KR100919251B1 - 액정 표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

액정 표시장치 및 그 구동방법

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Abstract

본 발명은 액정 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 화상 표시부가 복수의 블럭들로 분할되어 시-분할 방식으로 구동되는 액정 표시장치에서, 화상 처리부가 액정 표시패널에 공급되는 화상정보로부터 블럭들 별로 평균 휘도를 검출하고, 이를 통해 인접하는 블럭들에 비해 큰값의 평균 휘도를 갖는 적어도 하나의 블럭을 검출한다. 그리고, 휘도값이 큰 블럭에 대응하는 백-라이트의 적색, 녹색 및 청색 광원의 공급시간이 연장되도록 제어하여 액정 표시패널의 최대 휘도값을 보다 향상시키고, 휘도값이 큰 블럭에서 표시되는 화상이 인접하는 블럭들에서 표시되는 화상에 비해 휘도가 향상되도록 하여 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

Description

액정 표시장치 및 그 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시-분할(field-sequential) 방식 액정 표시패널의 휘도 및 콘트라스트를 향상시키기에 적당하도록 한 액정 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
일반적으로, 널리 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 음극선관(cathode ray tube : CRT)은 텔레비젼을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, 제품이 갖는 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화 및 경량화의 요구에 적극 대응할 수 없었다.
따라서, 상기 음극선관을 대체하기 위해 소형, 경량화 및 저소비전력의 장점을 갖춘 액정 표시장치가 활발하게 개발되어 왔고, 최근에는 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 수요가 지속적으로 증가되고 있다.
상기 액정 표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 이때, 액정은 둥근 막대모양으로 장축과 단축을 갖기 때문에 분자 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있게 된다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정 표시패널의 배면에 설치된 백-라이트(back-light)로부터 공급되는 빛이 액정의 분자 배열방향에 따라 선택적으로 투과되거나 차단되며, 이와같은 원리를 응용하여 화상을 구현할 수 있게 된다. 이와같은 액정 표시장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1은 일반적인 액정 표시장치의 개략적인 단면 구성을 보인 예시도이다.
도1을 참조하면, 액정 표시장치(10)는 일정한 이격간격을 갖도록 대향하여 합착된 제1기판(20) 및 제2기판(40)과; 상기 제1기판(20)과 제2기판(40)의 이격간격에 형성된 액정층(30)과; 상기 제2기판(40)의 배면에 위치하며, 제1기판(20), 제2기판(40) 및 액정층(30)으로 구성되는 액정 표시패널(15)에 빛을 공급하는 백-라이트(backlight, 50)로 구성된다.
상기 제1기판(20)의 투명기판(21) 하면에는 빛이 투과되는 화소들을 구획하기 위하여 화소들 외곽을 따라 그물 형태의 빛을 차단시키는 재질로 형성된 블랙 매트릭스(22)가 구비되고, 그 블랙 매트릭스(22)가 형성된 투명기판(21)의 하면에는 상기 화소들로부터 투과되는 빛이 적, 녹, 청의 색상을 갖도록 적, 녹, 청 색상의 컬러필터(23)가 구비된다.
상기 컬러필터(23)의 하부에는 상기 액정층(30)에 전계를 인가하는 일측 전극인 투명한 공통전극(24)이 구비된다.
한편, 상기 제1기판(40)의 투명기판(41) 상부에는 스위칭 역할을 하는 박막 트랜지스터(TFT)와; 그 박막 트랜지스터(TFT)로부터 신호를 인가받아 상기 투명한 공통전극(24)과 함께 상기 액정층(30)에 전계를 인가하는 투명한 화소전극(42)이 구비된다.
도면 상에 상세히 도시되지는 않았지만, 상기 제2기판(40)의 투명기판(41) 상부에는 일정하게 이격되어 횡으로 배열되는 복수의 게이트 라인들과; 일정하게 이격되어 종으로 배열되는 복수의 데이터 라인들이 교차하고, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들이 교차하는 사각형 영역 내에 화소들이 정의되어 매트릭스 형태로 배열되며, 상기 화소전극(42)이 화소들에 개별적으로 구비된다.
또한, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 라인들과 전기적으로 접촉되는 게이트 전극과; 상기 데이터 라인들과 전기적으로 접촉되는 소스 전극과; 상기 화소전극(42)과 전기적으로 접촉되는 드레인 전극을 구비한다.
그러나, 상기한 바와같은 일반적인 액정 표시장치는 다음과 같은 문제점을 갖는다.
먼저, 상기 컬러필터(23)를 통해 투과되는 빛의 투과율이 최대 33% 정도이므로, 빛의 손실이 크다. 따라서, 액정 표시장치의 휘도를 향상시키기 위해서는 백-라이트(50)에서 발생되는 빛을 밝게 해야하므로, 소비전력이 매우 커진다.
그리고, 상기 컬러필터(23)는 다른 재료들에 비해 가격이 매우 비싸기 때문에 액정 표시장치의 제조비용을 상승시키는 요인이 된다.
상기한 바와같은 문제를 해결하기 위하여 컬러필터(23)를 적용하지 않고, 풀-컬러(full color)를 구현할 수 있는 시-분할 방식의 액정 표시장치가 제안되었다.
통상, 액정 표시장치의 백-라이트는 액정 표시장치가 구동될 때, 켜져있는 상태에서 백색광을 공급하는 방식이지만, 상기 시-분할 방식의 액정 표시장치는 한 프레임(frame)에 대해서 적색, 녹색 및 청색광을 갖는 백-라이트를 통해 적색, 녹색, 청색 광원이 일정한 시간 간격으로 점등되도록 하여 컬러 화상을 표시하는 방식이다.
도2는 상기 시-분할 방식 액정 표시장치의 개략적인 단면 구성을 보인 예시도이다.
도2를 참조하면, 일반적인 시-분할 방식 액정 표시장치(60)는 일정한 이격간격을 갖도록 대향하여 합착된 제1기판(70) 및 제2기판(90)과; 상기 제1기판(70)과 제2기판(90)의 이격간격에 형성된 액정층(80)과; 상기 제2기판(90)의 배면에 위치하며, 제1기판(70), 제2기판(90) 및 액정층(80)으로 구성되는 액정 표시패널(65)에 적색, 녹색 및 청색의 빛을 공급하는 적(R), 녹(G), 청(B) 백-라이트(100)로 구성된다.
상기 제1기판(70)의 투명기판(71) 하면에는 빛이 투과되는 화소들을 구획하기 위하여 화소들 외곽을 따라 그물 형태의 빛을 차단시키는 재질로 형성된 블랙 매트릭스(72)가 구비된다.
상기 블랙 매트릭스(72)가 형성된 투명기판(71)의 하면에는 상기 액정층(80)에 전계를 인가하는 일측 전극인 투명한 공통전극(73)이 구비된다.
한편, 상기 제2기판(90)의 투명기판(91) 상부에는 스위칭 역할을 하는 박막 트랜지스터(TFT)와; 그 박막 트랜지스터(TFT)로부터 신호를 인가받아 상기 투명한 공통전극(73)과 함께 상기 액정층(80)에 전계를 인가하는 투명한 화소전극(92)이 구비된다.
도면 상에 상세히 도시되지는 않았지만, 상기 제2기판(90)의 투명기판(91) 상부에는 일정하게 이격되어 횡으로 배열되는 복수의 게이트 라인들과; 일정하게 이격되어 종으로 배열되는 복수의 데이터 라인들이 교차하고, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들이 교차하는 사각형 영역 내에 화소들이 정의되어 매트릭스 형태로 배열되며, 상기 화소전극(92)이 화소들에 개별적으로 구비된다.
또한, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 라인들과 전기적으로 접촉되는 게이트 전극과; 상기 데이터 라인들과 전기적으로 접촉되는 소스 전극과; 상기 화소전극(92)과 전기적으로 접촉되는 드레인 전극을 구비한다.
상기 시-분할 방식의 액정 표시장치(60)가 일반적인 액정 표시장치에 구별되는 가장 큰 특징은 컬러필터가 요구되지 않고, 적색, 녹색 및 청색의 광원을 개별적으로 점등시키는 방식의 적(R), 녹(G), 청(B) 백-라이트(100)가 적용되는 것이다.
상기 적(R), 녹(G), 청(B) 백-라이트(100)는 인버터(도면상에 도시되지 않음)에 의해 적색, 녹색 및 청색의 광원을 각각 초당 60회씩, 총 180회 점등(flashing)시킴으로써, 시각의 잔상효과를 통해 적색, 녹색 및 청색을 섞이게 하여 색을 표현하는 방식이다.
상기 적색, 녹색 및 청색의 광원은 초당 180회 점멸하지만, 실제 인간의 시각은 적색, 녹색 및 청색의 광원이 모두 켜져 있는 상태로 인식한다.
예를 들어, 먼저 적색 광원을 점등시키고, 다음에 청색 광원을 점등시키게 되면, 시각의 잔상효과로 인해 보라색으로 보이는 현상을 응용하는 것이다.
상기한 바와같은 시-분할 방식의 액정 표시장치는 컬러필터가 적용되는 일반적인 액정 표시장치의 휘도가 저하되는 문제를 극복하고, 적색, 녹색, 청색의 광원을 갖는 백-라이트를 적용하여 풀-컬러를 구현할 수 있으므로, 높은 휘도 및 콘트라스트 특성을 갖고, 제조비용 절감된 액정 표시패널을 제공함으로써, 대면적 액정 표시장치의 제작에 매우 효과적으로 적용할 수 있는 장점을 갖는다.
도3은 상기 시-분할 방식 액정 표시장치의 구동에 대해 설명하기 위하여, 박막 트랜지스터가 제작되는 기판의 구조를 간략하게 보인 예시도이다.
도3을 참조하면, 일정하게 이격되어 횡으로 배열되는 복수의 게이트 라인(101)들과 일정하게 이격되어 열로 배열되는 복수의 데이터 라인(102)들이 교차하고, 그 게이트 라인(101)들과 데이터 라인(102)들이 교차하여 구획되는 사각형 영역 내에 단위 화소가 정의된다.
상기 단위 화소의 게이트 라인(101)들과 데이터 라인(102)들이 교차하는 교차점 부근에는 박막 트랜지스터(TFT)가 구비되고, 그 박막 트랜지스터(TFT)를 제외한 단위 화소 영역에는 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 접촉된 화소전극(103)이 구비된다.
일반적인 액정 표시장치의 구동은 상기 데이터 라인(102)들에 화상정보를 인가하고, 상기 게이트 라인(101)들에 펄스신호를 주사(scan)하여 이루어진다.
즉, 액정 표시장치는 상기 게이트 라인(101)들에 선택적으로 인가되는 게이트 펄스전압에 의해 구동되는데, 그 게이트 펄스전압은 게이트 구동부에 의해 하나의 게이트 라인(101) 단위로 순차적으로 인가하는 선순차 구동방식에 의해 인가되고, 모든 게이트 라인(101)들에 게이트 펄스전압이 인가되면 하나의 화상 프레임(frame)이 완성된다.
즉, 게이트 펄스전압이 N 번째 게이트 라인(101)에 인가되면, 그 N 번째 게이트 라인(101)에 전기적으로 접촉된 모든 박막 트랜지스터(TFT)들이 동시에 턴-온(turn on)되고, 그 턴-온된 박막 트랜지스터(TFT)들을 통해 데이터 라인(102)들의 화상정보가 화소전극(103)에 인가된다.
상기 화상정보가 화소전극(103)에 인가되면, 다른 기판에 형성되어 공통전압이 인가되는 공통전극과 함께 액정층에 전계를 인가하고, 그 화상정보는 단위 화소에 구비되어 화소전극(103)과 전기적으로 접촉되는 커패시터(도면상에 도시되지 않음)에 축적된다.
상기 액정층에 전계가 인가되면, 액정층 내의 액정 분자들이 배열방향이 변화되고, 이때 백-라이트에서 적색, 녹색 및 청색 광원이 순차적으로 점등되어 액정 분자들이 배열방향에 따라 적색, 녹색 및 청색의 빛이 선택적으로 투과되도록 함으로써, 컬러 화상을 구현할 수 있게 된다.
즉, 상기 백-라이트는 액정 표시패널의 전체 구동영역에서 한 프레임동안 적색, 녹색 및 청색 광원별로 1회 점등하게 된다.
상기한 바와같이 시-분할 액정 표시패널의 구동방식은 한 프레임의 정해진 시간동안 액정 표시패널의 전체 구동영역의 게이트 라인들에 순차적으로 게이트 펄스전압을 주사하면서 데이터 라인들을 통해 게이트 라인 단위로 화상정보를 공급하는 박막 트랜지스터 스캔구간과, 액정층의 액정 분자들이 재배열되는 액정 응답구간, 그리고 백-라이트가 점등되는 플래싱 구간이 적색, 녹색 및 청색의 광원에 대해 개별적으로 요구된다.
그런데, 상기 액정 표시장치가 고해상도 및 대면적화될 경우에 상기 게이트 라인들의 갯수는 점차 증가하게 된다.
따라서, 상기 박막 트랜지스터 스캔구간이 점차 길어지며, 이때 한 프레임의 시간은 고정되어 있기 때문에 결과적으로 상기 액정 응답구간이나 플래싱 구간이 점차 짧아져야 되고, 그 액정 응답구간이나 플래싱 구간의 단축이 일정한 한계에 도달하면 양호한 화상을 표현할 수 없는 상태가 된다.
따라서, 상기 액정 표시장치의 화면을 분할하는 화면 분할구동 방식(devided display area method : DDAM)이 제안되었다.
도4는 상기 시-분할 방식 액정 표시장치의 화면 분할에 대한 예를 보인 예시도이다.
도4를 참조하면, 대향 합착되는 제1기판 및 제2기판과, 그 제1기판 및 제2기판의 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되는 액정 표시패널(110)과; 상기 액정 표시패널(110)에 적색, 녹색 및 청색 광원을 공급하는 백-라이트(120)와; 상기 백-라이트(120)의 적색, 녹색 및 청색 광원의 점등을 제어하는 제어부(130)가 도시되어 있다.
상기 액정 표시패널(110)은 4×2의 배열을 갖는 8개의 블럭(110A∼110H)로 분할되어 있다.
상기 백-라이트(120)는 액정 표시패널(110)의 배면 전체에 대응하여 구비된 도광판(121)과, 상기 도광판(121)의 양측면에 구비된 적색, 녹색 및 청색의 빛을 발생시키는 광원부(122)가 구비된다.
그리고, 도5는 상기 화면 분할된 시-분할 액정 표시패널의 구동방식에 관한 타임 차트(time chart)를 보인 예시도로서, 상기 도4 및 도5를 참조하여 화면 분할된 시-분할 액정 표시패널의 구동에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 액정 표시패널(110)의 제1블럭(110A)을 구동하기 위해서 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN1) 동안 제1블럭(110A)의 게이트 라인들에 순차적으로 게이트 펄스전압을 주사하면서 데이터 라인들을 통해 게이트 라인 단위로 화상정보를 공급한다.
따라서, 상기 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN1)에서 화상정보가 공급된 제1블럭(110A)의 액정층의 액정 분자들은 액정 응답구간(LC-RESPONSE1) 동안 재배열된다.
그리고, 상기 액정 응답구간(LC-RESPONSE1) 동안 액정 분자들이 재배열되면, 제어부(130)에서 인가되는 제어신호에 의해 백-라이트(120)가 적색 광원을 점등시킴으로써, 적색 플래싱구간(RED-FLASHING1) 동안 제1블럭(110A)에서 적색을 표시한다.
상기 제1블럭(110A)에서 적색을 표시한 다음에는 상기 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN1), 액정 응답구간(LC-RESPONSE1)이 동일하게 수행되고, 제어부(130)에서 인가되는 제어신호에 의해 백-라이트(120)가 녹색 광원을 점등시킴으로써, 녹색 플래싱구간(GREEN-FLASHING1) 동안 제1블럭(110A)에서 녹색을 표시한다.
또한, 상기 제1블럭(110A)에서 녹색을 표시한 다음에는 상기 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN1), 액정 응답구간(LC-RESPONSE1)이 동일하게 수행되고, 상기 제어부(130)에서 인가되는 제어신호에 의해 백-라이트(120)가 청색 광원을 점등시킴으로써, 청색 플래싱구간(BLUE-FLASHING1) 동안 제1블럭(110A)에서 청색을 표시한다.
상기 액정 표시패널(110)의 제2블럭(110B)은 제1블럭(110A)이 구동될 때, 게이트 라인들이 공유되어 게이트 펄스전압이 동시에 주사되므로, 제1블럭(110A)과 동시에 구동되어 적색, 녹색 및 청색을 순차적으로 표시한다.
한편, 상기 액정 표시패널(110)의 제3블럭(110C)의 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN2)은 상기 제1블럭(110A)의 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN1)이 종료되는 시점에 시작된다.
따라서, 제3블럭(110C)의 액정 응답구간(LC-RESPONSE2)과 적색, 녹색 및 청색 플래싱구간(RED-FLASHING2,GREEN-FLASHING2,BLUE-FLASHING2)도 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN2)에 대응하여 제1블럭(110A)의 액정 응답구간(LC-RESPONSE1)과 적색, 녹색 및 청색 플래싱구간(RED-FLASHING1,GREEN-FLASHING1,BLUE-FLASHING1)이 종료되는 시점에 시작된다.
상기 액정 표시패널(110)의 제4블럭(110D)은 제3블럭(110C)이 구동될 때, 게이트 라인들이 공유되어 게이트 펄스전압이 동시에 주사되므로, 제3블럭(110C)과 동시에 구동되어 적색, 녹색 및 청색을 순차적으로 표시한다.
한편, 상기 액정 표시패널(110)의 제5블럭(110E)의 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN3)은 상기 제3블럭(110C)의 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN2)이 종료되는 시점에 시작되며, 제7블럭(110G)의 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN4)은 그 제5블럭(110E)의 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN3)이 종료되는 시점에 시작된다.
따라서, 제5블럭(110E)의 액정 응답구간(LC-RESPONSE3)과 적색, 녹색 및 청색 플래싱구간(RED-FLASHING3,GREEN-FLASHING3,BLUE-FLASHING3)도 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN3)에 대응하여 제3블럭(110C)의 액정 응답구간(LC-RESPONSE2)과 적색, 녹색 및 청색 플래싱구간(RED-FLASHING2,GREEN-FLASHING2,BLUE-FLASHING2)이 종료되는 시점에 시작된다.
또한, 제7블럭(110G)의 액정 응답구간(LC-RESPONSE4)과 적색, 녹색 및 청색 플래싱구간(RED-FLASHING4,GREEN-FLASHING4,BLUE-FLASHING4)도 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN4)에 대응하여 제5블럭(110E)의 액정 응답구간(LC-RESPONSE3)과 적색, 녹색 및 청색 플래싱구간(RED-FLASHING3,GREEN-FLASHING3,BLUE-FLASHING3)이 종료되는 시점에 시작된다.
상기 액정 표시패널(110)의 제6블럭(110F)과 제8블럭(110H)은 각각 상기 제5블럭(110E)과 제7블럭(110G)이 구동될 때, 게이트 라인들이 공유되어 게이트 펄스전압이 동시에 주사되므로, 각각 제5블럭(110E) 및 제7블럭(110G)과 동시에 구동되어 적색, 녹색 및 청색을 순차적으로 표시한다.
그러나, 종래 화면 분할된 시-분할 방식 액정 표시장치는 상기 액정 표시패널(110)의 제1 내지 제8블럭(110A∼110H)에 적색, 녹색 및 청색의 광원을 공급하여 컬러 화상을 표시하기 위한 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN1∼4), 액정 응답구간(LC-RESPONSE1∼4) 및 적색, 녹색 및 청색 플래싱구간(RED-FLASHING1∼4,GREEN-FLASHING1∼4,BLUE-FLASHING1∼4)이 일정하게 고정되어 있기 때문에 인접하는 블럭들과의 휘도차가 크지 않고, 또한 콘트라스트비가 낮아 현실감 있는 영상을 구현하기 어렵다.
즉, 텔레비젼을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 널리 적용되고 있는 음극선관은 ABL(automatic brightness limiter)과 ACL(automatic contrast limiter) 기술을 통해 현실감 있는 화상을 구현하고 있다.
상기 ABL과 ACL 기술은 화상신호의 APL(average picture level)에 대응하여 음극선관의 전자-빔 전류(electron beam current)를 변조시킴으로써, 화상의 휘도 및 콘트라스트를 조절하여 표시장치에 현실감 있는 화상이 구현되도록 한다.
그러나, 일반적인 액정 표시장치는 백-라이트의 빛을 선택적으로 투과시키거나 차단시켜 화상을 표시함에 따라 화상의 휘도가 백-라이트에서 발생된 빛의 휘도에 의해 결정된다.
따라서, 전술한 음극선관과 같이 화상의 휘도와 콘트라스트를 선택적으로 조절하는 것이 불가능하여 현실감 있는 화상을 구현하기 어려운 문제를 갖게 된다.
한편, 종래의 화면 분할된 시-분할 방식 액정 표시장치는 화면을 다수의 블럭들로 분할하고, 그 분할된 블럭들에 백-라이트의 적색, 녹색 및 청색 광원을 선택적으로 점등시켜 적색, 녹색 및 청색 광원을 공급하고 있지만, 전술한 바와같이 분할된 블럭들에서 박막 트랜지스터 스캔구간, 액정 응답구간 및 적색, 녹색 및 청색 플래싱구간이 일정하게 고정되어 있기 때문에 인접하는 블럭들과의 휘도차가 크지 않고, 이에 따라 콘트라스트가 낮아 현실감 있는 영상을 구현하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 화면 분할된 시-분할 방식 액정 표시패널의 휘도 및 콘트라스트를 향상시켜 현실감 있는 영상을 구현할 수 있는 액정 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 액정 표시장치는 액정층이 삽입되어 대향 합착된 제1기판 및 제2기판을 포함하는 액정 표시패널과; 상기 액정 표시패널의 화상 표시부를 복수의 영역으로 분할하는 복수의 블럭들과; 상기 분할된 복수의 블럭들에 적색, 녹색 및 청색 광원을 선택적으로 공급하는 백-라이트와; 상기 백-라이트의 적색, 녹색 및 청색 광원의 점등을 제어하는 제어부와; 상기 액정 표시패널에 공급되는 화상정보로부터 분할된 복수의 블럭들 각각의 평균 휘도를 검출하고, 인접하는 블럭들에 비해 큰 값의 평균 휘도를 갖는 적어도 하나의 블럭에 대해 상기 백-라이트의 적색, 녹색 및 청색 광원의 공급시간을 연장시키는 화상처리부를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 액정 표시장치의 구동방법은 액정층이 삽입되어 대향 합착된 제1기판 및 제2기판을 포함하는 액정 표시패널과; 상기 액정 표시패널에 적색, 녹색 및 청색 광원을 선택적으로 공급하는 백-라이트를 구비하는 시-분할 방식 액정 표시장치에 있어서, 상기 액정 표시패널의 화상 표시부를 복수의 블럭들로 분할하는 단계와; 상기 화상 표시부에 제공되는 화상정보로부터 상기 분할된 블럭들 각각의 평균 휘도를 검출하는 단계와; 상기 검출된 평균 휘도가 인접하는 블럭들에 비해 큰 값의 평균 휘도를 갖는 적어도 하나의 블럭에 대해 적색, 녹색 및 청색 광원의 공급시간을 연장시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와같은 본 발명에 의한 액정 표시장치 및 그 구동방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도6은 본 발명의 제1실시예에 따른 시-분할 방식 액정 표시장치를 보인 예시도이다.
도6을 참조하면, 대향 합착되는 제1기판 및 제2기판과, 그 제1기판 및 제2기판의 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되는 액정 표시패널(210)과; 상기 액정 표시패널(210)의 화상 표시부를 복수의 영역으로 분할하는 제1 내지 제8블럭(210A∼210H)들과; 상기 액정 표시패널(110)의 제1 내지 제8블럭(210A∼210H)들에 적색, 녹색 및 청색 광원을 선택적으로 공급하는 백-라이트(220)와; 상기 백-라이트(220)에 제어신호(CS11)를 출력하여 적색, 녹색 및 청색 광원의 점등을 제어하는 제어부(230)와; 상기 액정 표시패널(210)의 제1 내지 제8블럭(210A∼210H)들에 공급되는 화상정보(DATA[R,G,B])로부터 제1 내지 제8블럭(210A∼210H)들 각각의 평균 휘도를 검출하고, 상기 제어부(230)에 제어신호(CS12)를 출력하여 인접하는 블럭들에 비해 큰 값의 평균 휘도를 갖는 제3블럭(210C)에 대해 상기 백-라이트(220)의 적색, 녹색 및 청색 광원의 공급시간을 연장시키는 화상처리부(240)가 도시되어 있다.
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상기 액정층은 고속의 응답속도 특성을 갖는 강유전성 액정, OCB(optical compensated birefringent) 또는 TN(twisted nematic) 등이 적용될 수 있다.
상기 백-라이트(220)는 액정 표시패널(210)의 배면 전체에 대응하여 구비된 도광판(221)과, 상기 도광판(221)의 양측면에 구비된 적색, 녹색 및 청색의 빛을 발생시키는 광원부(222)가 구비된다.
상기 적색, 녹색 및 청색의 빛을 발생시키는 광원부(222)가 도광판(221)의 양측면에 구비된 백-라이트(220)를 웨이브 가이드형(wave guide type)이라 지칭하며, 적색, 녹색 및 청색의 빛을 발생시키는 광원부(222)가 도광판(221)의 일측면에 구비될 수 있다.
한편, 상기 백-라이트(220)는 도광판(221)을 사용하지 않고, 적색, 녹색 및 청색의 빛을 발생시키는 광원부(222)가 상기 액정 표시패널(210)의 배면 전체에 대응하여 구비되고, 그 광원부(222)와 액정 표시패널(210)의 사이에 산란판(도면상에 도시되지 않음)이 구비됨으로써, 액정 표시패널(210)의 전면에 적색, 녹색 및 청색의 빛을 직접 공급하는 직하형이 적용될 수 있다.
상기 직하형 백-라이트(220)는 특히 휘도가 강조되는 표시장치에 주로 적용되며, 상기 웨이브 가이드형 백-라이트(220)에 비해 박형화가 어렵고, 휘도의 균일성을 유지하기 위하여 산란을 많이 시키게 되므로, 전력소모가 큰 단점을 갖는다.
상기 본 발명의 제1실시예에 따른 시-분할 방식 액정 표시장치는 상기 화상 처리부(240)에서 액정 표시패널(210)에 공급되는 화상정보(DATA[R,G,B])로부터 제1 내지 제8블럭(210A∼210H)들 별로 평균 휘도를 검출한다.
그리고, 상기 제1 내지 제8블럭(210A∼210H)들의 평균 휘도로부터 인접하는 블럭들에 비해 큰 값의 평균 휘도를 갖는 제3블럭(210C)을 검출한다.
그리고, 상기 제3블럭(210C)에 대응하는 백-라이트(220)의 적색, 녹색 및 청색 광원의 공급시간을 연장시킬 수 있도록 제어신호(CS12)를 상기 제어부(230)에 출력한다.
따라서, 상기 제3블럭(210C)에서 표시되는 화상은 인접하는 블럭들에서 표시되는 화상에 비해 휘도가 향상되어 인접하는 블럭들과 높은 콘트라스트비를 갖게 되며, 이로 인해 현실감 있는 영상을 구현할 수 있게 된다.
상기 본 발명의 제1실시예에 따른 시-분할 방식 액정 표시장치에서는 액정 표시패널(210)의 화상 표시부를 분할하는 제1 내지 제8블럭(210A∼210H)들 중에 제3블럭(210C)이 인접하는 블럭들에 비해 높은 휘도를 갖는 경우로 한정하여 설명하였지만, 화상정보(DATA[R,G,B])에 따라 다른 블럭들이 인접하는 블럭들에 비해 높은 휘도를 갖을 수 있으며, 그 블럭에 대응하여 상기 화상 처리부(240)가 제어신호(CS12)를 출력하여 백-라이트(220)로부터 적색, 녹색 및 청색 광원의 공급시간을 연장시킬 수 있다.
도7은 본 발명에 의한 화면 분할된 시-분할 액정 표시패널의 구동방식에 관한 타임 차트를 보인 예시도로서, 상기 도6 및 도7을 참조하여 본 발명에 의한 화면 분할된 시-분할 액정 표시패널의 구동에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 액정 표시패널(210)의 제1블럭(210A)을 구동하기 위해서 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN11) 동안 제1블럭(210A)의 게이트 라인들에 순차적으로 게이트 펄스전압을 주사하면서 데이터 라인들을 통해 게이트 라인 단위로 화상정보를 공급한다.
따라서, 상기 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN11)에서 화상정보가 공급된 제1블럭(210A)의 액정층의 액정 분자들은 액정 응답구간(LC-RESPONSE11) 동안 재배열된다.
그리고, 상기 액정 응답구간(LC-RESPONSE11) 동안 액정 분자들이 재배열되면, 제어부(230)에서 인가되는 제어신호에 의해 백-라이트(220)가 적색 광원을 점등시킴으로써, 적색 플래싱구간(RED-FLASHING11) 동안 제1블럭(210A)에서 적색을 표시한다.
상기 제1블럭(210A)에서 적색을 표시한 다음에는 상기 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN11), 액정 응답구간(LC-RESPONSE11)이 동일하게 수행되고, 제어부(230)에서 인가되는 제어신호에 의해 백-라이트(220)가 녹색 광원을 점등시킴으로써, 녹색 플래싱구간(GREEN-FLASHING11) 동안 제1블럭(210A)에서 녹색을 표시한다.
또한, 상기 제1블럭(210A)에서 녹색을 표시한 다음에는 상기 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN11), 액정 응답구간(LC-RESPONSE11)이 동일하게 수행되고, 상기 제어부(230)에서 인가되는 제어신호에 의해 백-라이트(220)가 청색 광원을 점등시킴으로써, 청색 플래싱구간(BLUE-FLASHING11) 동안 제1블럭(210A)에서 청색을 표시한다.
상기 액정 표시패널(210)의 제2블럭(210B)은 제1블럭(210A)이 구동될 때, 게이트 라인들이 공유되어 게이트 펄스전압이 동시에 주사되므로, 제1블럭(210A)과 동시에 구동되어 적색, 녹색 및 청색을 순차적으로 표시한다.
한편, 상기 액정 표시패널(210)의 제3블럭(210C)의 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN12)은 상기 제1블럭(210A)의 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN11)이 종료되는 시점에 시작된다.
그런데, 상기 제3블럭(210C)은 전술한 바와같이 인접하는 블럭들에 비해 평균 휘도가 높기 때문에 상기 화상 처리부(240)에서 제어부(230)로 제어신호(CS12)를 출력하여 백-라이트(220)로부터 공급되는 적색, 녹색 및 청색 광원의 공급시간을 연장시킨다.
따라서, 제3블럭(210C)의 액정 응답구간(LC-RESPONSE12)은 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN12)이 종료되는 시점에 시작되지만, 적색 광원의 공급시간을 연장시키기 위하여 제1블럭(210A)의 액정 응답구간(LC-RESOPNSE11)에 비해 짧은 구간을 갖게 되고, 그 짧아진 구간 만큼 적색 플래싱구간(RED-FLASHING12)이 연장된다.
한편, 상기 제3블럭(210C)의 액정 응답구간(LC-RESOPNSE12)을 제1블럭(210A)의 액정 응답구간(LC-RESPONSE11)과 동일하게 하고, 상기 적색 플래싱구간(RED-FLASHING12)을 연장시키는 경우에는 제3블럭(210C)에 녹색을 표시하기 위한 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN12)과 오버-랩되어 녹색 표시구간에서 적색이 표시됨에 따라 화질을 저하시키게 된다.
상기한 바와같이 제3블럭(210C)의 적색 플래싱구간(RED-FLASHING12)이 연장되어 적색을 표시한 다음에는 상기 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN12), 액정 응답구간(LC-RESPONSE12)이 동일하게 수행되고, 제어부(230)에서 인가되는 제어신호에 의해 백-라이트(220)가 녹색 광원을 점등시킴으로써, 녹색 플래싱구간(GREEN-FLASHING12)이 연장되는 동안 제3블럭(210C)에서 녹색을 표시한다.
상기 제3블럭(210C)의 녹색 플래싱구간(GREEN-FLASHING12)이 연장되어 녹색을 표시한 다음에는 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN12), 액정 응답구간(LC-RESPONSE12)이 동일하게 수행되고, 제어부(230)에서 인가되는 제어신호에 의해 백-라이트(220)가 청색 광원을 점등시킴으로써, 청색 플래싱구간(BLUE-FLASHING12)이 연장되는 동안 제3블럭(210C)에서 청색을 표시한다.
상기한 바와같은 제3블럭(210C)의 적색, 녹색 및 청색 플래싱구간(RED-FLASHING12,GREEN-FLASHING12,BLUE-FLASHING12)이 연장되는 구간은 표시되는 화상의 평균 휘도에 대응하여 길어지거나 짧아질 수 있다.
한편, 액정 표시패널(210)의 제4블럭(210D)은 제3블럭(210C)이 구동될 때, 게이트 라인들이 공유되어 게이트 펄스전압이 동시에 주사되므로, 제4블럭(210D)의 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN12)은 제3블럭(210C)과 동일하게 제1블럭(210A)의 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN11)이 종료되는 시점에 시작된다.
그런데, 상기 제4블럭(210D)은 제3블럭(210C)과 달리 평균 휘도가 인접하는 블럭들에 비해 큰값을 갖지 않기 때문에 적색, 녹색 및 청색을 표시하는 구간이 연장되지 않아야 한다.
따라서, 제4블럭(210D)의 액정 응답구간(LC-RESPONSE12)과 적색, 녹색 및 청색 플래싱구간(RED-FLASHING12,GREEN-FLASHING12,BLUE-FLASHING12)은 전술한 제1블럭(210A) 및 제2블럭(210B)과 동일한 구간을 갖게 되며, 제1블럭(210A) 및 제2블럭(210B)의 액정 응답구간(LC-RESPONSE11)과 적색, 녹색 및 청색 플래싱구간(RED-FLASHING11,GREEN-FLASHING11,BLUE-FLASHING11)이 종료되는 시점에 시작된다. 이는 화상 처리부(240)에서 인가되는 제어신호(CS12)를 통해 상기 제1 내지 제8블럭(210A∼210H) 별로 백-라이트(220)에서 공급되는 적색, 녹색 및 청색 광원의 점등을 제어함으로써 가능해진다.
상기 액정 표시패널(210)의 제5블럭(210E)의 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN13)은 상기 제3블럭(210C)의 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN12)이 종료되는 시점에 시작되며, 제7블럭(210G)의 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN14)은 그 제5블럭(210E)의 박막 트랜지스터 스캔구간(TFT-SCAN13)이 종료되는 시점에 시작된다.
상기 제5블럭(210E) 및 제7블럭(210G)은 상기 제4블럭(210D)과 마찬가지로 평균 휘도가 인접하는 블럭들에 비해 큰값을 갖지 않기 때문에 적색, 녹색 및 청색을 표시하는 구간이 연장되지 않아야 한다.
따라서, 상기 제5블럭(210E)의 액정 응답구간(LC-RESPONSE13)과 적색, 녹색 및 청색 플래싱구간(RED-FLASHING13,GREEN-FLASHING13,BLUE-FLASHING13)도 전술한 제4블럭(210D)과 동일한 구간을 갖게 되며, 제4블럭(210D)의 액정 응답구간(LC-RESPONSE12)과 적색, 녹색 및 청색 플래싱구간(RED-FLASHING12,GREEN-FLASHING12,BLUE-FLASHING12)이 종료되는 시점에 시작된다.
또한, 상기 제7블럭(210G)의 액정 응답구간(LC-RESPONSE13)과 적색, 녹색 및 청색 플래싱구간(RED-FLASHING13,GREEN-FLASHING13,BLUE-FLASHING13)도 전술한 제5블럭(210E)과 동일한 구간을 갖게 되며, 제5블럭(210E)의 액정 응답구간(LC-RESPONSE13)과 적색, 녹색 및 청색 플래싱구간(RED-FLASHING13,GREEN-FLASHING13,BLUE-FLASHING13)이 종료되는 시점에 시작된다.
상기 액정 표시패널(210)의 제6블럭(210F)과 제8블럭(210H)은 각각 상기 제5블럭(210E)과 제7블럭(210G)이 구동될 때, 게이트 라인들이 공유되어 게이트 펄스전압이 동시에 주사되므로, 각각 제5블럭(210E) 및 제7블럭(210G)과 동시에 구동되어 적색, 녹색 및 청색을 순차적으로 표시한다.
상술한 바와같이 본 발명에 의한 액정 표시장치 및 그 구동방법은 화상 표시부가 복수의 블럭들로 분할되어 시-분할 방식으로 구동되는 액정 표시장치에서, 화상 처리부가 액정 표시패널에 공급되는 화상정보로부터 블럭들 별로 평균 휘도를 검출하고, 이를 통해 인접하는 블럭들에 비해 큰 값의 평균 휘도를 갖는 적어도 하나의 블럭을 검출한다.
그리고, 상기 평균 휘도의 값이 큰 블럭에 대응하는 백-라이트의 적색, 녹색 및 청색 광원의 공급시간이 연장되도록 제어함으로써, 액정 표시패널의 최대 휘도값을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 또한 평균 휘도의 값이 큰 블럭에서 표시되는 화상이 인접하는 블럭들에서 표시되는 화상에 비해 휘도가 향상되어 콘트라스트가 향상되는 효과가 있다.
따라서, 액정 표시패널을 통해 현실감 있는 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도1은 일반적인 액정 표시장치의 개략적인 단면 구성을 보인 예시도.
도2는 시-분할 방식 액정 표시장치의 개략적인 단면 구성을 보인 예시도.
도3은 도2에 있어서, 시-분할 방식 액정 표시장치의 박막 트랜지스터가 제작되는 기판의 구조를 간략하게 보인 예시도.
도4는 시-분할 방식 액정 표시장치의 화면 분할에 대한 예를 보인 예시도.
도5는 도4에 있어서, 화면 분할된 시-분할 액정 표시패널의 구동방식에 관한 타임 차트(time chart)를 보인 예시도.
도6은 본 발명의 제1실시예에 따른 시-분할 방식 액정 표시장치를 보인 예시도.
도7은 본 발명에 의한 화면 분할된 시-분할 액정 표시패널의 구동방식에 관한 타임 차트를 보인 예시도.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***
210:액정 표시패널 210A∼210H:제1 내지 제8블럭
220:백-라이트 221:도광판
222:광원부 230:제어부
240:화상 처리부 CS11,CS12:제어신호
DATA[R,G,B]:화상정보
TFT-SCAN11∼TFT-SCAN14:박막 트랜지스터 스캔구간
LC-RESPONSE11∼LC-RESPONSE14:액정 응답구간
RED-FLASHING11∼RED-FLASHING14:적색 플래싱구간
GREEN-FLASHING11∼GREEN-FLASHING14:녹색 플래싱구간
BLUE-FLASHING11∼BLUE-FLASHING14:청색 플래싱구간

Claims (11)

  1. 액정층이 삽입되어 대향 합착된 제1기판 및 제2기판을 포함하는 액정 표시패널;
    상기 액정 표시패널의 화상 표시부를 복수의 영역으로 분할하는 복수의 블럭들;
    상기 분할된 복수의 블럭들에 적색, 녹색 및 청색 광원을 선택적으로 공급하는 백-라이트;
    상기 백-라이트의 적색, 녹색 및 청색 광원의 점등을 제어하는 제어부;
    상기 액정 표시패널에 공급되는 화상정보로부터 분할된 복수의 블럭들 각각의 평균 휘도를 검출하고, 인접하는 블럭들에 비해 큰 값의 평균 휘도를 갖는 적어도 하나의 블럭에 대해 상기 백-라이트의 적색, 녹색 및 청색 광원의 공급시간을 연장시키는 제어신호를 상기 제어부에 인가하는 화상처리부;
    를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 액정층은 고속의 응답속도 특성을 갖는 강유전성 액정, OCB(optical compensated birefringent) 또는 TN(twisted nematic)이 적용된 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 백-라이트는 웨이브 가이드형(wave guide type)이 적용된 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 웨이브 가이드형 백-라이트는 적색, 녹색 및 청색의 빛을 발생시키는 광원부가 도광판의 양측면에 구비된 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 웨이브 가이드형 백-라이트는 적색, 녹색 및 청색의 빛을 발생시키는 광원부가 도광판의 일측면에 구비된 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 백-라이트는 직하형이 적용된 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 직하형 백-라이트는 적색, 녹색 및 청색의 빛을 발생시키는 광원부가 상기 액정 표시패널의 배면 전체에 대응하여 구비된 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 직하형 백-라이트는 상기 광원부와 액정 표시패널의 사이에 산란판이 더 구비된 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  9. 삭제
  10. 액정층이 삽입되어 대향 합착된 제1기판 및 제2기판을 포함하는 액정 표시패널과; 상기 액정 표시패널에 적색, 녹색 및 청색 광원을 선택적으로 공급하는 백-라이트를 구비하는 시-분할 방식 액정 표시장치에 있어서, 상기 액정 표시패널의 화상 표시부를 복수의 블럭들로 분할하는 단계와; 상기 화상 표시부에 제공되는 화상정보로부터 상기 분할된 블럭들 각각의 평균 휘도를 검출하는 단계와; 상기 검출된 평균 휘도가 인접하는 블럭들에 비해 큰 값을 가지는 적어도 하나의 블럭에 대해 적색, 녹색 및 청색 광원의 공급시간을 연장시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 적색, 녹색 및 청색 광원의 공급시간은 인접하는 블럭들에 비해 큰 값의 평균 휘도를 갖는 블럭의 평균 휘도의 값에 대응하여 가변되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
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