KR100927608B1 - 영상표시장치에 있어서 휘도제어방법 및 장치 - Google Patents

영상표시장치에 있어서 휘도제어방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

영상표시장치에 있어서 휘도제어방법 및 장치가 개시된다. 휘도제어방법은 (a) 동일한 계조값을 갖는 영상신호를 인가하여 측정되는 소정 칼럼 라인을 따라 발생하는 휘도의 차이를 보상하기 위하여 입력되는 영상신호가 표시장치에 표현될 위치에 따라 주파수가 가변되는 클럭신호를 발생시키는 단계, 및 (b) 상기 (a) 단계에서 발생되며, 디스플레이되고자 하는 영상신호의 화소 위치에 대응하여 주파수가 가변된 클럭신호를 적용하여 상기 영상신호의 계조값에 해당하는 펄스폭을 갖는 신호를 발생시키는 단계로 이루어진다.

Description

영상표시장치에 있어서 휘도제어방법 및 장치{Method and apparatus for controlling brightness for use in image display device}
도 1은 평판디스플레이의 계조구현을 위하여 사용되는 펄스폭변조(Pulse Width Modulation)방식을 보여주는 그래프,
도 2는 평판디스플레이에 있어서 로우 전극군의 배열순서에 따른 휘도특성을 보여주는 그래프,
도 3는 본 발명에 따른 휘도제어방법의 개념을 설명하는 그래프,
도 4는 평판디스플레이에 있어서 본 발명에 따른 휘도제어방법의 일실시예의 동작을 설명하는 흐름도,
도 5는 평판디스플레이에 있어서 본 발명에 따른 휘도제어장치의 일실시예의 구성을 나타낸 블럭도,
도 6은 도 5에 있어서 각 부의 동작파형도,
도 7은 도 5의 실시예의 결과로 로우전극의 위치에 따른 클럭신호의 파형도, 및
도 8a 내지 도 8c는 종래의 진폭변조방식에 적용되는 휘도제어방법과 본 발명에 따른 휘도제어방법의 성능을 비교한 그래프이다.
본 발명은 영상표시장치에 있어서 휘도제어에 관한 것으로서, 보다 상세하게로는 평판디스플레이에 있어서 동일한 영상신호에 대하여 각 화소의 휘도가 균일하도록 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
평판디스플레이(Flat panel display)와 같은 영상표시장치는 통상 매트릭스 형태의 칼럼 전극군과 로우 전극군으로 구성되며, 각 전극군에 연결된 구동회로에 의하여 영상이 표현된다. 일반적으로 양산효율 향상, 소형화 그리고 경비를 절감하기 위하여 전극의 양단 중에서 칼럼 및 로우 방향에 대하여 한쪽에만 구동회로를 연결하는데, 이러한 경우 평판소자의 전극을 구성하는 물질의 저항성분과 전극간의 용량성분으로 인하여 화면의 휘도 특성이 구동회로에서 멀어짐에 따라서 저하된다.
한편, 평판디스플레이에 있어서 계조 표현을 위한 방법의 일예로는 칼럼 전극군에 대한 구동회로에 있어서, 진폭변조(Amplitude Modulation) 방식을 이용하여 전압의 진폭에 따라서 휘도를 조정하는 방법이 있다. 이러한 경우, 구동회로로부터 멀리 배치되는 칼럼 전극군의 전극일수록 구동회로로부터 제공되는 전압이 점차적으로 감소되어 인가되는 현상을 보상하기 위하여 동일한 영상신호에 대하여 첫번째 로우 전극 구동시 인가되는 전압(V1)로부터 마지막 로우 전극 구동시 인가되는 전압(VN)까지 램프형 전압으로 구성하여, 구동회로로부터 로우 전극이 멀어짐에 따라서 점차적으로 증가하는 전압을 인가한다. 그 결과, 평판소자의 물리적인 구조로 인하여 구동회로로부터 로우 전극이 멀어짐에 따라서 감소되는 전압을 구동회로 에서 보상해 줌으로써 칼럼 방향의 전극군에 형성되는 각 화소에 동일한 전압이 인가되어 칼럼 전극군의 각 화소들이 동일한 휘도를 갖게 된다.
그런데, 상기와 같이 AM 방식을 사용하는 경우에는 칼럼 방향으로 생기는 휘도 저하를 보상하기 위하여 칼럼 전극군의 각 전극에 인가되는 전압 자체를 가변시켜야 하므로 부가적인 전원회로와 제어회로를 필요로 하고, 이에 따라서 소비전력이 증가하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 계조구현을 위하여 펄스폭변조방식을 이용하는 평판디스플레이와 같은 영상표시장치를 구동함에 있어서 동일한 영상신호에 대하여 각 화소의 휘도가 균일하도록 제어하기 위한 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 영상표시장치에 있어서 상기 휘도제어방법을 실현하는데 가장 적합한 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 영상표시장치에 있어서 본 발명에 따른 휘도제어방법은 (a) 동일한 계조값을 갖는 영상신호를 인가하여 측정되는 소정 칼럼 라인을 따라 발생하는 휘도의 차이를 보상하기 위하여 입력되는 영상신호가 표시장치에 표현될 위치에 따라 주파수가 가변되는 클럭신호를 발생시키는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계에서 발생되며, 디스플레이되고자 하는 영상신호의 화소 위치에 대응하여 주파수가 가변된 클럭신호를 적용하여 상기 영상신호의 계조값에 해당하는 펄스폭을 갖는 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 영상표시장치에 있어서 본 발명에 따른 휘도제어장치는 동일한 계조값을 갖는 영상신호를 인가하여 측정되는 소정 칼럼 라인에서 칼럼 구동회로와 가장 근접한 로우전극에 위치한 화소의 휘도와 가장 떨어진 로우전극에 위치한 화소의 휘도의 차이, 상기 클럭신호의 기준주파수 및 영상표시장치의 전체 로우전극 수를 이용하여 클럭신호의 주파수를 가변시키기 위한 기울기를 구하기 위한 기울기 산출부; 상기 기울기 산출부에서 얻어진 기울기를 적용하여 상기 로우전극의 위치에 따라서 가변되는 램프전압을 발생시키는 램프전압 발생부; 및 상기 램프전압 발생부로부터 제공되는 램프전압을 이용하여, 디스플레이되고자 하는 영상신호의 로우전극의 위치에 대응하여 주파수가 가변된 클럭신호를 발생시키는 클럭신호 발생부를 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법은 바람직하게로는 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 평판디스플레이의 계조구현을 위하여 사용되는 펄스폭변조(Pulse Width Modulation)방식을 보여주는 그래프로서, (a)는 소정의 주파수를 갖는 클럭신호, (b)는 동기신호, (c)는 카운트신호, (d)는 PWM 신호를 각각 나타낸다.
도 1에 있어서, 먼저 영상정보의 계조값을 8 비트로 나타내는 경우를 예로 들면, 소정의 주파수를 갖는 클럭신호(a)에 따라서 동기신호(b)에 의해 0 에서부터 255 까지 카운트할 수 있는 시간에 대하여 온타임(Ton) 구간이 설정된다. 만약, 디스플레이될 영상정보의 계조값이 252 인 경우를 예로 들면 (d)에서와 같은 펄스폭(tPWM)을 갖는 PWM 신호가 생성된다. 이때, 펄스폭(tPWM)은 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112003037764374-pat00001
여기서, Gtot 는 표현가능한 전체 계조값의 수, Gin 는 디스플레이될 영상신호의 계조값을 각각 나타낸다.
즉, PWM 방식에 따르면 펄스폭과 휘도가 정비례하는 경우 계조값이 8비트로 표현되면 주어진 펄스폭(Ton)을 256개로 분할하여, 디스플레이될 영상신호의 계조값에 따라서 펄스폭이 조절되는 PWM 신호가 생성되고, 생성된 PWM 신호는 칼럼 또는 로우 전극군 구동회로에 인가된다.
도 2는 평판디스플레이에 있어서 로우 전극군의 위치에 따른 휘도특성을 보여주는 그래프로서, R(1)은 칼럼 구동회로에서 가장 가까운 위치에 배치된 로우 전극, R(n)은 칼럼 구동회로에 가장 먼 위치에 배치된 로우 전극, B(1)은 동일한 영상신호에 대하여 로우 전극(R(1))에서 측정되는 휘도, B(n)은 로우 전극(R(n))에서 측정되는 휘도를 각각 나타낸다. 도 2를 참조하면, 평판디스플레이는 동일한 영상신호에 대하여 전극의 위치가 구동회로에서 멀어질수록 휘도가 점차적으로 감소되 는 특성을 가짐을 알 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 휘도제어방법의 개념을 설명하는 그래프로서, (a)는 로우전극의 위치에 따라서 가변된 펄스폭(tPWM)을 나타내고, (b)는 수직동기신호를 각각 나타낸다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 휘도제어방법에 따르면 동일한 계조값을 갖는 영상신호에 대하여 로우 전극의 위치에 따라서 PWM 신호의 펄스폭을 점차적으로 증가시키는 것이다. 즉, 구동회로에 가장 가까운 제1 로우전극(R(1))에 대하여 펄스폭이 P(1)인 경우, 구동회로에서 가장 먼 제n 로우전극(R(n))에 대하여 펄스폭을 P(n)으로 발생시키고, 그 사이의 로우전극들에 대해서는 일정한 기울기에 따라서 결정되는 펄스폭을 발생시킨다. 궁극적으로는, 동일한 계조값을 갖는 영상신호에 대하여 로우전극의 위치에 따라서 가변된 펄스폭을 갖는 PWM 신호를 생성하기 위하여, PWM 신호 발생에 사용되는 클럭신호의 주파수를 가변시키는 것이다.
도 4는 평판디스플레이에 있어서 본 발명에 따른 휘도제어방법의 일실시예의 동작을 설명하는 흐름도로서, 칼럼 및 로우 전극군은 PWM 방식에 의해 구동된다.
도 4를 참조하면, 410 단계에서는 각각 동일한 계조값을 갖는 영상신호를 인가하여 소정 칼럼 라인에서 최상부에 위치한 제1 로우전극(R(1))과 최하부에 위치한 제n 로우전극(R(n))에 위치한 화소에 대하여 각각 제1 휘도(B(1))와 제n 휘도(B(n))를 측정한다. 여기서는, 제1 로우전극(R(1))이 구동회로에서 가장 가까운 위치에 배치되어 있는 것으로 가정한다.
420 단계에서는 410 단계에서 측정된 제1 휘도(B(1))와 제n 휘도(B(n)) 간의 차이 휘도를 산출한다.
430 단계에서는 제1 로우전극(R(1))에 인가되는 PWM 신호를 생성하는데 사용되는 클럭신호의 기준주파수, 전체 로우 전극수, 및 차이휘도를 이용하여 각 로우전극에 적용할 클럭신호의 주파수를 결정한다. 즉, 전체 로우 전극수와 차이휘도에 의하여 기울기를 산출하고, 산출된 기울기를 적용하여 각 로우전극에 적용할 클럭신호의 주파수를 획득한다.
440 단계에서는 수직동기신호와 수평동기신호를 이용하여 입력되는 영상신호가 장치에 표시될 위치를 검출한다. 450 단계에서는 440 단계에서 검출된 영상신호의 위치로부터 구할 수 있는 로우 전극의 위치에 대응하는 주파수를 갖는 클럭신호를 발생시킨다.
460 단계에서는 450 단계에서 발생된 클럭신호를 이용하여 440 단계에서 입력되는 영상신호의 계조값에 해당하는 PWM 신호를 생성하고, 생성된 PWM 신호를 구동회로로 제공한다.
도 5는 평판디스플레이에 있어서 본 발명에 따른 휘도제어장치의 일실시예의 구성을 나타낸 블럭도로서, 기울기 산출부(510), 화소위치 검출부(520), 램프전압 발생부(530) 및 클럭신호 발생부(550)로 이루어진다. 도 5와 같은 구성을 갖는 휘도제어장치의 동작을 도 6의 파형도와 결부시켜 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 기울기 산출부(510)는 각각 동일한 계조값을 갖는 영상신호를 인가하여 소정 칼럼 라인에서 최상부에 위치한 제1 로우전극(R(1))과 최하부 에 위치한 제n 로우전극(R(n))에 위치한 화소에 대하여 각각 제1 휘도(B(1))와 제n 휘도(B(n))를 측정한 다음, 제1 휘도(B(1))와 제n 휘도(B(n)) 간의 차이 휘도를 산출한다. 다음, 제1 로우전극(R(1))에 인가되는 PWM 신호를 생성하는데 사용되는 클럭신호의 기준주파수, 전체 로우 전극수 및 차이휘도를 이용하여 제1 내지 제n 로우전극에 대응하는 펄스폭을 결정하기 위한 기울기를 산출한다.
화소위치 검출부(520)에서는 입력되는 영상신호에 포함되는 수평동기신호와 수직동기신호를 이용하여 영상표시장치에 표시될 위치를 검출하고 로우 전극 위치에 해당하는 클럭 신호를 발생시키기 위한 전압값이 추출되어 출력하도록 램프전압 발생부(530)를 제어한다.
램프전압 발생부(530)는 기울기 산출부(510)로부터 제공되는 산출된 기울기를 적용하여 제1 내지 제n 로우전극에 대응하는 펄스폭에 비례하는 램프전압을 발생시키고, 화소위치 검출부(520)에서 검출되는 화소위치 중 로우전극 위치에 해당하는 전압값을 출력한다. 램프전압 발생부(530)에서 발생되는 램프전압의 예는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같다.
클럭신호 발생부(550)는 예를 들면 전압제어발진기(551)와 파형발생기(553)로 구현가능하며, 전압제어발진기(551)에서는 램프전압 발생부(530)에서 출력되는 전압값에 해당하는 주파수를 갖는 발진신호를 발생시켜 파형발생기(553)로 제공한다. 파형발생기(553)에서는 전압제어발진기(553)로부터 제공되는 발진신호를 이용하여 펄스폭 변조에 필요한 클럭신호를 발생시킨다. 즉, 로우전극의 위치에 따라서 전압제어발진기(552)에서 제공되는 발진신호의 주파수는 도 6의 (b)와 같이 가 변하게 된다. 이와 같은 방식에 따르면 구동회로로부터 로우전극의 위치가 멀수록 주파수가 감소된, 다시 말하면 주기가 증가된 클럭신호를 발생시켜 동일한 계조값을 갖는 영상신호라 하더라도 PWM 신호의 펄스폭이 증가하게 되고, 그 결과 휘도값이 보상되어 균일한 휘도를 얻을 수 있다.
도 7은 일실시예의 결과로서, 로우전극의 위치에 따른 클럭신호의 파형도로서, (a)는 클럭신호, (b)는 화소위치를 나타내는 수직동기신호를 각각 나타낸다. 도 7을 참조하면, 예를 들어 해상도가 704X480인 32" CNT-FED에 적용한 경우, 수직동기신호(b)에 따라서 결정되는 현재 입력되는 영상신호가 디스플레이되는 위치가 최하부인 로우전극(R(480))과 최상부인 로우전극(R(1))이면 (a)에서와 같이 그 주기가 서로 다른 클럭신호를 발생시킬 수 있다. 구체적으로는 로우전극((R(480))에 대한 클럭신호의 주기가 로우전극((R(1))에 대한 클럭신호의 주기보다 훨씬 큼을 알 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 종래의 진폭변조방식에 적용되는 휘도제어방법과 본 발명에 따른 휘도제어방법의 성능을 비교한 그래프로서, 해상도가 704X480인 32" CNT-FED에 적용하여 도 8a에 도시된 바와 같이 각 전극군 그룹을 구성하는 경우 종래의 진폭변조방식에서 적용된 휘도제어방법을 적용하면 전극군의 위치에 따라서 도 8b와 같이 휘도가 분포하고, 그 결과 휘도 균일도는 약 60% 정도로 산출되었다. 반면, 본 발명을 적용하면 전극군의 위치에 따라서 도 8c와 같이 휘도가 분포하고, 그 결과 휘도 균일도는 약 80% 정도로 산출됨으로써 휘도 균일도가 대폭 개선되었음을 알 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 평판디스플레이에 있어서 동일한 계조값을 갖는 영상신호에 대하여 로우 전극군 중 그 위치가 구동회로에서부터 이격된 거리에 비례하도록 PWM 신호의 펄스폭을 증가시킴으로써, 하드웨어적으로 부담이 가중되는 부가적인 전원회로나 제어회로가 아닌 간단한 회로의 추가만으로 칼럼 방향의 전극군에 대하여 훨씬 우수한 휘도 균일도를 얻을 수 있다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. (a) 입력되는 영상신호가 디스플레이될 위치에 따라 발생하는 휘도의 차이를 보상하기 위하여, 소정 칼럼 라인에 존재하는 로우전극의 위치에 따라서 가변되는 주파수를 갖는 클럭신호를 발생시키는 단계; 및
    (b) 상기 입력되는 영상신호가 디스플레이될 화소의 로우전극 위치에 대응하여 주파수가 가변된 클럭신호를 적용하여 상기 영상신호의 계조값에 해당하는 펄스폭을 갖는 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치에 있어서 휘도제어방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    (a1) 상기 소정 칼럼 라인에서 칼럼 구동회로와 가장 근접한 로우전극에 위치한 화소의 휘도와 가장 떨어진 로우전극에 위치한 화소의 휘도 차이, 상기 클럭신호의 기준주파수 및 상기 영상표시장치의 전체 로우전극 수를 이용하여 상기 클럭신호의 주파수를 가변시키기 위한 기울기를 구하는 단계; 및
    (a2) 상기 구해진 기울기를 적용하여 로우전극의 위치에 따라서 주파수가 가 변되는 클럭신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치에 있어서 휘도제어방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 (a2) 단계는
    (a21) 상기 기울기를 적용하여 로우전극의 위치에 따라서 가변되는 램프전압을 발생시키는 단계;
    (a22) 상기 램프전압으로부터 입력되는 영상신호가 디스플레이되는 로우전극 위치에 대응하는 전압값을 추출하고, 추출된 전압값에 대응하는 주파수를 갖는 발진신호를 발생시키는 단계; 및
    (a23) 상기 발진신호를 이용하여 화소 위치에 대응하는 클럭신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치에 있어서 휘도제어방법.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행할 수 있는 프로그램을 기재한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  5. 동일한 계조값을 갖는 영상신호를 인가하여 측정되는 소정 칼럼 라인에서 칼럼 구동회로와 가장 근접한 로우전극에 위치한 화소의 휘도와 가장 떨어진 로우전극에 위치한 화소의 휘도의 차이, 상기 클럭신호의 기준주파수 및 영상표시장치의 전체 로우전극 수를 이용하여 클럭신호의 주파수를 가변시키기 위한 기울기를 구하기 위한 기울기 산출부;
    상기 기울기 산출부에서 얻어진 기울기를 적용하여 상기 로우전극의 위치에 따라서 가변되는 램프전압을 발생시키는 램프전압 발생부; 및
    상기 램프전압 발생부로부터 제공되는 램프전압을 이용하여, 디스플레이되고자 하는 영상신호의 로우전극의 위치에 대응하여 주파수가 가변된 클럭신호를 발생시키는 클럭신호 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치에 있어서 휘도제어장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 클럭신호 발생부는
    상기 램프전압 발생부로부터 제공되는 램프전압과 입력되는 영상신호가 디스플레이되는 화소 위치를 입력으로 하고, 램프전압으로부터 로우전극 위치에 해당하는 전압값을 검출하는 전압값 검출기;
    상기 전압값 검출기에서 검출된 전압값에 해당하는 주파수를 갖는 발진신호를 발생시키는 전압제어발진기; 및
    상기 전압제어발진기로부터 제공되는 발진신호를 이용하여 클럭신호를 발생시키는 파형발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치에 있어서 휘도제어장치.
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