KR20050000658A

KR20050000658A - 액정표시장치의 구동방법 및 구동장치

Info

Publication number: KR20050000658A
Application number: KR1020030041127A
Authority: KR
Inventors: 손민호
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-01-06
Also published as: KR100545026B1

Abstract

본 발명은 입력 데이터에 대응하여 표시영상의 명암대비를 선택적으로 강조할 수 있도록 한 액정표시장치의 구동장치에 관한 것이다.

본 발명의 액정표시장치의 구동장치는 외부로부터 제 1데이터들을 입력받고, 입력된 제 1데이터들의 명암대비를 부분적으로 확장하여 제 2데이터를 생성하기 위한 화질 개선부와; 제 2데이터들을 재배치하여 데이터 드라이버로 공급하기 위한 타이밍 콘트롤러를 구비한다.

Description

액정표시장치의 구동방법 및 구동장치{Method and Apparatus for Driving Liquid Crystal Display Device}

본 발명은 액정표시장치의 구동방법 및 구동장치에 관한 것으로 특히, 입력 데이터에 대응하여 표시영상의 명암대비를 선택적으로 강조할 수 있도록 한 액정표시장치의 구동방법 및 구동장치에 관한 것이다.

액정표시장치는 비디오신호에 따라 액정셀들의 광투과율을 조절하여 화상을 표시하게 된다. 이러한 액정표시장치는 셀마다 스위칭소자가 형성된 액티브 매트릭스(Active Matrix) 타입으로 구현되어 컴퓨터용 모니터, 사무기기, 셀룰라폰 등의 표시장치에 적용되고 있다. 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치에 사용되는 스위칭소자로는 주로 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 "TFT"라 함)가 이용되고 있다.

도 1은 종래의 액정표시장치의 구동장치를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 종래의 액정표시장치의 구동장치는 m×n 개의 액정셀들(Clc)이 매트릭스 타입으로 배열되고 m 개의 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 n 개의 게이트라인들(G1 내지 Gn)이 교차되며 그 교차부에 TFT가 형성된 액정패널(2)과, 액정패널(2)의 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 데이터신호를 공급하기 위한 데이터 드라이버(4)와, 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 스캔신호를 공급하기 위한 게이트 드라이버(6)와, 데이터 드라이버(4)에 감마전압을 공급하기 위한 감마전압 공급부(8)와, 시스템(20)으로부터 공급되는 동기신호를 이용하여 데이터 드라이버(4)와 게이트 드라이버(6)를 제어하기 위한 타이밍 콘트롤러(10)와, 전원공급부(12)로부터 공급되는 전압을 이용하여 액정패널(2)에 공급되는 전압들을 발생하기 위한 직류/직류 변환부(이하 "DC/DC 변환부"라 함)(14)와, 백라이트(18)를 구동하기 위한 인버터(16)를 구비한다.

시스템(20)은 수직/수평 동기신호(Vsync, Hsync), 클럭신호(DCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 및 데이터(R,G,B)를 타이밍 콘트롤러(10)로 공급한다.

액정패널(2)은 데이터라인들(D1 내지 Dm) 및 게이트라인들(G1 내지 Gn)의 교차부에 매트릭스 형태로 배치되는 다수의 액정셀(Clc)을 구비한다. 액정셀(Clc)에 각각 형성된 TFT는 게이트라인(G)으로부터 공급되는 스캔신호에 응답하여 데이터라인들(D1 내지 Dm)로부터 공급되는 데이터신호를 액정셀(Clc)로 공급한다. 또한, 액정셀(Clc) 각각에는 스토리지 캐패시터(Cst)가 형성된다. 스토리지 캐패시터(Cst)는 액정셀(Clc)의 화소전극과 전단 게이트라인 사이에 형성되거나, 액정셀(Clc)의 화소전극과 공통전극라인 사이에 형성되어 액정셀(Clc)의 전압을 일정하게 유지시킨다.

감마전압 공급부(8)는 다수의 감마전압을 데이터 드라이버(4)로 공급한다.

데이터 드라이버(4)는 타이밍 콘트롤러(10)로부터의 제어신호(CS)에 응답하여 디지털 비디오 데이터(R,G,B)를 계조값에 대응하는 아날로그 감마전압(데이터신호)으로 변환하고, 이 아날로그 감마전압을 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급한다.

게이트 드라이버(6)는 타이밍 콘트롤러(10)로부터의 제어신호(CS)에 응답하여 스캔펄스를 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터신호가 공급되는 액정패널(2)의 수평라인을 선택한다.

타이밍 콘트롤러(10)는 시스템(20)으로부터 입력되는 수직/수평 동기신호(Vsync, Hsync) 및 클럭신호(DCLK)를 이용하여 게이트 드라이버(6) 및 데이터 드라이버(4)를 제어하기 위한 제어신호(CS)를 생성한다. 여기서 게이트 드라이버(6)를 제어하기 위한 제어신호(CS)에는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse : GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock : GSC), 게이트 출력 신호(Gate Output Enable : GOE)등이 포함된다. 그리고, 데이터 드라이버(4)를 제어하기 위한 제어신호(CS)에는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse : GSP), 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock : SSC), 소스 출력 신호(Source Output Enable : SOC) 및 극성신호(Polarity : POL)등이 포함된다. 그리고 타이밍 콘트롤러(10)는 시스템(20)으로부터 공급되는 데이터(R,G,B)를 재정렬하여 데이터 드라이버(4)로 공급한다.

DC/DC 변환부(14)는 전원 공급부(12)로부터 입력되는 3.3V의 전압을 승압 또는 감압하여 액정패널(2)로 공급되는 전압을 발생한다. 이와 같은 DC/DC 변환부(14)는 감마 기준전압, 게이트 하이전압(VGH), 게이트 로우전압(VGL) 및 공통전압(Vcom)등을 생성한다.

인버터(16)는 백라이트(18)를 구동시키기 위한 구동전압(구동전류)을 백라이트(18)로 공급한다. 백라이트(18)는 인버터(16)로부터 공급되는 구동전압(또는 구동전류)에 대응되는 빛을 생성하여 액정패널(2)로 공급한다.

이와 같이 구동되는 액정패널(2)에서 생동감있는 영상을 표시하기 위해서는 많은 계조를 포함하는 부분의 명암대비를 뚜렷히 해야한다. 하지만, 종래의 액정표시장치에서는 데이터에 대응하여 명암대비를 확장할 수 있는 방법이 없기 때문에 생동감있는 영상을 표시하기 곤란하였다. 아울러, 종래의 액정표시장치의 백라이트(18)는 데이터와 무관하게 항상 일정한 밝기로 발광한다. 이와 같이 백라이트(18)가 데이터와 무관하게 항상 일정한 밝기로 발광되면 역동적이고 생생한 영상을 액정패널(2)에서 표시하기 곤란하다.

따라서, 본 발명의 목적은 입력 데이터에 대응하여 표시영상의 명암대비를 선택적으로 강조할 수 있도록 한 액정표시장치의 구동방법 및 구동장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 액정표시장치의 구동장치를 개략적으로 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치의 구동장치를 개략적으로 나타내는 도면.

도 3은 도 2에 도시된 화질 개선부를 상세히 나타내는 블록도.

도 4는 도 3에 도시된 히스토그램 분석부에서 분석된 히스토그램을 나타내는 도면.

도 5a 및 도 5b는 도 3에 도시된 히스토그램 분석부의 동작과정을 나타내기 위한 도면.

도 6은 도 3에 도시된 추출부를 나타내는 도면.

도 7은 최빈값, 중위값 및 평균값이 동일할 때의 히스토그램을 나타내는 도면.

도 8a 내지 도 8c는 최빈값이 최저계조로 설정되고 평균값이 최고계조로 설정될 때 도 3에 도시된 데이터 처리부의 동작과정을 나타내는 도면.

도 9a 내지 9c는 중위값이 최저계조로 설정되고 평균값이 최고계조로 설정될때 도 3에 도시된 데이터 처리부의 동작과정을 나타내는 도면.

도 10a 내지 10c는 중위값이 최저계조로 설정되고 최빈값이 최고계조로 설정될 때 도 3에 도시된 데이터 처리부의 동작과정을 나타내는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2,22 : 액정패널 4,24 : 데이터 드라이버

6,26 : 게이트 드라이버 8,28 : 감마전압 공급부

10,30 : 타이밍 콘트롤러 12,32 : 전원 공급부

14,34 : DC/DC 변환부 16,36 : 인버터

18,38 : 백라이트 20,40 : 시스템

42 : 화질 개선부 50 : 휘도/색 분리부

52 : 지연부 54 : 휘도/색 믹싱부

56 : 히스토그램 분석부 57 : 추출부

58 : 비교부 59 : 데이터 처리부

60 : 백라이트 제어부 62 : 디지털/아날로그 변환부

68 : 제어부 70 : 영상신호 변조수단

72 : 백라이트 제어부 76 : 평균값 추출부

78 : 최빈값 추출부 80 : 중위값 추출부

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액정표시장치의 구동장치는 외부로부터 제 1데이터들을 입력받고, 입력된 제 1데이터들의 명암대비를 부분적으로 확장하여 제 2데이터를 생성하기 위한 화질 개선부와; 제 2데이터들을 재배치하여 데이터 드라이버로 공급하기 위한 타이밍 콘트롤러를 구비한다.

상기 화질 개선부는 외부로부터 공급되는 제 1동기신호를 이용하여 제 2데이터에 동기되는 제 2동기신호를 생성하고, 제 2동기신호를 타이밍 콘트롤러로 공급한다.

상기 화질 개선부는 제 1동기신호의 동기를 변경하여 제 2동기신호를 생성하기 위한 제어부를 구비한다.

상기 화질 개선부는 제 1데이터를 휘도성분 및 색차성분으로 변환시키기 위한 휘도/색 분리부와, 휘도성분을 프레임 단위의 계조로 배치하여 히스토그램을 생성하기 위한 히스토그램 분석부와, 히스토그램 분석부에서 분석된 히스토그램의 명암대비를 부분적으로 확장하여 변조된 히스토그램을 생성하는 데이터 처리부와, 변조된 히스토그램 및 색차성분을 이용하여 제 2데이터를 생성하기 위한 휘도/색 믹싱부를 구비한다.

상기 화질 개선부는 변조된 히스토그램이 생성될 때까지 색차성분을 지연시키기 위한 지연부를 추가로 구비한다.

상기 히스토그램 분석부와 데이터 처리부 사이에 위치되어 히스토그램으로부터 계조의 평균을 나타내는 평균값, 가장많은 픽셀이 위치되는 계조값을 나타내는 최빈값 및 중간픽셀이 위치되는 계조값을 나타내는 중위값등을 추출하기 위한 추출부와; 평균값, 최빈값 및 중위값의 크기관계를 비교하고, 그 결과를 데이터 처리부로 공급하기 위한 비교부를 구비한다.

상기 추출부는 평균값을 추출하기 위한 평균값 추출부와, 최빈값을 추출하기 위한 최빈값 추출부와, 중위값을 추출하기 위한 중위값 추출부를 구비한다.

상기 데이터 처리부는 평균값, 최빈값 및 중위값 중 가장 큰 제 1값 및 가장 작은 제 2값을 포함하여 그 사이에 위치되는 계조값의 범위를 넓게 확장하여 명암대비를 강조한다.

상기 데이터 처리부는 제 1값 및 제 2값 사이에서 기울기가 "1"보다 큰 직선을 이용하여 입력계조에 대응되는 출력계조를 생성하고, 그 외의 계조에서는 기울기가 "1"보다 작은 직선을 이용하여 출력계조를 생성함으로써 변조된 히스토그램을 생성한다.

상기 기울기가 "1"보다 큰 직선은 제 1값 및 제 2값 사이에 위치되는 중간값을 통과하도록 위치된다.

상기 히스토그램 분석부에 접속되어 히스토그램의 밝기정보에 비례하는 밝기 제어신호를 생성하기 위한 백라이트 제어부와, 백라이트 제어부로부터 공급되는 밝기 제어신호에 비례되는 구동전압을 백라이트로 공급하기 위한 인버터와, 인버터로부터 공급되는 구동전압에 비례되는 빛을 생성하기 위한 백라이트를 추가로 구비한다.

상기 백라이트 제어부와 인버터 사이에 설치되어 백라이트 제어부로부터 공급되는 디지털 밝기 제어신호를 아날로그 밝기 제어신호로 변환하기 위한 디지털/아날로그 변환부를 구비한다.

본 발명의 액정표시장치의 구동방법은 외부로부터 입력되는 제 1데이터의 명암대비를 부분적으로 확장하여 제 2데이터를 생성하는 제 1단계와, 제 2데이터를 재배치하여 데이터 드라이버로 공급하는 제 2단계를 포함한다.

상기 외부로부터 입력되는 제 1동기신호의 동기를 제 2데이터에 맞도록 변화시키는 단계를 포함한다.

상기 제 1단계는 제 1데이터를 휘도성분 및 색차성분으로 변화시키는 단계와, 휘도성분을 프레임 단위의 계조로 배치하여 히스토그램을 생성하는 단계와, 히스토그램의 계조를 부분적으로 확장하여 명암대비가 부분적으로 강조된 변조된 히스토그램을 생성하는 단계와, 변조된 히스토그램 및 색차성분을 이용하여 제 2데이터를 생성하는 단계를 포함한다.

상기 변조된 히스토그램이 생성될 때까지 색차성분을 지연시키는 단계를 추가로 포함한다.

상기 히스토그램이 생성된 후 히스토그램으로부터 계조의 평균을 나타내는 평균값, 가장많은 픽셀이 위치되는 계조값을 나타내는 최빈값 및 중간픽셀이 위치되는 계조값을 나타내는 중위값등을 추출하는 단계와; 평균값, 최빈값 및 중위값의 크기를 비교하는 단계를 추가로 포함한다.

상기 변조된 히스토그램을 생성하는 단계에서는 평균값, 최빈값 및 중위값 중 가장 큰 제 1값 및 가장 작은 제 2값을 포함하여 그 사이에 위치되는 계조값의 범위를 넓게 확장한다.

상기 제 1값 및 제 2값 사이에서 기울기가 "1"보다 큰 직선을 이용하여 입력계조에 대응되는 출력계조를 나타내는 변조된 히스토그램을 생성하고, 그 외의 계조에서는 기울기가 "1"보다 작은 직선을 이용하여 변조된 히스토그램을 생성한다.

상기 히스토그램의 밝기 정보에 비례하여 백라이트에서 생성되는 빛의 밝기를 제어하는 단계를 추가로 포함한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하 도 2 내지 도 10c를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치의 구동장치를 나타내는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치의 구동장치는 m×n 개의 액정셀들(Clc)이 매트릭스 타입으로 배열되고 m 개의 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 n 개의 게이트라인들(G1 내지 Gn)이 교차되며 그 교차부에 TFT가 형성된 액정패널(22)과, 액정패널(22)의 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 데이터신호를 공급하기 위한 데이터 드라이버(24)와, 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 스캔신호를 공급하기 위한 게이트 드라이버(26)와, 데이터 드라이버(24)에 감마전압을 공급하기 위한 감마전압 공급부(28)와, 화질 개선부(42)로부터 공급되는 제 2동기신호를 이용하여 데이터 드라이버(24)와 게이트 드라이버(26)를 제어하기 위한 타이밍 콘트롤러(30)와, 전원 공급부(32)로부터 공급되는 전압을 이용하여 액정패널(22)로 공급되는 전압들을 발생하기 위한 DC/DC 변환부(34)와, 백라이트(38)를 구동하기 위한 인버터(36)와, 입력 데이터의 명암대비를 선택적으로 강조함과 아울러 입력 데이터에 대응하는 밝기 제어신호(Dimming)를 인버터(36)로 공급하기 위한 화질 개선부(42)를 구비한다.

시스템(40)은 제 1수직/수평 동기신호(Vsync1, Hsync1), 제 1클럭신호(DCLK1), 제 1데이터 인에이블 신호(DE1) 및 제 1데이터(Ri,Gi,Bi)를 화질 개선부(42)로 공급한다.

액정패널(22)은 데이터라인들(D1 내지 Dm) 및 게이트라인들(G1 내지 Gn)의 교차부에 매트릭스 형태로 배치되는 다수의 액정셀(Clc)을 구비한다. 액정셀(Clc)에 각각 형성된 TFT는 게이트라인(G)으로부터 공급되는 스캔신호에 응답하여 데이터라인들(D1 내지 Dm)로부터 공급되는 데이터신호를 액정셀(Clc)로 공급한다. 또한, 액정셀(Clc) 각각에는 스토리지 캐패시터(Cst)가 형성된다. 스토리지 캐패시터(Cst)는 액정셀(Clc)의 화소전극과 전단 게이트라인 사이에 형성되거나, 액정셀(Clc)의 화소전극과 공통전극라인 사이에 형성되어 액정셀(Clc)의 전압을 일정하게 유지시킨다.

감마전압 공급부(28)는 다수의 감마전압을 데이터 드라이버(24)로 공급한다.

데이터 드라이버(24)는 타이밍 콘트롤러(30)로부터의 제어신호(CS)에 응답하여 디지털 비디오 데이터(Ro,Go,Bo)를 계조값에 대응하는 아날로그 감마전압(데이터신호)으로 변환하고, 이 아날로그 감마전압을 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급한다.

게이트 드라이버(26)는 타이밍 콘트롤러(30)로부터의 제어신호(CS)에 응답하여 스캔펄스를 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터신호가 공급되는 액정패널(22)의 수평라인을 선택한다.

타이밍 콘트롤러(30)는 화질 개선부(42)로부터 입력되는 제 2수직/수평 동기신호(Vsync2, Hsync2) 및 제 2클럭신호(DCLK2)를 이용하여 게이트 드라이버(26) 및 데이터 드라이버(24)를 제어하기 위한 제어신호(CS)를 생성한다. 여기서 게이트드라이버(26)를 제어하기 위한 제어신호(CS)에는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse : GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock : GSC), 게이트 출력 신호(Gate Output Enable : GOE)등이 포함된다. 그리고, 데이터 드라이버(24)를 제어하기 위한 제어신호(CS)에는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse : GSP), 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock : SSC), 소스 출력 신호(Source Output Enable : SOC) 및 극성신호(Polarity : POL)등이 포함된다. 그리고 타이밍 콘트롤러(30)는 화질 개선부(42)로부터 공급되는 제 2데이터(Ro,Go,Bo)를 재정렬하여 데이터 드라이버(24)로 공급한다.

DC/DC 변환부(34)는 전원 공급부(32)로부터 입력되는 3.3V의 전압을 승압 또는 감압하여 액정패널(22)로 공급되는 전압을 발생한다. 이와 같은 DC/DC 변환부(34)는 감마 기준전압, 게이트 하이전압(VGH), 게이트 로우전압(VGL) 및 공통전압(Vcom)등을 생성한다.

인버터(36)는 화질 개선부(42)로부터 공급되는 밝기 제어신호(Dimming)에 대응하는 구동전압(또는 구동전류)을 백라이트(38)로 공급한다. 다시 말하여, 인버터(36)로부터 백라이트(38)로 공급되는 구동전압(구동전류)은 화질 개선부(42)로부터 공급되는 밝기 제어신호(Dimming)에 의해 결정된다. 백라이트(38)는 인버터(36)로부터 공급되는 구동전압(구동전류)에 대응되는 밝기의 빛을 액정패널(22)로 공급한다.

화질 개선부(42)는 시스템(40)으로부터 입력되는 제 1데이터(Ri,Gi,Bi)를 이용하여 휘도성분을 추출하고, 추출된 휘도성분에 대응되어 제 1데이터(Ri,Gi,Bi)의계조값을 변경한 제 2데이터(Ro,Go,Bo)를 생성한다. 그리고, 화질 개선부(42)는 휘도성분에 대응되는 밝기 제어신호(Dimming)을 생성하여 인버터(36)로 공급한다. 또한, 화질 개선부(42)는 시스템(40)으로부터 입력되는 제 1수직/수평 동기신호(Vsync1, Hsync1), 제 1클럭신호(DCLK1), 제 1데이터 인에이블 신호(DE1)를 이용하여 제 2데이터(Ro,Go,Bo)에 동기되는 제 2수직/수평 동기신호(Vsync2, Hsync2), 제 2클럭신호(DCLK2), 제 2데이터 인에이블 신호(DE2)를 생성한다.

이를 위해, 화질 개선부(42)는 도 3과 같이 제 1데이터(Ri,Gi,Bi)를 이용하여 제 2데이터(Ro,Go,Bo)를 생성하기 위한 영상신호 변조수단(70)과, 영상신호 변조수단(70)의 제어에 의하여 밝기 제어신호(Dimming)를 생성하기 위한 백라이트 제어부(72) 및 제 2수직/수평동기신호(Vsync2,Hsync2), 제 2클럭신호(DCLK2), 제 2데이터 인에이블 신호(DE2)를 생성하기 위한 제어부(68)를 구비한다.

영상신호 변조수단(70)은 제 1데이터(Ri,Gi,Bi)로부터 휘도성분(Y)을 추출하고, 추출된 휘도성분(Y)을 이용하여 명암대비가 부분적으로 강조된 제 2데이터(Ro,Go,Bo)를 생성한다. 이를 위해, 영상신호 변조수단(70)은 휘도/색분리부(50), 지연부(52), 휘도/색믹싱부(54), 히스토그램 분석부(56), 추출부(57), 비교부(58) 및 데이터 처리부(59)를 구비한다.

휘도/색분리부(50)는 제 1데이터(Ri,Gi,Bi)를 휘도성분(Y) 및 색차성분(U,V)으로 분리한다. 여기서, 휘도성분(Y) 및 색차성분(U,V) 각각은 수학식 1 내지 3에 의하여 구해진다.

Y=0.229×Ri + 0.587×Gi + 0.114×Bi

U=0.493×(Bi-Y)

V=0.887×(Ri-Y)

히스토그램 분석부(56)는 휘도성분(Y)을 프레임 단위의 계조로 구분한다. 다시 말하여, 히스토그램 분석부(56)는 프레임 단위로 휘도성분(Y)을 계조에 대응되도록 배치하여 도 4와 같은 히스토그램(Histogram)을 얻는다. 여기서, 히스토그램(Histogram)의 모양은 제 1데이터(Ri,Gi,Bi)의 휘도성분에 대응하여 다양하게 설정된다. 예를 들어, 히스토그램 분석부(56)에서 도 5a와 같은 영상을 프레임 단위의 계조로 구분하였을 때 도 5b와 같은 히스토그램(Histogram)을 얻을 수 있다.

이때, 히스토그램을 분석함으로써 영상의 밝기 정보를 파악할 수 있다. 예를 들어, 히스토그램이 오른쪽(높은 계조)으로 치우치면 밝은 화면으로 판단되고, 히스토그램이 왼쪽(낮은 계조)으로 치우치면 어두운 화면으로 판단된다. 히스토그램 분석부(56)는 분석된 밝기정보에 대응되는 제어신호를 백라이트 제어수단(72)으로 공급한다. 여기서, 제어신호는 히스토그램의 밝기정보가 밝은수록 높은 구동전압(구동전류)이 백라이트(38)로 공급될 수 있도록 제어한다.

추출부(57)는 히스토그램 분석부(56)에서 파악된 히스토그램을 이용하여 평균값(A), 최빈값(F) 및 중위값(M)을 추출한다. 이를 위해, 추출부(57)는 도 6과 같이 평균값 추출부(76), 최빈값 추출부(78) 및 중위값 추출부(80)를 구비한다.평균값 추출부(76)는 히스토그램으로부터 평균값을 추출한다. 여기서, 평균값(A)은 히스토그램의 계조의 평균값을 의미한다. 도 5b에서 분석된 평균값(A)은 90이다.

최빈값 추출부(78)는 히스토그램으로부터 최빈값(F)을 추출한다. 여기서, 최빈값(F)은 히스토그램에서 가장 많은 픽셀이 존재하는 계조값을 나타낸다. 도 5b에서 분석된 최빈값(F)은 31이다. 중위값 추출부(80)는 히스토그램에서 중위값(M)을 추출한다. 여기서, 중위값(M)은 중간픽셀이 위치되는 계조값을 의미한다. 즉, 중위값(M)을 기준으로 양측에 위치되는 픽셀의 수(계조값의 수) 동일하다. 도 5b에서 분석된 중위값은 80이다.

비교부(58)는 추출부(57)로부터 공급되는 평균값(A), 최빈값(F) 및 중위값(M)의 크기를 비교하고, 그 결과를 데이터 처리부(59)로 공급한다.

데이터 처리부(59)는 비교부(58)로부터 공급되는 평균값(A), 최빈값(F) 및 중위값(M)의 크기관계에 대응되어 휘도성분(Y)의 계조값을 변경한다. 여기서, 데이터 처리부(59)는 휘도성분(Y)의 명암대비가 선택적으로 강조될 수 있도록 히스토그램, 즉 휘도성분(Y)의 계조값을 변경하여 변조된 휘도성분(YM)을 생성한다.

데이터 처리부(59)의 동작과정을 상세히 설명하면, 먼저 비교부(58)로부터 공급되는 평균값(A), 최빈값(F) 및 중위값(M)에 대응하여 다양한 히스토그램이 예측될 수 있다. 예를 들어, 평균값(A), 최빈값(F) 및 중위값(M)이 동일한 값(평균값 = 최빈값 = 중위값)을 갖는다면 히스토그램은 도 7과 같은 특성을 갖는다. 이때, 데이터 처리부(59)는 입력된 히스토그램을 변조하지 않고 휘도/색 믹싱부(54)로 공급한다.

그리고, 평균값(A), 최빈값(F) 및 중위값(M)이 A>M>F의 특성을 갖는다면 히스토그램은 도 8a와 같이 왼쪽으로 치우친 특성을 갖는다. 여기서, 데이터 처리부(59)는 최빈값(F) 및 평균값(A) 사이의 계조를 넓게 분포시킴으로써 명암대비를 선택적으로 강조한다. 이를 상세히 설명하면, 데이터 처리부(59)는 도 8b와 같이 X측이 입력계조를 나타내고, Y측이 출력계조를 나타내는 그래프에 최빈값(F), 평균값(A) 및 중위값(M)을 대입시킨다.(도 8b에서 점선은 기울기 "1"을 나타낸다)

이후, 최빈값(F)과 평균값(A)의 연장선 사이에 위치됨과 아울러 중위값(M)을 통과하는 "1"보다 큰 기울기를 가지는 직선을 이용하여 계조값을 재배치한다. 여기서, 최빈값(F)과 평균값(A)의 연장선 사이에 위치되지 않은 계조값은 "1"보다 낮은 기울기의 직선을 이용하여 계조값을 재배치한다. 이와 같이 계조값이 재배치되면 도 8a에 위치된 최빈값(F) 및 평균값(A)을 포함한 계조들이 도 8c와 같이 넓게 배치될 수 있다. 즉, 선택적으로 명암대비가 강조되고, 이에 따라 생동감있는 동영상이 표시될 수 있다. 예를 들어, 도 8a에서 최빈값(F) 및 평균값(A) 사이의 계조범위가 30 내지 60사이에 위치되었다면 도 8c에서는 최빈값(F) 및 평균값(A) 사이의 계조범위가 20 내지 80사이에 위치되게 된다.

아울러, 평균값(A), 최빈값(F) 및 중위값(M)이 A>F>M의 특성을 갖는다면 히스토그램은 도 9a와 같은 특성을 갖는다. 이때, 데이터 처리부(59)는 도 9b와 같이 중위값(M) 및 평균값(A) 사이에서 "1"보다 큰 기울기를 이용하여 계조값을 재배치한다. 그리고, 중위값(M) 및 평균값(A) 사이에 위치되지 않은 계조값은 "1"보다작은 기울기를 이용하여 계조값을 재배치한다. 이와 같이 계조값이 재배치되면 도 9c와 같이 중위값(M) 및 평균값(A) 사이의 계조들이 넓게 배치되고, 이에 따라 명암대비를 선택적으로 강조할 수 있다.(이때, 중위값(M) 및 평균값(A)의 계조도 변화된다)

한편, 평균값(A), 최빈값(F) 및 중위값(M)이 F>A>M의 특성을 갖는다면 히스토그램은 도 10a와 같은 특성을 갖는다. 이때, 데이터 처리부(59)는 도 10b와 같이 중위값(M) 및 최빈값(F) 사이에서 "1"보다 큰 기울기의 직선을 이용하여 입력계조 대비 출력계조를 재배치한다. 그리고, 중위값(M) 및 최빈값(F) 사이에 위치되지 않은 계조값은 "1"보다 낮은 기울기의 직성을 이용하여 계조값을 재배치한다. 이와 같이 계조값이 재배치되면 도 10c와 같이 중위값(M) 및 최빈값(F) 사이의 계조들이 넓게 배치되고, 이에 따라 명암대비를 선택적으로 강조할 수 있다.

즉, 본 발명의 데이터 처리부(59)는 비교부(58)로부터 입력되는 평균값(A), 최빈값(F) 및 중위값(M)의 크기특성에 대응되어 계조값을 넓게 배치시키고, 이에 따라 명암대비가 선택적으로 강조된 변조된 휘도성분(YM)을 생성한다. 한편, 본 발명의 데이터 처리부(59)는 상술한 바와 같이 평균값(A), 최빈값(F) 및 중위값(M)의 크기특성에 대응되어 다양한 모양으로 형성되어 있는 히스토그램의 명암을 부분적으로 강조할 수 있다.

지연부(52)는 데이터 처리부(59)에서 변조된 휘도성분(YM)이 생성될 때까지 색차성분(U,V)을 지연시킨다. 그리고, 지연부(52)는 변조된 휘도성분(YM)과 동기되도록 지연된 색차성분(UD,VD)을 휘도/색 믹싱부(54)로 공급한다.

휘도/색 믹싱부(54)는 변조된 휘도성분(YM) 및 지연된 색차성분(UD,VD)을 이용하여 제 2데이터(Ro,Go,Bo)를 생성한다. 여기서, 제 2데이터(Ro,Go,Bo)는 수학식 4 내지 6에 의하여 구해진다.

R = Y + 0.000×U + 1.140×V

G = Y - 0.396×U - 0.581×V

B = Y + 2.029×U + 0.000×V

이와 같은 영상신호 변조수단(70)의 동작과정을 상세히 설명하면, 먼저 휘도/색 분리부(50)는 수학식 1 내지 수학식 3을 이용하여 제 1데이터(Ri,Gi,Bi)를 휘도성분(Y) 및 색차성분(U,V)으로 분리한다. 여기서, 휘도성분(Y)은 히스토그램 분석부(56)로 입력되고 색차성분(U,V)은 지연부(52)로 입력된다.

휘도성분(Y)을 입력받은 히스토그램 분석부(56)는 휘도성분(Y)을 프레임 단위의 계조로 구분하여 히스토그램을 생성한다. 그리고, 히스토그램 분석부(56)는 분석된 히스토그램의 밝기정보에 비례되어 백라이트(38)로부터 빛이 발생될 수 있도록 제어신호를 생성하고, 생성된 제어신호를 백라이트 제어수단(72)으로 공급한다. 추출부(57)는 히스토그램 분석부(56)에서 분석된 히스토그램을 이용하여 평균값(A), 취빈값(F) 및 중위값(M)을 추출하고, 추출된 정보를 비교부(58)로 공급한다.

비교부(58)는 자신에게 공급된 평균값(A), 최빈값(F) 및 중위값(M)의 크기관계를 비교하여 데이터 처리부(59)로 공급한다. 데이터 처리부(59)는 비교부(58)로부터 공급되는 크기관계에 대응되어 선택적으로 명암대비가 강조된 변조된 휘도성분(YM)을 생성하여 휘도/색 믹싱부(54)로 공급한다. 그리고, 휘도/색 믹싱부(54)는 변조된 휘도성분(YM)과 동기되도록 지연된 색차성분(UD,VD)을 지연부(52)로부터 공급받는다.

지연된 색차성분(UD,VD) 및 변조된 휘도성분(YM)을 입력받은 휘도/색 믹싱부(54)는 수학식 4 내지 6을 이용하여 제 2데이터(Ro,Go,Bo)를 생성한다. 이때, 제 2데이터(Ro,Go,Bo)는 변조된 휘도성분(YM)에 의하여 생성되기 때문에 선택적으로 강조된 명암대비를 갖게된다. 즉, 본 발명에서는 강조하고 싶은 영역의 계조를 넓게 분포시켜 선택적으로 강조된 명암대비를 가지는 제 2데이터(Ro,Go,Bo)을 생성할 수 있고, 이에 따라 생동감 있는 영상을 액정패널(22)에서 표시할 수 있다.

한편, 본 발명의 백라이트 제어수단(72)은 히스토그램 분석부(56)로부터 공급되는 제어신호에 대응되는 밝기 제어신호(Dimming)을 생성하고, 생성된 밝기 제어신호(Dimming)를 인버터(36)로 공급한다. 이를 위해, 본 발명의 백라이트 제어수단(72)은 백라이트 제어부(60) 및 디지털/아날로그 변환부(62)를 구비한다.

백라이트 제어부(60)는 히스토그램 분석부(56)로부터 공급되는 제어신호에 대응되어 디지털 제어신호(Dimming)를 생성한다. 이때, 백라이트 제어부(60)는 히스토그램 분석부(56)에서 분석된 밝기 신호에 비례된 빛이 백라이트(38)에서 발생될 수 있도록 디지털 제어신호(Dimming)를 생성한다. 다시 말하여, 히스토그램 분석부(56)에서 분석된 밝기신호가 높은 휘도를 갖는다면 높은 휘도의 빛이 발생될 수 있도록 디지털 제어신호(Dimming)를 생성하고, 히스토그램 분석부(56)에서 분석된 밝기신호가 낮은 휘도를 갖는다면 낮은 휘도의 빛이 발생될 수 있도록 디지털 제어신호(Dimming)를 생성한다.

디지털/아날로그 변환부(62)는 디지털 제어신호(Dimming)를 아날로그 제어신호(Dimming)(밝기 제어신호)로 변환하여 인버터(36)로 공급한다. 밝기 제어신호(Dimming)를 입력받은 인버터(36)는 밝기 제어신호(Dimming)에 대응되는 구동전압(또는 구동전류)을 백라이트(38)로 공급한다. 백라이트(38)는 인버터(36)로부터 공급되는 구동전압(구동전류)에 대응되는 밝기의 빛을 생성하여 액정패널(22)로 공급한다. 즉, 본 발명의 백라이트 제어부(60)는 밝은 색은 더욱밝게 표시되고 어두운 색은 더욱 어둡게 표시될 수 있도록 백라이트(38)의 빛을 제어함으로써 명암대비가 뚜렷한 화상이 액정패널(22)에서 표시될 수 있도록 한다.

그리고, 제어부(68)는 시스템(40)으로부터 입력되는 제 1수직/수평 동기신호(Vsync1, Hsync1), 제 1클럭신호(DCLK1), 제 1데이터 인에이블 신호(DE1)를 입력받는다. 그리고, 제어부(68)는 제 2데이터(Ro,Go,Bo)에 동기되도록 제 2수직/수평 동기신호(Vsync2, Hsync2), 제 2클럭신호(DCLK2), 제 2데이터 인에이블 신호(DE2)를 생성하여 타이밍 콘트롤러(30)로 공급한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동방법 및 구동장치에의하면 히스토그램에서 계조값이 주로 위치된 부분에서 계조값을 넓게 확장함으로써 선택적으로 명암대비를 확장할 수 있고, 이에 따라 생동감 있는 영상을 표시할 수 있다. 아울러, 히스토그램의 정보에 대응되어 백라이트의 휘도를 제어함으로써 명암대비가 확장된 생동감있는 영상을 표시할 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.

Claims

외부로부터 제 1데이터들을 입력받고, 입력된 제 1데이터들의 명암대비를 부분적으로 확장하여 제 2데이터를 생성하기 위한 화질 개선부와;

상기 제 2데이터들을 재배치하여 데이터 드라이버로 공급하기 위한 타이밍 콘트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동장치.
제 1항에 있어서,

상기 화질 개선부는 외부로부터 공급되는 제 1동기신호를 이용하여 상기 제 2데이터에 동기되는 제 2동기신호를 생성하고, 상기 제 2동기신호를 상기 타이밍 콘트롤러로 공급하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동장치.
제 2항에 있어서,

상기 화질 개선부는 상기 제 1동기신호의 동기를 변경하여 상기 제 2동기신호를 생성하기 위한 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동장치.
제 1항에 있어서,

상기 화질 개선부는

상기 제 1데이터를 휘도성분 및 색차성분으로 변환시키기 위한 휘도/색 분리부와,

상기 휘도성분을 프레임 단위의 계조로 배치하여 히스토그램을 생성하기 위한 히스토그램 분석부와,

상기 히스토그램 분석부에서 분석된 히스토그램의 명암대비를 부분적으로 확장하여 변조된 히스토그램을 생성하는 데이터 처리부와,

상기 변조된 히스토그램 및 상기 색차성분을 이용하여 상기 제 2데이터를 생성하기 위한 휘도/색 믹싱부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동장치.
제 4항에 있어서,

상기 화질 개선부는 상기 변조된 히스토그램이 생성될 때까지 상기 색차성분을 지연시키기 위한 지연부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동장치.
제 4항에 있어서,

상기 히스토그램 분석부와 상기 데이터 처리부 사이에 위치되어 상기 히스토그램으로부터 계조의 평균을 나타내는 평균값, 가장많은 픽셀이 위치되는 계조값을 나타내는 최빈값 및 중간픽셀이 위치되는 계조값을 나타내는 중위값등을 추출하기 위한 추출부와;

상기 평균값, 최빈값 및 중위값의 크기관계를 비교하고, 그 결과를 상기 데이터 처리부로 공급하기 위한 비교부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동장치.
제 6항에 있어서,

상기 추출부는

상기 평균값을 추출하기 위한 평균값 추출부와,

상기 최빈값을 추출하기 위한 최빈값 추출부와,

상기 중위값을 추출하기 위한 중위값 추출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동장치.
제 6항에 있어서,

상기 데이터 처리부는 상기 평균값, 최빈값 및 중위값 중 가장 큰 제 1값 및 가장 작은 제 2값을 포함하여 그 사이에 위치되는 계조값의 범위를 넓게 확장하여 명암대비를 강조하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동장치.
제 8항에 있어서,

상기 데이터 처리부는 상기 제 1값 및 제 2값 사이에서 기울기가 "1"보다 큰 직선을 이용하여 입력계조에 대응되는 출력계조를 생성하고, 그 외의 계조에서는 기울기가 "1"보다 작은 직선을 이용하여 상기 출력계조를 생성함으로써 상기 변조된 히스토그램을 생성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동장치.
제 9항에 있어서,

상기 기울기가 "1"보다 큰 직선은 상기 제 1값 및 제 2값 사이에 위치되는 중간값을 통과하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동장치.
제 4항에 있어서,

상기 히스토그램 분석부에 접속되어 상기 히스토그램의 밝기정보에 비례하는 밝기 제어신호를 생성하기 위한 백라이트 제어부와,

상기 백라이트 제어부로부터 공급되는 밝기 제어신호에 비례되는 구동전압을 백라이트로 공급하기 위한 인버터와,

상기 인버터로부터 공급되는 구동전압에 비례되는 빛을 생성하기 위한 백라이트를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동장치.
제 11항에 있어서,

상기 백라이트 제어부와 상기 인버터 사이에 설치되어 상기 백라이트 제어부로부터 공급되는 디지털 밝기 제어신호를 아날로그 밝기 제어신호로 변환하기 위한 디지털/아날로그 변환부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동장치.
외부로부터 입력되는 제 1데이터의 명암대비를 부분적으로 확장하여 제 2데이터를 생성하는 제 1단계와,

상기 제 2데이터를 재배치하여 데이터 드라이버로 공급하는 제 2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 13항에 있어서,

상기 외부로부터 입력되는 제 1동기신호의 동기를 상기 제 2데이터에 맞도록 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 13항에 있어서,

상기 제 1단계는

상기 제 1데이터를 휘도성분 및 색차성분으로 변화시키는 단계와,

상기 휘도성분을 프레임 단위의 계조로 배치하여 히스토그램을 생성하는 단계와,

상기 히스토그램의 계조를 부분적으로 확장하여 명암대비가 부분적으로 강조된 변조된 히스토그램을 생성하는 단계와,

상기 변조된 히스토그램 및 상기 색차성분을 이용하여 상기 제 2데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 15항에 있어서,

상기 변조된 히스토그램이 생성될 때까지 상기 색차성분을 지연시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 15항에 있어서,

상기 히스토그램이 생성된 후 상기 히스토그램으로부터 계조의 평균을 나타내는 평균값, 가장많은 픽셀이 위치되는 계조값을 나타내는 최빈값 및 중간픽셀이 위치되는 계조값을 나타내는 중위값등을 추출하는 단계와;

상기 평균값, 최빈값 및 중위값의 크기를 비교하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 17항에 있어서,

상기 변조된 히스토그램을 생성하는 단계에서는

상기 평균값, 최빈값 및 중위값 중 가장 큰 제 1값 및 가장 작은 제 2값을 포함하여 그 사이에 위치되는 계조값의 범위를 넓게 확장하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 18항에 있어서,

상기 제 1값 및 제 2값 사이에서 기울기가 "1"보다 큰 직선을 이용하여 입력계조에 대응되는 출력계조를 나타내는 상기 변조된 히스토그램을 생성하고, 그 외의 계조에서는 기울기가 "1"보다 작은 직선을 이용하여 상기 변조된 히스토그램을 생성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 19항에 있어서,

상기 기울기가 "1"보다 큰 직선은 상기 제 1값 및 제 2값 사이에 위치되는 중간값을 통과하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 15항에 있어서,

상기 히스토그램의 밝기 정보에 비례하여 백라이트에서 생성되는 빛의 밝기를 제어하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.