JP6921480B2 - 表示装置及びその表示装置の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置及びその表示装置の駆動方法に関し、より詳細には、表示品質を向上させることができる表示装置及びそれの駆動方法に関する。

一般的な表示装置は、レッド、グリーン、及びブルーの３原色を利用して色を表現する。したがって、このような表示装置に使用される表示パネルは、レッド、グリーン、及びブルーカラーに対応する画素を含む。

最近、レッド、グリーン、ブルー、及び主要色を利用して色を表示する表示装置が開発されている。主要色はマゼンタ、シアン、イエロー、及びホワイトの中でいずれか１つであってもよく、２つ以上の色であってもよい。また、表示映像の輝度を向上させるためにレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト画素を含む表示装置が開発されている。このような表示装置は、レッド、グリーン、及びブルーの映像信号を受信してレッド、グリーン、ブルー、及びホワイトのデータ信号に変換する。

変換されたレッド、グリーン、ブルー、及びホワイトのデータ信号は、レッド、グリーン、ブルー、及びホワイト画素に提供される。その結果、レッド、グリーン、ブルー、及びホワイト画素によって映像が表示される。

米国特許第８，１３９，０２１号公報 米国特許第８，４３２，３３７号公報 米国特許第８，２２３，１８０号公報 米国特許第８，１８４，０８９号公報 米国特許公開第２０１２／０１９４５７８号明細書

本発明の目的は、表示品質を向上させることができる表示装置及びその表示装置の駆動方法を提供することにある。

本発明の実施形態による表示装置は、複数の画素ユニットが配置された表示パネルと、前記表示パネルに光を提供するバックライトと、映像信号を受信して前記画素ユニットに提供し、前記バックライトの前記光の輝度を制御するデータ処理回路と、を含み、前記データ処理回路は、前記バックライトの輝度レベルを使用者に視認され、飽和色領域に隣接する映像信号の色域境界に対応する値で設定する。

前記データ処理回路は、前記映像信号を前記表示装置の色域にマッピングして出力するデータ処理部と、前記バックライトの輝度レベルを前記マッピングされた映像信号を利用して前記使用者に視認され、前記飽和色領域に隣接する映像信号の色域境界に対応する値で設定するバックライト輝度制御部と、を含む。

前記データ処理部は、前記映像信号を受信して線形化させる入力ガンマ部と、前記線形化された映像信号を前記表示装置に表示するための映像信号の色域にマッピングする色域マッピング部と、前記色域マッピング部でマッピングされた映像信号の中で前記バックライト輝度制御部で決定された輝度レベルに対応する色域を外れる映像信号を前記輝度レベルに対応する色域範囲内に変換するクランピング部と、前記クランピング部で変換された映像信号を受信して前記画素ユニットの画素に対応する映像信号にレンダリングするサブ画素レンダリング部と、前記レンダリングされた映像信号を受信して逆ガンマ補正を遂行する出力ガンマ部と、を含む。

前記バックライト輝度制御部は、前記色域マッピング部にマッピングされた映像信号で前記各画素ユニットに対応する映像信号のデータ値の中で最大値として定義される画素輝度データを受信し、前記バックライトに対する輝度レベルを所定の数のビンに分離し、前記各ビンのレベル範囲に含まれる画素輝度データをカウンティングするヒストグラム分析部と、ｉ番目のビンが最大ビンから所定の輝度レベル値を含むビンまでの区間として定義されるビン重み付け値区間に該当する場合、前記ｉ番目のビンの値にビン重み付け値を掛け、ｉ＋１番目のビンの値を前記ｉ番目のビンに蓄積させる輝度レベル決定部と、を含み、前記輝度レベル決定部は、前記ｉ番目のビンの値が閾値より大きい場合、前記ｉ番目のビンの値に該当する輝度レベルを利用して前記バックライトの前記輝度レベルを決定する。

前記輝度レベル決定部は、前記ｉ番目のビンの値が前記閾値を超えない場合、前記ｉを１減少させて下位ビンに移動する。

前記ビン重み付け値の値は、１より大きく、前記ビン重み付け値の区間で最大ビンから最小ビンに行くほど、小さくなる。

前記最大ビンに掛けられる最大ビン重み付け値は、前記使用者が映像を視認するための最小数の画素ユニットとして定義される最小視認画素の数に前記最大ビン重み付け値を掛けた値が前記閾値より大きくなるように設定される。

前記バックライト輝度制御部は、前記色域マッピング部にマッピングされた映像信号に重み付け値を掛け、前記重み付け値が掛けれた映像信号の中で前記画素輝度データを決定して前記輝度レベル決定部に提供する色加重部と、前記輝度レベル決定部で決定された輝度レベルを以前フレームの輝度値と現在フレームの輝度値との中間値に補正して出力するスムージング部と、をさらに含む。

本発明の実施形態による表示装置の駆動方法は、画素ユニットに提供されるための映像信号を表示装置の色域にマッピングする段階と、バックライトの輝度レベルを前記マッピングされた映像信号を利用して、使用者に視認され、飽和色領域に隣接する映像信号の色域境界に対応する値で設定する段階と、前記輝度レベルに対応する光を生成して前記画素ユニットに提供する段階と、を含む。

本発明の表示装置及びその表示装置の駆動方法は、表示品質を向上させることができる。

本発明の実施形態による表示装置のブロック図である。 図１に図示された画素の等価回路図である。 図１に図示された表示パネルの一部を図示した平面図である。 図１に図示されたデータ処理回路のブロック図である。 図４に図示されたバックライト輝度制御部のブロック図である。 図５に図示されたヒストグラム分析部のヒストグラムを説明するための概念図である。 図５に図示された輝度レベル決定部の動作を説明するための概念図である。 図６に図示されたヒストグラムでビン重み付け値を適用しない輝度レベル決定部の動作を説明するための概念図である。 図６に図示されたヒストグラムと他のヒストグラム及びこのようなヒストグラムにしたがう輝度レベル決定部の動作を説明するための図面である。 図６に図示されたヒストグラムと他のヒストグラム及びこのようなヒストグラムにしたがう輝度レベル決定部の動作を説明するための図面である。 図６に図示されたヒストグラムと他のヒストグラム及びこのようなヒストグラムにしたがう輝度レベル決定部の動作を説明するための図面である。 図６に図示されたヒストグラムと他のヒストグラム及びこのようなヒストグラムにしたがう輝度レベル決定部の動作を説明するための図面である。 輝度レベル決定部によって決定された輝度レベルに基づいた色域範囲を示した図面である。 本発明の実施形態による表示装置の駆動方法を説明するための順序図である。

本発明の長所及び特徴、そしてそれらを達成する方法は添付される図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば、明確になる。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されることではなく、互いに異なる多様な形態に具現され得り、単なる本実施形態は本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されることであり、本発明は請求項の範疇によって定義されるだけである。明細書の全体に亘って同一参照符号は同一構成要素を称する。

素子（ｅｌｅｍｅｎｔｓ）又は層が他の素子又は層の“上（ｏｎ）”又は“うえ（ｏｎ）“と指称されることは他の素子又は層の直ちに上のみならず、中間に他の層又は他の素子を介在した場合を全て含む。反面、素子が“直接に上（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）”又は“直ちに上”と指称されることは中間に他の素子又は層を介在しないことを示す。“及び／又は”は、言及されたアイテムの各々及び１つ以上のすべての組合を含む。

空間的に相対的な用語である“下（ｂｅｌｏｗ）”、“下（ｂｅｎｅａｔｈ）”、“下部（ｌｏｗｅｒ）”、“上（ａｂｏｖｅ）”、“上部（ｕｐｐｅｒ）”等は図面に図示されているように１つの素子又は構成要素と他の素子又は構成要素との相関関係を容易に説明するために使用される。空間的に相対的な用語は図面に図示されている方向に加えて使用の時又は動作の時、素子の互に異なる方向を含む用語に理解しなければならない。明細書の全体に亘って同一参照符号は同一構成要素を称する。

たとえ第１、第２等が多様な素子、構成要素、及び／又はセクションを叙述するために使用されるが、これら素子、構成要素、及び／又はセクションはこれらの用語によって制限されないことは勿論である。これらの用語は単なる１つの素子、構成要素、又はセクションを他の素子、構成要素、又はセクションと区別するために使用するものである。したがって、以下で言及される第１素子、第１構成要素、又は第１セクションは本発明の技術的思想内で第２素子、第２構成要素、又は第２セクションであってもよいことは勿論である。

本明細書で記述する実施形態は本発明の理想的な例示図である断面図及び／又は平面図を参考して説明される。したがって、製造技術及び／又は許容誤差等によって例示図の形態が変形され得る。したがって、本発明の実施形態は図示された特定形態に制限されることではなく、製造工程によって生成される形態の変化も含むことである。したがって、図面で例示された領域は概略的な属性を有し、図面で例示された領域の模様は素子の領域の特定形態を例示するためのことであり発明の範疇を制限するためのことではない。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態をより詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による表示装置のブロック図である。図１を参照すれば、本発明の実施形態による表示装置１００は、表示パネル１１０、タイミングコントローラ１２０、ゲート駆動部１３０、データ駆動部１４０、バックライト駆動部１６０、及びバックライト１７０を含む。

表示パネル１１０は互いに対向する２つの基板の間に配置された液晶層を含む液晶表示パネルである。表示パネル１１０は、複数のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎ、複数のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍ、及び複数の画素ＰＸを含む。ｍ及びｎは、自然数である。

ゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎは、第１方向ＤＲ１に延長されてゲート駆動部１３０に連結される。データラインＤＬ１〜ＤＬｍは、第１方向ＤＲ１と交差する第２方向ＤＲ２に延長されてデータ駆動部１４０に連結される。

画素ＰＸは、互いに交差するゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎ及びデータラインＤＬ１〜ＤＬｍによって区画された領域に配置される。したがって、画素ＰＸは、マトリックス状に配列される。画素ＰＸは、ゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎ及びデータラインＤＬ１〜ＤＬｍに連結される。

各画素ＰＸは、主要色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）の中で１つを表示する。主要色は、レッド、グリーン、ブルー、及びホワイト色を含む。しかし、これに限定されなく、主要色は、イエロー、シアン、及びマゼンタ等多様な色をさらに含んでもよい。

タイミングコントローラ１２０は、集積回路チップの形態に印刷回路基板上に実装されてゲート駆動部１３０及びデータ駆動部１４０に連結される。タイミングコントローラ１２０は、外部（例えば、システムボード）から画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂ及び制御信号ＣＳを受信する。

映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂは、レッド映像信号Ｒ、グリーン映像信号Ｇ、及びブルー映像信号Ｂを含む。タイミングコントローラ１２０は、映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを利用してレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号を生成する。

タイミングコントローラ１２０は、データ駆動部１４０とのインターフェイス仕様に合うようにレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号のデータフォーマットを変換する。タイミングコントローラ１２０は、データフォーマットが変換された映像信号Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’、Ｗ’をデータ駆動部１４０に提供する。

タイミングコントローラ１２０は、レッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号を利用してバックライト１７０の輝度を制御するバックライト制御信号ＢＣＳを生成する。バックライト制御信号ＢＣＳは、バックライト駆動部１６０に提供される。

タイミングコントローラ１２０は、映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを利用してレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号を生成し、レッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号を利用してバックライト制御信号ＢＣＳを生成するためのデータ処理回路１５０を含む。

映像信号は、０乃至２５５階調で多様な階調値を有する。映像信号が低階調を有してもよい。しかし、映像信号の階調に関係なく、バックライト１７０が１００％の輝度を有する光を発生する場合、消費電力が過度に多くなる。

データ処理回路１５０は、レッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号の階調値を分析し、分析したデータに基づいてバックライト１７０の輝度を所定の値に決定する。その結果、バックライト１７０の消費電力を減少させることができる。

また、データ処理回路１５０は、バックライト１７０の輝度レベルを使用者に視認され、飽和色領域に隣接する映像信号の色域境界に対応する値で設定する。設定されたバックライト１７０の輝度レベル値は、バックライト制御信号ＢＣＳとして出力される。データ処理回路１５０のより具体的な構成及び動作は、以下で詳細に説明される。

制御信号ＣＳは、フレームの区別信号である垂直同期信号、行区別信号である水平同期信号、データが入ってくる区域を表示するためにデータが出力される区間の間のみにハイレベルであるデータイネーブル信号、及びメーンクロック信号を含む。

タイミングコントローラ１２０は、制御信号ＣＳに応答してゲート制御信号ＧＣＳ及びデータ制御信号ＤＣＳを生成する。ゲート制御信号ＧＣＳは、ゲート駆動部１３０の動作タイミングを制御するための制御信号である。データ制御信号ＤＣＳは、データ駆動部１４０の動作タイミングを制御するための制御信号である。

ゲート制御信号ＧＣＳは、スキャン開始を指示するスキャン開始信号、ゲートオン電圧の出力周期を制御する少なくとも１つのクロック信号、及びゲートオン電圧の持続時間を限定する出力イネーブル信号を含む。

データ制御信号ＤＣＳは、映像信号Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’、Ｗ’がデータ駆動部１４０に伝送される開始を知らせる水平開始信号、データラインＤＬ１〜ＤＬｍにデータ電圧を印加するための命令信号であるロード信号、及び共通電圧に対してデータ電圧の極性を決定する極性制御信号を含む。

タイミングコントローラ１２０は、ゲート制御信号ＧＣＳをゲート駆動部１３０に提供し、データ制御信号ＤＣＳをデータ駆動部１４０に提供する。

ゲート駆動部１３０は、ゲート制御信号ＧＣＳに応答してゲート信号を生成する。ゲート信号は、順次的に出力される。ゲート信号は、ゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎを通じて行単位に画素ＰＸに提供される。

データ駆動部１４０は、データ制御信号ＤＣＳに応答して映像信号Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’、Ｗ’に対応するアナログ形態のデータ電圧を生成して出力する。データ電圧は、データラインＤＬ１〜ＤＬｍを通じて画素ＰＸに提供される。

ゲート駆動部１３０及びデータ駆動部１４０は、複数の駆動チップで形成されて可撓性の印刷回路基板上に実装され、テープキャリヤーパッケージ（ＴＣＰ：Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）方式に表示パネル１１０に連結される。

しかし、これに限定されなく、ゲート駆動部１３０及びデータ駆動部１４０は、複数の駆動チップで形成されて表示パネル１１０にチップオンガラス（ＣＯＧ：Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式に実装される。また、ゲート駆動部１３０は、画素ＰＸのトランジスタと共に同時に形成されてＡＳＧ（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ ＴＦＴ Ｇａｔｅ ｄｒｉｖｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ）形態に表示パネル１１０に実装される。

バックライト駆動部１６０は、バックライト制御信号ＢＣＳに応答してバックライト１７０が所定の輝度を有する光Ｌを生成するようにバックライト１７０を駆動する。バックライト１７０は、表示パネル１１０の後方に配置される。バックライト１７０は、光Ｌを生成する発光ダイオード又は冷陰極の蛍光ランプを含む。バックライト１７０で生成された光Ｌは、表示パネル１１０に提供される。

画素ＰＸは、ゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎを通じて提供されたゲート信号に応答してデータラインＤＬ１〜ＤＬｍを通じてデータ電圧を受信する。画素ＰＸは、データ電圧に対応する階調を表示することによって、映像が表示される。データ電圧によって駆動される画素ＰＸは、バックライト１７０から提供された光の透過率を調節して映像を表示する。

図２は、図１に図示された画素の等価回路図である。説明を簡単にするため、図２には、第１ゲートラインＧＬ１及び第１データラインＤＬ１に連結された画素ＰＸが図示されている。図２を参照すれば、表示パネル１１０は、第１基板１１１、第１基板１１１と対向する第２基板１１２、及び第１基板１１１と第２基板１１２との間に配置された液晶層ＬＣを含む。

画素ＰＸは、第１ゲートラインＧＬ１及び第１データラインＤＬ１に連結されたトランジスタＴＲ、トランジスタＴＲに連結された液晶キャパシターＣｌｃ、及び液晶キャパシターＣｌｃに並列に連結されたストレージキャパシターＣｓｔを含む。ストレージキャパシターＣｓｔは、省略されてもよい。

トランジスタＴＲは、第１基板１１１に配置される。トランジスタＴＲは、第１ゲートラインＧＬ１に連結されたゲート電極、第１データラインＤＬ１に連結されたソース電極、及び液晶キャパシターＣｌｃ及びストレージキャパシターＣｓｔに連結されたドレーン電極を含む。

液晶キャパシターＣｌｃは、第１基板１１１に配置された画素電極ＰＥ、第２基板１１２に配置された共通電極ＣＥ、及び画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に配置された液晶層ＬＣを含む。液晶層ＬＣは、誘電体としての役割を果たす。画素電極ＰＥは、トランジスタＴＲのドレーン電極に連結される。

図２で画素電極ＰＥは、非スリット構造であるが、これに限定されなく、画素電極ＰＥは、十字形状の幹部及び幹部から放射形に延長された複数の枝部を含むスリット構造を有する。

共通電極ＣＥは、第２基板１１２に全体的に形成される。しかし、これに限定されなく、共通電極ＣＥは、第１基板１１１に配置される。このような場合、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥの中で少なくとも１つは、スリットを含む。

ストレージキャパシターＣｓｔは、画素電極ＰＥ、ストレージライン（未図示）から分岐されたストレージ電極（未図示）、及び画素電極ＰＥとストレージ電極との間に配置された絶縁層を含む。ストレージラインは、第１基板１１１に配置され、ゲートラインＧＬ１〜ＧＬｍと同一層に同時に形成される。ストレージ電極は、画素電極ＰＥと部分的にオーバーラップされる。

画素ＰＸは、主要色の中で１つを示すカラーフィルタＣＦをさらに含む。例示的な実施形態としてカラーフィルタＣＦは、図２に示したように第２基板１１２に配置される。しかし、これに限定されることなく、カラーフィルタＣＦは、第１基板１１１に配置されても良い。

トランジスタＴＲは、第１ゲートラインＧＬ１を通じて受信したゲート信号に応答してターンオンされる。第１データラインＤＬ１を通じて受信されたデータ電圧は、ターンオンされたトランジスタＴＲを通じて液晶キャパシターＣｌｃの画素電極ＰＥに提供される。共通電極ＣＥには、共通電圧が印加される。

データ電圧及び共通電圧の電圧レベルの差によって画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成される。画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に形成された電界によって液晶層ＬＣの液晶分子が駆動する。電界によって駆動された液晶分子によってバックライト１７０から提供された光透過率が調節されて映像が表示される。

ストレージラインには、一定な電圧レベルを有するストレージ電圧が印加される。しかし、これに限定されなくストレージラインは、共通電圧を受信してもよい。ストレージキャパシターＣｓｔは、液晶キャパシターに充電された電圧を補完する役割を果たす。

図３は、図１に図示された表示パネルの一部を図示した平面図である。説明を簡単にするため図３には、第１乃至第４ゲートラインＧＬ１〜ＧＬ４及び第１乃至第４データラインＤＬ１〜ＤＬ４に連結された画素ＰＸが図示されている。

図３を参照すれば、画素ＰＸは、各々のゲートラインＧＬ１〜ＧＬ４の中で対応するゲートライン及びデータラインＤＬ１〜ＤＬ４の中で対応するデータラインに連結される。

画素ＰＸは、レッド色を表示する複数のレッド画素Ｒｘ、グリーン色を表示する複数のグリーン画素Ｇｘ、ブルー色を表示する複数のブルー画素Ｂｘ、及びホワイト色を表示する複数のホワイト画素Ｗｘを含む。しかし、これに限定されなく画素ＰＸは、イエロー、シアン、及びマゼンタ色を表示するイエロー画素、シアン画素、及びマゼンタ画素をさらに含む。

レッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’、Ｗ’は、データ電圧に変換されてレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト画素Ｒｘ、Ｇｘ、Ｂｘ、Ｗｘに提供される。

画素ＰＸは、複数の第１画素グループＰＧ１及び複数の第２画素グループＰＧ２にグルーピングされる。第１画素グループＰＧ１及び第２画素グループＰＧ２は、第１方向ＤＲ１と第２方向ＤＲ２とに交互に配置される。しかし、第１及び第２画素グループＰＧ１、ＰＧ２の配置構成は、図３に図示された第１及び第２画素グループＰＧ１、ＰＧ２の配置構成に限定されなく、多様に設定される。

例えば、同一の行に同一の画素グループが配置され、第２方向ＤＲ２に第１画素グループＰＧ１及び第２画素グループＰＧ２が反復して交互に配置される。また、同一の列に同一の画素グループが配置され、第１方向ＤＲ１に第１画素グループＰＧ１及び第２画素グループＰＧ２が反復して交互に配置される。

第１画素グループＰＧ１及び第２画素グループＰＧ２は、各々２ｋ個の画素ＰＸを含む。ｋは、自然数である。即ち、第１画素グループＰＧ１及び第２画素グループＰＧ２は、各々偶数個の画素ＰＸを含む。例示的な実施形態としてｋは、１であり、このような場合、図３に図示したように、第１画素グループＰＧ１及び第２画素グループＰＧ２は、各々２つの画素ＰＸを含む。

第１画素グループＰＧ１は、各々レッド画素Ｒｘ、グリーン画素Ｇｘ、ブルー画素Ｂｘ、及びホワイト画素Ｗｘの中で２つを含み、第２画素グループＰＧ２は、各々レッド画素Ｒｘ、グリーン画素Ｇｘ、ブルー画素Ｂｘ、及びホワイト画素Ｗｘの中で残る２つを含む。即ち、第１画素グループＰＧ１及び第２画素グループＰＧ２は、互に異なる色を表示する。

例えば、図３に図示したように、第１画素グループＰＧ１は、各々レッド画素Ｒｘ及びグリーン画素Ｇｘを含む。第２画素グループＰＧ２は、各々ブルー画素Ｂｘ及びホワイト画素Ｗｘを含む。しかし、画素ＰＸの配置構成は、図３に図示された画素ＰＸの配置構成に限定されなく、多様に設定される。

例えば、第１画素グループＰＧ１は、各々レッド画素Ｒｘ及びブルー画素Ｂｘを含み、第２画素グループＰＧ２は、各々グリーン画素Ｇｘ及びホワイト画素Ｗｘを含む。また、第１画素グループＰＧ１は、各々レッド画素Ｒｘ及びホワイト画素Ｗｘを含み、第２画素グループＰＧ２は、各々グリーン画素Ｇｘ及びブルー画素Ｂｘを含む。

映像を表示するための最小単位として定義されるピクセルユニットＰＸＵは、第１方向ＤＲ１で互いに隣接する第１画素グループＰＧ１及び第２画素グループＰＧ２を含む。即ち、表示パネル１１０に複数のピクセルユニットＰＸＵが配置され、各々のピクセルユニットＰＸＵは、レッド画素Ｒｘ、ブルー画素Ｂｘ、グリーン画素Ｇｘ、及びホワイト画素Ｗｘを含む。

図４は、図１に図示されたデータ処理回路のブロック図である。図４を参照すれば、データ処理回路１５０は、映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを表示装置に適合な映像信号に処理するデータ処理部１５１及びバックライト１７０の輝度値を決定するバックライト輝度制御部１５２を含む。

データ処理部１５１は、映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを表示装置１００の色域にマッピングし、レッド画素Ｒｘ、ブルー画素Ｂｘ、グリーン画素Ｇｘ、及びホワイト画素Ｗｘに適合な映像信号に変換して出力する。

データ処理部１５１は、入力ガンマ部１５１１、色域マッピング部１５１２、クランピング部１５１３、サブ画素レンダリング部１５１４、及び出力ガンマ部１５１５を含む。

入力ガンマ部１５１１は、映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを受信する。非線形階調のディスプレイ特性を有する映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂは、非線形的特性を有する。入力ガンマ部１５１１は、非線形特性を有するレッド、グリーン、及びブルー映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂにガンマ関数を適用してレッド、グリーン、及びブルー映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを線形化させる。

入力ガンマ部１５１１以後のブロックで非線形特性を有する映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを利用してデータが処理される場合、ソフトウェア的に多くの難しさがある。入力ガンマ部１５１１は、入力ガンマ部１５１１以後のブロックでデータの処理が容易に遂行されるように非線形特性を有する映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを線形化させる。線形化されたレッド、グリーン、及びブルー映像信号Ｒｉｎ、Ｇｉｎ、Ｂｉｎは、色域マッピング部１５１２に提供される。

色域マッピング部１５１２は、線形化された映像信号を表示装置１００で表示するための映像信号の色域にマッピングする。例えば、色域マッピング部１５１２は、線形化されたレッド、グリーン、及びブルー映像信号Ｒｉｎ、Ｇｉｎ、Ｂｉｎを利用してレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍ、Ｗｍを生成する。

色域マッピング部１５１２は、数式１を参照してホワイト比率ＷＲを算出する。

ここで、Ｌ_Rは、レッド色の輝度レベル、Ｌ_Gは、グリーン色の輝度レベル、Ｌ_Bは、ブルー色の輝度レベル、及びＬ_Wは、ホワイト色の輝度レベルである。

色域マッピング部１５１２は、ホワイト比率Ｗ_Rを利用して数式２にしたがってレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍ、Ｗｍを生成する。

………． （２）

また、色域マッピング部１５１２は、色域マッピングアルゴリズム（Ｇａｍｕｔ Ｍａｐｐｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｚｍ：ＧＭＡ）を利用してレッド、グリーン、及びブルー映像信号Ｒｉｎ、Ｇｉｎ、ＢｉｎによるＲＧＢ色域をレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍ、ＷｍによるＲＧＢＷ色域にマッピングさせる。

入力された映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂは、レッド、グリーン、及びブルー映像信号を表示するための表示装置に適当な映像信号である。しかし、表示装置１００は、レッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号を表示する。したがって、色域マッピング部１５１２は、レッド、グリーン、及びブルー映像信号Ｒｉｎ、Ｇｉｎ、Ｂｉｎをレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号に変換し、レッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号を表示装置１００に適合な色域にマッピングする。

色域マッピング部１５１２から出力されるレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍ、Ｗｍは、バックライト輝度制御部１５２及びクランピング部１５１３に提供される。

バックライト輝度制御部１５２は、レッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍ、Ｗｍに基づいたヒストグラムを利用してバックライト１７０の輝度レベルを決定する。また、バックライト輝度制御部１５２は、バックライト１７０の輝度レベルを映像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍ、Ｗｍの中で最大階調を有する映像信号の色域境界に対応する値として設定する。バックライト輝度制御部１５２のより具体的な構成及び動作は、以下で詳細に説明される。

色域マッピング部１５１２から出力されるレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍ、Ｗｍの中でバックライト輝度制御部１５２で決定された輝度レベルに対応する色域を外れる映像信号が存在する。

クランピング部１５１３は、バックライト輝度制御部１５２で決定された輝度レベル値を受信する。クランピング部１５１３は、レッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍ、Ｗｍの中でバックライト輝度制御部１５２で決定された輝度レベルに対応する色域範囲を外れる映像信号のデータ値を短縮させて輝度レベルに対応する色域範囲内にあるようにする。クランピング部１５１３で色域範囲内に変換された映像信号Ｒｃ、Ｇｃ、Ｂｃ、Ｗｃは、サブ画素レンダリング部１５１４に提供される。

サブ画素レンダリング部１５１４は、レンダリング動作を遂行するためのレンダリングフィルタ（未図示）を含む。サブ画素レンダリング部１５１４は、レンダリングフィルタを利用してレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｃ、Ｇｃ、Ｂｃ、Ｗｃをレンダリングする。レンダリングフィルタを通じてレンダリングされたレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｒ、Ｇｒ、Ｂｒ、Ｗｒが生成される。

レンダリング動作によってレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｃ、Ｇｃ、Ｂｃ、Ｗｃは、表示パネル１１０の第１及び第２画素グループＰＧ１、ＰＧ２の構造にしたがってレッド及びグリーン映像信号Ｒｒ、Ｇｒ又はブルー、及びホワイト映像信号Ｂｒ、Ｗｒで再構成される。即ち、サブ画素レンダリング部１５１４は、映像信号Ｒｃ、Ｇｃ、Ｂｃ、Ｗｃを第１画素グループＰＧ１のレッド及びグリーン画素Ｒｘ、Ｇｘと第２画素グループＰＧ２のブルー、及びホワイト画素Ｂｘ、Ｗｘに対応する映像信号にレンダリングする。

レンダリングされたレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｒ、Ｇｒ、Ｂｒ、Ｗｒは、出力ガンマ部１５１５に提供される。出力ガンマ部１５１５は、レッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｒ、Ｇｒ、Ｂｒ、Ｗｒに対して逆ガンマ補正を遂行してレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｒ、Ｇｒ、Ｂｒ、Ｗｒをガンマ補正前のイメージデータに変換する。

逆ガンマ補正が遂行されたレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏは、タイミングコントローラ１２０によってデータフォーマットが変換されてデータ駆動部１４０に提供される。

図５は、図４に図示されたバックライト輝度制御部のブロック図である。図６は、図５に図示されたヒストグラム分析部のヒストグラムを説明するための概念図である。図７は、図５に図示された輝度レベル決定部の動作を説明するための概念図である。

図５を参照すれば、バックライト輝度制御部１５２は、色加重部（ｃｏｌｏｒ ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ ｕｎｉｔ）１５２１、ヒストグラム分析部１５２２、輝度レベル決定部１５２３、及びスムージング部（ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ ｕｎｉｔ）１５２４を含む。

色加重部１５２１は、レッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍ、Ｗｍを受信する。色加重部１５２１は、色ごとに輝度に寄与する程度にしたがって設定されたレッド重み付け値ＲＷＴ、グリーン重み付け値ＧＷＴ、ブルー重み付け値ＢＷＴ及びホワイト重み付け値ＷＷＴをレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍ、Ｗｍに乗算する。

レッド重み付け値ＲＷＴ、グリーン重み付け値ＧＷＴ、ブルー重み付け値ＢＷＴ及びホワイト重み付け値ＷＷＴが掛けれたレッド、グリーン、ブルー、及びホワイトデータＲｗ、Ｇｗ、Ｂｗ、Ｗｗ及び画素輝度データＰＬＤは、次のような数式３によって決定される。

……… （３）

ここで、ＹＷＴは、イエロー重み付け値である。
画素輝度データＰＬＤは、レッド、グリーン、ブルー、及びホワイト重み付け値ＲＷＴ、ＧＷＴ、ＢＷＴ、ＷＷＴが掛けれたレッド、グリーン、ブルー、及びホワイトデータＲｗ、Ｇｗ、Ｂｗ、Ｗｗのデータ値の中で最大値である。例えば、各ピクセルユニットＰＸＵのレッド、グリーン、ブルー、及びホワイト画素Ｒｘ、Ｇｘ、Ｂｘ、Ｗｘに対応するレッド、グリーン、ブルー、及びホワイトデータＲｗ、Ｇｗ、Ｂｗ、Ｗｗの中で最大値が画素輝度データＰＬＤである。即ち、画素輝度データＰＬＤは、各画素ユニットＰＸＵに対応する映像信号のデータ値の中で最大値として定義される。

以下、レッド、グリーン、ブルー、及びホワイト映像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍ、Ｗｍは、各々８ビットデータであることと仮定する。色加重部１５２１は、重み付け値が掛けれた映像信号の中で画素輝度データＰＬＤを８ビットのデータに標準化（ｎｏｒｍａｌｉｚｉｎｇ）してヒストグラム分析部１５２２に提供する。

図６を参照すれば、ヒストグラム分析部１５２２は、バックライト１７０に対する輝度レベルを所定の数の等級に分離し、各等級のレベル範囲に含まれる画素輝度データＰＬＤをカウンティングしてヒストグラムを生成する。

画素輝度データＰＬＤが８ビットデータである場合、画素輝度データＰＬＤのレベル範囲は、“０”乃至“２５５”であり、全体レベルは、１６つの等級に分ける。したがって、１６つのビン（ｂｉｎ）（０？ｉ？１５）を有するヒストグラムが形成される。ｉは、自然数である。ビンｉは、デジタル輝度値の重畳されない範囲を示す。

ヒストグラムの垂直軸は、各ビンｉでピクセルユニットＰＸＵの数を示す。水平軸は、バックライト１７０の輝度レベルを示す。したがって、水平軸上で原点から最も遠く離れたビンｉは、バックライト１７０の最も高い輝度レベルを示す。

ヒストグラム分析部１５２２は、画素輝度データＰＬＤを受信し、画素輝度データＰＬＤの値に該当するビンｉをカウンティングする。例えば、いずれか１つの画素ユニットに対応するレッド、グリーン、ブルー、及びホワイトデータＲｗ、Ｇｗ、Ｂｗ、Ｗｗの中で最大値がレッドデータＲｗであり、このようなレッドデータＲｗが輝度レベル２４８乃至２５５に対応する値を有する。

このような場合、ヒストグラム分析部１５２２は、最大等級である１５等級のビン（ｉ＝１５）の値を１カウントする。このような動作によって、各ビンｉの輝度レベルを最大値で有する単位画素ＰＸＵの数が各ビンｉに蓄積される。

輝度レベル決定部１５２３は、ヒストグラムを利用して輝度レベルを決定する。
図７を参照すれば、輝度レベル決定部１５２３は、ｉ番目のビンｉが最大ビン（ｉ＝１５）から所定の輝度レベル値を含むビンまでの区間として定義されるビン重み付け値区間に該当する場合、ｉ番目のビンｉの値にビン重み付け値Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４を掛け、上位ビンから下位ビンに移動し、ｉ＋１番目のビンｉ＋１の値をｉ番目のビンｉに蓄積させる。

輝度レベル決定部１５２３は、ｉ番目のビンｉの値が閾値ＴＨより大きい場合、ｉ番目のビンｉの値に該当する輝度レベルを利用してバックライト１７０の輝度レベルを決定する。輝度レベル決定部１５２３は、ｉ番目のビンｉの値が閾値ＴＨより小さいか、或いは同じである場合、ｉを１減少させて下位ビンに移動する。

所定の輝度レベル値は、２００である。したがって、１５等級のビン（ｉ＝１５）から１２等級のビン（ｉ＝１２）までビン重み付け値Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４が各ビン（ｉ＝１５〜１２）の値に掛けられる。

ビン重み付け値Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の値は、１より大きい。ビン重み付け値Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の値は、ビン重み付け値区間で最大ビンから最小ビンに行くほど、小さくなる。例示的に、ビン重み付け値Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４は、第１ビン重み付け値Ｗ１、第２ビン重み付け値Ｗ２、第３ビン重み付け値Ｗ３、及び第４ビン重み付け値Ｗ４を含む。

第１ビン重み付け値Ｗ１は、最大ビン重み付け値Ｗ１として１５等級のビン（ｉ＝１５）の値に乗算されるための値である。第２ビン重み付け値Ｗ２は、第１ビン重み付け値Ｗ１より小さく、１４等級のビン（ｉ＝１４）の値に乗算されるための値である。第３ビン重み付け値Ｗ３は、第２ビン重み付け値Ｗ２より小さく、１３等級のビン（ｉ＝１３）の値に乗算されるための値である。第４ビン重み付け値Ｗ４は、第３ビン重み付け値Ｗ３より小さく、１２等級のビン（ｉ＝１２）の値に乗算されるための値である。

ビン重み付け値区間で最大ビン（ｉ＝１５）に掛けられる最大ビン重み付け値Ｗ１は、最小視認画素の数ＰＸｍｉｎに最大ビン重み付け値Ｗ１を掛けた値が閾値ＴＨより大きいように設定される。したがって、最大ビン（ｉ＝１５）の値が最小視認画素の数ＰＸｍｉｎより大きいか、或いは同じである場合、最大ビン（ｉ＝１５）の値に最大ビン重み付け値Ｗ１を掛けた値は、閾値ＴＨより大きい。

表示装置１００は、高解像度を追及するので、表示装置１００の技術開発にしたがって、画素ユニットＰＸＵの大きさが小さくなる。したがって、１つの画素ユニットＰＸＵで色を表示する場合、１つの画素ユニットＰＸＵに表示された色は、使用者が視認することができない。

使用者が映像を視認するために最小数以上の画素ユニットＰＸＵが色を表示しなければならない。使用者が映像を視認できる画素ユニットＰＸＵの最小数は、最小視認画素の数ＰＸｍｉｎとして定義される。

例示的に、最小視認画素の数ＰＸｍｉｎは、７つの行及び７つの列に配列された画素ユニットＰＸＵである。このような場合、最小視認画素の数ＰＸｍｉｎは、４９個で設定される。使用者は、最小４９個の画素ユニットＰＸＵが色を表示する場合、色を視認することができる。

図７で最大ビン（ｉ＝１５）の値に該当する画素ユニットＰＸＵの数ＰＸＵｓは、最小視認画素の数ＰＸｍｉｎより大きいか、或いは同じである。最大ビン（ｉ＝１５）の値に最大ビン重み付け値Ｗ１が掛けられる。

最大ビン（ｉ＝１５）がｉ番目のビンであり、ｉ＋１番目のビン（ｉ＝１６）がないので、最大ビン（ｉ＝１５）の値は、最大ビン（ｉ＝１５）の値に最大ビン重み付け値Ｗ１を掛けた値によって決定される。最大ビン（ｉ＝１５）の値に最大ビン重み付け値Ｗ１を掛けた値は、閾値ＴＨより大きい。

例示的に、第１ビン重み付け値Ｗ１は、８、第２ビン重み付け値Ｗ２は、６、第３ビン重み付け値Ｗ３は、４、及び第４ビン重み付け値Ｗ４は、２である。また、閾値ＴＨは、３００に設定される。しかし、これに限定されなく、第１乃至第４ビン重み付け値Ｗ１〜Ｗ４と閾値ＴＨは、多様な値に設定される。最大ビン（ｉ＝１５）の値が４９である場合、最大ビン（ｉ＝１５）の値に第１重み付け値Ｗ１を掛けた値は、閾値ＴＨである３００を超える。

第１重み付け値Ｗ１を掛けた最大ビン（ｉ＝１５）の値が閾値ＴＨを超えるので、輝度レベル決定部１５２３は、ｉ−１番目のビンである１４等級のビン（ｉ＝１４）の値に重み付け値を乗算する動作及びヒストグラムの上位ビンから下位ビンに移動し、ビンｉの値を蓄積させる動作を遂行しない。輝度レベル決定部１５２３は、閾値ＴＨを超える１５等級のビン（ｉ＝１５）の値に該当する輝度レベルを利用して輝度レベルを決定する。

再び、図５を参照すれば、スムージング部１５２４は、以前フレームで決定された輝度レベルと現在フレームで決定された輝度レベルとの間の偏差を緩く調節する。例えば、以前フレームの輝度レベルが６４（８ｂｉｔｓ基準）であり、輝度レベル決定部１５３３で決定された現在フレームに対する輝度レベルが２５５である場合、輝度変化が大きく視認される。

このような場合、スムージング部１５２４は、輝度レベルを以前フレームの輝度値と現在フレームの輝度値との中間値に補正する。したがって、観察者に視認される輝度偏差が最少化される。

図８は、図６に図示されたヒストグラムでビン重み付け値を適用しない輝度レベル決定部の動作を説明するための概念図である。

図８を参照すれば、ビン重み付け値を適用しない輝度レベル決定部は、ヒストグラムの上位ビンから下位ビンに移動し、ビンｉの値を蓄積させ、ビンｉの値が閾値ＴＨより大きくなるまでビンｉの値を蓄積させる。

１５等級のビン（ｉ＝１５）の値が１４等級のビン（ｉ＝１４）に蓄積され、１４等級のビン（ｉ＝１４）に蓄積された値が１３等級のビン（ｉ＝１３）に蓄積される。このような動作は、ビンｉに蓄積された値が閾値ＴＨより大きくなるまで遂行される。

１１等級のビン（ｉ＝１１）に蓄積された値が閾値ＴＨより大きい。ビン重み付け値を適用しない輝度レベル決定部は、１１等級のビン（ｉ＝１１）の値に該当する輝度レベルを利用してバックライト１７０の輝度レベルを決定する。このような場合、色域は、１１等級のビン（ｉ＝１１）の輝度レベルに対応するように決定される。その結果、１１等級のビン（ｉ＝１１）より大きい等級のビンｉに該当する映像信号は、色域の外の値を有する。

前述したように、クランピング部１５４は、色域の外の値を有する映像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍ、Ｗｍを色域の範囲内に変換させる。

１１等級のビン（ｉ＝１１）より大きい等級のビンｉの値は、最小視認画素の数ＰＸｍｉｎより大きいか、或いは同じ値であるので、使用者が視認できる映像である。このような場合、１１等級のビン（ｉ＝１１）より大きい等級のビンｉに該当する映像信号は、１１等級のビン（ｉ＝１１）に該当する輝度レベルより大きい輝度レベルで表示されることによって正常に表示される。

しかし、実質的に１１等級のビン（ｉ＝１１）より大きい等級のビンｉに該当する映像信号は、より低い１１等級のビン（ｉ＝１１）に該当する輝度レベルで表示される。その結果、映像が正常に表示されないこともあり得る。即ち、色域境界が、使用者が視認できる映像信号の色域で設定されてないため、このような問題点が発生する。このような現象は、輝度レベル値が２００より大きいか、或いは同じである場合、発生することができ、映像が最大ビンの値に対応する飽和色領域に近いほど、大きくなる。

本発明の実施形態で、このような問題点を解決するために前述した問題が最も大きく発生できる最大ビン（ｉ＝１５）の値に最も大きいビン重み付け値Ｗ１を掛け、２００の輝度レベル値を含むビン（ｉ＝１２）まで段階的に減少するビン重み付け値Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４がビン（ｉ＝１４、１３、１２）に掛けられる。また、最大ビン（ｉ＝１５）の値が最小視認画素の数ＰＸｍｉｎより大きいか、或いは同じ値である場合、最大ビン（ｉ＝１５）の値に最大ビン重み付け値Ｗ１を掛けた値が閾値ＴＨを超えるように最大ビン重み付け値Ｗ１が設定される。

図６及び図７で説明されたように１５等級のビン（ｉ＝１５）の値が使用者が視認できる最小視認画素の数ＰＸｍｉｎより大きいか、或いは同じである場合、輝度レベルは、１５等級のビン（ｉ＝１５）に対応する輝度レベルを利用して決定される。このような場合、輝度レベルに対応する色域が図８に図示された輝度レベル決定部の動作とは異なりに、図７に図示された輝度レベル決定部１５２３の動作によって、１５等級のビン（ｉ＝１５）の輝度レベルに対応する領域に拡張される。

即ち、バックライト１７０の輝度レベルは、使用者に視認され、飽和色領域に隣接する映像信号の色域境界に対応する値で設定される。したがって、飽和色領域に隣接する１５等級のビン（ｉ＝１５）に該当する映像信号が表示パネル１１０で正常に表示される。

図９乃至１２は、図６に図示されたヒストグラムとは異なるヒストグラム及びこのようなヒストグラムにしたがう輝度レベル決定部の動作を説明するための図面である。

図９及び図１０を参照すれば、１５等級のビン（ｉ＝１５）の値に該当する画素ユニットの数ＰＸＵｓは、最小視認画素の数ＰＸｍｉｎより小さい。１４等級のビン（ｉ＝１５）の値は、０であり、１３等級のビン（ｉ＝１３）の値に該当する画素ユニットの数ＰＸＵｓは、最小視認画素の数ＰＸｍｉｎより大きいか、或いは同じである。

１５等級のビン（ｉ＝１５）の値に第１重み付け値Ｗ１を掛けた値は、閾値ＴＨより小さい。１４等級のビン（ｉ＝１４）の値は、０であるので１４等級のビン（ｉ＝１４）の値に第２重み付け値Ｗ２を掛けた値は、０である。１５等級のビン（ｉ＝１５）の値は、１４等級のビン（ｉ＝１４）に蓄積される。１４等級のビン（ｉ＝１４）の値が０であるので、１４等級のビン（ｉ＝１４）に蓄積された値は、１５等級のビン（ｉ＝１５）の値と同じであり、閾値ＴＨより小さい。１３等級のビン（ｉ＝１３）の値に第３重み付け値Ｗ３が掛けられる。

１５等級のビン（ｉ＝１５）で１２等級のビン（ｉ＝１２）に行くほど、図８で説明された問題点が少なくなり、ビンに掛けられるビン重み付け値も小さくなる。また、最大ビンの値が最小視認画素の数ＰＸｍｉｎより大きいか、或いは同じ値である場合、最大ビンの値に最大ビン重み付け値を掛けた値が閾値を超えるように、最大ビン重み付け値が設定される。したがって、図１０に図示されたように、１３等級のビン（ｉ＝１３）の値に第３重み付け値Ｗ３が掛けれた値は、閾値ＴＨより小さい。

１４等級のビン（ｉ＝１４）に蓄積された値は、第３重み付け値Ｗ３が掛けれた１３等級のビン（ｉ＝１３）の値に蓄積される。その結果、１３等級のビン（ｉ＝１３）に蓄積された値は、閾値ＴＨより大きい。輝度レベル決定部１５２３は、閾値ＴＨを超える１３等級のビン（ｉ＝１３）の値に該当する輝度レベルを利用してバックライト１７０の輝度レベルを決定する。

したがって、色域は、１３等級のビン（ｉ＝１３）の輝度レベルに対応する領域で設定される。１５等級のビン（ｉ＝１５）に対応する映像信号は、色域の外の映像信号としてクランピング部１５１３によって色域範囲の内に移動される。１５等級のビン（ｉ＝１５）の値は、最小視認画素の数ＰＸｍｉｎより小さいので、使用者に視認されないこともあり得る。即ち、実質的に１５等級のビン（ｉ＝１５）に該当する映像が表示されても、問題が発生しないこともあり得る。

図１１及び図１２を参照すれば、１５等級のビン（ｉ＝１５）の値と１４等級のビン（ｉ＝１４）の値は、０であるので、１５等級のビン（ｉ＝１５）の値と１４等級のビン（ｉ＝１４）の値に第１重み付け値Ｗ１と第２重み付け値Ｗ２とを掛けた値は、０である。したがって、１５等級のビン（ｉ＝１５）と１４等級のビン（ｉ＝１４）とに蓄積される値は、ない。

１３等級のビン（ｉ＝１３）の値に該当する画素ユニットの数ＰＸＵｓは、最小視認画素の数ＰＸｍｉｎより大きい。１３等級のビン（ｉ＝１３）の値に第３重み付け値Ｗ３を掛けた値が閾値ＴＨより大きい。輝度レベル決定部１５２３は、閾値ＴＨを超える１３等級のビン（ｉ＝１３）の値に該当する輝度レベルを利用してバックライト１７０の輝度レベルを決定する。したがって、色域は、１３等級のビン（ｉ＝１３）に対応する領域で設定されて１３等級のビン（ｉ＝１３）に該当する映像が正常的に表示される。

結果的に、本発明の実施形態による表示装置１００は、表示品質を向上させることができる。

図１３は、輝度レベル決定部によって決定された輝度レベルに基づいた色域範囲を示した図面である。説明を簡単にするため図１３に図示された色域は、レッド、グリーン、及びホワイト色域で図示される。図１３で映像信号の色域分布は、灰色で図示した。図１３で映像信号の色域分布の中で最外郭に配置された色は、最小視認画素の数ＰＸｍｉｎより多い数の画素ユニットＰＸＵによって表示される色であると仮定する。

図１３を参照すれば、ビン重み付け値が適用されない場合、輝度レベルは、１点鎖線で示された５０％で設定される。即ち、バックライト１７０の最大輝度を１００％であるとする場合、バックライト１７０で生成された光は、５０％の輝度レベルを有する。このような場合、５０％の輝度レベルに対応する色域範囲の外の映像は、正常に表示されないこともあり得る。

しかし、本発明の表示装置１００は、輝度レベルを１点鎖線で図示された領域から点線に図示された領域に拡張する。したがって、本発明の実施形態で色域が１点鎖線の領域から点線の領域に拡張される。その結果、映像を正常に表示させることができる。

図１４は、本発明の実施形態による表示装置の駆動方法を説明するための順序図である。図１４を参照すれば、色域マッピング部１５１２で生成された映像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍ、Ｗｍがバックライト輝度制御部１５２に提供された後、レッド重み付け値ＲＷＴ、グリーン重み付け値ＧＷＴ、ブルー重み付け値ＢＷＴ及びホワイト重み付け値ｗＷＴが掛けれたレッド、グリーン、ブルー、及びホワイトデータＲｗ、Ｇｗ、Ｂｗ、Ｗｗが生成される。

以後、段階Ｓ１１０で各画素ユニットＰＸＵに対応する映像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍ、Ｗｍのデータ値の中で最大値として定義される画素輝度データＰＬＤが決定される。段階Ｓ１２０でバックライト１７０に対する輝度レベルを所定の数のビンｉに分離し、各ビンｉのレベル範囲に含まれる画素輝度データＰＬＤをカウンティングする。

段階Ｓ１３０でｉ番目のビンがビン重み付け値の区間に該当する場合、ｉ番目のビンｉにビン重み付け値が乗算され、ｉ＋１番目のビン（ｉ＋１）の値をｉ番目のビンｉに蓄積する。段階Ｓ１４０でｉ番目のビンｉの値が閾値ＴＨを超えるか否かが検査される。

ｉ番目のビンｉの値が閾値ＴＨより大きい場合、段階Ｓ１５０でｉ番目のビンｉの値の輝度レベルを利用してバックライト１７０の輝度レベルが決定される。ｉ番目のビンｉの値が閾値ＴＨより小さいか、或いは同じである場合、ｉを１減少させ、段階Ｓ１３０に進行させる。このような動作によって、飽和色領域に隣接する映像信号を正常に表示させることができる。結果的に、本発明の実施形態による表示装置の駆動方法は、表示品質を向上させることができる。

以上、実施形態を参照して説明したが、該当技術分野の熟練された当業者は、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させ得ることを理解できる。また、本発明に開示された実施形態は、本発明の技術思想を限定するためでなく、下記の特許請求の範囲及びそれと同等な範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれることと解釈されなければならない。

１００ 表示装置
１１０ 表示パネル
１２０ タイミングコントローラ
１３０ ゲート駆動部
１４０ データ駆動部
１５０ データ処理回路
１６０ バックライト駆動部
１７０ バックライト
１５１ データ処理部
１５２ バックライト輝度制御部
１５１１ 入力ガンマ部
１５１２ 色域マッピング部
１５１３ クランピング部
１５１４ サブ画素レンダリング部
１５１５ 出力ガンマ部
１５２１ 色重み付け部
１５２２ ヒストグラム分析部
１５２３ 輝度レベル決定部
１５２４ スムージング部

Claims (10)

1. 複数の画素ユニットが配置された表示パネルと、
   前記表示パネルに光を提供するバックライトと、
   映像信号を受信して前記画素ユニットに提供し、前記バックライトの前記光の輝度を制御するデータ処理回路と、を含み、
   前記データ処理回路は、
   入力された映像信号を表示装置に適合な映像信号に変換して出力するデータ処理部及び前記バックライトの輝度レベルを決定するバックライト輝度制御部を含み、
   前記バックライト輝度制御部は、
   前記データ処理部において前記表示装置の色域にマッピングされた映像信号であって前記各画素ユニットに対応する映像信号のデータ値の中で最大値として定義される画素輝度データを受信し、前記バックライトに対する輝度レベルを所定の数のビンに分離し、前記各ビンのレベル範囲に含まれる画素輝度データをカウンティングし、各ビンを輝度レベルに対して昇順で並べるヒストグラム分析部と、
   最大ビンから所定の輝度レベル値を含むビンまでの区間として定義されるビン重み付け値区間に該当する各ビンの値に対し、それぞれ対応するビン重み付け値を掛けた後、最大ビンから順に、ｉ番目以上のビンの値を蓄積した値と閾値とを比較する動作を行う輝度レベル決定部と、を含み、
   前記輝度レベル決定部は、前記蓄積した値が閾値より大きい場合、前記ｉ番目のビンの値に該当する輝度レベルを利用して前記バックライトの前記輝度レベルを決定し、
   前記最大ビンに掛けられる最大ビン重み付け値は、前記表示装置の使用者が映像を視認するための最小数の画素ユニットとして定義される最小視認画素の数に前記最大ビン重み付け値を掛けた値が前記閾値より大きくなるように設定される表示装置。
2. 前記データ処理部は、
   前記映像信号を受信して線形化させる入力ガンマ部と、
   前記線形化された映像信号を前記表示装置に表示するための映像信号の色域にマッピングする色域マッピング部と、
   前記色域マッピング部でマッピングされた映像信号の中で前記バックライト輝度制御部で決定された輝度レベルに対応する色域を外れる映像信号を前記輝度レベルに対応する色域範囲内に変換するクランピング部と、
   前記クランピング部で変換された映像信号を受信して前記画素ユニットの画素に対応する映像信号にレンダリングするサブ画素レンダリング部と、
   前記レンダリングされた映像信号を受信して逆ガンマ補正を遂行する出力ガンマ部と、を含む請求項１に記載の表示装置。
3. 前記輝度レベル決定部は、前記ｉ番目のビンの値が前記閾値を超えない場合、前記ｉを１減少させて下位ビンに移動し、前記動作を行う請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記ビン重み付け値の値は、１より大きい請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置。
5. 前記ビン重み付け値の値は、前記ビン重み付け値区間で最大ビンから最小ビンに行くほど、小さくなる請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表示装置。
6. 前記バックライト輝度制御部は、
   前記データ処理部において前記表示装置の色域にマッピングされた映像信号に重み付け値を掛け、前記重み付け値が掛けられた映像信号の中で前記画素輝度データを決定して前記輝度レベル決定部に提供する色加重部と、
   前記輝度レベル決定部で決定された輝度レベルを以前フレームの輝度値と現在フレームの輝度値との中間値に補正して出力するスムージング部と、をさらに含む請求項１乃至５のいずれか一項に記載の表示装置。
7. 複数の画素ユニットに提供されるための映像信号を表示装置の色域にマッピングする段階と、
   バックライトの輝度レベルを前記マッピングされた映像信号を利用して設定する段階と、
   設定された前記輝度レベルに対応する光を生成して前記画素ユニットに提供する段階と、を含み、
   前記バックライトの輝度レベルを設定する段階は、
   前記マッピングされた映像信号であって前記各画素ユニットに対応する映像信号のデータ値の最大値として定義される画素輝度データを受信する段階と、
   前記バックライトに対する輝度レベルを所定の数のビンに分離し、前記各ビンのレベル範囲に含まれる画素輝度データをカウンティングし、各ビンを輝度レベルに対して昇順で並べる段階と、
   最大ビンから所定の輝度レベル値を含むビンまでの区間として定義されるビン重み付け値区間に該当する各ビンの値に対し、それぞれ対応するビン重み付け値を掛ける段階と、
   前記ビン重み付け値を掛けた後、ｉ番目のビンより上位のビンの値をｉ番目のビンの値に蓄積させた値と閾値とを比較する動作を行う段階と、
   前記蓄積させた値が閾値より大きい場合、前記ｉ番目のビンの値に該当する輝度レベルを利用して前記バックライトの前記輝度レベルを決定する段階と、
   前記ｉ番目のビンの値が前記閾値より小さいか、或いは同じである場合、前記ｉを１減少させて前記ｉ番目のビンの値に前記ビン重み付け値を掛ける段階に進行する段階と、を含み、
   前記最大ビンに掛けられる最大ビン重み付け値は、使用者が映像を視認するための最小数の画素ユニットとして定義される最小視認画素の数に前記最大ビン重み付け値を掛けた値が前記閾値より大きくなるように設定される表示装置の駆動方法。
8. 前記マッピングする段階は、
   前記映像信号を受信して線形化させる段階と、
   前記線形化された映像信号を前記表示装置に表示するための映像信号の色域にマッピングする段階と、
   前記マッピングされた映像信号の前記バックライトの輝度レベルを設定する段階で決定された輝度レベルに対応する色域を外れる映像信号を前記輝度レベルに対応する色域範囲内に変換する段階と、
   前記変換された映像信号を受信して前記画素ユニットの画素に対応する映像信号にレンダリングする段階と、
   前記レンダリングされた映像信号を受信して逆ガンマ補正を遂行する段階と、を含む請求項７に記載の表示装置の駆動方法。
9. 前記ビン重み付け値の値は、１より大きく、前記ビン重み付け値区間で最大ビンから最小ビンに行くほど、小さくなる請求項７又は８に記載の表示装置の駆動方法。
10. 前記バックライトの輝度レベルを設定する段階は、
    前記マッピングされた映像信号に重み付け値を掛け、前記重み付け値が掛けられた映像信号の前記画素輝度データを決定する段階と、
    前記決定された輝度レベルを以前フレームの輝度値と現在フレームの輝度値との中間値に補正して出力する段階と、をさらに含む請求項７乃至９のいずれか一項に記載の表示装置の駆動方法。

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