KR20130073780A - 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단순한 연산 과정만으로도 표시 영상의 밝기 특성에 대응되는 최적의 백 라이트 로컬 디밍(Local Dimming) 값이 적용될 수 있도록 함으로써 백 라이트의 로컬 디밍 효율을 더욱 증대시킬 수 있도록 한 액정 표시장치의 구동 장치와 그 구동방법에 관한 것으로, 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널; 백 라이트의 분할 구동영역에 각각 대응되는 블록별로 입력된 영상 데이터의 계조 평균에 따라 1차 디밍 값을 설정하고, 상기 블록별 영상 데이터의 밝기 가중치에 따라 2차 디밍 값으로 갱신하며, 적어도 한 프레임 영상의 밝기 특성에 따라 상기 각 블록별 2차 디밍 값을 3차 디밍 값으로 갱신함으로써 상기 각 블록의 3차 디밍 값에 따라 복수의 디밍 제어신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 백 라이트의 분할 구동영역들을 상기 복수의 디밍 제어신호에 따라 구동함으로써 상기 액정패널에 상기 각 분할 구동영역별로 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

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

본 발명은 단순한 연산 과정만으로도 표시 영상의 밝기 특성에 대응되는 최적의 백 라이트 로컬 디밍(Local Dimming) 값이 적용될 수 있도록 함으로써 백 라이트의 로컬 디밍 효율을 더욱 증대시킬 수 있도록 한 액정 표시장치의 구동 장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 영상 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 발광 표시장치(Light Emitting Display)와 같은 여러 가지 평판 표시장치가 활용되고 있다.

이 중, 액정 표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 액정 셀을 구비한 액정패널에 의해 백 라이트 유닛(Back Light Unit)으로부터 공급된 광의 투과량이 조절되어 원하는 영상을 표시하게 된다.

종래에는 백 라이트 유닛의 광원으로써 형광램프들을 주로 사용하였지만, 최근에는 백 라이트 유닛의 소형화, 박형화, 경량화의 추세에 따라 형광 램프 대신에 소비전력, 무게, 휘도 등에서 유리한 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)를 이용한 백 라이트 유닛이 이용되고 있다.

최근, LED를 이용한 백 라이트 유닛을 주로 이용함에 따라 백 라이트를 복수의 블록으로 분할하고, 표시 영상의 밝기 특성에 따라 분할된 블록별로 밝기 특성을 제어하는 로컬 디밍(Local Dimming) 방법이 대두되고 있다. 하지만, 로컬 디밍 방법을 적용하기 위해서는 분할 블록들에 각각 대응하는 영상의 밝기 특성을 분석하는 과정 외에, 백 라이트의 광 분포를 예측 및 분석하거나 각 블록에 대응되는 화소 데이터들을 보상해야 하는 등 다양한 연산 과정들이 이루어져야 했다. 특히, 갈수록 더욱 높은 해상도의 화질이 요구되고, 구동 주파수 또한 240Hz에 이르기까지 높이 적용되고 있어, 로컬 디밍을 적용하기 위한 연산 량이 더더욱 증가할 수밖에 없었다. 이에, 복잡한 연산들을 수행하기 위한 회로구조도 더욱 복잡하게 증가해서 제조 비용까지 증가하는 등 백 라이트의 로컬 디밍 방법을 적용하기가 어려워지는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단순한 연산 과정만으로도 표시 영상의 밝기 특성에 대응되는 최적의 백 라이트 로컬 디밍(Local Dimming) 값이 적용될 수 있도록 함으로써, 백 라이트의 로컬 디밍 효율을 더욱 증대시킬 수 있도록 한 액정 표시장치의 구동 장치와 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치는 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널; 백 라이트의 분할 구동영역에 각각 대응되는 블록별로 입력된 영상 데이터의 계조 평균에 따라 1차 디밍 값을 설정하고, 상기 블록별 영상 데이터의 밝기 가중치에 따라 2차 디밍 값으로 갱신하며, 적어도 한 프레임 영상의 밝기 특성에 따라 상기 각 블록별 2차 디밍 값을 3차 디밍 값으로 갱신함으로써 상기 각 블록의 3차 디밍 값에 따라 복수의 디밍 제어신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 백 라이트의 분할 구동영역들을 상기 복수의 디밍 제어신호에 따라 구동함으로써 상기 액정패널에 상기 각 분할 구동영역별로 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 타이밍 컨트롤러는 외부로부터 입력되는 상기의 영상 데이터를 상기 액정패널의 구동에 알맞게 정렬하는 데이터 정렬부, 상기 각 블록별 영상 데이터의 계조 평균값을 추출하여 상기 추출된 평균값에 대응되는 1차 디밍 값을 각 블록별로 설정한 후 상기 각 블록별 1차 디밍 값에 블록별 영상 데이터들의 밝기 가중치가 적용되도록 2차 디밍 값으로 갱신하고, 적어도 한 프레임 단위의 밝기 특성에 따라 각 블록별 2차 디밍 값이 3차 디밍 값으로 갱신되도록 함으로써 상기 각 블록의 3차 디밍 값에 각각 대응되는 복수의 디밍 제어신호를 출력하는 영상 분석부를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 영상 분석부는 상기 각 블록별 영상 데이터의 계조 평균값을 추출하여 상기 추출된 평균값에 대응되는 1차 디밍 값을 각 블록별로 설정 및 출력하는 APL 분석부, 상기 각 블록별 1차 디밍 값에 상기 각 블록별 영상 데이터들의 밝기 가중치가 적용되도록 하여 상기 각 1차 디밍 값들을 2차 디밍 값으로 각각 갱신 및 출력하는 가중치 적용부, 및 적어도 한 프레임 단위의 밝기 특성을 검출하고 검출된 프레임별 밝기 특성에 따라 디밍 커브를 가변하여 상기 각 블록별 2차 디밍 값이 3차 디밍 값으로 갱신되도록 함으로써 상기 각 블록의 3차 디밍 값에 각각 대응되는 복수의 디밍 제어신호를 출력하는 디밍 커브 적용부를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 가중치 적용부는 상기 각각의 블록별로 화소들의 계조 값들을 히스토그램화하고, 중간 계조 레벨을 중심으로 어두운 계조와 밝은 계조로 구분하여 하기 수학식을 이용하여 밝기 가중치를 적용시키며,

상기 수학식의 pixel p는 중간 계조 레벨을 중심으로 더 크거나 작은 계조 레벨의 화소 수를 나타냄에 따라, 상기의 중간 계조 레벨을 중심으로 더 크거나 작은 계조의 화소 수만큼 가중치가 적용되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 디밍 커브 적용부는 적어도 한 프레임 단위의 화소 계조 값들을 히스토그램화 하여 상기 히스토그램으로 배열된 각 화소들의 저, 중, 고 계조 분포에 따라 적어도 한 프레임에 대한 밝기 특성을 분석하고, 상기 분석된 밝기 특성에 따라 복수의 디밍 커브 중 어느 한 디밍 커브를 선택하여, 선택된 디밍 커브에 따라 상기 각 블록별 2차 디밍 값이 상기의 3차 디밍 값으로 갱신되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널을 구비한 액정 표시장치의 구동방법에 있어서, 백 라이트의 분할 구동영역에 각각 대응되는 블록별로 입력된 영상 데이터의 계조 평균에 따라 1차 디밍 값을 설정하고, 상기 블록별 영상 데이터의 밝기 가중치에 따라 2차 디밍 값으로 갱신하며, 적어도 한 프레임 영상의 밝기 특성에 따라 상기 각 블록별 2차 디밍 값을 3차 디밍 값으로 갱신함으로써 상기 각 블록의 3차 디밍 값에 따라 복수의 디밍 제어신호를 출력하는 단계; 및 상기 백 라이트의 분할 구동영역들을 상기 복수의 디밍 제어신호에 따라 구동함으로써 상기 액정패널에 상기 각 분할 구동영역별로 광을 조사하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 디밍 제어신호 출력 단계는 데이터 정렬부를 이용하여 외부로부터 입력되는 상기의 영상 데이터를 상기 액정패널의 구동에 알맞게 정렬하는 단계, 및 영상 분석부를 이용하여 상기 각 블록별 영상 데이터의 계조 평균값을 추출하여 상기 추출된 평균값에 대응되는 1차 디밍 값을 각 블록별로 설정한 후 상기 각 블록별 1차 디밍 값에 블록별 영상 데이터들의 밝기 가중치가 적용되도록 2차 디밍 값으로 갱신하고, 적어도 한 프레임 단위의 밝기 특성에 따라 각 블록별 2차 디밍 값이 3차 디밍 값으로 갱신되도록 함으로써 상기 각 블록의 3차 디밍 값에 각각 대응되는 복수의 디밍 제어신호를 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 디밍 제어신호 출력 단계는 상기 영상 분석부에 구비된 APL 분석부를 이용하여 상기 각 블록별 영상 데이터의 계조 평균값을 추출하여 상기 추출된 평균값에 대응되는 1차 디밍 값을 각 블록별로 설정 및 출력하는 단계, 상기 영상 분석부에 구비된 가중치 적용부를 이용하여 상기 각 블록별 1차 디밍 값에 상기 각 블록별 영상 데이터들의 밝기 가중치가 적용되도록 하여 상기 각 1차 디밍 값들을 2차 디밍 값으로 각각 갱신 및 출력하는 단계, 및 상기 영상 분석부에 구비된 디밍 커브 적용부를 이용하여 적어도 한 프레임 단위의 밝기 특성을 검출하고 검출된 프레임별 밝기 특성에 따라 디밍 커브를 가변하여 상기 각 블록별 2차 디밍 값이 3차 디밍 값으로 갱신되도록 함으로써 상기 각 블록의 3차 디밍 값에 각각 대응되는 복수의 디밍 제어신호를 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 다양한 기술적 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법은 단순한 연산 과정만으로도 표시 영상의 밝기 특성에 대응되는 최적의 백 라이트 로컬 디밍 값이 적용되도록 할 수 있다. 이에 따라 본 발명은 백 라이트의 소비 전력을 줄이면서도 영상 표시 화질을 향상시킬 수 있는 백 라이트 로컬 디밍 효율을 더욱 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치를 나타낸 구성 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 타이밍 컨트롤러를 구체적으로 나타낸 구성 블록도.
도 3은 도 2에 도시된 영상 분석부를 구체적으로 나타낸 구성 블록도.
도 4는 도 3의 APL 분석부 동작을 설명하기 위한 그래프.
도 5는 도 3의 가중치 적용부 동작을 설명하기 위한 히스토그램.
도 6a 내지 도 6c는 도 3의 디밍 커브 적용부 동작을 설명하기 위한 그래프.
도 7a 내지 도 7c는 1 내지 3차 디밍 값 적용 효과를 설명하기 위한 도면.

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

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

도 1에 도시된 액정 표시장치의 구동장치는 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널(2); 액정패널(2)의 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)을 구동하는 데이터 드라이버(4); 액정패널(2)의 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)을 구동하는 게이트 드라이버(6); 백 라이트(14)의 분할 구동영역에 각각 대응되는 블록별로 영상 데이터(RGB)의 계조 평균에 따라 1차 디밍 값을 설정한 후, 각 블록별 영상 데이터(RGB)의 밝기 가중치에 따라 2차 디밍 값으로 갱신하며, 적어도 한 프레임 영상의 밝기 특성에 따라 각 블록별 2차 디밍 값을 3차 디밍 값으로 갱신함으로써 각 블록의 3차 디밍 값에 따라 복수의 디밍 제어신호(Dim)를 출력하는 타이밍 컨트롤러(8); 및 백 라이트(14)의 분할 구동영역들을 복수의 디밍 제어신호(Dim)에 따라 구동함으로써 액정패널(2)에 각 분할 구동영역별로 광을 조사하는 백 라이트 유닛(12)을 구비한다. 여기서, 타이밍 컨트롤러(8)는 입력된 영상 데이터(RGB)들을 액정패널(2)의 구동에 알맞게 정렬하여 데이터 드라이버(4)에 공급함과 아울러 외부 시스템으로부터 입력되는 동기신호(DCLK,Hsync,Vsync,DE)를 이용하여 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 생성하고, 생성된 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)에 각각 공급함으로써 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)를 제어한다.

액정패널(2)은 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)과 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 의해 정의되는 각 서브 화소(R,G,B) 영역에 형성된 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor), TFT와 접속된 액정 커패시터(Clc)를 구비한다. 액정 커패시터(Clc)는 TFT와 접속된 화소전극, 화소전극과 액정을 사이에 두고 대면하는 공통전극으로 구성된다. TFT는 각 게이트 라인(GL1 내지 GLn)으로부터의 스캔펄스에 응답하여 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로부터의 영상 신호를 화소전극에 공급한다. 액정 커패시터(Clc)는 화소전극에 공급된 영상 신호와 공통전극에 공급된 기준 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 영상신호가 다음 영상신호가 공급될 때까지 유지되게 한다. 이러한, 스토리지 커패시터(Cst)는 화소전극이 이전 게이트 라인과 절연막을 사이에 두고 중첩되어 형성되거나, 화소전극이 스토리지 라인과 절연막을 사이에 두고 중첩되어 형성되기도 한다.

데이터 드라이버(4)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 데이터 제어신호(DCS) 중 소스 스타트 펄스(SSP)와 소스 쉬프트 클럭(SSC) 등을 이용하여 타이밍 컨트롤러(8)로부터 정렬된 영상 데이터(RGB)를 아날로그 전압 즉, 영상 신호로 변환한다. 구체적으로, 데이터 드라이버(4)는 데이터 제어신호(DCS) 중 소스 쉬프트 클럭(SSC)에 따라 입력되는 영상 데이터(RGB)를 래치한 후, 소스 출력 인에이블(SOE) 신호에 응답하여 각 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 스캔펄스가 공급되는 1수평 주기마다 1수평 라인분의 영상신호를 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다. 이때, 데이터 드라이버(4)는 입력된 영상 데이터(RGB)의 계조값에 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) 예를 들어, 게이트 스타트 펄스(GSP)와 게이트 쉬프트 클럭(GSC)에 응답하여 스캔펄스를 순차 생성하고, 게이트 출력 인에이블(GOE) 신호에 따라 스캔펄스들의 펄스 폭 제어한다. 그리고, 펄스 폭이 제어된 스캔펄스들 다시 말하여, 게이트 온 전압들을 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급한다. 구체적으로, 게이트 드라이버(6)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 게이트 스타트 펄스(GSP)를 게이트 쉬프트 클럭(GSC)에 따라 쉬프트 시켜서 순차적으로 스캔펄스를 생성한다. 그리고, 게이트 출력 인에이블(GOE) 신호에 따라 스캔펄스들의 펄스 폭 제어하여 펄스 폭이 제어된 게이트 온 전압들을 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차 공급한다. 한편, 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 게이트 온 전압이 공급되지 않는 기간에는 게이트 오프 전압을 공급한다.

타이밍 컨트롤러(8)는 외부로부터의 영상 데이터(RGB)를 액정패널(2)의 크기 및 해상도 등에 알맞게 정렬하여 데이터 드라이버(4)에 공급한다. 이때, 타이밍 컨트롤러(8)는 정렬된 영상 데이터(Data)들을 백 라이트(14)의 분할 구동영역에 대응되는 블록별로 구분한다. 그리고 구분된 각 블록별 영상 데이터(RGB)의 계조 평균 값을 추출하여 추출된 평균값에 대응되는 1차 디밍 값을 각 블록별로 설정한다. 이 후, 타이밍 컨트롤러(8)는 각 블록별 1차 디밍 값에 블록별 영상 데이터(RGB)들의 밝기 가중치가 적용되도록 2차 디밍 값으로 갱신한다. 그리고 적어도 한 프레임 단위의 밝기 특성에 따라 각 블록별 2차 디밍 값이 3차 디밍 값으로 갱신되도록 함으로써 각 블록의 3차 디밍 값에 따라 복수의 디밍 제어신호(Dim)가 출력되도록 한다.

이와 아울러, 타이밍 컨트롤러(8)는 외부로부터의 동기신호들(DCLK,DE,Hsync,Vsync)을 이용하여 게이트 제어신호(GCS)와 데이터 제어신호(DCS)를 생성하고, 생성된 게이트 제어신호(GCS)와 데이터 제어신호(DCS)를 게이트 드라이버(6)와 데이터 드라이버(4)에 각각 공급함으로써 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)를 제어한다. 이러한 본 발명의 타이밍 컨트롤러(8)의 구성과 구동 방법에 대해서는 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

백 라이트 유닛(12)은 타이밍 컨트롤러(8)에서 설정된 복수의 디밍 제어신호(Dim)에 따라 백 라이트(14)의 분할 구동영역들을 구동함으로써 액정패널(2)에 광을 조사한다. 이러한 백 라이트 유닛(12)은 광을 발생하는 복수의 광원과 복수의 광원으로부터 입사되는 광의 효율을 향상시키는 광학부를 구비한 백 라이트(14) 및 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 디밍 제어신호(Dim)에 따라 백 라이트(14)의 각 분할 구동영역들의 점등 및 소등 시점을 제어함으로써 액정패널(2)에 공급되는 광량을 제어하는 백 라이트 제어부(16)를 구비한다.

백 라이트(14)는 서로 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 광원들을 구비하고, 각 광원들로 공급되는 구동 전원에 따라 적어도 하나의 구동영역 별로 광원들을 온/오프시켜서 광을 발생하게 된다. 아울러, 광학부는 광원으로부터의 입사광을 확산 및 집광시켜 광 효율을 향상시키게 된다.

백 라이트(14)의 광원들로는 크게 선 광원, 면 광원 또는 점 광원이나 그 조합 형태로 구성될 수 있는데, 최근에는 점 광원으로 복수의 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)가 주로 이용되고 있다. 따라서, 이하에서는 복수의 LED가 직렬 또는 병렬 연결된 적어도 하나의 LED군이 백 라이트(14)의 광원으로 이루어진 예를 설명하기로 한다. 백 라이트(14)의 각 LED군은 백색의 LED들로만 구성되어 백색광을 발생할 수 있으며, 적색, 녹색, 청색의 LED들이 조합되도록 하여 백색의 광을 발생할 수도 있다.

복수의 LED군들 각각은 그 자체만으로 각 구동 영역으로 정의되어 각 영역별로 분할 구동될 수 있는데, 이러한 LED군들의 배치 구조에 따라 백 라이트(14)는 4×4, 16×16, 580×640,,, n×m(여기서, n×m은 서로 동일하거나 다른 자연 수) 등의 영역으로 분할 구동될 수 있다. 이러한 각각의 구동 영역들은 구동 전원(Vled)에 의해 광을 발생하되, 그 출력단에서 조절되는 LED 구동 전류량 또는 구동 전류 공급기간 등에 의해 발광량 즉, 밝기 정도가 제어된다.

백 라이트 제어부(16)는 백 라이트(14)의 구동영역들을 4×4, 16×16, 580×640,,, n×m 등의 분할 구동영역으로 설정하고, 복수의 디밍 제어신호(Dim)에 따라 각 분할 구동영역들의 점등 및 소등 시점을 제어함으로써 액정패널(2)에 공급되는 광량을 각 분할 영역별로 제어한다. 구체적으로, 백 라이트 제어부(16)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터 입력되는 각 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비에 대응하도록 펄스 폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 신호를 생성한다. 여기서, PWM 신호는 각 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비 정보에 따라 각 LED군의 온/오프 주기 예를 들어, 하이/로우 주기가 가변된 신호이다. 이렇게 백 라이트 제어부(16)는 PWM 신호에 따라 백 라이트(14)의 각 구동 전류 출력단으로부터 각각 출력되는 LED 구동 전류 출력 시점을 조절함으로써, 각 LED군들 온/오프 시키는 버스트 모드(Burst Mode)로 구동한다.

도 2는 도 1에 도시된 타이밍 컨트롤러를 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.

도 2에 도시된 타이밍 컨트롤러(8)는 외부로부터의 영상 데이터(RGB)를 액정패널(2)의 구동에 알맞게 정렬하여 데이터 드라이버(4)에 공급하는 데이터 정렬부(11), 각 블록별 영상 데이터(RGB)의 계조 평균값을 추출하여 추출된 평균값에 대응되는 1차 디밍 값을 각 블록별로 설정한 후, 각 블록별 1차 디밍 값에 블록별 영상 데이터(RGB)들의 밝기 가중치가 적용되도록 2차 디밍 값으로 갱신하고, 적어도 한 프레임 단위의 밝기 특성에 따라 각 블록별 2차 디밍 값이 3차 디밍 값으로 갱신되도록 함으로써 각 블록의 3차 디밍 값에 각각 대응되는 복수의 디밍 제어신호(Dim)를 출력하는 영상 분석부(12); 외부로부터의 동기신호들(DCLK,DE,Hsync, Vsync) 중 적어도 하나의 신호를 이용하여 게이트 제어신호(GCS)를 생성하고 이를 게이트 드라이버(6)로 공급하는 게이트 제어신호 생성부(14), 및 동기신호(DCLK,Vsync,Hsync,DE)들 중 적어도 하나의 신호를 이용하여 데이터 제어신호(DCS)를 생성하고 이를 데이터 드라이버(4)로 공급하는 데이터 제어신호 생성부(16)를 구비한다.

데이터 정렬부(11)는 상기의 동기신호들(DCLK,Hsync,Vsync,DE) 중 적어도 하나의 신호를 이용하여 영상 데이터(RGB)를 액정패널(2)의 구동에 알맞게 정렬하고 정렬된 영상 데이터(Data)를 데이터 드라이버(4)에 공급한다.

영상 분석부(12)는 상기 데이터 정렬부(11)로부터 정렬된 영상 데이터(Data)들을 백 라이트(14)의 분할 구동영역에 대응되는 블록별로 구분하고 각 블록별로 계조 평균값을 추출하여 추출된 평균값에 대응되는 1차 디밍 값을 각 블록별로 설정한다. 그리고, 각 블록별 1차 디밍 값에 블록별 영상 데이터(RGB)들의 밝기 가중치가 적용되도록 2차 디밍 값으로 갱신한 후, 적어도 한 프레임 단위의 밝기 특성에 따라 각 블록별 2차 디밍 값이 3차 디밍 값으로 갱신되도록 함으로써 각 블록의 3차 디밍 값에 따라 복수의 디밍 제어신호(Dim)가 출력되도록 한다.

게이트 제어신호 생성부(14)는 입력되는 동기신호들(DCLK,DE,Hsync,Vsync) 중 적어도 하나의 신호 예를 들어, 데이터 인에이블 신호(DE) 및 수평 동기신호(Hsync)를 이용하여 GOE 신호를 포함한 GSP 및 GSC을 생성한다. 그리고 생성된 게이트 제어신호(GCS)를 게이트 드라이버(6)에 공급한다. 이러한, 게이트 제어신호(GCS)는 게이트 드라이버(6)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 신호이다.

데이터 제어신호 생성부(16)는 입력되는 동기신호들(DCLK,DE,Hsync,Vsync) 중 적어도 하나의 신호 예를 들어, 데이터 인에이블 신호(DE) 및 수직 동기신호(Vsync)를 이용하여 SOE 신호를 포함한 SSC, SSP, 수직 및 수평 POL 신호를 생성한다.

도 3은 도 2에 도시된 영상 분석부를 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.

도 3에 도시된 영상 분석부(26)는 각 블록별 영상 데이터(RGB)의 계조 평균값(APL)을 추출하여 추출된 평균값(APL)에 대응되는 1차 디밍 값(ADim)을 각 블록별로 설정 및 출력하는 APL 분석부(22), 각 블록별 1차 디밍 값(ADim)에 상기 각 블록별 영상 데이터(RGB)들의 밝기 가중치가 적용되도록 하여 각 1차 디밍 값(Adim)들을 2차 디밍 값(GDim)으로 각각 갱신 및 출력하는 가중치 적용부(24), 및 적어도 한 프레임 단위의 밝기 특성을 검출하고 검출된 프레임별 밝기 특성에 따라 디밍 커브를 가변하여 각 블록별 2차 디밍 값(GDim)이 3차 디밍 값으로 갱신되도록 함으로써 각 블록의 3차 디밍 값에 각각 대응되는 복수의 디밍 제어신호(Dim)를 출력하는 디밍 커브 적용부(26)를 구비한다.

도 4는 도 3의 APL 분석부 동작을 설명하기 위한 그래프이며, 도 5는 도 3의 가중치 적용부 동작을 설명하기 위한 히스토그램이다. 그리고, 도 6a 내지 도 6c는 도 3의 디밍 커브 적용부 동작을 설명하기 위한 그래프이다.

도 4 내지 도 6c를 각각 참조하면, 도 3의 APL 분석부(22)는 각 블록별 영상 데이터(RGB)의 계조 값들을 순차적으로 분석하여 각 블록의 계조 평균값(APL)을 추출한다. 이때, APL 분석부(22)는 각각의 블록별로 화소들의 계조 값들을 히스토그램화하여 평균 계조 값(gray)을 추출할 수도 있으며, 각 블록별 화소들의 계조 값을 순차적으로 더하고 블록별 화소 수로 나눔 연산하여 평균 계조 값(gray)을 추출할 수도 있다, 그리고 APL 분석부(22)는 이렇게 추출된 평균 계조 값(gray)에 대응되는 1차 디밍 값(ADim)을 각 블록별로 설정하여 가중치 적용부(24)로 공급한다.

가중치 적용부(24)는 각각의 블록별로 화소들의 계조 값들을 히스토그램화하고, 중간 계조 레벨(예를 들어, 127gray)을 중심으로 어두운 계조와 밝은 계조로 구분하여 하기 수학식 1으로 도시한 바와 같이 밝기 가중치를 적용시킨다.

여기서, pixel p는 중간 계조 레벨(예를 들어, 127gray)을 중심으로 더 크거나 작은 계조 레벨의 화소 수를 나타낸다. 따라서, 가중치 적용부(24)는 중간 계조 레벨을 중심으로 더 크거나 작은 계조의 화소 수만큼 가중치가 적용되도록 함으로써, 각 블록의 밝기 특성이 최대한 2차 디밍 값(GDim)으로 적용될 수 있도록 한다.

디밍 커브 적용부(26)는 적어도 한 프레임 단위로 전체적인 밝기 특성을 검출한다. 이때, 디밍 커브 적용부(26)는 적어도 한 프레임 단위의 화소 계조 값들을 히스토그램화 함으로써 히스토그램 분포에 따라 적어도 한 프레임에 대한 밝기 특성을 검출할 수 있다. 즉, 히스토그램으로 배열된 각 화소들의 저, 중, 고 계조 분포에 따라 적어도 한 프레임에 대한 밝기 특성을 분석한다. 그리고 분석된 밝기 특성에 따라 복수의 디밍 커브(예를 들면, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 디밍 커브) 중 어느 한 디밍 커브를 선택하여, 선택된 디밍 커브에 따라 각 블록별 2차 디밍 값(GDim)이 3차 디밍 값으로 갱신되도록 한다. 이렇게, 디밍 커브 적용부(26)는 적어도 한 프레임의 밝기 특성을 고려하여 3차 디밍 값으로 적용되도록 하며, 각 블록의 3차 디밍 값에 각각 대응되는 복수의 디밍 제어신호(Dim)가 백 라이트 유닛(12)으로 공급되도록 한다.

도 7a 내지 도 7c는 1 내지 3차 디밍 값 적용 효과를 설명하기 위한 도면이다.

구체적으로, 도 7a는 1 내지 3차 디밍 값이 적용되기 이전이 입력 영상이며, 도 7b는 1 및 3차 디밍 값만을 적용하여 표시된 영상이며, 도 7c는 1 내지 3차 디밍 값을 모두 적용하여 표시된 영상을 나타낸다.

각 블록의 밝기 특성은 2차 디밍 값(GDim)으로 적용되는바, 2차 디밍 값(GDim)이 미적용되면, 도 7b와 같이 평균 계조 값이 낮은 블록들의 어두운 영상들이 원 영상보다 더 어둡게 표시되는 문제가 발생할 수 있다. 하지만, 영상의 중간 계조 레벨을 중심으로 더 크거나 작은 계조의 화소 수만큼 가중치가 적용되도록 2차 디밍 값(GDim)을 적용하면, 도 7c와 같이 각 블록별 영상의 밝기 특성이 최대한 반영되어 표시될 수 있다. 즉, 1차적으로 각 블록별 평균 계조 레벨에 따라 디밍 값이 설정되도록 한 후, 2차적으로 각 블록별 영상의 밝기 특성이 최대한 반영되도록 하여 디밍 값이 갱신되도록 하고, 마지막으로 적어도 한 프레임 단위의 전체 영상의 밝기 특성이 반영되어 최종 디밍 값이 갱신되도록 하여 백 라이트에 적용하면 단순한 연산과정만으로도 각 블록별 영상의 밝기 특성이 최대한 반영될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 단순한 연산 과정만으로도 표시 영상의 밝기 특성에 대응되는 최적의 백 라이트 로컬 디밍 값이 적용되도록 할 수 있다. 이에 따라 본 발명은 백 라이트의 소비 전력을 줄이면서도 영상 표시 화질을 향상시킬 수 있는 백 라이트 로컬 디밍 효율을 더욱 증대시킬 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.

Claims (10)

1. 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널;
   백 라이트의 분할 구동영역에 각각 대응되는 블록별로 입력된 영상 데이터의 계조 평균에 따라 1차 디밍 값을 설정하고, 상기 블록별 영상 데이터의 밝기 가중치에 따라 2차 디밍 값으로 갱신하며, 적어도 한 프레임 영상의 밝기 특성에 따라 상기 각 블록별 2차 디밍 값을 3차 디밍 값으로 갱신함으로써 상기 각 블록의 3차 디밍 값에 따라 복수의 디밍 제어신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및
   상기 백 라이트의 분할 구동영역들을 상기 복수의 디밍 제어신호에 따라 구동함으로써 상기 액정패널에 상기 각 분할 구동영역별로 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 타이밍 컨트롤러는
   외부로부터 입력되는 상기의 영상 데이터를 상기 액정패널의 구동에 알맞게 정렬하는 데이터 정렬부,
   상기 각 블록별 영상 데이터의 계조 평균값을 추출하여 상기 추출된 평균값에 대응되는 1차 디밍 값을 각 블록별로 설정한 후 상기 각 블록별 1차 디밍 값에 블록별 영상 데이터들의 밝기 가중치가 적용되도록 2차 디밍 값으로 갱신하고, 적어도 한 프레임 단위의 밝기 특성에 따라 각 블록별 2차 디밍 값이 3차 디밍 값으로 갱신되도록 함으로써 상기 각 블록의 3차 디밍 값에 각각 대응되는 복수의 디밍 제어신호를 출력하는 영상 분석부를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 영상 분석부는
   상기 각 블록별 영상 데이터의 계조 평균값을 추출하여 상기 추출된 평균값에 대응되는 1차 디밍 값을 각 블록별로 설정 및 출력하는 APL 분석부,
   상기 각 블록별 1차 디밍 값에 상기 각 블록별 영상 데이터들의 밝기 가중치가 적용되도록 하여 상기 각 1차 디밍 값들을 2차 디밍 값으로 각각 갱신 및 출력하는 가중치 적용부, 및
   적어도 한 프레임 단위의 밝기 특성을 검출하고 검출된 프레임별 밝기 특성에 따라 디밍 커브를 가변하여 상기 각 블록별 2차 디밍 값이 3차 디밍 값으로 갱신되도록 함으로써 상기 각 블록의 3차 디밍 값에 각각 대응되는 복수의 디밍 제어신호를 출력하는 디밍 커브 적용부를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 가중치 적용부는
   상기 각각의 블록별로 화소들의 계조 값들을 히스토그램화하고,
   중간 계조 레벨을 중심으로 어두운 계조와 밝은 계조로 구분하여 하기 수학식을 이용하여 밝기 가중치를 적용시키며,
   

   

   
   상기 수학식의 pixel p는 중간 계조 레벨을 중심으로 더 크거나 작은 계조 레벨의 화소 수를 나타냄에 따라, 상기의 중간 계조 레벨을 중심으로 더 크거나 작은 계조의 화소 수만큼 가중치가 적용되도록 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 디밍 커브 적용부는
   적어도 한 프레임 단위의 화소 계조 값들을 히스토그램화 하여 상기 히스토그램으로 배열된 각 화소들의 저, 중, 고 계조 분포에 따라 적어도 한 프레임에 대한 밝기 특성을 분석하고,
   상기 분석된 밝기 특성에 따라 복수의 디밍 커브 중 어느 한 디밍 커브를 선택하여, 선택된 디밍 커브에 따라 상기 각 블록별 2차 디밍 값이 상기의 3차 디밍 값으로 갱신되도록 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
6. 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널을 구비한 액정 표시장치의 구동방법에 있어서,
   백 라이트의 분할 구동영역에 각각 대응되는 블록별로 입력된 영상 데이터의 계조 평균에 따라 1차 디밍 값을 설정하고, 상기 블록별 영상 데이터의 밝기 가중치에 따라 2차 디밍 값으로 갱신하며, 적어도 한 프레임 영상의 밝기 특성에 따라 상기 각 블록별 2차 디밍 값을 3차 디밍 값으로 갱신함으로써 상기 각 블록의 3차 디밍 값에 따라 복수의 디밍 제어신호를 출력하는 단계; 및
   상기 백 라이트의 분할 구동영역들을 상기 복수의 디밍 제어신호에 따라 구동함으로써 상기 액정패널에 상기 각 분할 구동영역별로 광을 조사하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 복수의 디밍 제어신호 출력 단계는
   데이터 정렬부를 이용하여 외부로부터 입력되는 상기의 영상 데이터를 상기 액정패널의 구동에 알맞게 정렬하는 단계, 및
   영상 분석부를 이용하여 상기 각 블록별 영상 데이터의 계조 평균값을 추출하여 상기 추출된 평균값에 대응되는 1차 디밍 값을 각 블록별로 설정한 후 상기 각 블록별 1차 디밍 값에 블록별 영상 데이터들의 밝기 가중치가 적용되도록 2차 디밍 값으로 갱신하고, 적어도 한 프레임 단위의 밝기 특성에 따라 각 블록별 2차 디밍 값이 3차 디밍 값으로 갱신되도록 함으로써 상기 각 블록의 3차 디밍 값에 각각 대응되는 복수의 디밍 제어신호를 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 복수의 디밍 제어신호 출력 단계는
   상기 영상 분석부에 구비된 APL 분석부를 이용하여 상기 각 블록별 영상 데이터의 계조 평균값을 추출하여 상기 추출된 평균값에 대응되는 1차 디밍 값을 각 블록별로 설정 및 출력하는 단계,
   상기 영상 분석부에 구비된 가중치 적용부를 이용하여 상기 각 블록별 1차 디밍 값에 상기 각 블록별 영상 데이터들의 밝기 가중치가 적용되도록 하여 상기 각 1차 디밍 값들을 2차 디밍 값으로 각각 갱신 및 출력하는 단계, 및
   상기 영상 분석부에 구비된 디밍 커브 적용부를 이용하여 적어도 한 프레임 단위의 밝기 특성을 검출하고 검출된 프레임별 밝기 특성에 따라 디밍 커브를 가변하여 상기 각 블록별 2차 디밍 값이 3차 디밍 값으로 갱신되도록 함으로써 상기 각 블록의 3차 디밍 값에 각각 대응되는 복수의 디밍 제어신호를 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 각 1차 디밍 값들을 2차 디밍 값으로 각각 갱신하는 단계는
   상기 각각의 블록별로 화소들의 계조 값들을 히스토그램화하고,
   중간 계조 레벨을 중심으로 어두운 계조와 밝은 계조로 구분하여 하기 수학식을 이용하여 밝기 가중치를 적용시키며,
   

   

   
   상기 수학식의 pixel p는 중간 계조 레벨을 중심으로 더 크거나 작은 계조 레벨의 화소 수를 나타냄에 따라, 상기의 중간 계조 레벨을 중심으로 더 크거나 작은 계조의 화소 수만큼 가중치가 적용되도록 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 각 2차 디밍 값들을 3차 디밍 값으로 각각 갱신하는 단계는
    적어도 한 프레임 단위의 화소 계조 값들을 히스토그램화 하여 상기 히스토그램으로 배열된 각 화소들의 저, 중, 고 계조 분포에 따라 적어도 한 프레임에 대한 밝기 특성을 분석하고,
    상기 분석된 밝기 특성에 따라 복수의 디밍 커브 중 어느 한 디밍 커브를 선택하여, 선택된 디밍 커브에 따라 상기 각 블록별 2차 디밍 값이 상기의 3차 디밍 값으로 갱신되도록 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.

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