KR101897002B1 - 액정표시장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 특히, 디밍 제어 방식 적용에 따라 백라이트 유닛을 온 또는 오프시키는 경우, 백라이트 유닛을 온시키는 타이밍인지 또는 오프시키는 타이밍인지를 분석하여, 백라이트 유닛을 오프시키기 위한 오프지연시간을 백라이트를 온시키기 위한 온지연시간보다 짧게 할 수 있는, 액정표시장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. 이를 위해 본 발명에 따른 액정표시장치는, 데이터 구동부와 게이트 구동부에 의해 구동되는 패널; 상기 데이터 구동부와 게이트 구동부를 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 타이밍 컨트롤러로부터 전송되는 디밍제어신호에 따라 광원을 온 또는 오프 시키기 위한 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 백라이트 유닛은, 상기 디밍제어신호에 따라 오프되는 광원의 오프지연시간이 상기 디밍제어신호에 따라 온되는 광원의 온지연시간보다 짧게 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 및 그 구동 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 특히, 디밍 제어 방식을 이용하고 있는 액정표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 경량, 박형, 저소비전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이에 따라 액정표시장치는 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등으로 널리 이용되고 있다.
통상적으로 액정표시장치는 매트릭스형태로 배열된 다수의 제어용 스위칭 소자에 인가되는 영상신호에 따라 광의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
이러한 액정표시장치는 상부기판인 컬러필터 기판과, 하부기판인 박막트랜지스터 어레이 기판이 서로 대향하고, 상기 두 기판 사이에 액정층이 충진되어 있는 액정패널 및 액정패널에 주사신호와 화상정보를 공급하여 액정패널을 동작시키는 구동부를 포함하여 구성된다.
한편, 상기와 같은 구성을 가지는 액정표시장치에 있어서, 최근에는 소비전력이 최소화된 모델에 대한 소비자의 기대가 높아지고 있으며, 따라서, 소비전력을 최소화하기 위한 다양한 방법이 시도되고 있다.
상기와 같이 소비전력을 최소화하기 위한 다양한 방법 중에서 가장 널리 이용되는 방법으로는, 액정표시장치의 구동에 있어서 가장 많은 전력을 소비하는 백라이트 유닛의 점등 시간 또는 발광 휘도를 제어하는 디밍 제어 방식이 있다.
이러한 디밍 제어 방식은 리니어 디밍(linear dimming) 제어 방식과 버스트 디밍(burst dimming) 제어 방식으로 나뉜다. 리니어 디밍 제어 방식은 백라이트 유닛의 광원(램프)으로 공급되는 입력 전류의 크기, 즉 입력전류의 진폭 레벨을 조절하는 방식이며, 버스트 디밍 제어 방식은 백라이트 유닛의 광원(램프)의 온/오프 시간 간격, 즉 입력 전류의 온 듀티 폭을 조절하는 방식이다.
또한, 디밍 제어 방식은 로컬 디밍 제어 방식과 글로벌 디밍 제어 방식으로 나뉠 수 있다. 로컬 디밍 제어 방식은 영상데이터에 따라 광원의 밝기를 블락(Block) 별로 조절하는 방식이며, 글로벌 디밍 제어 방식은 영상데이터에 따라 광원 전체를 온 또는 오프시키는 방식이다.
도 1은 종래의 로컬 디밍 제어 방식 적용시의 휘도와 시간 간의 관계를 나타낸 그래프이다.
상기한 바와 같이 로컬 디밍(local dimming) 제어 방식은, 영상데이터에 따라 백라이트 유닛의 광원 켜고 끄는 동작을 각 블럭별로 반복적으로 수행하는 방식이다.
그러나, 영상데이터에 따라서 백라이트 유닛의 광원이 너무 급격하게 변하게 되면 플리커(flicker) 현상이 보이기 때문에, 최근에는 광원이 서서히 변하도록 하는 템퍼럴 필터(temporal filter) 알고리즘이 구현되고 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 어두운 화면에서 밝은 화면으로 바뀔 때 또는 밝은 화면에서 어두운 화면으로 바뀔 때, 템퍼럴 필터(temporal filter)가 동작하기 때문에, 시간에 따라서 백라이트 유닛의 휘도가 달라지게 된다. 이때, 종래의 액정표시장치에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛의 휘도가 상승(rising)하는데 걸리는 시간(a)과, 하강(falling)하는데 걸리는 시간(b)이 거의 동일하도록 구현이 되어 있다.
즉, 종래의 액정표시장치는 로컬 디밍 제어 방식의 적용에 따라, 백라이트 유닛을 오프시키는데 걸리는 시간과 백라이트 유닛을 온시키는데 걸리는 시간이 동일하도록 구성되어 있다.
그러나, 종래의 액정표시장치는 백라이트 유닛을 오프시키는 시간을, 상기한 바와 같이 백라이트 유닛을 온시키는 시간과 동일하게 적용함으로써, 디밍에 따른 전력 저감 효과를 극대화시키지 못하고 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 디밍 제어 방식 적용에 따라 백라이트 유닛을 온 또는 오프시키는 경우, 백라이트 유닛을 온시키는 타이밍인지 또는 오프시키는 타이밍인지를 분석하여, 백라이트 유닛을 오프시키기 위한 오프지연시간을 백라이트를 온시키기 위한 온지연시간보다 짧게 할 수 있는, 액정표시장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 데이터 구동부와 게이트 구동부에 의해 구동되는 패널; 상기 데이터 구동부와 게이트 구동부를 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 타이밍 컨트롤러로부터 전송되는 디밍제어신호에 따라 광원을 온 또는 오프 시키기 위한 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 백라이트 유닛은, 상기 디밍제어신호에 따라 오프되는 광원의 오프지연시간이 상기 디밍제어신호에 따라 온되는 광원의 온지연시간보다 짧게 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 백라이트 유닛은, 광을 출력하기 위해 복수의 광원으로 구성된 광원부; 상기 광원부로 전원을 공급하여 복수의 광원이 광을 출력하도록 하기 위한 전원공급부; 및 상기 타이밍 컨트롤러로부터 디밍제어신호가 수신되면 상기 디밍제어신호에 따라 상기 전원공급부 또는 상기 광원부를 제어하여 상기 디밍제어신호에 해당되는 광원을 온 또는 오프시키는 기능을 수행하기 위한 광원구동부를 포함한다.
또한, 상기 광원부 또는 상기 전원공급부는, 상기 디밍제어신호가 오프디밍제어신호인 경우 상기 오프디밍제어신호에 따라 오프되는 광원이 오프될 때까지의 오프지연시간이, 온디밍제어신호에 따라 온되는 광원이 온될 때 까지의 온지연시간보다 짧도록, 스위치 또는 커패시터를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광원은, 상기 디밍제어신호에 따라 동시에 온 또는 오프되는 적어도 하나 이상의 발광다이오드가 결합된 발광다이오드 스트링으로 구성되며, 상기 발광다이오드 스트링으로 구성되는 복수의 광원들 각각은, 각 블럭별로 상기 디밍제어신호에 따라 온 또는 오프되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 타이밍 컨트롤러는, 외부 시스템으로부터 타이밍 신호와 영상데이터를 입력받기 위한 수신기; 상기 수신기를 통해 수신된 영상데이터를 각 프레임별로 저장하기 위한 버퍼; 상기 버퍼로부터 전송되어온 상기 영상데이터의 각 블럭을 각 프레임별로 비교 및 분석하여 어떤 블럭의 광원을 오프시킬 것인지 또는 온시킬 것인지를 판단하기 위한 판단기; 및 상기 판단기에서 판단된 결과에 따라, 상기 백라이트 유닛을 제어하기 위한 디밍제어신호를 생성하기 위한 디밍제어신호 발생기를 포함한다.
또한, 상기 백라이트 유닛은, 상기 디밍제어신호에 따라 각 블럭별로 온 또는 오프되는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치 구동방법은, 영상데이터를 수신하는 단계; 수신된 상기 영상데이터들을 비교 및 분석하여, 휘도가 기 설정된 값 이상으로 변경되었는지의 유무를 판단하는 단계; 상기 판단결과에 따라 백라이트 유닛의 광원을 온 또는 오프시킬 디밍제어신호를 생성하는 단계; 및 상기 디밍제어신호가 온디밍제어신호인 경우, 상기 백라이트 유닛의 광원을 온시키고, 상기 디밍제어신호가 오프디밍제어신호인 경우, 상기 백라이트 유닛의 광원을 오프시키는 단계를 포함하며, 상기 오프디밍제어신호에 따라 오프되는 광원의 오프지연시간은, 상기 온디밍제어신호에 따라 온되는 광원의 온지연시간보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 수신된 상기 영상데이터를 각 프레임별로 저장하는 단계를 더 포함하며, 상기 판단 단계는, 상기에서 저장되어 있는 각 프레임별로 종전의 프레임과 현재의 프레임을 비교 및 분석하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 판단 단계는, 상기 각 프레임의 블럭별로 휘도가 기 설정된 값 이상으로 변경되었는지의 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 백라이트 유닛을 온 또는 오프시키는 단계는, 상기 디밍제어신호를 수신한 상기 백라이트 유닛의 광원구동부가, 상기 백라이트 유닛에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부를 제어하여, 상기 디밍제어신호에 따라 온 또는 오프되는 광원으로 공급되는 전압 또는 전류를 가변시키는 것을 특징으로 한다.
상술한 해결 수단에 따라 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
즉, 본 발명은 디밍 제어 방식 적용에 따라 백라이트 유닛을 온 또는 오프시키는 경우, 백라이트 유닛을 온시키는 타이밍인지 또는 오프시키는 타이밍인지를 분석하여, 백라이트 유닛을 오프시키기 위한 오프지연시간을 백라이트를 온시키기 위한 온지연시간보다 짧게 함으로써, 로컬 디밍 제어 방식 적용시, 소비전력을 보다 더 저감시킬 수 있다는 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 로컬 디밍 제어 방식 적용시의 휘도와 시간 간의 관계를 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구성을 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치에 적용되는 타이밍 컨트롤러의 구성을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치 구동방법을 나타낸 일실시예 흐름도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치와 종래의 액정표시장치에서의 온오프지연시간의 변화를 설명하기 위한 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구성을 나타낸 예시도이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 데이터 라인(DL1 내지 DLm)을 구동하는 데이터 구동부(106), 게이트 라인(GL1 내지 GLn)을 구동하는 게이트 구동부(104), 데이터 구동부와 게이트 구동부에 의해 구동되는 패널(102), 데이터 구동부(106)와 게이트 구동부(104)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(108), 타이밍 컨트롤러로부터 전송되는 디밍제어신호에 따라 광원을 온 또는 오프 시키기 위한 백라이트 유닛(800)을 포함하고 있다.
우선, 패널(102)은 표시 영역에서 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(GL1 내지 GLn) 및 데이터 라인(DL1 내지 DLm)과, 상기 각 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 부분에 형성되는 박막트랜지스터(TFT)와, 각 박막 트랜지스터(TFT)와 접속되어 각 화소 영역에 형성된 액정 커패시터(Clc)와, 액정 커패시터(Clc)와 병렬 접속된 스토리지 커패시터(Cst) 등을 구비한다.
액정 커패시터(Clc)는 박막 트랜지스터(TFT)와 접속된 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 액정으로 구성된다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL1 내지 GLn)으로부터의 게이트 온 전압에 의해 턴온되어 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로부터의 데이터 전압을 화소 전극에 공급하여 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)과의 차전압이 액정 커패시터(Clc)에 충전되게 한다.
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL1 내지 GLn)으로부터 인가되는 게이트 오프 전압(Voff)에 의해 턴오프되어 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압이 유지되게 한다. 이때, 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압이 안정적으로 유지되게 한다.
다음, 게이트 구동부(104)는 타이밍 컨트롤러(108)로부터 전송되어온 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP)를 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock; GSC)에 따라 쉬프트시켜 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 게이트 온 전압(Von)을 갖는 스캔 펄스를 공급한다. 그리고, 게이트 구동부(104)는 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 게이트 온 전압(Von)의 스캔 펄스가 공급되지 않는 나머지 기간 동안에는 게이트 라인에 게이트 오프 전압(Voff)을 공급하게 된다.
다음, 데이터 구동부(106)는 타이밍 컨트롤러(108)로부터의 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP)를 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock; SSC)에 따라 쉬프트시켜 샘플링 신호를 발생한다. 그리고, 데이터 구동부(106)는 소스 쉬프트 클럭(SSC)에 따라 입력되는 화소 데이터(RGB)를 샘플링 신호에 따라 래치한 후 소스 출력 인에이블(Source Output Enable; SOE) 신호에 응답하여 수평 라인 단위로 공급한다.
다음, 타이밍 컨트롤러(108)는 외부 시스템으로부터 입력되는 수직 및 수평 동기신호(V,H), 데이터 인에이블(DE) 및 도트 클럭(DCLK)과 같은 타이밍 신호들을 이용하여 데이터 구동부(106)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)를 생성함과 동시에 게이트 구동부(104)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)를 생성한다.
데이터 제어신호(DCS)는 소스 쉬프트 클럭(SSC), 소스 스타트 펄스(SSP) 및 극성 제어신호(POL), 소스 출력 인에이블 신호(SOE) 등을 포함한다.
게이트 제어신호(GCS)는 제1 및 제2 게이트 스타트 펄스(GSP1,GSP2), 클럭 신호(RCLK), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE) 등을 포함한다.
한편, 본 발명에 적용되는 타이밍 컨트롤러(108)는 디밍 제어 방식 적용에 따라 백라이트 유닛을 온 또는 오프시키는 경우, 백라이트 유닛을 온시키는 타이밍인지 또는 오프시키는 타이밍인지를 분석하여, 백라이트 유닛을 오프시키는 시간을 백라이트 유닛을 온시키는 시간보다 짧게 함으로써, 백라이트 유닛의 구동에 요구되는 소비전력을 저감시키는 기능을 수행한다.
상기한 바와 같은 기능을 수행하기 위한 타이밍 컨트롤러의 세부 구성 및 세부 기능은 이하에서, 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명된다.
마지막으로, 백라이트 유닛(800)은 패널(102)이 자체적으로 발광하지 못하기 때문에, 패널의 후면에 배치되어 패널 방향으로 광을 출력하기 위한 것으로서, 광을 출력하기 위해 복수의 광원으로 구성된 광원부(810), 광원부로 전원을 공급하여 복수의 광원이 광을 출력하도록 하기 위한 전원공급부(830) 및 타이밍 컨트롤러로부터 디밍제어신호가 수신되면 수신된 디밍제어신호에 따라 전원공급부 또는 광원부를 제어하여 디밍제어신호에 해당되는 블럭의 광원을 온 또는 오프시키는 기능을 수행하기 위한 광원구동부(820)를 포함하여 구성될 수 있다.
첫째, 광원부(810)는 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED), 외부전극형광램프(Exterior Electrode Fluorescent Lamp : EEFL), 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL) 등과 같은 광원으로 구성될 수 있으며, 광원의 배열 방법에 따라 측광형(Edge Type)과 직하형(Direct Type)으로 구분될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기한 바와 같은 백라이트 유닛의 광원부(810)를 입력 영상데이터에 따라 각 블럭별로 온 또는 오프시키기 위한 것으로서, 백라이트 유닛은 온 또는 오프 구동에 적합한 발광 다이오드를 이용하여 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 이하에서는 설명의 편의상 백라이트 유닛의 광원이 발광다이오드(LED)로 이루어진 경우를 일예로 하여 본 발명이 설명된다.
즉, 본 발명에 적용되는 광원부(810)는 디밍 구동을 위해 상기한 바와 같은 다양한 종류의 광원들로 구성될 수 있으나, 특히, 발광다이오드(LIGHT EMITTING DIODE)를 광원으로 하여 구성될 수 있으며, 이 경우, 발광다이오드를 이용한 광원부는, 복수의 발광다이오드가 나란하게 배치되어 있는 발광다이오드 스트링(광원)이 복수 개 모여진 발광다이오드 어레이 형태로 구성될 수 있다. 즉, 광원부(810)는 다양한 종류의 광원들 중 어느 하나로 구성될 수 있고, 특히, 발광다이오드를 광원으로 하여 구성된 경우에는, 발광다이오드가 스트링 형태로 구성될 수 있으며, 이경우, 함께 온 또는 오프되는 발광다이오드 스트링을 하나의 광원이라 할 수 있다.
부연하여 설명하면, 상기한 바와 같은 광원은, 패널의 각 블럭에 광을 출력할 수 있도록, 패널의 각 블록별로 형성될 수 있으며, 특히, 광원으로 발광다이오드가 이용되는 경우, 패널의 각 블럭별로 온 또는 오프될 수 있도록 적어도 하나 이상의 발광다이오드가 하나의 발광다이오드 스트링을 구성하여 하나의 블럭을 담당하도록 형성될 수 있다. 따라서, 발광다이오드를 이용하여 광원부가 구성된 경우, 하나의 디밍제어신호에 따라 동시에 온 또는 오프되는 적어도 하나 이상의 발광다이오들로 결합되어 있는 발광다이오드 스트링을 하나의 광원으로 볼 수 있다.
둘째, 광원구동부(820)는 전원공급부(830)로부터 출력되는 전압의 레벨을 제어(정전압 구동 방식)하거나, 광원을 통해 흐르는 전류를 제어(정전류 구동 방식)하여, 광원이 안정적으로 구동되도록 하는 기능을 수행한다. 특히, 본 발명에 적용되는 광원구동부(820)는, 디밍 제어 방식에 의해 구동되고 있는 액정표시장치에 적용되는 것으로서, 적어도 어느 하나의 발광다이오드 스트링을 오프시키도록 하는(여기서, 발광다이오드 스트링을 오프시키도록 한다는 것은 발광다이오드 스트링이 광을 발산하지 않도록 하는 것을 말함)(이하, 동일) 오프디밍제어신호가 타이밍 컨트롤러로부터 수신되면, 전원공급부(830)로부터 해당 발광다이오드 스트링으로 인가되는 전압 또는 전류를 차단시킴으로써, 해당 발광다이오드 스트링을 오프시키는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 광원구동부(820)는 적어도 어느 하나의 발광다이오드 스트링을 온시키도록 하는 온디밍제어신호가 타이밍 컨트롤러로부터 수신되면, 전원공급부(830)를 구동하여 해당 발광다이오드 스트링으로 전압 또는 전류를 공급함으로써, 해당 발광당이드 스트링을 온시키는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명에 적용되는 광원구동부(820)는 타이밍 컨트롤러로부터 오프디밍제어신호가 전송되면, 광원이 온상태에서 오프상태로 전환되는 오프지연시간이, 광원이 오프상태에서 온상태로 전환되는 온지연시간보다 빠르도록, 전원공급부 또는 광원부를 구동함으로써, 전력소모를 줄이도록 할 수 있다는 특징을 가지고 있다.
예를 들어, 광원구동부(820)는 특정 블럭의 광원을 오프시키기 위한 오프디밍제어신호가 타이밍 컨트롤러로부터 수신되면, 전원공급부에서 해당 블럭으로 연결된 스위치를 오프시킴으로써, 지연시간을 최소로 하여 해당 블럭의 광원을 오프시킬 수 있다.
또한, 특정 블럭의 광원을 온시키기 위한 온디밍제어신호가 타이밍 컨트롤러로부터 수신되면, 커패시터와 같은 구성요소들을 이용하여, 해당 블럭의 광원으로 인가되는 전류 또는 전압이 일정한 지연시간을 갖고 증가되도록 할 수 있다. 즉, 특정 블럭의 광원을 온시키기 위한 온디밍제어신호가 수신되면, 광원구동부는 일반적인 구동 방식에 따라 전원공급부 또는 광원부를 구동함으로써, 해당 블럭의 광원이 일반적인 온(ON)지연시간을 갖는 상태에서 온 상태로 전환되도록 할 수 있다.
상기한 바와 같은 기능을 위해, 광원구동부(820)는 MCU, 각종 집적회로 및 각종 회로들을 포함하여 구성될 수 있다.
셋째, 전원공급부(830)는 광원구동부(820)의 제어에 따라 전원을 광원부(810)에 공급하는 기능을 수행한다. 이러한 전원공급부는 각 블럭별로 장착되어 있는 광원들을 각 블럭별로 구동시킬 수 있도록 구성되어 있다.
한편, 본 발명은 광원구동부(820)에 의해 광원부의 특정 블럭의 광원을 오프시키는 경우, 해당 블럭의 광원이 오프되는 오프지연시간을, 해당 블럭의 광원이 온되는 온지연시간보다 짧게 하는 것을 특징으로 한 것으로서, 이를 위해, 광원부(810) 또는 전원공급부(830)는 상기한 바와 같이 스위치 또는 커패시터 등을 이용하여 다양한 형태로 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치에 적용되는 타이밍 컨트롤러의 구성을 나타낸 예시도이다.
본 발명에 적용되는 타이밍 컨트롤러(108)는 로컬 디밍 방식 적용에 따라 백라이트 유닛을 온 또는 오프시키는 경우, 백라이트 유닛을 온시키는 타이밍인지 또는 오프시키는 타이밍인지를 분석하여, 백라이트 유닛을 오프시키기 위한 오프지연시간을 백라이트를 온시키기 위한 온지연시간보다 짧게 함으로써, 백라이트 유닛 구동에 요구되는 소비전력을 저감시키기 위한 것으로서, 이러한 기능을 실행하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 외부의 시스템으로부터 수직 및 수평 동기신호(V,H), 데이터 인에이블(DE) 및 도트 클럭(DCLK)과 같은 타이밍 신호와 함께, 영상데이터를 입력받기 위한 수신기(108a), 수신기를 통해 수신된 영상데이터를 각 프레임별로 저장하기 위한 버퍼(108b), 영상데이터의 각 블럭을 각 프레임별로 비교 및 분석하여 어떤 블럭의 광원을 오프시킬 것인지 또는 온시킬 것인지를 판단하는 판단기(108c), 판단기에서 판단을 마친 영상데이터를 데이터 구동부(106)로 출력하기 위한 영상데이터 출력기(108d) 및 판단기에서 판단된 결과에 따라, 광원구동부를 제어하기 위한 디밍제어신호를 생성하기 위한 디밍제어신호 발생기(108e)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 타이밍 컨트롤러는 외부 시스템으로부터 수신되는 영상데이터를 샘플링한 후에 이를 재정렬하여 데이터 구동부로 공급하기 위한 데이터 정렬기 및 각종 제어신호를 생성하기 위한 제어신호 생성기를 포함할 수 있다.
또한, 이하의 설명에서는 디밍제어신호를 발생하여 백라이트 유닛의 광원구동부(820)를 제어하기 위한 구성요소들이 상기한 바와 같이 타이밍 컨트롤러(108)에 포함된 것을 일예로 하여 본 발명이 설명되겠으나, 상기한 바와 같은 구성들, 즉, 수신기(108a), 버퍼(108b), 판단기(108c), 영상데이터 출력기(108d) 및 디밍제어신호 발생기(108e)와 같은 구성요소들은 타이밍 컨트롤러가 아닌 별도의 제어부에 장착되어 이용될 수도 있다.
한편, 본 발명에 적용되는 디밍제어신호란, 영상데이터에 따라 백라이트 유닛의 휘도를 조정하는 백라이트 디밍 제어를 위해 생성되는 신호를 말한다. 즉, 액정표시장치의 화질은 콘트라스트 특성에 의해 좌우되는 것으로서, 패널의 액정층에 인가되는 데이터전압을 제어하여 액정층의 광투과율을 변조하는 방법만으로는 콘트라스트 특성을 개선하는데 한계가 있기 때문에, 콘트라스트 특성을 개선하기 위하여, 영상에 따라 백라이트 유닛의 휘도를 조정하는 백라이트 디밍 제어 방법이 개발되고 있다.
이러한 백라이트 디밍 제어 방식에는 표시면 전체의 휘도를 조정하기 위해 백라이트 유닛의 광원부(810) 전체를 오프시키는 글로벌 디밍 방식(Global dimming method)과, 국부적으로 표시면의 휘도를 조정하기 위해 광원부 중 일부 블럭의 광원만을 오프시키는 로컬 디밍 방삭(Local dimming method)이 있으며, 상기에서 디밍제어신호란 상기와 같은 디밍 제어 방식의 실행을 위해 타이밍 컨트롤러 또는 별도의 제어부에서 백라이트 유닛의 광원구동부(820)로 전송되는 제어신호를 말한다.
부연하여 설명하면, 광원구동부(820)는 타이밍 컨트롤러 또는 별도의 제어부에서 전송되는 디밍제어신호에 따라, 특정 블럭의 광원을 통해 흐르는 전류 또는 전압을 온/오프 시킴으로써, 특정 블럭의 광원이 광을 발산하도록 하거나 또는 광을 발산하지 않도록 하는 기능을 수행한다.
이하에서, 광원이 광을 발산하지 않도록 한다는 것은, 광원을 오프시킨다는 것을 의미하고, 광원이 광을 발산하도록 한다는 것은 광원을 온시킨다는 것을 의미하며, 전자를 위한 디밍제어신호는 오프디밍제어신호라 하고, 후자를 위한 디밍제어신호는 온디밍제어신호라 한다.
한편, 디밍 제어 방식에는 상기한 바와 같이, 글로벌 디밍 방식과 로컬 디밍 방식이 있으나, 이하에서는 특히, 로컬 디밍 제어 방식 즉, 광원부의 특정 광원만이 광을 발산하거나 또는 광을 발산하지 않도록 하는 방법을 일예로 하여 본 발명이 설명된다. 따라서, 글로벌 디밍 제어 방식을 이용하는 경우에는, 광원구동부가 광원부의 모든 광원을 본 발명에 따라 동시에 제어한다는 점만을 제외하고는 이하에서 설명되는 본 발명이 그대로 적용될 수 있다.
우선, 수신기(108a)는 외부 시스템으로부터 각종 정보를 수신하기 위한 것으로서, 상기한 바와 같이, 수직 및 수평 동기신호(V,H), 데이터 인에이블(DE) 및 도트 클럭(DCLK)과 같은 타이밍 신호들을 수신할 뿐만 아니라, 패널을 통해 출력될 영상데이터(R,G,B)를 수신하는 기능을 수행한다.
다음, 버퍼(108b)는 수신기를 통해 수신된영상데이터를 각 프레임별로 저장하여 두었다가 순차적으로 출력하는 기능을 수행한다.
다음, 판단기(108c)는 버퍼를 통해 입력되는 영상데이터들을 각 프레임별로 비교 및 분석하여, 어떠한 블럭의 영상데이터의 밝기(휘도)가 변경되었는지를 판단하는 기능을 수행한다.
즉, 로컬 디밍 제어 방식을 적용하는 경우, 판단기는, 각 프레임의 영상데이터들을 각 블럭별로 비교 및 분석하여, 해당 블럭의 밝기가 전 프레임보다 밝아지고 있는지 또는 어두워지고 있는지를 판단하는 기능을 수행한다.
다음, 영상데이터 출력기(108d)는 판단기를 거친 영상데이터를 출력하는 기능을 수행한다. 영상데이터 출력기에서 출력된 영상데이터는 타이밍컨트롤러에서의 재정렬 과정 등을 거친 후, 데이터 구동부로 전송될 수 있다. 이러한 재정렬 과정은 영상데이터 출력기에서 수행될 수도 있다.
마지막으로, 디밍제어신호 발생기(108e)는 판단기(108c)로부터의 판단 결과에 따라, 백라이트 유닛의 광원구동부(820)로 전송할 디밍제어신호를 생성하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 판단기에서의 판단결과, 특정 블럭의 휘도가 전 프레임보다 어두워지는 것으로 판단된 경우, 디밍제어신호 발생기(108e)는 오프디밍제어신호를 생성하여 광원구동부(820)로 전송하며, 특정 블럭의 휘도가 전 프레임보다 밝아지는 것으로 판단된 경우, 디밍제어신호 발생기는 온디밍제어신호를 생성하여 광원구동부로 전송하는 기능을 수행한다.
이러한, 디밍제어신호의 생성 방법 및 이를 이용한 광원구동부의 동작에 대하여는 이하에서, 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명된다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치 구동방법을 나타낸 일실시예 흐름도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치와 종래의 액정표시장치에서의 온오프지연시간의 변화를 설명하기 위한 예시도이다.
우선, 본 발명에 따른 액정표시장치 구동방법에 의하는 경우, 외부 시스템으로부터 전송되어온 영상데이터는 타이밍 컨트롤러의 수신기(108a)를 통해 수신되며, 수신된 영상데이터는 각 프레임별로 버퍼(108b)에 저장되어 있다가 판단기(108c)로 순차적으로 출력된다(402).
다음, 판단기(108c)는 버퍼를 통해 입력되는 영상데이터들을 각 프레임별로 비교 및 분석하여, 밝기(휘도)가 전 프레임보다 밝아지고 있는지 또는 어두워지고 있는지를 판단하여, 휘도가 변경된 블럭이 있는지의 유무를 판단한다(404). 여기서, 휘도가 변경된 블럭이라 함은, 본 발명에 적용되는 디밍 제어 방식에서 광원을 온 또는 오프시키기 위해 설정되어 있는 한계값을 넘도록 휘도가 변경된 블럭을 말한다.
즉, 패널로 출력되는 영상신호는 거의 매 프레임마다 그 휘도가 변하고 있기 때문에 이러한 모든 휘도 변화에 따라 디밍 제어를 수행할 수는 없으며, 밝은 영상에서 아주 어두운 영상으로 휘도가 변경되거나 또는 어두운 영상에서 아주 밝은 영상으로 휘도가 변경되는 경우에 디밍 제어를 수행하는 것이 바람직하다. 따라서, 판단기에는 이러한 디밍 제어가 요구되는 휘도의 변화량에 대한 설정정보가 저장되어 있으며, 판단기는 이러한 설정정보를 기준으로 하여 디밍이 요구되는 블럭이 있는지의 여부를 판단한다.
다음, 디밍제어신호 발생기(108e)는 판단기의 판단결과에 따라 디밍제어신호를 생성한다(406). 이때, 디밍제어신호는 광원을 오프시키도록 하는 오프디밍제어신호이거나 광원을 온시키도록 하는 온디밍제어신호가 될 수 있다. 이러한 디밍제어신호는 백라이트 유닛(800)의 광원구동부(820)로 전송된다.
다음, 디밍제어신호를 수신한 광원구동부(820)는 해당 디밍제어신호가 오프디밍제어신호인지 또는 온디밍제어신호인지의 여부를 판단한다(4008).
마지막으로, 광원구동부는 디밍제어신호가 오프디밍제어신호인 경우에는 상기한 바와 같이, 오프디밍제어신호가 인가될 블럭의 광원과 전원공급부 사이의 스위치를 오프시켜, 해당 블럭의 광원으로 인가되는 전원을 일시에 차단시킴으로써, 광원이 온 상태에서 오프 상태로 변하는 오프(OFF)지연시간을 감소시킬 수 있다(410).
또한, 광원구동부는 디밍제어신호가 온디밍제어신호인 경우에는 상기한 바와 같이, 일반적인 구동 방식에 따라 해당 블럭의 광원으로 전원을 공급함으로써, 해당 블럭의 광원이 일반적인 온(ON)지연시간을 갖는 상태에서 온 상태로 전환되도록 할 수 있다(412). 그러나, 본 발명은 온지연시간이 일반적인 액정표시장치에서의 온지연시간 보다 더 길도록, 광원구동부 또는 광원부를 구성할 수도 있다.
즉, 전원공급부(830) 또는 광원부(810)는 오프(OFF)지연시간이 온(ON)지연시간 보다 짧은 시간을 갖도록 다양한 형태로 구성될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명은 디밍 제어 방식에서의 소비전력 저감 효과를 높이기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 온지연시간의 그래프의 기울기(A')는 도 5 및 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 종래의 온지연시간의 그래프 기울기(A) 보다 감소하고 있으며, 본 발명에 따른 오프지연시간의 그래프의 기울기(B')는 도 5 및 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 종래의 오프지연시간의 그래프 기울기(B) 보다 증가하고 있다.
따라서, 본 발명에 따른 액정표시장치(A', B')를 종래의 액정표시장치(A, B)와 비교해 보면, 본 발명에 따른 액정표시장치의 온지연시간(A')은 더 증가하고 있기 때문에 디밍 제어되는 블럭의 휘도는 보다 더 천천히 밝아지며, 오프지연시간(B')은 더 감소하고 있기 때문에 디밍 제어되는 블럭의 휘도는 보다 더 빨리 어두워진다.
즉, 본 발명에 따른 액정표시장치는 백라이트 유닛의 광원을 온시키는 경우에는 종래의 액정표시장치보다 더 천천히 휘도를 증가시키고 있으며, 백라이트 유닛의 광원을 오프시키는 경우에는 종래의 액정표시장치보다 더 빨리 휘도를 감소시키고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 액정표시장치는 종래의 액정표시장치와 비교해 볼 때, 광원으로 공급되는 소비전력이 감소될 수 있다는 특징을 가지고 있다.
부연하여 설명하면, 광원을 오프 시킬 때는 빨리 오프시킴으로써 소비전력을 줄일 수 있고, 광원을 온 시킬 때는 천천히 온시킴으로써 소비전력을 줄일 수 있다.
즉, 본 발명은 백라이트 유닛의 광원이 꺼져 있는 시간을 최대한으로 늘려줌으로써, 광원에서 소비되는 소비전력을 최소화시킬 수 있다는 특징을 가지고 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 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.
108 : 타이밍 컨트롤러 800 : 백라이트 유닛
810 : 광원부 820 : 광원구동부
830 : 전원공급부
A : 종래 액정표시장치의 온지연시간 그래프
B : 종래 액정표시장치의 오프지연시간 그래프
A' : 본 발명에 따른 액정표시장치의 온지연시간 그래프
B' : 본 발명에 따른 액정표시장치의 오프지연시간 그래프

Claims (10)

  1. 데이터 구동부와 게이트 구동부에 의해 구동되는 패널;
    상기 데이터 구동부와 게이트 구동부를 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및
    상기 타이밍 컨트롤러로부터 전송되는 디밍제어신호에 따라 광원을 온 또는 오프 시키기 위한 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은, 상기 디밍제어신호에 따라 오프되는 광원의 오프지연시간이 상기 디밍제어신호에 따라 온되는 광원의 온지연시간보다 짧게 형성되도록 구성되고,
    상기 타이밍 컨트롤러는 외부 시스템으로부터 수신된 영상데이터들을 프레임별로 저장하고, 각 블럭을 종전의 프레임과 현재의 프레임 별로 비교 및 분석하여, 어떤 블럭의 광원을 오프 또는 온시킬 것인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은,
    광을 출력하기 위해 복수의 광원으로 구성된 광원부;
    상기 광원부로 전원을 공급하여 복수의 광원이 광을 출력하도록 하기 위한 전원공급부; 및
    상기 타이밍 컨트롤러로부터 디밍제어신호가 수신되면 상기 디밍제어신호에 따라 상기 전원공급부 또는 상기 광원부를 제어하여 상기 디밍제어신호에 해당되는 광원을 온 또는 오프시키는 기능을 수행하기 위한 광원구동부를 포함하는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광원부 또는 상기 전원공급부는, 상기 디밍제어신호가 오프디밍제어신호인 경우 상기 오프디밍제어신호에 따라 오프되는 광원이 오프될 때까지의 오프지연시간이, 온디밍제어신호에 따라 온되는 광원이 온될 때 까지의 온지연시간보다 짧도록, 스위치 또는 커패시터를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 광원은, 상기 디밍제어신호에 따라 동시에 온 또는 오프되는 적어도 하나 이상의 발광다이오드가 결합된 발광다이오드 스트링으로 구성되며,
    상기 발광다이오드 스트링으로 구성되는 복수의 광원들 각각은, 각 블럭별로 상기 디밍제어신호에 따라 온 또는 오프되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는,
    외부 시스템으로부터 타이밍 신호와 영상데이터를 입력받기 위한 수신기;
    상기 수신기를 통해 수신된 영상데이터를 각 프레임별로 저장하기 위한 버퍼;
    상기 버퍼로부터 전송되어온 상기 영상데이터의 각 블럭을 각 프레임별로 비교 및 분석하여 어떤 블럭의 광원을 오프시킬 것인지 또는 온시킬 것인지를 판단하기 위한 판단기; 및
    상기 판단기에서 판단된 결과에 따라, 상기 백라이트 유닛을 제어하기 위한 디밍제어신호를 생성하기 위한 디밍제어신호 발생기를 포함하는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은,
    상기 디밍제어신호에 따라 각 블럭별로 온 또는 오프되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 영상데이터들을 수신하는 단계;
    수신된 상기 영상데이터들을 프레임별로 저장하는 단계;
    상기 저장 단계를 통해 저장되어 있는 프레임들의 각 블럭을 종전의 프레임과 현재의 프레임별로 비교 및 분석하여, 각 블럭별로 휘도가 기 설정된 값 이상으로 변경되었는지의 유무를 판단하는 단계;
    상기 판단결과에 따라 백라이트 유닛의 광원을 각 블럭별로 온 또는 오프시킬 디밍제어신호를 생성하는 단계; 및
    상기 디밍제어신호가 온디밍제어신호인 경우, 이에 대응되는 상기 백라이트 유닛의 블럭의 광원을 온시키고, 상기 디밍제어신호가 오프디밍제어신호인 경우, 이에 대응되는 상기 백라이트 유닛의 블럭의 광원을 오프시키는 단계를 포함하며,
    상기 오프디밍제어신호에 따라 오프되는 광원의 오프지연시간은, 상기 온디밍제어신호에 따라 온되는 광원의 온지연시간보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 구동 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛을 온 또는 오프시키는 단계는,
    상기 디밍제어신호를 수신한 상기 백라이트 유닛의 광원구동부가, 상기 백라이트 유닛에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부를 제어하여, 상기 디밍제어신호에 따라 온 또는 오프되는 광원으로 공급되는 전압 또는 전류를 가변시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 구동 방법.
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