KR100381869B1 - 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치 및 이의구동 장치와 이의 구동 방법 - Google Patents

적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치 및 이의구동 장치와 이의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치 및 이의 구동 장치와 이의 구동 방법이다. 본 발명에 따르면, 타이밍 제어부는 화상의 RGB 계조 레벨을 적어도 셋 이상의 레벨로 분할하고, 하나의 화상 프레임을 기준으로 하여 외부로부터 인가되는 R, G, B 각각의 화상 데이터가 분할된 레벨에 포함되는 각각의 수를 카운트하며, 카운트한 각각의 레벨에 포함되는 수를 비교하고, 비교에 응답하여 백 라이트 구동부에 인가되는 전압을 조정하여 화상 프레임의 휘도 레벨을 조정한다. 이때 타이밍 제어부는 하나의 화상 프레임 단위로 휘도 레벨을 조정하는데, 국부적으로 높은 계조에 집중되는 화면(또는 높은 대비비가 요구되어지는 화면)이나, 전체적으로 높은 계조가 많은 화면(또는 높은 밝기가 요구되어지는 화면)의 경우 백 라이트의 휘도를 높이고, 그렇지 않은 경우는 휘도를 정상적으로 유지한다.
그 결과, 화상 데이터에 따른 전류값을 검출하여 백 라이트의 휘도를 조정하는 종래의 기술에 비하여 화상 데이터의 계조 전압 레벨에 따라 백 라이트의 휘도를 제어하므로써 보다 높은 콘트라스트를 실현할 수 있다.

Description

적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치 및 이의 구동 장치와 이의 구동 방법{Liquid crystal display device with a function of adaptive brightness intensifier and driving apparatus and method for therefor}
본 발명은 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 표시 장치에 구동되는 화상에 따라 백 라이트의 휘도를 변경하기 위한 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치 및 이의 구동 장치와 이의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 LCD용 광원으로 사용되고 있는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)는 그 특성면에서 휘도와 수명은 반비례 관계에 있다. 즉 휘도를 높이기 위해 고전류로 구동하는 경우 수명이 줄어드는 반면, 수명을 늘리기 위해서는 저전류로 구동해야하므로 높은 휘도를 달성하기 어렵다는 문제점이 있다. 그러나 실제로 제품 적용 측면에서는 대부분의 경우 고휘도와 장수명이 동시에 요구되어진다.
이러한 요구에 대응하고자 일반적인 LCD의 화면 상태에서 어느 정도의 휘도로 구동을 하다가 특별히 고휘도가 요구되어지는 화면을 구동할 때 일시적으로 백 라이트의 램프에 고전류를 흘려주어 실제 디스플레이 소자의 휘도에 대한 능동 영역을 넓혀주는 기술을 적용하고 있다.
또한 LCD의 경우 화면에 디스플레이되는 화상에 따라서 디스플레이 소자가사용하는 전류의 양이 달라진다. 예를 들어, 전압의 인가와 함께 액정 분자가 전계의 방향으로 재배열되어 입사한 빛을 차단하는 노멀 화이트(Normally white) 모드의 경우 일반적으로 화면에 밝은 픽셀의 수가 많아질수록 패널이 소모하는 전력이 작아지는 반면 어두운 픽셀의 수가 많아질수록 패널이 소모하는 전력이 커지는 경향이 있다. 이러한 경향을 이용하여 패널이 소모하는 전력에 따라, 이와 연동하여 램프의 전류값을 제어해주는 방법을 주로 사용하고 있다.
이러한 기술을 적용하는 경우 패널이 소비하는 전류를 검출하고, 이를 백 라이트를 구동하는 인버터의 휘도 제어 신호의 가변 범위에 맞도록 변형해야하는 등의 추가적인 회로를 구현해야 하는 문제점이 있다.
또한 모든 화면에 따라서 휘도를 제어해주기 때문에 꼭 필요한 화면에만 휘도를 제어하여야 하는 경우에 비하여 소비 전력이 높을 수밖에 없다는 문제점이 있다.
이에 본 발명의 기술과 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 하나의 화상 프레임 단위로 디스플레이되는 화상 데이터의 계조 레벨에 따라 백 라이트의 휘도를 제어하기 위한 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 디스플레이되는 화상 데이터의 계조 레벨에 따라 백 라이트의 휘도를 제어하기 위한 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 상기한 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일반적인 계조별 데이터 수를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따라 튜닝전 계조별 휘도와 튜닝후 계조별 휘도를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 백 라이트의 휘도 변화를 고려한 계조 튜닝을 나타낸 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 액정 표시 모듈 110 : LCD 패널
120 : 백 라이트부 200 : 타이밍 제어부
210 : 데이터 계수부 220, 230 : 합산부
240 : 비교부 250 : 메모리 제어부
260 : SRAM부 300 : 게이트 드라이버
400 : 데이터 드라이버 500 : 백 라이트용 인버터
600 : 계조 전압 발생부
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치는,
외부로부터 인가되는 RGB 각각의 화상 데이터로부터 고휘도 레벨을 요하는 화면을 검출하여 휘도 레벨을 제어하는 신호를 출력하는 타이밍 제어부;
소정의 백 라이트 구동 전압의 인가에 따라 광원을 출력하는 백 라이트부;
상기 타이밍 제어부로부터 고휘도 레벨 구동의 휘도 제어 신호가 인가되는 경우에는 고전위의 백 라이트 구동 전압을 상기 백 라이트부에 출력하고, 저전위의 백 라이트 구동 전압을 상기 백 라이트부에 출력하는 백 라이트 구동부;
주사 신호를 출력하는 게이트 드라이버;
화상 신호를 출력하는 데이터 드라이버; 및
상기 주사 신호를 전송하는 다수의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 교차하여 상기 화상 신호를 전송하는 다수의 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역에 형성되어 상기 각각의 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자에 연결되어 상기 스위칭 소자의 동작에 응답하는 화소 전극을 구비하여 매트릭스 타입으로 배열되며, 상기 백 라이트부의 광원 구동에 따라 상기 화상 신호를 디스플레이하는 LCD 패널를 포함하여 이루어진다. 여기서, 타이밍 제어부는 하나의 화상 프레임 단위로 휘도 레벨을조정하는데, 이때 휘도 밝기의 제어는 상기 카운트값이 높은 계조로 체크되는 경우에는 상기 백 라이트 구동부에 높은 구동 전압을 인가하여 휘도 밝기를 높이고, 상기 카운트값이 낮은 계조로 체크되는 경우에는 상기 백 라이트 구동부에 낮은 구동 전압을 인가하여 LCD 패널의 디스플레이 휘도 밝기를 유지한다.
또한 상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 장치는, 주사 신호를 전송하는 다수의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 교차하여 화상 신호를 전송하는 다수의 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역에 형성되어 상기 각각의 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자에 연결되어 상기 스위칭 소자의 동작에 응답하는 화소 전극을 구비하여 매트릭스 타입으로 배열된 LCD 패널과, 상기 LCD 패널의 후면에 위치하는 백 라이트부를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치에 있어서,
외부로부터 인가되는 화상 데이터로부터 고휘도 레벨을 요하는 화면을 검출하여 상기 LCD 패널의 휘도 레벨을 제어하는 신호를 출력하는 타이밍 제어부;
상기 LCD 패널에 주사 신호를 출력하는 게이트 드라이버;
상기 LCD 패널에 화상 신호를 출력하는 데이터 드라이버; 및
상기 타이밍 제어부로부터 제공되는 고휘도 레벨 구동의 휘도 제어 신호가 인가되는 경우에는 고전위의 전압을 상기 백 라이트부에 출력하여 상기 LCD 패널의 휘도 레벨을 증대시키는 백 라이트 구동부를 포함하여 이루어진다. 여기서, 타이밍 제어부는 하나의 화상 프레임 단위로 휘도 레벨을 조정하는데, 이때 휘도 밝기의제어는 상기 카운트값이 높은 계조로 체크되는 경우에는 상기 백 라이트 구동부에 높은 구동 전압을 인가하여 휘도 밝기를 높이고, 상기 카운트값이 낮은 계조로 체크되는 경우에는 상기 백 라이트 구동부에 낮은 구동 전압을 인가하여 LCD 패널의 디스플레이 휘도 밝기를 유지한다.
또한 상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 방법은,
LCD 패널 및 백 라이트부를 포함하는 액정 표시 모듈과, 상기 LCD 패널에 주사 신호를 출력하는 게이트 드라이버와, 상기 LCD 패널에 화상 신호를 출력하는 데이터 드라이버를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
(a) 하나의 화상 프레임을 기준으로 하여 화상의 계조 데이터를 적어도 셋 이상의 계조 레벨 그룹으로 분할하고, 분할된 계조 레벨 그룹별로 RGB 각각의 화상 데이터를 카운트하는 단계;
(b) 상기 분할한 계조 레벨 그룹중 가장 밝은 계조 레벨 그룹의 데이터 수가 전체 화상 데이터의 일정 비율 이상인지의 여부를 체크하는 단계;
(c) 상기 단계(b)에서 상기 가장 밝은 계조 레벨 그룹의 데이터 수가 전체 화상 데이터의 일정 비율 이상인 경우에는 상기 분할한 계조 레벨 그룹중 가장 어두운 계조 레벨 그룹의 데이터 수가 전체 화상 데이터의 일정 비율 이상인지의 여부를 체크하는 단계; 및
(d) 상기 단계(c)에서 가장 어두운 계조 그룹의 데이터 수가 전체 화상 데이터 수가 전체 화상 데이터의 일정 비율 이상인 경우에는 백 라이트의 휘도를 증가시키고, 낮은 계조 데이터의 계조 변환을 실시하는 단계를 포함하여 이루어진다.
또한 상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 다른 하나의 특징에 따른 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 방법은,
LCD 패널 및 백 라이트부를 포함하는 액정 표시 모듈과, 상기 LCD 패널에 주사 신호를 출력하는 게이트 드라이버와, 상기 LCD 패널에 화상 신호를 출력하는 데이터 드라이버를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
(a) 한 프레임동안 화상의 계조 데이터를 고휘도 레벨의 계조를 A, 중휘도 레벨의 계조를 B, 저휘도 레벨의 계조를 C의 그룹으로 분할하여 계조의 숫자를 카운트하는 단계;
(b) A/(A+B+C)가 0.08 이상이고, C/A가 5 이상인 제1 조건을 만족하는 지의 여부를 체크하여, 상기 제1 조건을 만족하는 경우에는 풀 화이트의 휘도가 제1 휘도 레벨이 되도록 상기 백 라이트부를 제어하는 단계;
(c) 상기 단계(b)에서 상기 제1 조건을 불만족하는 경우에는 A/(A+B+C)가 0.05 이상이고, C/A가 10 이상의 제2 조건을 만족하는 지의 여부를 체크하여, 상기 제2 조건을 만족하는 경우에는 풀 화이트의 휘도가 상기 제1 휘도 레벨보다 밝은 제2 휘도 레벨이 되도록 상기 백 라이트부를 제어하는 단계;
(d) 상기 단계(c)에서 상기 제2 조건을 불만족하는 경우에는 A/(A+B+C)가 0.03 이상이고, C/A가 20 이상의 제3 조건을 만족하는 지의 여부를 체크하여, 상기 제3 조건을 만족하는 경우에는 풀 화이트의 휘도가 상기 제2 휘도 레벨보다 밝은 제3 휘도 레벨이 되도록 상기 백 라이트부를 제어하는 단계; 및
(e) 상기 단계(d)에서 상기 제3 조건을 불만족하는 경우에는 풀 화이트의 휘도가 상기 제1 휘도 레벨보다 어두운 제4 휘도 레벨이 되도록 상기 백 라이트부를 제어하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이러한 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법에 의하면, 화상 데이터에 따른 전류값을 검출하여 백 라이트의 휘도를 조정하는 종래의 기술에 비하여 화상 데이터의 계조 전압 레벨에 따라 백 라이트의 휘도를 제어하므로써 보다 높은 콘트라스트를 실현할 수 있다.
그러면, 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 실시예에 관해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치는 LCD 패널(110)과 백 라이트부(120)를 포함하는 액정 표시 모듈(100)과, 타이밍 제어부(200), 게이트 드라이버(300), 데이터 드라이버(400), 백 라이트용 인버터(500), 계조 전압 발생부(600)를 포함하는 액정 표시 모듈의 구동장치를 포함한다.
LCD 패널(110)은 m×n개의 매트릭스 타입으로 구성된 복수의 화소 전극으로 구성되며, 게이트 드라이버(300)로부터 제공되는 게이트 전압(또는 주사 신호)(G1, G2, ..., Gn)이 해당 화소에 인가됨에 따라 데이터 드라이버(400)로부터 제공되는 데이터 전압(또는 화소 신호)(D1, D2, ..., Dm)에 응답하여 내장된 해당 화소 전극을 구동하고, 백 라이트부(120)에 의해 발광된 광원에 따라 화상을 디스플레이한다.
타이밍 제어부(200)는 데이터 계수부(210), 제1 합산부(220), 제2 합산부(230), 비교부(240), 메모리 제어부(250) 및 SRAM부(260)를 포함하며, 특히 본 발명의 실시예 설명과 관련해서는 하나의 프레임 단위로 RGB 각각의 계조 데이터를 3개의 계조 레벨 그룹으로 분리하여 카운트한다.
타이밍 제어부(200)는 카운트한 하나의 프레임 내에 밝은 계조의 화상 데이터가 입력되는 경우에는 백 라이트 구동부(500)에 정상적인 구동 전압보다 높은 구동 전압을 인가하여 휘도 밝기를 높인다.
또한 타이밍 제어부(200)는 카운트한 하나의 프레임 내에 어두운 계조의 화상 데이터가 입력되는 경우에는 백 라이트 구동부(300)에는 정상적인 구동 전압을 인가하여 휘도 밝기를 유지하는 한편, 액정 표시 모듈(100)에 인가되는 계조 전압을 조정하여 보다 어두운 휘도 레벨이 되도록 제어한다.
보다 상세히는, 데이터 계수부(210)는 하나의 데이터 판별부와 2개의 카운터와 2개의 합산기로 각각 이루어진 R 데이터 계수부(212), G 데이터 계수부(214), B 데이터 계수부(216)를 포함하여, 외부의 그래픽 컨트롤러(미도시)로부터 인가되는 화상의 RGB 각각의 계조 데이터의 수를 카운트하여 높은 레벨의 RGB 계조 데이터(R3, G3, B3)를 카운트하여 제1 합산부(220)에 출력하고, 또는 낮은 레벨의 계조 데이터(G1, G1, B1)를 카운트하여 제2 합산부(230)에 출력한다.
그러면 데이터 판별부(212-1), 제1 카운터(212-3), 제2 카운터(212-5), 제1합산기(212-7), 제2 합산기(212-9)로 이루어진 R 데이터 계수부(212)를 예로 들어 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
데이터 판별부(212-1)는 입력되는 R 화상 데이터의 계조 레벨을 체크하여 높은 계조 레벨의 R 데이터라 체크되는 경우에는 제1 카운터(212-3)에 제공하고, 낮은 계조 레벨의 R 데이터라 체크되는 경우에는 제2 카운터(212-5)에 제공한다.
제1 카운터(212-3)는 데이터 판별부(212-1)로부터 제공되는 높은 계조 레벨의 R 데이터를 제공받아 카운트하여 제1 합산기(212-7)에 카운트한 수를 제공하고, 제2 카운터(212-5)는 낮은 계조 레벨의 R 데이터를 제공받아 카운트하여 제2 합산기(212-9)에 카운트한 수를 제공한다.
제1 합산기(212-7)는 제1 카운터(212-3)로부터 제공되는 카운트 수를 하나의 수직 동기 신호(Vsync)에 응답하여 한 프레임 단위로 높은 계조 레벨의 R 데이터의 수를 합산하여 제1 합산부(220)에 출력하고, 제2 합산기(212-9)는 제2 카운터(212-5)로부터 제공되는 카운트 수를 하나의 수직 동기 신호(Vsync)에 응답하여 한 프레임 단위로 낮은 레벨의 R 데이터의 수를 합산하여 제2 합산부(230)에 출력한다.
제1 합산부(220)는 데이터 계수부(210)로부터 높은 계조 레벨의 RGB 각각의 화상 데이터의 수를 한 프레임 단위로 제공받아 합산하여 비교부(240)에 제공하고, 제2 합산부(230)는 데이터 계수부(210)로부터 낮은 계조 레벨의 RGB 각각의 화상 데이터의 수를 한 프레임 단위로 제공받아 합산하여 비교부(240)에 제공한다.
비교부(240)는 한 프레임 단위로 제1 합산부(200)로부터 입력되는 높은 계조 레벨의 RGB 각각의 화상 데이터의 수와 제2 합산부(230)로부터 입력되는 낮은 계조레벨의 RGB 각각의 화상 데이터의 수를 비교하여 높은 계조 레벨의 RGB 각각의 화상 데이터의 수가 낮은 계조 레벨의 RGB 각각의 화상 데이터의 수보다 상대적으로 많다고 체크되는 경우에는 백 라이트용 인버터(500)에 높은 구동 전압을 인가하도록 제어하는 휘도 제어 신호(241)를 출력하여 휘도 밝기를 높인다. 또한 그 반대인 경우에는 백 라이트용 인버터(500)에 보통의 구동 전압을 인가하도록 하는 휘도 제어 신호(241)를 출력한다.
이때 보통의 구동 전압을 인가하도록 하는 휘도 제어 신호(241)를 출력하는 경우에는 백 라이트가 높아지는 것을 보상하기 위해 낮은 계조의 데이터를 더욱 낮은 계조로 변환하도록 제어하는 휘도 제어 신호(241)를 메모리 제어부(250)에 출력한다.
메모리 제어부(250)는 그래픽 컨트롤러(미도시)로부터 제공되는 RGB 각각의 화상 데이터를 SRAM부(260)에 제공한다. 만일 특정 범위의 화상 데이터가 디스플레이되는 경우 백 라이트가 높아지는 것을 보상하기 위하여 낮은 계조의 RGB 화상 데이터를 ROM(255)으로부터 더욱 낮은 계조의 RGB 화상 데이터(R', G', B')를 추출하여 SRM부(260)에 출력한다. 여기서 룩업 테이블(LUT)로 이용되는 ROM(255)을 타이밍 제어부(200)의 외부에 설치하는 것을 그 일례로 설명하였으나, 타이밍 제어부(200)의 내부에 위치시켜도 본 발명의 요지는 벗어나지는 않을 것이다.
SRAM부(260)는 메모리 제어부(250)로부터 제공되는 R 데이터를 저장하는 제1 SRAM(262), G 데이터를 저장하는 제2 SRAM(264), B 데이터를 저장하는 제3 SRAM(266)을 포함하며, 메모리 제어부(250)로부터 RGB 화상 데이터(R', G', B')를제공받아 적응된 RGB 화상 데이터(RA, GA, BA)를 데이트 드라이버(400)에 제공한다.
이때 비교부(240)로부터 낮은 계조 레벨의 휘도 제어 신호(241)가 입력되는 경우에는 백 라이트가 높아지는 것을 보상하기 위해 낮은 계조의 데이터를 더욱 낮은 계조로 변환하도록 제어하는 신호(251)를 계조 전압 발생부(600)에 출력한다.
계조 전압 발생부(600)는 외부의 그래픽 컨트롤러에서 인가되는 R, G, B 데이터의 비트 수에 의해 연동하여 계조를 만들어 데이터 드라이버(400)에 인가하고, 게이트 드라이버(300)는 데이터 드라이버(400)에서 화소에 전달되는 데이터가 화소에 전달될 수 있도록 길을 열어주는 역할을 한다. 물론 타이밍 제어부(200)의 메모리 제어부(250)로부터 낮은 계조로 변환하도록 제어하는 신호(251)가 입력되면 노멀한 경우의 계조보다 더 낮은 계조를 발생하여 데이트 드라이버(400)에 출력한다.
데이터 드라이버(400)는 소스 드라이버라고도 하는데, 타이밍 제어부(200)로부터 인가되는 적응된 RGB 화상 데이터(RA, GA, BA)를 각각 제공받아 쉬프트 레지스터(미도시) 내에 저장했다가 데이터를 LCD 패널(110)에 내릴 것을 명령하는 신호(LOAD) 신호가 오면 각각의 데이터에 해당되는 전압을 선택하여 LCD 패널(110)로 그 전압을 전달한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 액정 표시 장치의 백 라이트 구동시 국부적으로 높은 계조에 집중되는 화면(또는 높은 대비비가 요구되어지는 화면)이나, 전체적으로 높은 계조가 많은 화면(또는 높은 밝기가 요구되어지는 화면)의 경우이는 백 라이트의 휘도를 높이고, 그렇지 않은 경우는 휘도를 정상적으로 유지하므로써, 영상표시시 콘트라스트를 더욱 높일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 동작을 보다 상세히 설명한다.
도 2는 일반적인 계조별 데이터 수를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 화상의 계조 분포는 특정 계조(예를 들어, 45/64 계조) 이상의 데이터의 개수와 또 다른 특정 계조(예를 들어, 32/64 계조) 이하의 데이터의 개수를 계수하여 이를 비교하므로써 화상의 계조 분포를 손쉽게 판단할 수 있다. 여기서, 45/64 계조 또는 32/64 계조라는 것은 디스플레이의 감마(gamma)치가 2일 경우 각각 휘도가 최고 휘도 대비 1/2 또는 1/4가 되는 계조이다.
휘도를 증가시켜야 하는 화상의 판단 방법의 일례를 들어 설명하면, 먼저 45/64 계조 이상의 데이터의 개수가 5% 또는 3% 이상이고, 32/64 계조 이상의 데이터의 개수에 10배 이상일 경우 백 라이트의 휘도 및 낮은 계조 데이터의 계조 변환을 실시한다.
그러면, 본 발명에 따른 백 라이트의 휘도를 구동되는 화상에 따라 변경시켜주는 것으로 4단계로 나누어 구동하는 것을 일 실시예로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 화상의 계조 데이터를 45/64계조 이상을 A, 45/64 내지 32/64 계조의 사이를 B, 32/64 계조 이하를 C의 그룹으로 분할하여 계조의 숫자를 카운트한다(단계 S100).
이어 A/(A+B+C)가 0.08 이상이고, C/A가 5 이상인 조건을 만족하는 지의 여부를 체크하여(단계 S200), 상기 조건을 만족하는 경우에는 풀 화이트(Full white)의 휘도가 300nits(또는 cd/m2)로 되도록 백 라이트의 램프 전류 또는 램프 전류의 온/오프 듀티의 비율을 제어하고(단계 S210), 낮은 계조 데이터의 계조 변환을 실시한다(220).
단계 S200에서 A/(A+B+C)가 0.08 이상이고, C/A가 5 이상의 조건을 만족하지 않는 경우에는 A/(A+B+C)가 0.05 이상이고, C/A가 10 이상의 조건을 만족하는 지의 여부를 체크하여(단계 S300), 상기 조건을 만족하는 경우에는 풀 화이트의 휘도가 450nits로 되도록 백 라이트의 램프 전류 또는 램프 전류의 온/오프 듀티의 비율을 제어하고(단계 S310), 낮은 계조 데이터의 계조 변환을 실시한다(단계 S320).
단계 S300에서 A/(A+B+C)가 0.03 이상이고, C/A가 20 이상의 조건을 만족하는 지의 여부를 체크하여(단계 S400), 상기 조건을 만족하는 경우에는 풀 화이트의 휘도가 600nits로 되도록 백 라이트의 램프 전류 또는 램프 전류의 온/오프 듀티의 비율을 제어하고(단계 S410), 낮은 계조 데이터의 계조 변환을 실시한다(단계 S420).
단계 S400에서 상기 조건을 만족하지 않는 경우에는 풀 화이트의 휘도가 200nits로 되도록 백 라이트의 램프 전류 또는 램프 전류의 온/오프 듀티의 비율을 제어하고(단계 S510), 낮은 계조 데이터의 계조 변환을 실시한다(단계 S520).
이상에서 설명한 바와 같이, 화상의 계조 데이터를 A(45/65계조 이상),B(45/64계조 내지 32/64계조), C(32/64계조 이하)로 나누어 계조의 숫자를 카운트하고, A, B 및 C의 숫자를 비교하여 휘도를 4단계로 제어하고, 또한 휘도의 밝기를 제어한다. 휘도의 구분을 45/64 계조와 32/64 계조로 하는 것은 이 계조들이 감마값이 2인 경우를 기준으로 휘도가 각각 1/2와 1/4가 되는 계조이다.
실제 LCD 패널의 경우, 백 라이트의 휘도가 증가하면 낮은 계조들의 화소들의 휘도가 동시에 증가하게 된다. 따라서 이들의 계조를 더욱 낮추어 주어야 백 라이트가 휘도를 증가시키지 않았을 때와 동일한 휘도를 유지할 수 있으며, 이러한 계조 변경을 해 주어야 진정한 백 라이트의 다이내믹 레인지가 증가되었다고 할 수 있다.
계조 변경의 예를 상기한 4 단계 중에서 2단계(휘도가 450이 되는 경우)를 도 4와 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따라 튜닝전 계조별 휘도와 튜닝후 계조별 휘도를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, LCD 패널의 계조 보정이 없는 경우 백 라이트의 휘도가 패널 휘도 200nits와 450nits에 맞춰졌을 때의 계조별 휘도와, 계조 튜닝을 했을 때의 계조별 휘도를 나타낸다.
백 라이트의 휘도가 밝아졌음에도 불구하고 낮은 계조에서는 휘도가 밝아지기 전과 동일한 휘도가 구현되고 있음을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따라 백 라이트의 휘도 변화를 고려한 계조 튜닝을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 밝은 부분은 더욱 밝게 하면서 어두운 부분의 휘도를 동일하게 유지하여 영상 표시시의 콘트라스트를 더욱 높여줄 수 있다.
즉, 200nits시의 콘트라스트는 350~400:1이나, 실제 동영상 구현시의 유효 콘트라스트는 최대 1000:1 정도가 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 일정수의 화상 데이터가 높은 계조에 집중되어 있는 반면, 이보다 많은 대부분의 화상 데이터가 낮은 계조 부근에 집중되어 있는 경우에 일정수의 높은 계조의 화상을 돋보이게 하기 위해서는 높은 백 라이트의 휘도가 요구된다. 이와 동시에 낮은 계조의 화상 데이터들은 본래의 계조보다 더욱 낮은 계조로 데이터를 변경하여 높아진 백라이트 휘도를 보상해 주게 된다. 이러한 화상 이외의 연속적인 계조 분포를 갖는 화상 데이터의 경우라면 굳이 소비 전력이 낮건 또는 높건 간에 백 라이트의 휘도를 높여줄 필요가 없다.
또한 디지털 데이터의 단순 연산을 통해 백라이트의 인버터에 휘도 제어 신호를 보내는 경우 별도의 회로를 구성할 필요가 없으므로 회로를 구성하는데 소요되는 별도의 추가 비용이 발생하지 않는다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 액정 표시 장치에서 하나의 프레임을 이루는 RGB 화상 데이터의 계조 전압 레벨을 체크하고, 체크된 계조 전압의 레벨수에 따라 고휘도 레벨이라 체크되는 경우에는 백 라이트의 휘도를 일반 레벨보다 높게 제어하고, 저휘도 레벨이라 체크되는 경우에는 일반 레벨의 백 라이트의 휘도를 유지하는 동시에 낮은 계조 데이터의 계조 변환을 실시하므로써, 보다 높은 콘트라스트를 실현할 수 있다.
즉, 국부적으로 높은 계조에 집중되는 화면(또는 높은 대비비가 요구되어지는 화면)이나, 전체적으로 높은 계조가 많은 화면(또는 높은 밝기가 요구되어지는 화면)의 경우 백 라이트의 휘도를 높이고, 그렇지 않은 경우는 휘도를 정상적으로 유지하므로써 액정 표시 장치의 콘트라스트를 높일 수 있다.

Claims (20)

  1. (정정) 외부로부터 인가되는 RGB 각각의 화상 데이터로부터 고휘도 레벨을 요하는 화면을 검출하여 휘도 레벨을 제어하는 신호를 출력하는 타이밍 제어부;
    소정의 백 라이트 구동 전압의 인가에 따라 광원을 출력하는 백 라이트부;
    상기 타이밍 제어부로부터 고휘도 레벨 구동의 휘도 제어 신호가 인가되는 경우에는 고전위의 백 라이트 구동 전압을 상기 백 라이트부에 출력하고, 상기 타이밍 제어부로부터 저휘도 레벨 구동의 휘도 제어 신호가 인가되는 경우에는 저전위의 백 라이트 구동 전압을 상기 백 라이트부에 출력하는 백 라이트 구동부;
    주사 신호를 출력하는 게이트 드라이버;
    화상 신호를 출력하는 데이터 드라이버; 및
    상기 주사 신호를 전송하는 다수의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 교차하여 상기 화상 신호를 전송하는 다수의 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역에 형성되어 상기 각각의 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자에 연결되어 상기 스위칭 소자의 동작에 응답하는 화소 전극을 구비하여 매트릭스 타입으로 배열되며, 상기 백 라이트부의 광원 구동에 따라 상기 화상 신호를 디스플레이하는 LCD 패널
    를 포함하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치.
  2. (삭제)
  3. 제1항에 있어서, 상기 타이밍 제어부는,
    각각의 RGB에 대해 적어도 셋 이상의 계조 레벨 그룹으로 분할하고, 하나의 화상 프레임을 기준으로 외부로부터 인가되는 R, G, B 각각의 화상 데이터가 상기 분할된 계조 레벨 그룹에 포함되는 각각의 수를 카운트하며, 상기 각각의 카운트치의 비교치에 따라 상기 휘도 제어 신호를 상기 백 라이트 구동부에 출력하는 것을 특징으로 하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부로부터 저휘도 레벨의 휘도 제어 신호가 입력되는 경우에 낮은 계조로 데이터를 변경하도록 상기 데이터 드라이버를 제어하는 계조 전압 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 타이밍 제어부는,
    하나의 화상 프레임 단위로 상기 카운트값이 높은 계조로 체크되는 경우에는 휘도 밝기를 높이기 위해 상기 백 라이트 구동부에 높은 구동 전압을 인가하고,
    하나의 화상 프레임 단위로 상기 카운트값이 낮은 계조로 체크되는 경우에는 휘도 밝기를 유지하기 위해 상기 백 라이트 구동부에 보통의 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 타이밍 제어부는,
    하나의 화상 프레임을 이루는 RGB 각각의 화소 데이터가 적어도 셋 이상으로 분할된 계조 레벨중 어느 레벨에 포함되는지를 체크 및 카운트하고, 상기 카운트된 레벨 중 고계조 레벨의 RGB 각각의 화상 데이터 수와 저계조 레벨의 RGB 각각의 화상 데이터 수를 출력하는 데이터 계수부;
    상기 고계조 레벨의 RGB 각각의 화상 데이터 수를 합산하여 제1 합산치를 출력하는 제1 합산부;
    상기 저계조 레벨의 RGB 각각의 화상 데이터 수를 합산하여 제2 합산치를 출력하는 제2 합산부; 및
    상기 제1 합산치와 제2 합산치 각각이 하나의 화상 프레임 내에서 차지하는 비율을 체크하고, 그 비율에 따라 상기 백 라이트 구동부에 일반 모드의 구동 전압을 출력하거나 또는 상기 일반 모드보다는 밝은 모드의 구동 전압을 출력하는 비교부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 데이터 계수부는,
    외부로부터 제공되는 R, G, B 화상 데이터중 어느 하나를 제공받아 화상 데이터의 계조 레벨을 체크하여 높은 레벨의 계조 데이터와 낮은 레벨의 계조 데이터를 출력하는 데이터 판별기;
    상기 높은 레벨의 계조 데이터를 카운트하여 그 카운트 수를 출력하는 제1 카운터;
    상기 낮은 레벨의 계조 데이터를 카운트하여 그 카운트 수를 출력하는 제2 카운터;
    상기 제1 카운터로부터 제공되는 카운트수를 하나의 수직 동기 신호에 응답하여 한 프레임 단위로 높은 계조 레벨의 화상 데이터의 수를 합산하여 출력하는 제1 합산기; 및
    상기 제2 카운터로부터 제공되는 카운트수를 하나의 수직 동기 신호에 응답하여 한 프레임 단위로 높은 계조 레벨의 화상 데이터의 수를 합산하여 출력하는 제2 합산기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치.
  8. 주사 신호를 전송하는 다수의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 교차하여 화상 신호를 전송하는 다수의 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역에 형성되어 상기 각각의 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자에 연결되어 상기 스위칭 소자의 동작에 응답하는 화소 전극을 구비하여 매트릭스 타입으로 배열된 LCD 패널과, 상기 LCD 패널의 후면에 위치하는 백 라이트부를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치에 있어서,
    외부로부터 인가되는 화상 데이터로부터 고휘도 레벨을 요하는 화면을 검출하여 상기 LCD 패널의 휘도 레벨을 제어하는 신호를 출력하는 타이밍 제어부;
    상기 LCD 패널에 주사 신호를 출력하는 게이트 드라이버;
    상기 LCD 패널에 화상 신호를 출력하는 데이터 드라이버; 및
    상기 타이밍 제어부로부터 제공되는 고휘도 레벨 구동의 휘도 제어 신호가 인가되는 경우에는 고전위의 전압을 상기 백 라이트부에 출력하여 상기 LCD 패널의 휘도 레벨을 증대시키는 백 라이트 구동부
    를 포함하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 백 라이트 구동부는,
    상기 타이밍 제어부로부터 제공되는 저휘도 레벨 구동의 휘도 제어 신호가 인가되는 경우에는 저전위의 전압을 상기 백 라이트부에 출력하여 상기 LCD 패널의 휘도 레벨을 감소시키는 것을 특징으로 하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 타이밍 제어부는,
    각각의 RGB에 대해 적어도 셋 이상의 계조 레벨 그룹으로 분할하고, 하나의 화상 프레임을 기준으로 외부로부터 인가되는 R, G, B 각각의 화상 데이터가 상기 분할된 계조 레벨 그룹에 포함되는 각각의 수를 카운트하며, 상기 각각의 카운트치의 비교치에 따라 상기 휘도 제어 신호를 상기 백 라이트 구동부에 출력하는 것을 특징으로 하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부로부터 저휘도 레벨의 휘도 제어 신호가 입력되는 경우에 낮은 계조로 데이터를 변경하도록 상기 데이터 드라이버를 제어하는 계조 전압 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 타이밍 제어부는,
    하나의 화상 프레임 단위로 상기 카운트값이 높은 계조로 체크되는 경우에는 휘도 밝기를 높이기 위해 상기 백 라이트 구동부에 높은 구동 전압을 인가하고,
    하나의 화상 프레임 단위로 상기 카운트값이 낮은 계조로 체크되는 경우에는 휘도 밝기를 유지하기 위해 상기 백 라이트 구동부에 보통의 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 타이밍 제어부는,
    하나의 화상 프레임을 이루는 RGB 각각의 화소 데이터가 적어도 셋 이상으로 분할된 계조 레벨중 어느 레벨에 포함되는지를 체크 및 카운트하고, 상기 카운트된 레벨중 고계조 레벨의 RGB 각각의 화상 데이터 수와 저계조 레벨의 RGB 각각의 화상 데이터 수를 출력하는 데이터 계수부;
    상기 고계조 레벨의 RGB 각각의 화상 데이터 수를 합산하여 제1 합산치를 출력하는 제1 합산부;
    상기 저계조 레벨의 RGB 각각의 화상 데이터 수를 합산하여 제2 합산치를 출력하는 제2 합산부; 및
    상기 제1 합산치와 제2 합산치 각각이 하나의 화상 프레임 내에서 차지하는 비율을 체크하고, 그 비율에 따라 상기 백 라이트 구동부에 일반 모드의 구동 전압을 출력하거나 또는 상기 일반 모드보다는 밝은 모드의 구동 전압을 출력하는 비교부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 데이터 계수부는,
    외부로부터 제공되는 R, G, B 화상 데이터중 어느 하나를 제공받아 화상 데이터의 계조 레벨을 체크하여 높은 레벨의 계조 데이터와 낮은 레벨의 계조 데이터를 출력하는 데이터 판별기;
    상기 높은 레벨의 계조 데이터를 카운트하여 그 카운트 수를 출력하는 제1카운터;
    상기 낮은 레벨의 계조 데이터를 카운트하여 그 카운트 수를 출력하는 제2 카운터;
    상기 제1 카운터로부터 제공되는 카운트수를 하나의 수직 동기 신호에 응답하여 한 프레임 단위로 높은 계조 레벨의 화상 데이터의 수를 합산하여 출력하는 제1 합산기; 및
    상기 제2 카운터로부터 제공되는 카운트수를 하나의 수직 동기 신호에 응답하여 한 프레임 단위로 높은 계조 레벨의 화상 데이터의 수를 합산하여 출력하는 제2 합산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  15. LCD 패널 및 백 라이트부를 포함하는 액정 표시 모듈과, 상기 LCD 패널에 주사 신호를 출력하는 게이트 드라이버와, 상기 LCD 패널에 화상 신호를 출력하는 데이터 드라이버를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    (a) 하나의 화상 프레임을 기준으로 하여 화상의 계조 데이터를 적어도 셋 이상의 계조 레벨 그룹으로 분할하고, 분할된 계조 레벨 그룹별로 RGB 각각의 화상 데이터를 카운트하는 단계;
    (b) 상기 분할한 계조 레벨 그룹중 가장 밝은 계조 레벨 그룹의 데이터 수가 전체 화상 데이터의 일정 비율 이상인지의 여부를 체크하는 단계;
    (c) 상기 단계(b)에서 상기 가장 밝은 계조 레벨 그룹의 데이터 수가 전체화상 데이터의 일정 비율 이상인 경우에는 상기 분할한 계조 레벨 그룹중 가장 어두운 계조 레벨 그룹의 데이터 수가 전체 화상 데이터의 일정 비율 이상인지의 여부를 체크하는 단계; 및
    (d) 상기 단계(c)에서 가장 어두운 계조 그룹의 데이터 수가 전체 화상 데이터 수가 전체 화상 데이터의 일정 비율 이상인 경우에는 백 라이트의 휘도를 증가시키고, 낮은 계조 데이터의 계조 변환을 실시하는 단계
    를 포함하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  16. LCD 패널 및 백 라이트부를 포함하는 액정 표시 모듈과, 상기 LCD 패널에 주사 신호를 출력하는 게이트 드라이버와, 상기 LCD 패널에 화상 신호를 출력하는 데이터 드라이버를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    (a) 한 프레임동안 화상의 계조 데이터를 고휘도 레벨의 계조를 A, 중휘도 레벨의 계조를 B, 저휘도 레벨의 계조를 C의 그룹으로 분할하여 계조의 숫자를 카운트하는 단계;
    (b) A/(A+B+C)가 0.08 이상이고, C/A가 5 이상인 제1 조건을 만족하는 지의 여부를 체크하여, 상기 제1 조건을 만족하는 경우에는 풀 화이트의 휘도가 제1 휘도 레벨이 되도록 상기 백 라이트부를 제어하는 단계;
    (c) 상기 단계(b)에서 상기 제1 조건을 불만족하는 경우에는 A/(A+B+C)가 0.05 이상이고, C/A가 10 이상의 제2 조건을 만족하는 지의 여부를 체크하여, 상기 제2 조건을 만족하는 경우에는 풀 화이트의 휘도가 상기 제1 휘도 레벨보다 밝은제2 휘도 레벨이 되도록 상기 백 라이트부를 제어하는 단계;
    (d) 상기 단계(c)에서 상기 제2 조건을 불만족하는 경우에는 A/(A+B+C)가 0.03 이상이고, C/A가 20 이상의 제3 조건을 만족하는 지의 여부를 체크하여, 상기 제3 조건을 만족하는 경우에는 풀 화이트의 휘도가 상기 제2 휘도 레벨보다 밝은 제3 휘도 레벨이 되도록 상기 백 라이트부를 제어하는 단계; 및
    (e) 상기 단계(d)에서 상기 제3 조건을 불만족하는 경우에는 풀 화이트의 휘도가 상기 제1 휘도 레벨보다 어두운 제4 휘도 레벨이 되도록 상기 백 라이트부를 제어하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 고휘도 레벨은 45/64 계조 이상이고, 상기 중휘도 레벨은 45/64 내지 32/64 계조의 사이이며, 상기 저휘도 레벨은 32/64계조 이하인 것을 특징으로 하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 휘도 레벨은 300nits(또는 cd/m2)이고, 상기 제2 휘도 레벨은 450nits(또는 cd/m2)이며, 상기 제3 휘도 레벨은 600nits(또는 cd/m2)이고, 상기제4 휘도 레벨은 200nits(또는 cd/m2)인 것을 특징으로 하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 단계(b) 내지 단계(e)의 백 라이트 제어 단계는,
    낮은 계조 데이터의 계조 변환을 실시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 백 라이트의 제어는,
    백 라이트의 램프 전류의 온/오프 듀티의 비율을 제어하는 것을 특징으로 하는 적응형 휘도 증대 기능을 갖는 액정 표시 장치의 구동 방법.
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