JP5788133B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置に関し、より詳しくは、表示品質を向上させることができる表示装置に関する。
一般的に、液晶表示装置は液晶の光透過率を利用して画像を表示する液晶表示パネルと液晶表示パネルの下部に配置されて液晶表示パネルに光を提供するバックライトアセンブリとを含む。
液晶表示パネルは、画素電極及び画素電極と電気的に接続された薄膜トランジスタを有するアレイ基板、共通電極及びカラーフィルタを有するカラーフィルタ基板、及びアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に介在する液晶層を含む。
液晶層は、画素電極と共通電極との間に形成された電場によって液晶分子の配列が変化され、それによって液晶層を透過する光の透過率を変更させる。ここで、光の透過率が最大に増加すると液晶表示パネルは輝度の高いホワイト画像を具現することができ、一方、光の透過率が減少すると液晶表示パネルは輝度の低いブラック画像を具現することができる。
しかし、液晶層の液晶分子のが一般的に、完全に一定方向に配列させることが容易ではないため、液晶表示パネルは低い階調値で光漏れ現象が発生することがある。即ち、液晶表示パネルは、低い階調値で完全なブラック画像を具現することが容易ではなく、それによって液晶表示パネルで表示される画像の明暗比(contrast ratio:CR)が減少するという問題がある。
近年、画像の明暗比が減少する現象を防ぐために位置別に光量を制御して駆動させる領域輝度制御(local dimming)方法が開発された。領域輝度制御方法は、光源を複数の発光ブロックに分け、発光ブロックに対応する液晶表示パネルの表示領域の明暗に対応して発光ブロックの光量を制御する。
例えば、ブラック映像を表示させる表示領域に対応する発光ブロックは、低輝度(例えば、消灯)の明るさで駆動させ、ホワイト画像を表示させる表示領域に対応する発光ブロックは高輝度の明るさに駆動させる。
そこで、本発明は上記従来の表示装置における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、赤色、緑色、青色、及び白色画素からなる単位画素を含む表示装置で画像の表示品質を向上させることができる表示装置を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明による表示装置は、複数の発光ブロックを含む光源モジュールと、赤色、緑色、青色、及び白色画素からなる単位画素を含み、前記発光ブロックに対応して複数の画像ブロックに分割された画像を表示する表示パネルと、前記画像ブロックの内、前記表示パネルで表示できないOOG(out of gamut)データが含まれた第1画像ブロックに対応する第1発光ブロックの輝度を引き上げるよう駆動する光源モジュール駆動部と、前記第1画像ブロックの内、前記OOGデータを除いたその他の画像データによって表示される画像が元の輝度を有するように前記その他の画像データの階調を変更する階調変更部と、を有し、前記光源モジュール駆動部は、受信した画像データと予め設定された臨界値とを比較して前記画像データが前記OOGデータであるか否かを判断するOOG判断部と、前記発光ブロックに駆動信号を提供する光源駆動部と、前記発光ブロックの内、前記第1発光ブロックは輝度を引き上げ、前記第2発光ブロックは、前記第2画像ブロックの代表階調に対応する輝度で駆動するよう前記光源駆動部を制御する領域輝度制御駆動部とを含むことを特徴とする。
本発明に係る表示装置によれば、赤色、緑色、青色、及び白色画素からなる単位画素を含む表示パネルで、OOG画像が含まれた画像ブロックに対応する発光ブロックの輝度を高輝度に引き上げて(boost)駆動することによってOOG画像を表示することができ、それにより画質を向上させることができるという効果がある。
また、赤色、緑色、青色、及び白色画素からなる単位画素を含む表示パネルを使用することによって透過率を向上させることができ、消費電力対比高画質画像を具現することができるという効果がある。
本発明の一実施形態による表示装置のブロック図である。 赤色、緑色、及び青色画素からなるRGM構造の単位画素で表示できる色領域を示すグラフである。 図1に示した赤色、緑色、青色、及び白色画素からなるRGBW構造の単位画素で表示できる色領域を示すグラフである。 図1に示した表示装置の光源装置に対するブロック図である。 図1に示した表示装置の駆動方法を説明するためのフローチャートである。 図1の表示装置の表示パネルに表示された画像を例示した概略図である。 図6に示した画像のうち、OOGデータが存在する領域を示した概略図である。 図6の画像に対応して光源モジュールの駆動を説明するために概略図である。 図7に示した「A」画像ブロックの画素を示す拡大図である。 図1の表示装置によって表示できるカラー領域を示すグラフである。
次に、本発明に係る表示装置を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
本発明は多様な変更を加えることができ、様々な形態を有することができるため、特定実施例を図面に例示し、本明細書に詳しく説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に対して限定しようとすることではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物、ないしは代替物を含むことと理解されるべきである。
各図面を説明しながら類似する参照符号を、類似する構成要素に対して使用した。添付図面において、構造物のサイズは本発明の明確性に基づくために実際より拡大して示した。
第1、第2などの用語は多様な構成要素を説明するにあたって使用することができるが、各構成要素は使用される用語によって限定されるものではない。各用語は1つの構成要素を他の構成要素と区別する目的で使用されるものであって、例えば、明細書中において、第1構成要素を第2構成要素に書き換えることも可能であり、同様に第2構成要素を第1構成要素とすることができる。単数表現は文脈上、明白に異なる意味を有しない限り、複数の表現を含む。
本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとすることであって、1つまたはそれ以上の別の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないことと理解されるべきである。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとする場合、これは他の部分の「すぐ上に」ある場合のみでなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。反対に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」あるとする場合、これは他の部分の「すぐ下に」ある場合のみでなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。
図1は、本発明の一実施形態による表示装置のブロック図である。
図1を参照すると、本発明の一実施形態による表示装置は、表示パネル100、パネル駆動部170、及び光源装置300を含む。
表示パネル100は、複数のデータ配線DL、データ配線DLと交差する複数のゲート配線GL、及び複数の画素を含む。画素は赤色、緑色、青色、及び白色画素(PR,PG,PB,PW)からなる単位画素を含む。図示はされていないが、各色画素はゲート配線GL及びデータ配線DLに接続されたスイッチング素子TR、スイッチング素子TRに接続された液晶キャパシタCLC、及びストレージキャパシタCSTを含む。
図2は、赤色、緑色、及び青色画素からなるRGB構造の単位画素で表示できる色領域を示すグラフである。
図3は、図1に示した赤色、緑色、青色、及び白色画素からなるRGBW構造の単位画素で表示できる色領域を示すグラフである。
図2及び図3を参照すると、X軸は緑色の輝度を示し、Y軸は赤色の輝度を示し、X軸とY軸が交差する交差点から法線方向であるZ軸は青色の輝度を示し、X軸とY軸との間の方向、W軸は白色の輝度を示す。
RGB構造のグラフは、赤色、緑色、及び青色の最大輝度に対応して色を表示できる全体領域(Gamut Hull)、即ち第1表示領域GH1として定義される。
RGBW構造のグラフは、赤色、緑色、青色、及び白色画素の最大輝度に対応して色を表示できる第2表示領域GH2として定義され、白色の最大輝度がRGB構造の白色輝度に比較して約2倍程度拡張している。
RGBW構造は、RGB構造に比較して、色画素と個数を減らして同一の解像度を表示することができ、透過率を高めることができ、また、低消費電力で同一レベルの白色輝度を得ることができる。反面、RGBW構造は、白色を含まない純色を表示できない色領域(Out Of Gamut:以下、OOG領域)が存在する。
光源装置によってOOG領域(OOG_A)内の色を表示する方式は、後で説明する。
再度図1を参照すると、光源装置300は、光源モジュール200及び光源モジュール駆動部270を含む。
光源モジュール200は、複数の光源が装着された印刷回路基板を含む。光源モジュール200は、赤色、緑色、及び青色光源を含む。光源モジュール200は、I×J(I、Jは自然数)個の発光ブロックBに分けられる。発光ブロックBは、領域輝度制御方式によって表示パネル100に表示された画像に対応して個別的に駆動できる。各発光ブロックBは、白色光源からなることができる。または、発光ブロックBは、赤色、緑色、及び青色の光源からなることができる。光源として発光ダイオードLEDを含んでもよい。
光源モジュール駆動部270は、OOG判断部210、領域輝度制御駆動部230、及び光源駆動部250を含む。光源モジュール駆動部270は光源モジュール200からの光の輝度を引き上げるように(Boosting)駆動してRGBW構造によって表示できないOOG領域(OOG_A)の画像を表示する。
OOG判断部210は、受信した画像データを予め設定した(上限、下限)臨界値と比較して受信した画像データがOOGデータであるか否かを判断する。
例えば、OOG判断部210は、単位画素の赤色階調、緑色階調、及び青色階調の画像データ(R、G、B)を赤色、緑色、及び青色の輝度データに変換し、これら輝度データのうち、最小値が下限臨界値より小さく、最大値が上限臨界値より大きい場合をOOG領域(OOG_A)に含まれたOOGデータであると判断する。
または、OOG判断部210は、赤色階調、緑色階調、及び青色階調の画像データを赤色階調、緑色階調、青色階調、及び白色階調の画像データに変換し、さらに変換された赤色階調、緑色階調、青色階調、及び白色階調の画像データを赤色、緑色、青色、及び白色の輝度データに変換して、これら輝度データを予め設定した臨界値と比較してOOGデータであるか否かを判断する。
領域輝度制御駆動部230は、画像データを発光ブロックBに対応して複数の画像ブロックDに分け、階調画像データを利用して発光ブロックの輝度を制御する制御信号を生成する。
例えば、領域輝度制御駆動部230は、画像ブロックDのうち、OOGデータが存在する第1画像ブロックに対応する第1発光ブロックを輝度を引き上げるよう駆動して最大輝度を有するように制御し、OOGデータが存在しない第2画像ブロックに対応する第2発光ブロックを第2画像ブロックに対応する輝度を有するように制御する。
領域輝度制御駆動部230は、輝度を引き上げるようとする駆動のために第1発光ブロックを駆動する駆動信号のデューティ比を最大に調節するか、またはピーク電流を最大に調節するか、或いはデューティ比及びピーク電流を同時に最大に調節して輝度を引き上げるよう駆動する。
領域輝度制御駆動部230は、発光ブロックBの輝度を制御する制御信号、例えば、駆動信号のデューティ比を制御するデューティ比データ及びピーク電流を制御する電流レベルデータを含む制御信号を光源駆動部250に提供する。
光源駆動部250は、領域輝度制御駆動部230から提供された制御信号のデューティ比データ及び電流レベルデータに基づいて光源モジュール200の発光ブロックBに提供する駆動信号を生成し、発光ブロックBを駆動させる。
パネル駆動部170は、タイミング制御部110、データ変換部120、階調変更部130、データ駆動部140、及びゲート駆動部150を含む。
タイミング制御部110は、外部からの制御信号を受信する。受信した制御信号を利用して表示パネル100の駆動タイミングを制御するタイミング制御信号を生成する。タイミング制御信号としては、クロック信号、水平開始信号、及び垂直開始信号を含む。
データ変換部120は、外部から受信した画像データを表示パネル100のRGBW構造に対応して変換する。例えば、赤色、緑色、及び青色のデータを赤色、緑色、青色、及び白色のデータに変換する。
階調変更部130は、OOGデータが存在する第1画像ブロックの画像データを変更する。
例えば、第1画像ブロックのうち、OOGデータを除いたその他の画像データの階調を相対的に低階調に補正する。第1画像ブロックに引き上げられた最大輝度の光が提供されることによって、その他の画像データの階調を低階調に補正して元の画像を表示する。
例えば、第1画像ブロックが元の輝度に対して2倍に引き上げられた輝度の光が提供される場合、その他の画像データの階調は1/2倍低階調データに補正する。結果的に、低階調に変更されたその他の画像データは元の画像を表示できる。
データ駆動部140は、タイミング制御部110から提供されたデータ制御信号及び階調変更部130から提供された画像データを利用してデータ配線DLを駆動させる。即ち、データ駆動部140は、画像データをアナログ形態の電圧に変換してデータ配線DLに出力する。
ゲート駆動部150は、タイミング制御部110から提供されたゲート制御信号を利用してゲート配線GLを駆動させる。即ち、ゲート駆動部150は、ゲート配線GLにゲート信号を出力する。
図4は、図1に示した表示装置の光源装置に対するブロック図である。
図1及び図4を参照すると、光源装置300は、光源モジュール200、OOG判断部210、領域輝度制御駆動部230、及び光源駆動部250を含む。
光源モジュール200は、例えば、8×8マトリクス構造を有する複数の発光ブロックBに分けられ、発光ブロックBは、8個の駆動ブロック(BH1、BH2、BH3、…、BH8)からなる。各駆動ブロック、例えば駆動ブロック(BH1)は、8個の発光ブロック(B1、B2、B3、…、B8)を含む。
OOG判断部210は、単位画素の赤色階調、緑色階調、及び青色階調の画像データ(R、G、B)を赤色、緑色、及び青色の輝度データに変更させ、輝度データのうち、最小値が下限臨界値より小さく、最大値が上限臨界値より大きい場合、OOG領域に含まれたOOGデータと判断する。
領域輝度制御駆動部230は、代表決定部231及びデューティ比決定部233を含む。
代表決定部231は、画像データを発光ブロックBに対応する複数の画像ブロックDに分ける。
代表決定部231は、各画像ブロックDの赤色階調、緑色階調、及び青色階調のデータを利用して赤色、緑色、及び青色の代表階調データを決定する。
代表階調データは、画像ブロックDのデータのうち、最大階調のデータであるか又は平均データであってもよい。代表決定部231は発光ブロックBが赤色、緑色、及び青色光源を含む場合には、各々の赤色、緑色、及び青色の代表階調データを決定し、一方、発光ブロックBが白色光源からなる場合には代表決定部231は白色の代表階調データを決定する。
デューティ比決定部233は、発光ブロックBの輝度を制御するデューティ比信号を決定する。
例えば、デューティ比決定部233はOOGデータが存在する第1画像ブロックに対応する第1発光ブロックは最大輝度に対応するレベルのデューティ比信号に決定する。デューティ比決定部233は、OOGデータが存在しない第2画像ブロックに該当する第2発光ブロックは第2画像ブロックの代表階調データに対応するレベルのデューティ比信号に決定する。
光源駆動部250は、複数の駆動回路を含む。例えば、光源駆動部250は、8個の駆動ブロック(BH1、BH2、…、BH8)に対応して第1〜第8駆動回路(IC1、IC2、…、IC8)を含む。第1駆動回路IC1は、8個の出力チャンネルを含み、第1駆動ブロックBH1の発光ブロック(B1、B2、B3、…、B8)に駆動信号を提供する。
例えば、第2及び第3駆動ブロック(BH2、BH3)にOOGデータが存在する第1画像ブロックと対応して輝度引き上げ駆動される第1発光ブロックBBTが含まれる場合、第2及び第3駆動回路(IC2、IC3)は領域輝度制御駆動部230から提供されたデューティ比信号によって第1発光ブロックBBTを最大輝度に駆動させる。
図5は、図1に示した表示装置の駆動方法を説明するためのフローチャートである。
図1、図4、及び図5を参照すると、OOG判断部210は、受信した画像信号と予め設定された臨界値とを比較して画像信号がOOG領域のデータであるかを判断する(ステップS110)。
例えば、OOG判断部210は単位画素の赤色階調、緑色階調、及び青色階調の画像データ(R、G、B)を赤色、緑色、及び青色の輝度データに変換し、輝度データのうち、最大値が下限臨界値より小さく、最大値が上限臨界値より大きい場合にOOG領域に含まれたOOGデータであると判断する。
又は、OOG判断部210は、赤色階調、緑色階調、及び青色階調の画像データを赤色階調、緑色階調、青色階調及び白色階調の画像データに変換し、変換された赤色階調、緑色階調、青色階調及び白色階調の画像データを赤色、緑色、青色、及び白色の輝度データに変換して、輝度データを設定された臨界値と比較してOOGデータを判断することができる。
領域輝度制御駆動部230は、OOG判断部210から提供された情報を利用して画像ブロックのうち、OOGデータが存在する第1画像ブロックと、OOGデータが存在しない第2画像ブロックとに分離する(ステップS130)。
領域輝度制御駆動部230は、OOGデータが存在する第1画像ブロックに該当する第1発光ブロックを最大輝度に引き上げるように制御する。光源駆動部250は、領域輝度制御駆動部230の制御によって第1発光ブロックの輝度を引き上げる(ステップS210)。
一方、階調変更部130は、第1画像ブロックの画像データのうち、OOGデータを除いたその他の画像データを低階調データに変更する。
階調変更部130を通じて第1画像ブロックの画像データ、即ち変更された画像データ及びOOGデータはデータ駆動部140を通じてアナログ形態のデータ電圧に変換されて表示パネル100に提供する(ステップS230)。
その他の画像データが低階調データに変更されることによって、第1画像ブロックに引き上げられた最大輝度の光が提供されても低階調を有するその他の画像データは元の画像を表示することができる。このようにして、表示パネル100には第1画像ブロックの画像が表示される。
領域輝度制御駆動部230は、OOGデータが存在しない第2画像ブロックに該当する第2発光ブロックの代表階調データに対応する輝度を有するように制御する。光源駆動部250は、領域輝度制御駆動部230の制御に従って、第2発光ブロックを駆動する(ステップS310)。
一方、階調変更部130は、第2画像ブロックの画像データを変更せず、データ駆動部140に提供する。データ駆動部140は、第2画像ブロックの画像データをアナログ形態のデータ電圧に変換して表示パネル100に提供する(ステップS330)。このようにして表示パネル100には第2画像ブロックの画像が表示される。
図6は、図1の表示装置の表示パネルに表示された画像を例示した概略図である。
図7は、図6に示した画像のうち、OOGデータが存在する領域を示した概略図である。
図8は、図6の画像に対応する光源モジュールの駆動を説明するための概略図である。 図9は、図7に示した「A」の画像ブロックの画素を示す拡大図である。
図1、図6、及び図7を参照すると、OOG判断部210は、図6に示すフレーム画像データを予め設定した臨界値と比較して図7に示すようにフレーム画像データのうちから、OOGデータ(OOG_D)を判断する。
図1、図7〜図9を参照すると、領域輝度制御駆動部230は画像ブロックのうち、OOGデータ(OOG_D)が存在する第1画像ブロックD1とOOGデータ(OOG_D)が存在しない第2画像ブロックD2に分離する。
領域輝度制御駆動部230は第1画像ブロックD1に対応する第1発光ブロックBBTを、最大輝度を有するように輝度引き上げ駆動するように制御する。また、領域輝度制御駆動部230は、第2画像ブロックD2に対応する第2発光ブロックBNLを第2画像ブロックD2の代表階調データに基づいた輝度を有するように制御する。
第1画像ブロックD1は、図9に示すように、OOGデータ(OOG_D)と表示可能な階調データを含む。階調変更部130は、階調データを低階調データ(G_D)に補正する。低階調データ(G_D)は、第1画像ブロックD1に提供される光の輝度増加率に比例して、元の階調データと比較して低い階調に補正する。
従って、第1画像ブロックD1のOOGデータ(OOG_D)は、最大輝度に輝度引き上げされた光によって表示でき、また、第1画像ブロックD1の階調データは低階調データ(G_D)に補正されることによって元の画像どおりに表示できる。
図10は、図1の表示装置によって表示できる領域を示すグラフである。
図1及び図10を参照すると、表示装置は、RGBW構造を有する表示パネル100によって第2表示領域GH2を有し、光源装置300の輝度引き上げ駆動を通じてRGBW構造で表示できないOOG領域(OOG_A)の色を表示することができる。
本実施形態による表示装置によって表示可能な領域GH3は、RGB構造を有する表示装置に比較して赤色、緑色、及び青色の輝度に対して約2倍拡大された色を表示できる。また、RGBW構造を有する表示装置で表示できなかったOOG領域の色を表示できる。
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
本発明は、バックライトアセンブリを有する液晶表示装置等の表示装置に好適に利用される。
100 表示パネル
110 タイミング制御部
120 データ変換部
130 階調変更部
140 データ駆動部
150 ゲート駆動部
170 パネル駆動部
200 光源モジュール
210 OOG判断部
230 領域輝度制御駆動部
231 代表決定部
233 デューティ比決定部
250 光源駆動部
270 光源モジュール駆動部
300 光源装置

Claims (8)

  1. 複数の発光ブロックを含む光源モジュールと、
    赤色、緑色、青色、及び白色画素からなる単位画素を含み、前記発光ブロックに対応して複数の画像ブロックに分割された画像を表示する表示パネルであって、前記画像ブロックは前記単位画素のそれぞれに対応する画像データの中に前記表示パネルで表示できない画像データであるOOG(out of gamut)データが存在する第1画像ブロック及び前記OOGデータが存在しない第2画像ブロックを含む表示パネルと、
    前記画像ブロックの内、前記第1画像ブロックに対応する第1発光ブロックの輝度を引き上げるよう駆動する光源モジュール駆動部と、
    前記OOGデータを含む前記第1画像ブロックの内、前記OOGデータである画像データの階調は変更せずに前記OOGデータを除いたその他の画像データによって表示される画像が元の輝度を有するように前記その他の画像データの階調を変更し、前記OOGデータを含まない前記第2画像ブロックの画像データは変更しない階調変更部と、を有し、
    前記光源モジュール駆動部は、受信した画像データの階調に基づく輝度データと予め設定された前記表示パネルの表示可能な上限及び下限の輝度に対応する臨界値とを比較して前記画像データが前記OOGデータであるか否かを判断するOOG判断部と、
    前記発光ブロックに駆動信号を提供する光源駆動部と、
    前記発光ブロックの内、前記第1画像ブロックに対応する前記第1発光ブロックは輝度を引き上げ、前記第2画像ブロックに対応する第2発光ブロックは、前記第2画像ブロックの代表階調に対応する輝度で駆動するよう前記光源駆動部を制御する領域輝度制御駆動部とを含むことを特徴とする表示装置。
  2. 前記光源モジュール駆動部は、前記画像ブロックの内、前記OOGデータが含まれない前記第2画像ブロックに対応する第2発光ブロックを前記第2画像ブロックの画像データの代表階調に対応する輝度で駆動することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  3. 前記領域輝度制御駆動部は、前記第1発光ブロックを駆動させる駆動信号のデューティ比を最大に増加させることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  4. 前記領域輝度制御駆動部は、前記第1発光ブロックを駆動させる駆動信号の電流レベルを最大に増加させることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  5. 受信した赤色階調、緑色階調、及び青色階調の画像データを赤色階調、緑色階調、青色階調及び白色階調の画像データに変換するデータ変換部をさらに有することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  6. 前記OOG判断部は、前記赤色階調、緑色階調、及び青色階調の画像データに基づいて前記画像データが前記OOGデータであるか否かを判断することを特徴とする請求項5記載の表示装置。
  7. 前記OOG判断部は、前記赤色階調、緑色階調、青色階調及び白色階調の画像データに基づいて前記画像データが前記OOGデータであるか否かを判断することを特徴とする請求項5記載の表示装置。
  8. 前記光源モジュールは、複数の赤色、緑色、及び青色光源からなることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
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