KR20070076892A - A liquid crystal system and a method for controlling it's contrast - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 LCD 시스템을 개략적으로 나타낸 도면.1 is a schematic view of a conventional LCD system.
도 2는 종래의 LCD 시스템에서 나타나는 감마 특성을 개략적으로 나타낸 도면.2 is a schematic view showing gamma characteristics of a conventional LCD system.
도 3a 내지 도 3c는 종래의 LCD 시스템에서 화면 밝기의 증가에 따른 시각적 컨트라스트 저하를 나타내는 도면.3A to 3C are diagrams showing a decrease in visual contrast with increasing screen brightness in a conventional LCD system.
도 4는 본 발명에 따른 LCD 시스템을 나타낸 도면.4 shows an LCD system according to the invention.
도 5는 본 발명에 따른 LCD 시스템의 컨트라스트 특성을 나타낸 도면.5 shows contrast characteristics of an LCD system according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 영상처리부 110 : LCD 구동부100: image processing unit 110: LCD driver
120 : 광원 130 : 콘덴싱 렌즈120: light source 130: condensing lens
140 : LCD 패널 150 : 가변 콘덴싱 렌즈140: LCD panel 150: variable condensing lens
152 : APL 처리부 154 : 가변 콘덴싱 렌즈 구동부152: APL processing unit 154: variable condensing lens driving unit
156 : 서보모터156: servo motor
본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LCD 시스템의 컨트라스트(contrast) 향상 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display (LCD), and more particularly, to an apparatus and method for improving contrast in an LCD system.
도 1은 종래의 LCD 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하여 종래의 LCD 시스템을 설명하면 다음과 같다.1 is a view schematically showing a conventional LCD system. Referring to FIG. 1, a conventional LCD system is described as follows.
종래의 LCD 시스템은 영상처리부(100)와 LCD 구동부(110)와 광원(120)과 콘덴싱 렌즈(130) 및 LCD 패널(140)을 포함하여 이루어진다. 상기 LCD 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 입력되는 신호를 디스플레이 포멧(format)에 일치시키고 적절한 화질이 보정되도록 영상처리부(100)에서 신호 처리한 후, LCD 패널(140)의 특성과 완전히 일치하도록 신호 및 클럭(clock)을 처리하는 LCD 구동부(110)로 전송한다. 상기 LCD 구동부(110)에서는 LCD 패널(140)의 투과 특성에 부합되도록 감마 보정과 컨트라스트(contrast) 보정 및 밝기(brightness) 처리를 하며, 균일성(uniformity) 보정을 수행하기도 한다. 그리고, 상기 LCD 구동부(110)에서 LCD 패널(140)의 구동 특성과 일치하도록 타이밍(timing) 신호도 만들어서 LCD 패널(140)로 보낸다. 상술한 감마 보정은, 영상표시장치에서 입력되는 신호를 인간의 시각 특성에 맞추어 변환하여 출력하는 것을 말한다.The conventional LCD system includes an
상술한 과정으로 화상의 그레이(grey) 특성이 만들어진 후, 광원(120)에서 광(light)이 투사되면 상기 투사된 광을 최대한 사용하기 위하여 콘덴싱 렌즈(130)로 광을 LCD 패널(140)의 크기에 일치하도록 최대한 모아서 LCD 패널(140)에 투사하며, 그레이 레벨(grey level)이 구분되도록 이미지가 출력되어 스크린에 투사된 다.After the gray characteristics of the image are generated by the above-described process, when light is projected from the
그러나, 상술한 종래의 LCD 시스템은 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the above-described conventional LCD system has the following problems.
도 2는 종래의 LCD 시스템에서 나타나는 감마 특성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3a 내지 도 3c는 종래의 LCD 시스템에서 화면 밝기의 증가에 따른 시각적 컨트라스트 저하를 나타내는 도면이다. 이하에서 도 2 및 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 종래의 LCD 시스템의 문제점을 설명한다.FIG. 2 is a diagram schematically illustrating gamma characteristics of a conventional LCD system, and FIGS. 3A to 3C are diagrams illustrating a decrease in visual contrast according to an increase in screen brightness in a conventional LCD system. Hereinafter, the problems of the conventional LCD system will be described with reference to FIGS. 2 and 3A to 3C.
도 2의 감마 특성 곡선은 블랙 레벨(밝기 '0')부터 화이트 레벨(밝기 '100%')까지 빛을 투사하여 적절한 감마 값을 가중시켜서 스크린으로부터 얻은 출력 값을 나타낸 곡선이다. 점선(200)으로 도시된 곡선이 LCD 시스템에서 이상적으로 얻고자 하는 감마 그래프인데, LCD의 본질적인 특성 때문에 어두운 부분(블랙 계조)에서 빛이 주변으로 흘러나가서 실선(250)으로 도시된 바와 같이 감마 특성이 저하된다.The gamma characteristic curve of FIG. 2 is a curve showing an output value obtained from a screen by projecting light from a black level (brightness '0') to a white level (brightness '100%') and weighting an appropriate gamma value. The curve shown by the
상술한 내용은 LCD에서의 컨트라스트 저하의 가장 큰 요소가 되고 있으며, LCD 시스템에서 콘트라스트를 높이기 위하여 광원에서 아무리 많은 양의 빛을 방출해도 수치적인 컨트라스트만 약간 개선될 뿐 시각적으로 컨트라스트가 나쁘게 보이는 이유는 상술한 이유 때문이다.The above is the biggest factor of contrast reduction in LCD, and in order to increase the contrast in LCD system, even if a large amount of light is emitted from the light source, only the numerical contrast is slightly improved, and the visual contrast is bad. It is for the reason mentioned above.
도 3a에서 화면의 한가운데에 블랙 레벨(밝기 '0')이 디스플레이되고 있으며, 나머지 부분에는 화이트 레벨(밝기 '100%'가 디스플레이되고 있다. 화이트 레벨의 밝기가 증가할수록 블랙 레벨은 도 3b에 도시된 바와 같이 주변 밝기의 영향으로 밝기가 점차 증가하여 도 3c에 되시된 바와 같이 밝기가 증가할수록 컨트라스 트가 나빠진다.In FIG. 3A, a black level (brightness '0') is displayed in the middle of the screen, and a white level (brightness '100%') is displayed in the remaining part. As the brightness of the white level increases, the black level is shown in FIG. 3B. As shown in FIG. 3C, the brightness gradually increases due to the influence of the ambient brightness, and as the brightness increases, the contrast worsens.
따라서, 우수한 컨트라스트를 유지하기 위해서는 화면의 밝기는 약간 손해를 보더라도 블랙의 밝기를 최대한 낮추어야 한다.Therefore, to maintain excellent contrast, the brightness of the screen should be reduced as much as possible even if the brightness of the screen is slightly damaged.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 컨트라스트를 대폭 향상시킨 LCD 시스템 및 그 구동방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an LCD system and a method of driving the same, which greatly improve contrast.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 화면의 밝기에 따라 투사되는 빛의 양을 조절하는 가변 콘덴싱 렌즈(condensing lensing); 및 상기 가변 콘덴싱 렌즈를 구동시키는 구동부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LCD 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises a variable condensing lens (condensing lensing) for adjusting the amount of light projected according to the brightness of the screen; And it provides a LCD system comprising a drive unit for driving the variable condensing lens.
상기 가변 콘덴싱 렌즈는, 광원으로부터 투사되는 빛의 양에 비례하여, 패널에 투사되는 빛의 면적을 조절하는 것이 바람직하다.The variable condensing lens preferably adjusts the area of light projected on the panel in proportion to the amount of light projected from the light source.
상기 LCD 시스템은, 상기 구동부의 제어 신호에 의하여 상기 가변 콘덴싱 렌즈를 구동시키는 서보모터(servomotor)를 더 포함하는 것이 바람직하다.The LCD system may further include a servomotor which drives the variable condensing lens according to a control signal of the driving unit.
상기 구동부는, 밝기 조절이 필요한 레벨을 감지하는 전압구동부 및 상기 LCD와의 싱크(sync)를 일치시키는 타이밍 구동부를 포함하는 것이 바람직하다.The driving unit preferably includes a voltage driving unit for sensing a level requiring brightness adjustment and a timing driving unit for synchronizing sync with the LCD.
상기 LCD 시스템은, 입력 신호에 대하여 평균 밝기를 저장하고 출력하여, 컨트라스트(contrast) 증폭특성을 결정하는 APL(Average Picture Level) 처리부를 더 포함하는 것이 바람직하다.The LCD system preferably further includes an average picture level (APL) processing unit that stores and outputs average brightness with respect to an input signal to determine contrast amplification characteristics.
본 발명은 화면의 밝기에 따라서 패널에 투사되는 빛의 양을 조절하여 화면의 콘트라스트(contrast)를 향상시키는 것을 특징으로 하는 LCD(Liquid Crystal Display) 시스템의 구동방법을 제공한다.The present invention provides a driving method of an LCD (Liquid Crystal Display) system, characterized in that to improve the contrast (contrast) of the screen by adjusting the amount of light projected on the panel according to the brightness of the screen.
상기 LCD 시스템의 구동방법은, 가변 콘덴싱 렌즈의 위치를 조절하여 상기 패널에 투사되는 빛의 양을 조절하는 것이 바람직하다.In the method of driving the LCD system, it is preferable to adjust the amount of light projected on the panel by adjusting the position of the variable condensing lens.
본 발명은 영상 처리부에서 신호 처리된 입력 신호에 대하여, APL 처리부에서 평균 밝기를 저장하고 출력하여 컨트라스트 증폭특성을 결정하는 단계; 상기 컨트라스트 증폭특성에 따라 LCD 구동부에서 가변 콘덴싱 렌즈의 위치를 조절하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LCD 시스템의 컨트라스트 조정방법을 제공한다.The present invention provides a method for processing an input signal processed by an image processor, the method comprising: storing and outputting average brightness in an APL processor to determine contrast amplification characteristics; It provides a contrast adjustment method of the LCD system comprising the step of adjusting the position of the variable condensing lens in the LCD driver in accordance with the contrast amplification characteristics.
상기 가변 콘덴싱 렌즈의 위치를 조절하는 단계는, 서보모터를 구동시켜서 상기 가변 콘덴싱 렌즈의 위치를 조절하는 것이 바람직하다.In the adjusting of the position of the variable condensing lens, it is preferable to adjust the position of the variable condensing lens by driving a servomotor.
상기 가변 콘덴싱 렌즈는, 광원에서 투사되는 빛의 양이 증가하면, 패널과의 간격을 좁히는 것이 바람직하다.In the variable condensing lens, when the amount of light projected from the light source increases, it is preferable to narrow the distance from the panel.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention that can specifically realize the above object will be described. The same components as in the prior art are given the same names and the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted.
도 4는 본 발명에 따른 LCD 시스템을 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 LCD 시스템을 설명하면 다음과 같다.4 is a view showing an LCD system according to the present invention. Referring to Figure 4 describes the LCD system according to the present invention.
본 발명에 따른 LCD 시스템은, 영상 처리부(100)와 APL(Average Picture Level) 처리부(152)와 LCD 구동부(110)와 가변 콘덴싱 렌즈 구동부(154)와 서보모터(156)와 광원(120)과 가변 콘덴싱 렌즈(130) 및 LCD 패널(140)을 포함하여 이루어진다.The LCD system according to the present invention includes an
상기 영상처리부(100)는 입력되는 영상신호를 디스플레이(display) 포멧(format)에 일치시키고 적절한 화질로 보정되도록 신호처리한다. 이어서, 상기 APL 처리부(152)에서는 입력 신호에 대하여 매 프레임(frame)마다 평균 밝기 정보를 저장하여 출력하도록 처리한다. 구체적으로 상기 APL 처리부(152)는 수신된 신호에 대하여 한 개의 프레임에서 몇 개의 블럭(block)으로 구분한 후, 실제 영상에 대하여 평균 밝기를 추출한 후 블랙 및 화이트 영상에서의 콘트라스트 증폭 특성을 결정할 수 있도록 히스토그램 알고리즘을 사용한다. 또한, 가변 콘덴싱 렌즈(150)에 대한 정보를 추출하여 DC 전압을 발생시켜서 출력한다. 그리고, 상기 APL 처리부(152)의 타이밍부에서는 서보모터(servomotor, 156)가 상기 LCD 패널(140)과 싱크(synchronization)를 정확히 일치시키는데 필요한 디스플레이 클럭(clock)과 수평 및 수직 싱크를 만들어서 각각 LCD 구동부(140) 및 콘덴싱 렌즈 구동부(154)로 전송한다.The
상술한 바와 같이 처리된 영상신호는 클럭(clock)과 함께 LCD 구동부(110)로 송신되어서, LCD 패널(140)의 특성과 완전히 일치하도록 처리된다. 상기 LCD 구동부(120)에서는 상기 LCD 패널(140)의 투과 특성에 부합되도록, 감마 보정과 컨트라스트 및 밝기 처리를 하며 균일성 보정을 하기도 한다. 또한, 타이밍(timing) 신호도 만들어서 상기 LCD 패널(140)으로 전송한다.The image signal processed as described above is transmitted to the
상기 가변 콘덴싱 렌즈 구동부(154)는 밝기 조절이 필요한 레벨을 감지하여 일정한 전압을 공급하는 전압 구동부와, LCD와 싱크가 일치되도록 하는 타이밍 구동부로 이루어진다.The variable
상술한 과정을 통하여 밝기에 대한 DC 정보와 타이밍 정보를 가변 콘덴싱 렌즈 구동부(154)로 보내어서 서보모터(156)를 구동시킨다. 따라서, 서보모터(156)는 가변 콘덴싱 렌즈(150)를 정확한 동기에 의하여 구동시킬 수 있다.Through the above-described process, the DC information and the timing information about the brightness are sent to the variable
도 4에서 가변 콘덴싱 렌즈(150)는 화면 밝기에 따라 LCD 패널(150c) 방향으로 이동한다. 구체적으로, 화면 밝기가 상대적으로 어두울 때는 상기 가변 콘덴싱 렌즈(150)를 통과한 빛은 전부가 상기 LCD 패널(140)로 투사되나, 화면 밝기가 상대적으로 밝아짐에 따라 점점 상기 LCD 패널(140) 가까이로 이동하여 150a 및 150b의 위치로 이동한다. 이 때, 상기 가변 콘덴싱 렌즈가 150의 위치에 있을 때 LCD 패널의 150'부분에 빛이 투사되나, 150a의 위치에 있을 때 150a'부분에 빛이 투사되고, 150b의 위치에 있을 때 150b'부분에 빛이 투사된다. 따라서, 상기 컨덴싱 렌즈에 입사되는 빛의 양이 증가할수록, 상기 입사되는 빛 중 일부가 LCD 패널(140)에 입사되어 상대적으로 적은 양의 빛이 입사됨으로써, 종래의 LCD 시스템의 단점인 밝기의 증가에 따른 컨트라스트 열화 현상을 극복할 수 있다.In FIG. 4, the
또한, 영상신호도 어두워진 화면을 보상하기 위하여 블랙측 영상 신호와 일정 이상의 화이트측 신호에 대하여 보다 날카로운 증폭 특성을 가해주어서 빛이 상기 LCD 패널(140)에 덜 투과되더라도 어두운 느낌이 들지 않도록 컨트라스트를 한 층 높게 만든다.In addition, in order to compensate for a dark screen, a sharper amplification characteristic is applied to the black-side video signal and a predetermined white side signal to compensate for the darkened screen, so that light is less transmitted through the
도 5는 본 발명에 따른 LCD 시스템의 컨트라스트 특성을 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 LCD 시스템의 컨트라스트 특성을 설명하면 다음과 같다.5 is a view showing the contrast characteristics of the LCD system according to the present invention. Referring to Figure 5 describes the contrast characteristics of the LCD system according to the present invention.
실선(500')으로 도시된 본 발명에 따른 LCD 시스템의 컨트라스트 특성을 밝기가 증가하여도 컨트라스트가 급격히 증가하지 않는다. 이는 점선(500)으로 도시된 종래의 LCD 시스템의 컨트라스트 특성에서, 밝기가 증가함에 따라 컨트라스트가 급격히 감소하는 문제점을 해결할 수 있다.Contrast does not increase sharply even when the brightness is increased in the contrast characteristic of the LCD system according to the present invention shown by the solid line 500 '. This can solve the problem of contrast sharply decreasing as the brightness increases in the contrast characteristic of the conventional LCD system shown by the dotted
본 발명에 따른 LCD 시스템의 구동 방법은, 화면의 밝기에 따라서 패널에 투사되는 빛의 양을 조절하여 화면의 콘트라스트(contrast)를 향상시키는 것을 특징으로 하며, 구체적으로 가변 콘덴싱 렌즈의 위치를 조절하여 상기 패널에 투사되는 빛의 양을 조절한다.The driving method of the LCD system according to the present invention is characterized by improving the contrast of the screen by adjusting the amount of light projected on the panel according to the brightness of the screen, and specifically, by adjusting the position of the variable condensing lens. Adjust the amount of light projected on the panel.
본 발명에 따른 LCD 시스템의 컨트라스트 조정방법은, 영상 처리부에서 신호 처리된 입력 신호에 대하여, APL 처리부에서 평균 밝기를 저장하고 출력하여 컨트라스트 증폭특성을 결정하는 단계 및 상기 컨트라스트 증폭특성에 따라 LCD 구동부에서 가변 콘덴싱 렌즈의 위치를 조정하는 단계를 포함하여 이루어진다. 상기 가변 콘덴싱 렌즈의 위치를 조정하는 단계는, 상술한 바와 같이 서보모터를 구동시켜서 상기 가변 콘덴싱 렌즈의 위치를 조정하는 것이며, 구체적으로는 상기 가변 콘덴싱 렌즈는 광원에서 투사되는 빛의 양이 증가하면 패널과의 간격을 좁힌다.In the contrast adjustment method of the LCD system according to the present invention, the APL processing unit stores and outputs an average brightness of an input signal signal-processed by the image processing unit to determine the contrast amplification characteristic and the LCD driving unit according to the contrast amplification characteristic. Adjusting the position of the variable condensing lens. The adjusting of the position of the variable condensing lens may include adjusting the position of the variable condensing lens by driving the servomotor as described above. Specifically, the variable condensing lens may increase the amount of light projected from the light source. Close the gap with the panel.
상술한 바와 같이 본 발명은 가변 콘덴싱 렌즈와 APL처리에 의한 구동부를 사용하여, 화면의 밝기가 증가할 때 LCD로 투사되는 빛의 양을 적절히 차단시키고, 어두워진 블랙 부분에서는 히스토그램 알고리즘으로 계조 표현이 가능하도록 한다. 따라서, 전체적으로 밝기가 떨어진 화이트 부분에서는 최대의 콘트라스트 효과를 가질 수 있도록 화이트 부분의 영상이 포화되지 않는 범위에서 좀 더 날카롭게 증폭 특성을 가해줌으로써 종래의 LCD에서 열화된 컨트라스트 특성을 획기적으로 향상시켜서 대형 디스플레이 시장에서 확실한 화질 경쟁력을 가질 수 있을 것이다.As described above, the present invention uses a variable condensing lens and an APL processing unit to appropriately block the amount of light projected to the LCD when the brightness of the screen increases, and in the darkened black portion, the gradation representation is represented by the histogram algorithm. Make it possible. Therefore, in the white part where brightness is generally lowered, the amplification characteristic is more sharply applied in the range where the image of the white part is not saturated so as to have the maximum contrast effect. It will have a clear picture quality competitiveness in the market.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능해도 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and such modifications are included in the scope of the present invention even if modifications are possible by those skilled in the art to which the present invention pertains.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 LCD 시스템 및 그 컨트라스트 조정방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.The effects of the LCD system and its contrast adjustment method according to the present invention described above are as follows.
첫째, LCD 시스템의 컨트라스트를 대폭 향상시킬 수 있다.First, the contrast of the LCD system can be greatly improved.
둘째, LCD 시스템의 스크린에 투사되는 빛의 양이 줄어들면 어두워진 블랙 부분에서는 히스토그램 알고리즘으로 계조 표현이 가능하다.Second, when the amount of light projected on the LCD system is reduced, the darkened black part can be expressed by histogram algorithm.
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