KR101211378B1

KR101211378B1 - 다이나믹 콘트라스트 향상 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101211378B1
Application number: KR1020060024989A
Authority: KR
Inventors: 정동일
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2012-12-13
Also published as: KR20070094371A

Abstract

본 발명은 액정표시장치에서 다이나믹 콘트라스트를 향상시키는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 게이트 구동회로 및 데이터 구동회로의 구동을 제어하고, 소정 시간 동안의 그레이 레벨의 평균값을 근거로 그레이 레벨의 변동을 분석하여 그에 따른 밝기 제어전압을 출력하는 타이밍 콘트롤러와; 상기 타이밍 콘트롤러로부터 입력되는 밝기 제어전압에 따라 백라이트 유닛의 구동을 제어하여 해당 밝기의 백라이트가 제공되도록 하는 인버터와; 상기 인버터에 의해 구동되어 액정패널에 빛을 조사하기 위한 백라이트 유닛에 의해 달성된다.

Description

다이나믹 콘트라스트 향상 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DYNAMIC CONTRAST BUILDING UP}

도 1은 종래 기술에 의한 액정표시장치의 블록도.

도 2는 8 그레이 스텝에서의 스텝 변동구간 예시도.

도 3은 본 발명에 의한 다이나믹 콘트라스트 향상 장치의 블록도.

도 4는 다이나믹 콘트라스트 향상부의 상세 블록도.

도 5는 그레이 변동에 따른 스텝 변동의 예시도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

31 : 시스템 32 : 인터페이스 회로

33 : 타이밍콘트롤러 34 : 게이트 구동회로

35 : 데이터 구동회로 36 : 액정패널

37 : 직류/직류변환기 38 : 인버터

39 : 백라이트 유닛

본 발명은 액정표시장치에서 다이나믹 콘트라스트를 향상시키는 기술에 관한 것 으로, 특히 DCR(DCR: Dynamic Contrast Ratio) 기능을 구비한 엘씨디 구동장치에서 아날로그 신호의 불안정에 의한 그레이 변동에 의해 플리커링이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 한 다이나믹 콘트라스트 향상 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치(LCD)는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인하여 그 응용범위가 사무자동화 기기, 오디오/비디오기기 등으로 점차 확대되고 있는 추세에 있다. 상기 LCD는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 영상신호에 따라 광빔의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.

이와 같은 LCD는 자발광 표시장치가 아니기 때문에 백라이트(Back Light)와 같은 광원이 필요하게 된다. 이러한 LCD용 백라이트는 직하형 방식과 도광판 방식의 두 종류가 있다. 상기 직하형 방식은 평면에 여러개의 램프를 배치한 것으로, 램프와 액정패널 사이에 확산판을 설치하여 액정패널과 램프 사이를 일정하게 유지하는 방식이다. 또한, 도광판 방식은 평판 외곽에 램프를 설치한 것으로, 램프로부터 투명한 도광판을 이용하여 액정패널 전체의 면으로 빛이 입사되도록 하는 방식이다.

백라이트 유닛의 광원으로서 종래에는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Tube)이 많이 사용되었으나, 최근에는 비교적 가격이 저렴하고 병렬 구동이 용이한 외부전극형광램프(EEFL: External Electrode Flourscent Lamp)로 대체되고 있는 실정에 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 액정표시장치의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 시스템(11)과; m×n 개의 액정셀(Clc)들이 매트릭스 타입으로 배열되고 m개의 데이 터라인(D1～Dm)과 n 개의 게이트라인(G1～Gn)이 교차되며 그 교차부에 박막트랜지스터가 형성된 액정패널(16)과; 타이밍 콘트롤러(13)의 제어를 받아 상기 게이트라인(G1～Gn)에 스캔신호를 공급하기 위한 게이트 구동회로(14)와; 상기 타이밍 콘트롤러(13)의 제어를 받아 상기 액정패널(16)의 데이터라인(D1～Dm)에 데이터를 공급하기 위한 데이터 구동회로(15)와; 상기 게이트 구동회로(14) 및 데이터 구동회로(15)의 구동을 제어하고, 인버터(18)에 밝기 제어전압을 출력하는 타이밍 콘트롤러(13)와; 상기 시스템(11)과 타이밍 콘트롤러(13)와의 인터페이싱을 위한 인터페이스 회로(12)와; 상기 액정패널(16)에서 필요로 하는 각종 구동전압을 발생하기 위한 직류/직류 변환기(17)와; 백라이트 유닛(19)을 구동하기 위한 인버터(18)와; 상기 액정패널(16)에 빛을 조사하기 위한 백라이트 유닛(19)으로 구성된 것으로, 이와 같이 구성된 종래 액정표시장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

액정패널(16)은 두 장의 유리기판 사이에 액정이 주입된 구조로 되어 있으며, 이의 하부 유리기판 상에 형성된 데이터라인(D1～Dm)과 게이트라인(G1～Gn)은 상호 직교된다.

시스템(11)의 그래픽 처리회로는 아날로그 데이터를 디지털 비디오 데이터(RGB)로 변환함과 아울러 그 디지털 비디오 데이터(RGB)의 해상도와 색온도를 조정한다. 그리고, 이 시스템(11)으로부터 출력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)와 수직/수평 동기신호 및 클럭신호는 인터페이스 회로(12)를 통해 타이밍 콘트롤러(13)에 공급된다.

상기 인터페이스 회로(12)는 디지털 비디오 데이터를 TTL 또는 CMOS 레벨로 변 환하여 병렬로 전송하는 TDMS(TDMS: Transition Minimized Differential Signal) 방식이나 디지털 비디오 데이터(RGB)를 직렬 데이터로 압축하여 전송한 후에 다시 병렬 데이터로 복원하는 LVDS(LVDS: Low Voltage Differential Signaling) 방식으로 구현된다.

상기 타이밍 콘트롤러(13)는 상기 인터페이스 회로(12)를 통해 시스템(11)으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호와 클럭신호를 이용하여 게이트 구동회로(14)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)와 데이터 구동회로(14)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)를 발생한다. 또한, 상기 타이밍 콘트롤러(13)는 상기 인터페이스 회로(12)를 통해 시스템(11)으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 재정렬하여 데이터 구동회로(15)에 공급한다.

상기 데이터 구동회로(15)는 상기 타이밍 콘트롤러(13)로부터의 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 계조값에 대응하는 아날로그 감마보상전압으로 변환하고, 그 변환된 아날로그 감마보상전압을 데이터라인(D1～Dm)에 공급한다.

상기 게이트 구동회로(14)는 상기 타이밍 콘트롤러(13)로부터의 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔펄스를 게이트라인(G1～Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터가 공급되는 액정패널(16)의 수평라인들을 선택한다.

직류/직류 변환기(17)는 상기 시스템(11)으로부터의 VCC 전압을 이용하여 고전위 공통전압인 VDD 전압, VCOM 전압, VGH 전압, VGL 전압을 발생한다.

인버터(18)는 상기 시스템(11)으로부터의 인버터 직류입력전압(Vinv)을 교류전 압으로 변환하고, 그 변환된 교류전압을 승압하여 관전류를 백라이트 유닛(19)의 램프들에 공급한다.

백라이트 유닛(19)은 램프, 도광판, 프리즘시트 및 확상시트 등의 광학시트를 이용하여 액정패널(16)에 면광원으로 빛을 조사한다.

한편, 상기 타이밍 콘트롤러(13)는 다음과 같은 다이나믹 명암 배합(DCR: Dynamic Contrast Ratio) 기능을 수행한다. 즉, 상기 인터페이스 회로(12)를 통해 상기 시스템(11)으로부터 입력되는 디지털 신호의 프레임당 데이터를 분석하여 몇 그레이(gray) 레벨에 해당되는지 확인한 후 그 확인된 그레이 레벨에 따라 그레이 스텝별로 백라이트의 밝기를 조절하기 위한 밝기 제어전압(Vbr)을 생성하여 상기 인버터(18)에 공급한다.

따라서, 상기 인버터(18)는 상기 밝기 제어전압(Vbr)에 따라 백라이트 유닛(19)의 구동을 제어하여 이로부터 해당 밝기의 백라이트가 제공된다.

DCR의 원래 목적은 그레이가 낮은 경우 특히 블랙(black)에서 백라이트의 밝기를 최소화하여 블랙 레벨을 낮게 만들어 콘트라스트를 높이는데 있으며, 특히 동영상에서 그레이간 변화를 자연스럽게 만들어 동화상의 화질을 향상시키기 위함이다.

상기 밝기 제어전압(Vbr)에는 스텝 변동구간이 존재하는데 도 2는 8 그레이 스텝에서의 스텝 변동구간을 나타낸 것이다. 즉, 그레이 레벨이 0～7gray인 경우 상기 밝기 제어전압(Vbr)이 1.5V로 출력되고, 그레이 레벨이 8gray로 상승되면 상기 밝기 제어전압(Vbr)이 1.8V로 출력되는 예를 나타낸 것이다.

LCD 모니터 세트의 경우, 아날로그 신호와 디지털 신호를 모두 입력받을 수 있 게 되어 있는데, 입력신호가 디지털 신호인 경우 별다른 문제점이 발생되지 않지만 아날로그 신호인 경우 순간적인 변동에 의해 올바르지 않은 디지털 값으로 변환될 수 있다. 이와 같은 경우 밝기 제어전압(Vbr)의 스텝이 순간적으로 불안정한 상태로 설정되어 플리커링이 유발되는 문제점이 있었다.

예를 들어, 아날로그의 그레이 레벨(예: 7 gray)이 불안정한 상태로 입력되는 경우 이를 디지털의 그레이 레벨로 변환하면 7±1 gray가 되고, 이에 의해 상기 밝기 제어전압(Vbr)이 1.5V 또는 1.8V로 불안정하게 설정되어 플리커링이 발생된다.

따라서, 본 발명의 목적은 DCR 기능을 구비한 엘씨디 구동장치에서 그레이 레벨이 불안정한 상태로 입력되는 경우에도 안정되고 정확한 밝기 제어전압을 출력하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 게이트 구동회로 및 데이터 구동회로의 구동을 제어하고, 소정 시간 동안의 그레이 레벨의 평균값을 근거로 그레이 레벨의 변동을 분석하여 그에 따른 밝기 제어전압을 출력하는 타이밍 콘트롤러와; 상기 타이밍 콘트롤러로부터 입력되는 밝기 제어전압에 따라 백라이트 유닛의 구동을 제어하여 해당 밝기의 백라이트가 제공되도록 하는 인버터와; 상기 인버터에 의해 구동되어 액정패널에 빛을 조사하기 위한 백라이트 유닛을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명 한다.

도 3은 본 발명에 의한 다이나믹 콘트라스트 향상 장치의 일실시 구현예를 보인 전체 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 시스템(31)과; m×n 개의 액정셀(Clc)들이 매트릭스 타입으로 배열되고 m개의 데이터라인(D1～Dm)과 n 개의 게이트라인(G1～Gn)이 교차되며 그 교차부에 박막트랜지스터가 형성된 액정패널(36)과; 타이밍 콘트롤러(33)의 제어를 받아 상기 게이트라인(G1～Gn)에 스캔신호를 공급하기 위한 게이트 구동회로(34)와; 상기 타이밍 콘트롤러(33)의 제어를 받아 상기 액정패널(36)의 데이터라인(D1～Dm)에 데이터를 공급하기 위한 데이터 구동회로(35)와; 상기 게이트 구동회로(34) 및 데이터 구동회로(35)의 구동을 제어함과 아울러, 입력되는 그레이 레벨의 변동을 분석하여 밝기 제어전압을 출력함에 있어서, 소정 시간 동안의 그레이 레벨의 평균값을 근거로 그레이 레벨의 변동을 분석하여 밝기 제어전압을 출력하는 다이나믹 콘트라스트 향상부(33A)를 구비한 타이밍 콘트롤러(33)와; 상기 시스템(31)과 타이밍 콘트롤러(33)와의 인터페이싱을 위한 인터페이스 회로(32)와; 상기 액정패널(36)에서 필요로 하는 각종 구동전압을 발생하기 위한 직류/직류 변환기(37)와; 타이밍 콘트롤러(33)로부터 입력되는 밝기 제어전압에 따라 백라이트 유닛(39)의 구동을 제어하여 이로부터 해당 밝기의 백라이트가 제공되도록 하는 인버터(38)와; 상기 인버터(38)에 의해 구동되어 상기 액정패널(16)에 빛을 조사하기 위한 백라이트 유닛(39)으로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

액정패널(36)은 두 장의 유리기판 사이에 액정이 주입된 구조로 되어 있으며, 이의 하부 유리기판 상에 형성된 데이터라인(D1～Dm)과 게이트라인(G1～Gn)은 상호 직교된다.

시스템(31)의 그래픽 처리회로는 아날로그 데이터를 디지털 비디오 데이터(RGB)로 변환함과 아울러 그 디지털 비디오 데이터(RGB)의 해상도와 색온도를 조정한다. 그리고, 이 시스템(31)으로부터 출력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)와 수직/수평 동기신호 및 클럭신호는 인터페이스 회로(32)를 통해 타이밍 콘트롤러(33)에 공급된다.

상기 인터페이스 회로(32)는 디지털 비디오 데이터를 TTL 또는 CMOS 레벨로 변환하여 병렬로 전송하는 TDMS(TDMS: Transition Minimized Differential Signal) 방식이나 디지털 비디오 데이터(RGB)를 직렬 데이터로 압축하여 전송한 후에 다시 병렬 데이터로 복원하는 LVDS(LVDS: Low Voltage Differential Signaling) 방식으로 구현된다.

상기 타이밍 콘트롤러(33)는 상기 인터페이스 회로(32)를 통해 시스템(31)으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호와 클럭신호를 이용하여 게이트 구동회로(34)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)와 데이터 구동회로(34)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)를 발생한다. 또한, 상기 타이밍 콘트롤러(33)는 상기 인터페이스 회로(32)를 통해 시스템(31)으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 재정렬하여 데이터 구동회로(35)에 공급한다.

상기 데이터 구동회로(35)는 상기 타이밍 콘트롤러(33)로부터의 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 계조값에 대응하는 아날로그 감 마보상전압으로 변환하고, 그 변환된 아날로그 감마보상전압을 데이터라인(D1～Dm)에 공급한다.

상기 게이트 구동회로(34)는 상기 타이밍 콘트롤러(33)로부터의 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔펄스를 게이트라인(G1～Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터가 공급되는 액정패널(16)의 수평라인들을 선택한다.

직류/직류 변환기(37)는 상기 시스템(31)으로부터의 VCC 전압을 이용하여 고전위 공통전압인 VDD 전압, VCOM 전압, VGH 전압, VGL 전압을 발생한다.

인버터(38)는 상기 시스템(31)으로부터의 인버터 직류입력전압(Vinv)을 교류전압으로 변환하고, 그 변환된 교류전압을 승압하여 관전류를 백라이트 유닛(39)의 램프들에 공급한다.

백라이트 유닛(39)은 램프, 도광판, 프리즘시트 및 확상시트 등의 광학시트를 이용하여 액정패널(16)에 면광원으로 빛을 조사한다.

한편, 상기 타이밍 콘트롤러(33)의 다이나믹 콘트라스트 향상부(33A)에서의 다이나믹 명암 배합(DCR: Dynamic Contrast Ratio) 처리과정을 도 5를 참조하여 참조하여 설명하면 다음과 같다.

히스토그램 분석부(41)에서는 히스토그램을 분석하여 영상의 밝기를 파악한 후 그에 따른 그레이 레벨을 출력한다.

스텝변동구간 판단부(42)에서는 상기 히스토그램 분석부(41)에서 출력되는 그레이 레벨을 입력받아 밝기 제어전압(Vbr)의 스텝변동구간을 판단하게 된다. 상기 스텝변동구간 판단예를 도 4에 나타내었다

예를 들어, 8 그레이 스텝(0～7gray,8～15gray,…)을 적용하는 경우, 현재 밝기 제어전압(Vbr)이 1.5V로 출력되고 있는 상태에서 그레이 레벨이 8gray로 상승되면 곧바로 그레이 스텝이 상승 변경된 것으로 판단하지 않고, 소정 시간 동안의 그 그레이 레벨의 평균값(또는 지속시간)을 확인하여 조건을 만족하면 한 스텝 상승 변경된 것으로 판단한다.

이와 마찬가지로, 현재 밝기 제어전압(Vbr)이 1.8V로 출력되고 있는 상태에서 그레이 레벨이 7gray로 하강되면 곧바로 스텝이 하강 변경된 것으로 판단하지 않고, 소정 시간 동안의 그 그레이 레벨의 평균값을 확인하여 조건을 만족하면 비로서 한 스텝 하강 변경된 것으로 판단한다.

따라서, 그레이 레벨값이 불안정한 상태로 유지되더라고 밝기 제어전압(Vbr)을 안정되고 정확한 값으로 출력할 수 있게 된다.

그리고, 밝기제어전압 출력부(43)에서는 상기 스텝변동구간 판단부(42)에서의 판단 결과에 따라 해당 밝기제어전압(Vbr)을 출력한다. 예를 들어, 0～7gray 스텝으로 판명되면 밝기제어전압(Vbr)을 1.5V로 출력하고, 8～15gray 스텝으로 판명되면 밝기제어전압(Vbr)을 1.8V로 출력한다.

또한, 인버터(38)는 상기 타이밍 콘트롤러(33)의 다이나믹 콘트라스트 향상부(33A)로부터 입력되는 상기 밝기 제어전압(Vbr)에 따라 백라이트 유닛(39)의 구동을 제어하여 이로부터 해당 밝기의 백라이트가 제공된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, DCR 기능을 구비한 엘씨디 구동 장치에서 그레이 레벨의 변화에 따라 밝기 제어전압을 출력할 때 그레이 레벨의 변동에 따라 곧바로 그레이 스텝이 상승 변경된 것으로 판단하지 않고, 소정 시간 동안의 그 그레이 레벨의 평균값을 확인하여 조건을 만족하면 변경된 것으로 판단하여 해당 레벨의 밝기 제어전압을 출력하도록 함으로써, 그레이 레벨이 불안정한 상태로 변경되되는 경우에도 안정되고 정확한 밝기 제어전압을 출력할 수 있게 되고, 이로 인하여 플리커링을 확실하게 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

소정 시간동안의 그레이 레벨의 평균값을 근거로 해당 그레이 레벨의 변동여부를 판단하여 그에 따른 밝기 제어전압을 출력하는 타이밍 콘트롤러와;

상기 밝기 제어전압에 따라 백라이트 유닛의 구동을 제어하여 해당 밝기의 백라이트가 제공되도록 하는 인버터를 포함하고,

상기 타이밍 콘트롤러는 히스토그램을 분석하여 영상의 밝기에 따른 그레이 레벨을 출력하는 히스토그램 분석부; 및

상기 그레이 레벨의 변동을 근거로 밝기 제어전압을 출력함에 있어서, 소정 시간동안의 그레이 레벨의 평균값을 근거로 해당 그레이 레벨의 변동 여부를 판단하는 스텝변동구간 판단부

로 구성된 것을 특징으로 하는 다이나믹 콘트라스트 향상 장치.
제1항에 있어서,

상기 타이밍 콘트롤러는,

상기 스텝변동구간 판단부의 판단 결과에 따라 해당 밝기제어전압을 출력하는 밝기제어전압 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나믹 콘트라스트 향상 장치.
제2항에 있어서, 밝기제어전압은 8 그레이 스텝 단위로 변경되는 것을 특징으로 하는 다이나믹 콘트라스트 향상 장치.
제1항에 있어서, 스텝변동구간 판단부는 밝기 제어전압을 소정치로 출력하고 있는 상태에서 그레이 레벨이 특정치로 상승되면, 소정 시간 동안의 그 그레이 레벨의 평균값을 확인하여 조건을 만족하면 그레이 레벨이 한 스텝 상승된 것으로 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 다이나믹 콘트라스트 향상 장치.
제1항에 있어서, 스텝변동구간 판단부는 밝기 제어전압을 특정치로 출력하고 있는 상태에서 그레이 레벨이 소정치로 하강되면, 소정 시간 동안의 그 그레이 레벨의 평균값을 확인하여 조건을 만족하면 그레이 레벨이 한 스텝 하강된 것으로 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 다이나믹 콘트라스트 향상 장치.
소정 시간동안의 그레이 레벨의 평균값을 근거로 해당 그레이 레벨의 변동여부를 판단하여 그에 따른 밝기 제어전압을 출력하는 단계와;

상기 밝기 제어전압에 따라 인버터의 구동을 제어하여 백라이트 유닛에서 해당 밝기의 백라이트가 제공되도록 하는 단계를 포함하고,

상기 밝기 제어전압을 출력하는 단계는,

히스토그램을 분석하여 영상의 밝기에 따른 그레이 레벨을 출력하는 단계;

상기 그레이 레벨의 변동을 근거로 밝기 제어전압을 출력함에 있어서, 소정시간동안의 그레이 레벨의 평균값을 근거로 해당 그레이 레벨의 변동 여부를 판단하는 단계; 및

상기 변동 여부의 판단 결과에 따라 해당 밝기제어전압을 출력하는 단계를 포함하는 것을 것을 특징으로 하는 다이나믹 콘트라스트 향상 방법.