KR102022639B1 - Liquid crystal display and dimming control method of thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 액정표시장치는 변조 데이터를 표시하는 액정표시패널; 다수의 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널의 배면에 빛을 조사하는 백라이트 유닛; 디밍값에 기초하여 상기 광원들을 구동시키는 백라이트 구동회로; 및 상기 디밍값으로 인한 휘도 저하를 보상하기 위해 원본 이득값과 한계 이득값을 결정한 후, 상기 원본 이득값과 상기 한계 이득값을 기반으로 입력 계조 vs 이득값 그래프를 상기 기준 영역 단위로 결정하고, 상기 입력 계조 vs 이득값 그래프에서 결정되는 이득값을 입력 계조에 곱하여 상기 기준 영역 단위로 상기 변조 데이터의 출력 계조를 결정함으로써 입력 계조 vs 출력 계조 그래프를 곡선화하는 디밍 제어회로를 구비하고; 상기 원본 이득값은 상기 디밍값에 반비례하게 결정되고, 상기 한계 이득값은 입력 데이터의 비트수에 따라 결정되는 최대 계조 표현값을 상기 기준 영역에 표시될 데이터 중 가장 큰 데이터의 계조값을 지시하는 최대 입력 계조값으로 나눔으로써 얻어진다.A liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal display panel for displaying modulation data; A backlight unit that includes a plurality of light sources and emits light onto a rear surface of the liquid crystal display panel; A backlight driving circuit for driving the light sources based on a dimming value; And after determining an original gain value and a marginal gain value to compensate for the luminance degradation due to the dimming value, an input gray vs. gain value graph is determined in units of the reference region based on the original gain value and the threshold gain value, A dimming control circuit that curves the input gray vs output gray graph by multiplying a gain value determined in the input gray vs gain value graph by the input gray to determine the output gray level of the modulation data; The original gain value is determined in inverse proportion to the dimming value, and the limit gain value indicates a gradation value of the largest data among the data to be displayed in the reference area with a maximum gradation representation value determined according to the number of bits of the input data. Obtained by dividing by the maximum input gradation value.
Description
본 발명은 표시영상의 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a liquid crystal display device capable of improving the contrast ratio of a display image.
액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이 액정표시장치는 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기, 옥내외 광고 표시장치 등으로 이용되고 있다. 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 "TFT")를 이용하여 영상을 표시한다. 액정표시장치의 대부분을 차지하고 있는 투과형 액정표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛을 변조함으로써 영상을 표시한다.BACKGROUND ART Liquid crystal display devices have tended to be gradually widened due to their light weight, thinness, and low power consumption. The liquid crystal display device is used as a portable computer such as a notebook PC, office automation equipment, audio / video equipment, indoor and outdoor advertising display devices, and the like. The liquid crystal display displays an image by using a thin film transistor (TFT) as a switching element. The transmissive liquid crystal display device, which occupies most of the liquid crystal display device, displays an image by controlling an electric field applied to the liquid crystal layer to modulate the light incident from the backlight unit.
액정표시장치의 화질은 콘트라스트 특성에 의해 좌우된다. 액정층에 인가되는 데이터전압을 제어하여 액정층의 광투과율을 변조하는 방법만으로는 이 콘트라스트 특성을 개선하는데 한계가 있다. 콘트라스트 특성을 개선하기 위하여, 영상에 따라 백라이트 유닛의 휘도를 조정하는 백라이트 디밍 방법이 제안된 바 있다. 백라이트 디밍 방법에는 표시면 전체의 휘도를 조정하는 글로벌 디밍 방법(Global dimming method)과, 국부적으로 표시면의 휘도를 조정하는 로컬 디밍 방법(Local dimming method)이 있다. 글로벌 디밍 방법은 이전 프레임과 그 다음 프레임간에 측정되는 동적 콘트라스트(Dynamic contrast)를 개선할 수 있다. 로컬 디밍 방법은 한 프레임기간 내에서 표시면의 휘도를 국부적으로 제어함으로써 글로벌 디밍방법으로 개선하기가 어려운 정적 콘트라스트(Static contrast)를 개선할 수 있다.The image quality of the liquid crystal display device depends on the contrast characteristics. Only the method of modulating the light transmittance of the liquid crystal layer by controlling the data voltage applied to the liquid crystal layer has a limitation in improving this contrast characteristic. In order to improve the contrast characteristic, a backlight dimming method for adjusting the brightness of the backlight unit according to an image has been proposed. The backlight dimming method includes a global dimming method for adjusting the luminance of the entire display surface and a local dimming method for locally adjusting the luminance of the display surface. The global dimming method may improve dynamic contrast measured between the previous frame and the next frame. The local dimming method can improve the static contrast that is difficult to improve with the global dimming method by locally controlling the luminance of the display surface within one frame period.
글로벌 디밍 방법과 로컬 디밍 방법은 영상 정보에 따라 백라이트 유닛의 휘도를 낮추어 소비전력을 줄인다. 그리고, 디밍으로 인한 부족한 휘도 분은 픽셀 데이터의 변조를 통해 보상된다. 백라이트의 휘도를 보상하기 위해, 디밍 방법은 이득값을 구한 후 이 이득값을 픽셀 데이터의 입력 계조에 곱하여 출력 계조를 결정한다. 종래 기술에서는 목표로하는 입력 계조 vs 출력 계조 그래프를 미리 정하고 역으로 입력 계조 vs 이득값을 구한다.The global dimming method and the local dimming method reduce the power consumption by lowering the brightness of the backlight unit according to the image information. In addition, the insufficient luminance due to dimming is compensated through modulation of the pixel data. To compensate for the brightness of the backlight, the dimming method obtains a gain value and then multiplies the gain value by the input gray level of the pixel data to determine the output gray level. In the prior art, a target input gray vs output gray graph is determined in advance, and conversely, the input gray vs gain value is obtained.
영상 정보에 이득값을 변조없이 곱하는 경우 도 1의 ①번 그래프처럼 고계조에서 계조뭉침현상이 발생할 수 있다. 종래 기술에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 ②번과 같은 입력 계조 vs 출력 계조 그래프를 사용하였다. ②번 그래프를 사용하게 되면 ①번 그래프에서 발생하는 계조 뭉침 현상을 막을 수 있으나, 계조꺽임 시작점에서 계조 단차가 눈에 보이게 되고 전체적으로 휘도가 저하되는 문제가 있다.When multiplying the gain value by the image information without modulation, gray scale phenomenon may occur in high gradation as in graph ① of FIG. 1. In the prior art, to solve this problem, an input gray vs output gray graph such as ② is used. If you use Graph ②, you can prevent the gradation of gradation that occurs in Graph ①, but there is a problem that the gradation step becomes visible at the starting point of gradation break and the luminance decreases as a whole.
①번과 ②번 사이에서 곡선 형태를 띠는 ③번 그래프를 만들게 되면 계조 단차와 휘도 저하 문제를 동시에 해결할 수 있으나, 목표로하는 입력 계조 vs 출력 계조 그래프를 미리 정해야 하는 종래 기술에서는 ③번 그래프와 같은 2차 곡선의 식을 구하는 과정이 매우 복잡하기 때문에 실제로 구현하기 불가능하다.
If you create
따라서, 본 발명의 목적은 간소한 방법으로 입력 계조 대비 이득값을 구하고 이 이득값을 기반으로 출력 계조를 결정하여 계조 단차 현상과 휘도 저하 현상을 방지할 수 있도록 한 액정표시장치와 그의 디밍 제어방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to obtain a gain value compared to an input gray scale by a simple method, and to determine an output gray scale based on the gain value, thereby preventing the gray level difference and the luminance deterioration phenomenon, and a dimming control method thereof. To provide.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 변조 데이터를 표시하는 액정표시패널; 다수의 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널의 배면에 빛을 조사하는 백라이트 유닛; 디밍값에 기초하여 상기 광원들을 구동시키는 백라이트 구동회로; 및 상기 디밍값으로 인한 휘도 저하를 보상하기 위해 원본 이득값과 한계 이득값을 결정한 후, 상기 원본 이득값과 상기 한계 이득값을 기반으로 입력 계조 vs 이득값 그래프를 상기 기준 영역 단위로 결정하고, 상기 입력 계조 vs 이득값 그래프에서 결정되는 이득값을 입력 계조에 곱하여 상기 기준 영역 단위로 상기 변조 데이터의 출력 계조를 결정함으로써 입력 계조 vs 출력 계조 그래프를 곡선화하는 디밍 제어회로를 구비하고; 상기 원본 이득값은 상기 디밍값에 반비례하게 결정되고, 상기 한계 이득값은 입력 데이터의 비트수에 따라 결정되는 최대 계조 표현값을 상기 기준 영역에 표시될 데이터 중 가장 큰 데이터의 계조값을 지시하는 최대 입력 계조값으로 나눔으로써 얻어진다.In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention comprises a liquid crystal display panel for displaying the modulation data; A backlight unit that includes a plurality of light sources and emits light onto a rear surface of the liquid crystal display panel; A backlight driving circuit for driving the light sources based on a dimming value; And after determining an original gain value and a marginal gain value to compensate for the luminance degradation due to the dimming value, an input gray vs. gain value graph is determined in units of the reference region based on the original gain value and the threshold gain value, A dimming control circuit that curves the input gray vs output gray graph by multiplying a gain value determined in the input gray vs gain value graph by the input gray to determine the output gray level of the modulation data; The original gain value is determined in inverse proportion to the dimming value, and the limit gain value indicates a gradation value of the largest data among the data to be displayed in the reference area with a maximum gradation representation value determined according to the number of bits of the input data. Obtained by dividing by the maximum input gradation value.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 디밍 제어방법은 변조 데이터를 표시하는 액정표시패널과, 다수의 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널의 배면에 빛을 조사하는 백라이트 유닛과, 디밍값에 기초하여 상기 광원들을 구동시키는 백라이트 구동회로를 갖는 액정표시장치의 디밍 제어방법에 있어서, 상기 디밍값으로 인한 휘도 저하를 보상하기 위해 원본 이득값과 한계 이득값을 결정하는 단계; 상기 원본 이득값과 상기 한계 이득값을 기반으로 입력 계조 vs 이득값 그래프를 상기 기준 영역 단위로 결정하는 단계; 및 상기 입력 계조 vs 이득값 그래프에서 결정되는 이득값을 입력 계조에 곱하여 상기 기준 영역 단위로 상기 변조 데이터의 출력 계조를 결정함으로써 입력 계조 vs 출력 계조 그래프를 곡선화하는 단계를 포함하고; 상기 원본 이득값은 상기 디밍값에 반비례하게 결정되고, 상기 한계 이득값은 입력 데이터의 비트수에 따라 결정되는 최대 계조 표현값을 상기 기준 영역에 표시될 데이터 중 가장 큰 데이터의 계조값을 지시하는 최대 입력 계조값으로 나눔으로써 얻어진다.
Dimming control method of the liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, a liquid crystal display panel for displaying the modulation data, a backlight unit for irradiating the back of the liquid crystal display panel including a plurality of light sources, and based on the dimming value A dimming control method of a liquid crystal display device having a backlight driving circuit for driving the light sources, the method comprising: determining an original gain value and a marginal gain value to compensate for a decrease in luminance due to the dimming value; Determining an input gray level vs. gain value graph in units of the reference area based on the original gain value and the threshold gain value; And converting the input gray vs output gray graph by determining an output gray level of the modulation data by the reference area by multiplying a gain value determined in the input gray vs gain value graph; The original gain value is determined in inverse proportion to the dimming value, and the limit gain value indicates a gradation value of the largest data among the data to be displayed in the reference area with a maximum gradation representation value determined according to the number of bits of the input data. Obtained by dividing by the maximum input gradation value.
본 발명은 원본 이득값과 한계 이득값을 기준으로 입력 계조-이득값 평면상에서 입력 계조 vs 이득값 그래프를 결정하고, 그 결과 얻어지는 이득값을 입력 데이터의 입력 계조에 곱하여 변조 데이터의 출력 계조를 결정한다. 본 발명은 상기와 같은 과정을 통해 입력 계조 vs 출력 계조 간의 관계가 곡선 형태의 그래프가 되도록 함으로써, 종래 입력 계조 vs 출력 계조 간의 관계가 직선일 경우 발생하는 계조 단차 현상과 휘도 저하 현상을 간소한 방법으로 완화할 수 있다.
The present invention determines the input gray vs gain graph on the input gray-gain value plane based on the original gain value and the marginal gain value, and multiplies the resulting gain value by the input gray value of the input data to determine the output gray level of the modulation data. do. According to the present invention, the relationship between the input gradation vs. the output gradation becomes a curved graph through the above process, thereby simplifying the gradation step phenomenon and the luminance deterioration phenomenon that occur when the relationship between the conventional input gradation vs. the output gradation is a straight line. Can be alleviated.
도 1은 종래 입력 계조 대비 이득값을 구하기 위해 미리 정해지는 입력 계조 대비 출력 계조 그래프를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 도면.
도 3은 디밍 제어회로의 상세 구성을 보여주는 도면.
도 4는 입력 계조 vs 이득값 그래프를 결정하는 일 예를 보여주는 도면.
도 5는 도 4에 의해 얻어지는 입력 계조 vs 출력 계조 그래프를 보여주는 도면.
도 6은 입력 계조 vs 이득값 그래프를 결정하는 다른 예를 보여주는 도면.
도 7은 도 6에 의해 얻어지는 입력 계조 vs 출력 계조 그래프를 보여주는 도면.
도 8은 입력 계조 vs 이득값 그래프를 결정하는 또 다른 예를 보여주는 도면.
도 9는 도 8에 의해 얻어지는 입력 계조 vs 출력 계조 그래프를 보여주는 도면.1 is a view showing a graph of an output grayscale versus an input grayscale predetermined to obtain a gain value compared to a conventional grayscale.
2 illustrates a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 shows a detailed configuration of a dimming control circuit.
4 is a diagram illustrating an example of determining an input gray level vs. gain value graph.
FIG. 5 is a diagram showing an input gray vs output gray graph obtained by FIG. 4; FIG.
6 shows another example of determining an input gray level vs. gain value graph.
FIG. 7 is a diagram showing an input gray vs output gray graph obtained by FIG. 6; FIG.
8 illustrates another example of determining an input gray level vs. gain value graph.
FIG. 9 is a diagram showing an input gray vs output gray graph obtained by FIG. 8; FIG.
이하, 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 9.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여준다.2 shows a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(10), 타이밍 콘트롤러(11), 데이터 구동회로(12), 게이트 구동회로(13), 디밍 제어회로(14), 백라이트 구동회로(15), 및 백라이트 유닛(16)을 구비한다.2, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes a liquid
액정표시패널(10)은 두 장의 유리기판과 이들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들(DL)과 다수의 게이트라인들(GL)이 교차된다. 데이터라인들(DL)과 게이트라인들(GL)의 교차 구조에 의해 액정표시패널(10)에는 액정셀(Clc)들이 매트릭스 형태로 배치된다. 액정셀(Clc)들 각각은 TFT, TFT에 접속된 화소전극(1), 및 스토리지 커패시터(Cst) 등을 포함한다. 액정표시패널(10)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극(2) 등이 형성된다. 공통전극(2)은 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 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 액정셀(Clc)들은 적색 표시를 위한 R 액정셀들, 녹색 표시를 위한 G 액정셀들, 청색 표시를 위한 B 액정셀들을 포함한다. R 액정셀, G 액정셀, 및 B 액정셀은 하나의 단위 픽셀을 구성한다. 액정표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. The liquid
타이밍 콘트롤러(11)는 외부 비디오 소스가 실장된 시스템 보드로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 디밍 제어회로(14)에 공급하고, 디밍 제어회로(14)에 의해 변조된 변조 데이터(R'G'B')를 데이터 구동회로(12)에 공급한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 시스템 보드로부터의 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)에 기초하여 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC)을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 60Hz의 프레임 주파수로 입력되는 입력 영상 신호의 프레임들 사이에 보간 프레임을 삽입하고 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 게이트 타이밍 제어신호(GDC)를 체배하여 60×N(N은 2 이상의 양의 정수)Hz의 프레임 주파수로 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작을 제어할 수 있다. The
데이터 구동회로(12)는 다수의 데이터 드라이브 집적회로들을 포함한다. 데이터 드라이브 집적회로는 클럭신호를 샘플링하기 위한 쉬프트레지스터, 디지털 영상 데이터(RGB)를 일시저장하기 위한 레지스터, 쉬프트레지스터로부터의 클럭신호에 응답하여 데이터를 1 라인분씩 저장하고 저장된 1 라인분의 데이터를 동시에 출력하기 위한 래치, 래치로부터의 디지털 데이터값에 대응하여 감마기준전압의 참조하에 정극성/부극성의 감마전압을 선택하기 위한 디지털/아날로그 변환기, 정극성/부극성 감마전압에 의해 변환된 아날로그 데이터가 공급되는 데이터라인(DL)을 선택하기 위한 멀티플렉서 및 멀티플렉서와 데이터라인(DL) 사이에 접속된 출력버퍼 등을 구비한다. 데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 변조 데이터(R'G'B')를 래치하고, 이 래치된 변조 데이터(R'G'B')를 정극성/부극성 감마보상전압을 이용하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압으로 변환한 후 데이터라인들(DL)에 공급한다.The
게이트 구동회로(13)는 다수의 게이트 드라이브 집적회로들을 포함한다. 게이트 드라이브 집적회로는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 구비한다. 게이트 구동회로(13)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 스캔펄스(또는 게이트펄스)를 순차적으로 출력하여 게이트라인들(GL)에 공급함으로써, 데이터전압이 인가될 수평 픽셀라인을 선택한다.The
디밍 제어회로(14)는 입력 데이터(RGB)를 분석하여 기준 영역의 화상 대표값을 도출하고, 그 화상 대표값에 따라 백라이트 유닛(16)의 광원들의 밝기를 제어하기 위해 기준 영역 단위로 디밍값(DIM)을 결정한다. 디밍 제어회로(14)는 디밍값(DIM)으로 인한 휘도 저하를 보상하기 위해, 화상 대표값에 따른 원본 이득값을 기준 영역 단위로 설정함과 아울러, 정상적인 계조 표현을 위한 한계 이득값을 기준 영역 단위로 계산한다. 그리고, 디밍 제어회로(14)는 입력 계조 vs 출력 계조 그래프가 곡선화 되도록, 원본 이득값과 한계 이득값을 기준으로 입력 계조-이득값 평면상에서 입력 계조 vs 이득값 그래프를 기준 영역 단위로 결정한다. 디밍 제어회로(14)는 입력 계조 vs 이득값 그래프에서 결정되는 이득값을 입력 계조에 곱하여 기준 영역 단위로 출력 계조를 결정한다. 즉, 디밍 제어회로(14)는 입력 계조 vs 이득값 그래프에서 결정되는 이득값을 입력 데이터(RGB)에 곱하여 기준 영역 단위로 휘도 보상을 위한 변조 데이터(R'G'B')를 생성하여 출력한다. The dimming
본 발명은 글로벌 디밍 방법을 채용할 수도 있고, 로컬 디밍 방법을 채용할 수도 있다. 글로벌 디밍 방법을 채용하는 경우 상기 기준 영역은 한 프레임의 화상이 표시되는 한 화면 전체를 지시한다. 반면, 한 화면을 다수의 블록들로 분할 구동하는 로컬 디밍 방법을 채용하는 경우 상기 기준 영역은 각 블록을 지시한다. 본 발명은 종래 기술에서와 같이 목표로하는 입력 계조 vs 출력 계조 그래프를 미리 정하고 역으로 입력 계조 vs 이득값을 구하는 것이 아니라, 원본 이득값과 한계 이득값에 기초한 입력 계조 vs 이득값 그래프에서 바로 이득값을 구하기 때문에 이득값 도출 과정을 간소화할 수 있다.The present invention may employ a global dimming method or a local dimming method. In the case of employing the global dimming method, the reference area indicates the entire screen as long as an image of one frame is displayed. On the other hand, when the local dimming method of dividing and driving one screen into a plurality of blocks, the reference area indicates each block. The present invention does not predetermine a target input gray vs output gray graph in advance and inversely obtains an input gray vs gain value as in the prior art, but directly gains from an input gray vs gain graph based on the original gain value and the marginal gain value. Obtaining the value simplifies the process of deriving the gain.
백라이트 구동회로(15)는 디밍 제어회로(14)로부터 입력되는 디밍값(DIM)에 따라 듀티비가 가변되는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation : PWM)로 백라이트 유닛(16)의 광원들을 기준 영역 단위로 구동한다. PWM 듀티비에 따라 광원들의 점소 시간이 제어된다. The
백라이트 유닛(16)은 다수의 광원들을 포함하여 액정표시패널(10)에 빛을 조사한다. 백라이트 유닛(16)은 직하형(Direct type)과 에지형(Edge type) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 직하형 백라이트 유닛(16)은 액정표시패널(10)의 아래에 다수의 광학시트들과 확산판이 적층되고 확산판 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 에지형 백라이트 유닛(16)은 액정표시패널(10)의 아래에 다수의 광학시트들과 도광판이 적층되고 도광판의 측면에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 광원들은 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)와 같은 점광원들로 구현될 수 있다. The
도 3은 디밍 제어회로(14)의 상세 구성을 보여준다. 도 43 shows a detailed configuration of the dimming
도 3을 참조하면, 디밍 제어회로(14)는 영상 분석부(141), 디밍값 결정부(142), 이득값 결정부(143), 이득값 그래프 결정부(144), 및 데이터 변조부(145)를 구비한다.Referring to FIG. 3, the dimming
영상 분석부(141)는 입력 데이터(RGB)를 분석하여 기준 영역 단위로 화상 대표값을 도출한다. 화상 대표값은 평균 화상 레벨(APL,Average Picture Level)로 선택될 수 있다. 평균 화상 레벨은, 각 기준 영역 내에서 픽셀의 RGB 값들 중에서 최대 계조값을 선택하고 이 최대값들의 총합을 그 기준 영역에 포함된 픽셀수로 나눔으로써 얻어진다. The
디밍값 결정부(142)는 영상 분석부(141)로부터의 화상 대표값을 미리 설정된 디밍 커브에 맵핑하여 기준 영역 단위로 디밍값(DIM)을 결정한다. 디밍 커브는 룩업 테이블로 구현될 수 있다. 디밍값(DIM)은 데이터의 화상 대표값이 높은 기준 영역에서 높게, 화상 대표값이 낮은 기준 영역에서 낮게 결정될 수 있다.The dimming
이득값 결정부(143)는 기준 영역 단위로 원본 이득값과 한계 이득값을 결정한다. 원본 이득값은 화상 대표값에 따라 결정되며 디밍값(DIM)에 반비례하게 결정된다. 원본 이득값은 기준 영역마다 1개씩 결정되되, 데이터의 화상 대표값이 높은 기준 영역에서 낮게, 화상 대표값이 낮은 기준 영역에서 높게 결정될 수 있다. 한계 이득값은 최대 계조 표현값/최대 입력 계조값으로 구해진다. 최대 계조 표현값은 입력 데이터(RGB)의 비트수에 따라 결정되는 값이다. 예컨대, 입력 데이터(RGB)가 각각, 8비트로 구현되는 경우 최대 계조 표현값은 '255'로 결정되며, 10비트로 구현되는 경우 최대 계조 표현값은 '1023'으로 결정된다. 최대 입력 계조값은 기준 영역에 표시될 데이터 중 가장 큰 데이터의 계조값을 지시한다. 본 발명에서 한계 이득값을 설정하는 이유는 전체 계조 영역에서 계조 표현을 가능케 하고, 또한 계조 역전 현상을 방지하기 위함이다.The
이득값 그래프 결정부(144)는 이득값 결정부(143)로부터 입력되는 원본 이득값과 한계 이득값을 기준으로 입력 계조-이득값 평면상에서 입력 계조 vs 이득값 그래프를 기준 영역 단위로 결정함으로써, 결과적으로 입력 계조 vs 출력 계조 간의 관계가 곡선 형태의 그래프가 되도록 한다. The gain value
이득값 그래프 결정부(144)는 한계 이득값이 원본 이득값보다 작은 경우와, 한계 이득값이 원본 이득값보다 크거나 같은 경우에 있어 입력 계조 vs 이득값 그래프를 다르게 결정한다.The gain
한계 이득값이 원본 이득값보다 작은 경우, 이득값 그래프 결정부(144)는 도 4 및 도 6과 같이 최소 계조 표현값('0')과 계조 꺽임 시작점 사이의 입력 계조 구간에서 이득값을 원본 이득값으로 유지시키고, 계조 꺽임 시작점과 최대 입력 계조값 사이의 입력 계조 구간에서 이득값을 한계 이득값으로 수렴시킨다. 즉, 이득값 그래프 결정부(144)는 최대 입력 계조값에서 이득값이 한계 이득값까지 낮아지도록, 계조 꺽임 시작점과 최대 입력 계조값 사이의 입력 계조 구간에서 이득값을 도 4와 같이 원본 이득값에서 한계 이득값까지 선형적으로 낮출 수 있다. 여기서, 계조 꺽임 시작점은 고계조 계조뭉침 현상을 방지하기 위해 이득값을 변조할 때 이득값의 변곡점에 대응되는 입력 계조값을 지시하는 것으로, 사용자에 의해 미리 설정된다. 도 4와 같은 입력 계조 vs 이득값 그래프로부터 이득값을 구하는 것을 수식으로 표현하면 수학식 1과 같다.When the marginal gain value is smaller than the original gain value, the gain value
또한, 이득값 그래프 결정부(144)는 최대 입력 계조값에서 이득값이 한계 이득값까지 낮아지도록, 계조 꺽임 시작점과 최대 입력 계조값 사이의 입력 계조 구간에서 이득값을 도 6과 같이 원본 이득값에서 한계 이득값까지 2차 곡선 형태로 서서히 낮출 수도 있다. 도 6과 같은 입력 계조 vs 이득값 그래프로부터 이득값을 구하는 것을 수식으로 표현하면 수학식 2와 같다.In addition, the gain
한편, 한계 이득값이 원본 이득값보다 크거나 같은 경우, 이득값 그래프 결정부(144)는 도 8과 같이 최소 계조 표현값과 최대 입력 계조값 사이의 전체 입력 계조 구간에서 이득값을 원본 이득값으로 유지시킨다. 이 경우에는 입력 계조 vs 출력 계조 간의 관계가 곡선 형태의 그래프가 되지 않고 도 9와 같이 직선 형태의 그래프가 된다. 하지만, 이 경우에는 저계조 영상이 표시되기 때문에 종래 기술의 ①번 그래프에서 보여지는 고계조 계조뭉침현상이 문제되지는 않는다.On the other hand, if the marginal gain value is greater than or equal to the original gain value, the gain value
데이터 변조부(145)는 입력 계조 vs 이득값 그래프에서 결정되는 이득값을 입력 데이터(RGB)의 입력 계조에 곱하여 기준 영역 단위로 휘도 보상을 위한 변조 데이터(R'G'B')의 출력 계조를 결정한다. 입력 계조 vs 이득값 그래프에서 결정되는 이득값을 입력 데이터(RGB)의 입력 계조에 곱하면 도 5의 ④번과 같은 입력 계조 vs 출력 계조 그래프 또는 도 7의 ⑤번과 같은 입력 계조 vs 출력 계조 그래프가 얻어진다.
The data modulator 145 multiplies the gain value determined in the input gray vs gain value graph by the input gray of the input data RGB to output the gray level of the modulation data R'G'B 'for luminance compensation in units of a reference area. Determine. When the gain value determined from the input gray vs gain value graph is multiplied by the input gray of the input data RGB, the input gray vs output gray graph as in ④ of FIG. 5 or the input gray vs output gray graph as in ⑤ of FIG. Is obtained.
상술한 바와 같이, 본 발명은 원본 이득값과 한계 이득값에 기초한 입력 계조 vs 이득값 그래프에서 바로 이득값을 구하기 때문에 이득값 도출 과정을 간소화할 수 있다. 본 발명은 원본 이득값과 한계 이득값을 기준으로 입력 계조-이득값 평면상에서 입력 계조 vs 이득값 그래프를 결정하고, 그 결과 얻어지는 이득값을 입력 데이터의 입력 계조에 곱하여 변조 데이터의 출력 계조를 결정한다. 본 발명은 상기와 같은 과정을 통해 입력 계조 vs 출력 계조 간의 관계가 곡선 형태의 그래프가 되도록 함으로써, 종래 입력 계조 vs 출력 계조 간의 관계가 직선일 경우 발생하는 계조 단차 현상과 휘도 저하 현상을 간소한 방법으로 완화할 수 있다.As described above, the present invention can simplify the process of deriving the gain value since the gain value is directly obtained from the input gray level vs. gain value graph based on the original gain value and the limit gain value. The present invention determines the input gray vs gain graph on the input gray-gain value plane based on the original gain value and the marginal gain value, and multiplies the resulting gain value by the input gray value of the input data to determine the output gray level of the modulation data. do. According to the present invention, the relationship between the input gradation vs. the output gradation becomes a curved graph through the above process, thereby simplifying the gradation step phenomenon and the luminance deterioration phenomenon that occur when the relationship between the conventional input gradation vs. the output gradation is a straight line. Can be alleviated.
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.
Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
10 : 액정표시패널 11 : 타이밍 콘트롤러
12 : 데이터 구동회로 13 : 게이트 구동회로
14 : 디밍 제어회로 15 : 광원 구동회로
16 : 백라이트 유닛 141 : 영상 분석부
142 : 디밍값 결정부 143 : 이득값 결정부
144 : 이득값 그래프 결정부 145 : 데이터 변조부10 liquid
12: data driving circuit 13: gate driving circuit
14
16: backlight unit 141: image analysis unit
142: dimming value determining unit 143: gain value determining unit
144: gain value graph determiner 145: data modulator
Claims (16)
다수의 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널의 배면에 빛을 조사하는 백라이트 유닛;
디밍값에 기초하여 상기 광원들을 구동시키는 백라이트 구동회로; 및
상기 디밍값으로 인한 휘도 저하를 보상하기 위해 원본 이득값과 한계 이득값을 결정한 후, 상기 원본 이득값과 상기 한계 이득값을 기반으로 입력 계조 vs 이득값 그래프를 기준 영역 단위로 결정하고, 상기 입력 계조 vs 이득값 그래프에서 결정되는 이득값을 입력 계조에 곱하여 상기 기준 영역 단위로 상기 변조 데이터의 출력 계조를 결정함으로써 입력 계조 vs 출력 계조 그래프를 곡선화하되, 상기 한계 이득값이 상기 원본 이득값보다 작은 경우와, 상기 한계 이득값이 상기 원본 이득값보다 크거나 같은 경우에 있어 상기 입력 계조 vs 이득값 그래프를 다르게 결정하는 디밍 제어회로를 구비하고;
상기 원본 이득값은 상기 디밍값에 반비례하게 결정되고, 상기 한계 이득값은 입력 데이터의 비트수에 따라 결정되는 최대 계조 표현값을 상기 기준 영역에 표시될 데이터 중 가장 큰 데이터의 계조값을 지시하는 최대 입력 계조값으로 나눔으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
A liquid crystal display panel displaying modulation data;
A backlight unit that includes a plurality of light sources and emits light onto a rear surface of the liquid crystal display panel;
A backlight driving circuit for driving the light sources based on a dimming value; And
After determining an original gain value and a marginal gain value to compensate for the luminance degradation due to the dimming value, an input gray level vs. gain value graph is determined in units of a reference area based on the original gain value and the threshold gain value, and the input is performed. The input gradation vs. output gradation graph is curved by multiplying the input gradation by a gain value determined in the gradation vs. gain value graph to determine the output gradation of the modulation data in units of the reference area, wherein the threshold gain value is larger than the original gain value. A dimming control circuit for differently determining the input gray level vs. gain value graph when it is small and when the threshold gain value is greater than or equal to the original gain value;
The original gain value is determined in inverse proportion to the dimming value, and the limit gain value indicates a gradation value of the largest data among the data to be displayed in the reference area with a maximum gradation representation value determined according to the number of bits of the input data. A liquid crystal display device obtained by dividing by the maximum input gradation value.
상기 디밍 제어회로는,
상기 한계 이득값이 상기 원본 이득값보다 작은 경우, 입력 계조-이득값 평면 상에 존재하는 최소 계조 표현값과 계조 꺽임 시작점 사이의 입력 계조 구간에서 이득값을 상기 원본 이득값으로 유지시키고, 상기 계조 꺽임 시작점과 상기 최대 입력 계조값 사이의 입력 계조 구간에서 이득값을 상기 한계 이득값으로 수렴시키고,
상기 계조 꺽임 시작점은 고계조 계조뭉침 현상을 방지하기 위해 이득값을 변조할 때 이득값의 변곡점에 대응되는 입력 계조값을 지시하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.The method of claim 1,
The dimming control circuit,
When the threshold gain value is smaller than the original gain value, the gain value is maintained as the original gain value in the input gray scale interval between the minimum gray scale expression value existing on the input gray scale-gain value plane and the gray scale starting point, and the gray scale Converge a gain value to the threshold gain value in an input grayscale interval between the starting point of bending and the maximum input grayscale value;
The gray level start point indicates an input gray level value corresponding to an inflection point of the gain value when modulating the gain value to prevent high gray level aggregation.
상기 디밍 제어회로는,
상기 계조 꺽임 시작점과 상기 최대 입력 계조값 사이의 입력 계조 구간에서 이득값을 상기 원본 이득값에서 상기 한계 이득값까지 선형적으로 낮추는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.The method of claim 3, wherein
The dimming control circuit,
And a gain value is linearly lowered from the original gain value to the limit gain value in an input gray scale interval between the gray scale starting point and the maximum input gray scale value.
상기 디밍 제어회로는,
상기 계조 꺽임 시작점과 상기 최대 입력 계조값 사이의 입력 계조 구간에서 이득값을 상기 원본 이득값에서 상기 한계 이득값까지 2차 곡선 형태로 낮추는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.The method of claim 3, wherein
The dimming control circuit,
And a gain value is lowered in the form of a quadratic curve from the original gain value to the limit gain value in an input gray scale interval between the gray scale starting point and the maximum input gray scale value.
상기 입력 계조 vs 이득값 그래프 상에서, 상기 최대 입력 계조값에 대응되는 이득값은 상기 한계 이득값인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.The method of claim 3, wherein
And the gain value corresponding to the maximum input gray value is the limit gain value on the input gray vs. gain value graph.
상기 디밍 제어회로는,
상기 한계 이득값이 상기 원본 이득값보다 크거나 같은 경우, 입력 계조-이득값 평면 상에 존재하는 최소 계조 표현값과 상기 최대 입력 계조값 사이의 전체 입력 계조 구간에서 이득값을 상기 원본 이득값으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.The method of claim 1,
The dimming control circuit,
When the threshold gain value is greater than or equal to the original gain value, the gain value is converted into the original gain value in the entire input gray scale interval between the minimum gray scale expression value existing on the input gray scale-gain value plane and the maximum input gray scale value. And a liquid crystal display device characterized in that it is held.
상기 기준 영역은 한 프레임의 화상이 표시되는 한 화면 전체를 지시하거나, 또는 상기 한 화면을 분할 구동하기 위한 다수의 블록들을 각각 지시하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치. The method of claim 1,
And the reference area indicates an entire screen on which an image of one frame is displayed, or indicates a plurality of blocks for dividing and driving the one screen, respectively.
상기 디밍값으로 인한 휘도 저하를 보상하기 위해 원본 이득값과 한계 이득값을 결정하는 단계;
상기 원본 이득값과 상기 한계 이득값을 기반으로 입력 계조 vs 이득값 그래프를 기준 영역 단위로 결정하는 단계; 및
상기 입력 계조 vs 이득값 그래프에서 결정되는 이득값을 입력 계조에 곱하여 상기 기준 영역 단위로 상기 변조 데이터의 출력 계조를 결정함으로써 입력 계조 vs 출력 계조 그래프를 곡선화하되, 상기 한계 이득값이 상기 원본 이득값보다 작은 경우와, 상기 한계 이득값이 상기 원본 이득값보다 크거나 같은 경우에 있어 상기 입력 계조 vs 이득값 그래프를 다르게 결정하는 단계를 포함하고;
상기 원본 이득값은 상기 디밍값에 반비례하게 결정되고, 상기 한계 이득값은 입력 데이터의 비트수에 따라 결정되는 최대 계조 표현값을 상기 기준 영역에 표시될 데이터 중 가장 큰 데이터의 계조값을 지시하는 최대 입력 계조값으로 나눔으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 디밍 제어방법.
A liquid crystal display device comprising a liquid crystal display panel displaying modulation data, a backlight unit including a plurality of light sources and irradiating light onto a rear surface of the liquid crystal display panel, and a backlight driving circuit driving the light sources based on a dimming value. In the dimming control method,
Determining an original gain value and a marginal gain value to compensate for the luminance degradation due to the dimming value;
Determining an input gray level vs. gain value graph in units of a reference area based on the original gain value and the threshold gain value; And
The input gray level vs. output gray level graph is curved by determining the output gray level of the modulation data by multiplying the input gray level by the gain value determined in the input gray level vs. gain value graph, wherein the threshold gain is the original gain. Determining the input gray level vs. gain value graph differently if less than a value and if the marginal gain value is greater than or equal to the original gain value;
The original gain value is determined in inverse proportion to the dimming value, and the limit gain value indicates a gradation value of the largest data among the data to be displayed in the reference area with a maximum gradation representation value determined according to the number of bits of the input data. A dimming control method for a liquid crystal display device, characterized by being obtained by dividing by the maximum input gradation value.
상기 입력 계조 vs 이득값 그래프를 결정하는 단계는,
상기 한계 이득값이 상기 원본 이득값보다 작은 경우, 입력 계조-이득값 평면 상에 존재하는 최소 계조 표현값과 계조 꺽임 시작점 사이의 입력 계조 구간에서 이득값을 상기 원본 이득값으로 유지시키고, 상기 계조 꺽임 시작점과 상기 최대 입력 계조값 사이의 입력 계조 구간에서 이득값을 상기 한계 이득값으로 수렴시키고,
상기 계조 꺽임 시작점은 고계조 계조뭉침 현상을 방지하기 위해 이득값을 변조할 때 이득값의 변곡점에 대응되는 입력 계조값을 지시하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 디밍 제어방법.The method of claim 9,
The determining of the input gray level vs. gain value graph may include:
When the threshold gain value is smaller than the original gain value, the gain value is maintained as the original gain value in the input gray scale interval between the minimum gray scale expression value existing on the input gray scale-gain value plane and the gray scale starting point, and the gray scale Converge a gain value to the threshold gain value in an input grayscale interval between the starting point of bending and the maximum input grayscale value;
And the gray level starting point indicates an input gray level value corresponding to an inflection point of the gain value when modulating the gain value to prevent high gray level aggregation.
상기 입력 계조 vs 이득값 그래프를 결정하는 단계는,
상기 계조 꺽임 시작점과 상기 최대 입력 계조값 사이의 입력 계조 구간에서 이득값을 상기 원본 이득값에서 상기 한계 이득값까지 선형적으로 낮추는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 디밍 제어방법.The method of claim 11,
The determining of the input gray level vs. gain value graph may include:
And diminishing a gain value linearly from the original gain value to the threshold gain value in an input gray scale interval between the gray scale start point and the maximum input gray scale value.
상기 입력 계조 vs 이득값 그래프를 결정하는 단계는,
상기 계조 꺽임 시작점과 상기 최대 입력 계조값 사이의 입력 계조 구간에서 이득값을 상기 원본 이득값에서 상기 한계 이득값까지 2차 곡선 형태로 낮추는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 디밍 제어방법.The method of claim 11,
The determining of the input gray level vs. gain value graph may include:
And diminishing a gain value in the form of a quadratic curve from the original gain value to the limit gain value in an input gray scale interval between the gray scale start point and the maximum input gray scale value.
상기 입력 계조 vs 이득값 그래프 상에서, 상기 최대 입력 계조값에 대응되는 이득값은 상기 한계 이득값인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 디밍 제어방법.The method of claim 11,
And the gain value corresponding to the maximum input gray value is the limit gain value on the input gray vs. gain value graph.
상기 입력 계조 vs 이득값 그래프를 결정하는 단계는,
상기 한계 이득값이 상기 원본 이득값보다 크거나 같은 경우, 입력 계조-이득값 평면 상에 존재하는 최소 계조 표현값과 상기 최대 입력 계조값 사이의 전체 입력 계조 구간에서 이득값을 상기 원본 이득값으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 디밍 제어방법. The method of claim 9,
The determining of the input gray level vs. gain value graph may include:
When the threshold gain value is greater than or equal to the original gain value, the gain value is converted into the original gain value in the entire input gray scale interval between the minimum gray scale expression value existing on the input gray scale-gain value plane and the maximum input gray scale value. And dimming control method for the liquid crystal display device.
상기 기준 영역은 한 프레임의 화상이 표시되는 한 화면 전체를 지시하거나, 또는 상기 한 화면을 분할 구동하기 위한 다수의 블록들을 각각 지시하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 디밍 제어방법. The method of claim 9,
And the reference area indicates an entire screen in which an image of one frame is displayed, or indicates a plurality of blocks for dividing and driving the one screen, respectively.
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