KR100246150B1 - 액정 디스플레이 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

액정 디스플레이 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

액정 패널을 갖는 액정 디스플레이 장치가 기재되어 있다. 액정 디스플레이 장치는 한 프레임에 대한 입력 이미지 데이터를 수신하고, 프레임 내의 각 로우 전극에 대한 선택 기간을 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 레벨을 나타내는 그레이-스케일 비트수와 이상의 수의 서브프레임으로 분할하며, 개별 이진 데이터가 그레이-스케일 비트에 따른 각 서브프레임과 연관되어 있는 이진 디스플레이 데이터를 생성하기 위한 디스플레이 데이터 변환기를 포함하는데, 상기 로우 전극에는 대응 선택 기간 동안에 주사 신호가 인가된다. 또한, 액정 디스플레이 장치는 디스플레이 데이터 변환기에서의 선택 기간의 분할을 제어하며, 각 서브프레임에 대해 독립적으로 각 서브프레임 기간을 설정하기 위한 펄스폭 제어기; 및 각 서브프레임에 대해 독립적으로 설정된 개별 전압값을 갖는 디스플레이 신호를 발생하도록 이진 디스플레이 데이터에 따른 각 서브프레임에 대해 독립적으로 개별 전압 진폭을 설정함으로써 이진 디스플레이 데이터를 변환하기 위한 펄스 진폭 제어기를 포함한다.

Description

액정 디스플레이 장치 및 그 구동 방법
본 발명은 액정 디스플레이 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 특히 퍼스널 컴퓨터, 워드프로세서 등과 같은 다양한 사무 자동화 장치, 멀티미디어 터미널, 비디오 게임 기계, 음성 영상 장치 등에서 사용하기 위한 그레이-스케일 디스플레이를 실행할 수 있는 매트릭스형 액정 디스플레이 장치를 구동하기 위한 회로 및 방법에 관한 것이다.
종래에, 라인-순차 주사 방법은 TN(트위스트형 네마틱) 액정 물질 또는 STN(슈퍼 트위스트형 네마틱) 액정 물질과 같이 실효 전압에 응답하는 액정 물질을 채택하는 단순 매트릭스형 액정 디스플레이 장치를 구동하기 위해 채택되었다. 이 방법에 따르면, 주사 신호는 한번에 1개의 로우 전극이 선택되도록 주사 라인으로서의 로우 전극에 연속적으로 인가된다. 이러한 1개의 로우 전극 선택과 동기하여, 선택된 로우 전극 상의 픽셀에 대한 이미지 데이터에 따른 신호가 데이터 라인으로서의 컬럼 전극에 인가된다.
최근에는, 멀티미디어 장치의 증가 추세에 따라, 고속-응답 STN 액정 물질이 개선되어 왔다. 이러한 개발과 함께, STN 액정 물질을 사용하는 동영상 디스플레이를 실현할 수 있게 되었고, 컬러 액정 디스플레이가 실현되었다. 이러한 업적으로 인해, 텔레비전 이미지, 오락용 이미지 등을 디스플레이하기 위한 STN 액정 물질을 이용하는 다중-컬러 디스플레이의 실현에 대한 요구가 증대되고 있다.
그러나, 종래 라인-순차 구동 방법을 사용하는 고속-응답 액정 디스플레이 장치에서, 액정 패널의 주사 라인 수가 증가하면 프레임 응답 효과는 커지게 되므로, 디스플레이의 콘트라스트를 낮출 수 있다. 디스플레이 화질의 열화를 감소시키는 방법은 액정 디스플레이 장치를 높은 프레임 주파수로 구동시키는 것이다. 최근에는, 프레임 응답 효과를 좀 더 효율적으로 감소시킬 수 있는 다음의 2가지 방법과 같은 다른 구동 방법이 제안되어 왔다.
그 중 한가지 방법은 디스플레이 패널 내에 포함된 모든 로우 전극들을 동시에 선택하는 것이다. 이는 액티브 어드레싱 방법으로 불린다(티. 제이. 셰퍼(T. J. Scheffer) 등의 “Active Addressing Method for High-Contrast Video-Rate STN Displays”, SID ′92 DIGEST, 페이지 228-331 참조).
다른 방법은 디스플레이 패널 내에 포함된 로우 전극들을 블록들로 나누고 한 블록의 로우 전극들을 한번에 선택하는 것이다. 이는 다중 라인 선택 방법으로 불린다(티. 엔. 럭몬가단(T. N. Ruckmongathan) 등의 “A New Addressing Technique for Fast Responding STN LCDs”, JAPAN DISPLAY ′92, 페이지 65).
이들 2가지 방법들의 기본 디스플레이 원리는 하다마드 매트릭스 또는 월쉬 매트릭스에 기초하여 이미지 데이터에 직교 변환을 수행한 후, 액정 패널 상의 변환된 이미지 데이터에 대해 역변환을 수행하는 것이다. 구동 신호는 로우 전극들의 일부 또는 전부가 싱글-프레임 기간 동안 동시에 선택되게 하는 파형을 갖는다. 이들 2가지 구동 방법은 액정 물질의 누적 응답 효과를 사용하는데, 여기에서 복수의 상대적으로 작은 주사 선택 펄스들이 싱글-프레임 기간 동안 큰 싱글 펄스 대신에 로우 전극에 인가되므로, 디스플레이의 높은 응답 속도 및 높은 콘트래스트 둘 다를 유지한다.
라인-순차 구동 방법에 기초하여 디스플레이 장치를 이용하여 그레이-스케일 디스플레이를 실행하기 위한 방법으로서, 프레임 변조 방법 또는 펄스폭 변조 방법이 광범위하게 사용된다. 이들 방법에서, 구동 전압의 진폭은 고정된 반면, 전압 인가 기간은 변한다.
프레임 변조 방법에 따르면, 고정 전압(ON 및 OFF 디스플레이 전압)들 중 하나가 프레임에 대한 픽셀 상에 초래될 그레이-스케일 레벨에 따라 각 프레임에 대한 픽셀에 선택적으로 인가된다. 따라서, 1개 이상의 그레이-스케일 레벨은 복수의 프레임에 대해 평균 상태로서 각 픽셀마다 얻어진다. 픽셀의 그레이-스케일 레벨은 ON 디스플레이 전압이 평균화 프레임들 중에서 픽셀에 인가되는 동안의 프레임 수에 기초한다.
펄스폭 변조 방법에 따르면, 인가된 전압의 진폭 또한 고정된다(즉, ON 및 OFF 디스플레이 전압은 고정됨). 그러나, 각 픽셀에 인가될 신호의 펄스폭은 복수의 레벨의 그레이-스케일 디스플레이를 얻기 위해서 픽셀 상에 초래될 그레이-스케일 레벨에 기초하여 변조된다.
프레임 변조 방법 또는 펄스폭 변조 방법은 다중 라인 선택 방법 또는 액티브 어드레싱 방법을 사용하는 디스플레이 장치뿐만 아니라, 라인-순차 구동 방법을 사용하는 디스플레이 장치에도 사용될 수 있다. 그러나, 다중 라인 선택 디스플레이 장치 또는 액티브 어드레싱 디스플레이 장치에 대한 새로운 그레이-스케일 디스플레이 방법으로서 진폭 변조 방법도 제안되었다. 진폭 변조 방법에 따르면, 인가된 전압의 진폭은 변조되는 반면, 전압 인가 기간은 고정되기 때문에, 1개 이상의 레벨을 갖는 그레이-스케일 디스플레이가 실행된다. 이 방법은 예를 들어, 일본 공개 평 6-89082호 및 6-138851호에 기재되어 있다.
이들 종래의 그레이-스케일 디스플레이 방법들은 다음과 같은 단점들이 있다. 먼저, 프레임 변조 방법과 관련하여, 이 방법을 이용하여 특정 수의 그레이-스케일 레벨을 달성하기 위해서는 다수의(그레이-스케일 레벨 수-1) 프레임이 필요하다. 따라서, 그레이-스케일 레벨 수가 증가하면, 그레이-스케일 디스플레이를 달성하는데 사용되는 프레임 수가 증가하므로, 디스플레이된 이미지에서의 플리커(flicker) 또는 웨이빙(waving)이 나타날 수도 있다. 더구나, 이러한 바람직하지 않은 현상은 이러한 변조 방법이 고속-응답 액정 패널에 사용될 때 좀 더 두드러진다.
다음에, 펄스폭 변조 방법과 관련하여, 이 방법을 이용하여 특정 수의 그레이-스케일 레벨을 달성하기 위해서는 최소 및 최대 펄스폭의 비율이 그레이-스케일 레벨 수로 설정되어야 한다. 따라서, 그레이-스케일 레벨 수가 증가하면, 최소 펄스 폭은 감소한다. 더구나, 액정 패널이 커지면, 전극 저항은 커진다. 따라서, 특히, 큰 액정 패널 상에 그레이-스케일 디스플레이를 실행할 때 구동 전압 신호의 파형 왜곡은 감소된 펄스폭 및 증가된 저항으로 인해 구동점으로부터 멀리 떨어진 장소에서 커지게 된다. 이는 디스플레이의 불균일성이 쉽게 발생하게 만든다.
진폭 변조 방법과 관련하여, 그레이-스케일 디스플레이 데이터에 대응하는 전압 진폭을 얻기 위해서, 이 방법은 제곱-합 계산 및 제곱근 계산을 수행하기 위한 복잡한 대규모 산술 회로, 및 아날로그 전압 진폭을 갖는 신호를 출력하는 고정밀 액정 구동기를 필요로 한다. 이들 추가 회로는 디스플레이 장치 내에서 대규모 회로가 만들어지게 하고, 전력 소모량 및 제조 단가를 증가시킨다.
본 발명의 한 양상에 따라, 액정 패널을 포함하는 액정 디스플레이 장치가 제공된다. 상기 액정 패널은 주사 신호가 제공되는 다수의 로우 전극; 상기 다수의 로우 전극을 교차하도록 배열되어 있으며 디스플레이 신호가 제공되는 다수의 컬럼 전극; 및 상기 로우 전극들과 상기 컬럼 전극들의 교점에서 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극 사이에 인가된 실효 전압의 값에 응답해서 이미지를 표시하기 위해 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극 사이에 끼워져 있는 액정층을 포함한다. 상기 액정 디스플레이 장치는 1 프레임에 대한 입력 이미지 데이터를 수신하고, 프레임내의 각 로우 전극에 대한 선택 기간, 즉 상기 로우 전극에 주사 신호가 제공되는 선택 기간을 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 레벨을 나타내는 그레이-스케일 비트의 수와 같거나 큰 수의 서브프레임으로 분할하고, 그레이-스케일 비트에 따라서 각각의 이진 데이터가 각각의 서브프레임에 관련되어 있는 이진 디스플레이 데이터를 생성하는 디스플레이 데이터 변환기; 상기 디스플레이 데이터 변환기에서의 선택 기간의 분할을 제어하고 각각의 서브프레임에 대해 독립적으로 설정된 각각의 서브프레임 기간을 설정하기 위한 펄스폭 제어기; 및 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 설정된 각각의 전압값을 갖는 디스플레이 신호를 발생하기 위하여 이진 디스플레이 데이터에 따라서 각각의 서브프레임에 대해 독립적으로 각각의 전압 진폭을 설정함으로써 이진 디스플레이 데이터를 변환하기 위한 펄스 진폭 제어기를 포함한다. 따라서, 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 비트에 따른 실효 전압이 상기 액정 디스플레이 층에 인가되어 입력 이미지 데이터에 대한 그레이-스케일 디스플레이가 실행된다.
본 발명의 한 실시예에 있어서, 입력 이미지 데이터의 1 프레임 기간에서 상기 로우 전극들 각각에 대해 다수의 주사 동작이 실행된다. 상기 선택 기간은 상기 다수의 주사 동작에 의해서 주사 신호가 상기 로우 전극에 인가되는 전체 기간에 대응한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 로우 전극들은 주사 신호가 인가되게 순차적으로 선택된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 다수의 또는 모든 상기 로우 전극은 주사 신호가 인가되게 동시에 선택된다.
본 발명의 다른 양상에 따라, 액정 패널을 구비하는 액정 디스플레이 장치가 제공된다. 상기 액정 패널은 다수의 로우 전극; 상기 다수의 로우 전극에 교차하도록 배열되어 있는 다수의 컬럼 전극; 및 상기 로우 전극들과 상기 컬럼 전극들의 교점에서 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극 사이에 인가된 실효 전압의 값에 응답해서 이미지를 표시하기 위해 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극 사이에 끼워져 있는 액정층을 포함한다. 상기 액정 디스플레이 장치는 1 프레임에 대한 입력 이미지를 수신하고, 프레임내의 각 로우 전극에 대한 선택 기간, 즉 상기 로우 전극에 주사 신호가 제공되는 선택 기간을 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 레벨을 나타내는 그레이-스케일 레벨의 수와 같거나 큰 수의 서브프레임으로 분할하고, 그레이-스케일 비트에 따라서 각각의 이진 데이터가 각각의 서브프레임에 관련되어 있는 이진 디스플레이 데이터를 생성하는 디스플레이 데이터 변환기; 상기 디스플레이 데이터 변환기에서의 선택 기간의 분할을 제어하고 각각의 서브프레임에 대해 독립적으로 설정된 각각의 서브프레임 기간을 설정하기 위한 펄스폭 제어기; 변환된 디스플레이 데이터를 발생하기 위하여 미리 설정된 직교 매트릭스를 이용해 이진 디스플레이 데이터에 대한 직교 변환을 실행하는 직교 변환기; 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 설정된 각각의 전압값을 각각이 갖는 디스플레이 신호를 발생하기 위하여 변환된 디스플레이 데이터에 따라서 각각의 서브프레임에 대해 독립적으로 각각의 전압 진폭을 설정함으로써 변환된 디스플레이 데이터를 변환하기 위한 펄스 진폭 제어기; 디스플레이 신호를 상기 다수의 컬럼 전극에 인가하기 위한 컬럼 구동기; 직교 매트릭스에 근거해서 주사 신호를 발생하는 수단; 및 상기 다수의 로우 전극 중에서 적어도 미리 설정된 수의 로우 전극을 동시에 선택하고 주사 신호를 상기 미리 설정된 수의 로우 전극에 인가하는 로우 구동기를 구비한다. 따라서, 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 레벨에 따라 실효 전압이 상기 액정 디스플레이 층에 인가되어 입력 이미지 데이터에 대한 그레이-스케일 디스플레이가 실행되도록 직교 변환의 역 변환이 상기 액정 패널에 대하여 실행된다.
본 발명의 다른 양상에 따라, 액정 디스플레이 장치를 구동시키는 방법이 제공된다. 이 장치는 다수의 로우 전극; 상기 다수의 로우 전극에 교차하도록 배열되어 있는 다수의 컬럼 전극; 및 상기 로우 전극들과 상기 컬럼 전극들의 교점에서 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극 사이에 인가된 실효 전압의 값에 응답해서 이미지를 표시하기 위해 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극 사이에 끼워져 있는 액정층을 포함한다. 이 방법은 1 프레임에 대한 입력 이미지 데이터에서 각 로우 전극에 대한 선택 기간, 즉 상기 각각의 로우 전극에 주사 신호가 제공되는 선택 기간을 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 레벨을 나타내는 그레이-스케일 비트의 수와 같거나 큰 수의 서브프레임으로 분할하는 단계; 선택 기간에 대한 분할 폭을 제어하고 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 각각의 서브프레임 기간을 설정하는 단계; 그레이-스케일 비트에 따라서 각각의 이진 데이터가 각각의 서브프레임에 관련되어 있는 이진 디스플레이 데이터를 생성하는 단계; 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 설정된 각각의 전압값을 갖고 있는 디스플레이 신호를 발생하기 위하여 이진 디스플레이 데이터에 따라서 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 각각의 전압 진폭을 설정함으로써 이진 디스플레이 데이터를 변환하는 단계; 주사 신호를 대응하는 로우 전극에 인가하는 단계; 및 대응하는 주사 신호의 인가와 동시에 디스플레이 신호를 상기 다수의 로우 전극에 인가하는 단계를 포함한다. 따라서, 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 비트에 따른 실효 전압이 상기 액정 디스플레이 층에 인가되어 입력 이미지 데이터에 대한 그레이-스케일 디스플레이가 실행된다.
본 발명의 한 실시예에 있어서, 주사 신호를 인가하는 상기 단계는 입력 이미지 데이터의 1 프레임 기간에서 다수회 상기 로우 전극 각각에 대하여 실행된다. 선택 기간은 1 프레임 기간에서 주사 신호가 상기 로우 전극에 다수 회 인가되는 전체 기간에 상응한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 주사 신호를 인가하는 상기 단계는 상기 로우 전극들을 하나씩 순차적으로 선택함으로써 실행된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 주사 신호를 인가하는 상기 단계는 다수의 또는 모든 상기 로우 전극을 동시에 선택함으로써 실행된다.
본 발명의 다른 양상에 따라, 액정 디스플레이 장치를 구동시키는 방법이 제공된다. 이 장치는 다수의 로우 전극; 상기 다수의 로우 전극에 교차하도록 배열되어 있는 다수의 컬럼 전극; 및 상기 로우 전극들과 상기 컬럼 전극들의 교점에서 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극 사이에 인가된 실효 전압의 값에 응답해서 이미지를 표시하기 위해 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극 사이에 끼워져 있는 액정층을 포함한다.
이 방법은 1 프레임에 대한 입력 이미지 데이터에서 각 로우 전극에 대한 선택 기간, 즉 상기 각각의 로우 전극에 주사 신호가 제공되는 기간인 선택 기간을 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 레벨을 나타내는 그레이-스케일 비트의 수와 같거나 큰 수의 서브프레임으로 분할하는 단계; 선택 기간에 대한 분할 폭을 제어하고 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 각각의 서브프레임 기간을 설정하는 단계; 그레이-스케일 비트에 따라서 각각의 이진 데이터가 각각의 서브프레임에 관련되어 있는 이진 디스플레이 데이터를 생성하는 단계; 변환된 디스플레이 데이터를 발생하기 위하여 미리 설정된 직교 매트릭스를 이용해 이진 디스플레이 데이터에 대한 직교 변환을 실행하는 단계; 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 설정된 각각의 전압값을 각각이 갖고 있는 디스플레이 신호를 발생하기 위하여 변환된 디스플레이 데이터에 따라서 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 각각의 전압 진폭을 설정함으로써 변환된 디스플레이 데이터를 변환하는 단계; 직교 매트릭스에 기초해서 주사 신호를 발생하는 단계; 상기 다수의 로우 전극 중에서 적어도 미리 설정된 수의 로우 전극을 동시에 선택하고 주사 신호를 상기 미리 설정된 수의 로우 전극에 인가하는 단계를 포함한다. 따라서, 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 비트에 따른 실효 전압이 상기 액정 디스플레이 층에 인가되어 입력 이미지 데이터에 대한 그레이-스케일 디스플레이가 실행되도록 상기 액정 패널에 대하여 직교 변환의 역변환이 실행된다.
본 발명의 다른 양상에 따라, 액정 패널을 포함하는 액정 디스플레이 장치가 제공된다. 상기 액정 패널은 주사 신호가 제공되는 다수의 로우 전극; 상기 다수의 로우 전극을 교차하도록 배열되어 있으며 디스플레이 신호가 제공되는 다수의 컬럼 전극; 및 상기 로우 전극들과 상기 컬럼 전극들의 교점에서 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극 사이에 인가된 실효 전압의 값에 응답해서 이미지를 표시하기 위해 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극 사이에 끼워져 있는 액정층을 포함한다. 상기 액정 디스플레이 장치는 1 프레임에 대한 입력 이미지를 수신하고, 다수의 프레임을 포함하는 기간에 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 레벨을 나타내는 그레이-스케일 레벨의 수와 같거나 큰 수의 서브프레임을 제공하고, 그레이-스케일 비트에 따라서 각각의 이진 데이터가 각각의 서브프레임에 관련되어 있는 이진 디스플레이 데이터를 생성하는 디스플레이 데이터 변환기; 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 설정된 각각의 전압값을 갖는 디스플레이 신호를 발생하기 위하여 이진 디스플레이 데이터에 따라서 각각의 서브프레임에 대해 독립적으로 각각의 전압 진폭을 설정함으로써 이진 디스플레이 데이터를 변환하기 위한 펄스 진폭 제어기를 포함한다.
입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 비트에 따른 실효 전압이 상기 액정 디스플레이 층에 인가되어 입력 이미지 데이터에 대한 그레이-스케일 디스플레이가 실행된다.
본 발명의 한 실시예에 있어서, 서브프레임 각각은 다수의 프레임 중에서 대응하는 프레임에서의 수평 주사 기간이다.
본 발명의 다른 양상에 따라, 액정 디스플레이 장치를 구동시키는 방법이 제공된다. 이 장치는 다수의 로우 전극; 상기 다수의 로우 전극에 교차하도록 배열되어 있는 다수의 컬럼 전극; 및 상기 로우 전극들과 상기 컬럼 전극들의 교점에서 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극 사이에 인가된 실효 전압의 값에 응답해서 이미지를 표시하기 위해 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극 사이에 끼워져 있는 액정층을 포함한다. 이 장치의 구동 방법은 1 프레임에 대한 입력 이미지 데이터를 수신하고, 다수의 프레임을 포함하는 기간에 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 레벨을 나타내는 그레이-스케일 레벨의 수와 같거나 큰 수의 서브프레임을 제공하는 단계; 각각의 서브프레임에 대한 그레이-스케일 비트에 따라서 각각의 이진 데이터가 각각의 서브프레임에 관련되어 있는 이진 디스플레이 데이터를 생성하는 단계; 각각의 서브프레임에 대하여 독리적으로 설정된 각각의 전압값을 갖는 디스플레이 신호를 발생하기 위하여 이진 디스플레이 데이터에 따라서 각각의 서브프레임에 대해 독립적으로 각각의 전압 진폭을 설정함으로써 이진 디스플레이 데이터를 변환하는 단계; 주사 신호를 대응하는 로우 전극에 인가하는 단계; 및 대응하는 주사 신호의 인가와 동시에 디스플레이 신호를 상기 다수의 컬럼 전극에 인가하는 단계를 포함한다. 따라서, 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 비트에 따른 실효 전압이 상기 액정 디스플레이 층에 인가되어 입력 이미지 데이터에 대한 그레이-스케일 디스플레이가 실행된다.
본 발명의 한 실시예에 있어서 서브프레임 각각은 다수의 프레임 중 대응하는 프레임에서의 수평 주사 기간이다.
이후, 본 발명의 기능에 대해서 설명된다.
복수의 로우 전극들 및 복수의 컬럼 전극들의 교차점들은 매트릭스 형태로 배열되는데, 각 교차점은 한 픽셀에 대응한다. 전압은 각 교차점에서 로우 전극과 컬럼 전극 사이에 인가된다. 인가되는 실효 전압값에 따라, 액정층의 광학 특성은 교차점에서 변조되므로, 이미지를 디스플레이한다.
입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 레벨을 나타내는 데이터의 비트 길이(즉, 그레이-스케일 비트 수)보다 더 큰 수의 서브프레임들이 제공된다. 기간 및 전압값은 각 서브프레임마다 독립적으로 설정되므로, 특정 수의 그레이-스케일 레벨은 종래의 프레임 변조 방법에 비해 더 적은 수의 서브프레임으로 달성될 수 있다. 더구나, 각 서브프레임에 대해 독립적으로 기간 및 전압값을 설정함으로써, 그레이-스케일 레벨의 수가 증가할 때 종래의 펄스폭 변조 방법에서 발생할 수 있는 최소 펄스폭에서의 감소를 방지할 수 있다. 그 결과, 디스플레이된 이미지에서의 플리커, 및 파형 왜곡으로 인한 디스플레이 불균일성은 억제될 수 있다.
더구나, 한 프레임에 대한 이미지 데이터는 각 서브프레임마다 독립적으로 설정되는 이진 디스플레이 데이터로서 처리된다. 따라서, 종래의 진폭 변조 방법에서 필요한, 제곱-합 계산 및 제곱근 계산을 수행하기 위한 복잡한 대규모 산술 회로, 및 아날로그 전압 진폭을 출력하기 위한 고정밀 액정 구동기를 제거할 수 있다.
더구나, 각 서브프레임마다 전압 진폭을 독립적으로 설정함으로써, 액정 패널의 응답 성능 및 액정 구동기의 전압 내구성에 가장 적합한 디스플레이 장치를 구성할 수 있다.
따라서, 기술된 본 발명은 다음의 장점들을 가능케 한다 : (1) 진폭 변조 방법에서 같이 회로 스케일을 크게 증가시키지 않고도, 프레임 변조 방법에서 발생할 수 있는 디스플레이된 이미지에서의 플리커를 억제하고 펄스폭 변조 방법에서 발생할 수 있는 디스플레이 불균일성을 억제하면서 그레이-스케일 디스플레이를 실행할 수 있는 액정 디스플레이 장치를 제공하며; (2) 그러한 액정 디스플레이 장치를 구동시키기 위한 방법을 제공한다.
본 발명의 이들 및 다른 장점들은 당업자들이라면 첨부 도면을 참조하여 상세한 설명을 숙지한다면 충분히 알 수 있을 것이다.
제1도는 본 발명의 예에 따른 액정 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 도시하는 개략도.
제2도는 본 발명의 예에 따른 액정 디스플레이 장치에서 디스플레이 데이터 변환 회로의 구성을 도시하는 개략도.
제3(a)도 및 제3(b)도는 타이밍 제어 회로의 다양한 타이밍 신호 및 본 발명의 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 서브프레임의 구성을 도시하는 도면.
제4도는 디스플레이 데이터 변환 회로에 의해 발생된 이진 디스플레이 데이터 및 본 발명의 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 발생된 디스플레이 데이터에 대응하는 실효 전압을 도시하는 도면.
제5도는 디스플레이 데이터 변환 회로에 의해 발생된 다른 이진 디스플레이 데이터 및 본 발명의 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 발생된 디스플레이 데이터에 대응하는 실효 전압을 도시하는 도면.
제6도는 본 발명의 예에 따른 액정 디스플레이 장치에서 디스플레이 데이터 변환 회로의 다른 구성을 도시하는 개략도.
제7도는 본 발명의 예에 따른 액정 디스플레이 장치에서 디스플레이 데이터 변환 회로의 또 다른 구성을 도시하는 개략도.
제8도는 본 발명의 예에 따른 액정 디스플레이 장치에서 펄스폭 제어 회로의 구성을 도시하는 개략도.
제9도는 본 발명의 예에 따른 액정 디스플레이 장치에서 액정 패널에 인가된 주사 신호와 데이터 신호의 파형들을 도시하는 도면.
제10도는 인가된 전압의 실효값과 액정 패널의 투과율 사이의 관계를 도시하는 그래프.
제11도는 본 발명의 다른 예에 따른 액정 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 도시하는 개략도.
제12(a)도 및 제12(b)도는 본 발명의 다른 예에 따른 액정 디스플레이 장치에서 액정 패널에 인가된 주사 신호와 데이터 신호의 파형들을 도시하는 도면.
제13도는 본 발명의 또 다른 예에 따른 액정 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 도시하는 개략도.
제14도는 본 발명의 또 다른 예에 따른 액정 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 도시하는 개략도.
제15도는 본 발명의 또 다른 예에 따른 액정 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 도시하는 개략도.
제16도는 본 발명의 또 다른 예에 따른 액정 디스플레이 장치에서 디스플레이 데이터 변환 회로의 구성을 도시하는 개략도.
제17도는 종래의 프레임 변조 방법에서 프레임 수와 이에 대한 최대 그레이-스케일 레벨 간의 관계를 도시하는 그래프.
제18도는 본 발명이 프레임 변조 방법에 응용되는 경우, 프레임 수와 이에 대한 최대 그레이-스케일 레벨 간의 관계를 도시하는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 디스플레이 데이터 변환 회로 2 : 타이밍 제어 회로
3 : 펄스 진폭 제어 회로 4 : 로우 구동기
5 : 컬럼 구동기 6 : 액정 패널
11 : 프레임 메모리 12 : 데이터 선택 회로
21 : 펄스폭 제어 회로 22 : 메모리 제어 회로
23 : 구동기 제어 회로 31 : 전압 발생 회로
32 : 전압 선택 회로 61 : 로우 전극
62 : 컬럼 전극 100 : 액정 디스플레이 장치
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
먼저, 본 발명의 기본 원리가 설명된다.
전형적으로, 기간 T가 기간 Tk을 각각 갖는 K개의 서브프레임들로 분할되고(여기서, K=1, 2, ..., K), 픽셀에는 서브프레임 Tk에 대한 개별 전압 Vk이 인가되면, 기간 T 동안 픽셀에 인가된 실효 전압값 Vrms는 수학식 1로 표시된다.
[수학식 1]
Figure kpo00002
여기에서, 이진 디스플레이 데이터(즉, ON 및 OFF 디스플레이 데이터)는 각 서브프레임 Tk에 대해 설정되는 것으로 가정된다. 즉, 서브프레임 Tk에 대해 인가된 전압 Vk은 ON 디스플레이 전압 VNK및 OFF 디스플레이 전압 VLK의 각 이진값으로 표시된다. 따라서, 기간 T 동안 인가될 수학식 1의 실효 전압 Vrms는 기간 T에서 각 서브프레임 Tk의 ON 및 OFF의 조합에 기초한 다음의 수학식 2에 도시된 2k값들 중 어느 하나를 취할 수 있다. 따라서, 기간 T를 K개의 서브프레임들로 분할함으로써 2k레벨을 갖는 그레이-스케일 디스플레이를 수행할 수 있다.
[수학식 2]
Figure kpo00003
그러나, 매트릭스형 액정 패널이 구동되면, 각 서브프레임에 대한 ON 디스플레이 전압 VNK및 OFF 디스플레이 전압 VLK으 비율 VNK/VLK(소위, 선택율 SR)의 최대값은 액정 패널에 제공된 로우 전극의 수 N만큼 제한된다. 최대 선택율 SRmax는 수학식 3으로 표시된다.
[수학식 3]
Figure kpo00004
여기에서, 비교를 하면, 대응하는 서브프레임 기간 Tk에 대한 ON 디스플레이 전압 VNk및 VL로 각각 설정되고, 선택율 VH/VL은 최대값 SRmax로 설정되면, 값 VH는 다음의 수학식 6으로 표시된다. 수학식 4 내지 6은 종래의 프레임 변조 방법 또는 종래의 펄스폭 변조 방법에서 만족된다.
[수학식 4]
Figure kpo00005
[수학식 5]
Figure kpo00006
[수학식 6]
Figure kpo00007
다음에, 서브프레임 Tk을 디스플레이 데이터의 그레이-스케일 비트와 관련시켜 보자.
먼저, 소위 가중 펄스폭 변조 방법이 비교를 위해 설명된다. 이 방법에 따르면, 그레이-스케일 디스플레이는 각 서브프레임 기간이 그레이-스케일 비트의 가중치(즉, 가중 분할)에 대응하는 방식으로 기간 T를 서브프레임 기간 Tk으로 분할함으로써 실행된다. 각각의 서브프레임 기간 Tk(K=1, 2, …, K)는 그레이-스케일 비트의 가중치의 순서대로 각 그레이-스케일 비트와 순차적으로 관련된다. 특히, 서브프레임 기간 T1은 최하위 비트에 해당하며, 서브프레임 기간 Tk은 최상위 비트에 해당된다. 서브프레임 기간 Tk의 비율은 다음의 수학식 7에서와 같이 설정되어, 서브프레임 기간 Tk의 기간은 그레이-스케일 비트의 가중치(2k-1)에 해당된다.
[수학식 7]
Figure kpo00008
여기에서, 서브프레임의 수 K가 예를 들어, 3으로 설정되는 경우에, 수학식 4 내지 7은 수학식 2에 대입되어 다음의 수학식 8을 제공하는데, 23=8이다. 따라서, 8 그레이-스케일 레벨이 달성된다.
[수학식 8]
Figure kpo00009
그러나, 이러한 가중 펄스폭 변조 방법에서, 최소 펄스폭(T1)은 그레이-스케일 레벨의 수가 증가할 때 감소되므로, 상기 디스플레이 불균일성과 같은 문제점이 생길 수 있다. 특히, 최소 펄스폭(즉, 최소 서브프레임 기간 T1)은 급격하게 감소된다. 예를 들어, 최소 펄스폭은 8 그레이-스케일 레벨에 대해 T/7이고, 16 그레이-스케일 레벨에 대해 T/15이며, 32 그레이-스케일 레벨에 대해 T/31이고, 계속해서 이와 같다.
반면에, 프레임 변조 방법에서, 최소 서브프레임 기간 T1은 한 프레임 내에서 한 수평 주사 기간에 해당된다. 따라서, 그레이-스케일 디스플레이에 필요한 프레임의 수는 증가한다. 예를 들면, 8 그레이-스케일 레벨에 대해 기간 T=T1×7이고, 16 그레이-스케일 레벨에 대해 T=T1×15이며, 32 그레이-스케일 레벨에 대해 T=T1×31이고, 계속해서 이와 같다. 이는 상기 플리커와 같은 디스플레이 화질의 열화를 가져온다.
본 발명은 수학식 4 내지 7에 도시된 바와 같은, 서브프레임 기간 Tk및 인가된 전압 Vk의 특정 조건을 제거(또는 삭제)함으로써 이들 문제점들을 해결한다. 대신, 본 발명에 따르면, 기간 T는 서브프레임 기간 Tk이 다른 서브프레임으로부터 각 서브프레임에 대해 독립적으로 설정되는 방식으로 서브프레임들로 분할된다. 더구나, 전압값 Vk은 각 서브프레임마다 변하기 때문에, ON 및 OFF 디스플레이 전압 VHK및 VLK는 다른 서브프레임으로부터 서브프레임 기간 Tk에 대해 독립적으로 설정된다. 각 서브프레임에 대한 전압값은 서브프레임의 수 n(≥K)에 대한 인가 전압의 전체(실효)값이 수학식 2로부터 계산된 2k실효 전압값에 기초한 그레이-스케일 비트값(즉, K-비트 그레이-스케일 데이터에 의해 표시된 그레이-스케일 레벨)에 해당되도록 설정된다. 따라서, 그레이-스케일 레벨의 수는 액정 패널의 응답 특성에 적합하게 설정되는 전압값을 제공함으로써 상기 문제점을 야기하지 않고도 달성된다.
본 발명에 펄스폭 변조 방법을 채택하면(하기 예 1 및 예 2에서와 같이), 기간 T는 입력 이미지 데이터의 한 프레임 기간 동안 입력 이미지 데이터의 한 프레임을 디스플레이하도록 싱글 주사 전극이 선택되는 전체 기간에 해당한다. 예를 들면, 싱글-주사 모드의 라인-순차 구동 방법에 따르면, 각 주사 전극에 대한 기간 T는 입력 이미지 데이터의 수평 주사 기간에 해당된다. 반면에, 2중-주사 모드의 라인-순차 구동 방법에 따르면, 전형적으로, 액정 패널의 상반 및 하반 모두는 싱글-프레임 기간 동안에 2번 주사된다. 따라서, 2중-주사 모드에서, 주사 라인이 2번의 주사 동작에 의해 선택되는 동안의 전체 기간 T는 입력 이미지 데이터의 2번의 수평 주사 기간에 해당된다.
본 발명의 프레임 변조 방법에 응용되면(하기 예 3에서와 같이), 서브프레임 기간 Tk은 한 수평 주사 기간 THsync에 해당된다. 즉, 모든 서브프레임 기간 Tk은 같게 설정되고(=THsync), 반면에 전압값 Vk은 각 서브프레임 기간 Tk마다 변한다. 그레이-스케일 레벨이 프레임 변조 체계의 n 프레임에 대해 시간 평균화시킴으로써 픽셀 상에서 실행되면, 전체 기간 T는 n×THsync로 표시된다.
종래의 프레임 변조 방법에 따르면, 고정 전압 중 하나(즉, ON 디스플레이 전압 VH또는 OFF 디스플레이 전압 VL)는 수학식 4 및 5에서 도시된 바와 같이 복수의 프레임 동안에 각 서브프레임 기간 Tk(즉, 수평 주사 기간 THsync)마다 인가된다. 따라서, 상술한 바와 같이, 그레이-스케일 레벨의 수가 증가하면, 평균화될 프레임의 수(즉, 그레이-스케일 레벨의 수-1)는 증가한다.
본 발명에서, 픽셀에 인가된 전압값 Vk은 변하고, 프레임에 대한 픽셀 상에서 실행될 그레이-스케일 레벨에 기초한 각 서브프레임 기간 Tk(즉, 각 프레임 내에서의 수평 주사 기간)마다 독립적으로 설정된다. 따라서, 특정 수의 그레이-스케일 레벨은 종래 기술보다 더 적은 수의 프레임에 대해 시간 평균화시킴으로써 달성될 수 있다.
이후, 본 발명은 예시적 예를 참조하여 설명된다.
[예 1]
제1도는 본 발명의 예 1에 따른 액정 디스플레이 장치(100)를 개략적으로 도시한다. 이 예에서, 라인-순차 구동 방법은 액정 디스플레이 장치(100)를 위해 채택된다.
제1도에 도시된 바와 같이, 액정 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 데이터 변환 회로(1), 타이밍 제어 회로(2), 펄스 진폭 제어 회로(3), 로우 구동기(4)의 그룹, 컬럼 구동기(5)의 그룹, 및 액정 패널(6)을 포함한다.
액정 패널(6)은 2×N 로우 전극(61), 및 로우 전극(61)과 교차하도록 배열된 M 컬럼 전극(62)을 포함한다. 로우 전극(61)과 컬럼 전극(62)의 교차점은 매트릭스 형태로 배열된다. 액정층(도시 안됨)은 로우 전극(61)과 컬럼 전극(62) 사이에 삽입된다. 각 교차점에서의 액정층은 개별 픽셀에 해당된다. 각 픽셀에서의 액정 층의 광학 상태는 디스플레이를 실행하기 위해 로우 전극(61)과 컬럼 전극(62) 양단에 인가된 구동 전압의 실효값에 따라 변한다.
이미지 데이터(S101)는 프레임 단위로 디스플레이 데이터 변환 회로(1)에 입력된다. 디스플레이 데이터 변환 회로(1)는 프레임 메모리(11) 및 데이터 선택 회로(12)를 포함한다. 디스플레이 데이터 변환 회로(1)는 한 프레임을 그레이-스케일 비트 길이와 같거나 이보다 큰 수의 프레임들로 나누고, 수신된 이미지 데이터(S101)를 각 서브프레임마다 이진 디스플레이 데이터(S110)로서 출력한다.
수직 동기 신호, 수평 동기 신호 및 클럭 신호는 타이밍 제어 회로(2)에 입력된다. 타이밍 제어 회로(2)는 각 서브프레임마다 독립적으로 기간을 설정하기 위한 펄스폭 제어 회로(21), 메모리 제어 회로(22), 및 로우 구동기(4)의 그룹과 컬럼 구동기(5)의 그룹을 동작시키는 타이밍 신호를 발생하기 위한 구동기 제어 회로(23)를 포함한다. 타이밍 제어 회로(2)는 전체 시스템의 타이밍 제어를 책임진다. 펄스폭 제어 회로(21) 및 메모리 제어 회로(22)는 디스플레이 데이터 변환 회로(1)의 동작을 제어하기 위해 (S240)으로 표시된 다양한 제어 신호를 출력한다.
펄스 진폭 제어 회로(3)는 전압 발생 회로(31) 및 전압 선택 회로(32)를 포함한다. 펄스 진폭 제어 회로(3)는 디스플레이 데이터 변환 회로(1)로부터 출력된 이진 디스플레이 데이터(S110)를 수신하고, 타이밍 제어 회로(2)로부터의 타이밍 신호(S210)에 기초하여 각 서브프레임마다 독립적으로 전압 진폭을 설정한다.
로우 구동기(4)의 그룹은 펄스 진폭 제어 회로(3)로부터 출력되는 신호(S320) 및 타이밍 제어 회로(2)로부터 출력되는 신호(S230)에 기초하여, 액정 패널(6) 내의 로우 전극(61)에 주사 신호를 공급한다. 마찬가지로, 컬럼 구동기(5)의 그룹은 펄스 진폭 제어 회로(3)로부터 출력되는 신호(S31) 및 타이밍 제어 회로(2)로부터 출력되는 신호(S220)에 기초하여, 입력 이미지 데이터(S101)에 대응하는 디스플레이 신호를 액정 패널(6)의 컬럼 전극(62)에 공급한다.
제1도에 도시된 바와 같이, 액정 패널(6)은 2중-주사 형태로 되어 있고, 패널(6)은 각각이 독립적으로 구동되는 2개의 디스플레이 영역(하부 1/2 및 상부 1/2)으로 나누어진다. 로우 전극들의 수 N은 각 디스플레이 영역에 제공된다. 로우 구동기(4)의 그룹은 로우 전극(61)의 수 N에 따라 복수의 로우 구동기(4-1, 4-2, …, 4-Y)를 포함한다. 펄스 진폭 제어 회로(3)로부터 출력된 전압 신호(S320)는 로우 전극(61)에 주사 신호로서 연속적으로 공급된다. 마찬가지로, 컬럼 구동기(5)의 그룹은 컬럼 전극(62)의 수 M에 따라 복수의 컬럼 구동기(5-1, 5-2, …, 5-X)를 포함한다. 펄스 진폭 제어 회로(3)로부터 출력된 전압 신호(S310)는 M 컬럼 전극(62)에 데이터 신호로서 동시에 공급된다.
이 예에서, 액정 디스플레이 장치(100)에서 사용된 액정 패널(6)은 각 디스플레이 영역마다의 240 로우 전극(N=240), 1920 컬럼 전극(M=1920=640×RGB), 약 2.3V의 임계 전압, 및 약 130ms의 응답 속도(τr×τd)를 갖는 컬럼 액정 패널이다. 상부 디스플레이 영역 상에 실행될 32 레벨의 그레이-스케일 디스플레이는 다음 설명에서 기술된다. 그러나, 그레이-스케일 디스플레이는 마찬가지로 하부 디스플레이 영역 상에서도 실행됨을 알 수 있다.
제2도는 디스플레이 데이터 변환 회로(1)의 구성을 도시한다. 제3(a)도 및 제3(b)도는 디스플레이 데이터 변환 회로(1)의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
제2도에 도시된 바와 같이, 디스플레이 데이터 변환 회로(1)는 프레임 메모리(11) 및 데이터 선택 회로(12)를 포함한다. 프레임 메모리(11)는 상부 디스플레이 영역에 대한 메모리 및 하부 디스플레이 영역(도시 안됨)에 대한 메모리를 포함한다. 제2도에 도시된 바와 같이, 디스플레이 데이터 변환 회로(1)에서, 싱글-주사 모드의 이미지 데이터(S101)는 신호 소스로부터 공급되고 프레임 메모리(11) 내에 기입된다. 이 예에서는, 이미지 데이터(S101)가 60Hz의 주파수 및 5의 비트 길이를 갖는 것으로 가정된다.
프레임 메모리(11) 내로의 기입 동작은 기입 신호
Figure kpo00010
(상부 디스플레이 영역에 대한 메모리용)에 기초하여 제어된다. 제3(a)도에 도시된 바와 같이, 기입 신호
Figure kpo00011
는 상부 디스플레이 영역에 대한 이미지 데이터가 신호 소스로부터 입력되는 동안의 기간 tu동안 로우로 된다(L 레벨에서). 상부 디스플레이 영역에 대한 메모리로의 기입 동작은 이러한 기간 tu동안 수행된다. 기입 신호
Figure kpo00012
는 하부 디스플레이 영역에 대한 이미지 데이터가 입력되는 동안의 기간 tL동안 그리고 수직 간격 기간 동안 하이로 된다(H 레벨에서). 상부 디스플레이 영역에 대한 메모리에 대한 판독 동작은 이러한 기간 tL동안 수행된다. 제3(a)도에서, Vsync및 Hsync는 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호를 각각 나타내는데, 이들은 이미지 데이터(S101)와 함께 입력된다.
펄스폭 제어 회로(21)로부터 출력된 서브프레임 카운트 신호 SFC0및 SFC1및 기입 신호
Figure kpo00013
는 데이터 선택 회로(12)에 입력된다. 서브프레임들은 이들 신호에 기초하여 제공된다. 제3(b)도에 도시된 바와 같이, 6 서브프레임들은 신호(
Figure kpo00014
, SFC0및 SFC1)들의 레벨들의 6 조합, 즉 (L, L, L), (L, H, L), (L, H, H), (H, L, L), (H, H, L), 및 (H, H, H)의 신호 레벨 조합에 대응하여 제공된다.
신호 소스로부터 공급된 5-비트 이미지 데이터(S101)는 다음과 같이 기입 신호
Figure kpo00015
에 의해 제어된다. 기입 신호
Figure kpo00016
가 L 레벨에 있는 동안의 기간 tu동안에, 이미지 데이터(S11)는 라인(10a)을 통해 데이터 선택 회로(12)에 입력된다. 동시에, 이미지 데이터는 라인(10b)을 통해 프레임 메모리(11)에 기입된다. 데이터 선택 회로(12)에 입력된 후에, 이미지 데이터(S101)(상부 디스플레이 영역용)은 추후 기술되는 바와 같이, 이진 디스플레이 데이터로 변환되고, 3-비트 이진 디스플레이 데이터(S110)로서 출력된다.
기입 신호
Figure kpo00017
가 H 레벨에 있고 기입 신호
Figure kpo00018
(하부 디스플레이 영역용)가 L 레벨에 있는 동안의 기간 tL동안에, 상부 디스플레이 영역용 프레임 메모리(11) 내에 기입되는(상부 디스플레이 영역용) 5-비트 디스플레이 데이터는 판독되고 라인(10c)을 통해 데이터 선택 회로(12)에 입력된다. 기간 tu에서와 같이, 데이터 선택 회로(12)에 입력되는(상부 디스플레이 영역용) 이미지 데이터는 이진 디스플레이 데이터로 변환되고 3-비트 이진 디스플레이 데이터(S110)로서 출력된다.
따라서, 동일한 이미지 데이터(S101)(상부 디스플레이 영역용)은 120Hz의 주파수에서 데이터 선택 회로(12)에 입력되므로, 종래 기술의 설명에서 기술된 프레임 응답 효과를 감소시키기 위해서 프레임 주파수를 2배화시킨다.
하기 테이블 1은 32 그레이-스케일 레벨이 상기 서브프레임을 사용하여 달성되는 경우에 각 서브프레임마다 기간(μs 및 전압 진폭(V)의 예를 도시한다. 이 에에서, 최소 서브프레임 기간은 약 6.0μs이고, 6 서브프레임들을 갖는 전체 기간 T는 약 66.0μs이다. 따라서, 32 그레이-스케일 레벨은 최소 서브프레임 기간 T/11에 의해 달성될 수 있다.
종래의 가중 펄스폭 변조 방법에 따르면, 최소 펄스폭(최소 서브프레임 기간 T1)은 32 그레이-스케일 레벨을 달성하기 위해서 약 T/31로 설정되어야 한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 최소 펄스폭의 감소로 인한 디스플레이 불균일성과 같은 문제점을 제거할 수 있다.
Figure kpo00019
표 1에 따라, 5-비트 입력 이미지 데이터(S101)(25=32 그레이-스케일 레벨)에 대해서 6개의 서브프레임들이 제공된다. 먼저, 5-비트 이미지 데이터는 이미지 데이터의 상응하는 비트값들에 따라 각 서브프레임에 대해서 이진값(ON 또는 OFF)을 갖는 이진 디스플레이 데이터(6-비트 데이터)로 변환된다. 이어서, 각 서브프레임의 이진값에 기초하여, 각 서브프레임에 대하여 독립적으로 설정된 ON 또는 OFF 디스플레이 전압이 서브프레임 동안에 인가된다. 표 1의 “실효 전압” 컬럼은 6-서브프레임 기간에 걸쳐서 획득된 실효 전압값을 도시한다.
정확한 실효 전압값들이 상기 수학식 2에 따른 계산에 의해 서브프레임 기간 Tk및 서브프레임에 대한 전압값 Vk으로부터 획득될 수 있다. 그러나, 실제로, 실효 전압값은 더욱 간략화된 방법을 사용함으로써 설정될 수 있다. 이것이 표 1의 예로써 설명될 것이다.
서브프레임 기간 Tk(μs) 및 서브프레임 기간 Tk에 대한 데이터 신호의 전압 값 Vk(V)(이하, k=1 내지 6)은 각각 다음 수학식 9 및 10에 도시된 것과 같은 부분들을 가지도록 설정되었다.
[수학식 9]
Figure kpo00020
[수학식 10]
Figure kpo00021
식 9 및 10에 도시된 비례 상수들로써, 각 플레인 기간 Tk에 대한 이진 디스플레이 상태 Hk(ON) 및 Lk(OFF)가 다음과 같은 수학식 11로서 표현될 수 있다.
[수학식 11]
Figure kpo00022
따라서, 6개의 서브프레임 기간들을 포함하는 싱글-프레임 기간에 대해서, 다음의 수학식 12에 도시된 바와 같은 32 정수값들은 입력 데이터의 그레이-스케일 레벨들(5-비트)을 나타내는 이진 디스플레이 데이터(6-비트)에 따라 획득될 수 있다.
[수학식 12]
Figure kpo00023
비록, 2개의 값들 “1” 및 “32”는 수학식 12에 도시한 바와 같이 유용하지는 않지만, 이러한 값들은 각각 “0” 및 “33”으로 치환될 수 있기 때문에 실제로 그레이-스케일 디스플레이를 구현하는데 있어서 문제가 되지 않을 것이다. 실제로, 실효 전압값들은 먼저 서브프레임 기간 Tk및 서브프레임 기간들에 대한 전압값 Vk의 비를 설정하고 이 비가 변화하지 않게 유지하도록 전압값 Vk를 조정함으로써 설정된다. 표 1의 예에서, 주사 신호 전압값은 고정되고 반면에 데이터 신호 전압은 변화한다. 그러나, 주사 신호 전압값을 변화시키면서 데이터 신호 전압값을 고정시키는 데도 적용될 수 있다. 그러나, 간략화된 방법으로 사용하여 주사 신호 전압값 및 데이터 신호 전압값 양자를 변화시키는 것은 어렵다. 따라서, 실효 전압값들은 상기 수학식 2에 기초하여 계산되어야 한다.
제4도는 표 1에 도시된 이진 디스플레이 데이터 및 실효 전압값들의 도면이다. 제4도로부터 알 수 있는 바와 같이, 표 1에 따른 각 서브프레임에 대한 기간 및 인가 전압을 설정함으로써, 모든 서브프레임들의 총기간에 대한 획득된 실효 전압값에 기초하여 다수의 그레이-스케일 레벨이 구현된다.
데이터 선택기 회로(12)는 표 1 및 제4도에 도시된 바와 같이 이진 디스플레이 데이터(S110)를 출력한다. 비록 서브프레임들의 개수가 여기서는 6개로 설정되었으나, 동일한 데이터가 상술된 바와 같은 120Hz의 배주파수로 인해 2배로 출력된다. 따라서, 이진 디스플레이 데이터(S110)는 한번에 3개의 비트들에 의해 2배로 출력된다. 따라서, 이진 디스플레이 데이터(S110)는 한번에 3개의 비트들에 의해 2배로 출력된다. 즉, 제3(b)도에 도시된 바와 같이, 3개의 서브프레임들은 기록 신호
Figure kpo00024
가 L 레벨이 있는 기간 및 기록 신호
Figure kpo00025
가 H 레벨이 있는 기간에 대해서 제공된다. 따라서, 각 기간들에 대해서, 한 수평 동기화 기간 내에 출력될 이진 디스플레이 데이터는 3개의 비트를 포함한다.
각 서브프레임에 대한 기간 및 전압 진폭은 표 1에 도시된 것에 한정되는 것은 아니다. 이러한 값들은 액정 패널(6)의 응답 특성, 로우 구동기 그룹(4) 및 컬럼 구동기 그룹(5)의 전압 인듀런스(voltage endurance) 같은 것에 적합한 다른 값으로 설정될 수 있다.
표 2는 4비트 입력 이미지 데이터(S101)(24=16개 그레이-스케일 레벨)에 대하여 제공된다. 제5도는 표 2에 도시된 이전 디스플레이 데이터 및 실효 전압값들의 도면이다. 제6도는 4-비트 입력 이미지 데이터(S101)에 대한 디스플레이 데이터 변환 회로(1)의 구성을 도시한 도면이다.
Figure kpo00026
서브프레임이 표 2에 도시된 바와 같이 설정되는 경우, 각각의 서브프레임들을 입력 이미지 데이터(S101)의 그레이-스케일 비트들 중에 각각과 결합시키는 것이 가능하다. 따라서, 이진 디스플레이 데이터(S110)의 ON 및 OFF는 입력 이미지 데이터(S101)의 “1” 및 “0”에 상응한다. 따라서, (상부 디스플레이 영역에 대해서)이미지 데이터(S101)가 입력되는 기간 tu동안에, 이 기간 tu에 대하여 요구되는 이진 디스플레이 데이터(S110)(2개의 비트)에 상응하는 이미지 데이터(S11)의 상부 2개의 비트는 라인(10a)을 통해서 데이터 선택기 회로(12)에 입력된다. 동시에, (상부 디스플레이 영역에 대한)이미지 데이터(S101)의 다른(하부) 2개의 비트가 라인(10b)을 통해서 프레임 메모리(11)에 기록된다(제6도).
제5도에 도시된 바와 같이, 기간 tu동안에, 데이터 선택기 회로(12)는 수신된 이미지 데이터(S101)의 상부 2개의 비트를 상응하는 서브프레임 기간들에 할당하고 2-비트 이진 데이터(S110)를 출력한다. 기간 tL동안에, 프레임 메모리(11)에 기록되어온 이미지 데이터(S101)(하부 2개 비트)가 라인(10c)을 통해서 데이터 선택기 회로(12)에 입력된다. 유사하게, 데이터 선택기 회로(12)는 수신된 이미지 데이터(S101)의 하부 2개의 비트들을 상응하는 서브프레임 기간들에 할당하고 2-비트 이진 데이터(S110)를 출력한다.
따라서, 오직 하부 2개의 비트(이진 데이터(S110)의 서브프레임 #3 및 #4에 대하여 사용된 2개의 비트)는 프레임 메모리(11)로부터 판독되고 그 안에 기록되어져야 한다.
따라서, 이진 디스플레이 데이터(S110)의 각 서브프레임을 입력 이미지 데이터(S101)의 각 그레이-스케일 레벨과 결합시키는 경우, 프레임 메모리(11)의 용량이 반으로 감소될 수 있다. 제5도로부터 알 수 있는 바와 같이, 표 2에 따른 각 서브프레임에 대한 기간 및 인가 전압을 설정함으로써, 모든 서브프레임의 총 기간에 대하여 획득된 실효 전압값에 기초하여 다수의 그레이-스케일 레벨들이 구현된다.
이하, 프레임 메모리(11)의 필요한 용량이 반으로 감소될 수 있는, 디스플레이 데이터 변환 회로의 다른 예가 설명될 것이다. 제7도는 표 1에 도시된 것 같은 32개 그레이-스케일 레벨을 구현할 수 있는 디스플레이 데이터 변환 회로(1′)의 구성을 도시한다. 제7도에 도시된 바와 같이, 디스플레이 데이터 변환 회로(1′)는 프레임 메모리(11), 데이터 선택기 회로(12), 및 스위칭 회로(14)를 포함한다. 디스플레이 데이터 변환 회로(1′)에 있어서, 상부 디스플레이 영역에 대한 데이터가 입력되는 기간 ty동안에 5-비트 입력 이미지 데이터(S101)가 데이터 선택기 회로(12)에 입력된다. 이어서, 데이터 선택기 회로(12)는 표 1 및 제4도에 도시된 바와 같이 수신된 5-비트 입력 이미지 데이터(S101)를 6-비트 이진 디스플레이 데이터(S110)로 변환시킨다.
기간 ty동안에 필요한 6-비트 이진 디스플레이 데이터(S110)의 상부 3개의 비트들(서브프레임 #1 내지 #3)이 라인(10d)을 통해서 스위칭 회로(14)에 인가된다. 동시에, 기간 ty동안에, 6-비트 이진 디스플레이 데이터(S110)의 다른 (하부) 3개의 비트들(서브프레임 #4 내지 #6)은 라인(10e)을 통해서 프레임 메모리(11)에 기록된다. 기간 tL동안에, 프레임 메모리(11)에 기록되었던 이진 데이터(S110)의 하부 3개의 비트가 판독되고 라인(10f)을 통해서 스위칭 회로(14)에 인가된다.
기간 ty동안에, 스위칭 회로(14는 라인(10d)을 인에이블하고 라인(10f)을 제지한다. 스위칭 회로(14)는 예를 들어, 기록 신호
Figure kpo00027
에 의해 제어될 수 있다. 기간 tL동안에, 스위칭 회로(14)는 라인(10f)을 인에이블하고 라인(10d)을 제지한다.
따라서, 기간 ty동안에, 데이터 선택기 회로(12)로부터의 이진 디스플레이 데이터(S11)의 상부 3개의 비트들은 스위칭 회로(14)를 통해서 출력되는 반면에, 기간 tL동안에, 프레임 메모리(11)로부터의 이진 디스플레이 데이터(S110)의 하부 3개의 비트들이 스위칭 회로(14)를 통해서 출력된다.
디스플레이 데이터 변환 회로(1′)가 상술된 바와 같이 구성되는 경우, 이진 데이터(S110)의 3개의 비트만이 프레임 메모리(11)로부터 판독되고 프레임 메모리(11)에 기록되며, 이에 의해 프레임 메모리(11)의 필요한 용량이 반으로 감소된다.
제8도는 펄스 진폭 제어 회로(3)의 구성을 도시한다. 제8도에 도시된 바와 같이, 펄스 진폭 제어 회로(3)는 전압 발생 회로(31) 및 전압 선택기 회로(32)를 포함한다. 전압 발생 회로(31)는 표 1에 도시된 주사 신호 전압(±Vcom1내지 ±Vcom3) 및 데이터 신호 전압(±Vseg1내지 ±Vseg3)을 발생시킨다. 타이밍 제어 회로(2)로부터 출력된 기록 신호
Figure kpo00028
및 서브프레임 카운트 신호들(SFC0및 SFC1)은 전압 선택기 회로(32)에 입력된다. 전압 발생기 회로(31)는 표 1에 기초한 각 서브프레임에 대하여 사용될 주사 신호 전압 및 데이터 신호 전압을 선택하고, 따라서 로우 구동기의 그룹(4) 및 컬럼 구동기의 그룹(5)에 각각 인가될 주사 신호(S320)의 전압 진폭 ±Vcom및 데이터 신호(S310)의 전압 진폭 ±Vseg을 설정한다.
상술된 바와 같이, 주사 신호(S320) 및 데이터 신호(S310)의 기간 및 전압은 각 서브프레임에 대해서 독립적으로 설정되며, 주사 신호(S320) 및 데이터 신호(S310)는 각각 로우 구동기의 그룹(4) 및 컬럼 구동기의 그룹(5)을 통해서 액정 패널(6)에 인가되어서, 특정 개수의 그레이-스케일 레벨들이 획득된다.
제9도는 액정 패널(6)에 인가될 주사 신호(S410) 및 데이터 신호(S510)의 파형을 도시한다. 표 1에 따라, (서브프레임 #4 내지 #6에 대해서) 약 +26.04V 또는 -26.04V의 전압 신호는 선택 기간 동안에 주사 신호(S410)로서 인가되는 반면에, 약 0V의 전압 신호는 비-선택 기간 동안에 모든 서브프레임들에 인가된다.
이진 디스플레이 데이터(S11)에 따라, 약 ±2.12V의 전압 신호가 서브프레임 #1 내지 #3에 대한 데이터 신호(S510)로서 인가되는 반면에, 약 ±1.06V의 전압 신호가 서브프레임 #4 내지 #6에 인가된다. 이하, 서브프레임 #1 내지 #3에 대해서는 ON 디스플레이 전압이 약 -2.21V가 되고 OFF 디스플레이 전압이 약 +2.21V가 되며, 서브프레임 #4 내지 #6에 대해서는 ON디스플레이 전압이 약 +1.06V가 되고 OFF 디스플레이 전압이 약 -1.06V가 된다고 가정하였다.
제9도에서, 데이터 신호(S510)의 비트값들 (11111), (00000) 및 (10000)은 ON 디스플레이 레벨, OFF 디스플레이 레벨, 및 ON 상태와 OFF 상태 사이의 중간의 밝기를 갖는 중간 그레이-스케일 레벨을 각각 나타낸다.
제10도는 인가 전압의 실효값과 액정 패널(6)의 트랜스미션 간의 관계를 도시한다. 제10도에서 알 수 있는 바와 같이, 트랜스미션은 OFF 전압(약 2.300V)으로부터 ON전압(약 2.445V)으로 32개 레벨들에 대해서 거의 선형적으로 변화한다. 즉, 본 예에서 고품질의 그레이 스케일 디스플레이가 제공된다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 예 1에 따른 액정 디스플레이 디바이스 및 그 구동 방법에 따라, 최소 서브프레임 기간을 현저하게 감소시키지 않고 그레이-스케일 디스플레이가 실현될 수 있다. 따라서, 진폭 변조 방법에서와 같이 디스플레이 디바이스 내의 회로 스케일을 증가시키지 않고 프레임 변조에서 발생하는 디스플레이된 이미지들 내의 플리커 및 펄스폭 변조 방법 내에서 발생하는 디스플레이 비균일성을 억제하면서 고품질 그레이-스케일 디스플레이가 구현될 수 있다.
[예 2]
상기 예 1에서, 선형적 구동 방법을 채용한 액정 디스플레이 디바이스가 설명되었다. 그러나, 본 발명은 다중 라인 선택 방법(multiple line selection method) 또는 액티브 어드레싱 방법(active addressing method)을 채용한 액정 디스플레이 디바이스로써 그레이-스케일 디스플레이를 구현할 수 있다. 본 예에서, 다중 라인 선택 방법 또는 액티브 어드레싱 방법을 채용한 액정 디스플레이 디바이스(200)가 설명될 것이다.
제11도에 도시된 바와 같이, 액정 디스플레이 디바이스(200)는 디스플레이 데이터 변환 회로(1″), 타이밍 제어 회로(2′), 펄스 진폭 제어 회로(3′), 로우 구동기들의 그룹(4′), 컬럼 구동기들의 그룹(5′), 및 액정 패널(6)을 포함한다. 예 1에 설명된 액정 디스플레이 디바이스(100)에 비해서, 액정 디스플레이 디바이스(200)의 디스플레이 데이터 변환 회로(1″)는 직교 변환 회로(13)를 더 포함하고, 및 타이밍 제어 회로(2′)는 직교 매트릭스 발생 회로(24)를 더 포함한다. 더욱이, (액정 패널(6)을 제외한) 다른 회로들도 또한 동시에 선택된 로우들의 증가된 개수에 따라 수정된다.
이하, 액정 디스플레이 디바이스(200)의 구성 및 동작들의 주로 예 1과의 차이에 관하여 설명될 것이다. 이 예에서, 동시에 선택된 라인들의 개수는 4개로 설정되고, 예 1의 것과 유사한 컬러 액정 패널이 채용된다. 구체적으로, 액정 패널(6)은 각 디스플레이 영역에 대해서 240개 로우 전극들(N=240), 1920 컬럼 전극들(M=1920=640×RGB), 약 2.3V의 임계 전압, 및 약 130ms의 응답 속도(τr+τd)를 갖는다. 상부 디스플레이 영역 상에서 실행되는 32개의 레벨의 그레이-스케일 디스플레이가 다음에 설명될 것이다. 그러나, 그레이-스케일 디스플레이가 하부 디스플레이 영역 상에서 유사하게 수행된다는 것을 이해될 것이다.
액정 디스플레이 디바이스(200)의 디스플레이 데이터 변환 회로(1″)에서, 입력 이미지 데이터(S101)가 직렬로 입력되고 프레임 메모리(11′)에 로우 단위로 기록되어서 한 스크린(상부 디스플레이 영역에 대하여 240 로우×1920 컬럼의 이미지 데이터가 프레임 메모리(11′)에 기록되게 한다. 액정 디스플레이 디바이스(200)가 다수의 라인들이 동시에 선택되는 방법을 채용함에 따라, 4개의 동시-선택 로우 전극(61)에 상응하는 4 로우×1920 컬럼에 대한 이미지 데이터가 한번에 한 컬럼에 대해서 판독된다. 판독 이미지 데이터는 데이터 선택기 회로(12)에 의해 예 1에서와 같이 처리되고 이진 디스플레이 데이터(S120)로서 직교 변환 회로(13)로 출력된다.
수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 및 클럭 신호가 타이밍 제어 회로(2′)에 입력된다. 타이밍 제어 회로(2′)는 전체 시스템의 타이밍 제어에 응답한다. 타이밍 제어 회로(2′)는 각 서브프레임에 대해서 기간을 독립적으로 설정하는 펄스폭 제어 회로(21), 메모리 제어 회로(22′), 로우 구동기들의 그룹(4′) 및 컬럼 구동기들의 그룹(5′)을 동작시키기 위한 타이밍 신호를 발생시키는 구동기 제어 회로(23′), 및 직교 매트릭스 발생 회로(24)를 포함한다.
펄스폭 제어 회로(21) 및 메모리 제어 회로(22′)는 디스플레이 데이터 변환 회로(1″)의 동작을 제어하기 위해 S250으로 표시되는 다양한 제어 신호들을 출력한다. 또한, 직교 매트릭스 발생 회로(24)는 예를 들어, 다음의 예 13에 나타난 것과 같은 4개의 로우 및 4개의 컬럼을 갖는 직교 매트릭스 ±F를 발생시키고, 직교 변환 회로(13)로 직교 매트릭스를 출력한다.
[예 13]
Figure kpo00029
직교 변환 회로(13)는 직교 매트릭스 ±F에 기초하여 데이터 선택기 회로(12)로부터 이진 디스플레이 데이터(S120)에 대한 직교 변환을 이행하고, 결과적인 데이터를 변환된 디스플레이 데이터(S130)로서 출력한다.
펄스 진폭 제어 회로(3′)는 전압 발생 회로(31′) 및 전압 선택 회로(32)를 포함한다. 펄스 진폭 제어 회로(3′)는 디스플레이 데이터 변환 회로(1″)로부터 출력된 변환된 디스플레이 데이터(S130)를 수신하고, 변환된 디스플레이 데이터(S130)의 값에 기초하여 각 서브프레임에 대해서 독립적으로 전압값을 설정한다. 높게 설정된 전압값들은 컬럼 구동기들(5-1′, 5-2′, …, 5-X′)를 통해서 컬럼 전극들(62)에 인가된다.
전형적으로, 다중 라인 선택 방법 또는 활성 어드레싱 방법에 채용되는 경우, 각 서브프레임에 대해서 독립적으로 설정된 데이터 신호 전압 레벨들의 개수는 동시에 선택된 라인들의 개수에 따라 변한다. 동시-선택된 라인들의 개수가 L(여기서는 L=4)인 경우, 액정 패널(6) 상의 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 비트들에 상응하는 원래의 이진 디스플레이 데이터(S120)를 디스플레이하기 위해 각 서브프레임에 대해서 (L+1) 데이터 신호 전압 레벨들이 필요하다. 직교 변환의 결과에 따라, (L+1) 레벨로부터 선택된 한 전압값이 각 서브프레임에 대해서 선택된다.
직교 변환에 대해서 사용된 직교 매트릭스 ±F에 기초하여, L(=4)개의 주사 신호들이 변환된 디스플레이 데이터(S130)와 동기화하여 로우 구동기들(4-1′, 4-2′ …, 4-Y′)로부터 출력된다.
따라서, 액정 패널(6) 상에서 변환된 디스플레이 데이터(S130)에 대해서 반전 변환이 이행되고, 이에 의해 원래 이미지 데이터가 그레이-스케일 비트에 상응하는 이진 디스플레이 데이터(S120)에 따라 그레이-스케일 레벨로 디스플레이된다.
다음의 표 3은 32 그레이-스케일 레벨들이 액정 디스플레이 디바이스(200)로 실행되는 경우에 각 서브프레임에 대한 기간(μs) 및 전압 진폭(V)의 예를 도시한다.
Figure kpo00030
표 3의 예에 따라, 6개의 서브프레임이 5-비트 입력 이미지 데이터(S101)에 대해서 제공된다(s5=32 그레이-스케일 레벨). 예 1에서와 같이, 5-비트 이미지 데이터는 먼저 이미지 데이터의 비트값들에 기초하여 각 서브프레임에 대해서 이진값(ON 또는 OFF)을 갖는 이진 디스플레이 데이터(6-비트 데이터)(S120)로 변환된다. 이어서, 각 서브프레임에 대한 이진 데이터 및 직교 변환의 결과에 기초하여, 각 서브프레임에 대해서 독립적으로 설정된 디스플레이 전압들(5개 레벨) 중에 하나가 서브프레임 동안에 선택적으로 인가된다. 표 3의 “실효 전압” 컬럼은 6-서브프레임 기간에 대해서 획득된 실효 전압값들을 도시한다.
이하, 이진 디스플레이 데이터(S120)의 파형 및 상응하는 실효 전압값들은 제4도에 도시된 이진 디스플레이 데이터(S110)의 것과 유사하다.
제12(a)도 및 제12(b)도는 액정 패널(6)에 인가된 주사 신호들(S420) 및 데이터 신호들(S520)의 파형을 도시한다. 표 3에 따라, 모든 서브프레임 기간들에 대해서 주사 신호(S420)가(선택 기간 동안에) 약 ±13.02V의 전압으로 또는 (비선택 기간 동안에) 0V의 전압으로 인가된다. 제12(a)도 및 수학식 9에 나타난 바와 같이, 직교 매트릭스 ±F에 기초한 펄스 신호들이 동시-선택된 4개의 주사 라인들에 인가된다.
제12(b)도에 도시된 바와 같이, 변환된 디스플레이 데이터(S130)에 기초하여, 데이터 신호(S520)가 서브프레임들(#1 내지 #3)에 대해서 약 ±4.24V, dir ±2.12V, 및 0V의 전압들 중 하나로 그리고, 서브프레임들(#4 내지 #6)에 대해서 약 ±2.12V, 약 ±1.06V, 및 0V의 전압들 중 하나로 인가된다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 예 2에 따른 액정 디스플레이 디바이스 및 그 구동 방법에 따라, 프레임 변조 방법에서 발생하는 고품질 그레이-스케일 디스플레이가 디스플레이된 이미지들 내에서 깜빡거리면서 구현될 수 있으며, 펄스폭 변조 방법에서 발생하는 디스플레이 비균일성이 진폭 변조 방법에서와 같이 디스플레이 디바이스 내의 회로 스케일을 증가시키지 않고 억제된다.
[예 3]
예 3에서, 본 발명은 프레임 변조 방법에 적용된다. 본 발명의 기본 원리의 설명에서 이미 언급한 바와 같이, 모든 서브프레임 기간 Tk은 프레임 변조 방법의 수평 주사 기간 THsync의 값과 동일하게 설정된다. 서브프레임 기간 Tk에 대한 전압값 Vk는 픽셀 상에서 실행될 그레이-스케일 레벨에 따라 프레임 내의 각 수평 주사 기간들에 대해서 독립적으로 설정된다.
본 예에 따른 액정 디스플레이 디바이스의 구성은 예 1(라인-순차 구동 방법)의 액정 디스플레이 디바이스(100) 및 예 2(다중 라인 선택 방법 또는 액티브 어드레싱 방법)의 액정 디스플레이 디바이스(200)의 것과 거의 동일하다. 본 예에서, 모든 서브프레임 기간들 Tk이 같은 값으로 설정되기 때문에, 타이밍 제어 회로(2 또는 2′)의 펄스폭 제어 회로(21)가 제거되어서 회로 스케일을 더 감소시킨다. 이하, 본 예가 라인-순차 구동 방법이 채용되는 경우에 대해서 설명될 것이다.
제13도는 본 발명이 프레임 변조 방법에 채용되는 경우 액정 디스플레이 디바이스(300)의 구성을 도시한다. 제13도에 도시된 바와 같이, 디스플레이 데이터 변환 회로(1)는 프레임 메모리(11) 및 데이터 선택기 회로(12)를 포함한다. 타이밍 제어 회로(2)는 메모리 제어 회로(22) 및 구동기 제어 회로(23)를 포함한다. 펄스폭 제어 회로(21)는 본 예에서 필요하지 않다. 이것 이외에, 액정 디스플레이 디바이스(300)의 구성이 액정 디스플레이 디바이스(100)의 것과 동일하다.
본 예에 있어서, 이미지 데이터(S101)가 한번에 한 프레임에 대한 디스플레이 데이터 변환 회로(1)에 디스플레이된다. 다수의 프레임들에 대해서, 실행될 그레이-스케일 레벨들의 개수에 따른 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 비트들의 개수 이상의 개수의 서브프레임이 제공된다. 예를 들어, n개의 서브프레임이 제공되는 경우, 프레임 메모리(11)는 한 프레임에 대한 이미지 데이터를 수신하고 n-프레임 기간에 대한 이미지 데이터를 유지한다. 한 프레임에 대한 이미지 데이터가 분할되고 n-프레임 기간 내의 상응하는 수평 주사 기간들(서브프레임들)에 디스플레이된다.
데이터 선택기 회로(32)는 한 프레임에 대한 입력 이미지 데이터(S101)(그레이-스케일 비트)를 예 1과 같이 n-비트 이진 디스플레이 데이터(S110)로 변환한다. 이진 디스플레이 데이터(S110)의 비트들의 개수 n은 상술된 바와 같이 입력 이미지 데이터(S101)의 그레이-스케일 비트들의 개수 이상이 되도록 설정된다. 예 1에서와 같이, 이진 디스플레이 데이터(S110)의 각 비트는 서브프레임에 상응한다. 이하, 서브프레임 기간 Tk는 일정한 값(수평 주사 기간 THsync)이다. 펄스 진폭 회로(3)는 디스플레이 데이터 변환 회로(1)로부터 이진 디스플레이 데이터(S110)를 수신하고, 각 서브프레임에 대해서 독립적으로 전압값을 세트한다. 예 1에서와 같이, 변환 신호는 컬럼 구동기들의 그룹(5) 및 로우 구동기들의 그룹(4)을 통해서 액정 패널(6)에 인가된다.
다수의 프레임들이 프레임 변조 방법으로 시-평균되기 때문에, 한 프레임에 대한(즉, n 비트를 갖는) 이진 디스플레이 데이터(S110)가 n 프레임들을 사용하여 액정 패널(6) 상에 디스플레이된다. 디스플레이 신호 전압이 픽셀에 인가되는 기간 T가 n ×THsync로 나타내어진다.
또한, 본 예에서, 디스플레이 데이터 변환 회로(1)가 이진 디스플레이 데이터(S110)가 프레임 메모리(11)에 기록되고, 입력 이미지 데이터(S101)에는 기록되지 않도록 배치될 수 있다. 그러나, 서브프레임 기간이 프레임 변조 방법 내에서는 일정하기 때문에, 서브프레임들의 개수는 펄스폭 변조 방법에 비해 증가하게 된다. 이 경우에, 입력 이미지 데이터(S101)를 프레임 메모리(11)로부터 판독하거나 프레임 메모리(11)로 기록하기 이전에 이진 디스플레이 데이터(S110)로 변환시킴으로써, 프레임 메모리(11)의 필요한 용량이 역으로 증가한다.
이하, 각 서브프레임에 대한 각 전압값들의 설정 단계가 본 발명이 프레임 변조 방법에 적용되는 경우에 상세하게 설명될 것이다. 특히, 25=32개 그레이-스케일 레벨들이 5-비트 입력 이미지 데이터(S101)에 대해서 8개의 서브프레임으로 실행된다.
예 1에서와 같이, 상기 수학식 2에 기초하여 정확한 실효 전압값들이 서브프레임 기간들 Tk(=THsync=일정) 및 서브프레임 기간들에 대한 전압값들 Vk로부터 계산될 수 있다. 그러나, 실제로 실효 전압값들은 더욱 간략화된 방법을 사용하여 설정될 수 있다.
서브프레임 기간 Tk(μs) 및 서브프레임 기간 Tk(이하 k=1 내지 8)에 대한 데이터 신호 전압값 Vk(V)이 각각 다음의 수학식 14 및 15에 도시된 것과 같이 그러한 부분들 내에 설정된다.
[수학식 14]
Figure kpo00031
[수학식 15]
Figure kpo00032
식 14 및 15에 나타난 비례 상수들로써, 각 프레임 기간 Tk에 대한 이진 디스플레이 상태들 Hk(ON) 및 Lk(OFF)가 다음 수학식 16과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 16]
Figure kpo00033
따라서, 8개의 서브프레임 기간들을 포함하는 시평균될 8-프레임 기간에 대해서, 다음의 수학식 17에 도시된 바와 같은 32 정수값들은 입력 데이터의 그레이-스케일 레벨들(5-비트)을 나타내는 이진 디스플레이 데이터(8-비트)에 따라 획득될 수 있다.
[수학식 17]
Figure kpo00034
비록, 2개의 값들 “1” 및 “32”는 수학식 17에 도시한 바와 같이 유용하지는 않지만, 이러한 값들은 각각 “0” 및 “33”으로 치환될 수 있기 때문에 실제로 그레이-스케일 디스플레이를 구현하는데 있어서 문제가 되지 않을 것이다.
본 예에서, 주사 신호 전압값은 고정되고 반면에 데이터 신호 전압은 변화한다. 그러나, 주사 신호 전압값을 변화시키면서 데이터 신호 전압값을 고정시키는데도 적용될 수 있다. 그러나, 상기의 간략화된 방법으로 사용하여 주사 신호 전압값 및 데이터 신호 전압값 양자를 변화시키는 것은 어렵다. 그러한 경우에, 실효 전압값들은 상기 수학식 2에 기초하여 계산된다.
또한, 본 예에 따라, 그레이-스케일 레벨을 실행하기 위해 시평균될 프레임들의 개수 n이 종래의 기술들에 비해 감소될 수 있다. 예를 들어, 데이터 신호 전압을 홀수번 프레임에 대해서는 약 ±2.12V로 설정함하고 짝수번 프레임에 대해서는 약 ±1.06V로 설정하고, 주사 신호 전압을 약 ±26.04V(일정)로 설정함으로써, 4 그레이-스케일 레벨들이 2개의 프레임들(n=2)을 사용하여 실행될 수 있다. 다른 한 편으로, 종래의 프레임 변조 방법에 따라, 오직 3개의 그레이-스케일 레벨들이 2개의 프레임들을 사용하여 실행될 수 있다.
액정 디스플레이 디바이스(300)에 있어서, 프레임 메모리(11)에 기록될 한 프레임에 대한 입력 이미지 데이터(S101)가 시평균될 프레임들의 개수 n에 대해서 유지된다. 즉, 동일한 입력 이미지 데이터(S101)가 n-프레임 기간 동안에 유지된다. n 프레임들을 시평균함으로써 거의 정적인 이미지들을 디스플레이하는데 있어서 문제가 없다. 그러나, 동영상을 디스플레이하기 위해, 시평균될 n 개의 프레임이 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 비트들의 개수가 증가함에 따라 증가하는 경우에, 입력 이미지 데이터(S101)가 n-프레임 기간 내에 변화할 수 있다. 구체적으로, 입력 이미지 데이터(S101)가 변화하는 사이클이 n-프레임 기간보다 짧은 경우, 연속된 입력 이미지 데이터 내에 데이터 유실이 발생하여 이미지들이 몇 프레임들이 유실된 채로 디스플레이된다.
제14도는 이들 문제점들을 피할 수 있으며 예를 들어, 입력 이미지 데이터가 매 프레임마다 변화하는 경우 동영상을 디스플레이하는 액정 디스플레이 디바이스(400)의 구성을 도시한다. 제14도에 도시된 바와 같이, 액정 디스플레이 디바이스(400)에 있어서, 타이밍 제어 회로(2″)는 메모리 제어 회로(22), 구동기 제어 회로(23), 및 프레임 카운터(25)를 포함한다. 보통의 프레임 변조 방법을 사용하여 동영상이 디스플레이되는 경우에, ON 디스플레이 또는 OFF 디스플레이 중에 어느 쪽이 현재 프레임(즉, 현재 서브프레임 기간)에 실행되는지가 카운터(25)의 출력값 및 입력 이미지 데이터(S101)의 값(그레이-스케일 레벨)에 기초하여 결정된다.
제14도에 도시된 바와 같이, 출력 이미지 데이터가 각 프레임에 대해서 변화하는 경우, 디스플레이 데이터 변환 회로(1′)에 입력된 입력 이미지 데이터(S11)가 먼저 데이터 선택기 회로(12) 내의 이진 데이터로 변환된다(디스플레이 데이터 변환 회로(1′)의 구성이 제7도에 도시된 것과 동일하게 된다). 예를 들어, 입력 이미지 데이터(S101)로서의 5-비트 그레이-스케일 데이터는 싱글-주사 모드에 입력된다. 싱글-주사 모드 내의 입력 이미지 데이터가 듀얼-주사 모드 내의 액정 패널 상에 디스플레이되는 경우, 2개의 주사 동작은 입력 이미지 데이터의 한 프레임 내의 액정 패널 상에서 이행된다. 입력 이미지 데이터가 각 프레임 동안에 변화하기 때문에, 2-비트 데이터가 싱글-프레임 기간 동안에 필요하다. 따라서, 데이터 선택기 회로(12)는 2-비트 이진 디스플레이 데이터를 출력한다. 제7도에 설명된 경우와 같이, 2개의 비트들 중에 하나가 펄스 진폭 제어 회로(3)에 직접 출력된다. 다른 한 비트는 먼저 프레임 메모리(11)에 기록되고 이어서 다음의 서브프레임 기간(수평 주사 기간)내에 펄스 진폭 제어 회로(3)로 출력된다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따라, 한 프레임에 대한 이미지 디스플레이 데이터에 대해서, 각 수평 기간에 대한 그레이-스케일 레벨을 나타내는 비트들의 개수(그레이-스케일 데이터의 비트 길이) 이상의 서브프레임들이 제공되고, 전압 진폭이 각 서브프레임에 대해서 독립적으로 설정된다. 그러한 구조로 인해, 특정 수의 그레이-스케일 레벨들이 종래의 프레임 변조 방법에 비해 더 적은 수의 서브프레임들을 사용하여 실행될 수 있다. 그 결과, 프레임 변조 방법 내에서 발생하는 디스플레이된 이미지들의 플리커가 억제될 수 있다.
[예 4]
예 4에서, 본 발명은 프레임 변조 방법에 적용된다. 본 발명의 기본 원리의 설명에서 이미 언급한 바와 같이, 모든 서브프레임 기간들 Tk는 프레임 변조 방법 내의 수평 주사 기간 THsync과 동일한 값으로 설정된다. 서브프레임 기간 Tk에 대한 전압값 Vk는 픽셀 상에서 실행될 그레이-스케일 레벨에 따라 프레임 내의 각 수평 주사 기간들에 대해서 독립적으로 설정된다.
예 3에서, 라인-순차 구동 방법을 사용한 액정 디스플레이 디바이스가 설명되었다. 본 예에서, 다중 라인 선택 방법 또는 액티브 어드레싱 방법을 적용한 액정 디스플레이 디바이스가 설명될 것이다.
제15도는 본 발명이 프레임 변조 방법에 적용되고 반면에 다중 라인 선택 방법 또는 액티브 어드레싱 방법이 채용되는 경우의 액정 디스플레이 디바이스(500)의 구성을 도시한다. 액정 디스플레이 디바이스(500)는 디스플레이 데이터 변환 회로(1′″), 타이밍 제어 회로(2′″), 펄스 진폭 제어 회로(3′), 로우 구동기들의 그룹(4′), 컬럼 구동기들의 그룹(5′), 및 액정 패널(6)을 포함한다.
이하, 액정 디스플레이 디바이스(500)의 구성 및 동작이 설명될 것이다. 이하, 동시-선택된 라인들의 개수가 4개로 설정되고, 예 1 내지 3 내의 것과 유사한 컬러 액정 패널이 채용된다. 구체적으로, 액정 패널(6)은 각 디스플레이 영역에 대해서 240개 로우 전극들(N=240), 1920 컬럼 전극들(M=1920=640×RGB), 약 2.3V의 임계 전압, 및 약 130ms의 응답 속도(τr+τd)를 갖는다. 상부 디스플레이 영역 상에서 실행되는 32개의 레벨의 그레이-스케일 디스플레이가 다음에 설명될 것이다. 그러나, 그레이-스케일 디스플레이가 하부 디스플레이 영역 상에서 유사하게 수행된다는 것을 이해될 것이다.
전형적으로 종래의 프레임 변조 방법에 있어서, 일부 16개 프레임들은 16개 레벨들을 갖는 그레이-스케일 디스플레이를 구현하도록 설정된다. 그러한 경우에, 모든 픽셀들이 동시에 켜지는 경우에 전체 디스플레이 영역에 걸쳐서 플리커가 발생할 수 있다. 그러한 문제점을 해결하기 위해 광범위하게 채용된 방법이 다른 타이밍에서 픽셀들을 켜서, 전체 디스플레이 영역에 걸쳐서 발생하는 플리커만이 전체 디스플레이 영역에 걸쳐서 산재된 작은 영역에 나타난다. 각 프레임, 프레임 카운터, 수직 도트 카운터, 및 수평 도트 카운터에 대해서 켜질 픽셀의 위상의 변화가 요구된다. 더욱이, 프레임에 대한 각 픽셀의 ON 상태들 및 OFF 상태들의 시퀀스를 결정하기 위해 디코더 회로는 이러한 카운터들의 출력값 및 입력 이미지 데이터를 수신하도록 요구된다.
본 예에서, 32개 그레이-스케일 레벨들은 예를 들어 16개 프레임들로 실행된다. 16개 프레임들이 제공되는 경우, 종래의 프레임 변조 방법에서와 같이 모든 픽셀들이 동시에 켜질 때 전체 디스플레이 영역에 걸쳐서 플리커가 발생할 수 있다. 그러한 문제점을 방지하기 위해, 종래의 기술에서와 같이, 픽셀들이 상이한 타이밍에서 켜져서 전에 디스플레이 영역에서 발생하던 플리커가 전체 디스플레이 영역에 산재된 작은 영역들에서만 나타난다. 각 프레임에 대해서 켜질 픽셀들의 위상을 변환시키기 위해, 프레임 카운터(25), 수직 도트 카운터(26), 및 수평 도트 카운터(27)가 타이밍 제어 회로(2′″)에 부가적으로 제공된다. 더욱이, 이들 카운터들의 출력값들과 입력 신호들로서의 입력 이미지 데이터(S11)로써 각 프레임에 대해서 각 픽셀에 대한 ON 상태 및 OFF 상태들의 시퀀스를 결정하기 위해 디코더 회로(14)가 디스플레이 데이터 변환 회로(1′″)에 제공될 것이다.
예 3에서 설명된 바와 같이, 프레임 변조 방식을 이용해서 동영상을 표시할 때, 평균될 프레임 수 n은 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 비트 수가 증가함에 따라서 증가함으로 입력 이미지 데이터 S101은 n-프레임 기간 내에 변할 수 있다. 구체적으로, 입력 이미지 데이터 S101이 변하는 사이클이 n-프레임 기간 보다 짧을 때, 입력 이미지 데이터에서 데이터 손실이 생겨 어떤 손실 프레임들로 이미지가 표시된다. 액정 디스플레이 장치(500)는 그러한 문제점을 피할 수 있도록 구성되어 있으며 예를 들어 각각의 프레임 동안 입력 이미지 데이터가 변하는 동영상을 표시하는데 사용될 수 있다.
제16도는 디스플레이 데이터 변환 회로(1′″)의 구성을 도시하고 있다. 제16도에 도시한 바와 같이, 디스플레이 데이터 변환 회로(1′″)에 입력된 이미지 데이터 S101은 디코더 회로(14)에 한번 입력된다. 동시에, 타이밍 제어 회로(2′″)은 프레임 카운터(25), 수직 도트 카운터(26) 및 수평 도트 카운터(27)의 출력값들을 출력한다. 디코더 회로(14)는 2-비트 이진 디스플레이 데이터를 시퀀스로 출력한다. 여기에서, 이미지 데이터 S101은 단일-주사 모드에서 5-비트 그레이-스케일 데이터로서 입력된다. 단일-주사 모드에서 입력된 데이터가 이중-주사 모드에서 표시될 때, 두번의 주사 동작이 입력 이미지 데이터의 일 프레임 내에 액정 패널 상에서 실행된다. 그러므로, 데이터의 2비트는 단일-프레임 기간 동안 요구된다. 따라서, 디코더 회로(14)는 이진 디스플레이 데이터의 2 비트를 출력한다.
이때, 2-비트 이진 디스플레이 데이터가 프레임 메모리(11′)에 기입된다. 액정 디스플레이 장치(500)는 4-라인-선택 구동 방식에 의해서 구동되므로, 동시 선택 4로우 전극(61)에 대응하는 4행×1920열은 한꺼번에 1행식 판독된다. 데이터 선택기 회로(12)는 판독된 2비트 데이터로부터 프레임에 대해 표시될 데이터의 1비트를 선택하고 선택된 데이터의 비트를 직교 변환 회로(13)로 출력한다.
수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 및 클럭 신호는 타이밍 제어 회로(2′″)에 입력된다. 이들 신호를 수신하면, 타이밍 제어 회로(2′″)은 전체 시스템의 타이밍 제어를 담당한다. 타이밍 제어 회로(2′″)은 메모리 제어 회로(22′), 로우 구동기 그룹(4)과 컬럼 구동기 그룹(5)을 동작시키기 위한 타이밍 신호를 발생하기 위한 구동기 제어 회로(23′) 및 직교 매트릭스 생성 수단(24)을 구비하고 있다. 타이밍 제어 회로(2′″)는 앞서 설명한 바와 같이 본 명세서에 부가적으로 제공된 프레임 카운터(25), 수직 도트 카운터(26) 및 수평 도트 카운터(27)를 더 포함하고 있다. 본 예에서는, 펄스폭 제어 회로(21)는 모든 서브프레임 기간 Tk이 동일한 값으로 설정되기 때문에 제거된다.
메모리 제어 회로(22′) 및 카운터(25 내지 27)는 디스플레이 데이터 변환 회로(1′″)의 동작을 제어하기 위하여 S250으로 표시된 여러 제어 신호를 출력한다. 직교 매트릭스 생성 회로(24)는 예 2에서 설명된 것과 같은 예를 들어, 4 로우 및 4 컬럼을 갖고 있는 직교 매트릭스 ±F를 생성하고, 직교 매트릭스를 디스플레이 데이터 변환 회로(2′″)의 직교 변환 회로(13)로 출력한다. 직교 변환 회로(13)는 직교 매트릭스 ±F에 기초해서 데이터 선택기 회로(12)로부터의 이진 디스플레이 데이터 S120에 대한 직교 변환을 실행하고 그 결과 데이터를 변환된 디스플레이 데이터 S130으로서 출력한다.
펄스 진폭 제어 회로(3′)은 예 2에서와 같이 전압 발생 회로(31′) 및 전압 선택키 회로를 구비한다. 펄스 진폭 제어 회로(3′)은 디스플레이 데이터 변환 회로(1′″)로부터 출력된 변환된 디스플레이 데이터 S130을 수신하고 이 데이터의 값에 기초해서 각 서브프레임에 대해서 독립적으로 전압값을 설정한다. 상기와 같이 설정된 전압값은 컬럼 구동기(5-1′, 5-2′, …, 5-X′)를 통해서 컬럼 전극(62)에 인가된다.
직교 변환에 이용된 직교 매트릭스 ±F에 기초해서, 4개의 주사 라인에 대한 주사 신호는 변환된 디스플레이 데이터 S130에 동기해서 로우 구동기(4-1′, 4-2′, …, 4-Y′)로부터 출력된다.
그래서, 액정 패널(6)상의 변환된 디스플레이 데이터 S130에 대해 역 변환이 실행되어 본래의 이미지 데이터가 표시된다.
이후에는, 각 프레임에 대해서 전압값이 어떻게 설정되는지에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 특히, 32 그레이-스케일 레벨들은 5-비트 입력 이미지 데이터 S101에 대한 16개의 서브프레임으로 실행된다. 예 3에서의 인가된 전압에 대해 4개의 서로 다른 진폭이 제공되는 반면에 본 예에서는 단지 2개의 진폭만이 제공되며, 기수 서브프레임과 우수 서브프레임에 대해서는 서로 다른 진폭 전압이 제공된다. 그러므로, 전압 발생 회로와 전압 선택기 회로는 간략하게 구성될 수 있다.
서브프레임 기간 Tk(μs)와 이 기간에 대한 데이터 신호 전압값 Vk(V)(여기서 k=1 내지 16)은 다음 수학식 18 및 19와 같은 비율로 정해진다.
[수학식 18]
Figure kpo00035
[수학식 19]
Figure kpo00036
식 18 및 19에 도시된 비례 상수로 인해, 각각의 프레임 기간 Tk에 대한 이진 표시 상태 Hk(ON) 및 Lk(OFF)는 다음 수학식 20으로 표현된다.
[수학식 20]
Figure kpo00037
[수학식 21]
Figure kpo00038
식 21로부터 알 수 있는 바와 같이, 어떤 정수 값들이 이용될 수 없을 지라도 32개 이상의 정수 값들이 이용될 수 있는 한 실제로 32 그레이-스케일 레벨을 실행하는데는 문제가 없다.
인가된 전압의 진폭을 변조시키는 방법에 관하여, 주사 신호 전압값은 데이터 신호 전압값이 변하는 동안 고정될 수 있으며, 데이터 신호 전압값은 주사 신호 전압값이 변하는 동안 고정될 수 있고, 또한 이는 주사 신호 전압값과 데이터 신호 전압값을 변화시키는데 적용될 수 있다. 이들 방법의 어느 것도 이용될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 픽셀의 평균 상태로서 한 픽셀에 대해 그레이-스케일 레벨이 실행될 수 있는 프레임 수 n은 종래의 기술에서의 프레임 수 보다 줄일 수 있다. 예를 들어, 주사 신호 전압을 일정 값에 고정시키면서 각각의 서브프레임 기간 Tk에 대한 데이터 신호 전압을 기수 프레임 및 우수 프레임 동안 변화시켜 두 프레임을 이용해 4 그레이-스케일 레벨을 실현할 수 있다. 4 그레이-스케일 레벨은 기수 프레임 및 우수 프레임 동안 주사 신호 전압을 변화시키면서 데이터 신호 전압을 정전압으로 고정시켜 실현할 수 있다. 한편, 종래의 프레임 변조 방법에 따르면, 단지 3 그레이-스케일 레벨을 두 프레임을 이용해서 실현할 수도 있다.
제17도는 종래의 프레임 변조 방법에 있어서 제공될 프레임의 수와 제공된 프레임의 수로 실행될 수 있는 최고의 그레이-스케일 레벨을 보여주고 있다. 이 도면에서, x-축은 프레임 수 n을 나타내고, y-축은 가능한(또는 최대의) 그레이-스케일 레벨의 수 g를 나타낸다. 종래의 프레임 변조 방법에 따르면, 가능한 그레이-스케일 레벨의 수 g은 다음 수학식 22로 표현된다.
[수학식 22]
Figure kpo00039
제18도는 본 발명에 따른 프레임 변조 방법에 있어서의 제공될 프레임 수와 제공된 프레임 수로 실행될 수 있는 가능한 그레이-스케일 레벨의 수에 대한 예를 보여주고 있다. 여기서, 기수 프레임과 우수 프레임에 대한 데이터 신호 전압의 진폭 비는 5 : 4로 설정된다. 또한 이 도면들에 있어서, x-축은 프레임 수 n을 나타내는 반면에 y-축은 가능한 그레이-스케일 레벨의 수 g를 나타낸다. 두개의 서로 다른 전압 진폭을 제공함으로써 가능한 그레이-스케일 레벨의 수 g를 다음의 수학식 23으로 표현하였다. 그 결과, 동일한 수의 프레임을 이용하는 종래의 방법에 비교해 볼 때 더 큰 그레이-스케일 레벨이 실현될 수 있다.
[수학식 23]
Figure kpo00040
서로 다른 세 개의 전압 진폭이 제공될 때는 동일한 수의 프레임으로 보다 많은 그레이-스케일 레벨을 실현할 수 있다는 것은 명백하다. 서로 다른 전압 진폭의 수 m이 제공될 때, 가능한 그레이-스케일 레벨의 수 g는 다음의 수학식 24로 표현된다.
[수학식 24]
Figure kpo00041
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 예 4에 따른 액정 디스플레이 장치 및 이를 구동하는 방법에 따르면, 종래의 프레임 변조 방법에 기초해서 감소된 프레임 수로 그레이-스케일 디스플레이를 실행할 수 있다. 결과적으로, 종래의 프레임 변조 방식에서 나타나는 표시된 이미지에서의 플리커가 억제될 수 있다.
플리커를 더 줄이기 위해서는, 예를 들어 16 그레이-스케일 레벨을 실현하기 위해 제공되는 8 프레임과 연관해서 디더(dither) 방법 또는 에라 확산 방법을 이용해서 32개 이상의 레벨을 가진 그레이-스케일 디스플레이를 실현할 수 있다.
이는 종래의 프레임 변조 방법에 있어서의 회로 스케일과 견줄 수 있는 회로 스케일로 실현할 수 있다. 그러므로, 제조 단가를 증가시킴이 없이도 표시된 이미지에서 플리커를 억제시키면서 그레이-스케일 디스플레이를 실현하는 것이 가능하다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 1 프레임에 대한 이미지 디스플레이 데이터에 대해서 각각의 수평 기간에 대한 그레이-스케일 레벨을 나타내는 비트 수(그레이-스케일 데이터의 비트 길이)와 같거나 큰 서브프레임이 제공되고, 각 서브프레임에 대해 독립적으로 전압 진폭이 설정된다. 그러한 구조에 따르면, 펄스폭 변조 방식 및 프레임 변조 방식에 비교할 때 더 작은 서브프레임을 이용하여 소정수의 그레이-스케일 레벨을 실현할 수 있다. 결과적으로, 프레임 변조 방식에서 나타나는 표시된 이미지에서의 플리커와 펄스폭 변조 방식에서 나타나는 표시 불균일이 억제될 수 있다.
더욱이, 1 프레임에 대한 이미지 데이터는 각 서브프레임에 대한 이진 디스플레이 데이터로서 처리된다. 그러므로, 제곱-합 계산 및 제곱근 풀이를 실행하기 위한 복잡한 대규모 대수 회로가 필요 없게 되고 또한 진폭 변조 방식에서 요구되는 아날로그 전압 진폭을 출력하기 위한 고정밀 액정 구동기가 필요 없게 된다.
더구나, 각각의 서브프레임에 대해 독립적으로 전압 진폭을 설정함으로써, 액정 패널의 응답 특성과 액정 구동기의 전압 내구력에 가장 적합한 표시 장치를 실현할 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따른 액정 패널을 구동하는 방법을 이용해서, 진폭 변조 방식에서와 같이 회로 스케일을 많이 증가시킴이 없이도 종래의 그레이-스케일 방식에서 나타나는 바람직하지 않은 영향(예를 들면, 프레임 변조 방식에서 나타나는 표시된 이미지에서의 플리커 및 펄스폭 변조 방식에서 나타나는 표시 불균일)을 억제하면서 그레이-스케일 디스플레이를 실현할 수 있다.
본 기술 분야에서 숙련된 자이면 본 발명의 영역 및 사상을 벗어나지 않고도 본 발명에 대해 다른 여러 수정을 가할 수 있을 것이다. 따라서, 여기에 첨부된 특허청구 범위는 앞서 설명된 것에 한정되는 것이 아니라 보다 넓게 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 액정 패널을 포함하는 액정 디스플레이 장치에 있어서 -상기 액정 패널은, 주사 신호가 인가되는 다수의 로우 전극, 상기 다수의 로우 전극과 교차하도록 배열되며, 디스플레이 신호가 인가되는 다수의 컬럼 전극, 및 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극의 사이에 삽입되어, 상기 로우 전극들과 상기 컬럼 전극들의 교점에서 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극의 사이에 인가된 실효 전압값에 응답하여 이미지를 표시하기 위한 액정층을 포함함-, 1 프레임에 대한 입력 이미지 데이터를 수신하고, 상기 프레임 내의 각각의 로우 전극에 대한 선택 기간을 상기 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 레벨을 나타내는 그레이-스케일 비트수 이상의 개수의 서브프레임으로 분할하며 -상기 주사 신호는 대응하는 선택 기간동안 상기 로우 전극에 인가됨-, 상기 그레이-스케일 비트에 따라 각각의 이진 데이터가 상기 각각의 서브프레임과 연관되어 있는 이진 디스플레이 데이터를 생성하기 위한 디스플레이 데이터 변환기; 상기 디스플레이 데이터 변환기에서의 상기 선택 기간의 분할을 제어하고, 상기 각각의 서브프레임에 대해 독립적으로 각각의 서브프레임 기간을 설정하기 위한 펄스폭 제어기; 및 상기 이진 디스플레이 데이터에 따라 상기 각각의 서브프레임에 대해 독립적으로 각각의 전압 진폭을 설정함으로써 상기 이진 디스플레이 데이터를 변환하여, 상기 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 설정된 각각의 전압값을 갖는 디스플레이 신호를 생성하기 위한 펄스 진폭 제어기를 포함하여, 상기 입력 이미지 데이터의 상기 그레이-스케일 비트에 따른 실효 전압이 상기 액정 디스플레이 층에 인가되어, 상기 입력 이미지 데이터에 대한 그레이-스케일 디스플레이를 실행되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입력 이미지 데이터의 1 프레임 기간 내에 상기 로우 전극들 각각에 대하여 다수의 주사 동작이 실행되며, 상기 선택 기간은, 상기 다수의 주사 동작에 의해서 상기 주사 신호가 상기 로우 전극에 인가되는 전체 기간에 대응하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 로우 전극들은 순차적으로 선택되어 상기 주사 신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다수의 또는 모든 로우 전극은 동시에 선택되어 주사 신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  5. 액정 패널을 포함하는 액정 디스플레이 장치에 있어서 -상기 액정 패널은, 다수의 로우 전극, 상기 다수의 로우 전극과 교차하도록 배열된 다수의 컬럼 전극, 및 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극의 사이에 삽입되어, 상기 로우 전극들과 상기 컬럼 전극들의 교점에서 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극의 사이에 인가된 실효 전압값에 응답하여 이미지를 표시하기 위한 액정층을 포함함-, 1 프레임에 대한 입력 이미지 데이터를 수신하고, 상기 프레임 내의 각각의 로우 전극에 대한 선택 기간을 상기 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 레벨을 나타내는 그레이-스케일 비트수 이상의 개수의 서브프레임으로 분할하며 -상기 주사 신호는 대응하는 선택 기간동안 상기 로우 전극에 인가됨-, 상기 그레이-스케일 비트에 따라 각각의 이진 데이터가 상기 각각의 서브프레임과 연관되어 있는 이진 디스플레이 데이터를 생성하기 위한 디스플레이 데이터 변환기; 상기 디스플레이 데이터 변환기에서의 상기 선택 기간의 분할을 제어하고, 상기 각각의 서브프레임에 대해 독립적으로 각각의 서브프레임 기간을 설정하기 위한 펄스폭 제어기; 미리 설정된 직교 매트릭스를 이용하여 상기 이진 디스플레이 데이터에 대한 직교 변환을 실행하여, 변환된 디스플레이 데이터를 생성하는 직교 변환기; 상기 변환된 디스플레이 데이터에 따라, 각각의 서브프레임에 대해 독립적으로 각각의 전압 진폭을 설정함으로써 상기 변환된 디스플레이 데이터를 변환하여, 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 설정된 각각의 전압값을 갖는 디스플레이 신호를 생성하기 위한 펄스 진폭 제어기; 상기 디스플레이 신호를 상기 다수의 컬럼 전극에 인가하기 위한 컬럼 구동기; 상기 직교 매트릭스에 기초하여 주사 신호를 생성하기 위한 수단; 및 상기 다수의 로우 전극 중에서 적어도 미리 설정된 수의 로우 전극을 동시에 선택하고, 상기 주사 신호를 상기 미리 설정된 수의 로우 전극에 인가하는 로우 구동기를 포함하여, 상기 직교 변환의 역 변환이 상기 액정 패널 상에 실행되어, 상기 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 비트에 따른 실효 전압이 상기 액정 디스플레이 층에 인가됨으로써, 상기 입력 이미지 데이터에 대한 그레이-스케일 디스플레이가 실행되게 하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  6. 액정 디스플레이 장치를 구동하는 방법에 있어서 -상기 액정 디스플레이 장치는, 다수의 로우 전극, 상기 다수의 로우 전극과 교차하도록 배열된 다수의 컬럼 전극, 및 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극의 사이에 삽입되어, 상기 로우 전극들과 상기 컬럼 전극들의 교점에서 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극의 사이에 인가된 실효 전압값에 응답하여 이미지를 표시하기 위한 액정층을 포함함-, 입력 이미지 데이터의 1 프레임 내의 각각의 로우 전극에 대한 선택 기간을 상기 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 레벨을 나타내는 그레이-스케일 비트수 이상의 개수의 서브프레임으로 분할하는 단계 -상기 선택 기간 동안 상기 각각의 로우 전극에 주사 신호가 인가됨-; 상기 선택 기간에 대한 폭의 분할을 제어하고, 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 각각의 서브프레임 기간을 설정하는 단계; 상기 그레이-스케일 비트에 따라, 각각의 이진 데이터가 상기 각각의 서브프레임과 연관되어 있는 이진 디스플레이 데이터를 생성하는 단계; 상기 이진 디스플레이 데이터에 따라, 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 각각의 전압 진폭을 설정함으로써 상기 이진 디스플레이 데이터를 변환하여, 상기 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 설정된 각각의 전압값을 갖고 있는 디스플레이 신호를 생성하는 단계; 상기 주사 신호를 대응하는 로우 전극에 인가하는 단계; 및 상기 대응하는 주사 신호의 인가와 동기하여, 상기 디스플레이 신호를 상기 다수의 로우 전극에 인가하는 단계를 포함하여, 상기 입력 이미지 데이터의 상기 그레이-스케일 비트에 따른 실효 전압이 상기 액정 디스플레이 층에 인가되어, 상기 입력 이미지 데이터에 대한 그레이-스케일 디스플레이를 실행하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 구동 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 주사 신호를 인가하는 단계는 상기 입력 이미지 데이터의 1 프레임 기간 내에 상기 로우 전극들 각각에 대하여 다수 회 실행되며, 상기 선택 기간은, 상기 주사 신호가 상기 1 프레임 기간 내에 상기 로우 전극에 다수 회 인가되는 전체 기간에 대응하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 구동 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 주사 신호를 인가하는 단계는 상기 로우 전극들 중 하나의 전극을 순차적으로 선택함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 구동 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 주사 신호를 인가하는 단계는 다수의 또는 모든 상기 로우 전극을 동시에 선택함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 구동 방법.
  10. 액정 디스플레이 장치를 구동하는 방법에 있어서 -상기 액정 디스플레이 장치는, 다수의 로우 전극, 상기 다수의 로우 전극과 교차하도록 배열된 다수의 컬럼 전극, 및 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극의 사이에 삽입되어, 상기 로우 전극들과 상기 컬럼 전극들의 교점에서 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극의 사이에 인가된 실효 전압값에 응답하여 이미지를 표시하기 위한 액정층을 포함함-, 입력 이미지 데이터의 1 프레임 내의 각각의 로우 전극에 대한 선택 기간을 상기 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 레벨을 나타내는 그레이-스케일 비트수 이상의 개수의 서브프레임으로 분할하는 단계 -상기 선택 기간 동안 상기 각각의 로우 전극에 주사 신호가 인가됨-; 상기 선택 기간에 대한 폭의 분할을 제어하고, 상기 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 각각의 서브프레임 기간을 설정하는 단계; 상기 그레이-스케일 비트에 따라 각각의 이진 데이터가 상기 각각의 서브프레임과 연관되어 있는 이진 디스플레이 데이터를 생성하는 단계; 미리 설정된 직교 매트릭스를 이용하여 상기 이진 디스플레이 데이터에 대한 직교 변환을 실행하여, 변환된 디스플레이 데이터를 생성하는 단계; 상기 변환된 디스플레이 데이터에 따라 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 각각의 전압 진폭을 설정함으로써 상기 변환된 디스플레이 데이터를 변환하여, 상기 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 설정된 각각의 전압값을 갖는 디스플레이 신호를 생성하는 단계; 상기 직교 매트릭스에 기초하여 주사 신호를 생성하는 단계; 상기 다수의 로우 전극 중에서 적어도 미리 설정된 수의 로우 전극을 동시에 선택하고, 상기 주사 신호를 상기 미리 설정된 수의 로우 전극에 인가하는 단계; 및 상기 주사 신호의 인가와 동기하여, 상기 디스플레이 신호를 상기 다수의 컬럼 전극에 인가하는 단계를 포함하여, 상기 직교 변환의 역 변환이 상기 액정 패널 상에 실행되어, 상기 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 비트에 따른 실효 전압이 상기 액정 디스플레이 층에 인가됨으로써, 상기 입력 이미지 데이터에 대한 그레이-스케일 디스플레이가 실행되게 하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 구동 방법.
  11. 액정 패널을 포함하는 액정 디스플레이 장치에 있어서 -상기 액정 패널은, 주사 신호가 인가되는 다수의 로우 전극, 상기 다수의 로우 전극과 교차하도록 배열되어, 디스플레이 신호가 인가되는 다수의 컬럼 전극, 및 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극의 사이에 삽입되어, 상기 로우 전극들과 상기 컬럼 전극들의 교점에서 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극의 사이에 인가된 실효 전압값에 응답하여 이미지를 표시하기 위한 액정층을 포함함-, 1 프레임에 대한 입력 이미지 데이터를 수신하고, 다수의 프레임을 포함하는 기간 동안 서브프레임을 제공하며 -상기 서브프레임의 수는 상기 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 레벨을 나타내는 그레이-스케일 비트의 수 이상임-, 상기 그레이-스케일 비트에 따라 각각의 이진 데이터가 상기 각각의 서브프레임과 연관되어 있는 이진 디스플레이 데이터를 생성하는 디스플레이 데이터 변환기; 및 상기 이진 디스플레이 데이터에 따라 상기 각각의 서브프레임에 대해 독립적으로 각각의 전압 진폭을 설정함으로서 상기 이진 디스플레이 데이터를 변환하여, 상기 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 설정된 각각의 전압값을 갖는 디스플레이 신호를 생성하기 위한 펄스 진폭 제어기를 포함하여, 상기 입력 이미지 데이터의 상기 그레이-스케일 비트에 따른 실효 전압이 상기 액정 디스플레이 층에 인가되어, 상기 입력 이미지 데이터에 대한 그레이-스케일 디스플레이를 실행되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 서브프레임 각각은 다수의 프레임 중에서 대응하는 한 프레임 내의 수평 주사 기간인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  13. 액정 디스플레이 장치를 구동하는 방법에 있어서 -상기 액정 디스플레이 장치는, 다수의 로우 전극, 상기 다수의 로우 전극과 교차하도록 배열된 다수의 컬럼 전극, 및 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극의 사이에 삽입되어, 상기 로우 전극들과 상기 컬럼 전극들의 교점에서 상기 로우 전극과 상기 컬럼 전극의 사이에 인가된 실효 전압값에 응답하여 이미지를 표시하기 위한 액정층을 포함함-, 1 프레임에 대한 입력 이미지 데이터를 수신하고, 다수의 프레임을 포함하는 기간 동안 서브프레임들을 제공하는 단계 -상기 서브프레임의 수는 상기 입력 이미지 데이터의 그레이-스케일 레벨을 나타내는 그레이-스케일 비트의 수 이상임-; 상기 각각의 서브프레임에 대한 상기 그레이-스케일 비트에 따라 각각의 이진 데이터가 상기 각각의 서브프레임과 연관되어 있는 이진 디스플레이 데이터를 생성하는 단계; 상기 이진 디스플레이 데이터에 따라 상기 각각의 서브프레임에 대해 독립적으로 각각의 전압 진폭을 설정함으로써 상기 이진 디스플레이 데이터를 변환하여, 상기 각각의 서브프레임에 대하여 독립적으로 설정된 각각의 전압값을 갖는 디스플레이 신호를 생성하는 단계; 상기 주사 신호를 대응하는 로우 전극에 인가하는 단계; 및 상기 대응하는 주사 신호의 인가와 동기하여 상기 디스플레이 신호를 상기 다수의 컬럼 전극에 인가하는 단계를 포함하여, 상기 입력 이미지 데이터의 상기 그레이-스케일 비트에 따른 실효 전압이 상기 액정 디스플레이 층에 인가되어 상기 입력 이미지 데이터에 대한 상기 그레이-스케일 디스플레이를 실행하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 구동 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 서브프레임 각각은 다수의 프레임 중 대응하는 한 프레임 내의 수평 주사 기간인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 구동 방법.
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