KR101502164B1 - 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시품질을 향상시킬 수 있는 액정표시장치가 개시된다.

본 발명의 액정표시장치는 액정표시패널과, 액정표시패널의 중간영역의 화소들을 기준으로 상/하단으로 공급되는 이전 프레임의 데이터 신호와 현재 프레임의 데이터 신호를 비교하여 상/하단의 잔상 발생영역으로 공급되는 데이터 신호를 변조하는 데이터 변조부와, 액정표시패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

잔상, 변조, 표시, 모션, 데이터

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 표시품질을 향상시킬 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.

최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 대두되고 있다. 이러한 평판 표시장치로는 크게 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device), 전계방출 표시장치(Field Emission Display Device), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Device) 및 유기전계발광 표시장치(Organic electro luminescence Display device) 등이 있다.

표시장치들 중 액정표시장치는 후면의 광원에서 발생한 빛을 전면에 있는 액정표시패널의 각 화소가 일종의 광 스위치 역할을 하여 선택적으로 투과시킴으로 인하여 화상을 디스플레이하는 장치이다. 즉, 종래의 음극선관(CRT: cathode ray tube)이 전자선의 세기를 조절하여 휘도를 제어하는데 반하여, 액정표시장치는 광원에서 발생한 광의 세기를 제어하여 화면이 디스플레이된다.

액정표시장치는 액정표시패널과, 타이밍 컨트롤러와, 상기 타이밍 컨트롤러로부터 공급된 타이밍 신호를 이용하여 액정표시패널을 구동시키는 게이트 및 데이터 드라이버를 포함한다.

액정표시패널은 스캔 신호를 전달하는 다수의 게이트 라인들과, 상기 게이트 라인들과 교차되어 영상 데이터를 전달하는 데이터 라인들을 포함하고, 상기 게이트 라인들 및 데이터 라인들에 의해 정의되는 화소와, 상기 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차영역에 형성된 박막 트랜지스터를 포함한다.

액정표시패널에는 표현되는 영상이 정지 영상일 경우, 하나의 프레임으로 이루어지며, 복수의 순차적인 정지 영상이 연속적으로 표현되는 동영상일 경우 복수의 프레임으로 이루어진다. 상기 영상이 동영상일 경우, 상기 액정표시패널의 액정층은 각 프레임에 해당하는 데이터 신호의 크기만큼 연속적으로 구동된다.

한편, 상기 각 프레임의 데이터 신호의 크기는 액정층에서 계조전압의 크기로 표현되어 상기 액정층의 액정분자 방향을 변화시키기 되는데, 상기 액정분자는 유전 이방성을 가지고 있기 때문에 액정분자의 장축방향이 변화하면, 유전율이 변화한다. 상기 유전율의 변화에 의해 상기 액정층에 걸리는 계조전압이 변화하게 되며, 상기 계조전압의 변화에 의해 액정층의 액정분자 응답속도가 현저하게 떨어지게 된다.

즉, 상기 액정에 인가되는 계조전압이 낮은 계조전압에서 높은 계조전압으로 바뀌는 경우, 현재 프레임 데이터 신호의 계조전압은 이전 프레임 데이터 신호의 계조전압에 영향을 받기 때문에 원하는 계조전압에 도달하지 못하고, 데이터 신호가 수 프레임 경과된 후에야 비로소 정상 계조전압에 도달하게 된다.

이와 같은 현상은 상기 액정표시패널 상에서 두 번째 프레임의 영상에 이전 시간의 첫번째 프레임의 영상이 흐릿하게 겹쳐지는 잔상으로 표시될 수 있다.

최근에는 상기 잔상 발생을 개선하기 위해 오버 드라이빙 구동 또는 스캐닝 백라이트 구동 등을 사용하고 있다.

그러나, 상기 오버 드라이빙 구동의 일반적인 액정표시장치는 액정표시패널의 중간 지점을 기준으로 영상데이터를 보상하기 때문에 액정표시패널 전체를 모두 보상하기 어려운 문제가 있었다. 즉, 일반적인 액정표시장치는 잔상이 보이는 모션 블러(motion blur)를 개선하기 위해 오버 드라이빙 구동 등을 이용하고 있지만, 액정표시패널의 상단 또는 하단에서 발생하는 국부적인 잔상을 개선하지 못하는 문제가 있었다.

상기 스캐닝 백라이트 구동은 다수의 램프들을 순차적으로 온/오프되도록 구동하기 위해 각각의 램프마다 구동부(인버터)가 별도로 구비되어야 함에 따라 비용 상승 및 제조 시간이 지연되는 문제가 있었다.

본 발명은 표시품질을 향상시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 구동방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는,

액정표시패널: 상기 액정표시패널의 중간영역의 화소들을 기준으로 상/하단으로 공급되는 이전 프레임의 데이터 신호와 현재 프레임의 데이터 신호를 비교하여 상기 상/하단의 잔상 발생영역으로 공급되는 데이터 신호를 변조하는 데이터 변조부; 및 상기 액정표시패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정표시장치는 액정표시장치의 상/하단에 잔상이 발생하는 구간에 있어서, 이전 프레임의 데이터 신호와 현재 프레임의 데이터 신호를 비교하여 잔상이 발생하는 구간에 영상 데이터 신호의 계조와 큰 차이를 가지는 변조된 데이터 신호를 공급함으로써, 잔상을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명은 데이터 신호를 변조하여 잔상 발생을 개선함으로써, 액정표시장치의 표시품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 스캐닝 백라이트 유닛을 사용하지 않고도, 잔상발생을 개선함으로써, 이에 따른 비용 및 제조 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서는 평판 표시장치 중에 액정표시장치를 일 예로 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 데이터 변조부의 구성을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)과 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)이 교차되며, 그 교차부에 액정 셀(Clc)을 구동하기 위한 박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor)가 형성된 액정표시패널(110)과, 상기 액정표시패널(110)의 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)로 데이터 신호를 공급하기 위한 데이터 드라이버(120)와, 상기 액정표시패널(110)의 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)로 스캔 신호를 공급하기 위한 게이트 드라이버(130)와, 게이트 드라이버(130)와 데이터 드라이버(120)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(150)를 포함한다.

본 발명의 액정표시장치는 타이밍 컨트롤러(150) 또는 도시되지 않은 외부의 시스템으로부터 공급된 데이터 신호(Data R,G,B)를 변조하는 데이터 변조부(180)와, 상기 액정표시패널(110)에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛(170)을 더 포함한다.

액정표시패널(110)은 액정 셀마다 스위칭 소자로써, 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다. 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극은 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 접속되고, 소스 전극은 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)에 접속되며, 드레인 전극은 액정 셀(Clc)의 화소전극과 스토리지 캐패시터(Cst)의 일측 전극에 접속된다. 액정 셀(Clc)의 공통 전극에는 공통전압(Vcom)이 공급되고, 스토리지 캐패시터(Cst)는 박막 트랜지스터(TFT)가 턴-온될 때 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)로부터 공급되는 데이터 전압을 충전하여 액정 셀(Clc)의 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.

스캔 펄스가 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급되면, 박막 트랜지스터(TFT)는 턴-온되어 소스 전극과 드레인 전극 사이의 채널을 형성하여 데이터 라인(DL1 내지 DLm) 상의 전압을 액정 셀(Clc)의 화소전극에 공급한다. 이때 액정 셀(Clc)의 액정분자들은 화소 전극과 공통 전극 사이의 전계에 의해 배열이 바뀌면서 입사광을 변조하게 된다.

데이터 드라이버(120)는 타이밍 컨트롤러(150)로부터 공급되는 데이터 구동 제어신호(DCS)에 응답하여 데이터 신호를 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)에 공급한다. 또한, 데이터 드라이버(120)는 타이밍 컨트롤러(150)로부터 입력된 영상 데이터(Data R, G, B)를 샘플링하여 래치한 다음 감마전압 발생부로부터 공급된 감마기준전압을 기준으로 액정표시패널(110)의 액정 셀(Clc)에서 계조를 표현할 수 있는 아날로그 데이터 전압으로 변환시켜 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)에 공급한다.

여기서, 상기 타이밍 컨트롤러(150)로부터 공급되는 데이터 구동 제어신호(DCS)는 SSP, SSC, SOE, POL 등을 포함한다.

게이트 드라이버(130)는 타이밍 컨트롤러(150)로부터 공급되는 게이트 구동 제어신호(GCS)에 의해 스캔 펄스 즉, 게이트 드라이버(130)는 스캔 펄스를 순차적으로 발생하여 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급한다.

여기서, 상기 타이밍 컨트롤러(150)로부터 공급되는 게이트 구동 제어신호(GCS)는 GSP, GSC, GOE 등을 포함한다.

타이밍 컨트롤러(150)는 시스템(100)으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호(Vsync/Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 클럭 신호(clk) 및 데이터 신호(Data R, G, B)를 이용하여 데이터 드라이버(120) 및 게이트 드라이버(130)를 제어한다.

백라이트 유닛(170)은 플래싱(flashing) 방법으로 구동된다.

데이터 변조부(180)는 입력된 데이터 R,G,B 신호를 액정표시패널(110)의 영역별로 변조하여 잔상 발생을 개선하는 역할을 한다. 보다 구체적으로 데이터 변조부(180)는 액정표시패널(110)의 중간영역을 기준으로 상/하단의 잔상 발생을 개선하는 역할을 한다.

데이터 변조부(180)는 이전 프레임의 데이터 R,G,B 신호를 프레임별로 저장하는 프레임 메모리(181)와, 상기 프레임 메모리(181)의 이전 프레임의 데이터 R,G,B 신호와 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호를 비교하는 데이터 비교부(183)와, 상기 데이터 비교부(183)로부터의 출력 신호를 이용하여 선택기(186)를 제어하는 선택 제어부(185)를 포함한다.

데이터 변조부(183)는 이전 프레임의 데이터 R,G,B 신호와 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호 및 수직 동기신호(Vsync)를 이용하여 데이터를 변조하는 제1 데이터 변조 계산부(188a)와, 상기 이전 프레임의 데이터 R,G,B 신호와 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호 및 수직 동기신호(Vsync)를 이용하여 데이터를 변조하는 제2 데이터 변조 계산부(188b)를 더 포함한다.

프레임 메모리(181)는 이전 프레임의 데이터 R,G,B 신호를 수신하고, 수신된 이전 프레임의 데이터 R,G,B 신호를 데이터 비교부(183), 제1 및 제2 데이터 변조 계산부(188a, 188b)에 공급한다.

데이터 비교부(183)는 이전 프레임의 데이터 R,G,B 신호와 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호를 비교하고, 비교하여 얻어진 출력 신호를 선택 제어부(185)에 공급한다.

또한, 상기 데이터 비교부(183)는 기준 데이터 신호를 데이터 드라이버(120)로 출력한다. 본 발명에서는 상기 데이터 비교부(183)로부터 데이터 드라이버(120)로 공급되는 기준 데이터 신호를 제1 출력 데이터 신호(M1 Data)라고 정의한다.

제1 출력 데이터 신호(M1 Data)는 기준 게이트 라인과 연결된 화소들로 공급되는 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호이다. 본 발명에서는 일 예로 상기 기준이 되는 화소들과 연결된 게이트 라인을 n/2 번째 게이트 라인(GL n/2)으로 정의한다. 따라서, 상기 제1 출력 데이터 신호(M1 Data)는 n/2 번째 게이트 라인(GL n/2)과 연결된 화소들에 공급된다.

제1 데이터 변조 계산부(188a)는 이전 프레임 데이터 R,G,B 신호와 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호 및 수직 동기신호(Vsync)를 공급받고, 수학식 1에 따라 계산을 수행한다.

이상에서의 A는 이전 프레임의 데이터 R,G,B 신호를 의미하며, B는 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호를 의미한다.

또한, k는 비례상수로써, 액정표시장치의 해상도에 따라 가변된다. j는 데이터의 변동 가중치를 결정하는 것으로써, 액정의 응답특성에 따라 가변된다.

또한, a는 n/2 번째 게이트 라인(GL n/2)으로부터 해당 게이트 라인과의 거리를 의미한다.

제1 데이터 변조 계산부(188a)는 수학식1에 따라 변조된 데이터 신호를 선택기(186)로 출력한다.

상기 제1 데이터 변조 계산부(188a)로부터 변조된 데이터 신호는 이전 프레임의 데이터 R,G,B 신호의 계조가 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호의 계조보다 작은 경우에 선택기(186)에 의해 액정표시패널(110)의 해당 데이터 라인으로 공급된다.

제2 데이터 변조 계산부(188b)는 이전 프레임 데이터 R,G,B 신호와 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호 및 수직 동기신호(Vsync)를 공급받고, 수학식 2에 따라 계산을 수행한다.

이상에서의 A는 이전 프레임의 데이터 R,G,B 신호를 의미하며, B는 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호를 의미한다.

또한, k는 비례상수로써, 액정표시장치의 해상도에 따라 가변된다. j는 데이터의 변동 가중치를 결정하는 것으로써, 액정의 응답특성에 따라 가변된다.

또한, a는 n/2 번째 게이트 라인(GL n/2)으로부터 해당 게이트 라인과의 거리를 의미한다.

제2 데이터 변조 계산부(188b)는 수학식 2에 따라 변조된 데이터 신호를 선택기(186)로 출력한다.

상기 제2 데이터 변조 계산부(188b)로부터 변조된 데이터 신호는 이전 프레임의 데이터 R,G,B 신호의 계조가 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호의 계조보다 큰 경우에 선택기(186)에 의해 액정표시패널(110)의 해당 데이터 라인으로 공급된다.

선택기(186)는 상기 선택 제어부(185)로부터의 선택 제어신호에 의해 상기 제1 데이터 변조 계산부(188a) 또는 제2 데이터 변조 계산부(188b)로부터 각각 출력되는 변조된 데이터 신호중 어느 하나를 선택하여 출력단으로 출력한다.

본 발명에서는 상기 선택기(186)로부터 출력되는 변조된 데이터 신호를 제2 출력 데이터 신호(M2 Data)라고 정의한다.

선택 제어부(185)는 상기 데이터 비교부(183)로부터 출력된 신호를 이용하여 상기 선택기(186)를 제어하는 선택 제어신호를 생성한다.

예를 들면, 상기 선택 제어부(185)는 이전 프레임의 데이터 R,G,B 신호의 계조가 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호의 계조보다 작은 경우, 제1 데이터 변조 계산부(188a)로부터 출력되는 데이터 신호가 선택되도록 상기 선택기(186)를 제어한다.

또한, 상기 선택 제어부(185)는 이전 프레임의 데이터 R,G,B 신호의 계조가 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호의 계조보다 큰 경우, 제2 데이터 변조 계산부(188b)로부터 출력되는 데이터 신호가 선택되도록 상기 선택기(186)를 제어한다.

상기 선택기(186)로부터 제1 데이터 변조 계산부(188a)가 선택되면, 해당 데이터 라인에는 수학식 1에 의해서 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호의 계조보다 더 높은 계조의 변조된 데이터 신호가 선택기(186)로부터 출력된다. 따라서, 변조된 데이터 신호의 계조는 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호의 계조와 계조 차이가 커짐에 따라 잔상을 개선할 수 있다.

상기 선택기(186)로부터 제2 데이터 변조 계산부(188b)가 선택되면, 해당 데이터 라인에는 수학식 2에 의해서 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호의 계조보다 더 낮은 계조의 변조된 데이터 신호가 선택기(186)로부터 출력된다. 따라서, 변조된 데이터 신호의 계조는 현재 프레임의 데이터 R,G,B 신호의 계조와 계조 차이가 커짐에 따라 잔상을 개선할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널의 상/하단에 공급되는 데이터 신호를 변조함으로써, 액정표시장치의 상/하단 잔상발생을 개선할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 화소들에 데이터 신호가 충전되는 파형도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 n/2 번째 게이트 라인(GL n/2)을 기준으로 첫번째 게이트 라인(GL 1)과 연결된 화소들 에 변조된 데이터 신호 및 영상 데이터 신호가 공급된다. 또한, n번째 게이트 라인(GL n)과 연결된 화소들에 변조된 데이터 신호 및 영상 데이터 신호가 공급된다.

상기 변조된 데이터 신호는 데이터 변조부로부터 출력되는 변조된 신호로써, 첫번째 게이트 라인(GL 1)과 n번째 게이트 라인(GL n)에 연결된 화소들에 변조 데이터 공급 구간(S1, S2)동안 공급된다.

여기서, 상기 첫번째 게이트 라인(GL 1)과 n번째 게이트 라인(GL n)에 연결된 화소들로 공급되는 변조된 데이터 신호는 동일한 계조의 데이터 신호일 수 있고, 상이한 계조의 데이터 신호일 수 있다.

상기 변조된 데이터 신호가 공급되는 구간(S1, S2)의 변조된 데이터 신호의 계조는 영상 데이터 신호가 공급되는 구간(S3)의 영상 데이터 신호의 계조와 계조 차이가 크게 변조된다.

즉, 본 발명은 액정표시장치의 상/하단에 잔상이 발생하는 구간에 있어서, 이전 프레임의 데이터 신호와 현재 프레임의 데이터 신호를 비교하여 잔상이 발생하는 구간에 영상 데이터 신호의 계조와 큰 차이를 가지는 변조된 데이터 신호를 공급함으로써, 잔상을 개선할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 데이터 신호를 변조하여 잔상 발생을 개선함으로써, 액정표시장치의 표시품질을 향상시킬 수 있다.

이상의 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 데이터 변조부의 구성을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 화소들에 데이터 신호가 충전되는 파형도이다.

Claims (6)

1. 액정표시패널:

   상기 액정표시패널의 중간영역의 게이트 라인의 화소들을 기준으로 상/하단의 게이트 라인들에 대응하는 화소들로 공급되는 이전 프레임의 데이터 신호와 현재 프레임의 데이터 신호를 비교하고, 비교 결과에 따라 현재 프레임의 데이터 신호를 변조하는 데이터 변조부; 및

   상기 액정표시패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고,

   상기 데이터 변조부는,

   상기 중간영역의 게이트 라인으로부터 상기 상/하단의 게이트 라인들 중에서 데이터 신호가 공급되는 화소와 대응하는 어느 하나의 게이트 라인까지의 거리에 따라 상기 현재 프레임의 데이터 신호의 계조의 변조량을 달리하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 데이터 변조부는,

   상기 이전 프레임의 데이터 신호를 수신하는 프레임 메모리;

   상기 프레임 메모리로부터 출력된 이전 프레임의 데이터 신호와 현재 프레임의 데이터 신호를 비교하는 데이터 비교부;

   상기 데이터 비교부로부터의 출력 신호를 이용하여 선택기를 제어하는 선택 제어부; 및

   상기 프레임 메모리로부터 출력된 이전 프레임의 데이터 신호와 현재 프레임의 데이터 신호를 이용하여 변조된 데이터 신호를 생성하는 제1 및 제2 데이터 변조 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 데이터 비교부는 상기 기준이 되는 중간 영역의 화소들에 공급되는 기준 데이터 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제2 항에 있어서,

   상기 제1 데이터 변조 계산부는 이전 프레임의 데이터 신호가 현재 프레임의 데이터 신호보다 작은 계조인 경우에 상기 현재 프레임의 데이터 신호의 계조를 증가시킨 변조 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제2 항에 있어서,

   상기 제2 데이터 변조 계산부는 이전 프레임의 데이터 신호가 현재 프레임의 데이터 신호보다 큰 계조인 경우에 상기 현재 프레임의 데이터 신호의 계조를 감소시킨 변조 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 제1 항에 있어서,

   상기 백라이트 유닛은 플래싱(flashing) 구동인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

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