KR101675840B1 - 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위치별로 서로 다른 로컬 디밍 커브를 이용하여 소비 전력을 효과적으로 감소시킬 수 있는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 로컬 디밍 구동 방법은 백라이트 유닛을 다수의 블록으로 분할하고, 상기 다수의 블록을 다수의 영역으로 분할하며, 상기 다수의 영역별로 서로 다른 디밍 커브 특성을 갖는 다수의 룩업 테이블을 미리 설정하여 메모리에 저장하는 단계와; 입력 영상을 상기 다수의 블록 단위로 분석하여 블록별 대표값을 검출하고, 상기 다수의 영역별로 서로 다른 룩업 테이블을 이용하여 상기 블록별 대표값에 대응하는 블록별 로컬 디밍값을 결정하는 단계와; 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 백라이트의 휘도를 블록별로 제어하는 단계를 포함한다.
LCD, 로컬 디밍, 디밍 커브, 소비 전력

Description

액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치{METHOD FOR DRIVING LOCAL DIMMING OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 위치별로 로컬 디밍 커브를 다르게 적용하여 소비 전력을 효과적으로 감소시킬 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 조절함 으로써 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. 이때, 로컬 디밍 방법은 블록별 영상 분석의 결과로 검출된 블록별 대표값에 대한 로컬 디밍값의 특성을 나타내는 로컬 디밍 커브를 룩업 테이블로 저장하여 이용한다.
그러나, 종래의 로컬 디밍 방법은 모든 블록에서 동일한 로컬 디밍 커브를 이용하므로 소비 전력의 저감에 한계가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 위치별로 서로 다른 로컬 디밍 커브를 이용하여 소비 전력을 효과적으로 감소시킬 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 백라이트 유닛을 다수의 블록으로 분할하고, 상기 다수의 블록을 다수의 영역으로 분할하며, 상기 다수의 영역별로 서로 다른 디밍 커브 특성을 갖는 다수의 룩업 테이블을 미리 설정하여 메모리에 저장하는 단계와; 입력 영상을 상기 다수의 블록 단위로 분석하여 블록별 대표값을 검출하고, 상기 다수의 영역별로 서로 다른 룩업 테이블을 이용하여 상기 블록별 대표값에 대응하는 블록별 로컬 디밍값을 결정하는 단계와; 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 백라이트의 휘도를 블록별로 제어하는 단계를 포함한다.
그리고, 본 발명은 상기 백라이트 유닛의 한 블록의 광원에 대한 광량을 분석하여 광 프로파일 데이터를 상기 메모리에 미리 저장하는 단계와; 상기 광 프로파일 데이터와 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하는 단계와; 상기 산출된 게인값으로 상기 입력 데이터를 보상하는 단계를 추가로 포함한다.
상기 백라이트 유닛은 상기 백라이트 유닛에 대응하는 표시 영역의 중앙부로부터 주변부로 진행하는 방향을 따라 상기 다수의 영역으로 분할되고; 상기 중앙부 에 위치하는 영역에 대한 룩업 테이블은 상기 주변부에 위치하는 영역에 대한 룩업 테이블과 대비하여 동일 계조 대비 디밍값이 높은 특성을 갖는다. 상기 중앙부에서 상기 주변부로 갈 수록 상기 동일 계조 대비 디밍값이 점진적으로 감소한다.
상기 백라이트 유닛은 상기 표시 영역과 마주하는 발광 다이오드 어레이를 포함하는 직하형 백라이트 유닛이고, 상기 서로 다른 디밍 커브가 적용되는 상기 다수의 영역은 상기 표시 영역의 중앙 영역과 그 중앙 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하는 적어도 2개의 영역으로 분할된다.
상기 백라이트 유닛은 상기 표시 영역의 적어도 1개의 에지를 따라 배열된 발광 다이오드 어레이를 포함하는 에지형 백라이트 유닛이고, 상기 서로 다른 디밍 커브가 적용되는 상기 다수의 영역은 상기 표시 영역에서 상기 발광 다이오드 어레이가 배열된 에지 방향에서 중앙 영역과 그 중앙 영역의 양측에 위치하는 주변 영역을 포함하는 적어도 2개 영역으로 분할된다.
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 백라이트 유닛을 다수의 블록으로 분할하고, 상기 다수의 블록을 다수의 영역으로 분할하며, 상기 다수의 영역별로 서로 다른 디밍 커브 특성을 갖는 다수의 룩업 테이블이 저장된 메모리와; 입력 영상을 상기 다수의 블록 단위로 분석하여 블록별 대표값을 검출하고, 상기 다수의 영역별로 상기 메모리로부터의 서로 다른 룩업 테이블을 이용하여 상기 블록별 대표값에 대응하는 블록별 로컬 디밍값을 결정하는 디밍값 결정부를 구비한다.
또한, 본 발명의 로컬 디밍 구동 장치는 상기 메모리는 상기 백라이트 유닛의 한 블록의 광원에 대한 광량을 분석하여 광 프로파일 데이터를 더 저장하고; 상기 메모리로부터의 광 프로파일 데이터와 상기 디밍값 결정부로부터의 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하는 게인값 산출부와; 상기 산출된 게인값으로 상기 입력 데이터를 보상하는 데이터 보상부를 추가로 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 구동 방법 및 장치는 블록의 위치별로 서로 다른 로컬 디밍 커브를 이용함으로써 소비 전력을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치는 표시 영역의 중앙부에 동일 계조 대비 디밍값이 높은 디밍 커브를 적용함으로써 사용자가 표시 영역의 중앙부 위주로 휘도 및 화질을 인지할 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치는 표시 영역의 중앙부에서 주변부로 갈 수록 동일 계조 대비 로컬 디밍값이 점진적으로 감소하는 로컬 디밍 커브를 이용하여 로컬 디밍 커브를 부드럽게 가변시킴으로써 화질을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법을 개략적으로 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.
본 발명의 로컬 디밍 구동 방법은 블록(B) 별로 디밍 커브를 다르게 설정하여 모든 블록에 동일한 디밍 커브를 적용하는 종래 보다 소비 전력의 감소 효과를 극대화할 수 있다. 일반적으로, 사용자는 표시 장치의 주변부에 표시되는 영상 보다 중앙부에 표시되는 영상을 중심으로 표시 장치의 휘도 및 화질을 인지하는 특성 을 갖고 있다. 이러한 사용자의 인지 특성을 고려하여 본 발명에서는 사용자가 주목하는 표시 장치의 중앙 영역에서는 동일 계조 대비 밝은 휘도를 표현하도록 백라이트 유닛의 휘도를 제어하고, 사용자가 주목하지 않은 표시 장치의 주변 영역에서는 동일 계조 대비 낮은 휘도를 표현하도록 백라이트 유닛의 휘도를 제어한다.
예를 들면, 도 1과 같이 사용자가 주목하는 중앙 영역에서는 동일 계조 대비 디밍값(PWM 신호의 듀티비)이 높은 제1 디밍 커브(A)를 이용하여 백라이트 유닛(BL)의 휘도를 블록(B) 별로 제어하고, 사용자가 주목하지 않은 표시 장치의 주변 영역에서는 동일 계조 대비 디밍값이 낮은 제2 디밍 커브(B)를 이용하여 백라이트 유닛(BL)의 휘도를 블록(B) 별로 제어한다. 따라서, 동일한 제1 디밍 커브(B)를 백라이 유닛(BL)의 모든 블록(B)에 적용하는 경우 보다 소비 전력을 감소시킬 수 있음과 아울러 사용자는 제1 디밍 커브(A)가 적용된 표시 영역의 중앙부를 기준으로 표시 장치의 휘도 및 화질을 판단하므로 사용자는 제1 디밍 커브(A)가 모든 블록(B)에 동일하게 적용된 경우와 유사한 휘도 및 화질을 인지할 수 있다.
또한, 본원 발명의 로컬 디밍 방법은 직하형 백라이트 유닛 뿐만 아니라 에지형 백라이트 유닛에도 적용될 수 있다.
에지형 백라이트 유닛은 액정 패널의 표시 영역을 둘러싸는 4개의 에지 중 적어도 1개의 에지를 따라 광을 조사하는 LED 어레이를 광원으로 구비한다. 에지형 백라이트 유닛은 LED 어레이로부터 조사된 광을 도광판을 통해 면광원으로 변환하여 액정 패널의 표시 영역으로 공급한다. 도 2a는 표시 영역의 상하 에지에 LED 어레이가 배치된 백라이트 유닛(BL)를 나타내며, 도 2b는 표시 영역의 좌우 에지에 LED 어레이가 배치된 백라이트 유닛(BL)을 나타낸다. 에지형 백라이트 유닛(BL)의 LED 어레이는 표시 영역의 다수의 블록에 각각 대응하는 다수의 블록(B)으로 분할 구동되고 블록(B) 단위로 휘도가 제어된다. 또한, 도 2a 및 도 2b에서도 사용자가 주목하는 중앙 영역에서는 동일 계조 대비 로컬 디밍값(PWM 신호의 듀티비)이 높은 디밍 커브를 이용하여 백라이트 유닛(BL)의 휘도를 블록(B) 별로 제어하고, 사용자가 주목하지 않은 표시 장치의 주변 영역에서는 동일 계조 대비 로컬 디밍값이 낮은 디밍 커브를 이용하여 백라이트 유닛(BL)의 휘도를 블록(B) 별로 제어한다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 에지형 백라이트 유닛은 LED 어레이가 배열된 에지 방향을 따라 중앙 영역과 그 중앙 영역의 양측에 위치하는 주변 영역으로 분할되고, 그 분할 영역별로 서로 다른 디밍 커브가 적용될 수 있다.
따라서, 동일한 디밍 커브를 백라이 유닛의 모든 블록에 적용하는 경우 보다 소비 전력을 감소시킬 수 있음과 아울러 사용자는 표시 영역의 중앙 영역에 적용된 동일 계조 대비 밝은 휘도를 표현하는 디밍 커브 위주로 향상된 휘도 및 화질을 인지하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법은 단계적으로 나타낸 흐름도이다.
단계 10(S10)에서 설계자는 액정 표시 장치의 표시 영역을 다수의 영역으로 분할하고 영역별로 서로 다른 디밍 커브를 설정하여 룩업 테이블로 저장한다. 예를 들면,도 4와 같이 표시 영역을 중앙 영역에서 주변 영역 방향으로 순차 배치되는 4개의 영역(DA1 내지 DA4)으로 분할하고, 4개의 영역(DA1 내지 DA4)에 대한 서로 다 른 디밍 커브(A 내지 D)를 설정하여서 룩업 테이블 형태로 액정 표시 장치의 메모리에 저장한다. 이에 따라, 액정 표시 장치의 메모리에는 도 4와 같이 계조 대한 디밍값의 변화 특성이 서로 다른 4개의 디밍 커브(A 내지 D)에 대한 4개의 룩업 테이블이 저장된다. 도 4에서 표시 영역의 중앙부에 위치하는 제1 영역(DA1)은 계조별 디밍값이 상대적으로 높게 설정된 제1 디밍 커브(A)가 적용되고, 주변부에 위치하는 제4 영역(DA4)은 계조별 디밍값이 상대적으로 낮게 설정된 제4 디밍 커브(D)가 적용된다. 제1 영역(DA)과 제4 영역(DA4) 사이의 제2 및 제3 영역(DA2, DA3)에는 동일 계조 대비 디밍값이 점진적으로 감소하는 제2 및 제3 디밍 커브(B, C)가 각각 적용된다. 다시 말하여, 도 5에 도시된 바와 같이 주변 영역(DA4)에서 중앙 영역(DA1)으로 갈 수록 동일 계조 대비 디밍값이 점진적으로 증가하는 디밍 커브(D 내지 A)가 각각 적용된다. 또한, 인접 영역간에는 디밍 커브가 선형성을 가지고 증가하거나 감소한다.
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 대표값을 다수 영역으로 분리하여 출력한다. 예를 들면, 액정 표시 장치는 블록별 대표값을 도 4와 같이 중앙 영역에서 주변 영역 방향으로 배치된 4개의 영역(DA1 내지 DA4)으로 분할하여 출력한 다.
단계 16(S16)에서 액정 표시 장치는 영역(DA1 내지 DA4) 별로 서로 다른 로컬 디밍 커브, 즉 서로 다른 룩업 테이블을 이용하여 블록별 대표값에 대응하는 블록별 로컬 디밍값을 결정한다. 예들 들면, 도 4와 같이 4개의 영역(DA1 내지 DA4) 각각에 대하여 계조별 디밍값의 변화 특성이 서로 다른 4개의 디밍 커브(A 내지 D) 각각에 대한 룩업 테이블을 이용하는 경우, 제1 영역(DA1)에 포함된 블록들은 제1 디밍 커브(A)를 이용하여 블록별 대표값에 대한 디밍값을 선택하여 출력하고, 제2 영역(DA2)에 포함된 블록들은 제2 디밍 커브(B)를 이용하여 블록별 대표값에 대한 디밍값을 선택하여 출력하고, 제3 영역(DA3)에 포함된 블록들은 제3 디밍 커브(C)를 이용하여 블록별 대표값에 대한 디밍값을 선택하여 출력하며, 제4 영역(DA4)에 포함된 블록들은 제4 디밍 커브(DA)를 이용하여 블록별 대표값에 대한 디밍값을 선택하여 출력한다.
단계 18(S18)에서 블록별로 결정된 디밍값을 이용하여 직하형 또는 에지형 백라이트를 블록별로 구동함으로써 블록별로 백라이트 휘도를 제어한다.
단계 20(S120)에서 미리 설정되어 메모리에 저장된 광 프로파일 데이터와, 상기 단계 16(S16)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 프로파일 데이터, 즉 화소별 광량 데이터가 미리 설정되어 저장되어 있다. 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 22(S22)에서 현재 화소의 입력 데이터에 산출된 게인값을 곱함으로써 화소별로 입력 데이터의 휘도를 보상하여 출력한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 드라이버를 나타낸 블록도이다.
도 6에 도시된 로컬 디밍 드라이버(10)는 영상 분석부(11), 디밍값 결정부(12), 메모리(13), 게인값 산출부(14), 데이터 보상부(15)를 구비한다.
메모리(13)에는 표시 영역을 분할한 다수의 영역별로 서로 다른 디밍 커브, 즉 계조에 대한 디밍값의 변화 특성이 서로 다르게 설정된 룩업 테이블이 영역별로 저장된다. 예를 들면, 도 4와 같이 표시 영역을 중앙 영역에서 주변 영역 방향으로 순차 배치되는 4개의 영역(DA1 내지 DA4)에 대한 서로 다른 디밍 커브(A 내지 D)에 각각 대응하는 4개의 룩업 테이블이 메모리(13)에 저장된다. 또한, 메모리(13)에는 한 블록의 광원에 대한 광 프로파일 데이터가 미리 저장된다.
영상 분석부(11)는 백라이트의 발광 블록 단위로 입력 영상 데이터를 분석하여 블록별 대표값을 검출하고 블록별 대표값을 다수의 영역으로 분리하여 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 검출한다. 그리고, 영상 분석부(11)는 블록별 대표값을 도 4에 도시된 바와 같이 중앙 영역에서 주변 영역 방향으로 배치된 4개의 영역(DA1 내지 DA4)으로 분리하여 디밍값 결정부(12)로 출력한다.
디밍값 결정부(12)는 메모리(13)에 저장된 영역별(DA1 내지 DA4)로 서로 다른 디밍 커브 특성을 갖는 룩업 테이블(A 내지 D)을 이용하여 영역별(DA1 내지 DA4)로 분리되어 입력된 블록별 대표값에 대응하는 블록별 로컬 디밍값을 결정하여 출력한다. 예들 들면, 도 4와 같이 4개의 영역(DA1 내지 DA4) 각각에 대하여 계조별 디밍값의 변화 특성이 서로 다른 4개의 디밍 커브(A 내지 D) 각각에 대한 룩업 테이블을 이용하는 경우, 제1 영역(DA1)에 포함된 블록들은 제1 디밍 커브(A)를 이용하여 블록별 대표값에 대한 디밍값을 선택하여 출력하고, 제2 영역(DA2)에 포함된 블록들은 제2 디밍 커브(B)를 이용하여 블록별 대표값에 대한 디밍값을 선택하여 출력하고, 제3 영역(DA3)에 포함된 블록들은 제3 디밍 커브(C)를 이용하여 블록별 대표값에 대한 디밍값을 선택하여 출력하며, 제4 영역(DA4)에 포함된 블록들은 제4 디밍 커브(DA)를 이용하여 블록별 대표값에 대한 디밍값을 선택하여 출력한다.
게인값 산출부(14)는 메모리(13)로부터의 화소별 광량 데이터와, 디밍값 결 정부(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 다수의 영역별로 또는 다수의 블록별로 서로 다른 디밍 커브를 적용하여 백라이트 휘도를 블록별로 제어하므로 동일한 디밍 커브를 이용하는 경우 보다 소비 전력의 감소를 극대화시킬 수 있다.
도 7은 도 6에 도시된 로컬 디밍 드라이버(10)가 적용된 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7에 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 분석하여 블록별 대표값을 검출하고, 블록별 대표값을 도 4와 같이 다수의 영역(DA1 내지 DA4)으로 분할하여서, 다수의 영역별로 서로 다른 디밍 커브 특성을 갖는 룩업 테이블(A 내지 D)을 이용하여 블록별 대표값에 대응하는 디밍값을 결정하여 백라이트 드라이버(30)로 출력한다. 이를 위하여, 로컬 디밍 드라이버(10)의 내부 또는 외부 메모리에는 도 4와 같이 영역별로 서로 다른 디밍 커브 특성, 즉 영역별로 계조에 대한 디밍값의 변화 특성을 갖는 다수의 룩업 테이블(A 내지 D)이 미리 설정되어 저장되어 있다. 또한, 상기 메모리에는 한 블록의 광원에 대한 광 프로파일 데이터가 저장되어 있다. 로컬 디밍 드라이버(10)는 상기 메모리로부터의 화소별 광량 데이터와 상기 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 정렬 하여 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. 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 광투과율 을 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 유닛(40)은 직하형 또는 에지형 LED 백라이트를 이용하고, 다수의 블록으로 분할 구동되어 액정 패널(28)에 광을 조사한다
백라이트 드라이버(30)는 로컬 디밍 드라이버(10)로부터의 블록별 디밍값에 따라 백라이트 유닛(40)을 블록별로 구동하여 블록별로 백라이트 유닛(40)의 휘도를 조정한다. 백라이트 유닛(40)이 다수의 포트로 분할 구동되면 다수의 포트를 독립적으로 구동하기 위한 다수의 백라이트 드라이버(30)를 구비할 수 있다. 백라이트 드라이버(30)는 블록별 디밍값에 대응하는 듀티비를 갖는 펄스폭변조(Pulse Width Modulation; PWM) 신호를 블록별로 생성하고, 생성된 PWM 신호에 대응하는 LED 구동 신호를 블록별로 공급함으로써 블록별로 백라이트 유닛(40)을 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 본 발명의 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛의 로컬 디밍 방법을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 적용된 에지형 백라이트 유닛을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법을 단계적으로 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 적용된 다수의 영역별 로컬 디밍 커브를 나타낸 도면.
도 5는 도 3에 적용된 로컬 디밍 커브의 변화 특성을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 제어 장치를 나타낸 블록도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 도면.

Claims (15)

  1. 백라이트 유닛을 다수의 블록으로 분할하고, 상기 다수의 블록을 다수의 영역으로 분할하며, 상기 다수의 영역별로 서로 다른 디밍 커브 특성을 갖는 다수의 룩업 테이블을 미리 설정하여 메모리에 저장하는 단계와;
    입력 영상을 상기 다수의 블록 단위로 분석하여 블록별 대표값을 검출하고, 상기 다수의 영역별로 서로 다른 룩업 테이블을 이용하여 상기 블록별 대표값에 대응하는 블록별 로컬 디밍값을 결정하는 단계와;
    상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 상기 백라이트 유닛의 휘도를 블록별로 제어하는 단계와;
    상기 백라이트 유닛의 한 블록의 광원에 대한 광량을 분석한 광 프로파일 데이터를 이용한 화소별 광량 데이터를 상기 메모리에 미리 저장하는 단계와;
    상기 화소별 광량 데이터를 이용하여 상기 백라이트 유닛이 최대 휘도일 때 각 화소와 인접한 블록들의 광원으로부터 상기 각 화소에 도달하는 제1 총광량과, 상기 화소별 광량 데이터 및 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 상기 블록별 로컬 디밍값에 따라 상기 백라이트 유닛의 휘도가 조정되었을 때 상기 인접한 블록들의 광원으로부터 상기 각 화소에 도달하는 제2 총광량을 산출하고, 상기 제1 총광량과 상기 제2 총광량의 비를 상기 각 화소의 게인값으로 산출하는 단계와;
    상기 산출된 각 화소의 게인값을 이용하여 상기 각 화소의 입력 데이터를 보상하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 총광량은 상기 화소별 광량 데이터를 이용하여 상기 백라이트 유닛이 최대 휘도일 때 상기 각 화소와 인접한 블록들의 광원으로부터 상기 각 화소에 도달하는 광량 데이터의 합으로 산출하고,
    상기 제2 총광량은 상기 인접한 블록들의 광원으로부터 상기 각 화소에 도달하는 광량 데이터 각각에 상기 블록별 로컬 디밍값을 곱한 결과의 합으로 산출하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 백라이트 유닛에 대응하는 표시 영역의 중앙부로부터 주변부로 진행하는 방향을 따라 상기 다수의 영역으로 분할되고;
    상기 중앙부에 위치하는 영역에 대한 룩업 테이블은 상기 주변부에 위치하는 영역에 대한 룩업 테이블과 대비하여 동일 계조 대비 디밍값이 높은 특성을 갖는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 중앙부에서 상기 주변부로 갈 수록 상기 동일 계조 대비 디밍값이 점진적으로 감소하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 표시 영역과 마주하는 발광 다이오드 어레이를 포함하는 직하형 백라이트 유닛이고,
    상기 서로 다른 디밍 커브가 적용되는 상기 다수의 영역은 상기 표시 영역의 중앙 영역과 그 중앙 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하는 적어도 2개의 영역으로 분할된 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 표시 영역의 적어도 1개의 에지를 따라 배열된 발광 다이오드 어레이를 포함하는 에지형 백라이트 유닛이고,
    상기 서로 다른 디밍 커브가 적용되는 상기 다수의 영역은 상기 표시 영역에서 상기 발광 다이오드 어레이가 배열된 에지 방향에서 중앙 영역과 그 중앙 영역의 양측에 위치하는 주변 영역을 포함하는 적어도 2개 영역으로 분할된 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 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 액정 표시 장치의 구동 방법.
  8. 백라이트 유닛을 다수의 블록으로 분할하고, 상기 다수의 블록을 다수의 영역으로 분할하며, 상기 다수의 영역별로 서로 다른 디밍 커브 특성을 갖는 다수의 룩업 테이블과, 상기 백라이트 유닛의 한 블록의 광원에 대한 광량을 분석한 광 프로파일 데이터를 이용한 화소별 광량 데이터가 저장된 메모리와;
    입력 영상을 상기 다수의 블록 단위로 분석하여 블록별 대표값을 검출하고, 상기 다수의 영역별로 상기 메모리로부터의 서로 다른 룩업 테이블을 이용하여 상기 블록별 대표값에 대응하는 블록별 로컬 디밍값을 결정하는 디밍값 결정부와;
    상기 메모리로부터의 화소별 광량 데이터를 이용하여 상기 백라이트 유닛이 최대 휘도일 때 각 화소와 인접한 블록들의 광원으로부터 상기 각 화소에 도달하는 제1 총광량과, 상기 화소별 광량 데이터 및 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 상기 블록별 로컬 디밍값에 따라 상기 백라이트 유닛의 휘도가 조정되었을 때 상기 인접한 블록들의 광원으로부터 상기 각 화소에 도달하는 제2 총광량을 산출하고, 상기 제1 총광량과 상기 제2 총광량의 비를 상기 각 화소의 게인값으로 산출하는 게인값 산출부와;
    상기 산출된 각 화소의 게인값을 이용하여 상기 각 화소의 입력 데이터를 보상하는 데이터 보상부를 구비하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 게인값 산출부는
    상기 화소별 광량 데이터를 이용하여 상기 백라이트 유닛이 최대 휘도일 때 상기 각 화소와 인접한 블록들의 광원으로부터 상기 각 화소에 도달하는 광량 데이터의 합으로 상기 제1 총광량을 산출하고,
    상기 인접한 블록들의 광원으로부터 상기 각 화소에 도달하는 광량 데이터 각각에 상기 블록별 로컬 디밍값을 곱한 결과의 합으로 상기 제2 총광량을 산출하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 백라이트 유닛에 대응하는 표시 영역의 중앙부로부터 주변부로 진행하는 방향을 따라 상기 다수의 영역으로 분할되고;
    상기 중앙부에 위치하는 영역에 대한 룩업 테이블은 상기 주변부에 위치하는 영역에 대한 룩업 테이블과 대비하여 동일 계조 대비 디밍값이 높은 특성을 갖는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 중앙부에서 상기 주변부로 갈 수록 상기 동일 계조 대비 디밍값이 점진적으로 감소하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 표시 영역과 마주하는 발광 다이오드 어레이를 포함하는 직하형 백라이트 유닛이고,
    상기 서로 다른 디밍 커브가 적용되는 상기 다수의 영역은 상기 표시 영역의 중앙 영역과 그 중앙 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하는 적어도 2개의 영역으로 분할된 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 표시 영역의 적어도 1개의 에지를 따라 배열된 발광 다이오드 어레이를 포함하는 에지형 백라이트 유닛이고,
    상기 서로 다른 디밍 커브가 적용되는 상기 다수의 영역은 상기 표시 영역에서 상기 발광 다이오드 어레이가 배열된 에지 방향에서 중앙 영역과 그 중앙 영역의 양측에 위치하는 주변 영역을 포함하는 적어도 2개의 영역으로 분할된 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치.
  14. 청구항 8 내지 청구항 13 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 상기 다수의 블록을 포함하는 상기 백라이트 유닛과;
    상기 로컬 디밍 구동 장치로부터의 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 상기 다수의 블록을 구동하는 백라이트 드라이버를 구비하는 액정 표시 장치.
  15. 청구항 14에 있어서
    상기 타이밍 컨트롤러는 상기 로컬 디밍 구동 장치를 내장한 액정 표시 장치.
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