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KR20110070233A - 백라이트 유닛과 그를 이용한 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치 - Google Patents

백라이트 유닛과 그를 이용한 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치 Download PDF

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KR20110070233A
KR20110070233A KR1020090126972A KR20090126972A KR20110070233A KR 20110070233 A KR20110070233 A KR 20110070233A KR 1020090126972 A KR1020090126972 A KR 1020090126972A KR 20090126972 A KR20090126972 A KR 20090126972A KR 20110070233 A KR20110070233 A KR 20110070233A
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KR
South Korea
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block
local dimming
backlight unit
dimming
value
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020090126972A
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English (en)
Inventor
류승만
임경호
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to KR1020090126972A priority Critical patent/KR20110070233A/ko
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Abstract

본 발명은 블록의 크기 및 모양을 최적화하여 디밍 효과를 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛과 그를 이용한 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 백라이트 유닛은 다수의 점광원과; 상기 다수의 점광원을 분할 구동하고 크기가 서로 다른 다수의 로컬 디밍 블록과; 상기 다수의 로컬 디밍 블록을 상기 크기별로 분할한 다수 영역을 포함하고, 상기 다수의 영역은 상기 백라이트 유닛의 중앙에서 외곽 쪽으로 진행하는 방향을 따라 배치된 것을 특징으로 한다.
로컬 디밍 블록, 블록 크기, 블록 모양, APL, 소비 전력

Description

백라이트 유닛과 그를 이용한 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치{BACKLIGHT UNIT, METHOD FOR DRIVING LOCAL DIMMING OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 블록의 크기 및 모양을 최적화하여 디밍 효과를 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛과 그를 이용한 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 영상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Dispaly Panel; PDP), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 표시 장치 등과 같은 평판 표시 장치가 주로 이용된다.
액정 표시 장치는 굴절율 및 유전율 등의 이방성을 갖는 액정의 전기적 및 광학적 특성을 이용한 화소 매트릭스를 통해 영상을 표시하는 액정 패널과, 액정 패널을 구동하는 구동 회로와, 액정 패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛을 구비한다. 액정 표시 장치의 각 화소는 데이터 신호에 따른 액정 배열 방향의 가변으로 백라이트 유닛으로부터 액정 패널 및 편광판을 통해 투과하는 광 투과율을 조절함 으로써 계조를 구현한다.
액정 표시 장치에서 각 화소의 휘도는 백라이트 유닛의 휘도와 데이터에 따른 액정의 광투과율의 곱으로 결정된다. 액정 표시 장치는 콘트라스트비(Contrast Ratio) 향상과 소비 전력 감소를 위하여 입력 영상을 분석하여 디밍값 조정으로 백라이트 휘도를 제어함과 아울러 데이터를 보상하는 백라이트 디밍(Backlight Dimming)을 이용하고 있다. 예를 들면, 소비 전력 감소를 위한 백라이트 디밍 방법은 디밍값 감소로 백라이트 휘도를 감소시키고 데이터 보상으로 휘도를 상승시킴으로써 백라이트 유닛의 소비 전력을 감소시킨다.
최근 백라이트 유닛은 기존 램프와 대비하여 고휘도 및 저소비 전력의 장점을 갖는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이하 LED)를 광원으로 이용한 LED 백라이트를 이용하고 있다. LED 백라이트는 위치별 제어가 가능하므로 다수의 블록으로 분할하여 블록별로 휘도를 제어하는 로컬 디밍(Local Dimming) 방법으로 구동될 수 있다. 로컬 디밍 방법은 백라이트 및 액정 패널을 다수의 블록으로 분할하고 블록별로 데이터를 분석하여 로컬 디밍값을 결정하고 데이터를 보상하므로 콘트라스트비를 더욱 향상시키고 소비 전력을 더욱 감소시킬 수 있다.
일반적으로, 종래의 로컬 디밍 방법은 도 1과 같이 LED 백라이트 유닛을 m×n개, 예를 들면 7×5개의 로컬 디밍 블록으로 균등 분할하여 평균 화소 레벨(Average Pixel Level; 이하 APL)에 따라 블록별로 휘도를 제어하고 있다. 그러나, 종래의 로컬 디밍 방법에서는 도 1과 같이 평균 화소 레벨이 같은 영상일지라도 (A)와 같이 밝은 영상이 화면의 중앙에 위치하는 경우보다 (B)와 같이 밝은 영 상의 화면의 외곽에 위치하는 경우 소비 전력이 증가함과 아울러 컨트라스트비 감소로 인하여 화질이 저하되는 문제점이 있다. 이는 종래의 로컬 디밍 블록은 밝은 영상이 화면이 중심으로부터 외곽으로 확장되는 영상을 중심으로 설계되었기 때문이다. 실제로, 도 1의 (B)와 같이 밝은 영상이 화면의 외곽에 위치하는 경우, 즉 어두운 영상의 화면의 중앙에 위치하는 경우 백라이트에서 균일한 크기를 갖는 외곽 블록들이 붉은 점선 부분만큼의 불필요한 구동으로 소비 전력이 증가함과 아울러 컨트라스크비가 감소하여 화질이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 블록의 크기 및 모양을 최적화하여 디밍 효과를 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛과 그를 이용한 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 다수의 점광원과; 상기 다수의 점광원을 분할 구동하고 크기가 서로 다른 다수의 로컬 디밍 블록과; 상기 다수의 로컬 디밍 블록을 상기 크기별로 분할한 다수 영역을 포함하고, 상기 다수의 영역은 상기 백라이트 유닛의 중앙에서 외곽 쪽으로 진행하는 방향을 따라 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 백라이트 유닛의 중앙에서 외곽 쪽으로 갈수록 상기 로컬 디밍 블록의 크기가 점진적으로 감소한다. 상기 다수의 영역 각각의 면적은 서로 동일하고, 상 기 로컬 디밍 블록의 면적이 상기 영역별로 서로 다르며, 상기 각 영역내에서는 상기 로컬 디밍 블록의 면적이 동일하다.
상기 백라이트 유닛이 n(여기서, n은 자연수)개의 영역으로 분할하고, 상기 n개 영역 각각에 포함된 로컬 디밍 블록의 크기 비율을 B1, B2, ..., Bn이라고 정의할 때, 상기 n개 영역들 간의 상기 로컬 디밍 블록 크기의 비율은 다음과 같다.
Figure 112009078533212-PAT00001
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법은 상기 백라이트 유닛의 상기 로컬 디밍 블록에 대응하는 블록 단위로 영상을 분석하여 블록별 대표 계조값을 검출하는 단계와; 상기 블록별 대표 계조값에 따라 블록별 디밍값을 결정하는 단계와; 상기 블록별 디밍값을 이용하여 상기 백라이트의 유닛의 휘도를 상기 로컬 디밍 블록별로 제어하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 로컬 디밍 구동 방법은 미리 저장된 상기 백라이트 유닛의 광 프로파일 데이터와 상기 블록별 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하는 단계와; 상기 산출된 게인값으로 상기 입력 데이터를 보상하는 단계와; 상기 보상된 데이터를 상기 액정 패널에 표시하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치는 상기 백라이트 유닛과; 상기 백라이트 유닛으로부터의 광을 이용하여 영상을 표시하는 상기 액정 패널과; 상기 백라이트 유닛의 상기 로컬 디밍 블록에 대응하는 블록 단위로 입력 영상데이터를 분석하여 상기 로컬 디밍 블록별로 디밍값을 결정하여 출력하는 로컬 디밍 드라이버와; 상기 로컬 디밍 드라이버로부터의 블록별 디밍값을 이용하여 상기 백라이트 유닛을 상기 로컬 디밍 블록 단위로 구동하는 백라이트 드라이버를 구비한다.
또한, 상기 로컬 디밍 드라이버는 미리 저장된 상기 백라이트 유닛의 광 프로파일 데이터와 상기 블록별 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하고, 산출된 게인값으로 상기 입력 영상 데이터를 더 보정하고; 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 상기 보정된 데이터를 상기 액정 패널에 표시하는 패널 구동부를 추가로 구비한다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛과 그를 이용한 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법 및 장치는 백라이트 유닛을 중앙에서 외곽 쪽으로 갈수록 로컬 디밍 블록의 크기가 단계적으로 감소하는 다수 영역으로 분할함으로써 밝은 영상이 화면의 외곽에 위치하더라도 백라이트가 불필요하게 구동되는 부분을 최소화할 수 있다. 따라서, 본 발명은 로컬 디밍 구동에 의한 소비 전력의 감소 효과를 최적화할 수 있음과 아울러 컨트라스비 향상으로 화질을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛에서는 로컬 디밍 블록의 크기를 위치에 따라 다르게 설계한다. 이는 전술한 도 1과 같이 백라이트 유닛을 동일한 크기를 갖는 다수의 로컬 디밍 블록으로 분할 구동할 때 (B)와 같이 밝은 영상이 화면의 외곽에 위치하면 외곽의 로컬 디밍 블록에서는 붉은 점선 부분 만큼의 불필요한 구동으로 소비 전력이 더 소모되기 때문이다. 따라서, 본 발명의 백라이트 유닛에서는 화면의 중앙에 위치하는 로컬 디밍 블록의 크기 보다 외곽에 위치하는 로컬 디밍 블록의 크기를 작게 설계하고자 한다. 다시 말하여, 본 발명의 백라이트 유닛에서는 화면의 중앙에서 외곽 쪽으로 갈수록 로컬 디밍 블록의 크기가 점진적으로 작아지게 설계하고자 한다. 한편, 이를 위하여, 동일한 로컬 디밍 블록의 개수에서 무작정 최외곽 블록의 크기를 작게 하면 상대적으로 중앙에 위치하는 로컬 디밍 블록의 크기가 증가하여 디밍 효과가 비효율적일 수 있다. 따라서, 본 발명의 백라이트 유닛에서는 로컬 디밍 블록의 크기를 중앙에서 외곽 쪽으로 갈수록 감소시키면서도 APL에 따른 소비 전력 감소를 최적화할 수 있는 로컬 디밍 블록 크기 비율을 도출하고자 한다.
먼저, 이상적인 로컬 디밍, 즉 1 화소 단위의 로컬 디밍 상태를 가정하고 영상 패턴 크기와 APL 간의 관계를 살펴보기로 한다. 도 2는 화이트 및 블랙 영상 패턴을 각각 나타내고, 그 영상 패턴의 크기에 따른 APL의 변화 특성을 그래프로 나타낸다.
도 2의 (A)는 화이트 영상 패턴의 크기가 화면의 중앙에서 외곽 쪽으로 갈수록 증가하면서 APL이 점차 증가하는 경우를 나타낸 것이고, 이와 반대로 (B)는 블랙 영상 패턴의 크기가 화면의 중앙부에서 외곽쪽으로 갈수록 증가하면서 APL이 점차 감소하는 경우를 나타낸다. 일반적으로, APL은 화면에서 피크(화이트) 휘도를 갖는 화소수 레벨, 즉 화면에서 화이트 화소가 차지하는 면적을 의미한다. 패턴 크기는 이상적인 1 화소 단위의 로컬 디밍 상태일 때 백라이트 유닛이 턴-온되는 부분을 의미한다. 도 2의 (C)에서 X축은 화이트 및 블랙 영상 패턴의 크기 비율을 나타낸 것으로 가로, 세로 길이를 1로 가정했을 때 영상 패턴의 크기 비율을 의미하고, Y축은 APL을 의미한다.
도 2의 (C)를 참조하면, (A)에 도시된 화이트 영상 패턴의 크기에 따라 APL이 비례적으로 증가하거나, (B)에 도시된 블랙 영상 패턴의 크기에 따라 APL이 비례적으로 감소하지 않음을 알 수 있다. 이를 보완하기 위하여 본 발명에서는 로컬 디밍 블록의 크기를 위치에 따라 단계별로 다르게 설계한다.
(A)와 같이 화이트 영상 패턴의 크기가 화면의 중앙에서 외곽 쪽으로 갈수록 점진적으로 증가하는 경우, 그 화이트 영상 패턴의 크기에 대한 APL은 다음 수학식 1과 같이 화이트 영상 패턴의 크기(X)의 제곱, 즉 화이트 영상 패턴의 면적(X2)에 비례한다. 따라서, (C)와 같이 화이트 영상 패턴의 가로(또는 세로) 크기(X)가 증가할 수록 APL은 포물선 형태로 증가한다.
APL=X2
(B)와 같이 블랙 영상 패턴의 크기가 화면의 중앙에서 외곽 쪽으로 갈수록 점진적으로 증가하는 경우, 그 블랙 영상 패턴의 크기에 대한 APL은 다음 수학식 2와 같이 블랙 영상 패턴의 크기(X)의 제곱, 즉 블랙 영상 패턴의 면적(X2)에 반비례 한다. 따라서, (C)와 같이 블랙 영상 패턴의 가로(또는 세로) 크기(X)가 증가할 수록 APL이 역포물선 형태로 감소한다.
APL=1-X2
도 2의 (C)에서 화이트 영상 패턴의 크기에 대한 APL 관계의 그래프와, 블랙 영상 패턴의 크기에 대한 APL 관계의 그래프가 교차하는 지점은 디밍 효과를 최적화할 수 있는 지점이다. 따라서, 본 발명에서는 화이트 영상 패턴 및 블랙 영상 패턴의 크기에 따른 APL을 최적화할 수 있는 지점을 찾기 위하여 다음과 같이 백라이트 유닛의 다수의 영역을 다수개로 분할하고 영역별 블록의 크기 관계를 도출한다.
본원 발명에 따른 백라이트 유닛은 도 3과 같이 중앙에서 외곽 쪽으로 갈수록 로컬 디밍 블록(B1~Bn)의 크기가 단계적으로 감소하는 n(n은 자연수)개의 영역으로 분할되고, n개 영역들 간의 로컬 디밍 블록(B1~Bn)의 크기 비율은 다음 수학식 3과 같은 관계식을 갖도록 설정된다. 아래의 수학식 3은 각 영역에서 로컬 디밍 블록의 크기 비율을 Bn이라고 정의할 때 APL은 블록 크기의 제곱(Bn2)에 비례하므로 블록의 가로 세로비를 일정하게 유지한다는 가정하에 도출한 것이다.
Figure 112009078533212-PAT00002
도 4는 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 3개 영역으로 분할하는 경우를 예로 들어 나타낸 것이다. 도 4에 도시된 백라이트 유닛을 제1 내지 제3 영역(X, Y, Z)으로 분할하고, 제1 내지 제3 영역(X, Y, Z)에서의 로컬 디밍 블록의 크기 비율을 B1, B2, B3로 정의한다. 로컬 디밍 블록은 대각선을 따라 제1 내지 제3 영역(X, Y, Z)에 동일 개수가 포함되도록 배치한다. 제1 내지 제3 영역(X, Y, Z)의 면적이 서로 동일한 경우 제1 내지 제3 영역(X, Y, Z) 간의 로컬 디밍 블록의 크기 비율(B1:B2:B3)을 찾으면 최적화된 로컬 디밍 블록의 크기를 결정할 수 있다. 제1 내지 제3 영역(X, Y, Z) 간의 로컬 디밍 블록의 크기 비율(B1:B2:B3)은 중심에서 외곽쪽으로 갈수록 작아진다. 도 4에서 전체 넓이를 1로 가정하면 제1 내지 제3 영역(X, Y, Z)의 넓이는 1/n(n=3)이 되므로 다음 수학식 4와 같이 정리할 수 있다.
Figure 112009078533212-PAT00003
상기 수학식 4를 이용하여 백라이트 유닛을 도 3과 같이 n개 영역으로 구분하고 중앙에서 외곽쪽으로 갈수록 n단계로 로컬 디밍 블록의 크기를 감소시키고자 하는 경우 상기 수학식 3과 같이 일반화할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 중앙에서 외곽 쪽으로 갈수록 로컬 디밍 블록(B1~Bn)의 크기가 단계적으로 감소하는 n(n은 자연수)개의 영역으로 분할함으로써 밝은 영상이 화면의 외곽에 위치하더라도 백라이트가 불필요하게 구동되는 부분을 최소화함으로써 로컬 디밍 구동에 의한 소비 전력의 감소 효과를 최 적화할 수 있음과 아울러 컨트라스비 향상으로 화질을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 적용하기 이전과 적용 이후의 소비 전력을 비교하여 나타낸 그래프이다. 도 5에서는 도 4에 도시된 바와 같이 백라이트 유닛이 제1 내지 제3 영역(X, Y, Z)으로 분할된 경우, 즉 n=3인 경우 APL에 따른 소비 전력을 종래의 백라이트 유닛과 비교하여 나타낸 그래프로, 본 발명의 소비 전력(청색선)이 종래의 소비 전력(적색선) 보다 감소하였음을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 이용한 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 액정 표시 장치는 입력 영상 데이터를 다수의 블록별로 분석하여 로컬 디밍값을 결정하고 데이터를 보상하는 로컬 디밍 드라이버(10)와, 로컬 디밍 드라이버(12)로부터의 출력 데이터를 패널 드라이버(22)로 공급하고 패널 드라이버(22)의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러(20)와, 로컬 디밍 드라이버(10)로부터의 블록별 로컬 디밍값에 기초하여 LED 백라이트 유닛(40)을 블록별로 구동하는 백라이트 드라이버(30)와, 패널 구동부(22)의 데이터 드라이버(24) 및 게이트 드라이버(26)에 의해 구동되는 액정 패널(28)을 구비한다. 여기서, 로컬 디밍 드라이버(10)는 타이밍 컨트롤러(20)에 내장될 수 있다.
백라이트 유닛(40)은 다수의 점광원, 즉 다수의 LED가 액정 패널(28)과 마주하여 배열된 직하형 LED 백라이트를 이용하고 다수의 로컬 디밍 블록으로 분할 구동되어 액정 패널(28)에 광을 조사한다. LED 백라이트는 전술한 바와 같이 로컬 디밍 블록의 크기가 서로 다른 다수개의 영역으로 분할되어 구동된다. LED 어레이는 화면의 중앙에서 외곽 쪽으로 갈수록 n개 영역별로 로컬 디밍 블록(B1~Bn)의 크기가 단계적으로 감소하도록 설계된다. 특히, n개 영역들 각각의 면적은 서로 동일하게 설정되고 n개 영역들 간의 로컬 디밍 블록(B1~Bn)의 크기의 비율이 전술한 수학식 3과 같은 관계식을 유지하면서 중앙에서 외곽으로 갈수록 감소하도록 설계됨으로써 로컬 디밍 구동에 의한 소비 전력의 감소 효과를 최적화할 수 있다.
로컬 디밍 드라이버(10)는 입력 영상 데이터 및 동기 신호를 이용하여 다수의 블록별로 데이터를 분석하여 블록별 대표 계조값을 검출한다. 이때, 영상 분석을 위한 블록의 크기는 전술한 백라이트 유닛(40)의 로컬 디밍 블록의 크기에 각각 대응하는 것이므로, 화면의 중앙에서 외곽으로 갈수록 영상 분석용 블록의 크기도 로컬 디밍 블록의 크기와 같이 점진적으로 감소하게 된다. 로컬 디밍 드라이버(10)는 블록별 대표 계조값에 대응하는 디밍값을 결정하여 백라이트 드라이버(30)로 출력한다. 이때, 로컬 디밍 드라이버(10)는 블록별 대표 계조값에 따라 디밍값이 미리 설정된 룩업 테이블을 이용한다. 또한 로컬 디밍 드라이버(10)는 상기 메모리로부터의 화소별 광량 데이터와 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하고, 산출된 게인값으로 입력 데이터를 보상하여 타이밍 컨트롤러(20)로 출력한다.
타이밍 컨트롤러(20)는 로컬 디밍 드라이버(10)로부터의 출력 데이터를 정렬하여 패널 구동부(22)인 데이터 드라이버(24)로 출력한다. 또한 타이밍 컨트롤러(20)는 로컬 디밍 드라이버(12)로부터 입력된 다수의 동기 신호, 즉 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 데이터 이네이블 신호, 도트 클럭을 이용하여 데이터 드라 이버(24)의 구동 타이밍을 제어하는 데이터 제어 신호와, 게이트 드라이버(26)의 구동 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호를 생성하여 데이터 드라이버(24) 및 게이트 드라이버(26)로 데이터 제어 신호 및 게이트 제어 신호를 각각 출력한다. 한편, 타이밍 컨트롤러(20)는 액정의 응답 속도를 향상시키기 위하여 인접 프레임간의 데이터 차에 따라 오버슈트(Overshoot) 값 또는 언더슈트(Undershoot) 값을 부가하여 데이터를 변조하는 오버 드라이빙 회로(미도시)를 더 포함할 수 있다.
패널 구동부(22)는 액정 패널(28)의 데이터 라인(DL)을 구동하는 데이터 드라이버(24)와, 액정 패널(28)의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 드라이버(26)를 포함한다.
데이터 드라이버(24)는 타이밍 컨트롤러(20)로부터의 데이터 제어 신호에 응답하여 타이밍 컨트롤러(24)로부터의 디지털 영상 데이터를 감마 전압을 이용하여 아날로그 데이터 신호(화소 전압 신호)로 변환하여서 액정 패널(28)의 데이터 라인(DL)으로 공급한다.
게이트 드라이버(26)는 타이밍 컨트롤러(20)로부터의 게이트 제어 신호에 응답하여 액정 패널(28)의 게이트 라인(GL)을 순차 구동한다.
액정 패널(28)은 다수의 화소들이 배열된 화소 매트릭스를 통해 영상을 표시한다. 각 화소는 휘도 보상된 데이터 신호에 따른 액정 배열의 가변으로 광투과율을 조절하는 적, 녹, 청 서브화소의 조합으로 원하는 색을 구현한다. 각 서브화소는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)와 병렬 접속된 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 구 비한다. 액정 커패시터(Clc)는 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 화소 전극에 공급된 데이터 신호와, 공통 전극에 공급된 공통 전압(Vcom)과의 차전압을 충전하고 충전된 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과율을 조절한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압을 안정적으로 유지시킨다.
백라이트 드라이버(30)는 로컬 디밍 드라이버(10)로부터의 블록별 디밍값에 따라 백라이트 유닛(40)을 블록별로 구동하여 블록별로 백라이트 유닛(40)의 휘도를 조정한다. 백라이트 유닛(40)이 다수의 포트로 분할 구동되면 다수의 포트를 독립적으로 구동하기 위한 다수의 백라이트 드라이버(30)를 구비할 수 있다. 백라이트 드라이버(30)는 블록별 디밍값에 대응하는 듀티비를 갖는 PWM 신호를 블록별로 생성하고, 생성된 PWM 신호에 대응하는 LED 구동 신호를 블록별로 공급함으로써 블록별로 백라이트 유닛(40)을 구동한다. 백라이트 드라이버(30)는 로컬 디밍 드라이버(10)로부터 블록 연결 순서로 입력된 로컬 디밍값을 이용하여 발광 블록들을 순차 구동하여 블록별로 백라이트 휘도를 제어한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 상기 블록별로 제어되는 상기 백라이트 휘도와 상기 액정 패널에서 상기 보상된 데이터로 제어되는 광투과율의 곱으로 입력 영상 데이터를 표시한다.
도 7은 도 6에 도시된 로컬 디밍 드라이버의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7에 도시된 로컬 디밍 드라이버(10)는 영상 분석부(11), 디밍값 결정부(12), 디밍값 보정부(16), 메모리(13), 게인값 산출부(14), 데이터 보상부(15)를 구비한다.
메모리(13)에는 블록별 대표 계조값에 대한 디밍값이 룩업 테이블 형태로 미리 저장됨과 아울러, 로컬 디밍 블록의 광원에 대한 광 프로파일 데이터가 미리 저장된다.
영상 분석부(11)는 백라이트의 로컬 디밍 블록 단위로 입력 영상 데이터를 분석하여 블록별 대표 계조값을 검출하고 블록별 대표 계조값을 디밍값 결정부(12)로 출력한다. 구체적으로, 영상 분석부(11)는 입력 영상 데이터에서 화소별 최대값을 검출하고 화소별 최대값을 정해진 블록 단위로 분할하여 합산 및 평균화함으로써 블록별 평균값을 블록별 대표 계조값으로 검출한다. 이때, 영상 분석을 위한 블록의 크기는 전술한 백라이트 유닛(40)의 로컬 디밍 블록의 크기에 각각 대응하는 것이므로, 화면의 중앙에서 외곽으로 갈수록 영상 분석용 블록의 크기도 로컬 디밍 블록의 크기와 같이 점진적으로 감소하게 된다.
디밍값 결정부(12)는 영상 분석부(11)로부터의 블록별 대표 계조값에 대응하는 블록별 로컬 디밍값을 결정하여 출력한다. 디밍값 결정부(12)는 메모리(13)에 저장된 블록별 대표 계조값에 대한 디밍값 특성을 저장한 룩업 테이블을 이용하여 영상 분석부(11)로부터의 블록별 대표 계조값에 대응하는 블록별 디밍값을 선택하여 출력한다.
게인값 산출부(14)는 메모리(13)에 저장된 광원 프로파일, 즉 화소별 광량 데이터와, 디밍값 결정부(12)로부터의 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 현재 화소에 도달하는 제1 및 제2 총광량을 산출하고, 제1 및 제2 총광량의 비로 게인값을 산출 하여 출력한다. 게인값 산출부(14)는 메모리(13)로부터의 화소별 광량 데이터를 이용하여 백라이트 전체가 최대 휘도일 때 현재 입력 화소와 이웃하는 다수 블록의 광원으로부터 현재 화소에 도달하는 광량 데이터의 합을 현재 화소의 제1 총광량으로 산출한다. 또한 게인값 산출부(14)는 다수 블록의 광원으로부터 현재 화소에 도달하는 광량 데이터 각각에 블록별 로컬 디밍값을 곱하여 합산함으로써 로컬 디밍값에 따라 블록별로 백라이트의 휘도가 조정되었을 때 이웃하는 다수 블록으로부터 현재 화소에 도달하는 제2 총광량을 산출한다. 그리고, 게인값 산출부(14)는 현재 화소의 제1 총광량에 대한 제2 총광량의 비를 산출하여 현재 화소의 게인값으로 출력한다.
데이터 보상부(15)는 게인값 산출부(14)로부터의 게인값을 현재 화소의 입력 데이터에 산출된 게인값을 곱함으로써 현재 화소 데이터의 휘도를 보상하여 출력한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 백라이트 유닛을 중앙에서 외곽 쪽으로 갈수록 로컬 디밍 블록(B1~Bn)의 크기가 단계적으로 감소하는 n(n은 자연수)개의 영역으로 분할함으로써 밝은 영상이 화면의 외곽에 위치하더라도 백라이트가 불필요하게 구동되는 부분을 최소화하여 로컬 디밍 구동에 의한 소비 전력을 더욱 감소시킴과 아울러 화질을 향상시킬 수 있다.
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.
도 1은 종래의 로컬 디밍 구동 방법을 나타낸 도면.
도 2는 화이트 및 블랙 영상 패턴과 그 패턴의 크기에 따른 APL의 변화 특성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 분할 구조를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛이 3개의 영역으로 분할된 구조를 예를 들어 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 적용전과 적용후의 소비 전력을 비교하여 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 이용한 액정 표시 장치를 나타낸 도면.
도 7은 도 6에 도시된 로컬 디밍 드라이버의 내부 구성을 나타낸 도면.

Claims (8)

  1. 다수의 점광원과;
    상기 다수의 점광원을 분할 구동하고 크기가 서로 다른 다수의 로컬 디밍 블록과;
    상기 다수의 로컬 디밍 블록을 상기 크기별로 분할한 다수 영역을 포함하고;
    상기 다수의 영역은 상기 백라이트 유닛의 중앙에서 외곽 쪽으로 진행하는 방향을 따라 배치된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 백라이트 유닛의 중앙에서 외곽 쪽으로 갈수록 상기 로컬 디밍 블록의 크기가 점진적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 다수의 영역 각각의 면적은 서로 동일하고, 상기 로컬 디밍 블록의 면적이 상기 영역별로 서로 다르며, 상기 각 영역내에서는 상기 로컬 디밍 블록의 면적이 동일한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 백라이트 유닛이 n(여기서, n은 자연수)개의 영역으로 분할하고, 상기 n개 영역 각각에 포함된 로컬 디밍 블록의 크기 비율을 B1, B2, ..., Bn이라고 정의할 때, 상기 n개 영역들 간의 상기 로컬 디밍 블록 크기의 비율은 다음과 같은 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
    Figure 112009078533212-PAT00004
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 백라이트 유닛의 상기 로컬 디밍 블록에 대응하는 블록 단위로 영상을 분석하여 블록별 대표 계조값을 검출하는 단계와;
    상기 블록별 대표 계조값에 따라 블록별 디밍값을 결정하는 단계와;
    상기 블록별 디밍값을 이용하여 상기 백라이트의 유닛의 휘도를 상기 로컬 디밍 블록별로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    미리 저장된 상기 백라이트 유닛의 광 프로파일 데이터와 상기 블록별 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하는 단계와;
    상기 산출된 게인값으로 상기 입력 데이터를 보상하는 단계와;
    상기 보상된 데이터를 액정 패널에 표시하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 상기 백라이트 유닛과;
    상기 백라이트 유닛으로부터의 광을 이용하여 영상을 표시하는 액정 패널과;
    상기 백라이트 유닛의 상기 로컬 디밍 블록에 대응하는 블록 단위로 입력 영상데이터를 분석하여 상기 로컬 디밍 블록별로 디밍값을 결정하여 출력하는 로컬 디밍 드라이버와;
    상기 로컬 디밍 드라이버로부터의 블록별 디밍값을 이용하여 상기 백라이트 유닛을 상기 로컬 디밍 블록 단위로 구동하는 백라이트 드라이버를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 로컬 디밍 드라이버는 미리 저장된 상기 백라이트 유닛의 광 프로파일 데이터와 상기 블록별 디밍값을 이용한 광량 분석으로 게인값을 산출하고, 산출된 게인값으로 상기 입력 영상 데이터를 더 보정하고;
    상기 보정된 데이터를 상기 액정 패널에 표시하는 패널 구동부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 로컬 디밍 구동 장치.
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