KR101678216B1 - 액정표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 액정표시장치는 휘도검출부, 휘도 분석부, 데이터 시프트부 및 백라이트 유닛 제어부를 포함한다. 휘도검출부는 입력 RGB 데이터들 각각의 휘도를 검출한다. 휘도 분석부는 휘도검출부로부터 입력된 휘도 데이터를 프레임 단위로 취합하여 프레임별로 상기 휘도 데이터들의 휘도분포를 분석하고, 휘도분포가 미리 설정된 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역 중 어디에 집중하는가를 판단한다. 데이터 시프트부는 휘도분포가 저휘도 영역에 집중되면 휘도 데이터들 각각에 소정의 게인값을 가산하여 휘도 데이터들의 휘도분포를 상향 조정하고, 휘도분포가 고휘도 영역에 집중되면 휘도 데이터들 각각에 게인값을 감산하여 휘도 데이터들의 휘도분포를 하향 조정한다. 백라이트 유닛 제어부는 휘도 데이터들의 휘도분포가 상향 조정될 때 표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛의 휘도를 게인값만큼 낮추고, 휘도 데이터들의 휘도분포가 하향 조정될 때 백라이트 유닛의 휘도를 게인값만큼 높인다. 또한 데이터 시프트부는 미리 설정된 범위 내에서 하나의 게인값을 산출하고, 한 프레임의 모든 휘도 데이터들에 동일한 게인값을 가산하거나 감산한다.

Description

액정표시장치 및 그 구동방법{Liquid Crystal Display and Driving Method thereof}
본 발명은 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)를 이용하여 동영상을 표시하고 있다. 이 액정표시장치는 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)에 비하여 소형화가 가능하여 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터 등에서 표시기에 응용됨은 물론, 텔레비전에도 응용되어 빠르게 음극선관을 대체하고 있다.
액정표시장치에 있어서, 표시패널의 액정은 수학식 1 및 2와 같이, 고유한 점성과 탄성 등의 특성에 의해 응답속도가 느리다.
Figure 112010029461030-pat00001
여기서, τr는 액정에 전압이 인가될 때의 라이징 타임(rising time)을, Va는 인가전압을, VF는 액정분자가 경사운동을 시작하는 프리드릭 천이 전압(Freederick Transition Voltage)을, d는 액정셀의 셀갭(cell gap)을,
Figure 112010029461030-pat00002
(gamma)는 액정분자의 회전점도(rotational viscosity)를 각각 의미한다.
Figure 112010029461030-pat00003
여기서, τf는 액정에 인가된 전압이 오프된 후 액정이 탄성 복원력에 의해 원위치로 복원되는 폴링타임(falling time)을, K는 액정 고유의 탄성계수를 각각 의미한다.
액정의 응답속도 개선을 위한 데이터 변조방법으로 과구동 변조방법(Overdriving Method)이 알려져 있다. 하지만, RGB 데이터가 최상위계조(G255)로 변할 때에는 그 이상의 계조가 없기 때문에 과구동 변조가 불가능하다. 또한, RGB 데이터가 최하위계조(G0)로 변할 때에는 그 이하의 계조가 없기 때문에 과구동 변조가 불가능하다. 액정의 응답속도가 개선되지 않는 경우, 해당 픽셀의 계조가 제대로 표현되지 못한다는 문제가 있다.
액정표시장치는 3차원 영상에서 시분할로 고속구동하며, 좌안 영상과 우안 영상이 교대로 입력된다. 따라서, 3차원 영상에서 액정의 응답속도가 개선되지 않아 해당 픽셀의 계조가 제대로 표현되지 못하는 경우, 좌안 영상과 우안 영상이 겹쳐보이는 3D 크로스토크(Crosstalk)가 발생한다.
본 발명은 표시패널의 액정의 응답속도를 빠르게 하고, 3D 크로스토크를 개선하며, 소비전력을 절감할 수 있는 액정표시장치 및 그 구동방법을 제공한다.
본 발명의 액정표시장치는 휘도검출부, 휘도 분석부, 데이터 시프트부 및 백라이트 유닛 제어부를 포함한다. 휘도검출부는 입력 RGB 데이터들 각각의 휘도를 검출한다. 휘도 분석부는 휘도검출부로부터 입력된 휘도 데이터를 프레임 단위로 취합하여 프레임별로 상기 휘도 데이터들의 휘도분포를 분석하고, 휘도분포가 미리 설정된 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역 중 어디에 집중하는가를 판단한다. 데이터 시프트부는 휘도분포가 저휘도 영역에 집중되면 휘도 데이터들 각각에 소정의 게인값을 가산하여 휘도 데이터들의 휘도분포를 상향 조정하고, 휘도분포가 고휘도 영역에 집중되면 휘도 데이터들 각각에 게인값을 감산하여 휘도 데이터들의 휘도분포를 하향 조정한다. 백라이트 유닛 제어부는 휘도 데이터들의 휘도분포가 상향 조정될 때 표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛의 휘도를 게인값만큼 낮추고, 휘도 데이터들의 휘도분포가 하향 조정될 때 백라이트 유닛의 휘도를 게인값만큼 높인다. 또한 데이터 시프트부는 미리 설정된 범위 내에서 하나의 게인값을 산출하고, 한 프레임의 모든 휘도 데이터들에 동일한 게인값을 가산하거나 감산한다.
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본 발명은 RGB 데이터들의 휘도분포를 분석하여 저휘도 영역에 휘도분포가 집중되면 휘도분포를 상향 조정하고, 고휘도 영역에 휘도분포가 집중되면 휘도분포를 하향 조정한다. 그 결과, 본 발명은 모든 RGB 계조에서 과구동 변조를 가능하게 하므로, 표시패널의 액정의 응답속도를 빠르게 할 수 있고, 3차원 영상 구현시 3D 크로스토크를 개선할 수 있다.
나아가, 본 발명은 휘도분포가 상향 또는 하향 조정되는 만큼 백라이트 유닛의 휘도를 조절한다. 그 결과, 본 발명은 백라이트 유닛의 소비전력을 절감할 수 있다.
도 1은 휘도분포가 저휘도 영역에 집중된 경우 휘도분포의 시프트 방향 및 백라이트 유닛의 듀티 변화를 보여주는 그래프이다.
도 2는 휘도분포가 고휘도 영역에 집중된 경우 휘도분포의 시프트 방향 및 백라이트 유닛의 듀티 변화를 보여주는 그래프이다.
도 3 및 도 4는 휘도분포가 실질적으로 좌우대칭인 경우 휘도분포의 시프트 방향 및 백라이트 유닛의 듀티 변화를 보여주는 그래프들이다.
도 5는 휘도분포가 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도영역에 실질적으로 고르게 분산된 경우 휘도분포의 시프트 방향 및 백라이트 유닛의 듀티 변화를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 6의 백라이트 유닛 제어부 및 RGB 데이터 변조부를 상세히 보여주는 블록도이다.
도 8은 3차원 영상 구현시 백라이트 유닛의 제어신호를 나타내는 파형도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 에 따른 액정표시장치의 구동방법을 보여주는 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.
도 1 내지 도 5는 휘도분포에 따라 휘도분포의 시프트 방향 및 백라이트 유닛의 듀티 변화를 보여주는 그래프들이다. 본 발명은 휘도분포의 분포형태가 도 1 내지 도 5와 같이 분포형태들을 가지게 되는 경우를 산정하고, 각 분포형태에 따라 휘도분포의 시프트 방향 및 백라이트 유닛의 휘도를 결정한다.
도 1은 휘도분포가 저휘도 영역에 집중된 경우 휘도분포의 시프트 방향 및 백라이트 유닛의 듀티 변화를 보여주는 그래프이다. 도 1을 참조하면, 가로 축은 RGB 데이터의 휘도(Y)를 나타내며, 세로 축은 해당 휘도에서의 데이터의 수를 나타낸다. RGB 데이터의 휘도는 1 프레임 단위로 검출된다. RGB 데이터로부터 검출되는 휘도(Y)는 수학식 3과 같다.
Figure 112010029461030-pat00004
수학식 3에서, Y는 휘도, R은 RGB 데이터에서 레드(Red)의 휘도, G는 RGB 데이터에서 그린(Green)의 휘도, B는 RGB 데이터에서 블루(Blue)의 휘도를 의미한다.
R, G, B 모두 계조'0'값(G0) 내지 계조'255'값(G255)을 가지는 256개의 휘도로 표현되므로, 휘도(Y)도 수학식 3에 의하여 계조'0'값(G0) 내지 계조'255'값(G255)을 가진다. 휘도분포는 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역으로 나누어진다. 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역은 3등분 될 수 있다. 이 경우, 휘도(Y)가 계조'0'값(G0) 내지 계조'85'값(G85)이면 저휘도 영역, 계조'86'값(G86) 내지 계조'170'값(G170)이면 중간휘도 영역, 계조'171'값(G171) 내지 계조'255'값(G255)이면 고휘도 영역에 속하게 된다.
휘도분포를 통해 휘도(Y)가 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역 중 어느 영역에 집중되는지를 알 수 있다. 휘도분포가 저휘도 영역에 집중되어 있는 경우, 다음 프레임의 RGB 데이터의 휘도분포가 이전 프레임 RGB 데이터의 휘도분포보다 더 저휘도 영역에 집중되어 있다면 과구동 변조를 하기 어렵고, 과구동 변조를 하더라도 효과가 미미하다. 따라서, 도 1과 같이, 저휘도 영역에 휘도분포가 집중되어 있는 경우 휘도분포를 고휘도 영역 방향으로 시프트하면, 저휘도 영역 방향으로도 과구동 변조를 할 수 있다.
휘도분포가 저휘도 영역에 집중되어 있는지는 미리 설정된 기준에 의해 판단한다. 예를 들어, 50% 이상의 휘도(Y)가 저휘도 영역에 존재하는 경우, 저휘도 영역에 휘도분포가 집중되어 있다고 판단할 수 있다.
휘도분포를 고휘도 영역 방향으로 어느 정도 시프트 하는지도 미리 설정된 기준에 의해 판단한다. 예를 들어, 휘도분포의 최상위 휘도를 계조'255'값(G255)로 상향 조정하는 만큼 휘도분포를 시프트한다. 휘도분포의 최상위 휘도와 계조'255'값(G255)의 차이는 게인값(DY)에 해당하며, 게인값(DY)을 휘도분포에 가산하여 휘도분포를 시프트한다. 게인값(DY)는 수학식 4와 같이 표현된다.
Figure 112010029461030-pat00005
수학식 4에서, DY는 게인값, Y는 변조되기 전의 휘도, Y'은 변조된 휘도를 의미한다. 게인값(DY)은 휘도 변조량으로서, 휘도분포도, 패널 특성, 및 2차원/3차원 영상 구동방식 등에 따라 조정될 수 있고, 상기 여러 특성들을 고려하여 사전실험을 통해 결정된다.
도 1에서, 휘도분포가 고휘도 영역 방향으로 시프트 되어 휘도(Y)가 높아지므로, 휘도분포가 고휘도 영역 방향으로 시프트된 만큼 백라이트 유닛의 휘도를 조정해야 한다. 백라이트 유닛의 휘도의 조정은 PWM(Pulse Width Modulation), PAM(Pulse Ampitude Modulation), 및 PWM과 PAM의 조합 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 도 1은 백라이트 유닛 제어부를 통해 PWM 듀티비(Duty Ratio, DR)를 조정하는 것을 보여주는 도면이다. PWM 듀티비(DR)는 단위 시간당 백라이트 유닛의 점등 시간 비율을 정의한다. PWM 듀티비(DR)는 수학식 5와 같다.
Figure 112010029461030-pat00006
수학식 5에서, DR은 PWM 듀티비, d1은 PWM 신호의 하이로직레벨(백라이트 유닛 점등시간), d2는 PWM 신호의 로우로직레벨(백라이트 유닛 소등시간)을 의미한다. PWM 듀티비(DR)가 높으면, 백라이트 유닛의 휘도가 높아지고, PWM 듀티비(DR)가 낮으면, 백라이트 유닛의 휘도가 낮아진다.
백라이트 유닛의 듀티를 어느 정도 조정해야 하는지는 미리 설정된 기준에 의해 판단한다. 도 1과 같이, 휘도분포가 고휘도 영역 방향으로 시프트 되어 휘도(Y)가 높아진 경우, PWM 듀티비(DR)는 낮아진다. 백라이트 유닛 제어부(160)는 룩-업 테이블(161)을 이용하여 휘도분포가 시프트된 만큼 백라이트 유닛(20)을 제어하는 백라이트 유닛 제어신호(CBLU)를 발생함으로써 PWM 듀티비(DR)를 조정한다. 이에 대하여는 도 7을 결부하여 후술한다.
도 2는 휘도분포가 고휘도 영역에 집중된 경우 휘도분포의 시프트 및 백라이트 유닛의 듀티 변화를 보여주는 그래프이다. 휘도분포가 고휘도 영역에 집중되어 있는 경우, 다음 프레임의 RGB 데이터의 휘도분포가 이전 프레임 RGB 데이터의 휘도분포보다 더 고휘도 영역에 집중되어 있다면 과구동 변조를 하기 어렵고, 과구동 변조를 하더라도 효과가 미미하다. 따라서, 도 2와 같이, 고휘도 영역에 휘도분포가 집중되어 있는 경우 휘도분포를 저휘도 영역 방향으로 시프트하면, 고휘도 영역 방향으로도 과구동 변조를 할 수 있다.
휘도분포가 고휘도 영역에 집중되어 있는지는 미리 설정된 기준에 의해 판단한다. 예를 들어, 50% 이상의 휘도(Y)가 고휘도 영역에 있는 경우, 고휘도 영역에 휘도분포가 집중되어 있다고 판단할 수 있다.
휘도분포를 저휘도 영역 방향으로 어느 정도 시프트 하는지도 미리 설정된 기준에 의해 판단한다. 예를 들어, 휘도분포의 최하위 휘도를 계조'0'값(G0)으로 하향 조정하는 만큼 휘도분포를 시프트한다. 휘도분포의 최하위 휘도와 계조'0'값(G0)의 차이는 게인값(DY)에 해당하며, 게인값(DY)을 휘도분포에 감산하여 휘도분포를 시프트한다.
백라이트 유닛의 듀티를 어느 정도 조정해야 하는지는 미리 설정된 기준에 의해 판단한다. 도 2와 같이, 휘도분포가 저휘도 영역 방향으로 시프트 되어 휘도(Y)가 낮아진 경우, PWM 듀티비(DR)는 높아진다. 백라이트 유닛 제어부(160)는 룩-업 테이블(161)을 이용하여 휘도분포가 시프트된 만큼 백라이트 유닛(20)을 제어하는 백라이트 유닛 제어신호(CBLU)를 발생함으로써 PWM 듀티비(DR)를 조정한다. 이에 대하여는 도 7을 결부하여 후술한다.
도 3 및 도 4는 휘도분포가 실질적으로 좌우대칭인 경우 휘도분포의 시프트 및 백라이트 유닛의 듀티 변화를 보여주는 그래프들이다. 도 3 및 도 4와 같이, 휘도분포가 실질적으로 좌우대칭인 경우, 모든 경우에 과구동 변조가 적합하도록 휘도분포를 중간휘도 영역의 중간값(계조'127'값, G127) 방향으로 시프트한다.
휘도분포가 실질적으로 좌우대칭인지 여부는 미리 설정된 기준에 의해 판단한다. 휘도분포는 정확히 좌우대칭일 필요는 없으며, 실질적으로 좌우대칭의 모양이 형성되면 된다. 휘도분포의 좌우대칭 여부는 휘도분포의 좌우대칭 유사도가 미리 설정된 소정의 임계값 이내의 값을 가지는지 여부로 판단할 수 있다. 예를 들어, 휘도분포의 최빈값을 기준으로 좌영역의 데이터와 우영역의 데이터가 대략 80% 내지 100% 일치하는 경우, 휘도분포가 실질적으로 좌우대칭이라고 판단할 수 있다.
휘도분포를 어느 정도 시프트 하는지도 미리 설정된 기준에 의해 판단한다. 예를 들어, 도 3과 같이 휘도분포의 최빈값이 중간휘도 영역의 중간값(G127) 보다 저휘도 영역에 존재하는 경우, 휘도분포의 최빈값을 중간휘도 영역의 중간값(G127)으로 시프트하는 만큼 휘도분포를 상향 조정한다. 휘도분포의 최빈값과 계조'127'값(G127)의 차이는 게인값(DY)에 해당하며, 게인값(DY)을 휘도분포에 가산하여 휘도분포를 시프트한다.
도 4와 같이 휘도분포의 최빈값이 중간휘도 영역의 중간값(G127) 보다 고휘도 영역에 존재하는 경우, 휘도분포의 최빈값을 중간휘도 영역의 중간값(G127)으로 시프트하는 만큼 휘도분포를 하향 조정한다. 휘도분포의 최빈값과 계조'127'값(G127)의 차이는 게인값(DY)에 해당하며, 게인값(DY)을 휘도분포에 감산하여 휘도분포를 시프트한다.
백라이트 유닛의 듀티를 어느 정도 조정해야 하는지는 미리 설정된 기준에 의해 판단한다. 도 3과 같이, 휘도분포가 저휘도 영역으로부터 중간휘도 영역 방향으로 시프트 되어 휘도가 높아진 경우, PWM 듀티비(DR)는 낮아진다. 도 4와 같이, 휘도분포가 고휘도 영역으로부터 중간휘도 영역 방향으로 시프트 되어 휘도가 낮아진 경우, PWM 듀티비(DR)는 높아진다. 백라이트 유닛 제어부(160)는 룩-업 테이블(161)을 이용하여 휘도분포가 시프트된 만큼 백라이트 유닛(20)을 제어하는 백라이트 유닛 제어신호(CBLU)를 발생함으로써 PWM 듀티비(DR)를 조정한다. 이에 대하여는 도 7을 결부하여 후술한다.
도 5는 휘도분포가 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역에 실질적으로 고르게 분산된 경우 휘도분포의 시프트 및 백라이트 유닛의 듀티 변화를 보여주는 그래프이다. 도 5를 참조하면, 휘도분포가 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역에 실질적으로 고르게 분산된 경우, 휘도분포를 저휘도 영역 또는 고휘도 영역 중 어느 한 방향으로 시프트한다.
휘도분포가 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역에 실질적으로 고르게 분산되었는지 여부는 미리 설정된 기준에 의해 판단한다. 예를 들어, 수학식 6과 같이, 최빈 휘도 데이터의 수(HM) 대비 빈도가 가장 낮은 휘도 데이터의 수(HL)의 비율이 0.9 내지 1의 값을 가지는 경우, 휘도분포가 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역에 실질적으로 고르게 분산되었다고 판단할 수 있다.
Figure 112010029461030-pat00007
수학식 6에서, HM은 최빈 휘도 데이터의 수, HL은 빈도가 가장 낮은 휘도 데이터의 수를 의미한다.
휘도분포를 어느 정도 시프트 하는지도 미리 설정된 기준에 의해 판단한다. 예를 들어, 휘도분포가 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역에 실질적으로 고르게 분산되었다고 판단된 경우, 표시패널의 액정 특성에 따라 과구동 효과를 크게 볼 수 있는 방향으로 휘도분포를 시프트하며, 이는 사전실험을 통해 결정된다. 휘도분포가 시프트된 만큼의 값이 게인값(DY)에 해당하며, 게인값(DY)을 휘도분포에 가산하거나 감산하여 휘도분포를 시프트한다.
백라이트 유닛의 듀티비(DR)를 어느 정도 조정해야 하는지는 미리 설정된 기준에 의해 판단한다. 도 5를 참조하면, 휘도분포가 고휘도 영역 방향으로 시프트 되어 휘도(Y)가 높아진 경우, PWM 듀티비(DR)는 낮아진다. 휘도분포가 저휘도 영역 방향으로 시프트 되어 휘도(Y)가 낮아진 경우, PWM 듀티비(DR)는 높아진다. 백라이트 유닛 제어부(160)는 룩-업 테이블(161)을 이용하여 휘도분포가 시프트된 만큼 백라이트 유닛(20)을 제어하는 백라이트 유닛 제어신호(CBLU)를 발생함으로써 PWM 듀티비(DR)를 조정한다. 이에 대하여는 도 7을 결부하여 후술한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블록도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 액정표시장치는 표시패널(10), 백라이트 유닛(20), 액정셔터안경(30), 표시패널 구동부(110), 백라이트 유닛 구동부(120), 액정셔터안경 제어신호 수신부(130), 액정셔터안경 제어신호 송신부(140), 타이밍 컨트롤러(150), 백라이트 유닛 제어부(160), RGB 데이터 변조부(170) 및 시스템 보드(180)를 구비한다.
표시패널(10)은 타이밍 컨트롤러(150)의 제어 하에 좌안 영상 데이터(RGBL)와 우안 영상 데이터(RGBR)를 교대로 표시한다. 표시패널(10)은 타이밍 컨트롤러(150)의 제어 하에 좌안 영상과 우안 영상의 구분이 없는 2차원 영상 데이터(RGB)를 표시할 수도 있다. 표시패널(10)은 백라이트 유닛(20)을 필요로 하는 홀드 타입 표시소자로 선택될 수 있다. 홀드 타입 표시소자는 대표적으로 백라이트 유닛(20)으로부터의 빛을 변조하는 투과형 액정표시패널이 선택될 수 있다.
투과형 액정표시패널은 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하, "TFT"라 함) 기판과 컬러필터 기판을 포함한다. TFT 기판과 컬러필터 기판 사이에는 액정층이 형성된다. TFT 기판 상에는 하부 유리기판 상에 데이터라인들과 게이트라인들(또는 스캔라인들)이 상호 교차되도록 형성되고, 데이터라인들과 게이트라인들에 의해 정의된 셀영역들에 액정셀들이 매트릭스 형태로 배치된다. 데이터라인들과 게이트라인들의 교차부에 형성된 TFT는 게이트라인으로부터의 스캔펄스에 응답하여 데이터라인들을 경유하여 공급되는 데이터전압을 액정셀의 화소전극에 전달하게 된다. 이를 위하여, TFT의 게이트전극은 게이트라인에 접속되며, 소스전극은 데이터라인에 접속된다. TFT의 드레인전극은 액정셀의 화소전극에 접속된다. 화소전극과 대향하는 공통전극에는 공통전압이 공급된다. 컬러필터 기판은 상부 유리기판 상에 형성된 블랙매트릭스, 컬러필터를 포함한다. 공통전극은 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 화소전극과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 투과형 액정표시패널의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 투과형 액정표시패널의 상부 유리기판과 하부 유리기판 사이에는 액정층의 셀갭(cell gap)을 유지하기 위한 스페이서가 형성된다. 투과형 액정표시패널의 액정모드는 전술한 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다.
표시패널 구동부(110)는 데이터 구동회로와 게이트 구동회로를 포함한다. 데이터 구동회로는 3차원 영상에서 타이밍 컨트롤러(150)로부터 입력되는 좌안 영상과 우안 영상의 데이터들(RGBL, RGBR)을 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들을 발생한다. 데이터 구동회로로부터 출력되는 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들은 표시패널(10)의 데이터라인들에 공급된다. 게이트 구동회로는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 표시패널(10)의 게이트라인들에 순차적으로 공급한다.
백라이트 유닛(20)은 미리 설정된 소정의 시간 동안 점등하여 표시패널(10)에 빛을 조사하고 그 이외의 기간 동안 소등한다. 백라이트 유닛(20)은 백라이트 유닛 구동부(120)로부터 공급되는 구동전력에 따라 점등하는 광원, 도광판(또는 확산판), 다수의 광학시트 등을 포함한다. 백라이트 유닛(20)은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 백라이트 유닛(20)의 광원들은 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode) 중 어느 하나의 광원 또는 두 종류 이상의 광원들을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛 구동부(120)는 백라이트 유닛(20)의 광원들을 점등시키기 위한 구동전력을 발생한다. 백라이트 유닛 구동부(120)는 백라이트 유닛 제어부(160)의 제어 하에 광원들에 공급되는 구동전력을 주기적으로 온/오프(ON/OFF)한다.
액정셔터안경(30)은 전기적으로 개별 제어되는 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR)를 구비한다. 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR) 각각은 제 1 투명기판, 제 1 투명기판 상에 형성된 제 1 투명전극, 제 2 투명기판, 제 2 투명기판 상에 형성된 제 2 투명전극, 및 제 1 과 제 2 투명기판 상에 협지된 액정층을 포함한다. 제 1 투명전극에는 기준전압이 공급되고 제 2 투명전극에는 ON/OFF 전압이 공급된다. 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR) 각각은 제 2 투명전극에 ON 전압이 공급될 때 표시패널(10)로부터의 빛을 투과시키는 반면, 제 2 투명전극에 OFF 전압이 공급될 때 표시패널(10)로부터의 빛을 차단한다.
액정셔터안경 제어신호 송신부(140)는 타이밍 컨트롤러(150)에 접속되어 타이밍 컨트롤러(150)로부터 입력되는 액정셔터안경 제어신호(CST)를 유/무선 인터페이스를 통해 액정셔터안경 제어신호 수신부(130)에 전송한다. 액정셔터안경 제어신호 수신부(130)는 액정셔터안경(30)에 설치되어 유/무선 인터페이스를 통해 액정셔터 제어신호(CST)를 수신하고, 액정셔터 제어신호(CST)에 따라 액정셔터 안경(30)의 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR)를 교대로 개폐한다.
액정셔터 제어신호(CST)가 제 1 논리값으로 액정셔터 제어신호 수신부(130)에 입력될 때, 좌안 셔터(STL)의 제 2 투명전극에 ON 전압이 공급되는 반면에 우안 셔터(STR)의 제 2 투명전극에 OFF 전압이 공급된다. 액정셔터 제어신호(CST)가 제 2 논리값으로 액정셔터 제어신호 수신부(130)에 입력될 때, 좌안 셔터(STL)의 제 2 투명전극에 OFF 전압이 공급되는 반면에 우안 셔터(STR)의 제 2 투명전극에 ON 전압이 공급된다. 따라서, 액정셔터 안경(30)의 좌안 셔터(STL)는 액정셔터 제어신호(CST)가 제 1 논리값으로 발생될 때 개방되고, 액정셔터 안경(30)의 우안 셔터(STR)는 액정셔터 제어신호(CST)가 제 2 논리값으로 발생될 때 개방된다. 제 1 논리값은 하이논리전압(High logic voltage)으로, 제 2 논리값은 로우논리전압(High logic voltage)으로 설정될 수 있다.
표시패널 제어신호(CDIS)는 데이터 구동회로의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호와, 게이트 구동회로의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호를 포함한다. 데이터 제어신호는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE), 극성제어신호(POL) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동회로의 데이터 샘플링 시작 시점을 제어한다. 소스 샘플링 클럭은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터 구동회로의 샘플링 동작을 제어하는 클럭신호이다. 데이터 구동회로에 입력될 디지털 비디오 데이터가 mini LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스 규격으로 전송된다면, 소스 스타트 펄스(SSP)와 소스 샘플링 클럭(SSC)은 생략될 수 있다. 극성제어신호(POL)는 데이터 구동회로로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 L(L은 양의 정수) 수평기간 주기로 반전시킨다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 데이터 구동회로의 출력 타이밍을 제어한다.
게이트 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 첫 번째 게이트 펄스의 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 구동회로의 출력 타이밍을 제어한다.
타이밍 컨트롤러(150)는 프레임 카운터(Frame Counter), 라인 카운터(Line Counter), 및 메모리(Memory) 등을 포함할 수 있다. 프레임 카운터는 수직 동기신호(Vsync), 또는 게이트 스타트 펄스(GSP)와 같이 1 프레임 기간(1 수직 기간)에 1회 펄스가 발생되는 신호를 카운트하여 프레임 카운트 신호를 발생한다. 라인 카운터는 수평 동기신호(Hsync), 또는 데이터 인에이블신호(DE)와 같이 1 수평기간에 1회 펄스가 발생되는 신호를 카운트하여 라인 카운트 신호를 발생한다.
타이밍 컨트롤러(150)는 프레임 카운터 신호, 및 라인 카운터 신호를 통해 액정셔터안경 제어신호(CST)를 판단할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(150)는 액정셔터안경 제어신호(CST)를 액정셔터안경 제어신호 송신부(140)로 출력한다. 액정셔터안경 제어신호(CST)는 액정셔터안경 제어신호 수신부(130)에 전송되어 액정셔터안경(30)의 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR)를 교대로 개폐시킨다.
백라이트 유닛 제어부(160)는 RGB 데이터 변조부(170)로부터 게인값(DY)을 입력받고, 룩-업 테이블(161)을 이용하여 백라이트 유닛의 휘도를 조정한다. 이에 대한 자세한 설명은 도 7을 결부하여 후술한다.
백라이트 유닛 제어부(160)는 백라이트 유닛 제어신호(CBLU)를 백라이트 유닛 구동부(120)로 출력한다. 백라이트 유닛 제어신호(CBLU)는 백라이트 유닛 구동부(120)를 제어하여, 도 8과 같이 백라이트 유닛(20)의 광원들을 주기적으로 점등 및 소등시킨다.
RGB 데이터 변조부(170)는 시스템 보드(180)로부터 RGB 데이터(RGB)를 입력받고, RGB 데이터(RGB)의 휘도를 변조하고, 변조된 휘도를 기반으로 과구동 변조한다. RGB 데이터 변조부(170)는 과구동 변조된 RGB 데이터(RGB(ODC))를 타이밍 컨트롤러(150)로 출력하고, 게인값(DY) 을 백라이트 유닛 제어부(160)로 출력한다. RGB 데이터 변조부(170)에 대한 자세한 설명은 도 7을 결부하여 후술한다.
시스템 보드(180)는 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)의 해상도를 표시패널(10)의 해상도에 맞게 변환하고, 각종 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, CLK 등)을 타이밍 컨트롤러(150)에 전송한다.
도 7은 도 6의 백라이트 유닛 제어부(160), 및 RGB 데이터 변조부(170)를 상세히 보여주는 블록도이다. 백라이트 유닛 제어부(160)는 룩-업 테이블(161)을 포함한다. RGB 데이터 변조부(170)는 휘도검출부(171), 휘도분석부(172), 데이터 시프트부(173), RGB 변환부(174), 및 과구동 변조부(175)를 포함한다.
휘도검출부(171)는 시스템 보드(180)로부터 RGB 데이터(RGB)를 입력받고, RGB 데이터(RGB)로부터 휘도(Y)와 색차정보(CbCr)를 검출한다. 휘도(Y)는 수학식 3과 같이 검출할 수 있고, 색차정보(CbCr)는 수학식 7 및 8을 통해 검출할 수 있다.
Figure 112010029461030-pat00008
여기서, B-Y = B - (0.3R +0.59G +0.11B) = -0.3R -0.59G +0.89B
Figure 112010029461030-pat00009
여기서, R-Y = R - (0.3R +0.59G +0.11B) = 0.7R -0.59G -0.11B
휘도검출부(171)는 RGB 데이터(RGB)의 휘도를 1 프레임 단위로 검출한다. 휘도검출부(171)는 검출된 휘도(Y)를 휘도분석부(172)로 출력하고, 색차정보(CbCr)를 RGB 변환부(174)로 출력한다.
휘도분석부(172)는 휘도(Y)를 히스토그램 등의 휘도분포로 표현한다. 휘도분포는 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역으로 나누어진다. 휘도분석부(172)는 휘도분포를 통해 휘도(Y)가 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역 중 어느 영역에 집중하는지 판단할 수 있다. 또한, 휘도분석부(172)는 휘도분포를 통해 휘도분포가 실질적으로 좌우대칭인지와 휘도분포가 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역에 실질적으로 고르게 분산되었는지를 판단할 수 있다.
데이터 시프트부(173)는 휘도분포를 도 1 내지 도 5에서 설명한 바와 같이 시프트한다. 도 1과 같이 휘도분포가 저휘도 영역에 집중된 경우, 데이터 시프트부(173)는 휘도분포에 게인값(DY)을 가산하여 휘도분포를 고휘도 영역 방향으로 시프트한다. 데이터 시프트부(173)는 가산기를 이용하여 휘도분포에 게인값(DY)을 가산할 수 있다.
도 2와 같이 휘도분포가 고휘도 영역에 집중된 경우, 데이터 시프트부(173)는 휘도분포에 게인값(DY)을 감산하여 휘도분포를 저휘도 영역 방향으로 시프트한다. 데이터 시프트부(173)는 가산기를 이용하여 휘도분포에 게인값(DY)을 감산할 수 있다.
도 3 및 도 4와 같이 휘도분포가 실질적으로 좌우대칭인 경우, 데이터 시프트부(173)는 휘도분포에 게인값(DY)을 가산하거나 감산하여 휘도분포를 중간휘도 영역의 중간값 방향으로 시프트한다. 데이터 시프트부(173)는 가산기를 이용하여 휘도분포에 게인값(DY)을 가산하거나 감산할 수 있다.
도 5와 같이 휘도분포가 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역에 실질적으로 고르게 분산된 경우, 데이터 시프트부(173)는 휘도분포를 표시패널의 액정 특성을 고려하여 과구동 효과를 크게 볼 수 있는 방향으로 시프트한다. 데이터 시프트부(173)는 휘도분포에 게인값(DY)을 가산하거나 감산하여 휘도분포를 시프트한다. 데이터 시프트부(173)는 가산기를 이용하여 휘도분포에 게인값(DY)을 가산하거나 감산할 수 있다.
데이터 시프트부(173)는 변조된 휘도(Y)를 RGB 변환부로 출력하고, 휘도 변조값(DY)을 백라이트 유닛 제어부(160)로 출력한다. RGB 변환부(174)는 데이터 시프트부(173)로부터 입력되는 변조된 휘도(Y')와 휘도검출부(171)로부터 입력되는 색차정보(CbCr)를 수학식 9 내지 11에 대입하여 RGB 데이터(RGB')를 산출한다. RGB 변환부(174)에서 출력된 변조된 RGB 데이터(RGB')는 과구동 변조부(175)로 출력된다.
Figure 112010029461030-pat00010
Figure 112010029461030-pat00011
Figure 112010029461030-pat00012
과구동 변조부(175)는 휘도가 변조된 RGB 데이터(RGB')의 휘도 값에 대응하여 원하는 휘도를 얻을 수 있도록 데이터의 변화 여부에 기초하여 수학식 1에서
Figure 112010029461030-pat00013
을 수학식 12 내지 14와 같은 방법으로 변조한다. 따라서, 과구동 변조부(175)의 룩-업 테이블에 등재된 변조 데이터들은 수학식 3 내지 5를 만족한다.
Figure 112010029461030-pat00014
Figure 112010029461030-pat00015
Figure 112010029461030-pat00016
과구동 변조부(175)의 룩-업 테이블에 등재된 변조 데이터들은 동일한 픽셀에 공급되는 데이터 값이 이전 프레임(Fn-1)보다 현재 프레임(Fn)에서 더 커지면 현재 프레임(Fn)보다 더 큰 값으로 설정되는 반면, 이전 프레임(Fn-1)보다 현재 프레임(Fn)에서 더 작아지면 현재 프레임(Fn)보다 더 작은 값으로 설정된다. 그리고 과구동 변조부(175)의 룩-업 테이블에 등재된 변조 데이터들은 동일한 픽셀에 공급되는 데이터 값이 이전 프레임(Fn-1)과 현재 프레임(Fn)에서 동일하면 현재 프레임(Fn)과 동일한 값으로 설정된다. 과구동 변조부(175)는 본원 출원인에 의해 기출원된 대한민국 특허출원 제10-2001-0032364호, 대한민국 특허출원 제10-2001-0057119호, 대한민국 특허출원 제10-2001-0054123호, 대한민국 특허출원 제10-2001-0054124호, 대한민국 특허출원 제10-2001-0054125호, 대한민국 특허출원 제10-2001-0054127호, 대한민국 특허출원 제10-2001-0054128 호, 대한민국 특허출원 제10-2001-0054327호, 대한민국 특허출원 제10-2001-0054889호, 대한민국 특허출원 제10-2001-0056235호, 대한민국 특허출원 제10-2001-0078449호, 대한민국 특허출원 제10-2002-0046858호, 대한민국 특허출원 제10-2002-0074366호 등에 개시된 변조법도 적용 가능하다. 과구동 변조부(175)에 의해 최종적으로 출력되는 RGB 데이터(RGB(ODC))는 타이밍 컨트롤러(150)로 출력된다.
또한, 도 8과 같이 3차원 영상 구현하기 위해, 표시패널이 제 N+1 및 제 N+2 프레임 기간 동안 좌안 영상 데이터(RGBL)를 연속적으로 표시하고, 제 N+3 및 제 N+4 프레임 기간 동안 우안 영상 데이터(RGBR)를 연속적으로 표시하는 경우, 과구동 변조부(175)는 좌안 영상 데이터(RGBL)와 우안 영상 데이터(RGBR)의 제 N+1 및 제 N+3 프레임의 RGB 데이터를 과구동 변조한다.
한편, 백라이트 유닛 제어부(160)는 데이터 시프트부(173)로부터 게인값(DY)을 입력받고, 게인값(DY)을 룩-업 테이블(161)로 출력한다. 룩-업 테이블(161)은 게인값(DY), 및 게인값(DY)에 따라 최적의 타이밍으로 미리 결정된 백라이트 유닛의 듀티 데이터(DBLU)를 저장하고 있다. 백라이트 유닛 듀티 데이터(DBLU)는 백라이트 유닛의 점등 및 소등 타이밍에 관한 정보를 가지고 있다. 백라이트 유닛 듀티 데이터(DBLU)는 액정표시장치의 액정의 응답 특성, 및 2차원/3차원 영상 구동방식 등에 따라 조정될 수 있고, 상기 여러 특성들을 고려하여 사전실험을 통해 결정된다.
룩-업 테이블(161)은 백라이트 유닛 제어부(160)로부터 게인값(DY)을 입력받고, 그 입력 어드레스에 저장된 백라이트 유닛 듀티 데이터(DBLU)를 선택한다. 룩-업 테이블(161)은 선택된 백라이트 유닛 듀티 데이터(DBLU)를 백라이트 유닛 제어부(160)로 전송한다.
백라이트 유닛 제어부(160)는 룩-업 테이블(161)로부터 백라이트 유닛 듀티 데이터(DBLU)를 수신하고, 타이밍 컨트롤러(150)로부터 프레임 카운트 신호와 라인 카운트 신호를 수신한다. 백라이트 유닛 제어부(160)는 프레임 카운터 신호, 라인 카운터 신호, 및 백라이트 유닛 듀티 데이터(DBLU)를 통해 백라이트 유닛(20)의 점소등 기간을 판단한다. 이를 통해, 백라이트 유닛 제어부(160)는 백라이트 유닛 제어신호(CBLU)를 백라이트 유닛 구동부(120)로 출력한다.
도 8은 3차원 영상 구현시 백라이트 유닛의 제어신호를 나타내는 파형도이다. 이에 대하여는 도 6 및 도 7의 액정표시장치와 결부하여 상세히 설명한다.
도 8을 참조하면, 타이밍 컨트롤러(150)는 프레임 주파수를 입력 프레임 주파수의 L 배, 바람직하게는 4 배 이상으로 체배하고, 체배된 프레임 주파수 기준으로 표시패널 제어신호(CDIS), 백라이트 유닛 제어신호(CBLU), 및 액정셔터안경 제어신호(CST)를 발생한다. 입력 프레임 주파수는 PAL(Phase Alternate Line) 방식에서 50Hz 이고, NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz 이다. 따라서, 타이밍 컨트롤러(150)는 입력 프레임 주파수를 4 배로 체배할 때, 200Hz 이상의 프레임 주파수 기준으로 표시패널 제어신호(CDIS), 백라이트 유닛 제어신호(CBLU), 및 액정셔터안경 제어신호(CST)의 주파수를 체배한다. 프레임 주파수가 200Hz 일 때 1 프레임기간은 5 msec 이고, 프레임 주파수가 240Hz 일 때 1 프레임기간은 대략 4.16 msec 이다. 따라서, 도 8과 같이 제 N+1 및 제 N+2 프레임 기간은 대략 8.3 msec 이다.
타이밍 컨트롤러(150)는 제 N+1(N은 자연수) 및 제 N+2 프레임 기간 동안 동일한 좌안 영상 데이터(RGBL)를 연속적으로 전송하고, 제 N+3 및 제 N+4 프레임 기간 동안 동일한 우안 영상 데이터(RGBR)를 연속적으로 전송한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(150)는 좌안 영상 데이터(RGBL)의 감마 특성을 1 프레임 기간 단위로 다르게 변환하고, 연속되는 우안 영상 데이터(RGBR)의 감마 특성을 1 프레임 기간 단위로 다르게 변환할 수 있다. 따라서, 도 8과 같이 표시패널은 제 N+1 및 제 N+2 프레임 기간 동안 좌안 영상 데이터(RGBL)를 연속적으로 표시하고, 제 N+3 및 제 N+4 프레임 기간 동안 우안 영상 데이터(RGBR)를 연속적으로 표시한다.
3차원 영상 구현시 백라이트 유닛 제어부(160)는 제 N+2 및 제 N+4 프레임 구간 내에서 백라이트 유닛 제어신호(CBLU)를 하이 논리로 발생한다. 이는 표시패널의 액정 응답 지연시간이 경과된 후에 해당 픽셀의 RGB 데이터의 목표 휘도의 90% 이상을 표시할 수 있기 때문이다.
도 8에서, 휘도(Y)가 변조된 만큼 백라이트 유닛의 휘도를 조정하므로, 백라이트 유닛 제어신호(CBLU)는 더욱 길게 또는 더욱 짧게 하이 논리 신호를 발생한다. 도 1과 같이 휘도분포가 저휘도 영역에 집중된 경우, 데이터 시프트부(173)는 휘도분포를 고휘도 영역 방향으로 시프트하므로, 백라이트 유닛 제어신호(CBLU)는 더욱 짧게 하이 논리 신호를 발생한다.(W2 → W1) 도 2와 같이 휘도분포가 고휘도 영역에 집중된 경우, 데이터 시프트부(173)는 휘도분포를 저휘도 영역 방향으로 시프트하므로, 백라이트 유닛 제어신호(CBLU)는 더욱 길게 하이 논리 신호를 발생한다.(W2 → W3)
도 3과 같이 휘도분포가 실질적으로 좌우대칭인 경우, 데이터 시프트부(173)는 저휘도 영역의 휘도분포를 중간휘도 영역의 중간값 방향으로 시프트하므로, 백라이트 유닛 제어신호(CBLU)는 더욱 짧게 하이 논리 신호를 발생한다.(W2 → W1) 도 4와 같이 휘도분포가 실질적으로 좌우대칭인 경우, 데이터 시프트부(173)는 고휘도 영역의 휘도분포를 중간휘도 영역의 중간값 방향으로 시프트하므로, 백라이트 유닛 제어신호(CBLU)는 더욱 길게 하이 논리 신호를 발생한다.(W2 → W3)
도 5와 같이 휘도분포가 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역에 실질적으로 고르게 분산된 경우, 데이터 시프트부(173)는 휘도분포를 표시패널의 액정 특성을 고려하여 과구동 효과를 크게 볼 수 있는 방향으로 시프트한다. 따라서, 백라이트 유닛 제어신호(CBLU)는 더욱 길게 또는 더욱 짧게 하이 논리 신호를 발생한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법을 보여주는 흐름도이다. 이에 대하여는 도 6 및 도 7에 도시된 액정표시장치와 결부하여 상세히 설명한다.
도 6의 액정표시장치에 외부로부터 입력된 RGB 데이터(RGB)는 시스템 보드(180)를 통해 RGB 데이터 변조부(170)로 입력된다. RGB 데이터 변조부(170)의 휘도 검출부(171)는 입력된 RGB 데이터(RGB)의 휘도(Y)를 검출하고, 검출된 휘도(Y)를 휘도 분석부(172)로 출력한다. 휘도분석부(172)는 휘도(Y)를 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역으로 나누어진 휘도분포로 표현한다. (S101, S102)
도 1과 같이 휘도분포가 저휘도 영역에 집중된 경우, 휘도분포에 소정의 게인값(DY)을 가산하여 휘도분포를 고휘도 영역 방향으로 시프트 한다. 상기 가산한 게인값(DY)만큼 백라이트 유닛의 휘도는 낮게 조정한다. (S103, S104)
도 2와 같이 휘도분포가 고휘도 영역에 집중된 경우, 휘도분포에 소정의 게인값(DY)을 감산하여 휘도분포를 저휘도 영역 방향으로 시프트한다. 상기 감산한 게인값(DY)만큼 백라이트 유닛의 휘도는 높게 조정한다. (S105, S106)
도 3 및 도 4와 같이 휘도분포가 실질적으로 좌우대칭인 경우, 휘도분포에 소정의 게인값(DY)을 가산하거나 감산하여 휘도분포를 중간휘도 영역의 중간값 방향으로 시프트 한다. 도 3과 같이 저휘도 영역의 휘도분포를 중간휘도 영역의 중간값 방향으로 시프트한 경우, 상기 가산한 게인값(DY)만큼 백라이트 유닛의 휘도는 낮게 조정한다. 도 4와 같이 고휘도 영역의 휘도분포를 중간휘도 영역의 중간값 방향으로 시프트한 경우, 상기 감산한 게인값(DY)만큼 백라이트 유닛의 휘도는 높게 조정한다. (S107, S108)
도 5와 같이 휘도분포가 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역에 실질적으로 고르게 분산되어 있는 경우, 휘도분포에 소정의 게인값(DY)을 가산하거나 감산하여 휘도분포를 표시패널의 액정 특성에 따라 과구동 효과를 크게 볼 수 있는 방향으로 시프트 한다. 이 경우, 휘도분포는 저휘도 또는 고휘도 영역 중 어느 한 방향으로 시프트 된다. 휘도분포가 고휘도 영역 방향으로 시프트된 경우, 상기 가산한 게인값(DY)만큼 백라이트 유닛의 휘도는 낮게 조정한다. 휘도분포가 저휘도 영역 방향으로 시프트된 경우, 상기 감산한 게인값(DY)만큼 백라이트 유닛의 휘도는 높게 조정한다. (S109, S110)
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 표시패널 20: 백라이트 유닛
30: 액정셔터안경 110: 표시패널 구동부
120: 백라이트 유닛 구동부 150: 타이밍 컨트롤러
160: 백라이트 유닛 제어부 161: 룩-업 테이블
170: RGB 데이터 변조부 171: 휘도검출부
172: 휘도분석부 173: 데이터 시프트부
174: RGB 변환부 175: 과구동 변조부
180: 시스템 보드
130: 액정셔터안경 제어신호 수신부
140: 액정셔터안경 제어신호 송신부
Y: 휘도 CbCr: 색차
DY: 게인값 DBLU: 백라이트 유닛 듀티 데이터

Claims (14)

  1. 입력 RGB 데이터들 각각의 휘도를 검출하는 휘도검출부;
    상기 휘도검출부로부터 입력된 휘도 데이터를 프레임 단위로 취합하여 프레임별로 상기 휘도 데이터들의 휘도분포를 분석하고, 상기 휘도분포가 미리 설정된 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역 중 어디에 집중하는가를 판단하는 휘도분석부;
    상기 휘도분포가 상기 저휘도 영역에 집중되면 상기 휘도 데이터들 각각에 소정의 게인값을 가산하여 상기 휘도 데이터들의 휘도분포를 상향 조정하고, 상기 휘도분포가 상기 고휘도 영역에 집중되면 상기 휘도 데이터들 각각에 상기 게인값을 감산하여 상기 휘도 데이터들의 휘도분포를 하향 조정하는 데이터 시프트부; 및
    상기 휘도 데이터들의 휘도분포가 상향 조정될 때 표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛의 휘도를 상기 게인값만큼 낮추고, 상기 휘도 데이터들의 휘도분포가 하향 조정될 때 상기 백라이트 유닛의 휘도를 상기 게인값만큼 높이는 백라이트 유닛 제어부를 구비하고,
    상기 데이터 시프트부는
    미리 설정된 범위 내에서 하나의 상기 게인값을 산출하고, 한 프레임의 모든 휘도 데이터들에 동일한 상기 게인값을 가산하거나 감산하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 시프트부는 상기 휘도분포가 실질적으로 좌우대칭을 이루는 경우 상기 휘도 데이터들 각각에 상기 게인값을 가산하거나 감산하여 상기 휘도 데이터들의 휘도분포를 상기 중간휘도 영역의 중간값 방향으로 조정하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 RGB 데이터들은 2차원 영상에서 2차원 영상 데이터를 상기 표시패널에 표시하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 RGB 데이터들은 3차원 영상에서 3차원 영상 데이터를 상기 표시패널에 표시하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 시프트부는 가산기를 이용하여 상기 게인값을 가산하거나 감산하는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛 제어부는 PWM 듀티비로 상기 백라이트 유닛의 휘도를 조정하는 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 시프트부에서 상기 게인값을 가산하거나 감산하여 상향 또는 하향 조정된 상기 휘도 데이터들을 RGB 데이터들로 역변환하는 데이터 변환부를 더 포함하는 액정표시장치.
  8. 입력 RGB 데이터들 각각의 휘도를 검출하는 제 1 단계;
    휘도검출부로부터 입력된 휘도 데이터를 프레임 단위로 취합하여 프레임별로 상기 휘도 데이터들의 휘도분포를 분석하고, 상기 휘도분포가 미리 설정된 저휘도 영역, 중간휘도 영역, 및 고휘도 영역 중 어디에 집중하는가를 판단하는 제 2 단계;
    상기 휘도분포가 상기 저휘도 영역에 집중되면 상기 휘도 데이터들 각각에 소정의 게인값을 가산하여 상기 휘도 데이터들의 휘도분포를 상향 조정하고, 상기 휘도분포가 상기 고휘도 영역에 집중되면 상기 휘도 데이터들 각각에 상기 게인값을 감산하여 상기 휘도 데이터들의 휘도분포를 하향 조정하는 제 3 단계; 및
    상기 휘도 데이터들의 휘도분포가 상향 조정될 때 표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛의 휘도를 상기 게인값만큼 낮추고, 상기 휘도 데이터들의 휘도분포가 하향 조정될 때 상기 백라이트 유닛의 휘도를 상기 게인값만큼 높이는 제 4 단계를 포함하고,
    상기 제 3 단계는
    미리 설정된 범위 내에서 하나의 상기 게인값을 산출하고, 한 프레임의 모든 휘도 데이터들에 동일한 상기 게인값을 가산하거나 감산하는 액정표시장치의 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 단계는 상기 휘도분포가 실질적으로 좌우대칭을 이루는 경우 상기 휘도 데이터들 각각에 상기 게인값을 가산하거나 감산하여 상기 휘도 데이터들의 휘도분포를 상기 중간휘도 영역의 중간값 방향으로 조정하는 액정표시장치의 구동방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 입력 RGB 데이터들은 2차원 영상에서 2차원 영상 데이터를 상기 표시패널에 표시하는 액정표시장치의 구동방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 입력 RGB 데이터들은 3차원 영상에서 3차원 영상 데이터를 상기 표시패널에 표시하는 액정표시장치의 구동방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 단계는 가산기를 이용하여 상기 게인값을 가산하거나 감산하는 액정표시장치의 구동방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 4 단계는 PWM 듀티비로 상기 백라이트 유닛의 휘도를 조정하는 액정표시장치의 구동방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 게인값을 가산하거나 감산하여 상향 또는 하향 조정된 상기 휘도 데이터들을 RGB 데이터들로 역변환하는 제 5 단계를 더 포함하는 액정표시장치의 구동방법.
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