KR101695290B1 - 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시 영상의 밝기 특성에 따라 백 라이트 유닛의 발광 영역을 가변시킴으로써 영상의 화질을 향상시키고 소비전력 또한 줄일 수 있도록 한 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법에 관한 것으로, 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널; 액정패널을 구동하는 복수의 패널 드라이버; 제어신호들을 생성하여 상기 복수의 패널 드라이버를 제어함과 아울러, 외부로부터 입력되는 영상 데이터의 밝기 분포를 분석하여 백 라이트의 분할 구동영역 수를 설정하고, 상기 설정된 각 분할 구동영역의 밝기를 제어하기 위한 디밍 제어신호를 생성하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 설정된 분할 구동영역 수와 상기 디밍 제어신호에 따라 상기 백 라이트의 구동영역들을 분할 설정하고, 상기 설정된 각 구동영역들을 상기의 디밍 제어신호에 따라 구동함으로써 상기 액정패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법{DRIVING CIRCUIT FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}

본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로 특히, 표시 영상의 밝기 특성에 따라 백 라이트 유닛의 발광 영역을 가변시킴으로써 영상의 화질을 향상시키고 소비전력 또한 줄일 수 있도록 한 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 영상 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 발광 표시장치(Light Emitting Display)와 같은 여러 가지 평판 표시장치가 활용되고 있다.

이 중, 액정 표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 액정 셀을 구비한 액정패널에 의해 백 라이트 유닛(Back Light Unit)으로부터 공급된 광의 투과량이 조절되어 원하는 영상을 표시하게 된다.

종래에는 백 라이트 유닛의 광원으로서 형광램프들을 주로 사용하였지만, 최근에는 백 라이트 유닛의 소형화, 박형화, 경량화의 추세에 따라 형광 램프 대신에 소비전력, 무게, 휘도 등에서 유리한 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)를 이용한 백 라이트 유닛이 이용되고 있다.

이러한 백 라이트 유닛은 LED 등의 광원들에 공급되는 구동 전류량을 조절하여 백 라이트의 밝기를 제어하게 되는데, 종래에는 액정 표시장치에 표시되는 영상과 무관하게 일정한 밝기의 광을 액정 표시장치로 공급하기도 하였다.

종래의 백 라이트에는 복수의 LED가 직/병렬로 연결되어 복수의 LED군이 형성되고, 이러한 LED군들에 구동 전류를 공급함으로써 백 라이트의 전체적인 밝기를 제어하게 된다. 하지만, 복수의 LED군들은 일정한 밝기의 광을 발생하거나, 밝기가 변하더라도 모두 동일하게 변했기 때문에 소비 전력이 커질 수밖에 없었다. 예를 들어, 표시 영상의 밝기가 전체 화면 중 일부 영역으로 치우치는 경우에도 밝은 영역을 포함한 어두운 영역들까지 모두 광을 발생하였기 때문에 소비 전력이 증대되었다. 또한, 종래에는 백 라이트의 밝기 정도 또한 일정하게 유지되거나 일정하게 변하였기 때문에 보다 생동감 있게 밝기를 표현하지 못하는 등의 문제점들이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 표시 영상의 밝기 특성에 따라 백 라이트 유닛의 발광 영역을 가변시킴으로써 영상의 화질을 향상시키고 소비전력 또한 줄일 수 있도록 한 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치는 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널; 액정패널을 구동하는 복수의 패널 드라이버; 제어신호들을 생성하여 상기 복수의 패널 드라이버를 제어함과 아울러, 외부로부터 입력되는 영상 데이터의 밝기 분포를 분석하여 백 라이트의 분할 구동영역 수를 설정하고, 상기 설정된 각 분할 구동영역의 밝기를 제어하기 위한 디밍 제어신호를 생성하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 설정된 분할 구동영역 수와 상기 디밍 제어신호에 따라 상기 백 라이트의 구동영역들을 분할 설정하고, 상기 설정된 각 구동영역들을 상기의 디밍 제어신호에 따라 구동함으로써 상기 액정패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 타이밍 컨트롤러는 내부 또는 외부 메모리를 이용하여 상기 영상 데이터의 밝기 분포를 적어도 한 프레임 단위로 누적 및 분석하고, 상기 분석된 밝기 분포에 대응되도록 상기 백 라이트의 분할 구동영역 수를 설정함과 아울러, 설정된 상기 각 분할 구동영역의 밝기 정도에 따라 상기의 디밍 제어신호를 생성하는 영상 처리부를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 영상 처리부는 상기의 내부 또는 외부 메모리를 이용하여 매 프레임 단위로 순차 입력되는 상기 영상 데이터를 적어도 한 프레임 단위로 누적하여 상기 누적되는 영상 데이터의 계조 레벨에 따라 고계조, 중간계조, 저계조 레벨로 각각 분류하고, 상기의 분류된 정보를 이용하여 밝기 분포를 분석함으로써 상기 고계조, 중간계조, 저계조별 분포 정도에 따라 상기의 분할 구동영역의 수를 설정하여 분할 구동영역 정보를 생성한 것을 특징으로 한다.

상기 백 라이트 유닛은 상기 타이밍 컨트롤러로부터의 분할 구동영역 정보와 적어도 하나의 디밍 제어신호를 이용하여 상기 백 라이트의 구동 영역들을 분할 설정하고, 상기 설정된 각 구동영역들의 점등 및 소등 시점을 제어함으로써 상기 액정패널에 공급되는 광량을 제어하는 백 라이트 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 백 라이트 제어부는 상기 백 라이트의 각 광원들로 구동 전원을 공급하는 구동 전원 생성부, 상기 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 각 분할 구동 영역의 디밍 제어신호 듀티 비에 대응하도록 PWM 신호를 생성함과 아울러 분할 구동영역 정보에 대응되도록 백 라이트의 구동 영역들을 설정하여 설정된 구동영역들에 해당하는 구동전류 공급 채널정보를 생성하는 구동 MCU 및 상기 구동전류 공급 채널정보에 따라 구동 전류들의 공급 채널들을 재설정하여 각 분할 구동 영역의 PWM 신호에 따라 재설정된 각 공급 채널들에 구동 전류들을 공급 또는 차단하는 적어도 하나의 백 라이트 제어 IC를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 외부로부터 입력되는 영상 데이터의 밝기 분포를 분석하여 백 라이트의 분할 구동영역 수를 설정하고, 상기 설정된 각 분할 구동영역의 밝기를 제어하기 위한 적어도 하나의 디밍 제어신호를 생성하는 단계; 및 상기 설정된 분할 구동영역 수와 상기 적어도 하나의 디밍 제어신호에 따라 상기 백 라이트의 구동영역들을 분할 설정하고, 상기 설정된 각 구동 영역들을 상기의 디밍 제어신호에 따라 구동함으로써 액정패널에 광을 조사하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 적어도 하나의 디밍 제어신호 생성 단계는 내부 또는 외부 메모리를 이용하여 상기 영상 데이터의 밝기 분포를 적어도 한 프레임 단위로 누적 및 분석하는 단계, 상기 분석된 밝기 분포에 대응되도록 상기 백 라이트의 분할 구동영역 수를 설정하는 단계 및 상기 각 분할 구동영역의 밝기 정도에 따라 상기 적어도 하나의 디밍 제어신호를 생성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 영상 데이터의 밝기 분포 분석 단계는 상기의 내부 또는 외부 메모리를 이용하여 매 프레임 단위로 순차 입력되는 상기 영상 데이터를 적어도 한 프레임 단위로 누적하여 상기 누적되는 영상 데이터의 계조 레벨에 따라 고계조, 중간계조, 저계조 레벨로 각각 분류하는 단계를 포함하고, 상기 백 라이트의 분할 구동영역 수 설정 단계는 상기 각 계조 레벨별로 분류된 정보를 이용하여 밝기 분포를 분석함으로써 상기 고계조, 중간계조, 저계조별 분포 정도에 따라 상기의 분할 구동영역의 수를 설정하여 분할 구동영역 정보를 생성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 액정패널에 광을 조사하는 단계는 상기 분할 구동영역 정보와 상기 적어도 하나의 디밍 제어신호를 이용하여 상기 백 라이트의 구동 영역들을 분할 설정하는 단계, 상기 설정된 각 구동영역들의 점등 및 소등 시점을 제어함으로써 상기 액정패널에 공급되는 광량을 제어하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 액정패널에 광을 조사하는 단계는 상기 각 분할 구동 영역의 디밍 제어신호 듀티 비에 대응하도록 PWM 신호를 생성함과 아울러 상기 분할 구동영역 정보에 대응되도록 상기 백 라이트의 구동 영역들을 설정하여 상기 설정된 구동영역들에 해당하는 구동전류 공급 채널정보를 생성하는 단계 및 상기 구동전류 공급 채널정보에 따라 구동 전류들의 공급 채널들을 재설정하여 상기 각 분할 구동 영역의 PWM 신호에 따라 재설정된 각 공급 채널들에 구동 전류들을 공급 또는 차단하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법은 표시 영상의 밝기 특성에 따라 백 라이트 유닛의 발광 영역을 가변시킴으로써 발광 영역별로 밝기 정도를 다르게 하여 보다 생동감 있는 영상을 표시할 수 있다. 또한, 표시 영상의 밝기 분포에 따라 광이 필요치 않은 영역에서 전력이 소비되지 않도록 하여 소비전력 또한 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치를 나타낸 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 타이밍 컨트롤러를 좀 더 구체적으로 나타낸 구성도.
도 3a 내지 도 3d는 도 1에 도시된 백 라이트의 분할 구동 영역 설정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 1에 도시된 백 라이트 제어부를 좀 더 구체적으로 나타낸 구성도.
도 5는 타이밍 컨트롤러로부터의 디밍 제어신호와 이에 따른 PWM 신호들을 나타낸 도면.

이하, 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치를 나타낸 구성도이다.

먼저, 도 1에 도시된 액정 표시장치의 구동장치는 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널(2); 액정패널(2)의 게이트 및 데이터 라인들(GL1 내지 GLn, DL1 내지 DLm)을 구동하는 복수의 패널 드라이버(6,4); 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 생성하여 복수의 패널 드라이버(6,4)를 제어함과 아울러, 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)의 밝기 분포를 분석하여 백 라이트(14)의 분할 구동영역 수를 설정하고, 설정된 분할 구동영역의 밝기를 제어하기 위한 디밍 제어신호(Dim)를 생성 및 출력하는 타이밍 컨트롤러(8); 및 타이밍 컨트롤러(8)에서 설정된 분할 구동영역 수와 디밍 제어신호(Dim)에 따라 백 라이트(14)의 구동영역들을 분할 설정하고 설정된 각 구동영역들을 상기의 디밍 제어신호(Dim)에 따라 구동함으로써 액정패널(2)에 광을 조사하는 백 라이트 유닛(12)을 구비한다.

액정패널(2)은 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)과 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 의해 정의되는 각 화소 영역에 형성된 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor) 및 TFT와 접속된 액정 커패시터(Clc)를 구비한다. 액정 커패시터(Clc)는 TFT와 접속된 화소전극, 화소전극과 액정을 사이에 두고 대면하는 공통전극으로 구성된다. TFT는 각각의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)으로부터의 스캔 펄스에 응답하여 각각의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로부터의 영상신호를 화소 전극에 공급한다. 액정 커패시터(Clc)는 화소 전극에 공급된 영상신호와 공통전극에 공급된 공통전압의 차 전압을 충전하고, 그 차 전압에 따라 액정 분자들의 배열을 가변시켜 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현한다. 그리고, 액정 커패시터(Clc)에는 스토리지 커패시터(Cst)가 병렬로 접속되어 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압이 다음 데이터 신호가 공급될 때까지 유지되게 한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 화소 전극이 스토리지 라인과 절연막을 사이에 두고 중첩되어 형성되기도 한다.

상기 패널 드라이버(6,4)는 적어도 하나의 게이트 드라이버(6)와 데이터 드라이버(4)로 각각 구성되는데, 데이터 드라이버(4)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 데이터 제어신호(DCS) 예를 들어, 소스 스타트 펄스(SSP; Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(SSC; Source Shift Clock), 소스 출력 인에이블(SOE; Source Output Enable) 신호 등을 이용하여, 타이밍 컨트롤러(8)로부터 보상 변환된 데이터(Data)를 아날로그 전압 즉, 영상 신호로 변환한다. 구체적으로, 데이터 드라이버(4)는 SSC에 따라 타이밍 컨트롤러(8)를 통해 정렬된 영상 데이터(Data)를 래치한 후, SOE 신호에 응답하여 각 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 스캔 펄스가 공급되는 1수평 주기마다 1수평 라인 분의 영상 신호를 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다. 이때, 데이터 드라이버(4)는 정렬 입력된 영상 데이터(Data)의 계조 값에 따라 소정 레벨을 가지는 정극성 또는 부극성의 감마전압을 선택하고 선택된 감마전압을 영상 신호로 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다.

게이트 드라이버(6)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 게이트 제어신호(GCS) 예를 들어, 게이트 스타트 펄스(GSP; Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC; Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블(GOE; Gate Output Enable) 신호에 응답하여 순차적으로 스캔 펄스를 발생하고, 이를 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급한다. 다시 말하여, 게이트 드라이버(6)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 GSP를 GSC에 따라 쉬프트 시켜서 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 스캔 펄스 예를 들어, 게이트 온 전압을 순차적으로 공급한다. 그리고, 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 게이트 온 전압이 공급되지 않는 기간에는 게이트 오프 전압을 공급한다. 여기서, 게이트 드라이버(6)는 스캔 펄스의 펄스 폭을 GOE 신호에 따라 제어한다.

타이밍 컨트롤러(8)는 외부로부터 입력되는 동기신호 즉, 도트클럭(DCLK), 데이터 인에이블 신호(DE), 수평 및 수직 동기신호(Hsync,Vsync) 중 적어도 하나를 이용하여 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 생성하고, 이를 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)에 각각 공급함으로써 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)를 제어한다.

또한, 타이밍 컨트롤러(8)는 내부 또는 외부 메모리를 이용하여 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)의 밝기 분포를 적어도 한 프레임 단위로 분석한다. 그리고 분석 결과 즉, 영상 데이터(RGB)의 각 프레임별 밝기나 휘도 분포에 따라 백 라이트(14)를 하나 또는 복수의 영역으로 정의하여 구동하기 위한 분할 구동영역 정보(BLS)를 설정한다. 이러한 타이밍 컨트롤러(8)는 상기의 밝기 분포에 따라 각 분할 구동영역의 밝기를 서로 동일하거나 다르게 제어하기 위한 디밍 제어신호(Dim)를 생성하고 이를 백 라이트 유닛(12)으로 공급한다. 이 후, 타이밍 컨트롤러(8)는 밝기 분포가 분석된 영상 데이터(RGB)를 액정패널(2)의 구동에 알맞도록 정렬하고, 정렬된 영상 데이터(Data)를 적어도 한 수평라인 단위로 데이터 드라이버(4)에 공급한다. 이러한 타이밍 컨트롤러(8)의 보다 구체적인 구성과 동작 방법은 이 후 첨부된 도면을 참조하여 다시 설명하기로 한다.

백 라이트 유닛(14)은 타이밍 컨트롤러(8)에서 설정된 분할 구동영역의 수 즉, 분할 구동영역 정보(BLS)와 디밍 제어신호(Dim)에 따라 백 라이트(14)의 구동영역들을 분할 설정하고, 설정된 각 구동 영역들을 상기의 디밍 제어신호(Dim)에 따라 구동함으로써 액정패널(2)에 광을 조사한다. 이러한 백 라이트 유닛(12)은 광을 발생하는 복수의 광원과 복수의 광원으로부터 입사되는 광의 효율을 향상시키는 광학부를 구비한 백 라이트(14) 및 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 분할 구동영역 정보(BLS)와 디밍 제어신호(Dim)를 이용하여 백 라이트(14)의 구동 영역들을 분할 설정하고, 설정된 각 구동영역들의 점등 및 소등 시점을 제어함으로써 액정패널(2)에 공급되는 광량을 제어하는 백 라이트 제어부(16)를 구비한다.

백 라이트(14)는 서로 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 광원들을 구비하고, 각 광원들로 공급되는 구동 전원(Vled)에 따라 적어도 하나의 구동영역 별로 광원들을 온/오프시켜서 광을 발생하게 된다. 아울러, 광학부는 광원으로부터의 입사광을 확산 및 집광시켜 광 효율을 향상시키게 된다.

백 라이트(14)의 광원들로는 크게 선 광원, 면 광원 또는 점 광원이나 그 조합 형태로 구성될 수 있는데, 선 광원으로는 냉음극형광램프(CCFL; Cold Cathod Fluorescent Lamp)와 외부전극 형광램프(EEFL; External Electrode Fluorescent Lamp) 등이 있으며, 점 광원으로는 적어도 하나의 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode) 등이 이용될 수 있다. 이하에서는, 복수의 LED가 직렬 또는 병렬 연결된 적어도 하나의 LED군이 백 라이트(14)의 광원으로 이루어진 예를 설명하기로 한다. 백 라이트(14)의 각 LED군은 백색의 LED들로만 구성되어 백색광을 발생할 수 있으며, 적색, 녹색, 청색의 LED들이 조합되도록 하여 백색의 광을 발생할 수도 있다.

복수의 LED군들 각각은 그 자체만으로 각 구동 영역으로 정의되어 각 영역별로 분할 구동될 수 있는데, 이러한 LED군들의 배치 구조에 따라 백 라이트(14)는 4×4, 16×16, 580×640,,, n×m(여기서, n×m은 서로 동일하거나 다른 자연 수) 등의 영역으로 분할 구동될 수 있다. 이러한 각각의 구동 영역들은 구동 전원(Vled)에 의해 광을 발생하되, 그 출력단에서 조절되는 LED 구동 전류량 또는 구동 전류 공급기간 등에 의해 발광량 즉, 밝기 정도가 제어된다.

백 라이트 제어부(16)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 분할 구동영역 정보(BLS)에 따라 백 라이트(14)의 구동영역들을 4×4, 16×16, 580×640,,, n×m 등의 분할 구동영역으로 설정하고, 디밍 제어신호(Dim)에 따라 각 분할 구동영역들의 점등 및 소등 시점을 제어함으로써 액정패널(2)에 공급되는 광량을 각 분할 영역별로 제어한다. 구체적으로, 백 라이트 제어부(16)는 먼저 분할 구동영역 정보(BLS)에 따라 백 라이트(14)의 구동영역들을 n×m 영역으로 분할 설정한 다음, 타이밍 컨트롤러(8)로부터 입력되는 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비에 대응하도록 펄스 폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 신호를 생성한다. 여기서, PWM 신호는 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비 정보에 따라 각 LED군의 온/오프 주기 예를 들어, 하이/로우 주기가 가변된 신호이다. 이렇게 백 라이트 제어부(16)는 PWM 신호에 따라 백 라이트(14)의 각 구동 전류 출력단으로부터 각각 출력되는 LED 구동 전류 출력 시점을 조절함으로써, 각 LED군들 온/오프 시키는 버스트 모드(Burst Mode)로 구동한다. 이러한 백 라이트 제어부(16)의 보다 구체적인 구성과 구동방법은 이 후 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2는 도 1에 도시된 타이밍 컨트롤러를 좀 더 구체적으로 나타낸 구성도이다.

도 2에 도시된 타이밍 컨트롤러(8)는 내부 또는 외부 메모리를 이용하여 상기 영상 데이터(RGB)의 밝기 분포를 적어도 한 프레임 단위로 누적 및 분석하고 상기 분석된 밝기 분포에 대응되도록 상기 백 라이트(14)의 분할 구동영역 수를 설정함과 아울러, 설정된 상기 각 분할 구동영역의 밝기 정도에 따라 상기의 디밍 제어신호(Dim)를 생성하는 영상 처리부(22), 외부로부터의 동기신호(DCLK,Vsync, Hsync,DE)들 중 적어도 하나의 신호를 이용하여 데이터 제어신호(DCS)를 생성하고 이를 복수의 패널 드라이버(6,4) 중 데이터 드라이버(4)로 공급하는 데이터 제어신호 생성부(22) 및 상기 액정패널(2)의 각 게이트 라인(GL1 내지 GLn)들에 순차적으로 게이트 온 전압을 공급할 수 있도록 게이트 제어신호(GCS)를 생성하고 이를 복수의 패널 드라이버(6,4) 중 게이트 드라이버(6)에 공급하는 게이트 제어신호 생성부(23)를 구비한다.

영상 처리부(21)는 자체 구비된 메모리 또는 외부의 메모리를 이용하여 매 프레임 단위로 순차 입력되는 영상 데이터(RGB)를 적어도 한 프레임 단위로 누적한다. 이때, 영상 처리부(21)는 누적되는 영상 데이터(RGB)의 계조 레벨에 따라 고계조, 중간계조, 저계조 레벨로 각각 분류하고 적어도 한 프레임 단위로 분류된 정보를 이용하여 밝기 분포를 분석하게 된다. 그리고 고계조, 중간계조, 저계조별 분포 정도에 따라 분할 구동영역의 수를 설정하여 분할 구동영역 정보(BLS)를 생성한다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하기 위해 첨부된 도 3a 내지 도 3d를 각각 참조하면 먼저, 도 3a는 고계조의 밝은 영상 데이터들이나 저계조의 어두운 영상 데이터들이 크게 많이 분포된 경우를 나타낸다. 이 경우는 분할 구동영역의 수를 1×1, 1×2,... 3×3 등과 같이 작게 설정하여 분할 구동영역의 크기를 크게 구동되도록 설정한다. 다시 말해, 밝게 표시되는 영역이나 어둡게 표시되는 영역들이 액정패널(2)의 어느 한 측면으로 치우친 경우는 도 3a나 도 3b와 같이 분할 영역의 수를 적게 설정하여 액정패널(2)에 대응되는 백 라이트(14)의 구동 영역을 크게 분할 구동할 수 있다. 이와 같이, 분할 영역의 수를 적게 설정하여 분할 구동영역의 크기를 크게 구동하는 경우가 많아질수록 백 라이트(14)의 소비 전력 감소량 또한 커지므로 소비전력 감소 효과가 더 커지게 된다.

반면, 고계조의 밝은 영상 데이터들이 밀집된 영역이 작게 많이 분포된 경우에는 도 3c로 도시한 바와 같이, 분할 구동영역의 수를 좀 더 많이 설정하여 밝게 표시되는 영역의 크기는 작게 설정하되, 그 분할 영역의 수는 많아 지도록 설정한다. 물론, 저계조의 어두운 영상 데이터가 분포된 정도에 따라서도 분할 구동영역의 수를 많거나 작게 설정하여 해당 영역이 어둡게 표시되도록 설정할 수 있다. 그리고, 도 3c에서와 같이 분할 구동영역의 수가 좀 더 많이 설정되더라도 고계조의 영상 데이터들이 어느 한 측에 치우친 경우 그에 대응되는 영역은 밝기 표시되도록 할 수 있다. 이 경우는 해당 영역의 구동 시 밝게 표시되도록 디밍 제어신호(Dim)를 생성하여 적용할 수 있다.

도 3d로 도시된 바와 같이, 중간 계조의 영상 데이터가 고르게 분포된 경우나 저계조 및 고계조의 영상이 고르게 분포된 경우는 백 라이트(14)의 밝기 또한 전체적으로 고르게 분포되도록 설정할 수 있다. 이 경우는 분할 구동영역의 수를 최대한 많이 설정하거나 적게 설정하여 적용하여도 무방하다.

상술한 바와 같이 분할 구동영역의 수가 설정되면, 이 후 영상 처리부(21)는 설정된 분할 구동영역의 밝기 정도 즉, 각 분할 구동영역의 누적 계조 레벨에 따라 각 분할 구동영역에 각각 대응되는 디밍 제어신호(Dim)를 생성한다. 그리고 설정된 분할 영역 정보(BLS)과 각각의 디밍 제어신호(Dim)를 순차적으로 백 라이트 제어부(16)에 공급한다. 이렇게 각 분할 구동영역의 누적 계조 레벨에 따라 서로 다른 크기의 디밍 제어신호(Dim)를 생성 및 적용하면 각 영역의 밝기 정도에 따라 보다 생동감 있는 영상을 표시할 수 있게 된다.

이러한 영상 처리부(16)는 상기의 동기신호들(DCLK,Hsync,Vsync,DE) 중 적어도 하나의 신호를 이용하여 영상 데이터(RGB)를 액정패널(2)의 구동에 알맞게 정렬하고 정렬된 영상 데이터(Data)를 데이터 드라이버(4)에 공급하기도 한다.

한편으로, 도 2를 참조하면 타이밍 컨트롤러(8)의 데이터 제어신호 생성부(22)는 입력되는 동기신호들(DCLK,DE,Hsync,Vsync) 중 적어도 하나의 신호 예를 들어, 데이터 인에이블 신호(DE) 및 수직 동기신호(Vsync)를 이용하여 SOE 신호를 포함한 SSC, SSP 및 극성 제어신호인 POL 신호를 생성한다. 이때, 데이터 제어신호 생성부(22)는 미리 설정된 액정패널(2)의 인버젼 방식에 따라 POL 신호의 전압 레벨을 변환시켜서 생성한다. 이와 같이 생성된 데이터 제어신호(DCS)는 데이터 드라이버(4)에 공급된다.

게이트 제어신호 생성부(23)는 입력되는 동기신호들(DCLK,DE,Hsync,Vsync) 중 적어도 하나의 신호를 이용하여 GOE 신호를 포함한 GSP 및 GSC 즉, 게이트 제어신호(GCS)를 생성하고, 생성된 게이트 제어신호(GCS)를 게이트 드라이버(6)에 공급한다. 이러한, 게이트 제어신호(GCS)는 게이트 드라이버(6)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 신호 즉, 게이트 드라이버(6)가 게이트 라인(GL1 내지 GLn)들에 순차적으로 게이트 온 전압을 공급할 수 있도록 생성되는 신호들이다.

도 4는 도 1에 도시된 백 라이트 제어부를 좀 더 구체적으로 나타낸 구성도이다.

도 4에 도시된 백 라이트 제어부(16)는 백 라이트(14)의 각 광원들로 구동 전원(Vled)을 공급하는 구동 전원 생성부(24), 타이밍 컨트롤러(8)로부터 입력되는 각 분할 구동 영역의 디밍 제어신호(Dim) 듀티 비에 대응하도록 PWM 신호를 생성함과 아울러 분할 구동영역 정보(BLS)에 대응되도록 백 라이트(14)의 구동 영역들을 설정하여 설정된 구동영역들에 해당하는 구동전류 공급 채널정보(DTS)를 생성하는 구동 MCU(Micro Controller Unit, 22) 및 구동전류 공급 채널정보(DTS)에 따라 구동 전류들(CIo1 내지 CIon)의 공급 채널들(Cho1 내지 Chon)을 재설정하여 각 분할 구동 영역의 PWM 신호에 따라 재설정된 각 공급 채널들(Cho1 내지 Chon)에 구동 전류(CIo1 내지 CIon)들을 공급 또는 차단하는 적어도 하나의 백 라이트 제어 IC(26)를 구비한다.

여기서, 상기 백 라이트(16)의 각 광원들 예를 들어, 각 LED군의 출력단과 각 백 라이트 제어 IC(26)의 사이에는 적어도 하나의 커넥터(28)가 더 구비되어 상기 각 LED군의 출력단으로부터의 각 구동 전류(CIo1 내지 CIon)가 보다 안정적으로 상기 백 라이트 제어 IC(26)에 공급되도록 할 수 있다.

구동 전원 생성부(24)는 외부로부터의 전원신호(Vin)를 이용하여 복수의 LED군들 예를 들어, 최소 단위 구동영역의 구동에 적합한 구동 전원(Vled)을 동시 또는 순차적으로 발생시켜서 복수의 LED군들 각각에 동시 또는 순차적으로 공급한다. 이러한 구동 전원 생성부(22)는 각 LED군들에 공급되는 구동 전원(Vled) 특성 즉, 각 구동 전원(Vled)의 전류량 및 전압 크기 특성에 관한 데이터를 저장할 수 있도록 적어도 하나의 레지스터를 더 구비하기도 한다. 만일, 각 LED군들에 포함된 LED들의 색상이나 특성 차이로 인해 그 구동 전류량이나 전압 레벨이 각각 다를 경우, 각 LED군들의 구동 특성에 알맞게 구동 전원(Vled)이 발생되어 각 LED군들에 공급될 수 있다.

도 5는 타이밍 컨트롤러로부터의 디밍 제어신호와 이에 따른 PWM 신호들을 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하여, 도 4에 도시된 구동 MCU(25)와 백 라이트 제어 IC(26)의 동작을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 구동 MCU(25)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터 입력되는 각 분할 구동 영역의 디밍 제어신호(Dim) 듀티 비에 대응하도록 적어도 하나의 PWM 신호를 생성한다. 디밍 제어신호(Dim)는 LED군들을 턴-온 시키기 위한 듀티 비 정보를 포함하고 있으므로 각각의 PWM 신호는 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비가 50%일 경우에는 해당 프레임 기간 중 50% 기간 동안 하이 상태로 생성되며, 듀티비가 30%일 경우에는 해당 프레임 기간 중 30% 기간 동안 하이 상태로 생성된다. 그리고, 하이 상태로 유지되는 기간 외에 나머지 기간에는 로우 상태로 생성된다.

아울러, 구동 MCU(25)는 분할 구동영역 정보(BLS)에 각각 대응되도록 백 라이트(14)의 각 LED군들이 설정된 해당 구동 영역에 각각 포함되어 구동 영역별로 각각의 구동 전류(CIo1 내지 CIon)를 공급받을 수 있도록 구동전류 공급 채널정보(DTS)를 생성하여 각각의 백 라이트 제어 IC(26)에 공급한다.

적어도 하나의 백 라이트 제어 IC(26)는 구동 MCU(25)로부터의 구동전류 공급 채널정보(DTS)에 따라 구동 전류들(CIo1 내지 CIon)의 공급 채널들(Cho1 내지 Chon)을 해당 분할 구동영역별로 재설정한다. 그리고 각 분할 구동 영역들의 PWM 신호에 따라 재설정된 각각의 공급 채널들(Cho1 내지 Chon)에 구동 전류(CIo1 내지 CIon)들을 공급 또는 차단함으로써 백 라이트(14)의 각 구동 영역별 밝기를 제어한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법은 표시 영상 데이터(RGB)의 밝기 분포를 분석하여 분석된 결과에 따라 백 라이트(14)의 발광 영역들을 분할 구동하게 된다. 이에 따라, 분할 구분된 각 발광 영역별로 밝기 정도를 다르게 하여 보다 생동감 있는 영상을 표시할 수 있다. 또한, 표시 영상의 밝기 분포에 따라 광이 필요치 않은 분할 구동영역에서는 전력이 소비되지 않도록 하여 소비전력 또한 감소시킬 수 있다.

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.

2: 액정 패널 4: 데이터 드라이버
6: 게이트 드라이버 8: 타이밍 컨트롤러
12: 백 라이트 유닛 14: 백 라이트
16: 백 라이트 제어부 21: 영상 처리부
22: 게이트 제어신호 생성부 23: 데이터 제어신호 생성부
24: 구동 전원 생성부 25: 구동 MCU
26: 백 라이트 제어 IC 28: 커넥터

Claims (10)

1. 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널;
   액정패널을 구동하는 복수의 패널 드라이버;
   제어신호들을 생성하여 상기 복수의 패널 드라이버를 제어함과 아울러, 외부로부터 입력되는 영상 데이터의 밝기 분포를 분석하여 백 라이트의 분할 구동영역 수를 설정하고, 상기 설정된 각 분할 구동영역의 밝기를 제어하기 위한 디밍 제어신호를 생성하는 타이밍 컨트롤러; 및
   상기 설정된 분할 구동영역 수와 상기 디밍 제어신호에 따라 상기 백 라이트의 구동영역들을 분할 설정하고, 상기 설정된 각 구동영역들을 상기의 디밍 제어신호에 따라 구동함으로써 상기 액정패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 구비하고,
   상기 타이밍 컨트롤러는
   내부 또는 외부 메모리를 이용하여 상기 영상 데이터의 밝기 분포를 적어도 한 프레임 단위로 누적 및 분석하고, 상기 분석된 밝기 분포에 대응되도록 상기 백 라이트의 분할 구동영역 수를 설정함과 아울러, 설정된 상기 각 분할 구동영역의 밝기 정도에 따라 상기의 디밍 제어신호를 생성하는 영상 처리부를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 영상 처리부는
   상기의 내부 또는 외부 메모리를 이용하여 매 프레임 단위로 순차 입력되는 상기 영상 데이터를 적어도 한 프레임 단위로 누적하여 상기 누적되는 영상 데이터의 계조 레벨에 따라 고계조, 중간계조, 저계조 레벨로 각각 분류하고,
   상기의 분류된 정보를 이용하여 밝기 분포를 분석함으로써 상기 고계조, 중간계조, 저계조별 분포 정도에 따라 상기의 분할 구동영역의 수를 설정하여 분할 구동영역 정보를 생성한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 백 라이트 유닛은
   상기 타이밍 컨트롤러로부터의 분할 구동영역 정보와 적어도 하나의 디밍 제어신호를 이용하여 상기 백 라이트의 구동 영역들을 분할 설정하고, 상기 설정된 각 구동영역들의 점등 및 소등 시점을 제어함으로써 상기 액정패널에 공급되는 광량을 제어하는 백 라이트 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 백 라이트 제어부는
   상기 백 라이트의 각 광원들로 구동 전원을 공급하는 구동 전원 생성부,
   상기 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 각 분할 구동 영역의 디밍 제어신호 듀티 비에 대응하도록 PWM 신호를 생성함과 아울러 분할 구동영역 정보에 대응되도록 백 라이트의 구동 영역들을 설정하여 설정된 구동영역들에 해당하는 구동전류 공급 채널정보를 생성하는 구동 MCU, 및
   상기 구동전류 공급 채널정보에 따라 구동 전류들의 공급 채널들을 재설정하여 각 분할 구동 영역의 PWM 신호에 따라 재설정된 각 공급 채널들에 구동 전류들을 공급 또는 차단하는 적어도 하나의 백 라이트 제어 IC를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
6. 외부로부터 입력되는 영상 데이터의 밝기 분포를 분석하여 백 라이트의 분할 구동영역 수를 설정하고, 상기 설정된 각 분할 구동영역의 밝기를 제어하기 위한 적어도 하나의 디밍 제어신호를 생성하는 단계; 및
   상기 설정된 분할 구동영역 수와 상기 적어도 하나의 디밍 제어신호에 따라 상기 백 라이트의 구동영역들을 분할 설정하고, 상기 설정된 각 구동 영역들을 상기의 디밍 제어신호에 따라 구동함으로써 액정패널에 광을 조사하는 단계를 포함하고,
   상기 적어도 하나의 디밍 제어신호 생성 단계는
   내부 또는 외부 메모리를 이용하여 상기 영상 데이터의 밝기 분포를 적어도 한 프레임 단위로 누적 및 분석하는 단계,
   상기 분석된 밝기 분포에 대응되도록 상기 백 라이트의 분할 구동영역 수를 설정하는 단계, 및
   상기 각 분할 구동영역의 밝기 정도에 따라 상기 적어도 하나의 디밍 제어신호를 생성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
7. 삭제
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 영상 데이터의 밝기 분포 분석 단계는
   상기의 내부 또는 외부 메모리를 이용하여 매 프레임 단위로 순차 입력되는 상기 영상 데이터를 적어도 한 프레임 단위로 누적하여 상기 누적되는 영상 데이터의 계조 레벨에 따라 고계조, 중간계조, 저계조 레벨로 각각 분류하는 단계를 포함하고,
   상기 백 라이트의 분할 구동영역 수 설정 단계는
   상기 각 계조 레벨별로 분류된 정보를 이용하여 밝기 분포를 분석함으로써 상기 고계조, 중간계조, 저계조별 분포 정도에 따라 상기의 분할 구동영역의 수를 설정하여 분할 구동영역 정보를 생성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 액정패널에 광을 조사하는 단계는
   상기 분할 구동영역 정보와 상기 적어도 하나의 디밍 제어신호를 이용하여 상기 백 라이트의 구동 영역들을 분할 설정하는 단계,
   상기 설정된 각 구동영역들의 점등 및 소등 시점을 제어함으로써 상기 액정패널에 공급되는 광량을 제어하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 액정패널에 광을 조사하는 단계는
    상기 각 분할 구동 영역의 디밍 제어신호 듀티 비에 대응하도록 PWM 신호를 생성함과 아울러 상기 분할 구동영역 정보에 대응되도록 상기 백 라이트의 구동 영역들을 설정하여 상기 설정된 구동영역들에 해당하는 구동전류 공급 채널정보를 생성하는 단계, 및
    상기 구동전류 공급 채널정보에 따라 구동 전류들의 공급 채널들을 재설정하여 상기 각 분할 구동 영역의 PWM 신호에 따라 재설정된 각 공급 채널들에 구동 전류들을 공급 또는 차단하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.

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