KR101481664B1

KR101481664B1 - 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법

Info

Publication number: KR101481664B1
Application number: KR20080059503A
Authority: KR
Inventors: 윤재경; 홍형기
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2015-01-13
Also published as: KR20100000125A

Abstract

본 발명은 액정 표시장치의 제조 비용을 절감시킬 수 있으면서도 영상의 표시불량을 방지하여 화질을 향상시킬 수 있도록 한 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법에 관한 것으로, 복수의 화소영역을 구비하여 형성된 액정패널; 외부로부터 입력되는 영상 데이터를 프레임 단위로 순차 비교하여 명암대비가 큰 영역 및 작은 영역의 위치정보를 출력하는 그래픽 시스템; 상기 영상 데이터의 휘도 정보를 분석하고 상기 분석된 휘도 정보에 따라 디밍 제어신호를 생성함과 아울러 상기 명암 대비에 따른 각각의 위치정보들을 입력받아 온-타이밍 제어신호를 생성하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 디밍 제어신호 및 상기 온-타이밍 제어신호에 응답하여 상기 액정패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 한다.

블링킹(Blinking) 백 라이트 유닛, 디밍 제어신호, 히스토그램, 휘도정보,

Description

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

본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로 특히, 액정 표시장치의 제조 비용을 절감시킬 수 있으면서도 영상의 표시불량을 방지하여 화질을 향상시킬 수 있도록 한 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

최근, 대두되고 있는 평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 및 발광 표시장치(Light Emitting Display) 등이 있다.

평판 표시장치 중 액정 표시장치는 해상도, 컬러표시 및 화질 등이 우수하여 노트북, 데스크 탑 모니터 및 모바일용 단말기에 활발하게 적용되고 있다.

이러한, 액정 표시장치는 영상신호에 따라 백 라이트 유닛으로부터 조사되는 광의 투과율을 조절하여 원하는 영상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정 표시장치는 복수의 액정 셀을 가지고 영상을 표시하는 액정패널, 액정패널을 구동하기 위한 구동회로 및 액정패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛 등을 구비한다.

종래에는 백 라이트 유닛이 영상신호와 무관하게 항상 일정한 밝기의 광을 일정한 주기로 발생하도록 하는 블링킹(Blinking) 구동기술을 사용하였다. 하지만, 블링킹 구동기술을 사용하는 경우 소비전력이 증가하면서도 모션 블러링(Motion Blurring) 현상이나 고스트(Ghost) 현상 등이 발생하는 문제점이 있다.

이에 따라, 최근에는 백 라이트 유닛의 광원들을 순차 점멸시키는 스캐닝(Scanning) 구동기술이 적용되기도 한다. 여기서, 스캐닝 구동기술은 백 라이트 유닛에 구비된 복수개의 램프들을 표시라인의 스캔방향을 따라 순차적으로 구동시키는 기술이다. 하지만, 스캐닝 구동기술을 적용하면 광을 발생하는 시간이 줄어들어 휘도가 저하됨과 아울러 순차적으로 광을 발생하는 복수의 램프들에 각각 대응하도록 복수의 인버터가 구비되어야 하기 때문에 제조 단가가 높아지는 단점이 있다.

다시 말하여, 종래에 블링킹 백 라이트 유닛을 적용하는 경우에는 소비 전력이 증가하면서도 고스트(Ghost) 현상 등으로 화질이 저하되고, 스캐닝 백 라이트 유닛을 사용하는 경우에는 휘도가 저하됨과 아울러 제조 단가가 상승하는 등의 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액정 표시장치의 제조 비용을 절감시킬 수 있으면서도 영상의 표시불량을 방지하여 화질을 향상시킬 수 있도록 한 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치는 복수의 화소영역을 구비하여 형성된 액정패널; 외부로부터 입력되는 영상 데이터를 프레임 단위로 순차 비교하여 명암대비가 큰 영역 및 작은 영역의 위치정보를 출력하는 그래픽 시스템; 상기 영상 데이터의 휘도 정보를 분석하고 상기 분석된 휘도 정보에 따라 디밍 제어신호를 생성함과 아울러 상기 명암 대비에 따른 각각의 위치정보들을 입력받아 온-타이밍 제어신호를 생성하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 디밍 제어신호 및 상기 온-타이밍 제어신호에 응답하여 상기 액정패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 타이밍 컨트롤러는 상기 영상 데이터의 휘도 정보를 분석하고 분석된 휘도 정보에 따라 영상 데이터를 감마 변환하여 변환 데이터를 생성함과 아울러 상기 분석된 휘도 정보에 대응하도록 밝기 제어신호를 생성하는 영상 처리부, 및 상기 밝기 제어신호에 대응하도록 듀티 비를 변환하여 상기 디밍 제어신호를 생성함과 아울러 외부로부터 입력되는 동기신호들 중 적어도 하나의 신호와 상기 명암대 비가 큰 영역 및 작은 영역의 위치정보에 따라 상기 온-타이밍 제어신호를 생성하여 상기 백 라이트 유닛에 각각 공급하는 디밍 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 영상 처리부는 상기 영상 데이터의 휘도 정보를 검출하여 순차적으로 출력하는 휘도 검출부, 상기 순차적으로 출력되는 휘도 정보를 적어도 한 프레임 단위로 저장하여 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부, 상기 히스토그램을 통해 매 프레임 단위로 최대 휘도값, 최소 휘도값, 평균 휘도값, 최대 빈도를 갖는 휘도값 중 하나의 휘도값을 히스토그램 정보로 읽어 들이고 상기 히스토그램 정보에 따라 감마 변환신호 및 상기 밝기 제어신호를 각각 생성하는 영상 분석부, 상기 감마 변환신호에 따라 상기 영상 데이터의 계조 값을 변환하여 상기 변환 데이터를 생성 및 출력하는 영상 변환부를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 디밍 제어부는 상기 동기신호 중 수직 동기신호 및 데이터 인에이블 신호를 카운트하여 상기의 명암 대비가 큰 영역과 명암 대비가 작은 영역의 위치를 판단하고, 상기 명암 대비가 큰 영역의 위치 정보 또는 작은 영역의 위치정보에 따라 백 라이트 유닛 광 발생 타이밍이 지연되도록 상기 온-타이밍 제어신호를 생성한 것을 특징으로 한다.

상기 백 라이트 유닛은 상기 액정패널에 광을 발생하는 복수의 광원과 상기 각 광원으로부터 입사되는 광의 효율을 향상시키는 광학부를 구비한 백라이트, 상기 디밍 제어신호에 따라 PWM 신호를 생성하고 상기 온-타이밍 제어신호에 따라 상기 PWM 신호의 출력 타이밍을 제어하는 인버터 제어부, 및 상기 출력 타이밍이 제 어된 PWM 신호에 응답하여 상기 각 광원들을 동시에 구동하기 위한 교류 구동신호를 생성하고 이를 상기 복수의 광원에 동시 공급하는 인버터를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 외부로부터 입력되는 영상 데이터를 프레임 단위로 순차 비교하여 명암대비가 큰 영역 및 작은 영역의 위치정보를 출력하는 단계; 상기 영상 데이터의 휘도 정보를 분석하여 상기 분석된 휘도 정보에 따라 디밍 제어신호를 생성함과 아울러 상기 명암 대비에 따른 각각의 위치정보들을 이용하여 온-타이밍 제어신호를 생성하는 단계; 및 상기 디밍 제어신호 및 온-타이밍 제어신호에 응답하여 액정패널에 광을 조사하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 디밍 제어신호 및 온 타이밍 제어신호의 생성 단계는 상기 분석된 휘도 정보에 따라 상기 영상 데이터를 감마 변환하여 변환 데이터를 생성하는 단계, 상기 분석된 휘도 정보에 대응하도록 밝기 제어신호를 생성하는 단계, 상기 밝기 제어신호에 대응하도록 듀티 비를 변환하여 상기 디밍 제어신호를 생성함과 아울러 외부로부터 입력되는 동기신호들 중 적어도 하나의 신호와 상기 명암대비가 큰 영역 및 작은 영역의 위치정보에 따라 상기 온-타이밍 제어신호를 생성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 변환 데이터 및 밝기 제어신호 생성 단계는 상기 휘도 정보를 순차적으로 출력하는 단계, 상기 순차적으로 출력되는 휘도 정보를 적어도 한 프레임 단위로 저장하여 히스토그램을 생성하는 단계, 상기 히스토그램을 통해 매 프레임 단위 로 최대 휘도값, 최소 휘도값, 평균 휘도값, 최대 빈도를 갖는 휘도값 중 하나의 휘도값을 히스토그램 정보로 읽어 들이는 단계, 상기 히스토그램 정보에 각각 대응하도록 감마 변환신호 및 상기 밝기 제어신호를 각각 생성하는 단계, 및 상기 감마 변환신호에 따라 상기 영상 데이터의 계조 값을 변환하여 상기 변환 데이터를 생성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 온-타이밍 제어신호 생성 단계는 상기 동기신호 중 수직 동기신호 및 데이터 인에이블 신호를 카운트하여 상기의 명암 대비가 큰 영역과 명암 대비가 작은 영역의 위치를 판단하는 단계, 및 상기 명암 대비가 큰 영역의 위치 정보 또는 작은 영역의 위치정보에 따라 백 라이트 유닛 광 발생 타이밍이 지연되도록 상기 온-타이밍 제어신호를 생성하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 액정패널에 광을 조사하는 단계는 상기 디밍 제어신호에 따라 PWM 신호를 생성하고 상기 온-타이밍 제어신호에 따라 상기 PWM 신호의 출력 타이밍을 제어하는 단계, 상기 출력 타이밍이 제어된 PWM 신호에 응답하여 백 라이트에 구비된 복수의 광원들을 동시 구동하기 위한 교류 구동신호를 생성하는 단계, 및 상기 교류 구동신호를 상기 복수의 광원에 동시 공급하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

이상에서 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 액정 표시장치의 구동장치와 그 구동방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치 및 구동방법은 최 소 개수의 인버터를 구비하여 복수의 램프들을 동시에 온/오프 시킬 수 있는 블링킹 백 라이트 유닛을 사용함으로써 액정 표시장치의 제조 비용을 절감시킬 수 있다. 아울러, 프레임 간 영상 대비가 크거나 작은 영역들에 따라 PWM 신호를 지연시키거나 바로 출력되도록 함으로써 영상의 표시불량을 방지하여 표시되는 영상의 화질을 향상시킬 수 있다.

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

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

도 1에 도시된 액정 표시장치는 복수의 화소영역을 구비하여 형성된 액정패널(2); 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)을 구동하는 데이터 드라이버(4); 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)을 구동하는 게이트 드라이버(6); 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)를 프레임 단위로 순차 비교하여 명암대비(contrast)가 큰 영역 및 작은 영역의 위치정보(Hh,Hs)를 출력하는 그래픽 시스템(10); 상기 그래픽 시스템(10)을 통해 공급되는 영상 데이터(RGB)의 휘도 정보를 분석하여 상기 분석된 휘도 정보에 따라 디밍 제어신호(Dim)를 생성함과 아울러 상기 명암 대비에 따른 위치정보(Hh,Hs)들을 입력받아 온-타이밍 제어신호(Ts)를 생성하는 타이밍 컨트롤러(8); 및 상기 디밍 제어신호(Dim) 및 상기 온-타이밍 제어신호(Ts)에 응답하여 상기 액정패널(2)에 광을 조사하는 백 라이트 유닛(18)을 구비한다.

여기서, 타이밍 컨트롤러(8)는 상기 분석된 휘도 정보에 따라 영상 데이터(RGB)의 계조 값을 감마 변환한 후 액정패널(2)의 구동에 알맞도록 정렬하여 데이터 드라이버(4)에 공급한다. 그리고, 그래픽 시스템(10)으로부터 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 공급한다.

액정패널(2)은 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)과 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 의해 정의되는 각 화소영역에 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. 스토리지 커패시터(Cst)는 화소전극이 이전 게이트 라인과 절연막을 사이에 두고 중첩되어 형성된다. 이와 달리 스토리지 커패시터(Cst)는 화소전극이 스토리지 라인과 절연막을 사이에 두고 중첩되어 형성되기도 한다.

데이터 드라이버(4)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 데이터 제어신호(DCS) 예를 들어, 소스 스타트 펄스(SSP; Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(SSC; Source Shift Clock), 소스 출력 인에이블(SOE; Source Output Enable) 신호 등을 이용하여, 타이밍 컨트롤러(8)로부터 입력되는 변환 데이터(MData)를 아날로그 전압 즉, 영상신호로 변환한다. 구체적으로, 데이터 드라이버(4)는 SSC에 따라 타이밍 컨트롤러(8)를 통해 감마 변환되어 입력된 변환 데이터(MData)를 래치한 후, SOE 신호에 응답하여 각 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 스캔펄스가 공급되는 1수평 주기마다 1수평 라인 분의 영상신호를 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다. 이때, 데이터 드라이버(4)는 변환 데이터(MData)의 계조 값에 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; Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC; Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블(GOE; Gate Output Enable) 신호에 응답하여 순차적으로 스캔펄스를 발생하고, 이를 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급한다. 다시 말하여, 게이트 드라이버(6)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 GSP를 GSC에 따라 쉬프트 시켜서 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 스캔펄스 예를 들어, 게이트 온 전압을 순차적으로 공급한다. 그리고, 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 게이트 온 전압이 공급되지 않는 기간에는 게이트 오프 전압을 공급한다. 여기서, 게이트 드라이버(6)는 스캔펄스의 펄스 폭을 GOE 신호에 따라 제어한다.

그래픽 시스템(10)은 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)를 프레임 단위로 순차 비교하여 명암대비(contrast)가 큰 영역 및 작은 영역의 위치정보(Hh,Hs)를 출력한다. 여기서, 명암 대비가 큰 영역의 위치 정보(Hh)는 이전 프레임의 영상 데이터와 현재 프레임의 영상 데이터를 적어도 한 수평라인 단위로 순차 비교하여 그 밝기 차이가 가장 크게 나타난 영역의 위치 정보이다. 그리고, 명암 대비가 작은영역의 위치정보(Hs)는 이전 프래임의 영상 데이터와 현재 프래임의 영상 데이터를 적어도 한 수평라인 단위로 순차 비교하여 그 밝기 차이가 가장 작게 나타난 영역의 위치 정보이다.

타이밍 컨트롤러(8)는 그래픽 시스템(10)을 통해 입력되는 영상 데이터(RGB)의 휘도 정보를 추출하고, 추출된 휘도 정보에 대응하도록 영상 데이터(RGB)를 감마 변환하여 변환 데이터(MData)를 생성한다. 그리고, 변환 데이터(MData)를 액정패널(2)의 구동에 알맞도록 정렬하여 데이터 드라이버 공급한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(8)는 추출된 휘도 정보에 대응하도록 백 라이트 유닛(18)을 구동하기 위한 디밍 제어신호(Dim; Dimming Control Signal)를 생성함과 아울러 그래픽 시스템(10)으로부터 명암대비가 큰 영역 및 작은 영역의 위치정보(Hh,Hs)를 각각 입력받아 온-타이밍 제어신호(Ts)를 생성하여 백 라이트 유닛(18)에 공급한다. 이러한, 타이밍 컨트롤러(8)는 상술한 바와 같이 그래픽 시스템(10)을 통해 입력되는 동기신호 즉, 도트클럭(DCLK), 데이터 인에이블 신호(DE), 수평 및 수직 동기신호(Hsync,Vsync) 중 적어도 하나를 이용하여 게이트 및 데이터 드라이버(6,4) 각각 을 제어하기 위한 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 생성하게 된다. 이러한, 타이밍 컨트롤러(8)의 구성 및 구동방법에 대해서는 첨부된 도면을 참조하여 이 후에 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

백 라이트 유닛(18)은 액정패널(2)에 광을 발생하는 복수의 광원과 상기 각 광원으로부터 입사되는 광의 효율을 향상시키는 광학부를 구비한 백라이트(12), 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 디밍 제어신호(Dim)에 따라 펄스 폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 신호를 생성하고 온-타이밍 제어신호에 따라 PWM 신호의 출력 타이밍을 제어하는 인버터 제어부(14), 및 상기 출력 타이밍이 제어된 PWM 신호에 응답하여 상기 각 광원들을 동시에 구동하기 위한 교류 구동신호(ADS)를 생성하고 이를 상기 복수의 광원에 공급하는 인버터(16)를 구비한다.

여기서, 백 라이트(12)의 광원으로는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)등과 같은 실린더형 램프들이 주로 이용된다. 램프들은 인버터(16)로부터의 교류 구동신호(ADS)에 의해 광을 발생한다. 예를 들어, 블링킹 백 라이트 유닛(18)의 경우 복수의 실린터형 램프를 상기의 교류 구동신호(ADS)에 따라 동시에 온/오프시키는 방법으로 광을 발생하게 된다. 아울러, 광학부는 광원으로부터의 입사광을 확산 및 집광시켜 광 효율을 향상시키게 된다.

인버터 제어부(14)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터 듀티비가 변환된 디밍 제어신호(Dim)에 대응하도록 PWM 신호를 생성하고, 온-타이밍 제어신호(Ts)에 대응하도록 PWM 신호의 출력 타이밍을 제어한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 PWM 신호는 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비에 따라 램프의 온/오프 주기 예를 들어, 하이/로우 주기가 가변된다. 그리고, 하이/로우 주기가 가변된 PWM 신호는 온-타이밍 제어신호(Ts)에 따라 인버터(16)에 바로 공급되거나 또는 지연되어 공급될 수 있다. 이러한, 인버터 제어부(14)의 동작은 이 후 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

인버터(16)는 램프들을 구동하기 위한 교류 구동신호(ADS)를 생성하게 되는데 이때, 인버터 제어부(14)로부터의 PWM 신호에 따라 교류 구동신호(ADS)가 공급 또는 차단되게 함으로써 램프들을 동시에 온/오프 시키는 버스트 모드(Burst Mode)로 구동한다.

도 2는 도 1에 도시된 타이밍 컨트롤러를 나타낸 구성도이다.

도 2에 도시된 타이밍 컨트롤러(8)는 영상 데이터(RGB)의 휘도 정보(YRGB)를 분석하고 분석된 휘도 정보(YRGB)에 따라 영상 데이터(RGB)를 감마 변환하여 변환 데이터(MData)를 생성함과 아울러 상기 분석된 휘도 정보(YRGB)에 대응하도록 밝기 제어신호(BRI)를 생성하는 영상 처리부(22), 그래픽 시스템(10)으로부터의 동기신호(DCLK,Hsync,Vsync,DE)들을 이용하여 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 생성하는 제어신호 생성부(24), 및 밝기 제어신호(BRI)에 대응하도록 듀티 비를 변환하여 디밍 제어신호를 생성함과 아울러 상기 동기신호(DCLK,Hsync,Vsync,DE)들 중 적어도 하나의 신호와 명암대비가 큰 영역 및 작은 영역의 위치정보(Hh,Hs)에 따라 온-타이밍 제어신호(Ts)를 생성하여 상기 백 라이트 유닛(10)에 각각 공급하는 디밍 제어부(26)를 구비한다.

영상 처리부(22)는 그래픽 시스템(10)으로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)의 휘도 정보(YRGB)를 검출하여 순차적으로 출력하는 휘도 검출부(32), 휘도 검출부(32)로부터 순차적으로 입력되는 휘도 정보(YRGB)를 적어도 한 프레임 단위로 저장하여 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부(34), 상기 히스토그램 생성부(34)에서 생성된 히스토그램을 통해 매 프레임 단위로 최대 휘도값, 최소 휘도값, 평균 휘도값 또는 최대 빈도를 갖는 휘도값을 히스토그램 정보(HI)로 읽어 들이고 상기 히스토그램 정보(HI)에 따라 감마 변환신호(GS) 및 밝기 제어신호(BRI)를 각각 생성하는 영상 분석부(36), 영상 분석부(36)로부터의 감마 변환신호(GS)에 따라 상기 그래픽 시스템(10) 또는 상기 휘도 검출부(32)를 통해 공급되는 영상 데이터(RGB)의 계조 값을 변환하여 변환 데이터(MData)를 출력하는 영상 변환부(38)를 구비한다.

휘도 검출부(32)는 그래픽 시스템(10)으로부터 순차적으로 입력되는 영상 데이터(RGB)를 공급받아 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 화소들의 휘도값(YRGB)을 순차적으로 검출한다. 여기서, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 화소들의 휘도값(YRGB) 아래 수학식 1에 의해서 구해질 수 있다.

YR = 0.299 × R

YG = 0.587 × G

YB = 0.114 × B

히스토그램 생성부(34)는 적어도 하나의 메모리를 구비하고 휘도 검출부(32) 로부터 순차적으로 입력되는 휘도값(YRGB)을 적어도 한 프레임 단위로 순차 저장함으로써 도 3에 도시된 바와 같은 히스토그램을 생성한다. 이때, 히스토그램 생성부(34)는 메모리 대신 순차 배열된 복수의 카운터를 구비하여 상기의 휘도값(YRGB)을 순차적으로 저장하기도 한다.

영상 분석부(36)는 히스토그램 생성부(34)에서 도 3과 같이 생성된 히스토그램을 통해 매 프레임 단위로 최대 휘도값, 최소 휘도값, 평균 휘도값, 최대 빈도를 갖는 휘도값 중 하나의 휘도값을 히스토그램 정보(HI)로 읽어 들인다. 그리고, 일어들인 히스토그램 정보(HI)에 대응하도록 따라 감마 변환신호(GS) 및 밝기 제어신호(BRI)를 각각 생성하게 된다. 여기서, 밝기 제어신호(BRI)는 히스토그램 정보(HI)에 대응하도록 설정된 밝기값을 나타낸다. 다시 말하여, 영상 분석부(36)는 현재 프래임의 영상이 밝을수록 더 높은 수치의 밝기 제어신호(BRI)를 출력하고 현재 프래임의 영상이 어두울수록 더 낮은 수치의 밝기 제어신호(BRI)를 출력하게 된다. 또한, 감마 변환신호(GS)는 히스토그램 정보(HI)에 따라 미리 설정된 감마값을 지칭하기도 한다. 구체적으로, 영상 분석부(36)는 읽어들인 히스토그램 정보(HI)에 따라 현재 프래임의 영상이 밝은 영상인지 또는 어두운 영상인지를 판단하여 영상대비가 확장되도록 감마값을 설정한다. 이에 따라, 어두운 영상일수록 더 어두워지도록 높은 감마값을 감마 변환신호(GS)로 출력함과 아울러 밝은 영상일수록 더 밝아지도록 낮은 감마값을 감마 변환신호(GS)로 출력한다.

영상 변환부(38)는 도 4에 도시된 바와 같이, 영상 분석부(36)로부터 입력된 감마 변환신호(GS)에 따라 외부 또는 휘도 검출부(32)를 통해 입력되는 영상 데이 터(RGB)의 계조값을 감마 변환하고 변환된 데이터(MData)를 데이터 드라이버(4)에 공급한다. 예를 들어, 영상 분석부(36)로부터의 감마 변환신호(GS)가 감마값으로 0.6, 1.0, 2.2, 2.4 중 어느 하나로 설정된 경우, 영상 변환부(38)는 설정된 감마값에 대응하도록 입력되는 영상 데이터(RGB)들의 계조값을 감마 변환한다. 그리고, 외부로부터의 동기신호(DCLK,Hsync,Vsync,DE) 중 적어도 하나의 신호를 이용하여 상기 감마 변환된 영상 데이터(Ro,Go,Bo)를 액정패널(2)의 크기에 알맞게 정렬하고 정렬된 데이터를 변환 데이터(MData)로 데이터 드라이버(4)에 공급한다.

한편, 상기 영상 변환부(38)의 이전 단에는 도시되지 않은 지연부가 더 구비되기도 한다. 여기서, 지연부는 매 프레임 단위로 상기의 히스토그램 정보(HI)를 검출하는 기간과 동기되도록 외부 또는 휘도 검출부(32)를 통해 입력되는 영상 데이터(RGB)를 지연시킨다. 그리고, 지연된 데이터들을 영상 변환부(38)로 공급할 수 있다.

디밍 제어부(26)는 상기 영상 분석부(36)로부터 입력된 영상의 밝기값 즉, 상기의 밝기 제어신호(BRI)에 대응하도록 듀티 비(Duty; Duty Ratio) 변환을 위한 디밍 제어신호(Dim)를 생성한다. 구체적으로, 디밍 제어부(26)는 상기의 밝기 제어신호(BRI)에 따라 듀티 비를 먼저 산출한 다음 산출된 듀티 비에 대응하도록 램프들의 구동기간 즉, 램프 온 기간을 설정하여 디밍 제어신호(Dim)를 생성한다. 그리고, 생성된 디밍 제어신호(Dim)를 인버터 제어부(14)로 공급한다. 이에 따라, 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비가 70%로 설정된 경우 한 프래임 기간 중 70%의 기간 동안 복수의 램프들이 동시에 온 될 수도 있으며, 나머지 30%의 기간 동안 복수의 램프들이 동시에 오프 될 수도 있다.

또한, 디밍 제어부(26)는 그래픽 시스템(10)으로부터 입력되는 동기신호(DCLK,Hsync,Vsync,DE)들 중 적어도 하나의 신호와 명암대비가 큰 영역 및 작은 영역의 위치정보(Hh,Hs)에 따라 온-타이밍 제어신호(Ts)를 생성하여 상기 디밍 제어신호(Dim)와 함께 상기의 인버터 제어부(14)에 공급한다. 구체적으로, 디밍 제어부(26)는 수직 동기신호(Vsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)를 카운트하여 상기의 명암 대비가 큰 영역과 명암 대비가 작은 영역의 위치(Hh,Hs)를 판단한다. 그리고, 명암 대비가 큰 영역의 위치 정보(Hh) 및 작은 영역의 위치정보(Hs) 중 적어도 하나의 정보에 따라 램프의 온 타이밍이 지연되도록 온-타이밍 제어신호(Ts)를 생성하여 출력한다.

도 2에서 제어신호 생성부(24)는 그래픽 시스템(10)으로부터 입력되는 동기신호(DCLK,Hsync,Vsync,DE)들을 이용하여 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 생성하고 생성된 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 게이트 드라이버(6)와 데이터 드라이버(4)에 각각 공급한다.

도 5는 도 1에 도시된 백 라이트 유닛의 구동방법을 나타낸 파형도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, n 프레임 기간(nFrame)에서 인버터 제어부(14)는 디밍 제어부(26)로부터의 디밍 제어신호(Dim)에 따라 60%의 듀티 비를 갖도록 PWM 신호를 생성함과 아울러, D1 기간 동안 지연되도록 설정된 온-타이밍 제어신호(Ts)에 응답하여 D1 기간 동안 PWM 신호를 지연시킨 후 인버터(16)에 PWM 신호를 공급(PWM output)하게 된다. 이때, 인버터(16)는 PWM 신호의 하이 기간에 동기되도 록 램프 구동전압(ADS)을 복수의 램프에 공급하고, 복수의 램프들은 교류의 램프 구동전압(ADS)이 공급되는 기간 동안 광을 발생하게 된다. 여기서, PWM 신호의 로우 기간은 램프들이 오프되는 기간이다.

다음으로, n+1 프레임 기간(n+1Frame)에서 인버터 제어부(14)는 디밍 제어부(26)로부터의 디밍 제어신호(Dim)에 따라 50%의 듀티 비를 갖도록 PWM 신호를 생성함과 아울러, D2 기간 동안 지연되도록 설정된 온-타이밍 제어신호(Ts)에 응답하여 D2 기간 동안 PWM 신호를 지연시킨 후 인버터(16)에 PWM 신호를 공급(PWM output)하게 된다. 이때, 인버터(16)는 PWM 신호의 하이 기간에 동기되도록 램프 구동전압(ADS)을 복수의 램프에 공급하고, 복수의 램프들은 교류의 램프 구동전압(ADS)이 공급되는 기간 동안 광을 발생하게 된다. 이 경우, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, D2 기간 동안 지연된 후 램프들이 온 되는 타이밍 다시 말해, 프레임 간 영상 대비가 큰 영역에서 영상이 겹쳐보이는 등의 고스트 현상이 저하되어 화질이 향상될 수 있다.

n+2 프레임 기간(n+2Frame)에서는 인버터 제어부(14)가 디밍 제어부(26)로부터의 디밍 제어신호(Dim)에 따라 40%의 듀티 비를 갖도록 PWM 신호를 생성하게 된다. 그리고, 지연없이 바로 PWM 신호가 출력되도록 설정된 온-타이밍 제어신호(Ts)에 응답하여 지연없이 바로 PWM 신호를 인버터(16)에 공급(PWM output)하게 된다. 이때, 인버터(16)는 PWM 신호의 하이 기간에 동기되도록 램프 구동전압(ADS)을 복수의 램프에 공급하고, 복수의 램프들은 교류의 램프 구동전압(ADS)이 공급되는 기간 동안 광을 발생하게 된다. 이 경우, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 램프들이 온 되는 타이밍 다시 말해, 프레임 간 영상 대비가 큰 영역에서 영상이 겹쳐보이는 등의 고스트 현상이 저하되어 화질이 향상될 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치 및 구동방법은 최소 개수의 인버터를 구비하여 복수의 램프들을 동시에 온/오프 시킬 수 있는 블링킹 백 라이트 유닛을 사용함으로써 액정 표시장치의 제조 비용을 절감시킬 수 있다. 아울러, 프레임 간 영상 대비가 크거나 작은 영역들에 따라 PWM 신호를 지연시키거나 바로 출력되도록 함으로써 영상의 표시불량을 방지하여 표시되는 영상의 화질을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

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

도 2는 도 1에 도시된 타이밍 컨트롤러를 나타낸 구성도.

도 3은 도 2의 히스토그램 생성부로부터 산출된 한 프레임의 히스토그램.

도 4는 도 2의 영상 변환부에 저장된 입력계조 대비 출력계조를 감마값에 따라 나타낸 그래프.

도 5는 도 1에 도시된 백 라이트 유닛의 구동방법을 나타낸 파형도.

도 6은 본 발명의 효과를 나타낸 화면.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명＊

2 : 액정패널 4 : 데이터 드라이버

6 : 게이트 드라이버 8 : 타이밍 컨트롤러

10 : 그래픽 시스템 12 : 백 라이트

14 : 인버터 제어부 16 : 인버터

18 : 백 라이트 유닛 22 : 영상 처리부

24 : 제어신호 생성부 26 : 디밍 제어부

32 : 휘도 검출부 34 : 히스토그램 생성부

36 : 영상 분석부 38 : 영상 변환부

Claims

복수의 화소영역을 구비하여 형성된 액정패널;

외부로부터 입력되는 영상 데이터를 프레임 단위로 순차 비교하여 명암대비가 큰 영역 및 작은 영역의 위치정보를 출력하는 그래픽 시스템;

상기 영상 데이터의 휘도 정보를 분석하고 상기 분석된 휘도 정보에 따라 디밍 제어신호를 생성함과 아울러 상기 명암 대비에 따른 각각의 위치정보들을 입력받아 온-타이밍 제어신호를 생성하는 타이밍 컨트롤러; 및

상기 디밍 제어신호 및 상기 온-타이밍 제어신호에 응답하여 상기 액정패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 구비하며,

상기 타이밍 컨트롤러는 상기 명암 대비가 큰 영역의 위치 정보 또는 작은 영역의 위치정보에 따라 상기 백라이트 유닛의 광 발생 타이밍을 지연시키거나 바로 출력되도록 상기 온-타이밍 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
제 1 항에 있어서,

상기 타이밍 컨트롤러는

상기 영상 데이터의 휘도 정보를 분석하고 분석된 휘도 정보에 따라 영상 데이터를 감마 변환하여 변환 데이터를 생성함과 아울러 상기 분석된 휘도 정보에 대응하도록 밝기 제어신호를 생성하는 영상 처리부, 및

상기 밝기 제어신호에 대응하도록 듀티 비를 변환하여 상기 디밍 제어신호를 생성함과 아울러 외부로부터 입력되는 동기신호들 중 적어도 하나의 신호와 상기 명암대비가 큰 영역 및 작은 영역의 위치정보에 따라 상기 온-타이밍 제어신호를 생성하여 상기 백 라이트 유닛에 각각 공급하는 디밍 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
제 2 항에 있어서,

상기 영상 처리부는

상기 영상 데이터의 휘도 정보를 검출하여 순차적으로 출력하는 휘도 검출부,

상기 순차적으로 출력되는 휘도 정보를 적어도 한 프레임 단위로 저장하여 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부,

상기 히스토그램을 통해 매 프레임 단위로 최대 휘도값, 최소 휘도값, 평균 휘도값, 최대 빈도를 갖는 휘도값 중 하나의 휘도값을 히스토그램 정보로 읽어 들이고 상기 히스토그램 정보에 따라 감마 변환신호 및 상기 밝기 제어신호를 각각 생성하는 영상 분석부, 및

상기 감마 변환신호에 따라 상기 영상 데이터의 계조 값을 변환하여 상기 변환 데이터를 생성 및 출력하는 영상 변환부를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
제 3 항에 있어서,

상기 디밍 제어부는

상기 동기신호 중 수직 동기신호 및 데이터 인에이블 신호를 카운트하여 상기의 명암 대비가 큰 영역과 명암 대비가 작은 영역의 위치를 판단하여 상기 온-타이밍 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
제 4 항에 있어서,

상기 백 라이트 유닛은

상기 액정패널에 광을 발생하는 복수의 광원과 상기 각 광원으로부터 입사되는 광의 효율을 향상시키는 광학부를 구비한 백라이트,

상기 디밍 제어신호에 따라 PWM 신호를 생성하고 상기 온-타이밍 제어신호에 따라 상기 PWM 신호의 출력 타이밍을 제어하는 인버터 제어부, 및

상기 출력 타이밍이 제어된 PWM 신호에 응답하여 상기 각 광원들을 동시에 구동하기 위한 교류 구동신호를 생성하고 이를 상기 복수의 광원에 동시 공급하는 인버터를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치.
외부로부터 입력되는 영상 데이터를 프레임 단위로 순차 비교하여 명암대비가 큰 영역 및 작은 영역의 위치정보를 출력하는 단계;

상기 영상 데이터의 휘도 정보를 분석하여 상기 분석된 휘도 정보에 따라 디밍 제어신호를 생성함과 아울러 상기 명암 대비에 따른 각각의 위치정보들을 이용하여 온-타이밍 제어신호를 생성하는 단계; 및

상기 디밍 제어신호 및 온-타이밍 제어신호에 응답하여 액정패널에 광을 조사하는 단계;를 포함하며,

상기 온-타이밍 제어신호는 상기 명암 대비가 큰 영역의 위치 정보 또는 작은 영역의 위치정보에 따라 백라이트 유닛의 광 발생 타이밍을 지연시키거나 바로 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
제 6 항에 있어서,

상기 디밍 제어신호 및 온 타이밍 제어신호의 생성 단계는,

상기 분석된 휘도 정보에 따라 상기 영상 데이터를 감마 변환하여 변환 데이터를 생성하는 단계,

상기 분석된 휘도 정보에 대응하도록 밝기 제어신호를 생성하는 단계, 및

상기 밝기 제어신호에 대응하도록 듀티 비를 변환하여 상기 디밍 제어신호를 생성함과 아울러 외부로부터 입력되는 동기신호들 중 적어도 하나의 신호와 상기 명암대비가 큰 영역 및 작은 영역의 위치정보에 따라 상기 온-타이밍 제어신호를 생성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
제 7 항에 있어서,

상기 변환 데이터 및 밝기 제어신호 생성 단계는

상기 휘도 정보를 순차적으로 출력하는 단계,

상기 순차적으로 출력되는 휘도 정보를 적어도 한 프레임 단위로 저장하여 히스토그램을 생성하는 단계,

상기 히스토그램을 통해 매 프레임 단위로 최대 휘도값, 최소 휘도값, 평균 휘도값, 최대 빈도를 갖는 휘도값 중 하나의 휘도값을 히스토그램 정보로 읽어 들 이는 단계,

상기 히스토그램 정보에 각각 대응하도록 감마 변환신호 및 상기 밝기 제어신호를 각각 생성하는 단계, 및

상기 감마 변환신호에 따라 상기 영상 데이터의 계조 값을 변환하여 상기 변환 데이터를 생성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
제 8 항에 있어서,

상기 온-타이밍 제어신호 생성 단계는,

상기 동기신호 중 수직 동기신호 및 데이터 인에이블 신호를 카운트하여 상기의 명암 대비가 큰 영역과 명암 대비가 작은 영역의 위치를 판단하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
제 9 항에 있어서,

상기 액정패널에 광을 조사하는 단계는

상기 디밍 제어신호에 따라 PWM 신호를 생성하고 상기 온-타이밍 제어신호에 따라 상기 PWM 신호의 출력 타이밍을 제어하는 단계,

상기 출력 타이밍이 제어된 PWM 신호에 응답하여 백 라이트에 구비된 복수의 광원들을 동시 구동하기 위한 교류 구동신호를 생성하는 단계, 및

상기 교류 구동신호를 상기 복수의 광원에 동시 공급하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.