KR20150039468A - Liquid crystal display device using the same and driving method thereof - Google Patents

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KR20150039468A KR20130118088A KR20130118088A KR20150039468A KR 20150039468 A KR20150039468 A KR 20150039468A KR 20130118088 A KR20130118088 A KR 20130118088A KR 20130118088 A KR20130118088 A KR 20130118088A KR 20150039468 A KR20150039468 A KR 20150039468A
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Abstract

The present invention relates to a liquid crystal display device, which can improve the power consumption reduction efficiency of a backlight unit while preventing the deterioration of image display quality by controlling the brightness of the backlight unit while compensating and modulating image data according to the display characteristics of the image data analyzed in units of at least one frame, and a driving method thereof. The liquid crystal display device comprises: a liquid crystal panel having a plurality of pixel regions to display an image; a data driver to drive data lines of the liquid crystal panel; a gate driver to drive gate lines of the liquid crystal panel; a timing controller to detect and analyze image display characteristics including the average brightness, brightness distribution, and brightness change difference value of image data in units of at least one frame, to compensate and modulate the image data by varying the gray scale value expansion ratio or gain value of the image data according to the analyzed image display characteristics, and to generate and output a dimming control signal corresponding to the gray scale expansion ratio or gain value; and a backlight unit to supply light to the liquid crystal panel by adjusting the on/off time of a backlight according to the dimming control signal.

Description

액정 표시장치 및 그의 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME AND DRIVING METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a liquid crystal display (LCD)

본 발명은 적어도 한 프레임 단위로 분석된 영상 데이터의 표시 특성들에 따라 영상 데이터를 보상 변조함과 아울러 백 라이트 유닛의 밝기를 제어함으로써, 영상 표시 화질이 저하되는 것을 방지하면서도 백 라이트 유닛의 소비 전력 절감 효율을 향상시킬 수 있도록 한 액정 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다. The present invention compensates and modulates image data according to the display characteristics of image data analyzed in units of frames at a time and controls the brightness of the backlight unit so as to prevent degradation of image display quality, And a driving method thereof.

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. BACKGROUND ART Demands for video display devices have been increasing in various forms as an information society has developed. In recent years, a liquid crystal display, a field emission display, a plasma display panel, Various flat panel display devices such as a light emitting display are utilized.

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. 이를 위해, 액정 표시장치는 액정 셀 들을 통해 영상을 표시하는 액정패널, 액정패널을 구동하는 복수의 구동 집적회로, 및 액정패널로 광을 공급하는 백 라이트 유닛 등을 구비하여 구성된다. The liquid crystal display device displays a desired image by controlling the amount of light transmitted from a backlight unit through a liquid crystal panel having a plurality of liquid crystal cells arranged in a matrix form. To this end, the liquid crystal display device comprises a liquid crystal panel for displaying an image through liquid crystal cells, a plurality of driving integrated circuits for driving the liquid crystal panel, and a backlight unit for supplying light to the liquid crystal panel.

액정패널은 비 발광 표시패널이기 때문에 액정 패널에 광을 공급하는 백 라이트 유닛이 반드시 필요하다. 하지만, 백 라이트 유닛은 액정 표시장치에서 소비되는 소비 전력의 70%~80% 이상을 소비할 정도로 전력 사용량이 많은 편이다. Since the liquid crystal panel is a non-light emitting display panel, a backlight unit for supplying light to the liquid crystal panel is necessarily required. However, the backlight unit consumes a large amount of power so as to consume 70% to 80% or more of the power consumption consumed in the liquid crystal display device.

근래에는 백 라이트 유닛의 소비 전력을 줄이기 위해, 영상 데이터의 계조 값을 확장 및 보상 변조하여 변조 데이터에 의해 영상이 표시되도록 함과 아울러, 영상 데이터의 계조 값 확장 또는 보상 비율에 따라 백 라이트 유닛의 소비 전력을 줄이는 방식이 제안되어 적용되기도 하였다. In recent years, in order to reduce the power consumption of the backlight unit, the gray level value of the video data is extended and compensated modulated so that the video is displayed by the modulation data, and the gray level value of the backlight unit A method of reducing power consumption has been proposed and applied.

하지만, 상기의 영상 데이터 변조 및 백 라이트 유닛 밝기 제어 방식은 표시 영상의 밝기 평균이나 공간적인 밝기 분포 및 화면 전환시의 밝기 차이 등 다양한 표시 특성들에 따라 화질이 저하되거나 소비 전력 저감 효율이 줄어드는 등의 여러 문제점이 발생하였다. However, the image data modulation and backlight unit brightness control methods described above have problems such that the image quality deteriorates or the power consumption reduction efficiency decreases depending on various display characteristics such as brightness average of the display image, spatial brightness distribution, .

다시 말해, 영상 데이터의 계조 값 확장 비율(또는, 계조 값 확장을 위해 적용되는 곱셈 인자나 이득 값(gain)이 너무 높아지면 계조 뭉침이나 플리커 등의 영상 표시 불량이 발생한다. 반면, 계조 값 확장 비율이나 계조 값 확장을 위해 적용되는 곱셈 인자 또는 이득 값이 낮아지면 백 라이트 유닛의 밝기가 감소하지 않아 소비 전력 절감 효율이 낮아진다. In other words, when the gradation value expansion ratio of the image data (or the multiplication factor or the gain value applied for the gradation value expansion becomes too high, image display failure such as gradation aggregation or flicker occurs). On the other hand, When the multiplication factor or gain value applied for the ratio or gradation value expansion is lowered, the brightness of the backlight unit is not decreased, and the power saving efficiency is lowered.

즉, 영상 데이터의 계조 값 확장 비율이나 계조 값 확장시 적용되는 곱셈 인자 또는 이득 값이 영상의 다양한 표시 특성들에 따라 효율적으로 설정 및 적용되지 않는 한, 화질이 저하되거나 소비 전력 저감 효율이 줄어드는 등의 문제점들은 감수할 수밖에 없었다. That is, as long as the multiplication factor or gain value applied when the gradation value expansion ratio of the image data or the gradation value is expanded is not efficiently set and applied according to various display characteristics of the image, the image quality is lowered and the power consumption reduction efficiency is decreased I had to deal with the problems of.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 적어도 한 프레임 단위로 분석된 영상 데이터의 표시 특성들에 따라 영상 데이터를 보상 변조함과 아울러 백 라이트 유닛의 밝기를 제어함으로써, 영상 표시 화질이 저하되는 것을 방지하면서도 백 라이트 유닛의 소비 전력 절감 효율을 향상시킬 수 있도록 한 액정 표시장치 및 그의 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to compensate and modulate image data according to display characteristics of image data analyzed in units of frames at a time and to control the brightness of a backlight unit, And to improve the power consumption efficiency of the backlight unit, and a method of driving the liquid crystal display device.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널; 상기 액정패널의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 드라이버; 상기 액정패널의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버; 적어도 한 프레임 단위로 영상 데이터의 평균 밝기, 밝기 분포 및 밝기 변화 차이 값 등을 포함한 영상 표시 특성들을 검출 및 분석하고, 상기 분석된 영상 표시 특성들에 따라 상기 영상 데이터의 계조 값 확장 비율이나 게인 값을 가변시켜 상기 영상 데이터를 보상 변조함과 아울러, 상기 계조 값 확장 비율이나 게인 값에 대응되는 디밍 제어신호를 생성 및 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 디밍 제어신호에 따라 백 라이트의 점등/소등 기간을 조절하여 상기 액정 패널에 광을 공급하는 백 라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device including: a liquid crystal panel having a plurality of pixel regions to display an image; A data driver for driving data lines of the liquid crystal panel; A gate driver for driving gate lines of the liquid crystal panel; The method includes detecting and analyzing image display characteristics including a mean brightness, a brightness distribution, and a brightness change difference value of image data in at least one frame unit, and calculating a gray scale value expansion ratio or gain value of the image data according to the analyzed image display characteristics A timing controller which compensates and modulates the image data and generates and outputs a dimming control signal corresponding to the gray scale value expansion ratio or the gain value; And a backlight unit for adjusting the on / off period of the backlight according to the dimming control signal to supply light to the liquid crystal panel.

상기 타이밍 컨트롤러는 표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력을 분석하여 밝기 변화 차이 값을 포함한 제 1 영상 표시 특성 및 상기 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 제거 또는 배제되는 에러 데이터들의 분포 특성을 나타낸 제 2 영상 표시 특성을 검출하고, 상기 제 1 및 제 2 영상 표시 특성에 따라 상기 게인 값을 가변 또는 유지시켜 상기 영상 데이터를 보상 변조한 변조 데이터를 생성하는 데이터 처리부, 및 상기 변조 데이터를 적어도 한 수평 라인 단위 및 적어도 한 프레임 단위로 각각 구분 및 정렬시켜 상기 데이터 드라이버로 공급하는 데이터 정렬부를 구비한 것을 특징으로 한다. The timing controller analyzes the brightness and brightness discrimination power of the display image to obtain a first image display characteristic including a brightness difference value and a second image display characteristic indicating a distribution characteristic of error data to be eliminated or excluded in gray scale value extension modulation of the image data. A data processing unit for detecting the characteristic of the image data and modulating the image data by varying or holding the gain value according to the first and second image display characteristics to generate modulated data; And a data arranging unit for sorting and arranging the plurality of data in units of one frame at a time and supplying the data to the data driver.

상기 영상 데이터 처리부는 적어도 한 프레임 단위로 상기 영상 데이터의 밝기 평균값을 검출하는 APL 계산부, 적어도 한 프레임 단위로 상기 영상 데이터의 표시 휘도 값 및 주변 조도나 휘도를 검출하는 휘도 계산부, 상기 주변 조도나 휘도 대비 표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력(just noticeable difference)을 분석하는 JND 계산부, 원 영상 대비 계조 값이 확장 변조되는 영상의 밝기 변화 차이 값을 나타낸 상기의 제 1 영상 표시 특성을 검출 및 분석하는 차이값 계산부, 상기 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 제거 또는 배제되는 최대 계조 값들을 포함한 에러 데이터들의 분포 특성을 나타낸 제 2 영상 표시 특성을 검출 및 분석하는 비트맵 계산부, 상기 제 1 및 제 2 영상 표시 특성을 감안하여 표시 불량 정도(Annoyance)를 수치화한 불량 수치 데이터를 출력하는 불량 검출부, 미리 설정된 임계값과 상기 불량 수치 데이터를 비교 분석하여 상기 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 적용되는 게인 값을 가변 또는 유지시켜 설정하는 프레임 게인값 계산부, 상기 가변 또는 유지되어 설정된 게인 값을 상기 영상 데이터과 연산하여 변조 데이터를 생성하는 프레임 게인 적용부를 구비한 것을 특징으로 한다. Wherein the image data processing unit comprises: an APL calculation unit for detecting a brightness average value of the image data in at least one frame unit; a luminance calculation unit for detecting a display luminance value, a peripheral luminance, and a luminance of the image data in units of at least one frame; A JND calculation unit for analyzing the brightness and the brightness noticeable difference of the display image with respect to the luminance, a first JND calculation unit for detecting and analyzing the first image display characteristic indicating the brightness difference difference value of the image in which the gray- A bit map calculator for detecting and analyzing a second image display characteristic indicating a distribution characteristic of error data including maximum gray level values removed or excluded in gray scale value extension modulation of the image data, The defective numerical data obtained by digitizing the degree of display failure (Annoyance) in consideration of the second image display characteristic is outputted A defect detection unit, a frame gain value calculator for comparing or analyzing the faulty numerical data with a predetermined threshold value to vary or maintain a gain value applied when the gray scale value expansion modulation of the image data is modulated, And a frame gain applying unit for generating modulated data by calculating the modulated data with the image data.

상기 JND 계산부는 하기의 수학식 1, 2로 제시된 웨버의 법칙(Weber’s law)에 따라 주변 조도와 휘도 대비 표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력에 따라 주변 밝기 환경에 따라 휘도나 밝기 변화를 느끼는 최소의 밝기 차이 값(just noticeable luminance difference)을 분석하는 것을 특징으로 한다. The JND calculator calculates the minimum brightness (brightness) or brightness (brightness) depending on the surrounding brightness environment according to the ambient illuminance and the brightness discrimination power of the display image in contrast with the Weber's law as expressed by Equations 1 and 2 below. And analyzing a just noticeable luminance difference.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

ΔL: just noticeable luminance difference ΔL: just noticeable luminance difference

La: adaptation luminanceL a : adaptation luminance

C : constant called Weber fraction C: constant called Weber fraction

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
:adaptation level
Figure pat00003
: adaptation level

BI D : background illumination BI D : background illumination

AIL D : average intensity level of the scene for a specified color D AIL D : average intensity level of the scene for a specified color D

ΔL D : minimum intensity of which we can notice the differenceΔ L D : minimum intensity of which we can notice the difference

D : representative expression of R, G ,and B D : representative expression of R , G , and B

상기 차이값 계산부는 하기의 수학식 3을 이용하여 원 영상 대비 계조 값이 확장 변조되는 영상의 밝기 변화 차이 값을 나타낸 상기의 제 1 영상 표시 특성을 검출 및 분석하는 것을 특징으로 한다. The difference value calculator detects and analyzes the first image display characteristic indicating a brightness difference value of an image in which the gray level value of the original image is extensively modulated using Equation (3) below.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

D org (i, j) : intensity of the (i, j)-th pixel of the original image D org ( i, j ): intensity of the ( i , j ) - th pixel of the original image

D bs (i, j) : intensity of the (i,　j)-th pixel of the backlight scaled image which include a dimming process for a specified color D . D bs ( i, j ): intensity of the ( i , j ) - th pixel of the backlight scaled image which contains a dimming process for a specified color D.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널의 게이트 및 데이터 라인들을 각각 구동하는 단계; 적어도 한 프레임 단위로 영상 데이터의 평균 밝기, 밝기 분포 및 밝기 변화 차이 값 등을 포함한 영상 표시 특성들을 검출 및 분석하고, 상기 분석된 영상 표시 특성들에 따라 상기 영상 데이터의 계조 값 확장 비율이나 게인 값을 가변시켜 상기 영상 데이터를 보상 변조시켜 출력하는 단계; 상기 계조 값 확장 비율이나 게인 값에 대응되는 디밍 제어신호를 생성 및 출력하는 단계; 및 상기 디밍 제어신호에 따라 백 라이트의 점등/소등 기간을 조절하여 상기 액정 패널에 광을 공급하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of driving a liquid crystal display including driving a gate and a data line of a liquid crystal panel having a plurality of pixel regions to display an image, The method includes detecting and analyzing image display characteristics including a mean brightness, a brightness distribution, and a brightness change difference value of image data in at least one frame unit, and calculating a gray scale value expansion ratio or gain value of the image data according to the analyzed image display characteristics Modulating the image data and outputting the modulated image data; Generating and outputting a dimming control signal corresponding to the gray scale value expansion ratio or the gain value; And adjusting the on / off period of the backlight according to the dimming control signal to supply light to the liquid crystal panel.

상기 영상 데이터를 보상 변조시켜 출력하는 단계는 표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력을 분석하여 밝기 변화 차이 값을 포함한 제 1 영상 표시 특성 및 상기 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 제거 또는 배제되는 에러 데이터들의 분포 특성을 나타낸 제 2 영상 표시 특성을 검출하고, 상기 제 1 및 제 2 영상 표시 특성에 따라 상기 게인 값을 가변 또는 유지시켜 상기 영상 데이터를 보상 변조한 변조 데이터를 생성하는 단계, 및 상기 변조 데이터를 적어도 한 수평 라인 단위 및 적어도 한 프레임 단위로 각각 구분 및 정렬시켜 상기 데이터 드라이버로 공급하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다. The step of compensating and modulating the image data includes a first image display characteristic including a brightness difference value by analyzing the brightness and luminance discrimination power of the display image, and a first image display characteristic including a distribution of error data removed or excluded in gray scale value extension modulation of the image data And generating modulated data obtained by compensating modulating the image data by varying or holding the gain value according to the first and second image display characteristics, At least one horizontal line unit and at least one frame unit, and supplying the data to the data driver.

상기 변조 데이터 생성 단계는 적어도 한 프레임 단위로 상기 영상 데이터의 밝기 평균값을 검출하는 단계, 적어도 한 프레임 단위로 상기 영상 데이터의 표시 휘도 값 및 주변 조도나 휘도를 검출하는 단계, 상기 주변 조도나 휘도 대비 표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력(just noticeable difference)을 분석하는 단계, 원 영상 대비 계조 값이 확장 변조되는 영상의 밝기 변화 차이 값을 나타낸 상기의 제 1 영상 표시 특성을 검출 및 분석하는 단계, 상기 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 제거 또는 배제되는 최대 계조 값들을 포함한 에러 데이터들의 분포 특성을 나타낸 제 2 영상 표시 특성을 검출 및 분석하는 단계, 상기 제 1 및 제 2 영상 표시 특성을 감안하여 표시 불량 정도(Annoyance)를 수치화한 불량 수치 데이터를 출력하는 단계, 미리 설정된 임계값과 상기 불량 수치 데이터를 비교 분석하여 상기 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 적용되는 게인 값을 가변 또는 유지시켜 설정하는 단계, 상기 가변 또는 유지되어 설정된 게인 값을 상기 영상 데이터와 연산하여 변조 데이터를 생성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다. Wherein the modulated data generation step comprises the steps of: detecting a brightness average value of the video data at least one frame unit; detecting a display brightness value and a surrounding brightness and brightness of the video data at least in units of frames; Analyzing a brightness and a brightness noticeable difference of a display image, detecting and analyzing the first image display characteristic indicating a brightness difference difference value of an image in which an original image gray scale value is extensively modulated, Detecting and analyzing a second image display characteristic indicating a distribution characteristic of error data including maximum gradation values removed or excluded in gradation value expansion modulation of data, calculating a degree of display failure based on the first and second image display characteristics Outputting defective numerical data obtained by digitizing the annoyance (Annoyance) Comparing and analyzing the poor numeric data and setting or setting a gain value to be applied when the gradation value expansion modulation of the image data is modulated; generating modulated data by operating the gain value set by the variable or maintained gain value with the image data .

상기 표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력 검출 단계는 하기의 수학식 1, 2로 제시된 웨버의 법칙(Weber’s law)에 따라 주변 조도와 휘도 대비 표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력에 따라 주변 밝기 환경에 따라 휘도나 밝기 변화를 느끼는 최소의 밝기 차이 값(just noticeable luminance difference)을 분석하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다. The brightness and brightness discrimination power of the display image may be determined according to the Weber's law as expressed by Equations 1 and 2 below according to the surrounding brightness and the brightness discrimination power of the contrast image. And analyzing a minimum notice difference (just noticeable luminance difference) that is a change in brightness.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00006
Figure pat00006

ΔL: just noticeable luminance difference ΔL: just noticeable luminance difference

La: adaptation luminanceL a : adaptation luminance

C : constant called Weber fraction C: constant called Weber fraction

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00007
Figure pat00007

Figure pat00008
:adaptation level
Figure pat00008
: adaptation level

BI D : background illumination BI D : background illumination

AIL D : average intensity level of the scene for a specified color D AIL D : average intensity level of the scene for a specified color D

ΔL D : minimum intensity of which we can notice the differenceΔ L D : minimum intensity of which we can notice the difference

D : representative expression of R, G ,and B D : representative expression of R , G , and B

상기 제 1 영상 표시 특성 검출 단계는 하기의 수학식 3을 이용하여 원 영상 대비 계조 값이 확장 변조되는 영상의 밝기 변화 차이 값을 나타낸 상기의 제 1 영상 표시 특성을 검출 및 분석하는 것을 특징으로 한다. The first image display characteristic detection step is characterized by detecting and analyzing the first image display characteristic indicating a brightness change difference value of an image in which the gray level value of the original image is extensively modulated using Equation (3) .

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00009
Figure pat00009

Figure pat00010
Figure pat00010

D org (i, j) : intensity of the (i, j)-th pixel of the original image D org ( i, j ): intensity of the ( i , j ) - th pixel of the original image

D bs (i, j) : intensity of the (i,　j)-th pixel of the backlight scaled image which include a dimming process for a specified color D . D bs ( i, j ): intensity of the ( i , j ) - th pixel of the backlight scaled image which contains a dimming process for a specified color D.

상기와 같은 다양한 기술 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치 및 그의 구동방법은 적어도 한 프레임 단위로 분석된 영상 데이터의 표시 특성들에 따라 영상 데이터의 계조 값 확장 비율이나 계조 값 확장시 적용되는 곱셈 인자 또는 이득 값을 가변시켜 영상 데이터를 보상 변조함과 아울러 백 라이트 유닛의 밝기를 제어할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the liquid crystal display device and the driving method thereof according to embodiments of the present invention include at least one of a gray scale value expansion ratio of image data, The image data can be compensated and modulated by varying the applied multiplication factor or gain value, and the brightness of the backlight unit can be controlled.

이에, 본 발명에 따른 액정 표시장치 및 그의 구동방법은 영상 표시 화질이 저하되는 것을 방지하면서도 백 라이트 유닛의 소비 전력 절감 효율을 향상시킬 수 있다. Thus, the liquid crystal display device and the driving method thereof according to the present invention can improve the efficiency of saving power consumption of the backlight unit while preventing deterioration of image display quality.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 타이밍 컨트롤러를 구체적으로 나타낸 구성도.
도 3은 도 2에 도시된 영상 데이터 처리부를 구체적으로 나타낸 구성도.
도 4는 변조 데이터에 포함된 에러 데이터의 화면상의 위치 분포를 나타낸 비트맵.
도 5는 외부로부터 입력된 원 영상 데이터의 히스토그램을 나타낸 그래프.
도 6은 변조 데이터의 히스토그램을 나타낸 도면.
도 7은 종래 기술 대비 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛의 소비전력 절감 효율을 나타낸 그래프. 1 is a view schematically showing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a configuration diagram specifically showing the timing controller shown in Fig. 1. Fig.
FIG. 3 is a block diagram specifically showing the image data processing unit shown in FIG. 2. FIG.
4 is a bit map showing the position distribution on the screen of error data included in the modulation data.
5 is a graph showing a histogram of original image data input from the outside.
6 is a diagram showing a histogram of modulation data;
FIG. 7 is a graph illustrating power consumption reduction efficiency of a backlight unit according to an embodiment of the present invention, compared to the prior art.

이하, 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치 및 그의 구동방법을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a liquid crystal display device and a driving method thereof according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 1 is a schematic view illustrating a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 액정 표시장치는 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 라인(GL1 내지 GLn)들을 구동하는 게이트 드라이버(6); 적어도 한 프레임 단위로 영상 데이터의 평균 밝기, 밝기 분포 및 밝기 변화 차이 값 등을 포함한 영상 표시 특성들을 검출 및 분석하고, 분석된 영상 표시 특성들에 따라 영상 데이터의 계조 값 확장 비율이나 게인 값을 가변시켜 영상 데이터를 보상 변조함과 아울러, 계조 값 확장 비율이나 게인 값에 대응되는 디밍 제어신호(Dim)를 생성 및 출력하는 타이밍 컨트롤러(8); 및 디밍 제어신호(Dim)에 따라 백 라이트(14)의 점등(ON)/소등(OFF) 기간을 조절하여 액정패널(2)에 광을 공급하는 백 라이트 유닛(12)을 구비한다. The liquid crystal display device shown in FIG. 1 includes a liquid crystal panel 2 having a plurality of pixel regions to display an image; A data driver 4 for driving the data lines DL1 to DLm of the liquid crystal panel 2; A gate driver 6 for driving the gate lines GL1 to GLn of the liquid crystal panel 2; The image display characteristics including the average brightness, the brightness distribution, and the brightness difference value of the image data are detected and analyzed in at least one frame unit, and the gray scale value expansion ratio or the gain value of the image data is varied according to the analyzed image display characteristics A timing controller 8 for compensating and modulating the image data and generating and outputting a dimming control signal Dim corresponding to the gradation value expansion ratio or the gain value; And a backlight unit 12 that adjusts a period of ON / OFF of the backlight 14 according to the dimming control signal Dim to supply light to the liquid crystal panel 2.

액정패널(2)은 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)과 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 의해 정의되는 각 화소 영역에 형성된 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor) 및 TFT와 접속된 액정 커패시터(Clc)를 구비한다. 액정 커패시터(Clc)는 TFT와 접속된 화소전극, 화소전극과 액정을 사이에 두고 대면하는 공통전극으로 구성된다. TFT는 각각의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)으로부터의 스캔펄스에 응답하여 각각의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로부터의 영상신호를 화소전극에 공급한다. 액정 커패시터(Clc)는 화소전극에 공급된 영상신호와 공통전극에 공급된 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 전압이 다음 데이터 신호가 공급될 때까지 유지되게 한다. The liquid crystal panel 2 includes a thin film transistor (TFT) formed in each pixel region defined by a plurality of gate lines GL1 to GLn and data lines DL1 to DLm and a liquid crystal capacitor Clc . The liquid crystal capacitor Clc is composed of a pixel electrode connected to the TFT, and a common electrode facing the pixel electrode and the liquid crystal. The TFT supplies a video signal from each of the data lines DL1 to DLm to the pixel electrode in response to a scan pulse from each of the gate lines GL1 to GLn. The liquid crystal capacitor Clc charges the difference voltage between the video signal supplied to the pixel electrode and the common voltage supplied to the common electrode, and adjusts the light transmittance by varying the arrangement of the liquid crystal molecules according to the difference voltage. The storage capacitor Cst is connected in parallel to the liquid crystal capacitor Clc so that the voltage charged in the liquid crystal capacitor Clc is maintained until the next data signal is supplied.

데이터 드라이버(4)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 데이터 제어신호(DCS) 중 소스 스타트 펄스(SSP; Source Start Pulse)와 소스 쉬프트 클럭(SSC; Source Shift Clock) 등을 이용하여 타이밍 컨트롤러(8)로부터 보상 및 변조된 변조 데이터(Data)를 아날로그 영상 데이터 즉, 영상 신호로 변환한다. 그리고, 각 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 스캔펄스가 공급되는 1수평 주기마다 1수평 라인분의 영상신호를 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로 공급한다. 이때, 데이터 드라이버(4)는 소스 출력 인에이블(SOE; Source Output Enable) 신호에 응답하여 영상신호를 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다. The data driver 4 is connected to the timing controller 8 using a source start pulse SSP and a source shift clock SSC among data control signals DCS from the timing controller 8. [ And converts the modulated data Data, which has been compensated and modulated, to analog image data, that is, a video signal. Then, a video signal for one horizontal line is supplied to each of the data lines DL1 to DLm for every one horizontal period in which scan pulses are supplied to the gate lines GL1 to GLn. At this time, the data driver 4 supplies a video signal to each data line DL1 to DLm in response to a source output enable (SOE) signal.

게이트 드라이버(6)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 게이트 제어신호(GCS) 예를 들어, 게이트 스타트 펄스(GSP; Gate Start Pulse)와 게이트 쉬프트 클럭(GSC; Gate Shift Clock)에 응답하여 게이트 온 신호를 순차적으로 생성하고, 게이트 출력 인에이블(GOE; Gate Output Enable) 신호에 따라 게이트 온 신호의 펄스 폭 제어한다. 그리고, 게이트 온 신호들을 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급한다. 여기서, 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 게이트 온 전압이 공급되지 않는 기간에는 게이트 오프 전압이 공급된다. The gate driver 6 is responsive to a gate control signal GCS from the timing controller 8, for example, a gate start pulse (GSP) and a gate shift clock (GSC) And controls the pulse width of the gate-on signal in accordance with a gate output enable (GOE) signal. Then, the gate-on signals are sequentially supplied to the gate lines GL1 to GLn. Here, the gate-off voltage is supplied during a period in which the gate-on voltage is not supplied to the gate lines GL1 to GLn.

타이밍 컨트롤러(8)는 외부로부터 공급되는 동기신호 즉, 도트클럭(DCLK), 데이터 인에이블 신호(DE), 수평 및 수직 동기신호(Hsync,Vsync) 중 적어도 하나를 이용하여 게이트 및 데이터 드라이버(4,6) 각각을 제어하기 위한 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 생성한다. The timing controller 8 controls the gate and the data driver 4 using at least one of a synchronous signal supplied from the outside, that is, a dot clock DCLK, a data enable signal DE and horizontal and vertical synchronizing signals Hsync and Vsync. And 6, respectively, for controlling the gate and data control signals GCS and DCS.

또한, 타이밍 컨트롤러(8)는 적어도 한 프레임 단위로 영상 데이터의 밝기 평균값을 검출함과 아울러 프레임별 휘도 값 및 주변 조도나 휘도를 검출한다. 그리고, 웨버의 법칙(Weber’s law)에 따라 주변 휘도 대비 표시 영상의 밝기나 휘도 식별력(또는, just noticeable difference)을 분석함으로써, 밝기 변화 차이 값을 포함한 제 1 영상 표시 특성(또는, Depth factor)을 검출 및 분석한다. In addition, the timing controller 8 detects the brightness average value of the image data in at least one frame unit, and also detects the brightness value, ambient illuminance, and brightness of each frame. Then, by analyzing the brightness or the just noticeable difference of the display image with respect to the surrounding luminance according to the Weber's law, the first image display characteristic (or the depth factor) including the brightness difference value is calculated Detection and analysis.

제 1 영상 표시 특성의 밝기 변화 차이 값은 주변 조도 환경에 따라 식별되는 정도를 수치화하여 정의한 값이 될 수 있다. 예를 들어, 주변 조도 환경이나 표시 영상의 전체적인 밝기가 밝으면 밝기 변화 차이의 식별 정도는 낮아짐에 제 1 영상 표시 특성은 낮아지고, 주변이 어두운 경우 밝기 변화 차이의 식별 정도가 높아짐에 제 1 영상 표시 특성은 높아질 수 있다. The brightness difference value of the first image display characteristic may be a value defined by numerically expressing the degree of discrimination according to the surrounding illuminance environment. For example, if the ambient illumination environment or the overall brightness of the display image is bright, the first image display characteristic is lowered because the degree of discrimination of the brightness variation difference is lowered, and when the surroundings are dark, The display characteristic can be increased.

타이밍 컨트롤러(8)는 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 제거 또는 배제되는 최대 계조 값들을 포함한 에러 데이터들의 분포 특성을 나타낸 제 2 영상 표시 특성(또는, Width factor)을 검출 및 분석한다. 영상 데이터의 계조 값 확장 변환시 에러 데이터들이 뭉쳐있는 영상 표시 위치에서 식별력이 높아지므로, 계조 값 확장 변조시 에러 데이터들의 분포 특성을 나타낸 제 2 영상 표시 특성이 감안되어야 한다. The timing controller 8 detects and analyzes a second image display characteristic (or a width factor) indicating a distribution characteristic of error data including maximum gray values that are removed or excluded in gray scale value modulation of image data. Since the discrimination power is increased at the image display position where error data are accumulated when the gradation value expansion of the image data is converted, the second image display characteristic showing the distribution characteristics of the error data in the gradation value expansion modulation should be considered.

타이밍 컨트롤러(8)는 주변 휘도 대비 표시 영상의 밝기나 휘도 식별력이 분석된 제 1 영상 표시 특성 및 제 2 영상 표시 특성을 감안하여 밝기 변화 차이가 식별될 수 있는 표시 불량 정도(Annoyance)를 수치화한다. 그리고, 미리 설정된 임계값(Offset)과 수치화된 불량 정도를 비교 분석하여 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 적용되는 게인 값을 가변 또는 유지시켜 설정한다. 이렇게 가변 또는 유지되어 설정된 게인 값은 영상 데이터와의 연산 됨으로써, 변조 데이터가 생성된다. 이때, 타이밍 컨트롤러(8)는 가변 또는 유지되어 설정된 게인 값에 대응되도록 광원들의 점등 기간을 설정한 디밍 제어신호(Dim)를 적어도 한 프레임 단위로 생성하여 백 라이트 유닛(12)으로 공급한다. 이러한 본 발명의 타이밍 컨트롤러(8)에 대해서는 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 후술하기로 한다. The timing controller 8 digitizes the display failure degree (Annoyance) at which the brightness variation difference can be identified in consideration of the first image display characteristic and the second image display characteristic analyzed for the brightness of the display image and the brightness discrimination power with respect to the surrounding brightness . Then, a gain value to be applied at the time of modulating the gradation value of the image data is varied or maintained by comparing and analyzing a preset threshold value (Offset) with the numerical defectiveness degree. The gain value thus set or maintained is computed with the image data, thereby generating the modulated data. At this time, the timing controller 8 generates a dimming control signal Dim in which the lighting period of the light sources is set so as to correspond to the gain value set to be variable or held and supplied to the backlight unit 12 in at least one frame unit. The timing controller 8 of the present invention will be described later in detail with reference to the accompanying drawings.

백 라이트 유닛(12)은 광을 발생하는 복수의 광원들이 배열된 백 라이트(14); 및 타이밍 컨트롤러(8)로부터 공급되는 디밍 제어신호(Dim)에 따라 백 라이트(14)의 점등(ON)/소등(OFF) 기간을 제어 및 구동하는 백 라이트 제어부(16)를 구비한다. 백 라이트(14)는 광원, 예를 들어 복수의 LED가 서로 직렬 또는 병렬로 연결된 LED 어레이들을 구비하고, 각각의 LED 어레이들로 공급되는 구동 전원(Vled) 및 광원 구동신호(Vpwmn)에 따라 광을 발생하게 된다. 백 라이트 제어부(16)는 디밍 제어신호(Dim)에 설정된 광원 구동신호(Vpwmn) 공급기간(매 프레임별 LED 어레이의 점등 기간)에 따라 듀티 비가 가변된 펄스 폭 변조신호를 생성한다. 그리고, 펄스 폭 변조 신호의 듀티 비에 대응하는 광원 구동신호(Vpwmn)를 각각의 LED 어레이들로 공급한다. 이에, 각각의 LED 어레이들은 광원 구동 신호(Vpwmn)에 의해 발광량 즉, 밝기 정도가 제어된다. The backlight unit 12 includes a backlight 14 in which a plurality of light sources for generating light are arranged; And a backlight control unit 16 for controlling and driving the ON / OFF period of the backlight 14 in accordance with the dimming control signal Dim supplied from the timing controller 8. [ The backlight 14 includes LED arrays in which a plurality of LEDs, for example, a plurality of LEDs are connected in series or in parallel to each other, and the backlight 14 emits light in accordance with the driving power source Vled and the light source driving signal Vpwmn supplied to the respective LED arrays. . The backlight control unit 16 generates a pulse width modulation signal whose duty ratio is varied in accordance with the supply period of the light source driving signal Vpwmn set in the dimming control signal Dim (lighting period of each LED array per frame). Then, the light source driving signal Vpwmn corresponding to the duty ratio of the pulse width modulation signal is supplied to each of the LED arrays. Thus, the amount of emitted light, that is, the degree of brightness, is controlled by the light source driving signal Vpwmn of each of the LED arrays.

도 2는 도 1에 도시된 타이밍 컨트롤러를 구체적으로 나타낸 구성도이다. 2 is a block diagram specifically showing the timing controller shown in Fig.

도 2에 도시된 타이밍 컨트롤러(8)는 표시 영상의 밝기나 휘도 식별력을 분석하여 밝기 변화 차이 값을 포함한 제 1 영상 표시 특성 및 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 제거 또는 배제되는 최대 계조 값들을 포함한 에러 데이터들의 분포 특성을 나타낸 제 2 영상 표시 특성을 검출 및 분석하고, 제 1 및 제 2 영상 표시 특성에 따라 게인 값을 가변 또는 유지시켜 영상 데이터를 보상 변조한 변조 데이터(F_Data)를 생성하는 데이터 처리부(11), 및 변조 데이터(F_Data)를 적어도 한 수평 라인 단위 및 적어도 한 프레임 단위로 각각 구분 및 정렬시켜 데이터 드라이버(4)로 공급하는 데이터 정렬부(12)를 구비한다. The timing controller 8 shown in FIG. 2 analyzes the brightness and brightness discrimination power of the display image to determine whether the first image display characteristic including the brightness difference value and the maximum gray level values removed or excluded in the gray scale value expansion modulation of the image data A second image display characteristic indicating a distribution characteristic of error data and detecting and analyzing a second image display characteristic of the first image display characteristic and data for generating modulated data F_Data obtained by compensating and modulating the gain of the image data according to the first and second image display characteristics, And a data sorting unit 12 for sorting and arranging the processing unit 11 and the modulated data F_Data in units of at least one horizontal line and at least one frame and supplying the data to the data driver 4.

또한, 타이밍 컨트롤러(8)는 외부로부터의 동기신호들(Dclk,DE,Hsync,Vsync) 중 적어도 하나의 신호를 이용하여 게이트 드라이버(6)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)를 생성 및 출력하는 게이트 제어신호 생성부(14), 및 동기신호들(Dclk,DE,Hsync,Vsync) 중 적어도 하나의 신호를 이용하여 데이터 드라이버(4)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)를 생성 및 출력하는 데이터 제어신호 생성부(16)를 구비한다. The timing controller 8 generates a gate control signal GCS for controlling the driving timing of the gate driver 6 using at least one of the synchronization signals Dclk, DE, Hsync and Vsync from the outside A gate control signal generator 14 for generating and outputting a data control signal for controlling the driving timing of the data driver 4 using at least one of the synchronous signals Dclk, DE, Hsync and Vsync, And a data control signal generator 16 for generating and outputting the DCS.

영상 데이터 처리부(11)는 적어도 한 프레임 단위로 영상 데이터의 밝기 평균값과 프레임별 휘도 값 및 주변 조도나 휘도를 검출하여, 주변 휘도 대비 표시 영상의 밝기나 휘도 식별력(또는, just noticeable difference)을 분석한 후, 밝기 변화 차이 값을 포함한 제 1 영상 표시 특성(또는, Depth factor)을 검출한다. 아울러, 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 배제되는 에러 데이터들의 분포 특성을 나타낸 제 2 영상 표시 특성(또는, Width factor)을 검출한다. 그리고, 제 1 및 제 2 영상 표시 특성을 감안하여 밝기 변화 차이가 식별될 수 있는 표시 불량 정도를 수치화하고, 이를 미리 설정된 임계값(Offset)과 비교하여 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 적용되는 게인 값을 가변 또는 유지시켜 설정한다. 게인 값은 영상 데이터와의 연산 됨으로써, 변조 데이터가 생성되고, 게인 값에 대응하여 광원들의 점등 기간이 설정된 디밍 제어신호(Dim)를 또한 변조 생성되어 백 라이트 유닛(12)으로 공급된다. The image data processing unit 11 detects the brightness average value of the image data, the brightness value of each frame, and the surrounding illuminance and luminance in at least one frame unit and analyzes the brightness and the just noticeable difference of the brightness of the display image And then detects a first image display characteristic (or a depth factor) including a brightness change difference value. In addition, a second image display characteristic (or a width factor) indicating a distribution characteristic of error data excluded in the gray scale value expansion modulation of the image data is detected. Then, the degree of display failure that can discriminate the brightness change difference is taken into consideration in consideration of the first and second video display characteristics, and the result is compared with a predetermined threshold value (Offset) to obtain a gain The value is set variable or maintained. The gain value is computed with the image data to generate modulated data, and the dimming control signal (Dim) in which the lighting period of the light sources is set corresponding to the gain value is also modulated and supplied to the backlight unit (12).

데이터 정렬부(12)는 변조 데이터(F_Data)를 적어도 한 수평 라인 단위 및 적어도 한 프레임 단위로 각각 구분 및 정렬시키고 이를 데이터 드라이버(4)로 순차 공급한다. The data sorting unit 12 sorts and arranges the modulated data F_Data in at least one horizontal line unit and at least one frame unit, and sequentially supplies the sorted data to the data driver 4.

한편, 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 게이트 구동부(2)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호들(GCS)을 생성 및 출력한다. The gate control signal generator 14 may use at least one of the input synchronizing signals Dclk, DE, Hsync and Vsync, for example, a data enable signal DE and a horizontal synchronizing signal Hsync And generates and outputs gate control signals (GCS) for controlling the driving timing of the gate driving unit 2. [

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 데이터 구동부(3)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)들을 생성 및 출력한다. The data control signal generating unit 16 generates at least one of the input synchronizing signals Dclk, DE, Hsync and Vsync by using a data enable signal DE and a vertical synchronizing signal Vsync, And generates and outputs data control signals (DCS) for controlling the driving timing of the driving unit (3).

도 3은 도 2에 도시된 영상 데이터 처리부를 구체적으로 나타낸 구성도이다. 3 is a block diagram specifically illustrating the image data processing unit shown in FIG.

도 3에 도시된 영상 데이터 처리부(11)는 적어도 한 프레임 단위로 영상 데이터의 밝기 평균값을 검출하는 APL 계산부(21), 적어도 한 프레임 단위로 영상 데이터의 표시 휘도 값 및 주변 조도나 휘도를 검출하는 휘도 계산부(22), 주변 조도나 휘도 대비 표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력(또는, just noticeable difference)을 분석하는 JND 계산부(23), 원 영상 대비 계조 값이 확장 변조되는 영상의 밝기 변화 차이 값을 나타낸 제 1 영상 표시 특성(Depth factor)을 검출 및 분석하는 차이값 계산부(24), 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 제거 또는 배제되는 최대 계조 값들을 포함한 에러 데이터들의 분포 특성을 나타낸 제 2 영상 표시 특성(Width factor)을 검출 및 분석하는 비트맵 계산부(30), 제 1 및 제 2 영상 표시 특성을 감안하여 표시 불량 정도(Annoyance)를 수치화한 불량 수치 데이터(D_ano)를 출력하는 불량 검출부(25), 미리 설정된 임계값(Offset)과 상기 불량 수치 데이터(D_ano)를 비교 분석하여 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 적용되는 게인 값을 가변 또는 유지시켜 설정하는 프레임 게인값 계산부(26), 가변 또는 유지되어 설정된 게인 값을 영상 데이터와 연산하여 변조 데이터를 생성하는 프레임 게인 적용부(28), 가변 또는 유지되어 설정된 게인 값을 저장하여 다음 프레임 기간에 상기의 프레임 게인 적용부(28)로 공급하는 지연 메모리부(27), 가변 또는 유지되어 설정된 게인 값에 대응되도록 광원들의 점등 기간을 설정한 디밍 제어신호(Dim)를 적어도 한 프레임 단위로 생성하는 디밍 적용부(29)를 구비한다. The image data processing unit 11 shown in FIG. 3 includes an APL calculation unit 21 for detecting an average brightness value of image data in at least one frame unit, a display brightness value and ambient illuminance and brightness of image data in at least one frame unit A JND calculator 23 for analyzing the brightness and the brightness discrimination power (or just noticeable difference) of the surrounding illuminance and the brightness of the display image with respect to the brightness, the brightness variation A difference value calculation unit 24 for detecting and analyzing a first image display characteristic showing a difference value, a distribution characteristic calculation unit 24 for calculating a distribution characteristic of error data including maximum gradation values that are removed or excluded in gray scale value extension modulation of image data A bitmap calculation unit 30 for detecting and analyzing a second video display characteristic, a defective bit number calculating unit 30 for calculating a display defect degree (Annoyance) in consideration of the first and second video display characteristics, A defect detector 25 for outputting the value data D_ano and a comparator 26 for comparing and analyzing the preset threshold value Offset and the defective value data D_ano to vary or maintain the gain value applied in the gray scale value extension modulation of the image data A frame gain applying unit 28 for generating modulated data by calculating a gain value which is variable or maintained and set with the image data, a gain control unit 28 for storing a gain value set to be variable or maintained, To the frame gain applying unit 28, a dimming control signal Dim in which the lighting periods of the light sources are set so as to correspond to the gain values set to be variable or maintained, And a dimming application unit (29).

APL 계산부(21)는 적어도 한 프레임 단위로 상기 영상 데이터의 계조 값들을 합산 및 평균 연산하여 적어도 한 프레임 단위의 밝기 평균값을 검출한다. The APL calculation unit 21 calculates the average value of brightness in at least one frame by summing and averaging the gray level values of the image data in at least one frame unit.

휘도 계산부(22)는 적어도 한 프레임 단위로 상기 영상 데이터의 계조 값들을 분석하여 적어도 한 프레임 단위의 휘도 값을 검출함과 아울러 별도로 주변 조도나 휘도를 검출한다. The luminance calculation unit 22 detects the luminance value of at least one frame unit by analyzing the tone values of the image data in at least one frame unit, and separately detects the ambient illuminance and the luminance.

JND 계산부(23)는 주변 조도나 휘도 대비 표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력(또는, just noticeable difference)을 분석한다. 이때, JND 계산부(23)는 하기의 수학식 1, 2로 제시된 웨버의 법칙(Weber’s law)에 따라 주변 휘도 대비 표시 영상의 밝기나 휘도 식별력을 분석한다. The JND calculator 23 analyzes the brightness and the brightness noticeability (or just noticeable difference) of the display image of the surrounding illuminance and the brightness. At this time, the JND calculator 23 analyzes the brightness and luminance discrimination power of the display image with respect to the surrounding luminance according to Weber's law given by the following equations (1) and (2).

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00011
Figure pat00011

ΔL: just noticeable luminance difference, ΔL: just noticeable luminance difference,

La: adaptation luminance,L a : adaptation luminance,

C : constant called Weber fraction. C: constant called Weber fraction.

일반적으로 표시 영상을 인지할 때, 눈은 주변 조도와 현재 표시 영상의 밝기 평균에 대응하여 적응하게 된다. 따라서, 주변 조도 환경이나 표시 영상의 전체적인 밝기가 밝으면 밝기 변화 차이의 식별 정도는 낮아지고, 주변이 어두운 경우 밝기 변화 차이의 식별 정도는 높아질 수 있다. 수학식 1의 상수 C가 고정된 경우, 휘도나 밝기 변화를 느끼는 최소의 밝기 차이 값(just noticeable luminance difference)은 주변 밝기 환경에 따른 적응 밝기(adaptation luminance)에 따라 가변 된다. 주변 밝기 환경에 따라 휘도나 밝기 변화를 느끼는 최소의 밝기 차이 값(La)가 높아지거나 낮아지는 정도에 따라 영상 데이터의 보상 변조 정도 또한 낮추거나 높여 조절할 수 있다. In general, when recognizing a display image, the eye adapts to correspond to the ambient illumination and the brightness average of the current display image. Therefore, if the surrounding illumination environment or the overall brightness of the display image is bright, the degree of discrimination of the brightness variation difference becomes low and the degree of discrimination of the brightness variation difference becomes high when the surroundings are dark. When the constant C in Equation (1) is fixed, the minimum noticeable luminance difference that affects the brightness or the brightness varies according to the adaptation luminance according to the surrounding brightness environment. The degree of compensating modulation of the image data can be adjusted to be lower or higher depending on the degree of increase or decrease of the minimum brightness difference value (L a ) that changes the brightness or brightness depending on the surrounding brightness environment.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00012
Figure pat00012

Figure pat00013
: adaptation level ,
Figure pat00013
: adaptation level,

BI D : background illumination, BI D : background illumination,

AIL D : average intensity level of the scene for a specified color D, AIL D : average intensity level of the scene for a specified color D,

ΔL D : minimum intensity of which we can notice the difference,Δ L D : minimum intensity of which we can notice the difference,

D : representative expression of R, G,and B. D : representative expression of R , G , and B.

상술한 바와 같이, 표시 영상 또는 액정패널(2)의 표시 휘도 값(AILD)은 각 화소 밝기나 계조의 총합으로 정량화될 수 있다. 이에, JND 계산부(23)는 주변 조도와 휘도 대비 표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력(AIL D :average intensity level of the scene for a specified color D )에 따라 주변 밝기 환경에 따라 휘도나 밝기 변화를 느끼는 최소의 밝기 차이 값(just noticeable luminance difference)을 분석한다. As described above, the display image or the display luminance value AIL D of the liquid crystal panel 2 can be quantified as the sum of the brightness or gradation of each pixel. Thus, JND calculation section 23 is brightness of the ambient light and the brightness contrast display image and the luminance discrimination: feel the luminance or brightness changes according to the prevailing environment according to (AIL D average intensity level of the scene for a specified color D) Analyze the just noticeable luminance difference.

차이값 계산부(24)는 하기의 수학식 3을 이용하여 원 영상 대비 계조 값이 확장 변조되는 영상의 밝기 변화 차이 값을 나타낸 상기의 제 1 영상 표시 특성(Depth factor)을 검출 및 분석한다. The difference value calculation unit 24 detects and analyzes the first image display characteristic (Depth factor) indicating the brightness difference value of the image in which the gray level value of the original image is extensively modulated using the following equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00014
Figure pat00014

Figure pat00015
Figure pat00015

D org (i, j) : intensity of the (i, j)-th pixel of the original image, D org ( i, j ): intensity of the ( i , j ) - th pixel of the original image,

D bs (i, j) : intensity of the (i,　j)-th pixel of the backlight scaled image which include a dimming process for a specified color D. D bs ( i, j ): intensity of the ( i , j ) - th pixel of the backlight scaled image which contains a dimming process for a specified color D.

즉, 차이 값 계산부(24)는 원 영상의 화소 밝기 값(D org (i, j)) 대비 확장 변조된 영상의 화소 밝기 값(D bs (i, j))의 밝기 변화 차이 값(DiffD(i,j))이 휘도나 밝기 변화를 느끼는 최소의 밝기 차이 값(ΔLD)보다 작은 경우에는 차이를 못 느끼는 것이므로 이를 배제한다. 반면, 영상 대비 확장 변조된 영상의 밝기 변화 차이 값(DiffD(i,j))이 휘도나 밝기 변화를 느끼는 최소의 밝기 차이 값(ΔL D )보다 작은 경우에만 표시 불량 정도(Annoyance)에 포함되도록 한다. 여기서, IDTOT(n)은 원 영상 대비 계조 값이 확장 변조되는 영상의 밝기 변화 차이 값을 나타낸 상기의 제 1 영상 표시 특성 값(Depth factor value)의 총 합이 될 수 있다. In other words, the difference-value calculating unit 24 change in brightness difference value of the pixel intensity values of the original image (D org (i, j)) compared to expand the pixel intensity values of the modulation image (D bs (i, j)) (Diff D (i, j)) is smaller than the minimum brightness difference value (DELTA L D ) in which the brightness or the brightness change is felt, the difference is not felt. On the other hand, image contrast extended brightness variation difference of the modulated image (Diff D (i, j) ) degree only display defect is smaller than the brightness and the minimum brightness difference (Δ L D) of feeling the change in brightness (Annoyance) . Here, IDTOT (n) may be a total sum of the first image display characteristic values indicating the brightness difference value of the image to which the tone value of the original image is extensively modulated.

비트맵 계산부(30)는 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 제거 또는 배제되는 최대 계조 값들을 포함한 에러 데이터들의 분포 특성을 나타낸 제 2 영상 표시 특성(Width factor)을 검출 및 분석한다. The bitmap calculator 30 detects and analyzes a second image display characteristic (Width factor) indicating distribution characteristics of error data including maximum gray level values that are removed or excluded in gray level value modulation of image data.

도 4를 참조하면, 표시패널 상에 입력된 변조 데이터에 포함된 에러데이터의 화면상의 위치 분포를 나타내는데, 계조 포화된 특성의 에러 데이터가 특정 위치에 모여 있을 경우, 화질 열화를 나타낼 수 있기 때문에 이러한 화질 열화의 가능성이 있는 표시 영역의 위치를 검출하기 위한 비트맵이다. Referring to FIG. 4, the positional distribution of error data included in the modulated data inputted on the display panel is shown on the screen. When the error data of the grayscale-saturated characteristic is gathered at a specific position, And is a bitmap for detecting the position of a display area that is likely to deteriorate image quality.

비트맵의 작성 형식은 도 4에 예시한 바와 같이, 에러 데이터가 표시되는 화소는 '1'로 표시하고 에러 데이터 이외의 데이터가 표시되는 화소는 '0'으로 표시한다. 그리고, 작성된 비트맵 상에서 에러 데이터가 밀집되어 화질 열화의 가능성이 있는 에러 영역을 미리 설정된 n×m 해상도로 스캔하여 검출한다. 에러 데이터의 개수가 하나의 스캔 단위 내에 비트맵 데이터의 50% 이상인 경우를 에러 영역으로 정의하며, 검출된 에러 영역의 개수를 기준 개수와 비교하여 화질 열화가 인지되는 정도 즉, 에러 영역의 분포 정도를 정의한 제 2 영상 표시 특성(Width factor)을 검출한다. As shown in FIG. 4, the bitmap format is represented by '1' for pixels displaying error data and '0' for pixels displaying data other than error data. Then, an error region in which the error data is concentrated on the created bit map and is likely to deteriorate image quality is scanned and detected at a preset nxm resolution. The case where the number of error data is 50% or more of the bitmap data within one scan unit is defined as an error region. The number of detected error regions is compared with the reference number to determine the degree of deterioration of image quality, A second image display characteristic (Width factor) is defined.

불량 검출부(25)는 제 1 및 제 2 영상 표시 특성을 감안하여 표시 불량 정도(Annoyance)를 수치화한 불량 수치 데이터(D_ano)를 출력한다. IDTOT(n)이 원 영상 대비 계조 값이 확장 변조되는 영상의 밝기 변화 차이 값을 나타낸 제 1 영상 표시 특성 값(Depth factor value)의 총 합이고, 에러 영역의 분포 정도를 정의한 제 2 영상 표시 특성 값(Width factor value)을 STOT(n)으로 정의하면, 표시 불량 정도를 수치화한 불량 수치 데이터(D_ano, Annoyance(n))는 하기의 수학식 4를 통해 검출할 수 있다. The defect detection unit 25 outputs the defective numerical data D_ano which is obtained by digitizing the degree of display failure (Annoyance) in consideration of the first and second video display characteristics. The first image display characteristic value IDTOT (n) is a total sum of first image display characteristic values representing a brightness difference value of an image in which the gradation value of the original image is extensively modulated, If the Width factor value is defined as S TOT (n), the defective numerical data (D_ano, Annoyance (n)) obtained by quantifying the degree of display failure can be detected by the following expression (4).

[수학식 4] &Quot; (4) "

Annoyance(n) = f (IDTOT(n), STOT(n)) Annoyance (n) = f ( IDTOT (n), SOTOT (n))

이와 달리, 표시 불량 정도를 수치화한 불량 수치 데이터(D_ano, Annoyance(n))은 하기의 수학식 5 및 6으로 도시된 바와 같이, 제 1 영상 표시 특성 값과 제 2 영상 표시 특성 값의 다양한 연산 방식으로 검출할 수 있다. In contrast, the defective numerical data D_ano and Annoyance (n) obtained by digitizing the degree of display failure can be obtained by performing various calculations of the first image display characteristic value and the second image display characteristic value, as shown in Equations (5) and Can be detected.

[수학식 5]&Quot; (5) "

Annoyance(n) = IDTOT(n)δ × STOT(n)ε Annoyance (n) = ID TOT (n) ? S TOT (n) ?

[수학식 6]&Quot; (6) "

Annoyance(n) = αIDTOT(n)δ + βSTOT(n)ε(α, β, δ, ε는 상수) Annoyance (n) = αID TOT ( n) δ + βS TOT (n) ε (α, β, δ, ε is a constant)

프레임 게인값 계산부(26)는 하기의 수학식 7에 따라 미리 설정된 임계값(Offset, TCL)과 상기 불량 수치 데이터(D_ano, Annoyance(n))를 비교 분석하여 상기 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 적용되는 게인 값(Kcur)을 가변 또는 유지시켜 설정한다. Frame, the gain value computation unit 26 is a preset threshold value in accordance with Equation (7) below (Offset, T CL) and the defective numerical data compared to expand the gradation value of the image data to (D_ano, Annoyance (n)) The gain value (K cur ) applied at the time of modulation is varied or set.

[수학식 7]&Quot; (7) "

Figure pat00016
Figure pat00016

K cur : current frame gain of the, K cur : current frame gain of the,

K pre : previous frame gain, K pre : previous frame gain,

ε: proportional constant which controls the feedback speed, ε: proportional constant which controls the feedback speed,

T CL : pre-determined threshold of the clipping levels, T CL : pre-determined threshold of the clipping levels,

즉, 불량 수치 데이터(D_ano, Annoyance(n))가 미리 설정된 임계값(Offset, TCL)보다 작을 때는 게인 값(Kcur)이 높아지도록 가변하고, 불량 수치 데이터(D_ano, Annoyance(n))가 미리 설정된 임계값(Offset, TCL)보다 클 때는 게인 값(Kcur)이 낮아지도록 가변시켜 게인 값(Kcur)을 설정한다. 이때, 지연 메모리부(27)는 매 프레임 단위로 게인 값(Kcur)을 저장하여 다음 프레임 기간에 상기의 프레임 게인값 계산부(26)로 공급한다. That is, the defective numerical data (D_ano, Annoyance (n)) is a preset threshold value (Offset, T CL) when less than the variable to higher gain value (K cur), and poor numerical data (D_ano, Annoyance (n)) The gain value K cur is varied so that the gain value K cur is set to be lower when the gain value K cur is larger than a preset threshold value Offset T CL . At this time, the delay memory unit 27 stores the gain value K cur in every frame and supplies the gain value K cur to the frame gain value calculation unit 26 in the next frame period.

도 5는 외부로부터 입력된 원 영상 데이터의 히스토그램을 나타낸 그래프이고, 도 6은 변조 데이터의 히스토그램을 나타낸 도면이다. FIG. 5 is a graph showing a histogram of original image data input from the outside, and FIG. 6 is a diagram showing a histogram of modulation data.

도 5 및 도 6을 참조하면, 프레임 게인 적용부(28)는 프레임 게인값 계산부(26)에서 가변 또는 유지되어 설정된 게인 값(Kcur)을 영상 데이터와 연산하여 변조 데이터를 생성한다. 다시 말해, 프레임 게인 적용부(28)는 원 영상 데이터에서 계조가 최상위 순으로 게인 값 비율에 해당하는 데이터를 산출하여 에러 데이터로 규정한다. 그리고, 에러 데이터를 제외한 나머지 데이터에서 최대 계조를 표시하는 데이터를 기준으로 전술한 게인 값(Kcur)을 연산하여 확장 변조함으로써, 도 6에 도시된 변조 데이터(F_Data)를 생성하게 된다. 이때, 디밍 적용부(29)는 상기 가변 또는 유지되어 설정된 게인 값(Kcur)에 대응되도록 광원들의 점등 기간을 설정한 디밍 제어신호(Dim)를 적어도 한 프레임 단위로 생성하고 이를 백 라이트 유닛(12)으로 공급한다. Referring to FIGS. 5 and 6, the frame gain applying unit 28 generates modulated data by calculating a gain value ( K.sub.cur ) which is variable or held in the frame gain value calculating unit 26 and the image data. In other words, the frame gain applying unit 28 calculates the data corresponding to the gain value ratio in the order of the highest gradation in the original image data, and defines the data as error data. Then, the above-described gain value (K cur ) is calculated on the basis of the data indicating the maximum gradation in the remaining data excluding the error data, thereby performing the extended modulation to generate the modulated data F_Data shown in FIG. At this time, the dimming application unit 29 generates a dimming control signal Dim in which the lighting periods of the light sources are set so as to correspond to the variable or held gain value K cur by at least one frame unit, 12).

도 7은 종래 기술 대비 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛의 소비전력 절감 효율을 나타낸 그래프이다. FIG. 7 is a graph illustrating a power saving efficiency of a backlight unit according to an embodiment of the present invention compared to the prior art.

도 7에 도시된 바와 같이, 게인 값을 고정시켜 설정 및 적용한 경우(Fixed Rate) 및 영상의 PSNR을 기준으로 게인 값을 고정시켜 설정한 경우 대비, 본 발명의 매 프레임 단위로 분석된 영상 데이터의 표시 특성들에 따라 게인 값(Kcur)을 가변 설정한 경우의 소비 전력이 훨씬 줄어듦을 알 수 있다. As shown in FIG. 7, in contrast to the case where the gain value is fixed and set (Fixed Rate) and the gain value is fixed based on the PSNR of the image, the contrast of the image data analyzed every frame of the present invention It can be seen that the power consumption when the gain value (K cur ) is variably set according to the display characteristics is much reduced.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치 및 그의 구동방법은 적어도 한 프레임 단위로 분석된 영상 데이터의 표시 특성들에 따라 영상 데이터의 계조 값 확장 비율이나 계조 값 확장시 적용되는 곱셈 인자 또는 이득 값을 가변시켜 영상 데이터를 보상 변조함과 아울러 백 라이트 유닛의 밝기를 제어할 수 있다. 이에, 본 발명에 따른 액정 표시장치 및 그의 구동방법은 영상 표시 화질이 저하되는 것을 방지하면서도 백 라이트 유닛의 소비 전력 절감 효율을 향상시킬 수 있다. That is, according to the liquid crystal display device and the driving method thereof according to the embodiment of the present invention, the gray scale value expansion ratio of the image data or the multiplication factor or gain So that the brightness of the backlight unit can be controlled while compensating the image data by varying the value. Thus, the liquid crystal display device and the driving method thereof according to the present invention can improve the efficiency of saving power consumption of the backlight unit while preventing deterioration of image display quality.

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. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the 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.

2: 액정패널 4: 데이터 드라이버
6: 게이트 드라이버 8: 타이밍 컨트롤러
11: 영상 데이터 처리부 12: 데이터 정렬부
16: 게이트 제어신호 생성부 16: 데이터 제어신호 생성부
21: APL 계산부 22: 휘도 계산부
23: JND 계산부 24: 차이값 계산부
25: 불량 검출부 26: 프레임 게인값 계산부
27: 지연 메모리부 28: 프레임 게인 적용부
29: 디밍 적용부 30: 비트 맵 계산부2: liquid crystal panel 4: data driver
6: Gate driver 8: Timing controller
11: image data processing unit 12:
16: Gate control signal generator 16: Data control signal generator
21: APL calculation unit 22: luminance calculation unit
23: JND calculation unit 24: Difference value calculation unit
25: defect detection unit 26: frame gain value calculation unit
27: delay memory unit 28: frame gain application unit
29: dimming application unit 30: bitmap calculation unit

Claims (10)

복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널;
상기 액정패널의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 드라이버;
상기 액정패널의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버;
적어도 한 프레임 단위로 영상 데이터의 평균 밝기, 밝기 분포 및 밝기 변화 차이 값 등을 포함한 영상 표시 특성들을 검출 및 분석하고, 상기 분석된 영상 표시 특성들에 따라 상기 영상 데이터의 계조 값 확장 비율이나 게인 값을 가변시켜 상기 영상 데이터를 보상 변조함과 아울러, 상기 계조 값 확장 비율이나 게인 값에 대응되는 디밍 제어신호를 생성 및 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및
상기 디밍 제어신호에 따라 백 라이트의 점등/소등 기간을 조절하여 상기 액정 패널에 광을 공급하는 백 라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치. A liquid crystal panel having a plurality of pixel regions to display an image;
A data driver for driving data lines of the liquid crystal panel;
A gate driver for driving gate lines of the liquid crystal panel;
The method includes detecting and analyzing image display characteristics including a mean brightness, a brightness distribution, and a brightness change difference value of image data in at least one frame unit, and calculating a gray scale value expansion ratio or gain value of the image data according to the analyzed image display characteristics A timing controller which compensates and modulates the image data and generates and outputs a dimming control signal corresponding to the gray scale value expansion ratio or the gain value; And
And a backlight unit for adjusting the ON / OFF period of the backlight according to the dimming control signal to supply light to the liquid crystal panel. 제 1 항에 있어서,
상기 타이밍 컨트롤러는
표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력을 분석하여 밝기 변화 차이 값을 포함한 제 1 영상 표시 특성 및 상기 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 제거 또는 배제되는 에러 데이터들의 분포 특성을 나타낸 제 2 영상 표시 특성을 검출하고, 상기 제 1 및 제 2 영상 표시 특성에 따라 상기 게인 값을 가변 또는 유지시켜 상기 영상 데이터를 보상 변조한 변조 데이터를 생성하는 데이터 처리부, 및
상기 변조 데이터를 적어도 한 수평 라인 단위 및 적어도 한 프레임 단위로 각각 구분 및 정렬시켜 상기 데이터 드라이버로 공급하는 데이터 정렬부를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치. The method according to claim 1,
The timing controller
A second image display characteristic indicating a first image display characteristic including a brightness change difference value and a distribution characteristic of error data removed or excluded in gray scale value extension modulation of the image data is analyzed by analyzing the brightness and brightness discrimination power of the display image A data processor for generating modulated data obtained by compensating and modulating the image data by varying or holding the gain value according to the first and second image display characteristics,
And a data arrangement unit for dividing and arranging the modulated data into at least one horizontal line unit and at least one frame unit, and supplying the data to the data driver. 제 2 항에 있어서,
상기 영상 데이터 처리부는
적어도 한 프레임 단위로 상기 영상 데이터의 밝기 평균값을 검출하는 APL 계산부,
적어도 한 프레임 단위로 상기 영상 데이터의 표시 휘도 값 및 주변 조도나 휘도를 검출하는 휘도 계산부,
상기 주변 조도나 휘도 대비 표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력(just noticeable difference)을 분석하는 JND 계산부,
원 영상 대비 계조 값이 확장 변조되는 영상의 밝기 변화 차이 값을 나타낸 상기의 제 1 영상 표시 특성을 검출 및 분석하는 차이값 계산부,
상기 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 제거 또는 배제되는 최대 계조 값들을 포함한 에러 데이터들의 분포 특성을 나타낸 제 2 영상 표시 특성을 검출 및 분석하는 비트맵 계산부,
상기 제 1 및 제 2 영상 표시 특성을 감안하여 표시 불량 정도(Annoyance)를 수치화한 불량 수치 데이터를 출력하는 불량 검출부,
미리 설정된 임계값과 상기 불량 수치 데이터를 비교 분석하여 상기 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 적용되는 게인 값을 가변 또는 유지시켜 설정하는 프레임 게인값 계산부,
상기 가변 또는 유지되어 설정된 게인 값을 상기 영상 데이터과 연산하여 변조 데이터를 생성하는 프레임 게인 적용부를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치. 3. The method of claim 2,
The image data processing unit
An APL calculation unit for detecting a brightness average value of the image data in at least one frame unit,
A luminance calculation unit for detecting a display luminance value, a surrounding luminance and a luminance of the image data in at least one frame unit,
A JND calculator for analyzing the brightness and brightness noticeable difference of the display image of the ambient illuminance and the brightness,
A difference value calculator for detecting and analyzing the first image display characteristic indicating a brightness difference difference value of an image in which the gray level value of the original image is extensively modulated,
A bit map calculator for detecting and analyzing a second image display characteristic indicating a distribution characteristic of error data including maximum gradation values removed or excluded in gradation value extension modulation of the image data,
A defective detector for outputting defective numerical data obtained by digitizing the degree of display failure (Annoyance) in consideration of the first and second image display characteristics,
A frame gain value calculator for comparing and analyzing the preset threshold value and the defective value data to vary or maintain a gain value to be applied when the gradation value expansion modulation of the image data is modulated,
And a frame gain applying unit for generating modulated data by calculating the variable or held gain value with the image data. 제 3 항에 있어서,
상기 JND 계산부는
하기의 수학식 1, 2로 제시된 웨버의 법칙(Weber’s law)에 따라 주변 조도와 휘도 대비 표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력에 따라 주변 밝기 환경에 따라 휘도나 밝기 변화를 느끼는 최소의 밝기 차이 값(just noticeable luminance difference)을 분석하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
[수학식 1]
Figure pat00017

ΔL: just noticeable luminance difference
La: adaptation luminance
C : constant called Weber fraction
[수학식 2]
Figure pat00018

Figure pat00019
:adaptation level
BI D : background illumination
AIL D : average intensity level of the scene for a specified color D
ΔL D : minimum intensity of which we can notice the difference
D : representative expression of R, G ,and B The method of claim 3,
The JND calculation unit
According to Weber's law shown in Equations 1 and 2 below, the minimum brightness difference value (just ()) that feels a change in brightness or brightness depending on the surrounding brightness environment according to the brightness and brightness discrimination power of the surrounding illuminance and brightness contrast display image noticeable luminance difference of the liquid crystal display panel.
[Equation 1]
Figure pat00017

ΔL: just noticeable luminance difference
L a : adaptation luminance
C: constant called Weber fraction
&Quot; (2) "
Figure pat00018

Figure pat00019
: adaptation level
BI D : background illumination
AIL D : average intensity level of the scene for a specified color D
Δ L D : minimum intensity of which we can notice the difference
D : representative expression of R , G , and B 제 4 항에 있어서,
상기 차이값 계산부는
하기의 수학식 3을 이용하여 원 영상 대비 계조 값이 확장 변조되는 영상의 밝기 변화 차이 값을 나타낸 상기의 제 1 영상 표시 특성을 검출 및 분석하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
[수학식 3]
Figure pat00020

Figure pat00021

D org (i, j) : intensity of the (i, j)-th pixel of the original image
D bs (i, j) : intensity of the (i,　j)-th pixel of the backlight scaled image which include a dimming process for a specified color D . 5. The method of claim 4,
The difference value calculation unit
Wherein the first image display characteristic is detected and analyzed by using the following Equation (3), wherein the first image display characteristic is indicative of a brightness change difference value of an image in which the grayscale value of the original image is extensively modulated.
&Quot; (3) "
Figure pat00020

Figure pat00021

D org ( i, j ): intensity of the ( i , j ) - th pixel of the original image
D bs ( i, j ): intensity of the ( i , j ) - th pixel of the backlight scaled image which contains a dimming process for a specified color D. 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널의 게이트 및 데이터 라인들을 각각 구동하는 단계;
적어도 한 프레임 단위로 영상 데이터의 평균 밝기, 밝기 분포 및 밝기 변화 차이 값 등을 포함한 영상 표시 특성들을 검출 및 분석하고, 상기 분석된 영상 표시 특성들에 따라 상기 영상 데이터의 계조 값 확장 비율이나 게인 값을 가변시켜 상기 영상 데이터를 보상 변조시켜 출력하는 단계;
상기 계조 값 확장 비율이나 게인 값에 대응되는 디밍 제어신호를 생성 및 출력하는 단계; 및
상기 디밍 제어신호에 따라 백 라이트의 점등/소등 기간을 조절하여 상기 액정 패널에 광을 공급하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법. Driving a gate and a data line of a liquid crystal panel having a plurality of pixel regions to display an image, respectively;
The method includes detecting and analyzing image display characteristics including a mean brightness, a brightness distribution, and a brightness change difference value of image data in at least one frame unit, and calculating a gray scale value expansion ratio or gain value of the image data according to the analyzed image display characteristics Modulating the image data and outputting the modulated image data;
Generating and outputting a dimming control signal corresponding to the gray scale value expansion ratio or the gain value; And
And adjusting the on / off period of the backlight according to the dimming control signal to supply light to the liquid crystal panel. 제 6 항에 있어서,
상기 영상 데이터를 보상 변조시켜 출력하는 단계는
표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력을 분석하여 밝기 변화 차이 값을 포함한 제 1 영상 표시 특성 및 상기 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 제거 또는 배제되는 에러 데이터들의 분포 특성을 나타낸 제 2 영상 표시 특성을 검출하고, 상기 제 1 및 제 2 영상 표시 특성에 따라 상기 게인 값을 가변 또는 유지시켜 상기 영상 데이터를 보상 변조한 변조 데이터를 생성하는 단계, 및
상기 변조 데이터를 적어도 한 수평 라인 단위 및 적어도 한 프레임 단위로 각각 구분 및 정렬시켜 상기 데이터 드라이버로 공급하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법. The method according to claim 6,
The step of compensating and modulating the image data and outputting
A second image display characteristic indicating a first image display characteristic including a brightness change difference value and a distribution characteristic of error data removed or excluded in gray scale value extension modulation of the image data is analyzed by analyzing the brightness and brightness discrimination power of the display image Generating modulated data obtained by compensating modulating the image data by varying or maintaining the gain value according to the first and second image display characteristics, and
And supplying the modulated data to the data driver by sorting and arranging the modulated data on at least one horizontal line unit and at least one frame unit, respectively. 제 7 항에 있어서,
상기 변조 데이터 생성 단계는
적어도 한 프레임 단위로 상기 영상 데이터의 밝기 평균값을 검출하는 단계,
적어도 한 프레임 단위로 상기 영상 데이터의 표시 휘도 값 및 주변 조도나 휘도를 검출하는 단계,
상기 주변 조도나 휘도 대비 표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력(just noticeable difference)을 분석하는 단계,
원 영상 대비 계조 값이 확장 변조되는 영상의 밝기 변화 차이 값을 나타낸 상기의 제 1 영상 표시 특성을 검출 및 분석하는 단계,
상기 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 제거 또는 배제되는 최대 계조 값들을 포함한 에러 데이터들의 분포 특성을 나타낸 제 2 영상 표시 특성을 검출 및 분석하는 단계,
상기 제 1 및 제 2 영상 표시 특성을 감안하여 표시 불량 정도(Annoyance)를 수치화한 불량 수치 데이터를 출력하는 단계,
미리 설정된 임계값과 상기 불량 수치 데이터를 비교 분석하여 상기 영상 데이터의 계조 값 확장 변조시 적용되는 게인 값을 가변 또는 유지시켜 설정하는 단계,
상기 가변 또는 유지되어 설정된 게인 값을 상기 영상 데이터와 연산하여 변조 데이터를 생성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법. 8. The method of claim 7,
The modulation data generation step
Detecting a brightness average value of the image data in at least one frame unit,
Detecting a display luminance value and ambient illuminance and luminance of the image data in at least one frame unit,
Analyzing the brightness and brightness noticeable difference of the display image of the ambient illuminance and brightness,
Detecting and analyzing the first image display characteristic indicating a brightness change difference value of an image in which an original image contrast gradation value is extensively modulated,
Detecting and analyzing a second image display characteristic indicating a distribution characteristic of error data including maximum gray level values removed or excluded in gray scale value expansion modulation of the image data,
Outputting defective numerical data obtained by digitizing the degree of display failure (Annoyance) in consideration of the first and second image display characteristics;
A step of comparing and analyzing the preset threshold value and the defective numerical data to vary or maintain the gain value to be applied when the gradation value of the image data is modulated,
And generating modulated data by operating the variable or held gain value with the image data. 제 8 항에 있어서,
상기 표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력 검출 단계는
하기의 수학식 1, 2로 제시된 웨버의 법칙(Weber’s law)에 따라 주변 조도와 휘도 대비 표시 영상의 밝기 및 휘도 식별력에 따라 주변 밝기 환경에 따라 휘도나 밝기 변화를 느끼는 최소의 밝기 차이 값(just noticeable luminance difference)을 분석하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
[수학식 1]
Figure pat00022

ΔL: just noticeable luminance difference
La: adaptation luminance
C : constant called Weber fraction
[수학식 2]
Figure pat00023

Figure pat00024
:adaptation level
BI D : background illumination
AIL D : average intensity level of the scene for a specified color D
ΔL D : minimum intensity of which we can notice the difference
D : representative expression of R, G ,and B 9. The method of claim 8,
The brightness and brightness discrimination power detecting step of the display image
According to Weber's law shown in Equations 1 and 2 below, the minimum brightness difference value (just ()) that feels a change in brightness or brightness depending on the surrounding brightness environment according to the brightness and brightness discrimination power of the surrounding illuminance and brightness contrast display image noticeable luminance difference of the liquid crystal display device.
[Equation 1]
Figure pat00022

ΔL: just noticeable luminance difference
L a : adaptation luminance
C: constant called Weber fraction
&Quot; (2) "
Figure pat00023

Figure pat00024
: adaptation level
BI D : background illumination
AIL D : average intensity level of the scene for a specified color D
Δ L D : minimum intensity of which we can notice the difference
D : representative expression of R , G , and B 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 영상 표시 특성 검출 단계는
하기의 수학식 3을 이용하여 원 영상 대비 계조 값이 확장 변조되는 영상의 밝기 변화 차이 값을 나타낸 상기의 제 1 영상 표시 특성을 검출 및 분석하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
[수학식 3]
Figure pat00025

Figure pat00026

D org (i, j) : intensity of the (i, j)-th pixel of the original image
D bs (i, j) : intensity of the (i,　j)-th pixel of the backlight scaled image which include a dimming process for a specified color D . 10. The method of claim 9,
The first image display characteristic detecting step
And detecting and analyzing the first image display characteristic indicating a brightness difference difference value of the image in which the tone value of the original image is extensively modulated using Equation (3) below.
&Quot; (3) "
Figure pat00025

Figure pat00026

D org ( i, j ): intensity of the ( i , j ) - th pixel of the original image
D bs ( i, j ): intensity of the ( i , j ) - th pixel of the backlight scaled image which contains a dimming process for a specified color D.
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