KR20200102616A - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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문회식
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배재성
최승영
안태형
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Abstract

본 발명의 표시 장치는, 각각의 듀티비(duty ratio)로 개별 구동되는 광원 블록들을 포함하는 백라이트; 상기 광원 블록들보다 많고, 광의 투과율을 결정하는 화소들; 및 상기 광원 블록들에 대한 듀티비 정보에 기초하여 상기 화소들의 컬러 시프트 량들을 연산하고, 상기 컬러 시프트 량들에 기초하여 상기 화소들에 대한 입력 계조 값들을 보상하는 계조 보상부를 포함한다.

Description

표시 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결매체인 표시 장치의 중요성이 부각되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Device), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Device) 등과 같은 표시 장치의 사용이 증가하고 있다.
특히, 청색 LED들을 광원들로 사용하고, 퀀텀 닷 시트(quantum dot sheet)로 광원들을 커버한 구성의 백라이트를 적용한 표시 장치들이 개발되고 있다.
이러한 백라이트는 기존의 백라이트에 비해서 좁은 스펙트럼의 원색을 만들어낼 수 있으므로, 넓은 색 영역(color gamut)을 제공할 수 있는 장점을 갖는다.
백라이트의 구동 방법에는 전체 광원들에 동일한 듀티비가 적용되는 글로벌 디밍(global dimming) 방식과, 광원들 각각에 대해서 별도의 듀티비가 적용되는 로컬 디밍(local dimming) 방식이 있다.
로컬 디밍 방식을 이용하는 경우, 영상의 어두운 부분과 밝은 부분의 휘도 차이, 즉 명암비(contrast ratio)를 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
하지만, 퀀텀 닷 시트를 구비한 백라이트에 로컬 디밍 방식을 적용하는 경우, 어두운 부분이 황색을 띄고(yellowing), 밝은 부분이 청색을 띄는(bluing), 컬러 시프트(color shift) 현상이 발생하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 표시 장치에 보상 필름을 추가로 구비하는 방법이 있으나, 이러한 경우 높은 비용이 문제된다.
해결하고자 하는 기술적 과제는, 별도의 보상 필름을 구비할 필요 없이, 퀀텀 닷 시트를 구비하는 백라이트에 로컬 디밍 방식을 적용할 때 발생하는 컬러 시프트 현상을 해소할 수 있는 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는, 각각의 듀티비(duty ratio)로 개별 구동되는 광원 블록들을 포함하는 백라이트; 상기 광원 블록들보다 많고, 광의 투과율을 결정하는 화소들; 및 상기 광원 블록들에 대한 듀티비 정보에 기초하여 상기 화소들의 컬러 시프트 량들을 연산하고, 상기 컬러 시프트 량들에 기초하여 상기 화소들에 대한 입력 계조 값들을 보상하는 계조 보상부를 포함한다.
상기 백라이트는, 광원들 및 상기 광원들을 커버하는 퀀텀 닷 시트(quantum dot sheet)를 포함하고, 각각의 상기 광원 블록들은 상기 광원들 중 적어도 하나를 포함하는 영역일 수 있다.
상기 계조 보상부는, 상기 광원 블록들에 대한 컬러 시프트 프로파일들(color shift profiles)을 포함하는 프로파일 저장부를 포함하고, 각각의 상기 컬러 시프트 프로파일들은, 대응하는 광원 블록이 발광 상태이고 나머지 광원 블록들이 비발광 상태일 때, 상기 광원 블록들 중 적어도 일부에 대한 색상 별 휘도 값들의 집합일 수 있다.
상기 계조 보상부는, 상기 듀티비 정보에 기초하여 가중치들이 적용된 상기 컬러 시프트 프로파일들을 합산하여 블록 단위 프로파일을 생성하는 프로파일 중첩부를 더 포함할 수 있다.
상기 계조 보상부는, 상기 블록 단위 프로파일의 색상 별 휘도 값들을 인터폴레이션(interpolation)하여 화소 단위 프로파일을 생성하는 인터폴레이션 연산부를 더 포함할 수 있다.
상기 계조 보상부는, 목표 프로파일 및 상기 화소 단위 프로파일의 차이 값에 대응하는 제1 보상 프로파일을 생성하는 보상 값 연산부를 더 포함할 수 있다.
상기 계조 보상부는, 상기 입력 계조 값들에 감마 곡선을 반영하여 감마 계조 값들을 생성하는 감마 적용부를 더 포함할 수 있다.
상기 계조 보상부는, 상기 감마 계조 값들에 상기 제1 보상 프로파일을 적용하여 보상 계조 값들을 생성하는 보상 계조 연산부를 더 포함할 수 있다.
상기 계조 보상부는, 상기 보상 계조 값들에 역감마 곡선을 반영하여 출력 계조 값들을 생성하는 역감마 적용부를 더 포함할 수 있다.
상기 계조 보상부는, 상기 듀티비 정보에 기초하여, 인접한 광원 블록에 비하여 휘도가 낮은 광원 블록에 대응하는 상기 제1 보상 프로파일의 보상 값을 증가시켜 제2 보상 프로파일을 생성하는 보상 비율 적용부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 보상 프로파일 및 상기 제2 보상 프로파일에서 상기 인접한 광원 블록에 대응하는 보상 값들은 서로 동일할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법은, 영상 프레임에 대한 광원 블록들의 듀티비 정보를 수신하는 단계; 상기 듀티비 정보에 기초하여 화소들의 컬러 시프트 량들을 연산하는 단계; 상기 영상 프레임에 대한 상기 화소들의 입력 계조 값들을 수신하는 단계; 및 상기 컬러 시프트 량들에 기초하여 상기 입력 계조 값들을 보상하는 단계를 포함한다.
상기 보상하는 단계는, 상기 듀티비 정보에 기초하여 가중치들이 적용된 컬러 시프트 프로파일들을 합산하여 블록 단위 프로파일을 생성하는 단계를 포함하고, 각각의 상기 컬러 시프트 프로파일들은 각각의 상기 광원 블록들에 대응하고, 각각의 상기 컬러 시프트 프로파일들은, 대응하는 광원 블록이 발광 상태이고 나머지 광원 블록들이 비발광 상태일 때, 상기 광원 블록들 중 적어도 일부에 대한 색상 별 휘도 값들의 집합일 수 있다.
상기 보상하는 단계는, 상기 블록 단위 프로파일의 색상 별 휘도 값들을 인터폴레이션하여 화소 단위 프로파일을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보상하는 단계는, 목표 프로파일 및 상기 화소 단위 프로파일의 차이 값에 대응하는 제1 보상 프로파일을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보상하는 단계는, 상기 입력 계조 값들에 감마 곡선을 반영하여 감마 계조 값을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보상하는 단계는, 상기 감마 계조 값들에 상기 제1 보상 프로파일을 적용하여 보상 계조 값들을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보상하는 단계는, 상기 보상 계조 값들에 역감마 곡선을 반영하여 출력 계조 값들을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보상하는 단계는, 상기 듀티비 정보에 기초하여, 인접한 광원 블록에 비하여 휘도가 낮은 광원 블록에 대응하는 상기 제1 보상 프로파일의 보상 값을 증가시켜 제2 보상 프로파일을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 보상 프로파일 및 상기 제2 보상 프로파일에서 상기 인접한 광원 블록에 대응하는 보상 값들은 서로 동일할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치 및 그 구동 방법은, 별도의 보상 필름을 구비할 필요 없이, 퀀텀 닷 시트를 구비하는 백라이트에 로컬 디밍 방식을 적용할 때 발생하는 컬러 시프트 현상을 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 패널을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 화소를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 계조 보상부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 컬러 시프트 프로파일들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 프로파일 중첩부를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 인터폴레이션 연산부를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 감마 적용부를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 역감마 적용부를 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 보상 비율 적용부를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 따라서 앞서 설명한 참조 부호는 다른 도면에서도 사용할 수 있다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 과장되게 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 백라이트(BLU), 표시 패널(DP), 및 컬러 필터(CF)를 포함할 수 있다. 컬러 필터(CF)는 표시 패널(DP)과 일체형으로 구성되거나, 표시 패널(DP)과 별도로 구성될 수 있다. 도시되지 않았지만, 표시 패널(DP)의 적어도 일면에 편광 판 또는 편광 필름이 더 구비될 수 있다.
백라이트(BLU)는 각각의 듀티비(duty ratio)로 개별 구동되는 광원 블록들(BLB1, BLB2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 백라이트(BLU)는 광원들(BLD1, BLD2) 및 광원들(BLD1, BLD2)을 커버하는 퀀텀 닷 시트(QDS, quantum dot sheet)를 포함하고, 각각의 광원 블록들(BLB1, BLB2)은 광원들(BLD1, BLD2) 중 적어도 하나를 포함하는 영역일 수 있다.
듀티비가 높은 광원 블록은 비교적 높은 휘도의 광을 방출하고, 듀티비가 낮은 광원 블록은 비교적 낮은 휘도의 광을 방출할 수 있다. 듀티비는 PWM 신호(pulse width modulation signal)의 오프 레벨 대비 온 레벨의 비율을 의미할 수 있다. 오프 레벨에서 해당 광원은 비 발광 상태이고, 온 레벨에서 해당 광원은 발광 상태일 수 있다. 온 레벨되는 시간이 길수록, 즉 듀티비가 클수록 해당 광원의 발광 휘도가 높아질 수 있다.
광원들(BLD1, BLD2)은 광원 보드(LDB) 상에 위치할 수 있다. 광원 보드(LDB)는 PCB(printed circuit board), FPCB(flexible PCB) 등의 전기 회로일 수 있다. 다른 실시예에서, 광원 보드(LDB)는 광원들(BLD1, BLD2)을 지지하기 위한 마운트이거나, 광원들(BLD1, BLD2)을 냉각시키기 위한 방열 판일 수도 있다.
광원들(BLD1, BLD2)는 전원이 인가되면 제1 색상의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 제1 색상은 청색일 수 있다. 이때, 광원들(BLD1, BLD2)은 전원이 인가되면 청색 광을 방출하는 청색 LED(light emitting diode)일 수 있다.
퀀텀 닷 시트(QDS)는 광이 조사되면 제2 색상의 광을 방출하는 제2 색상 퀀텀 닷들(RQD1, RQD2) 및 제3 색상의 광을 방출하는 제3 색상 퀀텀 닷들(GQD1, GQD2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 색상은 적색이고, 제3 색상은 녹색일 수 있다. 예를 들어, 퀀텀 닷은 코어(core), 쉘(shell), 및 리간드(ligands)로 구성될 수 있다. 퀀텀 닷의 상세한 구성은 종래 기술에 따를 수 있다.
실시예에 따라, 제1 색상, 제2 색상, 및 제3 색상은 청색, 적색, 및 녹색이 아닐 수도 있다. 예를 들어, 제1 색상, 제2 색상, 및 제3 색상은 적색, 청색, 및 녹색일 수도 있다. 다른 예를 들어, 제1 색상, 제2 색상, 및 제3 색상은 녹색, 청색, 및 적색일 수도 있다. 퀀텀 닷은 코어의 크기에 따라 밴드 갭이 달라지고, 밴드 갭에 따라 방출 광의 파장, 즉 색상이 결정되기 때문에, 색상은 다양하게 설정될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 색상은 청색이고, 제2 색상은 적색이고, 제3 색상은 녹색인 경우를 가정한다.
예를 들어, 광원(BLD1)에서 청색 광이 방출되면 퀀텀 닷들(RQD1, GQD1)에 입사되지 않은 광은 퀀텀 닷 시트(QDS)를 투과하여 청색을 유지할 수 있다. 반면, 광원(BLD1)에서 방출되어 제2 색상 퀀텀 닷(RQD1)에 입사된 광은 적색 광으로 변환될 수 있다. 또한, 광원(BLD1)에서 방출되어 제3 색상 퀀텀 닷(GQD1)에 입사된 광은 적색 광으로 변환될 수 있다. 이에 따라, 광원 블록(BLB1)에서는 청색 광, 적색 광, 및 녹색 광들이 방출되므로 이들이 조합된 백색 광(WHITE1)이 방출되는 것으로 시인될 수 있다. 유사한 방식으로, 광원 블록(BLB2)에서는 백색 광(WHITE2)가 방출될 수 있다.
표시 패널(DP)은 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4, PX5, PX6, PX7, PX8, PX9, 및 PX10)을 포함할 수 있다. 화소들(PX1~PX10)은 광원 블록들(BLB1, BLB2)에서 공급된 광의 투과율, 즉 계조를 결정할 수 있다. 표시 패널(DP) 및 화소들(PX1~PX10)에 대해서는 도 2 및 3을 참조하여 더 상세히 설명한다.
컬러 필터(CF)는 화소들(PX1~PX10) 각각에 대응하는 컬러 필터 유닛들(RF1, GF2, BF3, RF4, GF5, RF6, GF7, BF8, RF9, GF10)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터 유닛들(RF1, RF4, RF6, RF9)은 적색 컬러 필터 유닛이고, 컬러 필터 유닛들(GF2, GF5, GF7, GF10)은 녹색 컬러 필터 유닛이고, 컬러 필터 유닛들(BF3, BF8)은 청색 컬러 필터 유닛일 수 있다. 각각의 컬러 필터 유닛들(RF1~GF10)은 화소들(PX1~PX10)에 의해 투과율이 결정된 광의 색상을 결정할 수 있다. 실시예에 따라, 컬러 필터(CF)는 표시 패널(DP)의 상부에 위치할 수 있다. 다른 실시예에서, 컬러 필터(CF)는 표시 패널(DP)의 하부에 위치할 수도 있다.
상술한 바와 같이 광원 블록들(BLB1, BLB2)의 듀티비, 화소들(PX1~PX10)의 투과율, 컬러 필터(CF)의 색상에 의해 결정된 최종적인 영상 프레임이 사용자에게 표시될 수 있다. 복수의 영상 프레임들이 연속적으로 표시되면 사용자는 동영상을 시인할 수 있다.
여기서, 백색 광(WHITE1)은 광원 블록(BLD1) 뿐만 아니라, 광원 블록(BLD2)에서 방출된 광의 영향도 함께 받을 수 있다. 또한, 백색 광(WHITE2)은 광원 블록(BLD2) 뿐만 아니라, 광원 블록(BLD1)에서 방출된 광의 영향도 함께 받을 수 있다.
예를 들어, 광원 블록들(BLD1, BLD2)의 듀티비들이 서로 동일한 경우, 듀티비의 크고 작음에 무관하게 백색 광들(WHITE1, WHITE2)이 방출될 수 있다.
하지만, 광원 블록(BLD1)의 듀티비가 광원 블록(BLD2)의 듀티비보다 큰 경우, 즉 광원 블록(BLD1)의 발광 휘도가 광원 블록(BLD2)의 발광 휘도보다 큰 경우, 광원 블록(BLB1)의 백색 광(WHITE1) 중 광원(BLD1)에서 방출되는 청색 광의 비중이 높아지고, 광원 블록(BLB2)의 백색 광(WHITE2) 중 광원(BLD2)에서 방출되는 청색 광의 비중이 낮아질 수 있다. 따라서, 광원 블록(BLB1)은 청색을 띄는 백색 광(WHITE1)을 방출하고, 광원 블록(BLB2)은 황색을 띄는 백색 광(WHITE2)을 방출할 수도 있다.
이러한 현상을 컬러 시프트 현상이라고 한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 패널을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 패널(DP)은 타이밍 제어부(11), 데이터 구동부(12), 주사 구동부(13), 화소부(14), 및 계조 보상부(15)를 포함할 수 있다.
타이밍 제어부(11)는 외부 프로세서로부터 영상 프레임에 대한 제어 신호들 및 입력 계조 값들을 수신할 수 있다.
계조 보상부(15)는 광원 블록들에 대한 듀티비 정보에 기초하여 화소들의 컬러 시프트 량들을 연산하고, 컬러 시프트 량들에 기초하여 화소들(14)에 대한 입력 계조 값들을 보상할 수 있다. 계조 보상부(15)는 입력 계조 값들을 보상하여 출력 계조 값들을 생성할 수 있다.
타이밍 제어부(11)는 출력 계조 값들 및 제어 신호들을 데이터 구동부(12)에 공급할 수 있다.
데이터 구동부(12)는 출력 계조 값들, 제어 신호들 등을 이용하여 데이터 라인들(D1, D2, D3, ..., Dn)로 제공할 데이터 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 화소행 단위로 생성된 데이터 신호들은 동시에 데이터 라인들(D1~Dn)에 인가될 수 있다.
또한, 타이밍 제어부(11)는 주사 구동부(13)의 사양(specification)에 적합하도록 클록 신호, 주사 시작 신호 등을 생성하여 주사 구동부(13)에 공급할 수 있다.
주사 구동부(13)는 타이밍 제어부(11)로부터 클록 신호, 주사 시작 신호 등의 제어 신호들을 수신하여 주사 라인들(S1, S2, S3, ..., Sm)에 제공할 주사 신호들을 생성할 수 있다. 주사 구동부(13)는 주사 라인들(S1~Sm)을 통해 주사 신호들을 제공함으로써, 데이터 신호들이 기입될 화소들 중 적어도 일부를 선택할 수 있다. 예를 들어, 주사 구동부(13)는 주사 라인들(S1~Sm)에 순차적으로 턴-온 레벨의 주사 신호들을 제공함으로써, 데이터 신호들이 기입될 화소행을 선택할 수 있다. 주사 구동부(13)는 시프트 레지스터(shift register) 형태로 구성될 수 있고, 클록 신호의 제어에 따라 주사 시작 신호를 다음 스테이지 회로로 순차적으로 전달하는 방식으로 주사 신호들을 생성할 수 있다.
화소부(14)는 화소들을 포함한다. 각각의 화소(PXij)는 대응하는 데이터 라인 및 주사 라인과 연결될 수 있다. 예를 들어, 데이터 구동부(12)로부터 하나의 화소행에 대한 데이터 신호들이 데이터 라인들(D1~Dn)로 인가되면, 주사 구동부(13)로부터 턴-온 레벨의 주사 신호를 제공받은 주사 라인에 위치한 화소행에 데이터 신호들이 기입될 수 있다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 화소를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 화소(PXij)는 트랜지스터(M1), 스토리지 커패시터(Cst), 및 액정 커패시터(Clc)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 트랜지스터(M1)는 N 형 트랜지스터로 도시되었으므로, 주사 신호의 턴-온 레벨은 하이 레벨(high level)일 수 있다. 당업자라면 P형 트랜지스터로 동일한 기능을 하는 화소 회로를 구성할 수도 있을 것이다.
트랜지스터(M1)는 게이트 전극이 주사 라인(Si)에 연결되고, 일전극이 데이터 라인(Dj)에 연결되고, 타전극이 스토리지 커패시터(Cst)의 일전극 및 액정 커패시터(Clc)의 화소 전극에 연결될 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 일전극이 트랜지스터(M1)의 타전극에 연결되고, 타전극이 유지 전압 라인(SL)에 연결될 수 있다. 실시예에 따라, 액정 커패시터(Clc)의 용량이 충분한 경우, 스토리지 커패시터(Cst)의 구성은 제외될 수도 있다.
액정 커패시터(Clc)는 화소 전극이 트랜지스터(M1)의 타전극에 연결되고, 공통 전극에는 공통 전압(Vcom)이 인가될 수 있다. 액정 커패시터(Clc)의 화소 전극 및 공통 전극 사이에는 액정층이 위치할 수 있다.
트랜지스터(M1)의 게이트 전극에 주사 라인(Si)을 통해서 턴온 레벨의 스캔 신호가 공급되면, 트랜지스터(M1)는 데이터 라인(Dj)과 스토리지 커패시터(Cst)의 일전극을 연결시킨다. 따라서, 스토리지 커패시터(Cst)에는 데이터 라인(Dj)을 통해 인가된 데이터 신호와 유지 전압 라인(SL)의 유지 전압의 차이에 해당하는 전압이 저장된다. 액정 커패시터(Clc)는 스토리지 커패시터(Cst)에 의해 화소 전극에 데이터 신호가 유지된다. 따라서, 액정층에는 데이터 신호와 공통 전압의 차이에 해당하는 전계가 인가되고, 전계에 따라서 액정층의 액정 분자들의 배향이 결정될 수 있다. 투과율은 액정 분자들의 배향에 대응할 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 계조 보상부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 계조 보상부(15)는 프로파일 저장부(151), 프로파일 중첩부(152), 인터폴레이션 연산부(153), 목표 프로파일 연산부(154), 보상 값 연산부(155), 감마 적용부(156), 보상 계조 연산부(157), 및 역감마 적용부(158)를 포함할 수 있다. 당업자는 계조 보상부(15)의 다양한 기능들 중 일부만을 실시하기 위하여, 계조 보상부(15)의 몇몇 구성을 제외시킬 수도 있을 것이다.
계조 보상부(15)는 타이밍 제어부(11) 또는 데이터 구동부(12)와 일체로 구성되거나, 독립적인 하드웨어(예를 들어, 집적 회로(integrated circuit))로 구성될 수도 있다. 계조 보상부(15)는 타이밍 제어부(11) 또는 데이터 구동부(12)에서 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 계조 보상부(15)의 각 구성들(151~158)은 개별적인 하드웨어로 구성될 수도 있고, 일부 구성들끼리 병합된 하드웨어들로 구성될 수도 있다. 계조 보상부(15)의 각 구성들(151~158)은 소프트웨어로 구현될 수도 있다.
프로파일 저장부(151)는 광원 블록들에 대한 컬러 시프트 프로파일들(color shift profiles) (PF11, PF27, PF33)을 포함할 수 있다. 각각의 컬러 시프트 프로파일들(PF11, PF27, PF33)은, 대응하는 광원 블록이 발광 상태이고 나머지 광원 블록들이 비발광 상태일 때, 광원 블록들 중 적어도 일부에 대한 색상 별 휘도 값들의 집합일 수 있다. 컬러 시프트 프로파일들(PF11, PF27, PF33)에 대해서는 도 5 내지 도 8을 참조하여 더 상세히 후술한다.
프로파일 중첩부(152)는 듀티비 정보(PWM_DR)에 기초하여 가중치들이 적용된 컬러 시프트 프로파일들(PF11, PF27, PF33)을 합산하여 블록 단위 프로파일(PF_BL)을 생성할 수 있다. 프로파일 중첩부(152)에 대해서는 도 9를 참조하여 더 상세히 후술한다.
인터폴레이션 연산부(153)는 블록 단위 프로파일(PF_BL)의 색상 별 휘도 값들을 인터폴레이션(interpolation)하여 화소 단위 프로파일(PF_PX)을 생성할 수 있다. 인터폴레이션 연산부(153)에 대해서는 도 10을 참조하여 더 상세히 후술한다.
목표 프로파일 연산부(154)는 목표 프로파일(PF_TG)을 생성할 수 있다. 목표 프로파일(PF_TG)은 컬러 시프트 현상이 발생하지 않을 때의 이상적인 컬러 프로파일일 수 있다.
예를 들어, 목표 프로파일 연산부(154)는 듀티비 정보(PWM_DR)에 기초하여 목표 프로파일(PF_TG)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 듀티비 정보(PWM_DR)를 통하여 각 광원 블록들의 휘도를 알 수 있고, 해당 휘도를 구성하기 위한 색상 별 목표 휘도 값을 연산할 수 있다(하기 수학식 1 참조).
[수학식 1]
Y=aR+bG+cB
Y는 광원 블록의 휘도이고, R은 적색 목표 휘도 값이고, G는 녹색 목표 휘도 값이고, B는 청색 목표 휘도 값일 수 있다. a, b, c는 미리 결정된 상수일 수 있다. 예를 들어서, ITU-R recommendation BT.601[1]에 따르면 a는 0.299, b는 0.587, c는 0.114일 수 있다.
보상 값 연산부(155)는 목표 프로파일(PF_TG) 및 화소 단위 프로파일(PF_PX)의 차이 값에 대응하는 제1 보상 프로파일(PF_DF1)을 생성할 수 있다. 이러한 차이 값을 보상 값이라고 할 수 있다.
감마 적용부(156)는 입력 계조 값들(Ri1, Gi1, Bi1)에 감마 곡선을 반영하여 감마 계조 값들(Rg1, Gg1, Bg1)을 생성할 수 있다. 감마 적용부(156)에 대해서는 도 11을 참조하여 더 상세히 후술한다.
보상 계조 연산부(157)는 감마 계조 값들(Rg1, Gg1, Bg1)에 제1 보상 프로파일(PF_DF1)을 적용하여 보상 계조 값들(Rc1, Gc1, Bc1)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 보상 계조 연산부(157)는 감마 계조 값들(Rg1, Gg1, Bg1)에 제1 보상 프로파일(PF_DF1)의 값들을 합산하여 보상 계조 값들(Rc1, Gc1, Bc1)을 생성할 수 있다.
역감마 적용부(158)는 보상 계조 값들(Rc1, Gc1, Bc1)에 역감마 곡선을 반영하여 출력 계조 값들(Ro1, Go1, Bo1)을 생성할 수 있다. 역감마 적용부(158)에 대해서는 도 12를 참조하여 더 상세히 후술한다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 컬러 시프트 프로파일들을 설명하기 위한 도면들이다.
프로파일 저장부(151)는 광원 블록들에 대한 컬러 시프트 프로파일들(color shift profiles) (PF11, PF27, PF33)을 포함할 수 있다. 각각의 컬러 시프트 프로파일들(PF11, PF27, PF33)은, 대응하는 광원 블록이 발광 상태이고 나머지 광원 블록들이 비발광 상태일 때, 광원 블록들 중 적어도 일부에 대한 색상 별 휘도 값들의 집합일 수 있다.
도 5를 참조하면, 백라이트(BLU)의 광원 블록(BLB27)이 발광 상태이고 나머지 광원 블록들이 비발광 상태인 경우가 도시된다.
도 6을 참조하면, 도 5의 상태에서의 예시적인 컬러 시프트 프로파일(PF27)이 도시된다. 컬러 시프트 프로파일(PF27)은 적색 시프트 프로파일(PF27R), 녹색 시프트 프로파일(PF27G), 및 청색 시프트 프로파일(PF27B)을 포함할 수 있다. 각각의 색상 별 시프트 프로파일들(PF27R, PF27G, PF27B)은 각각의 광원 블록들 중 적어도 일부에 대한 색상 별 휘도 값들의 집합일 수 있다.
이러한 컬러 시프트 프로파일(PF27)은, 도 5의 상태의 표시 장치(DD)가 외부 카메라에 의해서 촬상됨으로써, XYZ 좌표계의 컬러 프로파일이 획득되고, XYZ 좌표계의 컬러 프로파일을 RGB 좌표계의 컬러 프로파일로 변환함으로써 획득될 수 있다. XYZ 좌표계에서 RGB 좌표계의 변환은 종래의 변환 방법을 따를 수 있다. 변환된 컬러 프로파일은 컬러 시프트 프로파일(PF27)로써, 제품 출하 전, 표시 장치(DD)의 프로파일 저장부(151)에 미리 저장될 수 있다.
도 7을 참조하면, 백라이트(BLU)의 광원 블록(BLB33)이 발광 상태이고 나머지 광원 블록들이 비발광 상태인 경우가 도시된다.
도 8을 참조하면, 도 7의 상태에서의 예시적인 컬러 시프트 프로파일(PF33)이 도시된다. 컬러 시프트 프로파일(PF33)은 적색 시프트 프로파일(PF33R), 녹색 시프트 프로파일(PF33G), 및 청색 시프트 프로파일(PF33B)을 포함할 수 있다. 이에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 6 및 도 8의 색상 별 휘도 값들은 입력 계조 값들(Ri1, Gi1, Bi1)에 대해 정규화된 값들(normalized value)일 수 있다. 예를 들어, 입력 계조 값들(Ri1, Gi1, Bi1)이 0~255 계조로 표현된다면, 색상 별 휘도 값들은 최소 값이 0이고 최대 값이 255가 되도록 정규화될 수 있다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 프로파일 중첩부를 설명하기 위한 도면이다.
프로파일 중첩부(152)는 듀티비 정보(PWM_DR)에 기초하여 가중치들이 적용된 컬러 시프트 프로파일들(PF11, PF27, PF33)을 합산하여 블록 단위 프로파일(PF_BL)을 생성할 수 있다.
예를 들어, 듀티비 정보(PWM_DR)에 따르면 광원 블록(BLB27)의 듀티비는 50%이고, 광원 블록(BLB33)의 듀티비는 100%이고, 나머지 광원 블록들(BLB34, BLB35, ...)의 듀티비는 0%일 수 있다.
한 실시예에 따르면, 광원 블록의 듀티비가 높을 수록 해당 광원 블록에 대한 가중치를 높게 설정하고, 광원 블록의 듀티비가 낮을 수록 해당 광원 블록에 대한 가중치를 낮게 설정할 수 있다.
예를 들어, 광원 블록(BLB27)의 가중치는 0.5로 설정되고, 광원 블록(BLB33)의 가중치는 1로 설정되고, 나머지 광원 블록들(BLB34, BLB35, ...)의 가중치는 0으로 설정될 수 있다.
이러한 경우, 도 6의 컬러 시프트 프로파일(PF27)에 0.5를 곱하고, 도 8의 컬러 시프트 프로파일(PF33)에 1을 곱하고, 나머지 광원 블록들(BLB34, BLB35, ...)의 컬러 시프트 프로파일들에 0을 곱한 후, 이들을 색상 별로 합산함으로써, 블록 단위 프로파일(PF_BL)이 생성될 수 있다.
이러한 경우 예를 들어, 블록 단위 프로파일(PF_BL)에서 광원 블록(BLB27)에 대응하는 적색 휘도 값은 아래 수학식 2에 따라 51.5일 수 있다.
[수학식 2]
99*0.5+2*1=51.5
또한 예를 들어, 블록 단위 프로파일(PF_BL)에서 광원 블록(BLB33)에 대응하는 적색 휘도 값은 아래 수학식 3에 따라 102일 수 있다.
[수학식 3]
16*0.5+94*1=102
또한 예를 들어, 블록 단위 프로파일(PF_BL)에서 광원 블록(BLB34)에 대응하는 적색 휘도 값은 아래 수학식 4에 따라 81.5일 수 있다.
[수학식 4]
41*0.5+61*1=81.5
이러한 과정을 반복하면서, 블록 단위 프로파일(PF_BL) 중 적색 블록 단위 프로파일을 생성할 수 있다.
이러한 과정은 블록 단위 프로파일(PF_BL) 중 녹색, 청색 블록 단위 프로파일들에 대해서도 반복될 수 있다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 인터폴레이션 연산부를 설명하기 위한 도면이다.
인터폴레이션 연산부(153)는 블록 단위 프로파일(PF_BL)의 색상 별 휘도 값들을 인터폴레이션(interpolation)하여 화소 단위 프로파일(PF_PX)을 생성할 수 있다. 화소 단위 프로파일(PF_PX)은 적색 화소 단위 프로파일(PF_PXR), 녹색 화소 단위 프로파일(PF_PXG), 및 청색 화소 단위 프로파일(PF_PXB)를 포함할 수 있다.
광원 블록들(BLB33, BLB34, ...)의 개수는 화소들(PX11, PX14, PX17, PX20, ...)의 개수보다 작을 수 있다. 예를 들어, 도 10에서는 각 광원 블록들(BLB33, BLB34, ...)이 27 개의 화소들(적색, 청색, 녹색)과 대응하는 것을 가정한다. 예를 들어, 화소 단위 프로파일(PF_PX) 중 적색 화소 단위 프로파일(PF_PXR)에서 각 광원 블록들(BLB33, BLB34, ...)은 9 개의 화소들(적색)과 대응하는 것을 가정한다.
여기서 광원 블록과 화소가 대응한다는 것은, 광원 블록과 화소의 물리적인 위치 관계상 해당 화소의 주된 광원이 해당 광원 블록이라는 것을 의미할 수 있다.
블록 단위 프로파일(PF_BL)에 포함된 블록 별 휘도 값들은 해당 광원 블록에 대한 대표 값일 수 있다. 예를 들어, 해당 광원 블록의 중앙에 위치한 화소에 대한 휘도 값일 수 있다.
예를 들어, 화소(PX11)가 적색 화소이고, 화소(PX11)가 광원 블록(BLB33)의 중앙에 위치한 경우, 수학식 3에서 구한 102는 화소(PX11)의 적색 시프트 휘도 값일 수 있다.
또한, 화소(PX20)가 적색 화소이고, 화소(PX20)가 광원 블록(BLB34)의 중앙에 위치한 경우, 수학식 4에서 구한 81.5는 화소(PX20)의 적색 시프트 휘도 값일 수 있다. 다만, 도 10에서 화소(PX20)의 적색 시프트 휘도 값은, 계산의 편이를 위해서 소수점을 제외한 81로 기재하였다.
화소들(PX11, PX20) 사이에 화소들(PX14, PX17)이 위치할 수 있다. 이러한 경우, 인터폴레이션 연산부(153)는 102와 81을 화소들(PX11, PX14, PX17, PX20)의 물리적인 위치 관계에 대응하여 102와 81 사이 값들을 인터폴레이션함으로써, 화소들(PX14, PX17)의 적색 쉬프트 휘도 값을 계산할 수 있다. 예를 들어, 화소(PX14)의 적색 쉬프트 휘도 값은 95이고, 화소(PX17)의 적색 쉬프트 휘도 값은 88일 수 있다.
이러한 과정은 녹색, 청색 화소 단위 프로파일들(PF_PXG, PF_PXB)에 대해서도 반복될 수 있다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 감마 적용부를 설명하기 위한 도면이다.
감마 적용부(156)는 입력 계조 값들(Ri1, Gi1, Bi1)에 감마 곡선을 반영하여 감마 계조 값들(Rg1, Gg1, Bg1)을 생성할 수 있다.
외부 프로세서에서 제공된 입력 계조 값들(Ri1, Gi1, Bi1)은 휘도 정보를 포함하지 않기 때문에, 휘도 정보를 포함하는 제1 보상 프로파일(PF_DF1)과 연산하기 위하여 계조 값 변환이 필요하다.
감마 곡선(156CV)의 감마 값, 예를 들어, 2.0 감마, 2.2 감마, 또는 2.4 감마는 표시 장치(DD)에 따라 다를 수 있다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 역감마 적용부를 설명하기 위한 도면이다.
역감마 적용부(158)는 보상 계조 값들(Rc1, Gc1, Bc1)에 역감마 곡선을 반영하여 출력 계조 값들(Ro1, Go1, Bo1)을 생성할 수 있다.
데이터 구동부(12)는 감마 값이 반영된 감마 전압들을 이용하여 데이터 신호들을 생성하기 때문에, 감마 값이 이중 반영되는 것을 방지할 필요가 있다. 따라서, 역감마 적용부(158)는 보상 계조 값들(Rc1, Gc1, Bc1)에 대해서 역감마 곡선(158CV)을 적용시켜 출력 계조 값들(Ro1, Go1, Bo1)을 생성할 수 있다.
역감마 곡선(158CV)의 역감마 값은 도 11의 감마 곡선(156CV)의 감마 값의 역수일 수 있다.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 보상 비율 적용부를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 계조 보상부(15')는 보상 비율 적용부(159)를 더 포함할 수 있다.
보상 비율 적용부(159)는 듀티비 정보(PWM_DR)에 기초하여, 인접한 광원 블록에 비하여 휘도가 낮은 광원 블록에 대응하는 제1 보상 프로파일(PF_DF1)의 보상 값을 증가시켜 제2 보상 프로파일(PF_DF2)을 생성할 수 있다.
제1 보상 프로파일(PF_DF1) 및 제2 보상 프로파일(PF_DF2)에서 인접한 광원 블록에 대응하는 보상 값들은 서로 동일할 수 있다.
도 14는 표시 장치(DD)의 정면에서 광원 블록들(BLB33, BLB34, BLB35)의 Y/B 비율을 측정한 그래프이고, 도 15는 표시 장치(DD)의 정면으로부터 60도 기울어진 측면에서 광원 블록들(BLB33, BLB34, BLB35)의 Y/B 비율을 측정한 그래프이다. 이때, 광원 블록들(BLB33, BLB34, BLB35)의 예시적인 듀티비 정보(PWM_DR)는 도 9를 참조한다.
Y/B 비율이란 청색 대비 황색의 비율을 의미한다. Y/B 비율이 높을 수록 황색을 띄고, Y/B 비율이 낮을수록 청색을 띈다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 인접한 광원 블록(BLB33)에 비하여 휘도가 낮은 광원 블록(BLB35)일수록 Y/B 비율이 높음을 확인할 수 있다. 또한, 정면보다 측면에서 Y/B 비율이 높음을 확인할 수 있다.
따라서, 비교적 휘도가 낮은 광원 블록(BLB35)일수록 보상 비율을 높일 필요가 있다.
도 15를 참조하면, 예를 들어, 보상 비율 적용부(159)는 광원 블록(BLB33)에 대해서는 1의 보상 비율을 적용하고, 광원 블록(BLB34)에 대해서는 1.02의 보상 비율을 적용하고, 광원 블록(BLB35)에 대해서는 1.05의 보상 비율을 적용할 수 있다.
따라서, 광원 블록(BLB33)의 제1 보상 프로파일(PF_DF1) 및 제2 보상 프로파일(PF_DF2)에서의 보상 값들은 서로 동일할 수 있다. 반면, 광원 블록들(BLB34, BLB35)은 제1 보상 프로파일(PF_DF1)에서의 보상 값보다 제2 보상 프로파일(PF_DF2)에서의 보상 값이 더 클 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
15: 계조 보상부
151: 프로파일 저장부
152: 프로파일 중첩부
153: 인터폴레이션 연산부
154: 목표 프로파일 연산부
155: 보상 값 연산부
156: 감마 적용부
157: 보상 계조 연산부
158: 역감마 적용부

Claims (20)

  1. 각각의 듀티비(duty ratio)로 개별 구동되는 광원 블록들을 포함하는 백라이트;
    상기 광원 블록들보다 많고, 광의 투과율을 결정하는 화소들; 및
    상기 광원 블록들에 대한 듀티비 정보에 기초하여 상기 화소들의 컬러 시프트 량들을 연산하고, 상기 컬러 시프트 량들에 기초하여 상기 화소들에 대한 입력 계조 값들을 보상하는 계조 보상부를 포함하는,
    표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 백라이트는, 광원들 및 상기 광원들을 커버하는 퀀텀 닷 시트(quantum dot sheet)를 포함하고,
    각각의 상기 광원 블록들은 상기 광원들 중 적어도 하나를 포함하는 영역인,
    표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 계조 보상부는, 상기 광원 블록들에 대한 컬러 시프트 프로파일들(color shift profiles)을 포함하는 프로파일 저장부를 포함하고,
    각각의 상기 컬러 시프트 프로파일들은, 대응하는 광원 블록이 발광 상태이고 나머지 광원 블록들이 비발광 상태일 때, 상기 광원 블록들 중 적어도 일부에 대한 색상 별 휘도 값들의 집합인,
    표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 계조 보상부는, 상기 듀티비 정보에 기초하여 가중치들이 적용된 상기 컬러 시프트 프로파일들을 합산하여 블록 단위 프로파일을 생성하는 프로파일 중첩부를 더 포함하는,
    표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 계조 보상부는, 상기 블록 단위 프로파일의 색상 별 휘도 값들을 인터폴레이션(interpolation)하여 화소 단위 프로파일을 생성하는 인터폴레이션 연산부를 더 포함하는,
    표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 계조 보상부는, 목표 프로파일 및 상기 화소 단위 프로파일의 차이 값에 대응하는 제1 보상 프로파일을 생성하는 보상 값 연산부를 더 포함하는,
    표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 계조 보상부는, 상기 입력 계조 값들에 감마 곡선을 반영하여 감마 계조 값들을 생성하는 감마 적용부를 더 포함하는,
    표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 계조 보상부는, 상기 감마 계조 값들에 상기 제1 보상 프로파일을 적용하여 보상 계조 값들을 생성하는 보상 계조 연산부를 더 포함하는,
    표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 계조 보상부는, 상기 보상 계조 값들에 역감마 곡선을 반영하여 출력 계조 값들을 생성하는 역감마 적용부를 더 포함하는,
    표시 장치.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 계조 보상부는, 상기 듀티비 정보에 기초하여, 인접한 광원 블록에 비하여 휘도가 낮은 광원 블록에 대응하는 상기 제1 보상 프로파일의 보상 값을 증가시켜 제2 보상 프로파일을 생성하는 보상 비율 적용부를 더 포함하는,
    표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 보상 프로파일 및 상기 제2 보상 프로파일에서 상기 인접한 광원 블록에 대응하는 보상 값들은 서로 동일한,
    표시 장치.
  12. 영상 프레임에 대한 광원 블록들의 듀티비 정보를 수신하는 단계;
    상기 듀티비 정보에 기초하여 화소들의 컬러 시프트 량들을 연산하는 단계;
    상기 영상 프레임에 대한 상기 화소들의 입력 계조 값들을 수신하는 단계; 및
    상기 컬러 시프트 량들에 기초하여 상기 입력 계조 값들을 보상하는 단계를 포함하는,
    표시 장치의 구동 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 보상하는 단계는, 상기 듀티비 정보에 기초하여 가중치들이 적용된 컬러 시프트 프로파일들을 합산하여 블록 단위 프로파일을 생성하는 단계를 포함하고,
    각각의 상기 컬러 시프트 프로파일들은 각각의 상기 광원 블록들에 대응하고,
    각각의 상기 컬러 시프트 프로파일들은, 대응하는 광원 블록이 발광 상태이고 나머지 광원 블록들이 비발광 상태일 때, 상기 광원 블록들 중 적어도 일부에 대한 색상 별 휘도 값들의 집합인,
    표시 장치의 구동 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 보상하는 단계는, 상기 블록 단위 프로파일의 색상 별 휘도 값들을 인터폴레이션하여 화소 단위 프로파일을 생성하는 단계를 더 포함하는,
    표시 장치의 구동 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 보상하는 단계는, 목표 프로파일 및 상기 화소 단위 프로파일의 차이 값에 대응하는 제1 보상 프로파일을 생성하는 단계를 더 포함하는,
    표시 장치의 구동 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 보상하는 단계는, 상기 입력 계조 값들에 감마 곡선을 반영하여 감마 계조 값을 생성하는 단계를 더 포함하는,
    표시 장치의 구동 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 보상하는 단계는, 상기 감마 계조 값들에 상기 제1 보상 프로파일을 적용하여 보상 계조 값들을 생성하는 단계를 더 포함하는,
    표시 장치의 구동 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 보상하는 단계는, 상기 보상 계조 값들에 역감마 곡선을 반영하여 출력 계조 값들을 생성하는 단계를 더 포함하는,
    표시 장치의 구동 방법.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 보상하는 단계는, 상기 듀티비 정보에 기초하여, 인접한 광원 블록에 비하여 휘도가 낮은 광원 블록에 대응하는 상기 제1 보상 프로파일의 보상 값을 증가시켜 제2 보상 프로파일을 생성하는 단계를 더 포함하는,
    표시 장치의 구동 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 보상 프로파일 및 상기 제2 보상 프로파일에서 상기 인접한 광원 블록에 대응하는 보상 값들은 서로 동일한,
    표시 장치의 구동 방법.
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