KR101730328B1 - 액정 표시장치와 이의 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 이전 프레임과 현재 프레임의 영상 데이터를 복수의 블록으로 구분하고, 동일 블록 별로 상기 이전 프레임과 현재 프레임 영상 데이터의 휘도 값을 비교하는 단계; 상기 휘도 값을 비교 결과, 설정된 휘도 변화 범위 이상의 휘도 차가 발생된 블록이 존재하면 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상을 동영상으로 판단하는 단계; 및 동영상으로 판단된 현재 프레임의 영상 데이터를 제어하고, 상기 현재 프레임에 구동되는 백라이트의 디밍을 제어하는 단계;를 포함한다.

Description

액정 표시장치와 이의 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로, 정지영상과 동영상을 구분하여 영상 처리 및 백라이트 디밍을 수행함으로써 표시품질을 높이고, 소비전력을 줄일 수 있는 액정 표시장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.

이동통신 단말기, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판 표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다.

평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display Device), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display Device) 등이 연구되고 있다.

평판 표시장치 중에서 액정 표시장치는 양산 기술의 발전, 구동수단의 용이성, 저전력 소비, 얇은 두께, 고화질 구현 및 대화면 구현의 장점으로 확고한 시장을 확보하고 있으며, 적용 분야가 계속 확대되고 있다.

액정 표시장치는 입력되는 영상 신호에 따라 화소(pixel) 별로 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위해, 액정 표시장치는 복수의 화소(액정셀)이 매트릭스 형태로 배열된 액정 패널과, 상기 액정 패널에 광을 공급하기 위한 백라이트 유닛과, 상기 액정 패널 및 백라이트를 구동시키기 위한 구동 회로부를 포함하여 이루어진다.

상기 구동 회로부는 상기 액정 패널에 영상 데이터(데이터 전압)를 공급하는 데이터 드라이버(Data Driver); 상기 액정 패널에 스캔신호를 공급하는 게이트 드라이버(Gate Driver); 외부로부터의 영상 신호를 프레임 단위로 정렬하여 디지털 영상 데이터(R, G, B)를 생성함과 아울러, 상기 데이터 드라이버 및 상기 게이트 드라이버의 구동 제어신호(DCS, GCS)를 생성하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트를 구동시키는 백라이트 구동부;를 포함한다.

상기 게이트 드라이버는 게이트 구동 제어신호(GCS)에 따라 각 화소에 형성된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)를 턴온 시키기 위한 스캔신호(게이트 구동신호)를 생성하여 상기 복수의 게이트 라인들 각각에 순차적으로 공급한다. 이를 통해, 액정 패널의 화소들을 순차적으로 구동시킨다.

상기 데이터 드라이버는 데이터 구동 제어신호(DCS)에 따라 상기 스캔신호가 공급되는 주기에 맞춰 상기 복수의 데이터 라인 각각에 데이터 신호를 공급한다.

상기 백라이트 유닛은 광을 생성하는 백라이트(LED, CCFL)와 상기 광원으로부터의 광을 상기 액정 패널로 안내함과 아울러, 광 효율을 향상시키기 위한 복수의 광학 부재(도광판, 확산판, 반사 시트, 광학 시트)를 포함한다.

각 화소에 공급된 공통전압과 데이터 전압의 전압차에 의해 픽셀전압이 형성되고, 이 픽셀전압에 따른 액정의 배열을 통해 백라이트 유닛으로부터 공급된 광의 투과도를 조절하여 영상의 계조(gray)를 구현한다.

백라이트 유닛에서 공급되는 광의 휘도와 액정의 광 투과율에 따라 액정 패널에서 표시되는 영상의 휘도가 결정된다. 종래 기술에서는 영상의 표시품질을 높이기 위해, 영상 데이터를 제어하여 영상의 휘도 높이거나 낮추는 방법이 제안된 바 있다. 이때, 백라이트의 디밍을 조절함으로써, 소비전력을 줄이는 효과도 얻고 있다.

도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 액정 표시장치의 영상 데이터 제어 및 백라이트 디밍 제어 방법을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 액정 표시장치는 영상의 표시품질을 높이기 위한 방법으로 입력 영상을 분석하고, 영상의 휘도 레벨에 따라 영상 데이터의 계조를 제어한다. 이와 함께, 백라이트의 디밍을 제어하여 표시 영상의 휘도를 제어하고 있다.

영상의 표시품질은 여러 요인에 의해 달라질 수 있는데, 일반적으로 표시 영상의 휘도, 액정 패널 전체 영역에서의 휘도 밸런스, 액정의 동작속도, 영상의 특성(정지영상, 동영상)에 따른 영상처리 및 백라이트 제어 등이 중요 요인으로 작용한다.

그러나, 종래 기술의 액정 표시장치는 영상 데이터의 계조 값만을 고려하여 영상 데이터 및 백라이트 디밍을 제어하고 있어 영상의 표시품질을 높이는데 한계가 있다.

또한, 영상 데이터의 계조 값만을 고려하여 백라이트의 디밍을 제어함으로 백라이트 구동에 따른 소비전력을 줄이는 것에도 한계가 있으며, 소비전력을 줄이기 위해 백라이트의 온 타임을 과도하게 줄일 경우에는 영상의 표시품질이 낮아지는 문제점이 있다.

액정 패널에서 표시되는 영상을 휘도의 관점에서 바라보면 밝은 영상, 중간 밝기의 영상, 어두운 영상으로 구분할 수 있다. 이와 함께, 영상의 변화도 측면에서 바라보면 정지영상, 동영상으로 구분할 수 있다.

영상의 표시품질을 높이기 위해서는 표시되는 영상의 휘도뿐만 아니라 영상의 움직임 특성 즉, 표시 영상이 정지영상인지 동영상인지에 따라 제어가 이루어져야 하지만, 종래 기술에서는 정지영상과 동영상을 구분하여 영상 데이터의 제어 및 백라이트 디밍 제어가 이루지지 못하고 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위한 하나의 방법으로 도 2에 도시된 바와 같이, 이전 프레임(N-1 frame)의 영상 데이터와 현재 프레임(N frame)의 영상 데이터를 비교하고, 비교결과에 따라 영상 데이터의 변화량을 판단하여 표시되는 영상이 정지영상인지 동영상인지를 판단할 수 있다. 그러나, 영상 데이터의 변화량을 판단하여 정지영상과 동영상을 구분하기 위해, 매 프레임 마다 이전 프레임과 현재 프레임의 전체 영상 데이터들을 모두 비교해야 함으로 영상 데이터를 저장하기 위한 프레임 메모리(frame memory)를 필요로 한다. 이에 따라, 정지영상과 동영상 판단을 위해 비용이 증가되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 1 프레임의 영상 화면에서 복수의 특정 영역을 설정하고, 이전 프레임(N-1 frame)의 영상 데이터와 현재 프레임(N frame)의 영상 데이터에서 상기 특정 영역들 간의 데이터 변화량을 비교한다.

상기 비교결과에 따라, 이전 프레임(N-1 frame)과 현재 프레임(N frame)의 상기 특정 영역들 간에 영상 데이터의 변화가 있는 경우에 해당 프레임의 영상을 동영상으로 판단하게 된다.

이러한, 특정 영역들 만을 비교하여 표시 영상이 정지영상인지 동영상인지를 판단하는 방법은 프레임 전체의 영상 데이터를 비교하지 않으므로 어느 정도 프레임 메모리를 줄여 이에 따른 비용을 절감시킬 수 있다.

그러나, 실재 표시 영상은 동영상이지만 상기 특정 영역의 영상 데이터는 변화되지 않을 수 있기 때문에 정지영상과 동영상의 구분에 정확도가 낮아지는 문제점이 있다.

상술한 문제점들로 인해, 종래 기술에 따른 액정 표시장치는 영상의 표시품질의 향상, 소비전력의 절감 및 비용의 절감에 한계가 있다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 영상의 표시품질을 향상시킬 수 있는 액정 표시장치 및 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 정지영상과 동영상을 구분하여 영상 데이터 및 백라이트 디밍을 제어할 수 있는 액정 표시장치 및 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 표시 영상의 표시품질의 향상을 위한 정지영상과 동영상의 구분에 따른 비용을 절감시킬 수 있는 액정 표시장치 및 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 표시품질을 향상시킴과 아울러 소비전력을 줄일 수 있는 액정 표시장치 및 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 표시 영상의 표시품질의 향상을 위한 정지영상과 동영상의 구분방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 이전 프레임과 현재 프레임의 영상 데이터를 복수의 블록으로 구분하고, 동일 블록 별로 상기 이전 프레임과 현재 프레임 영상 데이터의 휘도 값을 비교하는 단계; 상기 휘도 값을 비교 결과, 설정된 휘도 변화 범위 이상의 휘도 차가 발생된 블록이 존재하면 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상을 동영상으로 판단하는 단계; 및 동영상으로 판단된 현재 프레임의 영상 데이터를 제어하고, 상기 현재 프레임에 구동되는 백라이트의 디밍을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 동영상으로 판단된 현재 프레임에 구동되는 백라이트의 듀티 온 타임을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 상기 동영상으로 판단된 현재 프레임 영상 데이터의 휘도 값을 높이는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 연속된 프레임의 영상 데이터를 복수의 블록으로 구분하는 단계; 제1 프레임의 복수의 블록 중에서 휘도 값이 일정 값 이상인 제1 블록을 검출하는 단계; 제2 프레임의 복수의 블록 중에서 상기 제1 블록과 동일 위치인 제2 블록의 휘도 값을 검출하는 단계; 상기 제1 블록과 상기 제2 블록의 휘도 값 비교 결과에 기초하여 상기 제2 프레임의 영상이 정지영상인지 동영상이지를 판단하는 단계; 및 상기 제2 프레임의 영상이 동영상으로 판단되면 상기 제2 프레임 영상 데이터의 휘도 값과, 상기 제2 프레임에 구동되는 백라이트의 디밍을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 상기 제2 프레임의 상기 복수의 블록 중에서, 상기 제2 블록의 영상 데이터의 휘도 값을 높이고, 상기 백라이트의 듀티 온 타임을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 상기 제2 프레임의 영상이 정지영상인지 동영상이지를 판단하는 단계에서, 상기 제1 블록과 상기 제2 블록의 휘도 값의 차이가 설정된 휘도 변화 범위 이상이면 상기 제2 프레임의 영상을 동영상으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 이전 프레임과 현재 프레임의 영상 데이터를 복수의 블록으로 구분하는 블록 설정부; 상기 복수의 블록의 휘도 값을 검출하는 검출부; 동일 블록 별로 상기 이전 프레임과 현재 프레임 영상 데이터의 휘도 값을 비교하는 비교부; 상기 휘도 값을 비교 결과에 따라 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상을 정지영상 또는 동영상으로 판단하는 판단부; 상기 정지영상 또는 동영상의 판단 결과에 기초하여 영상 데이터 및 백라이트 디밍의 제어를 위한 제어 정보를 생성하는 제어 정보 생성부; 상기 제어 정보에 따라 현재 프레임 영상 데이터를 휘도 값을 변경하는 영상 데이터 변경수단; 및 상기 제어 정보에 따라 백라이트의 디밍을 제어하는 백라이트 제어수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 동영상으로 판단된 현재 프레임에 구동되는 백라이트의 듀티 온 타임을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 상기 이전 프레임과 현재 프레임의 휘도 값 비교 결과, 설정된 휘도 변화 범위 이상의 휘도 차가 발생된 블록이 존재하면 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상을 동영상으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 다른 본 발명은 정지영상과 동영상을 구분하여 영상 데이터 및 백라이트 디밍을 제어함으로써, 영상의 표시품질을 높일 수 있다.

실시 예에 다른 본 발명은 정지영상과 동영상을 구분하여 영상 데이터 및 백라이트 디밍을 제어함으로써, 소비전력을 줄일 수 있다.

실시 예에 다른 본 발명은 표시 영상의 표시품질의 향상을 위한 정지영상과 동영상의 구분에 따른 비용을 절감시킬 수 있다.

실시 예에 다른 본 발명은 표시 영상의 표시품질의 향상을 위한 정지영상과 동영상의 구분방법을 제공할 수 있다.

위에서 언급된 본 발명의 특징 및 효과들 이외에도 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 효과들이 새롭게 파악 될 수도 있을 것이다.

도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 액정 표시장치의 영상 데이터 제어 및 백라이트 디밍 제어 방법을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 영상 분석부를 나타내는 도면.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 영상 데이터 제어 및 백라이트 디밍 제어 방법을 나타내는 도면.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치와 이의 구동방법은 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상이 동영상으로 판단되면 현재 프레임의 영상 데이터를 제어하고, 상기 현재 프레임에 구동되는 백라이트의 디밍을 제어한다. 이를 통해 영상을 표시품질을 높이고, 백라이트의 구동에 따른 소비전력을 줄인다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치와 이의 구동방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치(100)는 영상 데이터에 따라 화상을 표시하는 액정 패널(110); 정지영상과 동영상의 구분을 위해 입력된 영상 데이터를 분석하는 영상 분석부(170); 상기 액정 패널(110)에 광을 공급하는 백라이트 유닛(140); 상기 액정 패널(110)을 구동시키고, 백라이트 유닛(140)의 광원을 구동시키기 위한 구동 회로부를 포함하여 구성된다.

상기 액정 패널(110)은 액정층을 사이에 두고 합착된 상부 기판과 하부 기판을 포함하며, 화상을 표시하는 복수의 화소(Pixel)들이 매트릭스 형태로 배열된다.

상기 상부 기판은 복수의 화소 각각에 대응되도록 화소 영역을 정의하는 블랙 매트릭스; 상기 블랙 매트릭스에 의해 정의된 각 화소 영역에 형성된 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 컬러필터; 및 상기 적색, 녹색, 청색 컬러필터와 상기 블랙 매트릭스를 덮도록 형성되어 상부 기판을 평탄화 시키는 오버코트층을 포함한다.

상기 하부 기판은 복수의 게이트 라인(GL1~GLn)과 복수의 데이터 라인(DL1~DLm)을 포함하고, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차에 의해 상기 복수의 화소가 정의된다.

상기 복수의 화소 각각은 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터(TFT) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 상기 박막 트랜지스터의 게이트 단자는 상기 게이트 라인과 접속되고, 소스 단자는 데이터 라인과 접속되며, 드레인 단자는 화소전극과 접속된다.

상기 상부기판 또는 하부기판에는 공통전극이 형성되고, 상기 박막 트랜지스터의 스위칭에 따라 화소전극에 공급된 데이터 전압(영상 데이터)과 상기 공통전극에 공급된 공통전압(Vcom)을 통해 각 화소의 액정을 구동시키기 위한 전계가 형성되게 된다.

상기 액정 패널(110)은 자체적으로 광을 발생시키지 못하므로, 액정 패널(110)의 하부에 위치한 백라이트 유닛으로부터 광을 공급받는다.

백라이트 유닛(140)은 상기 액정 패널(110)에 광을 공급하기 위한 것으로, 광을 발생시키는 복수의 백라이트와, 상기 백라이트에서 발생된 광을 상기 액정 패널(110) 방향으로 안내하는 확산판(백라이트 유닛이 엣지형 방식인 경우 도광판이 이용될 수 있다.) 및 상기 액정 패널(110)에 조사되는 광의 효율을 향상시키는 적어도 1매의 광학 시트(확산 시트(Diffuser Sheet), 프리즘 시트(Prism Sheet), DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)을 포함할 수 있다.

상기 복수의 백라이트는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 또는 LED(Light Emitting Diode)가 적용될 수 있으며, 후술되는 백라이트 구동부(150)의 제어에 따라 온-오프 타임(on-off time) 및 디밍(dimming)이 조절되어 구동된다.

상기 백라이트는 액정 표시장치의 전체 전력 소모량에서 대략 70%로 차지하게 된다. 따라서, 액정 표시장치의 소비전력을 줄이기 위해서는 상기 백라이트의 구동 제어가 필수적이라 할 수 있다.

본 발명에서는 영상의 표시품질을 높임과 아울러, 백라이트의 디밍 제어를 통해 액정 표시장치의 소비전력을 줄일 수 있다. 이때, 표시하고자 하는 영상의 움직임 특성 즉, 정지영상인지 동영상인지에 따라 백라이트 디밍 제어 방법을 상이하게 적용한다.

여기서, 상기 백라이트 유닛은 백라이트의 배치구조에 따라 백라이트가 상기 액정 패널(110)의 하부에 배치되는 직하형 방식과, 백라이트가 상기 액정 패널(110)의 측면 방향에 배치되는 엣지형 방식으로 구분될 수 있다. 본 발명에서는 직하형 방식 및 엣지형 방식의 백라이트 유닛이 모두 적용될 수 있으며, 상세한 설명 및 도면은 직하형의 백라이트 유닛을 기준으로 한다.

상기 구동 회로부는 게이트 드라이버(120, Gate Driver); 데이터 드라이버(Data Driver); 백라이트 구동부(150, 인버터/LED Driver); 타이밍 컨트롤러(160, T-CON);를 포함한다.

상기 타이밍 컨트롤러(160)는 수직/수평 동기신호(Vsync/Hsync) 및 클럭신호(CLK)들을 이용하여 게이트 드라이버(120)의 제어를 위한 게이트 제어신호(GCS)를 생성하고, 생성된 게이트 제어신호를 게이트 드라이버(120)에 공급한다.

여기서, 상기 게이트 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(GSP: Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC: Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블(GOE: Gate Output Enable) 등을 포함할 수 있다.

또한, 타이밍 컨트롤러(160)는 상기 수직/수평 동기신호 및 클럭신호들을 이용하여 데이터 드라이버(130)의 제어를 위한 데이터 제어신호(DCS)를 생성하고, 생성된 데이터 제어신호를 데이터 드라이버(130)에 공급한다.

여기서, 상기 데이터 제어신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(SSP: Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC: Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블(SOE: Source Output Enable) 및 극성 제어신호(POL: Polarity) 등을 포함할 수 있다.

또한, 타이밍 컨트롤러(160)는 영상 분석부(170)로부터의 제어 정보에 기초하여 복수의 백라이트의 온-오프 타임 및 디밍(dimming)을 제어하기 위한 백라이트 제어신호(BCS: Backlight Control Signal)를 생성하고, 생성된 백라이트 제어신호를 백라이트 구동부(150)에 공급한다. 여기서, 백라이트 제어신호는 상기 제어 정보 이외에 수직/수평 동기신호를 추가로 이용하여 생성될 수 있다.

또한, 타이밍 컨트롤러(160)는 외부로부터의 영상 신호를 정렬하여 프레임 단위의 디지털 영상 데이터(R, G, B)로 변환하고, 프레임 단위로 정렬된 영상 데이터를 데이터 드라이버(130)에 제공한다.

이때, 상기 영상 분석부(170)로부터 타이밍 컨트롤러(160)에 제공되는 제어 정보에는 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상이 정지영상인지 동영상인지에 대한 판단 정보를 포함하며, 상기 타이밍 컨트롤러(160)는 상기 영상 분석부(170)로부터 제공되는 제어 정보에 기초하여 상기 데이터 드라이버(130)에 제공되는 영상 데이터를 변경시킬 수 있다.

일 예로서, 이전 프레임의 영상 데이터와 현재 프레임의 영상 데이터의 비교결과, 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상이 동영상인 경우에는 계조 값이 높아지도록 영상 데이터를 변경한다. 즉, 현재 프레임의 영상이 동영상인 경우 계조 뭉침을 허용한다.

현재 프레임에 표시하고자 하는 영상이 정지영상인 경우에는 휘도가 표시품질에 큰 영향을 주지만, 동영상인 경우에는 휘도보다 영상의 자연스러운 움직임이 표시품질에 큰 영향을 준다. 따라서, 현재 프레임의 영상이 동영상인 경우에 특정 계조 값 이상의 영상 데이터에 대해 계조 뭉침을 허용하더라도 표시품질에는 큰 영향을 주지 않게 된다.

여기서, 동영상에 대해 영상 데이터의 계조 값이 높아지도록 영상 데이터를 변경시키면 표시 영상의 휘도가 원래의 휘도보다 높아져 휘도 불일치가 발생될 수 있다. 본 발명에서는 휘도 불일치를 방지하기 위해, 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상인 동영상인 경우에 추가적으로 백라이트의 디밍을 제어하여 최종적으로 액정 패널(110)에서 표시되는 영상의 휘도가 원래의 휘도로 표시되도록 한다.

상기 게이트 드라이버(120)는 타이밍 컨트롤러(160)로부터 공급되는 게이트 제어신호(GCS)에 기초하여 액정 패널(110)의 화소 각각에 형성된 박막 트랜지스터를 구동시키기 위한 스캔신호를 생성하고, 생성된 스캔신호를 복수의 게이트 라인들에 순차적으로 공급한다.

상기 데이터 드라이버(130)는 상기 타이밍 컨트롤러(160)로부터 제공되는 디지털 영상 데이터(R, G, B)를 아날로그 데이터 전압으로 변환시킨다. 그리고, 상기 타이밍 컨트롤러(160)로부터 공급되는 데이터 제어신호(DCS)에 기초하여 각 화소의 박막 트랜지스터(TFT)가 턴-온되는 시간에 맞춰 변환된 데이터 전압을 복수의 데이터 라인들에 공급한다.

상기 백라이트 구동부(150)는 상기 타이밍 컨트롤러(160)로부터 입력되는 백라이트 제어신호(BCS)에 따라 복수의 백라이트를 구동시킨다. 액정 패널(110)에서 표시되는 영상이 명확히 표현될 수 있도록 백라이트의 듀티를 조절하여 표시 형상의 휘도를 제어할 수 있다.

상기 백라이트 구동부(150)는 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상의 특성에 따라 상기 복수의 백라이트의 온-오프 타임, 디밍을 제어한다.

일 예로서, 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상이 동영상인 경우에는 백라이트의 디밍 값을 기 설정된 디밍 값보다 작도록 제어한다. 구체적으로, 초기 설정된 백라이트의 듀티(duty) 온 타임을 줄임으로써 백라이트가 오프(off) 되는 시간을 증가시킨다. 이를 통해, 백라이트의 구동에 따른 소비전력을 줄일 수 있다. 한편, 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상이 정지 영상인 경우에는 백라이트의 디밍을 제어하지 않고, 기 설정된 디밍으로 백라이트를 구동시킨다.

여기서, 상기 디밍 값의 제어는 동영상의 속도에 따라 달라질 수 있는데, 동영상의 속도가 빠를수록 디밍을 더 감소시킬 수 있다. 즉, 영상 데이터의 변화가 클수록 디밍을 더 감소시켜 백라이트의 구동에 따른 소비전력을 더 감소시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 영상 분석부(170)를 통해 입력된 영상 데이터를 분석하여 표시하고자 하는 영상이 정지영사인지 동영상인지를 판단한다. 이후, 상기 정지영상과 동영상의 판단 결과에 기초하여 영상 데이터 및 백라이트의 디밍을 제어하여 영상의 표시품질을 높이고, 소비전력을 절감시킨다.

여기서, 상기 영상 분석부(170)는 동영상의 움직임에 영향을 주는 특정 영역을 가변적으로 선정하고, 이전 프레임(N-1 frame)과 현재 프레임(N frame)의 가변적으로 선정된 특정 영역들을 비교하여 표시하고자 하는 영상이 정지영상인지 동영상인지를 판단한다. 그리고, 정지영상인지 동영상인지를 판단 결과에 따른 제어 정보를 생성하여 상기 타이밍 컨트롤러(160)에 제공한다.

이를 위해, 상기 영상 분석부(170)는 도 6에 도시된 바와 같이, 블록 설정부(171); 검출부(172); 메모리(173); 비교부(174); 판단부(175); 제어 정보 생성부(176);를 포함한다.

이하, 도 6 내지 도 11을 결부하여 상기 영상 분석부(170)의 구성, 정지영상과 동영상의 판단방법 및 이에 따른 영상 데이터 제어와 백라이트 디밍 제어 방법에 대하여 설명하기로 한다.

상기 블록 설정부(171)는 외부로부터 입력된 1 프레임의 영상 데이터를 표시 화면을 기준으로 복수의 블록으로 구분한다(S10). 이때, 도 8에 도시된 바와 같이, 가로 방향으로 5개 영역을 설정하고, 세로 방향으로 4개 영역을 설정하여 표시 화면을 총 20개의 블록으로 구분할 수 있다.

상기 도 8에서는 영상 데이터의 표시 화면을 20개의 블록으로 구분하는 것으로 도시하고 설명하였으나 이는 일 예를 나타내낸 것이고, 상기 블록의 개수는 가변적으로 증가되거나 감소될 수 있다.

상기 검출부(172)는 1 프레임 영상 데이터의 상기 복수의 블록 중에서 기 설정된 휘도(계조) 값 이상의 휘도 값을 가지는 영상 데이터의 블록을 검출한다(S20). 이후, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 블록 각각에 대해 영상 데이터의 휘도 분포와 히스토그램(histogram)으로 휘도 등고선을 생성(예측)한다(S30).

상기 도 8에서는 복수의 블록 중에서 가로 방향으로 1번째, 세로 방향으로 3번째 블록(가로, 세로: 1, 3 블록)의 휘도 등고선과, 가로 방향으로 2번째, 세로 방향으로 3번째 블록(가로, 세로: 2, 3 블록)의 휘도 등고선을 일 예로 나타내고 있다.

이후, 1 프레임 영상 데이터의 영상 정보를 메모리(173)에 저장한다. 영상 데이터의 휘도 값이 기 설정된 휘도 값(도 8에 도시된 설정 값) 이상인 블록의 위치와 영상 데이터의 휘도 값을 메모리(173)에 저장한다(S40).

여기서, 상기 S10 내지 S40의 과정은 매 프레임마다 반복적으로 수행된다. 따라서, 매 프레임의 영상 정보가 메모리에 저장될 수 있다. 본 발명에서는 연속되는 복수의 프레임 중에서 이전 프레임(N-1 frame)의 영상 정보와 현재 프레임(N frame)의 영상 정보를 비교하여 정지영상과 동영상을 판단함으로, 연속된 2개 프레임의 영상 정보를 상기 메모리(173)에 저장하게 된다.

여기서, 상기 메모리(173)에 저장되는 영상 정보는 프레임 전체 영상 데이터의 휘도 값에 대한 정보를 저장하는 것은 아니며, 설정 값 이상의 휘도 값을 가지는 영상 데이터 만을 저장한다. 따라서, 상기 메모리(173)의 크기를 줄일 수 있어 이에 따른 비용을 절감시킬 수 있다.

상기 비교부(174)는 이전 프레임(N-1 frame)의 영상 정보와 현재 프레임(N frame)의 영상 정보를 비교한다. 이때, 상기 영상 정보의 비교는 복수의 블록 각각에 대해 이루어진다. 구체적으로, 이전 프레임(N-1 frame)에서 검출된 복수의 블록 각각의 영상 데이터의 휘도 값과 현재 프레임(N frame)에서 검출된 복수의 블록 각각의 영상 데이터의 휘도 값을 비교한다(S50).

상기 판단부(175)는 이전 프레임(N-1 frame)과 현재 프레임(N frame)의 복수의 블록 별로 휘도를 비교하여 일정 범위 이상으로 휘도가 변화되었는지 판단한다(S60).

이때, 이전 프레임(N-1 frame)과 현재 프레임(N frame)에서 실재 영상 데이터의 변화가 없으나, 노이즈(noise)로 인해 휘도가 변화된 것으로 판단될 수 있다. 이러한 휘도 변화 판단에 오류가 발생되는 것을 방지하기 위해 일정 범위 이상 휘도가 변화 되었는지 판단하게 된다.

여기서, 상기 휘도 변화의 파단 기준이 되는 휘도 변화 범위(일정 범위의 휘도)는 액정 패널(110)의 구동 특성, 설정된 감마 커브 값에 따라 가변적으로 설정될 수 있다.

일 예로서, 휘도 변화 범위를 10 계조로 설정하면, 이전 프레임(N-1 frame)과 현재 프레임(N frame)의 복수의 블록 중에서 10 계조 이상의 휘도 차가 발생된 블록을 검출하게 된다.

상기 S60의 판단결과, 이전 프레임(N-1 frame)과 현재 프레임(N frame)에서 복수의 블록들 간에 휘도 변화가 일정 범위 미만인 경우에는 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상을 정지영상으로 판단한다.

이후, 상기 영상 정보 생성부(176)는 상기 판단부(175)의 영상 판단 결과에 기초하여 상기 정지영상에 따른 제어 정보를 생성한다(S70).

이후, 타이밍 컨트롤러(160)는 상기 정지영상에 따른 제어 정보에 기초하여 영상 데이터를 제어하고, 백라이트 구동부(150)는 상기 동영상에 따른 제어 정보에 기초하여 생성된 백라이트 제어 신호(BCS)에 따라 백라이트의 디밍을 제어한다(S75).

본 발명에서는 현재 프레임에서 표시하고자 하는 영상이 정지영상인 경우에는 영상 데이터 및 백라이트 디밍을 별로도 제어하지 않고 초기 설정된 값을 이용할 수 있다.

한편, 상기 S60의 판단결과, 도 9에 도시된 바와 같이, 이전 프레임(N-1 frame)과 현재 프레임(N frame)에서 복수의 블록들 간에 휘도 변화가 일정 범위 이상인 경우에는 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상을 동상으로 판단한다.

상기 도 9에서는 복수의 블록 중에서 가로 방향으로 1번째, 세로 방향으로 3번째 블록(가로, 세로: 1, 3 블록)과, 가로 방향으로 2번째, 세로 방향으로 3번째 블록(가로, 세로: 2, 3 블록)의 휘도 변화가 일정 범위 이상인 것을 일 예로 도시하고 있다.

구체적으로, 가로 방향으로 1번째, 세로 방향으로 3번째 블록(가로, 세로: 1, 3 블록)을 살펴보면, 이전 프레임보다 설정 값 이상의 휘도를 가지는 영상 데이터의 양이 현재 프레임에서 일정 범위(휘도 변화 범위) 이상 증가되었다. 이러한 경우, 현재 프레임의 영상을 동영상으로 판단하게 된다.

또한, 가로 방향으로 2번째, 세로 방향으로 3번째 블록(가로, 세로: 2, 3 블록)을 살펴보면, 이전 프레임에서는 설정 값 이상의 휘도를 가지는 영상 데이터가 없었으나, 현재 프레임에서는 설정 값 이상의 휘도를 가지는 영상 데이터가 일정 범위(휘도 변화 범위) 이상 존재하였다. 이러한 경우, 현재 프레임의 영상을 동영상으로 판단하게 된다.

이후, 상기 영상 정보 생성부(176)는 상기 판단부(175)의 영상 판단 결과에 기초하여 상기 동영상에 따른 제어 정보를 생성한다(S80).

이후, 타이밍 컨트롤러(160)는 상기 동영상에 따른 제어 정보에 기초하여 영상 데이터를 제어한다. 이와 함께, 백라이트 구동부(150)는 상기 동영상에 따른 제어 정보에 기초하여 생성된 백라이트 제어 신호(BCS)에 따라 백라이트의 디밍을 제어한다(S85).

일 예로서, 동영상으로 판단된 프레임의 영상 데이터 계조 값을 일정 값만큼 높이고, 백라이트의 디밍을 초기 설정된 값보다 작도록 제어 수 있다. 이때, 전체 영상 데이터의 계조 값을 일정 계조 값만큼 높이고, 이와 함께 도 10에 도시된 바와 같이, 전체 백라이트의 디밍을 초기 설정된 값보다 작도록 제어할 수 있다.

다른 예로서, 현재 프레임 전체의 영상 데이터 중에서, 일정 계조 값 이상의 계조 값을 가지는 블록의 영상 데이터에 대해 계조 값을 설정된 계조 값으로 높이고, 이와 함께 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 일정 계조 값 이상을 계조 값을 가지는 블록과 대응되는 백라이트의 디밍을 초기 설정된 값보다 작도록 제어 수 있다. 즉 로컬 디밍 방식을 적용하여 해당 블록과 대응되는 백라이트의 디밍을 개별적으로 제어할 수 있다.

상술한 S10 내지 S85의 과정을 통해 정지영상과 동영상을 구분하여 영상 데이터 및 백라이트 디밍을 제어함으로써, 영상의 표시품질을 높임과 아울러 백라이트 구동에 따른 소비전력을 감소시킬 수 있다.

아울러, 상기 백라이트 디밍을 감소 정도를 동영상의 속도에 따라 상이하게 적용할 수 있다. 일 예로서, 움직임이 느린 동영상보다 움직임 빠른 동영상에 대해서 백라이트의 디밍을 추가적으로 감소시킬 수 있다. 이를 통해, 백라이트 구동에 따른 소비전력을 더 줄일 수 있다.

상술한 설명에서는 이전 프레임(N-1 frame)과 현재 프레임(N frame)의 전체 블록을 비교하여 휘도 변화 범위 이상 휘도가 변화되었는지를 비교하여 정지영상과 동영상을 판단하는 것으로 설명하였다.

그러나, 이는 본 발명의 일 예를 나타낸 것으로 본 발명의 다른 실시 예에서는 이전 프레임(N-1 frame)과 현재 프레임(N frame)의 전체 블록 중에서 설정 값 이상의 휘도 값을 가지는 블록들 만을 비교하여 정지영상과 동영상을 판단할 수 있다.

구체적으로, 연속된 프레임 중에서 첫번째 프레임은 전체 블록 중에서 설정 값 이상의 휘도 값을 가지는 블록을 검출한다. 두번째 프레임은 전체 블록 중에서 설정 값 이상의 휘도 값을 가지는 블록을 검출한다.

이후, 상기 첫번째 프레임에서 검출된 블록과 두번째 프레임에서 검출된 블록의 휘도 값을 비교하여, 연속된 두 프레임의 동일 블록 휘도가 기 설정된 휘도 변화 범위 이상 변화되었는지를 판단하여 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상이 정지영상인지 동영상인지를 판단할 수 있다.

본 발명의 또 다른 예로서, 연속된 프레임 중에서 첫번째 프레임은 전체 블록 중에서 설정 값 이상의 휘도 값을 가지는 블록을 검출한다. 두번째 프레임은 전체 블록의 휘도 값을 검출하지 않고, 상기 첫번째 프레임에서 검출된 블록과 동일 블록의 휘도 값만을 검출한다.

이후, 첫번째 프레임에서 검출된 블록과 두번째 프레임에서 검출된 블록의 휘도가 기 설정된 휘도 변화 범위 이상 변화되었는지를 판단하여 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상이 정지영상인지 동영상인지를 판단할 수 있다.

이를 통해, 정지영상과 동영상을 판단 절차를 감소화 시킬 수 있고, 프레임 메모리를 추가적으로 줄일 수 있어 제조비용을 더 절감시킬 수 있다.

상술한 설명에서는 정지영상과 동영상의 판단이 연속된 프레임에서 매 프레임마다 이루어지는 것으로 설명하였지만 이는 일 예를 나타낸 것이다. 본 발명의 또 다른 실시 예에서는 정지영상과 동영상의 판단이 일정 프레임 단위(예를 들면, 10 프레임 단위)로 이루어질 수도 있다.

상기 에서는 액정 표시장치(100) 내에서 상기 영상 분석부(170)가 별도의 구성으로 구현되는 것으로 도시하고 설명하였으나 이는 본 발명의 일 예를 나타낸 것이다. 본 발명의 다른 실시 예에서는 상기 영상 분석부(170)가 상기 타이밍 컨트롤러(160)의 구성으로 구현될 수도 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 액정 표시장치 110: 액정 패널
120: 게이트 드라이버 130: 데이터 드라이버
140: 백라이트 유닛 150: 백라이트 구동부
160: 타이밍 컨트롤러 170: 영상 분석부

Claims (18)

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8. 연속된 프레임인 제1 프레임과 제2 프레임의 영상 데이터를 복수의 블록으로 구분하는 단계;
   상기 제1 프레임의 복수의 블록 중에서 휘도 값이 일정 값 이상인 제1 블록을 검출하고, 상기 제1 블록의 휘도 값을 검출하는 단계;
   상기 제2 프레임의 복수의 블록 중에서 상기 제1 블록과 동일한 위치인 제2 블록의 휘도 값을 검출하는 단계;
   상기 제1 블록의 휘도 값과 상기 제2 블록의 휘도 값의 비교 결과에 기초하여 상기 제2 프레임의 영상이 정지영상인지 동영상이지를 판단하는 단계; 및
   상기 제2 프레임의 영상이 동영상으로 판단되면 상기 제2 프레임 영상 데이터의 휘도 값과, 상기 제2 프레임에 구동되는 백라이트의 디밍을 제어하는 단계를 포함하는 액정 표시장치의 구동방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제2 프레임의 상기 복수의 블록 중에서, 상기 제2 블록의 영상 데이터의 휘도 값을 높이고, 상기 백라이트의 듀티 온 타임을 감소시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 프레임의 영상이 정지영상인지 동영상이지를 판단하는 단계에서,
    상기 제1 블록과 상기 제2 블록의 휘도 값의 차이가 설정된 휘도 변화 범위 이상이면 상기 제2 프레임의 영상을 동영상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 블록과 상기 제2 블록의 휘도 값의 차이가 클수록 상기 백라이트의 듀티 온 타임의 감소량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
12. 이전 프레임과 현재 프레임의 영상 데이터를 복수의 블록으로 구분하는 블록 설정부;
    상기 복수의 블록 중 기 설정된 휘도값 이상의 휘도값을 가지는 영상 데이터의 블록을 검출하는 검출부;
    상기 검출된 블록에 대해서만 상기 이전 프레임과 현재 프레임 영상 데이터의 휘도 값을 비교하는 비교부;
    상기 휘도 값을 비교 결과에 따라 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상을 정지영상 또는 동영상으로 판단하는 판단부;
    상기 정지영상 또는 동영상의 판단 결과에 기초하여 영상 데이터 및 백라이트 디밍의 제어를 위한 제어 정보를 생성하는 제어 정보 생성부;
    상기 제어 정보에 따라 현재 프레임 영상 데이터를 휘도 값을 변경하는 영상 데이터 변경수단; 및
    상기 제어 정보에 따라 백라이트의 디밍을 제어하는 백라이트 제어수단을 포함하는 액정 표시장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 영상 데이터 변경수단은 동영상으로 판단된 현재 프레임 영상 데이터의 휘도 값을 일정 값만큼 높이는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 백라이트 제어수단은 동영상으로 판단된 현재 프레임에 구동되는 백라이트의 듀티 온 타임을 감소시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 판단부는 상기 휘도 값 비교 결과, 설정된 휘도 변화 범위 이상의 휘도 차가 발생된 블록이 존재하면 현재 프레임에 표시하고자 하는 영상을 동영상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
16. 삭제
17. 제 15 항에 있어서,
    상기 백라이트 제어수단은 전체 백라이트 중에서 상기 설정된 휘도 변화 범위 이상의 휘도 차가 발생된 블록과 대응되는 백라이트의 듀티 온 타임을 감소시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 백라이트 제어수단은 상기 휘도 차가 클수록 백라이트의 듀티 온 타임의 감소량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.

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