KR101319352B1 - 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 프로파일이 변경되더라도 광량 데이터의 변경만으로 화소별 총광량을 정확하게 검출할 수 있는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 로컬 디밍 구동 방법은 백라이트의 한 광원을 구동하여 다수의 샘플링 포인트에서의 광량을 측정하여 샘플링 포인트별 광량 데이터를 메모리에 저장하는 단계와; 입력 영상을 블록 단위로 분석하여 블록별 로컬 디밍값을 결정하는 단계와; 현재 입력 데이터의 화소 위치를 검출하는 단계와; 상기 메모리로부터 상기 현재 화소와 인접한 다수의 샘플링 포인트 및 광량 데이터를 선택하는 단계와; 상기 선택한 샘플링 포인트별 광량 데이터를 선형 보간하여 상기 현재 화소의 광량 데이터로 출력하는 단계와; 상기 현재 화소의 광량 데이터와 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하는 단계와; 상기 산출된 게인값으로 상기 입력 데이터를 보상하는 단계와; 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 백라이트의 휘도를 블록별로 제어하는 단계를 포함한다.

LCD, 백라이트 로컬 디밍, 광 프로 파일, 샘플링 포인트, 광량 분석, 게인값

Description

액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치{METHOD FOR DRIVING LOCAL DIMMING OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND APPARATUS THEREOF}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 광 프로파일이 변경되더라도 광량 데이터의 변경만으로 화소별 총광량을 정확하게 검출할 수 있는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 영상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Dispaly Panel; PDP), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 표시 장치 등과 같은 평판 표시 장치가 주로 이용된다.

액정 표시 장치는 굴절율 및 유전율 등의 이방성을 갖는 액정의 전기적 및 광학적 특성을 이용한 화소 매트릭스를 통해 영상을 표시하는 액정 패널과, 액정 패널을 구동하는 구동 회로와, 액정 패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛을 구비한다. 액정 표시 장치의 각 화소는 데이터 신호에 따른 액정 배열 방향의 가변으로 백라이트 유닛으로부터 액정 패널 및 편광판을 통해 투과하는 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현한다.

액정 표시 장치에서 각 화소의 휘도는 백라이트 유닛의 휘도와 데이터에 따른 액정의 광투과율의 곱으로 결정된다. 액정 표시 장치는 콘트라스트비(Contrast Ratio) 향상과 소비 전력 감소를 위하여 입력 영상을 분석하여 디밍값 조정으로 백라이트 휘도를 제어함과 아울러 데이터를 보상하는 백라이트 디밍(Backlight Dimming)을 이용하고 있다. 예를 들면, 소비 전력 감소를 위한 백라이트 디밍 방법은 디밍값 감소로 백라이트 휘도를 감소시키고 데이터 보상으로 휘도를 상승시킴으로써 백라이트 유닛의 소비 전력을 감소시킨다.

최근 백라이트 유닛은 기존 램프와 대비하여 고휘도 및 저소비 전력의 장점을 갖는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이하 LED)를 광원으로 이용한 LED 백라이트를 이용하고 있다. LED 백라이트는 위치별 제어가 가능하므로 다수의 발광 블록으로 분할하여 블록별로 휘도를 제어하는 로컬 디밍(Local Dimming) 방법으로 구동될 수 있다. 로컬 디밍 방법은 백라이트 및 액정 패널을 다수의 블록으로 분할하고 블록별로 데이터를 분석하여 로컬 디밍값을 결정하고 데이터를 보상하므로 콘트라스트비를 더욱 향상시키고 소비 전력을 더욱 감소시킬 수 있다.

그러나, 로컬 디밍 방법은 백라이트를 다수의 발광 블럭으로 분할하여 블록별로 휘도를 제어하므로 램프 백라이트의 전체 휘도를 제어하는 글로벌 디밍 구동 방법 보다 전체 휘도가 감소하므로, 로컬 디밍과 동시에 입력 데이터를 보상함으로써 감소된 백라이트 휘도를 보상하고 있다. 이를 위하여, 백라이트의 한 광원의 거리별 발광량을 측정한 광 프로파일로부터 각 화소에 도달하는 광량을 분석하고 분석한 광량을 이용하여 데이터 보상을 위한 게인값을 산출한다. 따라서, 데이터의 정확한 휘도 보상을 위해서는 각 화소에 도달하는 광량이 정확하게 산출되어야 한다.

종래의 로컬 디밍 방법은 도 1과 같이 광 프로파일과 유사한 특성을 갖는 가우시안 함수(Gaussian Function), 버터워스 함수(Butterworth Function) 등과 같은 함수를 이용하여 광원으로부터 각 화소에 도달하는 광량을 산출하였다. 그러나, 한 화면의 전 영역에서 백라이트가 동일 휘도로 발광하고 있을 때 각 화소에 도달하는 광량이 화소별로 동일해야 하지만 종래의 함수를 이용하여 각 화소에 도달하는 광량을 산출하면 백라이트의 동일 휘도 대비 화소별 광량이 동일하지 않은 문제점이 있다. 이로 인하여 백라이트의 동일 휘도 및 동일 데이터에 대한 보상 데이터의 편차로 인하여 화질이 저하될 수 있다. 또한, 종래의 함수로 광량을 분석하는 알고리즘을 이용한 로컬 디밍 방법은 광원 모양 및 형태에 따라 광 프로파일이 변경되면 새로운 알고리즘을 적용해야 하는 곤란성이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광 프로파일이 변경되더라도 광량 데이터의 변경만으로 화소별 총광량을 정확하게 검출할 수 있는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법은 백라이트의 한 광원을 구동하여 다수의 샘플링 포인트에서의 광량을 측정하여 샘플링 포인트별 광량 데이터를 메모리에 저장하는 단계와; 입력 영상을 블록 단위로 분석하여 블록별 로컬 디밍값을 결정하는 단계와; 현재 입력 데이터의 화소 위치를 검출하는 단계와; 상기 메모리로부터 상기 현재 화소와 인접한 다수의 샘플링 포인트 및 광량 데이터를 선택하는 단계와; 상기 선택한 샘플링 포인트별 광량 데이터를 선형 보간하여 상기 현재 화소의 광량 데이터로 출력하는 단계와; 상기 현재 화소의 광량 데이터와 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하는 단계와; 상기 산출된 게인값으로 상기 입력 데이터를 보상하는 단계와; 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 백라이트의 휘도를 블록별로 제어하는 단계를 포함한다.

상기 샘플링 포인트별 광량 데이터는 2차원 매트릭스 형태로 저장된다.

상기 게인값을 산출하는 단계는 상기 현재 화소의 광량 데이터와, 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 백라이트 전체가 최대 휘도일 때 상기 현재 화소에 도달하는 제1 총광량과, 로컬 디밍시 상기 화소에 도달하는 제2 총광량을 산출하는 단계와; 상기 제1 총광량과 상기 제2 총광량의 비로 상기 게인값을 산출하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은 상기 로컬 디밍 구동 방법을 이용하여 상기 보상된 데이터를 액정 패널에 공급하는 단계와; 상기 블록별로 제어되는 상기 백라이트 휘도와 상기 액정 패널에서 상기 보상된 데이터로 제어되는 광투과율의 조합으로 상기 입력 영상 데이터를 표시하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치는 입력 영상 데이터 를 백라이트의 각 발광 블록에 대응하는 블록 단위로 분석하는 영상 분석부와; 상기 영상 분석부의 분석 결과에 따라 블록별 로컬 디밍값을 결정하는 디밍값 결정부와; 백라이트의 한 광원을 구동하여 다수의 샘플링 포인트에서의 광량을 측정하여 샘플링 포인트별 광량 데이터를 저장한 메모리와; 상기 메모리로부터 현재 입력 데이터의 화소와 근접한 다수의 샘플링 포인트와 그 샘플링 포인트에 대응하는 다수의 광량 데이터를 선택하고, 선택된 광량 데이터를 선형 보간하여 상기 현재 화소의 광량 데이터를 검출하고, 검출된 광량 데이터와 상기 디밍값 결정부로부터의 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하여 출력하는 게인값 결정부와; 상기 게인값 결정부로부터의 게인값으로 상기 입력 데이터를 보상하여 출력하는 데이터 보상부를 구비한다.

상기 게인값 결정부는 입력 동기 신호를 이용하여 상기 현재 입력 데이터의 화소 위치를 검출하는 화소 위치 검출부와; 상기 메모리로부터 상기 현재 화소와 인접한 적어도 4개의 샘플링 포인트 및 광량 데이터를 선택하여 출력하는 샘플링 포인트 선택부와; 상기 샘플링 포인트 선택부로부터의 광량 데이터를, 상기 샘플링 포인트와 상기 현재 화소의 거리를 고려한 선형 보간으로 상기 현재 화소의 광량 데이터를 출력하는 보간부와; 상기 보간부로부터의 현재 화소의 광량 데이터와, 디밍값 결정부로부터의 로컬 디밍값을 이용하여, 백라이트 전체가 최대 휘도일 때 현재 화소와 이웃하는 다수의 광원으로부터 상기 현재 화소에 도달하는 제1 총광량과, 로컬 디밍시 상기 다수의 광원으로부터 상기 현재 화소에 도달하는 제2 총광량을 산출하는 광량 분석부와; 상기 광량 분석부로부터의 제1 총광량과 제2 총광량의 비를 산출하여 상기 현재 화소의 게인값을 출력하는 게인값 산출부를 구비한다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 상기 로컬 디밍 구동 장치와; 상기 로컬 디밍 구동 장치로부터의 보상된 데이터를 액정 패널에 공급하는 패널 구동부와; 상기 로컬 디밍 구동 장치로부터의 보상된 데이터를 상기 패널 구동부로 출력함과 아울러 상기 패널 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러와; 상기 액정 패널로 광을 조사하는 다수의 발광 블록을 포함하는 백라이트 유닛과; 상기 로컬 디밍 구동 장치로부터의 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 상기 다수의 발광 블록을 구동하는 백라이트 드라이버를 구비한다.

상기 타이밍 컨트롤러는 상기 로컬 디밍 구동 장치를 내장할 수 있다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 방법 및 장치는 광원에 대한 샘플링 포인트별 광량 데이터를 검출하여 2차원 광 프로파일로 저장하고, 현재 화소와 인접한 샘플링 포인트의 광량 데이터를 선택하여 선형 보간하여 현재 화소의 광량 데이터를 검출함으로써 동일 휘도의 화면에서도 화소별로 동일한 광량 데이터를 적용하여 데이터를 보상하므로 화질을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 광원 모양 및 형태에 따라 광 프로파일이 변경되더라도 알고리즘의 변경없이 메모리에 저장되는 광 프로파일만 변경하여서 간단한 구현이 가능하다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 로컬 디밍 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도이다.

먼저, 단계 2(S2)에서 설계자는 백라이트에 포함되는 다수의 광원 중 한 광원에 대한 광 프로파일을 생성하여 메모리에 저장한다. 구체적으로, 도 3의 (a)와 같이 한 화면에서 한 블록에 대응하는 한 광원을 구동한 다음 (b)와 같이 매트릭스 형태의 다수의 샘플링 포인트 각각에서 광량을 측정하고, 측정된 광량을 정규화하여 다수의 샘플링 포인트 각각에 대한 광량 데이터(휘도 데이터), 즉 한 광원의 광 프로파일을 생성하여 액정 표시 장치의 메모리에 저장한다. 이때, 타원형의 블록 형태를 감안하여 도 3과 같이 2차원 매트릭스 형태로 샘플링 포인트별 광량 데이터를 저장한다.

단계 4(S4)에서 한 프레임의 입력 영상을 블록 단위로 분석하여 블록별 로컬 디밍값을 결정한다. 예를 들면, 입력 영상으로부터 화소별 최대값을 검출하고, 검출된 화소별 최대값을 발광 블록 단위로 분할하고 분할된 블록별로 화소별 최대값을 합산 및 평균화하여 블록별 평균값을 검출한다. 그리고, 검출한 블록별 평균값에 대응하는 블록별 로컬 디밍값을 결정한다. 일반적으로, 블록별 평균값에 대한 로컬 디밍값은 설계자에 의해 룩업 테이블 형태로 미리 설정되어 있으므로, 미리 설정된 룩업 테이블에서 블록별 평균값에 대응하는 로컬 디밍값을 블록별로 선택하여 출력한다.

단계 6(S6)에서 입력 동기 신호를 이용하여 현재 입력되는 데이터의 화소 위치를 검출한다. 예를 들면, 다수의 동기 신호 중 수평 동기 신호를 카운트함으로써 입력 데이터의 세로 화소 위치를 검출하고 데이터 이네이블 신호의 이네이블 기간에서 도트 클럭을 카운트하여 입력 데이터의 가로 위치를 검출할 수 있다.

단계 8(S8)에서 현재 화소(Pi)의 위치와 메모리에 저장된 샘플링 포인트의 위치를 비교하여 현재 화소(Pi)와 인접한 적어도 4개의 샘플링 포인트 및 광량 데이터를 선택한다. 예를 들면, 도 4와 같이 현재 화소와 상하좌우로 근접한 4개의 샘플링 포인트와 그 샘플링 포인트에 대응하는 광량 데이터를 선택한다.

단계 10(S10)에서 상기 단계(S8)에서 선택한 샘플링 포인트(P1~P4) 각각의 광량 데이터를, 선택한 샘플링 포인트와 현재 화소와의 거리를 고려하여 가로 및 세로의 양방향으로 선형 보간함으로써 선형 보간된 값을 한 광원으로부터 현재 화소에 도달하는 광량 데이터로 출력한다. 한편, 현재 입력 데이터가 샘플링 포인트에 해당하는 경우 해당 샘플링 포인트의 광량 데이터를 한 광원으로부터 현재 화소에 도달하는 광량 데이터로 출력한다. 상기 단계(S8, S10)는 현재 화소와 이웃한 다수의 광원 중 한 광원으로부터 현재 화소에 도달하는 광량 데이터를 도출하는 방법만을 대표적으로 설명한 것이므로, 상기 저장된 광 프로파일과 선형 보간법을 동일하게 적용하여, 현재 화소와 이웃한 나머지 광원 각각으로부터 현재 화소에 도달하는 각 광량 데이터를 도출하는 것은 자명한 것이다.

단계 12(S12)에서 상기 단계(S10)에서 출력된, 현재 화소와 이웃한 다수의 광원으로부터 현재 화소에 도달하는 각 광량 데이터를 포함하는 현재 화소의 광량 데이터와, 상기 단계 4(S45)에 검출한 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 현재 화소에 도달하는 제1 및 제2 총광량을 산출하고, 제1 및 제2 총광량의 비로 게인값을 산출하여 출력한다. 구체적으로, 현재 화소의 광량 데이터를 이용하여 백라이트 전체가 최대 휘도일 때 현재 화소와 이웃하는 다수의 광원 각각으로부터 현재 데이터에 도달하는 각 광량 데이터의 합으로 제1 총광량을 산출한다. 그리고, 상기 다수의 광원으로부터 현재 화소에 도달하는 각 광량 데이터에 블록별 로컬 디밍값을 곱하여 합산함으로써 블록별 로컬 디밍값에 따라 블록별로 광원의 휘도가 조정되었을 때 이웃하는 다수의 광원으로부터 현재 화소에 도달하는 제2 총광량을 산출한다. 그리고, 다음 수학식 1과 같이 현재 화소의 제1 총광량에 대한 제2 총광량의 비를 산출하여 현재 화소의 게인값으로 출력한다.

화소별 게인값 = (백라이트 최대 휘도에서 화소별 제1 총광량)/(로컬 디밍으로 조정된 백라이트 휘도에서 화소별 제2 총광량)

단계 14(S14)에서 현재 화소의 입력 데이터에 산출된 게인값을 곱함으로써 화소별로 입력 데이터의 휘도를 보상하여 출력한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 드라이버를 나타낸 블록도이다.

도 5에 도시된 로컬 디밍 드라이버(10)는 영상 분석부(11), 디밍값 결정부(12), 게인값 결정부(13), 데이터 보상부(19)를 구비한다. 게인값 결정부(13)는 화소 위치 검출부(14), 샘플링 포인트 선택부(15), 보간부(16), 광량 분석부(17), 게인값 산출부(18)를 구비한다.

영상 분석부(11)는 백라이트의 발광 블록 단위로 입력 영상 데이터를 분석하여 블록별 분석 결과를 디밍값 결정부(12)로 출력한다. 구체적으로, 영상 분석부(11)는 입력 영상 데이터에서 화소별로 최대값을 검출하고 화소별 최대값을 블록 단위로 분할하여 합산 및 평균화함으로써 블록별 평균값을 검출하여 디밍값 결정부(12)로 출력한다.

디밍값 결정부(12)는 평균값 검출부(11)로부터의 블록별 평균값에 대응하는 블록별 로컬 디밍값을 결정하여 공간 필터(14) 및 게인값 산출부(18)로 출력한다. 디밍값 결정부(12)는 미리 설정된 룩업 테이블을 이용하여 블록별 평균값에 대응하는 블록별 로컬 디밍값을 선택하여 출력한다.

게인값 결정부(18)는 메모리(9)에 저장된 광 프로파일과, 디밍값 결정부(12) 로부터의 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 화소별 게인값을 산출하여 데이터 보상부(19)로 출력한다.

메모리(9)에는 한 블록의 광원을 구동하여 다수의 샘플링 포인트 각각에서 측정하여 정규화한 광량 데이터가 도 4와 같이 샘플링 포인트별로 저장된다.

위치 검출부(14)는 입력 동기 신호를 이용하여 현재 입력되는 데이터의 화소 위치를 검출한다. 예를 들면, 다수의 동기 신호 중 수평 동기 신호를 카운트함으로써 입력 데이터의 세로 화소 위치를 검출하고 데이터 이네이블 신호의 이네이블 기간에서 도트 클럭을 카운트하여 입력 데이터의 가로 위치를 검출할 수 있다.

샘플링 포인트 선택부(15)는 현재 화소의 위치와 메모리(9)에 저장된 샘플링 포인트의 위치를 비교하여 현재 화소와 인접한 적어도 4개의 샘플링 포인트 및 광량 데이터를 선택한다.

보간부(16)는 샘플링 포인트 선택부(15)로부터의 샘플링 포인트 각각의 광량 데이터를, 선택한 샘플링 포인트와 현재 데이터와의 거리를 고려하여 가로 및 세로의 양방향으로 선형 보간함으로써 선형 보간된 값을 현재 화소의 광량 데이터로 출력한다. 한편, 현재 입력 데이터가 샘플링 포인트에 해당하는 경우 보간부(16)는 해당 샘플링 포인트의 광량 데이터를 출력한다.

광량 분석부(17)는 보간부(16)로부터 출력된 현재 화소의 광량 데이터와, 디밍값 결정부(12)로부터 출력된 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 현재 화소에 도달하는 제1 및 제2 총광량을 산출한다. 광량 분석부(17)는 현재 화소의 광량 데이터를 이용하여 백라이트 전체가 최대 휘도일 때 현재 화소와 이웃하는 다수의 광원 각각으로부터 현재 화소에 도달하는 광량 데이터의 합으로 제1 총광량을 산출하고, 상기 다수의 광원 각각으로부터 상기 현재 화소에 도달하는 각 광량 데이터에 블록별 로컬 디밍값을 곱하여 합산함으로써 블록별 로컬 디밍값에 따라 블록별로 광원의 휘도가 조정되었을 때 이웃하는 다수의 광원으로부터 현재 화소에 도달하는 제2 총광량을 산출한다.

게인값 산출부(18)는 광량 분석부(17)로부터의 현재 화소의 제1 총광량에 대한 제2 총광량의 비를 산출하여 현재 화소의 게인값으로 출력한다.

데이터 보상부(19)는 게인값 산출부(18)로부터의 게인값을 현재 화소의 입력 데이터에 산출된 게인값을 곱함으로써 현재 화소 데이터의 휘도를 보상하여 출력한다.

이와 같이, 본 발명에 다른 로컬 디밍 방법 및 장치는 현재 광원의 광 프로파일로부터 현재 화소와 인접한 샘플링 포인트의 광량 데이터를 선택하여 선형 보간하여 현재 화소를 광량 데이터를 검출함으로써 동일 휘도의 화면에서도 화소별로 동일한 광량 데이터를 적용하여 데이터를 보상하므로 화질을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 광원 모양 및 형태에 따라 광 프로파일이 변경되더라도 알고리즘의 변경없이 메모리에 저장되는 광 프로파일 데이터만 변경하여서 간단한 구현이 가능하다.

도 6은 도 5에 도시된 로컬 디밍 드라이버(10)가 적용된 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 6에 도시된 액정 표시 장치는 입력 영상 데이터를 다수의 블록별로 분석하여 로컬 디밍값을 결정하고 데이터를 보상하는 로컬 디밍 드라이버(10)와, 로컬 디밍 드라이버(12)로부터의 출력 데이터를 패널 드라이버(22)로 공급하고 패널 드라이버(22)의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러(20)와, 로컬 디밍 드라이버(10)로부터의 블록별 로컬 디밍값에 기초하여 LED 백라이트 유닛(40)을 블록별로 구동하는 백라이트 드라이버(30)와, 패널 구동부(22)의 데이터 드라이버(24) 및 게이트 드라이버(26)에 의해 구동되는 액정 패널(28)을 구비한다. 여기서, 로컬 디밍 드라이버(10)는 타이밍 컨트롤러(20)에 내장될 수 있다.

로컬 디밍 드라이버(10)는 입력 영상 데이터 및 동기 신호를 이용하여 다수의 블록별로 데이터를 분석하고 그 분석 결과에 따라 블록별 로컬 디밍값을 결정하여 백라이트 드라이버(30)로 출력한다. 또한 로컬 디밍 드라이버(10)는 전술한 바와 같이 메모리에서 현재 화소와 인접한 샘플링 포인트의 광량 데이터를 선택하여 선형 보간함으로써 현재 화소의 광량 데이터를 검출하고, 검출된 현재 화소의 광량 데이터와 로컬 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하고, 산출된 게인값으로 입력 데이터를 보상하여 타이밍 컨트롤러(20)로 출력한다.

타이밍 컨트롤러(20)는 로컬 디밍 드라이버(10)로부터의 출력 데이터를 정렬하여 패널 구동부(22)인 데이터 드라이버(24)로 출력한다. 또한 타이밍 컨트롤러(20)는 로컬 디밍 드라이버(12)로부터 입력된 다수의 동기 신호, 즉 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 데이터 이네이블 신호, 도트 클럭을 이용하여 데이터 드라이버(24)의 구동 타이밍을 제어하는 데이터 제어 신호와, 게이트 드라이버(26)의 구동 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호를 생성하여 데이터 드라이버(24) 및 게이트 드라이버(26)로 데이터 제어 신호 및 게이트 제어 신호를 각각 출력한다. 한 편, 타이밍 컨트롤러(20)는 액정의 응답 속도를 향상시키기 위하여 인접 프레임간의 데이터 차에 따라 오버슈트(Overshoot) 값 또는 언더슈트(Undershoot) 값을 부가하여 데이터를 변조하는 오버 드라이빙 회로(미도시)를 더 포함할 수 있다.

패널 구동부(22)는 액정 패널(28)의 데이터 라인(DL)을 구동하는 데이터 드라이버(24)와, 액정 패널(28)의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 드라이버(26)를 포함한다.

데이터 드라이버(24)는 타이밍 컨트롤러(20)로부터의 데이터 제어 신호에 응답하여 타이밍 컨트롤러(24)로부터의 디지털 영상 데이터를 감마 전압을 이용하여 아날로그 데이터 신호(화소 전압 신호)로 변환하여서 액정 패널(28)의 데이터 라인(DL)으로 공급한다.

게이트 드라이버(26)는 타이밍 컨트롤러(20)로부터의 게이트 제어 신호에 응답하여 액정 패널(28)의 게이트 라인(GL)을 순차 구동한다.

액정 패널(28)은 다수의 화소들이 배열된 화소 매트릭스를 통해 영상을 표시한다. 각 화소는 휘도 보상된 데이터 신호에 따른 액정 배열의 가변으로 광투과율을 조절하는 적, 녹, 청 서브화소의 조합으로 원하는 색을 구현한다. 각 서브화소는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)와 병렬 접속된 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 구비한다. 액정 커패시터(Clc)는 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 화소 전극에 공급된 데이터 신호와, 공통 전극에 공급된 공통 전압(Vcom)과의 차전압을 충전하고 충전된 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과율을 조절한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압을 안정적으로 유지시킨다.

백라이트 드라이버(30)는 로컬 디밍 드라이버(10)로부터의 블록별 로컬 디밍값에 따라 LED 백라이트(40)를 블록별로 구동하여 블록별로 LED 백라이트(40)의 휘도를 조정한다. LED 백라이트(40)가 다수의 포트로 분할 구동되면 다수의 포트를 독립적으로 구동하기 위한 다수의 백라이트 드라이버(30)를 구비할 수 있다. 백라이트 드라이버(30)는 로컬 디밍값에 대응하는 듀티비를 갖는 펄스폭변조(Pulse Width Modulation; PWM) 신호를 블록별로 생성하고, 생성된 PWM 신호에 대응하는 LED 구동 신호를 블록별로 공급함으로써 블록별로 LED 백라이트(40)를 구동한다. 백라이트 드라이버(30)는 로컬 디밍 드라이버(10)로부터 블록 연결 순서로 입력된 로컬 디밍값을 이용하여 발광 블록들을 순차 구동하여 블록별로 백라이트 휘도를 제어한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 상기 블록별로 제어되는 상기 백라이트 휘도와 상기 액정 패널에서 상기 보상된 데이터로 제어되는 광투과율의 곱으로 상기 입력 영상 데이터를 표시한다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 종래의 로컬 디밍 방법에서 이용하는 광 프로파일을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법을 단계적으로 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에서 한 광원에 대한 광 프로파일을 생성하는 방법을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 메모리에 저장된 샘플링 포인트별 광량 데이터의 일 예를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 제어 장치를 나타낸 블록도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 도면.

Claims (8)

1. 백라이트의 한 광원을 구동하여 다수의 샘플링 포인트에서의 광량을 측정하여 샘플링 포인트별 광량 데이터를 메모리에 저장하는 단계와;

   입력 영상을 블록 단위로 분석하여 블록별 로컬 디밍값을 결정하는 단계와;

   현재 입력 데이터의 화소 위치를 검출하는 단계와;

   상기 메모리로부터 상기 현재 화소와 인접한 다수의 샘플링 포인트 및 광량 데이터를 선택하는 단계와;

   상기 선택한 샘플링 포인트별 광량 데이터를 선형 보간하여 상기 현재 화소의 광량 데이터로 출력하는 단계와;

   상기 현재 화소의 광량 데이터와 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하는 단계와;

   상기 산출된 게인값으로 상기 입력 데이터를 보상하는 단계와;

   상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 백라이트의 휘도를 블록별로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 샘플링 포인트별 광량 데이터는 2차원 매트릭스 형태로 저장되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 게인값을 산출하는 단계는

   상기 현재 화소의 광량 데이터와, 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 백라이트 전체가 최대 휘도일 때 상기 현재 화소에 도달하는 제1 총광량과, 로컬 디밍시 상기 현재 화소에 도달하는 제2 총광량을 산출하는 단계와;

   상기 제1 총광량과 상기 제2 총광량의 비로 상기 게인값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 로컬 디밍 구동 방법을 이용하여 상기 보상된 데이터를 액정 패널에 공급하는 단계와;

   상기 블록별로 제어되는 상기 백라이트 휘도와 상기 액정 패널에서 상기 보상된 데이터로 제어되는 광투과율의 조합으로 상기 입력 영상 데이터를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
5. 입력 영상 데이터를 백라이트의 각 발광 블록에 대응하는 블록 단위로 분석하는 영상 분석부와;

   상기 영상 분석부의 분석 결과에 따라 블록별 로컬 디밍값을 결정하는 디밍값 결정부와;

   백라이트의 한 광원을 구동하여 다수의 샘플링 포인트에서의 광량을 측정하 여 샘플링 포인트별 광량 데이터를 저장한 메모리와;

   상기 메모리로부터 현재 입력 데이터의 화소와 근접한 다수의 샘플링 포인트와 그 샘플링 포인트에 대응하는 다수의 광량 데이터를 선택하고, 선택된 광량 데이터를 선형 보간하여 상기 현재 화소의 광량 데이터를 검출하고, 검출된 광량 데이터와 상기 디밍값 결정부로부터의 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하여 출력하는 게인값 결정부와;

   상기 게인값 결정부로부터의 게인값으로 상기 입력 데이터를 보상하여 출력하는 데이터 보상부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   입력 동기 신호를 이용하여 상기 현재 입력 데이터의 화소 위치를 검출하는 화소 위치 검출부와;

   상기 메모리로부터 상기 현재 화소와 인접한 적어도 4개의 샘플링 포인트 및 광량 데이터를 선택하여 출력하는 샘플링 포인트 선택부와;

   상기 샘플링 포인트 선택부로부터의 광량 데이터를, 상기 샘플링 포인트와 상기 현재 화소의 거리를 고려한 선형 보간으로 상기 현재 화소의 광량 데이터를 출력하는 보간부와;

   상기 보간부로부터의 현재 화소의 광량 데이터와, 디밍값 결정부로부터의 로컬 디밍값을 이용하여, 백라이트 전체가 최대 휘도일 때 현재 화소와 이웃하는 다수의 광원으로부터 상기 현재 화소에 도달하는 제1 총광량과, 로컬 디밍시 상기 다수의 광원으로부터 상기 현재 화소에 도달하는 제2 총광량을 산출하는 광량 분석부와;

   상기 광량 분석부로부터의 제1 총광량과 제2 총광량의 비를 산출하여 상기 현재 화소의 게인값을 출력하는 게인값 산출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치.
7. 청구항 5 및 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 로컬 디밍 구동 장치와;

   상기 로컬 디밍 구동 장치로부터의 보상된 데이터를 액정 패널에 공급하는 패널 구동부와;

   상기 로컬 디밍 구동 장치로부터의 보상된 데이터를 상기 패널 구동부로 출력함과 아울러 상기 패널 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러와;

   상기 액정 패널로 광을 조사하는 다수의 발광 블록을 포함하는 백라이트 유닛과;

   상기 로컬 디밍 구동 장치로부터의 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 상기 다수의 발광 블록을 구동하는 백라이트 드라이버를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
8. 청구항 7에 있어서

   상기 타이밍 컨트롤러는 상기 로컬 디밍 구동 장치를 내장한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

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