KR100859468B1 - Method and apparatus for driving liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
본 발명은 필드순차구동방식에서 화질을 향상시키시키도록 한 액정표시장치의 구동방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 구동방법 및 장치는 미리 설정된 변조 데이터를 이용하여 소스 데이터를 변조하고, 변조된 데이터를 적색, 녹색 및 청색별로 시분할하여 표시패널에 공급한다. 그리고 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동방법 및 장치는 시분할된 데이터에 동기하여 적색광, 녹색광 및 청색광을 순차적으로 조사하게 된다.
The present invention relates to a method and apparatus for driving a liquid crystal display device to improve image quality in a field sequential driving method.
The method and apparatus for driving a liquid crystal display according to the present invention modulate the source data using preset modulation data, and time-divid the modulated data by red, green, and blue to the display panel. In addition, the method and apparatus for driving a liquid crystal display according to the present invention sequentially irradiate red light, green light, and blue light in synchronization with time-division data.
Description
도 1은 통상의 액정표시장치에 있어서 데이터에 따른 휘도 변화를 나타내는 파형도이다.1 is a waveform diagram showing a change in luminance according to data in a conventional liquid crystal display.
도 2a 내지 2c는 오씨비(OCB) 모드 액정의 구동을 단계적으로 나타내는 단면도이다. 2A to 2C are cross-sectional views showing stepwise driving of an OCB mode liquid crystal.
도 3은 종래의 액정표시장치를 나타내는 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing a conventional liquid crystal display device.
도 4는 도 3에 도시된 액정표시장치의 구동 파형을 나타내는 파형도이다. FIG. 4 is a waveform diagram illustrating driving waveforms of the liquid crystal display shown in FIG. 3.
도 5는 종래의 필드순차구동방식으로 구동되는 액정표시장치를 나타내는 단면도이다. 5 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device driven by a conventional field sequential driving method.
도 6은 도 3에 도시된 액정표시장치의 구동 파형을 나타내는 파형도이다. FIG. 6 is a waveform diagram illustrating driving waveforms of the liquid crystal display shown in FIG. 3.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 있어서 데이터변조에 따른 액정의 응답속도변화를 나타내는 파형도이다. 7 is a waveform diagram illustrating a change in response speed of a liquid crystal due to data modulation in the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention.
도 8은 데이터변조의 일례를 나타내는 도면이다. 8 is a diagram illustrating an example of data modulation.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블록도이다. 9 is a block diagram illustrating a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 10은 도 9에 도시된 데이터 변조부의 제1 실시예를 나타내는 블록도이다. FIG. 10 is a block diagram illustrating a first embodiment of the data modulator shown in FIG. 9.
도 11은 도 9에 도시된 데이터 변조부의 제2 실시예를 나타내는 블록도이다.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a second embodiment of the data modulator shown in FIG. 9.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
21,37,57 : 상부기판 22,36,56 : 공통전극21,37,57:
23,32,52 : 하부기판 24,33,53 : 화소전극23,32,52:
25,34,54 : 액정 31 : 백색램프25, 34, 54: liquid crystal 31: white lamp
51R,87R : 적색램프 51G,87G : 녹색램프51R, 87R:
51B,87B : 청색램프 80 : 타이밍 콘트롤러51B, 87B: Blue lamp 80: Timing controller
81 : 데이터 변조부 82 : 데이터 구동부81: data modulator 82: data driver
83 : 감마전압 공급부 84 : 데이터라인83: gamma voltage supply unit 84: data line
85 : 게이트라인 86 : 액정패널85
88 : OCB 리셋부 89 : 게이트 구동부88: OCB reset section 89: gate driver
90 : 램프 구동부
90 lamp driving unit
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 필드순차구동방식에서 화질을 향상시키시키도록 한 액정표시장치의 구동방법 및 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 비디오신호에 따라 액 정셀들의 광투과율을 조절하여 화상을 표시하게 된다. 액정셀마다 스위칭소자가 형성된 액티브 매트릭스(Active Matrix) 타입의 액정표시장치는 동영상을 표시하기에 적합하다. 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치에 사용되는 스위칭소자로는 주로 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 "TFT"라 함)가 이용되고 있다. In general, a liquid crystal display (LCD) displays an image by adjusting light transmittance of liquid crystal cells according to a video signal. An active matrix liquid crystal display device in which switching elements are formed for each liquid crystal cell is suitable for displaying moving images. As a switching element used in an active matrix liquid crystal display device, a thin film transistor (hereinafter, referred to as TFT) is mainly used.
액정표시장치는 수학식 1 및 2에서 알 수 있는 바, 액정의 고유한 점성과 탄성 등의 특성에 의해 응답속도가 느린 단점이 있다. As can be seen in
여기서, τr는 액정에 전압이 인가될 때의 라이징 타임(rising time)을, Va는 인가전압을, VF는 액정분자가 경사운동을 시작하는 프리드릭 천이 전압(Freederick Transition Voltage)을, d는 액정셀의 셀갭(cell gap)을, (gamma)는 액정분자의 회전점도(rotational viscosity)를 각각 의미한다. Where τr is the rising time when voltage is applied to the liquid crystal, Va is the applied voltage, VF is the Freederick Transition Voltage at which the liquid crystal molecules start the tilt motion, and d is the liquid crystal. The cell gap of the cell, (gamma) means rotational viscosity of liquid crystal molecules, respectively.
여기서, τf는 액정에 인가된 전압이 오프된 후 액정이 탄성 복원력에 의해 원위치로 복원되는 폴링타임(falling time)을, K는 액정 고유의 탄성계수를 각각 의미한다. Here, τf denotes a falling time during which the liquid crystal is restored to its original position by the elastic restoring force after the voltage applied to the liquid crystal is turned off, and K denotes an elastic modulus inherent to the liquid crystal.
액정표시장치에서 주로 이용되는 액정은 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic : 이하 "TN"이라 함) 모드 액정이다. TN 모드의 액정은 초기 배향에 의해 액정분자의 트위스트 각이 90°로 설정되며, 전계가 인가됐을 때 트위스트된 액정분자의 배열이 펴지면서 광을 투과시키게 된다. 이 TN 모드 액정은 시야각이 좁고 응답시간이 긴 단점이 있다. TN 모드 액정의 계조간 응답시간은 액정셀에 인가되는 전압을 V0∼V7이라 할 때 표 1과 같이 11∼47(ms)이다. 일반적으로, TN 모드 액정의 계조간 응답시간은 10∼80[ms]로 알려져 있다. The liquid crystal mainly used in the liquid crystal display is a twisted nematic (TN) mode liquid crystal. In the TN mode liquid crystal, the twist angle of the liquid crystal molecules is set to 90 degrees by the initial alignment, and when the electric field is applied, the twisted liquid crystal molecules are spread out to transmit light. This TN mode liquid crystal has a short viewing angle and a long response time. The gray scale response time of the TN mode liquid crystal is 11 to 47 (ms) as shown in Table 1 when the voltage applied to the liquid crystal cell is V0 to V7. In general, the response time between gray levels of the TN mode liquid crystal is known to be 10 to 80 [ms].
이러한 액정의 응답시간은 동영상의 한 프레임기간(NTSC : 16.67ms)보다 길다. 따라서, 도 1과 같이 액정셀에 충전되는 전압이 원하는 전압에 도달하기 전에 다음 프레임으로 진행되기 때문에 동영상에서 화면이 흐릿하게 되는 모션블러링(Motion Burring) 현상이 나타나게 된다. 도 1에 있어서, 'VD'는 액정에 인가되는 전압을 나타내며, 'RT'는 액정의 응답특성을 나타낸다. 도 1에서 알 수 있는 바, 액정에 전압(VD)이 인가되면, 액정의 배향이 바뀌면서 액정을 투과하는 빛의 휘도(BL)가 증가하지만, 액정의 느린 응답시간 때문에 다음 데이터의 전압(VD)이 인가되기 전까지 원하는 휘도(BL)에 도달하지 못한다. The response time of the liquid crystal is longer than one frame period of video (NTSC: 16.67ms). Therefore, as shown in FIG. 1, since the voltage charged in the liquid crystal cell reaches the next frame before the desired voltage, the motion blurring phenomenon in which the screen is blurred in the video appears. In FIG. 1, 'VD' represents a voltage applied to the liquid crystal, and 'RT' represents a response characteristic of the liquid crystal. As can be seen from FIG. 1, when the voltage VD is applied to the liquid crystal, the luminance BL of the light passing through the liquid crystal increases as the orientation of the liquid crystal is changed, but the voltage VD of the next data is due to the slow response time of the liquid crystal. It does not reach the desired luminance BL until it is applied.
표 1에 있어서, 좌측열은 이전에 입력된 데이터의 계조전압을 나타내며, 최상측행은 현재 입력된 데이터의 계조전압을 나타낸다. VO는 가장 낮은 계조의 전압이며, V1, V2,..., V6, V7로 갈수록 높은 계조 전압을 나타낸다. In Table 1, the left column represents the gradation voltage of previously inputted data, and the uppermost row represents the gradation voltage of the currently inputted data. VO is the voltage of the lowest gradation and shows a higher gradation voltage toward V1, V2, ..., V6, V7.
TN 모드 액정의 단점을 해결하기 위하여, 인플레인스위칭(In-plane Switching : 이하, "IPS"라 한다) 모드, 오씨비(Optically Compensated Bend : 이하, "OCB"라 한다) 모드 등의 액정이 개발된 바 있다. IPS 모드의 액정은 수평전계에 의해 광시야각에 유리하지만 응답시간이 10∼60(ms) 정도로 느리다. 이에 비하여, OCB 모드의 액정은 TN 모드의 액정에 비해 구조적으로 광시야각에 유리하고 응답시간이 3∼11(ms) 정도로 빠르다. In order to solve the shortcomings of TN mode liquid crystals, liquid crystals such as In-plane Switching (hereinafter referred to as "IPS") mode and Otically Compensated Bend (hereinafter referred to as "OCB") mode are developed. It has been. Liquid crystal in IPS mode is advantageous in wide viewing angle due to a horizontal electric field, but has a slow response time of 10 to 60 ms. On the other hand, the liquid crystal of the OCB mode is structurally advantageous to the wide viewing angle, and the response time is about 3 to 11 (ms) faster than that of the TN mode liquid crystal.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 전극(22,24)이 형성된 상부기판(21)과 하부기판(22) 사이에 주입된 액정분자들(25)이 도시되어 있다. 2A to 2C,
초기 배향상태에서 액정분자들(25)은 도시하지 않은 배향막에 의해 도 2a와 같은 스플레이(Splay) 상태로 배열된다. 스플레이 상태에서, 액정분자들(25)은 상/하부 배향막의 표면에서 각각 θ°와 -θ°의 프리틸트각(pretilt angle)으로 배열되며, 상부기판(21)과 하부기판(23) 사이의 수직방향 중심으로 갈수록 틸트각이 감소하여 그 수직방향 중심에서 틸트각이 0°가 된다. 이러한 스플레이 상태에서, 양 전극들(22,24)에 대략 10V 정도로 설정된 문턱전압 이상의 전위차로 전압이 인가되면 액정분자들(25)은 스플레이 상태에서 도 2b와 같은 밴드(Bend) 상태로 전이된다. 밴드 상태에서 액정분자들(25)은 상/하부 배향막의 표면에서 초기 프리틸트각(pretilt angle) 값인 ±θ°를 유지하며, 수직방향 중심으로 갈수록 틸트각이 증가하여 수직방향 중심에서 그 틸트각이 90°가 된다. 이 밴드 상태의 액정분자들(25)에 데이터전압이 인가되면 도 2c와 같이 액정분자의 배향이 수직으로 변하면서 광을 투과시키게 된다. 이를 TN 모드 액정과 비교하면, TN 모드의 액정은 트위스트된 배열상태가 풀려짐과 동시에 액정배향이 수직으로 변하기 때문에 응답시간이 길어지지만, OCB 모드 액정분자들(25)은 밴드상태에서 배향이 바로 수직으로 변하기 때문에 응답시간이 작게 된다. In the initial alignment state, the
OCB 모드 액정의 계조간 응답시간은 일반적으로 액정셀에 인가되는 전압을 V0∼V7이라 할 때 표 2와 같이 3∼11(ms)이다. The gray scale response time of the OCB mode liquid crystal is generally 3 to 11 (ms) as shown in Table 2 when the voltage applied to the liquid crystal cell is V0 to V7.
표 2에 있어서, 좌측열은 이전에 입력된 데이터의 계조전압을 나타내며, 최상측행은 현재 입력된 데이터의 계조전압을 나타낸다. VO는 가장 낮은 계조의 전압이며, V1, V2,..., V6, V7로 갈수록 높은 계조 전압을 나타낸다.In Table 2, the left column represents the gradation voltage of previously inputted data, and the uppermost row represents the gradation voltage of the currently inputted data. VO is the voltage of the lowest gradation and shows a higher gradation voltage toward V1, V2, ..., V6, V7.
컬러 구현이 가능한 액정표시패널의 단면구조는 도 3과 같다. 3 is a cross-sectional structure of a liquid crystal display panel capable of color implementation.
도 3을 참조하면, 액정패널에는 상부기판(37) 상에 공통전극(36)과 컬러필터(35)가 적층되며, 하부기판(32) 상에 화소전극(33)이 형성되며, 상부기판(37)과 하부기판(32) 사이에 액정(34)이 주입된다. 하부기판(32)의 아래쪽에는 백라이트광원 역할을 하는 백색램프(31)가 설치된다. 상부기판(37) 상에는 적, 녹 및 청색의 컬러필터(35) 사이에 도시하지 않은 블랙매트릭스가 형성된다. 상부기판(37)과 하부기판(32) 각각에는 액정(34)과 접하는 계면 상에 도시하지 않은 배향막이 형성된다. 하부기판(32) 상에는 도시하지 않은 게이트라인들과 데이터라인들이 직교하며, 게이트라인들과 데이터라인들의 교차부 각각에 TFT가 형성된다. TFT는 게이트라인을 경유하여 자신의 게이트단자에 인가되는 게이트펄스에 응답하여 데이터라인에 접속된 소스단자와 화소전극(33)에 접속된 드라인단자 사이에 채널을 형성시킴으로써 화소전극(33)에 데이터전압을 인가하게 된다. 화소전극(33)은 게이트라인들과 데이터라인들에 의해 둘러싸인 화소영역 내에 형성된다. 이 액정패널에는 도 4와 같이 백색램프(31)에 전압이 인가되어 백색광이 지속적으로 조사된다. 이렇게 백색램프(31)가 점등되는 동안, 게이트펄스에 의해 TFT가 턴-온되어 적, 녹 및 청색의 데이터전압이 동시에 해당 액정셀에 인가된다. 그 결과, 액정패널에 조사된 백색광은 액정셀을 투과한 다음, 적, 녹 및 청색의 컬러필터(35)를 통과하여 적색광, 녹색광 및 청색광으로 변하게 된다. 액정패널은 적색광, 녹색광 및 청색광의 합성으로 원하는 색을 표시하게 된다. 도 4에 있어서, 'RRT', 'GRT' 및 'BRT' 각각은 적색, 녹색 및 청색 데이터 전압이 각각 충전되는 액정셀의 응답특성을 나타낸다. 이러한 액정패널에 있어서, 60(㎐)로 구동되는 경우에 원하는 휘도로 액정셀이 광을 투과할 수 있는 정도의 타겟레벨까지 도달하기 위한 액정의 응답시간은 16.7(ms)이다. 이러한 액정의 응답시간을 고려했을 때, TN 모드나 IPS 모드의 액정은 응답시간이 늦기 때문에 동영상에서 화질을 떨어뜨리게 되므로 도 3과 같은 액정패널에 적용되기가 곤란하지만 OCB 모드의 액정은 응답시간이 16.7(ms)보다 빠르기 때문에 동영상을 표시할 때 TN 모드나 IPS 모드보다 적합하다. Referring to FIG. 3, a
그런데, 도 3과 같은 액정패널은 컬러필터(35)를 통과하면서 광이 대략 1/3 이하로 손실되므로 휘도가 낮은 단점이 있다. 이러한 광효율의 저하를 해결할 수 있는 필드순차방식(Field sequential)이 제안된 바 있다. However, the liquid crystal panel as shown in FIG. 3 has a disadvantage of low luminance because light is lost to about 1/3 or less while passing through the
도 5는 필드순차방식으로 구동되는 액정패널의 단면을 개략적으로 나타낸다.
도 5를 참조하면, 필드순차방식의 액정패널은 컬러필터가 없으며, 적색램프(51R), 녹색램프(51G) 및 청색램프(51B)를 구비한다. 이 액정패널의 상부기판(57) 상에는 도시하지 않은 블랙매트릭스가 형성된다. 상부기판(57)과 하부기판(52) 각각에는 액정(54)과 접하는 계면 상에 도시하지 않은 배향막이 형성된다. 하부기판(52) 상에는 도시하지 않은 게이트라인들과 데이터라인들이 직교하며, 게이트라인들과 데이터라인들의 교차부 각각에 TFT가 형성된다. TFT는 게이트라인을 경유하여 자신의 게이트단자에 인가되는 게이트펄스에 응답하여 데이터라인에 접속된 소스단자와 화소전극(53)에 접속된 드라인단자 사이에 채널을 형성시킴으로써 화소전극(53)에 데이터전압을 인가하게 된다. 화소전극(53)은 게이트라인들과 데이터라인들에 의해 둘러싸인 화소영역 내에 형성된다. 이 필드순차방식의 액정패널에는 도 5와 같이 적색램프(51R), 녹색램프(51G) 및 청색램프(51B)에 교류구동전압이 인가된다. 이 교류구동전압에 응답하며 적색램프(51R)는 프레임기간의 초기에 액정셀에 적색 데이터전압이 공급되는 초기에 점등하고, 그 이외의 나머지 기간에 소등된다. 녹색램프(51G)는 적색램프(51R)가 소등된 후 액정셀에 녹색 데이터전압이 공급되는 기간에 점등하고, 그 이외의 나머지 기간에 소등된다. 청색램프(51B)는 녹색램프(51G)가 소등된 후 액정셀에 청색 데이터전압이 공급되는 프레임기간의 후기 기간에 점등하고, 그 이외의 나머지 기간에 소등된다. 적색램프(51R)가 점등하는 동안 적색 데이터전압이 공급되는 액정셀은 적색광을 투과시키며, 녹색램프(51G)가 점등하는 동안 녹색 데이터전압이 공급되는 액정셀은 녹색광을 투과시킨다. 그리고 청색램프(51B)가 점등하는 동안 청색 데이터전압이 공급되는 액정셀은 청색광을 투과시킨다. 결과적으로, 필드순차구동방식은 적, 녹 및 청색의 데이터전압이 한 프레임기간의 1/3 이하로 시분할되어 액정셀에 공급됨과 동시에, 시분할된 적색광, 녹색광 및 청색광을 시분할로 나누어 투과시킨다. 5 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal panel driven in a field sequential manner.
Referring to FIG. 5, the field sequential liquid crystal panel has no color filter and includes a
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이러한 필드순차구동방식은 도 5에서 알 수 있는 바 데이터전압이 한 프레임 기간의 1/3 이하 동안에만 액정셀에 공급되기 때문에 그 응답특성(RT)이 도 3과 같은 일반적인 구동방식에 비하여 액정의 응답시간이 적어도 3 배 이상 빠르게 되어야 한다. 이를 상세히 하면, 원하는 휘도로 광을 투과할 수 있을 정도의 타겟레벨까지 액정셀에 전압이 충전된 후에 적색램프(51R), 녹색램프(51G) 또는 청색램프(51B)를 점등시켜야 하기 때문에 60(㎐) 구동의 경우에 필드순차구동방식의 액정패널은 그 액정(54)의 응답시간이 거의 16.7/3(ms) - 2(ms : 램프점등시간) = 3.5(ms) 정도로 빠르게 되어야 한다. 이 때문에, 필드순차구동방식에는 OCB 모드의 액정과 같이 응답속도가 빠른 액정이 요구되고 있다. As shown in FIG. 5, the field sequential driving method provides a response voltage (RT) of the liquid crystal as compared to the general driving method as shown in FIG. The response time should be at least three times faster. In detail, since the
OCB 모드의 액정은 그 응답시간이 3∼11(ms) 정도로 빠르지만 이 OCB 모드의 액정조차 필드순차구동방식에서 요구되는 3.5(ms) 이하의 응답시간을 만족할 수 없다. 표 2에서 알 수 있는 바, OCB 모드의 액정은 계조간 데이터전압이 변할 때마다 그 변화양에 따라 대부분의 경우에 3.5(ms) 이상의 응답시간으로 구동된다. 이에 따라, OCB 모드의 액정을 필드순차구동방식의 액정패널에 적용되는 경우에 색이 왜곡되거나 휘도가 저하될 수 있다.
The response time of the OCB mode liquid crystal is as fast as 3 to 11 (ms), but even this OCB mode liquid crystal cannot satisfy the response time of 3.5 (ms) or less required in the field sequential driving method. As can be seen from Table 2, the liquid crystal of the OCB mode is driven with a response time of 3.5 (ms) or more in most cases depending on the amount of change whenever the data voltage between gray levels changes. Accordingly, when the liquid crystal of the OCB mode is applied to the liquid crystal panel of the field sequential driving method, the color may be distorted or the luminance may be reduced.
따라서, 본 발명의 목적은 필드순차구동방식에서 화질을 향상시키시키도록 한 액정표시장치의 구동방법 및 장치를 제공함에 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for driving a liquid crystal display device to improve image quality in a field sequential driving method.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 미리 설정된 변조 데이터를 이용하여 소스 데이터를 변조하는 단계와, 변조된 데이터를 적색, 녹색 및 청색별로 시분할하여 표시패널에 공급하는 단계와, 시분할된 데이터에 동기하여 적색광, 녹색광 및 청색광을 순차적으로 조사하는 단계를 포함한다. In order to achieve the above object, a method of driving a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes modulating source data using preset modulation data, time-dividing the modulated data by red, green, and blue. And sequentially irradiating the red light, the green light, and the blue light in synchronization with the time-divided data.
상기 표시패널에는 오씨비(Optically Compensated Bend : OCB) 모드 액정이 주입된 것을 특징으로 한다. The display panel is characterized in that the OCB (OCB) mode liquid crystal is injected.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 소스 데이터를 최상위 비트와 최하위 비트로 분할하는 단계와, 최상위 비트를 지연시키는 단계와, 최상위 비트를 프레임간 비교하고 그 비교결과에 따라 변조 데이터를 선택하는 단계를 더 포함한다. According to an exemplary embodiment of the present invention, a method of driving a liquid crystal display includes dividing source data into most significant bits and least significant bits, delaying most significant bits, comparing the most significant bits between frames, and modulating the data according to the comparison result. The method further includes the step of selecting.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 소스 데이터를 풀비트 단위로 프레임간 비교하고 그 비교결과에 따라 변조 데이터를 선택하는 단계를 더 포함한다. The driving method of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention further includes comparing the source data on a full bit basis in units of frames and selecting modulation data according to the comparison result.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동장치는 표시패널과, 미리 설정된 변조 데이터를 이용하여 소스 데이터를 변조하기 위한 데이터 변조부와, 변조된 데이터를 적색, 녹색 및 청색별로 시분할하여 표시패널에 공급하기 위한 데이터 구동부와, 표시패널에 스캐닝신호를 공급하기 위한 스캔 구동부와, 적색광을 발생하기 위한 적색램프와, 녹색광을 발생하기 위한 녹색램프와, 청색광을 발생하기 위한 청색램프와, 시분할된 데이터에 동기하여 적색광, 녹색광 및 청색광을 순차적으로 점등 및 소등하기 위한 램프 구동부를 구비한다. An apparatus for driving a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes a display panel, a data modulator for modulating source data using preset modulation data, and time division of the modulated data by red, green, and blue. A data driver for supplying a light source to the display panel, a scan driver for supplying a scanning signal to the display panel, a red lamp for generating red light, a green lamp for generating green light, a blue lamp for generating blue light, and time division And a lamp driver for sequentially turning on and off red light, green light and blue light in synchronization with data.
상기 데이터 변조부는 소스 데이터의 최상위 비트를 지연시키는 프레임 메모리와, 최상위 비트를 프레임간 비교하고 그 비교결과에 따라 미리 설정된 변조 데이터를 선택하는 룩업 테이블을 더 구비한다. The data modulator further includes a frame memory for delaying the most significant bit of the source data, and a lookup table for comparing the most significant bit between frames and selecting preset modulation data according to the comparison result.
상기 데이터 변조부는 소스 데이터를 풀비트 단위로 프레임간 비교하고 그 비교결과에 따라 변조 데이터를 선택하는 것을 특징으로 한다. The data modulator may compare the source data in units of full bits and select modulation data according to the comparison result.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동장치는 데이터 구동부, 스캔 구동부 및 램프 구동부를 제어함과 아울러 소스 데이터를 데이터 변조부에 공급하기 위한 타이밍 콘트롤러를 더 구비한다. The driving apparatus of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention further includes a timing controller for controlling the data driver, the scan driver, and the lamp driver, and supplying source data to the data modulator.
이하, 도 7 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 11.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법 및 장치는 입력 데이터 전압(VD)보다 높게 입력 데이터를 변조하고 그 변조 데이터전압(MVD)을 액정셀에 인가하게 된다. 도 7에 있어서, 'RT'는 변조되지 않은 입력 데이터전압(VD)이 액정셀에 인가되는 경우의 액정의 응답특성을 나타내며, 'ART'는 변조 데이터전압(MVD)이 액정셀에 인가되는 경우의 액정의 응답특성을 나타낸다. 이렇게 데이터를 변조하면, 액정셀에 인가되는 실효전압 즉, 수학식 1에서을 크게 함으로써 액정의 응답속도를 더 빠르게 가속시키게 된다. Referring to FIG. 7, the method and apparatus for driving the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention modulate the input data higher than the input data voltage VD and apply the modulated data voltage MVD to the liquid crystal cell. In FIG. 7, 'RT' represents a response characteristic of a liquid crystal when an unmodulated input data voltage VD is applied to a liquid crystal cell, and 'ART' represents a case where a modulated data voltage MVD is applied to a liquid crystal cell. The response characteristic of the liquid crystal is shown. When the data is modulated, the effective voltage applied to the liquid crystal cell, that is, in
데이터 변조과정을 상세히 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법 및 장치는 먼저 이전 프레임(Fn-1)에 입력된 데이터와 현재 프레임(Fn)에 입력되는 데이터를 비교한다. 이어서, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법 및 장치는 이전 데이터와 현재 입력되는 데이터의 비교결과, 아래의 관계식 ① 내지 ③과 같이 이전 데이터에 비하여 현재 입력되는 데이터가 높거나 낮게 변화되는 경우에 입력 데이터전압(VDn)을 미리 설정된 값으로 변조하게 된다. 데이터변조는 입력 디지털 데이터의 풀비트 예를 들면 8 비트에 대하여 실시될 수 있지만, 하드웨어의 부담을 줄일 수 있도록 최상위 비트(MSB)의 몇 비트만을 변조할 수도 있다.When the data modulation process is described in detail, the method and apparatus for driving the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention first compare the data input in the previous frame Fn-1 with the data input in the current frame Fn. Subsequently, in the method and apparatus for driving the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, as compared with the previous data and the currently input data, the currently input data is changed to be higher or lower than the previous data as shown in the following
VDn < VDn-1 ---> MVDn < VDn -------- ① VDn <VDn-1 ---> MVDn <VDn -------- ①
VDn = VDn-1 ---> MVDn = VDn, -------- ②VDn = VDn-1 ---> MVDn = VDn, -------- ②
VDn > VDn-1 ---> MVDn > VDn. -------- ③VDn> VDn-1 ---> MVDn> VDn. -------- ③
① 내지 ③에 있어서, VDn-1은 이전 프레임의 데이터전압, VDn은 현재 프레임의 데이터전압, 그리고 MVDn은 변조 데이터 전압을 각각 나타낸다. In (1) to (3), VDn-1 represents the data voltage of the previous frame, VDn represents the data voltage of the current frame, and MVDn represents the modulated data voltage, respectively.
이러한 데이터변조를 하드웨어적으로 구현하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동장치는 룩업 테이블(Look-up table)을 디지털 데이터의 입력단과 데이터 구동회로 사이에 설치하게 된다. 룩업 테이블에는 이전 데이터와 현재 입력되는 데이터가 입력되고 그 내부 메모리에 데이터 변화에 따라 최적으로 미리 설정된 변조 데이터가 저장된다. 아래의 표 3은 4 비트의 최상위 비트(MSB)에 대하여 설정되어 룩업 테이블에 저장된 변조 데이터의 일례를 나타낸다. In order to implement such data modulation in hardware, the driving apparatus of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention installs a look-up table between the input terminal of the digital data and the data driving circuit. In the lookup table, previous data and currently input data are input, and the modulation data optimally set according to the data change is stored in the internal memory. Table 3 below shows an example of modulation data set for the most significant bit (MSB) of 4 bits and stored in the lookup table.
표 3에 있어서, 좌측열은 이전 프레임에 입력된 최상위 4 비트 데이터이며, 최상측행은 현재 프레임에 입력되는 최상위 4 비트 데이터이다. In Table 3, the left column is the most significant 4-bit data input in the previous frame, and the uppermost row is the most significant 4-bit data input in the current frame.
표 3의 변조 데이터가 저장된 룩업 테이블은 이전 프레임과 현재 프레임에서 각각 입력된 최상위 4 비트 데이터를 비교하고 그 비교결과에 따라 데이터값을 변조하게 된다. 예컨데, 표 3에서 이전 프레임(Fn-1)에 입력된 디지털 데이터의 최상위 4 비트의 데이터값이 '3'이고 현 프레임(Fn)에 입력되는 디지털 데이터의 최상위 4 비트의 데이터값이 '4'이라면, 룩업 테이블은 도 9와 같이 현재 입력되는 최상위 비트 4 비트의 데이터값을 '5'로 변조한다. 액정패널의 데이터라인들에 데이터를 공급하기 위한 데이터 구동회로는 변조된 최상위 4 비트 데이터에 최하위 4 비트 데이터을 가산하고, 그 가산된 디지털 데이터를 감마보상하여 데이터라인들에 공급하게 된다. The lookup table in which modulation data of Table 3 is stored compares the highest 4-bit data inputted from the previous frame and the current frame, and modulates the data value according to the comparison result. For example, in Table 3, the data value of the most significant 4 bits of the digital data input to the previous frame Fn-1 is '3' and the data value of the most significant 4 bits of the digital data input to the current frame Fn is '4'. If, the lookup table modulates the data value of the most significant bit 4 bits currently input to '5' as shown in FIG. The data driving circuit for supplying data to the data lines of the liquid crystal panel adds the lowest 4 bit data to the modulated highest 4 bit data, and gamma compensates the added digital data to supply the data lines.
TN 모드 액정에 대하여 상술한 데이터 변조방법으로 데이터를 변조할 때의 TN 모드 액정의 응답시간은 아래의 표 4와 같다. The response time of the TN mode liquid crystal when data is modulated by the above-described data modulation method for the TN mode liquid crystal is shown in Table 4 below.
표 4에 있어서, 좌측열은 이전에 입력된 데이터의 계조전압을 나타내며, 최상측행은 현재 입력된 데이터의 계조전압을 나타낸다. VO는 가장 낮은 계조의 전압이며, V1, V2,..., V6, V7로 갈수록 높은 계조 전압을 나타낸다.In Table 4, the left column represents the gradation voltage of previously inputted data, and the uppermost row represents the gradation voltage of the currently inputted data. VO is the voltage of the lowest gradation and shows a higher gradation voltage toward V1, V2, ..., V6, V7.
표 1과 표 4의 비교를 통해서 알 수 있는 바, 변조과정이 없는 경우에 비하여 데이터를 변조하는 경우에 TN 모드 액정의 응답시간이 변조 가능한 대부분의 계조범위에서 60(㎐) 구동시 요구되는 응답시간(16.7ms) 이내로 빠르게 된다. 그런데 풀화이트 계조나 풀블랙 계조에서는 데이터를 변조하더라도 TN 모드 액정의 응답시간이 60(㎐) 구동시 요구되는 응답시간(16.7ms)을 초과한다. 따라서, TN 모드 액정이나 IPS 모드 액정은 필드순차구동방식과 같이 구동 주파수가 높아지고 응답시간이 더 짧아져야 하는 경우에 적용되기가 곤란하다. 이에 비하여, OCB 모드 액정은 상술한 데이터 변조방법으로 데이터를 변조하게 되면 그 응답시간이 표 5와 같이 60(㎐) 구동이나 180(㎐)로 구동시에 요구되는 응답시간(3.5ms) 이내로 줄어들게 된다. As can be seen from the comparison between Table 1 and Table 4, the response time required for 60 (㎐) driving in most gray scale ranges where the response time of TN mode liquid crystal is modulated when data is modulated compared to the case where there is no modulation process. Speeds up within 16.7ms. However, in full-white or full-black gradation, even if data is modulated, the response time of the TN mode liquid crystal exceeds the response time (16.7 ms) required for driving 60 (㎐). Therefore, TN mode liquid crystals and IPS mode liquid crystals are difficult to be applied when the driving frequency is high and the response time is shorter, as in the field sequential driving method. On the other hand, when the OCB mode liquid crystal modulates the data by the above-described data modulation method, the response time is reduced to within the response time (3.5 ms) required when driving at 60 (㎐) or 180 (㎐) as shown in Table 5. .
표 5는 OCB 모드 액정에 대하여 상술한 데이터 변조방법으로 데이터를 변조할 때의 OCB 모드 액정의 응답시간을 나타낸다. Table 5 shows the response time of the OCB mode liquid crystal when data is modulated by the above-described data modulation method for the OCB mode liquid crystal.
표 5에 있어서, 좌측열은 이전에 입력된 데이터의 계조전압을 나타내며, 최상측행은 현재 입력된 데이터의 계조전압을 나타낸다. VO는 가장 낮은 계조의 전압이며, V1, V2,..., V6, V7로 갈수록 높은 계조 전압을 나타낸다.In Table 5, the left column represents the gradation voltage of previously inputted data, and the uppermost row represents the gradation voltage of the currently inputted data. VO is the voltage of the lowest gradation and shows a higher gradation voltage toward V1, V2, ..., V6, V7.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 필드순차구동방식의 액정표시장치를 나타낸 다. 9 illustrates a liquid crystal display of a field sequential driving method according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 필드순차구동방식의 액정표시장치는 데이터라인(84)과 게이트라인(85)이 교차되며 그 교차부에 TFT가 형성된 액정패널(86)과, 액정패널(86)의 데이터라인(84)에 데이터를 공급하기 위한 데이터 구동부(82)와, 액정패널(86)의 게이트라인(85)에 스캐닝펄스를 공급하기 위한 게이트 구동부(89)와, 디지털 비디오 데이터와 동기신호(H,V)가 공급되는 타이밍 콘트롤러(80)와, 타이밍 콘트롤러(80)와 데이터 구동부(82) 사이에 접속되어 데이터(RGB)를 변조하기 위한 데이터 변조부(81)와, OCB 모드 액정을 초기화하기 위한 OCB 리셋부(88)와, 적색램프(87R), 녹색램프(87G) 및 청색램프(87B)를 구동하기 위한 램프 구동부(90)를 구비한다. Referring to FIG. 9, the liquid crystal display of the field sequential driving method according to the embodiment of the present invention includes a
액정패널(86)은 두 장의 유리기판 사이에 OCB 모드로 배향된 액정이 주입된다. 액정패널(86)의 데이터라인들(84)과 게이트라인들(85)의 교차부에 형성된 TFT는 게이트 구동부(89)로부터의 스캐닝펄스에 응답하여 데이터라인들(84) 상의 데이터를 OCB 모드의 액정셀(Clc)에 공급하게 된다. 이 TFT의 소스전극은 데이터라인(84)에 접속되며, 드레인전극은 액정셀(Clc)의 화소전극에 접속된다. 그리고 TFT의 게이트전극은 게이트라인(85)에 접속된다. In the
타이밍 콘트롤러(80)는 도시하지 않은 디지털 비디오 카드로부터 공급되는 디지털 비디오 데이터를 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 별로 재정렬하게 된다. 타이밍 콘트롤러(80)에 의해 재정렬된 데이터(RGB)는 데이터 변조부(81)에 공급된다. 또한, 타이밍 콘트롤러(80)는 자신에게 입력되는 수평/수직 동기신호(H,V)를 이용 하여 필드순차구동방식에 필요한 주파수 즉, 180(㎐) 이상의 주파수로 데이터 제어신호(DDC)와 게이트 제어신호(GDC)를 발생한다. 데이터 제어신호(DDC)는 도트클럭(Dclk), 소스쉬프트클럭(SSC), 소스인에이블신호(SOE), 극성반전신호(POL) 등을 포함하여 데이터 구동부(82)에 공급된다. 게이트 제어신호(GDC)는 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트쉬프트클럭(GSC), 게이트출력인에이블(GOE) 등을 포함하여 게이트 구동부(89)에 공급된다. 또한, 타이밍 콘트롤러(80)는 전원이 턴-온된 시점을 감지하여 OCB 리셋부(88)를 구동시키고 램프 구동부(90)를 제어하게 된다. The
데이터 변조부(81)는 이전 프레임(Fn-1)과 현재 프레임(Fn) 간에 최상위 비트(MSB)만을 비교하여 데이터(RGB)를 룩업 테이블 내에 미리 저장된 변조 데이터로 변조한다. 이 데이터 변조부(81)는 이전 프레임(Fn-1)과 현재 프레임(Fn) 간에 풀비트 예를 들면 8 비트로 데이터(RGB)를 비교하고, 그 비교결과에 따라 룩업 테이블에 8 비트대역폭으로 설정된 변조 데이터를 선택하여 데이터(RGB)를 변조할 수도 있다. The data modulator 81 compares only the most significant bit MSB between the previous frame Fn-1 and the current frame Fn and modulates the data RGB into modulated data previously stored in the lookup table. The data modulator 81 compares the data RGB between the previous frame Fn-1 and the current frame Fn by a full bit, for example, 8 bits, and sets the 8-bit bandwidth in the lookup table according to the comparison result. Modulation data may be selected to modulate the data RGB.
데이터 구동부(82)는 타이밍 콘트롤러(51)로부터의 데이터 제어신호(DDC)에 따라 데이터 변조부(81)에 의해 변조된 데이터를 샘플링한 후에, 샘플링된 데이터를 1 라인분씩 래치하고 래치된 데이터를 감마전압 공급부(83)로부터의 아날로그 감마전압으로 변환한다. The
게이트 구동부(89)는 타이밍 콘트롤러(80)로부터의 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔펄스를 순차적으로 발생하는 쉬프트 레지스터와, 스캔펄스의 전압을 액정셀(Clc)의 구동에 적합한 전압레벨로 쉬프트 시키기 위한 레벨 쉬프터를 포함 한다. 이 스캔펄스에 응답하여 TFT는 턴-온된다. TFT가 턴-온될 때, 데이터라인(84) 상의 비디오 데이터는 액정셀(Clc)의 화소전극에 공급된다. The
OCB 리셋부(88)는 타이밍 콘트롤러(80)의 제어에 의해 전원이 턴-온된 시점에 구동되어 액정패널(86) 내의 OCB 모드액정을 스플레이모드에서 밴드모드로 전이시키기 위한 전압을 데이터 구동부(82)를 통하여 데이터라인들(84)에 공급한다. 이와 동시에 OCB 리셋부(88)는 스플레이모드에서 밴드모드로 전이시키기 위한 전압이 데이터라인들(84)에 공급될 때, 게이트 구동부(89)를 제어하여 스캔펄스를 게이트라인들(85)에 순차적으로 공급한다. The OCB reset
램프 구동부(90)는 타이밍 콘트롤러(90)의 제어에 의해 한 프레임기간 내에서 적색램프(87R), 녹색램프(87G) 및 청색램프(87B)를 순차적으로 점등 및 소등시킨다. 적색램프(87R)는 도 6과 같이 OCB 모드 액정셀(Clc)에 적색 데이터가 완전히 충전된 시점에 점등되고, 녹색 데이터가 데이터라인들(84)에 공급되기 전에 소등된다. 녹색램프(87G)는 도 6과 같이 OCB 모드 액정셀(Clc)에 녹색 데이터가 완전히 충전된 시점에 점등되고, 청색 데이터가 데이터라인들(84)에 공급되기 전에 소등된다. 청색램프(87B)는 도 6과 같이 OCB 모드 액정셀(Clc)에 청색 데이터가 완전히 충전된 시점에 점등되고, 적색 데이터가 데이터라인들(84)에 공급되기 전에 소등된다. The
이러한 액정표시장치로부터 발생되는 데이터, 스캔신호 및 램프 구동신호의 파형은 실질적으로 도 6과 동일하다. The waveforms of the data, the scan signal, and the lamp driving signal generated from the liquid crystal display are substantially the same as in FIG. 6.
도 10은 데이터 변조부(81)를 상세히 나타낸다.
10 shows the
도 10을 참조하면, 데이터 변조부(81)는 상위 비트 버스라인(102)에 접속된 프레임 메모리(103)와, 상위 비트 버스라인(102)과 프레임 메모리(103)의 출력단자에 공통으로 접속된 룩업 테이블(104)을 구비한다.Referring to FIG. 10, the
프레임 메모리(103)는 최상위 비트(MSB)를 1 프레임기간 동안 저장하고 저장된 데이터를 룩업 테이블(104)에 공급하게 된다. 여기서, 최상위 비트(MSB)는 8 비트의 소스 데이터(RGB) 중에서 상위 4 비트로 설정된다. The
룩업 테이블(104)은 상위 비트 버스라인(102)으로부터 공급되는 현재 프레임(Fn)의 최상위 비트(MSB)와 프레임 메모리(103)로부터 공급되는 이전 프레임(Fn-1)의 최상위 비트(MSB)를 비교한 후에, 그 비교결과에 따라 표 1과 미리 저정된 변조 데이터(MMSB)를 선택하게 된다. The lookup table 104 selects the most significant bit MSB of the current frame Fn supplied from the upper
룩업 테이블(104)에 의해 선택된 최상위 비트의 변조 데이터(MMSB)는 하위 비트 버스라인(101)으로부터 공급되는 최하위 비트(LSB)와 가산되어 데이터 구동부(82)에 공급된다. The most significant bit modulated data MMSB selected by the lookup table 104 is added to the least significant bit LSB supplied from the lower
한편, 데이터 변조부(81)는 도 11과 같이 8 비트의 풀비트를 저장하는 프레임 메모리(111)와, 풀비트의 정상 데이터를 비교하여 풀 비트의 변조 데이터를 출력하는 룩업 테이블(112)로 구성되어 풀비트 단위로 데이터를 변조할 수도 있다.
Meanwhile, as illustrated in FIG. 11, the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동방법 및 장치는 필드순차구동방식으로 구동되는 액정표시장치에 있어서 액정패널에 OCB 모드로 배향된 액정을 주입하고 OCB모드 액정에 인가되는 전압을 높이기 위하여 데이터를 변조하게 된다. 그 결과, 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동방법 및 장치는 필드순차구동방식에서 요구되는 응답시간 내로 액정을 구동할 수 있으므로 필드순착구동방식에서의 화질열화를 최소화하여 화질을 높일 수 있게 된다. As described above, the method and apparatus for driving a liquid crystal display according to the present invention inject a liquid crystal oriented in an OCB mode into a liquid crystal panel in a liquid crystal display device driven by a field sequential driving method and apply a voltage applied to the OCB mode liquid crystal. It will modulate the data to increase it. As a result, the method and apparatus for driving the liquid crystal display according to the present invention can drive the liquid crystal within the response time required in the field sequential driving method, thereby minimizing the deterioration of the image quality in the field sequential driving method, thereby improving the image quality.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 데이터 변조부는 룩업테이블 이외에도 프로그램과 이를 실행하기 위한 마이크로 프로세서 등과 같은 형태로도 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. For example, the data modulator may be implemented in the form of a program and a microprocessor for executing the program in addition to the lookup table. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
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