KR20110066723A - Liquid crystal display and picture quality controlling method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 동영상 응답시간(Moving Picture Response Time : 이하, "MPRT") 성능을 향상시킬 수 있는 액정표시장치 및 그의 화질 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 "TFT")를 이용하여 동영상을 표시하고 있다. 이 액정표시장치는 음극선관(Cathode Ray Tube, 이하 "CRT)에 비하여 박형화 및 고정세화가 가능하여 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터 등에서 표시기에 응용됨은 물론, 텔레비젼에도 응용되어 빠르게 CRT를 대체하고 있다. An active matrix liquid crystal display device displays a moving image using a thin film transistor (“TFT”) as a switching element. This liquid crystal display device is thinner and higher resolution than cathode ray tube ("CRT"), so it is applied to display in portable information equipment, office equipment, computer, etc., and is rapidly replacing CRT. .
액정표시장치는 액정의 유지특성에 의해 동영상에서 화면이 선명하지 못하고 흐릿하게 보이는 블러링(Bluring) 현상이 나타나게 된다. CRT는 도 1과 같이 매우 짧은 시간 동안만 형광체를 발광시켜 셀에 데이터를 표시한 후에 그 셀에서 발광이 없는 임펄스 구동으로 화상을 표시한다. 이에 비하여, 액정표시장치는 도 2와 같 이 스캐닝기간 동안, 액정셀에 데이터가 공급된 후 나머지 필드 기간(또는 프레임기간) 동안 그 액정셀에 충전된 데이터가 유지되는 홀드 구동으로 화상을 표시한다. In the liquid crystal display, a blurring phenomenon in which a screen is not clear and blurry appears in a moving image due to the retention characteristics of the liquid crystal. As shown in FIG. 1, the CRT emits phosphor for only a very short time and displays data in a cell, and then displays an image by impulse driving without emitting light in the cell. In contrast, the liquid crystal display displays an image by a hold driving in which data is supplied to the liquid crystal cell during the scanning period and then the data stored in the liquid crystal cell is maintained for the remaining field period (or frame period) as shown in FIG. .
CRT에 표시되는 동영상은 임펄스 구동으로 표시되기 때문에 도 3과 같이 관람자가 느끼는 지각영상(Perceived image)이 선명하게 된다. 이에 비하여, 액정표시장치에서는 동영상에서 액정의 유지특성 때문에 도 4와 같이 관람자가 느끼는 지각영상의 명암이 뚜렷하지 않고 흐릿하게 보여진다. 이러한 지각영상의 차이는 움직임을 추종하는 눈에서 일시적으로 지속되는 영상의 적분효과에 기인한다. 따라서, 액정표시장치의 응답속도가 빠르다 하더라도, 눈의 움직임과 매 프레임의 정적영상(static image) 사이의 불일치로 인하여 MPRT 성능이 떨어지게 된다. 모션 블러(Motion blur) 현상을 개선하기 위하여, 비디오 데이터를 화면 상에 표시한 후에 그 화면에 블랙 데이터를 공급하여 액정표시장치를 준 임펄스 구동시키는 블랙 데이터 삽입기술이 알려져 있다. Since the video displayed on the CRT is displayed by impulse driving, a perceived image felt by the viewer as shown in FIG. 3 becomes clear. On the other hand, in the LCD, the contrast of the perceptual image felt by the viewer is not clearly seen and blurred due to the retention characteristics of the liquid crystal in the video. This difference in perceptual image is due to the integration effect of the image which persists temporarily in the eye following the movement. Therefore, even if the response speed of the liquid crystal display is fast, MPRT performance is degraded due to a mismatch between eye movement and a static image of each frame. In order to improve a motion blur phenomenon, a black data insertion technique is known in which video data is displayed on a screen, and then black data is supplied to the screen to impulse drive the liquid crystal display.
블랙 데이터 삽입기술은 도 5와 같이 화면의 한 프레임기간을 제1 서브프레임기간(SF1)과 제2 서브프레임기간(SF2)으로 시분할하고, 제1 서브프레임기간(SF1) 동안 디지털 비디오 데이터(RGB)를 화면에 순차적으로 표시한 후 제2 서브프레임기간(SF2) 동안 블랙 데이터(BD)를 삽입하여 화면에 순차적으로 표시한다. The black data embedding technique time-divides one frame period of a picture into a first subframe period SF1 and a second subframe period SF2 as shown in FIG. 5, and performs digital video data RGB during the first subframe period SF1. ) Is sequentially displayed on the screen, and black data BD is inserted during the second subframe period SF2 to sequentially display the screen.
그런데, 블랙 데이터 삽입기술은 블랙 데이터(BD)가 삽입된 만큼 휘도가 저하되어 영상의 재현율이 크게 떨어진다. 또한, 제1 서브프레임기간(SF1) 동안에는 밝은 영상이 표시되고 제2 서브프레임기간(SF2) 동안에는 어두운 영상이 표시되므 로, 밝은 영상과 어두운 영상이 주기적으로 반복되어 플리커가 심하다. However, in the black data insertion technology, the luminance decreases as much as the black data BD is inserted, and the reproduction rate of the image is greatly reduced. In addition, since a bright image is displayed during the first subframe period SF1 and a dark image is displayed during the second subframe period SF2, the bright image and the dark image are repeated periodically, resulting in severe flicker.
따라서, 본 발명의 목적은 휘도 저하나 플리커를 최소화하면서 MPRT 성능을 향상시킬 수 있도록 한 액정표시장치 및 그의 화질 제어방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device and an image quality control method thereof capable of improving MPRT performance while minimizing luminance degradation and flicker.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 변조 데이터가 표시되는 액정표시패널; 한 프레임 기간을 제1 서브 프레임 기간과 제2 서브 프레임 기간으로 분할하는 타이밍 콘트롤러; 하나 이상의 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널에 빛을 조사하는 백라이트; 및 입력 데이터를 분석하여 프레임 대표값을 도출하고, 상기 프레임 대표값을 기반으로 상기 광원들의 온 타임 듀티를 조절함과 아울러, 상기 프레임 대표값과 조절된 듀티를 고려하여 상기 입력 데이터를 상기 변조 데이터로 조정하는 화질 제어회로를 구비한다.In order to achieve the above object, the liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention comprises a liquid crystal display panel on which modulation data is displayed; A timing controller dividing one frame period into a first sub frame period and a second sub frame period; A backlight for irradiating light onto the liquid crystal display panel including one or more light sources; And extracting a frame representative value by analyzing input data, adjusting the on time duty of the light sources based on the frame representative value, and taking the input data into consideration of the frame representative value and the adjusted duty. And an image quality control circuit for adjusting to.
상기 화질 제어회로는, 일정 크기의 분석 영역을 대상으로 상기 입력 데이터를 프레임 단위로 분석하는 영상 분석부; 상기 분석 영역 내의 최대 계조값을 상기 프레임 대표값으로 도출하는 대표값 도출부; 상기 제2 서브 프레임 기간 동안 상기 광원들의 듀티를 최대로 조절하고, 상기 제1 서브 프레임 기간 동안 상기 광원들의 듀티를 상기 최대 계조값에 따라 다르게 조절하는 듀티 조절부; 및 상기 최대 계조값과 조절된 듀티를 고려하여 상기 입력 데이터를 상기 변조 데이터로 조정하는 데이터 변조부를 구비한다.The image quality control circuit may include an image analyzer configured to analyze the input data on a frame-by-frame basis in an analysis area having a predetermined size; A representative value deriving unit for deriving a maximum gray value in the analysis region as the frame representative value; A duty controller for adjusting the duty of the light sources to the maximum during the second sub frame period, and differently adjusting the duty of the light sources to the maximum gray value during the first sub frame period; And a data modulator for adjusting the input data to the modulated data in consideration of the maximum gray scale value and the adjusted duty.
상기 듀티 조절부는, 상기 최대 계조값이 미리 설정된 중간 계조값 이하이면, 상기 광원들이 상기 제1 서브 프레임 기간 동안 소등되도록 상기 광원들의 듀티를 0 %로 제어하고, 제2 서브 프레임 기간 동안 풀로 점등되도록 상기 광원들의 듀티를 50 %로 제어하며; 상기 최대 계조값이 상기 중간 계조값을 초과하면, 상기 광원들이 제2 서브 프레임 기간 동안 풀로 점등되도록 상기 광원들의 듀티를 50 %로 제어하고, 제1 서브 프레임 기간 동안 상기 중간 계조값과 최대 계조값 간의 휘도차에 대응되는 기간만큼 점등되도록 상기 광원들의 듀티를 C (C≤50)%로 제어한다.The duty controller is configured to control the duty of the light sources to 0% so that the light sources are turned off during the first sub frame period when the maximum gray level is less than or equal to a preset intermediate gray level value, and to be turned on in full during the second sub frame period. Control the duty of the light sources to 50%; If the maximum gray value exceeds the intermediate gray value, the duty of the light sources is controlled to 50% so that the light sources are turned on in full during the second sub frame period, and the intermediate gray value and the maximum gray value during the first sub frame period. The duty of the light sources is controlled to C (C≤50)% so as to be turned on for a period corresponding to the luminance difference between them.
상기 광원들의 듀티(C %)는 상기 중간 계조값과 최대 계조값 간의 휘도차에 비례하여 증가하도록 제어된다.The duty (C%) of the light sources is controlled to increase in proportion to the luminance difference between the intermediate gray value and the maximum gray value.
상기 데이터 변조부는, 상기 최대 계조값이 상기 중간 계조값 이하이면, 상기 분석 영역에 입력되는 데이터를 블랙 데이터로 변조하여 상기 제1 서브 프레임 기간 동안 출력하고, 상기 분석 영역에 입력되는 데이터를 듀티 50 % 에서 원래의 휘도값(듀티 100 %에서의 휘도값)과 동일한 휘도값을 발휘하도록 상향 조정된 데이터로 변조하여 상기 제2 서브 프레임 기간 동안 출력하며; 상기 최대 계조값이 중간 계조값을 초과하면, 상기 분석 영역에 입력되는 데이터를 화이트 데이터로 변조하여 상기 제2 서브 프레임 기간 동안 출력하고, 상기 분석 영역에 입력되는 데이터를 듀티 (50+C) % 에서 원래의 휘도값(듀티 100 %에서의 휘도값)과 동일한 휘도값을 발휘하도록 상향 조정된 데이터로 변조하여 상기 제1 서브 프레임 기간 동안 출력한다.The data modulator may modulate the data input to the analysis area into black data and output the black gray data for the first sub frame period when the maximum gray level value is less than or equal to the intermediate gray level value, and output the data input to the analysis area to the
상기 분석 영역은 화면 전체로 설정되거나 또는, 블록별로 설정되고; 상기 광원들의 듀티는 상기 분석 영역 단위로 조절된다.The analysis area is set to the entire screen or is set for each block; The duty of the light sources is adjusted in units of the analysis region.
본 발명의 실시예에 따라 변조 데이터가 표시되는 액정표시패널과, 한 프레임 기간을 제1 서브 프레임 기간과 제2 서브 프레임 기간으로 분할하는 타이밍 콘트롤러와, 하나 이상의 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널에 빛을 조사하는 백라이트를 갖는 액정표시장치의 화질 제어방법은, 일정 크기의 분석 영역을 대상으로 상기 입력 데이터를 프레임 단위로 분석하는 단계(A); 상기 분석 영역 내의 최대 계조값을 도출하는 단계(B); 상기 제2 서브 프레임 기간 동안 상기 광원들의 듀티를 최대로 조절하고, 상기 제1 서브 프레임 기간 동안 상기 광원들의 듀티를 상기 최대 계조값에 따라 다르게 조절하는 단계(C); 및 상기 최대 계조값과 조절된 듀티를 고려하여 상기 입력 데이터를 상기 변조 데이터로 조정하는 단계(D)를 포함한다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a liquid crystal display panel on which modulation data is displayed, a timing controller for dividing one frame period into a first sub frame period and a second sub frame period, and one or more light sources may be included in the liquid crystal display panel. A method of controlling an image quality of a liquid crystal display having a backlight for irradiating light may include: analyzing the input data on a frame-by-frame basis in an analysis area having a predetermined size (A); Deriving a maximum gray value in the analysis region (B); (C) adjusting a duty of the light sources to a maximum during the second sub frame period, and differently adjusting the duty of the light sources to the maximum gray value during the first sub frame period; And adjusting (D) the input data to the modulated data in consideration of the maximum gray scale value and the adjusted duty.
본 발명에 따른 액정표시장치 및 그의 화질 제어방법은 중간 계조값 이하의 저계조 영상에서는 휘도 저하나 플리커가 두드러지게 시인되지 않으므로 블랙 데이터와 그레이 데이터를 교대로 출력하여 MPRT 성능을 크게 개선한다. 이 저계조 영상에서는 50 %의 듀티로 광원들을 제어하기 때문에 백라이트 소비전력을 기존 대비 1/2 이하로 줄인다. The liquid crystal display and the image quality control method according to the present invention improve the MPRT performance by outputting the black data and the gray data alternately because the luminance degradation or the flicker is not remarkably seen in the low gradation image below the intermediate gradation value. In this low gradation image, the light source is controlled with a 50% duty, reducing the backlight power consumption to 1/2 or less of the conventional one.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그의 화질 제어방법은 중간 계조값을 초과하는 고계조 영상에서는 휘도 저하나 플리커가 두드러지게 시인될 수 있으므로 그레이 데이터와 화이트 데이터를 교대로 출력한다. 그리고, (50+C) %의 듀티로 광원들을 제어하여 그레이 데이터가 표시되는 일부 기간에서 백라이트를 소등시키기 때문에 휘도저하나 플리커를 최소화하면서 MPRT 성능을 크게 개선하고, 백라이트 소비전력을 기존 대비 줄인다. In addition, the liquid crystal display and the image quality control method according to the present invention outputs gray data and white data alternately because the luminance degradation or flicker may be remarkably recognized in the high gradation image exceeding the intermediate gradation value. In addition, by controlling the light sources with a duty of (50 + C)%, the backlight is turned off in some periods during which gray data is displayed, thereby greatly improving MPRT performance while minimizing brightness and flicker, and reducing backlight consumption.
이하, 도 6 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 11.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여준다.6 shows a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(10), 타이밍 콘트롤러(11), 데이터 구동회로(12), 게이트 구동회로(13), 화질 제어회로(14), 광원 구동회로(15), 및 백라이트(16)를 구비한다. 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)는 패널 구동회로를 구성한다.Referring to FIG. 6, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes a liquid
액정표시패널(10)은 두 장의 유리기판과 이들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들(DL)과 다수의 게이트라인들(GL)이 교차된다. 데이터라인들(DL)과 게이트라인들(GL)의 교차 구조에 의해 액정표시패널(10)에는 액정셀(Clc)들이 매트릭스 형태로 배치된다. 또한, 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 TFT, TFT에 접속된 액정셀(Clc)의 화소전극(1), 및 스토리지 커패시터(Cst) 등이 형성된다. The liquid
액정표시패널(10)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극(2)이 형성된다. 공통전극(2)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 액정표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. The black matrix, the color filter, and the
데이터 구동회로(12)는 다수의 데이터 드라이브 집적회로들을 포함한다. 데이터 드라이브 집적회로는 클럭신호를 샘플링하기 위한 쉬프트레지스터, 데이터를 일시저장하기 위한 레지스터, 쉬프트레지스터로부터의 클럭신호에 응답하여 데이터를 1 라인분씩 저장하고 저장된 1 라인분의 데이터를 동시에 출력하기 위한 래치, 래치로부터의 디지털 데이터값에 대응하여 감마기준전압의 참조하에 정극성/부극성의 감마전압을 선택하고 이를 이용하여 정극성/부극성의 데이터전압을 발생하는 디지털/아날로그 변환기, 정극성/부극성 데이터전압이 공급되는 데이터라인을 선택하기 위한 멀티플렉서, 및 멀티플렉서와 데이터라인 사이에 접속된 출력버퍼 등을 구비한다. 데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 변조 데이터(R'G'B')를 래치하고, 이 래치된 데이터(R'G'B')를 정극성/부극성 감마보상전압을 이용하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압으로 변환한 후 데이터라인들(DL)에 공급한다. 이러한 데이터 구동회로(12)의 동작은 매 프레임마다 두 번씩 행해진다.The
게이트 구동회로(13)는 다수의 게이트 드라이브 집적회로들을 포함한다. 게이트 드라이브 집적회로는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 구비한다. 게이트 구동회로(13)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 스캔펄스(또는 게이트펄스)를 순차적으로 출력하여 게이트라인들(GL)에 공급한다. 이러한 게이트 구동회로(13)의 동작은 매 프레임마다 두 번씩 행해진다.The
타이밍 콘트롤러(11)는 외부의 시스템 보드로부터의 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)에 기초하여 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들(DDC, GDC)을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 데이터 제어신호(DDC)와 게이트 제어신호(GDC)를 체배하여 120×N(N은 2 이상의 양의 정수)Hz의 프레임 주파수, 예컨대 240Hz의 프레임 주파수로 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작을 제어한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 한 프레임기간을 제1 서브 프레임 기간과 제2 서브 프레임 기간으로 시분할하고, 화질 제어회로(14)에서 입력되는 변조 데이터(R'G'B')를 체배된 프레임 주파수에 동기시켜 데이터 구동회로(12)에 공급한다.The
백라이트(16)는 하나 이상의 광원들을 포함하여 액정표시패널(10)에 빛을 조사한다. 백라이트(16)는 직하형(Direct type)과 에지형(Edge type) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 직하형 백라이트(16)는 액정표시패널(10)의 아래에 다수의 광학시트들과 확산판이 적층되고 확산판 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 에지형 백라이트(16)는 액정표시패널(10)의 아래에 다수의 광학시트들과 도 광판이 적층되고 도광판의 측면에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 광원들은 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL) 및 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp : EEFL)와 같은 선광원들로 구현될 수 있으며, 또한 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)와 같은 점광원들로 구현될 수 있다.The
광원 구동회로(15)는 화질 제어회로(14)로부터 입력되는 광원 제어신호(LCS)에 응답하여 광원들을 구동한다.The light
화질 제어회로(14)는 입력 데이터(RGB)의 분석 결과를 토대로 프레임 대표값을 도출하고, 프레임 대표값을 기반으로 광원 제어신호(LCS)를 발생하여 광원들의 온 타임 듀티(Duty)를 조절함과 아울러, 프레임 대표값과 조절된 듀티를 고려하여 입력 데이터(RGB)를 변조한다.The image
도 7의 화질 제어회로(14)를 보여준다.7 shows the image
도 7을 참조하면, 화질 제어회로(14)는 영상 분석부(141), 대표값 도출부(142), 듀티 조절부(143) 및 데이터 변조부(144)를 구비한다.Referring to FIG. 7, the image
영상 분석부(141)는 일정 크기의 분석 영역(들)을 대상으로 입력 데이터(RGB)를 프레임 단위로 분석하고 이 분석 결과를 대표값 도출부(142)로 출력한다. 여기서, 분석 영역은 화면 전체로 설정(글로벌 디밍 구현시)되거나 또는, 블록별로 설정(로컬 디밍 구현시)될 수 있다.The
대표값 도출부(142)는 입력 데이터(RGB)의 분석 결과를 토대로 프레임 대표값을 도출한다. 프레임 대표값은 분석 영역 내의 최대 계조값(B)을 지시한다. 대 표값 도출부(142)는 분석 영역 내에서 특정 임계치를 만족하는 계조값들 중 가장 높은 계조값을 최대 계조값(B)으로 도출한다. 특정 임계치는 각 계조값을 갖는 픽셀 데이터들의 갯수 및/또는 각 계조값의 분포 밀도를 고려하여 다르게 정해질 수 있다. The representative
듀티 조절부(143)는 대표값 도출부(142)로부터 입력되는 최대 계조값(B)을 미리 설정된 중간 계조값(A)과 비교한다. 중간 계조값(A)은 광원들을 온 타임 듀티 100%로 구동시킨 상태에서 피크 화이트 계조값의 절반 휘도를 발휘하는 계조값을 의미한다. 예컨대, 피크 화이트 계조값이 255 gray일 때, 중간 계조값(A)은 160 gray로 설정될 수 있다.The
상기 비교 결과 최대 계조값(B)이 중간 계조값(A) 이하이면, 듀티 조절부(143)는 도 8과 같이 해당 분석 영역에 대응되는 광원들이 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 소등(OFF)되도록 그들의 듀티를 0 %로 제어하고, 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 풀로 점등(ON)되도록 그들의 듀티를 50 %로 제어한다. 따라서, 한 프레임 기간 동안 광원들의 총 듀티는 50 %로 조절된다. 예컨대, 도 9와 같이 160 gray의 중간 계조값(A)에 대응하여 80 gray의 최대 계조값(B)이 입력되면, 듀티 조절부(143)는 광원들의 듀티를 제1 서브 프레임 기간(SF1)에 0 % 할당하고, 제2 서브 프레임 기간(SF2)에 50 % 할당한다. As a result of the comparison, when the maximum gray value B is less than or equal to the intermediate gray value A, the
상기 비교 결과 최대 계조값(B)이 중간 계조값(A)을 초과하면, 듀티 조절부(143)는 도 8과 같이 해당 분석 영역에 대응되는 광원들이 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 풀로 점등(ON)되도록 그들의 듀티를 50 %로 제어하고, 제1 서브 프레 임 기간(SF1) 동안 중간 계조값(A)과 최대 계조값(B) 간의 휘도차에 대응되는 기간만큼 점등(ON)되도록 그들의 듀티를 C (C≤50)%로 제어한다. 따라서, 한 프레임 기간 동안 광원들의 총 듀티는 (50+C) %로 조절된다. 제1 서브 프레임 기간(SF1) 내에서 광원들의 듀티(C %)는 중간 계조값(A)과 최대 계조값(B) 간의 휘도차가 커질수록 증가한다. 예컨대, 도 10a와 같이 160 gray의 중간 계조값(A)에 대응하여 200 gray의 최대 계조값(B)이 입력되면, 듀티 조절부(143)는 광원들의 듀티를 제2 서브 프레임 기간(SF2)에 50 % 할당하고, 제1 서브 프레임 기간(SF1)에 20 % 할당한다. 20 %의 듀티는 200 gray와 160 gray 간의 휘도차를 구현하기 위한 최소값이다. 또한, 도 10b와 같이 160 gray의 중간 계조값(A)에 대응하여 240 gray의 최대 계조값(B)이 입력되면, 듀티 조절부(143)는 광원들의 듀티를 제2 서브 프레임 기간(SF2)에 50 % 할당하고, 제1 서브 프레임 기간(SF1)에 40 % 할당한다. 40 %의 듀티는 240 gray와 160 gray 간의 휘도차를 구현하기 위한 최소값이다.As a result of the comparison, when the maximum gray value B exceeds the intermediate gray value A, the
데이터 변조부(144)는 대표값 도출부(142)로부터 입력되는 최대 계조값(B)을 중간 계조값(A)과 비교하고, 그 비교 결과와 듀티 조절부(143)에서 조절된 듀티를 고려하여 입력 데이터(RGB)를 변조한다.The data modulator 144 compares the maximum gray value B input from the representative
상기 비교 결과 최대 계조값(B)이 중간 계조값(A) 이하이면, 데이터 변조부(144)는 도 8과 같이 해당 분석 영역에 입력되는 데이터(RGB)를 피크 블랙 계조값(0 gray)을 갖는 블랙 데이터로 변조하여 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 출력하고, 해당 분석 영역에 입력되는 데이터(RGB)를 듀티 50 % 에서 원래의 휘도값(듀티 100 %에서의 휘도값)과 동일한 휘도값을 발휘하도록 상향 조정된 데이터로 변조 하여 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 출력한다. 예컨대, 도 9와 같이 160 gray의 중간 계조값(A)에 대응하여 80 gray의 최대 계조값(B)이 입력되면, 데이터 변조부(144)는 0 gray의 블랙 데이터를 변조 데이터(R'G'B')로 하여 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 출력하고, 듀티 50 % 에서 원래의 휘도값과 동일한 휘도값을 발휘하도록 상향 조정된 데이터를 변조 데이터(R'G'B')로 하여 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 출력한다. As a result of the comparison, if the maximum gray value B is less than or equal to the intermediate gray value A, the data modulator 144 may select the peak RGB
상기 비교 결과 최대 계조값(B)이 중간 계조값(A)을 초과하면, 데이터 변조부(144)는 도 8과 같이 해당 분석 영역에 입력되는 데이터(RGB)를 피크 화이트 계조값(255 gray)을 갖는 화이트 데이터로 변조하여 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 출력하고, 해당 분석 영역에 입력되는 데이터(RGB)를 듀티 (50+C) % 에서 원래의 휘도값(듀티 100 %에서의 휘도값)과 동일한 휘도값을 발휘하도록 상향 조정된 데이터로 변조하여 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 출력한다. 예컨대, 도 10a와 같이 160 gray의 중간 계조값(A)에 대응하여 200 gray의 최대 계조값(B)이 입력되면, 데이터 변조부(144)는 255 gray의 화이트 데이터를 변조 데이터(R'G'B')로 하여 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 출력하고, 듀티 70 % 에서 원래의 휘도값과 동일한 휘도값을 발휘하도록 상향 조정된 데이터를 변조 데이터(R'G'B')로 하여 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 출력한다. 또한, 도 10b와 같이 160 gray의 중간 계조값(A)에 대응하여 240 gray의 최대 계조값(B)이 입력되면, 데이터 변조부(144)는 255 gray의 화이트 데이터를 변조 데이터(R'G'B')로 하여 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 출력하고, 듀티 90 % 에서 원래의 휘도값과 동일한 휘도값을 발휘하도록 상향 조정된 데이터를 변조 데이터(R'G'B')로 하여 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 출력한다.As a result of the comparison, when the maximum gray value B exceeds the intermediate gray value A, the data modulator 144 displays the data RGB input to the corresponding analysis area as shown in FIG. 8, with the peak white
이와 같이 화질 제어회로(14)는 중간 계조값(A) 이하의 저계조 영상에서는 휘도 저하나 플리커가 두드러지게 시인되지 않으므로 블랙 데이터와 그레이 데이터를 교대로 출력하여 MPRT 성능을 크게 개선한다. 더욱이, 화질 제어회로(14)는 50 %의 듀티로 광원들을 제어하기 때문에 백라이트 소비전력을 기존 대비 1/2 이하로 줄인다. As such, the image
화질 제어회로(14)는 중간 계조값(A)을 초과하는 고계조 영상에서는 휘도 저하나 플리커가 두드러지게 시인될 수 있으므로 그레이 데이터와 화이트 데이터를 교대로 출력한다. 그리고, 화질 제어회로(14)는 (50+C) %의 듀티로 광원들을 제어하여 그레이 데이터가 표시되는 일부 기간에서 백라이트를 소등시키기 때문에 휘도저하나 플리커를 최소화하면서 MPRT 성능을 크게 개선하고, 백라이트 소비전력을 기존 대비 줄인다. The image
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 화질 제어방법을 보여준다.11 illustrates a method for controlling image quality of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 이 화질 제어방법은 일정 크기의 분석 영역(들)을 대상으로 입력 데이터(RGB)를 프레임 단위로 분석한다.(S10,S20) 여기서, 분석 영역은 화면 전체로 설정(글로벌 디밍 구현시)되거나 또는, 블록별로 설정(로컬 디밍 구현시)될 수 있다.Referring to FIG. 11, the image quality control method analyzes input data RGB on a frame-by-frame basis for analysis area (s) of a predetermined size (S10, S20). Dimming implementation) or block-by-block setting (local dimming implementation).
이 화질 제어방법은 입력 데이터(RGB)의 분석 결과를 토대로 해당 분석 영역 내의 최대 계조값(B)을 도출한다.(S30) S30 단계에서는 분석 영역 내에서 특정 임계치를 만족하는 계조값들 중 가장 높은 계조값을 최대 계조값(B)으로 도출한다. 특정 임계치는 각 계조값을 갖는 픽셀 데이터들의 갯수 및/또는 각 계조값의 분포 밀도를 고려하여 다르게 정해질 수 있다. The image quality control method derives the maximum gray value B in the analysis area based on the analysis result of the input data RGB. (S30) In step S30, the highest gray level value satisfying a specific threshold value in the analysis area is obtained. The gray scale value is derived as the maximum gray scale value (B). The specific threshold may be determined differently in consideration of the number of pixel data having each gray value and / or the distribution density of each gray value.
이 화질 제어방법은 도출된 최대 계조값(B)을 미리 설정된 중간 계조값(A)과 비교한다.(S40) 여기서, 중간 계조값(A)은 광원들을 온 타임 듀티 100%로 구동시킨 상태에서 피크 화이트 계조값의 절반 휘도를 발휘하는 계조값을 의미한다. 예컨대, 피크 화이트 계조값이 255 gray일 때, 중간 계조값(A)은 160 gray로 설정될 수 있다.This image quality control method compares the derived maximum gradation value B with a preset intermediate gradation value A (S40). Here, the intermediate gradation value A is obtained by driving the light sources at 100% on-time duty. It means a gradation value that exhibits half the luminance of the peak white gradation value. For example, when the peak white gray value is 255 gray, the intermediate gray value A may be set to 160 gray.
상기 비교 결과 최대 계조값(B)이 중간 계조값(A) 이하이면(Yes), 이 화질 제어방법은 해당 분석 영역에 대응되는 광원들이 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 소등(OFF)되도록 그들의 듀티를 0 %로 제어하고, 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 풀로 점등(ON)되도록 그들의 듀티를 50 %로 제어한다. 그리고, 이 화질 제어방법은 해당 분석 영역에 입력되는 데이터(RGB)를 피크 블랙 계조값(0 gray)을 갖는 블랙 데이터로 변조하여 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 출력하고, 해당 분석 영역에 입력되는 데이터(RGB)를 듀티 50 % 에서 원래의 휘도값(듀티 100 %에서의 휘도값)과 동일한 휘도값을 발휘하도록 상향 조정된 데이터로 변조하여 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 출력한다.(S50)If the maximum gray value B is less than or equal to the intermediate gray value A (Yes), the image quality control method is adapted to turn off the light sources corresponding to the corresponding analysis area during the first sub frame period SF1. The duty is controlled to 0%, and their duty is controlled to 50% so as to be fully turned on for the second sub frame period SF2. The image quality control method modulates the data RGB input to the corresponding analysis area into black data having a peak black gray value (0 gray), outputs the same during the first sub frame period SF1, and inputs the data to the corresponding analysis area. The data RGB is modulated into data adjusted upward to exhibit the same luminance value as the original luminance value (luminance value at 100% duty) at the
상기 비교 결과 최대 계조값(B)이 중간 계조값(A)을 초과하면(No), 이 화질 제어방법은 해당 분석 영역에 대응되는 광원들이 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 풀로 점등(ON)되도록 그들의 듀티를 50 %로 제어하고, 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 중간 계조값(A)과 최대 계조값(B) 간의 휘도차에 대응되는 기간만큼 점등(ON)되도록 그들의 듀티를 C %로 제어한다. 따라서, 한 프레임 기간 동안 광원들의 총 듀티는 (50+C) %로 조절된다. 제1 서브 프레임 기간(SF1) 내에서 광원들의 듀티(C %)는 중간 계조값(A)과 최대 계조값(B) 간의 휘도차에 비례하여 조절된다. 그리고, 이 화질 제어방법은 해당 분석 영역에 입력되는 데이터(RGB)를 피크 화이트 계조값(255 gray)을 갖는 화이트 데이터로 변조하여 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 출력하고, 그 분석 영역에 입력되는 데이터(RGB)를 듀티 (50+C) % 에서 원래의 휘도값(듀티 100 %에서의 휘도값)과 동일한 휘도값을 발휘하도록 상향 조정된 데이터로 변조하여 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 출력한다.(S60) When the maximum gray value B exceeds the intermediate gray value A as a result of the comparison (No), the image quality control method indicates that the light sources corresponding to the corresponding analysis area are turned on in full during the second sub frame period SF2. Their duty is controlled to 50% as much as possible, and their duty is set to C% so as to be turned on for a period corresponding to the luminance difference between the intermediate gray value A and the maximum gray value B during the first sub frame period SF1. To control. Thus, the total duty of the light sources for one frame period is adjusted to (50 + C)%. The duty C% of the light sources within the first sub frame period SF1 is adjusted in proportion to the luminance difference between the intermediate gray value A and the maximum gray value B. FIG. The image quality control method modulates the data RGB input to the corresponding analysis area into white data having a peak white gray value (255 gray), outputs the same during the second sub frame period SF2, and inputs to the analysis area. The resultant data RGB from the duty (50 + C)% to the data adjusted upward so as to have the same luminance value as the original luminance value (the luminance value at the 100% duty), and then, during the first sub frame period SF1. Output (S60)
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.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
도 1은 음극선관의 발광특성을 나타내는 특성도.1 is a characteristic diagram showing light emission characteristics of a cathode ray tube;
도 2는 액정표시장치의 발광특성을 나타내는 특성도.2 is a characteristic diagram showing light emission characteristics of a liquid crystal display device;
도 3은 관람자가 느끼는 음극선관의 지각영상을 나타내는 도면. 3 is a diagram illustrating a perceptual image of a cathode ray tube felt by a viewer;
도 4는 관람자가 느끼는 액정표시장치의 지각영상을 나타내는 도면. 4 is a diagram illustrating a perceptual image of a liquid crystal display that a viewer feels.
도 5는 종래의 블랙데이터 삽입 기술을 설명하기 위한 도면.5 is a diagram for explaining a conventional black data insertion technique.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 도면.6 illustrates a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 도 6의 화질 제어회로를 상세히 보여주는 도면.7 is a view showing in detail the image quality control circuit of FIG.
도 8은 화질 제어회로에서 듀티 조절과 데이터변조가 수행되는 것을 설명하기 위한 도면.8 is a view for explaining that the duty control and data modulation is performed in the image quality control circuit.
도 9는 최대 계조값이 중간 계조값 이하일 때 화질 제어회로의 동작 예를 보여주는 도면.9 is a view showing an example of the operation of the image quality control circuit when the maximum gradation value is less than the intermediate gradation value.
도 10a 및 도 10b는 최대 계조값이 중간 계조값을 초과할 때 화질 제어회로의 동작 예를 보여주는 도면들.10A and 10B are diagrams showing an example of the operation of the image quality control circuit when the maximum gradation value exceeds the intermediate gradation value.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 화질 제어방법을 보여주는 도면.11 is a view illustrating a method of controlling image quality of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10 : 액정표시패널 11 : 타이밍 콘트롤러10 liquid
12 : 데이터 구동회로 13 : 게이트 구동회로12: data driving circuit 13: gate driving circuit
14 : 화질 제어회로 15 : 광원 구동회로14: image quality control circuit 15: light source driving circuit
16 : 백라이트 141 : 영상 분석부16: backlight 141: image analyzer
142 : 대표값 도출부 143 : 듀티 조절부142: representative value deriving unit 143: duty control unit
144 : 데이터 변조부 144: data modulation unit
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