액정표시장치와 그 구동방법 document_id A220623019024

본 발명은 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 특히 입력 디지털 비디오 데이터의 평균 휘도에 따라 적응적으로 백라이트의 휘도를 제어하는 액정표시장치에 있어서, 사용자로 하여금 백라이트의 휘도를 변경할 수 있도록 한 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다. 액정표시장치는 비디오신호에 따라 액정셀들의 광투과율을 조절하여 화상을 표시하게 된다. 이러한 액정표시장치는 주로 셀마다 스위칭소자가 형성된 액티브 매트릭스(Active Matrix) 타입으로 구현되고 있다. 도 1은 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치를 개략적으로 나타낸다. 도 1을 참조하면, 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 시스템(17)과, m×n 개의 액정셀들(Clc)이 매트릭스 타입으로 배열되고 m 개의 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 n 개의 게이트라인들(G1 내지 Gn)이 교차되며 그 교차부에 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 "TFT"라 함)가 형성된 액정표시패널(15)과, 액정표시패널(15)에 빛을 조사하기 위한 백라이트(16)와, 액정표시패널(15)의 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 데이터를 공급하기 위한 데이터 구동회로(13)와, 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 스캔신호를 공급하기 위한 게이트 구동회로(14)와, 데이터 구동회로(13)와 게이트 구동회로(14)를 제어하기 위한 타이밍 콘트롤러(12)와, 시스템(17)과 타이밍 콘트롤러(12) 사이에 접속된 인터페이스회로(11)와, 액정표시패널(15)의 구동전압들을 발생하기 위한 직류-직류 변환기(이하, ''DC-DC 변환기''라 한다)(18)와, 백라이트(16)를 구동하기 위한 인버터(19)를 구비한다. 액정표시패널(15)은 두 장의 유리기판 사이에 액정이 주입된다. 이 액정표시패널(15)의 하부 유리기판 상에 형성된 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 게이트라인들(G1 내지 Gn)은 상호 직교된다. 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 게이트라인들(G1 내지 Gn)의 교차부에 형성된 TFT는 게이트라인(G1 내지 Gn)으로부터의 스캔신호에 응답하여 데이터라인들(D1 내지 Dn) 상의 데이터를 액정셀(Clc)에 공급하게 된다. 이를 위하여, TFT의 게이트전극은 해당 게이트라인(G1 내지 Gn)에 접속되며, 소스전극은 해당 데이터라인(D1 내지 Dm)에 접속된다. 그리고 TFT의 드레인전극은 액정셀(Clc)의 화소전극에 접속된다. 액정표시패널(15)의 상부 유리기판 상에는 도시하지 않은 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 그리고 액정표시패널(15)의 상부 유리기판의 광출사면과 하부 유리기판의 광입사면 상에는 광축이 직교하는 편광판이 각각 부착되고 하부 유리기판의 액정 대향면과 상부 유리기판의 액정 대향면 각각에는 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 또한, 액정표시패널(15)의 액정셀(Clc) 각각에는 스토리지 캐패시터(Cst)가 형성된다. 이 스토리지 캐패시터(Cst)는 액정셀(Clc)의 화소전극과 전단 게이트라인 사이에 형성되거나, 액정셀(Clc)의 화소전극과 도시하지 않은 공통전극라인 사이에 형성되어 액정셀(Clc)의 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 시스템(17)의 그래픽 처리회로는 아날로그 데이터를 디지털 비디오 데이터(RGB)로 변환함과 아울러 디지털 비디오 데이터(RGB)의 해상도와 색온도를 조정한다. 이 시스템(10)으로부터 출력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)와 수직/수평 동기신호 및 클럭신호는 인터페이스회로(11)를 통하여 타이밍 콘트롤러(12)에 공급된다. 인터페이스회로(11)는 디지털 비디오 데이터를 TTL 또는 CMOS 레벨로 변환하여 병렬로 전송하는 TMDS(Transition Minimized Differential Signal) 방식이나 디지털 비디오 데이터(RGB)를 직렬 데이터로 압축하여 전송한 후에 다시 병렬 데이터로 복원하는 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 방식으로 구현된다. 이 인터페이스회로(11)에 의해 타이밍 콘트롤러(12)와 데이터 구동회로(13)에 공급되는 디지털 비디오 데이터(RGB)의 주파수와 전압이 낮아질 수 있으며 그 디지털 비디오 데이터(RGB)를 전송하기 위한 신호배선의 수가 줄어든다. 타이밍 콘트롤러(12)는 인터페이스회로(11)를 경유하여 시스템(17)으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호와 클럭신호를 이용하여 게이트 구동회로(14)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)와 데이터 구동회로(13)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)를 발생한다. 게이트 제어신호(GDC)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse : GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock : GSC), 게이트 출력 신호(Gate Output Enable : GOE) 등을 포함한다. 데이터 제어신호(DDC)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse : GSP), 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock : SSC), 소스 출력 신호(Source Output Enable : SOC), 극성신호(Polarity : POL) 등을 포함한다. 그리고 타이밍 콘트롤러(12)는 인터페이스회로(11)를 경유하여 시스템(17)으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 재정렬하여 데이터 구동회로(13)에 공급한다. 데이터 구동회로(13)는 타이밍 콘트롤러(12)로부터의 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 계조값에 대응하는 아날로그 감마보상전압으로 변환하고 그 아날로그 감마보상전압을 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급한다. 게이트 구동회로(14)는 타이밍 콘트롤러(12)로부터의 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔펄스를 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터가 공급되는 액정표시패널(15)의 수평라인을 선택한다. DC-DC 변환기(18)는 시스템(17)으로부터의 VCC 전압을 이용하여 고전위 공통전압인 VDD 전압, VCOM 전압, VGH 전압, VGL 전압을 발생한다. VCOM 전압은 액정셀(Clc)의 공통전극에 공급되는 전압이다. VGH 전압은 TFT의 문턱전압 이상으로 설정된 스캔펄스의 하이논리전압으로써 게이트 구동회로(14)에 공급되고 VGL 전압은 TFT의 오프전압으로 설정된 스캔펄스의 로우논리전압으로써 게이트 구동회로(14)에 공급된다. 인버터(19)는 시스템 전원(17)으로부터의 인버터 직류입력전압(Vinv)을 교류전압으로 변환하고 그 교류전압을 승압하여 관전류를 백라이트(16)의 램프들에 공급한다. 백라이트(16)는 램프들의 발광에 의해 발생되는 광을 면광원으로 변환하여 액정표시패널(15)에 조사한다. 최근, 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)의 평균휘도에 따라 백라이트(16)의 밝기를 조정하여 표시영상의 휘도범위를 확대할 수 있는 백라이트 제어방식들이 제안되고 있다. 이 백라이트 제어방식은 매 프레임 단위로, 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)의 평균휘도를 구하고 그 평균휘도에 따라 백라이트(15)의 밝기를 제어한다. 백라이트 제어방식을 통해 액정표시장치는 도 2와 같이 영상신호의 휘도범위가 확대되어 선명한 영상을 구현할 수 있다. 그런데, 이와 같은 종래 액정표시장치는 선명한 영상을 구현하기 위해 백라이트(16)의 밝기를 조정함에 있어서, 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)의 평균휘도에만 의존할 뿐, 외부환경의 변화(외부조도의 변화등)에 따른 사용자의 주관적인 화질평가등은 고려하지 않고 있다. 영상의 콘트라스트에 대한 평가는 외부조도의 변화에 따른 사용자의 주관에 크게 영향을 받는다. 외부조도가 어두운 경우에는 백라이트(16)를 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)의 평균휘도에 대응되는 밝기보다 어둡게 하더라도 사용자 입장에서 높은 콘트라스트를 보장받을 수 있게 된다. 이에 반해, 외부조도가 밝은 경우에는 백라이트(16)를 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)의 평균휘도에 대응되는 밝기보다 더 밝게 하여야만 사용자 입장에서 높은 콘트라스트를 보장받을 수 있게 된다. 따라서, 외부조도의 변화에 따라 사용자의 주관적인 화질평가가 달라짐을 감안하여 사용자로 하여금 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)의 평균휘도에 의해 구현되는 콘트라스트를 가변할 수 있도록 하는 게 필요하다. 한편, 콘트라스트의 고저에 대한 선호도는 영상속성이나 사용자의 기호등에 따라 달라진다. 일반적으로 테니스와 같은 스포츠 경기에 대한 영상은 드라마와 같은 영상에 비해 높은 콘트라스트가 요구되며, 드라마에 대한 영상이라도 사용자의 기호에 따라 더 높은 콘트라스트가 요구될 경우가 있다. 이러한 점을 감안하여, 사용자 입장에서 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)의 평균휘도에 의해 구현되는 콘트라스트를 가변할 수 있도록 하는 게 필요하다.