KR101585680B1 - 액정표시장치와 그의 화질보상방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화질 결함을 보상할 수 있는 액정표시장치와 그의 화질보상방법에 관한 것이다.
이 액정표시장치는 액정패널; 집광 부재에 의해 블럭 단위로 구획되는 다수의 LED들을 갖는 백라이트 유닛; 외부로부터 인가되는 로컬 디밍신호에 응답하여 상기 액정패널의 배면에 조사되는 빛의 휘도가 상기 블럭 단위로 제어되도록 상기 LED들을 구동시키는 백라이트 구동회로; 상기 액정패널의 제1 표시얼룩에 대한 제1 위치 데이터와, 상기 제1 표시얼룩의 휘도를 보상하기 위한 제1 보상 데이터가 저장되는 제1 저장부; 상기 액정패널의 제2 표시얼룩에 대한 제2 위치 데이터와, 상기 제2 표시얼룩의 휘도를 보상하기 위한 제2 보상 데이터가 저장되는 제2 저장부; 및 상기 제1 및 제2 위치 데이터와 상기 제1 및 제2 보상 데이터에 근거하여 상기 제1 및 제2 표시얼룩에 표시될 디지털 비디오 데이터를 변조하는 보상회로를 구비한다.

Description

액정표시장치와 그의 화질보상방법{Liquid Crystal Display and Method of Compensating Picture Quality thereof}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 화질 결함을 보상할 수 있는 액정표시장치와 그의 화질보상방법에 관한 것이다.
액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)를 이용하여 화상을 표시하고 있다. 이 액정표시장치는 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)에 비하여 소형화가 가능하여 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터 등에서 표시기에 응용됨은 물론, 텔레비젼에도 응용되어 빠르게 음극선관을 대체하고 있다.
이러한 액정표시장치에서는 테스트 과정에서 다양한 화질 결함이 발견되고 있다. 화질 결함에는 패널 결함으로 인한 표시얼룩과 백라이트에 의한 표시얼룩이 대표적이다.
패널 결함으로 인한 표시얼룩은 액정패널의 제조 공정상 발생되며, 그 발생 원인에 따라 점, 선, 띠, 원, 다각형 등과 같은 정형적인 형상을 가지기도 하고 부정형적인 형상을 가지기도 한다.
백라이트에 의한 표시얼룩은 로컬 디밍(Local Dimming) 구현을 위한 백라이트 유닛 구조에서 두드러진다. 로컬 디밍은 백라이트 유닛의 휘도를 입력 영상에 따라 적응적으로 조정하되, 표시면 내에서 구획된 블럭들의 휘도를 개별적으로 제어함으로써 소비전력을 줄이면서도 정적 콘트라스트(Static contrast)를 개선하는 백라이트 디밍 방법이다. 이러한 로컬 디밍을 위한 백라이트 유닛은 상기 표시면 블럭들과 대응되도록 상기 표시면 아래에 구획되어 배치된 LED(Light Emitting Diode)들을 구비한다. 로컬 디밍을 위해서는 LED들로부터의 광을 블럭 단위로 집광하는 것이 반드시 필요하다. 집광을 위한 방법으로는, 일정 높이를 갖는 격벽을 이용하여 블럭단위의 인접 LED들 간을 구획하는 방법과, LED들 각각을 육면체 형태의 LED 렌즈로 둘러싸는 방법등이 알려져 있다. 그런데, 격벽 또는 LED 렌즈들간 경계 영역에 대응되는 표시면의 휘도는 다른 영역에 대응되는 표시면의 휘도에 비해 낮아 표시얼룩으로 시인된다.
따라서, 본 발명의 목적은 패널결함으로 인한 표시얼룩과 함께 백라이트로 인한 표시얼룩을 제거하여 표시품위를 높이도록 한 액정표시장치와 그의 화질보상방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정패널; 집광 부재에 의해 블럭 단위로 구획되는 다수의 LED들을 갖는 백라이트 유닛; 외부로부터 인가되는 로컬 디밍신호에 응답하여 상기 액정패널의 배면에 조사되는 빛의 휘도가 상기 블럭 단위로 제어되도록 상기 LED들을 구동시키는 백라이트 구동회로; 상기 액정패널의 제1 표시얼룩에 대한 제1 위치 데이터와, 상기 제1 표시얼룩의 휘도를 보상하기 위한 제1 보상 데이터가 저장되는 제1 저장부; 상기 액정패널의 제2 표시얼룩에 대한 제2 위치 데이터와, 상기 제2 표시얼룩의 휘도를 보상하기 위한 제2 보상 데이터가 저장되는 제2 저장부; 및 상기 제1 및 제2 위치 데이터와 상기 제1 및 제2 보상 데이터에 근거하여 상기 제1 및 제2 표시얼룩에 표시될 디지털 비디오 데이터를 변조하는 보상회로를 구비한다.
상기 보상회로는, 외부로부터 인가되는 타이밍 신호들을 기반으로 상기 디지털 비디오 데이터의 표시 위치를 판단하는 위치 판단부; 상기 디지털 비디오 데이 터의 계조를 분석하는 계조 판단부; 상기 디지털 비디오 데이터의 표시위치 판단결과와 계조 분석결과를 기반으로 상기 제1 보상 데이터를 독출하는 제1 보상데이터 독출부; 상기 로컬 디밍신호를 분석하는 디밍신호 분석부; 상기 표시위치 판단결과와 상기 로컬 디밍신호의 분석결과를 기반으로 상기 제2 보상 데이터를 독출하는 제2 보상데이터 독출부; 상기 독출된 제1 및 제2 보상데이터를 연산하는 보상데이터 연산부; 및 상기 연산된 제1 및 제2 보상데이터를 시공간적으로 분산시키고, 상기 제1 및 제2 표시얼룩에 표시될 디지털 비디오 데이터를 각각 상기 시공간적으로 분산된 제1 및 제2 보상데이터로 증감시키는 FRC 제어부를 구비한다.
상기 연산된 제1 및 제2 보상데이터는 다수의 프레임기간으로 분산됨과 아울러, 이웃한 픽셀들로 분산된다.
상기 제1 보상 데이터는 상기 제1 표시얼룩에 표시될 디지털 비디오 데이터의 계조에 따라 다른 값으로 결정되고; 상기 제2 보상 데이터는 상기 로컬 디밍신호의 디밍 레벨에 따라 다른 값으로 결정된다.
상기 제2 보상 데이터의 크기는 상기 제2 표시얼룩을 사이에 두고 이웃하는 블럭들에 인가되는 합산 디밍 레벨에 비례한다.
제 1 항에 있어서, 상기 집광 부재는, 상기 LED들을 상기 블럭 단위로 구획하는 격벽 또는 LED 렌즈 중 어느 하나이다.
상기 제1 및 제2 저장부는 통합된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라 액정패널과, 집광 부재에 의해 블럭 단위로 구획되는 다수의 LED들을 갖는 백라이트 유닛과, 외부로부터 인가되는 로컬 디밍신호에 응답하여 상기 액정패널의 배면에 조사되는 빛의 휘도가 상기 블럭 단위로 제어되도록 상기 LED들을 구동시키는 백라이트 구동회로를 갖는 액정표시장치의 화질보상방법은, 상기 액정패널의 제1 표시얼룩에 대한 제1 위치 데이터와, 상기 제1 표시얼룩의 휘도를 보상하기 위한 제1 보상 데이터를 저장하는 단계; 상기 액정패널의 제2 표시얼룩에 대한 제2 위치 데이터와, 상기 제2 표시얼룩의 휘도를 보상하기 위한 제2 보상 데이터를 저장하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 위치 데이터와 상기 제1 및 제2 보상 데이터에 근거하여 상기 제1 및 제2 표시얼룩에 표시될 디지털 비디오 데이터를 변조하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 액정표시장치와 그의 화질보상방법은 패널결함으로 인한 표시얼룩과 함께 로컬 디밍시 발생되는 백라이트로 인한 표시얼룩을 제거하여 표시품위의 저하 없이 정적 콘트라스트와 소비전력을 효과적으로 줄일 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정패널(10), 데이터 구동회로(11), 게이트 구동회로(12), 보상회로(13), 타이밍 콘트롤러(14), 백라이트 유닛(15), 백라이트 구동회로(16)를 구비한다.
액정패널(10)은 화상을 표시하는 표시면으로서, 두 장의 유리기판들과, 이들 사이에 협지된 액정층을 갖는다. 하부 유리기판에는 TFT 어레이(Thin Film Transistor Array)가 형성된다. TFT 어레이는 데이터전압이 공급되는 다수의 데이터라인들(17), 데이터라인들(17)과 교차되어 게이트펄스(또는 스캔펄스)가 공급되는 다수의 게이트라인들(또는 스캔라인들)(18), 데이터라인들(17)과 게이트라인들(18)의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor), 액정셀(Clc)들 각각에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 화소전극들, 및 화소전극에 접속되어 액정셀(Clc)의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함한다. 상부 유리기판에는 컬러필터 어레이(Color Filter Array)가 형성된다. 컬러필터 어레이는 블랙매트릭스, 컬러필터 등을 포함한다. 화소전극과 대향하여 전계를 형성하는 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판에 형성된다. 상부 유리기판 및 하부 유리기판에는 서로 수직의 편광축을 가지는 상부 편광판 및 하부 편광판이 각각 부착된다. 유리기판들 사이에는 액정셀(Clc)의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성될 수 있다.
보상회로(13)는 시스템 인터페이스(System Interface)로부터 입력되는 디지 털 비디오 데이터(Ri/Gi/Bi) 중 표시얼룩 영역에 표시될 입력 데이터(Ri/Gi/Bi)를 변조하여 변조 데이터(Rc/Gc/Bc)를 발생한다. 패널결함으로 인한 제1 표시얼룩 영역에 표시될 변조 데이터(Rc/Gc/Bc)의 크기는 입력 데이터(Ri/Gi/Bi)의 계조값에 의존하여 달라지고, 백라이트로 인한 제2 표시얼룩 영역에 표시될 변조 데이터(Rc/Gc/Bc)의 크기는 시스템 인터페이스로부터 입력되는 로컬 디밍신호(LDIM)의 디밍레벨에 의존하여 달라진다. 그리고, 제1 및 제2 표시얼룩이 중첩되는 경우 이 중첩 영역에 표시될 변조 데이터(Rc/Gc/Bc)의 크기는 입력 데이터(Ri/Gi/Bi)의 계조값과 함께 로컬 디밍신호(LDIM)의 디밍레벨에 의존하여 달라진다. 한편, 표시얼룩이 존재하지 않는 영역에 표시될 변조 데이터(Rc/Gc/Bc)는 변조 과정을 거치지 않기 때문에 입력 데이터(Ri/Gi/Bi)와 동일한 크기를 갖는다. 보상회로(13)에 대해서는 도 3 내지 도 10을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.
타이밍 콘트롤러(14)는 보상회로(13)로부터 공급되는 변조 데이터(Rc/Gc/Bc)를 도트 클럭(DCLK)에 맞추어 데이터 구동회로(11)에 공급함과 아울러 수직/수평 동기 신호(Vsync, Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE) 및 도트 클럭(DCLK)을 이용하여 게이트 구동회로(12)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC), 데이터 구동회로(11)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)를 발생한다.
데이터 구동회로(11)는 타이밍 콘트롤러(14)로부터 입력되는 변조 데이터(Rc/Gc/Bc)를 아날로그 감마보상전압으로 변환하고, 그 아날로그 감마보상전압을 데이터전압으로써 데이터라인들(17)에 공급한다.
게이트 구동회로(12)는 데이터전압이 공급될 수평라인을 선택하는 게이트펄 스를 게이트라인들(18)에 순차적으로 공급한다. 데이터라인들(17)로부터의 데이터전압은 게이트펄스에 동기하여 동일 수평라인의 액정셀들(Clc)에 동시에 또는 순차적으로 공급된다.
백라이트 유닛(15)은 액정패널(10)의 배면에 빛을 조사하기 위해 액정패널(10)의 아래에 배치된 다수의 광원들과, 이 광원들과 액정패널(10) 사이에 적층된 다수의 광학부재들을 포함한다. 광원들로는 LED들이 주로 사용된다. 액정패널(10)의 배면에 조사되는 빛의 휘도를 블럭 단위로 개별 제어하기 위한 로컬 디밍 구현을 위해, LED들은 집광 부재에 의해 구획될 수 있다. 즉, LED들은 도 2a 내지 도 2c와 같이 블럭 단위로 격벽에 의해 구획되거나 또는 도 2d와 같이 육면체 형태의 LED 렌즈로 둘러싸여 질 수 있다. 격벽은 도 2a와 같이 벌집 형태를 갖도록 형성될 수 있고, 도 2b 및 도 2c와 같이 바둑판 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 하나의 격벽 내에는 도 2a 및 도 2b와 같이 동시에 제어되는 한 그룹의 LED들이 배치될 수 있고, 도 2c와 같이 동시에 제어되는 다수 그룹들의 LED들이 배치될 수 있다. 격벽 또는 LED 렌즈는 LED들로부터의 광을 블럭 단위로 집광시켜 로컬 디밍의 효과를 높이는 작용을 하나, 이러한 격벽이나 렌즈 모형으로 인해 격벽이 드러나거나 레즈의 경계가 드러나 액정패널(10)의 표시면에 얼룩으로 시인된다.
백라이트 구동회로(16)는 로컬 디밍신호(LDIM)에 응답하여 블럭 단위의 LED 들의 PWM 듀티를 개별적으로 제어하여 액정패널(10)에 조사되는 빛의 휘도를 블럭단위로 조정한다.
도 3은 도 1의 보상회로(13)를 상세히 나타낸다.
도 3을 참조하면, 보상회로(13)는 보상부(131), 제1 저장부(133), 제2 저장부(135), 레지스터(137) 및 인터페이스 회로(139)를 구비한다.
제1 저장부(133)에는 제조 공정상 패널결함으로 인한 제1 표시얼룩의 위치를 지시하는 제1 위치 데이터(PD1), 및 제1 표시얼룩 위치의 휘도를 보상하기 위한 제1 보상 데이터(CD1)가 저장된다. 제1 저장부(133)에 저장되는 제1 보상 데이터(CD1)는 입력 디지털 비디오 데이터(Ri/Gi/Bi)의 계조에 따른 보상값으로 설정된다. 여기서, 계조에 따른 보상값이란 입력 디지털 비디오 데이터(Ri/Gi/Bi)의 각 계조에 대응하여 설정되는 보상값 또는 둘 이상의 계조를 포함하는 계조 구간에 대응하여 설정되는 보상값을 지시한다. 계조 구간에 대응하여 보상값이 설정되는 경우 제1 저장부(133)에는 계조 구간에 대한 정보도 저장된다. 이 제1 저장부(133)는 외부 시스템으로부터의 전기적 신호에 의해 제1 표시얼룩의 위치와 보상값에 대한 데이터(PD1,CD1)의 갱신이 가능하도록 비휘발성 메모리 예컨대, EEPROM 또는 EDID ROM으로 구현될 수 있다.
제2 저장부(135)에는 백라이트 유닛(15)의 격벽이나 렌즈 모형으로 인한 제2 표시얼룩의 위치를 지시하는 제2 위치 데이터(PD2), 및 제2 표시얼룩 위치의 휘도를 보상하기 위한 제2 보상 데이터(CD2)가 저장된다. 제2 저장부(135)에 저장되는 제2 보상 데이터(CD2)는 입력 로컬 디밍신호(LDIM)에 따른 보상값으로 설정된다. 여기서, 로컬 디밍신호(LDIM)는 블럭 단위의 표시면들 각각의 목표 휘도치에 따라 다수의 레벨들을 갖는데, 상기 로컬 디밍신호(LDIM)에 따른 보상값이란 로컬 디밍신호(LDIM)의 레벨에 대응하여 설정되는 보상값을 지시한다. 이 제2 저장부(135) 은 외부 시스템으로부터의 전기적 신호에 의해 제2 표시얼룩의 위치와 보상값에 대한 데이터(PD2,CD2)의 갱신이 가능하도록 적어도 하나 이상의 비휘발성 메모리 예컨대, EEPROM 또는 EDID ROM으로 구현될 수 있다. 한편, 제2 저장부(135)는 제1 저장부(133)에 통합될 수 있다.
보상부(131)는 제1 및 제2 저장부(133,135)로부터의 위치 데이터들과 보상 데이터들을 이용하여 표시얼룩 영역에 표시될 입력 데이터(Ri/Gi/Bi)를 변조하여 변조 데이터(Rc/Gc/Bc)를 발생한다. 보상부(131)에 대해서는 도 4를 참조하여 상세히 후술한다.
인터페이스 회로(139)는 보상회로(13)와 외부시스템 간의 통신을 위한 구성으로써 이 인터페이스 회로(139)는 I2C 등의 통신 표준 프로토콜 규격에 맞춰 설계된다. 외부 시스템에서는 이 인터페이스 회로(139)를 통해 저장부들(133,135)에 저장된 데이터를 읽어들이거나 수정할 수 있다. 즉, 저장부들(133,135)에 저장된 위치 데이터(PD1,PD2)들 및 보상 데이터(CD1,CD2)들은 공정상 변화, 적용 모델간 차이 등과 같은 이유에 의해 갱신이 요구되며, 사용자는 갱신하고자 하는 위치 데이터(UPD)들 및 보상 데이터(UCD)들을 외부 시스템에서 공급하여 저장부들(133,135)에 저장된 데이터를 수정할 수 있다.
레지스터(137)에는 저장부들(133,135)에 저장된 위치 데이터(PD1,PD2)들 및 보상 데이터(CD1,CD2)들을 갱신하기 위하여 인터페이스 회로(139)를 통해 전송되는 위치 데이터(UPD)들 및 보상 데이터(UCD)들이 임시 저장된다.
도 4는 도 3의 보상부(131)를 상세히 보여준다.
도 4를 참조하면, 보상부(131)는 위치 판단부(161), 계조 판단부(162), 제1 보상데이터 독출부(163), 디밍신호 분석부(164), 제2 보상데이터 독출부(165), 보상데이터 연산부(166), FRC 제어부(167)을 구비한다. 여기서, 보상부(131)가 참조하는 제1 저장부(133)는 제1 위치 데이터(PD1) 및 제1 보상 데이터(CD1)가 저장되는 적(R), 녹(G), 청(B) 별 제1 저장부(133R, 133G, 133B)를 포함한다. 보상부(131)가 참조하는 제2 저장부(135)는 제2 위치 데이터(PD2) 및 제2 보상 데이터(CD2)가 저장되는 적(R), 녹(G), 청(B) 별 제2 저장부(135R, 135G, 135B)를 포함한다.
위치 판단부(161)는 수직/수평 동기 신호(Vsync, Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE) 및 도트 클럭(DCLK)을 이용하여 입력 디지털 비디오 데이터(Ri/Gi/Bi)의 액정패널(10)상 표시 위치를 판단한다.
계조 판단부(162)는 적(R), 녹(G), 청(B) 별 계조 판단부(162R, 162G, 162B)를 포함한다. 이 계조 판단부(162R, 162G, 162B)는 입력 디지털 비디오 데이터(Ri/Gi/Bi)의 계조를 분석한다.
제1 보상데이터 독출부(163)는 적(R), 녹(G), 청(B) 별 제1 보상데이터 독출부(163R, 163G, 163B)를 포함한다. 제1 보상데이터 독출부(163R, 163G, 163B)는 위치 판단부(161) 및 계조 판단부(162)로부터 각각 공급되는 위치판단결과 및 계조판단결과를 기반으로 동작된다. 이 제1 보상데이터 독출부(163R, 163G, 163B)는 제1 저장부(133R, 133G, 133B)에 저장된 적(R), 녹(G), 청(B) 별 제1 위치 데이 터(PD1)를 참조하여 입력 디지털 비디오 데이터(Ri/Gi/Bi)의 표시 위치가 제1 표시얼룩 위치에 해당하면, 제1 어드레스신호(Add1)를 생성하여 제1 표시얼룩 위치에서의 계조별 적(R), 녹(G), 청(B)에 대한 제1 보상 데이터(CD1)를 제1 저장부(133R, 133G, 133B)로부터 독출한다. 이러한 제1 보상 데이터(CD1)는 액정패널(10)의 표시면에서 제1 표시얼룩이 시인되는 얼룩 표시면의 휘도를 이웃한 정상 표시면의 휘도에 근접시키는 기능을 한다.
디밍신호 분석부(164)는 입력되는 로컬 디밍신호(LDIM)를 분석한다. 로컬 디밍신호(LDIM)는 블럭 단위의 표시면들 각각의 목표 휘도치에 따라 다수의 레벨들을 갖는 디밍 데이터로 구성된다. 블럭별 목표 휘도치는 해당 표시면 블럭에 인가되는 입력 디지털 비디오 데이터(Ri/Gi/Bi)의 평균 계조값, 최대 계조값 및 히스토그램 분석 결과에 따른 최빈 계조값 중 어느 하나를 기초로 설정될 수 있다. 디밍 데이터의 디밍 레벨은 이 목표 휘도치에 대응된다. 일 예로, 디밍 데이터는 도 5와 같이, 0 계조의 목표 휘도치에 대응하여 0 계조의 밝기로 광원들을 제어할 수 있는 디밍 레벨을 가지고, 1 계조 ~ 10 계조의 목표 휘도치에 대응하여 30 계조의 밝기로 광원들을 제어할 수 있는 디밍 레벨을 가지며, 11 계조 ~ 30 계조의 목표 휘도치에 대응하여 50 계조의 밝기로 광원들을 제어할 수 있는 디밍 레벨을 가지고, 31 계조 ~ 50 계조의 목표 휘도치에 대응하여 100 계조의 밝기로 광원들을 제어할 수 있는 디밍 레벨을 가지며, 100 계조 이상의 목표 휘도치에 대응하여 255 계조의 밝기로 광원들을 제어할 수 있는 디밍 레벨을 가질 수 있다.
제2 보상데이터 독출부(165)는 위치 판단부(161) 및 디밍신호 분석부(164)로 부터 각각 공급되는 위치판단결과 및 디밍신호 분석결과를 기반으로 동작된다. 이 제2 보상데이터 독출부(165)는 제2 저장부(135R, 135G, 135B)에 저장된 적(R), 녹(G), 청(B) 별 제2 위치 데이터(PD2)를 참조로 제2 어드레스신호(Add2)를 생성하여 제2 표시얼룩 위치에서의 디밍 레벨별 적(R), 녹(G), 청(B)에 대한 제2 보상 데이터(CD2)를 제2 저장부(135R, 135G, 135B)로부터 독출한다. 광원 블럭들 간 경계영역에서 시인되는 제2 표시얼룩의 인식 강도는 광원 블럭들에 인가되는 디밍 데이터의 디밍 레벨에 따라 달라진다. 다시 말해, 제2 표시얼룩의 인식 강도는 경계영역 양쪽 광원들의 합산 디밍 레벨이 높을수록 커지는 반면, 상기 합산 디밍 레벨이 낮을수록 작아진다. 일 예로, 도 5의 디밍 레벨이 적용되는 도 6에서 제1 경계영역(B1)으로 인한 제2 표시얼룩의 인식 강도는 제1 광원들(L1)의 디밍 레벨(0)과 제2 광원들(L2)의 디밍 레벨(100)의 합에 의해 영향받고, 제2 경계영역(B2)으로 인한 제2 표시얼룩의 인식 강도는 제1 광원들(L1)의 디밍 레벨(0)과 제3 광원들(L3)의 디밍 레벨(255)의 합에 의해 영향받으며, 제3 경계영역(B3)으로 인한 제2 표시얼룩의 인식 강도는 제2 광원들(L2)의 디밍 레벨(100)과 제3 광원들(L3)의 디밍 레벨(255)의 합에 의해 영향받는다. 한편, 독출되는 제2 보상 데이터(CD2)의 크기는 제2 표시얼룩의 인식 강도에 비례하여 커진다. 따라서, 제3 경계영역(B3)에 대한 제2 보상 데이터(CD2)는 제2 경계영역(B2)에 대한 제2 보상 데이터(CD2)보다 크고, 또한 제2 경계영역(B2)에 대한 제2 보상 데이터(CD2)는 제1 경계영역(B1)에 대한 제2 보상 데이터(CD2)보다 크다. 이러한 제2 보상 데이터(CD2)는 도 7과 같이 액정패널(10)의 표시면에서 제2 표시얼룩이 시인되는 얼룩 표시면의 휘도를 이웃한 정상 표시면의 휘도에 근접시키는 기능을 한다.
보상데이터 연산부(166)는 적(R), 녹(G), 청(B) 별 연산부(166R, 166G, 166B)를 포함한다. 보상데이터 연산부(166R, 166G, 166B)는 제1 보상데이터 독출부(163)로부터의 계조별 제1 보상 데이터(CD1)와 제2 보상데이터 독출부(165)로부터의 디밍 레벨별 제2 보상 데이터(CD2)를 가산, 감산, 승산, 및 제산 중 어느 하나의 연산 방법을 통해 연산한다. 이하에서는 가산을 일 예로 설명한다.
FRC 제어부(167)는 적(R), 녹(G), 청(B) 별 FRC 제어부(167R, 167G, 167B)를 포함한다. FRC 제어부(167R, 167G, 167B)는 가산된 보상 데이터(CD1+CD2)를 다수의 픽셀들을 포함한 단위 픽셀 윈도우의 각 픽셀들에 분산하고, 또한 가산된 보상 데이터(CD1+CD2)를 다수의 프레임기간으로 분산시켜 제1 및 제2 표시얼룩에 표시될 입력 디지털 비디오 데이터(Ri/Gi/Bi)를 변조한다.
도 8은 적색 데이터를 보정하기 위한 제1 FRC 제어부(167R)를 상세히 나타낸다. 한편, 녹색 및 청색 데이터를 보정하기 위한 제2 및 제3 FRC 제어부(167G, 167B)는 제1 FRC 제어부(167R)와 실질적으로 동일한 회로 구성을 가진다.
도 8을 참조하면, 제1 FRC 제어부(167R)는 보상값 판정부(211), 데이터 변조부(212), 프레임 수 감지부(213), 및 픽셀 위치 감지부(214)를 구비한다.
보상값 판정부(211)는 R 보상 데이터(CD1+CD2) 값을 판정하고 그 보상값을 단위 픽셀 윈도우 내에 포함된 픽셀들과 다수의 프레임기간 동안 분산될 값으로 FRC 및 디더링 데이터(FDD)를 발생한다. 이 보상값 판정부(211)에는 R 보상 데이터(CD1+CD2) 값에 따라 FRC 및 디더링 데이터(FDD)가 자동 출력되도록 프로그래밍 되어 있다. 예컨대, 보상값 판정부(221)는 도 9와 같이, R 보상 데이터(CD1+CD2)가 '00'이면 0 계조, '01'이면 1/4 계조, '10'이면 1/2 계조, '11'이면 3/4 계조에 대한 보상값으로 인식하도록 미리 프로그래밍되어 있다. R 무라 보상 데이터가 '01'이고, 4 개의 프레임기간을 FRC 프레임 그룹으로 하고 4 개의 픽셀을 디더링의 단위 픽셀 윈도우로 구성한다고 가정하면, 보상값 판정부(221)는 4 개의 프레임 기간 동안 단위 픽셀 윈도우 내에서 1 개의 픽셀 위치에 '1'을 FRC 및 디더링 데이터(FDD)로 발생하고 나머지 3 개의 픽셀 위치에 '0'을 FRC 및 디더링 데이터(FDD)으로 발생하되, '1'이 발생되는 픽셀의 위치를 매 프레임마다 변경시킨다. 한편, 상기 FRC 프레임 그룹을 형성하는 프레임 수나, 디더링에 있어서의 픽셀그룹을 형성하는 픽셀 수는 필요에 따라 다양한 조정이 가능하다. 그 예로써 도 10과 같이 8×8 픽셀구조 및 8 프레임을 단위로 하여 FRC 및 디더링을 실시할 수 있다. 도 10을 참조하면, 8(픽셀)×8(픽셀)의 디더패턴을 이용하여 보상치 '1/8', '2/8', '3/8', '4/8', '5/8', '6/8', '7/8', '8/8(=1)'을 입력 디지털 비디오 데이터에 가감한다. 각 디더패턴들에서 흑색은 '1'이 가산 또는 감산되는 픽셀들이며, 회색은 '0'이 가산 또는 감산되는 픽셀들이다. 각각의 디더패턴 크기 8×8은 많은 실험을 통해 동일 패턴들이 반복되더라도 관찰자가 반복주기를 거의 인식하지 못하고 서로 다른 보상치를 표현하는 디더패턴들 사이에 경계가 나타나지 않도록 결정된 것이다. 따라서, 본 발명은 각각의 보상치를 표현하는 디더패턴들의 크기를 8×8 보다 큰 크기의 디더패턴 예컨대, 8×32, 16×32, 24×32, 32×32, 16×40, 16×44 크기의 디더패턴에 적용할 수 있다.
프레임 수 감지부(213)는 수직/수평 동기신호(Vsync,Hsync), 도트클럭(DCLK) 및 데이터 인에이블 신호(DE) 중 어느 하나 이상을 이용하여 프레임 수를 감지한다. 예를 들어, 프레임 수 감지부(213)는 수직 동기 신호(Vsync)를 카운팅하여 프레임 수를 감지할 수 있다.
픽셀 위치 감지부(214)는 수직/수평 동기신호(Vsync,Hsync), 도트클럭(DCLK) 및 데이터 인에이블 신호(DE) 중 어느 하나 이상을 이용하여 픽셀 위치를 감지한다. 예를 들어, 픽셀 위치 감지부(214)는 수평 동기 신호(Hsync)와 도트클럭(DCLK)을 카운팅하여 픽셀 위치를 감지할 수 있다.
데이터 변조부(212)는 입력되는 적색 디지털 비디오 데이터(Ri)를 FRC 및 디더링 데이터(FDD)로 증감하여 제1 및 제2 표시얼룩 영역에 표시될 변조 디지털 비디오 데이터(Rc)를 발생한다.
도 11은 도 3의 제1 및 제2 저장부(133,135)를 설정하기 위한 표시얼룩의 분석 및 보상값 결정 시스템을 보여준다.
도 11을 참조하면, 표시얼룩의 분석 및 보상값 결정 시스템은 액정패널(140)의 휘도와 색도를 감지하기 이한 감지장치(142), 액정패널(140)에 데이터를 공급하고 감지장치(142)의 출력신호로부터 액정패널(140)의 휘도와 색도를 분석하는 컴퓨터(144), 컴퓨터(144)를 통해 입력되는 제1 및 제2 표시얼룩 정보에 근거하여 보상 프로그램을 실행하는 프로그램 실행기(146), 및 보상 프로그램 실행에 의해 결정된 제1 및 제2 표시얼룩의 위치 데이터와 보상 데이터가 저장되는 메모리(148)를 구비한다.
감지장치(142)는 카메라 및/또는 광센서를 포함하여 액정패널(140)에 표시된 테스트 화상의 휘도 및 색도를 감지하여 전압 또는 전류를 발생한 후, 그 전압 또는 전류를 디지털 감지 데이터로 변환하여 컴퓨터(144)에 공급한다.
컴퓨터(144)는 각 계조별로 테스트 데이터를 액정패널의 구동회로에 공급함과 아울러 각 디밍 레벨별로 테스트 디밍 데이터를 백라이트 구동회로에 공급하고, 감지장치(142)로부터 입력되는 디지털 감지 데이터에 따라 각 계조별 및 각 디밍 레벨로 액정패널(140)의 전 표시면에 대하여 테스트 화상의 휘도 및 색도를 판정한다. 이 컴퓨터(144)는 액정패널(140)에서 감지장치(142)에 의해 표시얼룩이 감지되면 프로그램 실행기(146)를 동작시킨다. 그리고 컴퓨터(144)는 표시얼룩의 휘도 및 색도 변화를 모니터링하고 그 결과 표시얼룩의 휘도와 정상 표시면의 휘도가 미리 설정된 임계값 이하로 판정되면 그 때의 보상값을 최적화된 보상데이터로써 위치 데이터와 함께 메모리(146)에 저장한다. 여기서, 임계값은 동일 계조에서 육안으로 볼 때 표시 얼룩면과 정상 표시면의 휘도 차이가 보이지 않는 실험적으로 결정된 값이다.
프로그램 실행기(146)는 보상 프로그램을 실행시켜 표시얼룩의 위치 데이터와 표시얼룩의 각 계조별 및 디밍 레벨별 보상데이터를 자동으로 결정한다. 이 프로그램 실행기(146)는 액정패널(140)의 구동회로에 구비될 수 있다.
메모리(148)는 컴퓨터(144)의 제어에 의해 표시얼룩의 위치 데이터와 각 계조별 및 디밍 레벨별 보상값을 저장하고 액정패널(140)의 구동회로에 추가된다. 이러한 메모리(148)는 도 3과 같이 제1 및 제2 저장부(133,135) 각각으로 분할 구 현될 수 있고, 또는 도 3의 제1 및 제2 저장부(133,135)를 일체화하여 하나로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액정표시장치와 그의 화질보상방법은 패널결함으로 인한 표시얼룩과 함께 로컬 디밍시 발생되는 백라이트로 인한 표시얼룩을 제거하여 표시품위의 저하 없이 정적 콘트라스트와 소비전력을 효과적으로 줄일 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 블럭도.
도 2a 내지 도 2d는 블럭 단위로 구획되는 백라이트 유닛의 예들을 보여주는 도면.
도 3은 도 1의 보상회로를 상세히 나타내는 블럭도.
도 4는 도 3의 보상부를 상세히 나타내는 블럭도.
도 5는 블럭별 디밍 데이터의 디밍 레벨을 보여주는 일 예시도.
도 6은 블럭의 경계영역에서 인식되는 표시얼룩의 인식 강도가 인접한 블럭들의 디밍 레벨에 따라 달라진다는 것을 설명하기 위한 도면.
도 7은 경계영역에 대응되는 표시면의 휘도 레벨과 이를 보상하기 위한 제2 보상데이터의 보상 레벨을 보여주는 도면.
도 8은 도 4의 제1 FRC 제어부를 상세히 나타내는 블럭도.
도 9 및 도 10은 보상 데이터를 시공간적으로 분산시키기 위한 FRC 및 디더링 방법의 예들을 보여주는 도면.
도 11은 도 3의 제1 및 제2 저장부를 설정하기 위한 표시얼룩의 분석 및 보상값 결정 시스템을 보여주는 도면.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
10 : 액정패널 11 : 데이터 구동회로
12 : 게이트 구동회로 13 : 보상회로
14 : 타이밍 콘트롤러 15 : 백라이트 유닛
16 : 백라이트 구동회로

Claims (12)

  1. 액정패널;
    집광 부재에 의해 블럭 단위로 구획되는 다수의 LED들을 갖는 백라이트 유닛;
    외부로부터 인가되는 로컬 디밍신호에 응답하여 상기 액정패널의 배면에 조사되는 빛의 휘도가 상기 블럭 단위로 제어되도록 상기 LED들을 구동시키는 백라이트 구동회로;
    패널 결함으로 인해 상기 액정패널에 생긴 제1 표시얼룩에 대한 제1 위치 데이터와, 상기 제1 표시얼룩의 휘도를 보상하기 위한 제1 보상 데이터가 저장되는 제1 저장부;
    상기 집광 부재로 인해 상기 액정패널에 생긴 제2 표시얼룩에 대한 제2 위치 데이터와, 상기 제2 표시얼룩의 휘도를 보상하기 위한 제2 보상 데이터가 저장되는 제2 저장부; 및
    상기 제1 및 제2 위치 데이터와 상기 제1 및 제2 보상 데이터에 근거하여 상기 제1 및 제2 표시얼룩에 표시될 디지털 비디오 데이터를 변조하는 보상회로를 구비하고,
    상기 제2 보상 데이터는 상기 로컬 디밍신호의 디밍 레벨에 따라 다른 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보상회로는,
    외부로부터 인가되는 타이밍 신호들을 기반으로 상기 디지털 비디오 데이터의 표시 위치를 판단하는 위치 판단부;
    상기 디지털 비디오 데이터의 계조를 분석하는 계조 판단부;
    상기 디지털 비디오 데이터의 표시위치 판단결과와 계조 분석결과를 기반으로 상기 제1 보상 데이터를 독출하는 제1 보상데이터 독출부;
    상기 로컬 디밍신호를 분석하는 디밍신호 분석부;
    상기 표시위치 판단결과와 상기 로컬 디밍신호의 분석결과를 기반으로 상기 제2 보상 데이터를 독출하는 제2 보상데이터 독출부;
    상기 독출된 제1 및 제2 보상데이터를 연산하는 보상데이터 연산부; 및
    상기 연산된 제1 및 제2 보상데이터를 시공간적으로 분산시키고, 상기 제1 및 제2 표시얼룩에 표시될 디지털 비디오 데이터를 각각 상기 시공간적으로 분산된 제1 및 제2 보상데이터로 증감시키는 FRC 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연산된 제1 및 제2 보상데이터는 다수의 프레임기간으로 분산됨과 아울러, 이웃한 픽셀들로 분산되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 보상 데이터는 상기 제1 표시얼룩에 표시될 디지털 비디오 데이터의 계조에 따라 다른 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 보상 데이터의 크기는 상기 제2 표시얼룩을 사이에 두고 이웃하는 블럭들에 인가되는 합산 디밍 레벨에 비례하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광 부재는, 상기 LED들을 상기 블럭 단위로 구획하는 격벽 또는 LED 렌즈 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 저장부는 통합되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 액정패널과, 집광 부재에 의해 블럭 단위로 구획되는 다수의 LED들을 갖는 백라이트 유닛과, 외부로부터 인가되는 로컬 디밍신호에 응답하여 상기 액정패널의 배면에 조사되는 빛의 휘도가 상기 블럭 단위로 제어되도록 상기 LED들을 구동시키는 백라이트 구동회로를 갖는 액정표시장치의 화질보상방법에 있어서,
    패널 결함으로 인해 상기 액정패널에 생긴 제1 표시얼룩에 대한 제1 위치 데이터와, 상기 제1 표시얼룩의 휘도를 보상하기 위한 제1 보상 데이터를 저장하는 단계;
    상기 집광 부재로 인해 상기 액정패널에 생긴 제2 표시얼룩에 대한 제2 위치 데이터와, 상기 제2 표시얼룩의 휘도를 보상하기 위한 제2 보상 데이터를 저장하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 위치 데이터와 상기 제1 및 제2 보상 데이터에 근거하여 상기 제1 및 제2 표시얼룩에 표시될 디지털 비디오 데이터를 변조하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 보상 데이터는 상기 로컬 디밍신호의 디밍 레벨에 따라 다른 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 화질보상방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 디지털 비디오 데이터를 변조하는 단계는,
    외부로부터 인가되는 타이밍 신호들을 기반으로 상기 디지털 비디오 데이터의 표시 위치를 판단하는 단계;
    상기 디지털 비디오 데이터의 계조를 분석하는 단계;
    상기 디지털 비디오 데이터의 표시위치 판단결과와 계조 분석결과를 기반으로 상기 제1 보상 데이터를 독출하는 단계;
    상기 로컬 디밍신호를 분석하는 단계;
    상기 표시위치 판단결과와 상기 로컬 디밍신호의 분석결과를 기반으로 상기 제2 보상 데이터를 독출하는 단계;
    상기 독출된 제1 및 제2 보상데이터를 연산하는 단계; 및
    상기 연산된 제1 및 제2 보상데이터를 시공간적으로 분산시키고, 상기 제1 및 제2 표시얼룩에 표시될 디지털 비디오 데이터를 각각 상기 시공간적으로 분산된 제1 및 제2 보상데이터로 증감시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 화질보상방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 연산된 제1 및 제2 보상데이터는 다수의 프레임기간으로 분산됨과 아울러, 이웃한 픽셀들로 분산되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 화질보상방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 보상 데이터는 상기 제1 표시얼룩에 표시될 디지털 비디오 데이터의 계조에 따라 다른 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 화질보상방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 보상 데이터의 크기는 상기 제2 표시얼룩을 사이에 두고 이웃하는 블럭들에 인가되는 합산 디밍 레벨에 비례하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 화질보상방법.
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