KR100761134B1 - Ａｐｌ을 이용한 잔상 제거 디스플레이 장치 및 잔상 제거방법 - Google Patents

Ａｐｌ을 이용한 잔상 제거 디스플레이 장치 및 잔상 제거방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 액정을 이용한 디스플레이 장치에서 화면의 밝기를 이용하여 정지 영상인지를 판단하여 정지 영상인 경우에 발생하는 잔상을 제거할 수 있는 디스플레이 장치 및 잔상을 제거하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치에서의 잔상 제거 방법은 상기 디스플레이 장치로 입력되는 영상의 화면 프레임의 밝기 레벨을 측정하는 단계; 상기 밝기 레벨에 따라 정지 영상인지 여부를 판단하는 단계; 상기 판단 결과에 따라 입력되는 영상신호에 음전원을 선택적으로 인가되도록 처리하는 단계; 및 상기 처리된 영상신호를 디스플레이하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
잔상 제거, 음전원 인가, 오토 픽쳐 레벨(Auto Picture Level)

Description

ＡＰＬ을 이용한 잔상 제거 디스플레이 장치 및 잔상 제거 방법{Display device for removing residual image based on APL and method for removing residual image}
도 1은 본 발명의 실시에 따른 디스플레이 장치의 블럭도
도 2는 본 발명의 실시에 따른 잔상 제거 방법의 전체 흐름도
<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>
100 : 제어부 110 : 영상 처리부
120 : 패널 드라이버 121 : 정지 영상 판단부
130 : D/A 컨버터 140 : 전원 공급부
150 : 액정 패널
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 액정을 이용한 디스플레이 장치에서 화면의 밝기를 이용하여 정지 영상인지를 판단하여 정지 영상인 경우에 발생하는 잔상을 제거할 수 있는 디스플레이 장치 및 잔상을 제거하기 위한 방법에 관한 것이다.
화상을 형성하기 위한 전기 광학 장치로서 액정 패널과 PDP(Plasma Display Panel)이 많이 이용되고 있다. 액정 패널은 각 화소를 형성하는 액정에 각 화소에 대응하는 화소 신호에 따른 전압을 인가하여 각 화소에 조사(照射)하는 광의 투과율을 제어함으로써, 화상을 형성할 수 있는 전기 광학 장치이다.
액정을 이용한 디스플레이 장치는 LCD(Liquid Crystal Display) TV, LCoS(Liquid Crystal on Silcon) TV 등이 있다.
이러한 액정 디스플레이 소자는 PDP와 함께 선명한 화질을 제공할 수 있어 널리 사용되고 있으나 잔상이라는 고질적인 문제가 있다.
도 1은 종래 액정 패널에서의 임의의 1개 화소의 등가 회로와, 이 1개 화소에 인가되는 전압의 파형을 도시한 설명도이다. 도 1의 (A)에 도시한 바와 같이, 1개의 화소(PE)는, 직교하는 주사선 SL과 신호선 DL의 교점에 스위칭 소자인 TFT(Thin Film Transistor)(10)를 통하여 설치되어 있다. TFT(10)의 게이트 전극은 주사선 SL에 접속되고, 드레인 전극은 신호선 DL에 접속되고, 소스 전극은 화소(PE)의 화소 전극(20)에 접속된다. 화소 전극(20)에 대향하는 대향 전극(30)은 대향 전극 신호선 LCCOM에 접속되어 있고, 대향 전극 신호선 LCCOM을 통하여, 각 화소의 대향 전극(30)에는 거의 같은 전위의 대향 전극 전압 Vcom이 인가된다. 또한, 이하에서는 대향 전극 신호선 LCCOM을 통하여 인가되는 대향 전극 전압 Vcom을 LCCOM 전압으로 언급한다.
화소 전극(20)과 대향 전극(30)의 사이에 액정이 삽입되어 있다. 또한, 이 액정은 등가적으로 용량(이하, 「액정 용량」으로 언급함)(CLC)으로서 간주된다. 또한, 액정 용량(CLC)과 병렬로 축적 용량(Cs)이 부가되어 있다. 또한, 액정 용량(CLC)과 축적 용량(Cs)의 합성 용량(Cpe)(=CLC·Cs/(CLC+Cs))은 「화소 용량」으로 언급한다.
신호선 DL에 의해 공급되는 화소 신호 전압 Vo 중, 이 화소에 대응하는 화소 신호 전압 Vop는 주사선 SL에 의해 공급되는 주사선 구동 신호의 스위치 전압 Vg로 온/오프 제어되는 TFT (10)를 통하여 화소 용량(Cpe)에 기록된다. 구체적으로는, 도 1의 (B)에 도시한 바와 같이, 샘플링 기간 Ts에서 화소 신호 전압 Vop가 화소 전극 전압 Vp로서 화소 용량(Cpe)에 기록되고, 유지(hold) 기간 Th에서, 화소 전극 전압 Vp가 유지된다. 이 결과, 화소 전극(20)으로 공급되는 화소 전극 전압 Vp와 대향 전극(30)에 공급되는 LCCOM 전압 Vcom의 전위차에 의해, 화소 전극(20) 상의 액정이 동작한다.
또한, 매트릭스 형상으로 배열된 다른 복수의 화소도 동일하다.
여기에서, 액정에 장시간 직류(DC) 전압을 인가하면, 액정 내부에서는 불순물 이온에 의한 분극이 발생하는 등에 의한 재료 물성의 변화가 발생하고, 저항률이 감소하는 등의 열화 현상이 나타난다. 이 열화 현상의 일례로서, 화상의 표시 흔적이 남게 되는 문제, 소위 화면의 "잔상"이 발생한다.
따라서, 이 문제를 해결하기 위해서, 종래부터, 각 화소(즉, 액정)의 교류 구동이 수행되고 있다. 즉, 도 1의 (B)에 도시한 바와 같이, 화소 전극(20)에 인가하는 화소 전극 전압 Vp를, 대향 전극(30)에 인가하는 LCCOM 전압 Vcom에 대해서 프레임 주사 주기마다 극성을 반전하고, 화소 전극(20)과 대향 전극(30)의 사이에 인가되는 평균 전압을 0V로 하여, 액정에 DC 전압이 인가되지 않도록 구동이 수행되고 있다.
그러나 정지영상의 경우의 경우에는 액정이 동작하지 않게 되고 극성의 반전이 일어나지 않아 여전히 잔상이 남게 된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, APL(Auto Picture Level)을 이용하여 화면 자체의 정지영상을 판단하고 정지영상의 경우 패널 드라이버 보드에 양 전원 뿐만 아니라 음전원이 흐를 수 있도록 하여 정지영상에 미세한 떨림 현상에 나타나게 하여 잔상을 제거하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 액정소자를 이용한 디스플레이 장치에서 잔상을 제거하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치에서의 잔상 제거 방법은 상기 디스플레이 장치로 입력되는 영상의 화면 프레임의 밝기 레벨을 측정하는 단계; 상기 밝기 레벨에 따라 정지 영상인지 여부를 판단하는 단계; 상기 판단 결과에 따라 입력되는 영상신호에 음전원을 선택적으로 인가되도록 처리하는 단계; 및 상기 처리된 영상신호를 디스플레이하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 정지 영상인지 여부를 판단하는 단계는 입력되는 영상의 밝기 레벨을 프레임별로 비교하는 단계와, 상기 비교 결과 동일한 밝기 레벨을 갖 는 프레임의 개수가 특정 기준치 이상인 경우에 정지영상으로 판단하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는 상기 특정 기준치는 초당 동일한 프레임의 개수가 45개 이상 50개 이하인 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는 상기 음전원이 인가된 영상신호를 아날로그 신호로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 잔상 제거 디스플레이 장치는 전원공급부, 입력되는 영상신호를 포맷 변환하여 디스플레이 가능하도록 처리하는 영상처리부 및 상기 영상처리된 영상신호를 디스플레이하는 액정패널을 포함하는 디스플레이 장치에 있어서, 상기 영상처리부로부터 출력되는 영상신호가 정지영상인지 여부를 판단하는 정지영상 판단부; 및 상기 판단 결과에 따라 출력되는 영상신호에 음전원을 선택적으로 인가하도록 제어하는 제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 정지영상 판단부는 입력신호의 밝기 레벨을 측정하여 정지영상 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는 상기 정지영상 판단부는 입력신호의 밝기 레벨을 프레임별로 비교하고 동일한 프레임의 개수가 특정 기준치 이상인 경우에 정지영상으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는 상기 특정 기준치는 초당 동일한 프레임의 개수가 45개 이상 50개 이하인 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시에 따른 디스플레이 장치의 블럭도를 나타낸 것이다. 도 2를 참조하여 잔상을 제거하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시에 따른 디스플레이 장치는, 제어부(100), 영상처리부(110), 패널 드라이버(120), 정지영상판단부(121), 디지털 아날로그 컨버터(130, DAC), 전원공급부(140) 및 액정 패널(150)을 포함한다.
상기 제어부는 도면에는 도시하지 않았으나 CPU 및 메모리를 포함하고 상기 영상 처리부(110), 패널 드라이버(120), DAC(130) 및 전원공급부(140) 등 전체 시스템을 제어한다. 또한 방송 신호를 수신하는 튜너와 영상신호 및 음성신호를 분리하는 디먹스와 상기 신호를 디스플레이 가능하도록 디코딩하는 디코더를 포함하나 도면에는 도시하지 않았다.
상기 영상처리부(110)는 아날로그 디지털 변환 기능이나 디코드 기능, 동기 신호 분리 기능, 화상 처리 기능 등의 각종 기능을 실현한다. 즉, 영상처리부(110)는, 입력되는 아날로그 또는 디지털 영상 신호를 내부에서 이용가능한 디지털 영상 데이터로 변환하고, 변환된 디지털 화상 데이터를 동기 신호로 동기하여 도시하지 않은 프레임 메모리에 기록하고, 또는 프레임 메모리에 기록된 디지털 화상 데이터를 판독한다. 그리고 이 기록 및 판독 처리 과정에서 화상 처리를 실행한다.
또한, 영상처리로서는, 휘도 조정, 색 밸런스 조정, 콘트라스트 조정, 샤프니스 조정 등의 화질 조정이나, 화상 사이즈를 확대/축소하는 처리 등의 각종 화상 처리가 가능하다.
상기 패널 드라이버(120)는 영상처리부(110)로부터 입력되는 영상 데이터에 기초하여 액정패널(150)을 구동하기 위한 구동신호를 생성한다.
상기 정지영상판단부(121)는 패널 드리이버에 형성되며 입력 신호의 밝기 레벨에 기초하여 정지영상인지 여부를 판단한다. 정지 영상의 경우에는 화면의 변화 없으므로 현재 프레임과 이전 프레임의 밝기 값이 동일하다. 따라서 프레임의 밝기 값에 변화가 없는 경우에는 정지영상으로 판단하다. 1초당 60프레임이 입력되므로 초당 45 내지 50프레임 이상 밝기 값이 동일하면 정지영상으로 판단할 수 있다.
상기 DAC(130)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고 액정패널(150)에 입력된다.
상기 전원공급부(140)는 디스플레이 장치 전체에 전원을 공급한다. 특히 상기 제어부(100)의 제어에 따라 입력되는 영상신호가 정지영상이라고 판단되는 경우에는 영상신호에 음전원을 인가한다. 원래의 영상신호에 음전원을 인가하면 미세한 왜곡이 발생하게 되어 정지영상이 미세하게 흔들리게 되고 사용자는 이러한 흔들림을 인식할 수 없으나 잔상이 생기는 것을 방지할 수 있다.
상기 액정 패널(150)은 DAC에서 아날로그 신호를 입력받아서 디스플레이한다.
상기 제어부(100)는 상기의 시스템 전체를 제어한다. 특히 입력 영상신호가 정지 영상인 경우에는 영상신호에 음전원을 인가하도록 전원공급부를 제어한다.
도 3은 본 발명의 실시에 따른 APL을 이용하여 정지영상을 판단하고 이를 이용하여 잔상을 제거하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 드라이버 보드에 화상 영상이 입력되고(S100), 입력된 영상의 프레임 의 밝기 레벨을 측정한다(S110). 이러한 밝기 레벨을 측정하는 것을 APL이라고 하고 자동 콘트라스트 향상(Auto Contrast Enhancement, ACE)을 위해 사용되는 것이 일반적이다. 즉, 영상의 밝기 레벨을 측정하여 영상이 밝은 영상이면 화이트(white)의밝기 값이 높아져야 하므로 ACE 셔터를 열어주고, 어두운 영상이면 블랙(black)의 값이 낮아져야 하므로 ACE 셔터를 열어 줘야 한다.
콘트라스트 향상 방법은 본 발명과 직접적인 관련이 없으므로 도면에는 도시하지 않았다.
상기 측정된 영상의 밝기 값을 기준으로 정지영상인지 여부를 판단한다(S120). 정지영상의 경우 프레임들의 변화가 없으므로 동일한 밝기값을 가지고 있다. 따라서 초당 일정 프레임 이상 동일한 밝기 값을 가지고 있으면 정지영상으로 판단할 수 있다. 초당 어느 정도의 프레임이 동일한 밝기 값을 가질 때 정지영상으로 판단할지는 제조시 액정의 특성과 여러 가지 상황을 고려하여 결정할 수 있다. 초당 60프레임이 화면이 디스플레이되는 것을 고려하건대, 초당 50프레임 이상 정도의 프레임에서 밝기 값이 변하지 않고 동일한 밝기 값을 밝기 값을 가진다면 정지 영상으로 판단할 수 있다.
상기 판단결과 정지 영상이 아닌 경우, 즉 프레임의 밝기가 변하는 경우에는 드라이버 보드에 입력된 영상신호를 변화없이 출력하고(S130) 출력신호를 아날로그 신호로 변환한다(S140).
아날로그 신호로 변환된 신호는 디스플레이 장치, 즉 액정 판넬에 표시됨으로써 디스플레이가 종료된다(S150).
상기 정지 영상인지 여부 판단결과 정지영상인 경우, 즉 프레임 밝기의 변화가 없는 경우에는 출력신호에 음전원을 인가하여 출력한다(S131). 정지영상이 아닌 경우에 출력되는 정상적인 영상신호에 음전원을 가하게 되면 미세한 영상의 흔들림이 생기게 된다. 정지영상을 실제 흔들어 줌으로써 정지영상이 아닌 것과 같이 만들어 액정에 잔상이 생기지 않게 하는 것이다.
상기 음전원이 인가된 영상신호를 아날로그 신호로 변환하고(S140) 디스플레이 한다(S150).
상기와 같이 정지영상이라고 판단되는 경우 음전원을 인가하여 정지영상에 미세한 흔들림을 줌으로써 잔상을 제거할 수 있고 사용자가 보기에는 여전히 정지영상이 디스플레이되는 것으로 인식할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 의하면 정지영상으로 판단되는 경우 정지영상을 미세하게 흔들어 주어 잔상을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 종래의 잔상 방지에 의한 방법에 비해 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 본 발명에서는 자동 콘트라스트 향상을 위해 구한 프레임의 밝기 레벨을 이용하여 정지영상을 판단하고, 정지영상의 경우 음전원만을 인가하면 되므로 종래에 패널 전체를 흔들어 주거나 예비화소를 가진 액정패널을 사용하는 방법에 비해여 비용 절감 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 정지 영상에서 필연적으로 발생하는 잔상을 제거함으로써 사용자들이 느끼는 불편한 점을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 액정소자를 이용한 디스플레이 장치의 잔상 제거 방법에 있어서,
    상기 디스플레이 장치로 입력되는 영상의 화면 프레임의 밝기 레벨을 측정하는 단계;
    상기 밝기 레벨에 따라 정지 영상인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과에 따라 입력되는 영상신호에 음전원을 선택적으로 인가되도록 처리하는 단계; 및
    상기 처리된 영상신호를 디스플레이하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정소자를 이용한 디스플레이 장치의 잔상 제거 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 정지 영상인지 여부를 판단하는 단계는 입력되는 영상의 밝기 레벨을 프레임별로 비교하는 단계와,
    상기 비교 결과 동일한 밝기 레벨을 갖는 프레임의 개수가 특정 기준치 이상인 경우에 정지영상으로 판단하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 소자를 이용한 디스플레이 장치의 잔상 제거 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 특정 기준치는 초당 동일한 프레임의 개수가 45개 이상 50개 이하인 것을 특징으로 하는 액정 소자를 이용한 디스플레이 장치의 잔상 제거 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 음전원이 인가된 영상신호를 아날로그 신호로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 소자를 이용한 디스플레이 장치의 잔상 제거 방법.
  5. 전원공급부, 입력되는 영상신호를 포맷 변환하여 디스플레이 가능하도록 처리하는 영상처리부 및 상기 영상처리된 영상신호를 디스플레이하는 액정패널을 포함하는 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 영상처리부로부터 출력되는 영상신호가 정지영상인지 여부를 판단하는 정지영상 판단부; 및
    상기 판단 결과에 따라 출력되는 영상신호에 음전원을 선택적으로 인가하도록 제어하는 제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 정지영상 판단부는 입력신호의 밝기 레벨을 측정하여 정지영상 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 정지영상 판단부는 입력신호의 밝기 레벨을 프레임별로 비교하고 동일한 프레임의 개수가 특정 기준치 이상인 경우에 정지영상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 특정 기준치는 초당 동일한 프레임의 개수가 45개 이상 50개 이하인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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