を決定することができる。

以下においては、図５及び式（２）を参照して適応性輝度値Ｙ（Δ）を算出する方法を説明する。

入力画像の階調値から背景画像ＢＩの大きさＡに対応する代替要素（ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ）（Δ）を算出することができる。単位画像ＵＩの最大階調値ＧＭａｘと平均階調値ＧＡｖｇ及び代替要素（Δ）は下記の式（３）のように示すことができる。

式（３）を参照すると、最大階調値ＧＭａｘはホワイト画像の階調値ＧＩと実質的に同一であり、最小階調値ＧＭｉｎは背景画像の階調値ＧＢと実質的に同一である。式（３）によって、ブラック画像の大きさＡを代替することのできる代替要素（Δ）は下記の式（４）のように定義することができる。

式（４）と式（２）によると、適応性輝度値Ｙ（Δ）は下記の式（５）のように示すことができる。

ここで、Ｙｎｏｒｍａｌ、Ｙｐｅａｋ、及びＨは設定された値（ｓｅｔ ｖａｌｕｅ）であり、代替要素（Δ）は最大階調値ＧＭａｘと平均階調値ＧＡｖｇの差であり、ホワイト画像の階調値ＧＩは最大階調値ＧＭａｘと実質的に同一であり、ブラック画像の階調値ＧＢは最小階調値ＧＭｉｎと実質的に同一である。

結果的に、適応性輝度決定部４６１は、単位画像のうち、最大階調値ＧＭａｘ、最小階調値ＧＭｉｎ、及び平均階調値ＧＡｖｇに基づいて式（５）を利用して単位画像ＵＩの適応性輝度値Ｙ（Δ）を決定することができる。

電流制御部４６３は、適応性輝度値Ｙ（Δ）に基づいてブースティング電流Ｉｂｏｏｓｔを算出する。ブースティング電流Ｉｂｏｏｓｔは、下記の式（６）のように示すことができる。

ここで、ノーマル電流Ｉｎｏｒｍａｌのレベルは、発光ブロックＢをフルホワイトに駆動するための駆動信号のピーク電流のレベルである。

ブースティング電流Ｉｂｏｏｓｔは、単位画像に含まれる明るい画像の大きさが小さいほど増加し、図２〜図４に示すように、感度表示領域の第２曲線を参照すると、輝度値は明るい画像の大きさに従って輝度特性パラメータＨの自乗によって決定されることができる。

電流制御部４６３はモード決定部４５０の決定に従って、発光ブロックがブースティングモードである場合、発光ブロックの駆動信号にブースティング電流Ｉｂｏｏｓｔを適用する。また、電流制御部４６３は、発光ブロックがノーマルモードである場合、発光ブロックの駆動信号にノーマル電流Ｉｎｏｒｍａｌを適用する。

電流補正部４６５は、電流制御部２５３から供給される駆動信号の電流レベルを、時空間的に平滑化（ｓｍｏｏｔｈ）されたスムージングプロファイル（Ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ Ｐｒｏｆｉｌｅ）を有するように補正する。

例えば、１つの発光ブロックまたはグルーピングされた発光ブロックＢに対応する単位画像を利用して駆動モードを決定する場合、ブースティング駆動する発光ブロックと隣接する周辺発光ブロック間の電流の差を、電流レベルを平滑化したスムージングプロファイルを有するように空間的に補正する。また、現在フレーム（ｐｒｅｓｅｎｔ ｆｒａｍｅ）と以前フレーム（ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｆｒａｍｅ）との電流差を、電流レベルを平滑化したスムージングプロファイルを有するように時間的に補正する。

一方、全体発光ブロックに対応する単位画像を用いて駆動モードを決定する場合、全体発光ブロックに同一にブースティング電流が適用されることによって、空間的補正を省略することができ、時間的補正のみを実行してもよい。

図７は、図１に示す駆動部の駆動方法を説明するためのフローチャートである。図８は、図１に示す光源モジュールの平面図である。図９及び図１０は、図７の駆動方法によるブースティング駆動及びノーマル駆動による駆動信号の波形図である。

図１及び図７を参照すると、画像分析部４１０は、画素データを発光ブロックＢに対応する複数の画像ブロックＤに分け、画像ブロックＤの階調値を分析する（図７のステップＳ１１０）。

ディミングレベル決定部４２０は、画像分析部２１０から供給された画像ブロックＤの代表階調値に基づいて発光ブロックＢのディミングレベルを決定する（図７のステップＳ１２０）。ディミングレベルは時空間補正部４３０によって時間的及び空間的なスムージングプロファイルを有するように補正されることができる。

モード決定部４５０は、単位画像の階調値を用いて単位画像に対応する発光ブロックがブースティング条件を満足するかを判断する（図７のステップＳ１３０）。

図８を参照すると、光源モジュール３００は、２次元構造からなる複数の発光ブロック（Ｂ１，…，ＢＪＩ）からなる。勿論、光源モジュール３００は、１次元構造からなる複数の発光ブロックを含んでもよい。モード決定部４５０は、各発光ブロック（例えば、Ｂ１）に対応する画像、グルーピングされた複数個の発光ブロック（例えば、Ｂ１，Ｂ２，ＢＩ＋１，ＢＩ＋２）に対応する画像、または全体発光ブロック（Ｂ１，…，ＢＪＩ）に対応するフレーム画像を単位画像に設定し、単位画像の階調値を利用して単位画像に対応する発光ブロックの駆動モードを決定する。

単位画像の階調値のうち、低しきい値より低い階調値と高しきい値より高い階調値との比率がブースティング条件（例えば、５：１，１０：１，５０：１，１００：１など）を満足すると、モード決定部４５０は、単位画像に対応する発光ブロックをブースティング駆動するように決定する（図７のステップＳ１４１）。従って、単位画像に含まれる明るい画像の大きさによって変化された輝度値を有する図２〜図４に示す感度表示領域の第２曲線のような輝度値を有してもよい。

一方、単位画像の階調値がブースティング条件を満足することができないと、モード決定部４５０は、単位画像に対応する発光ブロックをノーマル駆動するように決定する（図７のステップＳ１４３）。従って、図２〜図４に示す階調表示領域の第１曲線のような輝度特性を有することができる。

例えば、ブースティング条件を第Ｋ発光ブロックＢＫが満足し、残りの発光ブロックは満足しない場合、モード決定部４５０は、第Ｋ発光ブロックＢＫをブースティング駆動するように決定し、残りの発光ブロックはノーマル駆動するように決定する。

ブースティング制御部４６０は、モード決定部４５０の決定された駆動モードによってピーク電流レベルを決定する。ノーマルモードの発光ブロックを駆動する第１駆動信号のピーク電流レベルはノーマル電流レベルで決定し（図７のステップＳ１４５）、ブースティングモードの発光ブロックを駆動する第２駆動信号のピーク電流レベルは、ノーマル電流レベルより高いブースティング電流レベルで決定する（図７のステップＳ１４７）。決定された電流レベルは信号発生部４７０に供給される。

例えば、適応性輝度決定部４６１は、第Ｋ発光ブロックＢＫに対応する単位画像のうち、最大階調値ＧＭａｘ、最小階調値ＧＭｉｎ、及び平均階調値ＧＡｖｇに基づいて式（５）を用いて単位画像の適応性輝度値Ｙ（Δ）を決定する。電流制御部４６３は、適応性輝度値Ｙ（Δ）に基づいて式（６）を用いてブースティング電流Ｉｂｏｏｓｔを算出する。

信号発生部４７０は、ディミングレベル決定部４２０で決定されたディミングレベルに基づいて駆動信号のデューティ比を制御し、ブースティング制御部４６０に基づいて駆動信号のピーク電流を制御して駆動信号を生成する。信号発生部４７０から生成された駆動信号によって発光ブロックＢはブースティング駆動またはノーマル駆動する（図７のステップＳ１５０）。

図９及び図１０を参照すると、信号発生部４７０は、第Ｋ発光ブロックＢＫにブースティング電流Ｉｂｏｏｓｔを有する第２駆動信号（図９に図示）を出力し、残りの発光ブロックにノーマル電流Ｉｎｏｒｍａｌを有する第１駆動信号（図１０に図示）を出力する。第１及び第２駆動信号は、フルホワイトに対する最大デューティ比ＤＲＭＡＸを有する場合を例としている。同一ディミングレベルに対する第１及び第２駆動信号のデューティ比は実質的に同一である。第２駆動信号のピーク電流は、ブースティング電流Ｉｂｏｏｓｔを有し、第１駆動信号のピーク電流はブースティング電流Ｉｂｏｏｓｔより低いノーマル電流Ｉｎｏｒｍａｌを有する。従って、第Ｋ発光ブロックＢＫは、残りの発光ブロックより明るく駆動させることができる。

ブースティング電流Ｉｂｏｏｓｔは、単位画像に含まれる明るい画像の大きさが小さいほど増加する。単位画像の輝度値は図２〜図４に示すように、感度表示領域の第２曲線が、明るい画像の大きさに応じて輝度特性パラメータＨの自乗で決定されてもよい。

図１１は、本発明の第２実施形態による駆動部のブロック図である。

図１及び図１１を参照すると、駆動部５００は、画像分析部５１０、ディミングレベル決定部５２０、時空間補正部５３０、階調補正部５４０、モード決定部５５０、ブースティング制御部５６０、及び信号発生部５７０を含む。

画素分析部５１０は、画素データを発光ブロックＢに対応する複数の画像ブロックＤに分け、画像ブロックＤの階調値を分析する。例えば、画像分析部５１０は、各画像ブロックＤの代表階調値を求める。代表階調値は、各画像ブロックＤの平均階調値、最大階調値、または平均階調値と最大階調値との間で選択された階調値であってもよい。

ディミングレベル決定部５２０は、画像分析部５１０から供給された画像ブロックＤの代表階調値に基づいて発光ブロックＢのディミングレベルを決定する。ここで、ディミングレベルは発光ブロックＢの輝度を制御する信号であり、例えば、パルス幅変調信号のデューティ比である。ディミングレベル決定部５２０は、ノーマルデューティ比を基準に代表階調値によって発光ブロックのデューティ比を決定する。ノーマルデューティ比は、発光ブロックＢをフルホワイトで駆動するためのデューティ比である。

時空間補正部５３０は、発光ブロックのデューティ比を時間的及び空間的にスムージングプロファイル（Ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ Ｐｒｏｆｉｌｅ）を有するように補正する。

階調補正部５４０は、時空間補正部５３０で補正されたディミングレベルに基づいて階調値を補正する。画素データの階調値を補正することにより、画素Ｐの透過率を補正することができる。従って、ディミング駆動する発光ブロックＢの輝度によって透過率を制御することができ、電力消費を減らし、コントラスト比を向上させることができる。

モード決定部５５０は、画像分析部５１０から供給された単位画像の階調値と設定されたしきい値とを比較して単位画像に対応する発光ブロックＢのブースティング駆動を決定する。単位画像は、１つの発光ブロックＢに対応する画像であるか、またはグルーピングされた複数個の発光ブロックに対応する画像であるか、或いは全体発光ブロックに対応する画像であってもよい。

例えば、単位画像をなす階調値のうち、予め設定された低しきい値より低い階調値と、予め設定された高いしきい値より高い階調との比率が、予め設定されたブースティング条件を満足するとき、単位画像に対応する発光ブロックをブースティング駆動するように決定する。一方、ブースティング条件が満足されない場合、単位画像に対応する発光ブロックをノーマル駆動するように決定する。ブースティング条件は、例えば、低い階調値と高い階調値の比率が、５：１、１０：１、５０：１、１００：１などのように多様に設定されてもよい。ここで、低い階調値は、背景画像に対応し、高い階調値は明るい画像に対応する。８ｂｉｔ画素データを基準にするとき、低しきい値は、０階調〜３０階調であってもよく、高しきい値は２４０階調〜２５５階調であってもよく、低しきい値と高しきい値とは多様に設定されることができる。

ブースティング制御部５６０は、モード決定部５５０の決定に従って、発光ブロックを駆動するための駆動信号のレベルを制御する。ここで、駆動信号のレベルは、駆動信号のデューティ比である。ブースティング制御部５６０は、ブースティング駆動する発光ブロックに該当する駆動信号のデューティ比をブースティングデューティ比として決定する。一方、ブースティング制御部５６０は、ノーマル駆動する発光ブロックに該当する駆動信号のデューティ比の場合、時空間補正部５３０で補正されたディミングレベルに該当するノーマルデューティ比を適用させる。ブースティングデューティ比は、フルホワイトに対応するノーマルデューティ比より大きい。

信号発生部５７０は、時空間補正部５３０で補正された発光ブロックＢのデューティ比と設定された最大電流を利用して発光ブロックＢを駆動するための駆動信号を生成する。信号発生部５７０は、ノーマル駆動する発光ブロックにノーマルデューティ比を基準に決定されたデューティ比と最大電流を有する第１駆動信号が供給され、ブースティング駆動する発光ブロックにブースティングデューティ比を基準に決定されたデューティ比と最大電流を有する第２駆動信号を供給する。

従って、第１及び第２駆動信号のピーク電流は最大電流として互いに同一である一方、ブースティング駆動のデューティ比をノーマル駆動のデューティ比より大きくすることによって、ブースティング駆動する発光ブロックの輝度を増加させることができる。また、明るい画像の大きさに応じて発光ブロックを駆動する駆動信号を制御することによって、明るい画像の大きさに応じた輝度特性を有することができる。

図１２は、図１１に示すブースティング制御部に対する詳細なブロック図である。

図１１及び図１２を参照すると、ブースティング制御部５６０は、適応性輝度決定部５６１及びデューティ比制御部５６３を含む。

適応性輝度決定部５６１は、モード決定部５５０でブースティング駆動及びノーマル駆動を判断する単位画像をなす階調値を利用して単位画像の適応性輝度値Ｙ（Δ）を決定する。式（５）に示すように、適応性輝度値Ｙ（Δ）を決定する。

デューティ比制御部５６３は、適応性輝度値Ｙ（Δ）に基づいてブースティングデューティ比ＤＲｂｏｏｓｔを算出する。ブースティングデューティ比ＤＲｂｏｏｓｔは、式（１）〜式（５）を利用して下記の式（７）のように示すことができる。

ここで、ノーマルデューティ比ＤＲｎｏｒｍａｌは、発光ブロックＢをフルホワイトで駆動するための駆動信号のデューティ比である。

ブースティングデューティ比ＤＲｂｏｏｓｔは、単位画像に含まれる明るい画像の大きさが小さいほど増加し、図２〜図４に示すように、感度表示領域の第２曲線は、明るい画像の大きさに応じて輝度特性パラメータＨの自乗の法則で決定される曲線として図示されてもよい。

デューティ比制御部５６３は、モード決定部５５０の決定に従って、ノーマル駆動する発光ブロックは、ディミングレベル決定部５２０で決定されたデューティ比を適用し、ブースティング駆動する発光ブロックは、ディミングレベル決定部５２０で設定されたデューティ比をブースティングデューティ比ＤＲｂｏｏｓｔとして再決定する。

従って、単位画像のうち、明るい画像の大きさに応じて発光ブロックを駆動する駆動信号のデューティ比を制御することによって、明るい画像の大きさに応じた輝度特性を有することができる。

図１３は、図１１に示す駆動部の駆動方法を説明するためのフローチャートである。図１４及び図１５は、図１２の駆動方法によるブースティング駆動及びノーマル駆動による駆動信号の波形図である。

図１及び図１３を参照すると、画像分析部５１０は、画素データを発光ブロックＢに対応する複数の画像ブロックＤに分け、画像ブロックＤの階調値を分析する（図１３のステップＳ３１０）。

ディミングレベル決定部５２０は、画像分析部５１０から供給された画像ブロックＤの代表階調値に基づいてノーマルデューティ比を基準に発光ブロックＢのディミングレベル、即ち、デューティ比を決定する（図１３のステップＳ３２０）。

モード決定部５５０は、単位画像の階調値を利用して単位画像に対応する発光ブロックがブースティング条件を満足するか否かを判断する（図１３のステップＳ３３０）。単位画像の階調値がブースティング条件を満足すると、モード決定部５５０は単位画像に対応する発光ブロックをブースティング駆動するように決定する（図１３のステップＳ３４１）。従って、単位画像に含まれる明るい画像の大きさによって、図２〜図４に示したように、感度表示領域の第２曲線として図示されるような輝度特性を有することができる。

一方、単位画像の階調値がブースティング条件を満足しない場合、モード決定部５５０は、単位画像に対応する発光ブロックをノーマル駆動するように決定する（図１３のステップＳ３４３）。従って、図２〜図４に示したように、階調表示領域の第１曲線として図示されるような輝度特性を有することができる。

ブースティング制御部５６０はモード決定部５５０の決定に従って、ブースティング駆動する発光ブロックのデューティ比をブースティングデューティ比として適用させる（図１３のステップＳ３４５）。一方、ノーマル駆動する発光ブロックは、ディミングレベル決定部５２０で決定されたノーマルデューティ比が適用される（図１３のステップＳ３４７）。

例えば、適応性輝度決定部５６１は、第Ｋ発光ブロックＢＫに対応する単位画像のうち、最大階調値ＧＭａｘ、最小階調値ＧＭｉｎ、及び平均階調値ＧＡｖｇに基づいて式（５）を利用して単位画像の適応性輝度値Ｙ（Δ）を決定する。デューティ比制御部５６３は、適応性輝度値Ｙ（Δ）に基づいて式（７）を利用して、ブースティングデューティ比ＤＲｂｏｏｓｔを算出する。デューティ制御部５６３はモード決定部５５０の決定されたブースティング駆動する発光ブロックのデューティ比としてブースティングデューティ比ＤＲｂｏｏｓｔを適用させる。

信号発生部５７０は、ブースティング駆動する発光ブロックにブースティングデューティ比と最大電流を有する第２駆動信号を供給し、ノーマル駆動する発光ブロックにノーマルデューティ比と最大電流を有する第１駆動信号を供給する（図１３のステップＳ３５０）。

図８、図１４、及び図１５を参照すると、信号発生部５７０は、第Ｋ発光ブロックＢＫにブースティングデューティ比ＤＲｂｏｏｓｔを有する第２駆動信号（図１４に図示）を出力し、残りの発光ブロックにノーマルデューティ比ＤＲｎｏｒｍａｌを有する第１駆動信号（図１５に図示）を出力する。第１及び第２駆動信号は、同一の最大電流ＩＭＡＸを有する一方、第２駆動信号のデューティ比はブースティングデューティ比ＤＲｂｏｏｓｔを有し、第１駆動信号のデューティ比は、ブースティングデューティ比ＤＲｂｏｏｓｔより小さいノーマルデューティ比ＤＲｎｏｒｍａｌを有する。従って、第Ｋ発光ブロックＢＫは残りの発光ブロックをより明るく駆動することができる。

ブースティングデューティ比ＤＲｂｏｏｓｔは、単位画像に含まれる明るい画像の大きさが小さいほど増加し、図２〜図４に示すように感度表示領域の第２曲線は、明るい画像の大きさに従って輝度特性パラメータＨの自乗の法則で決定される曲線として図示されてもよい。

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囲内において、各種の変形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理解される。

本発明によると、単位画像に含まれる明るい画像の大きさが小さくなるほど駆動信号のレベルを増加させることによって、感度表示領域における単位画像の輝度値を、明るい画像の大きさに応じた輝度特性パラメータＨの自乗の法則により決定することができる。

１００ 表示パネル
２００ パネル駆動部
３００ 光源モジュール
４００ 駆動部
４１０ 画像分析部
４２０ ディミングレベル決定部
４３０、５３０ 時空間補正部
４４０、５４０ 階調補正部
４５０、５５０ モード決定部
４６０、５６０ ブースティング制御部
４７０、５７０ 信号発生部
４６１、５６１ 適応性輝度決定部
４６３、５６３ 電流制御部
４６５ 電流補正部

Claims (9)

1. 複数の発光ブロックからなる光源駆動方法において、
   単位画像を表示する複数の画素の階調値を分析して前記単位画像を表示する複数の画素に光を供給する発光ブロックの駆動モードを決定することと、
   ブースティングモードで決定された発光ブロックにノーマルモードで決定された発光ブロックに印加された第１駆動信号より高いレベルの第２駆動信号を印加することと、を含み、
   前記第２駆動信号を印加することは、
   前記発光ブロックに対応する前記単位画像の最大階調値と最小階調値と平均階調値との関数から求められる値に基づいて、前記単位映像の適応性輝度を求めることと、
   前記適応性輝度に基づいて、ブースティングレベルを決定すること、
   前記ブースティングレベルを有する前記第２駆動信号を生成することを含む光源駆動方法。
2. 前記ブースティングレベルはピーク電流レベルであることを特徴とする請求項１に記載の光源駆動方法。
3. 前記ブースティングレベルを時間的及び空間的ローパスフィルタを利用して補正することをさらに含む請求項２に記載の光源駆動方法。
4. 前記ブースティングレベルはデューティ比レベルであることを特徴とする請求項１に記載の光源駆動方法。
5. 前記フレーム画像の階調値を利用して前記発光ブロックのデューティ比を決定することをさらに含む請求項１に記載の光源駆動方法。
6. 前記デューティ比を利用して前記画像の階調値を補正することをさらに含む請求項５に記載の光源駆動方法。
7. 前記ブースティング駆動可否を決定することは、
   前記単位画像の階調値のうち高しきい値より高い階調値の比率が、前記単位映像の階調値のうち低しきい値より低い階調値の比率より小さいとき、前記発光ブロックをブースティング駆動するように決定することを特徴とする請求項１に記載の光源駆動方法。
8. 前記高しきい値より高い階調値の比率が小さくなるほど、前記ブースティングレベルは徐々に増加することを特徴とする請求項７に記載の光源駆動方法。
9. 前記単位画像は、１つの発光ブロックに対応する画像、グルーピングされた複数個の発光ブロックに対応する画像、または全体発光ブロックに対応する画像であることを特徴とする請求項１に記載の光源駆動方法。