KR20130131162A - 액정표시장치 및 이의 구동방법 - Google Patents

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KR20130131162A
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driving
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Abstract

본 발명은 액정표시장치를 공개한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 구동주파수의 전환을 통해 특정영상에서 소비전력을 저감하면서도, 주파수 전환에 따른 플리커(flicker)의 시인성 증가를 최소화한 액정표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는, 액정패널과, 그 액정패널에 데이터전압을 제공하는 데이터 드라이버와, 데이터 드라이버의 동작 타이밍을 제어하고, 외부시스템으로부터 입력되는 영상데이터를 분석하여 제1 구동주파수 및 그 보다 저 주파수인 제2 구동주파수 중 어느 하나를 결정하는 주파수 설정부를 포함하는 타이밍 콘트롤러 그리고, 제1 및 제2 구동주파수에 따라 데이터드라이버의 제어신호를 생성하기 위한 설정정보를 저장하는 설정정보 저장부로 이루어진다.
이에 따라, 본 발명은 실험값에 의한 영상속성정보를 설정하고, 외부시스템으로 제공된 영상을 분석하여 플리커 발생범위를 벗어나지 않는 구간에서 정지영상뿐만 아니라, 동영상의 경우에도 종래보다 낮은 구동주파수로 재생함으로서 고화질을 유지하면서도 소비전력을 저감한 액정표시장치 및 이의 구동방법을 제공할 수 있다.

Description

액정표시장치 및 이의 구동방법{LUQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DIRIVING THEREOF}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 구동주파수의 전환을 통해 특정영상에서 소비전력을 저감하면서도, 주파수 전환에 따른 플리커(flicker)의 시인성 증가를 최소화한 액정표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.
휴대폰(Mobile Phone), 노트북컴퓨터와 같은 각종 포터플기기(potable device) 및, HDTV 등의 고해상도, 고품질의 영상을 구현하는 정보전자장치가 발전함에 따라, 이에 적용되는 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 수요가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등이 활발히 연구되었지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현, 대면적 화면의 실현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시장치(LCD)가 각광을 받고 있다.
이러한 액정표시장치는, 도 1을 참조하면 1초당 화면에 뿌려지는 영상의 개수에 따라 구동주파수가 정의되며, 구동 주파수가 60 Hz로 설정된 액정표시장치는 1초당 60 프레임(frame)의 새로운 영상을 표시하게 된다.
따라서, 소비전력의 저감을 위해 구동 주파수를 60 Hz 이하, 예를 들어 40 Hz로 낮추는 경우, 동일시간내에 보다 적은 프레임의 영상을 표시하게 되므로 소비전력의 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 액정표시장치의 구동주파수를 낮추게 되면, 화면상에 등장하는 객체가 고정되는 정지영상의 경우에는 화질에 변동이 거의 없는 반면, 움직임이 있는 동영상의 경우에는 영상이 뭉게지는 모션 블러(motion blur)나, 화면이 깜박거리는 플리커(flicker)등의 화질저하가 발생하게 된다. 따라서, 액정표시장치의 구동 주파수를 낮춤에 따라 소비전력을 저감하는 데는 한계가 있다.
이를 개선하기 위해, 외부시스템으로부터 수신되는 영상을 분석하여 동영상인 경우 60Hz로 동작하고, 정지영상인 경우 이보다 구동주파수를 낮게 설정하는 방법이 제안되었다. 그러나, 동영상의 경우에는 액정표시장치가 종래와 동일하게 60Hz로 설정되기 때문에, 기존 대비 소비전력 저감의 효과가 높지 않다는 단점이 있었다.
본 발명의 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 정지영상 뿐만 아니라 동영상의 경우에도 화질저하를 최소화하면서 영상의 형태에 따라 기존보다 낮은 구동주파수로 동작하여 소비전력을 저감한 액정표시장치 및 이의 구동방법을 제공하는 데 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치는, 액정패널; 상기 액정패널에 데이터전압을 제공하는 데이터 드라이버; 상기 데이터 드라이버의 동작 타이밍을 제어하고, 외부시스템으로부터 입력되는 영상데이터를 분석하여 제1 구동주파수 및 상기 제1 구동주파수 보다 고 주파수인 제2 구동주파수 중 어느 하나를 결정하는 주파수 설정부를 포함하는 타이밍 콘트롤러; 및 상기 제1 및 제2 구동주파수에 따라 상기 데이터드라이버의 제어신호를 생성하기 위한 설정정보를 저장하는 설정정보 저장부를 포함한다.
상기 제1 및 제2 구동주파수는, 각각 40Hz 및 60Hz 인 것을 특징으로 한다.
상기 주파수 설정부는, 상기 영상 데이터에 포함된 화소의 계조값에 따라 빈도수를 산출하고, 고 빈도수의 계조값이 감지구간 및 미 감지구간 중, 어느 하나에 속하는지 판별하는 계조구간 판별부; 상기 감지구간내에 포함된 화소의 개수를 산출하여 최소화소개수와 비교하는 화소 산출부; 및 상기 영상 데이터의 각 프레임을 복수의 논리적 블록으로 분할하고, 상기 블록상의 화소 중, 상기 감지구간내에 포함된 화소의 밀집도를 산출하는 밀집도 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 감지구간은 255 계조 중, 30 계조 이상 230 계조 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 계조구간 판별부는, 상기 반도수의 계조값이 미 감지구간에 포함되는 경우 상기 제1 구동주파수를 선택하고, 감지구간에 포함되는 경우 상기 화소 산출부로 영상 데이터를 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 최소화소개수는 1000±100 개 범위 내인 것을 특징으로 한다.
상기 화소 산출부는, 상기 감지구간내에 포함된 화소의 개수가 최소화소개수 이하인 경우 상기 제1 구동주파수를 선택하고, 최소화소개수보다 초과하는 경우 상기 산출하는 밀집도 산출부로 영상 데이터를 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 밀집도 산출부는, 상기 복수의 블록 중, 상기 감지구간내에 포함된 화소가 고 밀집도인 블록이 하나이상 존재하거나, 미 감지구간내에 포함된 화소가 고 밀집도인 블록보다 개수가 많은 경우 상기 제2 구동주파수를 선택하고, 상기 제2 주파수가 선택되지 않은 경우, 상기 제1 구동주파수를 선택하는 것을 특징으로 한다.
설정정보 저장부는 상기 설정정보를 LUT 형태로 저장한 EEPROM 인 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은, 외부 시스템으로부터 타이밍신호 및 영상데이터를 수신하는 단계; 상기 영상데이터를 분석하여 제1 구동주파수 및 상기 제1 구동주파수 보다 고 주파수인 제2 구동주파수 중 어느 하나를 결정하는 단계; 및 결정된 구동주파수에 대응하여 제어신호를 생성하고, 상기 영상데이터를 정렬 및 변환하는 단계를 포함한다.
상기 제1 및 제2 구동주파수는, 각각 40Hz 및 60Hz 인 것을 특징으로 한다.
상기 영상데이터를 분석하여 제1 구동주파수 및 상기 제1 구동주파수 보다 고 주파수인 제2 구동주파수 중 어느 하나를 결정하는 단계는, 상기 영상 데이터에 포함된 화소의 계조값에 따라 빈도수를 산출하고, 고 빈도수의 계조값이 감지구간 및 미 감지구간 중, 어느 하나에 속하는지 판별하는 단계; 상기 감지구간내에 포함된 화소의 개수를 산출하여 최소화소개수와 비교하는 단계; 및 상기 영상 데이터의 각 프레임을 복수의 논리적 블록으로 분할하고, 상기 블록상의 화소 중, 상기 감지구간내에 포함된 화소의 밀집도를 산출하는 단계 중, 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 감지구간은 255 계조 중, 30 계조 이상 230 계조 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 영상 데이터에 포함된 화소의 계조값에 따라 빈도수를 산출하고, 고 빈도수의 계조값이 감지구간 및 미 감지구간 중, 어느 하나에 속하는지 판별하는 단계는, 상기 반도수의 계조값이 미 감지구간에 포함되는 경우, 상기 제1 구동주파수를 선택하는 단계; 및 상기 반도수의 계조값이 감지구간에 포함되는 경우, 상기 감지구간내에 포함된 화소의 개수를 산출하여 최소화소개수와 비교하는 단계를 진행하는 것을 특징으로 한다.
상기 최소화소개수는 900개 이상 1100개 이내인 것을 특징으로 한다.
상기 감지구간내에 포함된 화소의 개수를 산출하여 최소화소개수와 비교하는 단계는, 상기 감지구간내에 포함된 화소의 개수가 최소화소개수 이하인 경우 상기 제1 구동주파수를 선택하는 단계; 및 상기 감지구간내에 포함된 화소의 개수가 최소화소개수를 초과하는 경우 상기 영상 데이터의 각 프레임을 복수의 논리적 블록으로 분할하고, 상기 블록상의 화소 중, 상기 감지구간내에 포함된 화소의 밀집도를 산출하는 단계를 진행하는 것을 특징으로 한다.
상기 영상 데이터의 각 프레임을 복수의 논리적 블록으로 분할하고, 상기 블록상의 화소 중, 상기 감지구간내에 포함된 화소의 밀집도를 산출하는 단계는, 상기 복수의 블록 중, 상기 감지구간내에 포함된 화소가 고 밀집도인 블록이 하나이상 존재하거나, 상기 미 감지구간내의 화소가 고 밀집도인 블록보다 많은 경우 상기 제2 구동주파수를 선택하는 단계; 및 상기 제2 구동주파수가 선택되지 않은 경우, 상기 제1 구동주파수를 선택하는 단계를 진행하는 것을 특징으로 한다.
결정된 구동주파수에 대응하여 제어신호를 생성하고, 상기 영상데이터를 정렬 및 변환하는 단계는, 상기 결정된 구동주파수에 따라, 설정정보 저장부에 저정된 설정정보를 참조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 실험값에 의한 영상속성정보를 설정하고, 외부시스템으로 제공된 영상을 분석하여 플리커 발생범위를 벗어나지 않는 구간에서 정지영상뿐만 아니라, 동영상의 경우에도 종래보다 낮은 구동주파수로 재생함으로서 고화질을 유지하면서도 소비전력을 저감한 액정표시장치 및 이의 구동방법을 제공할 수 있다.
도 1은 60Hz 및 40Hz 구동 액정표시장치의 영상표시방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 구동주파수별 영상의 계조에 대한 플리커 측정값을 나타내는 그래프이다.
도 4a는 서로 상이한 APL(Average Picture Level)값을 가지는 영상의 일 예에 대한 도면이고, 도 4b는 APL를 고려하여 화소의 밀집도를 산출하는 방법에 대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 콘트롤러의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6a는 영상데이터에서 계조값별 빈도수의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 6b는 계조값별 서로 다른 화소개수를 영상데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법을 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치 및 이의 구동방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 복수의 게이트배선(GL)과 데이터배선(DL)이 교차 배치되고, 그 교차지점에 화소가 정의되는 액정패널(100)과, 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL)을 통해 액정패널(100)을 구동하는 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버(110, 120)와, 외부시스템(미도시)으로부터 타이밍신호 및 영상신호를 수신하여 드라이버를 제어하고 액정표시장치의 구동주파수를 결정하는 타이밍 콘트롤러(130)를 포함하고, 구동주파수에 따른 액정표시장치의 설정정보가 저장된 설정정보 저장부(140)을 포함한다.
액정패널(100)은 투명기판 상에 다수의 게이트배선(GL), 그리고 게이트배선(GL)과 수직하는 방행으로 다수의 데이터배선(DL)이 매트릭스 형태로 교차 배치되고, 교차지점에 다수의 화소영역이 정의된다. 각 화소영역에는 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있으며, 박막트랜지스터에 의해 제어되는 액정셀(CLC) 및 저장캐패시터(CST)가 구성되어 이를 통해 화면을 표시하게 된다.
전술한 박막트랜지스터(T)는 게이트배선(GL)으로부터의 주사신호, 즉 게이트 하이전압이 인가되는 경우 턴-온되어 데이터배선(DL)으로부터의 데이터전압을 액정셀(CLC)에 인가한다. 또한, 박막트랜지스터(T)는 게이트배선(GL)으로부터 게이트 로우전압이 인가되는 경우 턴-오프되어 액정셀(CLC)에 충전된 데이터전압이 한 프레임 동안 유지되게 한다.
액정셀(CLC)은 화소전극 및 공통전극을 커패시터로 표현한 것으로, 액정을 사이에 두고 대면하는 공통전극과 박막트랜지스터(T)에 접속된 화소전극으로 구성된다. 그리고, 액정셀(CLC)은 충전된 데이터전압이 다음 데이터전압으로 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 하기 위해 저장커패시터(CST)와 연결된다. 화소는 박막트랜지스터(T)를 통해 충전되는 데이터전압에 따라 액정의 배열 상태가 가변되어 액정셀(CLC)의 광 투과율이 조절됨으로써 계조를 구현하게 된다.
또한, 액정패널(100)의 일단에는 복수의 쉬프트레지스터로 이루어지는 게이트 드라이버(110)가 구비되며, 액정패널(100)에 형성된 게이트 배선(GL)과 전기적으로 접속되어 하나의 수평라인씩 순차적으로 게이트 구동신호를 출력한다.
게이트 드라이버(110)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터 인가되는 게이트 제어신호(GCS)에 응답하여 액정패널(100)상에 배열된 박막트랜지스터(T)을 턴-온(turn-on)하며, 이에 따라 데이터 드라이버(120)로부터 공급되는 아날로그 파형의 데이터전압이 각 박막트랜지스터(T)에 접속된 액정셀(CLC)로 인가되도록 한다.
게이트 제어신호(GCS)로는 게이트 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(GSP; Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC; Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블(GOE; Gate Output Enable)등이 있다. 여기서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 드라이버(110)를 구성하는 다수의 쉬프트 레지스터 중, 첫 번째 게이트펄스를 발생시키는 쉬프트 레지스터에 인가되어 첫 번째 게이트펄스가 발생되도록 제어하는 신호이고, 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 모든 쉬프트 레지스터에 공통으로 입력되는 클럭신호로써 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 그리고, 게이트 출력 인에이블(GOE)은 쉬프트 레지스터들의 출력을 제어하여 서로 다른 수평구간에 해당하는 박막트랜지스터들간 중첩되어 턴-온되는 것을 방지한다.
데이터 드라이버(120)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터 입력되는 데이터 제어신호들에 대응하여 입력되는 디지털형태의 영상신호(RGB)를 정렬하고, 기준전압(gamma)들을 선택하여 아날로그 형태의 데이터전압으로 변환한다. 데이터전압은 하나의 수평구간(1H)씩 래치되어 모든 데이터 배선(DL)을 통해 동시에 액정패널(100)에 입력된다.
데이터 제어신호(DCS)에는 데이터 제어신호(DCS)로는 소스 스타트 펄스(SSP; Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(SSC; Source Shift Clock) 및 소스 출력 인에이블(SOE; Source Output Enable) 등이 있다. 여기서, 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 드라이버(120)의 데이터 샘플링 시작 타이밍을 제어하는 신호이며, 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 대응하여 데이터 드라이버(120)를 구성하는 각 구동IC에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭신호이다. 또한, 소스 출력 인에이블(SOE)은 데이터 드라이버(120)의 출력 타이밍을 제어하는 역할을 한다.
타이밍 콘트롤러(130)는 외부시스템(미도시)로부터 인가되는 영상 데이터(DATA)와, 클럭신호(DCLK), 수평동기신호(Hsync) 및 수직동기신호(Vsync) 등의 타이밍신호를 인가받아, 전술한 게이트 제어신호(GCS) 및 데이터 제어신호(DCS)를 생성한다.
여기서, 수평동기신호(Hsync)는 화면의 한 라인을 표시하는 데 걸리는 시간을 나타내고, 수직동기신호(Vsync)는 한 프레임의 화면을 표시하는 데 걸리는 시간을 나타낸다. 또한, 클록신호(DCLK)는 게이트 및 데이터 드라이버(110, 120)과 타이밍 콘트롤러(130)가 동기하여 각종 신호를 생성 기준이 되는 신호이다.
또한, 도시하지는 않았지만, 타이밍 콘트롤러(130)는 외부시스템(미도시)과 소정의 인터페이스를 통해 연결되어 외부시스템으로부터 출력되는 영상관련 신호와 타이밍신호를 타이밍 콘트롤러(130)에 오류없이 고속으로 수신하게 된다. 이러한 인터페이스로는 LVDS(Low Voltage Differential Signal)방식 또는 TTL(Transistor-Transistor Logic) 인터페이스 방식 등이 이용될 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 콘트롤러(130)는 주파수에 따른 타이밍 콘트롤러(130)의 동작에 관한 설정값이 저장된 설정정보 저장부(140)와 더 연결된다. 또한, 타이밍 콘트롤러(130)에는 외부시스템으로부터 수신한 영상 데이터(DATA)를 분석하여 액정표시장치의 구동주파수를 결정하는 주파수 설정부(150)가 내장되어 있다.
설정정보 저장부(140)는 타이밍 콘트롤러(130)가 수신한 타이밍 신호에 대응하여 게이트 제어신호(GCS) 및 데이터 제어신호(DSC)을 생성하는 데 기준이 되는 설정정보를 룩업테이블(lookup-table, LUT)방식으로 저장하고 있다. 설정정보 저장부(140)는 적어도 하나이상의 액정표시장치의 구동주파수에 대한설정정보를 저장하고 있으며, 타이밍 콘트롤러(130)는 구동주파수를 결정 이후, 설정정보 저장부(140)에 해당 주파수에 대한 설정정보를 참조하여 제어신호를 생성하게 된다.
이러한 설정정보 저장부(140)는 EEPROM(electrically erasable and programmable read only memory)등의 비 휘발성 메모리로 구현될 수 있다.
주파수 설정부(150)는 외부시스템으로부터 수신한 영상 데이터(DATA)에 대한 특성을 분석하여 액정표시장치의 구동주파수를 결정하는 기능을 수행한다.
액정표시장치가 구현하는 영상은 구동주파수 및 계조차에 따라 플리커 정도가 다른 특성이 있다. 주파수 설정부(150)는 영상의 계조구간과, 계조구간별 화소의 개수 그리고, 화소의 밀접도에 따라 구동주파수를 선택적으로 결정하게 된다.
이하, 도면을 참조하여 주파수 설정부의 구동주파수 설정방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3은 구동주파수별 영상의 계조에 대한 플리커 측정값을 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 8 비트 255 계조(gray)를 구현하는 액정표시장치에서, 구동주파수가 30Hz, 40Hz, 50Hz 및 60Hz 일 때, 각각의 계조에 따른 플리커 측정값을 비교하면, 저 주파수에서 플리커 측정값이 높고, 고 주파수로 갈수록 플리커 측정값이 크게 낮아지는 것을 알 수 있다. 또한, 각 구동주파수 별로 저계조(31 gray)에 가까울수록 플리커 측정값이 높으며, 고 계조(255 gray)에 가까울수록 플리커 측정값이 낮은 것을 알 수 있다. 200 계조(200 gray)에서는 포화(saturation)상태로서 구동주파수간 차이가 거의 없으며, 플리커도 낮은 값으로 측정된다. 또한, 200 계조(200 gray) 이상의 영상은 60Hz 보다 낮은 40Hz로 구동해도 관측자가 플리커를 인지할 수 없으며, 따라서 고 계조 영상은 액정표시장치를 60Hz 에서 40Hz로 구동주파수를 낮추어도 화질에 영향을 주지 않게 된다.
이하의 표 1은 40Hz의 저 구동주파수로 구현된 영상에 대하여 다수의 관측자가 플리커가 시인되는 계조를 나타내고 있다.
저계조 고계조
A 17 200
B 16 210
C 25 207
D 20 217
E 18 220
평균 19 210
표 1은 관측자가 플리커가 인지되는 계조의 범위를 평가한 것으로, 관측자 A의 경우, 17 계조(17 gray)이상, 200 계조(200 gray)이하에서 플리커를 감지했음을 나타낸다.
표 1에 따르면, 40 Hz 구동 액정표시장치에서 평균적으로 19 계조(19 gray) 이상 210 계조(210 gray)이하의 영상에 대하여 관측자에 의해 플리커가 시인됨을 알 수 있으며, 19 계조(19 gray)이하, 210 계조(210 gray)이상의 영상에 대해서는 40Hz 구동시에 플리커가 시인되지 않으므로, 액정표시장치의 구동주파수를 40Hz 로 설정할 수 있다.
즉, 255 계조(255 gray)의 액정표시장치에서 각 화소값이 19 계조(19 gray)이하, 210 계조(210 gray)이상은 계조별 플리커 미 감지구간, 그 이외의 계조는 플리커 감지구간에 속하는 것으로 정의할 수 있다.
여기서, 전술한 플리커 측정값과 달리, 저 계조구간(ex. 31 계조)에서 관측자에 의해 플리커가 시인되지 않는 것은 휘도 성분의 영향으로 관측자의 눈에는 감지되지 않기 때문이다.
따라서, 본 발명의 주파수 설정부(150)는 입력되는 영상 데이터를 1차 분석하여 영상의 계조가 플리커 감지구간 또는 미 감지구간에 해당하는지 판별한다.
예를 들어 하나의 프레임에서 각 화소들의 계조별 빈도수를 구하고, 가장 많은 빈도수를 갖는 계조값이 감지구간에 속하는지, 또는 미 감지구간에 속하는지 판단하여 해당 영상의 플리커 감지구간을 판별하게 된다.
본 발명의 실시예에서는 관측자의 개인차를 고려하여 30 계조(30 gray) 이상 230 계조(230 gray) 이하를 플리커 미 감지구간으로 설정하였다.
또한, 주파수 설정부(150)는 감지구간에 해당하는 영상의 하나의 프레임 내에 화소개수를 산출하고 최소화소개수와 비교하여 플리커 시인정도를 결정한다.
전술한 최소화소개수는, 감지구간내에 포함되는 계조를 갖는 영상을 관측자가 보았을 때 플리커를 인지할 수 없는 화소개수의 기준이 된다. 하나의 프레임내의 화소에 대한 계조값이 플리커 감지구간내에 포함된다 하더라도, 그 개수가 적으면 실제로 플리커는 관측자에게 시인되지 않는다. 이는 관측자의 시감특성에 의한 것으로, 따라서 감지구간내의 화소개수가 최소화소개수보다 적은 경우에는 40Hz 구동시에도 관측자가 플리커를 인지하지 못하게 된다.
따라서, 본 발명의 주파수 설정부(150)는 입력되는 감지구간내의 화소개수를 2차 분석, 즉 화소개수를 산출하여 감지구간에 해당하는 영상이라도, 감지구간내의 최소화소개수 이하인 경우 플리커가 발생하지 않는 것으로 추정한다. 또한, 최소화소개수 이상인 경우에는 플리커는 발생할 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는 관측자의 개인차를 고려하여 최소화소개수가 1000±100개 범위내에서 설정되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 주파수 설정부(150)는 영상이 감지구간에 해당되며, 최소화소개수 이상에 해당된다 하더라도, 화소의 밀집도를 고려하여 구동주파수를 결정한다.
도 4a는 서로 상이한 APL(Average Picture Level)값을 가지는 영상의 일 예에 대한 도면이고, 도 4b는 APL를 고려하여 화소의 밀집도를 산출하는 방법에 대한 도면이다.
도 4a를 참조하면, APL는 하나의 프레임상의 모든 화소의 휘도 평균을 최대휘도에 대한 비율로 환산한 값을 가리키는 것으로, APL이 100% 기준 상위값(APL_H), 중간값(APL_M) 및 하위값(APL_L)을 갖는 영상의 일예를 나타낸 것이다.
상위값(APL_H)을 갖는 영상의 경우에는 풀-화이트 계조가 다수인 일반적인 Web 화면에 관한 것이며, 중간값(APL_M) 및 하위값(APL_L) 영상은 각각 저 계조 화소가 많거나 매우 많은 영상을 나타낸 것이다. 따라서, 본 발명에서는 일반적인 영상인 상위값(APL_H)을 갖는 Web 화면에 대한 영상을 기준으로 화소의 밀집도 산출을 설명한다.
도 4b는 화소의 밀집도를 산출하는 방법의 일 예를 도시한 것으로, 하나의 화면에 대하여 복수의 논리적 블록으로 분할하고, 각 블록에 대하여 감지구간내의 계조를 갖는 화소를 1, 미감지구간외의 계조를 갖는 화소를 0으로 치환한 뒤, 논리연산하여 각 블록마다 0값 대비 1값의 비율을 산출한다. 그 결과로서 1값이 우세한 블록은 감지구간에 해당하는 계조의 밀집도가 높은 것으로 판단한다.
이러한 계조의 밀집도가 우세한 블록이 하나이상 존재하는 경우 해당 영상은 플리커 시인정도가 높은 것으로 판단될 수 있다. 여기서, 1값이 우세한 블록의 개수는 두 개가 될 수도 있고 그 이상이 될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 주파수 설정부(150)는 3차 분석으로서 1 값이 우세한 블록, 즉 밀집도가 높은 블록이 존재하는 영상을 판단하고, 그 블록이 하나이상 존재하는 경우 해당 영상에 대한 구동주파수를 40 Hz로 설정하게 된다. 여기서, 0값 대비 1값의 밀집도는 실험값에 따라 변동될 수 있다.
본 발명의 주파수 설정부(150)는 전술한 1차 내지 3차 분석을 통해 수신한 영상을 분석하고, 액정표시장치의 구동주파수를 60Hz 또는 40Hz 로 결정한 후, 설정정보 저장부(140)를 참조하여 해당 주파수로의 구동을 위한 제어신호를 생성하여 각 드라이버(110,120)에 제공하게 된다.
한편, 주파수 설정부(150)는 예시한 바와 같이, 타이밍 콘트롤러(130)의 내부에 실장되거나, 또는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)를 이용하여 별도의 회로로 구현될 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 타이밍 콘트롤러의 구조를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 콘트롤러의 구조를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 타이밍 콘트롤러(130)는 영상 데이터(DATA)를 정렬 및 변환하는 데이터 변환부(132)와, 게이트 및 데이터 제어신호(GCS, DCS)를 생성하는 제어신호 생성부(135)와, 영상 데이터(DATA)에 대한 특성을 분석하여 액정표시장치의 구동주파수를 결정하는 주파수 설정부(150)를 포함한다.
데이터 변환부(132)는 영상데이터(DATA)를 인가받아 정렬 및 변환하여 변환된 영상데이터(DATA')를 데이터 드라이버(도 2의 120)에 출력한다. 데이터 드라이버는 쉬프트레지스터(shift), 복수의 래치(latch), 디코더(decoder), 및 레벨 쉬프터(level shifter)등으로 이루어져 있으며, 외부시스템으로부터 인가된 영상 데이터는 데이터 드라이버에서 처리할 수 없는 형식이며, 따라서 데이터 변환부(132)는 데이터 드라이버가 처리할 수 있는 형태로 정렬 및 변환하는 기능을 한다.
여기서, 데이터 변환부(132)는 주파수 설정부(150)에 의해 결정된 구동 주파수에 대응하여 설정정보 저장부(140)에 저장된 설정값에 따라 영상 데이터를 정렬 및 변환하게 된다.
제어신호 생성부(135)는 외부시스템으로부터 입력되는 수직 및 수평 동기신호(Vsync, Hsync), 및 클럭신호(DCLK) 등의 타이밍신호에 대응하여 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호(DCS, GCS)를 생성 및 출력한다.
여기서, 전술한 게이트 및 데이터 제어신호(DCS, GCS)는 설정된 구동주파수에 대응하여 생성되어야 하며, 따라서 제어신호 생성부(135)는 주파수 설정부(150)가 결정한 구동주파수에 대한 설정값을 설정정보 저장부(140)로부터 참조하여 60Hz 또는 40Hz 에 대응하는 제어신호(DCS, GCS)를 생성한다.
주파수 설정부(150)는 입력되는 영상 데이터(DATA)의 각 프레임별로 계조구간을 판별하는 계조구간 판별부(151)와, 계조구간이 플리커 감지구간으로 판별된 프레임의 플리커 발생 최소화소개수를 산출하는 화소산출부(152)와, 최소화소개수를 초과한 프레임내의 화소 밀집도를 산출하여 액정표시장치의 구동주파수를 결정하는 밀집도 산출부(153)로 이루어진다.
계조구간 판별부(151)는, 영상이 40Hz로 구현시에 주파수 플리커 측정값이 높고, 60Hz 로 구현시에 플리커 측정값이 낮아지는 특성을 이용한 것이다. 각 프레임에 대하여 모든 화소에 대한 계조값이 플리커 감지구간 및 미 감지구간 중 어느 하나에 포함되는 지 판별하고, 감지구간에 포함되는 화소의 빈도수가 높은 경우 화소산출부(152)의 분석결과에 따라 구동주파수를 결정한다. 또한, 미 감지구간에 포함되는 화소가 고 빈도수 일 때, 주파수 결정부(150)는 구동주파수를 40 Hz로 결정한다.
도 6a를 참조하면, 플리커 미감지구간은 30 계조(30 gray)이하 230 계조(230 gray)이상으로 정의될 수 있으며, 화소의 계조값의 빈도수가 높은 영역이 미 감지구간에 포함되므로, 도 6a의 그래프 특성을 갖는 영상은 40Hz로 구현하게 된다.
화소산출부(152)는 플리커를 시인할 수 없는 화소개수인 최소화소개수를 이용하여 구동주파수를 결정한다. 계조구간 판별부(151)에 의해 감지구간 내에 포함되는 특성을 갖는 영상이라 하더라도 해당 화소의 개수가 적은 경우 플리커가 시인되지 않는 것으로 추정하고, 감지구간내의 화소의 개수를 산출하여 최소화소개수 이하인 경우 주파수 결정부(150)는 구동주파수를 40Hz로 결정한다.
또한, 감지구간내의 화소의 개수가 최소화소개수 이상인 경우 주파수 결정부(150)는 밀집도 산출부(153)의 분석결과에 따라 구동주파수를 결정한다. 여기서, 최소화소개수는 1000±100 개로 정의될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 영상의 화소분포에 따른 그래프가 p1 영역에 해당하는 경우, 즉, 감지구간내의 화소개수가 최소화소개수보다 적은 경우 40Hz로 구동주파수가 결정될 수 있으며, 영상의 화소분포에 따른 그래프가 p2 영역에 해당하는 경우, 60 Hz로 구동 주파수가 결정될 수 있다.
밀집도 산출부(153)는 하나의 화면을 다수의 논리적 블록으로 분할하고, 각 블록에 대하여 감지구간내의 계조를 갖는 화소를 1, 비감지구간외의 계조를 갖는 화소를 0으로 치환한다. 이후, 각 블록마다 인접한 화소간 치환된 값을 논리연산하여 0값 대비 1값의 밀집도 산출하고 1값이 우세한 블록이 존재하거나 많은 경우 밀집도가 높은 것으로 판단하고, 해당 영상은 최종적으로 60 Hz로 구동주파수를 결정한다.
그렇지 않은 경우, 즉 감지구간내 계조값에 해당하는 화소가 우세한 블록이 존재하지 않거나 적은 경우 밀집도가 낮은 것으로 판단하고 40Hz로 구동주파수를 결정한다.
여기서, 0값 대비 1값의 밀집도가 높은 블록과 낮은 블록의 개수는 실험값에 따라 조절될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법을 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법을 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은, 제어신호 및 영상데이터 수신단계(S200), 계조구간 판별단계(S210), 감지구간내 화소개수 산출단계(S220) 및 밀집도 산출단계(S230)를 포함하고, 영상분석 결과에 따라 40Hz 제어신호 생성단계(S240) 및 60Hz 제어신호 생성단계(S250) 중 어느 하나를 진행한 후, 영상데이터 정렬 및 변환단계(S260) 및 출력단계(S270)을 포함한다.
제어신호 및 영상데이터 수신단계(S200)는 외부 시스템으로부터 타이밍 콘트롤러가 클럭신호(DCLK), 수평동기신호(Hsync) 및 수직동기신호(Vsync) 등의 타이밍신호와, 영상 데이터(DATA)를 수신하는 단계이다.
계조구간 판별단계(S210)는 주파수 설정부의 계조구간 판별부가 영상 대하여 모든 화소에 대한 계조값을 구하고, 그 빈도수를 산출하여 높은 빈도수의 계조값이 플리커 감지구간 및 미 감지구간 중, 어느 하나에 속하는지 판별하는 단계이다.
감지구간에 포함되는 화소의 빈도수가 높은 경우 화소 산출부의 분석결과에 따라 구동주파수를 결정하게 되며, 단계 S220을 진행한다. 또한, 미 감지구간에 포함되는 화소의 빈도수가 높은 경우 구동주파수를 40 Hz로 결정하고, 단계 S240을 진행한다.
감지구간내 화소 산출단계(S220)는, 감지구간 내에 포함되는 화소의 빈도수가 높은 영상으로 판별되면, 그 감지구간내의 화소의 개수를 산출하여 최소화소개수 이하인 경우 구동주파수를 40 Hz로 결정하며, 단계 S240을 진행한다. 또한, 감지구간내의 화소의 개수가 최소화소개수를 초과하는 경우 밀집도 산출부의 분석결과에 따라 구동주파수를 결정하며 단계 S230을 진행한다. 여기서, 최소화소개수는 1000±100 개로 정의될 수 있다.
밀집도 산출단계(S230)는, 그 감지구간내의 화소의 개수를 산출하여 최소화소개수를 초과하는 것으로 판단되면, 하나의 화면을 다수의 논리적 블록으로 분할하고, 각 블록에 대하여 감지구간내의 계조를 갖는 화소와 비감지구간외의 계조를 갖는 화소간의 밀집도를 산출한다. 그리고, 감지구간내의 계조를 갖는 화소가 고 밀집도인 블록이 하나이상이거나 많은 경우 플리커의 시인정도가 높은 것으로 판단하고, 구동 주파수를 60 Hz로 결정한다. 그렇지 않은 경우 즉 감지구간내 계조값에 해당하는 화소가 우세한 블록이 존재하지 않거나, 적은 경우 밀집도가 낮은 것으로 판단하고 구동주파수를 40 Hz로 결정하는 단계이다.
40Hz 제어신호 생성단계(S240) 및 60Hz 제어신호 생성단계(S260)는 전술한 단계 S210 내지 S230에 따라 결정된 구동 주파수에 따라, 설정정보 저장부에 LUT 방식으로 저장된 설정값을 참조하여 게이트 드라이버 및 데이터드라이버의 제어신호를 생성하는 단계이다.
영상데이터 정렬 및 변환단계(S270)는 데이터 변환부가 수신한 영상데이터를 해당 구동주파수에 따라 데이터 드라이버가 처리할 수 있는 형태로 정렬 및 변환하는 단계이다.
출력단계(S280)는, 40Hz 또는 60Hz의 구동주파수에 따라, 정렬 및 변환된 영상데이터를 데이터 드라이버에 출력하는 단계이다. 이에 따라, 데이터 드라이버는 타이밍 콘트롤러로부터 그 영상데이터를 수신하여 아날로그 형태의 데이터전압으로 변환하고 액정패널에 제공한다. 액정패널은 데이터전압에 대응하여 영상의 계조를 표시하게 되며, 그 구동주파수는 타이밍 콘트롤러의 주파수 설정부에 의해 결정된다.
따라서, 본 발명은 영상 데이터에 대응하여 플리커가 발생되지 않는 범위내에서 40Hz로 구동함으로서 소비전력을 최소화 할 수 있다.
전술한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
100 : 액정패널 110 : 게이트 드라이버
120 : 데이터 드라이버 130 : 타이밍 콘트롤러
140 : 설정정보 저장부 150 : 주파수 설정부

Claims (18)

  1. 액정패널;
    상기 액정패널에 데이터전압을 제공하는 데이터 드라이버;
    상기 데이터 드라이버의 동작 타이밍을 제어하고, 외부시스템으로부터 입력되는 영상데이터를 분석하여 제1 구동주파수 및 상기 제1 구동주파수 보다 고 주파수인 제2 구동주파수 중 어느 하나를 결정하는 주파수 설정부를 포함하는 타이밍 콘트롤러; 및
    상기 제1 및 제2 구동주파수에 따라 상기 데이터드라이버의 제어신호를 생성하기 위한 설정정보를 저장하는 설정정보 저장부
    를 포함하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 구동주파수는,
    각각 40Hz 및 60Hz 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 설정부는,
    상기 영상 데이터에 포함된 화소의 계조값에 따라 빈도수를 산출하고, 고 빈도수의 계조값이 감지구간 및 미 감지구간 중, 어느 하나에 속하는지 판별하는 계조구간 판별부;
    상기 감지구간내에 포함된 화소의 개수를 산출하여 최소화소개수와 비교하는 화소 산출부; 및
    상기 영상 데이터의 각 프레임을 복수의 논리적 블록으로 분할하고, 상기 블록상의 화소 중, 상기 감지구간내에 포함된 화소의 밀집도를 산출하는 밀집도 산출부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 감지구간은 255 계조 중, 30 계조 이상 230 계조 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 계조구간 판별부는,
    상기 반도수의 계조값이 미 감지구간에 포함되는 경우 상기 제1 구동주파수를 선택하고, 감지구간에 포함되는 경우 상기 화소 산출부로 영상 데이터를 전달하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 최소화소개수는 1000±100 개 범위 내인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 화소 산출부는,
    상기 감지구간내에 포함된 화소의 개수가 최소화소개수 이하인 경우 상기 제1 구동주파수를 선택하고, 최소화소개수보다 초과하는 경우 상기 산출하는 밀집도 산출부로 영상 데이터를 전달하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 밀집도 산출부는,
    상기 복수의 블록 중, 상기 감지구간내에 포함된 화소가 고 밀집도인 블록이 하나이상 존재하거나, 미 감지구간내에 포함된 화소가 고 밀집도인 블록보다 개수가 많은 경우 상기 제2 구동주파수를 선택하고, 상기 제2 주파수가 선택되지 않은 경우, 상기 제1 구동주파수를 선택하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    설정정보 저장부는 상기 설정정보를 LUT 형태로 저장한 EEPROM 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 외부 시스템으로부터 타이밍신호 및 영상데이터를 수신하는 단계;
    상기 영상데이터를 분석하여 제1 구동주파수 및 상기 제1 구동주파수 보다 고 주파수인 제2 구동주파수 중 어느 하나를 결정하는 단계; 및
    결정된 구동주파수에 대응하여 제어신호를 생성하고, 상기 영상데이터를 정렬 및 변환하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치의 구동방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 구동주파수는,
    각각 40Hz 및 60Hz 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 영상데이터를 분석하여 제1 구동주파수 및 상기 제1 구동주파수 보다 고 주파수인 제2 구동주파수 중 어느 하나를 결정하는 단계는,
    상기 영상 데이터에 포함된 화소의 계조값에 따라 빈도수를 산출하고, 고 빈도수의 계조값이 감지구간 및 미 감지구간 중, 어느 하나에 속하는지 판별하는 단계;
    상기 감지구간내에 포함된 화소의 개수를 산출하여 최소화소개수와 비교하는 단계; 및
    상기 영상 데이터의 각 프레임을 복수의 논리적 블록으로 분할하고, 상기 블록상의 화소 중, 상기 감지구간내에 포함된 화소의 밀집도를 산출하는 단계
    중, 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 감지구간은 255 계조 중, 30 계조 이상 230 계조 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 영상 데이터에 포함된 화소의 계조값에 따라 빈도수를 산출하고, 고 빈도수의 계조값이 감지구간 및 미 감지구간 중, 어느 하나에 속하는지 판별하는 단계는,
    상기 반도수의 계조값이 미 감지구간에 포함되는 경우, 상기 제1 구동주파수를 선택하는 단계; 및
    상기 반도수의 계조값이 감지구간에 포함되는 경우, 상기 감지구간내에 포함된 화소의 개수를 산출하여 최소화소개수와 비교하는 단계
    를 진행하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 최소화소개수는 900개 이상 1100개 이내인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 감지구간내에 포함된 화소의 개수를 산출하여 최소화소개수와 비교하는 단계는,
    상기 감지구간내에 포함된 화소의 개수가 최소화소개수 이하인 경우 상기 제1 구동주파수를 선택하는 단계; 및
    상기 감지구간내에 포함된 화소의 개수가 최소화소개수를 초과하는 경우 상기 영상 데이터의 각 프레임을 복수의 논리적 블록으로 분할하고, 상기 블록상의 화소 중, 상기 감지구간내에 포함된 화소의 밀집도를 산출하는 단계
    를 진행하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 영상 데이터의 각 프레임을 복수의 논리적 블록으로 분할하고, 상기 블록상의 화소 중, 상기 감지구간내에 포함된 화소의 밀집도를 산출하는 단계는
    상기 복수의 블록 중, 상기 감지구간내에 포함된 화소가 고 밀집도인 블록이 하나이상 존재하거나, 상기 미 감지구간내의 화소가 고 밀집도인 블록보다 많은 경우 상기 제2 구동주파수를 선택하는 단계; 및
    상기 제2 구동주파수가 선택되지 않은 경우, 상기 제1 구동주파수를 선택하는 단계
    를 진행하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    결정된 구동주파수에 대응하여 제어신호를 생성하고, 상기 영상데이터를 정렬 및 변환하는 단계는,
    상기 결정된 구동주파수에 따라, 설정정보 저장부에 저정된 설정정보를 참조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
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