KR20120075805A - 로컬 디밍 장치 및 로컬 디밍 방법, 이를 이용한 액정 표시 장치의 구동 장치 및 구동 방법 - Google Patents

로컬 디밍 장치 및 로컬 디밍 방법, 이를 이용한 액정 표시 장치의 구동 장치 및 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입력 영상의 분석을 통해 초점 영역과 비초점 영역의 디밍 값을 차등화하여 소비 전력을 더욱 감소시킬 수 있도록 한 로컬 디밍 장치 및 로컬 디밍 방법, 이를 이용한 액정 표시 장치의 구동 장치 및 구동 방법에 관한 것으로, 액정 표시 장치의 로컬 디밍 장치는 복수의 백 라이트 블록에 의해 개별적으로 광이 조사되는 복수의 표시 블록 단위로 각 화소의 입력 데이터를 분석하여 상기 각 백 라이트 블록의 휘도를 설정하기 위한 블록별 디밍 값을 산출하는 디밍 값 산출부; 상기 입력 데이터를 분석하여 일정 부분이 강조되는 초점 영역을 검출하여 검출 결과에 기초하여 상기 블록별 게인 값을 생성하는 게인 값 생성부; 상기 블록별 디밍 값에 상기 블록별 게인 값을 반영하여 상기 블록별 디밍 값을 보정하는 디밍 값 보정부; 및 상기 보정된 블록별 디밍 값에 기초하여 상기 복수의 표시 블록 단위로 각 화소의 입력 데이터를 보정하는 데이터 보정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

로컬 디밍 장치 및 로컬 디밍 방법, 이를 이용한 액정 표시 장치의 구동 장치 및 구동 방법{APPARATUS AND METHOD FOR LOCAL DIMMING, APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 소비 전력을 더욱 감소시킬 수 있도록 한 로컬 디밍 장치 및 로컬 디밍 방법, 이를 이용한 액정 표시 장치의 구동 장치 및 구동 방법에 관한 것이다.
최근 영상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Dispaly Panel) 및 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display) 등과 같은 평판 표시 장치가 주로 이용된다.
액정 표시 장치는 굴절율 및 유전율 등의 이방성을 갖는 액정의 전기적 및 광학적 특성을 이용한 화소 매트릭스를 통해 영상을 표시하는 액정 표시 패널과, 액정패널을 구동하는 구동 회로와, 액정 표시 패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 구비한다. 액정 표시 장치의 각 화소는 데이터 신호에 따른 액정 배열 방향의 가변으로 백 라이트 유닛으로부터 액정 표시 패널 및 편광판을 통해 투과하는 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현한다.
액정 표시 장치에서 각 화소의 휘도는 백 라이트 유닛의 휘도와 데이터에 따른 액정의 광투과율의 곱으로 결정된다. 액정 표시 장치는 명암비(Contrast Ratio) 향상과 소비 전력 감소를 위하여 입력 영상을 분석하여 디밍 값 조정으로 백 라이트 유닛의 휘도를 제어함과 아울러 데이터를 보상하는 백 라이트 디밍(Back Light Dimming)을 이용하고 있다. 예를 들면, 소비 전력 감소를 위한 백 라이트 디밍 방법은 디밍 값 감소로 백 라이트의 휘도를 감소시킴과 동시에 데이터 보상으로 휘도를 상승시킴으로써 백 라이트 유닛의 소비 전력을 감소시킨다.
최근 백 라이트 유닛은 기존 램프와 대비하여 고휘도 및 저소비 전력의 장점을 갖는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이하 "LED"라 함)를 광원으로 이용한 LED 백 라이트를 이용하고 있다. LED 백 라이트는 위치별 제어가 가능하므로 복수의 백 라이트 블록으로 분할하여 블록별로 휘도를 제어하는 로컬 디밍(Local Dimming) 방법으로 구동될 수 있다.
종래의 로컬 디밍 방법은 백 라이트 유닛 및 액정 표시 패널을 복수의 블록으로 분할하고 블록별로 입력 영상의 입력 데이터를 분석하여 로컬 디밍 값을 결정하고 입력 데이터를 보상하므로 명암비를 향상시키고 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
그러나, 종래의 로컬 디밍 방법은 입력 영상의 분석에 따른 블록별 디밍 값에 기초하여 백 라이트 유닛의 휘도 및 입력 데이터를 보상하므로 소비 전력을 감소시키게는 한계가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 입력 영상의 분석을 통해 초점 영역과 비초점 영역의 디밍 값을 차등화하여 소비 전력을 더욱 감소시킬 수 있도록 한 로컬 디밍 장치 및 로컬 디밍 방법, 이를 이용한 액정 표시 장치의 구동 장치 및 구동 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 장치는 복수의 백 라이트 블록에 의해 개별적으로 광이 조사되는 복수의 표시 블록 단위로 각 화소의 입력 데이터를 분석하여 상기 각 백 라이트 블록의 휘도를 설정하기 위한 블록별 디밍 값을 산출하는 디밍 값 산출부; 상기 입력 데이터를 분석하여 일정 부분이 강조되는 초점 영역을 검출하여 검출 결과에 기초하여 상기 블록별 게인 값을 생성하는 게인 값 생성부; 상기 블록별 디밍 값에 상기 블록별 게인 값을 반영하여 상기 블록별 디밍 값을 보정하는 디밍 값 보정부; 및 상기 보정된 블록별 디밍 값에 기초하여 상기 복수의 표시 블록 단위로 각 화소의 입력 데이터를 보정하는 데이터 보정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 백 라이트 블록 중에서 상기 초점 영역에 포함되는 관심 블록의 게인 값과 상기 관심 블록을 제외한 나머지 비관심 블록의 게인 값은 서로 다른 것을 특징으로 한다.
상기 비관심 블록의 게인 값은 상기 비관심 블록에 대응되는 블록 디밍 값이 감소되도록 설정되고, 상기 관심 블록의 게인 값은 상기 관심 블록에 대응되는 블록 디밍 값이 그대로 유지되거나 증가되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 게인 값 생성부는 상기 입력 데이터를 분석하여 상기 초점 영역을 검출하고, 상기 검출된 초점 영역의 위치 정보를 생성하는 초점 영역 검출부; 및 상기 초점 영역의 위치 정보에 기초하여 상기 각 백 라이트 블록의 게인 값을 동일한 기준 값으로 설정하거나 서로 다른 값으로 설정하는 게인 값 설정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 게인 값 설정부 상기 초점 영역의 위치 정보에 따라 상기 입력 영상에 상기 초점 영역이 존재하는지를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 초점 영역이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 상기 각 백 라이트 블록의 게인 값을 기준 값으로 설정하고, 상기 판단 결과 상기 초점 영역이 존재하는 것으로 판단되면, 상기 복수의 블록 중에서 상기 초점 영역에 포함되는 적어도 하나의 관심 블록과 상기 관심 블록을 제외한 나머지 비관심 블록의 게인 값을 서로 다른 값으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 관심 블록의 게인 값은 상기 기준 값과 같거나 큰 값으로 설정되고, 상기 비관심 블록의 게인 값은 상기 기준 값보다 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치는 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 화소 영역마다 형성된 복수의 화소를 가지는 액정 표시 패널; 상기 로컬 디밍 장치; 상기 로컬 구동 장치에 의해 보정된 블록별 디밍 값에 따라 복수의 백 라이트 블록 각각을 개별적으로 구동하여 상기 액정 표시 패널의 표시 블록 각각에 광을 조사하는 백 라이트 유닛; 상기 로컬 디밍 장치로부터 공급되는 보정된 데이터를 상기 액정 표시 패널의 구동에 적합하도록 정렬하여 정렬 데이터를 출력하는 타이밍 컨트롤러; 상기 타이밍 컨트롤러의 제어하에 상기 게이트 라인에 게이트 신호를 공급하는 게이트 구동회로부; 및 상기 타이밍 컨트롤러의 제어하에 상기 정렬 데이터를 데이터 신호로 변환하여 상기 게이트 신호에 동기되도록 상기 데이터 라인에 공급하는 데이터 구동회로부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 로컬 디밍 장치는 상기 타이밍 컨트롤러에 내장된 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 방법은 복수의 백 라이트 블록에 의해 개별적으로 광이 조사되는 복수의 표시 블록 단위로 각 화소의 입력 데이터를 분석하여 상기 각 백 라이트 블록의 휘도를 설정하기 위한 블록별 디밍 값을 산출하는 단계; 상기 입력 데이터를 분석하여 일정 부분이 강조되는 초점 영역을 검출하여 검출 결과에 기초하여 상기 블록별 게인 값을 생성하는 단계; 상기 블록별 디밍 값에 상기 블록별 게인 값을 반영하여 상기 블록별 디밍 값을 보정하는 단계; 및 상기 보정된 블록별 디밍 값에 기초하여 상기 복수의 표시 블록 단위로 각 화소의 입력 데이터를 보정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 백 라이트 블록 중에서 상기 초점 영역에 포함되는 관심 블록의 게인 값과 상기 관심 블록을 제외한 나머지 비관심 블록의 게인 값은 서로 다른 것을 특징으로 한다.
상기 비관심 블록의 게인 값은 상기 비관심 블록에 대응되는 블록 디밍 값이 감소되도록 설정되고, 상기 관심 블록의 게인 값은 상기 관심 블록에 대응되는 블록 디밍 값이 그대로 유지되거나 증가되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 블록별 게인 값을 생성하는 단계는 상기 입력 데이터를 분석하여 상기 초점 영역을 검출하고, 상기 검출된 초점 영역의 위치 정보를 생성하는 제 1 단계; 및 상기 초점 영역의 위치 정보에 기초하여 상기 각 백 라이트 블록의 게인 값을 동일한 기준 값으로 설정하거나 서로 다른 값으로 설정하는 제 2 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 단계는 상기 초점 영역의 위치 정보에 따라 상기 입력 영상에 상기 초점 영역이 존재하는지를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 초점 영역이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 상기 각 백 라이트 블록의 게인 값을 기준 값으로 설정하고, 상기 판단 결과 상기 초점 영역이 존재하는 것으로 판단되면, 상기 복수의 블록 중에서 상기 초점 영역에 포함되는 적어도 하나의 관심 블록과 상기 관심 블록을 제외한 나머지 비관심 블록의 게인 값을 서로 다른 값으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 관심 블록의 게인 값은 상기 기준 값과 같거나 큰 값으로 설정되고, 상기 비관심 블록의 게인 값은 상기 기준 값보다 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 화소 영역마다 형성된 복수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 로컬 디밍 방법에 의해 보정된 데이터를 액정 표시 패널의 구동에 적합하도록 정렬하여 정렬 데이터를 생성하는 단계; 상기 로컬 구동 방법에 의해 보정된 블록별 디밍 값에 따라 복수의 백 라이트 블록 각각을 개별적으로 구동하여 상기 액정 표시 패널의 표시 블록 각각에 광을 조사하는 단계; 및 상기 게이트 라인에 게이트 신호를 공급함과 동기되도록 상기 정렬 데이터를 데이터 신호로 변환하여 상기 데이터 라인에 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 로컬 디밍 장치 및 로컬 디밍 방법, 이를 이용한 액정 표시 장치의 구동 장치 및 구동 방법은 입력 영상의 분석을 통해 초점 영역과 비초점 영역의 디밍 값을 차등화하여 블록별 디밍 값을 보정함과 아울러 보정된 블록별 디밍 값에 따라 입력 데이터를 보정함으로써 비초점 영역의 휘도를 더 감소시켜 영상의 휘도를 종래의 로컬 디밍 방법과 동일하게 유지시키거나 증가시킴과 아울러 소비 전력을 더욱 감소시킬 수 있다는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 게인 값 생성부의 초점 영역 검출부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시된 초점 영역 검출부에서 초점 영역의 위치 정보를 생성하는 과정을 나타내는 영상들이다.
도 4는 도 2에 도시된 게인 값 설정부에서 블록별 게인 값을 설정하는 과정을 단계적으로 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 종래의 로컬 디밍 방법과 본 발명의 로컬 디밍 방법에 따른 백 라이트 유닛의 구동에 의한 영상의 휘도를 비교한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 장치(100)는 메모리부(110), 디밍 값 산출부(120), 게인 값 생성부(130), 디밍 값 보정부(140), 및 데이터 보정부(150)를 포함하여 구성된다.
메모리부(110)는 외부의 본체 시스템(미도시) 또는 그래픽 카드(미도시)로부터 공급되는 입력되는 입력 데이터(Idata)를 프레임 단위로 저장한다.
디밍 값 산출부(120)는 복수의 백 라이트 블록에 의해 개별적으로 광이 조사되는 복수의 표시 블록 단위로 각 화소의 입력 데이터(Idata)를 분석하여 각 백 라이트 블록의 휘도를 설정하기 위한 블록별 디밍 값을 산출한다. 즉, 디밍 값 산출부(120)는 메모리부(110)에 저장된 각 화소의 입력 데이터(Idata)의 최대값(또는 평균값)을 검출하고, 검출된 화소별 최대값(또는 평균값)을 각 표시 블록 단위로 분할하여 합산 및 평균화함으로써 블록별 평균 영상 레벨을 산출하고, 산출된 블록별 평균 영상 레벨에 따라 블록별 디밍 값(Bdim)을 생성한다. 이때, 디밍 값 산출부(120)는 미리 설정된 룩업 테이블에서 블록별 평균 영상 레벨에 대응하는 블록별 디밍 값(Bdim)을 선택하여 출력할 수 있다.
한편, 디밍 값 산출부(120)는 각 화소 입력 데이터(Idata)에서 휘도 데이터를 추출하고, 각 표시 블록 단위로 각 화소별 최대(또는 평균) 휘도 데이터를 분석하여 블록별 평균 영상 레벨을 산출할 수도 있다.
게인 값 생성부(130)는 프레임 단위로 메모리부(110)에 저장된 입력 데이터(Idata)를 분석하여 일정 부분이 강조되는 초점 영역을 검출하여 검출 결과에 기초하여 블록별 게인 값(BG)을 생성한다. 여기서, 입력 영상은 초점(Focus)이 맞추어져 일정 부분이 강조되는 초점 영역과, 아웃 포커스(Out Focus)에 의해 흐릿한 비초점 영역을 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 시청자는 입력 영상의 초점 영역을 주로 시청하므로 초점 영역은 관심 영역으로 정의할 수 있고, 비초점 영역을 비관심 영역으로 정의할 수 있다. 이에 따라, 게인 값 생성부(130)는 입력 영상에서 초점 영역과 비초점 영역을 검출하고, 검출된 초점 영역과 비초점 영역에 서로 다른 게인 값을 설정하여 차등화한다.
이를 위해, 게인 값 생성부(130)는 초점 영역 검출부(132), 및 게인 값 설정부(134)를 포함하여 구성된다.
초점 영역 검출부(132)는 프레임 단위로 입력 데이터(Idata)를 분석하여 초점 영역을 검출하고, 검출된 초점 영역의 위치 정보(ROI)를 생성한다. 이를 위해, 초점 영역 검출부(132)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 초점 영역 추출부(132a), 초점 영역 블록화부(132b), 및 위치 정보 추출부(132c)를 포함하여 구성된다.
초점 영역 추출부(132a)는, 도 3a에 도시된 바와 같은 입력 영상의 각 화소의 입력 데이터(Idata)에 기초하여 입력 영상의 초점 영역을 추출하고, 추출된 초점 영역을 포함하는 제 1 가공 영상을 생성하여 초점 영역 블록화부(132b)에 제공한다. 예를 들어, 초점 영역 추출부(132a)는 각 표시 블록의 평균 값을 산출하여 블록별 평균 값을 추출하고, 추출된 블록별 평균 값에서 각 화소의 입력 데이터 값을 감산함으로써, 도 3b에 도시된 바와 같이, 초점 영역을 포함하는 제 1 가공 영상을 생성할 수 있다.
초점 영역 블록화부(132b)는 초점 영역 추출부(132a)로부터 제공되는 제 1 가공 영상에서 초점 영역을 블록화하고, 초점 영역이 블록화된 제 2 가공 영상을 생성하여 초점 영역 추출부(132c)에 제공한다. 예를 들어, 초점 영역 블록화부(132b)는 제 1 가공 영상의 각 표시 블록의 최대 값을 산출하여 블록별 최대 값을 추출하고, 추출된 블록별 최대 값으로 각 표시 블록의 데이터들을 변경함으로써, 도 3c에 도시된 바와 같이, 초점 영역을 블록화하고, 블록화된 초점 영역을 포함하는 제 2 가공 영상을 생성할 수 있다.
초점 영역 추출부(132c)는 초점 영역 블록화부(132b로부터 제공되는 제 2 가공 영상에서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 블록화된 초점 영역을 관심 영역으로 설정하고, 설정된 관심 영역의 위치 정보(ROI)를 추출하고, 추출된 관심 영역의 위치 정보(ROI)를 게인 설정부(134)에 제공한다.
다시 도 1에서, 게인 값 설정부(134)는 초점 영역의 위치 정보(ROI)에 기초하여 각 백 라이트 블록의 게인 값을 동일한 기준 값으로 설정하거나 서로 다른 값으로 설정한다.
도 4는 게인 값 설정부(134)에서 블록별 게인 값(BG)을 설정하는 과정을 단계적으로 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하여 블록별 게인 값(BG)을 설정하는 과정을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 게인 값 설정부(134)는 초점 영역의 위치 정보(ROI)에 따라 입력 영상에 초점 영역이 존재하는지를 판단한다(S1). 즉, 게인 값 설정부(134)는 초점 영역의 위치 정보(ROI)의 유무에 따라 입력 영상에 초점 영역이 존재하는지를 판단한다.
상기의 판단 결과, 입력 영상에 초점 영역이 존재하지 않는 것으로 판단되면(S1의 아니오), 복수의 백 라이트 블록 각각의 게인 값(BG)을 기준 값으로 설정한다. 여기서, 기준 값은 1이 될 수 있다(S1).
반면에, 상기의 판단 결과, 입력 영상에 초점 영역이 존재하는 것으로 판단되면(S1의 아니오), 복수의 백 라이트 블록 단위로 초점 영역에 포함되는지를 판단한다(S2).
상기의 초점 영역의 판단 결과, 복수의 백 라이트 블록 중에서 초점 영역에 포함되는 적어도 하나의 관심 블록과 관심 블록을 제외한 나머지 비관심 블록의 게인 값(BG)을 서로 다른 값으로 설정한다(S4, S5). 예를 들어, 백 라이트 블록이 초점 영역에 포함되는 것으로 판단되면(S3의 예), 초점 영역에 포함되는 백 라이트 블록을 관심 블록으로 설정하고, 설정된 관심 블록의 게인 값(BG)은 기준 값인 1과 같거나 높게 설정된다(S4). 반면에, 백 라이트 블록이 초점 영역에 포함되지 않는 것으로 판단되면(S3의 아니오), 초점 영역에 포함되지 않는 백 라이트 블록을 비관심 블록으로 설정하고, 설정된 비관심 블록의 게인 값(BG)은 기준 값인 1보다 낮은 값으로 설정될 수 있다. 여기서, 관심 블록의 게인 값(BG)이 기준 값보다 높게 설정되는 경우, 관심 블록에 대응되는 초점 영역의 휘도를 더욱 증가시킬 수 있고, 이를 통해 초점 영역을 더욱 강조할 수 있다.
다시 도 1에서, 디밍 값 보정부(140)는 게인 값 생성부(130)에 의해 설정된 블록별 게인 값(BG)에 기초하여 디밍 값 산출부(120)에 의해 산출된 블록별 디밍 값(Bdim)을 보정하고, 보정된 블록별 디밍 값(Bdim')을 데이터 보정부(150) 및 액정 표시 장치(미도시)의 백 라이트 드라이버(미도시) 각각에 제공한다. 예를 들어, 디밍 값 보정부(140)는 블록별 디밍 값(Bdim) 각각에 블록별 게인 값(BG) 각각을 곱셈 연산하여 블록별 디밍 값(Bdim)을 보정할 수 있다. 이에 따라, 비초점 영역에 대응되는 보정된 블록별 디밍 값(Bdim')은 비초점 영역의 블록별 게인 값(BG)에 따라 입력 데이터(Idata)에 기초한 블록별 디밍 값(Bdim)보다 낮아지는 반면에, 초점 영역에 대응되는 보정된 블록별 디밍 값(Bdim')은 초점 영역의 블록별 게인 값(BG)에 따라 입력 데이터(Idata)에 기초한 블록별 디밍 값(Bdim)과 같거나 높아지게 된다.
데이터 보정부(150)는 디밍 값 보정부(140)에 의해 보정된 블록별 디밍 값(Bdim')에 기초하여 복수의 표시 블록 단위로 각 화소의 입력 데이터(Idata)를 보정하고 보정된 데이터(RGB)를 외부로, 즉 액정 표시 장치(미도시)의 타이밍 컨트롤러(미도시)에 제공한다.
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 장치(100)는 입력 영상의 분석을 통해 초점 영역과 비초점 영역의 디밍 값을 차등화함으로써 입력 영상의 열화 없이 종래의 로컬 디밍 장치 대비 소비 전력을 더욱 감소시킬 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 로컬 디밍 장치가 적용된 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치는 액정 표시 패널(200), LED 백 라이트 유닛(300), 로컬 디밍 장치(400), 백 라이트 드라이버(500), 타이밍 컨트롤러(600), 및 패널 구동부(700)를 포함하여 구성된다.
액정 표시 패널(200)은 복수의 화소(P)들이 배열된 화소 매트릭스를 통해 영상을 표시한다. 각 화소(P)는 데이터 신호에 따른 액정 배열의 가변으로 광투과율을 조절하는 적, 녹, 청 서브 화소의 조합으로 원하는 색을 구현한다. 각 서브 화소는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 박막 트랜지스터(미도시), 박막 트랜지스터(미도시)에 접속된 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(미도시)를 포함하여 구성된다.
액정 커패시터는 박막 트랜지스터를 통해 화소 전극(미도시)에 공급된 데이터 신호와, 공통 전극(미도시)에 공급된 공통 전압과의 차전압을 충전하고, 충전된 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과율을 조절한다.
스토리지 커패시터는 액정 커패시터에 충전된 전압을 안정적으로 유지시킨다.
LED 백 라이트 유닛(300)은 개별적으로 광을 방출하는 복수의 백 라이트 블록을 포함하여 구성되어 액정 표시 패널(200)의 배면에 배치된다. 이때, 복수의 백 라이트 블록 각각에는 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)(미도시)가 배치된다. 이러한, LED 백 라이트 유닛(300)은 백 라이트 드라이버(500)의 로컬 디밍 구동에 따라 각 백 라이트 블록을 개별적으로 구동하여 각 백 라이트 블록에 대응되는 액정 표시 패널(200)의 배면에 광을 조사한다.
로컬 디밍 장치(400)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 로컬 디밍 장치(100)와 도면 부호만이 다를 뿐 동일한 구성을 가지기 때문에 이에 대한 상세한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다. 여기서, 로컬 디밍 장치(400)는 타이밍 컨트롤러(600)에 내장될 수 있다.
백 라이트 드라이버(500)는 로컬 디밍 장치(400)로부터 공급되는 보정된 블록별 디밍 값(Bdim')에 따라 LED 백 라이트 유닛(300)의 각 백 라이트 블록을 개별적으로 구동시킴으로써 각 백 라이트 블록의 휘도를 개별적으로 제어한다. 이때, 본 발명은 LED 백 라이트 유닛(300)이 복수의 채널로 분할 구동되면, 복수의 백 라이트 드라이버(500)는 복수의 채널을 독립적으로 구동하기 위하여 복수로 구성될 수 있다.
상기의 백 라이트 드라이버(500)는 블록별 디밍 값(Bdim')에 대응하는 듀티비를 갖는 펄스폭변조(Pulse Width Modulation; PWM) 신호를 블록별로 생성하고, 생성된 펄스폭변조 신호에 대응하는 블록별 LED 구동 신호(BDS)를 생성하여 LED 백 라이트 유닛(300)의 각 백 라이트 블록에 공급함으로써 각 백 라이트 블록의 휘도를 개별적으로 제어한다.
타이밍 컨트롤러(600)는 로컬 디밍 장치(400)로부터 공급되는 보정된 데이터 신호(RGB)를 액정 표시 패널(200)의 구동에 적합하도록 정렬하고, 정렬된 정렬 데이터를 생성하여 패널 구동부(700)에 공급한다.
또한, 타이밍 컨트롤러(600)는 타이밍 동기 신호(TSS), 즉, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 데이터 인에이블 신호, 도트 클럭을 이용하여 패널 구동부(700)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어 신호(DCS) 및 게이트 제어 신호(GCS)를 생성한다.
한편, 타이밍 컨트롤러(600)는 액정의 응답 속도를 향상시키기 위하여 정렬 데이터(RGB)의 현재 프레임과 이전 프레임의 차이에 따른 오버슈트(Overshoot) 값 또는 언더슈트(Undershoot) 값을 이용하여 현재 프레임의 정렬 데이터를 변조하는 오버 드라이빙 회로(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
패널 구동부(700)는 액정 표시 패널(200)의 데이터 라인(DL)을 구동하는 데이터 구동회로부(710), 및 액정 표시 패널(200)의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 구동회로부(720)를 포함한다.
게이트 구동회로부(710)는 타이밍 컨트롤러(600)로부터 공급되는 게이트 제어 신호(GCS)에 따라 게이트 신호를 생성하여 게이트 라인들(GL)에 순차적으로 공급한다. 여기서, 게이트 구동회로부(710)는 박막 트랜지스터의 형성과 동시에 기판상에 형성되어 액정 표시 패널(200)에 내장될 수 있다.
데이터 구동회로부(720)는 타이밍 컨트롤러(600)로부터 공급되는 데이터 제어 신호(DCS)에 따라 타이밍 컨트롤러(600)로부터 공급되는 정렬 데이터(RGB)를 래치하고, 아날로그 정극성/부극성 감마전압을 이용하여 래치된 정렬 데이터를 정극성/부극성 아날로그 데이터 전압으로 변환한 후, 극성 제어신호(POL)에 대응되는 극성을 가지는 데이터 전압을 생성하여 게이트 신호에 동기되도록 해당 데이터 라인들(DL)에 공급한다.
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치 및 이를 이용한 액정 표시 장치의 구동 방법은 입력 영상의 분석을 통해 초점 영역과 비초점 영역의 디밍 값을 차등화하여 블록별 디밍 값을 보정함과 아울러 보정된 블록별 디밍 값에 따라 입력 데이터(Idata)를 보정함으로써 입력 영상의 열화 없이 종래의 로컬 디밍 장치 대비 소비 전력을 더욱 감소시킬 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 종래의 로컬 디밍 방법과 본 발명의 로컬 디밍 방법에 따른 백 라이트 유닛의 구동에 의한 영상의 휘도를 비교한 도면이다.
본 발명의 로컬 디밍 방법은, 도 6b에서 알 수 있듯이, 입력 영상의 분석을 통해 초점 영역과 비초점 영역의 디밍 값을 차등화하여 블록별 디밍 값을 보정함과 아울러 보정된 블록별 디밍 값에 따라 입력 데이터(Idata)를 보정함으로써, 도 6a에서 도시된 종래의 로컬 디밍 방법 대비, 비초점 영역에 포함된 백 라이트 블록의 휘도를 더 감소시켜 소비 전력을 더욱 감소시킬 수 있으며, 초점 영역에 포함된 백 라이트 블록의 휘도를 증가시켜 초점 영역의 휘도를 증가시켜 초점 영역을 더 강조할 수 있다.
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.
100, 400: 로컬 디밍 장치 110: 메모리부
120: 디밍 값 산출부 130: 게인 값 생성부
132: 초점 영역 검출부 132a: 초점 영역 추출부
132b: 초점 영역 블록화부 132c: 위치 정보 추출부
134: 게인 값 설정부 140: 디밍 값 보정부
150: 데이터 보정부 200: 액정 표시 패널
300: 백 라이트 유닛 500: 백 라이트 드라이버
600: 타이밍 컨트롤러 700: 패널 구동부
710: 게이트 구동회로부 720: 데이터 구동회로부

Claims (15)

  1. 복수의 백 라이트 블록에 의해 개별적으로 광이 조사되는 복수의 표시 블록 단위로 각 화소의 입력 데이터를 분석하여 상기 각 백 라이트 블록의 휘도를 설정하기 위한 블록별 디밍 값을 산출하는 디밍 값 산출부;
    상기 입력 데이터를 분석하여 일정 부분이 강조되는 초점 영역을 검출하여 검출 결과에 기초하여 상기 블록별 게인 값을 생성하는 게인 값 생성부;
    상기 블록별 디밍 값에 상기 블록별 게인 값을 반영하여 상기 블록별 디밍 값을 보정하는 디밍 값 보정부; 및
    상기 보정된 블록별 디밍 값에 기초하여 상기 복수의 표시 블록 단위로 각 화소의 입력 데이터를 보정하는 데이터 보정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 백 라이트 블록 중에서 상기 초점 영역에 포함되는 관심 블록의 게인 값과 상기 관심 블록을 제외한 나머지 비관심 블록의 게인 값은 서로 다른 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비관심 블록의 게인 값은 상기 비관심 블록에 대응되는 블록 디밍 값이 감소되도록 설정되고,
    상기 관심 블록의 게인 값은 상기 관심 블록에 대응되는 블록 디밍 값이 그대로 유지되거나 증가되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 게인 값 생성부는,
    상기 입력 데이터를 분석하여 상기 초점 영역을 검출하고, 상기 검출된 초점 영역의 위치 정보를 생성하는 초점 영역 검출부; 및
    상기 초점 영역의 위치 정보에 기초하여 상기 각 백 라이트 블록의 게인 값을 동일한 기준 값으로 설정하거나 서로 다른 값으로 설정하는 게인 값 설정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 게인 값 설정부,
    상기 초점 영역의 위치 정보에 따라 상기 입력 영상에 상기 초점 영역이 존재하는지를 판단하고,
    상기 판단 결과 상기 초점 영역이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 상기 각 백 라이트 블록의 게인 값을 기준 값으로 설정하고,
    상기 판단 결과 상기 초점 영역이 존재하는 것으로 판단되면, 상기 복수의 블록 중에서 상기 초점 영역에 포함되는 적어도 하나의 관심 블록과 상기 관심 블록을 제외한 나머지 비관심 블록의 게인 값을 서로 다른 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 관심 블록의 게인 값은 상기 기준 값과 같거나 큰 값으로 설정되고,
    상기 비관심 블록의 게인 값은 상기 기준 값보다 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 장치.
  7. 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 화소 영역마다 형성된 복수의 화소를 가지는 액정 표시 패널;
    제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 로컬 디밍 장치;
    상기 로컬 구동 장치에 의해 보정된 블록별 디밍 값에 따라 복수의 백 라이트 블록 각각을 개별적으로 구동하여 상기 액정 표시 패널의 표시 블록 각각에 광을 조사하는 백 라이트 유닛;
    상기 로컬 디밍 장치로부터 공급되는 보정된 데이터를 상기 액정 표시 패널의 구동에 적합하도록 정렬하여 정렬 데이터를 출력하는 타이밍 컨트롤러;
    상기 타이밍 컨트롤러의 제어하에 상기 게이트 라인에 게이트 신호를 공급하는 게이트 구동회로부; 및
    상기 타이밍 컨트롤러의 제어하에 상기 정렬 데이터를 데이터 신호로 변환하여 상기 게이트 신호에 동기되도록 상기 데이터 라인에 공급하는 데이터 구동회로부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 로컬 디밍 장치는 상기 타이밍 컨트롤러에 내장된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  9. 복수의 백 라이트 블록에 의해 개별적으로 광이 조사되는 복수의 표시 블록 단위로 각 화소의 입력 데이터를 분석하여 상기 각 백 라이트 블록의 휘도를 설정하기 위한 블록별 디밍 값을 산출하는 단계;
    상기 입력 데이터를 분석하여 일정 부분이 강조되는 초점 영역을 검출하여 검출 결과에 기초하여 상기 블록별 게인 값을 생성하는 단계;
    상기 블록별 디밍 값에 상기 블록별 게인 값을 반영하여 상기 블록별 디밍 값을 보정하는 단계; 및
    상기 보정된 블록별 디밍 값에 기초하여 상기 복수의 표시 블록 단위로 각 화소의 입력 데이터를 보정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 백 라이트 블록 중에서 상기 초점 영역에 포함되는 관심 블록의 게인 값과 상기 관심 블록을 제외한 나머지 비관심 블록의 게인 값은 서로 다른 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 비관심 블록의 게인 값은 상기 비관심 블록에 대응되는 블록 디밍 값이 감소되도록 설정되고,
    상기 관심 블록의 게인 값은 상기 관심 블록에 대응되는 블록 디밍 값이 그대로 유지되거나 증가되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 블록별 게인 값을 생성하는 단계는,
    상기 입력 데이터를 분석하여 상기 초점 영역을 검출하고, 상기 검출된 초점 영역의 위치 정보를 생성하는 제 1 단계; 및
    상기 초점 영역의 위치 정보에 기초하여 상기 각 백 라이트 블록의 게인 값을 동일한 기준 값으로 설정하거나 서로 다른 값으로 설정하는 제 2 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    상기 초점 영역의 위치 정보에 따라 상기 입력 영상에 상기 초점 영역이 존재하는지를 판단하고,
    상기 판단 결과 상기 초점 영역이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 상기 각 백 라이트 블록의 게인 값을 기준 값으로 설정하고,
    상기 판단 결과 상기 초점 영역이 존재하는 것으로 판단되면, 상기 복수의 블록 중에서 상기 초점 영역에 포함되는 적어도 하나의 관심 블록과 상기 관심 블록을 제외한 나머지 비관심 블록의 게인 값을 서로 다른 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 관심 블록의 게인 값은 상기 기준 값과 같거나 큰 값으로 설정되고,
    상기 비관심 블록의 게인 값은 상기 기준 값보다 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 방법.
  15. 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 화소 영역마다 형성된 복수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 로컬 디밍 방법에 의해 보정된 데이터를 액정 표시 패널의 구동에 적합하도록 정렬하여 정렬 데이터를 생성하는 단계;
    상기 로컬 구동 방법에 의해 보정된 블록별 디밍 값에 따라 복수의 백 라이트 블록 각각을 개별적으로 구동하여 상기 액정 표시 패널의 표시 블록 각각에 광을 조사하는 단계; 및
    상기 게이트 라인에 게이트 신호를 공급함과 동기되도록 상기 정렬 데이터를 데이터 신호로 변환하여 상기 데이터 라인에 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
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