KR102119091B1 - 표시장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무라 보상을 위해 데이터 보상제어와 백라이트 제어를 함께 수행함으로써 다양한 발생 원인에 따른 다양한 형상의 무라에 대해 적절한 보상제어를 수행하여 무라에 의한 화질 저하를 방지할 수 있는 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.

Description

표시장치 및 그의 구동방법{DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 기술이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD, liquid crystal display), 플라즈마표시장치(PDP, plasma display panel), 유기발광표시장치(OLED, organic light emitting display device)와 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.

이러한 표시장치들은 테스트 과정에서 다양한 표시 결함(무라, mura)가 발견될 수 있다. 무라는 표시화면상에서 휘도차를 수반하는 표시 얼룩을 말하는 것으로, 패널 결함으로 인한 무라와 백라이트에 의한 무라가 대표적이다.

패널 결함으로 인한 표시얼룩은 액정패널의 제조 공정상 발생되며, 그 발생 원인에 따라 점, 선, 띠, 원, 다각형 등과 같은 정형적인 형상을 가지기도 하고 부정형적인 형상을 가지기도 한다.

백라이트에 의한 무라는 백라이트 유닛 구조에 의해 발생하는 것으로, 표시패널의 아래에 배치된 광원으로부터의 빛이 표시패널의 표시영역 측으로 새어나오면서 발생하게 된다.

도1은 일반적인 표시장치에서 나타나는 무라 형상의 예를 나타낸 도로서, 백라이트에 의한 무라의 형상이 도시된 예시도이다.

도1의 (a)에 도시된 바와 같이 화면의 상단부와 하단부에 각각 가로로 띠 형상으로 나타나거나, 도1의 (b)에 도시된 바와 같이 좌측단부와 우측단부에 각각 세로로 띠 형상으로 나타나거나 또는 도1의 (c)에 도시된 바와 같이, 표시영역의 주변부상단 중앙부, 하단 중앙부, 각 모서리부 등의 주변부에 원이나 다각형의 형상으로 나타날 수도 있다.

이러한 무라 발생 영역의 위치에 표시되는 화상은 주변의 비무라 영역에 비하여 더 어둡거나 더 밝게 보이게 되며, 비무라 영역에 비해 색차가 달라지게 된다.

따라서, 무라에 의한 표시 결함은 그 정도에 따라 제품의 불량으로 이어지기도 하며, 제품의 불량은 수율을 저하시키고, 이는 비용의 상승과 연결된다. 또한 이러한 무라가 발견된 제품이 테스트 단계에서 양품으로 출하되는 경우, 무라로 인해 화질이 저하됨에 따라 제품의 신뢰도를 떨어뜨리게 된다.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일 측면에서, 다양한 발생 원인에 따른 다양한 형상의 무라에 대해 적절한 보상제어를 수행하여 무라에 의한 화질 저하를 방지할 수 있는 표시장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.

다른 측면에서, 본 발명의 목적은, 저계조에서 백라이트로부터의 빛이 표시영역으로 새어나옴에 따라 발생하는 무라에 대해 보상제어를 수행할 수 있는 표시장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 데이터 라인들과 게이트 라인들이 교차되어 다수의 화소가 정의되는 표시패널; 상기 게이트 라인들로 스캔 신호를 공급하는 스캔 구동부; 상기 데이터 라인들로 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부; 및 무라(mura) 분포 데이터를 토대로 무라가 발생한 무라 화소가 존재하는 경우, 무라 보상을 위해, 영상 데이터에 대한 데이터 보상 제어와 백라이트 제어를 수행하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 표시장치를 제공한다.

다른 측면에서, 본 발명은, 무라(mura) 분포 데이터를 토대로 무라가 발생한 무라 화소가 존재하는 경우, 무라 보상을 위해 영상데이터에 대한 데이터 보상 제어를 수행하는 데이터 보상제어수행 단계; 및 기 데이터 보상 제어의 수행에 따른 영상데이터에 대해 백라이트 제어를 수행하는 백라이트 제어수행 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다양한 발생 원인에 따른 다양한 형상의 무라에 대해 계조와 관계없이 적절한 보상제어를 수행함으로써 무라에 의한 화질 저하를 방지할 수 있으며, 제품의 수율을 높이고, 제품을 통해 출력되는 영상의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 무라 보상을 위해 데이터 보상제어와 백라이트 제어를 함께 수행하여 보다 정확한 보상제어를 수행할 수 있으며, 제품의 소비전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도1은 일반적인 표시장치에서 나타나는 무라 형상의 예를 나타낸 예시도로서, 백라이트에 의한 무라의 형상이 도시된 도이다.
도2는 실시예가 적용되는 표시장치의 시스템 구성도이다.
도3은 실시예에 따른 표시장치에 있어서, 무라 보상 제어의 단계별 그래프가 도시된 도이다.
도4 및 도5는 실시예에 따른 표시장치에 있어서, 무라 보상제어가 수행되는 구체적인 실시예이다.
도6은 실시예에 따른 표시장치에 있어서, 무라 분포 데이터의 예가 도시된 예시도이다.
도7은 실시예에 따른 표시장치에 있어서, 계조별 컨벡스 함수의 형상이 도시된 그래프이다.
도8은 실시예에 따른 표시장치에 있어서, 백라이트 제어를 나타내는 그래프이다.
도9는 실시예에 따른 표시장치에 있어서, 무라보상 제어에 따라 백라이트 유닛으로 인가되는 구동신호의 듀티비가 도시된 도이다.
도10은 실시예에 따른 표시장치의 구동방법이 도시된 순서도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 같은 맥락에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "상"에 또는 "아래"에 형성된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접 또는 또 다른 구성 요소를 개재하여 간접적으로 형성되는 것을 모두 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도2는 실시예가 적용되는 표시장치의 시스템 구성도이다.

도2를 참조하면, 표시장치(100)는, 타이밍 컨트롤러(110), 데이터 구동부(120), 게이트 구동부(130) 및 표시패널(140)을 포함할 수 있다

또한, 백라이트 유닛(150)과 백라이트 구동부(160)를 포함할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(110)는, 호스트 시스템으로부터 입력되는 수직/수평 동기신호(Vsync, Hsync)와 영상데이터(RGB), 클럭신호(CLK) 등의 외부 타이밍 신호에 기초하여 데이터 구동부(120)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)와, 게이트 구동부(130)를 제어하기 위한 게이트 제어 신호(GCS)를 출력한다. 또한, 타이밍 콘트롤러(110)는, 호스트 시스템(150)으로부터 입력되는 영상데이터(RGB)를 데이터 구동부(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식으로 변환하고, 변환된 영상데이터(R'G'B')를 데이터 구동부(120)로 공급할 수 있다. 일 예로, 타이밍 컨트롤러(110)는, 표시패널(140)의 해상도 또는 화소 구조에 맞게 변환하여 변환된 영상데이터(R'G'B')를 데이터 구동부(120)에 공급할 수 있다.

데이터 구동부(120)는, 타이밍 컨트롤러(110)로부터 입력되는 데이터 제어신호(DCS) 및 변환된 영상신호(R'G'B')에 응답하여 변환된 영상신호(R'G'B')를 계조 값에 대응하는 전압 값인 데이터 전압(데이터 신호 또는 아날로그 화소신호)으로 변환하여 데이터 라인에 공급한다.

게이트 구동부(130)는, 타이밍 컨트롤러(110)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GCS)에 응답하여 게이트 라인에 스캔 신호(게이트 펄스 또는 스캔 펄스, 게이트 온 신호)를 순차적으로 공급한다.

표시패널(140)은 복수의 게이트 라인(G1 내지 Gn)과 복수의 데이터 라인(D1 내지 Dm)의 교차로 복수의 화소를 정의한다. 각 화소에는 제1 전극인 양극(anode), 제2 전극인 음극(cathod) 및 발광층을 포함하는 적어도 하나의 유기전계발광소자가 연결되거나, 두 개의 기판 사이에 있는 액정을 트랜지스터를 이용하여 스위칭함으로써 발광하도록 하는 액정 셀을 포함할 수도 있다. 다시 말해, 표시패널(140)은 유기발광 표시패널이나 액정표시패널일 수 있으나 본 발명은 이에 제한되지 않고 어떤 표시패널이라도 무방하다.

백라이트 유닛(Backlight Unit; BLU, 150)은 표시패널에 광을 제공한다.

백라이트 유닛(150)은 복수의 광원을 포함하며, 광원은 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode) 중 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다. 백라이트 유닛(150)에는 효율적인 광 출사 및 제공을 위한 도광판, 확산판, 프리즘시트, 렌즈시트, 보호시트 등을 포함하는 광학부재가 포함될 수 있다.

상기 광원은 표시 패널의 비표시영역에 배치되어 도광판을 통해 표시패널 전체의 면으로 빛을 낼 수 있으며, 표시패널의 배면에 배치되어 표시영역 전체에 직접 빛을 낼 수도 있다.

백라이트 구동부(160)는, 타이밍 컨트롤러(110)로부터의 제어신호에 따라 광원으로 인가되는 백라이트 구동신호를 제어한다. 백라이트 구동신호는 PWM의 형태로 각 광원에 인가될 수 있는데, 백라이트 구동부(160)는 타이밍 컨트롤러(110)의 제어에 따라 PWM 신호(dim1~dimk)의 듀티비를 제어하여 광원에서 방출되는 광량을 조절할 수 있다.

실시예에 따른 타이밍 컨트롤러(110)는, 무라(mura) 분포 데이터를 토대로 무라가 발생한 무라 화소가 존재하는 경우, 무라 보상을 위해, 영상 데이터에 대한 데이터 보상 제어와 백라이트 제어를 수행할 수 있으며, 타이밍 컨트롤러(110)에서의 백라이트 제어에 따라 백라이트 구동부에서 출력되는 백라이트 구동신호의 듀티 비가 달라지게 된다.

또한, 타이밍 컨트롤러는 모든 화소에서의 계조값이 0일때의 무라 보상을 위한 데이터 보상량 및 각 계조에 대해 설정된 게인을 토대로 각 계조에서의 무라 화소 휘도에 따른 데이터 보상량을 결정하여 적용할 수 있다.

백라이트 구동신호에는 글로벌 디밍신호 및/또는 로컬 디밍신호가 포함될 수 있는데, 글로벌 디밍(global dimming) 방법은 이전 프레임과 그 다음 프레임간에 측정되는 동적 명암비((Dynamic contrast ratio)를 개선할 수 있으며, 로컬 디밍(local dimming) 방법은 한 프레임기간 내에서 영상 데이터신호의 휘도를 국부적으로 제어함으로써 글로벌 디밍으로는 개선하기 어려운 정적 명암비(Static contrast ratio)를 개선할 수 있다.

실시예에 따른 표시장치(100)의 타이밍 컨트롤러(110)는, 무라 분포 데이터를 토대로 화소들의 영상데이터에 대한 데이터 보상 제어와 백라이트 제어를 수행할 수 있다.

도3은 실시예에 따른 표시장치에 있어서, 무라 보상 제어의 단계별 그래프가 도시된 도로서, 좌우 또는 상하 양단에 주변보다 밝게 표시되는 무라가 발생한 경우를 예로 하여 도시된 도이다.

실시예에 따른 타이밍 컨트롤러(110)는, 도3의 (a)에 도시된 바와 같이 무라 분포 데이터를 토대로 무라 보상 제어를 위한 컨벡스 함수(convex function)를 산출한다.

타이밍 컨트롤러(110)는 산출된 컨벡스 함수를 토대로 도3의 (b)에 도시된 바와 같이, 화소들에 대한 보상값을 산출하고, 산출된 보상값을 각 화소에 대한 영상데이터에 적용하여 데이터 보상제어를 수행한다.

타이밍 컨트롤러(110)는 산출된 컨벡스 함수를 토대로 모든 화소에서의 휘도가 일정 범위 내에서 균일해지도록 각 화소들에 대한 보상값을 산출할 수 있다.

이때 컨벡스 함수와 이에 따른 각 화소들에 대한 보상값은 미리 메모리(미도시)에 저장될 수 있다. 상기 컨벡스 함수에 대한 보다 구체적인 설명은 도7을 참조하여 후술한다.

도3의 (c)에 도시된 바와 같이 데이터 보상제어를 통해 화소들 간 휘도가 균일하게 되면, 타이밍 컨트롤러(110)는, 균일하게 높아진 휘도가 백라이트 기준 휘도만큼 낮아지도록 백라이트 제어를 수행한다. 이때 백라이트 기준 휘도는 표시패널(140)을 통해 출력하고자 의도했던 휘도를 의미하는 것으로 데이터 보상 제어를 수행하기 전, 무라가 발생하지 않은 화소들의 휘도를 나타낸다.

실시예에서, 타이밍 컨트롤러(110)는 무라 분포 데이터를 토대로 무라가 발생하지 않은 화소들의 평균 휘도를 백라이트 기준 휘도로 설정할 수 있으며 계조에 따라 휘도가 변화하므로 백라이트 기준 휘도 역시 계조에 따라 다른 값으로 설정될 수 있다.

도3을 참조하여 실시예에 따른 무라 보상제어를 다시 설명하면, 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러(110)는 주변보다 높은 휘도를 갖는 무라가 발생하는 경우 표시패널(140)의 화소들의 영상데이터에 (+) 보상을 수행하여 전체적으로 모든 화소의 휘도가 무라 화소의 휘도만큼 높은 휘도를 갖도록 하고 모든 화소에서의 휘도가 균일하도록 제어함으로써 무라가 인식되지 않도록 한다.

그리고, 타이밍 컨트롤러(110)는 백라이트 제어를 통해 백라이트 게인을 낮게 조절하여 전체적으로 높은 휘도로 균일해진 화소들의 휘도가 백라이트 기준 휘도로 낮아지도록 함으로써 의도했던 휘도로 표시될 수 있도록 한다.

상술한 바와 같은 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러의 무라 보상 제어에 대해 구체적인 예를 들어 보다 상세하게 설명한다.

도4 및 도5는 실시예에 따른 표시장치에 있어서, 무라 보상제어가 수행되는 구체적인 실시예이다.

설명의 편의를 위하여, 도4에 도시된 바와 같이, 하나의 화소(p)에 대해 인가되는 단위면적당 광량(l), 해당 화소에 인가되는 영상데이터 값(d), 휘도(b)를 각 화소별로 예를 들어 표기하며, 각 화소의 휘도(b)는 해당 화소의 단위면적당 광량(l)과 영상데이터 값(d)을 합하여 산출되는 것으로 가정하여 설명한다.

도4에 도시된 바와 같은 4X4 크기의 화소들의 경우 무라 분포 데이터를 대응시켜, (0,0), (0,1), (0,2) 및 (0,3)에 위치한 4개의 화소들과, (3,0), (3,1), (3,2) 및 (3,3)에 위치한 4개의 화소들이 무라가 발생하는 것으로 판단된 무라 화소인 것으로 식별되고, 나머지 화소들은 무라가 발생하지 않은 것으로 판단된 비무라 화소인 것으로 식별될 수 있다.

이러한 4X4 크기의 화소들에 대해 광원으로부터 방출되는 광량이 모두 1이 되도록 하고, 1의 영상데이터를 인가하는 경우, 비무라 화소로 식별된 8개의 화소들의 휘도는 2가 될 수 있다.

그러나, 무라 화소로 식별된 (0,0), (0,1), (0,2) 및 (0,3)에 위치한 4개의 화소들과, (3,0), (3,1), (3,2) 및 (3,3)에 위치한 4개의 화소들은, 백라이트 구동부(160)에서는 광량이 1이 되도록 제어신호가 출력되었으나, 백라이트 구조 등으로 인해 빛이 새어나가면서 실제 육안으로 인지되는 해당 화소에서의 단위면적당 광량은 1보다 큰 1.5가 될 수 있으며 이에 따라 2.5의 휘도를 갖는 것으로 나타날 수 있다.

이러한 4X4 화소들 중 (0,0), (1,0), (2,0), (3,0)에 위치한 화소들에 대해 무라 보상 제어를 설명하면, (0,0)과 (3,0)에 위치한 무라 화소들의 휘도는 2.5이므로, 타이밍 컨트롤러(110)는 무라 화소가 아닌 (1,0) 및 (2,0)에 위치한 화소들의 휘도가 2.5가 되도록 영상데이터를 (+) 보상할 수 있다.

즉, (1,0) 화소의 영상데이터는 1이었으나, 휘도가 2.5가 되도록 하기 위하여 1.5가 되도록 0.5만큼을 더 보상할 수 있으며, (2,0) 화소 역시 동일하게 0.5만큼 더 보상하여 영상데이터가 1.5가 되도록 할 수 있다.

그러나, (0,0), (1,0), (2,0), (3,0)의 화소들에서 출력하고자 의도하는 휘도(목표휘도)는 2이므로 보상된 영상데이터와 광량을 토대로 목표 휘도인 2가 출력될 수 있도록 백라이트 게인을 조절하여 광량을 낮춘다.

즉, 도5에 도시된 바와 같이, (0,0)화소의 경우 영상데이터는 1의 값을 가지고 있으므로 휘도가 2가 되려면 단위면적당 광량이 1이 되어야 한다. 그러나, 도4에 도시된 바와 같이 (0,0) 화소의 단위면적당 광량은 1.5이므로, 타이밍 컨트롤러(110)는, 2/3의 백라이트 게인을 적용하여 백라이트 구동신호가 출력되도록 제어함으로써 (0,0) 화소에서의 단위면적당 광량이 1이 되도록 한다.

또한, (1,0) 화소의 경우, 영상데이터는 0.5의 보상값이 부가되어 1.5의 값을 가지므로 휘도가 2가 되려면 단위면적당 광량은 0.5가 되어야 한다. 그러나 도4에 도시된 바와 같이 (1,0) 화소의 단위면적당 광량은 1이므로, 타이밍 컨트롤러(110)는, 1/2의 백라이트 게인을 적용하여 백라이트 구동신호가 출력되도록 제어함으로써 (1,0) 화소에서의 단위면적당 광량이 0.5가 되도록 한다.

(2,0) 화소의 경우, 영상데이터는 1.5이므로 휘도가 2가 되려면 단위면적당 광량은 0.5가 되어야 하며 이에 따라 타이밍 컨트롤러(110)는, 1/2의 백라이트 게인을 적용하여 백라이트 구동신호가 출력되도록 제어함으로써 (2,0) 화소에서의 단위면적당 광량이 1에서 0.5로 낮아지도록 한다.

(3,0) 화소의 경우, 영상데이터는 1이므로 휘도가 2가 되려면 단위면적당 광량은 1이 되어야 하며 이에 따라 타이밍 컨트롤러(110)는, 2/3의 백라이트 게인을 적용하여 백라이트 구동신호가 출력되도록 제어함으로써 (3,0) 화소에서의 단위면적당 광량이 1.5에서 1로 낮아지도록 제어한다.

이에 따라 (0,0), (1,0), (2,0), (3,0)의 화소들은 모두 휘도가 2로서 균일한 값을 갖게 되며, (0,0), (3,0)에 위치한 무라 화소들 역시 동일한 휘도를 갖게 되므로 육안으로는 무라 발생을 인지할 수 없게 되며, 자연스러운 영상으로서 출력될 수 있게 된다.

특히 무라가 발생하지 않은 화소들의 영상데이터에 적용된 보상 정도에 따라 백라이트 게인이 줄어들도록 함으로써 백라이트 유닛의 광원을 점등하는 데에 따른 소비전력을 줄일 수 있다.

도6은 실시예에 따른 표시장치에 있어서, 무라 분포 데이터의 예가 도시된 예시도이다.

무라 분포 데이터는 모든 화소에 대해 동일한 광량과 동일한 영상데이터가 인가된 상태에서 표시패널의 표시 영역에 나타난 무라의 위치정보를 포함한다.

실시예에서, 무라 분포 데이터는 주변보다 밝게 표시되는 무라에 대한 정보를 포함하기 위하여 모든 화소의 계조가 0이 되도록 하여 0gray에서의 표시 영역을 촬상한 이미지 데이터를 토대로 생성될 수 있다.

도6에 도시된 바와 같이, 8X6 크기의 화소들에 대해 0gray가 되도록 한 후 표시 영역을 촬상하면, 좌측단과 우측단에 세로로 긴 막대 형상으로 주변보다 밝은 영역(M1, M2)이 나타날 수 있으며, 이들 영역을 무라로 식별할 수 있다.

이미지 데이터의 해상도와 표시패널의 화소수를 대응시켜 이미지 데이터에서 무라인 것으로 식별된 영역(M1, M2)의 위치로부터 그에 대응하는 표시패널 상에서의 위치정보를 도출할 수 있다.

또한, 접촉식 휘도계 등의 휘도를 계측하는 수단으로부터 0gray에서의 표시영역에 대해 계측된 휘도정보를 전달받을 수 있는데, 육안으로 무라인 것으로 식별된 영역(M1, M2)에서의 실제 휘도가 계측된 휘도 정보와 무라가 발생하지 않은 것으로 식별된 정상 화소 영역에서의 실제 휘도가 계측된 휘도 정보가 무라 분포 데이터에 반영될 수 있다.

따라서, 무라분포 데이터는 도6에 도시된 바와 같이, 화소들을 나타내는 맵(map)의 형태로 무라의 크기나 그때의 휘도값 등을 모두 포함할 수 있다.

이때 무라 분포 데이터는 실제 표시패널에서 표시되는 화면을 토대로 생성된 것이므로 백라이트 유닛 구조에 의한 무라나 패널 결함에 의한 무라의 구분 없이 표시 패널의 표시 영역을 무라(M1, M2)와 무라가 아닌 영역으로 식별할 수 있다.

이러한 무라 분포 데이터는 외부의 보상수단에서 생성되어 타이밍 컨트롤러(110)의 메모리에 저장되거나, 타이밍 컨트롤러(110)에서 생성될 수 있다.

또한, 저계조에서는 계조간 휘도차가 뚜렷하게 인식되는 데 반해, 고계조에서는 계조간 휘도차가 저계조에서보다는 덜 인식될 수 있으므로, 각 계조에서 인식되는 무라의 크기나 무라와 무라가 아닌 영역간 휘도차는 달라질 수 있다.

따라서, 실시예에 따른 무라 분포 데이터는 예를 들어, 0gray, 8gray, 16gray 등 미리 정해진 계조별로 생성되거나 메모리에 저장될 수 있다.

한편, 도6에 도시된 바와 같이, 같은 무라 영역에 속하더라도 그 위치에 따라 계측되는 휘도는 달라질 수 있다.

실시예에서 주변보다 밝게 표시되는 무라의 경우 상술한 바와 같이 모든 화소에서의 휘도가 무라의 휘도와 일정범위로 동일하게 되도록 각 화소의 영상데이터를 보상하기 때문에 무라의 휘도를 어떻게 설정할 것인가에 따라 데이터 보상 제어에서의 보상량이 달라지게 된다.

따라서 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러는, 무라 분포 데이터를 토대로 컨벡스 함수를 도출하여 화소들에 대한 휘도 변화를 산출할 수 있다.

도7은 실시예에 따른 표시장치에 있어서, 계조별 컨벡스 함수의 형상이 도시된 그래프이다.

도7과 상술한 도3을 함께 참조하면, 무라에 의해 가로 방향이나 세로 방향 또는 대각선 방향으로 위치에 따라 휘도 변화가 나타나는 경우, 타이밍 컨트롤러(110)는 어느 하나의 무라에서의 휘도를 기준으로 무라에서 가장 먼 지점의 휘도까지 그 값이 점차 감소하며, 해당 지점에서부터 동일 방향의 다른 무라까지 휘도가 점차 증가하도록 하는 컨벡스 함수를 도출할 수 있다.

따라서, 좌측단부와 우측 단부에 세로로 긴 형태의 무라가 발생하는 표시패널에 대해 가로 방향으로의 휘도 변화는 도3의 (a)에 도시된 바와 같이, 무라가 발생하지 않은 것으로 판단된 중앙부의 휘도를 기준으로 좌측 단부와 우측 단부로 갈수록 증가하는 형태로 도출될 수 있으며, 좌측 단부에 대응하는 컨벡션 함수에서의 값은 좌측 단부에 나타난 무라의 휘도 중 가장 높은 값이나 무라 휘도의 평균값 또는 임의로 선택된 어느 하나의 값이 될 수 있다.

유사하게, 우측 단부에 대응하는 컨벡션 함수에서의 값은 우측 단부에 나타난 무라의 휘도 중 가장 높은 값이나 무라 휘도의 평균값 또는 임의로 선택된 어느 하나의 값이 될 수 있다.

컨벡션 함수에서는 무라 위치에 따른 휘도가 비교적 연속적인 값을 가지게 되므로 어느 지점의 휘도로 데이터 보상제어를 수행할 것인가에 따라 보상량이 달라질 수 있으며, 해당 지점의 화소들을 제외하고는 모든 화소에 대해 데이터 보상제어가 수행될 수 있다. 즉, 육안으로는 무라에 속하는 것으로 식별된 영역에 대해서도 영상데이터에 (+) 보상이 수행될 수 있다.

이러한 컨벡션 함수는 0gray에서의 무라 분포 데이터를 토대로 도출될 수 있는데, 무라 분포 데이터와 마찬가지로 각 계조별로 휘도 변화가 다르게 나타날 수 있으므로 0gray에서의 컨벡션 함수를 토대로 컨벡션 게인을 적용하여 미리 정해진 계조에서의 컨벡션 함수가 각각 도출될 수 있다.

이때 계조에 따른 컨벡션 함수는 도7에 도시된 바와 같이 저계조에서 고계조로 갈수록 최대값과 최소값의 차이가 줄어들면서 곡률이 커지는 형상으로 도출될 수 있다.

이때 계조에 따른 컨벡션 함수는 도7에 도시된 바와 같이 저계조에서 고계조로 갈수록 최대값과 최소값의 차이가 줄어들면서 곡률이 커지는 형상으로 도출될 수 있다.

다시 말해, 실시예에서는 주변보다 밝게 표시되는 무라가 발생하는 경우 표시 패널에서의 휘도 분포를 컨벡션 함수로 구현하고, 구현된 컨벡션 함수를 토대로 데이터 보상제어로서 각 화소에서의 영상데이터를 보상하여 모든 화소에서의 휘도가 균일해지도록 한다.

이러한 컨벡션 함수는 계조별로 도출될 수 있으며, 저계조에서 뿐만 아니라 고계조에서도 도출된 컨벡션 함수를 토대로 데이터 보상제어를 수행하여 고계조에서도 보다 정확한 데이터 보상이 이루어질 수 있다.

도8은 실시예에 따른 표시장치에 있어서, 백라이트 제어를 나타내는 그래프이다.

도8에 도시된 바와 같이, 주변 영역보다 높은 휘도로 나타나는 무라의 경우 각 계조에서 목표 휘도로 출력되기 위한 백라이트 게인과, 각 계조에서 무라 화소의 체감 휘도로 출력되기 위한 백라이트 게인을 비교하면, 체감 휘도가 목표 휘도보다 더 높기 때문에 동일 계조에서 무라 화소의 체감 휘도만큼의 휘도로 출력되도록 하기 위한 백라이트 게인 값은 목표 휘도로 출력되도록 하기 위한 백라이트 게인 값보다 더 높다.

상술한 바와 같이, 타이밍 컨트롤러는 데이터 보상 제어를 통해 무라가 발생하지 않은 화소들에 대해 (+) 보상을 수행하여 무라 화소의 휘도만큼의 높은 휘도를 갖도록 보상하였으므로 보상된 영상데이터가 인가된 화소의 휘도가 보상 이전의 영상데이터가 인가된 경우의 휘도로 되기 위해서는 백라이트 게인이 낮아져야 한다.

도9는 실시예에 따른 표시장치에 있어서, 무라보상 제어에 따라 백라이트 유닛으로 인가되는 구동신호의 듀티비가 도시된 도이다.

즉, 도9의 (a)에 도시된 바와 같이, 무라 영역(A)과 비무라 영역(B)으로 구분할 수 있는 경우, 도9의 (b)에 도시된 바와 같이 무라 영역(A)에 대해 광량을 조절하기 위한 백라이트 구동신호의 듀티 비는 비무라 영역(B)에 대해 광량을 조절하기 위한 백라이트 구동신호의 듀티 비보다 큰 값을 가질 수 있다.

도4 및 도5을 함께 참조하여 설명하면, (0,0), (0,1), (0,2) 및 (0,3)에 위치한 4개의 화소들과, (3,0), (3,1), (3,2) 및 (3,3)에 위치한 4개의 화소는 무라 영역에 대응되며, 나머지 8개 화소는 비무라 영역에 대응될 수 있다. 이들 중 무라 영역에 속하는 (0,0), (3,0) 화소와, 비무라 영역에 속하는 (1,0), (2,0) 화소의 백라이트 게인을 비교하면, (0,0), (3,0) 화소에 적용되는 백라이트 게인은 각각 2/3인데 반해, (1,0), (2,0)화소에 적용되는 백라이트 게인은 각각 1/2이 된다.

백라이트 구동신호의 기준 듀티비가 1이라 할 때 무라 영역(A)에 대응되는 광원으로 인가되는 백라이트 구동신호의 듀티 비는 1*2/3으로 2/3이 되며, 비무라 영역(B)에 대응되는 광원으로 인가되는 백라이트 구동신호의 듀티 비는 1*1/2로 1/2가 되므로 비무라 영역(B)에 대응되는 광원이 점등되는 시간보다 무라 영역(A)에 대응되는 광원이 점등되는 시간이 더 길며, 광원이 점등되는 시간이 기준 듀티비를 갖는 백라이트 구동신호에 의해 점등되는 시간보다 줄어들기 때문에 표시장치의 소비전력이 줄어드는 효과가 있다.

상술한 실시예는 계조가 기준계조이하인 저계조에서 더욱 효과적으로 적용될 수 있는데, 종래에는 저계조에서 주변보다 밝게 나타나는 무라가 발생하는 경우, 영상데이터에 (-) 보상을 적용하는 데 한계가 있어 빛샘 기인 무라에 대한 보상 제어를 수행하지 못하는 경우도 있었다.

그러나, 실시예에서는 빛샘 기인 무라가 발생하는 경우, 무라가 발생하지 않은 다른 화소들의 영상데이터에 (+) 보상을 수행하고, 보상정도에 따라 백라이트 게인이 낮아지도록 백라이트 제어를 수행함으로써 저계조에서도 충분히 무라 보상 제어가 이루어질 수 있다.

한편, 무라는 동일한 영상데이터가 인가됨에도 불구하고 인접한 화소와 육안으로 인식될만큼의 휘도차가 발생하는 것을 의미하며, 사람의 눈은 고계조로 갈수록 육안으로 인식될만큼의 휘도차가 크게 발생하므로, 계조가 기준계조 이상인 고계조에서의 무라 보상 정도는 저계조에서의 무라 보상 정도보다 적을 수 있다.

즉, 저계조에서는 적은 양의 빛이라도 화소간 휘도차가 뚜렷하게 인식되는 데 반해, 고계조에서는 적은 양의 빛이 더해지더라도 화소간 휘도차가 인식되지 않으면 데이터 보상 제어와 백라이트 제어를 통한 무라 보상 제어가 수행되지 않을 수 있으며, 수행되더라도 적은 양의 보상 제어가 수행될 수 있다.

또한, 중계조 또는 고계조에서는 휘도가 증가한 만큼 영상데이터에 (-) 보상을 적용하더라도 충분히 계조를 표현할 수 있으므로 데이터 보상 제어만으로도 충분히 무라 보상 제어를 수행할 수 있다.

이러한 경우 타이밍 컨트롤러(110)는 무라 화소에 대한 영상데이터에 (-) 보상값을 적용하는 데이터 보상 제어를 수행하여 무라 화소의 휘도가 무라가 미발생한 것으로 판단된 화소의 휘도와 일정 범위 이내에서 동일해지도록 제어하여 무라가 육안으로 인지되지 못하도록 할 수 있으며, 특히 해당 계조에서의 휘도 분포를 나타내는 컨벡스 함수를 토대로 휘도가 다른 무라 화소들에 대해 보상값을 차등 적용함으로써 보다 정확한 보상이 이루어질 수 있다.

또한, 위에서는 주변보다 밝게 표시되는 무라에 대해 무라 보상 제어를 수행하는 것을 상세히 설명하였으나, 무라의 종류에 따라 제한되어 적용되는 것은 아니다. 따라서, 무라 분포 데이터를 토대로 주변보다 어둡게 표시되는 무라가 식별되는 경우, 타이밍 컨트롤러(110)는, 무라 화소의 영상데이터를 보상하여 데이터 보상제어를 수행하거나 무라 화소에 대응하는 광원으로 인가되는 백라이트 구동신호의 듀티 비를 제어하여 무라 화소의 휘도가 무라가 미발생한 것으로 판단된 화소의 휘도와 일정 범위 이내에서 동일하게 되도록 하고 이에 따라 무라가 인지되지 않도록 할 수 있다.

도10은 실시예에 따른 표시장치의 구동방법이 도시된 순서도이다.

도10을 참조하면, 실시예에 따른 표시장치의 구동방법은, 무라(mura) 분포 데이터를 토대로 무라가 발생한 무라 화소가 존재하는 경우, 무라 보상을 위해 영상데이터에 대한 데이터 보상 제어를 수행하는 데이터 보상제어수행 단계와, 데이터 보상 제어의 수행에 따른 영상데이터에 대해 백라이트 제어를 수행하는 백라이트 제어수행 단계를 포함한다.

데이터 보상제어 수행 단계 전에는 무라 분포 데이터 생성단계가 수행될 수 있는데, 무라 분포 데이터 생성단계에서는 표시패널의 표시영역이 촬상된 이미지 데이터를 토대로 무라 분포 데이터를 생성할 수 있다.(S110)

즉, 무라 영역과 비무라 영역을 명확하게 식별할 수 있도록 표시패널의 모든 화소에서의 계조값이 0이 되도록 영상데이터를 인가한다. 이때의 표시영역을 촬상한 이미지 데이터를 토대로 무라 영역의 위치정보 또는 비무라 영역의 위치정보를 획득하고, 획득한 위치정보를 토대로 해당 표시패널에 대한 무라 분포 데이터를 생성한다.

이때 무라 분포 데이터는 모든 화소의 계조값이 0인 상태의 표시영역에 대해 계측된 휘도값이 함께 포함될 수 있는데, 무라 화소들의 휘도와 비무라 화소들의 휘도 또는 무라 화소들과 비무라 화소들간 휘도차를 포함하여, 데이터 보상제어 수행 시 보상량을 결정하는 데 반영될 수 있다.

또한, 무라 분포 데이터는 각 계조별로 생성될 수 있는데, 예를 들어 32gray에서의 무라 분포 데이터는 표시패널의 모든 화소에서의 계조값이 32가 되도록 영상데이터를 인가하고 이때의 표시영역을 촬상한 이미지 데이터를 토대로 획득된 무라 영역의 위치정보를 토대로 생성될 수 있다.

데이터 보상제어 수행단계와 백라이트 제어수행단계는 계조에 따라 다르게 동작할 수 있는데, 우선 저계조, 예를 들어 0gray~16gray에서의 경우, 데이터 보상제어 수행단계에서는, 무라 분포 데이터와 이를 토대로 도출된 0gray에서의 컨벡스 함수를 토대로 비무라 화소들의 휘도가 무라 화소들의 휘도와 일정 범위 내에서 균일하게 되도록 화소들의 영상데이터 보상값을 결정하고, 결정된 보상값을 그에 대응하는 화소들의 영상데이터에 각각 적용한다.(S130)

다음, 백라이트 제어수행 단계에서는, 영상데이터에 적용된 보상값에 따라 백라이트 게인을 산출하고,(S140) 산출된 백라이트 게인이 적용되도록 제어신호를 생성하여 백라이트 구동부로 인가함에 따라 백라이트 게인이 반영된 백라이트 구동신호가 백라이트 구동부에서 출력되어 광원으로 인가될 수 있다.(S150)

그러나, 예를 들어 16gray 이상에서의 중계조와 고계조에서의 경우에는, 미리 도출된 0gray에서의 컨벡스 함수와 미리 정해진 계조단계별 컨벡스 게인을 토대로 각 계조단계에서의 컨벡스 함수를 도출할 수 있다. 또한, 각 계조단계에서의 무라 분포 데이터와 해당 계조단계에서의 컨벡스 함수를 토대로 무라 화소들의 휘도가 비무라 화소들의 휘도와 일정 범위 내에서 균일하게 되도록 화소들에 대한 (-) 보상값을 결정하고 결정된 보상값을 그에 대응하는 화소들의 영상데이터에 각각 적용한다.

중계조와 고계조에서는 화소들의 영상데이터에 (-) 보상을 수행하여 전체적인 휘도 균일성을 유지할 수 있으며, 표현하고자 한 휘도로 보상된 상태이므로 백라이트 제어는 수행되지 않을 수 있다.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110: 타이밍 컨트롤러 150: 백라이트 유닛
160: 백라이트 구동부

Claims (10)

1. 데이터 라인들과 게이트 라인들이 교차되어 다수의 화소가 정의되는 표시패널;
   상기 게이트 라인들로 스캔 신호를 공급하는 스캔 구동부;
   상기 데이터 라인들로 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부; 및
   기준계조 이하의 저계조에서 촬상된 무라(mura) 분포 데이터를 토대로 무라가 발생한 무라 화소가 존재하는 경우, 무라가 미발생한 것으로 판단된 비무라 화소의 영상데이터를 상기 무라 화소의 영상데이터로 보상하는 데이터 보상 제어, 및 백라이트 게인을 조절하여 상기 영상데이터가 보상된 무라 화소의 단위면적당 광량을 보상함으로써 상기 무라 화소 및 상기 비무라 화소의 휘도가 목표휘도와 일정 범위 이내에서 동일해지도록 제어하는 백라이트 제어를 수행하는 타이밍 컨트롤러
   를 포함하는 표시장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 목표휘도는
   상기 영상데이터와 상기 단위면적당 광량의 합으로 결정되는 표시장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 타이밍 컨트롤러는,
   상기 데이터 보상 제어에 따른 보상값이 클수록 백라이트의 광량이 줄어들도록 상기 백라이트 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 타이밍 컨트롤러는,
   상기 영상데이터의 계조가 기준계조 이상인 경우, 상기 무라 분포 데이터를 토대로 상기 무라 화소의 휘도가 상기 무라가 미발생한 것으로 판단된 화소의 휘도와 일정 범위 이내에서 동일해지도록 상기 무라 화소에 대한 영상데이터의 데이터 보상 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 무라 분포 데이터는, 상기 표시패널의 모든 화소에서의 계조값이 0일때의 무라 발생 영역에 대한 위치정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 목표휘도는
   상기 데이터 보상 제어와 상기 백라이트 제어를 수행하기 이전의 비무라 화소의 휘도에 해당하는 표시장치.
9. 기준계조 이하의 저계조에서 획득된 무라(mura) 분포 데이터를 토대로 무라가 발생한 무라 화소가 존재하는 경우, 무라가 미발생한 것으로 판단된 비무라 화소의 영상데이터를 상기 무라 화소의 영상데이터로 보상하는 데이터 보상제어수행 단계; 및
   백라이트 게인을 조절하여 상기 영상데이터가 보상된 무라 화소의 단위면적당 광량을 보상함으로써 상기 무라 화소 및 상기 비무라 화소의 휘도가 목표휘도와 일정 범위 이내에서 동일해지도록 제어하는 백라이트 제어수행 단계
   를 포함하는 표시장치의 구동방법.
10. 삭제

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