KR101030503B1 - 백라이트 분할제어장치 및 이를 이용한 백라이트 분할제어방법 - Google Patents

백라이트 분할제어장치 및 이를 이용한 백라이트 분할제어방법 Download PDF

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Abstract

백라이트의 조절값을 최적의 상태로 조절할 수 있어서, 디스플레이 장치의 백라이트의 분할된 섹션간의 상호 협력적인 휘도 정보를 이용하여 백라이트의 휘도조절로 인한 화질개선 및 소비전력의 효율성이 높아질 수 있는 백라이트 분할제어장치 및 이를 이용한 분할제어방법이 제안된다. 제안된 백라이트 분할제어장치는, 복수개의 섹션으로 분리된 백라이트의 분할제어장치로서, 영상신호로부터 섹션의 대표휘도값인 섹션휘도제어값을 산출하는 영상신호 처리부와 섹션휘도제어값 및 백라이트의 광원의 휘도분포값로부터 산출된 섹션휘도 산출값의 차를 이용하여 섹션휘도 산출값을 보정하여 백라이트의 제어신호인 백라이트 제어값을 산출하는 제어신호 생성부, 그리고, 섹션휘도 산출값을 이용하여 영상신호를 조절하는 영상신호 조절부를 포함한다.
분할제어, 휘도값보정, 백라이트 제어값

Description

백라이트 분할제어장치 및 이를 이용한 백라이트 분할제어방법{Backlight control device and control method using the same}
본 발명은 백라이트 분할제어장치 및 이를 이용한 백라이트 분할제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 백라이트의 조절값을 최적의 상태로 조절할 수 있어서, 디스플레이 장치의 백라이트의 분할된 섹션간의 상호 협력적인 휘도 정보를 이용하여 백라이트의 휘도조절로 인한 화질개선 및 소비전력의 효율성이 높아질 수 있는 백라이트 분할제어장치 및 이를 이용한 분할제어방법에 관한 것이다.
액정패널과 같은 자체발광하지 않는 소자를 사용하는 액정디스플레이 장치는 백라이트 유닛과 같은 광원이 필요하다. 종래에는 백라이트 전체를 온/오프하는 방식으로 사용하였으나, 최근에는 소비전력 절감을 위한 방안으로 백라이트 전체에 대하여 휘도를 제어하는 방법을 활용하였다. 이러한 방법은 전체적인 휘도의 감소로 소비 전력의 절감효과는 달성할 수 있으나, 전체 화면의 휘도 저하로 일괄적인 화질의 열화가 문제되었다.
백라이트 전체에 대한 휘도 제어 기술의 이후 CCFL 램프를 각각 제어함으로써, 백라이트를 1차원적으로 분할하여 휘도를 제어하는 방법이 제안되었다. 이는 백라이트 전체에 대한 휘도 제어에 비하여 좋은 성능을 가질 수 있다.　 그러나 CCFL 램프의 물리적인 한계로 인하여 1차원의 제어만 가능하므로 세밀한 영역의 조절이 불가능하다.
　
TFT-LCD의 백라이트가 CCFL의 램프에서 LED로 대체되어짐에 따라 2차원적인 백라이트의 영역 구분 및 제어가 가능해졌다. 백라이트의 2차원적 구분 제어를 일반적으로 백라이트 로컬 디밍제어라 한다. 백라이트 로컬 디밍 제어는 백라이트를 M x N의 2차원 블록으로 구분하고 입력되는 영상의 휘도 신호를 백라이트 블록과 일치하도록 나누어, 나누어진 영역 내에서 휘도 신호를 추출하여 그에 맞는 휘도 제어를 실시한다. 이러한 제어 방법을 사용하는 경우, 소비 전력의 절감 및 시청 영상의 대비 향상 측면에서 높은 성능을 보인다.
　
전체 백라이트의 휘도를 일괄조절하는 방식과 달리 백라이트를 여러개의 섹션으로 나눈 뒤 각각의 섹션을 조절하는 방법에서는 백라이트의 변화가 각각 일어나게 되므로 다분할 백라이트에서는 상호 섹션간의 간섭을 반드시 고려하여야 한다.　 이는 주변 섹션의 휘도가 해당 섹션의 휘도에도 영향을 미치기 때문이며 이를 고려하지 않을 경우 정확한 백라이트값을 산출하지 못하게 되는데 종래에는 주변 영향의 고려 없이 영상의 휘도 분포에서 추출한 값만으로 백라이트의 각 섹션 휘도 를 결정하였으므로 과도한 제어가 되거나 왜곡이 생기게 된다.
따라서, 보다 높은 효율로 백라이트를 분할 제어할 수 있는 방법의 개발이 요청된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 백라이트의 조절값을 최적의 상태로 조절할 수 있어서, 디스플레이 장치의 백라이트의 분할된 섹션간의 상호 협력적인 휘도 정보를 이용하여 백라이트의 휘도조절로 인한 화질개선 및 소비전력의 효율성이 높아질 수 있는 백라이트 분할제어장치 및 이를 이용한 분할제어방법을 제공하는데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 백라이트 분할제어장치는, 복수개의 섹션으로 분리된 백라이트의 분할제어장치로서, 영상신호로부터 섹션의 대표휘도값인 섹션휘도제어값을 산출하는 영상신호 처리부; 섹션휘도제어값 및 백라이트의 광원의 휘도분포값로부터 산출된 섹션휘도 산출값의 차를 이용하여 섹션휘도 산출값을 보정하여 백라이트의 제어신호인 백라이트 제어값을 산출하는 제어신호 생성부; 및 백라이트 제어값을 이용하여 영상신호를 조절하는 영상신호 조절부;를 포함한다. 여기서, 섹션의 대표휘도값은 섹션의 최대휘도값 또는 평균휘도값일 수 있다.
섹션대표휘도값이 섹션의 최대휘도값일 때, 섹션휘도제어값은 섹션최대휘도값이고, 섹션최대휘도제어값은 이하의 수학식으로 표현될 수 있다:
Figure 112009027838034-pat00001
= max i│i ∈ m번째 섹션
식 중,
Figure 112009027838034-pat00002
은 m번째 섹션의 섹션최대휘도제어값이다.
섹션휘도 산출값은 이하의 수학식으로 표현될 수 있다:
Figure 112009027838034-pat00003
식 중, Bm(x, y)는 m번째 섹션 내의 좌표 (x,y)에서의 휘도값이고, bi는 i = m 일 때 m번째 섹션의 휘도 제어값이며, Gi(x-xmi, y-ymi)는 i = m 일 때 섹션휘도 분포값이다.
보정된 백라이트 제어신호는 이하의 수학식으로 표현될 수 있다:
Figure 112009027838034-pat00004
식 중, 식 중,
Figure 112009027838034-pat00005
은 m번째 섹션의 n회 보정된 휘도제어신호값이고,
Figure 112009027838034-pat00006
은 m번째 섹션의 n-1회 보정된 휘도제어신호값이고,
Figure 112009027838034-pat00007
은 m번째 섹션의 섹션최대휘도제어값이고,
Figure 112009027838034-pat00008
은 n-1회 보정시 m번째 섹션내의 좌표 (xm, ym)에서의 휘도값이며,
Figure 112009027838034-pat00009
은 m번째 섹션의 위치에 따른 가중치이다. 여기서,
Figure 112009027838034-pat00010
은 백라이트의 전체 섹션 수에 대한 실제 영향을 미치는 섹션 수의 비율일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 백라이트 제어값을 검증하는 제어신호 검증부;를 더 포함할 수 있다.
제어신호 검증부는 백라이트 제어신호가 이하의 수학식을 만족하는지 판단하여 검증할 수 있다:
Figure 112009027838034-pat00011
식 중, B(x,y), I(x,y) 및 ε(x,y)는 각각 백라이트 내의 좌표 (x,y)에서의 휘도값, 입력영상신호의 요구휘도값 및 오차허용값이다.
또한, 제어신호 검증부는 수학식 중
Figure 112009027838034-pat00012
이 ε(x,y)보다 큰 경우 이하의 수학식을 만족하도록 백라이트 제어신호를 재산출하는 것이 바람직하다:
Figure 112009027838034-pat00013
식 중,
Figure 112009027838034-pat00014
은 m번째 섹션최대휘도제어값이다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수개의 섹션으로 분리된 백라이트의 분할제어방법으로서, 영상신호로부터 섹션의 대표휘도값인 섹션휘도제어값을 산출하는 단계; 섹션휘도제어값 및 백라이트의 광원의 휘도분포값로부터 산출된 섹션휘도 산출값의 차를 이용하여 섹션휘도 산출값을 보정하여 백라이트의 제어신호인 백라이트 제어값을 산출하는 단계; 및 백라이트 제어값을 이용하여 영상신호를 조절하는 단계;를 포함하는 백라이트 분할제어방법이 제공된다. 여기서, 섹션의 대표휘도값은 섹션의 최대휘도값 또는 평균휘도값일 수 있다.
백라이트의 제어신호를 생성하는 단계 후에 생성된 백라이트 제어값을 검증하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 이 때, 백라이트 제어값을 검증하는 단계는, 백라이트 내의 소정 좌표 (x,y)에서의 휘도값 및 입력영상신호의 요구휘도값이 오차 허용값을 초과하는지 판단하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다. 오차허용값을 초과하는 경우, 이하의 수학식을 만족하는
Figure 112009027838034-pat00015
을 산출하여 백라이트 제어값을 재산출하는 것이 바람직하다:
Figure 112009027838034-pat00016
식 중,
Figure 112009027838034-pat00017
은 m번째 섹션최대휘도제어값이다.
본 발명에 따르면, 종래의 휘도 제어를 위하여 불필요하게 적용되는 백라이트의 조절값을 최적의 상태로 조절할 수 있어서, 디스플레이 장치의 백라이트의 분할된 섹션간의 상호 협력적인 휘도 정보를 이용하여 백라이트의 휘도조절로 인한 화질개선 및 소비전력의 효율성이 높아지는 효과가 있다.
따라서 본 발명에 따라 백라이트의 상호 간섭 밝기를 고려한 최적 효율의 밝기 제어값을 정한 후 공간적, 시간적 필터를 사용하게 되면 실제 요구되는 밝기를 최적으로 맞추고 백라이트의 섹션 변화로 생기는 공간적, 시간적 역효과를 제거할 수 있으며 이러한 제어방법을 통하여 다양한 백라이트 어플리케이션에 적용 가능하다.
아울러, 본 발명은 백라이트의 분포를 분석한 후 이를 전체 백라이트 시스템에 적용하므로 직하형 백라이트 뿐만 아니라 에지-리트 형 방식에서도 적절한 백라이트 조절을 통해 적용할 수 있다. 나아가, 점광원이 이루는 모든 백라이트에 대하여 그 응용을 확장할 수 있으며 각각의 점광원이 동작하여야 하는 시스템에서부터 점광원의 모임인 섹션의 동작이 필요한 시스템까지 모든 백라이트에 응용할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 분할제어장치의 블럭도이다. 본 발명에 따른 백라이트 분할제어장치(100)는 복수개의 섹션으로 분리된 백라이트의 분할제어장치로서, 영상신호로부터 섹션의 대표휘도값인 섹션휘도제어값을 산출하는 영상신호 처리부(110); 섹션휘도제어값 및 백라이트의 광원의 휘도분포값로부터 산출된 섹션휘도 산출값의 차를 이용하여 섹션휘도 산출값을 보정하여 백라이트의 제어신호인 백라이트 제어값을 산출하는 제어신호 생성부(120); 및 백라이트 제어값을 이용하여 영상신호를 조절하는 영상신호 조절부(130);를 포함한다.
본 발명에 따르면, 백라이트 분할제어장치는 영상신호 처리부(110), 제어신호 생성부(120) 및 영상신호 조절부(130)를 포함하여, 각각 백라이트를 제어하기 위하여 영상신호로부터 섹션 간 휘도 제어값을 산출하고, 이를 광원의 휘도분포값와 비교하여 얻은 값을 이용하여 섹션휘도 산출값을 보정하여 백라이트를 제어할 수 있는 제어값을 얻어 영상신호를 조절하게 된다. 본 발명의 백라이트 분할제어장치(100)는 복수개의 섹션으로 분할된 백라이트에서 각 주변섹션들에 의한 영향을 고려하여 영상신호를 조절할 수 있도록 하는 것이다. 제어값의 기준이 되는 섹션의 대표 휘도값은 섹션의 최대휘도값이나 평균휘도값일 수 있고, 또는 섹션의 소정위치에서의 임의의 휘도값일 수 있다. 이하에서는 섹션대표휘도값을 섹션최대휘도값으로 하여 설명하기로 한다.
도 2a 내지 도 2d는 백라이트 내의 인접한 3개의 섹션의 휘도를 요구휘도값을 나타낸 도면이다. 도 2a 내지 도 2d를 통하여 하나의 섹션에 주변 섹션의 휘도가 미치는 영향을 알 수 있다. 즉, 공간적으로 인접한 세 개의 섹션에서의 협력적 휘도 제어에 대한 예시를 나타낸다.　도 2a 내지 도 2d의 사각형은 각 좌표의 섹션의 크기와 요구하는 휘도를 의미한다.　
도 2a 내지 도 2d는 백라이트내의 한 섹션의 휘도 분포도를 이용하여, 백라이트의 휘도분포를 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 도 2a의 경우 중앙의 섹션의 휘도를 0으로 하고, 주변섹션의 휘도만 255로 설정한 경우, 중양의 섹션은 주변 섹션 휘도의 영향을 받아 휘도값이 0보다 큰 것을 알 수 있다. 이와 달리 연속한 세 개의 섹션이 각각 255의 휘도를 요구할 때, 도 2b 와 같이 세 개의 섹션을 모두 255의 휘도로 제어하게 되면, 실제 백라이트의 휘도 분포는 균일도가 떨어지며 요구되는 휘도보다 밝은 빛을 띈다. 　
이러한 점을 고려하여 섹션간 휘도 균일도를 높이기 위하여 중간에 위치한 섹션의 제어값을 235로 낮추게 되면 도 2c와 같이 도 2b보다는 전체적으로 낮은 휘도를 나타내는 결과를 얻는다. 이 경우 휘도의 균일도는 향상되지만 여전히 요구되는 휘도보다 많은 빛을 띄게 된다. 따라서, 세 개의 섹션을 각각 220, 185, 220으로 제어하는 경우 도 2d와 같이 각 섹션의 휘도 균일도를 높이고 요구되는 휘도에 근접한 휘도값을 얻는다.
　
따라서 백라이트의 분할 휘도 제어를 실시하는 경우, 이러한 주변섹션과의 휘도영향을 고려하여 입력영상신호를 조절하는 것이 필요하다. 따라서, 다음과 같 은 백라이트 분할제어장치(100)를 이용하여 도 2a 내지 도 2d와 같이 휘도롤 제어한 방법을 보다 정확한 수식으로서 계산하여 반영한다.
도 3은 가로 x개 및 세로 y개로 분할된 백라이트를 나타낸다. 백라이트는 S11 내지 Sxy까지 x×y의 섹션을 포함한다. 그 중, 임의의 한 섹션, 예를 들어 도 3의 S34 섹션을 m번째 섹션으로 하여 임의의 섹션에 대한 주변 섹션의 휘도 영향을 산출할 수 있다. 이하에서는 도 3에서와 같은 임의의 m번째 섹션에서의 최대 휘도값을 설정하고 설명하기로 한다.
본 발명의 영상신호 처리부(110)는 디스플레이 장치에서 표현해야 하는 입력 영상 신호로부터 백라이트 섹션의 제어를 위한 휘도 제어 값인 섹션 내 최대휘도값(섹션최대휘도제어값)을 산출한다. 따라서, 섹션최대휘도제어값은 섹션내에서의 이하의 수학식으로 표현될 수 있다:
Figure 112009027838034-pat00018
= max i│i ∈ m번째 섹션
식 중,
Figure 112009027838034-pat00019
은 m번째 섹션의 섹션최대휘도제어값이고 i는 섹션내의 휘도값이다.
하나의 섹션에서 최고 휘도부는 섹션의 중심에 위치하고 중심으로부터 멀어질수록 휘도가 낮아지므로 이러한 분포를 고려할 수 있도록 섹션최대휘도제어값의 섹션 중심과의 상대적인 위치를 저장한다.
제어신호 생성부(120)는 섹션최대휘도제어값 및 백라이트의 광원의 휘도분포값로부터 산출된 섹션휘도 산출값의 차를 이용하여 섹션휘도 산출값을 보정하여 백라이트의 제어신호인 백라이트 제어값을 산출한다. 즉, 제어신호 생성부(120)는 영상신호 처리부(110)에서 추출된 모든 섹션에 대하여 그 위치 정보를 이용하여 협력적인 휘도 제어 신호를 계산하고 입력 영상의 모든 픽셀에서 요구하는 휘도를 만족시키는지 검증하여 최종적인 백라이트 제어신호를 생성한다. 이에 대하여 이하 상세 설명한다.
먼저, 제어신호 생성부(120)는 백라이트의 광원의 휘도분포값으로부터 섹션휘도 산출값을 산출한다. 섹션휘도 산출값은 백라이트 내부의 단일 LED에 대한 휘도 분포 데이터를 토대로 섹션의 휘도 분포를 계산하거나, 또는 섹션의 휘도 측정을 통해 획득할 수 있다. 먼저 단일 LED의 휘도분포함수를 토대로 한 임의의 m번째 섹션의 섹션휘도분포값은 다음과 같다.
Figure 112009027838034-pat00020
g(x,y)는 광원의 휘도분포함수이고,
L은 m번째 섹션에 영향을 주는 모든 단일 LED의 개수를 의미한다. LED 모듈의 경우 모듈의 중심으로부터 종모양의 휘도 분포를 가지므로 즉 i번째 LED의 중심 위치(xmi, ymi)로부터의 거리(x-xmi, y-ymi)를 통해 해당 LED모듈이 위치(x,y)에 영향을 주는 휘도정도를 알 수 있다. 도 4는 백라이트 내의 좌표 (x,y)에의 주변 LED의 휘도 영향을 나타낸 도면이다.
도 4에서 중심의 한점 좌표 (x,y)의 휘도에 영향을 주는 LED 모듈(410, 420, 430, 440)의 수가 4개이다. LED모듈 1, 2, 3, 4의 중심으로부터 d1, d2, d3, d4만큼 떨어진 위치(x-xmi,y-ymi)에서의 휘도분포를 모두 합한 결과가 좌표 (x,y)에서의 휘도분포가 된다.
이러한 과정을 한 섹션내의 모두 위치에 대하여 수행하면 임의의 m번째 섹션내의 휘도분포값인 Gm(x, y)를 산출할 수 있다. 섹션은 그 위치에 따라 휘도분포데이터가 달라질 수 있으므로 모든 섹션에 대한 휘도분포데이터를 산출하여야 한다. 다만, 시간의 흐름에 따라 휘도분포데이터의 특성은 변하지 않으므로 섹션휘도분포 데이터의 산출연산은 계속 수행하여야 하는 것이 아니다. 예를 들어, 디스플레이 장치 제조과정의 초기단계에서 수행하여 계속 활용할 수 있다.
제어신호 생성부(120)는 산출된 섹션휘도분포값을 이용하여 섹션휘도산출값을 산출한다. 섹션휘도산출값은 백라이트의 휘도로서 해당 섹션에서 밝히는 휘도 및 주변섹션으로부터 영향받는 밝기의 합으로 표현된다. 즉, 산출된 m번째 섹션내의 휘도분포값인 Gm(x, y)를 이용하여 영상신호 처리부(110)에서 계산된 모든 섹션에 대한 섹션휘도 산출값은 이하의 수학식으로 산출한다.
Figure 112009027838034-pat00021
상기 식 중, Bm(x,y)는 m번째 섹션 내의 좌표 (x,y)에서의 휘도산출값이고, L은 m번째 섹션에 영향을 주는 LED의 개수이고, bi는 i = m 일 때 m번째 섹션의 휘도 제어값이며, Gi(x-xmi, y-ymi)는 i = m 일 때 섹션휘도 분포값이다.
Bm(x,y)는 위치에서의 백라이트의 밝기인 섹션휘도 산출값을 의미한다. 위치(x,y)에서 백라이트의 휘도는 m번째 섹션 자체의 밝기 제어값(i=m인 경우의 bi)과 섹션의 중심으로부터의 거리에 따른 밝기 분포값(i=m인 경우의 Gi(x-xmi, y-ymi))을 곱한 값에 인접한 섹션들이 각각 가지는 밝기 제어 값(i≠m인 경우의 bi)과 각 섹션의 중심으로부터 떨어진 거리에 따른 밝기 분포값(i≠m인 경우의 Gi(x-xmi, y-ymi))을 곱하여 두 가지 값을 더하여 산출한다. L은 m번째 섹션의 밝기에 영향을 미치는 모든 섹션을 의미한다. 그러므로 섹션의 밝기 분포가 넓은 경우 L의 값도 크다.
여기서 얻은 섹션휘도 산출값을 이용하여 다음과 같이 백라이트 제어값을 보정한다. 보정된 백라이트 제어값은 이하의 수학식으로 표현될 수 있다:
Figure 112009027838034-pat00022
식 중,
Figure 112009027838034-pat00023
은 m번째 섹션의 n회 보정된 휘도제어신호값이고,
Figure 112009027838034-pat00024
은 m번째 섹션의 n-1회 보정된 휘도제어신호값이고,
Figure 112009027838034-pat00025
은 m번째 섹션의 섹션최대휘도제어값이고,
Figure 112009027838034-pat00026
은 n-1회 보정시 m번째 섹션내의 좌표 (xm, ym)에서의 휘도값이며,
Figure 112009027838034-pat00027
은 m번째 섹션의 위치에 따른 가중치이다.
Figure 112009027838034-pat00028
는 m번째 섹션의 밝기 제어 신호의 값을 의미한다. 윗 첨자 [n]은 현재 단계를 의미하며 [n-1]은 이전 단계의 계산 결과를 의미한다.
Figure 112009027838034-pat00029
은 앞에서 구한, 해당 m번째 섹션의 밝기 대표값이 요구하는 밝기를 의미한다.
Figure 112009027838034-pat00030
백라이트 밝기 계산 수식에 의해 이전 단계에서 계산하여 얻은 위치의 백라이트 밝기를 의미한다. 두 값의 차이를 더함으로써 이전 단계의 계산 결과로 얻은 백라이트의 밝기가 영상에서 요구하는 밝기 값과 차이를 보정할 수 있다.
Figure 112009027838034-pat00031
은 m번째 섹션의 위치에 따른 가중치이다.
Figure 112009027838034-pat00032
은 섹션의 위치에 따라서 인접한 섹션에 영향을 주는 정도가 다름을 나타내기 위한 값이다.
Figure 112009027838034-pat00033
은 백라이트의 전체 섹션 수에 대한 실제 영향을 미치는 섹션 수의 비율일 수 있어서 섹션의 위치에 따라 실제 영향을 미치는 섹션수의 비율을 달리하여 가중치를 부여할 수 있다.
상기와 같은 백라이트 제어신호 계산 방법을 반복함으로써 입력되는 영상에서 요구하는 밝기를 만족시키는 백라이트 제어신호를 얻을 수 있다. 계산의 반복 횟수가 늘어날수록 보다 정확한 제어신호를 얻을 수 있다.
영상신호 조절부(130)는 상기와 같은 방법을 통해 산출한 백라이트 제어값 즉, 백라이트 제어신호를 이용하여 영상신호를 조절한다. 입력 영상에 맞춰 조절된 백라이트 섹션의 밝기는 기존의 밝기제어를 실시하지 않는 백라이트에 비하여 부분적인 백라이트의 밝기가 변화되었으므로 영상신호를 표현하기 위한 디스플레이 패널의 투과율 역시 변화되어야 한다. 패널의 투과율은 입력되는 영상신호에 따라 결정되므로 입력 영상 신호를 조절한다. 시청자에게 비춰지는 빛의 밝기를 β라고 한다면 위치(x,y)에서의 밝기 β(x,y)는 다음과 같이 표현된다.
Figure 112009027838034-pat00034
식 중, B(x,y)는 해당 위치에서의 백라이트의 휘도를 의미하며, 전술한 계사산을 통하여 결정된 값이다. τ(x,y)는 입력 영상신호를 통해 결정된 패널의 투과율로써 입력영상 I(x,y)의 함수이다. 그러므로 영상신호 조절부(130)에서는 I(x,y)와 β(x,y)가 동일하도록 B(x,y) 및 τ(x,y)를 조절한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 백라이트 제어값을 검증하는 제어신호 검증부(미도시);를 더 포함할 수 있다. 제어신호 검증부는 백라이트 제어신호가 이하의 수학식을 만족하는지 판단하여 검증할 수 있다:
Figure 112009027838034-pat00035
식 중, B(x,y), I(x,y) 및 ε(x,y)는 각각 백라이트 내의 좌표 (x,y)에서의 휘도값, 입력영상신호의 요구휘도값 및 오차허용값이다.
ε(x,y)는 B(x,y) 및 I(x,y)간의 오차 허용 값으로 크기가 작을수록 정확도가 향상된다. 백라이트의 제어 단위는 입력 영상의 픽셀단위보다 크기 때문에 세밀한 제어가 불가능하다. 따라서 오차 허용값은 섹션 내 밝기 분포를 고려하여 적용되어야 한다. 검증과정에서 허용오차를 넘어서는 경우, 해당 섹션에 대한 밝기 제어신호의 재계산이 필요하다. 백라이트의 밝기가 영상에서 요구하는 밝기보다 작은 경우, 영상 신호의 조절을 통해 극복 가능하다. 그러나 그 값의 차이가 큰 경우, 해당 백라이트의 밝기를 높여야 한다.
따라서, 다음과 같이 섹션에 대하여 반복 계산을 통해 얻어진 백라이트의 밝기가 영상에서 요구하는 밝기보다 작고, 그 차이가 허용오차를 넘는 경우, 즉
Figure 112009027838034-pat00036
이 ε(x,y)보다 큰 경우 이하의 수학식을 만족하도록 백라이트 제어신호를 재산출하는 것이 바람직하다:
Figure 112009027838034-pat00037
식 중,
Figure 112009027838034-pat00038
은 m번째 섹션최대휘도제어값이다.
Figure 112009027838034-pat00039
이 수정되면, 상기와 같은 섹션휘도 산출값을 보정하여 백라이트 제어값이 수정되는 과정을 다시 수행한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수개의 섹션으로 분리된 백라이트의 분할제어방법으로서, 영상신호로부터 섹션의 대표휘도값인 섹션휘도제어값을 산출하는 단계; 섹션휘도제어값 및 백라이트의 광원의 휘도분포값로부터 산출된 섹션휘도 산출값의 차를 이용하여 섹션휘도 산출값을 보정하여 백라이트의 제어신호인 백라이트 제어값을 생성하는 단계; 및 백라이트 제어값을 이용하여 영상신호를 조절하는 단계;를 포함하는 백라이트 분할제어방법이 제공된다. 제어값의 기준이 되는 섹션의 대표 휘도값은 섹션의 최대휘도값이나 평균휘도값일 수 있고, 또는 섹션의 소정위치에서의 임의의 휘도값일 수 있다. 이하에서는 섹션대표휘도값을 섹션최대휘도값으로 하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 분할제어방법의 설명에 제공되는 도면이다. 이하 도 5를 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명의 백라이트 분할제어방법에서는 먼저, 영상신호로부터 소정 섹션내의 휘도값 중 최대값인 섹션최대휘도제어값을 산출한다(S510). 섹션최대휘도제어값은 산출하고자 하는 휘도값의 목표치로서, 추후 섹션휘도 산출값 보정시의 기준값이 된다.
섹션최대휘도제어값을 산출하면, 백라이트의 광원의 휘도분포값로부터 섹션휘도 산출값을 산출한다. 섹션최대휘도제어값과 산출된 섹션휘도산출값의 차를 이용하여 섹션휘도 산출값을 보정하여 백라이트의 제어신호인 백라이트 제어값을 산출한다(S520). 백라이트 제어값을 얻으면, 이를 이용하여 영상신호를 조절한다(S550).
다만, 백라이트의 제어값을 산출한 후에 이를 검증할 수 있다(S530). 이 때, 백라이트 제어값을 검증하는 단계는, 백라이트 내의 소정 좌표 (x,y)에서의 휘도산출값 및 입력영상신호의 요구휘도값이 오차 허용값을 초과하는지 판단하는 단계(S540);를 더 포함하는 것이 바람직하다. 초과하는 경우(S540: Yes), 섹션최대휘도제어값을 산출하는 단계(S510)로 다시 되돌아가 백라이트 제어값을 산출하는 단계가 반복된다. 오차범위를 초과하지 않으면, 얻어진 백라이트 제어값을 이용하여 영상신호를 조절한다(S550).
이상에서는 섹션의 대표휘도값을 최대휘도값으로 상정하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 섹션의 대표휘도값은 최대휘도값 이외에도 평균휘도값이나, 이외에 섹션내에서 임의로 정해진 소정위치에서의 휘도값일 수 있으므로 전술한 발명은 다른 대표휘도값을 기준으로 하는 경우에도 적용될 수 있는 것임은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게 자명하다 할 것이다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 한다. 또한, 본 발명에 대하여 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 분할제어장치의 블럭도이다.
도 2a 및 2d는 백라이트 내의 인접한 3개의 섹션의 휘도를 요구휘도값으로 제어하는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 백라이트를 가로x개, 세로 y개로 분할한 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 백라이트 내의 좌표 (x,y)에의 LED의 휘도 영향을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 분할제어방법의 설명에 제공되는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 백라이트 분할제어장치 110 영상신호 처리부
120 제어신호 생성부 130 영상신호 조절부

Claims (14)

  1. 복수개의 섹션으로 분리된 백라이트의 분할제어장치로서,
    영상신호로부터 섹션의 대표휘도값인 섹션휘도 제어값을 산출하는 영상신호 처리부;
    상기 섹션휘도 제어값 및 상기 백라이트의 광원의 섹션휘도 분포값로부터 산출된 섹션휘도 산출값의 차를 이용하여 상기 섹션휘도 산출값을 보정하여 상기 백라이트의 제어신호인 백라이트 제어값을 산출하는 제어신호 생성부;
    상기 백라이트 제어값을 검증하는 제어신호 검증부; 및
    상기 백라이트 제어값을 이용하여 상기 영상신호를 조절하는 영상신호 조절부;를 포함하는 백라이트 분할제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 대표휘도값은 상기 섹션의 최대휘도값 또는 평균휘도값인 것을 특징으로 하는 백라이트 분할제어장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 대표휘도값이 상기 섹션의 최대휘도값일 때 상기 섹션휘도 제어값은 섹션최대휘도 제어값이고,
    상기 섹션최대휘도 제어값은 이하의 수학식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 백라이트 분할제어장치:
    Figure 112009050267014-pat00040
    = max i│i ∈ m번째 섹션
    상기 식 중,
    Figure 112009050267014-pat00041
    은 m번째 섹션의 섹션최대휘도제어값이고, i는 섹션내의 휘도값이다.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 섹션휘도 산출값은 이하의 수학식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 백라이트 분할제어장치:
    Figure 112009050267014-pat00042
    상기 식 중, Bm(x, y)는 m번째 섹션 내의 좌표 (x,y)에서의 휘도값이고, L은 m번째 섹션에 영향을 주는 LED의 개수이고, bi는 i = m 일 때 m번째 섹션의 휘도 제어값이며, Gi(x-xmi, y-ymi)는 i = m 일 때 섹션휘도 분포값이다.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 백라이트 제어값은 이하의 수학식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 백라이트 분할제어장치:
    Figure 112010082650332-pat00043
    식 중,
    Figure 112010082650332-pat00044
    은 m번째 섹션의 n회 보정된 휘도제어신호값이고,
    Figure 112010082650332-pat00045
    은 m번째 섹션의 n-1회 보정된 휘도제어신호값이고,
    Figure 112010082650332-pat00046
    은 m번째 섹션의 섹션최대휘도제어값이고,
    Figure 112010082650332-pat00047
    은 n-1회 보정시 m번째 섹션내의 좌표 (xm, ym)에서의 휘도값이며,
    Figure 112010082650332-pat00048
    은 m번째 섹션의 위치에 따른 가중치이다.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기
    Figure 112009050267014-pat00049
    은 백라이트의 전체 섹션 수에 대한 실제 영향을 미치는 섹션 수의 비율인 것을 특징으로 하는 백라이트 분할제어장치.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제어신호 검증부는 백라이트 제어값이 이하의 수학식을 만족하는지 판단하여 검증하는 것을 특징으로 하는 백라이트 분할제어장치:
    Figure 112010082650332-pat00050
    상기 식 중, B(x,y), I(x,y) 및 ε(x,y)는 각각 백라이트 내의 좌표 (x,y)에서의 휘도값, 입력영상신호의 요구휘도값 및 오차허용값이다.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어신호 검증부는
    상기 수학식 중
    Figure 112009050267014-pat00051
    이 ε(x,y)보다 큰 경우 이하의 수학식을 만족하도록 백라이트 제어신호를 재산출하는 것을 특징으로 하는 백라이트 분할제어장치:
    Figure 112009050267014-pat00052
    상기 식 중,
    Figure 112009050267014-pat00053
    은 m번째 섹션최대휘도제어값이다.
  10. 복수개의 섹션으로 분리된 백라이트의 분할제어방법으로서,
    영상신호로부터 섹션의 대표휘도값인 섹션휘도제어값을 산출하는 단계;
    상기 섹션휘도제어값 및 상기 백라이트의 광원의 휘도분포값로부터 산출된 섹션휘도 산출값의 차를 이용하여 상기 섹션휘도 산출값을 보정하여 상기 백라이트의 제어신호인 백라이트 제어값을 산출하는 단계;
    상기 백라이트 제어값을 검증하는 단계; 및
    상기 백라이트 제어값을 이용하여 상기 영상신호를 조절하는 단계;를 포함하는 백라이트 분할제어방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 대표휘도값은 상기 섹션의 최대휘도값 또는 평균휘도값인 것을 특징으로 하는 백라이트 분할제어방법.
  12. 삭제
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 백라이트 제어값을 검증하는 단계는,
    상기 백라이트 내의 좌표 (x,y)에서의 휘도값 및 입력영상신호의 요구휘도값이 오차 허용값을 초과하는지 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 분할제어방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 대표휘도값이 상기 섹션의 최대휘도값일 때 상기 섹션휘도 제어값은 섹션최대휘도 제어값이고,
    상기 백라이트 내의 좌표 (x,y)에서의 휘도값 및 입력영상신호의 요구휘도값이 오차 허용값을 초과하는 경우, 이하의 수학식을 만족하는
    Figure 112010082650332-pat00054
    을 이용하여 백라이트 제어값을 재산출하는 것을 특징으로 하는 백라이트 분할제어방법:
    Figure 112010082650332-pat00055
    상기 식 중, B(x,y), I(x,y) 및 ε(x,y)는 각각 백라이트 내의 좌표 (x,y)에서의 휘도값, 입력영상신호의 요구휘도값 및 오차허용값이고,
    Figure 112010082650332-pat00056
    은 m번째 섹션최대휘도제어값이다.
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