KR20070020888A - 계조 표현 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

광원에 의해 가중치를 적용한 계조 표현 방법 및 그 장치가 개시된다.

본 발명은 디스플레이 장치의 계조 표현 방법에 있어서, 입력신호의 계조 표현에 대응하는 변조 신호를 생성하는 단계, 상기 변조 신호에 대응하도록 광원의 밝기를 조절하는 단계 및 상기 입력 신호를 시각적 이미지로 출력함과 동시에 상기 밝기가 조절된 광원으로 빛을 방사하여 시각적 이미지의 계조에 가중치를 적용하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 디스플레이 장치의 부족한 계조 표현을 보충하여 비트 뎁쓰(Bit Depth)가 제한된 패널의 한계를 극복하고, 두 계조값의 평균 이상으로 다양한 계조 표현이 가능하여 섬세한 계조의 화면을 제공할 수 있고, 어두운 화면에서도 화상의 식별을 용이하게 할 수 있다.

Description

계조 표현 방법 및 그 장치 {Method for dithering and Apparatus thereof}

도 1은 128 계조와 127계조를 번갈아 표시하여 127.5 계조를 표시하는 예를 보여주는 그래프이다.

도 2는 본 발명의 블럭도이다.

도 3은 본 발명에 따른 흐름도이다.

도 4a는 본 발명에 따라 입력신호의 변조와 함께 광원을 변조하는 과정을 보여주는 그래프이다.

도 4b는 본 발명에 따라 광원에 의해 계조에 가중치를 적용한 결과를 보여주는 그래프이다.

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 광원에 의해 가중치를 적용한 계조 표현 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 화소들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여, 액정측의 광투과율을 조절함으로써, 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다.

이러한 액정표시장치는 화소들이 액티브 매트릭스(active matrix) 형태로 배열되는 액정패널과, 액정패널을 구동하기 위한 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버를 구비한다.

액정패널은 서로 대향하는 컬러필터(color filter) 기판 및 박막 트랜지스터 어레이 기판과, 그 컬러필터 기판 및 박막 트랜지스터 어레이 기판의 이격 간격에 충진된 액정들로 이루어지는 액정층으로 구성된다.

컬러필터 기판 및 박막 트랜지스터 어레이 기판에 대향하는 내측면에는 각각 공통전극과 화소전극이 형성된다. 이때, 공통전극에 소정의 공통전압이 인가된 상태에서 화소전극에 데이터신호가 인가되면, 화소전압과 공통전압 간의 전위차에 의한 전계가 액정층에 인가된다. 따라서, 화소전극에 인가되는 서로 상이한 데이터신호에 의해 액정층의 광투과율을 개별적으로 조절하여 원하는 화상을 표시할 수 있다.

박막트랜지스터 어레이 기판 상에는 데이터 드라이버로부터 공급된 데이터신호를 화소전극으로 전달하기 위한 데이터 라인들과, 게이트 드라이버로부터 공급된 고전위 게이트 전압을 화소전극들이 1개 라인씩 순차적으로 선택되도록 전달하기 위한 게이트 라인들이 서로 교차되도록 배열되어 있다.

화소전극들에는 스위칭소자로 사용되는 박막 트랜지스터(TFT)가 연결되는데, 게이트 라인들을 통하여 공급된 고전위 게이트 전압에 의해 TFT가 턴-온되고, 이때 데이터 라인들을 통해 공급된 데이터신호가 TFT의 소스전극과 드레인전극을 통해 화소전극으로 인가됨에 따라, 공통 전극에 인가된 공통전압과 화소전극에 인가된 데이터신호 사이의 전계에 의해 액정층의 광투과율이 조절된다.

그러나 위와 같은 액정 패널은 일반적으로 8비트로 비트 뎁쓰(Bit Depth)가 제한되어 있어 다양한 계조의 표현이 어렵다.

종래의 계조 표현 방법 및 장치는 N계조와 N+1계조 사이의 계조를 표현하기 위하여 프레임(Frame)마 N계조의 데이터와 N+1계조의 데이터를 순차적으로 출력하여 관측자로 하여금 N+0.5 계조를 인식할 수 있도록 한다. 도 1은 128 계조와 127계조를 번갈아 표시하여 127.5 계조를 표시하는 예시를 보여준다. 즉, 128 계조를 표시한 다음에 127 계조를 곧바로 표시하면 관측자는 127.5 계조를 인식하게 되고, 127 계조를 표시한 후에 다시 127 계조를 표시하면 관측자는 그대로 127 계조를 인식하게 된다.

그러나, 종래의 계조 표현 방법 및 장치는 보충할 수 있는 계조 수에 한계가 있고, 다양한 계조 표현이 어려워 어두운 화면과 같이 APL(Average Picture Luminance: 평균 휘도 레벨)이 낮은 화면에서는 화상을 식별하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광원의 밝기를 입력신호와 동기하여 변조함으로써, 디스플레이 장치의 부족한 계조 표현을 보충하고 어두운 화면에서도 화상의 식별을 용이하게 하는 계조 표현 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기의 계조 표현 방법이 적용된 계조 표현 장치를 제공하는데 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 디스플레이 장치의 계조 표현 방법에 있어서, 입력신호의 계조 표현에 대응하는 변조 신호를 생성하는 단계, 상기 변조 신호에 대응하도록 광원의 밝기를 조절하는 단계 및 상기 입력 신호를 시각적 이미지로 출력함과 동시에 상기 밝기가 조절된 광원으로 빛을 방사하여 시각적 이미지의 계조에 가중치를 적용하는 단계를 포함한다.

상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 디스플레이 장치의 계조 표현 장치에 있어서, 입력신호를 영상처리 신호로 변환하여 출력하고, 상기 입력신호의 계조 표현에 대응하는 변조 신호를 생성하여 출력하는 영상처리부, 상기 영상처리 신호를 수신하여 시각적 이미지로 출력하는 패널부 및 상기 변조 신호를 수신하여 상기 변조 신호에 대응하도록 광원의 밝기를 조절하여 상기 시각적 이미지의 계조에 가중치를 적용하는 광원부를 포함한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 블럭도이다.

입력 영상 신호(이하 "입력 신호")는 디지털 신호 처리기(DSP) 등으로 처리를 하여 영상 처리부(200)에 입력된다.

영상 처리부(200)는 입력 신호를 수신하여 영상 신호로 변환하여 출력한다. 영상 처리 신호는 입력 신호를 패널부의 입출력 특성에 적합하도록 변환한 신호이다. 또한, 영상 처리부(200)는 입력 신호의 계조 표현을 분석하여 계조 표현에 대응하는 변조 신호를 생성한다. 예를 들어, 분석한 입력 신호의 계조가 127.3이라 면, 127.3에 대응하는 레벨을 갖는 신호를 변조 신호로 할 수 있다.

패널부(210)는 영상 처리부(200)에서 출력된 영상 처리 신호를 수신한다. 또한, 패널부(210)는 패널 구동부(211)과 디스플레이 패널(212)로 구성되어 영상 처리 신호에 대응하는 시각적 이미지를 표시한다.

패널 구동부(211)는 수신된 영상 처리 신호를 디스플레이 신호로 변환하여 디스플레이 패널(212)로 전송한다. 디스플레이 신호는 디스플레이 패널의 화소 전극에 인가되는 신호로서, 디스플레이 신호에 따라 각 화소의 밝기 및 색상이 변화하게 된다.

디스플레이 패널(212)은 디스플레이 신호에 따라 시각적 이미지를 표시한다.

광원부(220)는 영상 처리부(200)에서 출력된 변조 신호를 수신한다. 또한, 광원부는 광원구동부(221)와 조명계(222)로 구성되어, 변조 신호에 대응하는 밝기의 빛을 방사하여 디스플레이 패널(212)의 시각적 이미지의 계조에 가중치를 적용한다. 예를 들어, 펄스폭 변조시 첫 서브 프레임의 가중치를 1, 두 번째 서브 프레임의 가중치를 0.5로 하여 변조하는 경우, 영상신호 처리부(200)에서 위와 같은 가중치를 적용한 광원 변조 신호를 생성하여 광원 구동부(221)에 전달한다. 관측자는 광원의 출력광의 계조값과 패널 신호값의 곱을 적분한 값으로 계조를 인식하게 된다.

광원구동부(221)는 변조 신호에 대응하는 구동 전압을 조명계(222)에 인가한다.

조명계(222)는 인가된 구동 전압에 대응하는 밝기의 빛을 방사한다. 입력 신 호가 디스플레이 패널을 통해 시각적 이미지로 표시됨과 동시에 조명계는 입력신호에 의한 구동 전압에 대응하여 빛을 방사함으로써, 시각적 이미지의 계조에 광원에 의한 계조 가중치가 더해지도록 할 수 있다.

이에 따라, 디스플레이 패널 고유의 계조 레벨을 광원에 의해 더욱 세분화하여 표시할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 흐름도이다.

먼저, 입력 신호의 계조 표현에 대응하는 변조 신호를 생성한다(300 과정). 예를 들어 첫 서브 프레임의 가중치를 1, 두 번째 서브 프레임의 가중치를 0.5로 하여 변조하는 경우, 영상신호 처리부(200)에서 위와 같은 가중치를 적용한 광원 변조 신호를 생성하여 광원 구동부(221)에 전달한다.

다음, 변조 신호에 대응하도록 구동 전압을 조절한다(310 과정). 영상신호 처리부(200)에서는 입력 신호의 각 서브 프레임에 따라 N+α계조와 N+β계조를 순차적으로 발생시킨다. 구동전압은 이와 같은 계조를 반영한다.

마지막으로, 입력신호의 정보를 디스플레이 패널을 통해 시각적으로 표시함과 동시에 구동 전압을 광원에 인가하여 빛을 방사하게 함으로써, 출력되는 시각적 이미지의 계조에 광원에 의한 가중치가 적용되도록 한다(320 과정).

도 4a는 본 발명에 따라 입력신호의 변조와 함께 광원을 변조하는 과정을 보여주는 그래프이다.

입력신호의 변조는 서브 프레임 주기 T마다 디스플레이 패널 고유의 계조 레벨에 적합하도록 변조된다. 광원 또한 주기 T마다 변조된 계조 레벨에 적용할 가중 치로 변조된다. 도 4a에서는 첫번째, 주기 T 동안은 가중치 1을, 두번째 주기 T 동안은 가중치 0.5를, 세번째, 주기 T 동안 가중치 1을, 네번째 주기 T 동안은 가중치 0.5를, 다섯번째 주기 T 동안은 가중치 1을 적용하고 있다. 광원의 변조는 상술한 바와 같이, 변조 신호 및 구동 전압에 의해 광원의 밝기를 조절함으로써 가능하다. 또한, 광원의 변조는 프레임별로 이루어질 수 있다.

도 4b는 본 발명에 따라 광원에 의해 계조에 가중치를 적용한 결과를 보여주는 그래프이다.

하나의 화면이 두개의 서브 프레임으로 구성된다고 가정할 때, 도 4b는 95.25, 95.5, 95.75, 96의 4가지 계조를 표현하고 있다. 즉, 127 및 128 계조의 조합으로 4가지의 계조를 표현하고 있는 것이다. 만약 광원에 의해 계조에 가중치를 적용하지 않는다면, 127, 127.5, 128 의 3가지 계조만 표현할 수 있다. 여기서, 본 발명은 종래 기술들과 구별된다. 또한, 광원에 의한 가중치를 1과 0.5 이외에 0.25, 0.75 등으로 세분화하여 더 다양한 계조를 표현할 수도 있다.

다음의 표 1은 프레임 2에 광원에 의한 가중치 0.5를 적용하여 표현되는 계조를 종래 기술과 비교하여 나타낸 것이다.

프레임 1	프레임 2	종래 기술의 계조	본 발명의 계조
000	000	0	0
000	001	0.5	0.25
001	000	0.5	0.5
001	001	1	0.75
001	010	1.5	1
010	001	1.5	1.25
010	010	2	1.5
010	011	2.5	1.75
011	010	2.5	2
011	011	3	2.25
011	100	3.5	2.5

표 1에서, 종래 기술의 계조는 프레임 1과 프레임 2의 계조의 평균값에 해당하고, 본 발명의 계조는 (프레임 1 + 프레임 2 * 0.5) / 2 의 식으로 구해진 값이다. 위 식에서 0.5는 광원에 의한 가중치이다.

이때, 광원은 디스플레이 패널에 백라이트 형태 또는 각 화소마다 별도로 위치하는 초소형 광원 형태가 될 수 있다.

표 1에서 보듯이, 본 발명에 의하면, 표시할 수 있는 기본 계조의 3배에 해당하는 계조를 표현할 수 있다. 이때, 광원에 의한 가중치를 0.5 이외에 0.25, 0.3 등으로 다양하게 변화시켜 더 많은 계조를 표현할 수 있음은 물론이다.

바람직하게는 광원은 다수의 서브 프레임으로 구성될 수 있으며, 각 서브 프레임은 서로 다른 가중치를 가질 수 있다.

바람직하게는 디스플레이 패널에 입력되는 신호는 각 서브 프레임을 기준으로 표시될 수 있다.

바람직하게는 광원에 의해 가중치를 적용하는 과정은 디스플레이 패널에 의한 시각적 이미지의 출력과 동시에 이루어지게 할 수 있다.

바람직하게는 변조 신호의 생성은 영상처리신호의 생성과 동시에 이루어지도록 할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 광원의 밝기를 입력신호와 동기하여 변조함으로써, 디스플레이 장치의 부족한 계조 표현을 보충하여 비트 뎁쓰(Bit Depth)가 제한된 패널의 한계를 극복하고, 두 계조값의 평균 이상으로 다양한 계조 표현이 가능하여 섬세한 계조의 화면을 제공할 수 있고, 어두운 화면에서도 화상의 식별을 용이하게 하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 디스플레이 장치의 계조 표현 방법에 있어서,

   입력신호의 계조 표현에 대응하는 변조 신호를 생성하는 단계;

   상기 변조 신호에 대응하도록 광원의 밝기를 조절하는 단계; 및

   상기 입력 신호를 시각적 이미지로 출력함과 동시에 상기 밝기가 조절된 광원으로 빛을 방사하여 시각적 이미지의 계조에 가중치를 적용하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 계조 표현 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광원의 밝기를 조절하는 단계는

   상기 입력신호의 계조 표현에 대응하는 구동전압을 이용하여 광원의 밝기를 조절하는 것을 특징으로 하는 계조 표현 방법.
3. 디스플레이 장치의 계조 표현 장치에 있어서,

   입력신호를 영상처리 신호로 변환하여 출력하고, 상기 입력신호의 계조 표현에 대응하는 변조 신호를 생성하여 출력하는 영상처리부;

   상기 영상처리 신호를 수신하여 시각적 이미지로 출력하는 패널부; 및

   상기 변조 신호를 수신하여 상기 변조 신호에 대응하도록 광원의 밝기를 조절하여 상기 시각적 이미지의 계조에 가중치를 적용하는 광원부를 포함함을 특징으 로 하는 계조 표현 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 패널부는

   상기 영상처리 신호를 수신하여 디스플레이 신호로 변환하여 출력하는 패널구동부; 및

   상기 디스플레이 신호를 수신하여 상기 디스플레이 신호에 대응하는 시각적 이미지를 출력하는 디스플레이 패널을 포함함을 특징으로 하는 계조 표현 장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 광원부는

   상기 영상처리보드의 변조 신호에 대응하는 구동전압을 출력하는 광원구동부; 및

   상기 광원구동부의 구동전압에 대응하는 밝기로 빛을 방사하는 조명계를 포함함을 특징으로 하는 계조 표현 장치.

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