KR20080003093A

KR20080003093A - 액정표시장치의 백라이트 구동 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20080003093A
Application number: KR1020060061631A
Authority: KR
Inventors: 이경언; 장용호
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2008-01-07
Also published as: KR101320495B1

Abstract

본 발명은 액정표시장치에서 백라이트의 소비전력을 절감하는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 액정패널을 구동시켜 화상을 표시하기 위한 게이트 구동부 및 데이터 구동부와; 1 프레임 내에서 화소를 표시하기 위한 렌더링 시간을 줄여 그 렌더링 시간동안 인버터로 하여금 백라이트의 광출력을 차단하도록 하고, 렌더링 시간이 종료된 후부터는 정상 레벨의 광이 출력되게 구동하도록 하는 타이밍 콘트롤러와; 상기 타이밍 콘트롤러의 제어를 받아 상기 렌더링 시간 동안 광출력이 차단되고, 렌더링 시간이 종료된 후부터는 정상 레벨의 광이 출력되게 백라이트를 구동하는 인버터에 의해 달성된다.

Description

액정표시장치의 백라이트 구동 장치 및 방법{BACK LIGHT DRIVING APPARATUS AND METHOD FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1의 (a)-(e)는 종래 기술에 의한 동화상의 표시과정 설명도.

도 2는 베사 스탠드 타이밍 표.

도 3은 본 발명에 의한 액정표시장치의 백라이트 구동 장치의 블록도.

도 4의 (a)-(e)는 본 발명에 의한 동화상의 표시과정 설명도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

31 : 시스템 32 : 타이밍 콘트롤러

33 : 게이트 구동부 34 : 데이터 구동부

35 : 액정패널 36 : 직류/직류변환기

37 : 인버터 38 : 백라이트

본 발명은 액정표시장치에서 백라이트의 소비전력을 절감하는 기술에 관한 것으로, 특히 각 프레임 당 백라이트 점등 시간을 조절하여 동영상 구현에 유리하고 모션 블러를 유발시키지 않도록 한 액정표시장치의 백라이트 구동 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치(LCD)는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인하여 그 응용범위가 사무자동화 기기, 오디오/비디오기기 등으로 점차 확대되고 있는 추세에 있다.

이와 같은 액정표시장치는 데이터 신호와 게이트 온 신호에 의해 구동되어 화상을 표시하는 액정 패널과, 상기 액정 패널의 각 게이트 라인에 게이트 온 신호를 공급하는 게이트 구동부와, 상기 액정 패널의 각 데이터 라인에 상기 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부와; 상기 액정 패널의 백라이트를 구동시키기 위한 구동전압을 공급하는 인버터를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 액정셀 각각에는 스토리지 캐패시터가 형성되는데, 이는 그 액정셀의 화소전극과 전단 게이트라인 사이에 형성되거나, 액정셀의 화소전극과 공통전극 사이에 형성되어 액정셀의 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 수행한다.

한편, 액정표시장치에서 액정패널에 동화상을 디스플레이할 때 1초당 리프레시 레이트(refresh rate)에 해당하는 장 수의 화면을 표시하며, 한 화면의 표시는 주로 스캔라인 별로 이루어진다.

도 1의 (a)-(e)는 사각형의 영상에서 삼각형의 영상으로 바뀌는 동화상의 표시예를 나타낸 것이다.

도 1에서 화살표는 각 시간에 화소정보가 출력되는 스캔라인의 위치를 의미한다. 상기 스캔라인은 시간 경과에 따라 위에서 아래 방향으로 진행하며, 화면상에서 스캔이 완료된 부분은 새로운 그림으로 대체된다.

1 프레임의 처리시간을 4등분하여 살펴보면, 실제로 완성된 그림(4각형)은 마지막 4/4 프레임 시간에 나타나고, 나머지 1/4∼3/4프레임 시간에는 삼각형과 사각형이 혼합된 형태로 나타나는 것을 알 수 있다.

그런데, 액정표시장치에서 백라이트의 밝기는 항상 일정한 상태로 유지되므로, 상기와 같이 삼각형에서 사각형으로 바뀌는 혼합된 형태의 영상이 사람의 눈에 비춰지게 된다.

도 2는 베사 표준 타이밍(Vesa standard timing)을 나타낸 것으로 이에 도시한 바와 같이, 각 해상도에서 1 프레임 타임에 화면을 렌더링하는 시간의 비율이 버티컬(vertical) 항목의 액티브/토탈(Active/Total)로서 보통 90% 이상임을 알 수 있다. 참고로, XGA 70Hz인 경우 768/800이다. 그러므로, 씨알티(CRT)와 같이 렌더링 과정이 순각적인 임펄스 형태로 나타나는 방식의 표시장치(전자총에서 나온 전자가 형광체에 충돌하는 방식의 표시장치)와 달리 신호를 픽셀에 저장해 놓는 액티브 매트릭스(Active matrix) 방식의 표시장치의 종래의 렌더링 방식은 비효율적이라는 것을 알 수 있다.

이와 같이 종래 액정표시장치의 백라이트 구동기술에 있어서는 구동방식의 특성상 모션 블러가 발생하여 동영상 구현에 어려움이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 1 프레임 내에서 화소를 표시하기 위해 액정에 신호를 전달하는 시간인 렌더링(rendering) 시간을 줄이고, 그 렌더링 시간이 완료된 후부터 백라이트를 점등시키는 방식으로 백라이트를 구동하는 장치 및 방법을 제공 함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 액정패널을 구동시켜 화상을 표시하기 위한 게이트 구동부 및 데이터 구동부와; 1 프레임 내에서 화소를 표시하기 위한 렌더링 시간을 줄여 그 렌더링 시간동안 인버터로 하여금 백라이트의 광출력을 차단하도록 하고, 렌더링 시간이 종료된 후부터는 정상 레벨의 광이 출력되게 구동하도록 하는 타이밍 콘트롤러와; 상기 타이밍 콘트롤러의 제어를 받아 상기 렌더링 시간 동안 광출력이 차단되고, 렌더링 시간이 종료된 후부터는 정상 레벨의 광이 출력되게 백라이트를 구동하는 인버터를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명은, 1 프레임 내에서 화소를 표시하기 위해 액정에 신호를 전달하는 렌더링 시간을 원래보다 줄여 그 시간 이내에 렌더링을 수행하는 단계와; 상기 렌더링이 수행되는 동안 백라이트의 구동을 중지시키는 단계와; 상기 렌더링이 완료된 시점에서부터 백라이트를 정상적으로 구동하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 공통전극 구동회로가 적용되는 액정표시장치의 전체 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 시스템(31)과; m×n 개의 액정셀(Clc)들이 매트릭스 타입으로 배열되고 m개의 데이터라인(D1∼Dm)과 n 개의 게이트라인(G1∼Gn)이 교차되며 그 교차부에 박막트랜지스터가 형성된 액정패널(35)과; 타이밍 콘트롤 러(32)의 제어를 받아 상기 게이트라인(G1∼Gn)에 스캔신호를 공급하기 위한 게이트 구동부(33)와; 상기 타이밍 콘트롤러(32)의 제어를 받아 상기 액정패널(35)의 데이터라인(D1∼Dm)에 데이터를 공급하기 위한 데이터 구동부(34)와; 인버터(37)의 구동을 제어함에 있어서, 1 프레임 내에서 화소를 표시하기 위한 렌더링 시간을 줄여 그 렌더링 시간동안 인버터(37)로 하여금 백라이트(38)의 광출력을 줄이거나 차단하도록 하고, 렌더링 시간이 종료되는 시점에서부터는 정상 레벨을 출력하도록 제어하는 타이밍 콘트롤러(32)와; 상기 액정패널(35)에서 필요로 하는 각종 구동전압을 발생하기 위한 직류/직류 변환기(36)와; 상기 타이밍 콘트롤러(32)의 제어를 받아 상기 렌더링 시간 동안 광출력이 차단되고, 렌더링 시간이 종료된 후부터는 정상 레벨의 광이 출력되게 백라이트(38)를 구동하는 인버터(37)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

액정패널(35)은 데이터라인(D1∼Dm)과 게이트라인(G1∼Gn)의 교차부에 매트릭스 형태로 배치되는 다수의 액정셀(Clc)을 구비한다. 상기 액정셀(Clc)에 각기 형성된 TFT는 게이트라인(G)으로부터 공급되는 스캔신호에 응답하여 데이터라인(D1∼Dm)으로부터 입력되는 데이터전압을 액정셀(Clc)로 전달한다. 또한 상기 액정셀(Clc) 각각에는 스토리지 캐패시터(Cst)가 형성되는데, 이는 그 액정셀(Clc)의 화소전극과 전단 게이트라인 사이에 형성되거나, 액정셀(Clc)의 화소전극과 공통전극 사이에 형성되어 액정셀(Clc)의 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 수행한다.

시스템(31)의 그래픽 처리회로는 아날로그 데이터를 디지털 비디오 데이터(RGB) 로 변환함과 아울러 그 디지털 비디오 데이터(RGB)의 해상도와 색온도를 조정한다. 그리고, 이 시스템(31)으로부터 출력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)와 수직/수평 동기신호 및 클럭신호가 타이밍 콘트롤러(32)로부터 공급된다.

상기 타이밍 콘트롤러(32)는 상기 시스템(31)으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호와 클럭신호를 이용하여 게이트 구동부(33)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(34)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)를 발생한다. 또한, 상기 타이밍 콘트롤러(32)는 상기 시스템(31)으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 재정렬하여 데이터 구동부(34)에 공급한다.

상기 데이터 구동부(34)는 상기 타이밍 콘트롤러(32)로부터의 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 계조값에 대응하는 데이터전압(아날로그 감마보상전압)으로 변환하고, 이렇게 변환된 데이터전압이 액정패널(35)상의 데이터라인(D1∼Dm)에 공급된다.

상기 게이트 구동부(33)는 상기 타이밍 콘트롤러(32)로부터의 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔펄스(게이트펄스)를 게이트라인(G1∼Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터가 공급되는 액정패널(35)의 수평라인들을 선택한다.

참고로, 상기 설명에서는 데이터 구동부(34)와 게이트 구동부(33)가 액정패널(35)과 분리 설치된 것으로 설명하였으나, 근래 들어 이들 각각은 다수개의 IC들로 집적화되어 TCP(TCP: Tape Carrier Package)상에 실장되어 TAB(TAB: Tape Automated Bonding) 방식으로 그 액정패널(35)에 접속되거나, COG(COG: Chip On Glass) 방식으로 그 액정패널(35) 상에 실장되는 추세에 있다.

직류/직류 변환기(36)는 상기 시스템(31)으로부터의 VCC 전압을 이용하여 고전위 공통전압인 VDD 전압, VCOM 전압, 게이트 온(또는 하이)전압 VGH, 게이트 오프(또는 로우)전압 VGL을 발생한다.

한편, 상기 타이밍 콘트롤러(32)의 제어하에, 1 프레임 내에서 화소를 표시하기 위해 액정에 신호를 전달하는 시간인 렌더링(rendering) 시간(스캔시간)을 줄여 그 시간동안에는 변화중인 화면을 흐릿하게 나타거나 전혀 보이지 않도록 백라이트(38)의 광출력을 제어하고, 스캔시간이 종료되는 시점에서부터 백라이트(38)의 출력 레벨이 정상출력 레벨이 되어 변화된 영상이 표시되도록 하였다. 이와 같은 처리과정을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 액정패널(35)에 화면을 표시할 때, 1초당 리프레시 레이트(refresh rate)에 해당하는 수의 화면을 표시하게 된다.

도 4의 (a)-(e)는 사각형의 영상에서 삼각형의 영상으로 바뀌는 동화상을 표시할 때 본 발명에 의한 처리과정을 나타낸 것이다. 여기서, 화살표는 각 시간에 화소정보가 출력되는 스캔라인의 위치를 의미한다. 상기 스캔라인은 시간 경과에 따라 위에서 아래 방향으로 진행하며, 화면상에서 스캔이 완료된 부분은 새로운 그림으로 대체된다.

1 프레임의 처리시간을 8등분하여 표시하면, 원래의 사각형 그림을 삼각형 그림으로 바꾸어 표시하기 위한 스캔시간을 4/8 프레임 타임 이전에 완료하고, 그때까지는 타이밍 콘트롤러(32)의 제어하에 인버터(37)로 하여금 백라이트(38)의 출력 레벨이 아주 약하게 되게 제어하거나 아예 차단되게 제어하도록 한다. 이렇게 하 면, 상기 4/8 프레임 타임까지는 상기 사각형에서 삼각형으로 변화되는 화면이 흐릿하게 보이거나 전혀 보이지 않게 된다.

이후, 상기 4/8 프레임 타임에서 즉, 1 프레임에 대한 스캔시간이 종료되는 시점에서부터 타이밍 콘트롤러(32)의 제어하에 인버터(37)로 하여금 백라이트(38)의 출력 레벨이 정상출력 레벨이 되게 제어하도록 한다.

따라서, 사용자는 상기 1 프레임에 대한 스캔시간이 종료되는 4/8 프레임 타임부터 상기 사각형에서 삼각형으로 변화된 화면을 볼 수 있게 된다. 즉, 4/8 프레임 타임부터 상기 삼각형에서 사각형으로 바뀐 영상이 사람의 눈에 비춰지게 된다.

액정패널(35)상의 액정(Clc)은 반응속도가 씨알티와 같은 표시장치에 비하여 느리기 때문에 새로운 그림에 반응하여 해당 색상을 표현하기 위한 투과율로 재배열하는데 약간의 지연시간을 필요로 한다.

본 발명에서는 이와 같은 액정의 특성을 감안하여 상기 설명에서와 같이 1/4∼1/2 프레임 시간 이후부터 백라이트(38)를 구동 함으로써, 절전 효과를 얻을 수 있도록 한 것이다. 참고로, 모션 블러(motion blur)를 최소화 하기 위해서는 상기 백라이트(38)의 구동시간을 3/4 프레임 타임 이하로 하는 것이 바람직하다.

결국, 본 발명에서는 백라이트 온오프로 동영상 재현에 유리하고, 동영상의 모션 블러가 줄어든다. 또한, 본 발명은 백라이트에 인버터를 사용하지 않는 발광다이오드(LED), 면광원 영상표시장치에 널리 적용할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 1 프레임 내에서 화소를 표시하 기 위해 액정에 신호를 전달하는 시간인 렌더링 시간을 줄이고, 그 렌더링 시간이 완료된 후부터 백라이트를 점등시키는 방식으로 백라이트를 구동함으로써, 동영상 구현에 큰 장점을 가지게 되고, 동영상의 모션 블러가 줄어드는 효과가 있다.

Claims

액정패널을 구동시켜 화상을 표시하기 위한 게이트 구동부 및 데이터 구동부와;

1 프레임 내에서 화소를 표시하기 위한 렌더링 시간을 줄여 그 렌더링 시간동안 인버터로 하여금 백라이트의 광출력을 차단하도록 하고, 렌더링 시간이 종료된 후부터는 정상 레벨의 광이 출력되게 구동하도록 하는 타이밍 콘트롤러와;

상기 타이밍 콘트롤러의 제어를 받아 상기 렌더링 시간 동안 광출력이 차단되고 렌더링 시간이 종료된 후부터는 정상 레벨의 광이 출력되게 백라이트를 구동하는 인버터를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 구동 장치.
1 프레임 내에서 화소를 표시하기 위해 액정에 신호를 전달하는 렌더링 시간을 원래보다 줄여 렌더링을 수행하는 렌더링 단계와;

상기 렌더링이 수행되는 동안 백라이트의 구동을 중지시키는 백라이트 구동중지 단계와;

상기 렌더링이 완료된 시점에서부터 백라이트를 정상출력모드로 구동하는 백라이트 구동단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 구동 방법.
제2항에 있어서, 렌더링 단계는 상기 렌더링 시간을 원래보다 절반 정도를 줄이 는 것을 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 구동 방법.
제2항에 있어서, 백라이트 구동중지 단계는 백라이트의 구동전원을 차단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 구동 방법.
제2항에 있어서, 백라이트 구동중지 단계는 백라이트를 낮은 출력모드로 구동하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 구동 방법.
제2항에 있어서, 백라이트 구동중지 단계는 변화중인 화면이 흐릿하게 나타거나 전혀 보이지 않도록 백라이트를 구동하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 구동 방법.
제2항에 있어서, 백라이트 구동단계는 백라이트의 구동시간을 3/4 프레임 타임 이하로 제한하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 구동 방법.