KR101644189B1 - Liquid crystal display and dimming controlling method of thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표시영상의 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있는 액정표시장치 및 그의 디밍 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device capable of improving a contrast ratio of a display image and a dimming control method thereof.
이 액정표시장치는 액정표시장치는 영상 데이터가 표시되는 액정표시패널; 다수의 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널에 조사되는 면광원을 매트릭스 형태의 블록 단위로 분할하는 백라이트 유닛; 상기 영상 데이터를 상기 블록 단위로 분석하고, 인접한 여러 프레임에 걸친 영상 밝기의 블록별 누적 평균값에 비례하도록 블록별 디밍값을 결정하되, 상기 분석 결과에 기초한 해당 프레임의 블록별 대표값을 각 위치에 대응되는 이웃한 이전 프레임들의 블록별 대표값들과 비교하여 영상의 변화량을 산출하고, 이 산출 결과를 기초로 누적 프레임수를 가변시키는 백라이트 제어회로; 및 상기 블록별 디밍값에 따라 듀티비가 가변되는 펄스 폭 변조로 상기 광원들을 상기 블록 단위로 구동하는 백라이트 구동회로를 구비한다.The liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel in which image data is displayed; A backlight unit for dividing a surface light source irradiated to the liquid crystal display panel, including a plurality of light sources, into blocks of a matrix type; The method includes analyzing the image data in units of blocks and determining a dimming value for each block so as to be proportional to a cumulative average value of the brightness of the image over a plurality of adjacent frames, A backlight control circuit for calculating a change amount of an image by comparing the corresponding neighboring previous frames with representative values for each block and for varying the number of accumulated frames based on the calculation result; And a backlight driving circuit for driving the light sources on a block-by-block basis by a pulse width modulation whose duty ratio is varied according to the dimming value for each block.
Description
본 발명은 표시영상의 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있는 액정표시장치 및 그의 디밍 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device capable of improving a contrast ratio of a display image and a dimming control method thereof.
액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이 액정표시장치는 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기, 옥내외 광고 표시장치 등으로 이용되고 있다. 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 "TFT")를 이용하여 영상을 표시한다. 액정표시장치의 대부분을 차지하고 있는 투과형 액정표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛을 변조함으로써 영상을 표시한다.BACKGROUND ART [0002] Liquid crystal display devices are becoming increasingly widespread due to features such as light weight, thinness, and low power consumption driving. This liquid crystal display device is used as a portable computer such as a notebook PC, an office automation device, an audio / video device, and an indoor / outdoor advertisement display device. A liquid crystal display device displays an image using a thin film transistor (hereinafter referred to as "TFT") as a switching element. A transmissive liquid crystal display device that occupies most of the liquid crystal display device displays an image by controlling an electric field applied to the liquid crystal layer to modulate light incident from the backlight unit.
액정표시장치의 화질은 콘트라스트 특성에 의해 좌우된다. 액정층에 인가되는 데이터전압을 제어하여 액정층의 광투과율을 변조하는 방법만으로는 이 콘트라 스트 특성을 개선하는데 한계가 있다. 콘트라스트 특성을 개선하기 위하여, 영상에 따라 백라이트 유닛의 휘도를 조정하는 AFLC(Area Focused Luminance Cortrollable) 기술이 제안된 바 있다. The image quality of the liquid crystal display device depends on the contrast characteristics. The method of modulating the light transmittance of the liquid crystal layer by controlling the data voltage applied to the liquid crystal layer limits the improvement of the contrast characteristic. In order to improve the contrast characteristic, an AFLC (Area Focused Luminance Cortrollable) technique for adjusting the luminance of the backlight unit according to an image has been proposed.
AFLC 기술은 한 화면에 표시되는 영상을 소정 개수의 논리적 블록으로 나누고, 각각의 블록에 해당되는 데이터 신호가 표시할 평균 휘도값에 따라 해당 블록에 대응되는 백라이트(광원들)의 휘도를 조절한다. AFLC 기술은 1 프레임분의 영상을 소정 개수의 블록 단위로 분석하여, 평균 휘도값이 큰 블록에 대해서는 해당 블록의 백라이트 휘도를 증가시키고, 평균 휘도값이 작은 블록에 대해서는 해당 블록의 백라이트 휘도를 감소시킨다. The AFLC technique divides an image displayed on one screen into a predetermined number of logical blocks, and adjusts the brightness of backlights (light sources) corresponding to the blocks according to an average brightness value to be displayed by a data signal corresponding to each block. The AFLC technique analyzes an image of one frame by a predetermined number of blocks to increase the backlight luminance of a block having a large average luminance value and decreases the backlight luminance of a block having a small average luminance value .
이러한 AFLC 기술은 매 순간마다 화면에 출력되는 영상의 밝기에 비례하여 각 블록의 백라이트 휘도를 국부적으로 조절함으로써 콘트라스트 특성 개선과 소비전력 저감을 꾀할 수 있지만, 영상의 밝기가 자주 변하는 경우에는 빠른 백라이트 변화로 인해 플리커를 유발하는 단점이 있다.This AFLC technique can improve the contrast characteristic and power consumption by locally controlling the backlight luminance of each block in proportion to the brightness of the image outputted on the screen at every moment. However, when the brightness of the image changes frequently, fast backlight change Which causes flickering.
따라서, 본 발명의 목적은 플리커를 유발하지 않으면서 표시영상의 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있도록 한 액정표시장치 및 그의 디밍 제어방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a liquid crystal display device and a dimming control method thereof that can improve a contrast ratio of a display image without causing flicker.
본 발명의 다른 목적은 백라이트 응답 속도를 빠르게 하면서 표시영상의 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있도록 한 액정표시장치 및 그의 디밍 제어방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a liquid crystal display device and a dimming control method thereof that can improve a contrast ratio of a display image while improving a backlight response speed.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 영상 데이터가 표시되는 액정표시패널; 다수의 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널에 조사되는 면광원을 매트릭스 형태의 블록 단위로 분할하는 백라이트 유닛; 상기 영상 데이터를 상기 블록 단위로 분석하고, 인접한 여러 프레임에 걸친 영상 밝기의 블록별 누적 평균값에 비례하도록 블록별 디밍값을 결정하되, 상기 분석 결과에 기초한 해당 프레임의 블록별 대표값을 각 위치에 대응되는 이웃한 이전 프레임들의 블록별 대표값들과 비교하여 영상의 변화량을 산출하고, 이 산출 결과를 기초로 누적 프레임수를 가변시키는 백라이트 제어회로; 및 상기 블록별 디밍값에 따라 듀티비가 가변되는 펄스 폭 변조로 상기 광원들을 상기 블록 단위로 구동하는 백라이트 구동회로를 구비한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device including: a liquid crystal display panel displaying image data; A backlight unit for dividing a surface light source irradiated to the liquid crystal display panel, including a plurality of light sources, into blocks of a matrix type; The method includes analyzing the image data in units of blocks and determining a dimming value for each block so as to be proportional to a cumulative average value of the brightness of the image over a plurality of adjacent frames, A backlight control circuit for calculating a change amount of an image by comparing the corresponding neighboring previous frames with representative values for each block and for varying the number of accumulated frames based on the calculation result; And a backlight driving circuit for driving the light sources on a block-by-block basis by a pulse width modulation whose duty ratio is varied according to the dimming value for each block.
상기 백라이트 제어회로는, 상기 영상의 변화량이 미리 정해진 임계값보다 크면 상기 누적 프레임수를 줄이고, 상기 영상의 변화량이 상기 임계값보다 작으면 상기 누적 프레임수를 늘린다.The backlight control circuit reduces the cumulative frame number if the amount of change of the image is larger than a predetermined threshold value and increases the cumulative frame number when the amount of change of the image is smaller than the threshold value.
상기 백라이트 제어회로는, 상기 영상 데이터를 상기 블록 단위로 분석하여 해당 프레임에 대한 블록별 APL값을 산출하는 APL 산출부; 상기 해당 프레임에 대한 블록별 APL 값들을, 해당 프레임에 이웃한 이전 프레임들의 블록별 APL 값들과 함께 저장하는 APL 저장부; 상기 해당 프레임에 대한 블록별 APL 값을 각 위치에 대응되는 이전 프레임들의 APL 값들과 비교하고, 그 비교 결과를 토대로 블록별 영상의 변화량을 산출하는 변화량 산출부; 상기 블록별 영상의 변화량에 기초하여 각 블록에 적용될 상기 누적 프레임수를 지시하는 MAF의 탭 길이를 조절하는 탭길이 조절부; 및 상기 조절된 탭 길이와, 상기 해당 프레임과 이에 이웃하는 이전 프레임들의 블록별 APL 값들을 참조하여, 상기 조절된 탭 길이에 해당되는 프레임수를 누적시켜 평균을 취한 값을 상기 해당 프레임의 블록별 디밍값으로 결정하는 디밍값 결정부를 구비한다.Wherein the backlight control circuit comprises: an APL calculation unit for analyzing the image data on a block-by-block basis and calculating an APL value for each block for the corresponding frame; An APL storage unit for storing APL values for each block for each frame, together with APL values for each block of previous frames neighboring the corresponding frame; A variation amount calculation unit for comparing the APL value of each block with respect to the corresponding frame with APL values of previous frames corresponding to each position and calculating a variation amount of each block based on the comparison result; A tap length adjuster for adjusting the tap length of the MAF indicating the number of the accumulated frames to be applied to each block based on the variation amount of the block-by-block image; And a controller for referring to the adjusted tap length and the APL values of the previous frame adjacent to the current frame and accumulating the number of frames corresponding to the adjusted tap length, And a dimming value determining unit for determining the dimming value.
상기 탭길이 조절부는, 상기 영상의 변화량이 미리 정해진 임계값보다 크면 상기 탭 길이를 줄이고, 상기 영상의 변화량이 상기 임계값보다 작으면 상기 탭 길이를 늘린다.The tap length adjuster reduces the tap length if the change amount of the image is larger than a predetermined threshold value and increases the tap length if the change amount of the image is smaller than the threshold value.
상기 임계값은 플리커로 인한 APL의 떨림보다는 큰 값으로 정해진다.The threshold value is set to a larger value than the fluctuation of the APL caused by the flicker.
상기 탭 길이에 대한 최대값은 플리커를 효과적으로 제거할 수 있는 범위 내에서 2의 승수로 결정되는 값들 중 가장 작은 값으로 미리 설정된다.The maximum value for the tap length is preset to the smallest value among the values determined by the multiplier of 2 within the range capable of effectively removing the flicker.
본 발명의 실시예에 따라 영상 데이터가 표시되는 액정표시패널과, 다수의 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널에 조사되는 면광원을 매트릭스 형태의 블록 단위로 분할하는 백라이트 유닛을 갖는 액정표시장치의 디밍 제어방법은, 상기 영상 데이터를 상기 블록 단위로 분석하여 해당 프레임에 대한 블록별 APL값을 산출하는 단계; 상기 해당 프레임에 대한 블록별 APL 값들을, 해당 프레임에 이웃한 이전 프레임들의 블록별 APL 값들과 함께 저장하는 단계; 상기 해당 프레임에 대한 블록별 APL 값을 각 위치에 대응되는 이전 프레임들의 APL 값들과 비교하고, 그 비교 결과를 토대로 블록별 영상의 변화량을 산출하는 단계; 상기 블록별 영상의 변화량에 기초하여 각 블록에 적용될 상기 누적 프레임수를 지시하는 MAF의 탭 길이를 조절하는 단계; 및 상기 조절된 탭 길이와, 상기 해당 프레임과 이에 이웃하는 이전 프레임들의 블록별 APL 값들을 참조하여, 상기 조절된 탭 길이에 해당되는 프레임수를 누적시켜 평균을 취한 값을 상기 해당 프레임의 블록별 디밍값으로 결정하는 단계를 포함한다.A liquid crystal display panel in which image data is displayed according to an embodiment of the present invention; a liquid crystal display panel including a plurality of light sources and having a backlight unit for dividing a surface light source irradiated on the liquid crystal display panel into a matrix- The control method may include analyzing the image data on a block-by-block basis and calculating an APL value for each block for each frame; Storing APL values for each block for each frame, together with APL values for each block of previous frames neighboring the corresponding frame; Comparing the APL value for each frame with the APL values of previous frames corresponding to each position, and calculating a change amount of each block based on the comparison result; Adjusting a tap length of the MAF indicating the number of accumulated frames to be applied to each block based on the variation amount of the image per block; And a controller for referring to the adjusted tap length and the APL values of the previous frame adjacent to the current frame and accumulating the number of frames corresponding to the adjusted tap length, As a dimming value.
본 발명에 따른 액정표시장치 및 그의 디밍 제어방법은 입력 영상 데이터를 블록 단위로 분석하고, 인접한 여러 프레임에 걸친 영상 밝기의 블록별 누적 평균값에 비례하도록 블록별 디밍값을 결정하되, 상기 분석 결과에 기초한 해당 프레임의 블록별 대표값을 각 위치에 대응되는 이웃한 이전 프레임들의 블록별 대표값들과 비교하여 영상의 변화량을 산출하고, 이 산출 결과를 기초로 누적되는 프레임수 를 가변시킨다. 즉, 영상의 변화량이 크면 백라이트 응답속도 향상을 위해 누적되는 프레임수를 줄이고, 영상의 변화량이 작으면 플리커 방지를 위해 누적되는 프레임수를 늘린다. 그 결과, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그의 디밍 제어방법은 플리커를 유발하지 않고 백라이트 응답 속도를 빠르게 하면서 표시영상의 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있다.A liquid crystal display device and a dimming control method thereof according to the present invention analyze input image data block by block and determine a dimming value for each block so as to be proportional to a cumulative average value of brightnesses of blocks over adjacent frames, The representative value of each frame of the frame based on the comparison result is compared with representative values of neighboring previous frames corresponding to each position to calculate a change amount of the image and the number of accumulated frames is varied based on the calculation result. That is, if the amount of change in the image is large, the number of accumulated frames is reduced to improve the backlight response speed, and if the amount of change in the image is small, the number of frames accumulated for flicker prevention is increased. As a result, the liquid crystal display device and the dimming control method thereof according to the present invention can improve the contrast ratio of the display image while speeding up the backlight response speed without causing flicker.
이하, 도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11. FIG.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여준다.1 shows a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(10), 액정표시패널(10)의 데이터라인들(DL)을 구동하기 위한 데이터 구동회로(12), 액정표시패널(10)의 게이트라인들(GL)을 구동하기 위한 게이트 구동회로(13), 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)를 제어하는 타이밍 콘트롤러(11), 액정표시패널(10)에 빛을 조사하는 백라이트 유닛(16), 백라이트 유닛(16)의 광원들을 구동하기 위한 백라이트 구동회로(15), 및 입력 영상을 분석하여 그 분석 결과에 따라 백라이트 구동회로(15)를 제어하는 백라이트 제어회로(14)를 구비한다.1, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes a liquid
액정표시패널(10)은 두 장의 유리기판과 이들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들(DL)과 다수의 게이트라인들(GL)이 교차된다. 데이터라인들(DL)과 게이트라인들(GL)의 교차 구조에 의해 액정표시패널(10)에는 액정셀(Clc)들이 매트릭스 형태로 배치된다. 또한, 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 TFT, TFT에 접속된 액정셀(Clc)의 화소전극(1), 및 스토리지 커패시터(Cst) 등이 형성된다. The liquid
액정표시패널(10)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극(2)이 형성된다. 공통전극(2)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 액정표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. On the upper glass substrate of the liquid
데이터 구동회로(12)는 다수의 데이터 드라이브 집적회로들을 포함한다. 데이터 드라이브 집적회로는 클럭신호를 샘플링하기 위한 쉬프트레지스터, 디지털 영상 데이터를 일시저장하기 위한 레지스터, 쉬프트레지스터로부터의 클럭신호에 응답하여 데이터를 1 라인분씩 저장하고 저장된 1 라인분의 데이터를 동시에 출력하기 위한 래치, 래치로부터의 디지털 데이터값에 대응하여 감마기준전압의 참조하에 정극성/부극성의 감마전압을 선택하기 위한 디지털/아날로그 변환기, 정극성/부극성 감마전압에 의해 변환된 아날로그 데이터가 공급되는 데이터라인(DL)을 선택하기 위한 멀티플렉서, 및 멀티플렉서와 데이터라인(DL) 사이에 접속된 출력버퍼 등을 구비한다. 데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 디지털 영 상 데이터(RGB)를 래치하고, 이 래치된 디지털 영상 데이터(RGB)를 정극성/부극성 감마보상전압을 이용하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압으로 변환한 후 데이터라인들(DL)에 공급한다.The
게이트 구동회로(13)는 다수의 게이트 드라이브 집적회로들을 포함한다. 게이트 드라이브 집적회로는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 구비한다. 게이트 구동회로(13)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 스캔펄스(또는 게이트펄스)를 순차적으로 출력하여 게이트라인들(GL)에 공급함으로써, 데이터전압이 인가될 수평 라인을 선택한다.The
타이밍 콘트롤러(11)는 외부 비디오 소스가 실장된 시스템 보드로부터 입력되는 디지털 영상 데이터(RGB)를 액정표시패널(10)의 해상도에 맞게 재정렬하여 백라이트 제어회로(14)에 공급한다. 그리고, 백라이트 제어회로(14)로부터 피드백되는 디지털 영상 데이터(RGB)를 데이터 구동회로(12)에 공급한다.The
타이밍 콘트롤러(11)는 시스템 보드로부터의 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)에 기초하여 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC)을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 60Hz의 프레임 주파수로 입력되는 입력 영상 신호의 프레임들 사이에 보간 프레임을 삽입하고 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 게이트 타이밍 제어신호(GDC)를 체배하여 60×N(N은 2 이상의 양의 정수)Hz의 프레임 주파수로 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작을 제어할 수 있다. The
백라이트 유닛(16)은 다수의 광원들을 포함하여 액정표시패널(10)에 조사되는 면광원을 매트릭스 형태의 블록들로 분할한다. 백라이트 유닛(16)은 직하형(Direct type)과 에지형(Edge type) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 도 1에 도시된 백라이트 유닛은 직하형 백라이트 유닛을 예시하였지만 본 발명의 백라이트 유닛은 직하형 백라이트 유닛에 한정되지 않고 공지된 어떠한 구조의 백라이트 유닛도 포함할 수 있다. 직하형 백라이트 유닛(16)은 액정표시패널(10)의 아래에 다수의 광학시트들과 확산판이 적층되고 확산판 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 광원들은 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)와 같은 점광원들로 구현될 수 있다. 광학 시트들은 1 매 이상의 프리즘 시트와 1 매 이상의 확산시트를 포함하여 확산판으로부터 입사되는 빛을 확산하고 액정표시패널의 광입사면에 대하여 실질적으로 수직인 각도로 빛의 진행경로를 굴절시킨다. The
백라이트 제어회로(14)는 한 프레임 분의 디지털 영상 데이터(RGB)를 면광원의 분할 개수에 맞춰 소정 개수의 논리적 단위 예컨대, 도 2와 같이 다수의 블럭들(BLK[1,1] ~ BLK[n,m])로 분할한다. 백라이트 제어회로(14)는 입력 영상 데이터(RGB)를 블록 단위로 분석하고, 인접한 여러 프레임에 걸친 영상 밝기의 블록별 누적 평균값에 비례하도록 블록별 디밍값(BLdim)을 결정한다. 특히, 백라이트 제어회로(14)는 블록별 디밍값(BLdim)을 결정함에 있어 상기 분석 결과에 기초한 해당 프레임의 블록별 대표값을 각 위치에 대응되는 이웃한 이전 프레임들의 블록별 대표값들과 비교하여 영상의 변화량을 산출하고, 이 산출 결과를 기초로 누적되는 프레임수를 가변시킨다. 즉, 영상의 변화량이 크면 백라이트 응답속도 향상을 위 해 누적되는 프레임수를 줄이고, 영상의 변화량이 작으면 플리커 방지를 위해 누적되는 프레임수를 늘린다.The
백라이트 구동회로(15)는 백라이트 제어회로(14)로부터 입력되는 블록별 디밍값(BLdim)에 따라 듀티비가 가변되는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation : PWM)로 백라이트 유닛(16)의 광원들을 블록 단위로 구동한다. PWM 듀티비에 따라 광원들의 점소등 시간이 제어된다. The
도 3은 백라이트 제어회로(14)를 상세히 보여준다.3 shows the
도 3을 참조하면, 백라이트 제어회로(14)는 APL 산출부(141), APL 저장부(142), 변화량 산출부(143), 탭길이 조절부(144), 및 디밍값 결정부(145)를 구비한다.3, the
APL 산출부(141)는 디지털 영상 데이터(RGB)를 프레임 단위로 입력받고, 한 프레임분의 디지털 영상 데이터(RGB)를 도 2와 같이 액정표시패널(10)의 표시화면에서 매트릭스 형태로 나뉘어진 가상의 블록들(BLK[1,1] 내지 BLK[n,m]) 단위로 분석하여 블록별 대표값을 산출한다. 블록별 대표값은, 각 블록 내에 포함된 픽셀들의 RGB 값들 중에서 최대 계조값을 도출하고 이 최대값들의 총합을 그 블록에 포함된 픽셀수로 나눈 APL(Average Picture Level) 값으로 취해질 수 있다.The APL calculating
APL 저장부(142)는 APL 산출부(141)로부터 입력되는 해당 프레임에 대한 블록별 APL 값들을 해당 프레임에 이웃한 이전 프레임들의 블록별 APL 값들과 함께 저장한다. The
변화량 산출부(143)는 APL 산출부(141)로부터 입력되는 블록별 해당 프레임 의 APL 값을 APL 저장부(142)로부터 입력되는 이전 프레임들의 APL 값들과 비교하고, 그 비교 결과를 토대로 블록별 영상의 변화량을 산출한다.The
탭길이 조절부(144)는 변화량 산출부(143)로부터 입력되는 블록별 영상의 변화량에 기초하여 해당 프레임의 각 블록에 적용될 MAF(Moving Average Filtering)의 탭 길이(Tap-length)를 조절한다. MAF는 여러 개의 인접한 프레임에서 출력된 영상 데이터 신호로 결정되는 영상 밝기의 누적 평균 값에 비례하게 백라이트의 휘도를 조절하는 기법이다. 예컨대, 도 4와 같이 T 번째 프레임의 X 위치 블록의 영상의 밝기를 P(T,X), T 번째 프레임의 X 위치 블록의 백라이트의 휘도를 L(T,X)라 가정할 경우, P(T,X), P(T-1,X), ... , P(T-K,X) 라는 K+1 개의 프레임을 누적시켜 평균을 취한 값을 L(T,X)로 결정하는 것이 탭 길이 K+1인 경우의 MAF 기법이다. MAF 기법에 의하면, 여러 개의 인접한 프레임의 영상 밝기를 누적시킨 값을 기반으로 백라이트의 휘도가 조정되기 때문에, 영상의 잦은 변화에 의한 영상 데이터의 떨림이 발생하는 경우에도 불구하고 백라이트의 휘도만은 잦은 변화를 보이지 않게 된다. 그 결과 백라이트의 휘도가 자주 변함으로써 발생되는 플리커는 해소된다. 탭 길이는 프레임 누적수를 의미한다. 탭길이 조절부(144)는 블록별 영상의 변화량이 미리 정해진 임계값보다 작으면 탭 길이 즉, 프레임 누적수를 늘림으로써 플리커를 해소한다. 반면, 블록별 영상의 변화량이 미리 정해진 임계값보다 크면 탭 길이 즉, 프레임 누적수를 줄임으로써, 영상의 급격한 변화에 대응하여 백라이트의 응답속도를 향상시킨다. 여기서, 임계값은 플리커로 인한 APL의 떨림보다는 큰 값으로 정해진다. 실제 여러 종류의 영상을 측정한 결과에 따르면 대부분의 경우 플 리커로 인한 APL 떨림은 0 ~ 255 계조를 기준으로 5를 넘지 않았다. 또한, 거의 모든 화면 전환(영상의 급격한 변화) 에서는 5보다 큰 값으로 APL이 변하였다. 따라서, 아래의 예들에서는 임계치를 5로 설정하였다. MAF의 어댑티브(Adaptive) 한 동작에서, 메모리의 용량 관계로 필터의 탭 길이를 무한정 크게 할 수는 없고 최대값을 미리 설정해 주어야 한다. 탭 길이에 대한 최대값은 플리커를 효과적으로 제거할 수 있는 정도 예컨대, 약 10 정도의 값으로 충분하다. 다만, 실제 구현에서 최대값을 위해 지정되는 메모리는 2의 승수로 결정되는 것이 가장 효율적이기 때문에, 아래의 예들에서는 10을 넘는 값 중 가장 작은 2의 승수인 16을 최대값으로 설정하였다. 이하, 영상에 따른 탭길이 조절부(144)의 동작을 설명한다.The tap
탭길이 조절부(144)는 도 5와 같이 블록별 영상의 변화량 대부분이 미리 정해진 임계값(5)보다 작은 경우(영상의 급격한 변화가 없는 경우)에 대응하여 해당 프레임의 각 블록에 적용될 MAF의 탭 길이를 도 6과 같이 미리 정해진 최대값(16) 근처로 조절함으로써, 백라이트의 잦은 휘도 변화를 방지하여 플리커를 해소한다.The tap
탭길이 조절부(144)는 도 7에서 블록별 영상의 변화량이 미리 정해진 임계값(5)보다 작은 부분(영상의 급격한 변화가 없는 경우)에 대응하여 해당 프레임의 각 블록에 적용될 MAF의 탭 길이를 도 8과 같이 미리 정해진 최대값(16) 근처로 조절함으로써, 백라이트의 잦은 휘도 변화를 방지하여 플리커를 해소한다. 다만, 탭길이 조절부(144)는 도 7에서 블록별 영상의 변화량이 미리 정해진 임계치(5)보다 아주 큰 부분(영상의 급격한 변화가 있는 경우)에 대응하여 해당 프레임(40번째 프레임 전후)의 각 블록에 적용될 MAF의 탭 길이를 도 8과 같이 미리 정해진 최대 값(16)보다 훨씬 낮은 레벨(2 ~ 3) 근처로 조절함으로써, 영상의 급격한 변화에 대응하여 백라이트의 응답속도를 향상시킨다. The tap
탭길이 조절부(144)는 도 9에서 블록별 영상의 변화량이 미리 정해진 임계값(5)보다 작은 부분(영상의 급격한 변화가 없는 경우)에 대응하여 해당 프레임(20번째 프레임 전후 및 80번째 프레임 전후)의 각 블록에 적용될 MAF의 탭 길이를 도 10과 같이 미리 정해진 최대값(16) 근처로 조절함으로써, 백라이트의 잦은 휘도 변화를 방지하여 플리커를 해소한다. 다만, 탭길이 조절부(144)는 도 9에서 블록별 영상의 변화량이 미리 정해진 임계값(5)보다 큰 부분을 포함하는 경우(영상에 물체의 빠른 움직임이 존재하는 경우)에 대응하여 해당 프레임(40 ~ 60번째 프레임)의 각 블록에 적용될 MAF의 탭 길이를 도 10과 같이 미리 정해진 최대값(16)보다 낮은 레벨(4 ~ 12) 근처로 조절함으로써, 영상의 빠른 변화에 대응하여 백라이트의 응답속도를 향상시킨다.The tap
디밍값 결정부(145)는 탭길이 조절부(144)에서 결정된 탭 길이와, APL 저장부(142)에 저장된 해당 프레임과 이에 이웃하는 이전 프레임들의 블록별 APL 값들을 참조하여, 이 탭 길이에 해당되는 프레임수를 누적시켜 평균을 취한 값을 해당 프레임의 블록별 디밍값(BLdim)으로 결정한다.The dimming
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 디밍 제어방법을 보여준다.FIG. 11 shows a dimming control method of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 이 디밍 제어방법은 디지털 영상 데이터를 프레임 단위로 입력받고, 한 프레임분의 디지털 영상 데이터를 액정표시패널의 표시화면에서 매트릭스 형태로 나뉘어진 가상의 블록들 단위로 분석하여 블록별 APL값을 산출한다.(S10,S20)Referring to FIG. 11, the dimming control method receives digital image data on a frame basis, analyzes digital image data of one frame on a display screen of a liquid crystal display panel in units of virtual blocks divided into a matrix form, And calculates a star APL value (S10, S20)
이 디밍 제어방법은 해당 프레임에 대한 블록별 APL 값들을 해당 프레임에 이웃한 이전 프레임들의 블록별 APL 값들과 함께 저장한다.(S30) The dimming control method stores the APL values of each frame for each frame together with the APL values of the previous frames neighboring the corresponding frame (S30).
이 디밍 제어방법은 블록별 해당 프레임의 APL 값을 각 위치에 대응되는 이전 프레임들의 APL 값들과 비교하고, 그 비교 결과를 토대로 블록별 영상의 변화량을 산출한다.(S40)In this dimming control method, the APL value of the corresponding frame for each block is compared with the APL values of the previous frames corresponding to each position, and the amount of change of the image for each block is calculated based on the comparison result (S40)
이 디밍 제어방법은 블록별 영상의 변화량을 미리 정해진 임계값과 비교한 후(S50), 이 비교 결과에 따라 각 블록에 적용될 MAF(Moving Average Filtering)의 탭 길이(Tap-length)를 조절한다. 탭 길이는 프레임 누적수를 의미한다. 상기 비교 결과 블록별 영상의 변화량이 미리 정해진 임계값보다 크면(Yes), 이 디밍 제어방법은 탭 길이 즉, 프레임 누적수를 줄임으로써, 영상의 급격한 변화에 대응하여 백라이트의 응답속도를 향상시킨다.(S60). 반면, 상기 비교 결과 블록별 영상의 변화량이 미리 정해진 임계값보다 작으면(No), 이 디밍 제어방법은 탭 길이 즉, 프레임 누적수를 늘림으로써 플리커를 해소한다.(S70) 여기서, 임계값은 플리커로 인한 APL의 떨림보다는 큰 값으로 미리 정해질 수 있다. 또한, 탭 길이에 대한 최대값은 플리커를 효과적으로 제거할 수 있는 범위 내에서 2의 승수로 결정되는 값들 중 가장 작은 값으로 미리 설정될 수 있다.The dimming control method compares the variation amount of each block image with a predetermined threshold value at step S50 and adjusts the tap length of MAF to be applied to each block according to the comparison result. The tap length means the cumulative number of frames. As a result of the comparison, if the change amount of the image per block is larger than the predetermined threshold (Yes), the dimming control method improves the response speed of the backlight in response to the abrupt change of the image by reducing the tap length, that is, the cumulative number of frames. (S60). On the other hand, if the variation amount of the image per block is smaller than the predetermined threshold (No), the dimming control method eliminates the flicker by increasing the tap length, that is, the frame accumulation number (S70) Can be predetermined to be greater than the flicker of APL due to flicker. Further, the maximum value for the tap length can be preset to the smallest value among the values determined by the multiplier of 2 within the range in which the flicker can be effectively removed.
이 디밍 제어방법은 상기 결정된 탭 길이와, 상기 저장된 해당 프레임과 이 에 이웃하는 이전 프레임들의 블록별 APL 값들을 참조하여, MAF 통과값 즉, 결정된 탭 길이에 해당되는 프레임수를 누적시켜 평균을 취한 값을 해당 프레임의 블록별 디밍값으로 결정한다.(S80,S90)The dimming control method refers to the determined tap length and the APL values of the previous frames adjacent to the stored corresponding frame and accumulates the number of frames corresponding to the determined tap length so as to obtain an average Value as the dimming value for each block of the frame (S80, S90)
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그의 디밍 제어방법은 입력 영상 데이터를 블록 단위로 분석하고, 인접한 여러 프레임에 걸친 영상 밝기의 블록별 누적 평균값에 비례하도록 블록별 디밍값을 결정하되, 상기 분석 결과에 기초한 해당 프레임의 블록별 대표값을 각 위치에 대응되는 이웃한 이전 프레임들의 블록별 대표값들과 비교하여 영상의 변화량을 산출하고, 이 산출 결과를 기초로 누적되는 프레임수를 가변시킨다. 즉, 영상의 변화량이 크면 백라이트 응답속도 향상을 위해 누적되는 프레임수를 줄이고, 영상의 변화량이 작으면 플리커 방지를 위해 누적되는 프레임수를 늘린다. 그 결과, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그의 디밍 제어방법은 플리커를 유발하지 않고 백라이트 응답 속도를 빠르게 하면서 표시영상의 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있다.As described above, in the liquid crystal display and dimming control method thereof according to the present invention, the input image data is analyzed on a block-by-block basis, and a dimming value for each block is determined so as to be proportional to a cumulative average value of brightnesses of blocks over adjacent frames A representative value of each block of the frame based on the analysis result is compared with representative values of neighboring previous frames corresponding to each position to calculate a change amount of the image and the number of frames accumulated based on the calculation result . That is, if the amount of change in the image is large, the number of accumulated frames is reduced to improve the backlight response speed, and if the amount of change in the image is small, the number of frames accumulated for flicker prevention is increased. As a result, the liquid crystal display device and the dimming control method thereof according to the present invention can improve the contrast ratio of the display image while speeding up the backlight response speed without causing flicker.
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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 도면.1 is a view showing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 한 프레임 분의 영상 데이터가 면광원의 분할 개수에 맞춰 소정 개수의 분할되는 예를 보여주는 도면.2 is a diagram showing an example in which a predetermined number of image data of one frame is divided in accordance with the number of division of a surface light source.
도 3은 백라이트 제어회로를 상세히 보여주는 블록도.3 is a block diagram showing a backlight control circuit in detail;
도 4는 MAF 기법을 보여주는 도면.Figure 4 shows a MAF technique.
도 5 및 도 6은 영상의 급격한 변화가 없는 경우 본 발명의 MAF 기법을 적용한 결과를 보여주는 도면들.FIGS. 5 and 6 are diagrams illustrating the results of applying the MAF technique of the present invention in the case where there is no abrupt change in the image.
도 7 및 도 8은 영상의 급격한 변화가 있는 경우 본 발명의 MAF 기법을 적용한 결과를 보여주는 도면들.FIGS. 7 and 8 are diagrams showing a result of applying the MAF technique of the present invention in the case of a sudden change of an image. FIG.
도 9 및 도 10은 영상에 물체의 빠른 움직임이 존재하는 경우 본 발명의 MAF 기법을 적용한 결과를 보여주는 도면들.FIGS. 9 and 10 are diagrams showing a result of applying the MAF technique of the present invention when fast motion of an object exists in an image. FIG.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 디밍 제어방법을 보여주는 도면.11 is a diagram illustrating a dimming control method of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art
10 : 액정표시패널 11 : 타이밍 콘트롤러10: liquid crystal display panel 11: timing controller
12 : 데이터 구동회로 13 : 게이트 구동회로12: data driving circuit 13: gate driving circuit
14 : 광원 제어회로 15 : 광원 구동회로14: light source control circuit 15: light source driving circuit
16 : 백라이트 유닛 141 : APL 산출부16: backlight unit 141: APL calculation unit
142 : APL 저장부 143 : 변화량 산출부142: APL storage unit 143:
144 : 탭길이 조절부 145 : 디밍값 결정부 144: tap length adjusting unit 145: dimming value determining unit
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