KR101110654B1 - 백라이트 유닛 구동부와 그 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백라이트 유닛 구동부에 관한 것으로서, 연속적으로 입력되는 영상데이터에서 휘도 정보를 검출하고 상기 검출된 휘도 정보간의 변화를 감지하며 상기 변화되는 휘도 정보에 따라 연속된 휘도제어신호를 출력하는 램프제어시스템부와; 상기 램프제어시스템부로부터 휘도제어신호를 입력받아 적분하여 나타나는 함수에 의해 필터링된 휘도제어신호를 출력하는 휘도제어신호 필터링부와; 상기 휘도제어신호 필터링부에서 출력되는 필터링된 휘도제어신호를 입력받아 램프구동을 위한 교류신호로 변환하여 출력하는 인버터를 포함하는 백라이트 유닛 구동부를 구비한다.

이는 영상데이터의 급격한 휘도 변화에 따라 출력되는 램프 휘도제어신호의 급격한 변화를 최소화하여 램프의 휘도 변화에 의한 화면의 껌벅거림 현상을 개선하는 효과가 있다.

Description

백라이트 유닛 구동부와 그 액정표시장치{Back-light driving unit and LCD thereof}

도 1은 종래의 적응형 휘도증가 백라이트 유닛을 채용하는 액정표시장치를 도시한 도면

도 2a 및 2b는 각각 영상의 컬러 패턴 변화도면과 이에 따른 램프 휘도제어신호의 변화를 설명하기 위한 신호그래프

도 3은 본 발명에 따른 백라이트 유닛 구동부의 구성을 도시한 블록도면

도 4는 본 발명에 따른 백라이트 유닛 구동부의 휘도제어신호 필터링부의 구체적인 회로 구성을 도시한 도면

도 5는 본 발명에 따른 백라이트 유닛 구동부의 응용 구성을 도시한 블록도면

도 6은 본 발명에 따른 백라이트 유닛 구동부에 의해 생성된 램프 휘도제어신호를 설명하기 위한 신호그래프

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

100 : 백라이트 유닛 구동부 110 : 램프제어시스템부

115 : 신호증폭부 120 : 휘도제어신호 필터링부

130 : 인버터

본 발명은 백라이트 유닛 구동부에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 영상데이터의 급격한 휘도 변화에 적응되어 출력되는 램프 휘도제어신호의 급격한 변화를 최소화하여 화면의 껌벅거림 현상을 개선한 백라이트 유닛 구동부와 그 액정표시장치에 관한 것이다.

최근 정보화 사회로 시대가 급격히 발전함에 따라 박형화, 경량화, 전력 저소비화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 이 중 액정 표시 장치(liquid crystal display)가 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크-탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.

일반적으로 액정 표시 장치는 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.

이러한 액정 표시 장치는 경량, 박형, 저소비 전력 구동 등의 특징과 함께 액정 재료의 개량 및 미세화소 가공기술의 개발에 의해 화질이 가속적으로 개선되고 있으며, 또한 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세이며, 그 응용범위는 시계, 전자식 탁상 계산기, 계측기기 등 점진적으로 투사형 표시 장치(project display) 등의 소형 고정밀 표시에 관한 응용장치 및 노트북 컴퓨터(note book personal computer)나 워크스테이션(workstation), 텔레비전(television) 등의 대형, 다화소 표시 응용장치 등으로 광범위하다.

이처럼 그 응용의 범위가 점차로 확대되는 액정표시장치는, 각각 컬러필터와 박막트랜지스터가 형성된 두 장의 기판 사이에 액정이 주입된 액정패널과, 상기 액정패널에 신호를 공급하여 화상을 표시하는 구동회로부와, 상기 액정패널의 측면 또는 하면에 구비되어 상기 패널 측으로 광을 공급하여 화상의 인식을 가능하게 하는 백라이트 유닛으로 구성된다.

이 중 백라이트 유닛은 액정표시장치의 선명한 화질 구현을 위해 더욱 높은 휘도를 갖는 램프들이 구비되고 있으며, 이런 고휘도 램프들은 높은 관전류를 공급함으로써 구동된다.

그런데, 상기 램프에 공급되는 관전류와 램프의 수명은 반비례하는 관계가 있는데, 높은 휘도를 얻기 위해 높은 관전류를 인가할 경우 램프의 수명이 감소하며 반대로 램프의 수명을 연장하기 위해 적은 관전류를 인가할 경우 램프의 휘도가 떨어지는 단점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 적응형 휘도증가 백라이트 유닛이 제시되었는데, 이는 영상데이터의 휘도를 분석하여 그 휘도에 따라 휘도제어신호를 발생시 키고 상기 휘도제어신호에 따라 인버터에서 램프를 구동하는 방법이다. 즉, 영상데이터의 계조에 따라 램프의 휘도를 제어하기 때문에 저계조의 영상을 고계조와 동일한 휘도를 내도록 구동시키는 등의 불필요한 전력 소비를 줄이게 되었다.

도 1은 종래의 적응형 휘도증가 백라이트 유닛을 채용하는 액정표시장치를 도시한 도면이다.

다수개의 데이터라인(DL)과 다수개의 게이트라인(GL)이 교차되는 영역에 액정과 박막트랜지스터가 구성되어 화소영역을 형성하고 있는 액정패널(10)과, 상기 데이터라인(DL)으로 영상데이터를 인가하는 데이터구동부(20)와, 상기 게이트라인(GL)으로 스캔신호를 인가하는 게이트구동부(30)와, 상기 데이터구동부(20)와 게이트구동부(30)로 인가되는 신호의 타이밍을 제어하는 타이밍제어부(40)와, 상기 액정패널(10)로 빛을 공급하는 백라이트 유닛(50)으로 구성된다.

여기서, 상기 백라이트 유닛(50)은 빛을 발산하는 램프(52)와, 외부로부터 공급된 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터(56)와, 상기 타이밍제어부(40)로부터 입력받은 영상데이터에 대한 휘도제어신호(Vbr)를 출력하는 램프제어시스템부(54)로 구성된다.

상기 램프제어시스템부(54)는 상기 타이밍제어부(40)로부터 입력된 영상데이터에 포함된 휘도 정보를 추출하여 그 휘도 변화를 감지하고, 그 휘도 변화에 따라 연속되는 직류(DC)레벨의 아날로그 신호인 휘도제어신호(Vbr)를 생성하여 상기 인버터(56)측으로 출력하는 적응형 휘도 제어 기능을 제공하는데, 이때 상기 램프제어시스템부(54)는 별도의 칩(Chip) 형태로 구성되기도 한다.

그런데, 상기 액정표시장치로 입력되는 영상데이터가 급격한 변화를 보일 경우, 예를 들어 도 2a와 같이 화이트(W)패턴과 블랙(B)패턴간 변화가 발생할 경우, 도 2b에 도시된 바와 같이, 화이트 패턴에 대한 휘도제어신호(Vbr) 레벨(Vmax)과 블랙패턴의 휘도제어신호(Vbr) 레벨(Vmin)간 연속되는 휘도제어신호(Vbr) 레벨이 급격하게 수직 상승/하강 변화되는 형상이 발생하게 된다.

이처럼 급격한 휘도제어신호(Vbr)의 변화가 반복될 경우, 즉 영상휘도변화가 급격한 패턴이 반복되어 입력되면 램프(52) 역시 휘도의 급격한 변화를 보이게 되고, 이는 사용자의 눈에 껌뻑거림으로 나타나는 문제점이 발생한다.

이에 본 발명은, 인버터로 입력되는 휘도제어신호의 급격한 변화를 부드럽게 바꾸어 줌으로써 결국 램프의 휘도 변화를 부드럽게 하여 껌벅거림 현상을 개선한 적응형 휘도증가 백라이트 유닛 구동부와 그 액정표시장치를 제시하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 연속적으로 입력되는 영상데이터에서 휘도 정보를 검출하고 상기 검출된 휘도 정보간의 변화를 감지하며 상기 변화되는 휘도 정보에 따라 연속된 휘도제어신호를 출력하는 램프제어시스템부와; 상기 램프제어시스템부로부터 휘도제어신호를 입력받아 적분하여 나타나는 함수에 의해 필터링된 휘도제어신호를 출력하는 휘도제어신호 필터링부와; 상기 휘도제어신호 필터링부에서 출력되는 필터링된 휘도제어신호를 입력받아 램프구동을 위한 교류신호로 변환하여 출력하는 인버터를 포함하는 백라이트 유닛 구동부를 제안한다.

또한 본 발명은, 다수개의 데이터라인과 게이트라인이 교차되어 다수개의 화소영역을 형성하고 상기 각 화소영역에 액정과 스위칭소자가 구성된 액정패널과; 영상데이터를 입력받아 다수의 제어신호를 생성하여 상기 각 데이터라인과 게이트라인으로 출력하는 타이밍제어부와; 상기 타이밍제어부의 제어신호에 의해 상기 액정패널의 각 데이터라인으로 영상데이터를 인가하는 데이터구동부와; 상기 타이밍제어부의 제어신호에 의해 상기 액정패널의 각 게이트라인으로 스캔신호를 출력하는 게이트구동부와; 상기 액정패널로 광을 공급하기 위해 발광하는 하나 이상의 램프로 구성되는 백라이트 유닛과; 상기 영상데이터에서 휘도 정보를 검출하고 상기 검출된 휘도 정보간의 변화를 감지하며 상기 변화되는 휘도 정보에 따라 연속된 휘도제어신호를 출력하는 램프제어시스템부와, 상기 램프제어시스템부로부터 휘도제어신호를 입력받아 적분하여 나타나는 함수에 의한 필터링된 휘도제어신호를 출력하는 휘도제어신호 필터링부와, 상기 휘도제어신호 필터링부에서 출력되는 필터링된 휘도제어신호를 입력받아 램프구동을 위한 교류신호로 변환하여 상기 백라이트 유닛으로 출력하는 인버터를 포함하는 백라이트 유닛 구동부를 포함하는 액정표시장치를 제안한다.

여기서, 상기 램프제어시스템부에서 출력되는 휘도제어신호는 직류 전압인 것을 특징으로 한다.

상기 램프제어시스템부에서 출력되는 휘도제어신호는 프레임주기로 연속하여 출력되는 신호인 것을 특징으로 한다.

상기 휘도제어신호 필터링부는 로우패스필터인 것을 특징으로 한다.

상기 로우패스필터는 각각 병렬 연결된 저항과 커패시터로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 램프제어시스템부와 휘도제어신호 필터링부 사이에 구성되는 신호증폭부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 신호증폭부는 증폭기인 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 백라이트 유닛 구동부(100)의 구성을 도시한 블록도면으로서, 휘도제어신호(Vbr)를 출력하는 램프제어시스템부(110)와, 상기 휘도제어신호(Vbr)를 필터링하는 휘도제어신호 필터링부(120)와, 상기 필터링된 휘도제어신호(Vbr')를 입력받아 램프를 구동하는 인버터(130)로 구성된다.

상기 램프제어시스템부(110)는 영상데이터에 따라 램프 휘도를 변화시켜 구동하는 적응형 휘도증가 백라이트 유닛에서 적응형 휘도제어신호를 출력하는데, 외부장치, 예를 들면 그래픽카드 또는 타이밍제어회로 등으로부터 입력받은 영상데이터에서 휘도정보를 검출한다. 이때 상기 영상데이터는 통상 화상정보를 가진 RGB신호로 입력되며, 이러한 RGB데이터를 휘도신호(Y)와 색차신호(U,V)로 구성되는 YUV신호로 변환하고 이중 휘도신호(Y)만을 검출하는 방식을 이용하는 것이 바람직하 며, 이러한 방법 등으로 검출된 휘도정보(Y)의 분석을 수행하여 연속되는 휘도제어신호(Vbr)을 출력한다.

상기 휘도제어신호(Vbr)는 인버터(130)에서 램프의 발광을 위한 구동전류를 제어하여 휘도조절을 수행할 수 있도록 하는 신호로서 직류(DC) 전압신호이다. 상기 램프제어시스템부(110)에 의해 프레임 주기로 출력되는 휘도제어신호(Vbr)는 전술한 도 2b와 같은 형태로 출력된다.

상기 휘도제어신호 필터링부(120)는 상기 램프제어시스템부(110)에서 도 2b와 같은 형태로 연속하여 출력되는 휘도제어신호(Vbr)의 급격한 상승 또는 하강 현상을 개선하기 위한 구성으로서, 로우 패스 필터(Low pass filter : LPF)를 구성하여 휘도제어신호(Vbr)간 변화 시차를 줌으로써 램프의 급격한 휘도변화에 의한 껌벅거림 현상을 개선하는 방안이다.

상기 휘도제어신호 필터링부(120)로 구성되는 로우패스필터(LPF)는 도 4와 같이, 바람직하게는 저항(R)과 커패시터(C)로 구성되며 각각의 저항과 용량은 사용자의 선택에 따라 달라질 수 있다.

또한, 필요에 따라 도 5와 같이, 상기 램프제어시스템부(110)와 휘도제어신호 필터링부(120) 사이에 휘도제어신호(Vbr)의 증폭을 위한 신호증폭부(115)를 더욱 구성할 수도 있다. 상기 신호증폭부(115)로 사용되는 소자는 증폭기(Amplifier)일 수 있다.

상기 휘도제어신호 필터링부(120)로 사용되는 로우 패스 필터(LPF)는 일종의 적분회로(Integral circuit)로서, 연속한 상수(constant)로 입력되는 휘도제어신호 (Vbr)의 변화량을 적분하여 일차함수로 변환함으로써, 도 6과 같이, 필터링되어 신호간 상승 및 하강이 완만하게 출력되는 필터링된 휘도제어신호(Vbr')를 생성하게 된다. 즉, 휘도제어신호(Vbr)의 증가(+) 변화의 경우 Y=X의 1차함수로, 휘도제어신호(Vbr)의 감소(-) 변화의 경우 Y=-X와 같은 1차함수로 변환되는 것이다. (여기서, Y는 양의 시간축, X는 양의 휘도제어신호축이다.)

도 7은 영상데이터의 변화가 없을 경우에 상기 휘도제어신호 필터링부(120)에 의해 출력되는 휘도제어신호(Vbr')를 도시하고 있는데, 필터링 이전의 휘도제어신호(Vbr)간 변화량이 없기 때문에 인버터(130)로 입력되는 필터링된 휘도제어신호(Vbr')는 동일한 직류(DC) 전압 레벨을 가진다.

상기와 같이 신호간 변화가 급격한 휘도제어신호 간의 변화를 완만하게 변화시켜 상기 인버터(130)로 입력한 후 인버터(130)에 의한 램프 발광 구동을 수행할 경우, 급격한 휘도제어신호의 변화에도 램프광의 휘도는 사용자가 인식할 정도로 급격하게 변화되지 않기 때문에 껌벅거림이 개선되는 효과가 있다.

상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 백라이트 유닛 구동부는, 적응형 휘도증가 백라이트 유닛에서 램프 휘도제어신호가 급격히 변화하는 상황이 발생할 경우 휘도제어신호의 변화를 연속적이며 완만한 상승 또는 하강 커브를 가지도록 변화시켜 주어 액정패널을 통한 램프광의 껌벅거림 현상을 제거하는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 연속적으로 입력되는 영상데이터에서 휘도 정보를 검출하고 상기 검출된 휘도 정보간의 변화를 감지하며 상기 변화되는 휘도 정보에 따라 연속된 휘도제어신호를 출력하는 램프제어시스템부와;

   상기 램프제어시스템부로부터 휘도제어신호를 입력받아 적분하여 나타나는 함수에 의해 필터링된 휘도제어신호를 출력하는 휘도제어신호 필터링부와;

   상기 휘도제어신호 필터링부에서 출력되는 필터링된 휘도제어신호를 입력받아 램프구동을 위한 교류신호로 변환하여 출력하는 인버터를 포함하고,

   상기 휘도제어신호 필터링부는 로우패스필터이고

   상기 로우패스필터는 각각 병렬 연결된 저항과 커패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛 구동부
2. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 램프제어시스템부에서 출력되는 휘도제어신호는 직류 전압인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛 구동부
3. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 램프제어시스템부에서 출력되는 휘도제어신호는 프레임주기로 연속하여 출력되는 신호인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛 구동부
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 램프제어시스템부와 휘도제어신호 필터링부 사이에 구성되는 신호증폭부

   를 더욱 포함하는 백라이트 유닛 구동부
7. 청구항 제 6 항에 있어서,

   상기 신호증폭부는 증폭기인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛 구동부
8. 다수개의 데이터라인과 게이트라인이 교차되어 다수개의 화소영역을 형성하고 상기 각 화소영역에 액정과 스위칭소자가 구성된 액정패널과;

   영상데이터를 입력받아 다수의 제어신호를 생성하여 상기 각 데이터라인과 게이트라인으로 출력하는 타이밍제어부와;

   상기 타이밍제어부의 제어신호에 의해 상기 액정패널의 각 데이터라인으로 영상데이터를 인가하는 데이터구동부와;

   상기 타이밍제어부의 제어신호에 의해 상기 액정패널의 각 게이트라인으로 스캔신호를 출력하는 게이트구동부와;

   상기 액정패널로 광을 공급하기 위해 발광하는 하나 이상의 램프로 구성되는 백라이트 유닛과;

   상기 영상데이터에서 휘도 정보를 검출하고 상기 검출된 휘도 정보간의 변화를 감지하며 상기 변화되는 휘도 정보에 따라 연속된 휘도제어신호를 출력하는 램프제어시스템부와, 상기 램프제어시스템부로부터 휘도제어신호를 입력받아 적분하여 나타나는 함수에 의한 필터링된 휘도제어신호를 출력하는 휘도제어신호 필터링부와, 상기 휘도제어신호 필터링부에서 출력되는 필터링된 휘도제어신호를 입력받아 램프구동을 위한 교류신호로 변환하여 상기 백라이트 유닛으로 출력하는 인버터를 포함하는 백라이트 유닛 구동부를 포함하고,

   상기 휘도제어신호 필터링부는 로우패스필터이고

   상기 로우패스필터는 각각 병렬 연결된 저항과 커패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치

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