KR101327883B1

KR101327883B1 - 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101327883B1
Application number: KR1020090123922A
Authority: KR
Inventors: 홍희정; 오의열; 이시훈; 이정환
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2013-11-13
Also published as: KR20110067353A; CN102098830A; TWI421846B; US20110141155A1; CN102098830B; US8665298B2; TW201120865A

Abstract

본 발명은 광원의 광 프로파일 데이터를 저장하는 메모리의 용량을 줄일 수 있는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법은 백라이트 유닛을 분할 구동하는 다수의 블록 중 한 블록의 광원에 대한 광 분석 영역을, 상기 광원의 발광 영역의 형태 및 대칭성을 고려하여 적어도 2개의 대칭 영역으로 분할하고, 상기 적어도 2개의 대칭 영역 중 한 대칭 영역에 대한 화소별 광량 데이터를 메모리에 저장하는 단계와; 입력 영상 데이터를 상기 블록 단위로 분석하여 블록별 로컬 디밍값을 결정하는 단계와; 상기 메모리에 저장된 화소별 광량 데이터와 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하는 단계와; 상기 산출된 게인값으로 상기 입력 영상 데이터를 보상하는 단계와; 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 백라이트의 휘도를 블록별로 제어하는 단계를 포함한다.

LCD, 로컬 디밍, 광 프로파일, 데이터 보상, 대칭성, 직하형, 에지형

Description

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

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 광 프로파일 데이터를 저장하는 메모리의 용량을 줄일 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.

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 보상하여 휘도를 보상하고 있다. 이를 위하여, 로컬 디밍 방법은 각 블록의 광원에 대한 광 프로파일을 측정하여 메모리에 저장하고, 저장된 광 프로파일로부터 각 화소에 도달하는 광량을 분석하여 데이터를 보상하고 있다.

그러나, 종래의 로컬 디밍 방법은 각 블록의 광원에 대한 광 프로파일 데이터로 발광 영역의 모든 화소에 대한 휘도 데이터를 모두 저장하므로 상당히 큰 용량의 메모리가 필요하다는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광원의 광 프로파일 데이터를 저장하는 메모리의 용량을 줄일 수 있는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

삭제

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법은 백라이트 유닛을 분할 구동하는 다수의 블록 중 한 블록의 광원에 대한 광 분석 영역을, 상기 광원의 발광 영역의 형태 및 대칭성을 고려하여 적어도 2개의 대칭 영역으로 분할하고, 상기 적어도 2개의 대칭 영역 중 한 대칭 영역에 대한 화소별 광량 데이터를 메모리에 저장하는 단계와; 입력 영상 데이터를 상기 블록 단위로 분석하여 블록별 로컬 디밍값을 결정하는 단계와; 상기 메모리에 저장된 화소별 광량 데이터와 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하는 단계와; 상기 산출된 게인값으로 상기 입력 영상 데이터를 보상하는 단계와; 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 백라이트의 휘도를 블록별로 제어하는 단계를 포함한다.

상기 광 분석 영역에서 상기 한 대칭 영역의 대칭성을 고려하여 상기 메모리의 억세스 방향을 변경하면서 상기 한 대칭 영역의 광량 데이터를 반복 억세스함으로써 상기 한 대칭 영역의 광량 데이터를 상기 광 분석 영역에 대한 광량 데이터로 이용한다.

상기 게인값을 산출하는 단계는 상기 화소별 광량 데이터를 이용하여 백라이트 전체가 최대 휘도일 때 주변의 다수 블록의 광원으로부터 현재 화소에 도달하는 제1 총광량을 산출하는 단계와; 상기 화소별 광량 데이터와 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 로컬 디밍시 상기 주변의 다수 블록의 광원으로부터 상기 현재 화소 에 도달하는 제2 총광량을 산출하는 단계와; 상기 제1 총광량에 대한 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 영상 데이터를 액정 패널에 공급하는 단계와; 상기 블록별로 제어되는 상기 백라이트 휘도와 상기 액정 패널에서 상기 보상된 영상 데이터로 제어되는 광투과율의 조합으로 상기 입력 영상 데이터를 표시하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치는 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; 백라이트 유닛을 분할 구동하는 다수의 블록 중 한 블록의 광원에 대한 광 분석 영역을, 상기 광원의 발광 영역의 형태 및 대칭성을 고려하여 적어도 2개의 대칭 영역으로 분할하고, 상기 적어도 2개의 대칭 영역 중 한 대칭 영역에 대한 화소별 광량 데이터를 저장한 메모리와; 상기 메모리에 저장된 화소별 광량 데이터와 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하는 게인값 산출부와; 상기 게인값 산출부로부터의 게인값으로 상기 입력 영상 데이터를 보상하는 데이터 보상부를 구비한다.

상기 메모리는 광 분석 영역에서 상기 한 대칭 영역의 대칭성을 고려하여 상기 메모리의 억세스 방향을 변경하면서 상기 한 대칭 영역의 광량 데이터를 반복 억세스함으로써 상기 광 분석 영역에 대한 광량 데이터를 출력한다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 상기 로컬 디밍 구동 장치와; 상기 로컬 디밍 구동 장치로부터의 보상된 영상 데이터를 액정 패널에 공급하는 패널 구동부와; 상기 로컬 디밍 구동 장치로부터의 보상된 영상 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 내장한다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 방법 및 장치는 한 블록의 광원에 대한 광 분석 영역을 대칭성을 고려하여 다수의 대칭 영역으로 분할한 다음 한 대칭 영역의 광량 데이터만을 저장함으로써 메모리의 용량을 현저하게 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 방법 및 장치는 메모리에 저장된 한 대칭 영역의 광량 데이터를 대칭성을 고려하여 활용함으로써 한 블록의 광원에 대한 광 분석 영역의 광량 데이터를 모두 저장하여 이용하는 것과 동일하게 화소별 광량 분석에 이용하여 데이터를 보상할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛에 대한 광 프로파일 분석 방법을 종래와 비교하여 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 직하형 백라이트 유닛(BL)은 액정 패널의 표시 영역 전체와 마주하여 광을 조사하는 LED 어레이를 광원으로 구비한다. 직하형 백라이트 유닛(BL)의 LED 어레이는 다수의 블록(B)으로 분할 구동되고 블록(B) 단위로 휘도가 제어된다.

광 프로파일을 분석하기 위하여, 도 1과 같이 직하형 백라이트 유닛(BL)에서 한 블록(B)의 광원을 구동시키고 그 광원의 발광 영역을 기준으로 다수의 샘플링 포인트(SP)가 매트릭스 형태로 배열되는 광 분석 영역(LA)을 표시 영역에 설정한다. 직하형 백라이트 유닛(BL)에서 한 블록(B) 광원의 발광 영역은 원형에 가깝고, 그 원형의 발광 영역에 대응하는 매트릭스 형태의 광 분석 영역(LA)은 그 발광 영역 보다 넓게 설정된다. 각 샘플링 포인트(SP)는 표시 영역의 각 화소에 대응하거나 다수의 화소에 대응할 수 있다. 본 발명은 도 1(a)와 같이 광원의 발광 모양과 대칭성을 고려하여 광 분석 영역(LA)을 다수의 대칭 영역(SA)으로 분할한다. 도 1(a)와 같이 한 블록(B)의 광원이 원형 발광하는 경우 그 원형의 발광 영역에 대응하는 광 분석 영역(LA)은 상하좌우로 서로 대칭되는 4개의 대칭 영역(SA)으로 분할될 수 있다. 그리고, 다수의 대칭 영역(SA) 중 1개의 대칭 영역(SA)에 대해서만 각 샘플링 포인트(SP)에서 광량을 측정하고, 1개의 대칭 영역(SA)에 대해서만 샘플링 포인트별(SP) 광량 데이터를 액정 표시 장치의 메모리에 광 프로파일 데이터로 저장한다. 한편, 한 광 분석 영역(LA)의 모든 샘플링 포인트(SP)에서 광량을 측정한 다음 한 대칭 영역(SA)에 대한 광량 데이터만 저장할 수 있다.

도 1(b)와 같이 한 블록 광원의 광 분석 영역(LA) 전체에 대한 샘플링 포인 트별(SP) 광량 데이터를 메모리에 저장하는 종래와 달리, 본원 발명의 직하형 백라이트 유닛의 광 프로파일 분석 방법은 도 1(a)와 같이 한 블록 광원에 대한 광 분석 영역(LA)의 1/4인 한 대칭 영역(SA)에 대한 샘플링 포인트별(SP) 광량 데이터를 저장함으로써, 메모리의 용량을 종래대비 1/4로 줄일 수 있다. 예를 들어, 광 분석 영역(LA)이 30×30개의 샘플링 포인트를 포함한다고 가정하면, 종래에는 광 분석 영역(LA) 전체에 대한 광량 데이터를 저장하므로 30×30 = 900 바이트의 메모리 용량이 필요하였으나, 본원 발명은 상기 광 분석 영역(LA)의 1/4인 한 대칭 영역(SA)의 15×15개의 샘플링 포인트에 대한 광량 데이터 15×15 = 225바이트에 대한 저장 공간만 필요하므로, 본원 발명의 광 프로파일 분석 방법은 종래 보다 메모리의 용량을 1/4로 줄일 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에지형 백라이트 유닛에 대한 광 프로파일 분석 방법을 종래와 비교하여 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 에지형 백라이트 유닛(BL)은 액정 패널의 표시 영역을 둘러싸는 4개의 에지 중 적어도 1개의 에지에서 광을 조사하는 LED 어레이를 광원으로 구비한다. 에지형 백라이트 유닛(BL)은 LED 어레이로부터 조사된 광을 도광판(미도시)을 통해 면광원으로 변환하여 액정 패널의 표시 영역으로 공급한다. 도 2에서는 표시 영역의 상하 에지에 LED 어레이가 배치된 경우를 나타낸다. 에지형 백라이트 유닛(BL)의 LED 어레이는 표시 영역의 다수의 블록(B)에 각각 대응하는 다수의 블록으로 분할 구동되고 블록(B) 단위로 휘도가 제어된다.

광 프로파일을 분석하기 위하여, 도 2와 같이 에지형 백라이트 유닛(BL)에서 한 블록(B)의 광원을 구동시키고 그 광원의 발광 영역을 기준으로 다수의 샘플링 포인트(SP)가 매트릭스 형태로 배열되는 광 분석 영역(LA)을 표시 영역에 설정한다. 에지형 백라이트 유닛(BL)에서 한 블록(B) 광원의 발광 영역은 사다리꼴(부채꼴)에 가깝고, 그 사다리꼴의 발광 영역에 대응하는 매트릭스 형태의 광 분석 영역(LA)은 그 발광 영역 보다 넓게 설정된다. 각 샘플링 포인트(SP)는 표시 영역의 각 화소에 대응하거나 다수의 화소에 대응할 수 있다. 본 발명은 도 2(b)와 같이 한 블록 광원의 발광 모양과 대칭성을 고려하여 한 발광 영역(LA)을 다수의 대칭 영역(SA)으로 분할한다. 도 2(b)와 같이 한 블록의 광원이 사다리꼴(부채꼴) 형태로 발광하는 경우 그 사다리꼴 발광 영역에 대응하는 광 분석 영역(LA)은 좌우로 서로 대칭되는 2개의 대칭 영역(SA)으로 분할된다. 그리고, 2개의 대칭 영역(SA) 중 1개의 대칭 영역(SA)에 대해서만 각 샘플링 포인트(SP)에서 광량을 측정하고, 1개의 대칭 영역(SA)에 대해서만 샘플링 포인트별(SP) 광량 데이터를 액정 표시 장치의 메모리에 광 프로파일 데이터로 저장한다. 한편, 한 광 분석 영역(LA)의 모든 샘플링 포인트(SP)에 대한 광량을 측정한 다음 한 대칭 영역(SA)에 대한 광량 데이터만 저장할 수 있다.

도 2(b)와 같이 발광 영역(LA) 전체에 대한 샘플링 포인트별(SP) 광량 데이터를 메모리에 저장하는 종래와 달리, 본원 발명의 에지형 백라이트 유닛의 광 프로파일 분석 방법은 도 2(a)와 같이 한 발광 영역(LA)의 1/2인 한 대칭 영역(SA)에 대한 샘플링 포인트별(SP) 광량 데이터를 저장함으로써, 메모리의 용량을 종래대비 1/2로 줄일 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 광 프로파일 분석 방법을 이용한 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도이다.

먼저, 설계자는 한 블록의 광원에 대한 발광 영역의 형태 및 대칭성을 고려한 광량 분석으로 광 분석 영역 중 한 대칭 영역에 대한 광량 데이터만 액정 표시 장치의 메모리에 저장한다(S2 내지 S6).

단계 2(S2)에서 설계자는 다수의 블록으로 분할 구동되는 백라이트 유닛에서 한 블록의 광원을 구동하고 그 광원의 발광 영역을 기준으로 다수의 샘플링 포인트가 매트릭스 형태로 배열되는 광 분석 영역을 표시 영역에 설정한다. 도 1과 같은 직하형 백라이트 유닛의 경우 한 블록 광원의 발광 영역은 원형이며, 도 2와 같은 에지형 백라이트 유닛의 경우 한 블록 광원의 발광 영역은 사다리꼴 형태임을 알 수 있다.

단계 4(S4)에서 한 블록 광원의 발광 모양과 대칭성을 고려하여 광 분석 영역(LA)을 다수의 대칭 영역(SA)으로 분할한다. 도 1과 같은 직하형 백라이트 유닛의 경우 원형의 발광 영역에 대응하는 광 분석 영역(LA)은 상하좌우로 서로 대칭되는 4개의 대칭 영역(SA)으로 분할된다. 도 2와 같은 에지형 백라이트 유닛의 경우 사다리꼴 형태의 발광 영역에 대응하는 광 분석 영역(LA)은 좌우 또는 상하로 서로 대칭되는 2개의 대칭 영역(SA)으로 분할된다.

단계 6(S6)에서 다수의 대칭 영역(SA) 중 1개의 대칭 영역(SA)에 대해서만 각 샘플링 포인트(SP)에서 광량을 측정하고, 1개의 대칭 영역(SA)에 대해서만 샘플링 포인트별(SP) 광량 데이터를 액정 표시 장치의 메모리에 광 프로파일 데이터로 저장한다. 한편, 한 광 분석 영역(LA)의 모든 샘플링 포인트(SP)에서 광량을 측정한 다음 한 대칭 영역(SA)에 대한 광량 데이터만 저장할 수 있다. 도 1과 같은 직하형 백라이트 유닛의 경우 4개 중 1개의 대칭 영역(SA)에 대한 광량 데이터만 메모리에 저장되고, 도 2와 같이 에지형 백라이트 유닛의 경우 2개 중 1개의 대칭 영역(SA)에 대한 광량 데이터만 메모리에 저장되므로, 광량 데이터를 저장하기 위한 메모리 용량을 줄일 수 있다.

액정 표시 장치는 입력 영상을 블록별로 분석하여 백라이트 휘도를 블록별로 제어하기 위한 블록별 로컬 디밍값을 결정함과 아울러 메모리에 저장된 광 프로파일과 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 데이터를 보상한다(S12 내지 S18).

단계 12(S12)에서 액정 표시 장치는 한 프레임의 입력 영상을 블록 단위로 분석하여 블록별 대표값을 검출한다. 예를 들면, 입력 영상으로부터 화소별 최대값을 검출하고, 검출된 화소별 최대값을 발광 블록 단위로 분할하고 분할된 블록별로 화소별 최대값을 합산 및 평균화하여 블록별 평균값을 블록별 대표값으로 검출한다.

단계 14(S14)에서 액정 표시 장치는 블록별 대표값에 대응하는 블록별 로컬 디밍값을 결정하여 백라이트 드라이버로 출력한다. 일반적으로, 블록별 대표값에 대한 로컬 디밍값은 설계자에 의해 룩업 테이블 형태로 미리 설정되어 있으므로, 미리 설정된 룩업 테이블에서 블록별 대표값에 대응하는 로컬 디밍값을 블록별로 선택하여 출력한다.

단계 16(S16)에서 액정 표시 장치는 단계 6(S6)에서 미리 설정되어 메모리에 저장된 광 프로파일 데이터와, 상기 단계 14(S14)에서 결정된 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 현재 화소에 도달하는 제1 및 제2 총광량을 산출하고, 제1 및 제2 총광량의 비로 게인값을 산출하여 출력한다. 메모리에는 한 블록의 광원에 대한 광 분석 영역을 분할한 다수의 대칭 영역 중 한 대칭 영역에 대한 광량 데이터만을 저장하고 있으나, 대칭 영역의 대칭성을 고려하여 억세스하는 방향을 좌->우, 우->좌로 변경하거나, 상->하, 하->상으로 변경하면서 한 대칭 영역을 반복 억세스함으로써 한 분석 영역에 대한 화소별 광량 데이터로 확장하여 이용할 수 있다. 그리고, 메모리로부터의 화소별 광량 데이터를 이용하여 백라이트 전체가 최대 휘도일 때 현재 입력 화소와 이웃하는 다수 블록의 광원으로부터 현재 화소에 도달하는 광량 데이터의 합을 현재 화소의 제1 총광량으로 산출한다. 또한 다수 블록의 광원으로부터 현재 화소에 도달하는 광량 데이터 각각에 블록별 로컬 디밍값을 곱하여 합산함으로써 로컬 디밍값에 따라 블록별로 백라이트의 휘도가 조정되었을 때 이웃하는 다수 블록으로부터 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 18(S18)에서 현재 화소의 입력 데이터에 산출된 게인값을 곱함으로써 화소별로 입력 데이터의 휘도를 보상하여 출력한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 드라이버를 나타낸 블록도이다.

도 4에 도시된 로컬 디밍 드라이버(10)는 영상 분석부(11), 디밍값 결정부(12), 메모리(13), 게인값 산출부(14), 데이터 보상부(15)를 구비한다.

영상 분석부(11)는 백라이트의 발광 블록 단위로 입력 영상 데이터를 분석하여 블록별 대표값을 검출하여 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 블록별 대표값으로 검출하여 디밍값 결정부(12)로 출력한다.

디밍값 결정부(12)는 영상 분석부(11)로부터의 블록별 평균값에 대응하는 블록별 로컬 디밍값을 결정하여 백라이트 드라이버로 출력한다. 디밍값 결정부(12)는 미리 설정된 룩업 테이블을 이용하여 블록별 평균값에 대응하는 블록별 로컬 디밍값을 선택하여 출력한다. 디밍값 결정부(12)는 블록별 로컬 디밍값을 백라이트 유닛 내에서의 블록 연결 순서에 따라 정렬하여 백라이트 드라이버로 출력한다.

메모리(13)는 한 블록의 광원에 대한 광 분석 영역을 대칭성을 고려하여 분할한 다수의 대칭 영역 중 1개의 대칭 영역에 대한 샘플링 포인트별(화소별) 광량 데이터를 저장하고 있다. 메모리(13)가 한 대칭 영역에 대한 광량 데이터만을 저장하고 있으나, 대칭 영역의 상하좌우 대칭성을 고려하여 억세스하는 방향을 좌->우, 우->좌로 변경하거나, 상->하, 하->상으로 변경하면서 한 대칭 영역을 반복 억세스함으로써 한 분석 영역에 대한 화소별 광량 데이터를 모두 출력할 수 있다.

게인값 산출부(14)는 메모리(13)로부터의 화소별 광량 데이터와, 디밍값 결정부(12)로부터의 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 현재 화소에 도달하는 제1 및 제2 총광량을 산출하고, 제1 및 제2 총광량의 비로 게인값을 산출하여 출력한다. 게인값 산출부(14)는 메모리(13)로부터의 화소별 광량 데이터를 이용하여 백라이트 전체가 최대 휘도일 때 현재 입력 화소와 이웃하는 다수 블록의 광원으로부터 현재 화소에 도달하는 광량 데이터의 합을 현재 화소의 제1 총광량으로 산출한다. 또한 게인값 산출부(14)는 다수 블록의 광원으로부터 현재 화소에 도달하는 광량 데이터 각각에 블록별 로컬 디밍값을 곱하여 합산함으로써 로컬 디밍값에 따라 블록별로 백라이트의 휘도가 조정되었을 때 이웃하는 다수 블록으로부터 현재 화소에 도달하는 제2 총광량을 산출한다. 그리고, 게인값 산출부(14)는 현재 화소의 제1 총광량에 대한 제2 총광량의 비를 산출하여 현재 화소의 게인값으로 출력한다.

데이터 보상부(15)는 게인값 산출부(14)로부터의 게인값을 현재 화소의 입력 데이터에 산출된 게인값을 곱함으로써 현재 화소 데이터의 휘도를 보상하여 출력한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 로컬 디밍 방법 및 장치는 한 블록의 광원에 대한 광 분석 영역을 분할한 다수의 대칭 영역 중 한 대칭 영역에 대한 광량 데이터를 메모리에 저장하여 이용하므로 메모리의 용량을 감소시킬 수 있다.

도 5는 도 4에 도시된 로컬 디밍 드라이버(10)가 적용된 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 액정 표시 장치는 입력 영상 데이터를 다수의 블록별로 분석 하여 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. 로컬 디밍 드라이버(10)의 내부 또는 외부 메모리에는 전술한 바와 같이 한 블록의 광원에 대한 광 분석 영역을 분할한 다수의 대칭 영역 중 한 대칭 영역에 대한 광량 데이터만 저장하고 있다. 메모리가 한 대칭 영역에 대한 광량 데이터만을 저장하고 있으나, 대칭 영역의 상하좌우 대칭성을 고려하여 억세스하는 방향을 좌->우, 우->좌로 변경하거나, 상->하, 하->상으로 변경하면서 한 대칭 영역을 반복 억세스함으로써 한 분석 영역에 대한 화소별 광량 데이터를 모두 출력한다. 로컬 디밍 드라이버(10)는 메모리로부터의 화소별 광량 데이터와 블록별 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 컨트롤 러(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. 한편, 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 서브화소 는 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 아니하 는 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 본 발명의 실시예에 따른 광원의 광 프로파일 분석 방법을 종래와 비교하여 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원의 광 프로파일 분석 방법을 종래와 비교하여 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법을 단계적으로 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 제어 장치를 나타낸 블록도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 도면.

Claims

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백라이트 유닛을 분할 구동하는 다수의 블록 중 한 블록의 광원에 대한 광 분석 영역을, 상기 광원의 발광 영역의 형태 및 대칭성을 고려하여 적어도 2개의 대칭 영역으로 분할하고, 상기 적어도 2개의 대칭 영역 중 한 대칭 영역에 대한 화소별 광량 데이터를 메모리에 저장하는 단계와;

입력 영상 데이터를 상기 블록 단위로 분석하여 블록별 로컬 디밍값을 결정하는 단계와;

상기 메모리에 저장된 화소별 광량 데이터와 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하는 단계와;

상기 산출된 게인값으로 상기 입력 영상 데이터를 보상하는 단계와;

상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 백라이트의 휘도를 블록별로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법.
청구항 4에 있어서,

상기 백라이트 유닛이 직하형인 경우 상기 광 분석 영역은 상하좌우로 서로 대칭되는 4개의 대칭 영역으로 분할되고, 상기 4개의 대칭 영역 중 1개의 대칭 영역에 대한 광량 데이터를 상기 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법.
청구항 4에 있어서,

상기 백라이트 유닛이 에지형인 경우 상기 광 분석 영역은 상하 또는 좌우로 서로 대칭되는 2개의 대칭 영역으로 분할되고, 상기 2개의 대칭 영역 중 1개의 대칭 영역에 대한 광량 데이터를 상기 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법.
청구항 4에 있어서,

상기 광 분석 영역에서 상기 한 대칭 영역의 대칭성을 고려하여 상기 메모리의 억세스 방향을 변경하면서 상기 한 대칭 영역의 광량 데이터를 반복 억세스함으로써 상기 한 대칭 영역의 광량 데이터를 상기 광 분석 영역에 대한 광량 데이터로 이용하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법.
청구항 4에 있어서,

상기 게인값을 산출하는 단계는

상기 화소별 광량 데이터를 이용하여 백라이트 전체가 최대 휘도일 때 주변의 다수 블록의 광원으로부터 현재 화소에 도달하는 제1 총광량을 산출하는 단계와;

상기 화소별 광량 데이터와 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 로컬 디밍시 상기 주변의 다수 블록의 광원으로부터 상기 현재 화소에 도달하는 제2 총광량 을 산출하는 단계와;

상기 제1 총광량에 대한 상기 제2 총광량의 비로 상기 게인값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법.
청구항 4 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 로컬 디밍 구동 방법을 이용하여 상기 보상된 영상 데이터를 액정 패널에 공급하는 단계와;

상기 블록별로 제어되는 상기 백라이트 휘도와 상기 액정 패널에서 상기 보상된 영상 데이터로 제어되는 광투과율의 조합으로 상기 입력 영상 데이터를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
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;

백라이트 유닛을 분할 구동하는 다수의 블록 중 한 블록의 광원에 대한 광 분석 영역을, 상기 광원의 발광 영역의 형태 및 대칭성을 고려하여 적어도 2개의 대칭 영역으로 분할하고, 상기 적어도 2개의 대칭 영역 중 한 대칭 영역에 대한 화소별 광량 데이터를 저장한 메모리와;

상기 메모리에 저장된 화소별 광량 데이터와 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하는 게인값 산출부와;

상기 게인값 산출부로부터의 게인값으로 상기 입력 영상 데이터를 보상하는 데이터 보상부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치.
청구항 10에 있어서,

상기 백라이트 유닛이 직하형인 경우 상기 광 분석 영역은 상하좌우로 서로 대칭되는 4개의 대칭 영역으로 분할되고, 상기 4개의 대칭 영역 중 1개의 대칭 영역에 대한 광량 데이터가 상기 메모리에 저장된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치.
청구항 10에 있어서,

상기 백라이트 유닛이 에지형인 경우 상기 광 분석 영역은 상하 또는 좌우로 서로 대칭되는 2개의 대칭 영역으로 분할되고, 상기 2개의 대칭 영역 중 1개의 대칭 영역에 대한 광량 데이터가 상기 메모리에 저장된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치.
청구항 10에 있어서,

상기 메모리는 광 분석 영역에서 상기 한 대칭 영역의 대칭성을 고려하여 상기 메모리의 억세스 방향을 변경하면서 상기 한 대칭 영역의 광량 데이터를 반복 억세스함으로써 상기 광 분석 영역에 대한 광량 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치.
청구항 10 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 기재된 로컬 디밍 구동 장치와;

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

상기 로컬 디밍 구동 장치로부터의 보상된 영상 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.
청구항 14에 있어서

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