KR20140140213A - 액정표시장치와 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치는 표시패널; 상기 표시패널에 빛을 조사하는 광원들을 포함하는 백라이트 유닛; 디지털 비디오 데이터를 데이터 전압들로 변환하여 상기 표시패널에 공급하는 표시패널 구동부; 상기 광원들에 PWM 신호를 공급하는 광원 구동부; 및 사용자가 선택한 배경색에 따라 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어함으로써 상기 표시패널의 휘도 및 명암비를 조정하는 조정부를 구비한다.

Description

액정표시장치와 그 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.
액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)를 이용하여 동영상을 표시하고 있다. 액정표시장치는 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)에 비하여 소형화가 가능하여 스마트폰, 태블릿 등의 휴대용 디스플레이(portable display), 사무기기, 컴퓨터 등에서 표시기에 응용됨은 물론, 텔레비젼에도 응용되어 음극선관을 빠르게 대체하고 있다. 특히, 휴대용 디스플레이의 증가로 인해 사용자의 디스플레이 시청 시간이 증가하고 있으며, 이로 인해 사용자가 느끼는 눈의 피로감 역시 증가하고 있다.
사용자의 시각 피로감을 줄이기 위해, 일부 휴대용 디스플레이는 외부광의 조도를 센싱하고 조도에 따라 자동으로 액정표시장치의 휘도를 조정하는 기능을 제공하고 있다. 또한, 일부 모니터 및 텔레비젼은 사용자의 선택에 의해 영화 모드, 스포츠 모드 등으로 화면을 조정하는 기능을 제공하고 있다. 하지만, 영화 모드, 스포츠 모드와 같은 콘텐츠(contents)에 따른 화면 조정이나, 조도에 따른 액정표시장치의 휘도 조정만으로는 사용자의 시각 피로감을 줄이는데 한계가 있다.
본 발명은 사용자의 시각 피로감을 더욱 줄일 수 있는 액정표시장치와 그 구동방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치는 표시패널; 상기 표시패널에 빛을 조사하는 광원들을 포함하는 백라이트 유닛; 디지털 비디오 데이터를 데이터 전압들로 변환하여 상기 표시패널에 공급하는 표시패널 구동부; 상기 광원들에 PWM 신호를 공급하는 광원 구동부; 및 사용자가 선택한 배경색에 따라 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어함으로써 상기 표시패널의 휘도 및 명암비를 조정하는 조정부를 구비한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 표시패널 및 상기 표시패널에 빛을 조사하는 광원들을 포함하는 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치의 구동방법에 있어서, 디지털 비디오 데이터를 데이터 전압들로 변환하여 상기 표시패널에 공급하는 단계; 상기 광원들에 PWM 신호를 공급하는 단계; 및 사용자가 선택한 배경색에 따라 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어함으로써 상기 표시패널의 휘도 및 명암비를 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명은 사용자가 선택한 배경색에 따라 표시패널의 휘도 및 명암비를 최적으로 조정할 수 있다. 또한, 본 발명은 외부 광의 종류에 따라 표시패널의 휘도, 명암비 및 색온도를 최적으로 조정할 수 있다. 그 결과, 본 발명은 사용자의 시각 피로감을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치를 보여주는 블록도.
도 2는 도 1의 조도 분석부를 상세히 보여주는 블록도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 조정부를 상세히 보여주는 블록도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 휘도, 명암비 및 색온도 조정방법을 보여주는 흐름도.
도 5는 PWM 신호를 보여주는 일 예시도면.
도 6은 외광 종류와 배경색에 따른 최적의 휘도, 색온도 및 명암비를 보여주는 일 예시도면.
도 7은 피크 화이트 계조에서의 PWM 신호와 피크 블랙 계조에서의 PWM 신호를 보여주는 일 예시도면.
도 8은 CIE 색도도를 보여주는 일 예시도면.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조정부를 상세히 보여주는 블록도.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 휘도, 명암비 및 색온도 조정방법을 보여주는 흐름도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치를 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 표시패널(10), 백라이트 유닛(40), 표시패널 구동부, 광원 구동부(140), 광원 제어부(150), 조정부(160), 조도 분석부(170), 색온도 분석부(180) 등을 구비한다.
표시패널(10)은 두 장의 기판과 이들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 표시패널(10)의 하부 기판에는 다수의 데이터 라인들(D)과 다수의 게이트 라인들(G)이 교차된다. 표시패널(10)에는 데이터 라인들(D)과 게이트 라인들(G)의 교차 구조에 의해 액정셀(Clc)들이 매트릭스 형태로 배치된다. 액정셀(Clc)들 각각은 박막 트랜지스터(thin film transistor, 이하 "TFT"라 칭함), TFT에 접속된 화소 전극(1), 및 스토리지 커패시터(Cst) 등을 포함한다. 표시패널(10)의 상부 기판상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 형성된다. 공통전극(2)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소 전극(1)과 함께 하부 기판상에 형성된다. 액정셀(Clc)들 각각은 화소 전극(1)과 공통전극(2) 사이의 전계에 의해 구동된다. 표시패널(10)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 광축이 직교하는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.
백라이트 유닛(40)은 표시패널(10)에 광을 조사하는 다수의 광원들을 포함한다. 백라이트 유닛(40)은 직하형(direct type)과 에지형(edge type) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 직하형 백라이트 유닛은 표시패널(10)의 아래에 다수의 광학 시트들과 확산판이 적층되고 확산판 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 에지형 백라이트 유닛은 표시패널(10)의 아래에 다수의 광학 시트들과 도광판이 적층되고 도광판의 측면에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 광원들은 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)와 같은 점광원들로 구현될 수 있다.
표시패널 구동부는 게이트 구동부(110), 데이터 구동부(120) 및 타이밍 제어부(130)를 포함한다. 게이트 구동부(110)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 구동부(110)는 타이밍 제어부(130)의 제어 하에 게이트 펄스(또는 스캔 펄스)를 순차적으로 출력하여 게이트 라인들(GL)에 공급함으로써, 데이터 전압이 인가될 수평 라인을 선택한다.
데이터 구동부(120)는 다수의 데이터 드라이브 집적회로들을 포함한다. 데이터 드라이브 집적회로는 타이밍 콘트롤러(150)로부터 디지털 비디오 변환 데이터(RGB')를 입력받는다. 데이터 드라이브 집적회로는 디지털 비디오 변환 데이터(RGB')를 감마전압 발생부(미도시)로부터 공급되는 정극성/부극성 감마보상전압을 이용하여 정극성/부극성 아날로그 데이터 전압으로 변환한다. 데이터 드라이브 집적회로는 정극성/부극성 아날로그 데이터 전압을 표시패널(10)의 데이터 라인(D)들에 공급한다.
타이밍 제어부(130)는 호스트 시스템(미도시)로부터 디지털 비디오 데이터(RGB)과 타이밍 신호들 등을 입력받는다. 타이밍 신호들은 수직동기신호(vertical synchronization signal), 수평동기신호(horizontal synchronization signal), 데이터 인에이블 신호(data enable signal), 및 클럭 신호(clock signal) 등을 포함할 수 있다. 타이밍 제어부(130)는 타이밍 신호들에 기초하여 게이트 구동부(110)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)를 생성하고, 데이터 구동부(120)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)를 생성한다. 타이밍 제어부(130)는 게이트 제어신호(GCS)를 게이트 구동부(110)에 공급하고, 디지털 변환 데이터(RGB')와 데이터 제어신호(DCS)를 데이터 구동부(120)에 공급한다.
광원 구동부(140)는 광원 제어부(150)로부터 펄스 폭 제어 데이터(Dpwm)를 입력받고, 펄스 폭 제어 데이터(Dpwm)에 기초하여 펄스 폭 변조 신호(pulse width modulation signal, PWM, 이하 "PWM 신호"라 칭함)를 생성한다. 광원 구동부(140)는 PWM 신호(PWM)를 백라이트 유닛(40)의 광원들에 공급한다. 광원들의 점소등 시간은 PWM 신호(PWM)의 듀티비(duty ratio)에 의해 결정되므로, PWM 신호(PWM)의 듀티비를 조정함에 의해 표시패널(10)의 휘도 및 명암비를 조정할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 5 및 도 7을 결부하여 후술한다.
광원 제어부(150)는 조정부(160)로부터 광원 제어 데이터(Dlc)를 입력받는다. 광원 제어 데이터(Dlc)는 휘도 및 명암비를 조정하기 위한 펄스 폭 변조 정보를 포함한다. 따라서, 광원 제어부(150)는 광원 제어 데이터(Dlc)에 기초하여 펄스 폭 제어 데이터(Dpwm)를 생성할 수 있다. 광원 제어부(150)는 펄스 폭 제어 데이터(Dpwm)를 광원 구동부(140)에 공급한다. 광원 제어부(150)는 조정부(160)에 포함될 수 있다.
조정부(160)는 사용자가 선택한 배경색 정보를 포함하는 배경색 데이터(Dbgd)와 디지털 비디오 데이터(RGB)를 호스트 시스템(미도시)으로부터 입력받는다. 조정부(160)는 외부 광의 조도 정보를 포함하는 조도 데이터(Di)를 조도 분석부(170)로부터 입력받고, 외부 광의 색온도 정보를 포함하는 색온도 데이터(Dct)를 색온도 분석부(170)로부터 입력받는다. 조정부(160)는 배경색, 조도 및 색온도에 따라 PWM 신호(PWM)의 듀티비를 제어하기 위해 휘도 및 명암비를 조정하기 위한 펄스 폭 변조 정보를 포함하는 광원 제어 데이터(Dlc)를 광원 제어부(150)로 출력한다. 또한, 조정부(160)는 색온도에 따라 디지털 비디오 데이터(RGB)를 변환하여 타이밍 제어부(130)에 공급한다. 조정부(160)에 대한 자세한 설명은 도 3, 도 4, 도 9 및 도 10을 결부하여 후술한다.
조도 분석부(170)는 도 2와 같이 조도 센서를 포함하는 조도 센서 회로(171)와 제1 아날로그 디지털 변환기(analog to digital converter. 172)를 구비한다. 조도 센서 회로(171)의 조도 센서를 이용하여 측정된 외부 광의 조도는 제1 아날로그 디지털 변환기(172)에 의해 디지털 데이터인 조도 데이터(Di)로 변환된다. 조도 분석부(170)는 조도 데이터(Di)를 조정부(160)에 전송한다.
색온도 분석부(180)는 이미지 센서를 이용하여 촬영된 이미지를 분석하여 외부 광의 색온도를 산출할 수 있다. 이 경우, 이미지 센서는 CMOS 센서로 구현될 수 있으며, 이미지 센서를 이용하여 촬영된 이미지를 분석하여 외부 광의 색온도를 산출하는 방법은 이미 알려진 공지의 방법들 중 어느 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 또는, 색온도 분석부(180)는 포토 다이오드(photo diode)를 이용하여 얻어진 외부 광의 파장 정보를 분석하여 색온도를 산출할 수 있다. 이 경우, 포토 다이오드는 적색 파장을 측정하는 적색 포토 다이오드, 녹색 파장을 측정하는 녹색 포토 다이오드 및 청색 파장을 측정하는 청색 포토 다이오드를 포함할 수 있다. 또한, 포토 다이오드를 이용하여 얻어진 외부 광의 파장 정보를 분석하여 색온도를 산출하는 방법은 이미 알려진 공지의 방법들 중 어느 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 색온도 분석부(180)는 색온도 정보를 포함하는 색온도 데이터(Dct)를 조정부(160)에 전송한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 조정부를 상세히 보여주는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 조정부(160)는 휘도 및 명암비 조정부(161), 색온도 조정부(162), 다수의 룩-업 테이블들(look-up tables, 163, 164)을 포함한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 휘도, 명암비 및 색온도 조정방법을 보여주는 흐름도이다. 도 3 및 도 4를 결부하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 휘도 및 명암비 조정부(161)의 휘도 및 명암비 조정방법과 색온도 조정부(162)의 색온도 조정방법을 상세히 살펴본다.
첫 번째로, 휘도 및 명암비 조정부(161)는 조도 분석부(170)로부터 조도 데이터(Di)를 입력받고, 호스트 시스템으로부터 배경색 데이터(Dbgd)를 입력받는다. 조도 데이터(Di)는 외부 광의 조도 정보를 포함하고 있다. 휘도 및 명암비 조정부(161)는 배경색 데이터(Dbgd)로부터 사용자가 선택한 배경색을 판단할 수 있다. 사용자가 선택한 배경색은 표시패널(10)에 표시되는 화상의 배경의 색일 수 있다. 예를 들어, 액정표시장치가 컴퓨터와 연결되는 모니터로 구현되는 경우 배경색은 바탕 화면의 배경의 색일 수 있다. 또한, 액정표시장치가 텍스트, 이미지 등을 표시하는 경우 배경색은 그 텍스트, 이미지 등의 배경의 색일 수 있다.
휘도 및 명암비 조정부(161)는 사용자가 제1 배경색을 선택한 경우 제2 배경색을 선택한 경우보다 표시패널(10)의 휘도를 높게 조정한다. 표시패널(10)의 휘도는 백라이트 유닛(40)의 광원들의 듀티비(duty ratio)를 제어함으로써 조정할 수 있다. 따라서, 휘도 및 명암비 조정부(161)는 사용자가 제1 배경색을 선택한 경우 제2 배경색을 선택한 경우보다 PWM 신호(PWM)의 듀티비(duty ratio)가 커지도록 광원 제어 데이터(Dlc)를 출력함으로써, 표시패널(10)의 휘도를 높게 조정할 수 있다.
도 5는 PWM 신호를 보여주는 일 예시도면이다. 도 5를 참조하면, PWM 신호(PWM)는 소정의 주기(tp)로 반복되며, PWM 신호(PWM)의 1 주기(tp)는 듀티-온 타임(ton)과 듀티-오프 타임(toff)로 구분된다. 듀티-온 타임(ton)은 광원들이 점등되는 기간을 의미하고, 듀티-오프 타임(toff)은 광원들이 소등되는 기간을 의미한다. PWM 신호(PWM)의 듀티비(duty ratio, DR)는 수학식 1과 같이 산출될 수 있다.
Figure pat00001
PWM 신호(PWM)의 듀티-온 타임(ton)과 듀티-오프 타임(toff)의 합은 tp로 일정하므로, PWM 신호(PWM)의 듀티비(DR)는 PWM 신호(PWM)의 듀티-온 타임(ton)에 비례한다. 따라서, PWM 신호(PWM)의 듀티비(DR)가 커지는 경우, 표시패널(10)의 휘도는 높아진다.
휘도 및 명암비 조정부(161)는 사전 실험을 통해 미리 작성된 제1 룩-업 테이블(163)을 이용하여 표시패널(10)의 휘도를 조정할 수 있다. 이 경우, 제1 룩-업 테이블(163)은 배경색 데이터(Dbdg)를 입력 어드레스로 입력받고, 그 입력 어드레스에 저장된 PWM 신호(PWM)의 듀티비 정보(Ddr)를 출력한다. 제1 룩-업 테이블(163)은 휘도 및 명암비 조정부(161)에 포함될 수 있다.
한편, 사용자가 선택한 배경색에 따라 표시패널(10)의 휘도를 조정하는 이유는 배경색에 따라 사용자가 시각 피로감을 덜 느끼게 되는 최적의 휘도가 달라지기 때문이다. 이하에서, 도 6을 결부하여 이에 대하여 상세히 설명한다.
도 6은 외광 종류와 배경색에 따른 최적의 휘도, 색온도 및 명암비를 보여주는 일 예시도면이다. 도 6에서는 제1 배경색이 미색이고, 제2 배경색이 흰색인 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 도 6을 참조하면, 동일한 외부 광이 조사되는 경우, 미색의 최적 휘도 범위가 흰색의 최적 휘도 범위보다 높다. 따라서, 본 발명은 사용자가 배경색으로 미색을 선택한 경우 흰색을 선택한 경우보다 표시패널(10)의 휘도를 더 높게 제어한다. 즉, 휘도 및 명암비 조정부(161)는 사용자가 배경색으로 미색을 선택한 경우 흰색을 선택한 경우보다 PWM 신호(PWM)의 듀티비(duty ratio)가 커지도록 광원 제어 데이터(Dlc)를 출력함으로써, 표시패널(10)의 휘도를 더 높게 제어할 수 있다. 이와 같이, 배경색에 따라 사용자가 시각 피로감을 덜 느끼게 되는 최적의 휘도가 달라지므로, 본 발명은 사용자가 선택한 배경색에 따라 표시패널(10)의 휘도를 최적으로 조정함으로써, 사용자의 시각 피로감을 최소화할 수 있다. (S101)
두 번째로, 휘도 및 명암비 조정부(161)는 외부 광의 조도가 제1 문턱 값 이상인 경우, 사용자가 선택한 배경색에 상관없이 표시패널(10)의 휘도를 설정된 범위 내에서 최대값으로 조정한다. 구체적으로, 휘도 및 명암비 조정부(161)는 외부 광의 조도가 제1 문턱 값 이상인 경우, PWM 신호(PWM)의 듀티비(duty ratio)가 설정된 범위 내에서 최대값을 갖도록 광원 제어 데이터(Dlc)를 출력한다. 본 발명은 외부 광의 조도가 제1 문턱 값 이상인 경우 외부 광으로 인해 표시패널에 표시되는 화상의 시인성이 낮아지므로, 이를 개선하기 위하여 외부 광의 조도가 제1 문턱 값 이상인 경우 사용자가 선택한 배경색에 상관없이 표시패널(10)의 휘도를 설정된 범위 내에서 최대값으로 조정한다. (S102, S103)
세 번째로, 휘도 및 명암비 조정부(161)는 사용자가 제1 배경색을 선택한 경우 제2 배경색을 선택한 경우보다 표시패널(10)의 명암비(contrast ratio)를 높게 조정한다. 명암비는 피크 화이트 계조(풀 화이트)와 피크 블랙 계조(풀 블랙)에서의 밝기의 차이를 의미한다. 명암비는 피크 블랙 계조에서의 백라이트 유닛(40)의 광원들의 듀티비(duty ratio)를 제어함으로써 조정할 수 있다.
도 7은 피크 화이트 계조에서의 PWM 신호와 피크 블랙 계조에서의 PWM 신호를 보여주는 일 예시도면이다. 도 7을 참조하면, 피크 블랙 계조에서의 PWM 신호(PWM(b))의 듀티-온 타임(ton)은 피크 화이트 계조에서의 PWM 신호(PWM(w))의 듀티-온 타임(ton)에 비해 짧다. 피크 블랙 계조에서의 PWM 신호(PWM(b))의 듀티-온 타임(ton)이 더 짧아질수록 명암비는 높아질 수 있다. 따라서, 휘도 및 명암비 조정부(161)는 사용자가 제1 배경색을 선택한 경우 제2 배경색을 선택한 경우보다 피크 블랙 계조에서의 PWM 신호(PWM)의 듀티비(duty ratio)가 작아지도록 광원 제어 데이터(Dlc)를 출력함으로써, 표시패널(10)의 명암비(contrast ratio)를 높게 조정할 수 있다.
휘도 및 명암비 조정부(161)는 제1 룩-업 테이블(163)을 이용하여 표시패널(10)의 휘도뿐만 아니라 명암비를 조정할 수 있다. 이 경우, 제1 룩-업 테이블(163)은 배경색 데이터(Dbdg)를 입력 어드레스로 입력받고, 그 입력 어드레스에 저장된 블랙 계조에서의 PWM 신호(PWM)의 듀티비 정보(Ddr(b))를 출력할 수 있다. 휘도 및 명암비 조정부(161)는 PWM 신호(PWM)의 듀티비 정보(Ddr)와 블랙 계조에서의 PWM 신호(PWM)의 듀티비 정보(Ddr(b))로부터 광원 제어 데이터(Dlc)를 생성한 후 광원 제어부(150)로 출력한다.
한편, 사용자가 선택한 배경색에 따라 표시패널(10)의 명암비를 조정하는 이유는 배경색에 따라 사용자가 시각 피로감을 덜 느끼게 되는 최적의 명암비가 달라지기 때문이다. 도 6을 참조하면, 동일한 외부 광이 조사되는 경우, 미색의 최적 명암비가 흰색의 최적 명암비보다 높다. 따라서, 본 발명은 사용자가 배경색으로 미색을 선택한 경우 흰색을 선택한 경우보다 표시패널(10)의 명암비를 더 높게 제어한다. 즉, 휘도 및 명암비 조정부(161)는 사용자가 배경색으로 미색을 선택한 경우 흰색을 선택한 경우보다 피크 블랙 계조에서의 PWM 신호(PWM(b))의 듀티비(duty ratio)가 작아지도록 광원 제어 데이터(Dlc)를 출력함으로써, 표시패널(10)의 명암비를 더 높게 제어할 수 있다. 이와 같이, 배경색에 따라 사용자가 시각 피로감을 덜 느끼게 되는 최적의 명암비가 달라지므로, 본 발명은 사용자가 선택한 배경색에 따라 표시패널(10)의 명암비를 최적으로 조정함으로써, 사용자의 시각 피로감을 최소화할 수 있다. (S104)
네 번째로, 색온도 조정부(162)는 색온도 분석부(180)로부터 색온도 데이터(Dct)를 입력받고, 호스트 시스템으로부터 디지털 비디오 데이터(RGB)와 배경색 데이터(Dbgd)를 입력받는다. 색온도 조정부(162)는 배경색 데이터(Dbgd)로부터 사용자가 선택한 배경색을 판단할 수 있다. 색온도 조정부(162)는 배경색에 따라 디지털 비디오 데이터(RGB)를 디지털 변환 데이터(RGB')로 변환한다. 구체적으로, 색온도는 도 8과 같이 CIE 색도도에서 Wx와 Wy를 변경함에 의해 조정될 수 있다. Wx는 수학식 2와 같이 표현될 수 있고, Wy는 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00002
Figure pat00003
수학식 2와 수학식 3에서 X, Y, Z는 삼자극치를 지시한다. 삼자극치는 어떤 광원이나 물체색이 갖고 있는 컬러 중 그 속에 포함되어 있는 적색, 녹색 및 청색의 양을 의미한다. 따라서, X가 크다면 적색의 양이 많다는 것을 의미하고, Y가 크다면 녹색의 양이 많다는 것을 의미하며, Z가 크다면 청색의 양이 많다는 것을 의미한다. 특히, 본 발명의 실시 예에서는 X, Y, Z 중 Z를 변경함에 의해 색온도를 조정할 수 있다. 이는 청색이 파장이 짧으며 강한 에너지를 가지기 때문에 사용자의 각막이나 수정체에 흡수되지 못하고 망막까지 도달한다고 알려져 있으므로, Z를 더 작은 값으로 변경하는 경우 사용자는 시각 피로감을 덜 느끼게 된다. 도 8과 수학식 2 및 3과 같이 Z가 더 작은 값으로 변경되는 경우 Wx와 Wy가 증가하므로, 색온도는 낮아지게 된다.
색온도 조정부(162)는 사전 실험을 통해 미리 작성된 제2 룩-업 테이블(164)을 이용하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 변환할 수 있다. 이 경우, 제2 룩-업 테이블(164)은 배경색 데이터(Dbdg)와 디지털 비디오 데이터(RGB)를 입력 어드레스로 입력받고, 그 입력 어드레스에 저장된 디지털 변환 데이터(RGB')를 출력한다. 제2 룩-업 테이블(164)은 휘도 및 명암비 조정부(161)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 디지털 비디오 데이터(RGB)가 8 비트 데이터이고, 사용자가 선택 가능한 배경색이 2 가지인 경우, 256×2=512 개의 입력 어드레스가 존재하게 되며, 따라서 제2 룩-업 테이블(164)은 512 개의 디지털 변환 데이터(RGB')를 저장하게 된다. 색온도 조정부(162)는 디지털 변환 데이터(RGB')를 타이밍 제어부(130)로 출력한다.
한편, 사용자가 선택한 배경색에 따라 색온도를 조정하는 이유는 배경색에 따라 사용자가 시각 피로감을 덜 느끼게 되는 최적의 색온도가 달라지기 때문이다. 도 6을 참조하면, 동일한 외부 광이 조사되는 경우, 미색의 최적 색온도 범위가 흰색의 최적 색온도 범위보다 낮다. 따라서, 본 발명은 사용자가 배경색으로 미색을 선택한 경우 흰색을 선택한 경우보다 색온도를 더 낮게 제어한다. 이와 같이, 사용자가 시각 피로감을 덜 느끼게 되는 최적의 색온도가 배경색에 따라 달라지므로, 본 발명은 사용자가 선택한 배경색에 따라 색온도를 최적으로 조정함으로써, 사용자의 시각 피로감을 최소화할 수 있다. (S107)
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예는 사용자가 선택한 배경색에 따라 표시패널(10)의 휘도, 명암비 및 색온도를 최적으로 조정할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 제1 실시 예는 사용자의 시각 피로감을 최소화할 수 있다. 본 발명의 제1 실시 예에서는 사용자가 제1 배경색과 제2 배경색 중 어느 하나를 선택하는 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 즉, 본 발명의 제1 실시 예는 3 개 이상의 배경색 중 어느 하나를 선택하도록 구현될 수도 있다. 또한, 본 발명의 제1 실시 예에서 색온도 분석부(180)와 색온도 조정부(162)는 생략될 수 있음에 주의하여야 한다. 이 경우, 본 발명의 제1 실시 예는 사용자가 선택한 배경색에 따라 표시패널(10)의 휘도 및 명암비만을 최적으로 조정할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조정부를 상세히 보여주는 블록도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조정부(160)는 휘도 및 명암비 조정부(161), 색온도 조정부(162), 다수의 룩-업 테이블들(look-up tables, 165, 166)을 포함한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 휘도, 명암비 및 색온도 조정방법을 보여주는 흐름도이다. 도 9 및 도 10을 결부하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 휘도 및 명암비 조정부(161)의 휘도 및 명암비 조정방법과 색온도 조정부(162)의 색온도 조정방법을 상세히 살펴본다.
첫 번째로, 휘도 및 명암비 조정부(161)는 조도 분석부(170)로부터 조도 데이터(Di)를 입력받고, 색온도 분석부(180)로부터 색온도 데이터(Dct)를 입력받는다. 조도 데이터(Di)는 외부 광의 조도 정보를 포함하고 있으며, 색온도 데이터(Dct)는 외부 광의 색온도 정보를 포함하고 있다. 휘도 및 명암비 조정부(161)는 외부 광의 색온도에 따라 표시패널(10)의 휘도를 조정한다. 표시패널(10)의 휘도는 백라이트 유닛(40)의 광원들의 듀티비(duty ratio)를 제어함으로써 조정할 수 있다. 구체적으로, 휘도 및 명암비 조정부(161)는 외부 광의 색온도가 제2 문턱 값 이상인 경우 제2 문턱 값보다 작은 경우보다 표시패널(10)의 휘도를 높게 조정한다. 휘도 및 명암비 조정부(161)는 외부 광의 색온도가 제2 문턱 값 이상인 경우 제2 문턱 값보다 작은 경우보다 PWM 신호(PWM)의 듀티비가 커지도록 광원 제어 데이터(Dlc)를 출력함으로써, 표시패널(10)의 휘도를 높게 조정할 수 있다. PWM 신호(PWM)의 듀티비에 대하여는 도 5와 수학식 1을 결부하여 이미 앞에서 상세히 설명하였다.
휘도 및 명암비 조정부(161)는 사전 실험을 통해 미리 작성된 제3 룩-업 테이블(165)을 이용하여 표시패널(10)의 휘도를 조정할 수 있다. 이 경우, 제3 룩-업 테이블(165)은 색온도 데이터(Dct)를 입력 어드레스로 입력받고, 그 입력 어드레스에 저장된 PWM 신호(PWM)의 듀티비 정보(Ddr)를 출력한다. 제3 룩-업 테이블(165)은 휘도 및 명암비 조정부(161)에 포함될 수 있다.
한편, 외부 광의 색온도가 제2 문턱 값 이상인 경우 제2 문턱 값보다 작은 경우보다 표시패널(10)의 휘도를 조정하는 이유는 외부 광의 종류에 따라 사용자가 시각 피로감을 덜 느끼게 되는 최적의 휘도가 달라지기 때문이다. 외부 광의 색온도는 외부 광의 종류에 따라 달라지며, 예를 들어 도 6과 같이 형광등의 색온도는 6500K인 반면에, LED 전구의 색온도는 5000K이다. 동일한 배경색에서 형광등의 최적 휘도 범위는 LED 전구의 최적 휘도 범위보다 높다. 따라서, 본 발명은 외부 광의 색온도가 제2 문턱 값 이상인 경우 제2 문턱 값보다 작은 경우보다 표시패널(10)의 휘도를 더 높게 제어한다. 즉, 휘도 및 명암비 조정부(161)는 외부 광의 색온도가 제2 문턱 값 이상인 경우 제2 문턱 값보다 작은 경우보다 PWM 신호(PWM)의 듀티비(duty ratio)가 커지도록 광원 제어 데이터(Dlc)를 출력함으로써, 표시패널(10)의 휘도를 더 높게 제어할 수 있다. 이와 같이, 외부 광의 종류에 따라 사용자가 시각 피로감을 덜 느끼게 되는 최적의 휘도가 달라지므로, 본 발명은 외부 광의 색온도에 따라 표시패널(10)의 휘도를 최적으로 조정함으로써, 사용자의 시각 피로감을 최소화할 수 있다. (S201)
두 번째로, 휘도 및 명암비 조정부(161)는 외부 광의 조도가 제1 문턱 값 이상인 경우, 외부 광의 색온도에 관계없이 표시패널(10)의 휘도를 설정된 범위 내에서 최대값으로 조정한다. 구체적으로, 휘도 및 명암비 조정부(161)는 외부 광의 조도가 제1 문턱 값 이상인 경우, PWM 신호(PWM)의 듀티비(duty ratio)가 설정된 범위 내에서 최대값을 갖도록 광원 제어 데이터(Dlc)를 출력한다. 본 발명은 외부 광의 조도가 제1 문턱 값 이상인 경우 외부 광으로 인해 표시패널에 표시되는 화상의 시인성이 낮아지므로, 이를 개선하기 위하여 외부 광의 조도가 제1 문턱 값 이상인 경우 사용자가 선택한 배경색에 상관없이 표시패널(10)의 휘도를 설정된 범위 내에서 최대값으로 조정한다. (S202, S203)
세 번째로, 휘도 및 명암비 조정부(161)는 외부 광의 색온도가 제2 문턱 값 이상인 경우 제2 문턱 값보다 작은 경우보다 표시패널(10)의 명암비를 높게 조정한다. 명암비는 피크 화이트 계조(풀 화이트)와 피크 블랙 계조(풀 블랙)에서의 밝기의 차이를 의미한다. 명암비는 피크 블랙 계조에서의 백라이트 유닛(40)의 광원들의 듀티비(duty ratio)를 제어함으로써 조정할 수 있다. 피크 블랙 계조에서의 광원들의 듀티비(duty ratio)를 제어하는 방법은 도 7을 결부하여 이미 앞에서 상세히 설명하였다.
휘도 및 명암비 조정부(161)는 제3 룩-업 테이블(165)을 이용하여 표시패널(10)의 휘도뿐만 아니라 명암비를 조정할 수 있다. 이 경우, 제3 룩-업 테이블(165)은 색온도 데이터(Dct)를 입력 어드레스로 입력받고, 그 입력 어드레스에 저장된 블랙 계조에서의 PWM 신호(PWM)의 듀티비 정보(Ddr(b))를 출력할 수 있다. 휘도 및 명암비 조정부(161)는 PWM 신호(PWM)의 듀티비 정보(Ddr)와 블랙 계조에서의 PWM 신호(PWM)의 듀티비 정보(Ddr(b))로부터 광원 제어 데이터(Dlc)를 생성한 후 광원 제어부(150)로 출력한다.
한편, 외부 광의 색온도가 제2 문턱 값 이상인 경우 제2 문턱 값보다 작은 경우보다 표시패널(10)의 명암비를 조정하는 이유는 외부 광의 종류에 따라 사용자가 시각 피로감을 덜 느끼게 되는 최적의 명암비가 달라지기 때문이다. 동일한 배경색에서 형광등의 최적 명암비는 LED 전구의 최적 명암비보다 높다. 따라서, 본 발명은 외부 광의 색온도가 제2 문턱 값 이상인 경우 제2 문턱 값보다 작은 경우보다 표시패널(10)의 명암비를 더 높게 제어한다. 즉, 휘도 및 명암비 조정부(161)는 외부 광의 색온도가 제2 문턱 값 이상인 경우 제2 문턱 값보다 작은 경우보다 피크 블랙 계조에서의 PWM 신호(PWM(b))의 듀티비(duty ratio)가 작아지도록 광원 제어 데이터(Dlc)를 출력함으로써, 표시패널(10)의 명암비를 더 높게 제어할 수 있다. 이와 같이, 외부 광의 종류에 따라 사용자가 시각 피로감을 덜 느끼게 되는 최적의 명암비가 달라지므로, 본 발명은 외부 광의 색온도가 높을수록 표시패널(10)의 명암비를 최적으로 조정함으로써, 사용자의 시각 피로감을 최소화할 수 있다. (S204)
네 번째로, 색온도 조정부(162)는 색온도 분석부(180)로부터 색온도 데이터(Dct)를 입력받고, 호스트 시스템으로부터 디지털 비디오 데이터(RGB)를 입력받는다. 색온도 조정부(162)는 외부 광의 색온도에 따라 디지털 비디오 데이터(RGB)를 디지털 변환 데이터(RGB') 로변환한다. 색온도 조정부(162)의 색온도 조정방법은 도 8을 결부하여 이미 앞에서 상세히 설명하였다.
색온도 조정부(162)는 사전 실험을 통해 미리 작성된 제4 룩-업 테이블(166)을 이용하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 변환할 수 있다. 이 경우, 제4 룩-업 테이블(166)은 색온도 데이터(Dct)와 디지털 비디오 데이터(RGB)를 입력 어드레스로 입력받고, 그 입력 어드레스에 저장된 디지털 변환 데이터(RGB')를 출력한다. 제4 룩-업 테이블(166)은 휘도 및 명암비 조정부(161)에 포함될 수 있다. 색온도 조정부(162)는 디지털 변환 데이터(RGB')를 타이밍 제어부(130)로 출력한다.
한편, 외부 광의 색온도에 따라 색온도를 조정하는 이유는 외부 광의 종류에 따라 사용자가 시각 피로감을 덜 느끼게 되는 최적의 색온도가 달라지기 때문이다. 도 6을 참조하면, 동일한 배경색에서 형광등의 최적 색온도 범위는 LED 전구의 최적 색온도 범위보다 높다. 따라서, 본 발명은 외부 광의 색온도가 제2 문턱 값 이상인 경우 제2 문턱 값보다 작은 경우보다 표시패널(10)의 색온도를 더 높게 제어한다. 이와 같이, 외부 광의 종류에 따라 사용자가 시각 피로감을 덜 느끼게 되는 최적의 명암비가 달라지므로, 본 발명은 외부 광의 색온도가 제2 문턱 값 이상인 경우 제2 문턱 값보다 작은 경우보다 표시패널(10)의 색온도를 최적으로 조정함으로써, 사용자의 시각 피로감을 최소화할 수 있다. (S205)
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예는 외부 광의 종류에 따라 표시패널(10)의 휘도, 명암비 및 색온도를 최적으로 조정할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 제2 실시 예는 사용자의 시각 피로감을 최소화할 수 있다. 본 발명의 제2 실시 예에서는 외부 광의 종류가 두 개인 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 즉, 본 발명의 제2 실시 예는 3 개 이상의 외부 광 중 어느 하나를 선택하도록 구현될 수도 있다. 또한, 본 발명의 제2 실시 예에서 외부 광은 형광등, LED 전구에 한정되지 않으며, 태양광, 백열전구 등을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 제2 실시 예에서 색온도 조정부(162)는 생략될 수 있음에 주의하여야 한다. 이 경우, 본 발명의 제1 실시 예는 외부 광의 종류에 따라 표시패널(10)의 휘도 및 명암비만을 최적으로 조정할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 제1 실시 예와 제2 실시 예를 따로 설명하였지만, 본 발명의 제1 실시 예와 제2 실시 예는 결합될 수 있다. 따라서, 본 발명은 사용자가 선택한 배경색 및 외부 광의 종류를 모두 고려하여 표시패널(10)의 휘도, 명암비 및 색온도를 최적으로 조정할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 표시패널 40: 백라이트 유닛
110: 게이트 구동부 120: 데이터 구동부
130: 타이밍 제어부 140: 광원 구동부
150: 광원 제어부 160: 조정부
161: 휘도 및 명암비 조정부 162: 색온도 조정부
163: 제1 룩-업 테이블 164: 제2 룩-업 테이블
165: 제3 룩-업 테이블 166: 제4 룩-업 테이블
170: 조도 분석부 180: 색온도 분석부

Claims (13)

  1. 표시패널;
    상기 표시패널에 빛을 조사하는 광원들을 포함하는 백라이트 유닛;
    디지털 비디오 데이터를 데이터 전압들로 변환하여 상기 표시패널에 공급하는 표시패널 구동부;
    상기 광원들에 PWM 신호를 공급하는 광원 구동부; 및
    사용자가 선택한 배경색에 따라 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어함으로써 상기 표시패널의 휘도 및 명암비를 조정하는 조정부를 구비하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정부는,
    상기 사용자가 제1 배경색을 선택한 경우 제2 배경색을 선택한 경우보다 상기 PWM 신호의 듀티비를 크게 제어함으로써 상기 표시패널의 휘도를 높게 조정하는 휘도 조정부; 및
    상기 사용자가 상기 제1 배경색을 선택한 경우 상기 제2 배경색을 선택한 경우보다 블랙 계조에서의 상기 PWM 신호의 듀티비를 작게 제어함으로써 상기 표시패널의 명암비를 높게 조정하는 명암비 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 휘도 조정부는,
    외부 광의 조도가 제1 문턱 값 이상인 경우, 상기 PWM 신호의 듀티비를 설정된 범위 내에서 최대값으로 제어함으로써 상기 표시패널의 휘도를 최대로 조정하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 조정부는,
    상기 배경색에 따라 상기 디지털 비디오 데이터를 변환함으로써 상기 표시패널의 색온도를 조정하는 색온도 조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    외부 광의 색온도를 분석하는 색온도 분석부를 더 구비하는 액정표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 색온도 분석부는,
    이미지 센서를 이용하여 촬영된 이미지를 분석하거나 포토 다이오드를 이용하여 얻어진 상기 외부 광의 파장 정보를 분석하여 상기 색온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 조정부는,
    상기 색온도에 따라 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어함으로써 상기 표시패널의 휘도 및 명암비를 조정하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 조정부는,
    상기 색온도가 제2 문턱 값 이상인 경우 상기 제2 문턱 값보다 작은 경우보다 상기 PWM 신호의 듀티비를 크게 제어함으로써 상기 표시패널의 휘도를 높게 조정하는 휘도 조정부; 및
    상기 색온도가 상기 제2 문턱 값 이상인 경우 상기 제2 문턱 값보다 작은 경우보다 블랙 계조에서의 상기 PWM 신호의 듀티비를 작게 제어함으로써 상기 표시패널의 명암비를 높게 조정하는 명암비 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 휘도 조정부는,
    상기 외부 광의 조도가 제1 문턱 값 이상인 경우, 상기 색온도에 관계없이 상기 PWM 신호의 듀티비를 설정된 범위 내에서 최대값으로 제어함으로써 상기 표시패널의 휘도를 최대로 조정하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 조정부는,
    상기 색온도에 따라 상기 디지털 비디오 데이터를 변환함으로써 상기 표시패널의 색온도를 조정하는 색온도 조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 색온도 조정부는,
    상기 색온도가 상기 제2 문턱 값 이상인 경우 상기 제2 문턱 값보다 작은 경우보다 상기 표시패널의 색온도를 높게 조정하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    조도 센서 회로를 이용하여 측정된 외부 광의 조도를 분석하는 조도 분석부를 더 구비하는 액정표시장치.
  13. 표시패널 및 상기 표시패널에 빛을 조사하는 광원들을 포함하는 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치의 구동방법에 있어서,
    디지털 비디오 데이터를 데이터 전압들로 변환하여 상기 표시패널에 공급하는 단계;
    상기 광원들에 PWM 신호를 공급하는 단계; 및
    사용자가 선택한 배경색에 따라 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어함으로써 상기 표시패널의 휘도 및 명암비를 조정하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 구동방법.
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