KR20210076618A - 표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로서, 복수개의 화소들을 포함하는 액정표시패널; 상기 화소들에 각각 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동회로; 상기 화소들의 게이트라인들을 구동하는 게이트 구동회로; 정상구동 모드에서 기 설정된 프레임 주파수로 상기 구동회로들의 동작 타이밍을 제어하고, 저속구동 모드에서 상기 정상구동 모드의 상기 프레임 주파수보다 낮은 프레임 주파수로 상기 구동회로들의 동작 타이밍을 제어하는 타이밍 콘트롤러; 상기 액정표시패널에 조사될 빛을 발생하는 광원들; 및 상기 저속구동 모드 시 적어도 일 프레임 기간 동안 상기 광원들의 휘도를 점진적으로 증가시키는 광원 제어회로를 포함한다.

Description

표시장치 및 그 구동방법{DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THE SAME}

본 발명은 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.

표시장치에서 소비전력을 줄이기 위한 기술인 저속 구동 기술은 데이터의 변화량에 따라 프레임 주파수를 변경하는 기술이다. 저속 구동 기술 적용 시, 데이터 변화가 있는 동영상에서는 정상 구동되어 기설정된 프레임 주파수에 따라 표시장치의 화면을 리프레쉬(refresh) 시키고, 데이터 변화가 없는 정지영상에서는 정상 구동 시 주파수보다 느린 프레임 주파수로 표시장치의 화면을 리프레쉬 시킨다.

저속 구동 시 프레임 주파수가 감소되면 데이터 구동부에서 데이터전압을 공급하는 데이터 트랜지션 주파수(data transition frequency)가 감소하므로 소비전력이 감소될 수 있다. 반면, 프레임 주파수가 감소된 만큼 프레임 간의 블랭크 기간이 증가하여 누설전류가 발생하고 이로 인해 패널의 투과율이 감소하여 화면의 휘도가 저하되는 문제점이 있다.

상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 저속 구동 시 패널의 투과율 감소로 인해 화면의 휘도가 감소하는 문제를 해결할 수 있는 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제 해결 수단으로 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는, 복수개의 화소들을 포함하는 액정표시패널; 상기 화소들에 각각 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동회로; 상기 화소들의 게이트라인들을 구동하는 게이트 구동회로; 정상구동 모드에서 기 설정된 프레임 주파수로 상기 구동회로들의 동작 타이밍을 제어하고, 저속구동 모드에서 상기 정상구동 모드의 상기 프레임 주파수보다 낮은 프레임 주파수로 상기 구동회로들의 동작 타이밍을 제어하는 타이밍 콘트롤러; 상기 액정표시패널에 조사될 빛을 발생하는 광원들; 및 상기 저속구동 모드 시 적어도 일 프레임 기간 동안 상기 광원들의 휘도를 점진적으로 증가시키는 광원 제어회로를 포함한다.

상기 광원 제어회로는, 상기 저속구동 모드 시 상기 일 프레임 기간 동안 표시되는 영상의 휘도가 감소되는 것에 대응하여 상기 광원들의 휘도를 점진적으로 증가시킬 수 있다.

상기 광원 제어회로는, 상기 휘도 감소량의 1/2만큼 상기 광원들의 휘도를 증가시킬 수 있다.

상기 광원 제어회로는, 상기 저속구동 모드 시 상기 화소들에 각각 데이터 전압을 인가된 후 다음 데이터 전압이 인가되기 전까지 상기 광원들의 휘도를 단계적으로 증가시킬 수 있다.

상기 광원 제어회로는, 상기 정상구동 모드의 프레임 주파수에 따라 상기 광원들의 휘도를 단계적으로 증가시킬 수 있다.

상기 광원은 LED를 포함하고, 상기 광원 제어회로는 상기 LED에 입력되는 전류량을 점진적으로 증가시킬 수 있다.

상기 광원 제어회로는, 상기 정상구동 모드의 프레임 주기에 따라 상기 전류량을 단계적으로 증가시킬 수 있다.

상기 광원 제어회로는, 시스템부로부터 상기 입력 전류의 정보를 수신하여 상기 LED의 휘도를 제어할 수 있다.

상기 광원 제어회로는, 정상구동 모드 시 상기 광원들의 휘도를 일정하게 유지할 수 있다.

상술한 과제 해결 수단으로 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 구동방법은, 복수개의 화소들을 포함하는 액정표시패널 및 상기 액정표시패널에 조사될 빛을 발생하는 광원들을 포함하는 표시장치의 구동방법에 있어서, 저속구동 모드에서 정상구동 모드의 프레임 주파수보다 낮은 프레임 주파수로 상기 화소들에 데이터 전압을 공급하는 단계; 및 상기 저속구동 모드 시 적어도 일 프레임 기간 동안 상기 광원들의 휘도를 점진적으로 증가시키는 단계;를 포함한다.

상기 저속구동 모드 시 적어도 일 프레임 기간 동안 상기 광원들의 휘도를 점진적으로 증가시키는 단계는, 상기 저속구동 모드의 일 프레임 기간 동안 표시되는 영상의 휘도가 감소되는 것에 대응하여 상기 정상구동 모드의 프레임 주파수에 따라 상기 광원들의 휘도를 단계적으로 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 저속구동 모드 시 적어도 일 프레임 기간 동안 상기 광원들의 휘도를 점진적으로 증가시키는 단계는, 상기 휘도 감소량의 1/2만큼 상기 광원들의 휘도를 증가시키는 단계일 수 있다.

상기 정상구동 모드 시 상기 광원들의 휘도를 일정하게 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상술한 과제 해결 수단으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 구동방법은, 저속구동 모드에서 입력된 데이터의 일 프레임 기간 동안의 휘도 변화율을 측정하는 단계; 상기 일 프레임 기간을 고속구동 모드의 프레임 주파수 단위로 분할하여 각 분할구간에서의 평균 휘도들를 계산하는 단계; 상기 평균 휘도들 중 가장 높은 평균 휘도를 기준 휘도로 정의하는 단계; 상기 각 분할구간에서 상기 평균 휘도와 상기 기준 휘도 간의 휘도 차이를 산출하는 단계; 상기 각 분할구간에서 상기 휘도 차이를 보상하도록 광원에 입력되는 보상 전류값을 산출하는 단계; 상기 각 분할 구간에서의 상기 보상 전류값을 저장하는 단계; 및 상기 저속구동 모드에서 상기 보상 전류값을 적용하여 상기 광원에 입력되는 전류를 보상하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 표시장치 및 그 구동방법은, 저속 구동 시 패널의 투과율이 감소된 만큼 백라이트 광원의 휘도를 증가시켜 휘도를 보상할 수 있다.

또한, 본 발명은 1프레임 내에서의 휘도 차이를 측정하고 측정 결과에 따라 투과율 감소량을 확인하여 감소된 투과율을 보상할 수 있도록 광원의 전류를 조절함으로써, 블랭크 구간에서의 휘도를 균일하게 유지하고 플리커를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 개략적인 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 액정표시장치의 화소 충전특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 구동방법을 설명하기 위한 제어 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 구동방법을 설명하기 위한 데이터 및 LED 전류 파형도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 구동방법의 흐름도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 구동방법의 시뮬레이션 결과 그래프이다.

본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용될 수 있으나, 이 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 실질적으로 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서, 본 명세서와 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 개략적인 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(10), 액정표시패널(10)의 데이터라인들(DL)을 구동하기 위한 데이터 구동회로(12), 액정표시패널(10)의 게이트라인들(GL)을 구동하기 위한 게이트 구동회로(13), 시스템부(14)로부터 입력되는 정상구동 모드 및 저속구동모드 신호에 따라 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)를 제어하는 타이밍 콘트롤러(11), 액정표시패널(10)에 빛을 조사하는 광원들을 포함하는 백라이트 유닛(16), 시스템부(14)로부터 입력되는 전류 데이터(CD)에 따라 광원들에 구동전류를 공급하는 광원 제어회로(15)를 포함한다.

액정표시패널(10)은 두 장의 유리기판과 이들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들(DL)과 다수의 게이트라인들(GL)이 교차된다. 데이터라인들(DL)과 게이트라인들(GL)의 교차 구조에 의해 액정표시패널(10)에는 액정셀(Clc)들이 매트릭스 형태로 배치된다. 또한, 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 TFT, TFT에 접속된 액정셀(Clc)의 화소전극(1), 및 스토리지 커패시터(Cst) 등이 형성된다.

액정표시패널(10)의 상부 유리기판상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극(2)이 형성된다. 공통전극(2)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판상에 형성된다. 액정표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.

타이밍 콘트롤러(11)는 시스템부(14)로부터 입력되는 정상구동 모드 및 저속구동모드 신호에 따라 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC)을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(11) RGB 데이터와 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 데이터 구동회로(12)로 출력하고 게이트 타이밍 제어신호(GDC)를 게이트 구동회로(13)로 출력한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 시스템부(14)로부터 입력되는 정상구동 모드 신호에 따라 기 설정된 프레임 주파수로 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하고, 저속구동모드 신호에 따라 정상구동 모드의 프레임 주파수보다 낮은 프레임 주파수로 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어한다. 예를 들어, 정상 구동모드에서는 120Hz의 프레임 주파수로 동작하도록 제어하고, 저속 구동모드에서는 12Hz의 프레임 주파수로 동작하도록 제어할 수 있다.

데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(11)로부터 입력되는 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 정극성/부극성 아날로그 데이터 전압으로 변환한 후 데이터라인들(DL)에 공급한다.

게이트 구동회로(13)는 타이밍 콘트롤러(11)로부터 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔펄스(또는 게이트펄스)를 순차적으로 출력하여 게이트라인들(GL)에 공급한다.

백라이트 유닛(16)은 다수의 광원들을 포함하여 액정표시패널(10)에 빛을 조사한다. 백라이트 유닛(16)은 직하형(Direct type)과 에지형(Edge type) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 직하형 백라이트 유닛(16)은 액정표시패널(10)의 아래에 다수의 광학시트들과 확산판이 적층되고 확산판 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 에지형 백라이트 유닛(16)은 액정표시패널(10)의 아래에 다수의 광학시트들과 도광판이 적층되고 도광판의 측면에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 광원들은 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)로 구현될 수 있다.

광원 제어회로(15)는 백라이트 유닛(16)의 LED에 공급되는 구동 전류를 제어한다. 광원 제어회로(15)는 LED에 구동전류를 공급 혹은 차단하여 온/오프 하거나 LED에 공급되는 전류량을 제어할 수 있다. 광원 제어회로(15)는 시스템부(14)로부터 입력되는 전류 데이터(Current Data, CD)에 따라 LED에 입력 되는 전류량을 제어할 수 있다. LED에 입력되는 전류량이 증가할 경우 LED의 휘도가 증가하여 백라이트 유닛(16)의 휘도를 증가시킬 수 있다. 광원 제어회로(15)는 정상구동 모드에서는 LED의 휘도가 일정하게 유지되도록 LED 전류를 일정하게 공급한다. 저속구동 모드에서는 LED 휘도가 점진적으로 증가하도록 LED에 전류량을 점진적으로 증가시킨다.

시스템부(14)는 타이밍 콘트롤러에 정상구동 모드와 저속구동 모드를 선택하는 구동모드 선택신호를 출력하고, 광원 제어회로(15)에 전류 데이터(CD)를 출력한다. 이러한 시스템부(14)는 외부의 호스트 시스템, 혹은, 액정표시장치 내부에 마련된 시스템보드 등으로 구현될 수 있다.

시스템부(14)는 입력 영상 데이터에 변화가 있는 데이터, 예컨대, 동영상 데이터인 경우 정상 구동모드 신호를 출력하고, 데이터에 변화가 없는 정지영상 데이터인 경우 저속 구동모드 신호를 출력한다. 시스템부(14)가 출력하는 구동모드 선택신호는 정상 모드 혹은 저속 모드 구동을 위한 프레임 레이트 싱크(Frame rate sync)신호를 포함할 수 있다.

시스템부(14)는 정상 구동모드와 저속 구동모드에 각각 대응되는 전류 데이터(CD)를 광원 제어회로(15)에 출력한다. 정상 구동모드일 경우 시스템부(14)는 LED에 공급되는 구동전류가 일정하게 유지되도록 전류 데이터(CD)를 출력한다. 저속 구동모드일 경우 시스템부(14)는 LED에 공급되는 구동전류가 점차 증가하도록 전류 데이터(CD)를 출력한다. 이에, 저속 구동 모드 시에는 백라이트 유닛(16)의 휘도가 증가된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동 모드를 설명하기 위한 도면이다. 정상 구동 시 프레임 주파수는 액정표시장치에 따라 각기 상이할 수 있고 저속 구동은 정상 구동에 비해 상대적으로 주파수가 낮은 것을 의미하는 것이므로 다양한 프레임 주파수들이 적용될 수 있다. 이하 설명에서는, 정상 구동모드에서는 120Hz의 프레임 주파수로 동작하고, 저속 구동모드에서는 12Hz의 프레임 주파수로 동작하는 경우를 예시하고 있으나 이에 한정되지 아니한다.

도 2를 참조하면, 정상 구동 모드에서는 프레임 주파수인 120Hz에 맞추어 프레임 싱크(Frame sync) 마다 해당 프레임을 표시하기 위한 영상 데이터(Data)가 입력된다.

저속 구동 모드에서는 정상 구동 모드의 1/10 속도인 12Hz에 맞추어 프레임 싱크(Frame sync) 마다 영상 데이터(Data)가 입력된다.

프레임 싱크(Frame sync)에 입력된 영상 데이터는 1 프레임 기간 동안 유지되고 다음 프레임 싱크(Frame sync) 시 다음 프레임의 영상 데이터가 입력된다. 저속 구동 모드의 경우 정상 구동 모드에 비해 프레임 싱크(Frame sync) 기간이 10배 길어지기 때문에, 영상 데이터(Data) 입력 후 화소의 TFT가 턴오프되는 블랭크(Blank) 기간이 증가하게 된다.

도 3은 액정표시장치의 화소 충전특성을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 액정표시장치의 화소에서 TFT의 게이트전극은 게이트라인(GL)에 접속되고, 소스전극은 데이터라인(DL)에 접속되며, TFT의 드레인전극은 액정셀(Clc)의 화소전극과 스토리지 캐패시터(Cs)의 일측 전극에 접속된다. 스토리지 캐패시터(Cs)는 TFT가 턴-온될 때 데이터라인(DL)으로부터 인가되는 데이터전압을 충전하여 액정셀(Clc)의 전압을 일정하게 유지하는 역할을 한다. 스캔펄스가 게이트라인(GL)에 인가되면 TFT는 턴-온(Turn-on)되어 소스전극과 드레인전극 사이의 채널을 형성하여 데이터라인(DL) 상의 전압을 액정셀(Clc)의 화소전극에 공급한다. 이 때 액정셀(Clc)의 액정분자들은 화소 전극과 공통전극 사이의 전계에 의하여 배열이 바뀌면서 입사광을 변조하게 된다.

1 프레임 내에서 각 게이트 라인(GL)에 대하여 1 수평기간(1H)동안 게이트하이신호(Vg)가 인가될 때, TFT가 턴 온(Ton)되고 이와 동기하여 데이터 신호(Vd)가 인가된다. 이때, 실제 화소에 충전되는 화소전압(Vd)은 데이터 배선의 RC 딜레이에 따라 서서히 충전된다. 완충되는 시점에 게이트 하이신호(Vg)의 전위가 게이트 로우신호로 천이되면서 TFT가 턴 오프(Toff)되고, TFT 의 턴 오프기간은 다음 프레임까지 유지된다.

그런데, 화소가 완전 충전(Vi)된 후 TFT가 턴 오프되면 TFT에서 발생하는 누설전류(ioff)와 캐패시터의 누설전류(ileak) 등으로 인해 화소에 충전된 전압(Vlc(t))은 시간이 경과됨에 따라 점차 감소하게 되고 오프된 시간이 길어질 수록 전압 감소량(Vdrop)은 증가된다.

12Hz로 구동되는 저속 구동 모드의 경우 정상 구동 모드에 비해 영상 데이터(Data) 입력 후 화소의 TFT가 턴오프되는 블랭크(Blank) 기간이 크게 증가된다. 이에, 충전된 전압(Vlc(t))이 감소되고 화소에 충전된 전압(Vlc(t))이 감소하면 액정패널(10)의 투과율이 감소된다. 따라서, 백라이트 유닛(16)의 휘도가 일정하게 유지되면 액정패널(10)의 투과율 감소로 인해 표시장치의 휘도가 감소하게 된다.

이에, 본원발명은 저속 구동 모드에서 투과율이 감소되는 만큼 백라이트 유닛(16)의 LED에 공급되는 구동전류를 증가시켜 백라이트 유닛(16)의 휘도를 증가시킴으로써 표시장치의 휘도가 일정하게 유지되도록 제어한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 구동방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 제어 블록도이고, 도 5는 도 4의 표시장치의 데이터 출력 파형 및 LED 전류 파형도이다.

도 4를 참조하면, 시스템부(14)는 타이밍 콘트롤러에 정상구동 모드와 저속구동 모드를 선택하는 구동모드 선택신호를 출력하고, 광원 제어회로(15)에 전류 데이터(CD)를 출력한다.

시스템부(14)는 영상 데이터에 변화가 있는 데이터, 예컨대, 동영상 데이터인 경우 정상 구동모드 신호를 출력하고, 데이터에 변화가 없는 정지영상 데이터인 경우 저속 구동모드 신호를 출력한다. 시스템부(14)가 출력하는 구동 모드 신호는 정상 모드 혹은 저속 모드 구동을 위한 프레임 레이트 싱크(Frame rate sync)신호를 포함할 수 있다.

시스템부(14)는 정상 구동모드와 저속 구동모드에 각각 대응되는 전류 데이터(CD)를 광원 제어회로(15)에 출력한다. 정상 구동모드에서 시스템부(14)는 LED에 공급되는 구동전류가 일정하게 유지되도록 전류 데이터(CD)를 출력한다. 저속 구동모드에서 시스템부(14)는 LED에 공급되는 구동전류가 점차 증가하도록 전류 데이터(CD)를 출력한다.

여기서, 시스템부(14)는 전류 데이터(CD)가 저장된 메모리부(22)와 메모리부(22)에 저장된 전류 데이터(CD)를 선택하는 전류 데이터 선택부(20)를 포함한다.

메모리부(22)에는 정상 구동 모드 시 공급되는 전류 데이터와 저속 구동 모드 시 공급되는 전류 데이터가 저장될 수 있다. 정상 구동 모드 시에는 일정한 전류를 공급하는 전류 데이터(CD)가 저장될 수 있다. 저속 구동 모드 시에는 1 프레임 기간을 정상 구동 모드 시 프레임 주파수를 단위로 분할하여 각 분할 구간에서 입력되어야 하는 전류 데이터(CD)가 저장될 수 있다.

전류 데이터 선택부(20)는 현재 구동모드에 대응되는 전류 데이터(CD)를 검색하여 광원 제어회로(15)에 출력한다.

타이밍 콘트롤러(11)는 시스템부(14)로부터 입력되는 정상구동 모드 신호에 따라 기설정된 프레임 주파수로 액정표시패널(10)에 데이터 전압이 공급되도록 제어하고, 저속구동 모드 신호에 따라 정상구동 모드의 프레임 주파수보다 낮은 프레임 주파수로 액정표시패널(10)에 데이터 전압이 공급되도록 제어한다. 이에, 도 5에 도시된 바와 같이, 정상구동 모드일 경우 120Hz의 프레임 주파수로 데이터 전압이 공급되고 저속구동 모드일 경우 12Hz의 프레임 주파수로 데이터 전압이 공급된다.

광원 제어회로(15)는 시스템부(14)로부터 입력되는 전류 데이터(CD)에 따라 LED에 입력되는 전류량을 제어한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 정상구동 모드일 경우 광원 제어회로(15)는 LED의 휘도가 일정하게 유지되도록 LED 전류를 일정하게 공급한다. 저속구동 모드일 경우 광원 제어회로(15)는 LED 휘도가 점진적으로 증가하도록 LED에 전류량을 점진적으로 증가시킨다. 여기서, 광원 제어회로(15)는 정상구동 모드에서의 프레임 주파수에 따라 LED 전류량을 단계적으로 증가시킬 수 있다. 즉, 12Hz로 저속구동 중인 경우, 120Hz의 주파수 주기로 LED 전류량이 단계적으로 증가한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 구동방법의 흐름도로서, 저속 구동 시 LED 전류량 제어를 위한 전류 데이터(CD)를 산출하는 방법을 예시한 것이다.

도 6을 참조하면, 먼저, 저속구동 모드에서 휘도 변화율을 측정한다(S110). 여기서 측정되는 휘도 변화율은 소정 계조의 데이터가 일 프레임 기간 동안 휘도가 변화한 정도를 의미할 수 있다.

휘도 변화가 측정된 일 프레임 기간을 고속구동 모드의 프레임 주파수 단위로 분할하고(S112), 각 분할구간에서의 평균 휘도들를 계산한다(S112). 정상 구동 모드가 120Hz이고 저속구동 모드가 12Hz인 경우, 12Hz기간 동안의 휘도 변화를 측정하고, 이를 120Hz 기간, 즉 10개의 구간으로 나누어 각 구간에서의 평균 휘도를 산출할 수 있다.

산출된 평균 휘도들 중 가장 높은 평균 휘도를 기준 휘도로 정의하고(S116), 각 분할구간에서 평균 휘도와 기준 휘도 간의 휘도 차이를 산출한다(S118). 휘도는 충전이 완료된 직후가 가장 높고 블랭크 기간이 지속될수록 누설전류로 인해 투과율이 저하되어 휘도가 점진적으로 감소하게 된다. 따라서, 10개로 나뉜 구간 중 첫 번째 구간의 휘도가 기준 휘도로 정의될 수 있고, 나머지 9개의 구간에 대해 점차 휘도 차이가 증가 된다.

각 분할 구간에서의 휘도 차이가 산출되면, 각 휘도 차이의 1/2을 보상하도록 광원에 입력되는 보상 전류값을 산출한다(S120). 여기서, 휘도 차이의 1/2을 보상하도록 산출하는 것은 실시예들 중 하나에 불과하고, 디스플레이장치의 특성, 정상/저속 구동 모드 시의 프레임 주파수 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

이후, 각 분할 구간에서의 보상 전류값을 시스템부(14)의 메모리(22)에 저장하고, 저속구동 모드 시 메모리(22)에 저장된 보상 전류값을 적용하여 광원에 입력되는 전류를 보상한다(S122).

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 저속 구동 모드의 블랭크 기간에는 백라이트 유닛(16)의 LED에 공급되는 전류를 증가시킴으로써 블랭크 기간에 휘도가 감소되는 것을 보상할 수 있다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 구동방법의 시뮬레이션 결과 그래프이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 구동방법 적용 시 일 프레임 기간 동안의, 데이터 입력 그래프(Data), 각 화소별 투과율 그래프(투과율 1st Line~ Last Line), LED 휘도 그래프(LED 휘도) 및 액정패널(LCM)의 휘도 그래프(LCM휘도)를 도시한 것이다.

도 7을 참조하면, 저속 구동 모드에서는 정상 구동 모드의 1/10 속도인 12Hz에 맞추어 영상 데이터(Data)가 입력된다. 영상 데이터(Data)가 화소에 충전된 후 TFT가 턴 오프되면 누설전류 등으로 인해 각 화소 라인(1st Line~ Last Line)들에 충전된 전압은 점차 감소되고, 블랭크 기간이 길어질 수록 전압 감소량(Vdrop)은 증가된다. 화소의 충전 전압이 감소되면 액정(LCM)의 투과율도 감소된다.

이에 본 발명은 블랭크 기간이 경과할수록 LED 휘도는 증가되도록 LED에 공급되는 LED전류를 보상한다.

액정패널(LCM)의 투과율은 감소하지만 투과율이 감소된 만큼 LED의 휘도가 증가하여 최종적으로 액정(LCM)의 휘도는 블랭크 기간에도 일정하게 유지될 수 있다.

도 8은 데이터 전압의 그레이가 G63, G127, G255로 각기 상이한 경우, 다양한 방법으로 LED 보상 전류를 공급한 결과 휘도 개선율을 시뮬레이션 한 그래프이다.

도 8을 참조하면, <기준 조건>에 해당되는 그래프는 백라이트 유닛(16), 즉 LED의 전류(BLU Current)를 보상하지 않은 경우 G63, G127, G255 데이터 표시 시 발생하는 플리커(Flicker)를 시뮬레이션한 그래프이다.

<제1 조건>은 G63의 데이터 전압이 충전되는 구간에서는 LED의 전류(BLU Current)의 보상을 수행하지 않고, 충전이 완료된 후 블랭크 구간에서만 점차적으로 휘도를 증가시켜 100% 휘도를 보상한 경우 액정패널의 휘도 변화를 시뮬레이션한 결과이다. <기준 조건>의 G63의 데이터의 플리커가 Max. -63dB로 측정된 데 비해 <제1 조건>의 G63의 데이터의 플리커는 Max. -67dB로 측정되어 개선 효과가 미미함을 알 수 있다.

<제2 조건>은 충전되는 구간과 블랭크 구간 모두에서 LED의 전류(BLU Current)를 점차적으로 증가시켜 100% 휘도를 보상한 경우 액정패널의 휘도 변화를 시뮬레이션한 결과이다. <기준 조건>의 G63의 데이터의 플리커가 Max. -63dB로 측정된 데 비해 <제2 조건>의 G63의 데이터의 플리커는 Max. -91dB로 측정되어 개선효과가 높다는 것을 확인할 수 있다. 그러나, <기준 조건>의 G127의 데이터의 플리커가 Max. -74dB로 측정된 데 비해 <제2 조건>의 G127의 데이터의 플리커는 Max. -63dB로 오히려 악화됨을 확인 할 수 있다.

<제3 조건>은 충전되는 구간과 블랭크 구간 모두에서 LED의 전류(BLU Current)를 점차적으로 증가시켜 50% 휘도를 보상한 경우 액정패널의 휘도 변화를 시뮬레이션한 결과이다. <기준 조건>의 G63의 데이터의 플리커가 Max. -63dB로 측정된 데 비해 <제3 조건>의 G63의 데이터의 플리커는 Max. -70dB로 개선되었고, G127의 데이터의 플리커는 Max. -74dB에서 Max. -75dB로 거의 동등한 수준으로 유지되었으며, G255의 데이터의 플리커는 Max. -94dB에서 Max. -76dB로 양호한 수준으로 확인되었다.

10 : 액정표시패널 12 : 데이터 구동회로
13 : 게이트 구동회로 14 : 시스템부
15 : 광원 제어회로 16 : 백라이트 유닛
20 : 전류 데이터 선택부 22 : 메모리

Claims (14)

1. 복수개의 화소들을 포함하는 액정표시패널;
   상기 화소들에 각각 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동회로;
   상기 화소들의 게이트라인들을 구동하는 게이트 구동회로;
   정상구동 모드에서 기 설정된 프레임 주파수로 상기 구동회로들의 동작 타이밍을 제어하고, 저속구동 모드에서 상기 정상구동 모드의 상기 프레임 주파수보다 낮은 프레임 주파수로 상기 구동회로들의 동작 타이밍을 제어하는 타이밍 콘트롤러;
   상기 액정표시패널에 조사될 빛을 발생하는 광원들; 및
   상기 저속구동 모드 시 적어도 일 프레임 기간 동안 상기 광원들의 휘도를 점진적으로 증가시키는 광원 제어회로를 포함하는 표시장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 광원 제어회로는,
   상기 저속구동 모드 시 상기 일 프레임 기간 동안 표시되는 영상의 휘도가 감소되는 것에 대응하여 상기 광원들의 휘도를 점진적으로 증가시키는 표시장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 광원 제어회로는,
   상기 휘도 감소량의 1/2만큼 상기 광원들의 휘도를 증가시키는 표시장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 광원 제어회로는,
   상기 저속구동 모드 시 상기 화소들에 각각 데이터 전압을 인가된 후 다음 데이터 전압이 인가되기 전까지 상기 광원들의 휘도를 단계적으로 증가시키는 표시장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 광원 제어회로는,
   상기 정상구동 모드의 프레임 주파수에 따라 상기 광원들의 휘도를 단계적으로 증가시키는 표시장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 광원은 LED를 포함하고,
   상기 광원 제어회로는 상기 LED에 입력되는 전류량을 점진적으로 증가시키는 표시장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 광원 제어회로는,
   상기 정상구동 모드의 프레임 주기에 따라 상기 전류량을 단계적으로 증가시키는 표시장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 광원 제어회로는,
   시스템부로부터 상기 입력 전류의 정보를 수신하여 상기 LED의 휘도를 제어하는 표시장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 광원 제어회로는,
   정상구동 모드 시 상기 광원들의 휘도를 일정하게 유지하는 표시장치.
10. 복수개의 화소들을 포함하는 액정표시패널 및 상기 액정표시패널에 조사될 빛을 발생하는 광원들을 포함하는 표시장치의 구동방법에 있어서,
    저속구동 모드에서 정상구동 모드의 프레임 주파수보다 낮은 프레임 주파수로 상기 화소들에 데이터 전압을 공급하는 단계; 및
    상기 저속구동 모드 시 적어도 일 프레임 기간 동안 상기 광원들의 휘도를 점진적으로 증가시키는 단계;
    를 포함하는 표시장치의 구동방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 저속구동 모드 시 적어도 일 프레임 기간 동안 상기 광원들의 휘도를 점진적으로 증가시키는 단계는,
    상기 저속구동 모드의 일 프레임 기간 동안 표시되는 영상의 휘도가 감소되는 것에 대응하여 상기 정상구동 모드의 프레임 주파수에 따라 상기 광원들의 휘도를 단계적으로 증가시키는 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 저속구동 모드 시 적어도 일 프레임 기간 동안 상기 광원들의 휘도를 점진적으로 증가시키는 단계는,
    상기 휘도 감소량의 1/2만큼 상기 광원들의 휘도를 증가시키는 단계인 표시장치의 구동방법.
13. 제10항에 있어서,
    상기 정상구동 모드 시 상기 광원들의 휘도를 일정하게 유지하는 단계를 더 포함하는 표시장치의 구동방법.
14. 제10항에 있어서,
    저속구동 모드에서 입력된 데이터의 일 프레임 기간 동안의 휘도 변화율을 측정하는 단계;
    상기 일 프레임 기간을 고속구동 모드의 프레임 주파수 단위로 분할하여 각 분할구간에서의 평균 휘도들를 계산하는 단계;
    상기 평균 휘도들 중 가장 높은 평균 휘도를 기준 휘도로 정의하는 단계;
    상기 각 분할구간에서 상기 평균 휘도와 상기 기준 휘도 간의 휘도 차이를 산출하는 단계;
    상기 각 분할구간에서 상기 휘도 차이를 보상하도록 광원에 입력되는 보상 전류값을 산출하는 단계;
    상기 각 분할 구간에서의 상기 보상 전류값을 저장하는 단계를 더 포함하는 표시장치의 구동방법.

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