KR20100004489A - 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백 라이트의 소비전력을 저감시키면서도 영상의 시각적 콘트라스트를 향상시킴과 아울러 표시되는 자막의 밝기를 일정하게 유지시킬 수 있도록 한 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명의 액정 표시장치는 복수의 화소영역을 구비하여 형성된 액정패널; 외부로부터 입력되는 영상 데이터로부터 자막 데이터를 추출함과 아울러 상기 영상 데이터의 휘도 정보에 대응하도록 디밍 제어신호를 생성하고 상기 자막 데이터의 계조 레벨을 상기 디밍 제어신호에 따라 변환함으로써 변환 데이터를 생성하는 영상 변환 처리부; 상기 변환 데이터를 액정패널의 구동에 알맞게 정렬하여 상기 액정패널을 구동하기 위한 데이터 드라이버에 공급함과 아울러 상기의 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 디밍 제어신호에 따라 상기 액정패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 한다.

백 라이트 유닛, 디밍 제어신호, 명암 대비 확장, 자막 데이터,

Description

액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법{DRIVING APPARATUS FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}

본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로 특히, 백 라이트의 소비전력을 저감시키면서도 영상의 시각적 콘트라스트를 향상시킴과 아울러 표시되는 자막의 밝기를 일정하게 유지시킬 수 있도록 한 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

최근, 대두되고 있는 평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 및 발광 표시장치(Light Emitting Display) 등이 있다.

평판 표시장치 중 액정 표시장치는 해상도, 컬러표시 및 화질 등이 우수하여 노트북, 데스크 탑 모니터 및 모바일용 단말기에 활발하게 적용되고 있다.

이러한, 액정 표시장치는 영상신호에 따라 백 라이트 유닛으로부터 조사되는 광의 투과율을 조절하여 원하는 영상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정 표시장치는 복수의 액정 셀을 가지고 영상을 표시하는 액정패널, 액정패널을 구동하기 위한 구동회로 및 액정패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛 등을 구비한다.

종래에는 백 라이트 유닛이 영상신호와 무관하게 항상 일정한 밝기의 광을 일정한 주기로 발생하도록 하는 블링킹(Blinking) 구동기술을 사용하였는데, 이러한 경우 액정 표시장치의 소비전력이 증가하면서도 모션 블러링(Motion Blurring) 이나 고스트(Ghost) 현상 등이 발생하기도 하였다.

이에 따라, 최근에는 표시되는 영상의 밝기에 따라 백 라이트의 온-오프 타이밍을 제어하여 소비전력을 저감하는 기술이 적용되기도 한다. 이때, 영상 데이터의 변환 없이 백 라이트의 온-오프 타이밍을 제어하게 되면 표시 영상의 밝기가 저하됨과 아울러 생동감이 떨어지게 되므로 영상 데이터의 밝기 값을 변환 처리해야만 한다.

하지만, 표시 영상에 자막이 삽입되는 경우에 있어서는 백 라이트의 온-오프 타이밍을 제어할 수 없기 때문에 상기의 소비전력 저감 효과가 없어지는 단점이 발생한다. 다시 말하여, 자막이 삽입되어 있는 경우에 백 라이트의 온-오프 타이밍을 제어하게 되면 자막의 밝기가 주변 영상의 밝기에 따라 계속 변화하기 때문에 사용자가 쉽게 인지하는 등의 문제가 발생하게 된다.

이에 따라, 자막이 삽입된 경우에는 백 라이트의 온-오프 타이밍을 제어할 수 없을뿐더러, 제어하더라도 표시 영상의 자막은 대부분 최대 밝기의 데이터들로 이루어지기 때문에 영상 데이터의 밝기 값을 변환해도 소비 전력의 저감 효과는 줄어들게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 백 라이트의 소비전력을 저감시키면서도 표시 영상의 시각적 콘트라스트를 향상시킴과 아울러 표시되는 자막의 밝기를 일정하게 유지시킬 수 있도록 한 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치는 복수의 화소영역을 구비하여 형성된 액정패널; 외부로부터 입력되는 영상 데이터로부터 자막 데이터를 추출함과 아울러 상기 영상 데이터의 휘도 정보에 대응하도록 디밍 제어신호를 생성하고 상기 자막 데이터의 계조 레벨을 상기 디밍 제어신호에 따라 변환함으로써 변환 데이터를 생성하는 영상 변환 처리부; 상기 변환 데이터를 액정패널의 구동에 알맞게 정렬하여 상기 액정패널을 구동하기 위한 데이터 드라이버에 공급함과 아울러 상기의 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 디밍 제어신호에 따라 상기 액정패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 영상 변환 처리부는 상기 입력된 영상 데이터로부터 상기 휘도 정보를 검출하고 검출된 상기 휘도 정보에 따라 상기 영상 데이터의 명함 대비를 확장시켜 확장 데이터를 생성함과 아울러 상기 검출된 휘도 정보에 대응하도록 상기 디밍 제어신호를 생성하는 화질 개선부, 상기의 영상 데이터로부터 자막 데이터를 검출하 고 상기 디밍 제어신호의 레벨에 따라 상기 자막 데이터의 계조 레벨을 일괄적으로 변환하여 출력하는 자막 영상 처리부, 및 상기의 확장 데이터와 상기 계조 레벨이 변환된 자막 데이터를 통합하여 상기 변환 데이터를 생성하고 생성된 상기의 변환 데이터를 상기 타이밍 컨트롤러에 공급하는 영상 통합 처리부를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 화질 개선부는 상기 입력된 영상 데이터로부터 상기의 휘도 정보를 추출하고 추출된 상기 휘도 정보를 이용하여 상기 영상 데이터의 명암 대비가 확장되도록 상기의 확장 데이터를 생성하는 영상 변조부, 및 상기 추출된 휘도 정보에 대응하도록 듀티 비가 변환된 상기 디밍 제어신호를 생성하여 상기 자막 영상 처리부 및 상기 백 라이트 유닛에 공급하는 백 라이트 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 자막 영상 처리부는 상기 영상 데이터로부터 에지 정보와 폐곡선 정보를 추출하여 자막의 위치 정보를 검출하고 상기 검출된 위치 정보를 이용하여 적어도 한 프레임 단위로 상기 자막 데이터를 검출하는 자막 데이터 검출부, 및 상기 화질 개선부로부터 입력되는 상기 디밍 제어신호의 레벨에 따라 상기 자막 데이터의 계조 레벨들을 변환하여 출력하는 자막 데이터 변환부를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 자막 데이터 변환부는 상기 디밍 제어신호의 레벨 변화 폭을 적어도 한 프레임 단위로 검출하고 상기 디밍 제어신호의 레벨 변화 폭에 반비례하도록 상기 자막 데이터의 계조 값을 일괄 변환하여 상기 영상 통합 처리부에 공급한 것을 특 징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 영상 데이터로부터 자막 데이터를 추출하는 단계; 상기 영상 데이터의 휘도 정보에 대응하도록 디밍 제어신호를 생성하는 단계; 상기 추출된 자막 데이터의 계조 레벨을 상기 디밍 제어신호에 따라 변환함으로써 변환 데이터를 생성하는 단계; 상기 변환 데이터를 액정패널의 구동에 알맞게 정렬하여 상기 액정패널을 구동하기 위한 데이터 드라이버에 공급하는 단계; 및 상기 디밍 제어신호에 따라 상기 액정패널에 광을 조사하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 디밍 제어신호 생성단계는 상기 입력된 영상 데이터로부터 상기 휘도 정보를 검출하는 단계, 상기 검출된 상기 휘도 정보에 따라 상기 영상 데이터의 명함 대비를 확장시켜 확장 데이터를 생성하는 단계, 및 상기 검출된 휘도 정보에 대응하도록 상기 디밍 제어신호를 생성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 변환 데이터 생성단계는 적어도 한 프레임 단위로 자막 데이터를 추출하는 단계, 상기 디밍 제어신호의 레벨에 따라 상기 자막 데이터의 계조 레벨을 일괄적으로 변환하여 출력하는 단계, 및 상기의 확장 데이터와 상기 계조 레벨이 변환된 자막 데이터를 통합하여 상기 변환 데이터를 생성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 자막 데이터 추출단계는 상기 영상 데이터로부터 에지 정보를 추출하는 단계, 상기 에지 정보를 이를 이용하여 폐곡선 정보를 추출하여 자막의 위치 정보를 검출하는 단계, 및 상기 검출된 위치 정보를 이용하여 적어도 한 프레임 단위로 상기 자막 데이터를 검출하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 자막 데이터 변환단계는 상기 디밍 제어신호의 레벨 변화 폭을 적어도 한 프레임 단위로 검출하는 단계, 및 상기 디밍 제어신호의 레벨 변화 폭에 반비례하도록 상기 자막 데이터의 계조 값을 일괄 변환하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액정표시장치의 구동장치와 그 구동방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 외부로부터 입력되는 영상 데이터의 휘도 정보를 분석하고, 분석된 휘도 정보에 따라 영상 데이터의 명암 대비를 확장시켜서 표시함으로써 표시 영상의 시각적 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

둘째, 영상 데이터의 휘도 정보에 대응되도록 백 라이트의 온/오프 타이밍을 제어함으로써 백 라이트 유닛의 소비 전력을 절감하면서도 액정패널에서 생동감있고 역동적인 영상을 표시할 수 있다.

셋째, 매 프레임 단위로 자막 영상을 추출하고 추출된 자막 영상의 계조 레벨을 백 라이트에서 발생되는 광의 휘도 레벨과 반비례 되도록 변환하기 때문에 액정패널에서 표시되는 자막의 휘도를 항상 일정하게 유지시킬 수 있다.

이하, 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치와 그의 구동방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치를 나타낸 구성도이다.

도 1에 도시된 액정 표시장치는 복수의 화소영역을 구비하여 형성된 액정패널(2); 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)을 구동하는 데이터 드라이버(4); 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)을 구동하는 게이트 드라이버(6); 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)로부터 자막 데이터를 추출함과 아울러 상기 영상 데이터(RGB)의 휘도 정보에 대응하도록 디밍 제어신호(Dim)를 생성하고 상기 자막 데이터의 계조 레벨을 상기 디밍 제어신호(Dim)에 따라 변환함으로써 변환 데이터(M_RGB)를 생성하는 영상 변환 처리부(10); 상기 변환 데이터(M_RGB)를 액정패널(2)의 구동에 알맞게 정렬하여 데이터 드라이버(4)에 공급함과 아울러 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 생성하여 게이트 및 데이터 드라이버(4,6)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(8); 및 상기 디밍 제어신호(Dim)에 따라 액정패널(2)에 광을 조사하는 백 라이트 유닛(18)을 구비한다.

액정패널(2)은 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)과 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 의해 정의되는 각 화소영역에 형성된 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor) 및 TFT와 접속된 액정 커패시터(Clc)를 구비한다. 액정 커패시터(Clc)는 TFT와 접속된 화소전극, 화소전극과 액정을 사이에 두고 대면하는 공통전극으로 구성된다. TFT는 각각의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)으로부터의 스캔펄스에 응답하여 각각의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로부터의 영상신호를 화소전극에 공급한다. 액정 커패시터(Clc)는 화소전극에 공급된 영상신호와 공통전극에 공급된 공통전압의 차전압을 충전하고, 그 차전압에 따라 액정 분자들의 배열을 가변시켜 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현한다. 그리고, 액정 커패시터(Clc)에는 스토리지 커패시터(Cst)가 병렬로 접속되어 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압이 다음 데이터 신호가 공급될 때까지 유지되게 한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 화소전극이 이전 게이트 라인과 절연막을 사이에 두고 중첩되어 형성된다. 이와 달리 스토리지 커패시터(Cst)는 화소전극이 스토리지 라인과 절연막을 사이에 두고 중첩되어 형성되기도 한다.

데이터 드라이버(4)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 데이터 제어신호(DCS) 예를 들어, 소스 스타트 펄스(SSP; Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(SSC; Source Shift Clock), 소스 출력 인에이블(SOE; Source Output Enable) 신호 등을 이용하여, 타이밍 컨트롤러(8)로부터 정렬된 데이터(Data)를 아날로그 전압 즉, 영상신호로 변환한다. 구체적으로, 데이터 드라이버(4)는 SSC에 따라 타이밍 컨트롤러(8)를 통해 감마 변환되어 정렬된 데이터(Data)를 래치한 후, SOE 신호에 응답하여 각 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 스캔펄스가 공급되는 1수평 주기마다 1수평 라인 분의 영상신호를 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다. 이때, 데이터 드라이버(4)는 정렬된 데이터(Data)의 계조 값에 따라 소정 레벨을 가지는 정극성 또는 부극성의 감마전압을 선택하고 선택된 감마전압을 영상신호로 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다.

게이트 드라이버(6)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 게이트 제어신호(GCS) 예 를 들어, 게이트 스타트 펄스(GSP; Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC; Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블(GOE; Gate Output Enable) 신호에 응답하여 순차적으로 스캔펄스를 발생하고, 이를 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급한다. 다시 말하여, 게이트 드라이버(6)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 GSP를 GSC에 따라 쉬프트 시켜서 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 스캔펄스 예를 들어, 게이트 온 전압을 순차적으로 공급한다. 그리고, 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 게이트 온 전압이 공급되지 않는 기간에는 게이트 오프 전압을 공급한다. 여기서, 게이트 드라이버(6)는 스캔펄스의 펄스 폭을 GOE 신호에 따라 제어한다.

영상 변환 처리부(10)는 외부 예를 들어, 그래픽 시스템(미도시)으로부터 입력된 영상 데이터(RGB)의 휘도 정보 또는 계조 정보를 검출하여 히스토그램을 생성한다. 그리고, 생성된 히스토그램을 분석하여 분석된 결과에 대응하도록 입력된 영상 데이터(RGB)의 명암 대비를 확장시킨다. 또한, 영상 변환 처리부(10)는 입력된 영상 데이터(RGB)로부터 자막 데이터를 추출함과 아울러, 상기 검출된 휘도 정보 또는 계조 정보에 대응하도록 디밍 제어신호(Dimming Control Signal, Dim)를 생성한다. 그리고, 추출된 자막 데이터를 상기 디밍 제어신호(Dim)에 따라 변환한 다음, 상기의 명암 대비가 확장된 데이터와 변환된 자막 데이터를 통합함으로써 변환 데이터(M_RGB)를 생성하게 된다. 이러한 영상 변환 처리부(10)는 첨부된 도면을 참조하여 이 후에 좀더 구체적으로 설명하기로 한다.

타이밍 컨트롤러(8)는 영상 변환 처리부(10)로부터 입력되는 변환 데이터(M_RGB)를 액정패널(2)의 구동에 알맞도록 정렬하여 데이터 드라이버(4)에 공급 한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(8)는 영상 변환 처리부(10)를 통해 입력되는 동기신호 즉, 도트클럭(DCLK), 데이터 인에이블 신호(DE), 수평 및 수직 동기신호(Hsync,Vsync) 중 적어도 하나를 이용하여 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 생성하고, 이를 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)에 각각 공급함으로써 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)를 제어한다.

백 라이트 유닛(18)은 액정패널(2)에 광을 발생하는 복수의 광원과 상기 각 광원으로부터 입사되는 광의 효율을 향상시키는 광학부를 구비한 백라이트(12), 영상 변환 처리부(10)로부터의 디밍 제어신호(Dim)에 따라 펄스 폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 신호를 생성하는 인버터 제어부(14), 및 상기 PWM 신호에 응답하여 상기 각 광원들을 구동하기 위한 교류 구동신호(ADS)를 생성하고 이를 상기 각 광원들에 공급하는 인버터(16)를 구비한다.

여기서, 백 라이트(12)의 광원으로는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)등과 같은 실린더형 램프들이 주로 이용된다. 램프들은 인버터(16)로부터의 교류 구동신호(ADS)에 의해 광을 발생한다. 이러한, 백 라이트(12)는 복수의 램프를 상기의 교류 구동신호(ADS)에 따라 동시 또는 순차적으로 온/오프시켜서 광을 발생하게 된다. 아울러, 광학부는 광원으로부터의 입사광을 확산 및 집광시켜 광 효율을 향상시키게 된다.

인버터 제어부(14)는 영상 변환 처리부(10)로부터 입력되는 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비에 대응하도록 PWM 신호를 생성하여 인버터(16)로 공급한다. 여기서, PWM 신호는 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비 정보에 따라 램프의 온/오프 주기 예를 들어, 하이/로우 주기가 가변된 신호이다.

인버터(16)는 복수의 램프들을 구동하기 위한 교류 구동신호(ADS)를 생성하게 되는데 이때, 인버터 제어부(14)로부터의 PWM 신호에 따라 교류 구동신호(ADS)를 공급 또는 차단함으로써 램프들을 온/오프 시키는 버스트 모드(Burst Mode)로 구동한다.

도 2는 도 1에 도시된 영상 변환 처리부를 구체적으로 나타낸 구성도이다.

도 2에 도시된 영상 변환 처리부(10)는 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)로부터 휘도 정보를 검출하고 검출된 휘도 정보에 따라 입력된 영상 데이터(RGB)의 명함 대비를 확장시켜 확장 데이터(C_RGB)를 생성함과 아울러 상기 검출된 휘도 정보에 대응하도록 디밍 제어신호(Dim)을 생성하는 화질 개선부(20), 상기의 영상 데이터(RGB)로부터 자막 데이터(TI)를 검출하고 상기 화질 개선부(20)로부터의 디밍 제어신호(Dim)에 따라 자막 데이터(TI)의 계조 레벨을 일괄적으로 변환하여 출력하는 자막 영상 처리부(40), 및 상기의 확장 데이터(C_RGB)와 계조 레벨이 변환된 자막 데이터(D_TI)를 통합하여 변환 데이터(M_RGB)를 생성하고 생성된 변환 데이터(M_RGB)를 타이밍 컨트롤러(8)에 공급하는 영상 통합 처리부(50)를 구비한다.

화질 개선부(20)는 영상 데이터(RGB)로부터 휘도 정보를 추출하고 추출된 휘도 정보에 따라 영상 데이터(RGB)의 명암 대비가 확장 되도록 영상 데이터(RGB)의 계조 레벨을 변환하게 된다. 그리고, 화질 개선부(20)는 검출된 휘도 정보에 대응되도록 디밍 제어신호(Dim)을 생성하여 자막 영상 처리부(40)와 인버터 제어부(14) 에 각각 공급한다.

이를 위해, 화질 개선부(20)는 도 3과 같이 영상 데이터(RGB)로부터 휘도 정보를 추출하고, 추출된 휘도 정보를 이용하여 영상 데이터(RGB)의 명암 대비가 확장되도록 확장 데이터(C_RGB)를 생성하는 영상 변조부(50), 및 상기 추출된 휘도 정보에 대응하도록 듀티 비가 변환된 디밍 제어신호(Dim)를 생성하여 상기 자막 영상 처리부(40) 및 백 라이트 유닛(18)에 공급하는 백 라이트 제어부(30)를 구비한다.

영상 변조부(50)는 영상 데이터(RGB)로부터 휘도 성분(Y)을 추출하고, 추출된 휘도 성분(Y)을 이용하여 영상 데이터(RGB)의 명암 대비가 확장되도록 확장 데이터(C_RGB)를 생성한다. 이를 위해, 영상 변조부(50)는 휘도/색분리부(21), 지연부(22), 휘도/색믹싱부(23), 히스토그램 분석부(25), 히스토그램 변조부(26), 메모리(27) 및 룩업 테이블(28)을 구비한다.

휘도/색분리부(21)는 영상 데이터(RGB)를 휘도 성분(Y) 및 색차 성분(U,V)으로 분리한다. 여기서, 휘도 성분(Y) 및 색차 성분(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(25)는 휘도 성분(Y)을 프레임 단위의 계조로 구분한다. 다시 말하여, 히스토그램 분석부(25)는 프레임 단위로 휘도 성분(Y)을 각각의 계조에 대응되도록 배치하여 도 4와 같은 히스토그램(Histogram)을 얻는다. 이때, 히스토그램을 분석함으로써 영상의 밝기 정보 다시 말해, 휘도 정보 등을 파악할 수 있다. 예를 들어, 히스토그램이 오른쪽(높은 계조)으로 치우치면 밝은 화면으로 판단되고, 히스토그램이 왼쪽(낮은 계조)으로 치우치면 어두운 화면으로 판단된다. 한편, 히스토그램 분석부(25)는 한 프레임의 휘도 성분(Y)을 나타내는 히스토그램을 분석하여 현재 프레임의 휘도 정보(밝기의 최소값, 최대값, 평균값, 최빈값 등)를 파악한다. 아울러, 히스토그램 분석부(25)는 파악된 휘도 정보에 대응되는 제어신호(CS)를 백라이트 제어부(30)로 공급한다.

히스토그램 변조부(26)는 히스토그램 분석부(25)로부터 휘도 정보 및 히스토그램을 입력받고, 입력받은 히스토그램의 명암 대비를 확장한 변조된 휘도 성분(YM)을 생성한다. 이때, 히스토그램 변조부(26)는 룩업 테이블(28)에 저장되어 있는 기준 변조데이터를 참조하여 변조된 휘도 성분(YM)을 생성한다.

룩업 테이블(28)에는 휘도 정보에 대응되는 다양한 기준 변조데이터가 저장된다. 다시 말하여, 룩업 테이블(28)에는 소정의 휘도 정보에 대응되어 명암 대비가 확장될 수 있도록 다양한 패턴의 기준 변조데이터가 저장된다. 예를 들어, 도 4와 같이 히스토그램이 히스토그램 변조부(26)로 입력될 때 히스토그램 변조부(26)는 룩업 테이블(28)에 저장되어 있는 기준 변조데이터를 참조하여 도 5와 같이 변 조된 휘도 성분(YM)을 생성한다. 이때, 변조된 휘도 성분(YM)의 계조는 전체 영역에 확장 분포된다. 이와 같이, 휘도 성분(YM)이 전체영역에 확장 분포되면 어두운 휘도와 밝은 휘도의 명암 대비가 뚜렷히 나타날 수 있다. 한편, 룩업 테이블(28)에 저장되는 기준 변조데이터는 다양한 히스토그램에 대응되어 명암 대비가 확장될 수 있도록 실험적으로 정해진다. 그리고, 실제 룩업 테이블(28)은 메모리(27)에 저장된다.(본 발명에서는 룩업 테이블(28)을 명확히 나타내기 위하여 메모리(27)와 룩업 테이블(28)을 분리하여 도시하였다.)

지연부(22)는 히스토그램 분석부(25) 및 히스토그램 변조부(26)에서 휘도 성분(Y)이 분석되는 동안 색차 성분(U,V)을 지연시킨다. 그리고, 지연부(22)는 변조된 휘도 성분(YM)과 동기되어 지연된 색차 성분(UD,VD)을 휘도/색 믹싱부(23)로 공급한다.

휘도/색 믹싱부(23)는 변조된 휘도 성분(YM) 및 지연된 색차 성분(UD,VD)을 이용하여 확장 데이터(C_RGB)를 생성한다. 여기서, 확장 데이터(C_RGB)는 수학식 4 내지 6에 의하여 구해진다.

C_R = Y + 0.000×U + 1.140×V

C_G = Y - 0.396×U - 0.581×V

C_B = Y + 2.029×U + 0.000×V

이와 같은 영상 변조부(50)의 동작과정을 상세히 설명하면, 먼저 휘도/색 분리부(21)는 수학식 1 내지 수학식 3을 이용하여 영상 데이터(RGB)를 휘도 성분(Y) 및 색차 성분(U,V)으로 분리한다. 여기서, 휘도 성분(Y)은 히스토그램 분석부(25)로 입력되고 색차 성분(U,V)은 지연부(22)로 입력된다.

휘도 성분(Y)을 입력받은 히스토그램 분석부(25)는 휘도 성분(Y)을 프레임 단위의 계조로 구분하고, 구분된 휘도 성분(Y)으로부터 휘도 정보(휘도의 최소값, 최대값, 평균값, 최빈값 등)를 분석한다. 이 후, 히스토그램 분석부(25)는 휘도 정보에 비례되어 백 라이트 유닛(18)으로부터 빛이 발생될 수 있도록 제어신호(CS)를 생성하고, 생성된 제어신호(CS)를 백 라이트 제어부(30)으로 공급한다. 그리고, 히스토그램 분석부(25)는 휘도 정보 및 히스토그램 정보를 히스토그램 변조부(26)로 공급한다.

히스토그램 변조부(26)는 룩업 테이블(28)을 참조하여 자신에게 입력된 히스토그램의 명암 대비를 확장한다. 다시 말하여, 히스토그램 변조부(26)는 히스토그램이 전체 계조 영역으로 분포되도록 히스토그램이 확장된 변조된 휘도 성분(YM)을 생성하여 휘도/색 믹싱부(23)로 공급한다.

지연된 색차 성분(UD,VD) 및 변조된 휘도 성분(YM)을 입력받은 휘도/색 믹싱부(23)는 수학식 4 내지 6을 이용하여 확장 데이터(C_RGB)를 생성한다. 이때, 확장 데이터(C_RGB)는 변조된 휘도 성분(YM)에 의하여 생성되기 때문에 뚜렷한 명암을 갖게 된다. 즉, 본 발명에서는 변조된 휘도 성분(YM)을 전체 계조 영역으로 분포시켜 뚜렷한 명암을 가지는 확장 데이터(C_RGB)을 생성할 수 있고, 이에 따라 생 동감 있는 영상을 액정패널(2)에서 표시할 수 있다. 다시 말하여, 밝은 색은 더욱 밝게 표시되고 어두운 색부분은 더욱 어두워져 대비가 강조됨과 아울러 백 라이트(12)의 소비 전력을 절감할 수 있다.

백 라이트 제어부(30)는 히스토그램 분석부(30)로부터 공급되는 제어신호(CS)에 대응되도록 디밍 제어신호(Dim)를 생성하고, 생성된 디밍 제어신호(Dim)를 인버터 제어부(14)로 공급한다. 여기서, 디밍 제어신호(Dim)는 히스토그램 분석부(25)에서 분석된 휘도 정보에 비례하도록 백 라이트(12)에서 광이 발생될 수 있도록하는 디지털 제어신호이다. 다시 말하여, 히스토그램 분석부(25)에서 분석된 휘도 정보가 높은 레벨을 갖는다면 높은 휘도의 광이 발생될 수 있도록 높은 레벨의 디지털 제어신호 즉, 디밍 제어신호(Dim)를 생성하고, 히스토그램 분석부(25)에서 분석된 휘도 정보가 낮은 휘도 레벨을 갖는다면 낮은 휘도의 광이 발생될 수 있도록 낮은 레벨의 디밍 제어신호(Dim)를 생성한다. 따라서, 본 발명의 백 라이트 제어부(30)는 밝은 색은 더욱 밝게 표시되고 어두운 색은 더욱 어둡게 표시될 수 있도록 백 라이트(12)의 광을 제어함으로써 명암 대비가 뚜렷한 영상이 액정패널(2)에서 표시될 수 있도록 한다.

한편, 도 2의 자막 영상 처리부(40)는 영상 데이터(RGB)로부터 에지 정보와 폐곡선 정보를 추출하여 자막의 위치 정보를 검출하고 검출된 위치 정보를 이용하여 적어도 한 프레임 단위로 자막 데이터(TI)를 검출하는 자막 데이터 검출부(41), 및 상기 화질 개선부(20)로부터 순차적으로 입력되는 디밍 제어신호(Dim)의 레벨 변화 폭에 반비례하도록 자막 데이터(TI)의 계조 레벨들을 변환하여 출력하는 자막 데이터 변환부(42)를 구비한다.

자막 데이터 검출부(41)는 도 6과 같이 입력된 영상 데이터(RGB)로부터 자막이 표시되는 영역의 위치 정보를 검출한다. 이를 위해, 자막 데이터 검출부(41)는 소벨(Sobel) 연산자를 이용하여 에지 정보를 검출(Edge Detection)하게 된다. 여기서, 소벨 연산자는 대표적인 1차 미분의 기울기 연산자로서 영상의 에지를 검출하거나 영상을 부드럽게 변환할 때 주로 사용된다. 이와 같이, 자막을 위치를 검출하기 위해서는 상술한 에지 정보 검출 외에도 일반적으로 알려진 연결 요소 방법(Connected Component Method), 질감 분류 방법(Texture Classification Method) 등이 사용될 수 있다. 통상적으로, 영상의 자막은 유사한 계조 레벨 또는 휘도 레벨로 이루어지며, 주변 영상과는 큰 차이의 계조 또는 휘도 레벨을 갖도록 설정된다. 이러한 자막은 대부분 표시 영상의 수평 하부 또는 수직 측부의 일정 위치에 표시되기 때문에 영상 데이터(RGB)에서 자막이 주로 표시되는 영역을 위주로 에지 정보를 검출하는 것이 바람직하다.

자막 데이터 검출부(41)는 에지 정보가 검출되면 모폴로지컬 크로싱 방법(Morphological Closing Method)을 수행하여 검출된 에지 정보의 경사도를 구해 에지 정보간에 폐곡선을 형성한다. 여기서, 모폴로지컬 크로싱 방법은 에지 정보들을 에지의 경사도에 따라 적어도 하나의 선으로 연결하여 폐곡선을 형성하도록 하는 방법이다. 영상 표시장치에서 표시되는 영상들은 글자를 제외하고는 대부분 폐곡선을 이루지 않기 때문에 폐곡선이 많이 형성된 위치의 정보가 자막의 위치정보가 될 수 있다. 하지만, 자막의 위치 정보를 더욱 확실하게 검출하기 위해서는 모폴로지컬 오프닝(Morphological Opening Method) 연산을 수행하여 폐곡선들의 내부를 동일 계조의 데이터로 채워 자막의 위치를 확인할 수도 있고, 동일 계조로 채워진 폐곡선 영역의 위치를 자막의 위치 정보로 명확히 설정할 수 있다. 여기서, 모폴로지컬 오프닝은 폐곡선 내부의 계조 레벨들을 서로 비교하여 가장 크거나 작은 레벨의 계조로 동일하게 변환함으로써 폐곡선 내부를 하나의 계조로 동일하게 채우는 방법이다.

이와 같이, 자막 데이터 검출부(41)는 영상 데이터(RGB)의 에지 정보를 구하고, 이를 폐곡선으로 연결한 다음 폐곡선의 내부를 동일 계조로 채워 자막의 위치를 확인한다. 이러한 자막 데이터 검출부(41)는 확인된 위치 정보를 저장하고 이 후 입력되는 영상 데이터(RGB)에서 연속적으로 예를 들어, 적어도 한 프레임 단위로 자막 데이터(TI)를 검출하게 된다.

이 후에 이루어지는 자막 데이터(TI) 검출시에는 맨 처음 추출된 자막 데이터(TI)를 마스크로 사용하거나 상기 저장된 자막의 위치 정보에 대응하는 영역에서 자막 데이터(TI)들을 검출하게 된다. 여기서, 상기의 과정을 통해 검출된 자막 데이터(TI)들은 소정의 필터링 과정을 거쳐 그 윤곽을 뚜렷하게 보정할 수도 있다. 이와 같이 검출된 자막 데이터(TI)를 영상으로 표시하면 도 7에 도시된 바와 같이 표시될 수 있다.

자막 데이터 변환부(42)는 자막 데이터 검출부(41)로부터 적어도 한 프레임 단위로 자막 데이터(TI)를 공급받는다. 그리고, 화질 개선부(20)로부터 순차적으로 입력되는 디밍 제어신호(Dim)의 레벨 변화 폭에 반비례하도록 자막 데이터(TI) 의 계조 레벨들을 변환한다. 구체적으로, 자막 데이터 변환부(42)는 화질 개선부(20)로부터 입력되는 디밍 제어신호(Dim)의 레벨 변화 폭을 적어도 한 프레임 단위로 검출하고, 상기 디밍 제어신호(Dim)의 레벨 변화 폭에 반비례하도록 자막 데이터(TI)의 계조 값을 일괄 변환한다.

상술한 바와 같이, 디밍 제어신호(Dim)는 백 라이트(12)에 구비된 램프들의 온/오프 타이밍을 제어하기 위한 디지털 신호로써 램프들의 온/오프 타이밍 즉, 듀티 비를 나타낸다. 이러한, 디밍 제어신호(Dim)의 레벨에 따라 백 라이트(12)에서 발생되는 광의 휘도(BL_Y)는 적어도 한 프레임 단위로 변화된다. 이에 따라, 자막 데이터 변환부(42)는 적어도 한 프레임 단위로 공급되는 디밍 제어신호(Dim)의 레벨 변화 폭을 적어도 한 프레임 단위로 검출하고 도 8에 도시된 바와 같이, 디밍 제어신호(Dim)의 레벨 변화 폭에 반비례하도록 자막 데이터(TI)의 계조 값을 일괄 변환하게 된다. 구체적으로, 디밍 제어신호(Dim)의 레벨이 높아질수록 램프의 온 타임 또한 길어지기 때문에 백 라이트(12)에서 발생되는 광의 휘도(BL_Y)도 증가하게 된다. 이때, 자막 데이터 변환부(42)는 자막 데이터(D_TI)의 계조 값을 디밍 제어신호(Dim)의 레벨 변화 폭에 반비례하도록 낮추기 때문에 자막 영상의 휘도(D_TI_Y)는 낮아지게 된다. 반면, 디밍 제어신호(Dim)의 레벨이 낮아지면 램프의 온 타임이 짧아지기 때문에 백 라이트(12)에서 발생되는 광의 휘도(BL_Y)도 낮아지게 된다. 그러면 자막 데이터 변환부(42)가 자막 데이터(D_TI)의 계조 값을 디밍 제어신호(Dim)의 레벨 변화 폭에 반비례하도록 높임으로써 자막 영상의 휘도(D_TI_Y)를 를 높이게 된다. 이와 같이, 자막 영상의 휘도(D_TI_Y)와 백 라이 트(12)에서 발생되는 광의 휘도(BL_Y)는 서로 반비례 관계를 유지하기 때문에 액정패널(2)에서 표시되는 영상의 자막 휘도(text_Y)는 항상 일정하게 유지될 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법은 입력되는 영상 데이터(RGB)의 휘도 정보(Y)를 분석하고, 분석된 휘도 정보(Y)에 따라 영상 데이터(RGB)의 명암 대비를 확장시켜서 표시하기 때문에 표시 영상의 시각적 콘트라스트가 향상될 수 있다. 아울러, 영상 데이터(RGB)의 휘도 정보(Y)에 대응되도록 백 라이트(12)의 광 휘도를 제어함으로써 액정패널(2)에서 생동감있고 역동적인 영상을 표시할 수 있다. 그리고, 본 발명에서는 적어도 한 프레임 단위로 자막 영상을 추출하고, 추출된 자막 영상의 계조 레벨을 백 라이트(12)에서 발생되는 광의 휘도(BL_Y) 레벨 변화 폭과 반비례 되도록 변환 출력하기 때문에 액정패널(2)에서 표시되는 영상의 자막 휘도(text_Y)를 항상 일정하게 유지시킬 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.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치를 나타낸 구성도.

도 2는 도 1에 도시된 영상 변환 처리부를 구체적으로 나타낸 구성도.

도 3은 도 2에 도시된 화질 개선부를 구체적으로 나타낸 구성도.

도 4는 도 3에 도시된 히스토그램 분석부의 동작과정을 나타내는 도면.

도 5는 도 3에 도시된 히스토그램 변조부의 동작과정을 나타내는 도면.

도 6은 도 2에 도시된 자막 데이터 검출부의 동작과정을 나타내는 입력 영상.

도 7은 도 2에 도시된 자막 데이터 변환부의 동작과정을 나타내는 자막 추출 영상.

도 8은 도 2에 도시된 자막 데이터 변환부의 동작을 설명하기 위한 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

2 : 액정패널 4 : 데이터 드라이버

6 : 게이트 드라이버 8 : 타이밍 컨트롤러

10 : 영상 변환 처리부 12 : 백 라이트

14 : 인버터 제어부 16 : 인버터

18 : 백 라이트 유닛 20 : 화질 개선부

30 : 백 라이트 제어부 40 : 자막 영상 처리부

41 : 자막 데이터 검출부 42 : 자막 데이터 변환부

Claims (10)

1. 복수의 화소영역을 구비하여 형성된 액정패널;

   외부로부터 입력되는 영상 데이터로부터 자막 데이터를 추출함과 아울러 상기 영상 데이터의 휘도 정보에 대응하도록 디밍 제어신호를 생성하고 상기 자막 데이터의 계조 레벨을 상기 디밍 제어신호에 따라 변환함으로써 변환 데이터를 생성하는 영상 변환 처리부;

   상기 변환 데이터를 액정패널의 구동에 알맞게 정렬하여 상기 액정패널을 구동하기 위한 데이터 드라이버에 공급함과 아울러 상기의 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및

   상기 디밍 제어신호에 따라 상기 액정패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 영상 변환 처리부는

   상기 입력된 영상 데이터로부터 상기 휘도 정보를 검출하고 검출된 상기 휘도 정보에 따라 상기 영상 데이터의 명함 대비를 확장시켜 확장 데이터를 생성함과 아울러 상기 검출된 휘도 정보에 대응하도록 상기 디밍 제어신호를 생성하는 화질 개선부,

   상기의 영상 데이터로부터 자막 데이터를 검출하고 상기 디밍 제어신호의 레 벨에 따라 상기 자막 데이터의 계조 레벨을 일괄적으로 변환하여 출력하는 자막 영상 처리부, 및

   상기의 확장 데이터와 상기 계조 레벨이 변환된 자막 데이터를 통합하여 상기 변환 데이터를 생성하고 생성된 상기의 변환 데이터를 상기 타이밍 컨트롤러에 공급하는 영상 통합 처리부를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 화질 개선부는

   상기 입력된 영상 데이터로부터 상기의 휘도 정보를 추출하고 추출된 상기 휘도 정보를 이용하여 상기 영상 데이터의 명암 대비가 확장되도록 상기의 확장 데이터를 생성하는 영상 변조부, 및

   상기 추출된 휘도 정보에 대응하도록 듀티 비가 변환된 상기 디밍 제어신호를 생성하여 상기 자막 영상 처리부 및 상기 백 라이트 유닛에 공급하는 백 라이트 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 자막 영상 처리부는

   상기 영상 데이터로부터 에지 정보와 폐곡선 정보를 추출하여 자막의 위치 정보를 검출하고 상기 검출된 위치 정보를 이용하여 적어도 한 프레임 단위로 상기 자막 데이터를 검출하는 자막 데이터 검출부, 및

   상기 화질 개선부로부터 입력되는 상기 디밍 제어신호의 레벨에 따라 상기 자막 데이터의 계조 레벨들을 변환하여 출력하는 자막 데이터 변환부를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 자막 데이터 변환부는

   상기 디밍 제어신호의 레벨 변화 폭을 적어도 한 프레임 단위로 검출하고 상기 디밍 제어신호의 레벨 변화 폭에 반비례하도록 상기 자막 데이터의 계조 값을 일괄 변환하여 상기 영상 통합 처리부에 공급한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
6. 영상 데이터로부터 자막 데이터를 추출하는 단계;

   상기 영상 데이터의 휘도 정보에 대응하도록 디밍 제어신호를 생성하는 단계;

   상기 추출된 자막 데이터의 계조 레벨을 상기 디밍 제어신호에 따라 변환함으로써 변환 데이터를 생성하는 단계;

   상기 변환 데이터를 액정패널의 구동에 알맞게 정렬하여 상기 액정패널을 구동하기 위한 데이터 드라이버에 공급하는 단계; 및

   상기 디밍 제어신호에 따라 상기 액정패널에 광을 조사하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 디밍 제어신호 생성단계는

   상기 입력된 영상 데이터로부터 상기 휘도 정보를 검출하는 단계,

   상기 검출된 상기 휘도 정보에 따라 상기 영상 데이터의 명함 대비를 확장시켜 확장 데이터를 생성하는 단계, 및

   상기 검출된 휘도 정보에 대응하도록 상기 디밍 제어신호를 생성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 변환 데이터 생성단계는

   적어도 한 프레임 단위로 자막 데이터를 추출하는 단계,

   상기 디밍 제어신호의 레벨에 따라 상기 자막 데이터의 계조 레벨을 일괄적으로 변환하여 출력하는 단계, 및

   상기의 확장 데이터와 상기 계조 레벨이 변환된 자막 데이터를 통합하여 상기 변환 데이터를 생성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 자막 데이터 추출단계는

   상기 영상 데이터로부터 에지 정보를 추출하는 단계,

   상기 에지 정보를 이를 이용하여 폐곡선 정보를 추출하여 자막의 위치 정보를 검출하는 단계, 및

   상기 검출된 위치 정보를 이용하여 적어도 한 프레임 단위로 상기 자막 데이터를 검출하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 자막 데이터 변환단계는

    상기 디밍 제어신호의 레벨 변화 폭을 적어도 한 프레임 단위로 검출하는 단계, 및

    상기 디밍 제어신호의 레벨 변화 폭에 반비례하도록 상기 자막 데이터의 계조 값을 일괄 변환하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.

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