KR101307552B1

KR101307552B1 - 액정표시장치와 그 구동방법

Info

Publication number: KR101307552B1
Application number: KR1020080078942A
Authority: KR
Inventors: 정호영
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2008-08-12
Filing date: 2008-08-12
Publication date: 2013-09-12
Also published as: JP5566019B2; JP2010044346A; CN101650920A; US8970635B2; CN101650920B; KR20100020242A; US20100039451A1

Abstract

본 발명은 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

이 액정표시장치는 입력 영상에서 휘도와 색차정보를 분리하는 휘도 추출부; 제한 APL을 입력받는 유저 인터페이스; 상기 휘도 추출부로부터의 휘도에 기초하여 상기 입력 영상의 평균 APL을 계산하고 상기 평균 APL이 상기 제한 APL 보다 높으면 상기 평균 APL이 상기 제한 APL 이내로 조정되도록 상기 입력 영상의 휘도 각각을 변조한 후에, 상기 변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환하는 APL 제한부; 및 상기 APL 제한부로부터의 RGB 데이터를 액정표시패널에 표시하는 구동회로를 구비한다. 상기 APL 제한부는 상기 평균 APL이 상기 제한 APL 이하이면 상기 입력 영상의 휘도를 변조하지 않고 미변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환한다.

Description

액정표시장치와 그 구동방법{Liquid Crystal Display and Driving Method thereof}

본 발명은 평균화상레벨(Average Picture Level, APL)을 제한하는 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP) 및 전계발광소자(Electroluminescence Device, EL) 등이 있다.

액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이 액정표시장치는 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기, 옥내외 광고 표시장치 등으로 이용되고 있다. 액정표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유 닛으로부터 입사되는 빛을 변조함으로써 화상을 표시한다.

액정표시장치는 도 1과 같이 영상 콘텐츠(Image contents)에 무관하게 항상 최대 휘도로 영상을 표시하는 구동 원리로 인하여 피크 휘도(Peak brightness)와 풀 화이트 휘도(Full white brightness)가 거의 동일하다. 피크 휘도는 액정표시장치의 배경 화면을 블랙 계조로 표시하고 그 배경 화면에 둘러싸인 중앙부분을 최고 밝기로 구동할 때 중앙부분에서 측정되는 휘도이다. 풀화이트 휘도는 액정표시장치의 화면 전체를 최고 휘도로 표시할 때 그 화면에서 측정되는 휘도이다.

피크 휘도와 풀화이트 휘도가 거의 동일하면, 정확한 밝기와 색 표현이 중시되는 컴퓨터 모니터 등에는 유용하지만, 텔레비젼(Television)과 같이 표시영상이 동적(dynamic)으로 변화는 표시소자에서는 관찰자의 눈을 부시게 하여 시각 피로도를 높이는 문제점이 있다. 특히, 관람자가 액정표시장치에서 설경(雪景)과 같이 전체적으로 밝은 화면을 감상하면, 지나치게 밝은 휘도로 인해 눈 부심이 심해지고 그로 인하여 시각적 피로도가 높아진다.

이에 비하여, PDP나 CRT에서는 그 구동 특성상 피크 휘도에 비하여 풀화이트 휘도가 훨씬 낮다. 이 때문에 PDP나 CRT에서는 화면 전체가 밝은 영상에서도 자연스럽게 단위 픽셀당 휘도가 낮아져서 눈이 부시는 현상과 시각적 피로도가 상대적으로 작아진다.

삭제

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출된 발명으로써 액정표시장치의 화면에 전체적으로 밝은 영상이 표시될 때 눈 부심과 시각적 피로도를 줄이도록 한 액정표시장치와 그 구동방법을 제공한다.

본 발명의 액정표시장치는 입력 영상에서 휘도와 색차정보를 분리하는 휘도 추출부; 제한 APL을 입력받는 유저 인터페이스; 상기 휘도 추출부로부터의 휘도에 기초하여 상기 입력 영상의 평균 APL을 계산하고 상기 평균 APL이 상기 제한 APL 보다 높으면 상기 평균 APL이 상기 제한 APL 이내로 조정되도록 상기 입력 영상의 휘도 각각을 변조한 후에, 상기 변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환하는 APL 제한부; 및 상기 APL 제한부로부터의 RGB 데이터를 액정표시패널에 표시하는 구동회로를 구비한다. 상기 APL 제한부는 상기 평균 APL이 상기 제한 APL 이하이면 상기 입력 영상의 휘도를 변조하지 않고 미변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치는 입력 영상에서 휘도와 색차정보를 분리하는 휘도 추출부; 상기 휘도 추출부로부터의 휘도에 기초하여 상기 입력 영상의 평균 APL을 계산하고 상기 평균 APL이 미리 설정된 기준 APL 보다 높으면 상기 입력 영상의 휘도 각각을 변조하여 상기 평균 APL을 미리 설정된 조정폭만큼 낮춘 후에 상기 변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환하는 APL 제한부; 및 상기 APL 제한부로부터의 RGB 데이터를 액정표시패널에 표시하는 구동회로를 구비한다. 상기 APL 제한부는 상기 평균 APL이 상기 기준 APL 이하이면 상기 입력 영상의 휘도를 변조하지 않고 미변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환한다.

삭제

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 입력 영상에서 휘도와 색차정보를 분리하는 단계; 제한 APL을 유저 인터페이스를 통해 입력받는 단계; 상기 입력 영상에서 휘도와 색차정보를 분리하는 단계; 제한 APL을 유저 인터페이스를 통해 입력받는 단계; 상기 입력 영상의 휘도에 기초하여 상기 입력 영상의 평균 APL을 계산하는 단계; 상기 평균 APL이 상기 제한 APL 보다 높으면 상기 평균 APL이 상기 제한 APL 이내로 조정되도록 상기 입력 영상의 휘도 각각을 변조하고, 변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환하는 단계; 상기 평균 APL이 상기 제한 APL 이하이면 상기 입력 영상의 휘도를 변조하지 않고 미변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환하는 단계; 및 상기 RGB 데이터를 액정표시패널에 표시하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 입력 영상에서 휘도와 색차정보를 분리하는 단계; 상기 입력 영상의 휘도에 기초하여 상기 입력 영상의 평균 APL을 계산하는 단계; 상기 평균 APL이 미리 설정된 기준 APL 보다 높으면 상기 입력 영상의 휘도 각각을 변조하여 상기 평균 APL을 미리 설정된 조정폭만큼 낮추고, 변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환하는 단계; 상기 평균 APL이 상기 기준 APL 이하이면 상기 입력 영상의 휘도를 변조하지 않고 미변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환하는 단계; 및 상기 RGB 데이터를 액정표시패널에 표시하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치와 그 구동방법은 입력 영상의 APL을 분석하여 그 APL이 미리 제한된 값을 초과하지 못하도록 APL을 제한함으로서 영상 전체가 매우 밝은 영상의 전체 휘도를 떨어뜨림으로서 눈부심과 시각적 피로도를 줄일 수 있다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예의 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 2 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(10), 다수의 게이트 드라이브 IC들(Integrated circuits)(151 내지 153), 다수의 소스 드라이브 IC들(131 내지 136), 시스템 보드(SB), 인터페이스 보드(INTB) 및 콘트롤 보드(CTRB)를 구비한다. 도 2에서 액정표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛과 그 구동회로는 생략되었다.

액정표시패널(10)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성된다. 이 액정표시패널(10)의 액정셀들은 데이터라인들(14)과 게이트라인들(16)의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된다.

액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 데이터라인들(14), 게이트라인들(16), TFT들, TFT에 접속되어 화소전극들(1)과 공통전극(2) 사이의 전계에 의해 구동되는 액정셀들(Clc), 및 스토리지 커패시터(Cst) 등이 형성된다. 액정표시패 널(10)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극(2)이 형성된다. 공통전극(2)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 액정표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 상에는 광축이 직교하는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 계면에 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.

소스 드라이브 IC들(131 내지 136)은 콘트롤 보드(CTRB)로부터 mini LVDS 방식으로 전송되는 디지털 비디오 데이터들을 수신하고 그 데이터들을 콘트롤 보드(CTRB)로부터의 데이터 타이밍 제어신호에 응답하여 아날로그 데이터전압으로 변환한 후에 액정표시패널(10)의 데이터라인들(14)에 공급한다. 이 소스 드라이브 IC들 각각에는 mini LVDS 데이터를 수신하여 복원하는 mini LVDS 수신회로가 내장된다.

게이트 드라이브 IC들(151 내지 153) 각각은 콘트롤 보드(CTRB)로부터의 게이트 타이밍 제어신호에 응답하여 게이트펄스를 발생하고, 그 게이트펄스를 게이트라인들(16)에 순차적으로 공급한다.

시스템 보드(SB)의 제1 실시예는 스케일러(scaler)를 이용하여 디지털 비디오 데이터의 해상도를 액정표시패널(10)의 해상도에 맞게 변환하고 유저 인터페이스(User Interface)를 통해 입력되는 제한 평균화상레벨(Average Picture Level, 이하 "APL"이라 함) 이내로 현재 입력되는 영상의 평균 APL이 제한되도록 입력 영상의 픽셀 휘도 각각을 변조한다. 유저 인터페이스는 온 시크린 디스플레이(On Screen Display), 리모트 콘트롤러(Remote controller), 터치패널, 키보드, 마우스 등의 사용자 입력수단과, 그 사용자 입력수단으로부터의 데이터를 해석하는 디코더를 포함한다. 그리고 시스템 보드(SB)는 해상도 조정과정과 휘도 조정과정을 거친 디지털 비디오 데이터들과 타이밍 신호들을 LVDS 클럭과 함께 LVDS 인터페이스 방식으로 인터페이스 보드(INTB)에 전송한다. 타이밍 신호들은 수직 및 수평 동기신호들, 데이터 인에이블신호 및 도트클럭 등을 포함한다.

시스템 보드(SB)의 제2 실시예는 스케일러를 이용하여 디지털 비디오 데이터의 해상도를 액정표시패널(10)의 해상도에 맞게 변환한다. 그리고 시스템 보드(SB)는 미리 설정된 기준 APL과 입력 프레임 영상의 평균 APL을 비교하여 현재 입력되는 프레임 영상의 평균 APL이 기준 APL보다 높다면 그 프레임 영상의 픽셀 휘도를 변조하여 평균 APL을 적응적으로 낮춘다. 여기서, 평균 APL의 조정폭은 현재 입력되는 프레임 영상의 평균 APL에 따라 달라질 수 있다.

인터페이스 보드(INTB)는 LVDS 인터페이스 수신회로를 통해 시스템 보드(SB)로부터 디지털 비디오 데이터들, 타이밍 신호들 및 LVDS 클럭을 수신하고 LVDS 인터페이스 송신회로를 통해 그 신호들을 콘트롤 보드(CTRB)에 전송한다.

콘트롤 보드(CTRB)는 LVDS 인터페이스 수신회로를 통해 인터페이스 보드(INTB)로부터 디지털 비디오 데이터들, 타이밍 신호들 및 LVDS 클럭을 수신한다. 콘트롤 보드(CTRB) 상에 실장된 타이밍 콘트롤러는 수신된 디지털 비디오 데이터를 mini LVDS 데이터로 변환하고 그 mini LVDS 데이터와 함께 mini LVDS 클럭을 소스 드라이브 IC들(131 내지 136)에 전송한다. 또한, 타이밍 콘트롤러는 수신된 타이밍신호들을 이용하여 소스 드라이브 IC들(131 내지 136)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호와, 게이트 드라이브 IC들(151 내지 153)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호를 발생한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시스템 보드(SB)를 상세히 나타낸다.

도 3을 참조하면, 시스템 보드(SB)는 스케일러(31), 휘도 추출부(32) 및 APL 제한부(33)를 구비한다.

스케일러(31)는 외부 주변기기 또는 TV 튜너로부터 수신된 영상신호의 해상도를 액정표시패널(10)의 해상도에 맞게 조정한다.

휘도 추출부(32)는 스케일러(31)로부터의 RGB 디지털 비디오 데이터들 각각에서 휘도값(Y)과 색차정보(CbCr)를 추출하여 APL 제한부(33)에 공급한다.

APL 제한부(33)는 휘도 추출부(32)로부터 입력되는 1 프레임 영상의 평균 APL을 산출하고, 유저 인터페이스로부터 입력되는 제한 APL 이하로 휘도(Y) 각각을 변조한다. 그리고 APL 제한부(33)는 변조된 휘도(Y)와 휘도 추출부(32)로부터의 색차정보(CbCr)를 RGB 디지털 비디오 데이터로 역변환한다. APL 제한부(33)로부터 출력되는 RGB 디지털 비디오 데이터들은 인터페이스 보드(INTB)를 경유하여 콘트롤 보드(CTRB)의 타이밍 콘트롤러에 공급된다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 휘도 추출부(32)와 APL 제한부(33)의 영상 데이터 처리과정을 단계적으로 보여 주는 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 휘도 추출부(32)는 입력 RGB 디지털 비디오 데이터를 변수로 하는 아래의 수학식 1 내지 3을 이용하여 RGB 디지털 비디오 데이터 각각의 휘도(Y)와 색차정보(CbCr)를 산출한다.(S1 및 S2)

Y = 0.299R + 0.589G + 0.114B

Cb = 0.564(B-Y)

여기서, B-Y = B - (0.3R +0.59G +0.11B) = -0.3R -0.59G +0.89B

Cr = 0.713(R-Y)

여기서, R-Y = R - (0.3R +0.59G +0.11B) = 0.7R -0.59G -0.11B

APL 제한부(33)는 도 5와 같이 비선형적 감마특성을 가지는 입력 영상의 휘도를 선형화하기 위하여 아래의 수학식 4와 같이 1 프레임 영상의 휘도들(Y) 각각에 대하여 디감마(Degamma) 연산을 수행한다.(S3)

APL 제한부(33)는 디감마 연산된 휘도(Y)를 변수로 하는 수학식 5를 이용하여 1 프레임 전체의 평균 APL을 계산한다.(S4) 평균 APL은 0~100 사이의 값이다. 평균 APL 값이 높을수록 해당 프레임 영상이 밝아지는 반면, 그 값이 낮을수록 해 당 프레임 영상이 어두워진다.

여기서, Averga Y는 디감마 연산된 1 프레임 영상의 휘도(Y)의 평균값으로써 1 프레임 영상의 휘도들(Y)의 총합을 액정표시패널(10)의 픽셀 수로 나눈 값이다.

APL 제한부(33)는 유저 인터페이스를 통해 입력된 제한 APL과 현재 입력된 1 프레임 영상의 평균 APL을 비교하여 현재 입력되는 1 프레임 영상의 평균 APL이 제한 APL보다 높다면(S5), 액정표시패널(10)에 표시되는 출력 영상의 APL이 제한 APL 이내로 제한되도록 수학식 6과 같이 픽셀들 각각의 휘도(Y)를 변조한다.(S6) 현재 입력되는 1 프레임 영상의 평균 APL이 제한 APL 이하이면(S5), APL 제한부(33)는 현재 입력되는 1 프레임 영상의 픽셀 휘도를 변조하지 않고 S7 단계를 수행하여 입력 영상의 감마 특성을 원 상태로 역변환한다.

APL 제한부(33)는 변조되지 않은 미변조 휘도(Y), 또는 S6 단계에 의해 변조된 휘도(Y)를 2.2 감마 인코딩 연산식인 아래의 수학식 7에 대입하여 선형화된 감마특성을 원 영상의 감마특성으로 역변환한다.(S7)

APL 제한부(33)는 휘도 추출부(32)로부터 입력되는 색차정보(CbCr)와 S7 단계에 의해 2.2 감마특성으로 변환된 휘도(Y)를 RGB 역변환식인 아래의 수학식 8 내지 10에 대입하여 액정표시패널(10)에 표시될 RGB 디지털 비디오 데이터를 산출한다.(S8 및 S9) APL 제한부(33)로부터 출력되는 RGB 디지털 비디오 데이터는 콘트롤 보드(CTRB)의 타이밍 콘트롤러를 경유하여 소스 드라이브 IC들(131 내지 136)에 공급된다.

R = Y + 1.402Cr

G = Y - 0.334Cb -0.713Cr

B = Y + 1.772Cb

한편, 도 4의 영상 데이터 처리과정에서 S2 단계의 RGB to YCbCr 변환과, S8 단계의 YCbCr to RGB 변환은 다른 이미지 처리를 수행하는 화질엔진과 공유될 수 있다. 예를 들면, 본원 출원인에 의해 기출원된 대한민국 특허출원 제10-2003-0099334호, 제10-2004-0030334호, 제10-2003-0041127호, 제10-2004-0078112호, 제 10-2003-0099330호, 제10-2004-0115740호, 제10-2004-0049637호, 제10-2003-0040127호, 제10-2003-0081171호, 제10-2004-0030335호, 제10-2004-0049305호, 제10-2003-0081174호, 제10-2003-0081175호, 제10-2003-0081172호, 제10-2003-0080177호, 제10-2003-0081173호, 제10-2004-0030336호 등은 입력 영상의 휘도를 추출하고 그 휘도에 기초하여 히스토그램을 분석하여 그 분석 결과에 따라 백라이트의 휘도를 조정함과 동시에 입력 영상의 휘도를 변조한 후에 그 휘도와 색차정보를 RGB 디지털 비디오 데이터로 변환한다. 따라서, 기출원된 화질엔진은 도 4의 S2 및 S8 단계와 실질적으로 동일한 과정을 포함하므로 도 4에서 S2 및 S8 단계의 처리는 다른 화질엔진과 공유될 수 있으므로 생략될 수 있다.

도 6 내지 도 8은 도 4의 영상 데이터 처리과정을 이용하여 비교적 밝은 정지영상들과 동영상의 입력 영상 데이터를 변조하여 변조된 데이터를 액정표시패널(10)에 표시한 실험 결과이다.

도 6은 APL이 69,5인 제1 정지영상에 대한 실험 결과로써 제한 APL을 100, 50, 40으로 조정할 때 표시영상의 APL 변화가 제한 APL에 따라 달라지는 현상을 보여 준다. 도 7은 APL이 66,5인 제2 정지영상에 대한 실험 결과로써 제한 APL을 100, 50, 40으로 조정할 때 표시영상의 APL 변화가 제한 APL에 따라 달라지는 현상을 보여 준다. 도 8은 동영상 "스노우보드 트레이닝(9분 41초)"에 대하여 데이터를 변조하지 않은 원본 영상과, 제한 APL을 '50'으로 설정하여 데이터를 변조한 영상의 APL 변화를 보여 준다. 이러한 실험 결과에서 확인할 수 있듯이 제한 APL이 낮을수록 전체적인 휘도는 낮아지지만 눈부심과 시각적 피로도는 줄어든다.

결과적으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치와 그 구동방법은 액정표시장치의 표시영상을 감상하는 관람자가 주관적으로 느끼는 눈부심과 시각적 피로도를 고려하여 관람자로부터 입력된 제한 APL 이하로 입력 영상의 APL을 조정한다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 시스템 보드(SB)를 상세히 나타낸다.

도 9를 참조하면, 시스템 보드(SB)는 스케일러(91), 휘도 추출부(92) 및 APL 제한부(93)를 구비한다.

스케일러(91)는 외부 주변기기 또는 TV 튜너로부터 수신된 영상신호의 해상도를 액정표시패널(10)의 해상도에 맞게 조정한다.

휘도 추출부(92)는 스케일러(91)로부터의 RGB 디지털 비디오 데이터들 각각에서 휘도값(Y)과 색차정보(CbCr)를 추출하여 APL 제한부(93)에 공급한다.

APL 제한부(93)는 휘도 추출부(32)로부터 입력되는 1 프레임 영상의 평균 APL을 산출하고, 그 평균 APL과 미리 저장된 기준 APL을 비교하여 그 비교 결과 입력 1 프레임 영상의 평균 APL이 기준 APL 보다 높다면 각 픽셀의 휘도(Y)를 낮추어 그 입력 영상의 평균 APL을 낮게 자동 조정한다. 그리고 APL 제한부(93)는 변조된 휘도(Y)와 휘도 추출부(92)로부터의 색차정보(CbCr)를 RGB 디지털 비디오 데이터로 역변환한다. APL 제한부(93)로부터 출력되는 RGB 디지털 비디오 데이터들은 인터페이스 보드(INTB)를 경유하여 콘트롤 보드(CTRB)의 타이밍 콘트롤러에 공급된다.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 휘도 추출부(92)와 APL 제한부(93)의 영상 데이터 처리과정을 단계적으로 보여 주는 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 휘도 추출부(92)는 입력 RGB 디지털 비디오 데이터를 변수로 하는 수학식 1 내지 3을 이용하여 RGB 디지털 비디오 데이터 각각의 휘도(Y)와 색차정보(CbCr)를 산출한다.(S101 및 S102)

APL 제한부(93)는 도 5와 같이 비선형적 감마특성을 가지는 입력 영상의 휘도를 선형화하기 위하여 수학식 4와 같이 1 프레임 영상의 휘도들(Y) 각각에 대하여 디감마 연산을 수행한다.(S103)

APL 제한부(93)는 수학식 5를 이용하여 1 프레임 전체의 평균 APL을 계산한다.(S104) 그리고 APL 제한부(93)는 입력 1 프레임 영상의 평균 APL을 미리 저장된 기준 APL과 비교하고 그 비교 결과, 입력 1 프레임 영상의 평균 APL이 기준 APL보다 높으면 각 픽셀의 휘도를 낮추어 평균 APL을 자동으로 낮춘다. 기준 APL은 관람자의 눈부심과 시각적 피로도의 경험적 실험을 통해 결정되고 예컨대, 50~90 사이에서 선택될 수 있다. 평균 APL의 조정폭은 입력 영상의 평균 APL에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 입력 영상의 평균 APL이 높을수록 평균 APL의 조정폭은 더 커질 수 있다.(S106) 현재 입력되는 1 프레임 영상의 평균 APL이 기준 APL 이하이면(S105), APL 제한부(93)는 입력 1 프레임 영상의 픽셀 휘도를 변조하지 않고 S107 단계를 수행하여 입력 영상의 감마 특성을 원 상태로 역변환한다.

APL 제한부(93)는 변조되지 않은 미변조 휘도(Y), 또는 S106 단계에 의해 변조된 휘도(Y)를 수학식 7에 대입하여 선형화된 감마특성을 원 영상의 감마특성으로 역변환한다.(S107) 그리고 APL 제한부(93)는 휘도 추출부(92)로부터 입력되는 색차정보(CbCr)와 S107 단계에 의해 2.2 감마특성으로 변환된 휘도(Y)를 수학식 8 내 지 10에 대입하여 액정표시패널(10)에 표시될 RGB 디지털 비디오 데이터를 산출한다.(S108 및 S109) APL 제한부(93)로부터 출력되는 RGB 디지털 비디오 데이터는 콘트롤 보드(CTRB)의 타이밍 콘트롤러를 경유하여 소스 드라이브 IC들(131 내지 136)에 공급된다.

한편, 도 10의 영상 데이터 처리과정에서 S102 단계와 S108 단계는 다른 이미지 처리를 수행하는 화질엔진과 공유될 수 있다.

결과적으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치와 그 구동방법은 관람자의 눈부심과 시각적 피로도를 초래할 수 있는 영상 콘텐츠 즉, 기준 APL 보다 높은 평균 APL의 입력 영상을 검출하여 그 입력 영상의 평균 휘도를 적응적으로 낮게 조정한다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명의 실시예는 액정표시장치를 중심으로 설명되었지만 실시예에서 설명된 알고리즘을 크게 변경하지 않고 전계발광소자(EL) 등 다른 평판표시장치에도 적용할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 LCD, PDP 및 CRT에서 피크 휘도와 풀화이트 휘도를 개략적으로 보여 주는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블록도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시스템 보드의 회로 구성을 보여 주는 블록도이다.

도 4는 도 3에 도시된 휘도 추출부와 APL 제한부의 영상 데이터 처리과정을 단계적으로 보여 주는 흐름도이다.

도 5는 도 4에서 S3 단계와 S7 단계의 감마 연산을 도식적으로 보여 주는 그래프이다.

도 6은 제1 정지영상에서의 실험 결과를 보여 주는 도면이다.

도 7은 제2 정지영상에서의 실험 결과를 보여 주는 도면이다.

도 8은 동영상에서의 실험 결과를 보여 주는 도면이다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 시스템 보드의 회로 구성을 보여 주는 블록도이다.

도 10은 도 9에 도시된 휘도 추출부와 APL 제한부의 영상 데이터 처리과정을 단계적으로 보여 주는 흐름도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

31, 91 : 스케일러 32, 92 : 휘도 추출부

33, 93 : APL 제한부

Claims

입력 영상에서 휘도와 색차정보를 분리하는 휘도 추출부;

제한 APL을 입력받는 유저 인터페이스;

상기 휘도 추출부로부터의 휘도에 기초하여 상기 입력 영상의 평균 APL을 계산하고 상기 평균 APL이 상기 제한 APL 보다 높으면 상기 평균 APL이 상기 제한 APL 이내로 조정되도록 상기 입력 영상의 휘도 각각을 변조한 후에, 상기 변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환하는 APL 제한부; 및

상기 APL 제한부로부터의 RGB 데이터를 액정표시패널에 표시하는 구동회로를 구비하고,

상기 APL 제한부는,

상기 평균 APL이 상기 제한 APL 이하이면 상기 입력 영상의 휘도를 변조하지 않고 미변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제한 APL은 사용자의 선택에 따라 조정 가능한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 APL 제한부는,

상기 입력 영상의 휘도 각각을 디감마 보정하여 상기 입력 영상의 휘도 감마특성을 선형화한 후에 선형화된 상기 휘도에 기초하여 상기 입력 영상의 평균 APL을 계산하고,

상기 RGB 데이터로 변환하기에 앞서 상기 변조된 휘도 각각을 감마 보정하여 상기 입력 영상의 비선형 감마특성으로 역변환하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
입력 영상에서 휘도와 색차정보를 분리하는 휘도 추출부;

상기 휘도 추출부로부터의 휘도에 기초하여 상기 입력 영상의 평균 APL을 계산하고 상기 평균 APL이 미리 설정된 기준 APL 보다 높으면 상기 입력 영상의 휘도 각각을 변조하여 상기 평균 APL을 미리 설정된 조정폭만큼 낮춘 후에 상기 변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환하는 APL 제한부; 및

상기 APL 제한부로부터의 RGB 데이터를 액정표시패널에 표시하는 구동회로를 구비하고,

상기 APL 제한부는,

상기 평균 APL이 상기 기준 APL 이하이면 상기 입력 영상의 휘도를 변조하지 않고 미변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
입력 영상에서 휘도와 색차정보를 분리하는 단계;

제한 APL을 유저 인터페이스를 통해 입력받는 단계;

상기 입력 영상의 휘도에 기초하여 상기 입력 영상의 평균 APL을 계산하는 단계;

상기 평균 APL이 상기 제한 APL 보다 높으면 상기 평균 APL이 상기 제한 APL 이내로 조정되도록 상기 입력 영상의 휘도 각각을 변조하고, 변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환하는 단계;

상기 평균 APL이 상기 제한 APL 이하이면 상기 입력 영상의 휘도를 변조하지 않고 미변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환하는 단계; 및

상기 RGB 데이터를 액정표시패널에 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 6 항에 있어서,

상기 제한 APL은 사용자의 선택에 따라 조정 가능한 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
삭제
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

상기 입력 영상의 평균 APL을 계산하는 단계는,

상기 입력 영상의 휘도 각각을 디감마 보정하여 상기 입력 영상의 휘도 감마특성을 선형화하는 단계; 및

상기 선형화된 휘도에 기초하여 상기 입력 영상의 평균 APL을 계산하는 단계를 포함하고,

상기 RGB 데이터로 변환하는 단계는,

상기 변조된 휘도 각각을 감마 보정하여 상기 입력 영상의 비선형 감마특성으로 역변환하는 단계; 및

상기 비선형 감마특성으로 역변환된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
입력 영상에서 휘도와 색차정보를 분리하는 단계;

상기 입력 영상의 휘도에 기초하여 상기 입력 영상의 평균 APL을 계산하는 단계;

상기 평균 APL이 미리 설정된 기준 APL 보다 높으면 상기 입력 영상의 휘도 각각을 변조하여 상기 평균 APL을 미리 설정된 조정폭만큼 낮추고, 변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환하는 단계;

상기 평균 APL이 상기 기준 APL 이하이면 상기 입력 영상의 휘도를 변조하지 않고 미변조된 휘도와 상기 색차정보를 RGB 데이터로 변환하는 단계; 및

상기 RGB 데이터를 액정표시패널에 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.