KR101933385B1

KR101933385B1 - 표시장치, 이를 이용한 영상 표시 방법 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101933385B1
Application number: KR1020120020508A
Authority: KR
Inventors: 마이클 프랜시스 히긴스; 황사라선영; 안토니 보짜스
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2019-04-01
Also published as: US20120287167A1; KR20120127190A; US8982038B2

Abstract

표시장치는 영상 데이터를 표시하는 표시 패널, 광의 량을 조절하는 백라이트 구동 값에 응답하여 상기 광을 방출하는 하나 이상의 발광구역을 포함하고, 상기 표시 패널에 상기 광을 조사하는 백라이트, 상기 영상 데이터로부터 상기 각각의 발광구역의 상기 백라이트 구동 값을 선택하는 백라이트 선택 모듈, 상기 백라이트의 광확산 정보를 사용하여 유효 백라이트 신호를 생성하는 유효 백라이트 모듈, 및 상기 영상 데이터를 상기 유효 백라이트 신호에 따라 조절하고, 상기 조절된 영상 데이터를 상기 표시패널에 제공하는 영상 데이터 조절 모듈을 포함한다. 상기 광확산 정보는 각각의 상기 발광 구역의 상기 광이 상기 표시패널 전체에 대한 기여를 나타내는 정보를 포함한다.

Description

표시장치, 이를 이용한 영상 표시 방법 및 이의 제조방법{DISPLAY APPARATUS, METHOD OF DISPLAYING AN IMAGE USING THE SAME AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 표시장치, 상기 표시장치를 이용한 영상 표시방법 및 상기 표시장치의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 로컬 디밍 가능하고 또한 고품질 영상을 제공할 수 있는 표시장치, 상기 표시장치를 이용한 영상 표시방법 및 상기 표시장치의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 백라이트는 표시패널에 광을 조사하여 영상을 표시하는 액정 디스플레이(liquid crystal display: LCD)와 같은 표시장치의 광원으로 사용된다. 상기 표시장치에 표시되는 상기 영상에 필요한 광량에 따라 상기 백라이트의 광량이 조절되는 동적 백라이트 제어(dynamic backlight control: DBLC)를 사용하는 새로운 표시장치들이 제조되고 있다. 상기 DBLC에 있어서, 상기 백라이트의 광량은 프레임의 영상 데이터에 기초하여 수정된다. 일반적으로 암영상(dark image)에서는 상기 백라이트의 광량이 낮으며, 명 영상(bright image)에서는 상기 백라이트의 광량이 높다. 따라서, 상기 백라이트로부터 나오는 다양한 광량 정도를 보상하기 위해 상기 백라이트의 광량 레벨과 반대 정도의 레벨이 상기 표시패널의 광필터 조절부 (예를 들어 LCD 셔터)에 적용된다. 따라서 표시되는 영상은 원래의 영상과 같게 된다. 예를 들면 상기 백라이트의 광량이 최대인 경우의 영상과 같다. 상기 DBLC에 따르면, 표시 영상의 적절한 밝기 및 질을 유지하는 동안 상기 백라이트의 전력 소비를 줄일 수 있다.

또한, 일반적으로 상기 DBLC를 사용한 시스템은 글로벌 디밍(global dimming)을 가능하게 하므로, 상기 백라이트의 광량은 영상을 구성하는 모든 화소에서 광 필요량을 만족시킨다. 이는 적은 광량만을 필요로 하는 일 부분에서 불필요하게 높은 광량을 갖게 된다는 것을 말한다. 최근에는 로컬 디밍(local dimming)이 가능하도록 독립적인 광소자들을 갖는 백라이트가 개발되고 있다. 로컬 디밍에서는, 상기 백라이트는 복수의 독립적인 제어가 가능한 광 소자들을 포함한다. 상기 각각의 광 소자들의 광량 수준은 상기 표시패널에 표시되는 상기 영상의 밝고 어두운 부분 따라서 개별적으로 조절될 수 있다. 즉, 상기 영상의 일부에 높은 광량이 필요한 경우에도 전체 백라이트가 높은 광량을 가질 필요는 없으므로, 소비전력이 절감될 수 있다.

반면, 전체 표시 패널에 대한 백라이트의 광량 균일도(uniformity)는 백라이트가 광을 상기 표시패널 전체에 골고루 조사함으로써 상기 영상의 질을 높일 수 있도록 바람직한 균일도를 얻을 수 있다. 즉, 상기 백라이트는 적절하게 설계되어 상기 표시패널에 균일하게 광을 조사할 수 있다. 예를 들면, 발광 다이오드(light emitting diode: LED)가 상기 백라이트에 사용되는 경우, LED의 종류나 크기를 적절하게 선택하고 배열하여 어둡거나 밝은 부분이 생기지 않도록 할 수 있으며, 상기 백라이트로부터 조사된 광을 통과시키는 특정한 확산판을 사용하여 광을 더 확산시킬 수 있다.

로컬 디밍 가능하고 또한 고품질 영상을 제공할 수 있는 백라이트를 포함하는 표시장치 시스템에 대한 구조를 필요로 한다

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 크기를 감소시키며 광을 효과적으로 제공할 수 있는 백라이트 표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 표시장치를 이용하는 영상 표시방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 표시장치의 제조 방법을 제공하는 것이다

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시장치는 영상 데이터를 표시하는 표시 패널, 광의 량을 조절하는 백라이트 구동 값에 응답하여 상기 광을 방출하는 하나 이상의 발광구역을 포함하고, 상기 표시 패널에 상기 광을 조사하는 백라이트, 상기 영상 데이터로부터 상기 각각의 발광구역의 상기 백라이트 구동 값을 선택하는 백라이트 선택 모듈, 상기 백라이트의 광확산 정보를 사용하여 유효 백라이트 신호를 생성하는 유효 백라이트 모듈, 및 상기 영상 데이터를 상기 유효 백라이트 신호에 따라 조절하고, 상기 조절된 영상 데이터를 상기 표시패널에 제공하는 영상 데이터 조절 모듈을 포함한다. 상기 광확산 정보는 각각의 상기 발광 구역의 상기 광이 상기 표시패널 전체에 대한 기여를 나타내는 정보를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 광확산 정보는 각각의 상기 발광구역에서 측정되고 점확산 함수(point spread function: PSF) 테이블에 담긴 점확산 함수 데이터를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 유효 백라이트 모듈은 상기 PSF 테이블을 사용하여 상기 영상 데이터 보다 저해상도를 가지는 유효 백라이트 신호의 테이블을 생성할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 유효 백라이트 모듈은 보간 블록을 더 포함하고, 상기 보간 블록은 저해상도를 갖는 상기 유효 백라이트 신호의 테이블을 보간하여 상기 영상 데이터의 각각의 화소에 유효 백라이트 신호를 생성할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 유효 백라이트 모듈은 상기 광확산 정보를 포함하는 룩업 테이블(look up table: LUT), 상기 LUT를 이용하여 상기 영상 데이터 보다 저해상도를 갖는 유효 백라이트 신호를 생성하는 제1 블록, 및 저해상도를 갖는 상기 유효 백라이트 신호를 상기 영상 데이터의 화소 해상도까지 보간하는 제2 블록을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 영상 데이터는 복수의 화소 데이터를 포함하고, 각각의 화소 데이터는 상기 화소에 대응되는 유효 백라이트 신호로 나누어져 각각 화소의 상기 수정된 영상 데이터를 생성할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 각각의 상기 발광 구역은 하나이상의 발광 다이오드(light emitting diode: LED)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 각각의 상기 발광구역은 컬러 발광소자를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 광확산 정보는 각각의 발광구역에 모델링된 데이터를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 백라이트 선택 모듈은 각각의 상기 발광 구역의 조사영역 안의 상기 영상 데이터를 조사하고 각각의 발광구역의 초기 백라이트 구동값을 결정하는 조사 블록, 및 상기 초기 백라이트 구동값을 조절하는 스무딩(smoothing) 함수를 사용하여 상기 백라이트 구동값을 생성하는 감쇄 블록을 포함할 수 있다. 상기 발광 구역의 상기 조사영역은 상기 표시패널의 영역에 표시되는 화소 데이터 세트를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 감쇄 블록은 상기 초기 백라이트 구동값을 조절하기 위해 이전 프레임의 백라이트 구동값을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 표시장치는 3컬러 값 데이터의 상기 조절된 영상 데이터를 다원색 값 데이터로 변환하는 감마 맵핑 모듈을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 조사블럭은 상기 다원색 값 데이터를 수신하고 각각의 조사 영역에서 상기 다원색 값 데이터를 조사하여 색영역 매핑(gamut mapping: GMA)값을 결정할 수 있다. 상기 감쇄블럭은 상기 GMA값 및 이전 프레임의 백라이트 구동값을 이용하여 상기 초기 백라이트 구동값으로부터 상기 백라이트 구동값을 생성할 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 영상 표시방법은 하나이상의 발광구역을 갖고 상기 각각의 발광구역이 백라이트 구동값에 대응해서 광을 방출하는, 표시패널에 광을 조사하는 백라이트를 갖는 표시장치의 영상 표시방법에 있어서, 표시장치에 영상 데이터를 수신하는 단계, 상기 영상 데이터로부터 각각의 발광구역의 백라이트 구동값을 결정하는 단계, 각각의 상기 발광구역에 대한 점확산함수 정보를 포함하는 상기 표시장치에 대한 광확산정보 테이블을 로드(load)하는 단계, 상기 백라이트 구동값 및 상기 광확산 정보 테이블로부터 유효 백라이트 신호를 생성하는 단계, 상기 유효 백라이트 신호에 의해 상기 표시장치에 수신된 상기 영상 데이터를 조절하여 수정된 영상 신호를 생성하는 단계, 및 조절된 영상 신호를 상기 표시패널에 제공하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 수정된 영상 신호를 생성하는 단계는, 상기 영상 데이터 보다 저해상도를 갖는 초기 유효 백라이트 신호의 테이블을 생성하는 단계, 및 상기 수정된 영상 신호를 생성하기 전에 상기 초기 유효 백라이트 신호의 테이블을 상기 영상 데이터의 해상도로 보간하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 광확산 정보 테이블은 각각의 상기 발광구역에서 측정된 점확산 정보의 테이블일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 영상 데이터는 복수의 화소 데이터를 포함하고, 각각의 상기 화소 데이터는 상기 화소에 대응하는 유효 백라이트 신호로 나누어져 수정된 영상 신호를 생성할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 영상 데이터로부터 각각의 발광구역의 백라이트 구동값을 결정하는 단계는, 각각의 상기 발광구역의 조사 영역 안의 상기 영상 데이터를 조사하여 각각의 상기 발광구역의 초기 백라이트 구동 값을 결정하는 단계, 및 상기 초기 백라이트 구동값을 스무딩 함수로 감쇠하여 상기 백라이트 구동값을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 각각의 상기 발광구역의 상기 조사 영역은 상기 표시 패널의 영역에 표시될 화소 데이터 세트를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 초기 백라이트 구동값을 감쇠하는 단계는, 상기 초기 백라이트 구동값을 이전 프레임의 백라이트 구동값으로 감쇠하여 상기 초기 백라이트 구동값을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 영상 데이터를 3색 값 데이터에서 다원색 값 데이터로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 영상 표시방법은 각각의 조사 영역의 상기 다원색 값 데이터를 조사하여 GMA값을 결정하는 단계, 및 초기 백라이트 구동값을 상기 GMA값과 이전 프레임의 백라이트 구동값으로 감쇠시켜 상기 백라이트 구동값을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시장치의 제조 방법은 영상을 표시할 수 있는 투과형 표시패널을 형성하는 단계, 상기 투과형 표시 패널에 광을 조사하고, 하나 이상의 개별적으로 자체주소를 가진 발광소자를 갖는 백라이트를 형성하는 단계, 각각의 상기 발광 소자에 대하여 상기 투과형 표시패널 상의 점확산 함수 데이터를 측정하는 단계, 및 상기 점확산 함수 데이터를 영상 데이터를 상기 투과형 표시패널 상에 표시하기 위한 제어 시스템으로 로딩하는 단계를 포함한다

이와 같은 실리케이트 형광체는 여기광의 주요 파장 영역인 약 450 nm 내지 약 475 nm의 광에 대하여 흡수도가 높을 뿐만 아니라, 고온에서의 안정성이 높다. 따라서, 발광 효율이 높을 뿐만 아니라, 약 200 ℃ 이상의 고온에서도, 상온에서의 휘도 대비 약 60% 이상의 휘도를 유지할 수 있다.

또한, 상기 실리케이트 형광체의 모체의 Ca의 일부를 다른 금속으로 치환하거나 활성제 및 부활제의 도핑 비율을 조절함으로써, 상기 실리케이트 형광체를 갖는 발광 장치는 따뜻한 백색광(warm white)에서부터 차가운 백색광(cold white)까지 다양한 종류의 백색광을 제공할 수 있다.

이와 같은 표시장치, 상기 표시장치를 이용한 영상 표시방법 및 상기 표시장치의 제조방법에 따르면, 표시 영상의 적절한 밝기 및 질을 유지하며 이와 동시에 상기 표시장치의 전력 소비를 줄일 수 있다. 또한 로컬 디밍 가능한 고품질 영상을 제공할 수 있다.

도 1a 및 1b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 표시 장치를 나타내는 개념도들이다.
도 2는 로컬 디밍 (local dimming) 표시 장치의 구조를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 구조에 대한 블록-레벨 공정 시간선도이다.
도 4는 도 2의 구조의 로컬 디밍 블록을 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 5는 유효 백라이트 테이블의 보간을 나타내는 블록도이다.
도 6은 조사 기능을 나타내는 블록도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1a 및 1b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 표시 장치를 나타내는 개념도이다.

도 1a를 참조하면, 상기 표시장치(10)은 표시패널(3)에 광을 조사하는 복수의 발광소자들(2)을 포함하는 백라이트(1)를 포함한다. 상기 발광소자들(2)는 각각 광선들(4)에 의해 표시되는 광을 상기 표시패널(3)에 제공한다. 각각의 상기 발광소자들(2)은 각각의 상기 발광소자들에 의해 제공되는 광량이 조절되어 개별적으로 제어될 수 있고, 따라서 로컬 디밍이 가능하다. 또한 표시패널의 일부 예를 들어 인접부분(5)이 어떻게 하나 이상의 상기 발광소자들(2)에 의해 광이 조사되는지 나타나 있다. 즉, 각각의 상기 발광소자들은 표시패널에 대해 광을 제공하거나 퍼트리고, 상기 발광소자들로부터 제공된 상기 광은 중첩될 수 있다.

도 1b를 참조하면, 로컬 디밍에 있어서 광의 분포는 각각의 발광소자들의 광량에 따라 결정된다. 상기 표시패널(3)은 제1 및 제3 발광소자들(21, 23)에 의해 주로 광이 조사되어 상대적으로 밝은 제1 및 제3 부분들(61, 63)을 갖는 영상을 표시한다. 또한, 상기 표시패널(3)은 주로 제2 발광소자(22)에 의해 광이 조사되는 하나의 상대적으로 어두운 제2 부분(62)을 갖는다. 즉, 상기 제1 및 제3 발광소자들(21,23)의 광량은 높게 결정되어 상기 제1 및 제3 부분들(61,63)은 상대적으로 밝게 광이 조사되고, 상기 제2 발광소자(22)의 광량은 낮게 결정되어 상기 제2 부분(62)은 상대적으로 어둡게 광이 조사된다. 그러나, 상기 제2 부분(62)의 일부 영역, 예를 들어 인접영역(52)은 상기 제1 발광소자(21)로부터 광을 받고 필요한 광량보다 많은 량의 광이 조사된다. 다시 말해, 로컬 디밍의 경우, 상기 백라이트로부터 출사된 광은 공간적으로 다양하게 상기 표시패널을 가로지른다.

표시패널은 사실상 모든 발광소자들이 방출하는 빛의 조합을 받게 되며, 이를 고려하여 표시패널에 조사가 허용되는 광량을 이러한 공간적 다양성을 계산하는 방법을 통해 조절한다. 예를 들면, 단순화된 도식인 도 1b에서는, 상기 제1 발광소자(21)에서 방출된 광은 상기 제2 부분(62)의 상기 인접영역(52)으로도 입사하고, 상기 인접영역(52)에 허용되는 입사광의 광량은 낮아진다. 예를 들어, 액정표시장치에서 상기 인접영역(52)에 해당하는 픽셀은 어두운 값으로 설정되어야 한다.

도 1b 에서, 상기 각각의 발광소자들(21, 22, 23)은 개별적으로 제어가능한 것으로 나타나 있으나, 그룹화된 복수의 발광소자들이 그룹단위로 제어될 수도 있다. 각각의 상기 발광소자의 그룹은 하나의 발광구역(zone)으로 지칭한다. 각각의 상기 발광구역은 함께 제어 가능한 하나 이상의 발광 소자를 포함하며 다른 발광구역들과 독립하여 제어 가능하다. 따라서, 로컬 디밍이 상기 발광구역 단위로 구현될 수 있다.

상기 광량에 대한 공간적 다양성을 계산하는 방법을 시행하기 위해서 본 실시예에 따른 표시장치는 각각의 발광구역에 대응하는 표시패널의 영역에 제공되는 광량에 대한 정보를 포함한다. 상기 정보는 각각의 발광구간에 대해 점확산 함수(point spread function: PSF) 형태 일 수 있다. 상기 점확산 함수의 정보는 모델링 되거나, 측정될 수 있다. 당해 기술분야의 통상의 알려진 방법으로 상기 점확산 함수의 정보를 모델링 할 수 있다. 예를 들면, 상기 점확산 함수의 정보는 하나의 발광구역의 점확산 함수로부터 시작하여 다른 발광구역들의 점확산 함수를 복제하고, 각각의 발광구역에 대한 표시패널의 각각의 위치에서의 모델링된 점확산 함수를 합산한다.

각각의 발광구역마다 표시패널에 방출하는 광량이 다르기 때문에 점확산 함수의 데이터를 모델링 하는데 있어서 어려움이 있다. 예를 들면, 표시패널의 모서리 부분의 발광소자는 광을 반사시켜 표시패널 쪽으로 보내는데 반해 표시패널 중앙부의 발광소자는 표시패널 쪽으로 직접 광이 도달한다. 또한 발광소자들이 모두 동일할 필요가 없으며, 같은 구동신호에 대해서도 다른 광량을 출력할 수 있기 때문이다. 또한, 상기 발광구역들은 불균일한 배열을 가지거나, 다른 색상의 발광소자를 사용할 수도 있다.

점확산 함수의 실제 값들을 측정하는 방법으로 발광구역마다 다른 광량에 의한 점확산 함수의 데이터를 모델링 하는데 어려움을 극복할 수 있다. 일반적으로 측정에 의해 모델링 하기 어려운 불규칙성들을 고려함으로써 더 정확한 점확산 함수를 제공할 수 있다. 예를 들어, 모서리 효과(edge effect)는 점확산 함수의 측정에 의해 더 정확하게 계산될 수 있다. 또한, 발광구역들 사이의 광량 및 출력의 불규칙성들이나 발광구역들의 불균일한 배열까지 고려될 수 있다. 또한, 콘(cone)형태와 같은 홀수(odd) 점확산 함수도 수용될 수 있다. 즉, 측정된 광확산 정보를 활용하는 표시장치는 모든 점확산 함수 형상의 불규칙성 또는 불균일적인 발광소자들의 배열을 수용할 수 있고, 엣지형(edge-illumination type) 백라이트에도 사용될 수 있다.

발광구역들을 갖는 백라이트의 상기 점 확산 함수를 측정하기 위해서, 각각의 상기 발광구역의 상기 점 확산 함수는 개별적으로 측정된다. 오프(off) 상태인 발광구역을 제외하고 모든 온(on) 상태의 발광구역의 점 확산 함수가 측정된다. 이러한 측정과정은 상기 백라이트의 상기 발광구역들 각각에 개별적으로 수행된다.

모델링 되거나 측정된 상기 백라이트의 광 확산 정보는 표로 정리될 수 있다. 예를 들면, 점 확산 함수 룩업 테이블(look up table: LUT)이 사용될 수 있다. 상기 점확산 함수 LUT은 도 2에 도시된 것과 같은 표시장치에 사용될 수 있다.

도 2는 로컬 디밍 (local dimming) 표시 장치의 구조를 나타내는 블록도이다. 상기 로컬 디밍 표시장치는 상기 백라이트의 상기 광 확산 정보를 포함한다. 도 2의 표시 장치는 백라이트 모듈 (101) 및 표시 패널(103)을 포함한다. 이하 사용되는 모듈 또는 블록 이라는 용어는 소프트웨어, 펌웨어 또는 프로그램된 컴퓨터 판독 가능한 하드웨어 장치를 말한다.

백라이트 모듈

상기 백라이트 모듈(101)은 하나 이상의 발광구역들을 포함하고, 상기 발광구역들은 백라이트 구동 값에 따라 개별적으로 제어될 수 있다. 백라이트 구동 값은 각각의 발광구역에 인가되고, 상기 각각의 발광구역이 조사할 광량을 결정한다. 따라서, 상기 백라이트 구동 값들은 상기 발광구역에 의해 공급되는 광을 조절하는데 사용된다. 상기 발광구역은 하나 이상의 방출형 광원을 포함하고, 예를 들어 냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp: CCFL) 또는 백색 발광다이오드(light emitting diode: LED)를 포함할 수 있다. 상기 발광소자들은 유색의 광원을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 레드, 그린 및 블루 LED를 포함할 수 있다. 다른 종류의 백라이트들이 사용될 수도 있다 예를 들면, Carbon Nanotube electron emitters를 갖는 전계 방출 표시 패널(field emission display panel), 유기 발광다이오드 패널(organic light emitting diode panel: OLED), 또는 플라즈마 표시패널(plasma display panel) 일 수 있다. 즉, 멀티 발광구역을 갖는 모든 종류의 광원이 사용될 수 있다.

표시패널

상기 표시패널은 LCD와 같이, 서브 화소 반복 그룹으로 불리는 배열이나 레이아웃된 컬러필터 기판에 형성된 개별적인 색상의 조합에 의해 유색 영상이 형성되는 투과형 표시패널이다. 모든 투과형 평판 패널 표시 기술은 광의 값의 배열이 사용된다. 이러한 광의 값의 배열 기술이 슬라이딩 셔터 MEMS 표시패널(sliding shutter micro electro-mechanical system display panel)이다. 본 발명에서 사용되는 다른 투과형 표시패널은 전기 습윤 표시패널(electro-wetting display panel)이다. 전기 습윤 디스플레이는 액정물질 대신 전압 레벨에 따라 물에 의해 움직이는 유색 오일을 사용한다. 전압의 인가에 의한 산화 환원반응에 따라 물질의 색이 가역적으로 변화하는 현상을 이용한 일렉트로크로믹 표시패널(electro-chromic display panel) 역시 사용될 수 있다.

본 실시예에서는 로컬 디밍 가능한 백라이트 모듈과 투과형 패널을 사용하는 것으로 설명되지만, 본 발명에 적용된 방법과 달리 광 발생 장치 및 광 조절 장치와의 관계는 반대 일 수 있다. 일반적인 반사형 표시패널 기술에 있어서는 상부에서 투과형 발광소자에 의해 조사되는 정면광과 조합된다. 예를 들면, 반사형 LCD 에서는 광 가이드를 사용하여 정면(또는 상부)으로부터 광이 조사된다. 광 가이드는 쐐기형 투명 플라스틱이고, 선택적으로 반사형 디스플레이의 다른 영역들에 조사될 수 있게 개별적으로 제어가능한 LED들을 제공할 수 있다.

다른 반사형 표시패널들로는 전기영동 표시 패널(electro-phoretic display) 또는 간섭 에탈론 MEMS 표시패널(interference etalon MEMS)을 사용 할 수 있다.

인풋 감마(input gamma) 블록

영상 데이터는 (106)에서 시스템으로 입력되고, 선택적으로 인풋 감마 블록(104)을 거칠 수 있다. 상기 인풋 감마 블록(104)은 입력 영상 데이터를 종종 인풋 감마 룩업 테이블(input gamma LUT)와 함께 선형화 한다. 상기 인풋 감마 블록(104)은 감마 조절을 필요로 하는 표시장치, 예를 들면 LCD의 경우 감마를 조절하기 위해 사용되거나, 또는 표시장치의 종류에 따라 생략될 수 있다. 상기 인풋 감마 블록(104)은 데이터 경로의 입력 측에 디더링(dithering)을 도입할 수 있다. 표시장치는 데이터 경로를 따라 데이터에 대해 계산을 수행할 때 퀀타이징 오차 (quantization error)를 도입할 수 있다. 상기 디더링을 도입하여 상기 퀀타이징 오차를 줄일 수 있으며, 서브화소 렌더링(sub pixel rendering: SPR)에서, 패턴된 입력 디더링은 실질적으로 걸러질 수 있으며, 다른 부작용 없이 퀀타이징 오차를 줄일 수 있다.

도 2에 도시된 바 와 같이, 입력 영상 데이터는 두 개의 경로로 진행할 수 있다. 하나는 로컬 디밍 블록(150)을 포함하는 백라이트 모듈(101)을 제어하기 위한 백라이트 경로이고, 다른 하나는 표시패널(103)을 제어하기 위한 데이터 경로이다.

백라이트 경로- 백라이트 선택 모듈

상기 백라이트 경로에서는, 서베이(survey) 블록(108)과 디케이(decay) 블록(110)은 함께 백라이트 선택 모듈(112)을 형성한다. 상기 백라이트 선택 모듈(112)은 각각의 발광구역들에 인가하기 위한 프레임의 영상 데이터의 백라이트 구동 값을 결정한다. 이하, 상기 서베이 블록(108) 및 디케이 블록(110)의 자세한 구성 및 각각의 발광구역에 대한 백라이트 구동 값을 어떻게 결정할지에 대해 설명한다. 상기 백라이트 구동 값은 상기 백라이트 모듈(101)의 각각의 발광구역의 발광소자를 구동하는데 사용된다. 또한, 각각의 백라이트 구동 값은 상기 영상 데이터의 프레임에 대해 대응되는 상기 발광구역이 방출할 광량을 결정한다.

백라이트 구동 값들이 결정되면, 상기 백라이트 모듈(101)의 광 확산 정보와 함께 유효 백라이트 신호 모듈(120)에서 유효 백라이트 신호들을 생성하기 위해 사용된다. 표시영역의 각각의 위치, 예를 들면 화소위치에서 상기 유효 백라이트 신호들은 각각의 발광구역들로부터 방출되는 광의 광 확산을 고려하여 상기 백라이트의 유효 영상을 제공한다. 상기 유효 백라이트 신호들은 상기 표시패널에 제공되는 상기 영상 신호들을 조절하기 위해 사용된다. 즉, 유효 백라이트 신호들이 생성되면, 상기 데이터 경로의 X/XL 블록(140)에서 XL 값으로 사용된다.

상기 유효 백라이트 신호 모듈(120)은 상기 X/XL 블록(140)에서 사용될 상기 유효 백라이트 신호들 생성하기 위해서, 백라이트(122)의 광 확산 정보, 저해상도 유효 백라이트 테이블을 생성하는 블록(124), 및 상기 저해상도 유효 백라이트 테이블 데이터를 화소 해상도까지 보간하는 보간 블록(126)을 포함한다.

상기 광 확산 정보는 모델링 되거나 측정된 상기 PSF LUT 표로 구성된 점 확산 함수 정보이다. 메모리 용량을 줄이고 프로세스를 단순화 하기 위해 상기 백라이트 PSF LUT 는 측정된 해상도 보다 저해상도로 저장될 수 있다. 저해상도 데이터는 전체 표시영역을 가로지르는 표본점에서의 풀 해상도 영상의 부본표를 만들 수 있다. 그러나, 이러한 저해상도 데이터는 각각의 발광구역의 점확산 함수의 측정된 형상 및 상대 진폭을 포함한다. 그러므로, 각각의 표본점에서 전체 발광구역들의 기여의 합은 표시패널의 표본점에서의 표시패널의 광량을 결정한다.

상기 PSF LUT는 상기 백라이트 구동값들과 함께 유효 백라이트 신호의 전체 집합을 생성하기 위해 바로 사용될 수 있다. 그러나, 실시간으로 이것을 수행하기 위해서는 각각의 화소에 전달되는 상기 영상 데이터가 매우 복잡해야 한다. 이러한 복잡함을 줄이기 위해서, 상기 유효 백라이트 신호들이 두 개의 스테이지로 생성된다. 먼저, 상기 저해상도 유효 백라이트 테이블을 생성하는 블록(124) 에서 상기 저해상도 유효 백라이트 테이블이 상기 PSF LUT 및 상기 백라이트 구동 값으로부터 생성된다. 이후, 실시간으로 각각의 화소에 상기 영상 데이터가 도달하며, 보간 블록(126)에서는 저해상도 유효 백라이트 테이블이 풀해상도 유효 백라이트 테이블로 보간된다.

상기 블록(124)에서 생성된 상기 저해상도 유효 백라이트 테이블은 상기 백라이트 모듈(101)의 실제 각각의 백라이트 구동값과 PSF 형태를 고려하여 생성된다. 이 테이블을 생성하려면 상기 PSF LUT로 부터의 멀티 메모리 리드(multiple memory reads)가 필요하다. 상기 PSF LUT로부터의 상기 데이터는 상기 백라이트 구동값과 곱해진 뒤 합산된다. 이러한 메모리 리드는 멀티 로직(multiplier logic)을 줄이기 위해 직렬적으로 수행될 수 있다. 그러나 이 경우, 처리시간이 길어지는 결과를 가져온다. 처리 시간선은 아래 도 3에 나타나는데, 상기 유효 백라이트 테이블의 완전한 생성은 다음 프레임의 영상데이터가 도착하기 전에는 불필요하다.

상기에 논의된 바와 같이, 상기 유효 백라이트 신호는 상기 X/XL 블록(14)에서 입력된 영상 데이터와 함께 처리된다. 즉, 상기 유효 백라이트 신호는 "XL"이고, 상기 입력된 영상 데이터는 "X" 이다. 그러나, 상기 저해상도 유효 백라이트 테이블을 생성하는 블록(124) 에서 상기 저해상도 유효 백라이트 테이블은 저해상도이며, 상기 입력된 영상 데이터는 화소 기반이다. 그러므로, 상기 보간 블록(126)에서는 상기 저해상도 유효 백라이트 신호를 화소 해상도까지 올리기 위해 2차원 보간이 수행된다. 저해상도 유효 백라이트 테이블의 멀티플 리드(multiple reads)가 보간을 위해 필요하다. 2차원 보간은 상기 테이블로부터 각 단계마다 4개의 값들이 필요하다. (3차원 보간에서는 16개의 값이 필요하다.) 4개(또는 16개)의 같은 값들이 스캔라인을 가로지르는 많은 보간 단계에서 사용된다. 따라서 저해상도 유효 백라이트 테이블의 다음 값들을 필요할 때 보다 미리 가져온다. 이러한 결과는 입력 데이터와 동기화된다.

즉, 백라이트 모듈(101)의 각각의 발광구역으로부터의 광 분포는 표시 패널(103)의 각각의 화소들에 대해 계산된다.

상기 X/XL 블록(140)은 각각의 화소의 각각의 서브화소에 보상을 수행하고 수정된 영상 데이터를 상기 표시패널에 상기 데이터 경로의 남아있는 블록들을 통해 제공한다. 즉 각각의 서브화소의 상기 영상 데이터 값, 예를 들면, X1, X2, X3, … 은 수정된 영상 신호를 생성하기 위해 그 화소에 대해 상기 유효 백라이트 신호 XL로 나뉘어 진다.

영상 경로

(106)에서 입력된 영상데이터는 선택적으로 상기 인풋 감마 블록(104)을 지나고, 다음으로 인풋 스케일러(input scaler)(141)를 지난다. 상기 인풋 스케일러(141)는 선택적으로, 예를 들면 실내 모드나 일광모드를 생성하기 위해서 상기 데이터 크기를 조정하기 위해 사용된다. 크기 조절후에는, 상기 영상 데이터는 상기에 설명된 X/XL 블록(140)에서 처리된다. 사용되는 표시패널의 종류에 따라 상기 수정된 이미지 데이터의 추가적인 처리가 필요할 수 있으나, 상기 X/XL 블록으로부터의 상기 수정된 영상 데이터는 상기 표시패널(103)에 영상을 표시하기 위해 사용될 수 있다.

상기 수정된 영상 데이터는 색영역 맵핑(gamut mapping: GMA) 함수 블록(142)에 입력될 수 있다. GMA 함수는 RGB 원색의 상기 수정된 영상 데이터를 다원색으로 변환한다.GMA는 상기 표시패널에서 4개 이상의 일치하지 않는 원색들을 표시하기 위해 사용된다. 예를 들면, RGBY, RGBC, RGBW, RGBCW 등 일 수 있다(여기서 R은 레드, G는 그린, B는 블루, C는 시안, W는 화이트). 상기 GMA 기술은 잘 알려져 있다. GMA 함수 블록(142)는 알려진 어떠한 색영역 매핑 알고리즘이라도 활용할 수 있다. 예를 들면, 미국 등록 특허 제7,893,944호"Gamut Mapping and Subpixel Rendering Systems and Methods," 제7,728,846호 "Method and Apparatus for Converting from Source Color Space to RGBW Target Color Space," 및 제7,619,637호 "Systems and Methods for Improved Gamut Mapping from One Image Data Set to Another" 또는 알려진 선행기술 일 수 있다. 예를 들면 그룹으로 반복하는 RGBW의 서브 화소를 갖는 영상을 표시장치에 표시하는 표시장치에서는, GMA 함수 블록(142)는RGB를 RGBW로 변환하는 알고리즘을 활용한다. 이 경우, 상기 GMA 블록(142)의 출력은 RGBW 색공간에서 수정된 영상 데이터 값이다.

상기 GMA 함수 블록(142)에 의해 생성된 색영역 맵핑된 수정된 영상 데이터 값은 클램핑(clamping) 블록(144)에 입력될 수 있다. RGBW로 수정된 영상데이터는 레드, 그린 또는 블루의 색영역의 최대 허용치 밖의 값을 포함하고 있을 수 있다. 클램핑이란 이러한 허용치 밖의 값을 적절한 범위로 변화시키는 기술을 말한다. 상기 GMA 블록(142)에서 감마 매핑후에 색영역 밖의 값은 상기 클램핑 블록(144)에서 모든 최종 값들이 색영영 안에 들도록 잘라낸다. 클램핑은 최소한의 색조(hue) 값만 변화하도록 조심스럽게 수행되며, 클램핑 기술에 대해서는 예를 들어 미국 등록 특허 제7,893,944호"Gamut Mapping and Subpixel Rendering Systems and Methods"에서 기술되고 있다.

클램핑 이후, 선택적으로 서브화소 렌더링(sub-pixel rendering: SPR)이 처리될 수 있다. 표시 패널이 어떠한 새로운 서브픽셀 반복 그룹을 형성하더라도, 예를 들면 미국 등록 특허 제7,876,341호"Subpixel Layouts for High Brightness Displays and Systems", 미국 등록 특허 제7,701,476호 "Four Color Arrangements of Emitters for Subpixel Rendering", 및 미국 등록 특허 제7,583,279호 "Subpixel Layouts and Arrangements for High Brightness Displays"와 같이, 서브화소 렌더링은 서브화소가 수정된 영상 데이터를 렌더링 하도록 상기 수정된 영상 데이터에 적용된다. 결국, 상기 수전된 영상 데이터 신호들이 표시패널(103)에 보내지기 전에 선택적으로 아웃풋 감마(output gamma) 블록(146)에서 상기 표시 패널(103)의 개별적인 서브화소를 구동하기 위해 수정된 영상 데이터가 처리된다

여기서 상기 데이터 경로의 실시예는 주로 RGBW 표시장치로 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 다른 다원 시스템 예를 들면, RGBY, RGBC, RGBCW 등에도 적용되도록 조정될 수 있다. 또한 여기서 설명된 구조는 GMA 또는 SPR 처리를 필요로 하는 구조뿐만 아니라, GMA 나 SPR을 갖지 않는 일반적인 RGB stripe 방식의 표시 장치에도 활용될 수 있다. 여기서 설명된 구조는 발전된 다원 시스템에서 잘 활용될 수 있으며 일반적인 RGB stripe 에서도 이점을 줄 수 있을 것으로 이해될 수 있을 것이다.

백라이트 선택 모듈- 조사 블록 백라이트 결정과 디케이 블록

상기 설명된 바와 같이, 상기 백라이트 경로는 각각의 발광 구역의 백라이트 구동 값을 결정하기 위해 백라이트 선택 모듈(112)을 사용한다. 상기 각각의 발광 구역의 백라이트 구동값은 입력된 영상 데이터, GMA 처리과정에 의한 상기 GMA 블록(142)에서의 상기 수정된 영상 데이터 결과, 및 이전 프레임의 상기 백라이트 구동값을 활용하는 반복 처리에 의해 결정된다. 상기 백라이트 선택 모듈(112)는 조사 블록(108) 및 백라이트 결정과 디케이 블록(110)을 포함할 수 있다.

상기 조사(survey) 블록(108)은 상기 입력된 영상 데이터와 선택적으로 GMA 블록(142)의 상기 수정된 영상 데이터의 GMA 처리된 결과를 조사한다.

조사를 수행하기 위해서, 상기 백라이트의 각각의 발광구역은 상기 표시패널 상에 대응되는 조사영역을 갖는다. 상기 조사 영역은 일반적으로 상기 발광구역에 의해 실질적으로 광이 조사되는 영역인 상기 표시 패널의 화소들을 포함한다. 즉, 상기 발광구역의 상기 조사 영역은 상기 발광구역이 영향을 주는 화소들의 집합이다. 발광구역의 상기 조사 영역은 어떠한 화소들 집합도 될 수 있으나, 상기 조사 영역을 상기 발광 구역의 점확산 함수영역 또는 이보다 크게 설정하는 것이 바람직하다. 개별적인 화소는 하나의 조사 영역 보다 클 수 있다.

상기 입력된 영상 데이터를 고려하면서, 각각의 발광구역에서, 그 발광구역의 조사영역에서의 상기 화소들의 영상 데이터에 대한 통계가 계속된다. 여기서 통계란 영상 데이터의 하나의 프레임의 조사영역 안에서 각 화소에서 필요로 하는 최적의 백라이트 요구에 관해 화소들간의 값을 조절하기 위한 통계를 말한다. 예를 들면, 피크 값 방법이 사용될 수 있다. 상기 피크 값 방법은 적절한 영상을 표시하기 위해 어떤 화소가 가장 높은 레벨의 백라이트를 필요로 하는지 결정하기 위해 프레임의 조사영역 안의 모든 화소들을 체크하고, 상기 프레임의 조사 영역의 상기 백라이트 레벨을 그 화소가 필요로 하는 레벨로 설정한다. 다시 말해. 상기 피크 값 방법은 주어진 조사영역의 이론적인 필요 레벨과 같은 백라이트 레벨을 선택한다. 다른 방법 역시 사용될 수 있으며, 예를 들면, 미국 공개 출원 제2009/0284456호 에 기술된 "histogram-based method", 또는 미국 공개 출원 제201110025592호에 기술된 "hybrid peak value/histogram-based method" 등이 있다.

영상 데이터의 각각의 픽셀이 조사영역 (108)에 도달하면, 상기 발광구역의 조사영역 안에 있는지 먼저 판단한다. 이후 상기 조사영역에 대해 조사되고 통계가 진행된다. 상기 영상 데이터의 픽셀은 상기 픽셀이 위치한 각각의 조사영역에서 조사된다.

여기서, 상기 영상 데이터의 조사의 결과는 곧바로 상기 백라이트를 구동하는데 사용하는 상기 백라이트 구동 값으로 사용될 수 있다. 그러나, 고에너지 효율 알고리즘이 이웃하는 구역의 상기 조사결과를 고려할 수 있다. 이러한 알고리즘은 통상적으로 이웃하는 어떠한 구역이100% 구동 값에 이르게 되었으나 그 구역의 조사에 의해 타겟 요구값에 도달 하지 못한 경우 에너지를 세이브 할 수 있는 특정한 구역의 구동값을 증가시킨다. 또한 각각의 발광구역에 대한 더 나은 백라이트 구동 값을 결정하기 위해, 예를 들면 일시적으로 부드럽고, 불규칙한 진동을 줄일 수 있도록 추가적인 처리를 하는 과정을 수행하는 것은 유용하다. 이러한 단계는 디케이 블록(110)에서 수행되고, 상기 GMA 블록(142)의 수정된 영상 데이터를 위해, 상기 이전 프레임의 상기 백라이트 구동 값과 더불어 상기 조사결과를 사용할 수 있다.

상기 디케이 블록(110)에서 추가적인 처리가 있었다면, 상기 GMA 블록(142)의 수정된 영상 데이터의 결과들은 조사 블록(108)에서 처음 조사가 수행된다. 상기 GMA 블록(142)의 수정된 영상 데이터에 대한 조사는 상기 입력된 영상 데이터와 GMA 값이 각각의 조사영역에 대해 결정되는 것과 같은 방법으로 수행된다. 입력된 컬러가 강렬해질수록(saturated), 그 컬러의 밝기를 유지하기 위해 상기 컬러에 많은 백라이트 에너지를 요구하면서 피크 GMA 값이 증가한다. 이 경우, 상기 조사 블록(108)에 상기 입력 영상 데이터 값의 도달이 지연될 수 있다. 따라서 동시에 상기 GMA 결과와 동시에 사용 가능하다. 두 입력 소스의 조정은 조사 논리의 중복을 피할 수 있는 단일 조사로 수행될 수 있다.

먼저, 상기 GMA에서 수정된 영상데이터(이하 GMA 값)의 조사결과는 보다 나은 백라이트 구동값을 예측하기 위해 사용된다. 특정 발광구역의 가장 큰 GMA 값이 색영역 밖에 있는 경우를 방지하기 위해서는 상기 발광구역이 턴-업 되어야 한다. 반면, 상기 GMA값이 색영역 안에 있는 경우, 소비전력을 줄이기 위해 상기 발광구역은 턴-다운 된다. 상기 GMA 값을 사용하기 위하여, 이전 프레임의 상기 백라이트 구동 값은 각각의 조사 영역에서 상기 GMA 값으로 곱해진다.

상기 영상의 갑작스런 변화와 노이즈는 상기 백라이트를 다른 값들 사이에서 급격히 변화시키는 결과를 가져온다. 이를 방지하기 위해, GMA 값으로 곱해진 이전 프레임의 백라이트 구동 값에서 임시적인 필터에 의해 감소된 새로운 백라이트 구동 값을 결정한다. 따라서 상기 백라이트는 시간이 지남에 따라 천천히 변화되도록 요구된다. 이러한 기술들은 예를 들면, 미국 등록 특허 제7,592,996호 "Multiprimary Color Display with Dynamic Gamut Mapping."등에서 기술되고 있다.

블록-레벨 처리 시간선

도 3은 도 2에 도시된 실시예에 따른 로컬 디밍 블록의 시간선(300)을 나타내는 다이어그램이다. N 프레임, N+1 프레임, N+2 프레임이 순차적으로 진행되며, 여기서 N은 자연수이다

다른 처리들이 블랭크 구간(blanking period)에서 일어나는 것과 달리 특정 처리들은 입력 데이터가 상기 표시장치를 통과할 때 일어난다. 그러나, 상기 저해상도 백라이트 테이블을 생성하는 것은 다음 프레임의 영상 데이터가 도달하기 전에는 완료되지 않는다. 즉, 상기 유효 백라이트 테이블의 생성과 입력 데이터 처리간에 중첩이 발생한다. 그대신, 상기 표시장치의 기능을 원활하게 하기 위해 상기 유효 백라이트 테이블의 생성은 블랭크 구간에 완료되고, 상기 유효 백라이트 테이블의 생성은 실제로 화소에 도달할 때 완료되면 된다. 이러한 타이밍 방법은 논리 리소스를 줄여 더 많은 연속 계산을 가능하게 한다. 상기 유효 백라이트 테이블을 생성하는데 필요한 시간 역시 상기 PSF LUT의 메모리 구조를 변경하고 병렬 연산을 더 추가함으로써 짧아질 수 있다.

컬러LED를 포함하는 백라이트를 가진 표시장치

설명된 바와 같이, 본 실시예에서의 로컬 디밍 가능한 표시장치는 표시 패널에 불균일하게 광을 방출하는 백라이트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 백라이트는 발광구역으로 독립적으로 제어 가능한 컬러 LED를 포함할 수 있다. 한편, 로컬 디밍 구조는 독립적으로 제어 가능한 컬러 LED를 갖는 백라이트도 포함할 수 있으나, 이와 관련한 설명은 생략한다. 펜타일(PenTile)식 RGBW 서브 화소 표시 장치와 2차원의 직하형 RGB LED 배열의 백라이트 모듈을 포함하는 로컬 디밍 시스템이 구현되고 상기 알고리즘의 시뮬레이션을 기초로 테스트 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 백라이트 모듈(101)은 가로 세로 8*6의 48개의 발광구역을 갖을 수 있다. 각 발광구역은 독립적으로 제어가능한 레드, 그린, 블루의 컬러 LED를 가질 수 있다. 그러나, 다른색상의 LED들이 더 포함되거나 대체 될 수 있으며, 예를 들면, 상기 백라이트 모듈(101)에는 에메랄드 그린 등의 다른 색상이나 다른 배열이 적용될 수 있다.

컬러LED 백라이트를 갖는 표시장치의 데이터 경로

컬러 백라이트를 갖는 본 실시예의 상기 데이터 경로의 자세한 내용이 먼저 설명된다. 도 2에 따르면, 인풋 감마 블록에서1048 비트의 영상 데이터값으로 가정되고, 본발명의 기술분야의 일반적인 기술인 SRGB-like gamma 테이블이 12비트 선형 값을 만들기 위해 사용된다. 상기 선형 값은input scaler(141)에서 실내 및 일광 모드를 만들기 위해 조절된다. 이때 1/2로 크기를 조절하여 50% 밝기를 가진 화이트 화소를 만들 수 있고, 또한 밝은 채도의 컬러의 경우 색영역 밖으로 나가지 않은 채로 100%의 밝기로 표시되도록 할 수 있다. 이러한 크기 조절은 다양한 과정 중에서 수행될 수 있다. 예를 들면, X/XL 처리과정 및 조사 블록(108)에서의 조사과정 중에 할 수 있다. 본 실시예에서처럼 처리과정의 시작에 크기조절을 수행하는 것은 보다 간단하지만, 크기조절을 데이터 처리과정 전체에 분배시키는 경우에는 퀀타이징(quantizing) 오류를 줄일 수 있다.

본 실시예에서는 도 4에 도시된 상기 X/XL 블록에서의 상기 로컬 디밍 블록(500)에서의 상기 영상 데이터의 X/XL 처리과정이 사용된다. 상기 X/XL 블록(540)에서, XL값은 모든 화소를 위해 한번씩 계산된다. 또한 하나 대신 레드, 그린 및 블루의 3개의 XL값을 가질 수 있다. 컬러 백라이트의 경우, 몇몇의 원색들은 조명레벨을 0 까지도 낮춰야 한다. X/XL은 모든 경우에 0값을 찾고 적당한 수정된 영상 데이터 값을 돌려보내는 논리를 가지고 있다. 또한 0/0인 특별한 경우에는 화이트 백라이트로부터 아무 변화 없이 RGBW GMA가 작동한다. (테이블 1의 calcxxl function를 참조)

상기 수정된 영상 데이터는 상기 RGBW GMA 블록(142)로 보내진다. 상기GMA는 화이트를 출력하는 것이 더 이상 불필요 하므로, W값을 알 필요가 없다. RGB값에서 읽고, RGBW값을 출력한다. R, G 및 B값은 색영역범위의 두배범위까지 출력될 수 있다. W값은 언제나 범위 안에 있다. 상기 RGBW GMA 블록(142)에서, 상기 조절된 영상 데이터 값은 색영역범위를 넘어서 입력될 수 있다. 즉, 상기 GMA의 곱셈기에서 여유 비트를 갖고 입력 받을 수 있다. 또한 GMA 처리 결과는 색영역에서 2비트 벗어날 수 있고, 상기 클램핑 블록(144)에서 정상범위로 돌아간다.

클램핑 모듈(144)에서는 최근에 개발된 클램핑 기술인 비선형 스케일링뿐만 아니라 clamp to black, clamp to luma 및 clamp diagonal 등의 여러 클램핑 방법이 데이터를 클램핑 하는데 사용될 수 있다. 그러나 clamp diagonal 알고리즘은 W 서브화소가 출력 컬러의 채도를 감소시키는 것을 가정하지만 이는 W 서브화소가 어떠한 색상도 표시할 수 있는 컬러 백라이트의 경우 그러하지 않다. clamp to black 알고리즘의 경우는 수정된 영상 데이터를 클램핑하기 위해 사용된다.

SPR 모듈(145)은 미국 등록 특허 제7,787,702호 "Multiprimary Color Subpixel Rendering with Metameric Filtering"에서 설명된 meta-Iuma sharpening 을 사용한다. 상기 SPR 모듈(145)은 필터링 작동을 한다. 필터를 위해 필요한 모든 값들을 얻기 위해 중간 프레임 버퍼의 임의 추출 읽기 (random-access read)방법을 사용한다. 하드웨어는 마지막 몇몇 라인들을 저장하고 올바른 값을 상기 필터에 주는 라인 버퍼와 타이밍 딜레이가 필요하다. 또한 본 실시예에서 상기 수정된 영상 데이터 값이 SPR 전에 클램프 되는데 비해, 다른 실시예에서는 감마값 밖의 값이 클램핑 되기 전에 상기 SPR 모듈을 통과할 수도 있다.

아웃풋 감마 모듈(146)은 12비트의 선형 값을 8비트 비선형 값으로 직접 퀀타이즈 하기 위해 부동소수점 연산을 사용한다. 0.45의 감마 값이 사용된다. 예를 들면 측정 LCD 감마값을 기초로 12비트의 값을 10비트 비선형 값으로 퀀타이즈하는 다른 아웃풋 감마 모듈이 사용될 수 있다. 이후, 10비트 값을 8비트 값으로 줄이기 위해 공간적-시간적 디더링(spatial-temporal dither)가 사용될 수 있다.

컬러LED 백라이트를 갖는 표시장치의 백라이트 경로

컬러 백라이트를 갖는 본 실시예의 자세한 백라이트 경로가 이하 설명된다. 도 4는 본 실시예의 로컬 디밍 블록(500)을 도시한다. 상기 로컬 디밍 블록(500)은 도 3에 도시된 상기 로컬 디밍블록(150)과 유사하다. 도 4의 각 블록 및 모듈들은 도 2의 경우와 근본적으로 동일한 기능을 한다.

그러나, 도 4는 컬러 백라이트와 함께 상기 로컬 디밍 블록(500)의 더 자세한 내용을 포함한다.

상기 백라이트 경로에서는, 이전 프레임에서 계산된 상기 백라이트 구동 값은 블록(522)에 로드된 측정된 PSF 데이터를 이용하여 상기 유효 백라이트 테이블로 바뀐다. 상기 유효 백라이트 테이블을 계산하는 것은 vertical retrace time 동안 시작되고, 프레임의 시작에서 처음 몇몇 라인들이 유효한 표시시간 동안 계속될 수 있다. 하드웨어가 턴온되면, 이 단계에서 사용하는 상기 수정된 영상 데이터 값은 반값(2048)으로 초기화 될 수 있다. 상기 초기화된 값은 11 프레임 안에 올바른 값으로 된다.

각각의 발광구역의 각각의 컬러 LED의 PSF를 측정하기 위해, 표시영역 전체의 영상을 촬영하는 복사 이미징(radiant imaging) 비색계를 사용한다. 위에 설명된 바와 같이 발광구역들의 다양성에 의하여, 발광구역들의 각각의 PSF 가 모두 같고 전체 표시영역에 대해 동일하다고 가정할 수 없다. 따라서 각각의 발광구역의 기여도를 측정한다. 각각의 컬러는 분리되어 측정되고 각각 육안에 다른 조도로 지각되기 때문에, 광 에너지 대신 광분포를 측정한다.

이상적으로 측정된 PSF 테이블은 패널상의 각각의 발광구역의 모든 화소들의 데이터를 가진다. 각각의 화소들에서 모든 발광구역의 기여도의 합은 그 화소 뒤에서의 광량을 결정된다. 그러나 그 값은 아직 실용적이지 못하다. 대신, 측정된 PSF 데이터의 저해상도 사진인 PSF LUT 가 사용된다. 상기 사진은 발광구역의 4배 해상도와 모서리 부분에서 추가적인 샘플을 가진다. 현재 8X6의 다룰 수 있는 발광구역을 가지는 백라이트 유닛의 경우, 각각의 LED 블록에 대해 상기 표시패널의 전체 스크린에는 상기 PSF LUT가 (8*4+ l)x(6*4+ 1) 또는 33 x 25 의 샘플 포인트를 가진다. 이러한 하나의 테이블이 48개 각각의 발광구역에 있다, 그러나 주소지정을 쉽게 하기 위해 공간은 64발광구역으로 예약된다. 이는 PSF LUT의 크기를 약 52,800 12비트 숫자로 만든다. PSF LUT의 주소지정스킴(addressing scheme)은10비트 이하의 상기 샘플 포인트 주소와 6비트 이하의 발광구역 번호 함께 16비트 주소를 이룬다. 상위 10비트에서 샘플위치가 결정되면, 하위 6비트는 상기 PSF값을 모든 백라이트 발광구역의 위치에 옮기기 위해 0에서 48까지 인상될 수 있다.

PSF LUT의 각각의 값은 정상화된 12비트 밝기 값이다. 212-1의 값(MAXCOL 또는 4095)은 발광구역이 낼 수 있는 가장 밝은 값이다. 예를 들면 측정된 데이터를 읽고 전체 PSF LUT를 정순으로 생성하는 Mathcad 시트에서 정상화된 값이 생성된다. 이는 RGB 백라이트 구동값을 위한 흑백의 값이다. 주어진 샘플 지점에서 상기 백라이트 구동 값은 12번 오른쪽 쉬프트된 PSF 값이 그 지점에서의 발광구역의 밝기이다.

상기 유효 백라이트 모듈(524)은 PSF LUT를 로드한다. 상기 저해상도 유효 백라이트 테이블(524)은 PSF LUT의 해상도인 33 x 25 샘플 지점들로 만들어진다. 상기 테이블의 각각의 샘플 지점들에서 48 PSF 값들의 영향, 발광구역의 백라이트 구동값은 합산된다. 이 합은 잠재적으로18비트의 크기를 갖는다. 이는 12비트 숫자로 되돌리기 위해 백라이트가 낼 수 있는 최대밝기인 고정된 값으로 나뉘어 진다. 상기 최대 밝기의 나눔수는 PSF LUT로부터 계산될 수 있는 고정된 값이다. 주어진 PSF LUT에서, 이는 상수이고 다시 계산될 필요가 없다. 상기 나눔수는 상기 유효 백라이트 테이블을 보다 쉽게 생성하기 위하여 12비트 고정소수점 곱수로 변환된다.

도 3에서 나타난 바와 같이, 상기 유효 백라이트 테이블을 생성하는 것은 vertical retrace time 동안보다 더 오래 걸릴 수 있다. 그러나, 첫 라인의 처리를 시작하기 위해서는 테이블의 처음의 둘 또는 세개의 라인들만이 필요하다. 따라서 상기 유효 백라이트 테이블의 생성은 다음 프레임의 영상 데이터의 처리와 병렬적으로 계속될 수 있다. 이는 상기 유효 백라이트 테이블을 위해 dual-ported 메모리를 필요하게 한다. 또는 다른 종류의 일고 쓰기가 동시에 가능한 접근 중재매체가 필요하다.

테이블 1은 일 실시예에 따른 상기 저해상도 유효 백라이트 테이블을 생성하는 Lua 의 유사코드이다.

[테이블 1]

--generates the, low rez effeotive baoklight table

function buildfuz4(ledbuf,fuzbuf)

xtab, ytab=PSF3D.xsiz,PSF3D.ysiz --size of the sample table spr.create(fuzbuf,xtab,ytab,3,2)

spr.create(fuzbuf.. "M" ,xtab,ytab, 3,2)

spr.loop(xtab,ytab, 1, 1 ,function(x ,y} --loop for all the sample points

local rs,gs,bs=O,O,O --sum of point spread function

local rm,gm,bm=O,O,O --point spread if LED's on .maximum

local num=O --number of LED's in the sum

for yl=O,ybak-l do --loop for all the led blocks down

for xl~O,xbak-l do --and across

--fetch the backlight values

local r,g,b=spr.fetch(ledbuf,xl,yl)

--fetch the PSF value

local p=PSF3D[(x1+y1*8)+64*(33*y+x)]

rs,gs,bs=rs+p*r/MAXCOL,gs+p*g/MAXCOL,bs+p*b/MAXCOL

--what the backl.ight would be hs:t's if on full

rm,gm,bm = rm+p,gm+p,bm+p

end --for all led blocks aoross

end --for all rows of pixels

mxx=math. max (mxx, rs t gs ,be)

rs=rs*PSFNRM/(MAXCOL+l} --PSFNRM will be a fixed constant in hardware version

gs=gs*PSFNRM!(MAXCOL+l)

bs=bs*PSFNRM/(MAXCOL+l)

spr.store(fuzbuf,x,y,rs,gs,bs)

rm=rm*PSFNRM/(MAXCOL+l)

gm=gm*PSFNRM/(MAXCOL+l)

bm=bm*PSFNRM/(MAXCOL+l)

maxpsf=ath.ma:x(maxpsf,rm,gm,bm) --keep statistics about the maximums

spr. store (fuzbu .. "M" ,x,y,xm,gm,bm)

end) --all sample points

end --buildfuz4

도 2에 도시된 바와 같이, X/XL 모듈(540)에서 입력 영상데이터의 각각의 화소에서 상기 유효 백라이트 신호가 필요하다. 따라서 상기 유효 백라이트 테이블의 보간이 보간 블록(526)에서 수행된다.

도 5는 상기 유효 백라이트 테이블의 2D 보간의 블록도(600)이다. 상기 유효 백라이트 신호값은 상기 백라이트 유효 테이블(524)에서 가장 가까운 4개의 값의 2차원 보간(526)에 의해 생성된다. 상기 2차원 보간은 각각의 단계에서 테이블로부터 4개의 값이 필요하다. (3차원 보간의 경우 16개의 값이 필요하다.) 이 4개의 값들은 도 5에 나타나 있다. PI, P2, P3 및 P4는 처리될 다음 화소가 유효백라이트 신호값들의 경계의 반대편에 있는 경우에만 변화된다. 각 라인에 첫번째 화소가 도착하기 전에 상기 네 개의 값을 옮길 시간이 있다. 화소들이 라인들을 가로지를 때, 경계를 가로질러 앞의 다음 두 값을 옮길 시간이 있다. 도 5의 블록(525)는 x, y 주소를 기초로 상기 유효 백라이트 테이블에서부터 P1, P2, P3 및 P4를 찾아오는 옮기는 함수를 나타낸다. x, y 주소는 표시패널의 현재 화소의 좌표 또는 위치에 의해 결정된다. 2차원 보간(526) 이후에 X/XL 블록(527)으로 화소기반의 XL이 제공된다. 상기 X/XL 블록(527)은 도 4의 X/XL과는 다른 실시예이다. X/XL 분할기 대신, 서브-샘플 LUT 및 간단한 1차원 보간이 같은 계산을 수행한다.

상기 보간 블록(526)을 위한 시뮬레이션 코드(Lua 유사코드)는 테이블 2에 나타난다. 상기 시뮬레이션 코드는 디지털 미분해석기(DDA)를 이용한다. 상기 DDA 는 나머지항과 파라메터 크기를 기초로 언제 다음 경계로 진행할지 결정한다.

[테이블 2]

-- Here is a picture of how the interpolation is done (for red only)

-- r1 r2

-- r5 r7 r6

-- r3 r4

-- the 4 corner values, r1 r2 r3 and r4 are read in (or are already available)

-- r5 is calculated between rl and r3 (or moved in from the last x6 value) r6 is ca1cu1ated between r2 and r4 (only done as you cross from one interpolation zone to another) r7 is calculated between r5 and r6 (done once per pixel) r7 is the red value under pixel x,y

function interpbuf(ebt,full) --interpolate the reduced EBT up to a full sized one

spr.create(full,xsiz,ysiz,3,2)

local size=2^12 --convert the interp divides into multiply/shift

--these can be calculated before

local xstep=math.floor (((PSF3D.xsiz-l)*size)/xsiz)

local ystap=math. floor (((PSF30 .ysiz-l) *size)/ysiz)

local yrem=O

local yp=O

--the hardware pre-loads the first set of values for interpolation

local rl,gl,bl = spr.fetch(ebt,O,O)

local r2,g2,b2 = spr.fetch(ebt,l,O)

local r3,g3,b3 = spr.fetch(ebt,O,l)

local r4,g4,b4 = spr.fetch(ebt,l,l)

--the first vertical interpolations is just the leftmost values

local r5,g5,b5=rl,gl,b1

local r6,g6,b6=r2,q2,b2

for y=O,ysiz-l do

local xrem,xp=O,O

for x=O , xsiz-l do

--interpolate horizontally

local r7 (r5*(size-xrem) + r6*xrem)/size

local g7 = (gS*(size-xrem) + g6*xrem)/size

local b7 = (bS*(size-xrem) + b6-xrem)/size

spr. store{full,x,y,r7,g7,b7)

xrem=xrem+xstep

if xrem>=size then

xp=xp+l

xrem=xrem-size

r5,g5,b5=r6,g6,b6 --move the horizontal values over one

--fetch the next two values horizontal1y

--(this can be done in paralell in advance)

r2,g2,b2 = spr.fetch(ebt,xp+l,yp)

r4,g4,b4 = spr.fetch(ebt,xp+1,yp+l)

--next right interpolation vertically

--(also can be cone in advance)

r6 = (r2*(size-yrem) + r4*yrem)/size

g6 = (g2*(size-yrem) + g4*yrem)/size

b6 = (b2*{size-yrem) + b4*yrem)/size

end

end --x loop acrosss

yrem=yrem+ystep

if yrem>=size then

yp=yp+l

yrem = yrem-size

end

rl,gl,bl = spr.fetch(ebt,O,yp ) --during horizontal retrace,

r2,g2,b2 = spr.fetch(ebt,l,yp )--fetch a new set along the left image edge

r3,g3,b3 = spr.fetch(ebt,O,yp+1)

r4,g4,b4 = spr.fetch(ebt,1,yp+l)

r5 =(rl*(size-yrem) + r3*yram)/size --do vertical interpolation on left

r6 (r2*(size-yrem) + r4*yrem)/size --and right side of interpolation quad

g5 (g1*(size-yrem) + g3*yrem)/size --same in green g6 (g2*(size-yram) + g4*yrem)/size

b5 (b1*(size-yrem) + b3*yram)/size --same in blue b6 (b2*(size-yrem) + b4*yrem)/size

end --y loop down

end

상기 2차원 보간 후, 결과인 유효 백라이트 신호는 현재 화소의 XL값이다. 이러한 계산은 일반적인 경우 XL로 나타내는 RL, GL 및 BL 값을 만들기 위해 3번 수행된다. 상기 XL값은 역 테이블에 의해 반전되어, 도 5의 블록(527)과 같은 곱셈기가 고정소수점 2진 소수로 INVy 값을 저장하기 위해 사용될 수 있다. 이런 작동은 도 4의 블록(540)경우 처럼 하드웨어 디바이더로 대신 수행될 수 있다.

도 4의 블록(108)은 조사 모듈이다. 상기 조사 모듈(108)은 입력 영상 데이터 값과 블록(142)의 GMA 결과 값을 조사한다. 상기 입력 값이 지연되어, 상기 GMA 결과값과 동시에 사용 가능하게 된다. 그러면 단일의 조사가 수행된다.

영상 데이터의 화소가 도착하면, 각 발광구역의 조사 영역 안에서 최대의 레드, 그린, 블루 및 화이트 화소 값들을 조사한다. 상기 GMA의 수정된 영상 데이터에 대해서, GMA 결과값이 도착함에 따라, 각각의 발광구역의 조사영역에서 한번에 하나씩 화소가 조사되고 통계가 수행된다. 이 두 조사들의 결과는 각 조사영역에 대한 최대 입력 영상 데이터 값과 최대 GMA 값이다. 상기 입력 값은 12 비트 크기이며, 상기 GMA 값은 색영역 밖으로 나갈 수 있으며 13비트 또는 14비트 크기일 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 GMA 값은 입력값과 GMA 값 모두를 유사한 하드웨어로 조사하기 위해서 한번 우측 쉬프트되고 12비트 값으로 클램핑 된다.

상기 조사영역은 조사반경에 의해 정의되고, 실제로 ledXsrv 및 ledY srv의 2개의 값을 가진다. 이들은 현재 화소의 x,y 위치가 해당 발광구역의 특정 조사영역의 안에 있는지 여부를 결정하기 위해 각각의 발광구역 중앙부에 위치하는 단일의 바운딩 박스(bounding box)로 사용된다.

본 실시예의 설계는 8x6 또는 48 발광구역을 가지므로, 28개의 통계 세트가 동시에 필요하다. 이는 도 6에 도시된 48개의 유사한 모듈들에 의해 계산된다. 각각의 48개 모듈은 현재 화소값과 병렬적으로 작동한다. 도 6에서 현재 픽셀의 x, y 위치는 테스트 모듈(블록 582)로 입력된다. 참(true)인 경우, R, G, B값이 블록(584)에서 이전의 피크 값과 비교된다. 어느 쪽이든 큰 값이 블록(584)에 저장된다. 이러한 과정은 각각의 화소에 대해 수행된다.

피크 값을 0으로 조정하는 피크값 모듈은 각 프레임의 시작에서 리셋된다. 각각의 픽셀이 화소의 x, y 위치에 도착하면 발광구역의 조사영역의 위치와 비교된다. (도 6의 블록(582)) 상기 화소가 상기 발광구역의 조사영역 안에 있으면, 이전 피크값의 최대값이 화소 RGB값(블록(584))과 비교하여 고정된다. 조사의 마지막에는 최종 피크 값이 피크 R, 피크 G 및 피크 B(블록 (586))로 남는다. 이는 입력 영상 값에서 GMA를 위해 분리되어 실행된다.

테이블 3은 유사코드 Lua 에서 상기 입력 영상 데이터 및 상기 GMA 결과값(GMA 출력)을 조사하기 위한 함수 이다.

[테이블 3]

function survey(srvbufl,snrbuf2) --survey the input and the gma output

--first, zero the peak value tables

for i=O, xbak*ybak do peakr[i],peakg[i],peakb[i]=0,0,0 end

for i=O,xbak*ybak do inpeakr[i],inpeakg[i],inpeakb[i]=0,O,O end

--loop for all the pixels (simulate the arrival of pixels in the stream)

spr.loop(xsiz,ysiz,1,1,function(x,y)

local r,g,b=spr.fetch("ingam",x,y)

local rw,gw,bw,ww = spr.fetch("gma",x,y)

for y1=O, ybak-l do --loop for all the led blocks across

for xl=O, xbak-l do --and down

local xp=xl*ledXsep+ledXoff --center position for this led

local yp=yl*ledYsep+ledYoff

if AND(yl, 1)==0 then

xp=xp + ledEoff

else

xp=xp + ledOoff

end

local ind=xl+yl*xbak --index to peak tables

--if this led is inside the radius

if math. abs (x-xp) <=ledXsrv and math. abs (y-yp) <=ledYsrv then

peakr[ind]=math.max(peakr[ind],rw)

peakg[ind]=math.max(peakg[ind],gw)

peakb[ind]=math.max(peakb[ind],bw)

inpeakr[ind]=math.max(inpeakr[ind],r)

inpeakg[ind]=math.max(inpeakg[ind],g)

inpeakb[ind]=math.max(inpeakb[ind],b)

end

end --for all leds

end) --for all input pixels

end

조사가 끝난 후에 48*3 피크 입력 영상 값이 직접 상기 백라이트의 발광구역을 구동하기 위해 사용된다. 그러나 추가적인 처리가 디케이(decay) 모듈(510)에서 수행된다.

상기 GMA 값은 12비트 이고 2048보다 큰 값은 색영역을 벗어난다. 따라서 상기 발광구역의 상기 백라이트 구동값은 상기 GMA 값으로 곱해지고 2048로 나뉘어 올바른 백라이트 구동값으로 증가되거나 감소된다.

백라이트 값이 0의 값인 경우 곱셈기를 사용해서는 증가시킬 수 없다. (GMA값)x(이전 프레임의 백라이트 구동 값)의 최대치와 상기 입력 영상 데이터의 조사결과를 취하여 이를 막을 수 있다. 또한 백라이트가 갑작스런 영상변화에 보다 빨리 반응하도록 할 수 있다.

디케이 모듈(510)은 단순 이진 지수 감쇠를 사용하여 새로운 백라이트 구동값을 GMA 값으로 곱해진 이전 프레임의 백라이트 구동값으로 감쇠시킨다. 상기 이진 지수 감쇠는 12프레임 이하 만에 새로운 설정으로 백라이트가 감쇠되는 것을 보장한다.

제조

본 실시예에 따른 표시장치의 상기 로컬 디밍 구조는 불균일한 백라이트를 수용하는 방법을 제공한다. 또한 상기 표시시스템의 백라이트를 제조하는데 있어서 단순화하고 비용을 절감할 수 있는 방법을 제공한다.

LED를 제조하는데 있어서 제조된 LED들은 같은 구동레벨에 대해 모두 동일한 광량을 발생시키는 것은 아니다. 따라서 이러한 불규칙성을 계산하기 위해 백라이트 모듈의 제조는 LED를 발광소자로 이용하고, 비닝(Binning) 과정이 필요하다. 비닝과정은 백라이트에 들어갈LED를 선별하는 과정이다. 이 과정에서, 각각의 LED에서 출력되는 광량을 측정하고, 비슷한 출력레벨을 가지는 LED들을 그룹화 한다. 같은 그룹의 동일 구동레벨에 대해 동일한 출력레벨을 갖는 LED들을 포함하도록 상기 백라이트를 제조한다. 따라서 균일한 백라이트를 얻을 수 있다.

여기에 나타난 방법을 사용하는 데는 비닝이 필수적이지 않다. 상기 백라이트는 비닝이 필요없는 기능적인 LED들로 만들어진다. 상기 기재된 바와 같이 각각의 발광구역 의 PSF가 측정된다. 발광구역은 하나의 LED이거나 그룹화된 LED들일 수 있다. 주로 PSF LUT 형태인 측정된 PSF 데이터는 상기 표시장치에 로드되고, 상기 언급한 바와 같이 모든 LED들의 불규칙성이 영상 데이터의 조작으로 설명된다.

더욱이, 전체적으로 디밍되는 동적 백라이트(또는 동적 디밍이 안되는 백라이트라 하더라도)에 이러한 방법이 사용될 수 있다. 이 경우, NxM 배열의 구역들 대신 1x1 배열의 구역(예를 들어, 단일 백라이트에서 불규칙성을 설명하는 단일 PSF) 제외하고는, 로컬 디밍을 위한 구조와 동일하다. 상기 불규칙성은 비닝되지 않은 LED들 및/또는 최적화되지 않은 공간배치에 의해 증가된다. LED들은 상기 PSF 데이터 구조에 특징지어지고 저장되며, 상기 구조에 의해 구현되는 정밀한 유효 백라이트 모델링을 활용하여 LCD 값에 의해 보상된다.

기능적 작용의 실시예

본 명세서상에 기술된 상기 모듈 및/또는 블록들의 기능적 작용은 디지털 전기회로 또는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 또는 본 명세서상에 대시된 구조 또는 이와 균등한 구조를 갖는 하드웨어, 또는 상기 중 하나 이상의 조합에 의해 구현될 수 있다. 본 실시예는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램, 예를 들면 컴퓨터에서 읽을 수 있는 인코딩된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램된 매체 또는 상기 작용을 제어할 수 있는 데이터 처리 장치를 구현할 수 있다.

프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 또는 코드등으로 알려진 컴퓨터 프로그램은 컴파일 되거나 해석형 언어를 포함하도록 어떠한 종류의 프로그래밍 언어로라도 쓰여질 수 있다. 또한 자립형 프로그램 또는 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 또는 다른 컴퓨터 환경에 적합한 유닛 등으로 어떠한 형태든 개발될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 대응될 필요가 없다. 프로그램은 다른 프로그램 또는 데이터(예를 들면 마크업 언어 문서에 저장된 하나이상의 스크립트)를 저장하고 있는 파일의 일부에, 또는 문제의 프로그램에 전용하는 하나의 파일, 또는 다중 작동 파일(예를 들면, 하나이상의 모듈, 서브프로그램, 또는 코드의 일부를 저장하는)에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 컴퓨터 또는 한곳이나 여러 곳에 있는 통신 네트워크로 연결된 여러 컴퓨터에서 실행되도록 개발될 수 있다.

명세서상에 기재된 처리과정과 논리 흐름은 입력 데이터에 작동하여 기능을 수행하도록 프로그램된 하나이상의 하나이상의 컴퓨터프로그램을 실행하고 출력을 생성하는 프로그램 가능한 프로세서에 의해 수행된다. 상기 처리과정과 논리 흐름은 특수 목적의 논리회로에 의해 수행되고 이러한 장치도 같은 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들면, field programmable gate array (FPGA) 또는 주문형 직접회로(ASIC)가 있다.

컴퓨터 프로그램을 실행하기 적합한 프로세서는 일례로, 일반적이거나 특수목적의 마이크로 프로세서, 또는 다른 종류의 많은 디지털 컴퓨터용 프로세서들 모두 사용될 수 있다. 일반적으로, 프로세서는 지시나 데이터를 ROM(read-only memory) 또는 RAM(random access memory) 또는 양자로부터 받는다. 컴퓨터의 필수적인 구성은 지시를 수행하는 프로세서, 및 지시와 데이터를 저장하기 위한 하나이상의 메모리 장치이다. 또한 일반적으로, 컴퓨터는 또는 데이터를 받거나 보내기 위해 연결되거나 또는 양자모두인 데이터를 저장하기 위한 하나이상의 대용량 저장 장치(예를 들면 자기디스크, 광자기디스크 또는 광디스크)를 포함한다. 그러나 컴퓨터는 이러한 장치를 가질 필요가 없다. 게다가, 컴퓨터는 다른 장치(예를 들면, 휴대폰, PDA, 휴대용 오디오기기, GPS 리시버 등)에 끼워 넣을 수(embedded) 있다. 컴퓨터 프로그램 지시 및 데이터를 저장하는데 적합한 컴퓨터에서 읽을 수 있는 미디어는 모든 종류의 비휘발성 메모리, 미디어 및 메모리 장치를 포함한다. 예를 들어 반도체 메모리 장치가 포함되고, 예를 들어 EPROM, EEPROM 및 플래쉬 메모리 장치, 자기 디스크, 예를 들면, 내부 하드디스크 또는 분리 가능한 디스크, 광자기디스크, 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크가 있다. 상기 프로세서와 메모리는 특수 목적 논리회로로 만들어질 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 백라이트 2: 발광소자
3: 표시패널 4: 광선
5: 인접부분 21: 제1 발광소자
22: 제2 발광소자 23: 제3 발광소자
52: 인접영역 61: 제1 영역
62: 제2 영역 63: 제3 영역
300: 시간선 600: 블록도

Claims

영상 데이터를 표시하는 표시 패널;
광의 량을 조절하는 백라이트 구동 값에 응답하여 상기 광을 방출하는 하나 이상의 발광구역을 포함하고, 상기 표시 패널에 상기 광을 조사하는 백라이트;
N번째 프레임(N은 자연수)의 영상 데이터로부터 상기 각각의 발광구역의 상기 백라이트 구동 값을 선택하는 백라이트 선택 모듈;
상기 백라이트 및 상기 백라이트 구동값에 대하여, 각각의 상기 발광 구역의 상기 광이 상기 표시패널 전체에 대한 기여를 나타내는 정보인 광확산 정보를 사용하여 상기 N번째 프레임의 영상 데이터의 유효 백라이트 신호를 생성하는 유효 백라이트 모듈; 및
N+1번째 프레임의 영상 데이터를 상기 N번째 프레임의 영상 데이터의 유효 백라이트 신호에 따라 조절하고, 상기 조절된 영상 데이터를 상기 표시패널에 제공하는 영상 데이터 조절 모듈을 포함하고,
상기 유효 백라이트 모듈은 상기 N번째 프레임의 영상 데이터의 저해상도 유효 백라이트 신호의 테이블을 생성하고, 상기 저해상도 유효 백라이트 신호의 테이블은 상기 영상 데이터 보다 저해상도를 가지고,
상기 유효 백라이트 모듈은 보간 블록을 더 포함하고, 상기 보간 블록은 저해상도를 갖는 상기 저해상도 유효 백라이트 신호의 테이블을 상기 영상 데이터의 화소 해상도까지 보간하여 각각의 화소에 상기 유효 백라이트 신호를 생성하고,
상기 유효 백라이트 모듈은 상기 N+1번째 프레임의 영상 데이터의 처리와 병렬적으로 상기 저해상도 유효 백라이트 신호의 테이블을 보간하기 위하여 dual-ported 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1 항에 있어서, 상기 광확산 정보는 각각의 상기 발광구역에서 측정되고 점확산 함수(point spread function: PSF) 테이블에 담긴 점확산 함수 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제2 항에 있어서, 상기 유효 백라이트 모듈은 상기 PSF 테이블을 사용하여 상기 저해상도 유효 백라이트 신호의 테이블을 생성하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 유효 백라이트 모듈은
상기 광확산정보를 포함하는 룩업 테이블(look up table: LUT); 및
상기 LUT를 이용하여 상기 영상 데이터 보다 저해상도를 갖는 유효 백라이트 신호를 생성하는 제1 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1 항에 있어서, 상기 영상 데이터는 복수의 화소 데이터를 포함하고, 각각의 화소 데이터는 상기 화소에 대응되는 유효 백라이트 신호로 나누어져 각각 화소의 상기 조절된 영상 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1 항에 있어서, 각각의 상기 발광 구역은 하나이상의 발광 다이오드(light emitting diode: LED)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1 항에 있어서, 각각의 상기 발광구역은 컬러 발광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1 항에 있어서, 상기 광확산 정보는 각각의 발광구역에 모델링된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1 항에 있어서, 상기 백라이트 선택 모듈은
각각의 상기 발광 구역의 조사영역 안의 상기 영상 데이터를 조사하고 각각의 발광구역의 초기 백라이트 구동값을 결정하는 조사 블록; 및
상기 초기 백라이트 구동값을 조절하는 스무딩(smoothing) 함수를 사용하여 상기 백라이트 구동값을 생성하는 감쇄 블록을 포함하고,
상기 발광 구역의 상기 조사영역은 상기 표시패널의 영역에 표시되는 화소 데이터 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제10 항에 있어서, 상기 감쇄 블록은 상기 초기 백라이트 구동값을 조절하기 위해 이전 프레임의 백라이트 구동값을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제10 항에 있어서, 3컬러 값 데이터의 상기 조절된 영상 데이터를 다원색 값 데이터로 변환하는 감마 맵핑 모듈을 더 포함하는 표시장치.
제12 항에 있어서, 상기 조사블록은 상기 다원색 값 데이터를 수신하고 각각의 조사 영역에서 상기 다원색 값 데이터를 조사하여 색영역 매핑(gamut mapping: GMA)값을 결정하고,
상기 감쇄블록은 상기 GMA값 및 이전 프레임의 백라이트 구동값을 이용하여 상기 초기 백라이트 구동값으로부터 상기 백라이트 구동값을 생성하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
하나이상의 발광구역을 갖고 상기 각각의 발광구역이 백라이트 구동값에 대응해서 광을 방출하는, 표시패널에 광을 조사하는 백라이트를 갖는 표시장치의 영상 표시방법에 있어서,
표시장치에 N번째 프레임(N은 자연수)의 영상 데이터를 수신하는 단계;
상기 N번째 프레임의 영상 데이터로부터 각각의 발광구역의 백라이트 구동값을 결정하는 단계;
각각의 상기 발광구역에 대한 점확산함수 정보를 포함하는 상기 표시장치에 대한 광확산정보 테이블을 로드(load)하는 단계;
상기 백라이트 구동값 및 상기 광확산 정보 테이블로부터 상기 N번째 프레임의 영상 데이터의 저해상도 유효 백라이트 신호의 테이블을 생성하는 단계;
저해상도를 갖는 상기 저해상도 유효 백라이트 신호의 테이블을 상기 영상 데이터의 화소 해상도까지 보간하여 각각의 화소에 상기 유효 백라이트 신호를 생성하는 단계;
상기 N번째 프레임의 영상 데이터의 상기 유효 백라이트 신호에 의해 상기 표시장치에 수신된 N+1번째 프레임의 영상 데이터를 조절하여 수정된 영상 신호를 생성하는 단계; 및
조절된 영상 신호를 상기 표시패널에 제공하는 단계를 포함하고,
유효 백라이트 모듈은 상기 N+1번째 프레임의 영상 데이터의 처리와 병렬적으로 상기 저해상도 유효 백라이트 신호의 테이블을 보간하는 영상 표시방법.
삭제
제14 항에 있어서, 상기 광확산 정보 테이블은 각각의 상기 발광구역에서 측정된 점확산 정보의 테이블인 것을 특징으로 하는 영상 표시방법.
제14 항에 있어서, 상기 영상 데이터는 복수의 화소 데이터를 포함하고, 각각의 상기 화소 데이터는 상기 화소에 대응하는 유효 백라이트 신호로 나누어져 수정된 영상 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 표시방법.
제14 항에 있어서, 상기 영상 데이터로부터 각각의 발광구역의 백라이트 구동값을 결정하는 단계는,
각각의 상기 발광구역의 조사 영역 안의 상기 영상 데이터를 조사하여 각각의 상기 발광구역의 초기 백라이트 구동 값을 결정하는 단계 및
상기 초기 백라이트 구동값을 스무딩 함수로 감쇠하여 상기 백라이트 구동값을 생성하는 단계를 포함하고,
각각의 상기 발광구역의 상기 조사 영역은 상기 표시 패널의 영역에 표시될 화소 데이터 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 표시방법.
제18 항에 있어서, 상기 초기 백라이트 구동값을 감쇠하는 단계는,
상기 초기 백라이트 구동값을 이전 프레임의 백라이트 구동값으로 감쇠하여 상기 초기 백라이트 구동값을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 표시방법.
제19 항에 있어서, 상기 영상 데이터를 3색 값 데이터에서 다원색 값 데이터로 변환하는 단계를 더 포함하는 영상 표시방법.
제20 항에 있어서, 각각의 조사 영역의 상기 다원색 값 데이터를 조사하여 GMA값을 결정하는 단계, 및 초기 백라이트 구동값을 상기 GMA값과 이전 프레임의 백라이트 구동값으로 감쇠시켜 상기 백라이트 구동값을 생성하는 단계를 더 포함하는 영상 표시방법.
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