KR20120092790A - 표시 패널의 구동 방법 및 이를 수행하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

표시 패널의 구동 방법은 가우시안 함수를 이용하여 광원 모듈의 복수의 발광 블록들의 휘도 계수들을 결정한다. 상기 휘도 계수들 및 상기 발광 블록들의 디밍 레벨들을 이용하여 표시 패널의 각 화소에 제공되는 광의 휘도인 화소 휘도를 결정하고, 상기 화소 휘도를 이용하여 입력 데이터를 보정하여 보정 데이터를 생성한다. 인접한 발광 블록에 의한 휘도 변화를 고려하여 화소 휘도를 결정하므로 입력 영상의 휘도를 정확하게 표현할 수 있다.

Description

표시 패널의 구동 방법 및 이를 수행하는 표시 장치 {METHOD OF DRIVING DISPLAY PANEL AND DISPLAY APPARATUS PERFORMING THE METHOD}
본 발명은 표시 패널의 구동 방법 및 이를 수행하는 표시 장치 에 관한 것으로, 구체적으로는 표시 패널의 대비비를 향상 시킬 수 있는 표시 패널의 구동 방법 및 이를 수행하는 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 패널은 표시 기판, 표시 기판과 마주하는 상부 기판, 및 표시 기판과 상부 기판 사이에 개재된 액정층으로 이루어진다. 표시 기판은 복수의 라인들과 상기 라인들에 연결된 복수의 트랜지스터들이 형성된 표시 영역과, 상기 라인들에 전기신호를 인가하는 패드들이 형성된 주변 영역을 포함한다.
이러한 액정 표시 장치는 자체적으로 빛을 발하지 못하는 수광형 표시 장치이기 때문에, 화상을 표시하는 액정 표시 패널의 배면에 설치되어 화면 전체의 밝기를 균일하게 유지하는 광원 모듈을 사용하고 있다.
최근에는, 상기 광원 모듈을 복수의 발광 블록들로 나누고 발광 블록별로 휘도를 제어하는 로컬 디밍(local dimming) 기술이 개발되었다. 상기 로컬 디밍 기술은 상기 광원 모듈로부터 발생된 광의 밝기와 상기 액정표시패널의 투과율을 조절하여 원래 영상의 밝기를 표현하는 것이다. 상기 로컬 디밍 기술은 상기 발광 블록들의 밝기에 연동하여 화소의 투과율을 조정함으로써 전력 소비를 줄이고, 명암 대비비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있다.
그러나, 상기 발광 블록들의 광원은 넓은 영역을 커버하도록 빛이 퍼지는 구조를 가지고 있기 때문에 빛의 조사 여부가 액정 표시 패널의 각 단위 영역 별로 명확히 제어되어야 하는 로컬 디밍 기술에 이용하기에는 적합하지 않다는 문제점이 있다.
본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 인접한 발광 블록들의 휘도를 고려하여 화소의 휘도를 결정함으로써 로컬 디밍의 효율성을 높이고, 명암 대비비를 향상시킬 수 있는 표시 패널의 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 표시 패널의 구동 방법을 수행하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 패널의 구동 방법은 가우시안 함수를 이용하여 광원 모듈의 복수의 발광 블록들의 휘도 계수들을 결정한다. 상기 휘도 계수들 및 상기 발광 블록들의 디밍 레벨들을 이용하여 표시 패널의 각 화소에 제공되는 광의 휘도인 화소 휘도를 결정하고, 상기 화소 휘도를 이용하여 입력 데이터를 보정하여 보정 데이터를 생성한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 발광 블록에 포함된 복수의 광원들 각각의 위치에 따라 방출되는 광의 세기를 합산하여 상기 발광 블록의 광의 세기를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광원이 방출하는 광의 세기는 상기 광원의 위치를 기준으로 가우시안 분포를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 발광 블록의 광의 세기를 정규화하여 상기 휘도 계수를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 입력 데이터를 이용하여 상기 발광 블록들의 디밍 레벨들을 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 각 발광 블록에 대응하는 상기 휘도 계수와 상기 발광 블록들의 디밍 레벨을 곱한 값으로 상기 화소 휘도를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 보정데이터를 생성하는 단계는 상기 화소 휘도가 각 발광 블록이 발광할 수 있는 발광 최대 휘도 보다 크면, 상기 화소 데이터보다 저계조의 보정 데이터를 생성하고, 상기 화소 휘도가 상기 발광 최대 휘도 보다 작으면 상기 화소 데이터보다 고계조의 보정 데이터를 생성하며, 상기 화소 휘도가 상기 발광 최대 휘도와 같으면 상기 화소 데이터와 같은 계조의 보정 데이터를 생성할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널, 복수의 발광 블록들로 이루어지고, 상기 표시 패널에 광을 제공하는 광원 모듈, 상기 광원 모듈의 디밍 레벨들 및 휘도 계수를 이용하여 각 화소에 제공되는 광의 휘도인 화소 휘도를 결정하는 화소 휘도 결정부 및 화소 휘도를 이용하여 입력 데이터를 보정하여 보정 데이터를 생성하는 화소 보정부를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 휘도 계수를 저장하며 상기 화소 휘도 결정부로 상기 휘도 계수를 출력하는 룩업테이블을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광원 모듈을 구동하는 로컬 디밍 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 로컬 디밍 구동부는 상기 입력 데이터의 상기 디밍 레벨들을 결정하는 디밍 레벨 결정부 및 상기 디밍 레벨들을 바탕으로 상기 발광 블록들을 개별적으로 구동하는 발광 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 디밍 레벨 결정부는 상기 디밍 레벨들을 상기 화소 휘도 결정부에 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 화소 휘도 결정부는 각 발광 블록에 대응하는 상기 휘도 계수와 상기 발광 블록들의 디밍 레벨들을 곱한 값으로 화소 휘도를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광원 모듈은 상기 표시 패널의 배면에 배치된 도광판 및 상기 표시 패널의 장변에 대응하는 상기 도광판의 적어도 일측에 배치되고, 상기 발광 블록들이 1차원 구조로 배열된 발광 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광원 모듈은 상기 표시 패널의 배면에 배치된 도광판 및 상기 표시 패널의 단변에 대응하는 상기 도광판의 적어도 일측에 배치되고, 상기 발광 블록들이 1차원 구조로 배열된 발광 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광원 모듈은 상기 표시 패널의 배면에 배치되고, 상기 발광 블록들이 2차원 구조로 배열될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인접한 발광 블록에 의한 휘도 변화를 고려하여 발광 블록의 광의 세기를 가우시안 함수를 이용하여 계산한다. 따라서, 입력 영상의 휘도를 정확하게 표현할 수 있다.
그러므로 디스플레이 응답 속도 저하 및 3D 표시 장치의 크로스 토크 현상 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 로컬 디밍 구동부의 블록도이다.
도 3은 도 1의 타이밍 콘트롤러의 블록도이다.
도 4는 발광 블록의 광원이 제공하는 광의 세기를 도시한 개념도이다.
도 5는 도 1의 광원 모듈의 실제 위치와 함수를 넣어서 시뮬레이션 한 결과들이다.
도 6은 도 1의 표시 패널의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 광원 모듈의 개념도이다.
도 8은 도 7의 광원 모듈의 실제 위치와 함수를 넣어서 시뮬레이션 한 결과들이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 표시 장치의 따른 광원 모듈의 개념도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 도 1에 도시된 표시 장치(1000)는 광원 모듈(100), 로컬 디밍 구동부(200), 표시 패널(300), 타이밍 콘트롤러(400), 게이트 구동회로(500) 및 데이터 구동회로(600)를 포함한다.
상기 광원 모듈(100)은 상기 표시 패널(200)에 광을 제공한다. 상기 광원 모듈(100)은 발광 모듈(110) 및 도광판(120)을 포함한다.
상기 발광 모듈(110)은 형광 램프 및 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 발광 모듈(110)은 상기 도광판(120)의 장변에 대응하는 적어도 일 측면에 배치될 수 있다.
상기 발광 모듈(110)은 복수의 발광 블록들(B)로 나누어진다. 상기 발광 블록들(B)의 휘도는 개별적으로 제어되어 로컬 디밍 구동한다. 도 1에 도시된 바와 같이 상기 발광 모듈(110)은 상기 제1 방향으로 I개 나누어진 I 개의 발광 블록들(B1,..BI)을 포함하는 1차원 로컬 디밍 구조를 가질 수 있다. 상기 I 는 자연수이다.
상기 도광판(120)은 상기 발광 블록들(B)에 대응하는 복수의 도광 블록들(D)을 포함한다. 상기 도광 블록들(D)은 상기 도광판(120)을 상기 발광 블록들(B)에 대응하는 영역들로 나누어 정의 할 수 있다. 또는, 상기 도광판(120)을 개별 블록들을 조합하여 형성할 수 있으며, 상기 도광 블록들(D)은 상기 개별 블록들로 정의할 수도 있다. 상기 도광판(120)은 상기 발광 모듈(110)로부터 발생된 광을 상기 표시 패널(200) 측으로 가이드 한다.
상기 로컬 디밍 구조를 가지는 광원 모듈(100)의 각 발광 블록은 이웃한 발광 블록들의 휘도에 영향을 받을 수 있다.
상기 로컬 디밍 구동부(200)는 입력 데이터(G)를 바탕으로 상기 표시 패널(300) 제공되는 광의 휘도를 제어한다. 상기 로컬 디밍 구동부(200)는 상기 입력 데이터(G)를 바탕으로 각 발광 블록들(B)을 개별적으로 제어하는 광원 제어 신호(LCS)를 생성하여 상기 광원 모듈(100)을 제어한다. 상기 로컬 디밍 구동부(200)는 상기 광원 제어 신호(LCS)를 상기 타이밍 콘트롤러(400)에 제공한다. 상기 로컬 디밍 구동부(200)의 동작에 대해서는 이하에서 자세히 검토한다.
상기 표시 패널(300)은 복수의 게이트 라인들(GL1~GLm), 복수의 데이터 라인들(DL1~DLn) 및 복수의 화소들(P)을 포함한다. 상기 게이트 라인들(GL1~GLm)은 제1 방향(D1)으로 연장된다. 상기 데이터 라인들(DL1~DLn)은 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장된다. 상기 화소들(P) 각각은 각 상기 게이트 라인(GL1~GLm)과 각 상기 데이터 라인(DL1~DLn)에 연결된 스위칭 소자(330) 및 상기 스위칭 소자(330)와 전기적으로 연결된 화소 전극(미도시)을 포함한다.
상기 타이밍 콘트롤러(400)는 상기 표시 패널(100)의 디스플레이를 제어하기 위한 게이트 제어 신호(GCS), 데이터 제어 신호(DCG) 및 상기 데이터 신호(GC)를 상기 게이트 및 데이터 구동회로들(200, 300)에 제공한다.
상기 타이밍 콘트롤러(400)는 상기 로컬 디밍 구동부(200)로부터 제공된 상기 광원 제어 신호(LCS)를 바탕으로 상기 입력 데이터(G)를 보정하여 상기 데이터 신호(GC)를 생성한다. 상기 타이밍 콘트롤러(400)의 동작에 대해서는 이하에서 자세히 검토한다.
상기 게이트 구동회로(500)는 상기 게이트 라인들(GL1~GLm)의 일 단부와 연결된다. 상기 게이트 구동회로(500)는 상기 타이밍 콘트롤러(400)로부터 제공되는 상기 게이트 제어 신호(GCS) 및 전압 생성부(미도시)로부터 제공되는 게이트 온/오프 전압들(미도시)을 이용하여 복수의 게이트 신호들을 생성하고, 상기 게이트 신호들을 상기 표시 패널(300) 상에 배열된 상기 게이트 라인들(GL1~GLm)에 순차적으로 인가한다.
상기 게이트 구동회로(500)는 복수의 게이트 드라이브 IC(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 게이트 드라이브 IC는 상기 화소(P)의 스위칭 소자와 동일한 공정에 의해 상기 표시 패널의 주변영역에 직접 형성된 복수의 스위칭 소자들을 포함할 수 있다.
상기 데이터 구동회로(600)는 상기 데이터 라인들(DL1~DLn)의 일 단부와 연결된다. 상기 데이터 구동회로(600)는 상기 타이밍 콘트롤러(400)로부터 제공되는 상기 데이터 신호(GC) 및 상기 데이터 제어 신호(DCS)와 계조 전압 생성부(미도시)로부터 제공되는 계조 전압들을 수신한다. 상기 데이터 구동회로(600)는 상기 계조 전압들을 바탕으로 상기 데이터 신호(GC)를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환하여 상기 표시 패널(300) 상에 배열된 상기 데이터 라인들(DL1~DLn)에 각각 인가한다.
상기 데이터 구동회로(600)는 복수의 데이터 드라이브 IC(미도시)를 구비할 수 있다.
도 2는 도 1의 로컬 디밍 구동부의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 상기 로컬 디밍 구동부(200)는 디밍 레벨 결정부(210) 및 발광 구동부(220)을 포함한다.
상기 디밍 레벨 결정부(210)는 상기 입력 데이터(G)를 상기 발광 모듈(110)의 발광 블록들(B)에 대응하여 복수의 영상 블록들로 나눈다. 각 영상 블록에 포함된 상기 입력 데이터(G)들의 계조에 따른 히스토그램을 이용하여 상기 영상 블록의 대표 계조를 산출한다. 상기 대표 계조는 상기 영상 블록에 포함된 입력 데이터(G)들의 평균 계조 또는 최대 계조일 수 있다. 상기 디밍 레벨 결정부(210)는 상기 영상 블록들의 대표 계조들을 이용하여 상기 발광 블록들(B)의 디밍 레벨들을 각각 결정하고 상기 디밍 레벨들을 포함하는 상기 광원 제어 신호(LCS)를 생성한다. 도시되지 않았으나, 상기 디밍 레벨 결정부(210)는 로우 패스 필터를 통해 시간적 및 공간적으로 상기 디밍 레벨들을 보상할 수 있다.
상기 발광 구동부(220)는 상기 광원 제어 신호(LCS)에 기초하여 상기 발광 모듈(110)의 발광 블록들(B)을 구동하는 구동 신호들을 생성한다. 상기 구동 신호들 각각은 펄스 폭 변조된 PWM 신호일 수 있으며, 상기 디밍 레벨은 상기 PWM 신호의 듀티비(duty ratio)에 대응할 수 있다.
도 3은 도 1의 타이밍 콘트롤러의 블록도이다. 도 4는 발광 블록의 광원이 제공하는 광의 세기를 도시한 개념도이다. 도 5는 도 1의 광원 모듈의 실제 위치와 함수를 넣어서 시뮬레이션 한 결과들이다.
도 3을 참조하면, 상기 타이밍 콘트롤러(400)는 룩업테이블(look up table 410), 화소 휘도 결정부(420) 및 화소 보정부(430)을 포함한다.
상기 룩업테이블(410)은 상기 화소 휘도 결정부(420)에서 화소의 휘도를 결정하는데 사용되는 휘도 계수(α)를 저장한다. 상기 휘도 계수(α)는 외부의 시뮬레이션 컴퓨터(미도시)에서 계산되어 상기 룩업테이블(410)에 저장된다. 상기 휘도 계수(α)를 결정하는 과정은 다음과 같다.
도 4를 참조하면, 상기 발광 블록들(B)은 x 방향(x)으로 배열되어 있다. 상기 발광 모듈(110)의 K번째 발광 블록(Bk)이 제공하는 광은 다른 인접한 발광 블록들(B1……,Bk-1, Bk+1,……,BI)에도 제공된다. 즉, K번째 발광 블록(Bk)이 제공하는 광은 K번째 발광 블록(Bk)의 휘도뿐만 아니라 인접한 발광 블록들(B1……,Bk-1, Bk+1,……,BI)의 휘도에도 영향을 미친다. 따라서, 상기 광원의 빛의 분포를 해당 발광 블록에서 모두 균일하다고 가정하면 상기 입력 데이터(G)를 정확하게 표시할 수 없다.
그러므로, 인접한 발광 블록들(B1……,Bk-1, Bk+1,……,BI)에 의한 휘도 변화를 고려하여 상기 화소(P)의 휘도를 계산하여야 한다.
하나의 광원(111)이 제공하는 광의 세기는 가우시안 함수(f(x))로 표현할 수 있다. 따라서, x 위치에서 상기 하나의 광원(111)이 제공하는 광의 세기는 다음의 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
Figure pat00001
상기 K 번째 발광 블록(Bk)이 N 개의 광원을 포함한다고 가정하자. 상기 N 개의 광원은 상기 K 번째 발광 블록(Bk)의 특정 위치(x)에 동일한 세기의 광을 제공할 수 없다. 상기 N개의 광원은 광원의 위치에 따라 상기 K 번째 발광 블록(Bk)의 특정 위치(x)에 제공하는 광의 세기가 서로 다르다. 따라서, 상기 가우시안 함수를 상기 광원의 위치에 따라 합한 결과가 상기 K 번째 발광 블록(Bk)의 광의 세기가 된다.
상기 N개의 광원들의 위치는 {p k, 1, p k, 2,......,p k, N}으로 나타낸다. 따라서, 상기 특정 위치(x)에서 상기 K 번째 발광 블록(Bk)의 광의 세기는 다음의 수학식 2와 같다.
[수학식 2]
Figure pat00002
상기 K 번째 발광 블록(Bk)의 광이 상기 x 방향(x)과 수직한 y 방향(y)로 퍼지는 것을 나타내는 함수를 σ(y) 라고 하자. 상기 함수 σ(y)는 다음의 수학식 3과 같이 1차 함수로 나타내어도 충분하다.
[수학식 3]
Figure pat00003
상수 a와 b는 상기 광이 부채꼴 모양으로 퍼지는 정도를 결정하는 상수이다.
따라서, 상기 함수 σ(y)를 고려하여 상기 특정 위치(x, y)에서 상기 K 번째 발광 블록(Bk)의 광의 세기는 다음의 수학식 4와 같다.
[수학식 4]
Figure pat00004
상기 광량이 일정하다는 것을 나타내기 위해 상기 y 방향(y)으로 정규화(normalizing) 한다. 정규화한 상기 K 번째 발광 블록(Bk)의 광의 세기는 다음의 수학식 5와 같다.
[수학식 5]
Figure pat00005
상기 함수 g k (x, y)가 상기 K 번째 발광 블록(Bk)에서의 빛의 세기를 나타내는 함수가 된다.
도 6a 와 도 6b는 상기 함수 g k (x, y)를 이용하여 실제 광원의 위치를 대입하여 시뮬레이션한 결과들이다. 상기 시뮬레이션 결과를 바탕으로 각 발광 블록들의 광원의 빛의 세기가 더해져서 상기 각 화소(P)의 휘도가 정해진다.
상기 각 화소(P) 휘도는 다음의 수학식 6과 같다.
[수학식 6]
Figure pat00006
상기 함수 L(x, y)는 상기 각 회소(P)에서의 최종 휘도이며, C(k)는 상기 K 번째 블록(Bk)에서의 상기 광원 제어 신호(LCS)에 기초하여 생성된 광원의 출력 세기이다. 상기 C(k)는 상기 펄스 폭 변조된 PWM 신호 또는 상기 PWM 신호의 듀티비(duty ratio)에 대응할 수 있다.
상기 룩업테이블(410)은 상기 외부 시뮬레이션 컴퓨터에서 계산된 상기 함수 g k (x, y)의 값을 상기 휘도 계수(α)로 저장한다. 상기 룩업테이블(410)은 상기 각 화소들(P)에 대응하는 상기 함수 g k (x, y) 값 중 일부만 샘플링하여 상기 휘도 계수(α)로 저장할 수 있다. 상기 함수 g k (x, y) 값이 저장되지 않은 화소들(P)은 인접한 화소들(P)의 휘도를 보간하여 이용할 수 있다. 또는, 상기 룩업테이블(410)은 상기 각 화소들(P)에 대응하는 상기 함수 g k (x, y) 값을 모두 상기 휘도 계수(α)로 저장할 수도 있다.
상기 외부의 시뮬레이션 컴퓨터를 이용하여 계산된 상기 휘도 계수(α)는 상기 룩업테이블(410)에 저장되므로, 입력 데이터(G)가 수신될 때 마다 상기 표시 장치(1000)가 상기 수학식 6과 같은 계산을 반복하지 않아도 된다.
또한, 상기 광원 모듈(100)이 변경되어도, 상기 광원 모듈에 적합한 함수를 이용하여 상기 룩업테이블(410)에 저장된 상기 휘도 계수(α)만 바꾸어 주면되므로, 광원 모듈에 대한 호환성이 향상된다.
상기 화소 휘도 결정부(420)는 상기 디밍 레벨 결정부(210)로부터 제공된 상기 광원 제어 신호(LCS) 및 상기 룩업테이블(410)로부터 제공되는 상기 휘도 계수(α)를 기초로 하여 상기 표시 패널(300)에 제공되는 광의 휘도 분포를 판단하고, 판단된 상기 광의 휘도 분포를 이용해 상기 화소들(P) 각각에 제공되는 광의 휘도(이하 "화소 휘도" 라 명칭 함)를 결정한다.
상기 화소 휘도는 상기 수학식 6을 이용하여 결정한다. 상기 PWM 신호의 듀티비(duty ratio)는 함수 C(k)에 대응되며, 상기 룩업테이블(410)로부터 제공되는 상기 휘도 계수(α)는 상기 함수 g k(x, y)에 대응된다.
상기 화소 보정부(430)는 상기 입력 데이터(G)를 보정하여 보정 데이터(GC)를 생성한다. 상기 화소 보정부(430)의 화소 보정 관계식은 다음과 같다.
상기 발광 블록들(B)이 x 방향으로 1차원 배열되는 도 1의 실시예를 예로 들어 설명하였으나, 상기 발광 블록의 배열은 이에 한정되는 것이 아니며, 다양하게 변형될 수 있다.
[수학식 7]
Figure pat00007
발광 최대 휘도(Lminwhite)는 상기 광원 모듈(100)이 풀 화이트(full-white)로 구동되는 경우의 휘도인 최대 화이트 휘도(Lmaxwhite) 보다 낮은 휘도를 가진다. 예를 들면, 상기 발광 최대 휘도(Lminwhite)는 하나의 발광 블록이 발광할 수 있는 최대 휘도이다.
구체적으로, 화이트 계조의 투과율을 가지는 상기 화소(P)에 하나의 발광 블록(B)을 점등하여 제1 화소 휘도(Lpixellight1)를 제공하는 제1 경우와, 복수의 발광 블록들을 점등하여 제2 화소 휘도(Lpixellight2)를 제공하는 제2 경우 및 전체 발광 블록들을 점등하여 제3 화소 휘도(Lpixellight3)를 제공하는 제3 경우를 각각 살펴본다. 상기 제1 화소 휘도(Lpixellight1)가 "250" 이고, 상기 제2 화소 휘도(Lpixellight2)가 "251" 이고, 상기 제3 화소 휘도(Lpixellight3)가 "255" 이고, 상기 발광 최대 휘도(Lminwhite)는 제1 화소 휘도(Lpixellight1)와 동일하고, 상기 최대 화이트 휘도(Lmaxnwhite)는 상기 제3 화소 휘도(Lpixellight3)와 동일한 경우를 가정한다.
상기 제1 경우, 상기 수학식 7에 따라서 상기 보정 데이터(GC)의 계조는 상기 화소 데이터(G)와 동일한 계조 "255" 이다. 상기 제2 경우, 상기 수학식 7에 따라서 상기 보정 데이터(GC)의 계조는 255×(0.99)C 이다. 여기서, C 는 1/γ 이다. 상기 제3 경우, 상기 수학식 7에 따라서 상기 보정 데이터(GC)의 계조는 255×(0.98)C 이다.
상기 제1 경우의 보정 데이터(GC)에 대응하는 화소의 투과율이 제1 투과율을 가지는 경우, 상기 제2 경우는 제1 투과율 보다 작은 제2 투과율을 가지며 상기 제3 경우는 상기 제2 투과율 보다 작은 제3 투과율을 가진다.
상기 화소 보정부(430)는 임의의 화소에 제공되는 화소 휘도(Lpixellight)가 상기 발광 최대 휘도(Lminxwhite)보다 작으면 고계조의 보정 데이터를 생성한다. 상기 화소 보정부(430)는 상기 화소 휘도(Lpixellight)가 상기 발광 최대 휘도(Lminxwhite)와 같으면 상기 화소 데이터와 실질적으로 동일한 계조의 보정 데이터를 생성한다. 또한, 상기 화소 보정부(430)는 상기 화소 휘도(Lpixellight)가 상기 발광 최대 휘도(Lminxwhite) 보다 크면 저계조의 보정 데이터를 생성한다. 따라서, 상기 화소 휘도(Lpixellight)에 따라서 상기 화소의 투과율을 제어하는 화소 데이터를 보정하여 원래의 계조에 해당하는 밝기를 표시할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 발광 블록의 광의 세기를 가우시안 함수를 이용하여 계산한 값을 룩업테이블에 휘도 계수로 저장한다. 또한, 상기 인접한 발광 블록에 의한 휘도 변화를 고려하여 휘도 계수를 결정한다.
상기 화소 보정부는, 상기 화소 휘도(Lpixellight)가 발광 최대 휘도(Lminwhite) 보다 크면 상기 화소 데이터를 상대적으로 저계조로 보정함으로써 상기 화소의 투과율을 감소시킨다. 따라서, 입력 영상의 휘도를 정확하게 표현할 수 있다.
한편, 상기 외부의 시뮬레이션 컴퓨터를 이용하여 계산된 상기 휘도 계수를 상기 룩업테이블(410)에 저장하므로, 입력 데이터가 수신될 때 마다 휘도 계수 계산을 반복하지 않아도 되며, 상기 광원 모듈(100)이 변경되어도, 상기 광원 모듈에 적합한 함수를 이용하여 상기 룩업테이블(410)에 저장된 상기 휘도 계수(α)만 바꾸어 주면되므로, 광원 모듈에 대한 호환성이 향상된다.
본 발명의 실시예에 따르며, 광에 대한 응답 속도가 빨라져 광에 의한 디스플레이 응답 속도 (Motion Picture Reaction Time; MPRT) 저하를 방지할 수 있다. 그러므로, 표시 패널의 광에 대한 응답 속도가 향상되어 3D 표시 장치 구동 시 표시 패널의 좌안 영상과 우안 영상에 대한 응답 속도도 향상되어 상기 3D 표시 장치 상에서의 크로스 토크(cross talk) 발생을 방지 할 수 있다.
도 6은 도 1의 표시 패널의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 상기 디밍 레벨 결정부(210)는 외부로부터 입력 데이터(G)를 수신한다(단계 S110).
상기 디밍 레벨 결정부(210)는 수신된 입력 데이터(G)를 상기 발광 모듈(110)의 발광 블록들(B)에 대응하여 복수의 영상 블록들로 나눈다. 상기 디밍 레벨 결정부(210)는 각 영상 블록의 대표 계조를 이용하여 상기 발광 블록의 디밍 레벨을 결정하고 상기 광원 제어 신호(LCS)를 생성하여 상기 타이밍 컨트롤러(400)의 상기 화소 휘도 결정부(420) 및 상기 발광 구동부(220)로 전송한다(단계 S120).
상기 발광 구동부(220)는 상기 디밍 레벨들에 기초하여 상기 발광 블록들(B)의 휘도를 제어하는 구동신호들을 생성하여 상기 발광 블록들(B)에 제공한다. 이에 따라서, 상기 발광 블록들(B)은 로컬 디밍 구동한다(단계 S130).
한편 상기 화소 휘도 결정부(420)는 상기 디밍 레벨 결정부(210)으로부터 제공된 상기 광원 제어 신호(LCS) 및 상기 룩업테이블(410)으로부터 제공된 상기 휘도 계수(α)를 바탕으로 상기 화소들(P) 각각에 제공되는 상기 화소 휘도(Lpixellight)를 결정한다(단계 S140).
상기 휘도 계수(α)는 상기 수학식 6에 의해 외부의 시뮬레이션 컴퓨터에서 계산되어 상기 룩업테이블(410)에 저장된다. 상기 휘도 계수(α)는 상기 발광 블록에서 제공되는 광이 가우시안 함수에 따라 분포된다는 가정에 따라 계산된다.
상기 화소 휘도 결정부(420)는 상기 휘도 계수(α) 및 상기 발광 블록들(B)의 디밍 레벨에 따라 결정된다.
상기 화소 보정부(430)는 상기 수학식 7에 나타난 화소 보정 관계식을 이용하여 상기 입력 데이터(G)에 대한 상기 보정 데이터(GC)를 생성한다(단계 S150). 상기 화소 보정부(430)는 임의의 화소에 제공되는 화소 휘도(Lpixellight)가 상기 발광 최대 휘도(Lminxwhite)보다 작으면 고계조의 보정 데이터를 생성한다. 상기 화소 보정부(430)는 상기 화소 휘도(Lpixellight)가 상기 발광 최대 휘도(Lminxwhite)와 같으면 상기 화소 데이터와 실질적으로 동일한 계조의 보정 데이터를 생성한다. 또한, 상기 화소 보정부(430)는 상기 화소 휘도(Lpixellight)가 상기 발광 최대 휘도(Lminxwhite) 보다 크면 저계조의 보정 데이터를 생성한다.
상기 타이밍 제어부(400)는 상기 화소 보정부(430)로부터 제공된 상기 보정 데이터(GC)를 상기 데이터 구동회로(600)에 제공한다.
상기 데이터 구동회로(600)는 상기 보정 데이터(GC)를 아날로그의 데이터 전압으로 변환하여 상기 데이터 배선들(DL1~DLn)에 출력한다. 상기 표시 패널(300)에는 상기 로컬 디밍하는 발광 블록들(B)의 밝기에 따라서 보정된 영상이 표시된다(단계 S160).
본 실시예에 따르면, 가우시안 함수를 이용하여, 인접한 발광 블록에 의한 휘도 변화를 고려한 발광 블록의 광의 세기를 룩업테이블에 휘도 계수로 저장한다. 화소 보정부는, 상기 휘도 계수를 바탕으로 입력 데이터를 보정한다. 따라서, 동일한 계조를 가지는 화소 데이터에 대해 실질적으로 동일한 밝기를 표시할 수 있다. 한편, 상기 외부의 시뮬레이션 컴퓨터를 이용하여 계산된 상기 휘도 계수를 상기 룩업테이블(410)에 저장하므로, 입력 데이터가 수신될 때 마다 휘도 계수 계산을 반복하지 않아도 된다.
따라서, 타이밍 콘트롤러에서 각 화소에 대한 휘도 계산이 빠르고 간단하게 수행되므로, 표시 패널의 광에 대한 응답 속도가 빨라진다. 이에 따라, 광에 의한 디스플레이 응답 속도 (Motion Picture Reaction Time; MPRT) 저하를 방지할 수 있으며, 3D 표시 장치 구동 시 표시 패널의 좌안 영상과 우안 영상에 대한 응답 속도도 향상된다. 그러므로, 3D-표시 장치 상에서의 크로스 토크(cross talk) 발생을 방지 할 수 있다.
또한, 상기 광원 모듈(100)이 변경되어도, 상기 광원 모듈에 적합한 함수를 이용하여 상기 룩업테이블(410)에 저장된 상기 휘도 계수(α)만 바꾸어 주면되므로, 광원 모듈에 대한 호환성이 향상된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 광원 모듈의 개념도이다. 도 8은 도 7의 광원 모듈의 실제 위치와 함수를 넣어서 시뮬레이션 한 결과들이다.
도 7에 따른 표시 장치는 도 1 내지 도 6에 따른 실시예와 광원 모듈의 구성을 제외하고 동일하다. 따라서, 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다.
도 1 및 7을 참조하면, 상기 광원 모듈(800)은 상기 표시 패널(200)에 광을 제공한다. 상기 광원 모듈(800)은 제1 및 제2 발광 모듈들(810, 820) 및 도광판(830)을 포함한다.
상기 제1 및 제2 발광 모듈들(810, 820)은 상기 도광판(830)의 단변에 인접하게 배치된다. 상기 제1 및 제2 발광 모듈들(810, 820)은 상기 도광판(830)의 마주보는 면에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 발광 모듈들(810, 820)은 광원으로 형광 램프 및 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 발광 모듈들(810, 820)은 복수의 발광 블록들(B)로 나누어진다. 상기 발광 블록들(B)의 휘도는 개별적으로 제어되어 로컬 디밍 구동한다. 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제1 및 제2 발광 모듈들(810, 820)은 상기 제2 방향으로 J 개 나누어진 J개의 발광 블록들(B1,......, BJ)을 포함하는 1차원 로컬 디밍 구조를 가질 수 있다. 상기 J 는 자연수이다.
상기 도광판(830)은 상기 발광 블록들(B)에 대응하는 복수의 도광 블록들(D)을 포함한다. 상기 도광 블록들(D)은 상기 도광판(120)을 상기 발광 블록들(B)에 대응하는 영역들로 나누어 정의 할 수 있다. 또는, 상기 도광판(120)을 개별 블록들을 조합하여 형성할 수 있으며, 상기 도광 블록들(D)은 상기 개별 블록들로 정의할 수도 있다. 상기 도광판(830)은 상기 제1 및 제2 발광 모듈들(810, 820)로부터 발생된 광을 상기 표시 패널(200) 측으로 가이드 한다.
상기 도광판(830)의 단변에 인접하게 배치된 상기 제1 및 제2 발광 모듈들(810, 820)의 발광을 시뮬레이션 한 결과는 도 8에 도시된 바와 같다. 상기 로컬 디밍 구조를 가지는 상기 광원 모듈(800)의 각 발광 블록은 이웃한 발광 블록들의 휘도에 영향을 받을 수 있다.
따라서, 상기 이웃한 발광 블록들에 의한 휘도 변화를 고려하여 상기 화소들(P)에 제공되는 화소 휘도를 계산하고, 상기 화소 휘도를 바탕으로 입력 데이터(G)를 보정함으로써, 표시 패널의 대비비를 향상시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 모듈의 개념도이다. 도 9에 따른 표시 장치는 도 1 내지 도 6에 따른 실시예와 광원 모듈의 구성을 제외하고 동일하다. 따라서, 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다.
도 1 및 9를 참조하면, 상기 광원 모듈(900)은 상기 표시 패널(200)에 광을 제공한다.
상기 광원 모듈(900)은 복수의 발광 블록들(B)로 나누어진다. 상기 발광 블록들(B)의 휘도는 개별적으로 제어되어 로컬 디밍 구동한다. 상기 발광 블록들(B)은 적어도 하나의 발광 다이오드들을 포함한다. 상기 발광 다이오드들은 상기 표시 패널(200)의 배면에 2차원 매트릭스 형상으로 배치된다. 도 9에 도시된 바와 같이 상기 발광 블록들(B)은 제1 방향으로 I 개, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 J 개로 나누어진 I×J 개의 발광 블록들(B1,......, BI×J)을 포함하는 2차원 로컬 디밍 구조를 가질 수 있다.
상기 로컬 디밍 구조를 가지는 상기 광원 모듈(900)의 각 발광 블록은 이웃한 발광 블록들의 휘도에 영향을 받을 수 있다.
따라서, 상기 이웃한 발광 블록들에 의한 휘도 변화를 고려하여 상기 화소들(P)에 제공되는 화소 휘도를 계산하고, 상기 화소 휘도를 바탕으로 입력 데이터(G)를 보정함으로써, 표시 패널의 대비비를 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 인접한 발광 블록에 의한 휘도 변화를 고려하여 발광 블록의 광의 세기를 가우시안 함수를 이용하여 계산한다. 상기 발광 블록의 광의 세기는 휘도 계수로 룩업 테이블에 저장된다. 따라서, 동일한 계조를 가지는 화소 데이터에 대해 실질적으로 동일한 밝기를 표시할 수 있다. 한편, 상기 외부의 시뮬레이션 컴퓨터를 이용하여 계산된 상기 휘도 계수를 상기 룩업테이블에 저장하므로, 입력 데이터가 수신될 때 마다 휘도 계수 계산을 반복하지 않아도 된다.
따라서, 타이밍 콘트롤러에서 각 화소에 대한 휘도 계산이 빠르고 간단하게 수행되므로, 광에 대한 응답 속도가 빨라져 광에 의한 디스플레이 응답 속도 (Motion Picture Reaction Time; MPRT) 저하를 방지할 수 있다. 그러므로, 3D 표시 장치 구동 시 표시 패널의 좌안 영상과 우안 영상에 대한 응답 속도도 향상되고 크로스 토크(cross talk) 발생을 방지 할 수 있다.
또한, 상기 광원 모듈이 변경되어도, 상기 광원 모듈에 적합한 함수를 이용하여 상기 룩업테이블에 저장된 상기 휘도 계수만 바꾸어 주면되므로, 상기 광원 모듈에 대한 호환성이 향상된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 광원 모듈 200: 로컬 디밍 구동부
300: 표시 패널 400: 타이밍 콘트롤러
500: 게이트 구동회로 600: 데이터 구동회로

Claims (20)

  1. 가우시안 함수를 이용하여 광원 모듈의 복수의 발광 블록들의 휘도 계수들을 결정하는 단계;
    상기 휘도 계수들 및 상기 발광 블록들의 디밍 레벨들을 이용하여 표시 패널의 각 화소에 제공되는 광의 휘도인 화소 휘도를 결정하는 단계; 및
    상기 화소 휘도를 이용하여 입력 데이터를 보정하여 보정 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 표시 패널의 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 휘도 계수를 결정하는 단계는,
    상기 발광 블록에 포함된 복수의 광원들 각각의 위치에 따라 방출되는 광의 세기를 합산하여 상기 발광 블록의 광의 세기를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 구동 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 휘도 계수를 결정하는 단계에서,
    상기 광원이 방출하는 광의 세기는 상기 광원의 위치를 기준으로 가우시안 분포를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 구동 방법
  4. 제2항에 있어서, 상기 휘도 계수를 결정하는 단계는,
    상기 발광 블록의 광의 세기를 정규화하여 상기 휘도 계수를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 구동 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 화소 휘도를 결정하는 단계는
    상기 입력 데이터를 이용하여 상기 발광 블록들의 디밍 레벨들을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 구동 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 화소 휘도를 결정하는 단계는
    각 발광 블록에 대응하는 상기 휘도 계수와 상기 발광 블록들의 디밍 레벨을 곱한 값으로 상기 화소 휘도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 구동 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 보정 데이터를 생성하는 단계는,
    상기 화소 휘도가 각 발광 블록이 발광할수 있는 발광 최대 휘도 보다 크면, 상기 화소 데이터보다 저계조의 보정 데이터를 생성하고,
    상기 화소 휘도가 상기 발광 최대 휘도 보다 작으면 상기 화소 데이터보다 고계조의 보정 데이터를 생성하며,
    상기 화소 휘도가 상기 발광 최대 휘도와 같으면 상기 화소 데이터와 같은 계조의 보정 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 표시 패널의 구동 방법.
  8. 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널;
    복수의 발광 블록들로 이루어지고, 상기 표시 패널에 광을 제공하는 광원 모듈;
    상기 광원 모듈의 디밍 레벨들 및 휘도 계수를 이용하여 각 화소에 제공되는 광의 휘도인 화소 휘도를 결정하는 화소 휘도 결정부; 및
    상기 화소 휘도를 이용하여 입력 데이터를 보정하여 보정 데이터를 생성하는 화소 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 휘도 계수를 저장하며 상기 화소 휘도 결정부로 상기 휘도 계수를 출력하는 룩업테이블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 휘도 계수는 상기 발광 블록에 포함된 복수의 광원들 각각의 위치에 따라 방출되는 광의 세기를 합산한 상기 발광 블록의 광의 세기에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 광원이 방출하는 광의 세기는 상기 광원의 위치를 기준으로 가우시안 분포를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 휘도 계수는 상기 발광 블록의 광의 세기를 정규화한 값인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 광원 모듈을 구동하는 로컬 디밍 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 로컬 디밍 구동부는
    상기 입력 데이터의 상기 디밍 레벨들을 결정하는 디밍 레벨 결정부; 및
    상기 디밍 레벨들을 바탕으로 상기 발광 블록들을 개별적으로 구동하는 발광 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 디밍 레벨 결정부는 상기 디밍 레벨들을 상기 화소 휘도 결정부에 제공하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제8항에 있어서, 상기 화소 휘도 결정부는 각 발광 블록에 대응하는 상기 휘도 계수와 상기 발광 블록들의 디밍 레벨들을 곱한 값으로 화소 휘도를 결정하는 것을 특징으로 표시 장치.
  17. 제8항에 있어서, 상기 화소 보정부는,
    상기 화소 휘도가 각 발광 블록이 발광할 수 있는 발광 최대 휘도 보다 크면, 상기 화소 데이터보다 저계조의 보정 데이터를 생성하고,
    상기 화소 휘도가 상기 발광 최대 휘도 보다 작으면 상기 화소 데이터보다 고계조의 보정 데이터를 생성하며,
    상기 화소 휘도가 상기 발광 최대 휘도와 같으면 상기 화소 데이터와 같은 계조의 보정 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제8항에 있어서, 상기 광원 모듈은
    상기 표시 패널의 배면에 배치된 도광판; 및
    상기 표시 패널의 장변에 대응하는 상기 도광판의 적어도 일측에 배치되고, 상기 발광 블록들이 1차원 구조로 배열된 발광 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 제8항에 있어서, 상기 광원 모듈은
    상기 표시 패널의 배면에 배치된 도광판; 및
    상기 표시 패널의 단변에 대응하는 상기 도광판의 적어도 일측에 배치되고, 상기 발광 블록들이 1차원 구조로 배열된 발광 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 광원 모듈은
    상기 표시 패널의 배면에 배치되고, 상기 발광 블록들이 2차원 구조로 배열된 것을 특징하는 표시 장치.
KR1020110012614A 2011-02-14 2011-02-14 표시 패널의 구동 방법 및 이를 수행하는 표시 장치 KR20120092790A (ko)

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