KR20110078709A

KR20110078709A - 액정 표시장치 및 그의 구동방법

Info

Publication number: KR20110078709A
Application number: KR1020090135585A
Authority: KR
Inventors: 안충환; 이재우
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2011-07-07
Also published as: KR101676245B1

Abstract

본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로, 특히 영상 데이터의 게인 변화에 따라 백라이트의 디밍(Dimming) 신호를 자동으로 제어할 수 있는 액정 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 입력되는 영상 데이터 신호에 따라 액정의 광 투과율을 제어하여 화상을 표시하는 액정패널; 상기 액정패널에 광을 공급하는 백라이트; 상기 백라이트의 구동을 제어하는 백라이트 구동부; 입력되는 영상 신호를 프레임 단위의 영상 데이터 신호로 변환하고, 상기 영상 데이터 신호를 상기 액정패널 및 상기 백라이트 구동부에 공급하는 타이밍 컨트롤러; 사용자로부터 상기 백라이트의 구동을 위한 디밍 신호 레인지의 변경 요청에 따라 상기 영상 데이터 신호의 게인 값을 조절함과 아울러, 상기 백라이트의 구동을 위한 최대 디밍 값 및 디밍 포인트의 파라미터를 변경하는 파라미터 생성부를 포함한다.

백라이트, 디밍, 감마(Gamma), 게인(Gain)

Description

액정 표시장치 및 그의 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}

액티브 매트릭스(Active Matrix) 타입의 액정 표시장치는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)를 통해 액정의 광 투과율을 조절하여 영상을 표시하고 있다. 이러한, 액정 표시장치는 경량, 박형, 저 소비 전력구동 등의 장점으로 인해 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터 및 IT 제품에 적용되어 그 응용범위가 넓어지고 있다.

액정 표시장치는 자체 발광소자가 아니기 때문에 액정패널의 하부에 마련된 백라이트 유닛을 통해 공급되는 광을 이용하여 영상을 표시하게 된다. 액정패널의 액정층에 투과하는 광의 투과율이 최대로 증가하면, 상기 액정패널은 휘도가 높은 화이트 영상을 구현하게 되고, 액정층의 광의 투과율이 최소로 감소하면 상기 액정패널은 휘도가 낮은 블랙 영상을 구현하게 된다.

도 1을 참조하면, 통상 액정 표시장치는 백라이트 유닛에서 최대 휘도로 광을 조사하고, 액정패널에서 단위 셀 단위로 인가되는 전계에 따라서 백라이트 유닛에서 조사되는 광의 투과량을 조절하여 화상을 표시하게 된다. 따라서, 일반 구동의 경우에 액정패널에 표시되는 화상의 휘도는 액정 셀의 광 투과량 즉, 액정 패널에 공급되는 영상 데이터에 따라서 달라지게 된다.

최근 저 소비 전력 및 DCR(Dynamic Contrast Ratio)의 중요도가 증가함에 따라, 영상 데이터(Data)와 백라이트(Back Light)의 밝기를 연동하여 구동하는 글로벌 디밍(Global Dimming), 로컬 디밍(Local Dimming), 옵티컬 파워컨트롤(Optical Power Control) 방식과 같은 다이나믹 구동방식에 대한 관심이 높아지고 있다.

액정패널에서 표시되는 화상의 휘도는 액정의 광 투과율을 백라이트에서 조사되는 휘도에 따라 달라지게 된다. 다이나믹(Dynamic) 구동방식과 같이, 디밍 신호를 감소시켜 백라이트에서 조사되는 광의 휘도를 줄인 상태에서 액정패널에 표시되는 화상의 휘도를 원래의 휘도로 나타내기 위해서는 백라이트의 휘도를 줄인 만큼 상대적으로 영상 데이터의 계조 값을 높여 줘야 한다.

이러한 경우, 백라이트에서 조사되는 광의 휘도가 감소하여도 액정패널의 광 투과율이 증가되어, 사용자는 액정패널에서 표시되는 화상을 원래의 휘도로 느낄 수 있게 된다. 이를 위해, 영상 데이터의 가중치인 게인(Gain)을 이용하여 한 프레임 내의 모든 영상 데이터를 변경하게 된다. 따라서, 영상 데이터에 반영되는 게인이 크면 클수록 영상 데이터의 레인지(가변 범위)가 커지게 되며, 이와 함께 백라이트의 휘도를 조절하는 디밍 신호의 레인지도 커지게 된다.

상술한 바와 같이, 게인이 증가되면 영상 데이터의 변동이 커지게 되므로, 고 휘도 또는 저휘도에서 발생될 수 있는 사이드 이펙트(side effect)와 트레이드 오프(trade off)를 고려하여 영상 데이터의 게인과 백라이트의 디밍 신호의 레인지를 적절히 조절해 주어야 한다.

백라이트의 디밍 신호 레인지(Dimming Range)를 설정하기 위해서는 상기 디밍 신호 레인지와 대응되는 게인을 산출해야 하며, 게인에 따른 백라이트의 디밍 신호의 최대 디밍 값, 최소 디밍 값 및 디밍 포인트(Dimming Point)를 설정해 주어야 한다. 이러한, 게인에 따른 백라이트의 디밍 신호 레인지에 따라 PWM(pulse width modulation) 방식을 이용하여 백라이트 휘도를 설정하여 감마 커브를 맞추게 된다.

종래 기술에 따른 액정 표시장치에서는 액정패널을 구동시키는 타이밍 컨트롤러의 레지스터(register)에 엔지니어가 영상 데이터의 게인 및 디밍 신호 레인지의 파라미터를 각각에 해당하는 어드레스(address)에 하나씩 입력하고, 이를 타이밍 컨트롤러가 재 해석하여 감마 커브를 맞추도록 구동하고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 엔지니어에 의해 최초 설정된 최대 게인 설정되면, 상기 최대 게인에 해당하는 디밍 포인트에 따라 백라이트의 디밍이 가변 되는데, 최대 게인 값을 4.25 설정한 경우 디밍 포인트는 0에서부터 6 또는 7까지 변동시킬 수 있게 된다. 여기서, 디밍 포인트는 특정 그레이(Gray)를 의미하며, 상기 디밍 포인트에 영상 데이터의 가중치인 게인이 곱해져 액정패널에서 표시되는 휘도가 결정되게 된다.

따라서, 특정 범위에서 백라이트의 디밍 신호 레인지를 가변 시키기 위해서는 그에 해당하는 최대 게인 값을 설정해줘야 하는데, 최대 게인 값을 변경하면 백라이트의 디밍 신호 레인지 및 디밍 포인트가 변하게 되므로 해당 계조에서 감마 커브의 특성이 틀어지는 문제점이 발생될 수 있다.

이러한, 감마 커브의 틀어짐을 방지하기 위해서는 게인의 변화에 따른 영상 데이터의 변경뿐만 아니라, 백라이트의 디밍 신호 레인지, 디밍 포인트의 파라미터도 변경해 주어야 한다. 예를 들어, 백라이트의 구동을 최대 휘도 대비 20% ~ 70% 내에서 가변 시키면서 백라이트를 구동시키고자 하는 경우, 감소된 백라이트의 휘도에 대응하여 영상 데이터의 게인 값을 증가, 일 예로서 게인 값을 기존의 4.25에서 6.5로 증가시켜 설정해 주어야 한다.

상기 게인과 디밍 신호의 레인지, 디밍 포인트를 적절히 조절하지 않으면 영상 데이터의 휘도에 영향을 미치는 감마 커브(Gamma Curve)가 틀어지게 되는데, 종래 기술에 따른 액정 표시장치에서는 게인 및 디밍 신호 레인지의 파라미터들과 감마 커브를 맞추기 위해서 각 디밍 포인트에 해당하는 값들을 측정하여 엔지니어가 직접 하나하나 변경하여야 하는 문제점이 있다.

특히, 종래 기술에 따른 액정 표시장치에서는 화상을 시청하는 사용자가 상기 게인 및 디밍 신호의 레인지를 조절하여 자신의 취향에 맞는 표시품질을 요구하거나 소비 전력을 줄일 수 있는 구동 모드를 원하는 경우, 감마의 틀어짐을 방지하면서 상술한 게인과 디밍 신호의 레인지를 적절한 값으로 조절하기 위한 구성 및 방법에 대하여 구체적으로 제시하고 있지 못하다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사용자의 선택에 따라 백라이트의 디밍 가변 범위를 자동으로 제어하여 백라이트의 종류, 수량 및 특성에 제한 없이 백라이트의 디밍을 제어할 수 있는 액정 표시장치 및 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 표시품질에 영향을 미치는 감마의 틀어짐 없이 영상 데이터의 게인 및 백라이트의 디밍(Dimming)을 제어할 수 있는 액정 표시장치 및 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사용자의 선택에 따라 영상 데이터의 게인 및 백라이트의 디밍(Dimming)을 제어하여 사용자의 취향에 적합한 표시품질 제공할 수 있는 액정 표시장치 및 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 영상 데이터의 게인 변화에 따라 백라이트의 디밍(Dimming)을 자동으로 제어하여 소비전력을 줄일 수 있는 액정 표시장치 및 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 입력되는 영상 데이터 신호에 따라 액정의 광 투과율을 제어하여 화상을 표시하는 액정패널; 상기 액정패널에 광을 공급하는 백라이트; 상기 백라이트의 구동 을 제어하는 백라이트 구동부; 입력되는 영상 신호를 프레임 단위의 영상 데이터 신호로 변환하고, 상기 영상 데이터 신호를 상기 액정패널 및 상기 백라이트 구동부에 공급하는 타이밍 컨트롤러; 사용자로부터 상기 백라이트의 구동을 위한 디밍 신호 레인지의 변경 요청에 따라 상기 영상 데이터 신호의 게인 값을 조절함과 아울러, 상기 백라이트의 구동을 위한 최대 디밍 값 및 디밍 포인트의 파라미터를 변경하는 파라미터 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 상기 파라미터 생성부는 상기 디밍 신호 레인지에 포함된 최대 디밍 값과 기 설정되어 저장된 이전 최대 디밍 값의 비율을 산출하여 새로운 최대 디밍 값을 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 상기 파라미터 생성부는 상기 새로운 최대 디밍 값과 기 설정되어 저장된 화상의 각 그레이 별 이전 디밍 포인트를 이용하여, 새로운 디밍 포인트를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 상기 파라미터 생성부는 상기 새로운 최대 디밍 값과 기 설정되어 저장된 상기 이전 디밍 포인트를 이용하여 상기 액정패널에 표시될 화상의 각 그레이 별 새로운 디밍 포인트를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 상기 파라미터 생성부는 상기 디밍 신호 레인지에 포함된 최소 디밍 값과 상기 새로운 디밍 포인트를 이용하여 상기 영상 데이터 신호에 가중되는 새로운 게인 값을 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 상기 백라이트 구동부는 상기 새로 운 최대 게인 값 및 새로운 디밍 포인트를 이용하여 상기 백라이트를 일정 범위의 휘도를 나타내도록 구동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 외부로부터 입력되는 영상 신호를 액정패널의 구동에 알맞은 프레임 단위의 영상 데이터 신호 변환하여 액정패널에 화상을 표시하는 액정 표시장치의 구동방법에 있어서, 상기 액정패널에 표시되는 화상을 시청하는 사용자로부터 백라이트의 휘도를 제어하는 디밍 신호 레인지가 입력되면, 상기 디밍 신호 레인에 포함된 최대 디밍 값 기초하여 백라이트의 구동을 위한 새로운 최대 디밍 값 및 새로운 디밍 포인트를 생성하는 단계; 상기 디밍 신호 레인에 포함된 최소 디밍 값과 상기 새로운 디밍 포인트를 이용하여 영상 데이터에 가중되는 새로운 최대 게인 값을 생성하는 단계; 상기 새로운 최대 디밍 값, 새로운 디밍 포인트 및 새로운 최대 게인 값을 메모리에 저장 가능한 형태로 변환하여 상기 메모리에 저장하는 단계; 및 상기 프레임 단위의 영상 데이터 신호에 상기 새로운 최대 디밍 값, 새로운 디밍 포인트 및 새로운 최대 게인 값을 포함시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 상기 최대 디밍 값 및 디밍 포인트를 포함하는 영상 데이터 신호를 이용하여 백라이트를 일정 범위의 휘도를 나타내도록 구동시키는 단계; 및 상기 최대 게인 값을 포함하는 영상 데이터 신호를 이용하여 액정패널을 구동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치 및 구동방법은 사용자의 선택에 따라 백라이트의 가변 범위를 자동으로 제어하여 백라이트의 종류, 수량 및 특성에 제한 없이 백라이트의 디밍 값을 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치 및 구동방법은 표시품질에 영향을 미치는 감마의 틀어짐 없이 영상 데이터의 게인 및 백라이트의 디밍(Dimming)값을 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치 및 구동방법은 사용자의 선택에 따라 영상 데이터의 게인 및 백라이트의 디밍(Dimming)값을 제어하여 사용자의 취향에 적합한 표시품질 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치 및 구동방법은 영상 데이터의 게인 변화에 따라 백라이트의 디밍(Dimming)을 자동으로 제어하여 소비전력을 줄일 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 파라미터 생성부를 나타내는 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 타이밍 컨트롤러(110), 데이터 구동 회로부(120), 게이트 구동 회로부(130), 액정패 널(140), 백라이트 구동부(150), 백라이트 유닛(160) 및 상기 타이밍 컨트롤러(110)에 내장된 파라미터 생성부(200)를 포함한다.

액정패널(140)은 복수의 데이터 라인(DL)과 복수의 게이트 라인(GL)에 의해 정의되는 화소영역 마다 형성된 박막 트랜지스터(FTF, 142), 및 박막 트랜지스터(142)에 접속된 액정 커패시터 및 스토리지 커패시터를 포함하여 구성된다. 액정 커패시터는 박막 트랜지스터에 접속된 화소전극과 액정을 사이에 두고 상기 화소전극과 대면하는 공통전극으로 구성된다.

박막 트랜지스터(142)는 각 게이트 라인(GL)으로부터의 게이트 전압에 응답하여 각 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 전압을 화소전극에 공급한다. 이러한, 액정 커패시터는 화소전극에 공급된 데이터 전압과 공통전극에 공급된 공통전압의 차이 전압을 충전하고, 그 차이 전압에 따라 액정의 광 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 구현한다.

스토리지 커패시터는 액정 커패시터에 충전된 전압을 다음 데이터 전압이 공급될 때까지 유지시키는 것으로, 상기 스토리지 커패시터는 화소전극과 이전 게이트 라인의 중첩에 의해 형성되거나, 화소전극과 스토리지 라인의 중첩 또는 화소전극과 공통전극 라인의 중첩에 의해 형성될 수 있다.

감마기준전압 발생부(미도시)는 입력되는 전원전압(VDD)을 이용하여 정극성 및 부극성의 감마기준전압(GMA1~GMA14)을 생성하여 상기 데이터 구동 회로부(120)에 공급한다.

데이터 구동 회로부(120)는 타이밍 컨트롤러(110)로부터 입력되는 영상 데이 터 신호(R', G', B')를 래치하고, 상기 감마기준전압 발생부로부터의 아날로그 정극성/부극성 기준감마전압을 이용하여 래치된 영상 데이터 신호를 정극성/부극성 아날로그 데이터 전압으로 변환한 후, 극성 제어신호(POL)에 대응되는 극성을 가지는 아날로그 영상 데이터 전압을 생성하여 데이터 라인들(DL)에 공급한다.

이를 위해, 데이터 구동 회로부(120)는 도시하지 않은 쉬프트 레지스터, 래치, 디지털-아날로그 변환부, 및 출력 버퍼 등을 포함하는 복수의 데이터 드라이버 집적회로들을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한, 데이터 구동 회로부(120)는 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package: TCP)를 통해 액정패널(140)의 라인들과 전기적으로 접속되거나, 액정패널(140)의 제조공정 시 박막 트랜지스터(142) 형성과 동시에 액정패널(140)의 기판상에 형성될 수 있다.

여기서, 상기 영상 데이터 신호(R', G', B')는 사용자로부터 모드(디밍 신호 레인지 선택)가 입력되는 경우, 후술되는 파라미터 생성부(200)에 의해서 게인이 변경된 영상 데이터 신호이다. 상기 영상 데이터 신호의 게인이 변경되면 실제 액정패널(140)에 공급되는 영상 데이터가 달라져, 액정의 광 투과율이 달라지게 된다. 일 예로서, 게인이 증가되면 이에 따라 액정패널(140)에 공급되는 영상 데이터의 계조 값이 달라지게 된다. 따라서, 액정패널(140)은 상기 게인이 증가되면 백라이트 유닛으로부터 공급되는 광의 투과량이 증가하고, 반대로 상기 게인이 감소되면 백라이트 유닛으로부터 공급되는 광의 투과량이 감소하게 된다.

여기서, 한가지 고려해야 할 사항은 게인의 변화에 따라서 광 투과율이 변화되면 감마 커브가 틀어질 수 있기 때문에, 감마 커브의 틀어짐을 방지하기 위해 백 라이트의 구동을 위한 디밍 신호의 파라메터들의 변경도 함께 이루어 져야 한다.

즉, 게인이 변경되어도 사용자가 시청하는 화면의 휘도를 원래의 휘도를 유지시키기 위해서, 액정패널(140)의 광 투과율이 증가된 만큼 백라이트의 디밍 신호를 변경하여 백라이트의 휘도를 조절하게 된다. 이때, 백라이트의 휘도의 조절은 디밍 신호의 레인지(최대 디밍 값, 최소 디밍 값) 및 디밍 포인트에 따라 이루어짐으로, 후술되는 파라미터 생성부(200)에서 게인의 변화에 따라서 상기 디밍 신호의 레인지 및 디밍 포인트의 파라미터들을 변경하여 감마 커브가 틀어지는 것을 방지하게 된다.

게이트 구동 회로부(130)는 타이밍 컨트롤러(110)로부터의 게이트 제어신호(GCS)와 게이트 쉬프트 클럭(GSC)에 따라 게이트 전압을 생성하고, 생성된 게이트 전압을 게이트 라인들(GL)에 순차적으로 공급한다. 이때, 게이트 구동 회로부(130)는 게이트 하이전압(VGH) 및 게이트 로우전압(VGL)에 따라 게이트 전압의 레벨을 결정한다.

상기 게이트 구동 회로부(130)는 쉬프트 레지스터 및 쉬프트 레지스터의 출력신호를 박막 트랜지스터(142)의 구동에 적합한 스윙 폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터를 포함하는 복수의 게이트 드라이버 집적회로들을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한, 게이트 구동 회로부(130)는 테이프 캐리어 패키지(TCP)를 통해 액정패널(140)의 게이트 라인과 전기적으로 접속되거나, 액정패널(140)의 제조공정 시 박막 트랜지스터(142) 형성과 동시에 액정패널(140)의 기판상에 형성될 수 있다.

도시되지 않은 공통전압 발생부는 고전위 전원전압(VDD)을 공급받아 공통전 압(Vcom)을 생성하고, 생성된 공통 전압(Vcom)을 액정패널(140)의 각 픽셀에 형성된 액정셀(Clc)들에 공급한다

상기 백라이트 유닛(160)은 액정패널(140)에 조사되는 광을 생성하는 복수의 백라이트(CCFL, LED)와, 상기 복수의 백라이트 상에 배치되어 백라이트로부터 조사되는 광을 상기 액정패널(140) 방향으로 안내함과 아울러, 광 효율을 향상시키는 광학부재(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서, 광학 부재는 광을 액정패널(140)의 전면에 걸쳐 균일하게 조사되도록 하는 확산판, 확산판으로부터 출사된 광을 집광시켜 광 효율을 향상시키는 프리즘 시트 및 광을 편광 시키는 편광 시트를 포함할 수 있다.

상기 백라이트는 공급되는 전압의 크기 또는 전류량에 따라서 휘도가 조절되게 되는데, 백라이트 구동부(150)는 구형파 신호를 삼각파 신호로 변화시킨 후, 삼각파신호를 통해 외부로부터 공급되는 전원 전압을 백라이트의 구동을 위한 구동 전원으로 변화시켜 백라이트에 공급한다. 이때, 백라이트 구동부(150)는 디밍 신호를 이용하여 백라이트에 공급되는 전압의 크기, 전류량 또는 백라이트의 점등 시간을 제어한다.

즉, 높은 전압 또는 전류량을 공급받을수록 백라이트가 높은 휘도를 발생하고, 낮은 전압 또는 낮은 전류량을 공급받을수록 낮은 휘도를 발생한다. 이때, 전류량은 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation: 이하, "PWM"이라 함) 방식을 이용하여 조절하게 된다. 여기서, 듀티는 한 프레임 기간 동안 백라이트가 점등되는 시간을 의미하는 것으로, 백라이트가 한 프레임 기간 동안 점등 시간이 길어질수록 백 라이트의 휘도가 높아지게 된다.

이를 위해, 백라이트 구동부(150)는 디밍 신호에 따라 백라이트의 점등을 위한 구동 전류와 전압의 크기를 조절하는 PWM 신호를 발생시키고, 상기 PWM 신호의 따른 듀티 값을 이용하여 백라이트의 점등을 제어한다.

여기서, 백라이트 구동부(150)는 타이밍 컨트롤러(110)로부터 입력되는 영상 신호에 따라 자체적으로 디밍 신호를 생성할 수 있고, 사용자로부터 상술한 모드가 입력되는 경우, 타이밍 컨트롤러(110)로부터 입력되는 디밍 신호를 이용하여 상기 백라이트의 구동을 제어할 수 있다.

상기 PWM 신호는 일정 주기(T)를 가지고 기준 전압 값보다 큰 전압이 유지되는 온 시간 및 기준 전압 값이 유지되는 오프 시간이 주기적으로 반복되는 것으로서, 상기 온 시간과 오프 시간의 비율인 듀티 값에 따라 백라이트에 구동 전류가 공급되어 백라이트의 점등을 제어하게 된다.

또한, 상기 PWM 신호의 듀티 값으로 백라이트에 공급되는 구동 전류의 세기를 제어하여, 백라이트 점등 휘도를 제어할 수도 있다. 상기 듀티 값이 큰 경우 백라이트의 휘도를 높이고, 상기 듀티 값이 작은 경우 백라이트의 휘도를 낮출 수 있다. 일 예로서, PWM 신호에 따른 듀티 값이 100%로 설정되는 경우에는 백라이트의 휘도가 최대가 되도록 백라이트의 점등을 제어하고, 상기 듀티 값이 50%로 설정되는 경우에는 백라이트의 휘도가 최대 휘도의 50%가 되도록 백라이트의 점등을 제어할 수 있다.

여기서, PWM 신호의 듀티 값은 미리 설정된 백라이트의 휘도 조절 범위에 따 라서 일정 주기(T) 내에서 변동될 수 있으며, 사용자로부터 상술한 모드가 입력되는 경우, 상기 타이밍 컨트롤러(110)로부터 공급되는 디밍 신호에 따라 변동될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 타이밍 컨트롤러(110)를 이용하여 외부로부터 입력되는 영상 신호(R, G, B)를 정렬한 후, 사용자로부터 모드가 입력되면 파라미터 생성부(200)를 통해 영상 데이터의 게인 변화에 따라 백라이트의 디밍 신호의 레인지 및 디밍 포인트의 파라미터를 생성하여 백라이트의 구동을 제어할 수 있다.

이하, 도 4 및 5를 결부하여 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 파라미터 생성부(200) 및 타이밍 컨트롤러(110)에 대하여 설명하기로 한다.

화상을 시청하는 사용자가 상기 게인 및 디밍 신호의 레인지를 조절하여 자신의 취향에 맞는 표시품질을 요구하거나 소비 전력을 줄일 수 있는 구동 모드를 요구할 수 있다.

이러한 경우, 상기 파라미터 생성부(200)는 감마의 틀어짐을 방지하면서 사용자로부터 입력받은 백라이트의 구동을 위한 디밍 신호 레인지(최대 디밍(Max_Dimming) 값, 최소 디밍(Min_Dimming) 값)로부터, 액정패널(140)에 표시되는 화상의 각 그레이(Gray)에 맞는 백라이트의 디밍 신호 및 영상 데이터 신호의 게인을 자동으로 조절한다. 이를 위해, 파라미터 생성부(200)는 디밍 데이터 생성부(210), 게인 값 생성부(220), 데이터 변환부(230), 메모리(240)를 포함한다.

디밍 데이터 생성부(210)는 디밍 신호 레인지 중 최대 디밍(Max_Dimming) 값을 입력 받고, 사전에 설정되어 메모리(240)에 저장되어 있는 이전 최대 디밍(Prev_Max_Dimming) 값을 변환부(230)를 경유하여 입력 받는다. 이후, 상기 최대 디밍(Max_Dimming) 값과 이전 최대 디밍(Prev_Max_Dimming) 값과 비교한다.

입력된 최대 디밍(Max_Dimming) 값과 이전 최대 디밍(Prev_Max_Dimming) 값의 비율을 계산하여 새로운 디밍 신호 레인지 즉, 새로운 최대 디밍 값과 최소 디밍 값을 생성한다.

그리고, 사전에 설정되어 메모리(240)에 저장되어 있던 화상의 각 그레이 별 이전 디밍 포인트(Prev_Dim_Point(n))를 데이터 변환부(230)를 경유하여 입력 받는다. 이후, 입력된 상기 이전 디밍 포인트에 기초하여 액정패널(140)에 표시되는 화상의 각 그레이 별 새로운 디밍 포인트(Dim_Point(n))를 설정한다.

상기 디밍 데이터 생성부(210)에서 생성된 최대 디밍 값 및 새로 설정된 새로운 디밍 포인트는 데이터 변환부(230)에 제공되고, 상기 새로 설정된 새로운 디밍 포인트는 게인 값 생성부(220)에 제공된다.

게인 값 생성부(220)는 사용자로부터 입력된 디밍 신호 레인지에 따라, 이에 대응되는 영상 데이터에 가중되는 게인을 생성한다. 백라이트의 디밍 신호 레인지가 변경되어 백라이트를 일정 범위의 휘도(예를 들면, 20%~70%)를 가지도록 구동되는 경우, 상기 백라이트의 휘도 범위에 대응되도록 영상 데이터의 게인을 변경해 주어야 한다.

이를 위해, 게인 값 생성부(220)는 디밍 데이터 생성부(210)로부터의 새로 설정된 디밍 포인트와 상용자로부터 입력된 최소 디밍 값을 이용하여 백라이트의 구 동을 위한 게인 값의 최대치 즉, 최대 게인 값(Max_Gain)을 생성한다.

여기서, 최대 게인 값을 생성하는 것은 디밍 신호 레인지가 변경되어 백라이트가 일정 범위의 휘도(예를 들면, 20%~70%)를 가지도록 구동되는 경우에, 백라이트의 휘도가 감소되어도 액정패널(140)에서 표시되는 화상의 휘도는 원래의 휘도를 나타내어야 하기 때문에 백라이트의 최소 휘도를 기준으로 게인 값이 설정되어야 한다. 따라서, 디밍 신호 레인지 중 최소 디밍 값에 따라 구동되는 백라이트의 최소 휘도를 기준으로 새로운 최대 게인 값을 생성하게 된다. 여기서, 최대 게인 값은 데이터의 비트(bit) 수에 따라 설정될 수 있는데, 8비트인 경우 최대 게인 값은 256 계조에 대응되는 값으로 설정될 수 있다. 게인 값 생성부(220)에서 생성된 최대 게인 값은 변환부(230)에 제공된다.

이때, 최대 게인 값은 원래의 백라이트의 디밍 값과 새로 설정된 계조 별 디밍 값을 높은 계조부터 비교하여, 계조 별 디밍 값이 최소 디밍신호 값보다 작게되는 경우에 그 계조의 게인 값이 최대 게인 값이 된다.

데이터 변환부(230)는 상기 디밍 데이터 생성부(210)에서 생성된 최대 디밍 값 및 디밍 포인트와, 상기 게인 값 생성부(220)에서 생성된 최대 게인 값을 메모리(240)에 저장 가능한 형태 일 예로서, 10진수(Dec) 형태의 데이터를 16진수(Hex) 형태의 데이터로 변환하여, 메모리(240)에 제공한다.

반대로, 메모리(240)에 저장된 16진수(Hex) 형태의 데이터 즉, 디밍 데이터 생성부(210)에서 생성되어 저장된 최대 디밍 값, 디밍 포인트 및 게인 값 생성부(220)에서 생성되어 저장된 최대 게인 값을 10진수(Dec) 형태의 데이터로 변환하 여, 디밍 데이터 생성부(210) 및 게인 값 생성부(220)에 제공한다.

여기서, 상기 메모리(240)는 EEPROM이 이용될 수 있으며, 상기 메모리(240)에 저장된 디밍 신호의 레인지 즉, 최대 디밍 값 및 디밍 포인트와, 최대 게인 값은 타이밍 컨트롤러(110)에 제공된다.

타이밍 컨트롤러(110)는 외부로부터 입력되는 영상 신호(R, G, B)를 액정패널(140)의 구동에 알맞도록 정렬하고, 정렬된 영상 데이터 신호(R', B', G')를 데이터 구동 회로부(120) 및 백라이트 구동부(150)에 공급한다.

여기서, 상기 영상 데이터는 액정패널(140)의 적색, 녹색, 청색의 화소의 화소전극들로 인가될 화소전압들과 대응되는 개별 계조 값들을 포함할 수 있으며, 상기 영상 데이터 신호(R', G', B')는 상기 메모리(240)로부터 제공된 최대 디밍 값 및 디밍 포인트와, 최대 게인 값을 포함할 수 있다. 이때, 최대 디밍 값 및 디밍 포인트는 PWM의 데이터로 백라이트 구동부(150)에 공급될 수 있다.

또한, 타이밍 컨트롤러(110)는 입력되는 타이밍 동기신호(TSS)를 이용하여 상기 데이터 구동 회로부(120), 상기 게이트 구동 회로부(130) 및 백라이트 구동부(150)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 생성한다.

여기서, 타이밍 동기신호(TSS)는 수직 동기신호(Vsync); 수평 동기신호(Hsync); 데이터 인에이블 신호(Data Enable); 및 도트클럭(DCLK) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

타이밍 제어신호들은 액정패널(140)의 데이터 라인(DL)에 데이터 전압을 공급하기 위한 데이터 제어신호(DCS) 및 액정패널(140)의 게이트 라인(GL)을 구동하 기 위한 게이트 제어신호(GCS)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 데이터 제어신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블(Source Output Enable) 및 극성 제어신호(Polarity) 등이 될 수 있다. 그리고, 게이트 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블(Gate Output Enable) 등이 될 수 있다.

상기 데이터 구동 회로부(120)는 타이밍 컨트롤러(110)로부터 입력되는 새로운 최대 게인 값을 포함하는 영상 데이터 신호(R', G', B')에 따라 정극성/부극성 아날로그 데이터 전압으로 변환하여 데이터 라인들(DL)에 공급함으로써, 액정패널(140)에 화상이 표시되도록 한다.

그리고, 백라이트 구동부(150)는 타이밍 컨트롤러(110)로부터 입력되는 새로운 최대 디밍 값 및 디밍 포인트를 포함하는 영상 데이터 신호(R', G', B')에 따라 백라이트를 구동시킨다. 이때, 상기 영상 데이터의 새로운 게인 값에 대응되는 휘도를 나타내도록 백라이트를 구동시킨다.

상술한 설명에서는 상기 파라미터 생성부(200)가 타이밍 컨트롤러(110)의 내부 구성 요소인 것으로 설명하였지만 이는 일 예를 나타낸 것이고, 상기 파라미터 생성부(200)는 독립적으로 구성될 수 있다.

상술한 구성을 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 사용자의 모드 선택에 따라 백라이트의 가변 범위를 자동으로 제어하여 백라이트의 종류, 수량 및 특성에 제한 없이 백라이트의 디밍 값을 제어할 수 있다. 또한, 표시품질 에 영향을 미치는 감마의 틀어짐 없이 영상 데이터의 게인 및 백라이트의 디밍(Dimming)값을 제어하여 사용자의 취향에 적합한 표시품질 제공할 수 있다.

또한, 영상 데이터의 게인 변화에 따라 백라이트의 디밍(Dimming) 신호를 자동으로 제어하여, 원래의 휘도와 동일한 휘도를 표시하면서도 낮은 휘도를 가지도록 백라이트를 구동시켜 소비전력을 줄일 수 있다.

이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법에 대하여 설명하기로 한다.

액정패널에 표시되는 화상을 시청하는 사용자로부터 모드(디밍 신호 레인지 변경)가 입력되면(S10), 상기 사용자로부터의 디밍 신호 레인에 포함된 최대 디밍 값 기초하여 새로운 최대 디밍 값 및 디밍 포인트를 생성한다(S20). 이때, 상기 새로운 최대 디밍 값 및 디밍 포인트는 메모에(240)에 저장된 이전 최대 디밍 값 및 이전 디밍 포인트를 참조하여 생성된다.

이후, 상기 사용자로부터의 디밍 신호 레인에 포함된 최소 디밍 값과 상기 S20에서 생성된 새로운 디밍 포인트를 이용하여 새로운 최대 게인 값을 생성한다(S30).

이후, 생성된 새로운 최대 디밍 값, 디밍 포인트 및 최대 게인 값을 메모리에 저장 가능한 형태 일 예로서, 10진수 형태의 데이터를 16진수 형태의 데이터로 변환한다(S40).

이후, 변환된 새로운 최대 디밍 값, 디밍 포인트 및 최대 게인 값의 파라미터(데이터)를 메모리에 저장한다(S50).

이후, 외부로부터 입력되는 영상 신호(R, G, B)를 액정패널(140)의 구동에 알맞도록 정렬하고, 정렬된 영상 데이터 신호(R', G', B')를 데이터 구동 회로부(120) 및 백라이트 구동부(150)에 공급한다. 이때, 상기 영상 데이터는 액정패널(140)의 적색, 녹색, 청색의 화소의 화소전극들로 인가될 화소전압들과 대응되는 개별 계조 값들을 포함할 수 있으며, 상기 메모리(240)로부터 저장된 새로운 최대 디밍 값 및 디밍 포인트 및 최대 게인 값을 포함한다.

이후, 상기 최대 디밍 값 및 디밍 포인트를 포함하는 영상 데이터 신호(R', G', B')를 이용하여 백라이트를 구동시켜, 휘도가 변화된 광을 액정패널(140)에 공급하고, 상기 최대 게인 값을 이용하여 액정패널에 영상 데이터 신호(R', G', B')를 공급한다. 이를 통해, 상기 백라이트에서 제공되는 광의 투과율을 조절하여 화상을 표시한다(S60).

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시장치의 구동방법을 나타내는 도면.

도 2는 종래 기술에 따른 액정 표시장치의 게인 및 디밍 설정 방법을 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 파라미터 생성부를 나타내는 도면.

도 5는 게인 및 디밍의 변경에 따라 메모리에 저장되는 파라미터를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법을 나타내는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 >

110: 타이밍 컨트롤러 120: 데이터 구동 회로부

130: 게이트 구동 회로부 140: 액정패널

142: TFT 150: 백라이트 구동부

160: 백라이트 유닛 200: 파라미터 생성부

210: 디밍 생성부 220: 게인 생성부

230: 데이터 변환부 240: 메모리

Claims

입력되는 영상 데이터 신호에 따라 액정의 광 투과율을 제어하여 화상을 표시하는 액정패널;

상기 액정패널에 광을 공급하는 백라이트;

상기 백라이트의 구동을 제어하는 백라이트 구동부;

입력되는 영상 신호를 프레임 단위의 영상 데이터 신호로 변환하고, 상기 영상 데이터 신호를 상기 액정패널 및 상기 백라이트 구동부에 공급하는 타이밍 컨트롤러;

사용자로부터 상기 백라이트의 구동을 위한 디밍 신호 레인지의 변경 요청에 따라 상기 영상 데이터 신호의 게인 값을 조절함과 아울러, 상기 백라이트의 구동을 위한 최대 디밍 값 및 디밍 포인트의 파라미터를 변경하는 파라미터 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 파라미터 생성부는

상기 디밍 신호 레인지에 포함된 최대 디밍 값과 기 설정되어 저장된 이전 최대 디밍 값의 비율을 산출하여 새로운 최대 디밍 값을 생성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제 2 항에 있어서, 상기 파라미터 생성부는

상기 새로운 최대 디밍 값과 기 설정되어 저장된 화상의 각 그레이 별 이전 디밍 포인트를 이용하여, 새로운 디밍 포인트를 생성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제 3 항에 있어서, 상기 파라미터 생성부는

상기 새로운 최대 디밍 값과 기 설정되어 저장된 상기 이전 디밍 포인트를 이용하여 상기 액정패널에 표시될 화상의 각 그레이 별 새로운 디밍 포인트를 생성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제 4 항에 있어서, 상기 파라미터 생성부는

상기 디밍 신호 레인지에 포함된 최소 디밍 값과 상기 새로운 디밍 포인트를 이용하여 상기 영상 데이터 신호에 가중되는 새로운 게인 값을 생성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제 5 항에 있어서, 상기 타이밍 컨트롤러는

영상 데이터 신호에 상기 새로운 게인 값을 포함하여 상기 액정패널에 공급하고,

상기 영상 데이터에 상기 새로운 최대 게인 값 및 새로운 디밍 포인트를 포함하여 상기 백라이트 구동부에 제공하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제 6 항에 있어서, 상기 백라이트 구동부는

상기 새로운 최대 게인 값 및 새로운 디밍 포인트를 이용하여 상기 백라이트를 일정 범위의 휘도를 나타내도록 구동시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제 5 항에 있어서, 상기 파라미터 생성부는

상기 새로운 최대 디밍 값, 새로운 디밍 포인트 및 새로운 게인 값은 메모리에 저장함과 아울러, 상기 이전 최대 디밍 값 및 이전 디밍 포인트의 파라미터로 이용하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
외부로부터 입력되는 영상 신호를 액정패널의 구동에 알맞은 프레임 단위의 영상 데이터 신호 변환하여 액정패널에 화상을 표시하는 액정 표시장치의 구동방법에 있어서,

상기 액정패널에 표시되는 화상을 시청하는 사용자로부터 백라이트의 휘도를 제어하는 디밍 신호 레인지가 입력되면,

상기 디밍 신호 레인에 포함된 최대 디밍 값 기초하여 백라이트의 구동을 위한 새로운 최대 디밍 값 및 새로운 디밍 포인트를 생성하는 단계;

상기 디밍 신호 레인에 포함된 최소 디밍 값과 상기 새로운 디밍 포인트를 이용하여 영상 데이터에 가중되는 새로운 최대 게인 값을 생성하는 단계;

상기 새로운 최대 디밍 값, 새로운 디밍 포인트 및 새로운 최대 게인 값을 메모리에 저장 가능한 형태로 변환하여 상기 메모리에 저장하는 단계; 및

상기 프레임 단위의 영상 데이터 신호에 상기 새로운 최대 디밍 값, 새로운 디밍 포인트 및 새로운 최대 게인 값을 포함시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제 9 항에 있어서,

상기 최대 디밍 값 및 디밍 포인트를 포함하는 영상 데이터 신호를 이용하여 백라이트를 일정 범위의 휘도를 나타내도록 구동시키는 단계; 및

상기 최대 게인 값을 포함하는 영상 데이터 신호를 이용하여 액정패널을 구동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.