WO2017086493A1 - 액정 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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최두섭
김기영
문영수
정영훈
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삼성전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device and a driving method thereof, and more particularly, to a liquid crystal display device and a driving method equipped with a local dimming technology.
  • LCDs liquid crystal displays
  • the LCD adjusts the transmittance of light emitted from the backlight by adjusting the transmittance of the liquid crystal according to the voltage applied to the panel.
  • Backlights are generally implemented in LEDs, which are environmentally friendly and have a response speed of only a few nanoseconds, enabling high-speed response and long lifespan.
  • a plurality of backlights may be individually controlled to improve contrast ratio and to improve power efficiency.
  • pixels correspond to one backlight
  • some pixels have a problem in that they are not expressed dark due to the surrounding bright pixels even though the pixels are expressed dark.
  • the present invention is directed to the above-described needs, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display and a driving method thereof for correcting a gray level of a pixel due to a difference in gray levels of adjacent pixels.
  • a local dimming liquid crystal display device includes: a display panel unit including a plurality of pixels, a panel driver driving each of the plurality of pixels, and the display panel A backlight unit including a plurality of backlights for dividing the unit into a plurality of regions and irradiating light to each of the plurality of regions, and driving the plurality of backlights based on gray level information of a plurality of pixels corresponding to each of the plurality of regions.
  • the processor may change the gray level of each pixel based on a difference between the first light amount and the second light amount.
  • the processor may change the gray level of each pixel based on a difference between the first light amount and the second light amount and a gray level of each pixel.
  • the processor may lower the gray level of the pixel in which the gray level is less than or equal to the preset value among pixels in which the difference between the first light quantity and the second light quantity is greater than or equal to a preset threshold.
  • the processor may calculate the changed gray level through the following equation.
  • I '(x, y) is the changed gray level of the pixel at coordinates (x, y)
  • I (x, y) is the gray level before the change of the pixel at coordinates (x, y)
  • a gray level adjustment amount determined based on the difference between one light amount and the second light amount and the gray level of each pixel.
  • the processor may calculate the gray level adjustment amount through the following equation.
  • B (x, y) is the second light quantity, ⁇ (B (x, y)), in a pixel located at (x, y) coordinates, and a predetermined function for B (x, y), ⁇ (I ( x, y)) represents a predetermined function for I (x, y).
  • the lambda function may be set to a different value for each light amount section when the light amount range that can be incident on each pixel is divided into a predetermined number of light amount sections by the backlight.
  • the processor may group the plurality of pixels to include a predetermined number of adjacent pixels and calculate ⁇ for each region including the grouped pixels.
  • the processor may drive the backlight driver to drive the plurality of backlights based on one of a highest value among gray levels of a plurality of pixels corresponding to each of the plurality of regions and an average value of gray levels of the plurality of pixels. Can be controlled.
  • gray of a plurality of pixels corresponding to each of the plurality of regions is provided.
  • the changing may include changing a gray level of each pixel based on a difference between the first light amount and the second light amount.
  • the changing may include changing a gray level of each pixel based on a difference between the first light amount and the second light amount and a gray level of each pixel.
  • the changing may include lowering a gray level of a pixel having a gray level less than or equal to a predetermined value among pixels in which the difference between the first light amount and the second light amount is greater than or equal to a preset threshold.
  • the gray level of each pixel may be changed through the following equation.
  • I '(x, y) is the changed gray level of the pixel at coordinates (x, y)
  • I (x, y) is the gray level before the change of the pixel at coordinates (x, y)
  • a gray level adjustment amount determined based on the difference between one light amount and the second light amount and the gray level of each pixel.
  • the changing may change the gray level of each pixel through the following equation.
  • B (x, y) is the second light quantity, ⁇ (B (x, y)), in a pixel located at (x, y) coordinates, and a predetermined function for B (x, y), ⁇ (I ( x, y)) represents a predetermined function for I (x, y).
  • the lambda function may be set to a different value for each light amount section when the light amount range that can be incident on each pixel is divided into a predetermined number of light amount sections by the backlight.
  • the changing may include grouping the plurality of pixels to include a predetermined number of adjacent pixels and calculating ⁇ for each region including the grouped pixels.
  • the driving may include driving the plurality of backlights based on one of a highest value among gray levels of a plurality of pixels corresponding to each of the plurality of regions and an average value of gray levels of the plurality of pixels. .
  • the liquid crystal display may darken pixels having low gray levels even when the gray level difference between adjacent pixels is large.
  • FIG. 1 is a view for explaining a liquid crystal display device having a local dimming technology for better understanding of the present invention.
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating a configuration of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of a processor according to an embodiment of the present invention.
  • 4A through 4D are diagrams illustrating results according to an operation of a processor.
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of lowering a gray level according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for describing gray level adjustment according to gray levels of pixels according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 7 is a view for explaining a method of considering the degree of additional light leakage in accordance with an embodiment of the present invention.
  • 8A and 8B are diagrams for describing an example of a method of reducing the amount of computation.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a method of calculating a gray level adjustment amount according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a driving method of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • first the first component
  • second the second component
  • the first component may be called a second component
  • the second component may be renamed to the first component
  • one component eg, a first component
  • another component eg, a second component
  • Reference to “connected to” should be understood to include all components, even when each component is directly connected or indirectly connected through another component (eg, a third component).
  • a component e.g., a first component
  • it is different from a component. It may be understood that there is no other component (eg, a third component) between the elements.
  • FIG. 1 is a view for explaining a liquid crystal display equipped with a local dimming technique to help understanding of the present invention.
  • the liquid crystal display may include a display panel and a backlight.
  • the display panel may include a liquid crystal layer, a polarization filter, a color filter, a transistor, and the like. However, for convenience of description, only the liquid crystal layer is shown on the left side of FIG. 1.
  • the liquid crystal layer may include a plurality of liquid crystals.
  • Liquid crystals are substances that have an electrical property between liquid and solid.
  • the liquid crystal forms an array of liquid crystal elements in a constant direction by an electric field, and selectively passes light having a wave in a constant direction. That is, the liquid crystal is linearly arranged by an electric field due to the molecular structure, and the mechanical rotation is possible to rotate the unit 90 degrees between layers.
  • This 90 degree unit rotation array is called TN (Twisted Nematic)
  • 270 degree unit rotation array is called STN (Super Twisted Nematic). If the rod-shaped liquid crystal is applied with two layers in between, the position of the liquid crystal is changed according to the direction of the electric field, and thus the amount of light passing through is changed. That is, the liquid crystal layer may adjust gray levels for each pixel by adjusting the light transmittance of each liquid crystal.
  • the gray scale is a gradual step range of gray from white to black and represents a measure of the difference in brightness, and the gray level represents each step in the gray scale.
  • the gray level can be expressed in the range of 0 to 255.
  • the gray level is dark when the gray level is low and light when the high level is high.
  • the backlight may be implemented with a cold cathode fluorescent lamp (CCFL), an LED, and the like, and the local dimming technique, which will be described later, may be implemented using the LED backlight.
  • CCFL cold cathode fluorescent lamp
  • LED light-emitting diode
  • the LED backlight will be described.
  • the backlight may be classified into an edge type backlight and a direct type backlight according to an arrangement of a plurality of LEDs. Although a direct backlight is shown in FIG. 1, the backlight may be applied to a backlight having another arrangement such as an edge backlight.
  • Local dimming is a method of driving the backlight, which means split screen driving. Specifically, local dimming divides a backlight into a plurality of regions, and turns off or reduces light of a region corresponding to a dark portion having a low gray level based on the gray level of each pixel. It is a technology that raises the light. In other words, local dimming is a technology that drastically improves contrast ratio and power consumption by driving a plurality of LEDs individually.
  • certain LEDs When using local dimming technology, certain LEDs reduce light and increase the gray level of pixels corresponding to a particular LED to compensate for the darkening of pixels corresponding to that particular LED as light is reduced.
  • the contrast ratio is improved. To explain this, the case where the local dimming technology is not applied will be described first.
  • the brightness of the pixel located at the (x, y) coordinate is as follows.
  • L (x, y) is the brightness of the pixel at (x, y) coordinates
  • Bmax is the maximum brightness of the backlight
  • I (x, y) is the gray level of the pixel at (x, y) coordinates
  • ⁇ is It shows the leakage ratio due to the physical limitation of the liquid crystal.
  • Light leakage ratio is caused by the physical limitations of liquid crystals, which do not block all light. For example, if the gray level is zero, the liquid crystal must completely block the light by the LED so that the brightness of the pixel must be zero. However, in reality, the brightness of the pixel becomes Bmax ⁇ sigma by the light leakage ratio. That is, even when the gray level is not 0, the brightness of the pixel becomes brighter by Bmax x sigma, thereby lowering the contrast ratio of the liquid crystal display.
  • the light leakage phenomenon refers to a phenomenon in which the gray level of the pixel is displayed brighter. Examples of the light leakage phenomenon may be various cases in addition to the case of the light leakage ratio described above. Light leakage may occur due to hardware defects such as lifting of the adhesive surface, or light leakage may occur due to driving problems such as local dimming. This will be described later.
  • the brightness of the pixel located at the (x, y) coordinate is as follows.
  • L (x, y) is the brightness of the pixel at (x, y) coordinates
  • Bmax is the maximum brightness of the backlight
  • I (x, y) is the gray level of the pixel at (x, y) coordinates
  • ⁇ is The leakage ratio, Rb (x, y), due to the physical limitations of the liquid crystal, is a backlight dimming ratio of the pixel located at the (x, y) coordinate and has a value between 0 and 1
  • Rc ( x, y) is a compensation ratio of a pixel located at the (x, y) coordinate and has a value greater than 1.
  • Equation 2 In general, Rb and Rc have an inverse relationship, in which case the second equal sign of Equation 2 holds.
  • the brightness of the pixel becomes brighter by (Bmax ⁇ Rb (x, y)) ⁇ ⁇ .
  • the maximum brightness of the backlight is reduced by the ratio of Rb (x, y), thereby reducing the light leakage and improving the contrast ratio.
  • the light leakage decreases as the Rb (x, y) is made smaller.
  • Rb (x, y) is made smaller, Rc (x, y) is increased, and I (x, y) ⁇ Rc (x, y) is increased, which may exceed the gray level that can be expressed. This phenomenon is called saturation, and Rb (x, y) may be determined in consideration of saturation.
  • the total number of pixels and the total number of backlights may be different.
  • the total number of pixels is greater than the total number of backlights.
  • the lower part of FIG. 1 shows a portion of the display panel and the backlight, which corresponds to four pixels corresponding to one backlight. This is for convenience of description and a corresponding ratio may vary depending on the type of liquid crystal display.
  • the backlight emits bright light considering three pixels having a high gray level.
  • the liquid crystal display may determine the intensity of light to be irradiated using the highest or average gray level of a plurality of pixels corresponding to a specific backlight.
  • the present invention is not limited thereto, and the liquid crystal display may determine the intensity of light to be irradiated by a specific backlight using any other value.
  • the liquid crystal display generally determines the intensity of light to be irradiated by a particular backlight based on a pixel having a high gray level among a plurality of pixels corresponding to the particular backlight.
  • one pixel having a low gray level is expressed brighter than a gray level value. That is, light leakage occurs. Therefore, a pixel having a large gray level difference must be detected, and the gray level of a pixel having a low gray level must be further lowered.
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating a configuration of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the liquid crystal display 100 includes a display panel 110, a panel driver 120, a backlight 130, a backlight driver 140, and a processor 150.
  • the liquid crystal display 100 may be a liquid crystal display having local dimming technology. That is, the liquid crystal display 100 may individually drive the plurality of backlights based on the gray level of each pixel of the input frame.
  • the frame refers to a display period of one screen in which one screen of data is applied to all pixels to display one completed image.
  • the frame period is 1/60 second (60 Hz) in the NTSC method, and PAL The method is standardized to 1/50 second (50 Hz).
  • the liquid crystal display 100 may drive a plurality of backlights individually and provide an image by adjusting gray levels of pixels corresponding to the backlights.
  • the display panel 110 may be configured such that a plurality of pixels spatially constitute a single frame, and each pixel may include a plurality of subpixels.
  • each pixel may be composed of three subpixels corresponding to red, green, and blue.
  • the display panel 110 may control the amount of light passing through the light source emitted from the backlight 130 by controlling the light transmittance of each pixel. That is, the display panel 110 may provide a light amount lower than the maximum light amount provided by the backlight unit 130 as an output.
  • the display panel 110 includes red, green, and blue filters for each pixel, and light passing through the pixels passes through the filter to express colors.
  • the panel driver 120 may drive each of the plurality of pixels under the control of the processor 150, which will be described later.
  • the panel driver 120 may drive the plurality of pixels based on the changed gray level of the plurality of pixels by individually controlling the backlight.
  • the panel driver 120 may include a data driver 121 for supplying video data to the data lines and a gate driver 122 for supplying scan pulses to the gate lines. Other detailed description will be described in the drawings to be described later.
  • the backlight unit 130 may be disposed under the display panel unit 110, and may include a plurality of backlights for dividing the display panel unit 110 into a plurality of regions to irradiate light to each other.
  • Each backlight may be implemented as a light emitting diode-back light unit (LED-BLU), and the plurality of backlights may be individually controlled by the backlight driver 140. That is, the plurality of backlights may have the same maximum brightness, but may be driven at different brightness when driven.
  • LED-BLU light emitting diode-back light unit
  • the backlight unit 130 irradiates the display panel unit 110 with the light on the rear surface of the display panel unit 110, that is, the surface opposite to the surface on which the image is displayed.
  • the backlight driver 140 blinks the light source of the backlight 130 under the control of the processor 150.
  • the backlight driver 140 may drive the plurality of backlights based on gray level information of a plurality of pixels corresponding to each of the plurality of regions of the display panel 110.
  • the processor 150 calculates a first amount of light that should be incident on each pixel based on the gray level of each pixel, and calculates a second amount of light that is incident on each pixel according to a driving state of the plurality of backlights.
  • the gray level of at least one of the plurality of pixels may be changed based on the difference in the second light amount, and the panel driver 120 may be controlled based on the changed gray level.
  • the first amount of light means an amount of light that should be incident on a pixel when one backlight is provided in one pixel.
  • the second amount of light refers to a changed amount of light incident on the pixel due to a gray level difference with surrounding pixels because one backlight is provided in the plurality of pixels. That is, the first light amount is the ideal light amount, and the second light amount means the actual light amount.
  • the processor 150 may change the gray level of each pixel based on the difference between the first light amount and the second light amount. For example, the processor 150 may reduce the gray level of the pixel as the difference between the first and second light amounts is larger.
  • the processor 150 may change the gray level of each pixel based on the difference between the first and second light amounts and the gray level of each pixel. For example, the processor 150 does not change the gray level of the pixel when the gray level value of the pixel is greater than or equal to the preset value even if the difference between the first light amount and the second light amount is large, and the gray level value of the pixel is preset. You may only change the gray level of the pixel if it is below the value.
  • the processor 150 may lower the gray level of the pixel in which the gray level is less than or equal to the preset value among the pixels in which the difference between the first light quantity and the second light quantity is greater than or equal to the preset threshold. For example, the processor 150 may not change the gray level of the pixel when the difference between the first light amount and the second light amount is less than a preset threshold. This is because there is no significant difference between the ideal light amount and the actual light amount, and no correction is necessary.
  • the processor 150 may calculate the changed gray level through the following equation.
  • I '(x, y) is the changed gray level of the pixel at (x, y) coordinates
  • I (x, y) is the gray level before the change of the pixel at (x, y) coordinates
  • ⁇ is the first The gray level adjustment amount determined based on the difference between the light amount and the second light amount and the gray level of each pixel.
  • the processor 150 may calculate the gray level adjustment amount through the following equation.
  • B (x, y) is the second amount of light in the pixel located at the (x, y) coordinate
  • ⁇ (B (x, y)) is the predetermined function for B (x, y)
  • ⁇ (I (x) , y)) represents a predetermined function for I (x, y).
  • ⁇ may be set to a different value for each light amount section when the light amount range that can be incident on each pixel by the backlight is divided into a predetermined number of light amount sections.
  • the processor 150 may group the plurality of pixels to include a predetermined number of adjacent pixels, and calculate the gray level adjustment amount for each region including the grouped pixels.
  • the processor 150 drives the backlight driver 140 to drive the plurality of backlights based on one of a highest value among gray levels of the plurality of pixels corresponding to each of the plurality of regions and an average value of the gray levels of the plurality of pixels. Can be controlled.
  • FIG. 2B is a diagram for describing a detailed configuration of the liquid crystal display 100 shown in FIG. 2A.
  • the display panel unit 110 is formed so that the gate lines GL1 to GLn and the data lines DL1 to DLm cross each other, and the R, G, and B subpixels PR, PG, and PB are formed in an area provided at the intersection thereof. ) Is formed. Adjacent R, G, and B subpixels PR, PG, and PB form one pixel. That is, each pixel Pixel includes an R subpixel PR representing red R, a G subpixel PG displaying green G, and a B subpixel PB displaying blue B. The color of the subject is reproduced by three primary colors including red (R), green (G), and blue (B).
  • Each of the subpixels PR, PG, and PB includes a pixel electrode and a common electrode, and the light transmittance of the subpixels PR, PG, and PB changes as the liquid crystal array is changed to an electric field formed by a potential difference between both electrodes.
  • the TFTs formed at the intersections of the gate lines GL1 to GLn and the data lines DL1 to DLm are videos from the data lines DL1 to DLm in response to scan pulses from the gate lines GL1 to GLn, respectively.
  • Data that is, red (R), green (G), and blue (B) data, is supplied to the pixel electrodes of the respective sub-pixels PR, PG, and PB.
  • the processor 150 controls the data driver 121, the gate driver 122, and the backlight driver 140, as well as three of red (R), green (G), and blue (B) supplied from the graphics card of the system.
  • the color data may be supplied to the data driver 121.
  • the data driver 121 converts red (R), green (G), and blue (B) data, which are supplied as a digital signal from the processor 150, into analog data voltages, and supplies them to the data lines DL1 to DL2. .
  • the data driver 121 may provide a data signal to the panel display 110 in frame units.
  • the gate driver 122 may sequentially supply scan pulses to the gate lines GL1 to GLn to select a horizontal line to which data is to be supplied.
  • the scan pulse may be supplied alternately by dividing into even and odd lines.
  • an inverter for applying an alternating voltage and current to the backlight unit 130, a reference gamma voltage generator for generating a reference gamma voltage and supplying it to the data driver 121, and driving each device
  • the apparatus may further include a voltage generator for supplying a common voltage Vcom to the driving voltage and the common electrode of the display panel unit 110.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of the processor 150 according to an exemplary embodiment.
  • the processor 150 calculates the duty of the plurality of backlights based on the input image (S310). For example, when an image as shown in FIG. 4A is input, the processor 150 may calculate the duty of the plurality of backlights by analyzing the input image.
  • the backlight unit 130 may include a plurality of backlights.
  • the backlight unit 130 may include N ⁇ M backlights.
  • the processor 150 may divide the display panel unit 110 into N ⁇ M areas to match N ⁇ M backlights.
  • the processor 150 may determine brightness of each backlight based on gray level information of a plurality of pixels corresponding to each region.
  • the processor 150 may control the backlight driver 140 to drive the plurality of backlights based on the determined brightness.
  • the processor 150 may consider gray levels of a plurality of pixels corresponding to the first backlight to drive the first backlight located at the upper left. All of the upper left pixels of FIG. 4A are black, and the processor 150 may not drive the first backlight in consideration of this.
  • the processor 150 may consider gray levels of a plurality of pixels corresponding to the N ⁇ Mth backlight to drive the N ⁇ Mth backlight located at the lower right side. Most of the lower right pixels of FIG. 4A are bright colors, and the processor 150 may drive the N ⁇ M-th backlight bright in consideration of this. The processor 150 may determine the brightness of the N ⁇ M backlights in this manner.
  • FIG. 4B shows the brightness of the N ⁇ M backlights.
  • the processor 150 may determine the brightness of the N ⁇ M backlights and control the backlight driver 140 based on the determined brightness.
  • 4B is a diagram on the assumption that a plurality of regions of the display panel 110 are clearly distinguished and there is no interference between backlights for each region. In other words, the light irradiated from the backlight actually affects the adjacent area due to its diffusion property.
  • the processor 150 performs backlight emulation based on the duty of the plurality of backlights (S320).
  • the processor 150 may calculate an estimate of the amount of light actually incident on each pixel through backlight emulation.
  • FIG. 4C shows an estimate of the amount of light actually incident on each pixel through backlight emulation.
  • FIG. 4B shows that the brightness of the N ⁇ M regions is gradually changed
  • FIG. 4C shows that the brightness of the N ⁇ M regions is gradually changed.
  • the backlight emulation result is only for estimating the amount of light actually incident on each pixel, and there may be a slight error from the amount of light incident by driving the actual backlight.
  • the processor 150 changes the gray level of at least one pixel based on the input image and the backlight emulation result.
  • the left eye of the woman should be displayed in black, the same color as the black of the background.
  • Figure 4c it can be seen that a large amount of light is also incident to the left eye of the woman. Accordingly, the black of the background and the black of the left eye of the female may be displayed with different brightness when the image is expressed after driving the backlight even though the same color is the same color, and light leakage occurs.
  • the processor 150 may detect the pixel in which the above-described problem occurs and lower the gray level of the detected pixel. That is, the processor 150 may solve the above-mentioned problem by further reducing the amount of light passing even if the amount of incident light is increased by lowering the gray level of the detected pixel.
  • the processor 150 will be described in detail later on how to lower the gray level.
  • the processor 150 compensates for the gray level of the pixel based on the image which has passed the step S330 and the result of the backlight emulation (S340). This is a compensation for applying local dimming technology, which increases the gray level of the pixel because the backlight is not driven at full brightness. Since a detailed description thereof has been mentioned in Equation 2, it will be omitted.
  • 4D is a diagram illustrating a plurality of pixels based on the changed gray level. In comparison with FIG. 4A, the black portion is more clearly represented. In other words, when the above-described method is used, the contrast ratio can be improved.
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of lowering a gray level according to an exemplary embodiment.
  • the x axis represents the gray level and the y axis represents the brightness of the pixel.
  • the gray level is not lowered in proportion to the gray level at which the brightness of the pixel is lowered in the low gray level.
  • a pixel located at the (x, y) coordinate has a gray level of I (x, y), where the brightness of the pixel should be L '(x, y).
  • the brightness of the pixel is actually L (x, y). Therefore, in order to change the brightness of the pixel to L '(x, y), the gray level of the pixel located at the (x, y) coordinate may be changed to I' (x, y).
  • the processor 150 may first calculate a first amount of light that should be incident on each pixel based on the gray level of each pixel.
  • the first light amount is a value calculated by considering only the gray level of one pixel without the influence of the surrounding backlight and the surrounding pixels. That is, the first light amount represents the light amount incident on the pixel from the backlight based on the gray level of the pixel in the state where only one pixel and one backlight are provided.
  • the processor 150 may calculate the second amount of light incident on each pixel according to the driving state of the plurality of backlights. Since this is the operation of step S320 of FIG. 3, a detailed description thereof will be omitted.
  • the processor 150 may change the gray level of at least one of the plurality of pixels based on the difference between the first light amount and the second light amount.
  • the processor 150 may select a pixel to change the gray level among the plurality of pixels based on the difference between the first light amount and the second light amount, and calculate how much to change the gray level of the selected pixel.
  • the processor 150 may change the gray level of each pixel based on the difference between the first light amount and the second light amount. Alternatively, the processor 150 may change the gray level of each pixel based on the difference between the first and second light amounts and the gray level of each pixel. Alternatively, the processor 150 may lower the gray level of the pixel in which the gray level is less than or equal to the preset value among the pixels in which the difference between the first light quantity and the second light quantity is greater than or equal to the preset threshold.
  • the processor 150 may not change the gray level with respect to the pixel in which the difference between the first light amount and the second light amount is less than a preset threshold. This may be a case where the error is not large and it is difficult to recognize by the human eye.
  • the processor 150 may lower only the gray level of the pixel whose gray level is equal to or less than a preset value.
  • a pixel having a low gray level should be darkly expressed in a plurality of pixels having a large gray level difference, there is a problem of being brightly displayed due to surrounding pixels, and this problem generally occurs because a pixel having a low gray level occurs. .
  • the processor 150 may change the gray level of at least one pixel by considering both the gray level of the pixel as well as the difference between the first light amount and the second light amount.
  • the processor 150 may calculate the changed gray level through the following equation.
  • I '(x, y) is the changed gray level of the pixel at (x, y) coordinates
  • I (x, y) is the gray level before the change of the pixel at (x, y) coordinates
  • ⁇ is the first The gray level adjustment amount determined based on the difference between the light amount and the second light amount and the gray level of each pixel.
  • the processor 150 may calculate the gray level adjustment amount through the following equation.
  • B (x, y) is the second amount of light in the pixel located at the (x, y) coordinate
  • ⁇ (B (x, y)) is the predetermined function for B (x, y)
  • ⁇ (I (x) , y)) represents a predetermined function for I (x, y).
  • FIG. 6 is a diagram for describing gray level adjustment according to gray levels of pixels according to an exemplary embodiment.
  • the x-axis represents the gray level and the y-axis represents the ⁇ function.
  • ⁇ (I (x, y)) represents a predetermined function for I (x, y).
  • the gray level adjustment amount can be expressed as follows. ⁇ will be described later with reference to FIG. 7.
  • the gray level adjustment amount of the pixel located at the (x, y) coordinate may be a difference between the gray level of the pixel located at the (x, y) coordinate and the ⁇ value for the pixel located at the (x, y) coordinate.
  • the gray level adjustment amount of the pixel located at the (x1, y1) coordinate is adjusted to the gray level of the pixel located at the (x1, y1) coordinate and the pixel located at the (x1, y1) coordinate.
  • T1, T2, V1, and V2 are variables for explaining the shape of the graph, and can be changed as much as possible. However, T1 and T2 are smaller than the maximum value of the gray level.
  • FIG. 6 illustrates that the gray level of the pixel whose gray level is larger than T2 is not adjusted
  • the present invention is not limited thereto.
  • the processor 150 may adjust the gray level if there is an error even when the gray level is large.
  • FIG. 7 is a view for explaining a method of considering the degree of additional light leakage in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the x-axis represents the second amount of light in the pixel located at the (x, y) coordinate
  • the y-axis represents the lambda function.
  • ⁇ (B (x, y)) represents a predetermined function for B (x, y).
  • the lambda function may be a function indicating the degree of additional light leakage.
  • the lambda function can be adjusted to have a value from 0 to 1.
  • B1 represents the minimum brightness of the backlight considering saturation
  • B2 represents the maximum brightness of the backlight
  • G1 and G2 are values corresponding to B1 and B2, respectively, and represent minimum and maximum values of light leakage generated in hardware.
  • Lopt (x, y) is the ideal brightness of the pixel at (x, y) coordinates
  • Bmax is the maximum brightness of the backlight
  • I (x, y) is the gray level of the pixel at (x, y) coordinates
  • ⁇ Is the leakage ratio due to the physical limitation of the liquid crystal
  • Rb, opt (x, y) is the ideal backlight dimming ratio of the pixel at (x, y) coordinates.
  • Rc, opt (x, y) is an ideal compensation ratio of the pixel located at the (x, y) coordinate and has a value greater than 1.
  • the processor 150 may calculate Rb, opt (x, y) on the assumption that there is no light leakage due to the influence of the surrounding pixels and the surrounding backlight. Since the rest is similar to the case of Equation 2, a detailed description thereof will be omitted.
  • Equation 2 the brightness of the pixel in consideration of the actual light leakage and the like. Therefore, by comparing L (x, y) and Lopt (x, y), it can be seen how large the light leakage is.
  • L (x, y)-Lopt (x, y) Bmax ⁇ I (x, y) + (Bmax ⁇ Rb (x, y)) ⁇ ⁇
  • Bmax ⁇ Rb (x, y) may be viewed as the actual brightness of the backlight, and Bmax ⁇ Rb, opt (x, y) may be the ideal brightness of the backlight.
  • Bmax ⁇ Rb (x, y) may be a value at any point between B1 and B2, and Bmax ⁇ Rb, opt (x, y) may be B1. Therefore, in the drawing of FIG. 7, the slope is ⁇ . That is, as Bmax ⁇ Rb (x, y) is closer to B1, additional leakage of light is minimized.
  • the lambda function may be a function indicating the degree of additional light leakage, and the additional light leakage is used as an index for determining a large pixel.
  • the lambda function when there is no additional light leakage, the lambda function may be 0, and the processor 150 does not adjust the gray level by multiplying the gray level adjustment amount by the lambda function. That is, even if the gray level adjustment amount is large, the processor 150 may reflect that there may be no light leakage using the lambda function.
  • the lambda function may be 1, and the processor 150 may adjust the gray level by multiplying the gray level adjustment amount by the lambda function. That is, when the additional light leakage is large, the processor 150 may adjust the gray level by considering only the gray level adjustment amount.
  • 8A and 8B are diagrams for describing an example of a method of reducing the amount of computation.
  • the lambda function may be calculated for each gray level. For example, when gray levels are defined from 0 to L-1, the lambda function may be different for each gray level, and a total of L lambda functions may be defined. Therefore, when the method of FIG. 8A is used, the amount of calculation is increased compared to the method of FIG. 8B which will be described later.
  • the total gray level may be divided into a predetermined number of sections, and the lambda function may be defined for each section. For example, if three gray levels are defined as one section, the total number of lambda functions is reduced to 1/3. Accordingly, the amount of calculation can be reduced.
  • FIG. 8B illustrates that three gray levels are defined as one section, different gray levels may be defined as one section.
  • the lambda function may be set to a different value for each light amount section when the light amount range that can be incident on each pixel by the backlight is divided into a predetermined number of light amount sections.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a method of calculating a gray level adjustment amount according to an embodiment of the present invention.
  • the processor 150 may group a plurality of pixels to include a predetermined number of adjacent pixels, and calculate ⁇ for each region including the grouped pixels.
  • the processor 150 may calculate ⁇ by grouping four pixels into one group. As described in Equation 5, the processor 150 may calculate the gray level adjustment amount ⁇ based on the gray level value of the pixel. In this case, the processor 150 may calculate ⁇ based on any one of the highest value and the average value of the gray levels of the grouped pixels. Accordingly, the amount of calculation can be reduced.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a driving method of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a plurality of backlights are driven based on gray level information of a plurality of pixels corresponding to each of the plurality of regions (S1010).
  • the amount of first light to be incident on each pixel is calculated based on the gray level of each pixel.
  • the second light amount incident on each pixel is calculated according to the driving states of the plurality of backlights.
  • at least one gray level of the plurality of pixels is changed based on the difference between the first light amount and the second light amount (S1040).
  • a plurality of pixels are expressed based on the changed gray level (S1050).
  • the gray level of each pixel may be changed based on the difference between the first light amount and the second light amount.
  • the gray level of each pixel may be changed based on the difference between the first and second light amounts and the gray level of each pixel.
  • the gray level of the pixel in which the gray level is less than or equal to the predetermined value among the pixels in which the difference between the first light amount and the second light amount is greater than or equal to the predetermined threshold may be lowered.
  • the gray level of each pixel may be changed through the following equation.
  • I '(x, y) is the changed gray level of the pixel at (x, y) coordinates
  • I (x, y) is the gray level before the change of the pixel at (x, y) coordinates
  • ⁇ is the first The gray level adjustment amount determined based on the difference between the light amount and the second light amount and the gray level of each pixel.
  • the gray level of each pixel may be changed through the following equation.
  • B (x, y) is the second amount of light in the pixel located at the (x, y) coordinate
  • ⁇ is a predetermined function for B (x, y)
  • ⁇ (I (x, y)) is I (x , y) for a preset function.
  • the lambda function may be set to a different value for each light amount section when the light amount range that can be incident on each pixel by the backlight is divided into a predetermined number of light amount sections.
  • the modifying operation (S1040) may include grouping the plurality of pixels to include a predetermined number of adjacent pixels, and calculating ⁇ for each region including the grouped pixels.
  • the plurality of backlights may be driven based on one of a highest value among gray levels of the plurality of pixels corresponding to each of the plurality of regions and an average value of the gray levels of the plurality of pixels.
  • the liquid crystal display may darken pixels having low gray levels even when the gray level difference between adjacent pixels is large.
  • the processor changes the gray level of at least one pixel based on the amount of light incident on the pixel, but is not limited thereto.
  • the processor may change the gray level of at least one pixel based on the amount of light passing through the pixel.
  • a method of driving a local dimming liquid crystal display device including a plurality of backlights for irradiating light to each of a plurality of regions may be implemented by computer executable program codes.
  • Each server or device may be provided to be executed by a processor in a state stored in a non-transitory computer readable medium.
  • a non-transitory computer readable medium may be provided in which a program for sequentially performing a step of representing a plurality of pixels is stored.
  • the non-transitory readable medium refers to a medium that stores data semi-permanently and is readable by a device, not a medium storing data for a short time such as a register, a cache, a memory, and the like.
  • a non-transitory readable medium such as a CD, a DVD, a hard disk, a Blu-ray disk, a USB, a memory card, a ROM, or the like.

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Abstract

로컬 디밍(local dimming) 액정 표시 장치가 개시된다. 본 로컬 디밍 액정 표시 장치는 복수의 픽셀을 구비한 표시 패널부, 복수의 픽셀 각각을 구동하는 패널 구동부, 표시 패널부를 복수의 영역으로 구분하여 각각에 광을 조사하는 복수의 백라이트를 포함하는 백라이트부, 복수의 영역 각각에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨(gray level) 정보에 기초하여 복수의 백라이트를 구동하는 백라이트 구동부 및 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 각 픽셀에 입사되어야 하는 제1 광량을 산출하고, 복수의 백라이트의 구동 상태에 따라 각 픽셀에 입사되는 제2 광량을 산출하여, 제1 광량 및 제2 광량의 차이에 기초하여 복수의 픽셀 중 적어도 하나의 그레이 레벨을 변경하고, 변경된 그레이 레벨에 기초하여 패널 구동부를 제어하는 프로세서를 포함한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 구동 방법
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 로컬 디밍(Local Dimming) 기술이 구비된 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 대한 것이다.
전자 기술의 발달에 힘입어 정보를 표시하기 위한 디스플레이 기술도 급속도로 발전하고 있다. 이러한 디스플레이 기술의 발전으로 인해, LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 평판 디스플레이에 대한 수요가 급격히 늘게 되었다.
LCD는 패널에 인가된 전압에 따라 액정의 투과도를 조정하여 백라이트로부터 조사되는 빛의 투과 광량을 조정하게 된다. 백라이트는 일반적으로 LED로 구현되며, 친환경적이고 응답속도가 수 나노 초에 불과하여 고속 응답이 가능하며, 수명시간이 길다는 장점이 있다.
또한, 백라이트에 로컬 디밍(local dimming) 기술이 적용되는 경우, 복수의 백라이트를 개별적으로 제어하여 명암비를 개선하고 전력효율을 향상시킬 수 있다.
다만, 백라이트 하나에 복수의 픽셀이 대응되어 일부 픽셀의 경우, 어둡게 표현되어야 함에도 주변의 밝은 픽셀로 인해 어둡게 표현되지 않는 문제가 있어 왔다.
본 발명은 상술한 필요성에 따른 것으로, 본 발명의 목적은 인접한 픽셀의 그레이 레벨(Gray Level) 차이에 의한 픽셀의 그레이 레벨을 보정하는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 로컬 디밍(local dimming) 액정 표시 장치는 복수의 픽셀을 구비한 표시 패널부, 상기 복수의 픽셀 각각을 구동하는 패널 구동부, 상기 표시 패널부를 복수의 영역으로 구분하여 각각에 광을 조사하는 복수의 백라이트를 포함하는 백라이트부, 상기 복수의 영역 각각에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨(gray level) 정보에 기초하여 상기 복수의 백라이트를 구동하는 백라이트 구동부 및 상기 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 상기 각 픽셀에 입사되어야 하는 제1 광량을 산출하고, 상기 복수의 백라이트의 구동 상태에 따라 상기 각 픽셀에 입사되는 제2 광량을 산출하여, 상기 제1 광량 및 상기 제2 광량의 차이에 기초하여 상기 복수의 픽셀 중 적어도 하나의 그레이 레벨을 변경하고, 상기 변경된 그레이 레벨에 기초하여 상기 패널 구동부를 제어하는 프로세서를 포함한다.
또한, 상기 프로세서는 상기 제1 광량 및 상기 제2 광량의 차이에 기초하여 상기 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수 있다.
그리고, 상기 프로세서는 상기 제1 광량 및 상기 제2 광량의 차이 및, 상기 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 상기 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 제1 광량 및 상기 제2 광량 차이가 기설정된 임계값 이상인 픽셀 중 그레이 레벨이 기설정된 값 이하인 픽셀의 그레이 레벨을 낮출 수 있다.
그리고, 상기 프로세서는 아래의 수학식을 통해 상기 변경된 그레이 레벨을 산출할 수 있다.
I'(x, y) = I(x, y) - △
여기서, I'(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 변경된 그레이 레벨, I(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 변경 전의 그레이 레벨, △는 상기 제1 광량 및 상기 제2 광량의 차이 및 상기 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 결정되는 그레이 레벨 조정량을 나타낸다.
또한, 상기 프로세서는 아래의 수학식을 통해 상기 그레이 레벨 조정량을 산출할 수 있다.
△ = λ(B(x, y)) × (I(x, y) - δ(I(x, y)))
여기서, B(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀에서 상기 제2 광량, λ(B(x, y))는 B(x, y)에 대한 기설정된 함수, δ(I(x, y))는 I(x, y)에 대한 기설정된 함수를 나타낸다.
그리고, 상기 λ 함수는 상기 백라이트에 의해 상기 각 픽셀에 입사 가능한 광량 범위가 기설정된 개수의 광량 구간으로 구분된 경우 각 광량 구간 마다 상이한 값으로 설정될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 복수의 픽셀을 기설정된 개수의 인접한 픽셀을 포함하도록 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 픽셀을 포함하는 각 영역 별로 △를 산출할 수 있다.
그리고, 상기 프로세서는 상기 복수의 영역 각각에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨 중 가장 높은 값 및 상기 복수의 픽셀의 그레이 레벨의 평균값 중 어느 하나에 기초하여 상기 복수의 백라이트를 구동하도록 상기 백라이트 구동부를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 영역 각각에 광을 조사하는 복수의 백라이트를 포함하는 로컬 디밍(local dimming) 액정 표시 장치의 구동 방법은 복수의 영역 각각에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨(gray level) 정보에 기초하여 상기 복수의 백라이트를 구동하는 단계, 상기 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 상기 각 픽셀에 입사되어야 하는 제1 광량을 산출하는 단계, 상기 복수의 백라이트의 구동 상태에 따라 상기 각 픽셀에 입사되는 제2 광량을 산출하는 단계, 상기 제1 광량 및 상기 제2 광량의 차이에 기초하여 상기 복수의 픽셀 중 적어도 하나의 그레이 레벨을 변경하는 단계 및 상기 변경된 그레이 레벨에 기초하여 상기 복수의 픽셀을 표현하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 변경하는 단계는 상기 제1 광량 및 상기 제2 광량의 차이에 기초하여 상기 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수 있다.
그리고, 상기 변경하는 단계는 상기 제1 광량 및 상기 제2 광량의 차이 및, 상기 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 상기 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수 있다.
또한, 상기 변경하는 단계는 상기 제1 광량 및 상기 제2 광량 차이가 기설정된 임계값 이상인 픽셀 중 그레이 레벨이 기설정된 값 이하인 픽셀의 그레이 레벨을 낮출 수 있다.
그리고, 상기 변경하는 단계는 아래의 수학식을 통해 상기 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수 있다.
I'(x, y) = I(x, y) - △
여기서, I'(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 변경된 그레이 레벨, I(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 변경 전의 그레이 레벨, △는 상기 제1 광량 및 상기 제2 광량의 차이 및 상기 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 결정되는 그레이 레벨 조정량을 나타낸다.
또한, 상기 변경하는 단계는 아래의 수학식을 통해 상기 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수 있다.
△ = λ(B(x, y)) × (I(x, y) - δ(I(x, y)))
여기서, B(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀에서 상기 제2 광량, λ(B(x, y))는 B(x, y)에 대한 기설정된 함수, δ(I(x, y))는 I(x, y)에 대한 기설정된 함수를 나타낸다.
그리고, 상기 λ 함수는 상기 백라이트에 의해 상기 각 픽셀에 입사 가능한 광량 범위가 기설정된 개수의 광량 구간으로 구분된 경우 각 광량 구간 마다 상이한 값으로 설정될 수 있다.
또한, 상기 변경하는 단계는 상기 복수의 픽셀을 기설정된 개수의 인접한 픽셀을 포함하도록 그룹핑하는 단계 및 상기 그룹핑된 픽셀을 포함하는 각 영역 별로 △를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 구동하는 단계는 상기 복수의 영역 각각에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨 중 가장 높은 값 및 상기 복수의 픽셀의 그레이 레벨의 평균값 중 어느 하나에 기초하여 상기 복수의 백라이트를 구동할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 액정 표시 장치는 인접한 픽셀 간 그레이 레벨 차이가 큰 경우에도 그레이 레벨이 낮은 픽셀을 어둡게 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 이해를 돕기 위한 로컬 디밍 기술이 구비된 액정 표시 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 구성을 나타내는 도면들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로세서의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4a 내지 도 4d는 프로세서의 동작에 따른 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 그레이 레벨을 낮추는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽셀의 그레이 레벨에 따른 그레이 레벨 조정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 추가 빛샘의 정도를 고려하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 연산량을 줄이는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 그레이 레벨 조정량을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예에 대해서, 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 명세서에 기재된 내용은, 본 발명의 범위를 특정한 실시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서나 중요도에 상관없이, 각 구성요소들을 서로 구분하기 위해 사용된다. 따라서, 이러한 표현에 의해 해당 구성요소들의 순서나 중요도가 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 하나의 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 기능적 또는 통신적으로(operatively or communicatively) 연결(coupled)되어 있다거나, 접속되어(connected to) 있다고 언급하는 것은, 각 구성요소들이 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 간접적으로 연결되는 경우까지 모두 포함할 수 있다는 것으로 이해되어야 한다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소와 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 명세서(disclosure)에서 사용된 용어들은, 임의의 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 또한, 본 명세서에서는 설명의 편의상 단수 표현을 사용할 수도 있으나, 이는 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수 표현까지 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 명세서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 명세서에서 정의된 용어일지라도 본 명세서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 이해를 돕기 위한 로컬 디밍(Local Dimming) 기술이 구비된 액정 표시 장치를 설명하기 위한 도면이다.
액정 표시 장치는 표시 패널과 백라이트를 포함할 수 있다. 표시 패널은 액정층, 편광 필터, 컬러 필터 및 트랜지스터 등을 포함할 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위해, 도 1의 좌측에는 액정층 만을 도시하였다.
액정층은 복수의 액정(Liquid Crystal)을 포함할 수 있다. 액정은 액체와 고체의 중간상태의 전기성질을 가지고 있는 물질이다.
액정은 전계에 의해 일정한 방향으로 액정 소자 배열이 형성되고, 일정한 방향의 파동을 가진 빛을 선택적으로 통과시킨다. 즉, 분자구조 특성상 액정은 전계에 의해 선형 배열되고, 기계적인 특성상 다시 레이어 간 90도 단위 회전이 가능하다. 이러한 90도 단위 회전 배열을 TN(Twisted Nematic)이라고 하고, 270도 단위 회전배열은 STN(Super Twisted Nematic)이라고 부른다. 레이어 2장을 사이에 놓고 이런 막대 모양 액정에 전기장이 걸리면 전기장의 방향에 따라 이 같은 액정의 위치가 변화하면서 통과 광량에 변화가 생기게 된다. 즉, 액정층은 각각의 액정의 광 투과율을 조정하여 픽셀 별로 그레이 레벨(gray level)을 조절할 수 있다.
그레이 스케일(gray scale)이란 하양에서 검정 사이의 회색의 점진적인 단계 범위로 명도 차의 척도를 나타내며, 그레이 레벨은 그레이 스케일에서 각 단계를 나타낸다고 할 수 있다. 예를 들어, 그레이 레벨은 0 부터 255 까지의 범위로 표현될 수 있으며, 일반적으로 그레이 레벨이 낮은 수치일 경우 어둡고 높은 수치일 경우 밝다.
백라이트는 냉음극형광램프(CCFL), LED 등으로 구현될 수 있으며, 후술할 로컬 디밍 기술은 LED 백라이트를 이용하여 구현 가능하므로, 이하에서는 LED 백라이트에 대하여 설명한다.
백라이트는 복수의 LED 등의 배열에 따라 엣지형 백라이트, 직하형 백라이트로 구분될 수 있다. 도 1에는 직하형 백라이트가 도시되었으나, 엣지형 백라이트 등 다른 배열을 갖는 백라이트에 대하여도 적용 가능하다.
로컬 디밍이란 백라이트를 구동하는 방법의 일종으로, 화면 분할 구동을 뜻한다. 구체적으로, 로컬 디밍이란 백라이트를 다수의 영역으로 구분, 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 그레이 레벨이 낮은 어두운 부분에 해당하는 영역의 백라이트를 끄거나 빛을 줄이고, 밝은 부분에 해당하는 영역의 백라이트는 빛을 높여주는 기술이다. 즉, 로컬 디밍이란 복수의 LED를 개별적으로 구동하여 명암비 및 소비전력을 대폭 개선한 기술이다.
로컬 디밍 기술을 이용하는 경우 특정 LED는 빛을 줄이게 되며, 빛이 줄어든 만큼 특정 LED에 대응되는 픽셀이 어둡게 표현되는 점을 보상하기 위해 특정 LED에 대응되는 픽셀의 그레이 레벨을 증가시켜 준다.
로컬 디밍 기술이 적용된 경우 명암비가 개선되며, 이를 설명하기 위해 로컬 디밍 기술이 적용되지 않는 경우를 먼저 설명한다.
로컬 디밍 기술이 적용되지 않는 경우, (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 밝기는 다음과 같다.
[수학식 1]
L(x, y) = Bmax × (I(x, y) + σ)
= Bmax × I(x, y) + Bmax × σ
여기서, L(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 밝기, Bmax는 백라이트의 최대 밝기, I(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 그레이 레벨, σ는 액정의 물리적 한계로 인한 빛샘 비율(leakage ratio)을 나타낸다.
빛샘 비율이란 액정의 물리적인 한계로 빛을 모두 차단하지 못하는 특성에 의해 발생한다. 예를 들어, 그레이 레벨이 0인 경우, 액정이 LED에 의한 빛을 완전히 차단하여 픽셀의 밝기도 0이 되어야 한다. 그러나, 실제로는 빛샘 비율에 의해 픽셀의 밝기는 Bmax × σ가 된다. 즉, 그레이 레벨이 0이 아닌 경우에도, 픽셀의 밝기는 Bmax × σ만큼 더 밝아지게 되며, 이로 인해 액정 표시 장치의 명암비가 낮아지게 된다.
이러한 현상은 빛샘 현상의 일종이다. 빛샘 현상이란 픽셀의 그레이 레벨보다 밝게 표현되는 현상을 의미한다. 빛샘 현상의 예로는 상술한 빛샘 비율에 의한경우 외에도 다양한 경우가 있을 수 있다. 접착면의 들뜸 등과 같이 하드웨어적인 결함에 의해 빛샘 현상이 발생할 수도 있고, 로컬 디밍과 같이 구동 상의 문제로 빛샘 현상이 발생할 수도 있다. 이에 대해서는 후술한다.
한편, 로컬 디밍 기술이 적용된 경우, (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 밝기는 다음과 같다.
[수학식 2]
L(x, y) = (Bmax × Rb(x, y)) × (I(x, y) × Rc(x, y) + σ)
= Bmax × I(x, y) + (Bmax × Rb(x, y)) × σ (if, Rb = 1 / Rc)
여기서, L(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 밝기, Bmax는 백라이트의 최대 밝기, I(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 그레이 레벨, σ는 액정의 물리적 한계로 인한 빛샘 비율(leakage ratio), Rb(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 백라이트 디밍 비율(backlight dimming ratio)로 0부터 1 사이의 값을 가지며, Rc(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 보상 비율(compensation ratio)로 1보다 큰 값을 갖는다.
일반적으로, Rb와 Rc는 역의 관계를 가지며, 이 경우, 수학식 2의 두 번째 등호가 성립한다.
로컬 디밍 기술이 적용된 경우, 픽셀의 밝기는 (Bmax × Rb(x, y)) × σ만큼 더 밝아지게 된다. 로컬 디밍 기술이 적용되지 않는 경우와 비교하여, 로컬 디밍 기술이 적용된 경우에는 백라이트의 최대 밝기가 Rb(x, y)의 비율만큼 감소하여 빛샘이 감소하게 되며, 명암비가 개선된다.
즉, Rb(x, y)를 작게 할수록 빛샘이 감소한다. 다만, Rb(x, y)를 작게 하면 Rc(x, y)가 커지고, I(x, y) × Rc(x, y)가 커져 표현할 수 있는 그레이 레벨을 넘어갈 수 있다. 이러한 현상을 새츄레이션(saturation)이라고 하며, 새츄레이션을 고려하여 Rb(x, y)가 결정될 수 있다.
한편, 픽셀의 크기 및 백라이트의 크기를 비교하였을 때, 전체 픽셀의 개수와 전체 백라이트의 개수는 다를 수 있다. 일반적으로, 전체 픽셀의 개수는 전체 백라이트의 개수보다 많다. 예를 들어, 도 1의 하단은 표시 패널과 백라이트의 일부를 확대하여 백라이트 하나에 픽셀 네 개가 대응되는 것을 나타낸다. 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 액정 표시 장치의 종류에 따라 대응되는 비율은 얼마든지 달라질 수 있다.
설명의 편의를 위해 백라이트 하나에 대응되는 픽셀이 네 개인 경우를 설명한다. 네 개의 픽셀 중 세 개의 픽셀은 그레이 레벨이 높고 하나의 픽셀은 그레이 레벨이 낮은 경우, 백라이트는 그레이 레벨이 높은 세 개의 픽셀을 고려하여 밝은 빛을 조사하게 된다.
액정 표시 장치는 특정 백라이트에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨의 최고치 또는 평균치를 이용하여 조사할 빛의 세기를 결정할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 액정 표시 장치는 얼마든지 다른 값을 이용하여 특정 백라이트가 조사할 빛의 세기를 결정할 수 있다.
다만, 액정 표시 장치는 일반적으로 특정 백라이트에 대응되는 복수의 픽셀 중 그레이 레벨이 높은 픽셀을 기준으로 특정 백라이트가 조사할 빛의 세기를 결정한다.
이와 같이, 그레이 레벨이 낮은 하나의 픽셀이 아닌 그레이 레벨이 높은 픽셀을 고려하여 백라이트가 조사할 빛의 세기를 강하게 하는 경우, 그레이 레벨이 낮은 하나의 픽셀은 그레이 레벨 값보다 좀더 밝게 표현된다. 즉, 빛샘 현상이 발생하게 된다. 따라서, 그레이 레벨 차이가 큰 픽셀을 감지하고, 그레이 레벨이 낮은 픽셀의 그레이 레벨을 더욱 낮추어 주어야 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 구성을 나타내는 도면들이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 액정 표시 장치(100)는 표시 패널부(110), 패널 구동부(120), 백라이트부(130), 백라이트 구동부(140) 및 프로세서(150)를 포함한다.
액정 표시 장치(100)는 상술한 바와 같이 로컬 디밍 기술이 구비된 액정 표시 장치일 수 있다. 즉, 액정 표시 장치(100)는 입력되는 프레임의 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 복수의 백라이트를 개별적으로 구동할 수 있다.
여기서, 프레임이란 한 화면 분의 데이터가 픽셀들에 모두 인가되어 하나의 완성된 영상을 표시하는 한 화면의 표시 기간을 말하며, 이 프레임 기간은 NTSC 방식의 경우 1/60초(60Hz)이고, PAL 방식의 경우 1/50초(50Hz)로 표준화되어 있다.
액정 표시 장치(100)는 복수의 백라이트를 개별적으로 구동하고, 각 백라이트에 대응되는 픽셀의 그레이 레벨을 조절하여 영상을 제공할 수 있다.
표시 패널부(110)는 복수의 픽셀이 공간적으로 하나의 프레임을 이루도록 구성되며, 각 픽셀은 복수의 서브 픽셀로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 각 픽셀은 적색, 녹색, 청색에 대응되는 세 개의 서브 픽셀로 이루어질 수 있다.
표시 패널부(110)는 각 픽셀의 광 투과율을 제어하여 백라이트부(130)에서 조사되는 광원의 통과 광량을 제어할 수 있다. 즉, 표시 패널부(110)는 백라이트부(130)에서 제공하는 최대 광량보다 낮은 광량을 출력으로 제공할 수 있다.
표시 패널부(110)는 픽셀별로 적색, 녹색, 청색의 필터를 구비하며, 픽셀을 통과한 광이 필터를 통과하여 색상을 표현하게 된다.
패널 구동부(120)는 후술하는 프로세서(150)의 제어에 따라 복수의 픽셀 각각을 구동할 수 있다.
특히, 패널 구동부(120)는 백라이트를 개별적으로 제어함에 따라 복수의 픽셀의 변경된 그레이 레벨에 기초하여 복수의 픽셀을 구동할 수 있다.
한편, 패널 구동부(120)는 데이터 라인들에 비디오 데이터를 공급하는 데이터 구동부(121) 및 게이트 라인들에 스캔 펄스를 공급하는 게이트 구동부(122)를 포함할 수 있다. 그 밖에 자세한 설명은 후술하는 도면에서 설명하도록 한다.
백라이트부(130)는 표시 패널부(110)의 하부에 배치되며, 표시 패널부(110)를 복수의 영역으로 구분하여 각각에 광을 조사하는 복수의 백라이트를 포함할 수 있다.
각 백라이트는 LED-BLU(Light Emitting Diode-Back Light Unit)로 구현될 수 있으며, 복수의 백라이트는 백라이트 구동부(140)에 의해 개별적으로 제어될 수 있다. 즉, 복수의 백라이트는 최대 밝기가 동일할 수는 있으나, 구동 시에는 각각 다른 밝기로 구동될 수 있다.
백라이트부(130)는 표시 패널부(110)의 배면, 즉 화상이 표시되는 면의 반대면에서 표시 패널부(110)에 광을 조사한다.
백라이트 구동부(140)는 프로세서(150)의 제어 하에 백라이트부(130)의 광원을 점멸시킨다. 특히, 백라이트 구동부(140)는 표시 패널부(110)의 복수의 영역 각각에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨 정보에 기초하여 복수의 백라이트를 구동할 수 있다.
프로세서(150)는 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 각 픽셀에 입사되어야 하는 제1 광량을 산출하고, 복수의 백라이트의 구동 상태에 따라 각 픽셀에 입사되는 제2 광량을 산출하여, 제1 광량 및 제2 광량의 차이에 기초하여 복수의 픽셀 중 적어도 하나의 그레이 레벨을 변경하고, 변경된 그레이 레벨에 기초하여 패널 구동부(120)를 제어할 수 있다.
여기서, 제1 광량은 하나의 픽셀에 하나의 백라이트가 구비되어 있는 경우에 픽셀에 입사되어야 하는 광량을 의미한다. 제2 광량은 복수의 픽셀에 하나의 백라이트가 구비되어 있어 주변 픽셀과의 그레이 레벨 차이로 인해 픽셀에 입사되는 변화된 광량을 의미한다. 즉, 제1 광량은 이상적인 광량이고, 제2 광량은 실제 광량을 의미한다.
프로세서(150)는 제1 광량 및 제2 광량의 차이에 기초하여 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(150)는 제1 광량 및 제2 광량의 차이가 클수록 픽셀의 그레이 레벨을 작게 할 수 있다.
또는, 프로세서(150)는 제1 광량 및 제2 광량의 차이 및, 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(150)는 제1 광량 및 제2 광량의 차이가 크더라도 픽셀의 그레이 레벨 값이 기설정된 값 이상인 경우에는 픽셀의 그레이 레벨을 변경하지 않고, 픽셀의 그레이 레벨 값이 기설정된 값 미만인 경우에만 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수도 있다.
특히, 프로세서(150)는 제1 광량 및 제2 광량 차이가 기설정된 임계값 이상인 픽셀 중 그레이 레벨이 기설정된 값 이하인 픽셀의 그레이 레벨을 낮출 수 있다. 예를 들어, 프로세서(150)는 제1 광량 및 제2 광량 차이가 기설정된 임계값 미만인 경우에는 픽셀의 그레이 레벨을 변경하지 않을 수 있다. 이는, 이상적인 광량과 실제 광량이 큰 차이가 없어 보정의 필요가 없기 때문이다.
한편, 프로세서(150)는 아래의 수학식을 통해 변경된 그레이 레벨을 산출할 수 있다.
I'(x, y) = I(x, y) - △
여기서, I'(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 변경된 그레이 레벨, I(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 변경 전의 그레이 레벨, △는 제1 광량 및 제2 광량의 차이 및 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 결정되는 그레이 레벨 조정량을 나타낸다.
특히, 프로세서(150)는 아래의 수학식을 통해 그레이 레벨 조정량을 산출할 수 있다.
△ = λ(B(x, y)) × (I(x, y) - δ(I(x, y)))
여기서, B(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀에서 제2 광량, λ(B(x, y))는 B(x, y)에 대한 기설정된 함수, δ(I(x, y))는 I(x, y)에 대한 기설정된 함수를 나타낸다.
또한, λ는 백라이트에 의해 각 픽셀에 입사 가능한 광량 범위가 기설정된 개수의 광량 구간으로 구분된 경우 각 광량 구간 마다 상이한 값으로 설정될 수 있다.
한편, 프로세서(150)는 복수의 픽셀을 기설정된 개수의 인접한 픽셀을 포함하도록 그룹핑하고, 그룹핑된 픽셀을 포함하는 각 영역 별로 그레이 레벨 조정량을 산출할 수 있다.
또한, 프로세서(150)는 복수의 영역 각각에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨 중 가장 높은 값 및 복수의 픽셀의 그레이 레벨의 평균값 중 어느 하나에 기초하여 복수의 백라이트를 구동하도록 백라이트 구동부(140)를 제어할 수 있다.
도 2b는 도 2a에 도시된 액정 표시 장치(100)의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
표시 패널부(110)는 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)과 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)이 상호 교차하도록 형성되고, 그 교차로 마련되는 영역에 R, G, B 서브 픽셀(PR, PG, PB)이 형성된다. 인접한 R, G, B 서브 픽셀(PR, PG, PB)은 하나의 픽셀(Pixel)을 이룬다. 즉, 각 픽셀(Pixel)은 적색(R)을 표시하는 R 서브 픽셀(PR), 녹색(G)을 표시하는 G 서브 픽셀(PG), 및 청색(B)을 표시하는 B 서브 픽셀(PB)을 포함하여 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3원색으로 피사체의 색을 재현한다. 각 서브 픽셀(PR, PG, PB)은 화소 전극 및 공통 전극을 포함하고, 양 전극간 전위차로 형성되는 전계로 액정 배열이 바뀌면서 광 투과율이 변화하게 된다. 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)과 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)의 교차부에 형성되는 TFT들은 각각 게이트 라인(GL1 내지 GLn)으로부터의 스캔 펄스에 응답하여 데이터 라인(DL1 내지DLm)으로부터의 비디오 데이터, 즉 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 데이터를 각 서브 픽셀(PR, PG, PB)의 화소 전극에 공급한다.
프로세서(150)는 데이터 구동부(121), 게이트 구동부(122) 및 백라이트 구동부(140)를 제어함과 아울러 시스템의 그래픽 카드로부터 공급되는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색 데이터를 데이터 구동부(121)에 공급할 수 있다.
데이터 구동부(121)는 프로세서(150)로부터 디지털 신호로 공급되는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 데이터를 아날로그의 데이터 전압으로 전환하여 데이터 라인들(DL1 내지 DL2)에 공급한다.
데이터 구동부(121)는 프레임 단위로 데이터 신호를 패널 표시부(110)로 제공할 수 있다.
게이트 구동부(122)는 데이터가 공급될 수평 라인을 선택하는 스캔 펄스를 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급할 수 있다. 여기서, 스캔 펄스는 짝수와 홀수 라인으로 나누어 교차적으로 공급될 수 있다.
또한, 도시되지 않았지만 백라이트부(130)에 교류 전압 및 전류를 인가하기 위한 인버터와, 기준 감마전압을 발생하여 데이터 구동부(121)에 공급하기 위한 기준 감마 전압 발생부와, 각각의 장치를 구동시키기 위한 구동전압 및 표시 패널부(110)의 공통전극에 공통전압(Vcom)을 공급하는 전압 발생부를 추가로 포함할 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 9를 통해 빛샘 현상을 해결하는 동작의 실시 예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로세서(150)의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 프로세서(150)는 입력된 영상에 기초하여 복수의 백라이트의 듀티를 계산(backlight duty calculation)한다(S310). 예를 들어, 프로세서(150)는 도 4a와 같은 영상이 입력되면, 입력된 영상을 분석하여 복수의 백라이트의 듀티를 계산할 수 있다.
상술한 바와 같이 백라이트부(130)는 복수의 백라이트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 백라이트부(130)는 N × M 개의 백라이트를 포함할 수 있다.
프로세서(150)는 표시 패널부(110)를 N × M 개의 백라이트에 매칭되도록 N × M 개의 영역으로 구분할 수 있다. 그리고, 프로세서(150)는 각 영역에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨 정보에 기초하여 각 백라이트의 밝기를 결정할 수 있다. 프로세서(150)는 결정된 밝기에 기초하여 복수의 백라이트를 구동하도록 백라이트 구동부(140)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(150)는 좌측 상단에 위치한 첫 번째 백라이트를 구동하기 위해, 첫 번째 백라이트에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨을 고려할 수 있다. 도 4a의 좌측 상단 픽셀은 모두 검은 색이며, 프로세서(150)는 이를 고려하여 첫 번째 백라이트를 구동하지 않을 수 있다.
프로세서(150)는 우측 하단에 위치한 N × M 번째 백라이트를 구동하기 위해, N × M 번째 백라이트에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨을 고려할 수 있다. 도 4a의 우측 하단 픽셀은 대부분이 밝은 색이며, 프로세서(150)는 이를 고려하여 N × M 번째 백라이트를 밝게 구동할 수 있다. 프로세서(150)는 이러한 방식으로 N × M 개의 백라이트의 밝기를 결정할 수 있다.
도 4b는 N × M 개의 백라이트의 밝기를 나타낸다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 프로세서(150)는 N × M 개의 백라이트의 밝기를 결정하고, 결정된 밝기에 기초하여 백라이트 구동부(140)을 제어할 수 있다.
다만, 도 4b는 표시 패널부(110)의 복수의 영역이 명확하게 구분되고, 각 영역 별로 백라이트 간의 간섭이 없는 경우를 가정한 도면이다. 즉, 실제로는 백라이트에서 조사되는 빛은 확산되는 성질로 인해 인접한 영역에 영향을 미치게 된다.
따라서, 이러한 점을 반영하기 위해, 프로세서(150)는 복수의 백라이트의 듀티에 기초하여 백라이트 에뮬레이션(backlight emulation)을 수행한다(S320). 프로세서(150)는 백라이트 에뮬레이션을 통해 각 픽셀에 실제 입사되는 광량의 예측치를 산출할 수 있다.
도 4c는 백라이트 에뮬레이션을 통해 각 픽셀에 실제 입사되는 광량의 예측치를 나타낸다. 도 4b는 N × M 개의 영역의 밝기가 단계적으로 바뀌는 것으로 도시되었고, 도 4c는 N × M 개의 영역의 밝기가 점진적으로 바뀌는 것으로 도시되었다.
백라이트 에뮬레이션 결과는 각 픽셀에 실제 입사되는 광량을 예측하는 것에 불과하고, 실제 백라이트를 구동하여 입사되는 광량과는 약간의 오차가 있을 수 있다.
그리고, 프로세서(150)는 입력된 영상과 백라이트 에뮬레이션 결과에 기초하여 적어도 하나의 픽셀의 그레이 레벨을 변경(black level enhancement)한다(S330). 도 4a에서 여자의 왼쪽 눈은 검은색으로 표시가 되어야 하며, 배경의 검은색과 동일한 색상이다. 그러나, 도 4c에 의하면 여자의 왼쪽 눈 부분에도 많은 광량이 입사됨을 알 수 있다. 그에 따라, 배경의 검은색과 여자의 왼쪽 눈 부분의 검은색은 동일한 색임에도 백라이트 구동 후에 영상을 표현했을 때, 다른 밝기로 표시될 수 있으며, 빛샘 현상이 발생한다.
이는 동일한 영역에 속하는 픽셀 간의 그레이 레벨 차이가 클 때 발생하는 문제점이다. 따라서, 프로세서(150)는 상술한 문제가 발생한 픽셀을 감지하고, 감지된 픽셀의 그레이 레벨을 낮추어줄 수 있다. 즉, 프로세서(150)는 감지된 픽셀의 그레이 레벨을 낮추어 입사되는 광량이 많아지더라도 통과되는 광량을 더 줄여 상술한 문제점을 해결할 수 있다. 프로세서(150)는 그레이 레벨을 낮추는 방법에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
프로세서(150)는 S330 단계를 거친 영상과 백라이트 에뮬레이션 결과에 기초하여 픽셀의 그레이 레벨을 보상(pixel compensation)한다(S340). 이는 로컬 디밍 기술이 적용됨에 따른 보상으로, 백라이트가 최대 밝기로 구동되지 않기 때문에 픽셀의 그레이 레벨을 높여주는 동작이다. 이에 대한 구체적인 설명은 수학식 2에서 언급한 바 있으므로 생략한다.
도 4d는 변경된 그레이 레벨에 기초하여 복수의 픽셀을 표현한 도면이다. 도 4a와 비교하여, 도 4d는 검은색 부분이 좀더 명확하게 표현되어 있다. 즉, 상술한 방법을 이용하는 경우, 명암비의 개선이 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 그레이 레벨을 낮추는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, x축은 그레이 레벨을 나타내고, y축은 픽셀의 밝기를 나타낸다. 이론적으로는 그레이 레벨이 낮아지면, 이에 비례하여 픽셀의 밝기가 낮아져야 한다. 다만, 실제로는 그레이 레벨이 낮은 구간에서는 그레이 레벨이 낮아져도 픽셀의 밝기가 낮아진 그레이 레벨에 비례하여 낮아지지는 않는다.
예를 들어, (x, y) 좌표에 위치한 픽셀은 그레이 레벨이 I(x, y)이고, 이때 픽셀의 밝기는 L'(x, y)여야 한다. 그러나, 실제로 픽셀의 밝기는 L(x, y)이다. 따라서, 픽셀의 밝기를 L'(x, y)로 변경하기 위해 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 그레이 레벨을 I'(x, y)로 변경해줄 수 있다.
프로세서(150)는 그레이 레벨 변경을 위해 먼저, 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 각 픽셀에 입사되어야 하는 제1 광량을 산출할 수 있다. 제1 광량은 주변 백라이트 및 주변 픽셀의 영향이 없이 하나의 픽셀의 그레이 레벨만을 고려하여 산출된 값이다. 즉, 제1 광량은 하나의 픽셀과 하나의 백라이트만이 구비되어 있는 상태에서, 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 백라이트로부터 픽셀에 입사되는 광량을 나타낸다.
그리고, 프로세서(150)는 복수의 백라이트의 구동 상태에 따라 각 픽셀에 입사되는 제2 광량을 산출할 수 있다. 이는 도 3의 S320 단계의 동작이므로 구체적인 설명은 생략한다.
프로세서(150)는 제1 광량 및 제2 광량의 차이에 기초하여 복수의 픽셀 중 적어도 하나의 그레이 레벨을 변경할 수 있다. 특히, 프로세서(150)는 제1 광량 및 제2 광량의 차이에 기초하여 복수의 픽셀 중 그레이 레벨을 변경할 픽셀을 선택하고, 선택된 픽셀의 그레이 레벨을 얼마나 변경할지 산출할 수 있다.
특히, 프로세서(150)는 제1 광량 및 제2 광량의 차이에 기초하여 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수 있다. 또는, 프로세서(150)는 제1 광량 및 제2 광량의 차이 및, 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수 있다. 또는, 프로세서(150)는 제1 광량 및 제2 광량 차이가 기설정된 임계값 이상인 픽셀 중 그레이 레벨이 기설정된 값 이하인 픽셀의 그레이 레벨을 낮출 수 있다.
예를 들어, 프로세서(150)는 제1 광량 및 제2 광량 차이가 기설정된 임계값 미만인 픽셀에 대하여는 그레이 레벨을 변경하지 않을 수 있다. 이는 오차가 크지 않아 사람의 눈으로 인식하기 어려운 경우일 수 있다.
또는, 프로세서(150)는 그레이 레벨이 기설정된 값 이하인 픽셀의 그레이 레벨만을 낮출 수도 있다. 상술한 바와 같이, 그레이 레벨 차이가 큰 복수의 픽셀에서 그레이 레벨이 낮은 픽셀이 어둡게 표현되어야 함에도 주변 픽셀로 인해 밝게 표현되는 문제점이 있으며, 이러한 문제점은 일반적으로 그레이 레벨이 낮은 픽셀에서 발생하기 때문이다.
또는, 프로세서(150)는 제1 광량 및 제2 광량 차이 뿐만 아니라 픽셀의 그레이 레벨을 모두 고려하여 적어도 하나의 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수도 있다.
이 경우, 프로세서(150)는 아래의 수학식을 통해 상기 변경된 그레이 레벨을 산출할 수 있다.
[수학식 3]
I'(x, y) = I(x, y) - △
여기서, I'(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 변경된 그레이 레벨, I(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 변경 전의 그레이 레벨, △는 제1 광량 및 제2 광량의 차이 및 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 결정되는 그레이 레벨 조정량을 나타낸다.
여기서, 프로세서(150)는 아래의 수학식을 통해 그레이 레벨 조정량을 산출할 수 있다.
[수학식 4]
△ = λ(B(x, y)) × (I(x, y) - δ(I(x, y)))
여기서, B(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀에서 제2 광량, λ(B(x, y))는 B(x, y)에 대한 기설정된 함수, δ(I(x, y))는 I(x, y)에 대한 기설정된 함수를 나타낸다.
먼저, 도 6을 통해 δ 함수에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽셀의 그레이 레벨에 따른 그레이 레벨 조정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, x축은 그레이 레벨을 나타내고, y축은 δ 함수를 나타낸다. δ(I(x, y))는 I(x, y)에 대한 기설정된 함수를 나타낸다. 수학식 4에서 λ가 1이라고 가정하면, 그레이 레벨 조정량은 아래와 같이 나타낼 수 있다. λ에 대하여는 도 7을 통해 후술한다.
[수학식 5]
△ = I(x, y) - δ(I(x, y))
즉, (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 그레이 레벨 조정량은 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 그레이 레벨과 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀에 대한 δ 값의 차이일 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, (x1, y1) 좌표에 위치한 픽셀의 그레이 레벨 조정량은 (x1, y1) 좌표에 위치한 픽셀의 그레이 레벨과 (x1, y1) 좌표에 위치한 픽셀에 대한 δ 값의 차이(610)일 수 있다. 즉, 프로세서(150)는 (x1, y1) 좌표의 그레이 레벨을 계산된 차이(610)만큼 낮출 수 있다.
T2보다 큰 구간에서는 δ(I(x, y)) = I(x, y)가 되어 △ = 0이 된다. 즉, 프로세서(150)는 그레이 레벨이 T2보다 큰 픽셀의 그레이 레벨을 조정하지 않을 수 있다.
도 6에서 T1, T2, V1, V2는 그래프의 형태를 설명하기 위한 변수이며, 얼마든지 변경 가능하다. 다만, T1, T2는 그레이 레벨의 최대값보다 작다.
한편, 도 6은 T1보다 작은 구간, T1과 T2 사이 구간 및 T2보다 큰 구간으로 구분된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, δ 함수는 T2보다 작은 구간 동안 아래쪽으로 볼록한 포물선 형태로 구현될 수도 있다. 즉, 도 6에서 점선으로 도시된 y = x 함수보다 아래쪽에 그래프가 위치하기만 하면 된다.
또한, 도 6에서는 그레이 레벨이 T2보다 큰 픽셀의 그레이 레벨을 조정하지 않는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 프로세서(150)는 그레이 레벨이 큰 경우에도 오차가 있다면 그레이 레벨을 조정할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 추가 빛샘의 정도를 고려하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, x축은 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀에서 제2 광량을 나타내고, y축은 λ 함수를 나타낸다. λ(B(x, y))는 B(x, y)에 대한 기설정된 함수를 나타낸다.
λ 함수는 추가 빛샘의 정도를 나타내는 함수일 수 있다. 특히, λ 함수는 0에서 1의 값을 갖도록 조정될 수 있다.
B1은 새츄레이션을 고려한 최소한의 백라이트의 밝기를 나타내고, B2는 백라이트의 최대 밝기를 나타낸다. G1, G2는 각각 B1, B2에 대응되는 값으로, 하드웨어적으로 발생하는 빛샘의 최소 및 최대 값을 나타낸다.
도 7의 도면에서 기울기를 설명하기 위해, 먼저 이상적인 경우 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 밝기를 계산하면 다음과 같다.
[수학식 6]
Lopt(x, y) = (Bmax × Rb,opt(x, y)) × (I(x, y) × Rc,opt(x, y) + σ)
= Bmax × I(x, y) + (Bmax × Rb,opt(x, y)) × σ
(if, Rb,opt = 1 / Rc,opt)
여기서, Lopt(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 이상적인 밝기, Bmax는 백라이트의 최대 밝기, I(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 그레이 레벨, σ는 액정의 물리적 한계로 인한 빛샘 비율(leakage ratio), Rb,opt(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 이상적인 백라이트 디밍 비율(backlight dimming ratio)로 0부터 1 사이의 값을 가지며, Rc,opt(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 이상적인 보상 비율(compensation ratio)로 1보다 큰 값을 갖는다.
여기서, 프로세서(150)는 주변 픽셀 및 주변 백라이트의 영향에 의해 빛샘이 없는 경우를 가정하여 Rb,opt(x, y)를 산출할 수 있다. 나머지는 수학식 2의 경우와 유사하므로 구체적인 설명은 생략한다.
수학식 2의 경우는 실제 빛샘 등이 고려된 픽셀의 밝기이다. 따라서, L(x, y)와 Lopt(x, y)를 비교하여 빛샘이 얼마나 커졌는지 확인할 수 있고, 다음과 같다.
[수학식 7]
L(x, y) - Lopt(x, y) = Bmax × I(x, y) + (Bmax × Rb(x, y)) × σ
- Bmax × I(x, y) + (Bmax × Rb,opt(x, y)) × σ
= (Bmax × Rb(x, y) - Bmax × Rb,opt(x, y)) × σ
여기서, Bmax × Rb(x, y)는 백라이트의 실제 밝기로 볼 수 있고, Bmax × Rb,opt(x, y)는 백라이트의 이상적인 밝기일 수 있다. 그리고, Bmax × Rb(x, y)는 B1 및 B2 사이의 어느 한 지점의 값이고, Bmax × Rb,opt(x, y)는 B1일 수 있다. 따라서, 도 7의 도면에서 기울기는 σ이다. 즉, Bmax × Rb(x, y)가 B1에 가까울수록 추가적으로 발생하는 빛샘이 최소화됨을 의미한다.
λ 함수는 추가 빛샘의 정도를 나타내는 함수일 수 있고, 추가 빛샘이 큰 픽셀을 판단하는 지표로 이용된다. 수학식 4를 고려하면, 추가 빛샘이 없는 경우 λ 함수는 0일 수 있고, 프로세서(150)는 그레이 레벨 조정량에 λ 함수를 곱해 그레이 레벨을 조정하지 않게 된다. 즉, 프로세서(150)는 그레이 레벨 조정량이 크더라도, λ 함수를 이용하여 빛샘이 없을 수 있음을 반영할 수 있다.
또는, 추가 빛샘이 큰 경우 λ 함수는 1일 수 있고, 프로세서(150)는 그레이 레벨 조정량에 λ 함수를 곱해 그레이 레벨을 조정하게 된다. 즉, 추가 빛샘이 큰 경우, 프로세서(150)는 그레이 레벨 조정량만을 고려하여 그레이 레벨을 조정할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 연산량을 줄이는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a에 도시된 바와 같이, λ 함수는 그레이 레벨 별로 계산될 수 있다. 예를 들어, 그레이 레벨이 0 부터 L-1까지 정의되어 있는 경우, λ 함수는 그레이 레벨 별로 다를 수 있고, 총 L 개의 λ 함수가 정의될 수 있다. 따라서, 도 8a의 방법에 의하는 경우, 후술할 도 8b의 방법보다 연산량이 증가하게 된다.
도 8b는 λ 함수를 줄이는 방법을 나타낸다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 전체 그레이 레벨을 기설정된 개수의 구간으로 구분하고, 각 구간 별로 λ 함수를 정의할 수도 있다. 예를 들어, 3개의 그레이 레벨을 하나의 구간으로 정의하는 경우, λ 함수의 총 개수는 1/3로 줄어들게 된다. 그에 따라, 연산량을 줄일 수 있다.
도 8b는 3개의 그레이 레벨을 하나의 구간으로 정의하는 것으로 설명하였으나, 얼마든지 다른 개수의 그레이 레벨을 하나의 구간으로 정의할 수도 있다.
한편, 이상에서는 그레이 레벨에 기초하여 연산량을 줄이는 방법을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, λ 함수는 백라이트에 의해 각 픽셀에 입사 가능한 광량 범위가 기설정된 개수의 광량 구간으로 구분된 경우 각 광량 구간 마다 상이한 값으로 설정될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 그레이 레벨 조정량을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 프로세서(150)는 복수의 픽셀을 기설정된 개수의 인접한 픽셀을 포함하도록 그룹핑하고, 그룹핑된 픽셀을 포함하는 각 영역 별로 △를 산출할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(150)는 4개의 픽셀을 하나의 그룹으로 그룹핑하여 △를 산출할 수 있다. 수학식 5에서 설명한 바와 같이, 프로세서(150)는 픽셀의 그레이 레벨 값에 기초하여 그레이 레벨 조정량 △를 산출할 수 있다. 이 경우, 프로세서(150)는 그룹핑된 픽셀의 그레이 레벨의 가장 높은 값 및 평균값 중 어느 하나에 기초하여 △를 산출할 수 있다. 그에 따라, 연산량을 줄일 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 복수의 영역 각각에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨(gray level) 정보에 기초하여 복수의 백라이트를 구동한다(S1010). 그리고, 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 각 픽셀에 입사되어야 하는 제1 광량을 산출한다(S1020). 그리고, 복수의 백라이트의 구동 상태에 따라 각 픽셀에 입사되는 제2 광량을 산출한다(S1030). 그리고, 제1 광량 및 제2 광량의 차이에 기초하여 복수의 픽셀 중 적어도 하나의 그레이 레벨을 변경한다(S1040). 그리고, 변경된 그레이 레벨에 기초하여 복수의 픽셀을 표현한다(S1050).
여기서, 변경하는 단계(S1040)는 제1 광량 및 제2 광량의 차이에 기초하여 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수 있다.
또한, 변경하는 단계(S1040)는 제1 광량 및 제2 광량의 차이 및, 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수 있다.
그리고, 변경하는 단계(S1040)는 제1 광량 및 제2 광량 차이가 기설정된 임계값 이상인 픽셀 중 그레이 레벨이 기설정된 값 이하인 픽셀의 그레이 레벨을 낮출 수 있다.
또한, 변경하는 단계(S1040)는 아래의 수학식을 통해 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수 있다.
I'(x, y) = I(x, y) - △
여기서, I'(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 변경된 그레이 레벨, I(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 변경 전의 그레이 레벨, △는 제1 광량 및 제2 광량의 차이 및 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 결정되는 그레이 레벨 조정량을 나타낸다.
그리고, 변경하는 단계(S1040)는, 아래의 수학식을 통해 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수 있다.
△ = λ(B(x, y)) × (I(x, y) - δ(I(x, y)))
여기서, B(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀에서 제2 광량, λ는 B(x, y)에 대한 기설정된 함수, δ(I(x, y))는 I(x, y)에 대한 기설정된 함수를 나타낸다.
한편, λ 함수는 백라이트에 의해 각 픽셀에 입사 가능한 광량 범위가 기설정된 개수의 광량 구간으로 구분된 경우 각 광량 구간 마다 상이한 값으로 설정될 수 있다.
또한, 변경하는 단계(S1040)는 복수의 픽셀을 기설정된 개수의 인접한 픽셀을 포함하도록 그룹핑하는 단계 및 그룹핑된 픽셀을 포함하는 각 영역 별로 △를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 구동하는 단계(S1010)는 복수의 영역 각각에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨 중 가장 높은 값 및 복수의 픽셀의 그레이 레벨의 평균값 중 어느 하나에 기초하여 복수의 백라이트를 구동할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 액정 표시 장치는 인접한 픽셀 간 그레이 레벨 차이가 큰 경우에도 그레이 레벨이 낮은 픽셀을 어둡게 표현할 수 있다.
한편, 이상에서는 프로세서가 픽셀에 입사되는 광량에 기초하여 적어도 하나의 픽셀의 그레이 레벨을 변경하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 프로세서는 픽셀의 통과 광량에 기초하여 적어도 하나의 픽셀의 그레이 레벨을 변경할 수도 있다.
한편, 상술한 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 복수의 영역 각각에 광을 조사하는 복수의 백라이트를 포함하는 로컬 디밍(local dimming) 액정 표시 장치의 구동 방법은 컴퓨터에서 실행 가능한 프로그램 코드로 구현되어 다양한 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장된 상태로 프로세서에 의해 실행되도록 각 서버 또는 기기들에 제공될 수 있다.
일 예로, 복수의 영역 각각에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨 정보에 기초하여 복수의 백라이트를 구동하는 단계, 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 각 픽셀에 입사되어야 하는 제1 광량을 산출하는 단계, 복수의 백라이트의 구동 상태에 따라 각 픽셀에 입사되는 제2 광량을 산출하는 단계, 제1 광량 및 제2 광량의 차이에 기초하여 복수의 픽셀 중 적어도 하나의 그레이 레벨을 변경하는 단계 및 변경된 그레이 레벨에 기초하여 복수의 픽셀을 표현하는 단계를 순차적으로 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (15)

  1. 로컬 디밍(local dimming) 액정 표시 장치에 있어서,
    복수의 픽셀을 구비한 표시 패널부;
    상기 복수의 픽셀 각각을 구동하는 패널 구동부;
    상기 표시 패널부를 복수의 영역으로 구분하여 각각에 광을 조사하는 복수의 백라이트를 포함하는 백라이트부;
    상기 복수의 영역 각각에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨(gray level) 정보에 기초하여 상기 복수의 백라이트를 구동하는 백라이트 구동부; 및
    상기 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 상기 각 픽셀에 입사되어야 하는 제1 광량을 산출하고, 상기 복수의 백라이트의 구동 상태에 따라 상기 각 픽셀에 입사되는 제2 광량을 산출하여, 상기 제1 광량 및 상기 제2 광량의 차이에 기초하여 상기 복수의 픽셀 중 적어도 하나의 그레이 레벨을 변경하고, 상기 변경된 그레이 레벨에 기초하여 상기 패널 구동부를 제어하는 프로세서;를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 광량 및 상기 제2 광량의 차이에 기초하여 상기 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경하는, 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 광량 및 상기 제2 광량의 차이 및, 상기 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 상기 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경하는, 액정 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 광량 및 상기 제2 광량 차이가 기설정된 임계값 이상인 픽셀 중 그레이 레벨이 기설정된 값 이하인 픽셀의 그레이 레벨을 낮추는, 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    아래의 수학식을 통해 상기 변경된 그레이 레벨을 산출하는, 액정 표시 장치:
    I'(x, y) = I(x, y) - △
    여기서, I'(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 변경된 그레이 레벨, I(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 변경 전의 그레이 레벨, △는 상기 제1 광량 및 상기 제2 광량의 차이 및 상기 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 결정되는 그레이 레벨 조정량.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    아래의 수학식을 통해 상기 그레이 레벨 조정량을 산출하는, 액정 표시 장치:
    △ = λ(B(x, y)) × (I(x, y) - δ(I(x, y)))
    여기서, B(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀에서 상기 제2 광량, λ(B(x, y))는 B(x, y)에 대한 기설정된 함수, δ(I(x, y))는 I(x, y)에 대한 기설정된 함수.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 λ 함수는,
    상기 백라이트에 의해 상기 각 픽셀에 입사 가능한 광량 범위가 기설정된 개수의 광량 구간으로 구분된 경우 각 광량 구간 마다 상이한 값으로 설정되는, 액정 표시 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 픽셀을 기설정된 개수의 인접한 픽셀을 포함하도록 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 픽셀을 포함하는 각 영역 별로 △를 산출하는, 액정 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 영역 각각에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨 중 가장 높은 값 및 상기 복수의 픽셀의 그레이 레벨의 평균값 중 어느 하나에 기초하여 상기 복수의 백라이트를 구동하도록 상기 백라이트 구동부를 제어하는, 액정 표시 장치.
  10. 복수의 영역 각각에 광을 조사하는 복수의 백라이트를 포함하는 로컬 디밍(local dimming) 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    복수의 영역 각각에 대응되는 복수의 픽셀의 그레이 레벨(gray level) 정보에 기초하여 상기 복수의 백라이트를 구동하는 단계;
    상기 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 상기 각 픽셀에 입사되어야 하는 제1 광량을 산출하는 단계;
    상기 복수의 백라이트의 구동 상태에 따라 상기 각 픽셀에 입사되는 제2 광량을 산출하는 단계;
    상기 제1 광량 및 상기 제2 광량의 차이에 기초하여 상기 복수의 픽셀 중 적어도 하나의 그레이 레벨을 변경하는 단계; 및
    상기 변경된 그레이 레벨에 기초하여 상기 복수의 픽셀을 표현하는 단계;를 포함하는 구동 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 변경하는 단계는,
    상기 제1 광량 및 상기 제2 광량의 차이에 기초하여 상기 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경하는, 구동 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 변경하는 단계는,
    상기 제1 광량 및 상기 제2 광량의 차이 및, 상기 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 상기 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경하는, 구동 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 변경하는 단계는,
    상기 제1 광량 및 상기 제2 광량 차이가 기설정된 임계값 이상인 픽셀 중 그레이 레벨이 기설정된 값 이하인 픽셀의 그레이 레벨을 낮추는, 구동 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 변경하는 단계는,
    아래의 수학식을 통해 상기 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경하는, 구동 방법:
    I'(x, y) = I(x, y) - △
    여기서, I'(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 변경된 그레이 레벨, I(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 변경 전의 그레이 레벨, △는 상기 제1 광량 및 상기 제2 광량의 차이 및 상기 각 픽셀의 그레이 레벨에 기초하여 결정되는 그레이 레벨 조정량.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 변경하는 단계는,
    아래의 수학식을 통해 상기 각 픽셀의 그레이 레벨을 변경하는, 구동 방법:
    △ = λ(B(x, y)) × (I(x, y) - δ(I(x, y)))
    여기서, B(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀에서 상기 제2 광량, λ는 B(x, y)에 대한 기설정된 함수, δ(I(x, y))는 I(x, y)에 대한 기설정된 함수.
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