KR101367133B1 - 액정 표시 장치의 구동 방법 및 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 구동 방법 및 구동 장치에 관한 것이다.
이 액정 표시 장치의 구동 장치는, 주변 광(ambient light)의 조도(IL)를 탐지하는 단계, 상기 조도를 이용하여 제1 대비비(CRb)를 계산하는 단계, 제2 대비비(CRd)와 상기 제1 대비비(CRb)의 상대비(K)를 구하는 단계, 상기 상대비(K)를 이용하여 보상 감마 곡선(Yc)의 기울기(Gc)를 구하는 단계, 입력 데이터 신호의 평균 계조(AG)를 구하는 단계, 그리고 상기 보상 감마 곡선(Yc)을 구하는 단계를 포함한다.
이러한 방식으로, 실외용 액정 표시 장치에 대하여 대비비를 증가시킴으로써 시인성을 향상시킬 수 있다.
액정표시장치, 시인성, 실외용, 대비비, 조도, 감마곡선

Description

액정 표시 장치의 구동 방법 및 구동 장치 {METHOD AND DRIVING APPARATUS FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 액정 표시 장치의 조도와 대비비의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 계조와 휘도의 관계를 나타내는 상대 감마 곡선이다.
도 6은 도 5에 도시한 상대 감마 곡선과 보상 감마 곡선을 비교한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 흐름도이다.
<도면 부호에 대한 설명>
3: 액정층 100: 하부 표시판
191: 화소 전극 200: 상부 표시판
230: 색 필터 270: 공통 전극
300: 액정 표시판 조립체 400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부 600: 신호 제어부
700: 광 센서 800: 계조 전압 생성부
R,G,B: 입력 영상 데이터 DE: 데이터 인에이블 신호
MCLK: 메인 클록 Hsync: 수평 동기 신호
Vsync: 수직 동기 신호 CONT1: 게이트 제어 신호
CONT2: 데이터 제어 신호 DAT: 디지털 영상 신호
Clc: 액정 축전기 Cst: 유지 축전기
Q: 스위칭 소자 CRd, CRb: 대비비
Yb: 명실에서 측정한 상대 감마 곡선(보상 전 감마 곡선)
Yd: 암실에서 측정한 상대 감마 곡선
Yc: 보상 감마 곡선
Gb, Gd: 상대 감마 곡선의 기울기
Gc: 보상 감마 곡선의 기울기
IL: 조도 K: 상대비
본 발명은 액정 표시 장치의 구동 방법 및 구동 장치에 관한 것이다.
일반적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가 받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극과 공통 전극 및 그 사이의 액정층은 회로적으로 볼 때 액정 축전기를 이루며, 액정 축전기는 이에 연결된 스위칭 소자와 함께 화소를 이루는 기본 단위가 된다.
이러한 액정 표시 장치에서는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이때, 액정층에 한 방향의 전계가 오랫동안 인가됨으로써 발생하는 열화 현상을 방지하기 위하여 프레임별로, 행별로, 또는 화소별로 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.
이러한 액정 표시 장치는 실내용 표시 장치뿐만 아니라 광고를 위한 실외용 표시 장치로서도 널리 사용되고 있다.
이 때, 실외용 액정 표시 장치는 주변 광의 조도가 커질수록 화면에서 반사되는 빛의 영향이 커져 대비비가 줄어듦으로써 화상을 분간하기 힘들어진다. 더욱이, 인간의 눈은 조도가 높아질수록 동공이 작아지면서 큰 계조의 변화만을 인지하므로 시인성이 떨어진다. 이에 따라, 맑은 날에는 실외용 액정 표시 장치가 표시 장치로서의 기능을 상실할 수도 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 실외용 액정 표시 장치의 시인성을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치의 구동 방법 및 구동 장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은, 주변 광(ambient light)의 조도(IL)를 탐지하는 단계, 상기 조도를 이용하여 제1 대비비(CRb)를 계산하는 단계, 제2 대비비(CRd)와 상기 제1 대비비(CRb)의 상대비(K)를 구하는 단계, 상기 상대비(K)를 이용하여 보상 감마 곡선(Yc)의 기울기(Gc)를 구하는 단계, 입력 데이터 신호의 평균 계조(AG)를 구하는 단계, 그리고 상기 보상 감마 곡선(Yc)을 구하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 제1 대비비는 CRb = 14514*IL-0.8493을 만족할 수 있으며, 상기 상대비(K)는 K = CRd/CRb로 정해질 수 있다.
또한, 상기 보상 감마 곡선(Yc)의 기울기(Gc)는 Gc = K*Gd[여기서, K는 상기 상대비이고, Gd는 암실에서 측정한 상대 감마 곡선(Yd)의 기울기]로 정해질 수 있다.
또한, 상기 제2 대비비(CRd)와 상기 암실에서 측정한 상대 감마 곡선의 기울기(Gd)는 미리 정해진 값을 가질 수 있다.
한편, 상기 암실에서 측정한 상대 감마 곡선(Yd)의 감마값은 1일 수 있으며, 상기 상대비(K)는 1보다 클 수 있다.
한편, 상기 입력 데이터 신호는 계조에 따른 휘도 정보를 포함하고, 상기 보 상 감마 곡선(Yc)을 구하는 단계는 상기 평균 계조에 대한 휘도값과 상기 기울기(Gc)를 이용하여 구하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 보상 감마 곡선(Yc)은 상기 액정 표시 장치에 대한 보상 전의 감마 곡선(Yb)과 어느 한 점(C1)에서 만나며, 상기 평균 계조에 대한 휘도값은 상기 보상 전 감마 곡선(Yb)으로부터 얻어질 수 있다.
여기서, 상기 보상 전 감마 곡선(Yb)은 명실에서 측정하여 얻어질 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치는, 주변 광의 조도를 탐지하는 광 센서, 그리고 상기 광 센서에 연결되어 있으며 상기 조도에 기초하여 보상 감마 곡선(Yc)을 계산하는 신호 제어부를 포함하고,
상기 신호 제어부는 상기 조도를 이용하여 제1 대비비(CRb)를 계산하고, 제2 대비비(CRd)와 상기 제1 대비비(CRb)의 상대비(K)를 구하며, 상기 상대비(K)와 입력 데이터 신호의 평균 계조를 이용하여 상기 보상 감마 곡선(Yc)을 구한다.
이 때, 상기 제1 대비비(CRb)는 CRb = 14514*IL-0.8493을 만족할 수 있으며, 상기 상대비(K)는 K = CRd/CRb로 정해질 수 있다.
또한, 상기 보상 감마 곡선의 기울기(Gc)는 Gc = K*Gd(여기서, K는 상기 상대비이고, Gd는 암실에서 측정한 상대 감마 곡선(Yd)의 기울기)로 정해질 수 있다.
여기서, 상기 제2 대비비(CRd)와 상기 암실에서 측정한 상대 감마 곡선(Yd)의 기울기(Gd)는 미리 정해진 값을 가질 수 있다.
또한, 상기 암실에서 측정한 상대 감마 곡선(Yd)의 감마값은 1일 수 있으며, 상기 상대비(K)는 1보다 클 수 있다.
한편, 상기 보상 감마 곡선(Yc)은 상기 액정 표시 장치에 대한 보상 전의 감마 곡선(Yb)과 어느 한 점(C1)에서 만나며, 상기 신호 제어부는 상기 데이터 신호의 평균 계조에 따른 휘도 정보를 상기 보상 전의 감마 곡선(Yb)으로부터 얻을 수 있다.
또한, 상기 보상 전 감마 곡선(Yb)은 명실에서 측정하여 얻어질 수 있다.
한편, 상기 액정 표시 장치는 복수의 화소를 포함하고, 상기 신호 제어부에 연결되어 있으며 복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 그리고 상기 계조 전압 중 상기 데이터 신호에 해당하는 전압을 선택하여 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부를 더 포함할 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치 에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 한 화소의 등가 회로도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300), 게이트 구동부(gate driver)(400), 데이터 구동부(data driver)(500), 계조 전압 생성부(gray voltage generator)(800), 광 센서(photo sensor)(700) 및 신호 제어부(signal controller)(600)를 포함한다.
도 1을 참고하면, 액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(signal line)(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, , n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2, , m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi, Dj)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 유지 축전기(Cst)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)와 연결되어 있다.
액정 축전기(Clc)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)와 연결되며, 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(191, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.
액정 축전기(Clc)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Cst)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(Cst)는 화소 전극(191)이 절연체를 매 개로 바로 위의 전단 게이트선(Gi-1)과 중첩되어 이루어질 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 화소 전극(191)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 둘 수도 있다.
액정 표시판 조립체(300)에는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 구비되어 있다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 전체 계조 전압 또는 한정된 수효의 계조 전압(앞으로 "기준 계조 전압"이라 한다)을 생성한다. (기준) 계조 전압은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지는 것과 음의 값을 가지는 것을 포함할 수 있다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)과 연결되 어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 전압으로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 계조 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 한정된 수효의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 원하는 데이터 전압을 생성한다.
광 센서(700)는 주변 광(ambient light)의 조도(illuminance)에 대한 정보를 전기 신호로 변환하여 신호 제어부(600)에 제공한다.
신호 제어부(600)는 광 센서(700)로부터의 신호에 기초하여 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 600, 800) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 600, 800)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 600, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 영상 신호(R, G, B)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들면 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26) 개의 계조(gray)를 가지고 있다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록 신호(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행[묶음]의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 아날로그 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포 함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 한 행[묶음]의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 전압으로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 전압이 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
화소(PX)에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(Clc)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타나며, 이를 통해 화소(PX)는 영상 신호(DAT)의 계조가 나타내는 휘도를 표시한다.
1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하고 모든 화소(PX)에 데이터 전압을 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 주기적으로 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).
그러면, 도 3 내지 도 7을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치 및 구동 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 액정 표시 장치의 조도와 대비비의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 계조와 휘도의 관계를 나타내는 상대 감마 곡선이며, 6은 도 5에 도시한 상대 감마 곡선과 보상 감마 곡선을 비교한 그래프이다. 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3의 그래프에서 가로축은 조도를 나타내며 단위는 룩스(Lux)이고, 세로축은 대비비(contrast ratio)를 나타내며, 이 그래프는 복수의 액정 표시 장치(A, B, C, D)에 대하여 조도와 대비비의 관계를 실험적으로 측정한 결과를 나타낸다.
도 3에 도시한 것처럼, 조도(IL)가 증가할수록 대비비는 수학식 1과 같이 지 수 함수적으로 감소한다.
Y = N*IL-E
여기서, N과 E는 상수이다.
이때, 특히 액정 표시 장치(A)에 대하여 수학식 1을 만족시키는 값을 실험적으로 구하였다.
CRb = 14514*IL-0.8493
여기서, CRb는 명실(bright room)에서 측정한 대비비이고, IL은 주변 광의 조도를 나타낸다.
한편, 아래에서 명실이란 빛이 어느 정도 존재하는 공간을 의미하고, 이에 반하여 암실이란 빛이 차단된 공간을 의미한다.
한편, 예를 들어, 액정 표시 장치의 데이터 신호가 8비트인 경우, 모두 256개의 계조를 가지며, 각 계조에 따라 액정 표시 장치가 나타내는 휘도를 측정하여 그래프로 나타낸 것을 감마 곡선이라 한다. 즉, 수학식 1에서 조도(IL) 대신에 계조를 넣으면 감마 곡선에 대한 식을 얻으며, 지수(E)에 해당하는 부분을 통상 감마(γ)로 놓음으로써 유래된 명칭이다. 이 감마 곡선도 역시 계조에 따라 지수 함수적으로 증가하거나 감소하며, 노멀리 블랙 방식의 액정 표시 장치의 경우에는 계조가 커질수록 지수 함수적으로 휘도가 증가한다.
일반적인 액정 표시 장치의 경우에는 지수에 해당하는 감마값은 2.2이고, TV용 액정 표시 장치의 경우에는 2.4까지 적용하여 휘도를 더 높인다.
본 발명의 한 실시예에서는 이 감마값을 '1'로 정하여 감마 곡선을 직선화 또는 선형화하여 해석한다. 선형적으로 해석하는 것은 해석의 편리성뿐만 아니라, 알고리즘의 간소화를 위해서도 바람직하다. 물론, 이는 해석상의 편의를 위한 것으로서 다른 감마값에 대하여도 얼마든지 적용할 수 있다. 한편, 이와 같이 감마값을 1로 정한 감마 곡선을 아래에서는 '상대 감마 곡선(relative gamma curve)'이라 한다.
이 때, 상대 감마 곡선은 물론 보상 감마 곡선도 아래의 수학식 3과같이 1차 함수가 되므로 기울기(Gc)와 보상 감마 곡선 상의 한 점을 알면 보상 감마 곡선에 대한 식을 구할 수 있다. 아래에서는 기울기를 먼저 구하고 한 점을 구하는 방법을 차례로 설명한다.
Yc = Gc*X + Y1
여기서, Yc는 보상 감마 곡선을, Gc는 보상 감마 곡선의 기울기를, Y1은 y축과 만나는 점을 나타낸다.
도 4는 암실에서 측정한 상대 감마 곡선을 나타내고, , 도 5는 명실에서 측정한 상대 감마 곡선을 나타낸다. 여기서, 도 4의 상대 감마 곡선(Yd)의 기울기는 'Gd'라 하고, 도 5의 상대 감마 곡선(Yb)의 기울기는 'Gb'라 한다.두 그래프(Yd, Yb)를 비교해보면 최고 휘도에서는 명실에서 측정한 최고 휘도(Lmaxb)가 암실에서 측정한 것(Lmaxd)보다 약간 높은 반면 최저 휘도에서는 명실에서 측정한 최저 휘도(Lminb)가 암실에서 측정한 것(Lmind)보다 훨씬 높다. 이는 주변 광이 반사되어 나타나는 현상으로서, 이로 인해 명실에서 측정한 상대 감마 곡선의 기울기(Gb)가 암실에서 측정한 상대 감마 곡선의 기울기(Gd)보다 작음을 알 수 있다. 한편, 대비비는 최고 휘도(Lmax)와 최저 휘도(Lmin)의 비로 나타낸다.
CR = Lmax/Lmin
그러면 암실과 명실에서의 대비비를 알 수 있으며, 암실에서의 대비비를 'CRd'라 하고, 명실에서의 대비비를 'CRb'라 할 때, 두 공간에서의 상대비를 구할 수 있다.
K = CRd/CRb
이 상대비(K)는 1보다 크다.
한편, 앞에서 설명한 수학식 1의 상수(N, E)는 액정 표시 장치(A) 주변의 조도를 변화시키면서 대비비를 측정하여 구한 것으로서, 수학식 2에서와 같은 명실에서의 대비비(CRb)를 얻을 수 있다.
액정 표시 장치는 기본적으로 암실에서 계조에 따른 휘도를 측정하여 감마 곡선을 정하므로, 암실에서의 상대 감마 곡선의 기울기(Gd)와 암실에서의 대비비(CRd)는 일정한 값으로 정해진다.
또한, 명실에서의 상대 감마 곡선(Yb) 역시 수학식 2의 명실에서의 대비비와 같이 계조에 따른 휘도를 측정하여 실험적으로 구한다.
이 때, 암실에서 측정한 상대 감마 곡선의 기울기(Gd)에 상대비(K)를 곱하여 보상 감마 곡선의 기울기(Gc)를 얻는다.
Gc = K*Gd
따라서, 보상 감마 곡선의 기울기(Gc) 는 암실에서 측정한 상대 감마 곡선의 기울기(Gd)보다 커지며, 이에 따라 명실에서 측정한 상대 감마 곡선의 기울기(Gb)보다 더욱 커진다.
이와 같이, 보상 감마 곡선의 기울기(Gc)를 구하였으므로, 어느 한 점을 구하여 보상 감마 곡선에 대한 식(Yc)을 완성한다. 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법에서는 평균 계조(AG)를 이용하여 한 점을 구한다.
즉, 입력되는 데이터 신호(R, G, B)의 평균 계조(AG)를 구하면, 이 평균 계조(AG)는 보상 전의 명실에서 측정한 상대 감마 곡선(Yb) 상에도 위치하는 점으로서, 이를 통해 휘도에 대한 값을 얻어 보상 감마 곡선 상의 한 점을 구할 수 있다.
즉, 도 6에 도시한 것처럼, 보상 감마 곡선은 기울기(Gc)를 가지면서 점(C1)을 통과하는 직선이 된다.
이 때, 평균 계조(AG)는 두 그래프(Yb, Yc)의 중간에 위치하여 두 그래프(Yb, Yc)는 결국 점(C1)에서 만나며, 보상 감마 곡선의 기울기(Gc)는 명실에서 측정한 상대 감마 곡선의 기울기(Gb)보다 커진다. 이를 달리 해석하면 보상 감마 곡선(Yc)은 명실에서 측정한 상대 감마 곡선(Yb)을 점(C1)을 중심으로 반시계 방향으로 회전시킨 결과가 되어시인성이 증대되었음을 알 수 있다.
즉, 도 6에서 기울기가 커짐으로써 고계조와 저계조에서는 액정 표시 장치가 나타낼 수 있는 최고 휘도(Lmaxb)와 최저 휘도(Lminb)로 각각 포화 상태에 이르게 되면서 평균 계조(AG) 이하의 계조는 더 낮은 휘도를 나타내고 평균 계조(AG) 이상의 계조는 더 높은 휘도를 나타내어 대비비를 증가시킴으로써 시인성을 향상시킴을 알 수 있다.그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치의 동작에 대하여 도 7을 참고로 하여 설명한다.
먼저, 광 센서(700)는 주변 광의 조도(IL)를 탐지하고(S01) 이를 전기적인 신호로 변환하여 신호 제어부(600)로 내보낸다. 예를 들어, 조도(IL)가 증가하면 전압 또는 전류를 그에 비례하여 내보는 것 등이다.
신호 제어부(600)는 광 센서(700)로부터의 신호에 기초하여 수학식 2에 따라 대비비(CRb)를 계산한다(S02).
또한, 신호 제어부(600)는 수학식 4 및 5에 따라 보상 감마 곡선의 기울기(Gc)를 계산하고(S03), 평균 계조(AG)를 계산하여(S04) 보상 감마 곡선을 구한다(S05).
이어, 신호 제어부(600)는 보상 감마 곡선Yc에 기초한 제어 신호를 계조 전압 생성부(800)로 내보내고, 계조 전압 생성부(800)는 보상된 감마 곡선Yc에 따른 계조 전압을 데이터 구동부(500)로 내보내어 실외용 액정 표시 장치에 대한 감마 보상을 구현한다(S06). 외부의 조도 변화에 따른 감마 보상이라는 개념에서 적응 형 감마 보상(adaptive gamma compensation)이라 한다.
한편, 핸드폰과 같은 중소형 표시 장치의 경우에는 실외에서 반사가 덜 되는 저반사 광학 시트(optical sheet)를 사용하여 시인성을 높인다. 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우에는 저반사 시트를 사용하는 것이 아니라 약간의 알고리즘 변경으로 시인성을 향상시킬 수 있으므로 제조 원가에 크게 부담을 주지 않는다. 그러나, 본 발명의 한 실시예에 따른 구동 방법과 저반사 시트를 함께 사용하는 경우에는 시인성을 더욱 높일 수 있다.
이러한 방식으로, 실외용 액정 표시 장치에 대하여 대비비를 증가시킴으로써 시인성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 주변 광(ambient light)의 조도(IL)를 탐지하는 단계,
    상기 조도를 이용하여 제1 대비비(CRb)를 계산하는 단계,
    제2 대비비(CRd)와 상기 제1 대비비(CRb)의 상대비(K)를 구하는 단계,
    상기 상대비(K)를 이용하여 1차 함수인 보상 감마 곡선(Yc)의 기울기(Gc)를 구하는 단계,
    계조에 따른 휘도 정보를 포함하는 입력 데이터 신호의 평균 계조(AG)를 구하는 단계, 그리고
    상기 평균 계조(AG)에 대한 휘도값과 상기 기울기(Gc)를 이용하여 상기 보상 감마 곡선(Yc)을 구하는 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 대비비는 CRb = 14514*IL-0.8493을 만족하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 상대비(K)는 K = CRd/CRb로 정해지는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 보상 감마 곡선(Yc)의 기울기(Gc)는 Gc = K*Gd[여기서, K는 상기 상대비이고, Gd는 암실에서 측정한 상대 감마 곡선(Yd)의 기울기]로 정해지는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 제2 대비비(CRd)와 상기 암실에서 측정한 상대 감마 곡선의 기울기(Gd)는 미리 정해진 값을 갖는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 암실에서 측정한 상대 감마 곡선(Yd)의 감마값은 1인 액정 표시 장치의 구동 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 상대비(K)는 1보다 큰 액정 표시 장치의 구동 방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에서,
    상기 보상 감마 곡선(Yc)은 상기 액정 표시 장치에 대한 보상 전의 감마 곡선(Yb)과 어느 한 점(C1)에서 만나며,
    상기 평균 계조에 대한 휘도값은 상기 보상 전 감마 곡선(Yb)으로부터 얻어지는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 보상 전 감마 곡선(Yb)은 명실에서 측정하여 얻어지는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  11. 주변 광의 조도를 탐지하는 광 센서, 그리고
    상기 광 센서에 연결되어 있으며 상기 조도에 기초하여 1차 함수인 보상 감마 곡선(Yc)을 계산하는 신호 제어부
    를 포함하고,
    상기 신호 제어부는 상기 조도를 이용하여 제1 대비비(CRb)를 계산하고, 제2 대비비(CRd)와 상기 제1 대비비(CRb)의 상대비(K)를 구하며, 상기 상대비(K)와 입력 데이터 신호의 평균 계조를 이용하여 상기 보상 감마 곡선(Yc)을 구하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 대비비(CRb)는 CRb = 14514*IL-0.8493을 만족하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 상대비(K)는 K = CRd/CRb로 정해지는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 보상 감마 곡선의 기울기(Gc)는 Gc = K*Gd(여기서, K는 상기 상대비이고, Gd는 암실에서 측정한 상대 감마 곡선(Yd)의 기울기)로 정해지는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 제2 대비비(CRd)와 상기 암실에서 측정한 상대 감마 곡선(Yd)의 기울기(Gd)는 미리 정해진 값을 갖는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 암실에서 측정한 상대 감마 곡선(Yd)의 감마값은 1인 액정 표시 장치의 구동 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 상대비(K)는 1보다 큰 액정 표시 장치의 구동 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 보상 감마 곡선(Yc)은 상기 액정 표시 장치에 대한 보상 전의 감마 곡선(Yb)과 어느 한 점(C1)에서 만나며,
    상기 신호 제어부는 상기 데이터 신호의 평균 계조에 따른 휘도 정보를 상기 보상 전의 감마 곡선(Yb)으로부터 얻는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 보상 전 감마 곡선(Yb)은 명실에서 측정하여 얻어지는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 액정 표시 장치는 복수의 화소를 포함하고,
    상기 신호 제어부에 연결되어 있으며 복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 그리고
    상기 계조 전압 중 상기 데이터 신호에 해당하는 전압을 선택하여 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부
    를 더 포함하는
    액정 표시 장치의 구동 장치.
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