KR20080085272A - 액정표시장치용 백라이트 구동회로 및 구동방법 - Google Patents

액정표시장치용 백라이트 구동회로 및 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치용 백라이트 구동회로 및 구동방법에 관한 것으로서, 외부시스템으로부터 영상데이터를 입력받아 프레임단위로 구분하는 데이터싱크부와; 상기 프레임단위의 영상데이터를 분할하여 다수개의 데이터블럭으로 구성하는 데이터분할부와; 상기 다수의 데이터블럭 각각에 대해 영상데이터의 컬러별 평균데이터를 산출하는 평균데이터산출부와; 상기 컬러별 평균데이터에 따라 상기 다수의 데이터블럭 각각에 대응되는 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광시간비율을 결정하는 발광이득제어부와; 상기 발광시간비율에 따라 각각의 데이터블럭에 대응되는 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광 시간을 결정하는 디밍제어부와; 상기 결정된 발광시간에 따라 상기 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광 제어를 위한 PWM신호를 생성하는 PWM생성부와; 상기 PWM신호에 따라 상기 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광 제어를 수행하는 LED구동부를 포함하는 액정표시장치용 백라이트 구동회로와 이에 따른 백라이트 구동방법을 제공하며, 표시영상의 컬러 패턴에 따라 해당 컬러의 LED만 별도로 구동할 수 있어 색재현율이 향상되는 효과와 더불어 표시영상의 컬러 패턴에 대응되는 컬러의 LED만 구동하기 때문에 소비전력이 저감되는 효과를 제공한다.

Description

액정표시장치용 백라이트 구동회로 및 구동방법{Backlight driving circuit for LCD and driving method thereof}
도 1은 종래의 액정표시장치에서 응용되는 LED 백라이트 구동회로(1)와 그 구동방법을 설명하기 위한 구성 블록도
도 2는 종래의 액정표시장치에서 채용하는 LED 백라이트 구동방법을 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치용 백라이트 구동회로(100)의 구성 블록도
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치용 백라이트 구동회로(100) 중 평균데이터산출부(130)의 세부 구성을 도시한 블록도
도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치용 백라이트 구동회로를 이용한 백라이트 구동방법을 설명하기 위한 동작 흐름도
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
110 : 데이터싱크부 120 : 데이터분할부
130 : 평균데이터산출부 140 : 발광이득제어부
150 : 디밍제어부 160 : PWM생성부
170 : LED구동부
본 발명은 액정표시장치용 백라이트 구동회로 및 구동방법에 관한 것으로서, 특히 LED백라이트의 색재현율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치용 백라이트 구동회로와 그 구동방법에 관한 것이다.
현재 점차로 실용화율이 높아지는 추세인 액정표시장치(Liquid Crystal Display; 이하 'LCD'라 함)는 매트릭스 형태로 배열되어진 다수의 액정 셀들과 이들 액정 셀들 각각에 액정의 회전각도를 제어하여 광 투과량을 조절하기 위한 영상데이터를 공급하기 위한 TFT(박막트랜지스터)가 구비된 액정패널에 백라이트 유닛(Backlight Unit)에서 공급되는 광을 투과시켜 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
이러한 백라이트 유닛에 사용되는 광원(light source)으로는 주로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp ; 이하, 'CCFL'라 함)가 사용되는데, 이러한 백라이트 유닛은 소형화, 박형화, 경량화의 추세에 있으며, 이러한 추세에 따라 백라이트 유닛에 사용되는 CCFL 대신에 소비전력, 무게, 휘도 등에서 유리한 발광 다이오드(Light Emitting Diode : 이하 'LED'라 함)가 제안되었다.
도 1은 종래의 액정표시장치에서 응용되는 LED 백라이트 구동회로(1)와 그 구동방법을 설명하기 위한 구성 블록도로서, 그래픽카드 또는 TV시스템과 같은 외부시스템으로부터 입력된 영상데이터를 기초로 LED 백라이트의 제어를 수행한다.
설명하면, 데이터싱크부(10)는 상기 그래픽카드 또는 TV시스템과 같은 외부시스템으로부터 입력되는 R(적), G(녹), B(청) 영상데이터를 각각 입력받아 1프레임분의 영상데이터로 결합한다.
데이터출력부(20)는 상기 데이터싱크부(10)로 입력된 영상데이터를 액정패널의 구동을 위한 여러 드라이버(Driver)의 제어신호를 생성하는 타이밍컨트롤러(T-con)로 전달한다.
데이터분할부(30)는 상기 데이터싱크부(10)에 입력된 영상데이터를 액정패널에 표시하기 전에 상기 액정패널의 표시영역을 다수개의 서브영역으로 분할하여 표시하기 위해 1프레임분의 영상데이터를 다수개의 서브영역별로 분할하여 수집한다.
최대값검출부(40)는 상기 데이터분할부(30)에 의해 분할된 다수개의 서브영역별 영상데이터에서 최대값 데이터를 검출한다. 이때 최대값 데이터의 검출은 각각의 서브영역마다 수행되며, 각각의 서브영역을 구성하는 액정화소의 서브-화소 중 최고값 데이터를 각각 검출한다.
평균데이터산출부(50)는 상기 각각의 서브영역에 대해 R-서브화소, G-서브화소, B-서브화소를 포함한 각 액정화소마다 검출되는 최대값 데이터의 평균을 구하는데, 예를 들어 액정패널의 표시영역을 4개의 서브영역으로 분할하고 상기 4개 중 제1서브영역의 액정화소 각각에서 검출된 최대값 데이터가 각각 a,b,c,d 라고 할 경우 상기 평균산출부(50)는 제1서브영역에 대해 '(a+b+c+d)/4' 와 같이 평균데이터값을 산출한다.
디밍제어부(60)는 상기 평균산출부(50)에서 산출된 평균데이터값을 이용하여 백라이트 디밍 비율(dimming ratio), 즉 상기 평균데이터값이 고계조의 데이터값이거나 또는 저계조의 데이터값일 경우 등에 따라 백라이트 온(on)/오프(off) 타임 비율의 조정을 수행하는 부분이다. 여기서 상기 평균데이터값에 따른 백라이트 디밍 비율의 제어는 제조자에 의해 미리 결정되어지는 부분이다.
PWM생성부(70)는 상기 디밍제어부(60)에 의해 결정된 디밍 비율에 맞추어 백라이트 제어를 위한 PWM신호를 생성하며, 상기 생성된 PWM신호는 LED구동부(80)로 전송되어 상기 LED구동부(80)에 의한 LED 백라이트의 발광 제어가 수행된다.
그런데 상기와 같은 구성과 동작을 통해 수행되는 LED 백라이트 구동방법은, 도 2와 같이, 액정패널을 통해 특정한 하나의 컬러를 표시할 때에도 적, 녹, 청 컬러 LED를 모두 발광시켜 백색광으로 만든 뒤 각각의 액정화소에 구비된 컬러필터를 이용하여 특정한 단색을 표현하는 방법을 이용하고 있다. 즉, LED 백라이트로는 무조건 백색광을 출사하도록 하며, 특정 컬러의 표시는 각각의 액정화소에 기입되는 데이터를 조정함으로써 컬러필터에 의한 특정 컬러 생성을 통해 시청자에게 그 특정 컬러가 인식되도록 하는 방법을 사용하고 있다.
이러한 방법은 표현되는 영상이 가진 컬러 특징에 무관하게 LED 백라이트를 백색광원으로만 구동하기 때문에 백라이트 구동에 소요되는 전력의 낭비 뿐 아니라 컬러필터에 의한 색재현율의 향상을 기대할 수 없는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, LED 백라이트 구동에 있어서 색재현율 향상 및 소비전력의 저감을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은,
외부시스템으로부터 영상데이터를 입력받아 프레임단위로 구분하는 데이터싱크부와; 상기 프레임단위의 영상데이터를 분할하여 다수개의 데이터블럭으로 구성하는 데이터분할부와; 상기 다수의 데이터블럭 각각에 대해 영상데이터의 컬러별 평균데이터를 산출하는 평균데이터산출부와; 상기 컬러별 평균데이터에 따라 상기 다수의 데이터블럭 각각에 대응되는 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광시간비율을 결정하는 발광이득제어부와; 상기 발광시간비율에 따라 각각의 데이터블럭에 대응되는 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광시간을 결정하는 디밍제어부와; 상기 결정된 발광시간에 따라 상기 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광 제어를 위한 PWM신호를 생성하는 PWM생성부와; 상기 PWM신호에 따라 상기 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광 제어를 수행하는 백라이트구동부를 포함하는 액정표시장치용 백라이트 구동회로를 제공한다.
상기 액정표시장치용 백라이트 구동회로에 있어서, 상기 다수의 데이터블럭 각각은 다수개로 분할된 액정패널의 표시영역에 각각 대응되는 영상데이터로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 액정표시장치용 백라이트 구동회로에 있어서, 상기 평균데이터산출부는, 상기 다수개의 데이터블럭에 포함된 적(R) 컬러 영상데이터의 평균데이터를 산출하는 제1평균데이터산출부와; 상기 다수개의 데이터블럭에 포함된 녹(G) 컬러 영상데이터의 평균데이터를 산출하는 제2평균데이터산출부와; 상기 다수개의 데이터블럭에 포함된 청(B) 컬러 영상데이터의 평균데이터를 산출하는 제3평균데이터산출부를 더욱 포함한다.
상기 액정표시장치용 백라이트 구동회로에 있어서, 상기 영상데이터와 평균데이터는 디지털 데이터인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 외부시스템으로부터 프레임 단위로 영상데이터를 입력받는 단계와; 상기 프레임 단위의 영상데이터를 다수개의 데이터블럭으로 분할하는 단계와; 상기 각각의 데이터블럭에 포함된 영상데이터의 컬러별 평균데이터를 산출하는 단계와; 상기 컬러별 평균데이터에 따라 상기 각각의 데이터블럭에 대응되는 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광시간비율을 결정하는 단계와; 상기 발광시간비율에 따라 각각의 데이터블럭에 대응되는 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광시간을 결정하는 단계와; 상기 결정된 발광시간에 따라 상기 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광 제어를 위한 PWM신호를 생성하는 단계와; 상기 PWM신호에 따라 상기 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광 제어를 수행하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 백라이트 구동방법을 제안한다.
상기 액정표시장치용 백라이트 구동방법에 있어서, 상기 각각의 데이터블럭은 다수개로 분할된 액정패널의 표시영역에 각각 대응되는 영상데이터로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치용 백라이트 구동회로(100)의 구성 블록도로서 각각의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 데이터싱크부(110)는 그래픽 카드 또는 컴퓨터/TV 시스템으로부터 입력되는 디지털 포맷의 영상데이터를 입력받는 회로부로서, 입력되는 영상데이터를 구분하여 액정패널에 표시되는 프레임단위로 영상데이터를 분할한다.
데이터분할부(120)는 상기 데이터싱크부(110)에 입력된 프레임 단위의 영상데이터에 대해 다수개의 데이터블럭으로 재분할하는 회로부로서, 상기 각각의 데이터블럭은 액정패널의 표시영역을 다수개의 서브-표시영역으로 분할할 때 상기 각각의 서브-표시영역에 대응되는 영상데이터이다.
평균데이터산출부(130)는 상기 데이터분할부(120)에 의해 구분된 각각의 데이터블럭에서 영상데이터 컬러별 평균데이터를 산출하는 회로부로서, 더욱 자세하게는 도 4와 같이, 상기 다수개의 데이터블럭에 포함된 적(R) 컬러 영상데이터의 평균데이터를 산출하는 제1평균데이터산출부(132)와, 상기 다수개의 데이터블럭에 포함된 녹(G) 컬러 영상데이터의 평균데이터를 산출하는 제2평균데이터산출부(134)와, 상기 다수개의 데이터블럭에 포함된 청(B) 컬러 영상데이터의 평균데이터를 산출하는 제3평균데이터산출부(136)로 구성된다.
상기 평균데이터산출부(130)에 의해 각각의 데이터블록에 대해 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러 표시용 영상데이터의 평균값인 평균데이터가 산출된다.
발광이득제어부(140)는 상기 평균데이터산출부(130)에 의해 산출된 각 데이 터블록의 컬러별 평균데이터를 이용하여 해당 컬러 LED의 발광시간 비율(즉, gain)을 결정한다. 다시 말해, 일 데이터블럭에 포함된 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러 표시용 영상데이터의 평균데이터를 서로 비교하여 해당 데이터블럭에 대응되는 적-컬러LED와 녹-컬러LED 및 청-컬러LED의 발광시간의 비율을 결정하게 되는 것이다.
예를 들면, 임의의 제1데이터블럭을 구성하는 영상데이터의 컬러별 평균데이터를 산출했을 때 적(R) 컬러 영상데이터만 있는 영상일 경우, 상기 발광이득제어부(140)는 1수평주기(1H)동안 상기 제1데이터블럭에 대응되는 적-컬러LED에 대한 발광시간비율을 100%로 할당하고 나머지 녹-컬러LED 및 청-컬러LED의 발광시간비율을 각각 0%로 할당하게 된다. 이때 상기 제1데이터블럭에 포함된 영상데이터가 2가지 이상의 컬러가 혼합된 영상데이터일 경우, 상기 혼합된 컬러에 해당하는 평균데이터의 데이터값에 비례하여 해당 컬러 LED의 발광시간비율을 설정한다.
디밍제어부(150)는 상기 발광이득제어부(140)에 의해 산출된 발광시간비율을 이용하여 해당 컬러 LED의 발광시간을 산출한다.
PWM생성부(160)는 상기 디밍제어부(150)에서 산출된 발광시간 데이터를 입력받아 각각의 데이터블럭에 대응하는 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광제어를 위한 PWM신호를 생성한다. 이때에는 상기 발광시간비율과 상기 발광시간의 데이터 조합을 통해 상기 PWM신호가 생성되는데, 최대 1수평주기(1H)의 발광시간을 100%의 발광시간비율로 하여 각각의 데이터블럭에 구성된 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광 제어용 PWM신호를 생성하게 된다.
LED구동부(170)는 상기 PWM생성부(160)로부터 입력된 PWM신호에 의해 결정된 전류 및 온/오프 시간 정보를 이용하여 해당 데이터블럭의 컬러별 LED를 구동하는 LED구동드라이버(LED Driver)이다.
또한 도시하지는 않았지만 상기 데이터싱크부(110)로 입력된 영상데이터를 액정패널의 구동을 위한 여러 드라이버(Driver)의 제어신호를 생성하는 타이밍컨트롤러(T-con)로 전달하는 데이터출력부(미도시함)를 더욱 구성할 수도 있다.
이하 도 5의 동작 흐름도를 참조하여, 상기 특징의 구성을 가진 본 발명에 따른 액정표시장치용 백라이트 구동회로에 의한 백라이트 구동방법을 설명한다.
컴퓨터 시스템의 그래픽카드 또는 TV 시스템으로부터 입력되는 영상데이터는 상기 데이터싱크부(110)로 입력된다.(st1) 이때 입력되는 영상데이터는 디지털 데이터이며 상기 데이터싱크부(110)에 의해 프레임 단위로 구분된다.
상기 데이터싱크부(110)로 입력되어 프레임 단위로 구분된 영상데이터는 상기 데이터분할부(120)에 의해 다수개의 데이터블럭으로 분할된다.(st2) 이때 각각의 데이터블럭은 액정패널의 표시영역을 다수개의 서브-표시영역으로 분할할 때 각각의 서브-표시영역에 입력되는 영상데이터로 구성된다.
다음으로 상기 다수의 데이터블럭 각각에 대해 상기 평균데이터산출부(130)는 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러 표시용 영상데이터별 평균데이터를 산출한다.(st3)
즉, 각각의 데이터블록마다 포함된 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러 표시용 영상데이터에서 각 컬러별로 데이터의 평균을 산출하는 것이다. 이때 적(R) 컬러 표시용 영상데이터는 상기 평균데이터산출부(130)의 제1평균데이터산출부(132)를 이용하여 평균데이터를 산출하고, 녹(G) 컬러 표시용 영상데이터는 상기 제2평균데이터산출 부(134)를 이용하며, 청(B) 컬러 표시용 영상데이터는 상기 제3평균데이터산출부(136)를 이용하여 각 데이터블럭마다 컬러별 평균데이터를 산출한다. 이를 통해 단색컬러 영상 또는 2가지 이상의 컬러가 혼합된 영상 등의 영상 컬러 패턴을 알 수 있으며, 이에 해당 컬러의 LED 발광을 제어하는 기초 정보가 된다.
상기 평균데이터산출부(130)에 의한 평균데이터 산출이 완료되면 상기 평균데이터는 상기 발광이득제어부(140)로 전송되고, 이에 상기 발광이득제어부(140)에서는 각각의 데이터블럭에 포함된 컬러별 평균데이터를 이용하여 해당 컬러의 LED 발광시간비율을 결정한다.(st4)
예를 들어, 일 컬러에 대한 평균데이터만 산출될 경우에는 단색 컬러의 영상이며 이때에는 해당 컬러 LED는 100%의 발광시간비율을 가지게 되고 나머지 컬러의 LED는 0%의 발광시간비율을 가지게 되며, 2가지 이상 컬러에 대한 평균데이터가 산출될 경우에는 해당 컬러 LED의 발광시간비율은 각 평균데이터를 비교하여 그 데이터값의 크기에 따른 비율로 결정한다.
다음으로 상기 디밍제어부(150)에서는 상기 발광이득제어부(140)에서 결정된 발광시간비율을 이용하여 각 컬러별 LED의 발광시간을 결정하며(st5), 상기 PWM생성부(160)는 상기 발광시간 데이터를 이용하여 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러 LED의 발광제어를 위한 PWM신호(Pulse Width Modulation signal)를 생성한다.(st6)
상기 PWM생성부(160)에서 출력된 PWM신호는 LED구동드라이버인 상기 LED구동부(170)로 입력되고, 이에 상기 LED구동부(170)는 상기 PWM신호에 대응되는 LED 발광제어를 수행한다.(st7)
상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 액정표시장치용 백라이트 구동회로 및 구동방법에 따르면, 표시영상의 컬러 패턴에 따라 해당 컬러의 LED만 별도로 구동할 수 있어 색재현율이 향상되는 효과와 더불어 표시영상의 컬러 패턴에 대응되는 컬러의 LED만 구동하기 때문에 소비전력이 저감되는 효과를 제공한다.

Claims (6)

  1. 외부시스템으로부터 영상데이터를 입력받아 프레임단위로 구분하는 데이터싱크부와;
    상기 프레임단위의 영상데이터를 분할하여 다수개의 데이터블럭으로 구성하는 데이터분할부와;
    상기 다수의 데이터블럭 각각에 대해 영상데이터의 컬러별 평균데이터를 산출하는 평균데이터산출부와;
    상기 컬러별 평균데이터에 따라 상기 다수의 데이터블럭 각각에 대응되는 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광시간비율을 결정하는 발광이득제어부와;
    상기 발광시간비율에 따라 각각의 데이터블럭에 대응되는 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광 시간을 결정하는 디밍제어부와;
    상기 결정된 발광시간에 따라 상기 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광 제어를 위한 PWM신호를 생성하는 PWM생성부와;
    상기 PWM신호에 따라 상기 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광 제어를 수행하는 LED구동부
    를 포함하는 액정표시장치용 백라이트 구동회로
  2. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 데이터블럭 각각은 다수개로 분할된 액정패널의 표시영역에 각각 대응되는 영상데이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 구동회로
  3. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 평균데이터산출부는,
    상기 다수개의 데이터블럭에 포함된 적(R) 컬러 영상데이터의 평균데이터를 산출하는 제1평균데이터산출부와;
    상기 다수개의 데이터블럭에 포함된 녹(G) 컬러 영상데이터의 평균데이터를 산출하는 제2평균데이터산출부와;
    상기 다수개의 데이터블럭에 포함된 청(B) 컬러 영상데이터의 평균데이터를 산출하는 제3평균데이터산출부
    를 더욱 포함하는 액정표시장치용 백라이트 구동회로
  4. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 영상데이터와 평균데이터는 디지털 데이터인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 구동회로
  5. 외부시스템으로부터 프레임 단위로 영상데이터를 입력받는 단계와;
    상기 프레임 단위의 영상데이터를 다수개의 데이터블럭으로 분할하는 단계와;
    상기 각각의 데이터블럭에 포함된 영상데이터의 컬러별 평균데이터를 산출하는 단계와;
    상기 컬러별 평균데이터에 따라 상기 각각의 데이터블럭에 대응되는 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광시간비율을 결정하는 단계와;
    상기 발광시간비율에 따라 각각의 데이터블럭에 대응되는 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광시간을 결정하는 단계와;
    상기 결정된 발광시간에 따라 상기 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광 제어를 위한 PWM신호를 생성하는 단계와;
    상기 PWM신호에 따라 상기 적, 녹, 청 컬러 LED의 발광 제어를 수행하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치용 백라이트 구동방법
  6. 청구항 제 5 항에 있어서,
    상기 각각의 데이터블럭은 다수개로 분할된 액정패널의 표시영역에 각각 대응되는 영상데이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 구동 방법
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