KR0171913B1 - 액정표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화소마다 스위칭 소자를 설치한 액티브 매트릭스 방식의 액정표시장치, 또한 화소 또는 주사선마다 선택용의 스위치 소자가 설치된 액정표시장치의 구동방법에 관한 것으로서, 서로 교차하는 방향으로 복수개 배치된 신호선 및 주사선, 이들 각 선의 교차부마다 설치되어 매트릭스 배치된 화소전극, 각각의 화소전극과 신호선 사이에 각각 접속되어 주사선에 의해 제어되는 스위칭 소자(TFT)로 이루어지는 TFT-LCD 패널(1)을 구비하고, 주사신호를 인가시에는 TFT가 표시신호의 기입동작을 실시하고, 주사신호가 무인가시에는 TFT가 표시신호의 유지동작을 실시하여 화상을 표시하는 액정표시장치에 있어서, 표시신호의 기입동작시에는 TFT의 도통특성을 높이는 동시에 표시신호의 유지동작시에는 TFT의 차단특성을 높이도록 주사신호의 제어를 실시하는 주사신호 제어회로(5)를 설치하고 있으며, 이것에 의해 주사신호구동IC의 다이나믹렌지의 좁음에 의한 기입 특성의 악화나 유지특성의 악화를 방지할 수 있으며, 동시에 액정자체의 악화도 방지할 수 있고, 화질이 좋고 수명이 긴 액정표시장치를 제공할 수 있으며, 또한 각각 선택용의 스위치 소자가 붙은 A개의 화소를 갖는 액티브 매트릭스형 액정표시장치에 있어서, 1장의 프레임 화상을 시간축을 따라 순서대로 표시하는 n개의 서브 필드 SF11, SF12, SF13으로 분할하고, 이들을 상기 화소내의 A÷n×m(여기서 A는 양의 정수, n은 3이상 A이하의 양의 정수, m은 n이하의 양의 정수)개의 화소로 기본적으로 구성하며, 서브 필드 SF11, SF12, SF13마다 화소의 간격이 다르게 하여, 시간축을 따라 화소간격이 불규칙하게 변화하도록 함으로써 각각에 스위치 소자가 붙은 복수의 화소 또는 주사선에 의한 화상을 표시하는 표시장치에 있어서 반사왜곡 및 가로 줄무늬 흐름을 보기 어렵게 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 및 그 구동방법

제1도는 교류구동을 실시하기 위해서 일반적으로 사용되고 있는 프레임 반전구동에 있어서의 각 전극의 전위파형을 나타내는 도면.

제2도는 스위칭 소자로서 사용되고 있는 TFT의 일반적인 특성을 나타내는 도면.

제3도는 제 1 실시예에 의한 액정표시장치의 기본구성을 나타내는 블럭도.

제4도는 제 1 실시예에 사용한 주사전극 제어회로의 일례를 나타내는 도면.

제5a도 및 제5b도는 제 1 실시예에 있어서의 주사전극 구동회로와 주사전극 제어회로를 사용한 경우의 주사신호의 예를 나타내는 도면.

제6도는 제 1 실시예에 있어서 주사전극 구동회로의 출력 다이나믹렌지를 확대한 경우의 TFT-LCD 패널의 각 전극의 전위를 나타내는 도면.

제7도는 제 2 실시예에 사용한 주사전극 제어회로(5)의 구성예를 나타내는 도면.

제8도는 제 2 실시예에 있어서의 레벨 쉬프트회로의 구성예를 나타내는 도면.

제9도는 제 3 실시예에 사용한 주사전극 제어회로의 구성예를 나타내는 도면.

제10도는 제 4 실시예에 있어서의 회로 구성을 나타내는 도면.

제11도는 제 4 실시예에 있어서의 게이트의 구동전압 및 타이밍 챠트를 나타내는 도면.

제12도는 제 5 실시예에 있어서의 회로구성을 나타내는 도면.

제13도는 제 5 실시예에 있어서의 게이트의 구동전압 및 타이밍 챠트를 나타내는 도면.

제14도는 제 6 실시예에 있어서의 게이트의 구동전압 및 타이밍 챠트를 나타내는 도면.

제15도는 플리커량과 라인형상의 방해줄이 검지되었는지의 가부관계를 나타내는 도면.

제16도는 MF구동법의 개념을 나타내는 도면.

제17a도 및 제17b도는 화소의 전위변동파형 및 플리커 성분을 나타내는 도면.

제18a도 및 제18b도는 MF구동시의 플리커 성분을 나타내는 도면.

제19도는 휘도 변화의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면.

제20a도 및 제20b도는 본 발명의 제 7 실시예에 의한 액정표시장치의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도.

제21도는 본 발명의 제 7 실시예에 의한 구동방법에 의한 서브필드를 나타내는 도면.

제22a도 및 제22b도는 본 발명의 제 8 실시예에 의한 액정표시장치의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도.

제23도는 본 발명의 제 8 실시예에 의한 구동방법에 의한 서브필드를 나타내는 도면.

제24도는 본 발명의 제 8 실시예에 의한 구동방법에 있어서의 구동신호전압 및 타이밍 챠트를 나타내는 도면.

제25a도 및 제25b도는 가로 줄무늬 흐름 현상에 관하여 본 발명의 제 8 실시예에 의한 구동방법과 종래의 멀티 필드 구동법을 비교하여 나타내는 도면.

제26도는 동화상(動畵像)에 있어서 화상신호가 전환되었을 때의 표시화상을 나타내는 도면.

제27도는 본 발명의 제 9 실시예에 의한 액정표시장치의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도.

제28도는 본 발명의 제 10 실시예에 의한 액정표시장치의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도.

제29도는 본 발명의 제 11 실시예에 의한 구동방법에 의한 서브필드를 나타내는 도면.

제30도는 본 발명의 제 11 실시예에 의한 액정표시장치의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12, 62, 82 : 액정표시패널 14 : 서브필드 분할처리부

16, 36 : 신호선 드라이버 18 : 화소 또는 주사선 선택신호 발생회로

22, 92 : 게이트선 구동회로 24 : 액정표시패널의 셀

34 : 인터레이스 처리회로 38, 88 : 주사선 선택신호 발생회로

40 : n카운터 회로 42, 72 : 게이트선 구동회로

66, 82 : 신호선 드라이버 68 : 화소선택신호 발생회로

81 : 액정 패널 83 : 게이트 드라이버

84 : 컨트롤 신호 발생기 85 : 제어량 검출회로

86 : 주사법 가변회로 87 : 영상선택회로

본 발명은 화소마다 스위칭 소자를 설치한 액티브 매트릭스 방식의 액정표시장치에 관한 것이고, 또한 1화소 또는 주사선마다 선택용 스위치 소자가 설치된 액정표시장치의 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로 신호선과 주사선의 교차부에 스위칭 소자를 통하여 화소전극을 형성하고, 상기 화소전극을 매트릭스상으로 배치한 액정표시장치(LCD)에서는 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(TFT)가 널리사용되고 있다. 이런 종류의 TFT-LCD에 사용되는 TFT는 드레인, 게이트, 소스전극으로 이루어지는 3단자의 소자이고, 각각 드레인에는 표시신호를 공급하는 신호선이, 게이트에는 주사신호를 공급하는 주사선이, 소스에는 화소를 구성하는 화소전극이 접속되어 있다. 따라서 매트릭스상으로 배치된 각 화소전극에 표시신호를 기입하기 위해서는 드레인에 표시신호를 인가하여 게이트에는 주사신호를 인가하고, TFT의 드레인·게이트간을 도통시킴으로써 기입한다. 또한 각 화소전극에 표시신호를 유지하기 위해서는 게이트에 주사신호를 인가하지 않고 드레인·게이트간의 도통을 매우 작게 함으로써 실시한다.

종래 TFT에 인가하는 표시신호나 주사신호 등을 공급하는 회로(표시신호 구동회로, 주사신호 구동회로)에는 전용 회로구성이 채용되고 있어, 집적화(IC화)된 구동회로가 사용되고 있다. 이와 같이 전용 구동 IC를 사용하기 때문에 IC의 제조 프로세스에 의한 내압 특성이 한정되어 있으며, 모든 TFT-LCD에 대해서 충분한 구동 특성을 얻을 수 없다. 예를 들면 TFT-LCD가 정밀하여 각 화소를 주사하는 시간이 짧아지는 경우에는 TFT의 충분한 도통 특성을 얻을 수 없어지나, 주사 주기가 길어지는 경우나 TFT-LCD의 사용 환경이 엄격한 경우에는 충분한 유지 특성을 얻을 수 없으며, 표시화소의 악화나 TFT-LCD 그 자체의 악화를 초래할 경우가 있었다.

제1도는 교류구동을 실시하기 위해서 일반적으로 사용되고 있는 프레임 반전구동에 있어서의 각 전극의 전위파형을 나타내는 파형도이다. 상기 문제를 제1도, 제2도를 이용하여 간단하게 설명한다. TFT-LCD에서는 사용하고 있는 액정이 직류성분에 의해 악화하지 않도록 교류구동을 실시한다. 제1도에서는 교류구동을 실시하기 위해서 일반적으로 사용되고 있는 프레임 반전구동에 있어서의 각 전극의 전위파형을 나타내고 있다. 제1a도의 +Vsig는 교류화된 표시신호의 정극성 전위, -Vsig는 동 부극성 전위, Vsc는 표시신호를 교류화할 때의 중심 전위, Vg는 주사신호파형을 나타내고 있다. 제1b도는 화소에 유지되는 표시신호인 화소전위(Vp), 제1c도는 화소전위와 주사신호파형(Vg)의 전위차(Vg-Vsig)를 나타내는 파형이다.

제2도는 TFT-LCD의 스위칭 소자로서 사용되고 있는 TFT의 일반적인 특성을 나타내는 특성도이다. 제2도의 횡축(Vgs)은 TFT의 소스·게이트간 전압, 즉 화소전위(Vp)와 주사신호(Vg)의 전위차를 나타낸다. 제2도의 횡축(Id)은 TFT의 드레인 전류, 즉 화소전극과 표시전극간에 흐르는 전류량을 나타내고 있다. 제2도에서 표시신호를 기입할 때에는 Vgs가 0 [V]보다 높은만큼 Id는 많이 흐르기 때문에 TFT의 도통이 좋고, 또한 표시신호의 유지시에는 Vgs가 0 [V]보다 낮아지면 Id가 적어져 TFT의 유지특성이 좋아짐을 알 수 있다. 그러나 제1c도에 나타내는 바와 같이 실제의 TFT-LCD에서는 정극성의 표시신호를 기입할 때에는 제2도의 +Vgs에 대응하는 Vgh-Vsig가 0 [V] 부근까지 작아져 TFT의 도통 특성이 나빠진다. 또한 제1c도에 나타내는 바와 같이 부극성의 표시신호의 유지시에는 제8도의 -Vgs에 대응하는 Vgi-Vsig가 0 [V]부근까지 작아져 TFT의 유지 특성이 나빠진다.

이와 같은 TFT의 도통 특성의 악화나 유지 특성의 악화는 제1도, 제2도의 예에서 분명히 한 바와 같이 도통 특성, 유지 특성에 큰 영향을 주는 주사신호(Vg)의 전압범위, 즉 다이나믹 렌지가 좁은 것이 원인이다. 또한 상기한 바와 같이 주사신호 구동회로는 IC화되어 있어 IC프로세스에 의한 내압특성으로 다이나믹 렌지가 결정된다. 따라서 종래와 같이 주사신호구동IC를 그대로 사용하고 있던 것은 TFT의 도통 특성 즉 기입 특성의 악화나 유지특성의 악화를 초래하여 표시화상의 화질을 악화시킬 뿐만 아니라 액정을 완전하게 교류구동할 수 없어지기 때문에 액정에 직류전압이 인가되며, TFT-LCD 그 자체를 악화시켜 버리는 결점이 있었다.

한편 최근 LCD의 고해상도화(다화소화)에 따라 구동주파수가 고속화되고 있고, 이와 같은 상황에서 구동 IC를 저전압화하여 고속신호에 대응시키는 것을 목적으로 하며, 공통(common) 전극을 화상의 극성과 반대로 돌리는 공통 반전구동(일본국 공개특허공보 제 80-28649 호)이나 전원전압을 화상의 극성에 동기하여 시프트하는 전원 레벨 쉬프트 구동(일본국 특허출원 제 92-48313 호)이 제안되고 있다. 그러나 공통 반전구동은 대용량의 공통을 수평구동주기(15∼30 마이크로초)로 구동하지 않으면 안되기 때문에 소비전력이 증대한다. 또한 전원 레벨 쉬프트 구동은 대용량의 전원용량을 구동하지 않으면 안되기 때문에 강력한 구동회로가 새로이 필요하게 되며 도트반전 등 고속으로 전원을 구동하지 않으면 안되는 구동에는 적용이 어렵고, 현재 신호선 반전구동에 한정되어 실시되고 있다. 신호선 반전구동은 화면을 크게 할 때에 공통의 저항이 증대하기 때문에 발생하는 횡크로스 토크가 발생하기 어려운 특성을 가지지만, TFT의 리크에 의한 종스트로크는 발생하기 쉽기 때문에 TFT특성에 대한 요구사양이 엄격해진다.

이와 같은 문제점을 해결하는 방법으로서 전극은 일정하게 하고 구동IC내부에 스위치를 설치하여 필드마다 구동하는 신호선을 전환하는 방법이 제안되고 있다(일본국 공개특허공보 제 91-51887 호, 일본국 출원 제 89-188299 호). 그러나 이와 같은 방법을 이용해도 신호선 반전과 라인 반전을 조합시킴으로써 고화질화할 수 있는 도트 반전 구동을 실현하는 경우 1라인마다 극성을 반전하지 않으면 안되기 때문에 소비전력이 증대한다.

또한 최근에는 1장의 필드화상을 홀수매의 서브 필드로 분할함으로써 구동주파수를 내리는 구동법(MF구동법)이 제안되고 있다(일본국 특허출원 제 90-69706 호). 이 MF구동법은 소비전력의 절감에 유효하고, 또한 면플리커에 대해서도 매우 유효한 방법이지만, 유지시간이 대폭 커지기 때문에 1화소마다의 플리커 성분이 커진다. 그 때문에 필드마다 발생하는 가로줄무늬가 보여, 정지화상의 화질악화를 초래하는 문제가 있다. 또한 MF구동법은 동화상을 표시했을 때에 액정의 응답이 나쁜 것, 1화소를 구동하는 간격이 1필드보다 길어지는 것에서 인터레이스에 의해 화상이 빗형상으로 흐트러지는 방해가 발생하고, 동화상의 화질을 악화시키고 있다.

한편 액정표시장치는 얇고 가벼우며 저전압구동이 가능하기 때문에 손목시계, 전자식 탁상시계를 비롯해서 워드 프로세서나 퍼스날 컴퓨터, 그리고 소형 게임기기 등에 널리 사용되고 있다. 또한 펜 입력전자수첩으로서의 요구가 높아지고, 휴대용 단말기(PDA)로의 수요도 증가하고 있다.

멀티 미디어화가 진행함에 따라서 하나의 화면에 복수개의 화상을 표시하게 되고 대화면화 및 고정밀화가 조건이 되면 정보량도 증가하고, 구동주파수가 높아진다. 이것에 의한 소비전력의 증가가 문제가 되어 저소비전력화를 위한 구동방법(예를 들면 일본국 특허출원 제 90-69706 호)이 제안되고 있다. 이 방법을 여기서는 멀티 필드 구동법이라 한다. 이 멀티 필드 구동법은 면플리커에 대해서는 매우 유효한 수단이지만, 유지 기간이 대폭 커지기 때문에 1화소마다(통상은 1라인마다)의 플리커 성분이 커진다. 그 때문에 필드마다 발생하는 가로 줄무늬(라인방해)가 보이며, 정지화상의 화질 악화를 초래할 문제가 있다.

또한 정지화상이나 동화상에 상관이 없는 고정밀의 화상에 있어서는 각 플리커 성분이 보상되지 않게 되며, 그 플리커 성분 중 정극성과 부극성의 차에 의해 발생하는 새로운 캐리어가 공간 주파수 축상에 발생하고, 그것에 의해 반사왜곡이 발생하는 것이 실험에 의해 분명하게 되었다. 이 반사왜곡은 정지한 것이 아니라 움직이기 때문에 시각(視覺)의 시공간 주파수 특성으로 확인되는 영역에 들어오면 대폭 화질악화를 발생시키게 된다.

이상과 같이 멀티 필드 구동법에 있어서는 라인 방해와 그것에 기인하는 반사왜곡이 화질을 악화시키게 된다. 통상 이것을 보정하는 수단으로서 블랭킹(blanking) 기간(귀선기간)중에 보정을 하는 것이 이용되지만, 이것으로는 불충분했다.

또한 동화상에 관해서는 이밖의 문제로서 구동주파수가 내려감으로써 신호를 충분하게 바꿔쓸 수 없으며, 잔상 현상이 발생해 버린다. 따라서 동화상에 관해서는 신호 처리계의 수단이 각별히 필요하게 된다.

이와 같이 TFT 등의 스위칭 소자를 이용한 액티브 매트릭스 방식의 LCD에 있어서는 주사신호구동 IC의 제조 프로세스에 의해 결정되어 있는 주사신호구동 IC의 다이나믹 렌지를 그대로 사용한 것에서는 TFT의 도통 특성의 악화나 유지특성의 악화를 초래하고, 표시화상의 화질을 악화시킬 뿐만 아니라 액정을 완전하게 교류구동할 수 없어지기 때문에 액정에 직류전압이 인가되며, 액정 그 자체를 악화시켜 버리는 문제가 있었다.

또한 고해상도를 위한 구동주파수의 고속화에 따라서 소비전력의 증대를 초래하거나, 횡 크로스 토크나 종 크로스 토크 등에 의해 화질이 악화한다. 또한 소비전력을 저감할 수 있는 MF구동법에서는 정지화상은 유지기간이 길기때문에 라인 플리커가 증대하여 라인 방해가 되며, 동화상은 빗형상으로 앞 필드의 화상이 남기 때문에 화상이 악화하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 사정을 고려하여 실시된 것으로, 그 목적으로 하는 바는 주사신호구동IC의 제조 프로세스에 의해 결정되어 있는 주사신호구동IC의 다이나믹 렌지의 좁음에 의한 기입 특성의 악화나 유지특성의 악화를 방지할 수 있으며, 또한 액정 자체의 악화도 방지할 수 있으며, 고화질로 수명이 긴 액정표시장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 소비전력이 적어 동화상나 정지화상나 화질이 좋은 화상을 재현할 수 있는 액정표시장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 각 플리커 성분에서 충분히 보상할 수 없는 플리커 성분 중, 정극성과 부극성의 차에 의해 발생하는 캐리어의 반사왜곡을 시가(視覺)의 시공간 주파수 특성에 의해 인식되지 않는 영역으로 하는 액정표시장치의 구동방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 동화상 등 구동 주파수보다 정보의 주파수가 높은 것에 대해서는 잔상 현상의 발생을 억제하기 위해 신호에 맞춘 임의(random) 구동을 실시하는 액정표시장치의 구동방법을 제공함에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은 다음과 같은 구성이 채용되고 있다. 즉 본 발명의 액정표시장치는 서로 교차하는 방향으로 복수개 배치된 신호선 및 주사선과, 이 각 선의 교차부마다 설치되어 매트릭스 배치된 화소전극과 각각의 화소 전극과 신호선 사이에 각각 접속되어 주사선에 의해 제어되는 스위칭 소자를 구비하고, 주사선에 주사신호를 인가할 때는 스위칭 소자가 표시신호의 기입 동작을 실시하고, 주사선에 주사신호를 인가하지 않을 때에는 스위칭 소자가 표시신호의 유지 동작을 실시하여 화상을 표시하는 액정표시장치에 있어서, 표시신호의 기입 동작시에는 스위칭 소자의 도통 특성을 높이도록 하고, 또한 표시신호의 유지동작시에는 스위칭 소자의 차단특성을 높이도록 주사신호의 제어를 실시하는 주사신호 제어수단을 설치하는 것을 특징으로 한다.

여기서 본 발명의 액정표시장치의 바람직한 실시태양으로서는 다음의 것을 들 수 있다.

(1) 스위칭 소자는 TFT이고, 소스가 화소전극에, 드레인이 신호선에, 게이트가 주사선에 접속되어 있는 것.

(2) 주사신호 제어수단은 표시신호 기입 동작시에는 주사신호를 공급하는 주사전극 구동회로의 접지전위에 대한 내전압 특성의 플러스측에 취할 수 있는 전위의 최대값을, 표시신호 유지동작시에는 접지전위에 대한 내전압 특성의 마이나스측에 취할 수 있는 전위의 최대값을 출력하도록 제어하는 것인 것.

(3) 주사신호 제어수단은 복수의 주사전극 구동회로를 제어하고 있으며, 각각의 주사전극 구동회로의 접지전위 및 주사전극 구동회로의 동작전위를 표시신호 기입 동작시와 표시신호 유지동작시에는 가변으로 하는 제어를 실시하는 것.

(4) 주사전극 제어수단은 복수의 주사전극 구동회로를 제어하고 있으며, 각각의 주사전극 구동회로마다 주사전극 구동회로의 동작전위를 가변으로 하는 제어를 실시하는 것.

또한 본 발명의 액정표시장치는 서로 교차하는 방향으로 복수개 배치된 신호선 및 주사선과, 이들 각 선의 교차부마다 설치되어 매트릭스 배치된 화소전극과, 각각의 화소전극과 신호선 사이에 각각 설치되어 게이트가 주사선에 접속되며, 화상신호를 화소전극에 기입하기 위한 스위치로서 움직이는 박막 트랜지스터를 구비한 액정표시장치에 있어서, 박막 트랜지스터의 게이트 전압 또는 게이트의 온(on)시간이, 기입시간, 유지시간 및 주사방법 중 적어도 1개를 정하는 제어신호에 따라서 가변하는 게이트 신호 가변수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

여기서 본 발명의 액정표시장치의 바람직한 실시 태양으로는 다음의 것을 들 수 있다.

(1) 게이트 신호 가변수단이 입력화상이 정지화상인지 동화상인지를 판별하는 정/동검출회로로부터의 출력을 제어신호로 하여 변화하는 것.

(2) 게이트 신호는 입력화상이 정지화상일 때와 동화상일 때에 구동하는 라인수가 다르도록 제어되는 것.

(3) 게이트 신호 가변수단은 적어도 게이트 구동회로의 전원전압을 바꾸는 회로를 포함하고 있는 것.

(4) 게이트 신호를 바꾸는 기간은 화상신호가 신호선에 출력되어 있지않은 기간인 것.

(5) 게이트의 오프 레벨은 플리커의 최소값에서 벗어나 있는 것.

본 발명의 액정표시장치에 의하면 표시신호 기입 동작시에는 주사신호 구동회로 등의 내전압 특성을 플러스측에 쉬프트하여 화소마다 설치된 스위칭 소자의 도통특성으로 높이도록 하고, 표시신호 유지동작시에는 주사신호 구동회로 등의 내전압 특성을 마이너스측으로 쉬프트하여 화소마다 스위칭 소자의 차단 특성을 높이도록 주사신호의 제어실시함으로써 주사신호 구동회로 등의 다이나믹 렌지를 등가적으로 확대할 수 있다. 그리고 주사신호구동IC 본래의 다이나믹 렌지가 좁기 때문에 발생하는 스위칭 소자TFT의 기입 특성의 악화나 유지 특성의 악화를 방지함으로써, 표시화상의 화질악화를 방지하는 동시에 또한 액정의 악화를 방지하고, 고화질의 수명이 긴 액정표시장치를 실현하는 것이 가능하게 된다.

또한 본 발명의 액정표시장치에 의하면 크로스 토크나 플리커의 원인이 되는 TFT의 리크 전류 특성이나 이온 전류 특성을 구동시간이나 유지시간에 따라 최적으로 제어할 수 있기 때문에 저소비전력이라는 특징으로 유지하면서 종 크로스 토크 등을 줄이고 고화질화할 수 있다.

한편 본 발명의 액정표시장치의 구동방법에 있어서는 각각에 선택용 스위치 소자가 설치된 A개의 화소 또는 주사선에 의해 화상을 표시하는 표시장치에 있어서, 1장의 프레임 화상을 시간축에 따라 차례로 표시하는 n개의 서브 필드로 분할하고, 상기 서브 필드를 상기 복수의 화소 또는 주사선내의 A÷n×m(여기서 A는 양의 정수, n은 3이상 A이하의 양의 정수, m은 n이하의 양의 정수)개의 화소 또는 주사선으로 기본적으로 구성했다. 화질을 개선하기 위해서 기입을 실시하는 화소 또는 주사선과 그 근방의 화소 또는 주사선과의 사이에서 플리커를 보상할 수 있는 것이 좋다. 주사선에 의해 화상을 표시하는 경우 1장의 프레임 화상의 화상신호를 n:m으로 인터레이스 처리하고, 이 처리된 화상신호에 따라 상기 스위치 소자를 선택구동할 수 있다.

본 발명의 액정표시장치의 구동방법의 제 1 특징은 상기 화소 또는 주사선의 간격을 상기 서브 필드마다 다르게 하고, 상기 간격을 시간축에 따라 불규칙하게 변화시키는 것이다.

본 발명의 액정표시장치의 구동방법의 제 2 특징은 m/n의 값을 화상신호에 의존하여 변화시키는 것이다.

본 발명의 액정표시장치의 구동방법의 제 3 특징은 상기 서브 필드를 시간축에 따라 그룹화하고, m/n의 값을 상기 그룹마다 다르게 한 것이다. m/n의 값을 전환한 것에 의한 화면의 휘도변화를 보상하기 위해서 전환시의 앞 서브 필드의 화면 휘도를 검출하고, 다음 서브 필드의 화면 휘도로 피드백하는 기능을 갖도록 할 수 있다.

본 발명의 액정표시장치의 구동방법의 제 4 특징은, 표시되는 서브 필드의 화소 또는 주사선에 속하지 않는 화소 또는 주사선내, 변위화소 또는 주사선에 대해서는 선택적으로 기입을 실시하는 것이다. 어떤 화소 또는 주사선에 있어서 기입이 수 프레임에 걸쳐 실시되지 않는 경우에 화면내에서의 휘도얼룩을 보상하기 위해서 다시 한번 기입을 실시하는 기능를 갖도록 해도 좋다.

본 발명의 액정표시장치의 구동방법의 제 2 내지 제 4 특징에 있어서도 바람직하게는 화소 또는 주사선의 간격을 서브 필드마다 다르도록 한다.

본 발명의 액정표시장치의 구동방법의 제 1 특징에 의하면 서브 필드마다 화소 또는 주사선의 간격이 불규칙하게 변화하도록 공간적, 시간적으로 스위치 소자의 온, 오프가 주기적으로 실시되지 않는다. 이것에 의해 예를 들면 액정의 유지특성에 기인하는 화소의 휘도변화가 패널면내에서 공간적, 시간적으로 주기성을 가지지 않기 때문에 시각특성으로 보이는 영역에 적합하지 않으며, 또는 보기 어려워진다. 예를 들면 주사선으로 화상을 표시하기 때문에 화상신호를 n:m으로 인터 레이스 처리한 경우 선택 주사선 간격이 1프레임중에 불규칙하게 변화한다. 따라서 필드기간중에 온되는 주사선이 패널면내에서 공간적으로 주기성을 가지지 않기 때문에, 예를 들면 액정의 유지 특성에 기인하는 화소의 휘도변화(라인방해)가 시각특성으로 보이는 영역에 적합하지 않거나 또는 보기가 어려워져서 화질의 악화를 대폭 개선할 수 있다. 또한 화상에 상관이 없는 것과 같은 고정밀의 화상에 있어서, 정극성과 부극성의 플리커 성분의 차에 의해 발생하는 새로운 캐리어가 공간 주파수 축상에 발생하고, 그것에 의해 반사왜곡이 발생하는 경우 이 반사왜곡에 대해서도 공간적으로 주기성을 가지지 않기 때문에 시각의 시공간 주파수 특성에 적합하지 않거나 또는 보기 어렵게 되며, 화질의 악화를 대폭 개선할 수 있다.

본 발명의 액정표시장치의 구동방법의 제 2 특징에 의하면 예를 들면 동화상과 정지화상으로 m/n의 값을 적당하게 변화시킬 수 있다.

본 발명의 액정표시장치의 구동방법의 제 3 특징에 의하면 어떤 일정한 m/n의 값으로 구동한 것은 플리커가 발생하기 쉬운 화상신호가 입력된 경우에 있어서도 이것을 서브 필드 그룹마다 전환하기 때문에 플리커의 발생 패턴이 그룹마다 다르고, 보기 어려워진다. 제 2 및 제 3 특징에 있어서 전환시의 앞 서브 필드의 화면 휘도를 검출하고, 다음 서브 필드의 화면 휘도에 피드백되도록 하면 m/n의 값을 바꾸는 것에 의한 화면의 휘도 변화를 보상할 수 있다.

본 발명의 액정표시장치의 구동방법의 제 4 특징에 의하면 예를들면 휘도차에 기인하는 잔상을 해소할 수 있다. 동화상 등 구동 주파수보다 정보의 주파수가 높은 것에 대해서는 1프레임의 화상 신호를 서브 샘플링하여 표시하기 때문에, 1프레임의 화상신호는 복수의 서브 필드로 분할된다. 이 때문에 일단 기입된 화소에 대해서는 다시 한 번 기입하기 까지의 비선택기간은 기입시의 화상을 유지하게 되어, 기입시의 휘도와 극단적으로 다른 신호가 비선택기간중에 입력되어 있다고 해도 기입되지 않기 때문에 잔상현상이 되어 나타나게 된다. 따라서 앞 프레임과 다음 프레임의 사이에서 휘도 레벨이 다른 신호에 대해서는 선택적으로 구동하고, 잔상을 발생시키지 않도록 한다.

이하 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선 본 발명의 액정표시장치에 대한 각 실시예(실시예 1 내지 6)에 대해서 이하에 설명한다.

[실시예 1]

제3도는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 액정표시장치의 기본 구성을 나타내는 블럭도이다. 이 장치는 TFT-LCD 패널(1)과, 이 TFT-LCD 패널(1)의 표시신호전극을 패널상측에서 구동하는 상측 표시신호전극 구동회로(2)와, 표시신호전극을 패널하측에서 구동하는 하측 표시신호전극 구동회로(3)와, TFT-LCD 패널(1)의 주사전극을 구동하는 주사전극 구동회로(4)와, 이 주사전극 구동회로(4)의 다이나믹 렌지를 제어하는 주사전극 제어회로(5)로 구성되어 있다. 제3도의 예에서는 상측 표시신호전극 구동회로(2)로 표시신호 Vsig(U)가 공급되고, 상측 표시신호 Vsig(U)을 샘플링하는 상측 수평 펄스 CPH(U)와, 표시신호를 샘플링하는 다이나믹을 제어하는 상측 샘플링 펄스 STH(U)에서부터 상측 표시신호전극 구동회로(2)가 제어되어 TFT-LCD 패널(1)에 상측 표시신호전극 구동회로(2)의 표시신호 Vsig(U)가 공급된다. 마찬가지로 하측 표시신호전극 구동회로(3)로 하측 표시신호 Vsig(D)가 공급되며, CPH(D)와 STH(D)로 이루어지는 하측 제어펄스에 의해 TFT-LCD 패널(1)에 하측 표시신호전극 구동회로(3)의 표시신호 Vsig(D)가 공급되는 상측 표시신호전극 구동회로(2) 및 하측 표시신호전극 구동회로(3)로부터의 각각의 표시신호 Vsig(U), Vsig(D)는 주사전극 구동회로(4)로부터의 주사신호에 의해 TFT-LCD 패널(1)에 기입이 실시되고, 그리고 유지동작이 실시되어 TFT-LCD 패널(1)에 표시신호가 표시된다. 제3도에 나타내는 바와 같이 주사전극 구동회로(4)는 복수의 주사전극구동IC로 구성되어 있으며, 각각의 주사전극구동IC은 그 IC마다 대응한 주사전극 제어회로(5)에 의해 다이나믹 렌지가 제어된다.

제4도는 제 1 실시예에 사용한 주사전극 제어회로(5)의 구성의 일례를 나타내는 회로도이다. 이 주사전극 제어회로(5)는 주사전극구동IC 41∼44에 대응한 주사전극 제어회로 51∼54로 구성되어 있다. 각각의 주사전극 제어회로 51∼54는 주사전극구동IC 41∼44에 입력 및 출력되는 주사전극 제어펄스 STV 및 SO1∼SO4에 의해 주사전극구동IC 41∼44가 주사신호를 출력중인지 아닌지를 검출하여 모드신호 YM1∼YM4를 출력하고, 대응한 주사전극구동 IC 41∼44의 동작 모드를 제어하고 있다.

이하에 제3도 및 제4도를 참조하여 주사전극 제어회로(5)의 상세한 동작을 설명한다. 우선 TFT-LCD 패널(1)의 최초의 주사전극(Y1)에서 n번째의 주사전극(Yn)을 구동하는 주사전극구동IC(41)은 주사전극 제어회로(51)에 의해 제어된다. 주사개시를 나타내는 펄스 STV는 주사전극구동 IC41로 입력됨과 동시에 주사전극 제어회로(51)에도 공급되며, 주사전극 제어회로(51)에 대해서 주사전극구동 IC(41)가 기입모드가 된 것을 알게 된다. 그것에 의해 주사전극 제어회로(51)는 주사전극구동 IC(41)에 공급하는 모드신호를 H레벨로 함과 동시에, 주사전극구동 IC(41)에 공급하는 Vss전위를 접지전위 GND 레벨을 선택하여 주사전극구동 IC(41)에 공급한다. 그렇게 함으로써 주사전극구동 IC(41)는 접지전위 GND 레벨에 대해서 동 IC의 접지전위 GND레벨에 대한 플러스측의 최대전위를 주사전극 구동레벨(기입 레벨)로서 TFT-LCD에 주사신호를 공급가능하게 된다. 예를 들면 주사전극구동 IC로서 텍사스 인스트루먼트사 제작의 TMC 57466을 이용한 경우에는 접지전위 GND레벨에 대한 플러스측의 최대전위 +30[V]을 출력할 수 있다(참고문헌: 일본 텍사스 인스트루먼트사, TFT게이트 드라이버·사용자 매뉴얼 TMC 57466). 또한 주사전극구동 IC(41)가 주사전극(Yn)까지의 주사를 완료하고, 다음단의 주사전극구동 IC(42)에 주사개시를 나타내는 펄스 SO1가 출력되면 펄스 SO1는 다음단의 주사전극구동 IC42로 입력됨과 동시에 다음단의 주사전극 제어회로(52)에 입력되고, 동시에 주사전극 제어회로(51)에도 입력되어 주사전극 제어회로(51)의 주사모드를 유지모드로 한다. 주사전극 제어회로(51)가 유지모드가 되면 주사전극구동 IC(41)에 공급되는 모드 신호는 L레벨이 되는 동시에 주사전극구동 IC(41)에 공급하는 Vss전위를 마이나스의 유지전위(-10[V])를 선택하여 공급한다.

따라서 주사전극구동 IC(41)는 IC자신의 기입 동작이 종료하면 TFT-LCD의 주사전극에 공급하는 유지전위를, 접지전위 GND 레벨로부터 마이나스의 유지전위(-10[V])를 출력한다. 즉 주사전극구동 IC가 기입동작시에는 기입 전위로서 플러스측의 최대전위 +3[V] 을 출력하고, 유지동작시에는 마이나스의 유지전위 -10[V]을 출력하는 것이 가능하게 되며, 주사전극구동 IC의 내전압 특성의 최대값인 30[V]를 초과한 40[V]의 출력전압의 다이나믹 렌지를 실현가능하게 된다.

다음단 이후의 주사전극구동 IC도 동일한 모드제어를 반복함으로써 주사전극구동 IC의 내전압 특성의 다이나믹 렌지를 확대하여 기입하고, 유지동작이 실현가능하게 된다.

제5a도, 제5b도에 제3도의 주사전극 구동회로(4)와 제4도의 주사전극 제어회로(5)를 사용한 경우의 주사신호의 예를 나타낸다.

제6도는 주사전극 구동회로(4)의 출력 다이나믹 렌지를 확대한 경우의 TFT-LCD 패널(1)의 각 전극의 전위를 나타내는 파형도이다. 제6도의 +Vsig는 교류화된 표시신호의 정극성 전위, -Vsig는 동 부극성 전위, Vsc는 표시신호를 교류화할 때의 중심 전위, Vg는 주사신호파형을 나타내고 있다. 제6도는 화소에 유지되는 표시신호인 화소전위 Vp, 제6도는 화소전위와 주사신호파형 Vg와의 전위차 Vg-Vsig를 나타내는 파형이다.

이 제 1 실시예에서는 제1도와는 다르게 제6도에 나타내는 바와 같이 기입시에는 게이트·화소전극간의 전위차 Vgs가 통상의 경우보다도 플러스측에 쉬프트되어 있으며, TFT의 도통 특성이 개선된다. 또한 유지동작시에는 게이트·화소전극간의 전위차(Vgs)가 통상의 경우보다도 마이나스측으로 쉬프트되어 있으며, TFT의 유지동작이 개선된다. 따라서 TFT-LCD 패널(1)의 기입·유지 특성이 개선되며, 고화질의 표시가 실현되는 동시에 액정의 약화를 방지하는 것이 가능하게 된다.

[실시예 2]

제7도는 본 발명의 제 2 실시예에 사용한 주사전극 제어회로(5)의 구성의 예를 나타내는 회로도이다. 이것은 주사전극 제어회로(4)의 동작전위와 접지전위 쌍방을 가변으로 한 경우의 실시예이다.

이 제 2 실시예의 경우도 주사전극 제어회로(5)의 동작은 동일하게 실시된다. 우선 주사전극구동 IC(41)가 주사를 개시할 때에 그것에 대응한 주사전극 제어회로(51)가 주사모드가 되며, 주사전극 제어회로(51)로부터 주사모드의 플러스측 전위(VDDh)가 선택되어 주사전극구동 IC(41)의 주사전위의 플러스측에, 주사모드의 마이나스측 전위(Vssh)가 주사전극구동 IC(41)의 접지전위에 공급된다. 다음에 주사전극구동 IC(41)의 주사가 완료하는 동시에 주사전극 제어회로(51)가 유지모드가 되고, 유지모드의 플러스측 전위(VDD1)가 선택되어 주사전극구동 IC(41)의 접지전위의 플러스측에, 유지모드의 마이나스측 전위(Vss1)가 주사전극구동 IC(41)의 접지전위에 공급된다.

따라서 제7도의 실시예를 이용함으로써 주사전극 구동회로(4)는 주사모드시의 전위 35[V]와 유지모드시의 전위 10[V]를 출력하는 것이 가능하게 되며, 제4도의 실시예와 비교하여 더 주사전극 구동회로의 출력 다이나믹 렌지를 확대가능하게 된다. 또한 제7도에서 선택된 주사전극 구동회로(4)의 접지전위Vss(n)를 사용하여 레벨 쉬프트회로를 구성하는 것에 의해 주사전극 구동회로(4)에 인가되는 주사펄스를 주사모드와 유지모드로 전위를 쉬프트하는 것이 가능하게 되기 때문에 보다 광범위한 출력 다이나믹 렌지를 얻을 수 있다.

제8도는 제 2 실시예에 있어서의 레벨 쉬프트 회로의 구성예를 나타내는 회로도이다. 제8도의 구성에서는 주사전극 구동회로(4)로 인가되는 주사펄스의 L레벨(로직 0)을 Vss(n)으로 크램프할 수 있기 때문에, 주사전극 구동회로(4)에 인가되는 전원전위가 어떻게 변화해도 주사전극 구동회로(4)에 인가되는 주사펄스전위를 주사전극 구동회로(4)의 내압특성내로 억제하는 것이 가능하게 된다. 따라서 제8도에 나타내는 바와 같은 레벨 쉬프트 회로와 제7도에 나타내는 바와 같은 주사전극 제어회로를 조합시킴으로써 단일전원동작의 주사전극 구동회로에서도 주사모드시는 Vss(n)을 플러스전위에, 유지모드시는 Vss(n)을 마이나스전위로 하여 주사펄스를 동전위로 레벨 쉬프트하는 것에 의해 플러스·마이나스의 양전원 동작이 가능하게 된다.

[실시예 3]

제9도는 본 발명의 제 3 실시예에 사용한 주사전극 제어회로(5)의 구성의 예를 나타내는 회로도이다. 이것은 주사전극 구동회로(4)에 인가되는 주사모드전위 VDD(n)와 유지모드전위 Vss(n)을 복수의 전위로 구성하고, 그것을 순차 인가할 수 있는 구성으로 한 것이다. 제9도에서는 주사모드의 고전압측 전위 VDDh에서 유지모드의 고전압측 전위 VDD1 사이를 4개로 분할하고, 마찬가지로 주사모드의 저전압측 전위 Vssh에서 유지모드의 고전압측 전위 Vss1 사이를 4개로 분할하여 순차 주사전극 구동회로(4)에 인가하는 경우의 예를 나타내고 있다.

제9도의 실시예에서는 카운터 회로(513)가 주사전극 제어회로에 대응한 주사전극구동 IC가 주사를 시작하는 수 라인전부터 동작을 비롯해서, 어떤 일정의 주사선마다 유지전위 VDD1과 Vss1에서 순차 주사전위 VDDh와 Vssh측으로 전위를 선택하면서 주사전극 구동회로(4)에 VDD(n)과 Vss(n)의 전위를 인가한다. 그리고 주사전극구동 IC가 주사를 완료하면 일정의 주사선마다 주사전위 VDDh과 Vssh측부터 순차 유지전위 Vss1과 VDD1로 전위를 선택하면서 주사전극 구동회로(4)에 VDD(n)과 Vss(n)의 전위를 인가하는 회로이다. 이 경우 VDD(n)은 VDD(n) 선택회로(511)에서 선택되고, 또한 Vss(n)은 Vss(n) 선택회로(512)에서 선택되며, 선택회로(511) 및 선택회로(512)는 동일 카운터 회로(513)에서 제어된다. 따라서 선택회로(511)와 선택회로(512)로부터 동시에 선택되는 Vss(n)과 Vss(n)의 전위차는 주사전극 구동회로(4)의 내전압특성내일 필요가 있지만, 내전압 특성내이면 임의의 설정가능하다. 따라서 제9도와 같은 구성을 취하는 것에 의해 주사전극 구동회로(4)에 가해지는 전기적인 스트레스를 경감하는 동시에 TFT-LCD 패널(1)에 가해지는 전기적인 스트레스도 경감할 수 있다.

이상 본 발명의 각 실시예에 나타내는 바와 같은 주사전극 제어회로를 사용함으로써 TFT-LCD 패널의 기입·유지특성이 개선되어 고화질의 TFT-LCD가 실현되는 동시에 액정의 악화가 방지가능하게 된다. 또한 상기한 실시예는 주사전극과 주사전극 제어회로에 의해 TFT-LCD 패널의 기입·유지특성이 개선되는 것을 나타내고 있다. 따라서 표시신호전극의 구성이나 TFT-LCD 패널로 인가하는 표시신호의 교류화 방식, 또는 표시신호의 신호의 내용에 의해 제한되는 것이 아니다.

다음에 본 발명의 액정표시장치의 또 다른 실시예에 대해서 설명하기 전에 발명의 이론적인 검토를 실시한다.

우선 구동회로(모듈회로)의 소비전력 등과 같은 원인으로 정해지는지를 검토한다. 여기서 소비전력은 직류적으로 흐르는 바이어스 전류에 의한 소비전력은 포함하지 않는 것으로 한다. 구동회로는 기본적으로 신호선 구동회로, 버퍼회로, 제어신호 발생회로, 공통 구동회로, 게이트선 구동회로로 나뉘어진다. 이하에 각각에 대해서 상세하게 서술한다.

(1) 신호선 구동회로

이것은 신호선을 구동하기 위한 구동 IC로, 디지탈방식과 아날로그방식으로 나눌 수 있지만, OA화상이 디지탈이기 때문에 정합성이 좋은 디지탈 방식에 대해서 소비전력을 검토한다. 디지탈 방식의 구동 IC는 기본적으로 신호의 샘플링 시간을 결정하는 쉬프트 레지스터, 디지탈 신호를 래치하는 래치회로, 디지탈 신호를 아날로그신호로 변환하는 D/A 변환회로, 신호선을 구동하는 출력 버퍼로 이루어져 있다. 여기서 소비전력을 결정하는 요인은 래치회로와 출력 버퍼이기 때문에 이 2개만 생각한다.

래치회로의 최대 소비전력(P1)은 화상신호에 관한 입력등가용량을 C1, 샘플링 클럭에 관한 입력등가용량은 Cck, 화상의 샘플링 주파수를 fs로 하면,

로 나타내어진다.

출력버퍼의 최대 소비전력(Pob)은 신호선 용량을 Cs, 수평구동 주파수를 fh, 수평의 화소수를 Nh로 하면,

로 나타내어진다.

(2) 버퍼회로

버퍼회로는 입력의 디지탈 신호를 받아서 노이즈 제거나 파형정형을 하여 신호선 구동회로에 안정된 신호를 공급하는 부분으로, 생략되는 경우도 있지만 기본적으로 필요하기 때문에 고려해 둔다. 버퍼 회로의 최대소비전력(Pb)은 클럭(fs)에 관한 회로의 입력등가용량을 Cbc, 화상신호에 관한 회로의 입력등가용량을 Cbp로 하면,

(3) 제어신호 발생회로

이것은 기본적으로 게이트 배열화하고 있으며, 신호에 의해 내부의 주파수가 다르지만, 주로 화상의 샘플링 클럭(fs)에 관계하는 소비전력이 중요한 요소라고 생각되기 때문에 게이트 배열 전체의 최대 소비전력(Pga)은 클럭(fs)에 관한 회로의 등가내부용량을 Cgac, 화상신호에 관한 회로의 입력등가용량을 Cgap로 하면,

로 나타내어진다.

(4) 공통 구동회로

이것은 공통 용량(Cc)을 구동하기 위한 것으로, 공통 구동회로의 최대 소비전력(Pc)은 공통의 구동 주파수를 fc로 하면(공통 반전의 경우, fc는 수평구동 주파수(fh)의 반),

로 나타내어진다.

(5) 게이트선 구동회로

이것은 게이트선의 용량(Cg)을 구동하기 위한 것으로, 게이트선 구동회로의 최대소비전력(Pg)은 게이트선의 구동주파수를 fg(통상은 수평구동 주파수 fh)로 하면,

로 나타내어진다.

(6) 회로전체의 소비전력 Pall

이상에서 회로전체의 소비전력(Pall)은

가 되며, 용량(C)과 구동주파수(f)(수평주파수와 화상의 클럭주파수)와 전압(V)의 함수가 된다.

여기서 용량(C)은 디바이스 구조, 전압(V)은 프로세스 및 액정의 V-T특성 등 IC나 액정 패널 구조로 정해지지만, 주파수(f)는 화상의 수평주사 주파수나 플리커 특성 등 시스템 및 화질로 결정되는 것으로, 구동법에 의해 내리는 것이 가능하다. 단, 통상구동 주파수를 내리면 TFT의 오프 리크 전류가 같아도 유지시간이 길어지기 때문에 화소전위의 저하가 커지며, 플리커 성분은 증대하는 동시에 플리커 성분의 주파수도 내려가기 때문에 플리커가 보다 보기 쉬워지며, 대폭적인 화질악화를 초래한다.

그래서 최근 1장의 필드화상을 홀수매의 서브 필드로 분할함으로써 구동주파수를 내리는 구동법(MF구동법)이 제안되어 있다(일본국 특허출원 제90-69706 호).

MF구동법의 개념도를 제16도에 나타낸다. 우선 제 m 프레임 표시시의 구동법을 설명한다. 최초의 Tf/3기간에는 제16도(a)에 나타내는 바와 같이 1, 4, …, N, N+3, N+6, …라인의 게이트선을 구동하는 동시에 홀수번째의 신호선에 정극성, 짝수번째의 신호선에는 부극성의 화상신호와 같이 신호선 반전구동을 실시한다. 다음의 Tf/3기간에는 제16도(b)에 나타내는 바와 같이 2, 5, …, N+1, N+4, N+7, …라인, 다음의 Tf/3기간에는 제16도(c)에 나타내는 바와 같이 3, 6, …, N+2, N+5, N+8, …라인을 구동한다. 다음의 Tf/3기간에는 구동하는 라인은 원래로 되돌아가 제16도(d)에 나타내는 바와 같이 1, 4, …, N, N+3, N+6, …라인이지만,(a)와는 극성이 반대인 구동을 실시함으로써 액정의 교류구동을 실현하고 있다. 그 후는(b)(c)를 역극성으로 한 것뿐이므로 설명은 생략한다.

이상과 같은 구동을 실시한 경우 플리커 성분이 어느 선이 되는가를 해석한다. 우선 플리커의 원인으로는

(1) 온 전류부족

(2) TFT의 통과 전압

(3) TFT의 OFF전류

를 생각할 수 있지만,(1),(2)는 배열 구조나 통과 보정구동에 의해 대응가능하지만,(3)에 대해서는 MF구동이 원리적으로 TFT의 유지시간을 통상구동보다 길게 하는 것임을 생각하면, TFT의 광리크 등을 포함한 OFF특성이 완전하지 않는 한, 이 특성이 통상보다 크게 플리커 특성에 영향을 준다고 생각된다. 그래서(3)의 원인을 중심으로 해석한다.

화소의 전위변동파형을 제17a도에 나타내는 바와 같이 근사한다. 즉 정극성으로 구동하고 있을 때는 유지가 좋기 때문에 Vp의 변동은 작고, 부극성으로 구동하고 있을 때는 유지가 나쁘기 때문에 Vn(Vp)만큼 1필드 사이에 전위변화를 발생하고 있다고 한다. 이 시전위 i(t)는

실제의 투과율변화는 액정의 응답특성을 상기 변동의 주파수 축상으로 맞출 필요는 있지만, 응답특성은 전위 레벨에 의존하는 복잡한 특성이기 때문에 여기서는 화소의 전위변동만을 휘도변화로서 해석한다.

이것을 퓨리에(Fourier)전개하면,

여기서 플리커로서 중요한 기본파 성분(30Hz)만 생각하면, k = 1로써,

즉, 각 화소는 플리커성분으로서 제17b도에 나타내는 바와 같은 F30인 스펙트럼을 가지게 된다. 이 플리커 성분을 제거하는 방법으로써 다음의 방법이 있다.

(1) 휘도변화 i(t) 자신을 고주파로 하는 방법.

(2) 인접하고 있는 화소에 의해 보상하는 방법.

통상 화소신호가 고속화하기 때문에(1)의 방법은 그다지 사용되고 있지 않다. 라인반전(공통반전)이나 신호선 반전은(2)의 방법에 있어서 2화소로 보상하는 것이 있다. 이 경우에 대해서 상세하게 설명한다.

우선 어느 방식이라도 인접화소는 역극성의 신호가 입력되고 있기 때문에 2화소의 평균휘도 ia(t)는 다음식으로 나타내어진다.

이것을 퓨리에변환하여

가 된다. 따라서 ia(ω₀) = 0이 되고, 플리커 성분을 완전하게 제거할 수 있다.

이상은 보상화소가 2화소인 경우이지만, 본 발명자들이 제안하는 MF구동은 보상화소를 N화소까지 넓힌 것으로, 이 때 인접하는 N화소의 평균휘도 ia(t) 및 퓨리에 변환 Ia(ω)은

이다.

3화소로 플리커 성분을 보상하는 경우를 예로 들어 이하 설명한다. 제18a도에 식(8)에서 구해지는 3화소 각각의 투과율 변화 i(t)를 실선, 일점쇄선, 점선으로 나타내고, 이 때의 전체의 투과율 변화를 ia(t)로 나타냈다. 또한 주파수 스펙트럼을 제19도에 나타낸다. 제18a도로부터 분명히 한 바와 같이 서로 보상되는 화소의 투과율 변화 i(t)가 동일하면, 원래 2Tf(Tf:필드동기=1/60초)였던 플리커 성분을, 3화소 보상에 의해 2Tf/3, 즉 1/3주기인 1/90초로 할 수 있기 때문에 플리커로서 보이기 않게 된다. 이것은 주파수 스펙트럼으로 보면 식(13)에서 분명히 한 바와 같이 각 화소의 스펙트럼의 위상이 각각 120도 벗어나 있기 때문에 벡터적으로 가산되며, 그 성분이 없어지는 것을 의미하고 있다. 이 원리를 이용하면 3, 5, 7, …, 2N+1, …화소 즉, 홀수화소로 보상하는 것도 동일하게 가능하고, 보상할 수 있는 화소수가 많은 만큼 구동주파수를 작게 할 수 있기 때문에 소비전력을 저감할 수 있다.

일반적으로 MF구동의 소비전력 PMF는 소비전력을 결정하는 관계식(7)에서

이 식에서 분명히 한 바와 같이 모듈 회로의 구동주파수에 의존하는 소비전력을 1/(2N+1)로 감소시킬 수 있기 때문에 소비전력을 대폭 저감할 수 있다.

MF구동의 해석결과를 기초로 실제의 패널을 이용하여 플리커의 감소효과 실험을 실시했다. 이번은 기초실험이라는 것으로 N=1, 즉 서브 필드수 3에서

1) 통상구동(60Hz)

2) 단순히 구동주파수를 내린 경우(20Hz구동)

3) MF구동(N=1)

에 대해서 투과율 50%의 그레이(Gy) 레벨을 표시하고, 포토디텍터(photodetector)로 투과율의 시간변화를 검출한다. 검출된 시간 변화는 FFT아날라이저(analyzer)에서 주파수 성분으로 변환되고, 기본파인 20, 40, 60Hz 성분이 어느 정도인지를 해석, 평가한다.

통상구동, 20Hz구동, MF구동(N=1)에 대해서 플리커 성분의 평균휘도에 대한 상대 레벨을 측정한 결과를 하기 표 1에 나타낸다. 표 1에서 이하의 것을 알 수 있었다.

(1) 20Hz로 구동주파수를 떨어뜨린 경우는 플리커 성분으로서 20, 40, 60, 80, …이 예상대로 발생하고 있는 것.

(2) MF구동에 의해 예상대로 20Hz 성분이 없어지고, 3배의 60Hz성분으로 변환되어 있는 것.

(3) 60Hz 성분에 대해서도 통상구동과 MF구동이 같은 레벨이고, 플리커에 의한 화질악화는 거의 통상구동과 같은 것.

이상 나타낸 바와 같이 MF구동법은 면플리커에 대해서는 매우 유효한 방법이지만 유지시간이 대폭 커지기 때문에, 표 1에 나타낸 바와 같이 1화소마다(통상은 1라인마다)의 플리커 성분이 커진다. 그 때문에 필드마다 발생하는 가로 줄무늬가 보이거나, 정극성과 부극성의 유지특성의 차에 의해 발생하는 반사왜곡이 정지화상의 화질악화를 초래한다. 이것들을 모두 라인방해라고 부른다. 또한 MF구동법은 동화상을 표시했을 때에 액정의 응답이 나쁜 것과, 1화소가 구동하는 간격이 1필드보다 길게 되어, 인터레이스에 의해 화상이 빗형상으로 흐트러질 방해가 생기고, 동화상의 화질을 악화시키고 있다.

이것을 해결하기 위해서 본 발명에서는 화상신호를 기입하기 위한 스위치로서 움직이는 박막 트랜지스터의 게이트 전압을 기입시간이나 유지시간에 따라서 변하는 게이트 전압 가변수단을 가지고 있는 것을 특징으로 한다. 이하 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다.

[실시예 4]

제10도는 본 발명의 제 4 실시예에 있어서의 회로구성을 나타내는 회로도이고, 제11도는 이 때의 신호파형을 나타내는 파형도이다. 제10도에 있어서 '81'은 액정 패널, '82'는 신호선 드라이버, '83'은 게이트 드라이버, '84'는 컨트롤 신호 발생기, '85'는 제어량 검출회로, '86'은 주사법 가변회로, '87'은 영상선택회로를 나타내고 있다. 이 제 4 실시예에서는 제10도에 있어서의 제어량 검출회로(85)로서 화상의 1주사선 또는 1화소의 신호가 변화하고 있는지의 가부를 검출하는 정지화상·동화상 검출회로를 사용하고 있다. 정지화상·동화상의 검출방법은 여러가지 생각되지만 이하에 그 예를 서술한다.

(1) 1주사선의 1화소가 1필드기간에 적어도 1개라도 있는 문턱값(threshold) Sth1이상 변화하고 있으면 그 주사선이 변화, 즉 동화상으로서 검출한다.

(2) 1주사선을 구성하는 화소내, 1필드기간에 있는 문턱값 Sth2이상 변화하고 있는 화소가 있는 제 2 문턱값 Sth3이상 있으면 그 주사선이 변화, 즉 동화상으로서 검출한다.

(3) 1주사선을 구성하는 화소이고, 1필드기간으로 변화한 양을 겹쳐서 가산한 것이 있는 문턱값 Sth4이상 변화하고 있으면 그 주사선이 변화 즉 동화상으로서 검출한다.

(4) 윈드내에 동화상을 표시하는 경우 등은 그 파일 자체에 동화상이 정지화상(또는 텍스트 화일이든지) 등을 비롯해서 식별자로서 붙어 있는 경우가 있기 때문에 그 때는 그 정보를 보내든지, 한번 보냈거나 그것이 바뀌기까지 메모리에 유지하고 있든지 해서 그 부분만 검출회로를 가지는 일이 없이 전환할 수 있다.

이상 설명한 예 이외에, 그 조합이나 변화의 주파수도 고려한 검출법, 눈의시각 특성으로 겹쳐지는 것 등 특허청구의 범위를 일탈하지 않는 범위에서 바꿀 수 있다.

이 검출결과를 기초로 영상신호에 게이트를 걸거나, TFT의 게이트 드라이버를 제어하거나 한다. 즉 기본적으로 그 필드로 주사하는 주사선(본 실시예에서는 N, N+3, …)은 주사하지만, 주사하지 않는 주사선에 대해서는 그 주사선이 동화상인 경우에 한해 주사하도록 주사신호(통상은 게이트 드라이버의 클리어신호 또는 아웃 풋 가능 신호)를 바꾼다. 이 예에서는 하이레벨로 주사하고, 로레벨에서는 주사하지 않는 경우에 대해 나타내고 있다. 또한 제 4 실시예에서는 영상신호에 대해서도 주사를 하지 않는 경우 게이트를 걸어 신호선 드라이버에 입력하지 않도록 하고 있지만, 신호선 드라이버쪽에서 주사를 실시하지 않을 때는 클럭을 정지하는 등의 대응을 취함으로써 생략할 수도 있다.

이 제 4 실시예에서는 정지화상과 동화상의 검출로 주사방법을 제어하고 있지만, 그 밖에도 온도의 고저, 입사광의 양, 표시화상신호의 극성 등 TFT의 ON·OFF특성에 영향을 주는 신호나 전지의 잔량이나 사용하고 싶은 시간이나 소프트의 나머지 시간 등 소비전력에 영향을 주는 신호에 의해 게이트 주사시간이나 유지시간, 초과주사의 수 등을 포함한 주사방법을 바꿀 수도 있다. 즉 휴대용 기기에 사용하는 경우 등에는 화질보다 소비전력이 중요시되기 때문에, 저소비전력 모드를 부착함으로써 이 정지화상/동화상 검출회로를 움직이지 않도록 해도 좋다.

또한 마찬가지로 더욱 저소비전력화하기 위해서 전지의 잔량을 검출한 신호나 소비전력 모드 전환신호(저소비전력화하기 위해서 백라이트의 광량을 줄이는 방법이 실용화되고 있지만, 광량을 줄임으로서 TFT의 광 리크가 줄어유지시간을 길게 할 수 있기 때문에, 그 경우도 이것에 포함된다)에 의해 정지화상 모드에서도 더 주사간격을 벌려, 상기 예에서는 3라인다마인 것을 5라인, 7라인과 2N+1(N은 정수)를 만족하는 간격으로 주사간격을 크게 하는 것도 특허청구의 범위를 일탈하지 않는 범위에서 적용할 수 있다. 또한 영상신호로서 설명하기 쉽도록 아날로그 신호를 사용하고 있지만, 디지탈 신호로 해도 완전히 동일하게 생각할 수 있다.

[실시예 5]

제12도는 본 발명의 제 5 실시예에 있어서의 회로구성을 나타내는 회로도이고, 제13도는 이 때의 신호파형을 나타내는 파형도이다. 상기한 제 4 실시예에서는 주사신호를 MF구동에 의해 줄여서 주사할 때에 통상구동과 같은 구동시간으로 구동하고, 다른 라인이 정지화상일 때는 남은 시간을 쉬고 있는 것으로 한 것에 대해, 이 제 5 실시예에서는 정지화상일 때는 구동시간을 길게 잡아 TFT의 ON특성을 향상시키는 것을 특징으로 하고 있다. 이것은 동화사일 때에 ON특성이 문제가 된다고 생각되지만, 동화상일 때는 인간의 눈의 특성이 높은 공간 주파수에 대해서 정지화상에 비해서 나빠지기 때문에 다소의 기입부족은 그정도로 화질이 나빠지지 않는다.

이 경우에는 시간축 변환을 하지 않으면 안되기 때문에, 라인 메모리나 프레임 메모리를 사용하여 1라인을 1라인 이상의 시간으로 늦게 출력함으로써 실현할 수 있다. 또한 동화상과 정지화상의 비율을 검출하여 구동시간을 균등하게 나눌 수 있다. 즉 그 필드에서 주사하는 전체 주사선수 n으로 하고, 그 필드에서 주사하는 주사선을 제외한 주사선의 내동화상의 라인수 m, 1 필드기간 Tf로 하면

Ts = Tf /(n+m)

가 되도록 구동기간(Ts)을 정해 주면 동화상/정지화상에 관계없이 구동시간을 확보할 수 있다. 이 때 Ts를 Tf/n의 정수배로 하는 등 회로계를 간략화하는 방법도 생각할 수 있다.

제13도에서는 주사선을 3개에 1개 통상은 주사하고, 동화상의 경우는 그 주사선도 주사하는 경우에 대해서 나타내고 있다. 라인 N, N+3, N+6,…으로 주사하는 경우이고, N라인에 대해서는 N+1, N+2 라인이 정지화상이기 때문에 주사시간을 3배로 취하도록 되어 있다. 즉, 수평의 클럭 주파수는 1/3, 게이트 주사기간은 3배가 되도록 제어된다. 다음의 주사 N+3에서는 N+4가 동화상이기 때문에 2라인을 구동하지 않으면 안된다.

여기서 이 제 5 실시예에서는 동화상의 해상도가 낮아도 화질악화가 적기때문에, 정지화상을 2배, 동화상을 1배의 주사시간으로 함으로써 정지화상에서는 수평 클럭 주파수는 1/2, 게이트 주사기간은 2배, 동화상에서는 양쪽 모두 1배가 되도록 제어된다. 그러나 앞서 서술한 바와 같이 정지화상나 동화상나 마찬가지로 수평 클럭 주파수 2/3, 게이트 주사기간 1.5배로 하는 것도 가능하고, 또한 구동극성에 의해 바꿀 수도 있다. 동화상의 속도가 늦은 경우에는 동화상을 정지화상으로 하여 처리하는 방법도 생각할 수 있다.

또한 윈드내에 동화상을 표시하는 것과 같은 경우에, 윈드외의 정지화상에 대해 동화상의 해상도가 낮은 경우나 표시전체면에 정지화상을 표시하는 경우와 동화상을 표시하는 경우에서 동화상의 해상도에 대해 시각특성이 나빠지는 것을 이용하여 표시속도를 떨어뜨리고 싶을 때에 대한 실시예이다. 이 제 5 실시예에서는 동화상시에는 비인터레이스로 구동했지만, 이 경우는 동화상시에 다수개의 주사선을 동시 구동함으로써 표시를 위한 구동주파수를 내려 소비전력을 내릴 수 있다. 예를 들면 워크스테이션의 화면에 NTSC정도의 동화상을 표시하는 경우에 상당하고, 이 때는 2라인 동시 또는 4라인 동시에 구동하게 된다.

[실시예 6]

제14도는 본 발명의 제 6 실시예에 있어서의 게이트의 구동전압 및 타이밍을 나타내는 파형도이다. 상기한 실시예에서는 게이트의 구동시간을 제어했지만, 이 제 6 실시예에서는 동화상시에 구동시간이 감소하고, 정지화상시에는 화상의 유지시간이 증가하는 것과 같은 경우에는 게이트의 ON레벨이나 OFF레벨을 제어하는 것이 중요하게 된다고 생각된다. 즉 동화상을 표시할 때에는 시(ON시간이 짧은 경우)는 게이트전압을 높게 하고, 정지화상(즉 유지시간이 긴 경우)에서는 OFF레벨을 낮게 한다. 이것은 구동 IC의 내압이 높은 경우에는 전압을 제어함으로써 용이하게 가능하지만, 내압을 초과하는 경우에는 IC의 전원을 할당할 필요가 있다. 이들 변화의 타이밍은 화상신호에 영향이 없는 것과 같이 화상신호가 출력되고 있지 않는 기간으로 바꾸는 것이 바람직하다. 제14도 에서는 상기한 제 5 실시예를 기초로 정지화상의 N과 N+3라인과 동화상의 N+4라인일 때로 내압은 충분히 크게 하고, 진폭은 바꾸지 않고 ON과 OFF의 레벨을 바꾸고 있다. 구동 IC의 내압이 충분히 크지 않은 경우에는 동화상/정지화상에 의해 구동 IC의 전원전압을 할당하지 않으면 안되지만, 그 경우는 라인마다 할당한다고 해도 전원전압을 할당하고 있는 IC는 모두 그 전원전압이 되어 버리기 때문에 다른 라인의 유지특성이 ON특성의 어느 쪽인가를 희생할 필요가 있다. 다만, 완전하게 1화면 정지화상과 동화상모드로 나누어 제어하면 전원전압은 필드마다이상으로 할당되기 때문에 정지화상나 동화상이 연속적으로 표시되는 경우 충분한 효과가 있다.

다음에 게이트 전압을 어떻게 제어해야 하는가를 나타낸다. 우리들은 통상구동의 플리커량(단순히 필드 주파수를 떨어뜨린 경우의 최소주파수 스펙트럼)을 기준으로 실제로 MF구동을 실시했을 때에 라인상의 방해 줄무늬가 흐르는 현상을 확인했다. 그러나 이 방해 줄무늬는 통상 구동의 플리커량이 최저인 때가 최적이 아니라, 어떤 정도 나쁜 편이 보기 어려움을 알았다. 이상의 실시예에서는 정지화상나 동화상에서 게이트 전압을 제어했지만 정지화상 중에서도 광리크량 등에 따라서 구동시간을 가변으로 하는 경우 등, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 바꿀 수 있다.

제15도는 플리커량과 라인상의 방해 줄무늬가 검지할 수 있는지의 가부의 관계를 나타내는 도면이다. 제15도에서 플리커의 최적값은 평균휘도에 대한 플리커량이 -30dB 이상일 때인 것을 알았다. 즉 어느 정도 라인 플리커가 크면 그것이 노이즈가 되어 라인상의 줄무늬를 인식할 수 없어지지만, 작으면 반대로 라인상의 줄무늬가 깨끗하게 보이기 때문에 인식하기 쉬워지는 것으로 생각한다. 단, 더 작아져서 -40dB 이하가 되면 그 줄무늬 자체가 보이지 않게 되기 때문에 TFT나 다이오드의 OFF 특성이 대폭 좋아지면, 이와 같이 플리커를 증가함으로써 OFF특성을 좋게 하도록 게이트의 전압을 내리는 방법이 유효하게 생각된다. 이상의 실시예는 어떤 제어량을 자동적으로 발생하고 게이트의 ON, OFF레벨을 가변으로 했지만, 제6실시예에서는 제어단자를 장치의 외측에 배치하고, 매뉴얼로 가변하게 할 수 있는 것이다. 게이트의 전압레벨은 통상 구동에서는 외부에서 움직이지 않도록 되어 있지만, MF구동에서는 라인상의 줄무늬가 보이는지의 가부는 개인차나 1필드기간에 주사하는 주사선수로 변화하는 일이나 온도 등의 외부 환경에 의해서도 변화한다. 따라서 외측에서 매뉴얼로 가변할 수 있는 구조가 바람직하다. 또한 매뉴얼로 상기 주사선수를 바꿀 수 있는 구조에 의해 그것에 연동하여 게이트 신호를 바꿀 수도 있다. 게이트 신호를 바꾸는 수단을 본 발명은 가지고 있기 때문에, 이 구조로 하는 것에 의한 회로의 추가는 거의 없다. 또한 정지화상만이 사용목적인 표시장치의 경우에는 동화상에서의 최적 게이트 전압의 오프레벨 보다 오프전압을 내려 두는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 액정표시장치에 의하면 등가적으로 주사신호 구동회로의 다이나믹 렌지를 확대함으로써 주사신호구동 IC 본래의 다이나믹 렌지의 좁음에 의한 스위칭 소자의 기입 특성의 악화나 유지특성의 악화를 방지함으로써 표시화상의 소착, 플리커 등의 화질악화를 방지하고, 동시에 액정의 악화를 방지하여 고화질이고 수명이 긴 액정표시장치를 실현할 수 있다. 또한 표시신호전극의 구성이나 인가하는 표시신호의 교류화 방식, 표시신호의 신호의 내용에 의해 제한되는 것이 아니라 주사신호구동 IC를 이용한 TFT-LCD이면 모두 적용가능하다.

또한 본 발명의 액정표시장치에 의하면 TFT 등의 화소 스위치의 유지시간이 길어지는 것과 같은 경우의 오프 리크 전류에 의한 플리커, 소착, 라인방해, 반사왜곡 등의 증대를 억제할 수 있으며, 또한 외부에서 그 특성을 바꿀 수 있도록 함으로써 라인방해의 보는 방법의 개인차 및 시간, 온도 등에 의한 특성 변화를 보상할 필요가 있기 때문에 고화질의 액정표시장치를 실현하는 것이 가능하게 된다.

또한 유지시간을 광 리크량에 의해 바꾸는 수단을 설치함으로써 구동주파수를 최적으로 내릴 수 있기 때문에 저소비전력화가 가능하게 된다. 또한 정지화상일 때는 게이트의 오프 레벨을 내림으로써 유지시간을 길게해도 화질악화가 없어지고 소비전력을 내릴 수 있는 동시에, 동화상일 때는 온 레벨을 올림으로써 보다 기입 고속으로 할 수 있다.

다음에 본 발명의 액정표시장치의 구동방법에 대한 각 실시예(실시예 7 내지 11)에 대해서 이하에 설명한다.

[실시예 7]

제20a도는 본 발명의 제 7 실시예에 의한 액정표시장치의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도이다. 이 제 7 실시예는 1프레임(1장의 프레임 화상)을 복수의 서브 필드(서브 화상)로 분할함으로써 구동주파수를 내린 멀티 필드 구동법을 적용한 것이다. 멀티 필드 구동법은 잘 알려져 있기 때문에 그 상세한 설명은 생략한다. 이 제 7 실시예의 액정표시장치는 제 20a도에 나타내는 바와 같이 액정표시패널(12)과, 서브 필드 분할 처리부(14)와, 신호선 드라이버(16), 화소 또는 주사선 선택신호 발생회로(18), 게이트선 구동회로(22)를 구비한다. 액정표시 패널의 셀(24)은 제20b도에 나타내는 바와 같이 각 화소마다 선택할 수 있는 구성(예를 들면 세그멘트형 디스플레이)으로 되어 있으며, 각 서브 필드를 구성하는 화소의 간격이 불규칙, 즉 선택된 화소의 간격이 서브 필드마다 변화해도 대응할 수 있도록 되어 있다. 서브 필드 분할 처리부(14)에 의해 실시되는 처리내용은 어떠한 내용의 것이어도 좋지만, 이 제 7 실시예에서는 종래 기술에서 문제가 되고 있는 표시화상의 악화를 개선하기 위한 처리내용으로 되어 있다.

이해를 돕기 위해서 제21도에 도시한 바와 같이 9화소중의 3화소를 선택하는(서브 필드수는 9÷3=3) 경우를 예로 들어 이 제 7 실시예에 의한 구동방법을 설명한다. 우선 서브 필드 분할 처리부(14)에 있어서, 예를 들면 제21도에 도시하는 바와 같이 화소(26)를 선택하고, 3장의 서브 필드 SF11∼SF13을 구성한다. 제21도 중 사선을 그은 부분이 선택화소이고, 흰색 부분이 비선택화소이다. 이 경우 서브 필드 분할 처리부(14)에서 출력해야 하는 화상신호가 종래의 1/3로 저감되고 있기 때문에, 멀티 필드 구동법으로 잘 알려져 있는 바와 같이 구동주파수를 저감할 수 있으며, 구동회로(22), 패널(12) 및 신호선 드라이버(16)에서의 소비전력을 낮게 할 수 있다. 또한 패널(12)중의 각 화소에 화상신호를 기입하는 경우는 화소선택신호 발생회로(18)에서 어느 화소를 선택하면 좋을 지를 나타내는 신호가 게이트선 구동회로(22)에 보내지고, 각 화소에 대응한 게이트선이 온하도록 제어된다. 서브 필드 분할 처리부(14)에서는 반사왜곡이 발생하는 요인인 라인방해를 근본적으로 발생시키지 않는 것이 목적이고, 시각의 시공간 주파수가 보이지 않는 영역에서 선택 화소의 간격을 설정하는 것이 가장 효과를 발휘할 수 있다.

이 제 7 실시예에서는 시간축을 따라 화소간격이 불규칙하게 변화하도록 각 서브 필드에서 동수의 화소를 선택하는 경우에 대해 설명을 실시했지만, 선택화소수 및 선택방법에 대해서는 여러가지의 태양으로 바꿀 수 있다. 또한 시간축을 따라 주사선 간격이 불규칙하게 변화하도록 각 서브 필드에서 거의 동수의 주사선을 선택하는 경우에 대해서도 제 7 실시예를 적용할 수 있다.

[실시예 8]

제22a도는 본 발명의 제 8 실시예에 의한 액정표시장치의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도이다. 이 제 8 실시예는 상기한 제 7 실시예의 변경예이고, 이것도 또한 1프레임(1장의 프레임화상)을 복수의 서브 필드(서브화상)로 분할함으로써, 구동주파수를 내리는 멀티 필드구동법을 적용한 것이다. 멀티 필드 구동법은 잘 알려져 있기 때문에 그 상세한 설명은 생략하다. 이 제 8 실시예의 액정표시장치는 제22a도에 나타내는 바와 같이 특히 n:m 인터레이스 처리회로(34)와, 주사선 선택신호 발생회로(38)를 구비한다. 그 외 제 8 실시예의 액정표시장치는 액정표시패널(32)과, 신호선 드라이버(36)와, n카운터 회로(40)와, 게이트선 구동회로(42)를 구비한다. 게이트 구동회로(42)의 구성은 제22b도에 나타내는 바와 같이 되어 있다. 인터레이스 처리회로(34)에 의해 실시되는 처리내용은 어떠한 것이라도 좋지만, 이 제 8 실시예에서는 종래 기술에서 문제가 되고 있는 표시화상의 악화를 개선하기 위한 처리내용으로 되어 있다.

이해를 돕기 위해서 제23도에 도시한 바와 같이 n=6, m=2(서브 필드수는 6÷2=3)경우를 예로 들어 본 실시예에 의한 구동방법을 설명한다. 우선 n:m 인터레이스 처리회로(34)에 있어서 예를 들면 제23도에 도시한 바와 같이 주사선(46)에 대응하는 화소를 선택하고, 3장의 서브 필드 SF21∼SF23을 구성한다. 제23도 중 사선을 그은 부분이 선택주사선이고, 흰색의 부분이 비선택 주사선이다. 이 경우 인터레이스 처리회로(34)에서 출력해야 하는 화상신호가 종래의 1/3로 저감되고 있기 때문에 멀티 필드 구동법에서 잘 알려져 있는 바와 같이 구동주파수를 저감할 수 있으며, 구동회로(42) 및 패널(32)에서의 소비전력을 낮게 할 수 있다. 또한 패널(32)중의 각 화소에 화상신호를 기입하는 경우는 주사선 선택신호 발생회로(38)로부터 어느 화소를 선택하면 좋을 지를 나타내는 신호(S1)가 게이트선 구동회로(42)에 보내지고, n카운터 회로(40)로부터의 신호(S2)를 쉬프트시킨 신호와의 사이에서 각각 앤드회로에 의해 처리된다. 이것에 의해 각 화소에 대응한 게이트선이 온하도록 제어된다.

제24도는 본 발명의 제 8 실시예에 의한 액정표시장치의 구동방법에 있어서의 구동신호전압 및 타이밍을 나타내는 파형도이다. 제24도에는 각 신호선에 대응하는 신호파형이 나타내어져 있지만,「입력」, 「S3」, 「Gn」, 「Pn」은 각각 입력화상신호, 신호선 드라이버(36)에서 패널(32)로의 신호, 각 게이트선의 온/오프, 각 주사선에 대응하는 화소의 전압을 나타낸다. 이 n·m 인터레이스 처리를 실시했다고 해도 반사왜곡이 발생하는 요인인 라인방해는 발생한다. 그러나 제25도a에 도시하는 바와 같이 라인방해의 간격, 또한 주사선을 상부 라인에서 하부 라인으로 순차 주사한 경우에 발생하는 가로 줄무늬 흐름이 없어지기 때문에, 라인 방해의 시공간 스펙트럼이 분산되어 보기에 어려워지고, 동시에 반사왜곡에 대해서도 효과적임을 실험으로 확인하고 있다. 이 제 8 실시예에 의한 구동방법을 이용한 경우, 제25a도와 종래의 멀티 필드 구동법을 이용한 경우, 제25b도와의 주사선에 대응하는 화소의 휘도 변화를 나타낸다. 도면중 흰색, 사선, 그물선의 순서로, 휘도가 명에서 암으로 변화하고, 또한 화소전압이 저에서 고로 변화한다.

상기 설명에서는 입력신호를 6:2로 인터레이스화하는 경우를 예시했지만 통상 n:1 인터레이스 신호에서도, n:m(mn) 인터레이스 신호에서도 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위로 바꿀 수 있다.

이 제 7 및 제 8 실시예에 있어서 서브 필드를 구성하기 위한 화소선택방법으로는 화질을 개선하기 위해서 1프레임내로 플리커가 보상되어 있는 것이 좋다. 라인방해는 화소의 유지특성에 기인하는 것이기 때문에, 화소 또는 주사선의 선택간격으로는 크로스 토크가 발생하기 쉬운 10% 레벨의 화상신호나 투과율이 급격하게 변화하는 50% 레벨의 화상신호에 대해 라인방해, 반사왜곡이 발생하지 않도록 결정하는 것이 바람직하다.

[실시예 9]

본 발명에 있어서는 입력되는 화상신호에 따라서 상기 화소 또는 주사선의 간격을 바꾸어 화상을 표시하기 때문에 화상신호입력부에서의 처리가 필요로 된다. 1프레임의 화상신호는 복수의 서브 필드로 분할되기 때문에 일단 기입된 화소에 대해서는 다시 기입되기 까지의 비선택기간은 기입시의 화상을 유지하게 된다. 따라서 동화상 등의 시간축 방향에 샘플 주파수의 필요한 신호에 있어서는 기입시의 휘도와 극단으로 다른 신호가 비선택기간중에 입력되어 있다고 해도 기입되지 않기 때문에 잔상 현상이 되어 나타난다.

제26도에는 마우스 등으로 커서를 움직인 경우의 잔상 현상을 3:1, 5:2, 3:2 인터레이스 구동으로 나타낸 것이다. 3:1 인터레이스 구동한 경우 잔상이 많고 새로운 화상신호가 거의 나타나 있지 않다. 5:2 인터레이스 구동에서는 잔상도 있지만 새로운 화상신호도 나타나 있다. 그리고 3:2 인터레이스 구동에 있어서는 잔상은 적고 새로운 화상이 많이 나타나 있다. 1프레임에서의 서브 필드수를 증가한 것에 의한 화상신호의 변화가 현저하게 나타나 있다.

제27도는 본 발명의 제 9 실시예에 의한 액정표시장치의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도이다. 이 제 9 실시예의 액정표시장치는 제22도a에 도시한 제 2 실시예로부터의 변경개소로서 동화상/정지화상 검출처리부(52)와, 이것에 접속된 n:m=3:1, 5:2, 3:2의 3개의 인터레이스 처리회로(54a, 54b, 54c)와, 멀티 필드 구동법 선택처리부(56)와, 인터레이스 처리회로(54a, 54b, 54c)를 전환하기 위한 스위치(58)를 구비한다. 동화상/정지화상 검출처리부(52)에 의해 다음 프레임으로 적당한 멀티 필드 구동법을 판별하여 스위치(58)를 전환한다. 각 n:m 인터레이스 구동에 있어서 주사선은 제 2 실시예에서 설명한 바 와 같이 간격이 불규칙하게 변화하도록 해도 좋다.

[실시예 10]

제28도는 본 발명의 제 10 실시예에 의한 액정표시장치의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도이다. 이 제 10 실시예에 의한 장치는 멀티 필드 구동을 실시하기 위한 기본적인 구성을 갖는 것이 전제가 되지만, 멀티 필드 구동을 위한 구성에 대해서는 예를 들면 제 7 실시예와 설명이 중복되기 때문에 여기서는 생략한다. 이 제 10 실시예의 액정표시장치는 액정표시패널(62)과, 신호선 드라이버(66)와, 화소선택신호 발생회로(68), 게이트선 구동회로(72)에 첨가하고, 변위화소 검출회로(64) 및 화소신호 발생회로(74)를 구비한다. 액정표시 패널의 셀은 각 화소마다 선택할 수 있는 구성(예를 들면 세그먼트형 디스플레이)으로 되어 있다. 변위화소 검출회로(62)는 앞 프레임과 다음 프레임 사이에서 다른 신호에 대해서 그 변위화소를 검출한다. 이것에 대해서 화소신호 발생회로(74)가 그 변화한 화상신호를 출력하고, 화소선택신호 발생회로(68)가 화소를 선택한다. 즉, 변위화소만을 선택하여 기입을 실시한다. 이 때문에 앞 프레임 신호를 일단 프레임 메모리에 기억하고, 다음 프레임 사이와의 상관에 의해 신호의 선택, 비선택을 결정한다. 잔상은 앞 프레임과 다음 프레임과의 휘도차가 요인이 되기 때문에, 예를 들면 계조신호의 고위비트만, 또는 그것을 종합한 화소를 서브 샘플하여 선택기준으로 해도 좋다. 이것에 의해 신호처리계로는 보다 간단한 구성으로 실시할 수 있다. 예를 들면 4비트의 계조신호로 구성되어 있는 화상신호에 대해서는 고위 2비트를 선택기준으로 하고, 이 비트 앞 프레임에서 H가 입력되고, 다음 프레임에서 모두 L이 입력되고 있는 경우에는 그 화상신호를 선택시키도록 한다. 또한 화소의 유지특성을 고려하여 수 프레임에 걸쳐 기입이 실시되지 않는 화소에 대해서는 화면내에서의 휘도얼룩을 보상하기 위해서 다시한번 기입하는 기능을 설치해도 좋다.

이 제 10 실시예의 이상의 설명에서는 변위화소를 검출하는 것으로 하여 설명하고 있으며, 예를 들면 제 1 실시예와 같이 액정표시 패널에 셀이 각 화소마다 선택할 수 있는 구성으로 적용할 수 있다. 변위화소를 대신하여 변위주사선을 검출하면 제 8 및 제 9 실시예와 같은 n:m 인터레이스 구동으로 적용할 수 있다. 이와 같이 제 10 실시예는 선택 및 비선택화소(주사선)가 발생하는 멀티 필드 구동법(종래의 방법을 포함한다)의 모두에 적용가능하다.

[실시예 11]

제 11 실시예의 액정표시장치는 제 7 실시예에서 설명한 제20도a의 액정표시장치의 구성에 있어서, 복수의 서브 필드로 이루어지는 그룹마다 n:m을 바꾸는 것을 특징으로 한다. 예를 들면 제29도에 도시하는 바와 같이 N개의 서브 필드로 이루어지는 제 1 그룹(G1)에 있어서는 3개에 1개(3:1)의 주사선을 구동하고, 다음의 Y개의 서브 필드로 이루어지는 제 2 그룹(G2)에 있어서는 5개에 2개(5:2)의 주사선을 구동하고, 다음의 Z개의 서브 필드로 이루어지는 제 3 그룹(G3)에 있어서는 5개에 1개(5:1)의 주사선을 구동한다. 여기서 X, Y, Z개는 각각 n:m의 n에 해당하는 3, 5, 5의 배수로 한다. 1그룹에 있어서의 서브 필드의 수는 다르게 해도 좋고 동일하게 해도 좋다. 각 n:m 인터레이스 구동에 있어서, 주사선을 제 8 실시예에서 설명한 바와 같이 간격이 불규칙하게 변화하게 해도 좋고, 또는 종래의 멀티 필드 구동법과 같이 규칙적으로 변화하도록 해도 좋다. 또한 여기서는 주사선마다의 예를 나타내고 있지만 화소마다 실시해도 좋다.

이 제 11 실시예에 의하면 어떤 일정 화소 또는 주사선의 간격으로 구동한 것에서는 플리커가 발생하기 쉬운 화상신호가 입력된 경우에 이 간격을 서브 필드의 그룹마다 전환하기 때문에 플리커의 발생 패턴이 그룹마다 다르고, 보기에 어려워진다. 또한 이 간격을 전환함으로써 화면의 휘도변화에 의한 면 플리커가 발생하는 것을 생각할 수 있지만, 이 면 플리커가 시각의 시공간 특성에 있어서 보이지 않는 시간주파수와 콘트라스트 이하로 내림으로써 문제가 되지 않도록 할 수 있다. 이 면 플리커를 보상하기 위해서 전화시의 앞 서브 필드의 화면 평균휘도를 검출하고, 다음 서브 필드의 화면휘도로 피드백하는 기능을 갖는 구성으로 함으로써 전환시의 휘도변화를 발생시키지 않도록 하는 것도 가능하다.

제30도는 본 발명의 제 11 실시예에 의한 액정표시장치의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도이다. 이 제 11 실시예의 액정표시소자는 액정표시패널(82)과, 신호선 드라이버(86)와, 주사선 선택신호 발생회로(88), 게이트선 구동회로(92)를 구비한다. 서브 필드를 그룹화하기 위한 서브 필드 그룹 분할 처리부(94)가 화상신호 발생회로(84)를 통하여 신호선 드라이버(86)에 접속된다. 또한 면플리커를 보상하기 위해서 패널(82)에 화면휘도 검출회로(96)가 접속된다. 화면휘도 검출회로(96)는 블랭킹기간중에 앞 서브 필드의 화소에 걸려 있는 전압을 검출하고, 그 정보를 면 플리커 방지처리부(98)를 통하여 다음 필드의 화상신호에 피드백이 걸리도록 한다.

이 제 11 실시예의 상기 설명에 있어서는 서브 필드의 그룹화를 프레임 화상의 단위와는 관계없이 실시하고 있다. 그러나 서브 필드의 그룹화를 프레임 화상의 단위와 맞추고, 각 그룹을 1프레임 또는 복수 프레임으로 구성할 수도 있다. 각 그룹에 있어서의 프레임의 수는 동일해도 좋고, 달라도 좋다. 이와 같이 하면 어떤 일정의 화소 또는 주사선의 간격으로 구동한 것에서는 플리커가 발생하기 쉬운 화상신호가 입력된 경우에 이 간격을 프레임 그룹마다 전환하기 때문에 플리커의 발생 패턴을 보기 어려워진다.

이와 같이 본 발명의 액정표시장치의 구동방법에 의하면 서브 필드마다 화소 또는 주사선의 간격을 다르게 하고, 시간축을 따라 이것을 불규칙하게 변화시킴으로써 화소 또는 주사선의 휘도변화를 보기 어려워진다. 또한 반사왜곡도 보기 어려워지고, 화질의 악화를 대폭 개선할 수 있다.

또한 본 발명의 액정표시장치의 구동방법에 의하면 m/n의 값, 즉 서브 필드에 있어서의 화소 또는 주사선의 밀도를 화상신호에 의존하여 변화시킴으로써 구동주파수를 내려도 화상에 따른 필요한 화질을 유지할 수 있다.

또한 본 발명의 액정표시장치의 구동방법에 의하면 m/n의 값을 시간축을 따라 분할한 그룹마다 변화시킴으로써 플리커의 발생 패턴이 그룹마다 달라 보기 어려워진다.

또한 본 발명의 액정표시장치의 구동방법에 의하면 변위화소 또는 주사선에 대해서 선택적으로 추가기입을 실시함으로써 예를 들면 휘도차에 기인하는 잔상을 해소할 수 있다.

Claims (10)

1. 서로 교차하는 방향으로 복수개 배치된 신호선 및 주사선과, 이들 각 선의 교차부마다 설치되어 매트릭스 배치된 화소전극과, 각 각의 화소전극과 신호선 사이에 각 각 설치되어져 게이트 주사선에 접속되어 화상신호를 화소전극에 기입하기 위한 스위치로 동작하는 박막 트랜지스터와, 이들 박막 트랜지스터의 게이트의 비월 주사수, 온 전압, 오프 전압, 온 시간 또는 오프 시간을 표시화상이 정지화상인지 동화상인지의 검출신호에 따라 가변하는 게이트 신호 가변수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 서로 교차하는 방향으로 복수개 배치된 신호선 및 주사선과, 이들 각 선의 교차부마다 설치되어 매트릭스 배치된 화소전극과, 각각의 화소전극과 신호선 사이에 각각 접속되어 주사선에 의해 제어되는 스위칭 소자를 구비하고, 상기 주사선에 주사신호를 인가할 때는 상기 스위칭 소자가 표시신호의 기입동작을 실시하고, 상기 주사선에 주사신호를 인가하지 않을 때는 상기 스위칭 소자가 표시신호의 유지동작을 실시하여 화상을 표시하는 액정표시장치에 있어서, 표시신호의 기입동작시에는 상기 스위칭 소자의 도통 특성을 높이도록 하는 동시에 표시신호의 유지동작시에는 상기 스위칭 소자의 차단 특성을 높이도록 주사신호의 제어를 실시하는 주사신호 제어수단을 설치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 각각에 선택용 스위치 소자가 설치된 A개의 화소 또는 주사선에 의해 화상을 표시하는 표시장치를 구동하는 방법에 있어서, 1장의 프레임 화상을 시간축을 따라 순서대로 표시하는 n개의 서브 필드로 분할하고, 상기 서브 필드를 상기 화소 또는 주사선내의 A÷n×m(여기서 A는 양의 정수, n은 3이상 A이하의 양의 정수, m은 n이하의 양의 정수)개의 화소 또는 주사선으로 기본적으로 구성하고, 또한 상기 화소 또는 주사선의 간격을 상기 서브 필드마다 다르게 하고, 상기 간격을 시간축을 따라 불규칙하게 변화하시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 화소 또는 주사선의 간격을 상기 서브 필드마다 다르게 하고, 상기 간격을 시간축을 따라 불규칙하게 변화시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
5. 각각에 선택용 스위치 소자가 설치된 A개의 화소 또는 주사선에 의해 화상을 표시하는 표시장치를 구동하는 방법에 있어서, 1장의 프레임 화상을 시간축을 따라 순서대로 표시하는 n개의 서브 필드로 분할하고, 상기 서브 필드를 상기 화소 또는 주사선내의 A÷n×m(여기서 A는 양의 정수, n은 3이상 A이하의 양의 정수, m은 n이하의 양의 정수)개의 화소 또는 주사선으로 기본적으로 구성하고, 또한, m/n의 값을 화상신호에 의존하여 변화시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 화소 또는 주사선의 간격을 상기 서브 필드마다 다르게 하고, 상기 간격을 시간축을 따라 불규칙하게 변화시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
7. 각각에 선택용 스위치 소자가 설치된 A개의 화소 또는 주사선에 의해 화상을 표시하는 표시장치를 구동하는 방법에 있어서, 1장의 프레임 화상을 시간축을 따라 순서대로 표시하는 n개의 서브 필드로 분할하고, 상기 서브 필드를 상기 화소 또는 주사선내의 A÷n×m(여기서 A는 양의 정수, n은 3이상 A이하의 양의 정수, m은 n이하의 양의 정수)개의 화소 또는 주사선으로 기본적으로 구성하고, 또한, 상기 서브 필드를 시간축을 따라 그룹화하고, m/n의 값을 상기 그룹마다 다르게 한 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 화소 또는 주사선의 간격을 상기 서브 필드마다 다르게 하고, 상기 간격을 시간축을 따라 불규칙하게 변화시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
9. 각각에 선택용 스위치 소자가 설치된 A개의 화소 또는 주사선에 의해 화상을 표시하는 표시장치를 구동하는 방법에 있어서, 1장의 프레임 화상을 시간축을 따라 순서대로 표시하는 n개의 서브 필드로 분할하고, 상기 서브 필드를 상기 화소 또는 주사선내의 A÷n×m(여기서 A는 양의 정수, n은 3이상 A이하의 양의 정수, m은 n이하의 양의 정수)개의 화소 또는 주사선으로 기본적으로 구성하고, 또한 표시되는 서브 필드의 화소 또는 주사선에 속하지 않는 화소 또는 주사선내, 변위화소 또는 주사선에 대해서는 선택적으로 기입을 실시하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 화소 또는 주사선의 간격을 상기 서브 필드마다 다르게 하고, 상기 간격을 시간축을 따라 불규칙하게 변화시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.