KR101189455B1 - 액정표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블랙데이터를 삽입하여 잔상 제거 효과를 얻기 위한 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 외부로부터 입력되는 화상데이터의 휘도 변화량을 분석하는 데이터분석부와, 상기 데이터분석부에서 분석한 휘도 변화량에 따라 화상데이터에 선택적으로 블랙데이터를 삽입하는 블랙데이터 처리부와, 상기 블랙데이터 처리부에서 출력되는 화상데이터에 따라 화상을 표시하는 액정패널을 포함하여 구성된다.

블랙데이터, 잔상, 모션 블러, 휘도, 계조, 프레임

Description

액정표시장치 및 그 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}

도1a는 음극선관의 화상 구현을 보인 예시도.

도1b는 액정표시장치의 화상 구현을 보인 예시도.

도2a는 액정표시장치에 있어서, 임펄스 구동을 모방하여 단위 화소에 인가되는 화상신호를 보인 예시도.

도2b는 연속되는 화상신호에 블랙데이터를 적용한 것을 보인 예시도.

도3은 본 발명에 따른 액정표시장치를 보인 도면.

도4a는 종래의 블랙데이터 삽입방법에 따라 화상데이터를 가공한 것을 보인 예시도.

도4b는 본 발명의 제 1실시예에 따라 화상데이터를 가공한 것을 보인 예시도.

도5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 블랙데이터 삽입 방법을 보인 예시도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

DATA30: 화상데이터 BD30: 블랙데이터

본 발명은 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 특히, 최소한의 블랙데이터를 적용하여 원래 휘도를 유지하면서도 낮은 구동주파수를 사용하는 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.

화상을 구현하는 표시장치 중 음극선관(cathod ray tube: CRT)이 근래 많이 사용되어 왔으나 최근에는 높은 휘도, 선명한 화질 및 저전력 구동을 제공하는 액정표시장치(liquid crystal display device)가 이를 빠르게 대체하고 있다.

액정표시장치는 액정의 광학적 이방성을 이용한 장치로서, 두 기판 사이에 액정을 주입하고, 그 액정에 다양한 크기의 전계를 가하여 광투과율을 조절함으로써, 다양한 계조의 화상을 구현한다.

액정표시장치는 외형적인 면에서 얇고 가벼우며, 기능적인 면에서 높은 선명도와 휘도를 제공하지만, 소비전력 측면에서 동일한 화면크기의 음극선관의 1/3이하의 적은 전력으로도 구동이 가능하다. 그런데, 화상을 구현함에 있어서, 음극선관에 비해 몇가지 제약이 뒤따른다.

예를 들면, 하나는 액정의 물성특징인 점성과 탄성에 기인한 것으로, 액정이 반응하여 원하는 배열상태가 되는데까지 걸리는 시간은 보통 16.7ms인 한 프레임보다 길기때문에 매 프레임마다 빠르게 바뀌는 화상을 구현하는 경우 화면에 희미한 잔상이 표시되는 모션 블러(motion blur)현상이 유발될 수 있다.

상기와 같은 액정표시장치의 화상 구현의 문제점을 극복하기 위해 다양한 화상처리 기법들이 개발되고 있는데, 이 중 하나는 음극선관의 구동방법을 채택하여 액정표시장치의 화상 구현에 적용하는 것이다.

도1a는 음극선관의 화상 구현을 보인 예시도이고, 도1b는 액정표시장치의 화상 구현을 보인 예시도이다.

도면을 참조하면, 음극선관에서는 매 프레임마다 화상신호를 임펄스 형태로 인가한다. 따라서, 임펄스에 따라 불연속적으로 화상이 표시되며, 임펄스들 사이에는 화상이 표시되지 않는 구간이므로, 모션 블러와 같은 현상이 일어날 수 없다.

반면, 액정표시장치에서는 매 프레임 인가되는 화상신호에 의해 액정이 연속적으로 응답하기 때문에 연속하는 화상간에 영향을 미치게되어 모션 블러와 같은 현상이 발생된다. 도면에 도시된 바와 같이, 액정은 일정한 응답속도를 갖기 때문에 실제로 원하는 이상적 응답 휘도(IR)과 실제 응답 휘도(AR)는 다르게 나타난다.

모션 블러 현상을 제거하기 위해 액정표시장치는 상기와 같은 음극선관의 임펄스 구동을 적용한다.

도2a는 액정표시장치에 있어서, 임펄스 구동을 모방하여 단위 화소에 인가되는 화상신호를 보인 예시도이고, 도2b는 연속되는 화상신호에 블랙데이터를 적용한 것을 보인 예시도이다.

도면을 참조하면, 각 화소에 한 프레임 중 일정구간동안 블랙데이터(BD)를 인가한다. 상기 블랙데이터(BD)는 화면이 블랙으로 표시되도록 하는 최저계조를 나타내는 화상신호이다. 따라서, 한 프레임의 일정구간동안 화면을 블랙으로 표시한 후 다음 프레임의 화상을 표시하게 되면, 이전 프레임에 화상에 의한 잔상을 제거할 수 있다.

이러한 블랙데이터(BD)는 도2b에 도시된 바와 같이, 매 프레임마다 화소에 인가되어 잔상을 제거하게 된다.

그런데, 블랙데이터(BD)를 매 프레임마다 화소에 인가할 경우 화소를 통해 표시되는 화상을 표시하는 시간이 줄어들기 때문에 액정표시장치의 평균 휘도가 저하되는 문제가 발생한다.

상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해 본 발명은 낮은 구동주파수를 적용하면서도 화상의 원래 휘도를 구현할 수 있는 액정표시장치 및 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치는 외부로부터 입력되는 화상데이터의 휘도 변화량을 분석하는 데이터분석부와, 상기 데이터분석부에서 분석한 휘도 변화량에 따라 화상데이터에 선택적으로 블랙데이터를 삽입하는 블랙데이터 처리부와, 상기 블랙데이터 처리부에서 출력되는 화상데이터에 따라 화상을 표시하는 액정패널을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 구동방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3은 본 발명에 따른 액정표시장치를 보인 도면이다.

도3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 외부로부터 화상데이터(DATA)를 인가받아 휘도 변화량을 분석하는 화상데이터 분석부(10)와, 상기 화 상데이터 분석부(10)에서 분석된 휘도 변화량에 따라 화상데이터(DATA)에 블랙데이터를 삽입하는 블랙데이터 처리부(20)와, 상기 블랙데이터 처리부(20)로부터 출력되는 화상데이터(DATA)에 따라 화상을 표시하는 액정패널(50)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 블랙데이터는 화상의 모션 블러 현상을 제거하기 위해 삽입되는 최저계조의 화상데이터이기 때문에, 상기 블랙데이터의 삽입 여부를 결정하기 위해서는 우선적으로 연속적으로 입력되는 화상데이터(DATA)의 휘도 변화를 분석하여야 한다.

상기 데이터분석부(10)는 외부에서 입력되는 화상데이터(DATA)를 각 화소별로 분석한다. 즉, 상기 데이터분석부(10)에 연속적으로 입력되는 두 개 프레임의 화상데이터(DATA)의 휘도값을 비교하여 휘도 변화량을 분석하고, 그 화소별 휘도 변화량을 상기 블랙데이터 처리부(20)에 제공한다.

상기 블랙데이터 처리부(20)는 상기 데이터분석부(10)로부터 제공받은 각 화소에 대응하는 화상데이터(DATA)의 휘도 변화량을 미리 저장되어 있는 휘도 변화량 데이터와 비교하여 화상데이터(DATA)에 블랙데이터를 삽입하여 출력하거나 삽입하지 않은 원래의 화상데이터(DATA)를 출력한다.

상기 액정패널(50)은 상기 블랙데이터 처리부(20)로부터 입력되는 화상데이터에 따라 화상을 표시한다. 상기 액정패널(50)에 표시되는 화상은 휘도 변화량에 따라 삽입된 블랙데이터에 의해 모션 블러 현상이 감소된다.

상기 블랙데이터 처리부(20)에서 화상데이터(DATA)를 처리하는 방법에는 두 가지가 제안된다.

먼저, 화상데이터를 각 프레임마다 가공하는 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도4a는 종래의 블랙데이터 삽입방법에 따라 화상데이터를 가공한 것을 보인 예시도이고, 도4b는 본 발명의 제 1실시예에 따라 화상데이터를 가공한 것을 보인 예시도이다.

먼저, 도4a는 종래의 블랙데이터 삽입방법을 도시한 것으로서, 매 프레임의 화상데이터마다 블랙데이터(BD10)를 삽입하여 모션 블러 제거 효과를 극대화시키고 있다.

그런데, 매 프레임마다 블랙데이터가 삽입된 구간을 제외한 구간만 제 1화상데이터(DATA10)가 출력되므로, 매 프레임마다 표시되는 화상은 휘도가 감소될 수 밖에 없다.

따라서, 도4b에서와 같이, 제 1화상데이터(DATA10)에 블랙데이터에 의해 감소되는 휘도값을 보상하기 위한 휘도보상값(△CB)을 추가하여 제 2화상데이터(DATA20)로 출력한다.

상기 휘도보상값(△CB)은 매 프레임에서 블랙데이터에 의해 감소되는 제 1화상데이터(DATA10)의 휘도값에 대응하기 때문에 제 2화상데이터(DATA10)만으로도 원래의 휘도를 구현할 수 있다.

그런데, 제 1화상데이터(DATA10)가 높은 계조를 갖는 경우 블랙데이터(BD10)의 삽입에 의해 감소되는 휘도를 충분히 보상해줄 수 없게된다. 예를 들어, 최고계 조(MG)의 제 1화상데이터(DATA10)는 더 이상 계조를 올려줄 수 없기때문에 블랙데이터(BD10)시 휘도가 감소된다.

따라서, 도4b에서와 같이, 높은 계조의 제 1화상데이터(DATA10)는 블랙데이터(BD10)를 삽입하지 않고, 1 프레임동안 그대로 출력한다.

상기와 같은 화상데이터 가공방법은 각 화소에 인가되는 화상데이터의 계조에 따라 개별적으로 제어해야 하므로, 액정표시장치의 구동주파수를 높여 주어야 한다. 일반적으로 액정표시장치의 구동주파수는 60㎐를 사용하는데, 각 화소를 개별적으로 제어할 경우 120㎐의 높은 구동주파수가 적용되어야 한다. 이러한 높은 구동주파수를 사용할 경우 화소에 화상데이터를 충전할 시간이 부족해지므로, 화소의 충전특성이 나빠지고, 이에 따라 화질이 저하될 수 있다.

한편, 본 발명의 제 2실시예에 따른 액정표시장치에 대해 도5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 블랙데이터 삽입 방법을 보인 예시도이다.

액정패널에 표시되는 화상이 동화상인 경우에도 화상데이터의 휘도를 분석해 보면, 매 프레임마다 휘도가 바뀌는 경우는 거의 없으며, 보통, 수 프레임마다 휘도가 바뀌는 경우가 많다. 모션 블러 현상은 서로 다른 휘도를 갖는 현재 프레임의 화상이 다음 프레임의 화상으로 바뀌면서 잔상이 남는 것이므로, 다음 프레임의 화상을 표시하기 전에 먼저 블랙데이터(BD30)를 표시해 줌으로써, 모션 블러를 제거할 수 있다.

더욱 자세하게는, 매 프레임의 화상데이터(DATA30)마다 블랙데이터(BD30)를 삽입하는 것이 아니라, 화상데이터(DATA30)가 동일한 계조를 유지하는 동안에는 블랙데이터(BD30)를 삽입하지 않고, 화상데이터(DATA30)의 계조가 바뀌는 경우에만 블랙데이터(BD30)를 삽입한다.

그런데, 두 프레임의 화상데이터(DATA30)의 계조차(△B)가 크지 않은 경우까지 블랙데이터(BD30)를 삽입하게 된다면, 매 프레임마다 블랙데이터(BD30)를 삽입하는 경우가 발생할 수도 있기 때문에 블랙데이터(BD30)를 삽입하기 위한 두 프레임의 화상데이터(DATA30)의 계조차(△B)는 미리 일정한 값으로 설정한다.

이에 따라, 현재 프레임의 화상데이터(DATA30)와 다음 프레임의 화상데이터(DATA30)가 설정된 계조차(△B) 이상일 경우 다음 프레임에서 1프레임동안 블랙데이터(BD30)를 삽입한다.

한편, 상기에서는 상기 블랙데이터(BD30)의 삽입 위치를 화상데이터(DATA30)의 계조가 바뀐 후 첫번째 프레임동안 블랙데이터(BD30)를 삽입하였으나, 이와 반대로 상기 블랙데이터(BD30)를 화상데이터(DATA30)의 계조가 바뀌기 바로 전 1프레임동안 삽입할 수도 있다. 즉, 아직 계조가 바뀌지 않은 화상데이터(DATA30)의 마지막 1프레임동안 블랙데이터(BD30)를 삽입한다.

이와 같이, 본 발명의 제 2실시예에서는 현재 프레임의 화상데이터(DATA30)가 이전 프레임에 비해 설정된 계조차(△B) 이상으로 변동될 때, 1 프레임 분량의 블랙데이터(BD30)를 삽입하여 잔상제거 효과를 얻는다.

상기 블랙데이터(BD30)는 프레임 단위의 화상데이터(DATA30)가 설정된 계조 차(△B) 이상으로 변할 경우에만 삽입하므로, 일반적인 구동주파수인 60㎐보다 약간 높은 구동주파수로도 액정표시장치를 구동시킬 수 있다.

또한, 최소한의 블랙데이터(BD30)만을 삽입하여 잔상을 제거하기 때문에액정패널을 통해 화상 구현시 원래의 휘도를 구현할 수 있으며, 화소의 충전특성을 저하시키지 않는다.

본 발명에 따른 블랙데이터(BD30) 삽입 방법은 액정표시장치에 대해 설명하였으나, 홀드 타입(hold type)으로 적용되는 표시장치라면 모두 적용 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 최소한의 블랙데이터만을 삽입함으로써, 액정표시장치의 구동주파수를 최소한으로 낮추고, 화소의 충전특성 저하를 막을 수 있으며, 블랙데이터 삽입에 의해 잔상 제거 효과를 얻을 수 있다.

Claims (13)

1. 외부로부터 입력되는 제1화상데이터의 연속하는 두 프레임간 휘도차인 휘도 변화량을 분석하는 데이터분석부;

   상기 데이터분석부에서 분석한 휘도 변화량에 따라 상기 제1화상데이터의 각 프레임 사이에 1 프레임의 블랙데이터를 선택적으로 삽입하여 제2화상데이터를 생성하는 블랙데이터 처리부; 및

   상기 블랙데이터 처리부에서 출력되는 상기 제2화상데이터에 따라 화상을 표시하는 액정패널을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 블랙데이터는 최저계조를 갖는 화상데이터인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터분석부는 각 화소에 대응하는 화상데이터를 개별적으로 분석하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 블랙데이터 처리부는 상기 데이터분석부에서 분석된 휘도 변화량이 미리 설정된 휘도 변화량 이상인 경우에 해당 화상데이터에 블랙데 이터를 삽입하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 블랙데이터는 상기 휘도 변화량이 미리 설정된 휘도 변화량 이상인 경우마다 한번씩만 삽입되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서, 상기 제1화상데이터는 상기 제2화상데이터와 동일하거나 서로 다른 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
9. 복수의 화소가 배열된 액정패널을 포함한 액정표시장치의 구동방법에 있어서,

   외부로부터 입력되는 제1화상데이터의 연속하는 두 프레임간 휘도차인 휘도변화량을 분석하는 단계;

   분석한 휘도 변화량에 따라 상기 제1화상데이터의 각 프레임 사이에 1 프레임의 블랙데이터를 선택적으로 삽입하여 제2화상데이터를 생성하는 단계; 및

   상기 블랙데이터 처리부에서 출력되는 상기 제2화상데이터에 따라 화상을 표시하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 블랙데이터는 각 화소마다 개별적으로 삽입하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 휘도 변화량이 미리 설정된 휘도 변화량 이상일 경우에 상기 화상데이터에 블랙데이터를 삽입하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법
12. 제 11 항에 있어서, 상기 휘도 변화량이 설정된 휘도 변화량 이상일 경우마다 한번씩만 블랙데이터를 삽입하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
13. 삭제

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