KR0176295B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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쯔지 하루오
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Abstract

액정 장치는 감마 제어기로서 작용하는, 기준값 변동부와 레벨변환기를 갖고 있는 비디오 인터페이스, 및 밝기 조정기로부터 전송된 제어 신호에 근거해서 대향전극 신호의 피크 대 피크 진폭을 조정하는 귀환 증폭 회로를 갖고 있는 대향 전극 신호 발생 회로를 구비하고 있다. 기준값 변동부는 밝기 조정기로부터 전송된 제어 신호에 근거해서 대향 전극 신호 진폭의 변동분만큼 다각선 근사 특성의 기준값을 변동시킨다. 레벨변환기는 가변 가준값에 근거해서 결정된 다각선 근사 특성에 따라서 영상 신호의 레벨을 변환하고 인가 전압에 대한 액정의 광 투과율 특성의 비직선성을 보정한다. 결과적으로, 올바른 계조를 표시할 수 있는 디스플레이 밝기 조정 기능을 갖고 있는 소형이고 얇고 가격이 싼 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

Description

액정 표시 장치
제1도는 본 발명에 따른 한 실시예의 TFT-LCD의 신호 처리에 대한 주요부를 보여주는 블록도.
제2도는 상기 TFT-LCD에 있어서 액정 패널 및 그의 구동부의 구성을 보여주는 설명도.
제3도는 상기 TFT-LCD에 있어서 대향 전극 신호 생성 회로를 보여주는 회로도.
제4(a)내지 제4(e)도는 상기 TFT-LCD에 있어서 영상 신호, 극성 반전 신호 및 대향 전극 신호를 보여주는 타이밍 차트이고, 제4(a)도는 영상 신호의 파형을 보여주고 있으며, 제4(b)도는 극성 반전 신호의 파형을 보여주고 있으며, 제4(c)내지 제4(e)도는 서로 진폭이 다른 대향 전극 신호의 파형을 도시한다.
제5도는 구동 전압과 액정의 광 투과율과의 관계뿐만 아니라 광 투과율 특성과 영상 신호 파형과의 관계를 보여주는 파형도.
제6(a)내지 제6(c)도는 상기 TFT-LCD에 있어서 영상 신호 및 서로 진폭이 다른 대향 전극 신호를 보여주는 파형도.
제7도는 액정의 광 투과율 특성을 보여주는 그래프.
제8도는 보정 후의 액정의 광 투과율 특성을 보여주는 그래프.
제9도는 액정의 광 투과율 특성을 보정하기 위한 보정 특성을 보여주는 그래프.
제10도는 실제로 보정 특성으로서 사용되는 다각선 근사 특성을 보여주는 그래프.
제11도는 상기 TFT-LCD에 있어서 감마 제어에 따른 변곡점 위치의 쉬프트를 보여주는 설명도.
제12도는 종래의 방법에 따른 TFT-LCD에 있어서 액정 패널과 그의 구동부의 구성을 보여주는 설명도.
제13도는 종래의 방법에 따른 영상 신호와 대향 전극 신호의 파형도.
제14도는 저전압화 방법의 영상 신호와 대향 전극 신호의 파형도.
제15도는 저전압화 방법을 이용하여 TFT-LCD의 밝기를 조정하는 구조를 보여주는 블록도.
제16도는 종래의 방법에 따라서 액정 구동 전압에 대한 감마 조정를 실행할 때 변곡점의 위치를 보여주는 설명도.
제17도는 종래의 방법에 따라서 대향 전극 신호의 진폭을 변화시킴으로써 밝기를 조정하는 경우에 액정에 인가된 전압에 대하여 감마 조정이 실행될 때의 변곡점의 위치를 보여주는 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
7 : 소스 구동 회로 16 : 페데스탈 클램프 회로
17 : 반전 증폭 회로 20 : 구동 제어 회로
21 : 대향 전극 신호 생성 회로 23 : 밝기 조정부
24 : 동기 분리 회로 25 : 감마 보정부
본 발명은 픽셀이 행 전극과 열 전극의 교차점에 매트릭스 형태로 구성되어 있고 밝기 조정 기능이 부가되어 있는 액정 텔레비전 및 액정 디스플레이 등의 액정표시 장치에 관한 것이다.
스위칭 소자로서 TFT(Thin Film Transistors)를 이용하는 액티브 매트릭스 구동 방식의 액정 표시 장치(이하, 간단히 TFT-LCD라 한다)를 종래예로서 설명한다.
상기 TFT-LCD는 제12도에 도시되어 있는 바와 같이 서로 직교 배치된 신호 전극(52)과 게이트 전극(53), 신호 전극(52)와 게이트 전극(53)과의 교차점 부근에 매트릭스 형태로 배치된 TFT(55), TFT(55)의 드레인 각각에 연결된 픽셀 전극(54), 및 액정 표시 패널에 대하여 대향 배치된 대향 전극(56)을 갖고 있는 액정 패널(51)을 갖고 있다.
상기 TFT(55)의 소스 각각은 신호 전극(52)각각에 연결되어 있고, TFT(55)의 게이트 각각은 게이트 전극(53)각각에 연결되어 있고, 액정 패널(51)은 신호 전극(52)에 연결되어 있는 소스 구동 회로(57)와 게이트 전극(53)에 연결되어 있는 게이트 구동 회로(58)에 의해서 구동된다.
소스 구동 회로(57)은 영상신호(후술됨)는 물론이고 구동 제어 회로(도시 안됨)로부터의 제어 신호를 수신한다. 수평 동기 신호와 동기한 제어 신호의 샘플링 펄스에 기초해서, 1수평 주사 기간에 대응하는 영상 신호는 쉬프트 레지스터(59)를 통해서 샘플 홀드 회로(60)에 전송된 후, 출력 버퍼(61)을 통해서 신호 전극(52) 각각으로 출력된다.
한편, 게이트 구동 회로(58)는 구동 제어 회로로 부터 제어 신호를 수신한다. 수평 동기 신호에 동기한 제어 신호에 기초해서, 게이트 온 신호는 쉬프트 레지스터(63)에 의해서 순차적으로 쉬프트됨으로써 레벨 쉬프터(63)에 전송된다. 이때 게이트 온 신호는 TFT(55)를 턴 온시킬 수 있는 레벨에 도달하도록 레벨 쉬프터(63)에 의해서 변환된 후 출력 버퍼(64)를 통해서 게이트 전극(53) 각각으로 출력된다.
앞서 설명한 바와 같이, 게이트 전극(53)이 순차적으로 주사됨에 따라서, 게이트 전극(53)상의 TFT(55)가 순차적으로 턴 온되고 영상 신호의 신호 전압 Vs는 픽셀 전극(54)에 인가된다.
대향 전극 신호 발생 회로(71)에서 발생된 대향 전극 신호로서의 대향 전압 Vcom은 액정 층에 대하여 픽셀 전극(54)에 대향되게 배치된 대향 전극(56)에 인가된다(제15도 참조).
결과적으로, 신호 전압 Vs가 인가되는 픽셀 전극(54)과 카운터 전압 Vcom이 인가되는 대향 전극(56)간에 전위차가 발생되고, 이 전위차는 픽셀 전극(54)와 대향 전극(56)간에 전계를 발생시킨다. 이 전계는 액정을 구동시킨다. 예를 들어, 노멀리-화이트(normally-white) TFT-LCD에 이용되는 액정은 통상시에는 광을 통과시키나 전압이 인가되면 광을 차단한다. 이러한 유형의 액정의 광 투과율은 제5도에 도시된 바와 같은 특성을 갖고 있다. 제5도에 도시된 바와 같이, 광 투과율은 대향 전압 Vcom과 신호 전압 Vs간의 차(이하, 구동 전압 V라 한다)에 따라서 변하므로, 이에 따른 영상 신호에 응답해서 디스플레이가 인에이블된다.
특히, 일정한 전압이 액정에 인가되면 액정이 전기 분해에 의해서 퇴화하므로 플리커(flicker)가 빈번히 나타난다. 그러므로, 소정 주기로 구동 전압 V의 극성을 반전시킬 필요가 있다. 대향 전극 신호의 대향 전압 Vcom을 일정 레벨로 유지하면서 매 수평 주사 기간마다 영상 신호를 스위칭하므로써 극성을 반전시키는 것이 가능하다. 그러나, 이 경우에는 전체 영상 신호의 피크 대 피크 진폭이 크게 되므로, 소스 구동 회로(57)로부터 신호 전극(52)로의 전압이 크게 되고, 이러한 이유 때문에, 액정 표시 장치의 소비 전력이 커지고 소스 구동 회로(57)에 사용되는 드라이버 IC도 내압(withstand voltage)이 큰 것이어야만 한다. 이러한 이유 때문에, 종래부터 AC-구동 방법이 사용되어 왔다. AC-구동 방법은 대향 전극 Vcom과 신호 전극 Vs간의 차 즉, 액정용 구동 전압 V을 유지하면서 전체 영상 신호의 피크 대 피크 진폭을 감소시킬 수 있는 교류 전류의 대향 전극 신호를 이용한다.
그런데, 광 투과율은 시각(viewing angles)에 따른 의존성을 갖고 있기 때문에, 디스플레이의 밝기는 보는 사람의 위치, 예를 들어, 액정 패널을 올려 보거나 내려보는 곳에서 다르게 된다. 그러므로, 액정 텔레비전 및 액정 디스플레이와 같은 액정 표시 장치에는 통상적으로 상기와 같은 시각 특성을 보정하기 위한 밝기 조정 기능이 제공되어 있어서 사용되는 환경에 따라서 밝기를 조정할 수 있다.
그러한 밝기 조정은 종래에는 제13도에 도시된 바와 같이 1수평 주사 기간에 해당하는 영상 신호의 전압 레벨을 변화시킴으로써 실행된다. 영상 신호의 전압 레벨에 있어서의 변화는 영상 신호와 대향 전극 신호간의 전체 전압 차, 즉 액정에 인가되는 구동 전압 V에 변화를 준다. 결과적으로, 디스플레이의 밝기가 변한다.
그러나, 영상 신호의 전압 레벨을 변화시키므로써 디스플레이의 밝기를 조정하는 상기와 같은 구성의 TFT-LCD의 경우에, 영상 신호의 전압 레벨을 변화시키면 필연적으로 전체 영상 신호의 피크 대 피크 진폭이 변한다. 그러므로, 내압이 높은 드라이버 IC 또는 소위 말하는 중간 내압 드라이버 IC가 소스 구동 회로(57)의 드라이버 IC로서 사용되어야만 한다. 중간 내압 드라이버 IC는 보통의 저내압 드라이버 IC와 비교해볼 때 칩 사이즈 및 코스트의 관점에서 결점을 갖고 있다. 결과적으로, 중간 내압 드라이버 IC는 TFT-LCD모듈을 소형화 및 박형화하는데 장애가 되며 TFT-LCD의 코스트 증가를 초래한다.
이들 문제점을 해결하고 소스 구동 회로(57)의 드라이버 IC로서 저내압 드라이버 IC를 이용할 수 있게 하기 위해서 본 발명자는 일본국 공개 특허 출원 번호 제7-295164/1995호에 게재되어 있는 디스플레이의 밝기를 조정하는 방법(이하 저전압화 방법이라 한다)을 제안하였다. 상기 저전압파 방법은 1수평 라인 기간에 해당하는 영상 신호의 전압 레벨을 변화시키는 대신에, 제14도에 도시된 바와 같이 1수평 라인 기간에 해당되는 대향 전극 신호의 전압 레벨을 변화시킨다. 그래서 상기 저전압화 방법은 영상 신호와 대향 전극 신호간의 전압차를 변화시키므로써, 디스플레이의 밝기가 변하게 된다. 특히, 제15도에 도시된 바와 같이, 사용자는 디스플레이의 밝기를 설정하기 위해서 밝기 조정부(72)를 통해 소망의 밝기를 설정한다. 설정된 소망의 밝기에 따른 밝기 제어 신호는 밝기 조정부(72)로부터 대향 전극 신호 발생 회로(71)로 전송된다. 대향 전극 신호 발생 회로(71)는 진폭 조정부의 일부인 귀환 증폭 회로(도시 안됨)를 통해 밝기 제어 신호를 따라서 극성 반전 회로를 증폭하므로써 대향 전극 신호를 발생한다. 이러한 식으로, 본 발명자는 디스플레이 밝기 조정 기능을 갖고 있는 소형이고 얇고 가격이 싼 액정 표시 장치를 만드는데 성공하였다.
한편, 광 투과율은 제7도에 도시된 바와 같은 유일한 특성을 갖고 있다. 그러므로, 양호한 계조를 실현하기 위해서는 특성에 따라서 영상 신호에 대한 보정을 실행하는 것일 필요하다. 일반적으로, 이러한 유형의 보정은 감마 보정이라 불린다. 상기한 바와 같이 액정 모듈 내로 입력되도록 하기 위해서 영상 신호의 밝기를 조정한다. 감마 제어는 조정된 영상 신호의 레벨에 따라서 액정에 인가된 전압을 보정한다.
제8도는 액정에 인가된 전압, 즉 구동 전압이 투과율에 비례하게 되도록 보정된 후에 투과율 특성을 보여 주고 있다. 제7 및 제8도에 도시된 특성이 A 및 B로서 각각 표현된다고 가정하면, B는 A를 보정하므로써 다시 말하면 A를 보정 인자 'B÷A'로 곱하므로써 얻을 수 있다. 제9도는 이러한 아이디어에 따른 보정 인자의 투과-구동 전압 특성(이하 보정 특성이라 한다)을 보여준다. 구동 전압은 보정 특성에 따라서 영상 신호의 레벨을 변환하므로써 제8도에 도시된 바와 같이 투과율에 비례하게 된다. 실제로는 회로를 간략화하기 위해서 액정 패널(51)의 광 투과율 특성에 대한 근사 보정만이 실행된다는 것은 특기할 필요가 있다. 예를 들어, 이상적인 보정 특성은 제10도에 도시된 바와 같이 두 개의 변곡점 γ1및 γ2을 갖고 있는 다각선 근사 특성에 의해서 대체될 수 있다. 그러므로, 실제로 영상 신호의 레벨을 다각선 근사 특성에 따라서 변환된다. 이러한 유형의 다각선 근사 특성의 변곡점 전압 γ1및 γ2는 영상 신호의 일정 기준값에 근거해서 결정된다.
그런데, TFT-LCD에서는 일정한 조건하에서 1수평 라인 주기에 해당되는 영상 신호의 전압 레벨을 변화시키므로써 밝기를 변화시켜 양호한 계조를 얻는다. 이 조건은 제16도에 도시된 바와 같이 다각선 근사 특성의 변곡점 전압 γ1 및 γ2가 대향 전극 신호의 오프-셋 점 L을 근거해서, 다른 말로는 영상 신호의 기준점에 근거해서 결정된다는 것이다. 이러한 조건하에서, 변곡점 전압 γ1및 γ2는 영상 신호의 전압 레벨이 변해서 변화분 알파만큼 전압이 변할지라도 변하지 않는다. 그래서, 양호한 계조를 유지할 수 있다.
그러나, 저전압화 방법을 이용하는 상기 TFT-LCD는 1수평 라인 주기에 해당되는 영상 신호의 전압 레벨을 변화시키는 대신에 대향 전극 신호의 진폭을 변화시킨다. 그러한 진폭 변화로 인해 액정에 인가되는 구동 전압이 변하고, 그 결과 디스플레이의 밝기가 변한다. 그러므로, 제17도에 도시된 바와 같이, 저전압화 방법은 다각선 근사 특성의 변곡점 전압 γ1및 γ2가 대향 전극 신호의 오프-셋 점 L에 근거해서, 다른 말로, 영상 신호의 기준점에 근거해서 결정되면 대향 전극 신호의 진폭이 변할 때 다각선 근사 특성이 변곡점 전압 γ1및 γ2가 변화분 알파만큼 변한다는 문제점을 갖고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그의 목적은 소형이고, 얇고 값 싼 것으로서 올바른 계조를 표현할 수 있는 밝기 조정 기능을 갖고 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 실현하기 위해서 본 발명에 따른 액정 표시 장치는:
표시 전극과,
액정층에 대하여 표시 전극에 대향 배치된 대향 전극과,
디스플레이 밝기를 설정하기 위한 밝기 설정부와,
선정된 주파수로 극성이 반전되는 영상 신호를 발생하는 영상 신호 발생 수단과,
영상 신호에 따라서 신호 전압을 표시 전극에 인가하는 신호 전압 인가 수단과,
영상 신호의 극성 반전 주파수에 동기해서 극성이 반전되는 대향 전극 신호를 발생하는 대향 전극 신호 발생 수단을 포함하며,
상기 대향 전극 신호 발생 수단은 밝기 설정부를 통한 설정에 근거해서 대향 전극 신호의 피크 대 피크 진폭을 조정하는 진폭 조정부를 갖고 있으며,
상기 영상 신호 발생 수단은:
기준값에 근거해서 결정되어,
인가 전압에 대한 액정의 투과율의 비직선성을 보정하는 보정 특성에 따라서 영상 신호의 레벨을 변환하는 레벨 변환부와,
밝기 설정부를 통한 설정에 근거해서 조정되는 대향 전극 신호 진폭의 변화분만큼 보정 특성의 기준값을 변동시키는 기준값 변동부를 갖고 있다.
이러한 구성에 있어서 영상 신호 발생 수단에 제공된 기준값 변동부는 밝기 설정부를 통한 설정에 근거해서 조정되는 대향 전극 신호 진폭의 변화분만큼 보정 특성의 기준값을 변동시킨다. 대향 전극 신호 진폭의 변동에 따라 변동된 기준값에 근거해서, 영상 신호 보정부의 레벨 변환부는 인가 전압에 대한 액정 투과율의 비직선성을 보정하기 위한 보정 특성에 따라서 영상 신호의 레벨을 변환시킨다.
더욱이, 진폭 조정부가 있는 대향 전극 신호 발생 수단은 밝기 설정부를 통한 설정에 근거해서 대향 전극 신호의 진폭을 조정할 수 있다. 그러므로, 이러한 구성은 액정에 인가되는 전압(구동 전압)을 변화시켜서 디스플레이 밝기를 변화시킨다.
따라서, 액정의 투과율이 대향 전극 신호의 진폭 변화에 관계없이 인가 전압에 비례하도록 영상 신호를 적절히 보정할 수 있어서 올바른 계조를 성취할 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 소형이고 얇으며 값이 저렴할 뿐 아니라 디스플레이 밝기 조정부를 갖고 있음에도 불구하고 올바른 계조를 표현할 수 있다.
본 발명의 적용 분야는 이하의 상세한 설명으로부터 명백히 알 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명의 양호한 실시예를 나타내는 상세한 설명 및 특정 예는 단지 예시로서 설명된 것이므로, 본 발명 분야에 숙련된 자이면 상세한 설명으로부터 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 여러 유형의 변경 및 수정을 가할 수 있음을 이해해야 할 것이다. 본 발명은 이하의 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 충분히 이해할 수 있을 것이다. 이하의 상세한 설명 및 첨부된 도면은 단지 예시로서 주어진 것이지 본 발명의 특허 청구 범위를 제한하려는 의도는 아니다.
제1도 내지 제11도를 참조하여 본 발명에 따른 한 실시예에 대해 이하 논의하기로 한다.
본 발명의 액정 디스플레이 장치는 제2도에 도시된 바와 같이 스위칭 소자로서 TFT(5)를 이용하는 능동 매트릭스 구동 시스템형이다(이하 간단히 TFT-LCD라 한다). 여기서는 노멀리-화이트 TFT-LCD가 설명된다. 노멀리-화이트 TFT-LCD는 통상 광을 통과시키지만 전압이 인가되면 광을 차단한다.
TFT-LCD는 TFT(5)가 매트릭스 형태로 배치된 TFT기판과, TFT기판에 대향 배치된 대향 기판과, TFT기판과 대향 기판 사이에 배치된 액정을 갖고 있는 액정 패널(1)을 갖고 있다. 액정 패널(1)의 TFT기판상에는 신호 전극(2)과 게이트 전극(3)이 서로 직교로 교차되게 배치되어 있다. 신호 전극(2) 및 게이트 전극(3)은 스트라이프 형태로 투명한 전도막으로 형성된 것이다. TFT기판상의 신호 전극(2)과 게이트 전극(3)의 교차점 근처에는 TFT(5)와 픽셀 전극(표시 전극)(4)이 배치되어 있다. 픽셀 전극(4)은 투명한 전도막으로 이루어져 있다. TFT(5)의 각 소스는 신호 전극(2)각각에 연결되어 있다. TFT(5)의 드레인 각각은 픽셀 전극(4) 각각에 연결되어 있다. TFT(5)의 게이트 각각은 게이트 전극(3)의 각각에 연결되어 있다. 대향 기판상에는 대향 전극(6)이 배치되어 있고, 이 전극(6)은 투명 전도막으로 이루어져 있다.
액정 패널(1)은 신호 전극(2)에 연결되어 있는 소스 구동 회로(신호 전압 인가 수단)(7)와 게이트 전극(3)에 연결되어 있는 게이트 구동 회로(8)에 의해 구동된다.
소스 구동 회로(7)은 주로 쉬프트 레지스터(9), 샘플 홀드 회로(10) 및 출력 버퍼(11)로 구성된 저내압 드라이버 IC이다. 전원 장치(도시 안됨)는 소스 구동회로(7)에 전원을 공급한다. 게다가, 소스 구동 회로(7)는, 제1도에 도시된 바와 같이, 비디오 인터페이스(18)로부터 영상 신호를 수신하고 구동 제어 회로(20)로부터 제어 신호를 수신한다. 비디오 인터페이스(19)는 이하 간단히 비디오 I/F(19)로 부르기로 한다. 이는 이하 상세히 설명될 것이다.
게이트 구동 회로(8)는 기본적으로 쉬프트 레지스터(12), 레벨 쉬프터(13) 및 출력 버퍼(14)로 이루어져 있다. 전원 장치는 게이트 구동 회로(8)에 전원을 제공한다. 게다가, 게이트 구동 회로(8)는 구동 제어 회로(20)로부터 제어 신호를 수신한다.
대향 전압 Vcom(제1도에 도시된 대향 전극 신호 발생 회로(21)에 의해 발생된 대향 전극 신호)은 액정 층에 대해서 픽셀 전극(4)에 대향 배치된 대향 전극(6)에 인가된다.
대향 전극 신호 발생 회로(2)는 귀환 증폭 회로(진폭 조정부, 21a)(제3도 참조)를 통해서 극성 반전 신호(제4(b)도 참조)를 증폭하므로써 대향 전극 신호를 발생한다. 대향 전극 신호 발생 회로(21)에 의해 발생된 대향 전극의 예가 제4(c)도에 도시되어 있다. 여기서 극성 반전 신호는 구동 제어 회로(20)에 의해 발생되며 하나의 수평 주사 기간에 해당되는 펄스 폭을 갖고 있다. 귀환 증폭 회로(21a)는 저항(R1 및 R2), 가변 저항(VR) 및 증폭기(22)로 구성되어 있다. 증폭기(22)는 포지티브 입력 단자에서 DC전압을 수신하고 네가티브 입력 단자에서 저항(R1)을 통하여 극성 반전 신호를 수신한다. 증폭기(22)의 출력은 저항(R2)과 가변 저항(VR)을 통해서 증폭기(22)의 네가티브 입력 단자 내로 귀환된다. 저항(R2)과 가변 저항(VR)은 서로 직렬로 연결되어 있다. 결과적으로, 가변 저항(VR)의 저항값을 변화시키므로써 증폭기(22)의 출력, 즉 대향 전극 신호의 피크 대 피크 진폭을 변화시킬 수 있다. 증폭기(22)로부터 출력된 대향 전극 신호의 예가 제4(c)내지 제4(e)도에 도시되어 있다. 가변 저항(VR)의 저항값은 밝기 조정부(밝기 설정부, 23)를 통해 결정된 밝기에 따른 밝기 제어 신호에 의해 결정된다(제1도 참조). 밝기 조정부(23)는 장치의 외부 표면에 제공된다.
TFT-LCD는 비디오 I/F(영상 신호 발생 수단)(19)를 갖추고 있다. 비디오 I/F(9)는 예를 들어 텔레비전 신호로부터 분리된 입력 영상 신호를 처리하므로써 액정을 구동하기에 적합한 파형의 영상 신호를 발생한다. 비디오 I/F(19)는 제1도에 도시된 바와 같이 페데스탈 클램프 회로(16), 반전 증폭 회로(17) 및 감마 제어부(영상 신호 보정부)(25)를 갖고 있다. 페데스탈 클램프 회로(16)는 영상 신호의 페데스탈 레벨을 일정하게 만든다. 반전 증폭 회로(17)는 소정 주파수(1주파수는 1 수평 주사 기간과 동일하다)로 영상 신호의 극성을 반전시킨다. 감마제어부(25)는 영상 신호에 대하여 감마 보정을 실행 한다. 영상 신호는 비디오 I/F(19)를 통해서 소스 구동 회로(7)에 출력된다.
소위 말하는 감마 제어를 실행하는 감마 보정부(25)는 레벨 변환부(25a)와 기준값 변동부(25b)로 구성되어 있다.
레벨 변환부(25a)는 반전 증폭 회로(17)로부터 영상 신호의 레벨을 변환시킨다. 레벨 변환은 제10도에 도시된 변곡점 γ1및 γ2를 갖고 있는 다각선 근사 특성에 따라서 실행된다. 변곡점 γ1및 γ2의 전압 레벨을 대향 전극 신호 진폭의 변동에 따라서 변하는 가변 기준값에 근거해서 결정된다.
다음의 이유 때문에 감마 제어를 실행하는 것이 필요하다.
액정 패널(1)을 구성하는 액정의 광 투과율은 제5도 및 제7도에 도시된 바와 같이 고유의 특성을 갖고 있다. 그러므로, 양호한 계조를 성취하기 위해서는 유일한 특성에 따라서 영상 신호에 대한 소위 말하는 감마 제어를 실행할 필요가 있다.
제8도는 액정에 인가되는 구동 전압이 투과율에 비례하게 되도록 보정이 실행된 후의 투과율 특성을 보여주고 있다. 제7도 및 제8도에 도시된 특성이 A 및 B로서 각각 표현된다고 가정하면, B는 A를 보정하므로써 다른 말로, A를 보정 인자 'B÷A'로 곱하므로서 얻어질 수 있다. 제9도는 이러한 아이디어에 따른 보정 인자의 투과-구동 전압 특성을 보여준다. 구동 전압은 보정 특성에 따른 영상 신호의 레벨을 변환하므로써 제8도에 도시된 바와 같이 투과율에 비례하게 된다. 그러나, 제9도에 도시된 바와 같은 보정 특성을 정확히 반영하는 보정을 실행하기 위해서는 매우 복잡한 회로가 필요하다. 그러므로, 액정의 광 투과율 특성에 대한 보정이 근사적으로 실행된다. 다른 말로, 영상 신호의 레벨은 제10도에 도시된 바와 같이 변곡점 γ1및 γ2를 갖고 있는 다각선 근사 특성에 따라서 변환된다. 변곡점의 수는 2이상일 수 있음을 특기해야 한다. 변곡점이 보다 많이 이용되면 될수록 제9도에 도시된 바와 같은 이상적인 보정에 가깝게 된다.
한편, 기준값 변동부(25b)는 레벨 변환부(25a)에 의해 이용된 다각선 근사 특성의 기준값을 변화시킨다. 기준값 변동부(25b)는 밝기 설정부(23)을 통해 설정된 밝기에 따른 밝기 제어 신호를 근거로 이러한 변화를 실행한다. 특히, 기준값은 대향 전극 신호 진폭의 변동과 함께 변동된다. 따라서, 기준값 변동부(25b)는 상기 변동 방향과 반대 방향으로 기준값을 변동시키는데, 이로 인해 기준값이 동일한 값으로 고정되게 된다. 즉, 다각선 근사 특성의 기준값은 대향 전극 신호의 변화분 알파만큼 변동된다. 변화분 알파는 밝기 설정부(23)으로부터 전달된 밝기 제어신호에 따른다. 기준값의 변동 결과로서, 다각선 근사 특성의 변곡점 γ1및 γ2제11도에 도시된 바와 같이 소정의 전압 레벨에 고정된다. 기준값의 변동은 다음 이유 때문에 필요하다. 대향 전극 신호의 피크 대 피크 진폭은 예를 들어 제4(c)내지 제4(e)도에 도시된 바와 같이 대향 전극 신호 발생 회로(21)의 가변 저항 VR의 설정이 밝기 설정부(23)로부터 전달된 밝기 제어 신호에 따라서 변하는 것과 같이 변한다. 진폭이 가변되면 대향 전극 신호의 오프-셋 점 L, 다른 말로, 영상 신호의 기준점이 쉬프트된다. 그러므로, 영상 신호의 전압 레벨이 오프-셋 점 L을 근거로 보정되면, 변곡점 γ1및 γ2가또한 오프-셋 점 L의 쉬프트에 따라서 쉬프트된다. 그러므로, 구동 전압에 따라서 올바른 보정을 실행하기가 불가능하다.
TFT-LCD는 동기 분리 회로(24)와 구동 제어 회로(20)을 갖고 잇다. 동기 분리 회로(24)는 입력 영상 신호로부터 동기 신호를 분리한다. 구동 제어 회로(20)는 동기 분리 회로(24)로부터 전송된 동기 신호에 근거해서 여러 신호, 예를 들어, 소스 구동 회로(7) 및 게이트 구동 회로(8)의 동작을 제어하는 제어 신호, 대향 전극 신호 발생 회로(21)에 공급된 극성 반전 신호, 및 영상 신호의 페데스탈 레벨부를 클램프하는 게이트 펄스를 발생한다.
상기 실시예에서 TFT-LCD의 동작이 이하 설명된다.
먼저, 제1도에 도시된 바와 같이, 예를 들어 텔레비전 신호로부터 분리된 본래의 영상 신호는 비디오 I/F(19) 및 동기 분리 회로(24)에 입력된다. 동기 분리 회로(24)는 본래의 영상 신호로부터 수평 및 수직 동기 신호를 분리해서 수평 및 수직 동기 신호를 구동 제어 회로(20)에 출력한다. 구동 제어 회로(20)는 영상 신호의 페데스탈 레벨부를 클램프하기 위한 게이트 펄스를 형성해서 게이트 펄스를 비디오 I/F(19)의 페데스탈 클램프 회로(16)에 출력한다. 게이트 펄스를 형성하기 위해서, 구동 제어 회로(20)는 지연 회로를 이용해서 동기 분리 회로(24)로부터 전송된 수평 동기 신호를 선정된 시간동안 지연시킨다.
비디오 I/F(19)에서, 먼저, 영상 신호의 페데스탈 레벨부는 페데스탈 클램프 회로(16)에 의해 일정값으로 유지된다. 이때, 영상 신호의 극성은 반전 증폭 회로(17)에 의해 선정된 주파수로 반전된다. 결과적으로, 영상 신호 입력은 파형 예를 들어 제4(a)도에 도시된 바와 같은 파형을 갖고 있다. 여기서, 반전 증폭 회로(17)로부터 출력된 영상 신호의 흑 레벨과 백 레벨간의 레벨차(즉, 전체 영상 신호의 피크 대 피크 진폭)은 대략 4V로 설정되는데, 여기서, 제5도에 도시된 액정의 광 투과율 특성에 따른 광 투과율이 최대 및 최소값 사이에서 변할 수 있다.
반전 증폭 회로(17)로부터 출력된 영상 신호는 감마 보정부(25)에 인가된다. 영상 신호의 레벨은 제10도에 도시된 바와 같이 변곡점 γ1및 γ2를 갖고 있는 다각선 근사 특성에 따라서 레벨 변환부(25a)에 의해 변환된다. 변곡점 γ1및 γ2는 대향 전극 신호의 진폭이 변할지라도 정전압 레벨에 각각 고정된다. 이는 다각선 근사 특성의 기준값이 입력된 밝기 제어 신호에 따라서 기준값 변동부(25b)에 의해 변동되기 때문이다. 예를 들어, 대향 전극 신호의 오프-셋 점 L이 제11도에 도시된 바와 같이 밝기 제어 신호에 응답하는 대향 전극 신호의 진폭 변동에 따른 변화분만큼 쉬프트된다고 가정한다. 변곡점 γ1및 γ2의 전압 레벨이 오프-셋 점 L의 상기 쉬프트에 따른 변화분 알파만큼 쉬프트되는 것을 방지하기 위해서, 기준값 변동부(25b)는 다각선 근사 특성의 기준값을 오프-셋 점 L의 시프트 방향에 대향되는 방향으로 변화분 알파만큼 쉬프트시킨다. 결과적으로, 변곡점 γ1및 γ2는 각각 제11도에 도시된 바와 같이 대향 전극 신호의 진폭 변동에 관계없이 정전압 레벨로 각각 고정된다. 비디오 I/F(19)에 의해 형성된 영상 신호는 소스 구동 회로(7)에 공급된다.
소스 구동 회로(7)는 상기 영상 신호는 물론이고 구동 제어 회로(20)로부터 제어 신호를 수신한다. 수평 동기 신호에 동기한 제어 신호의 샘플링 펄스에 근거해서, 1수평 주사 기간에 해당되는 영상 신호는 쉬프트 레지스터(9)를 통해서 샘플 홀드 회로(10)에 전송된 후 제2도에 도시된 바와 같이 출력 버퍼(11)를 통해서 신호 전극(2) 각각에 출력된다.
한편, 게이트 구동 회로(8)는 구동 제어 회로(20)로부터 제어 신호를 수신한다. 제어 신호에 근거해서, 게이트-온 신호는 쉬프트 레지스터(12)에서 게이트-온 신호가 순차적으로 쉬프트됨에 따라서 레벨 쉬프터(13)에 전달된다. 이때, 게이트-온 신호는 TFTs(5)를 턴온시킬 수 있는 레벨에 도달되도록 레벨 쉬프터(13)에서 변환된 후 출력 버퍼(14)를 통해 게이트 전극(3) 각각으로 출력된다.
이러한 식으로, 게이트 전극(3)이 순차적으로 주사됨에 따라서, 영상 신호의 신호 전극 Vs이 픽셀 전극(4)에 인가된다.
한편, 동기 분리 회로(24)로부터 보내진 동기 신호에 근거해서, 구동 제어 회로(20)는 제4(b)도에 도시된 바와 같은 1수평 주사 기간에 해당하는 펄스 폭을 갖고 있는 극성 반전 신호를 발생한다. 게다가, 사용자가 밝기 조정부(23)를 동작시킬 때, 밝기 조정부(23)는 밝기 제어 신호를 대향 전극 신호 발생 회로(21)에 전송한다. 밝기 제어 신호는 제3도에 도시된 대향 전극 신호 발생 회로(21)의 가변 저항 VR의 설정을 변화시킨다. 이러한 설정의 변화는 귀환 증폭 회로(21a)의 이득을 변화시킨다. 귀환 증폭 회로(21a)는 가변 피크 대 피크 진폭을 갖는 대향 전극 신호를 발생해서 출력한다. 그러한 대향 전극 신호의 예들이 제4(c) 내지 4(e)도에 도시되어 있다. 이렇게 발생된 대향 전극 신호는 액정층에 대하여 픽셀 전극(4)에 대향 배치된 대향 전극(6)에 공급된다.
결과적으로, 영상 신호의 신호 전압 Vs가 인가되는 픽셀 전극(4)과 대향 전극 신호의 대향 전압 Vcom이 인가되는 대향 전극(6)사이에서 전계를 발생시키는 전위치가 발생된다. 이 전계는 액정을 구동시키고 영상 신호에 따라서 디스플레이를 인에이블시킨다. TFT-LCD에 있어서, 소스 구동 회로(7)(제4(a)도 참조)에 인가된 영상 신호의 전압 레벨은 일정값으로 유지된다. 그러므로, 상술한 바와 같이, 신호 전압과 대향 전압간의 차(즉, 액정에 인가된 구동 전압 V)는 대향 전극 신호의 진폭이 변함에 따라서 전체적으로 변한다. 그러므로, 구동 전압 V는 대향 전극 신호의 변화에 따라서 디스플레이 밝기를 제공할 수 있다.
제4(a) 내지 4(e)도는 소스 구동 회로(7)에 제공되는 신호 파형을 보여주고 있다. 영상 신호가 픽셀 전극(4)에 공급될 때의 시간은 신호들이 소스 구동 회로(7)에 공급되는 시간과 다르다. 이 시간 차는(수평 주사 기간에 대응하여 소스 구동 회로(7)의 샘플링 홀드 동작에 의해 발생된다. 제6(a)내지 6(c)도는 신호 전압 Vs와 대향 전압 Vcom이 액정층에 인가되는 시간에 제4(a)도의 영상 신호가 제4(c) 내지 4(e)도의 대향 전극 신호와 오버랩되어 있는 신호를 보여 주고 있다.
요약하면, 본 실시예의 TFT-LCD는 대향 전극 신호 발생 회로(21)에 의해 발생된 대향 전극 신호의 피크 대 피크 진폭이 밝기 조정부(23)로부터 전송된 밝기 제어 신호에 따라서 변하는 구성을 이용하고 있다. 이러한 구성에 있어서, 비디오 I/F(19)에 배치된 감마 제어부(25)의 기준값 쉬프팅부(25b)는 밝기 조정부(23)를 통한 설정에 근거해서 조정되는 대향 전극 신호의 진폭 변동화분 알파만큼 다각선 근사 특성의 기준값을 쉬프트시킨다. 레벨 변화부(25a)는 쉬프트된 기준값에 근거해서 결정된 다각선 근사 특성에 따라 영상 신호의 레벨을 변환시킨다. 이 실시예의 TFT-LCD는 인가 전압에 대한 액정의 투과율의 비직선성을 보정해준다.
이 실시예의 TFT-LCD는 영상 신호의 전압 레벨 대신에 대향 전극 신호의 진폭을 변화시켜 액정에 인가된 전압을 변화시키고, 인가 전압의 변화가 디스플레이의 밝기를 변화시키는 구성을 이용하고 있다. 이러한 구성으로 인해, TFT-LCD는 액정의 투과율이 대향 전극 신호의 가변 진폭에 관계없이 구동 전압에 비례하게 되도록 영상 신호를 보정하다. 이렇게 하므로써 올바른 계조가 성취된다.
결과적으로, 본 발명은 소형이고 얇으며 가격이 싼 것으로서 올바른 계조를 생성할 수 있는 밝기 조정 기능을 갖고 있는 TFT-LCD을 제공할 수 있다.
이 실시예에서는 포지티브 디스플레이형 TFT-LCD가 이용되고 있다. 이 실시예는 또한 액티브 이스플레이형 TFT-LCD, TFT-LCD에 이동되는 스위칭 소자를 이용하지 않는 다이내믹 구동형 LCD, 및 스태틱 구동형 LCD에 적용할 수 있다.
상기 설명으로부터 본 발명에 대한 여러 변형을 가할 수 있으나 이는 본 발명의 사상 및 범위 내에 속하는 것으로서 다음의 특허 청구 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (7)

  1. 표시전극(display electrode); 액정층에 대하여 상기 표시 전극에 대향 배치된 대향 전극(counter electrode); 디스플레이 밝기를 설정하는 밝기 설정부(brightness setting section); 선정된 주파수로 극성이 반전되는 영상 신호를 발생하는 영상 신호 발생 수단(image signal generating means); 상기 영상 신호에 따른 신호 전압을 상기 표시 전극에 인가하는 신호 전압 인가수단(signal voltage applying means); 및 상기 영상 신호의 극성 반전 주파수에 동기해서 극성이 반전되는 대향 전극 신호를 발생하고, 상기 발생된 대향 전극 신호를 상기 대향 전극에 공급하는 대향 전극 신호 발생 수단(counter electrode signal generating means)을 구비하되, 상기 대향 전극 신호 발생 수단은 상기 밝기 설정부를 통한 설정에 근거해서 상기 대향 전극 신호의 피크 대 피크 진폭을 조정하는 진폭 조정부(amplitude adjusting section)를 포함하며, 상기 영상 신호 발생 수단은 기준값에 근거해서 결정되는 보정 특성에 따라서 상기 영상 신호의 레벨을 변환하고 인가 전압에 대한 액정의 투과율의 비직선성을 보정하는 레벨 변환부(level conversion section), 및 상기 밝기 설정부를 통한 설정에 근거해서 조정되는 대향 전극 신호 진폭의 변동분만큼 보정 특성의 기준값을 변동시키는 기준값 변동부(reference value shifting section)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레벨 변환부는 적어도 두 개의 변곡점을 갖고 있는 다각선 근사 특성에 따라서 영상 신호의 레벨을 변환하고, 상기 기준값 변동부는 대향 전극 신호의 진폭의 변동분만큼 다각선 근사 특성의 기준값을 변화시킴으로써 대향 전극 신호 진폭의 변동에 관계없이 변곡점의 위치들을 고정시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 진폭 조정부는 가변 저항을 갖고 있는 귀환 증폭 회로를 포함하며, 상기 밝기 설정부로부터 전송된 제어 신호에 근거해서 가변 저항의 설정값을 변화시킴으로써 대향 전극 신호의 피크 대 피크 진폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 신호 전압 인가 수단은 저내압 드라이버 IC(low withstand-voltage driver IC)인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 신호 전압 인가 수단은 입력 영상 신호를 샘플링(sampling)하고 홀딩(holding)하는 샘플 홀드 회로(sample hold circuit)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서, 각각의 픽셀은 상기 표시 전극 각각으로의 신호 전압의 공급을 스위칭하는 스위칭 소자를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 스위칭 소자는 박막 트랜지스터(TFT)인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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