KR20080070214A - 펄스폭 변조 디밍 제어 방법 및 펄스폭 변조 디밍 제어기능을 갖는 디스플레이 장치 - Google Patents

펄스폭 변조 디밍 제어 방법 및 펄스폭 변조 디밍 제어기능을 갖는 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED 백라이트 유니트(BLU)가 소정 블록단위의 일괄 점등 백라이트 방식으로 운영될 때, 디스플레이 패널상의 수평라인간의 휘도 편차와 계조 불균형 문제를 개선한 펄스폭 변조(PWM) 디밍 제어 방법 및 펄스폭 변조 디밍 제어 기능을 갖는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널과 상기 디스플레이 패널을 조명하는 백라이트 유니트를 포함하는 디스플레이 장치에 있어서, 상기 백라이트 유니트의 일괄 점등 블록에 대응되는 상기 디스플레이 패널의 게이트 라인의 게이트 온 타임을 피해 상기 일괄 점등 블록의 펄스폭 변조 구간을 결정하는 타이밍 콘트롤러; 및 상기 결정된 펄스폭 변조 구간을 토대로 펄스폭 변조 디밍을 제어하는 펄스폭 변조 신호를 생성하는 펄스폭 변조 디밍 제어부를 포함한다.

Description

펄스폭 변조 디밍 제어 방법 및 펄스폭 변조 디밍 제어 기능을 갖는 디스플레이 장치{PWM dimming control method and display apparatus having PWM dimming control function}
도 1은 기존의 TFT-LCD 패널의 게이트 라인으로 인가되는 스캔 신호의 주기와 LED BLU가 스캔 백라이트 방식으로 운영될 때 PWM 구간간의 관계 예시도이다.
도 2는 기존의 TFT-LCD 패널의 게이트 라인으로 인가되는 스캔 신호의 주기와 LED BLU가 소정 블록단위의 일괄 점등 백라이트 방식으로 운영될 때 PWM 구간간의 관계 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 기능 블록도이다.
도 4는 도 3의 LCD 패널의 게이트 라인으로 인가되는 스캔 신호의 주기와 본 발명에 따라 결정된 PWM 구간의 관계 예시도이다.
도 5는 도 4의 예시도를 토대로 한 LED BLU과 LCD 패널간의 관계도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 펄스폭 변조 디밍 제어 방법의 동작 흐름도이다.
본 발명은 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, 이하 PWM이라 약함) 디밍(dimming) 제어 방법 및 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히, LED(Light Emitting Diode) 백라이트 유니트(Back Light Unit, 이하 BLU라고 약함)를 사용하는 디스플레이 장치에서 PWM 디밍 제어 방법 및 PWM 디밍 제어 기능을 갖는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
LED BLU는 TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)패널과 같은 디스플레이 패널을 조명하는 장치로서, LED를 광원으로 사용하는 장치이다. TFT-LCD 패널은 자가 발광하여 화상을 형성하지 못하고, 외부로부터 광이 입사되어 화상을 형성하는 수광형 표시 장치이다. 따라서, TFT-LCD 패널 후면에 빛을 조사해 주는 형광 램프를 설치해야 한다. LED BLU가 이 형광 램프 역할을 수행한다.
LED BLU는 디밍(dimming) 방법으로 LED의 밝기(brightness)를 조절한다. 디밍 방법은 아날로그 디밍과 PWM 디밍이 있다. 아날로그 디밍은 LED BLU에 포함된 각 LED로 공급되는 전류량을 조절하여 LED BLU의 밝기를 조절하는 방식이다. 즉, 아날로그 디밍에 의해 LED BLU에 포함된 각 LED로 공급되는 전류량을 반으로 줄이면, LED BLU의 밝기는 절반으로 줄어든다. PWM 디밍은 LED BLU에 포함된 각 LED의 온-오프 시간(On-Off time)의 비율을 PWM 신호에 따라 조절하여 LED BLU의 밝기를 조절하는 방식이다. 즉, 온-오프 시간의 비율이 4:1인 PWM 신호가 LED BLU에 포함된 각 LED로 제공되면, LED BLU의 밝기는 최대 밝기의 80%가 될 수 있다.
한편 기존의 TFT-LCD 패널의 게이트 라인(G1∼Gn)으로 인가되는 스캔 신호는 도 1에 도시된 바와 같은 주기로 발생된다.
이 때, LED BLU가 라인 단위로 LED를 순차적으로 온 시키는 스캔 백라이트 방식으로 운영되면, PWM 디밍이 TFT 게이트 온 타임(gate on time)에 동기되어 제어된다. 따라서, 각 LED의 PWM 구간은 도 1에 정의된 바와 같이 게이트 온 타임의 폴링에지부터 다음 게이트 온 타임의 폴링에지까지 설정될 수 있다.
반면에 LED BLU가 소정 블록단위로 LED를 일괄적으로 온시키는 일괄 점등 백라이트 방식으로 운영되고, 소정 블록이 도 2에 도시된 바와 같이 5개의 라인을 포함하면, PWM 디밍은 소정 블록에 포함되는 첫 번째 라인의 TFT 게이트 온 타임과 상기 소정 블록에 포함되는 마지막 라인의 TFT 게이트 온 타임에 동기되어 제어된다. 이에 따라 소정 블록단위의 PWM 구간은 도 2에 도시된 바와 같이 소정 블록에 포함된 첫 번째 라인의 게이트 온 타임의 폴링에지부터 마지막 라인의 게이트 온 타임의 폴링에지까지 설정될 수 있다.
그러나, LED BLU가 소정 블록단위의 일괄 점등 백라이트 방식으로 운영될 때, 도 2에 도시된 바와 같이 PWM구간이 설정됨에 따라 상기 소정 블록에 포함되는 각 게이트 라인의 PWM 디밍을 제어하기 위한 PWM 구간이 서로 다르다. 이는 상기 소정 블록에 포함된 각 게이트 라인간에 게이트 온-오프 시간이 다르기 때문이다. 따라서, 도 2의 G1∼G5 게이트 라인의 경우에, G1 게이트 라인의 PWM 구간이 가장 길고, G5 게이트 라인의 PWM 구간이 가장 짧다. 이와 같이 소정 블록에 포함되는 각 게이트 라인의 PWM 구간이 상이함에 따라 PWM 디밍 제어시, 디스플레이 패널상의 수평 라인간의 휘도 편차 및 계조 불균형이 발생하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 LED 백라이트 유니트(BLU)가 소정 블록단위의 일괄 점등 백라이트 방식으로 운영될 때, 디스플레이 패널상의 수평라인간의 휘도 편차와 계조 불균형 문제를 개선한 펄스폭 변조(PWM) 디밍 제어 방법 및 펄스폭 변조 디밍 제어 기능을 갖는 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.
상술한 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명의 한 유형에 따른 방법은, 디스플레이 패널과 상기 디스플레이 패널을 조명하는 백라이트 유니트를 포함하는 디스플레이 장치에서 펄스폭 변조 디밍 제어 방법은, 상기 백라이트 유니트에서 일괄 점등 블록에 대응되는 각 게이트 라인의 게이트 온 타임을 피해 상기 일괄 점등 블록의 펄스폭 변조 구간을 설정하는 단계; 및 상기 설정된 펄스폭 변조 구간을 토대로 상기 일괄 점등 블록의 펄스폭 변조 디밍을 제어하는 단계를 포함하는 펄스폭 변조 디밍 제어 방법을 제공한다.
상기 펄스폭 변조 구간을 설정하는 단계는 상기 일괄 점등 블록에 대응되는 게이트 라인중 마지막 게이트 라인의 게이트가 온된 후부터 상기 일괄 점등 블록에 대응되는 게이트 라인중 첫 번째 게이트 라인의 게이트가 온되기 전까지의 구간을 상기 펄스폭 변조 구간으로 설정하는 것이 바람직하다.
상술한 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명의 한 유형에 따른 장치는,디스플레이 패널과 상기 디스플레이 패널을 조명하는 백라이트 유니트를 포함하는 디스플레이 장치에 있어서, 상기 백라이트 유니트의 일괄 점등 블록에 대응되는 상기 디스플레이 패널의 게이트 라인의 게이트 온 타임을 피해 상기 일괄 점등 블록 의 펄스폭 변조 구간을 결정하는 타이밍 콘트롤러; 및 상기 결정된 펄스폭 변조 구간을 토대로 펄스폭 변조 디밍을 제어하는 펄스폭 변조 신호를 생성하는 펄스폭 변조 디밍 제어부를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
상기 타이밍 콘트롤러는, 상기 일괄 점등 블록에 대응되는 게이트 라인중 마지막 게이트 라인의 게이트가 온된 후부터 상기 일괄 점등 블록에 대응되는 게이트 라인중 첫 번째 게이트 라인의 게이트가 온되기 전까지의 구간을 펄스폭 변조 구간으로 결정하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(300)의 기능 블록도이다. 도 3을 참조하면, 디스플레이 장치(300)는 타이밍 콘트롤러(301), 소오스 드라이버(302), 게이트 드라이버(303), LCD 패널(304), 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 디밍(dimming) 제어부(305), 백 라이트 구동부(306), 및 백라이트 유니트(307)를 포함한다.
타이밍 콘트롤러(301)는 LCD 패널(304)에 디스플레이 될 영상 데이터와 상기 영상 데이터의 동기 신호가 입력되면, 입력되는 영상 데이터를 이용하여 소오스 드라이버(302)로 데이터 제어 신호를 제공하고, 입력되는 동기 신호를 이용하여 게이트 드라이버(304)로 게이트 제어 신호를 제공한다.
또한, 타이밍 콘트롤러(301)는 상기 게이트 제어 신호에 응답하여 게이트 드라이버(304)로부터 각 게이트 라인을 통해 생성되는 스캔 신호를 토대로 PWM 디밍 제어를 위한 PWM 구간을 결정한다. 백라이트 유니트(307)가 소정 블록단위의 일괄 점등 백라이트 방식으로 운영될 때, 타이밍 콘트롤러(301)는 일괄 점등 블록에 대응되는 게이트 라인의 게이트 온 타임을 피해 일괄 점등 블록의 펄스폭 변조(이하 PWM이라 약함) 구간을 결정한다. 일괄 점등 블록은 상기 소정 블록으로서, 사전에 설정된다.
일괄 점등 블록이 도 4에서 설명한 바와 같이 5개의 게이트 라인이 대응되도록 설정되면, 타이밍 콘트롤러(301)는 게이트 드라이버(304)로부터 생성된 스캔 신호를 5개의 게이트 라인별로 나누어 게이트 온 타임을 체크한다. 즉, G1∼G5 게이트 라인에 대응되는 제 1 일괄 점등 블록의 경우에, 타이밍 콘트롤러(301)는 상기 제 1 일괄 점등 블록의 마지막 게이트 라인인 G5의 게이트 온된 후부터 상기 제 1 일괄 점등 블록의 첫 번째 게이트 라인인 G1의 게이트 온(G1_1)되기 전까지 구간을 PWM 구간(도 4에서 LED PWM 구간 1)으로 결정한다.
다음, G6∼G10 게이트 라인에 대응되는 제 2 일괄 점등 블록의 경우에, 타이밍 콘트롤러(301)는 상기 제 2 일괄 점등 블록의 마지막 게이트 라인인 G10의 게이트 온된 후부터 상기 제 2 일괄 점등 블록의 첫 번째 게이트 라인인 G6의 게이트 온(G6_1)되기 전까지 구간을 PWM 구간(도 4에서 LED PWM 구간 2)으로 결정한다.
그 다음, G11∼G15 게이트 라인에 대응되는 제 3 일괄 점등 블록의 경우에, 타이밍 콘트롤러(301)는 상기 제 3 일괄 점등 블록의 마지막 게이트 라인인 G15의 게이트 온된 후부터 상기 제 3 일괄 점등 블록의 첫 번째 게이트 라인인 G11의 게이트 온(G11_1)되기 전까지 구간을 PWM 구간(도 4에서 LED PWM 구간 3)으로 결정한 다.
G16∼G20 게이트 라인에 대응되는 제 4 일괄 점등 블록의 경우에, 타이밍 콘트롤러(301)는 상기 제 4 일괄 점등 블록의 마지막 게이트 라인인 G20의 게이트 온된 후부터 상기 제 4 일괄 점등 블록의 첫 번째 게이트 라인인 G16의 게이트 온(G16_1)되기 전까지 구간을 PWM 구간(도 4에서 LED PWM 구간 4)으로 결정한다.
도 4는 도 3의 LCD 패널(304)의 게이트 라인으로 인가되는 스캔 펄스의 주기와 본 발명에 따라 상술한 바와 같이 결정된 PWM 구간의 관계 예시도이다. 도 5는 도 4의 예시도를 토대로 한 백라이트 유니트(LED BLU)(307)과 LCD 패널(304)간의 관계도이다.
도 3 내지 도 5에서의 게이트 온 타임은 LCD 패널(304)에 구비되는 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트가 온되는 시점을 의미한다.
소오스 드라이버(302)는 타이밍 콘트롤러(301)로부터 제공되는 데이터 제어 신호에 응답하여 1 수평 기간마다 1 라인분씩의 화상 데이터(R, G, B)를 데이터 라인들(D1∼Dm)로 제공한다.
게이트 드라이버(304)는 타이밍 콘트롤러(301)로부터 제공되는 게이트 제어 신호에 응답하여 1수평 기간마다 스캔 신호를 생성하여 게이트 라인들(G1∼Gn)로 순차적으로 제공한다.
LCD 패널(304)은 데이터 라인들(D1∼Dm) 및 게이트 라인들(G1∼Gn)의 교차부에 매트릭스 형태로 배치되는 다수의 액정 셀(미 도시됨)을 포함한다. 액정 셀에 각각 형성된 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인들(G1∼Gn)로 제공되는 스캔 신호 에 응답하여 데이터 라인들(D1∼Dm)로부터 제공되는 화소 신호를 액정 셀로 공급한다. 또한, 액정 셀 각각에는 스토리지 커패시터가 형성된다. 스토리지 커패시터는 액정 셀의 화소 전극과 전단 게이트 라인 사이에 형성되거나 액정 셀의 화소 전극과 공통 전극 라인 사이에 형성되어 액정 셀의 전압을 일정하게 유지시킨다.
PWM 디밍 제어부(305)는 타이밍 콘트롤러(301)에서 결정된 각 일괄 점등 블록의 PWM 구간에서 각 일괄 점등 블록의 PWM 디밍을 제어하는 PWM 신호를 출력한다. 출력되는 PWM 신호의 온-오프(On-Off time) 비율은 타이밍 콘트롤러(301)로부터 제공된다. 타이밍 콘트롤러(301)는 입력되는 영상 데이터의 밝기를 토대로 PWM 신호의 온-오프 비율을 결정할 수 있다. 예를 들어, 입력되는 영상 데이터의 밝기가 어두우면, PWM 신호의 온구간이 오프구간보다 짧게 결정하고, 입력되는 영상 데이터의 밝기가 중간이면, PWM 신호의 온 구간과 오프 구간이 동일하게 결정하고, 입력되는 영상 데이터의 밝기가 밝으면, PWM 신호의 온 구간이 오프 구간보다 길게 결정한다. 상기 PWM 신호의 온-오프 비율은 백라이트 유니트(307)의 일괄 점등 블록에 포함된 LED의 온-오프 시간 비율과 같다.
백라이트 구동부(306)는 PWM 디밍 제어부(305)로부터 제공되는 PWM 신호를 토대로 백라이트 유니트(307)의 LED에 대해 일괄 점등 블록단위로 점등 및 소등을 제어한다. 또한, 백라이트 구동부(306)는 백라이트 유니트(307)의 구동 전류를 발생할 수 있다.
백라이트 유니트(307)는 LED 백라이트 유니트로서, 백라이트 구동부(306)에 의해 일괄 점등 블록단위로 LED를 점등 및 소등하여 R, G, B 광을 발생한다. 이를 위하여 백라이트 유니트(307)는 R색의 광을 방출하는 R백라이트, G색의 광을 방출하는 G백라이트 및 B색의 광을 방출하는 B백라이트를 포함한다.
도 3의 타이밍 콘트롤러(301)에서 수행되는 PWM 구간 결정은 PWM 디밍 제어부(305)에서 수행되도록 타이밍 콘트롤러(301)과 PWM 디밍 제어부(305)를 변형할 수 있다. 만약 PWM 디밍 제어부(305)에서 PWM 구간이 결정되면, 디스플레이 장치(300)는 타이밍 콘트롤러(301)가 게이트 드라이버(304)로부터 생성되는 게이트 라인의 스캔 펄스를 PWM 디밍 제어부(305)로 제공하거나 게이트 드라이버(304)로부터 생성되는 게이트 라인의 스캔 펄스를 PWM 디밍 제어부(305)로 제공하도록 변형될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 펄스폭 변조 디밍 제어 방법의 동작 흐름도이다. 도 3을 참조하여 도 6의 동작 흐름도를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 타이밍 콘트롤러(301)는 백라이트 유니트(307)에서 일괄 점등 블록에 대응되는 각 게이트 라인의 게이트 온 타임을 피해 일괄 점등 블록의 펄스폭 변조(PWM) 구간을 설정한다(601). 즉, 타이밍 콘트롤러(301)는 상기 일괄 점등 블록에 대응되는 게이트 라인중 마지막 게이트 라인의 게이트가 온된 후부터 상기 일괄 점등 블록에 대응되는 게이트 라인중 첫 번째 게이트 라인의 게이트가 온되기 전까지의 구간을 펄스폭 변조 구간으로 설정한다.
다음, 설정된 펄스폭 변조 구간을 토대로 상기 일괄 점등 블록의 펄스폭 변조 디밍을 제어한다(602).
본원 발명에 따른 펄스폭 변조 디밍 제어 방법을 수행하기 위한 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 LED 백라이트 유니트가 소정 블록단위의 일괄 점등 백라이트 방식으로 운영될 때, 소정 블록에 포함되는 각 게이트 라인의 게이트 온 시간을 피해 소정 블록의 PWM 구간을 결정하여 PWM 디밍을 제어함으로서, LED 백라이트 유니트가 소정 블록단위의 일괄 점등 백라이트 방식으로 운영될 때, 디스플레이 패널상의 수평 라인간의 휘도 편차 및 계조 불균형 없이 PWM 디밍을 제어할 수 있다.

Claims (4)

  1. 디스플레이 패널과 상기 디스플레이 패널을 조명하는 백라이트 유니트를 포함하는 디스플레이 장치에서 펄스폭 변조 디밍 제어 방법은,
    상기 백라이트 유니트에서 일괄 점등 블록에 대응되는 각 게이트 라인의 게이트 온 타임을 피해 상기 일괄 점등 블록의 펄스폭 변조 구간을 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 펄스폭 변조 구간을 토대로 상기 일괄 점등 블록의 펄스폭 변조 디밍을 제어하는 단계를 포함하는 펄스폭 변조 디밍 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 펄스폭 변조 구간을 설정하는 단계는 상기 일괄 점등 블록에 대응되는 게이트 라인중 마지막 게이트 라인의 게이트가 온된 후부터 상기 일괄 점등 블록에 대응되는 게이트 라인중 첫 번째 게이트 라인의 게이트가 온되기 전까지의 구간을 상기 펄스폭 변조 구간으로 설정하는 것을 특징으로 하는 펄스폭 변조 디밍 제어 방법.
  3. 디스플레이 패널과 상기 디스플레이 패널을 조명하는 백라이트 유니트를 포함하는 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 백라이트 유니트의 일괄 점등 블록에 대응되는 상기 디스플레이 패널의 게이트 라인의 게이트 온 타임을 피해 상기 일괄 점등 블록의 펄스폭 변조 구간을 결정하는 타이밍 콘트롤러; 및
    상기 결정된 펄스폭 변조 구간을 토대로 펄스폭 변조 디밍을 제어하는 펄스폭 변조 신호를 생성하는 펄스폭 변조 디밍 제어부를 포함하는 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 타이밍 콘트롤러는, 상기 일괄 점등 블록에 대응되는 게이트 라인중 마지막 게이트 라인의 게이트가 온된 후부터 상기 일괄 점등 블록에 대응되는 게이트 라인중 첫 번째 게이트 라인의 게이트가 온되기 전까지의 구간을 펄스폭 변조 구간으로 결정하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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