KR20060054865A - 액정표시장치와 그 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정의 응답특성을 빠르게 할 때 나타나는 화질 저하를 줄이도록 한 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

이 액정표시장치와 그 구동방법은 제1 소스 데이터를 제1 변조 데이터로 변조하고, 상기 제1 변조 데이터를 제2 소스 데이터와 비교하여 제2 변조 데이터를 선택한 후에, 상기 제2 변조 데이터에 의해 변조된 데이터를 표시한다.

Description

액정표시장치와 그 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}

도 1은 통상의 액정표시장치에 있어서 데이터에 따른 휘도 변화를 나타내는 파형도이다.

도 2는 고속 구동방식에 있어서 데이터 변조에 따른 휘도 변화의 일례를 나타내는 파형도이다.

도 3은 고속 구동장치의 일례를 나타내는 회로도이다.

도 4는 한 프레임기간보다 작은 시간에 액정셀이 목표휘도에 도달되게 하는 변조 데이터에서 초래되는 액정의 과도응답을 나타내는 도면이다.

도 5는 도 4와 같은 액정의 과도응답에 의해 스크롤 화상에서의 보색왜곡을 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블록도이다.

도 7은 도 6에 도시된 변조기를 상세히 나타내는 회로도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 응답특성을 나타내는 파형도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

61 : 타이밍 콘트롤러 62 : 변조기

63 : 데이터 구동부 64 : 게이트 구동부

65 : 데이터라인 66 : 게이트라인

67 : 액정표시패널 73 : 프레임 메모리

74 : 룩업 테이블

SW : 스위치

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 액정의 응답특성을 빠르게 할 때 나타나는 화질 저하를 줄이도록 한 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

액정표시장치는 비디오신호에 따라 액정셀들의 광투과율을 조절하여 화상을 표시하게 된다.

이러한 액정표시장치 중에서 액정셀마다 스위칭소자가 형성된 액티브 매트릭스(Active Matrix) 타입의 액정표시장치는 스위칭소자의 능동적인 제어가 가능하기 때문에 동영상 구현에 유리하다. 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치에 사용되는 스위칭소자로는 주로 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 "TFT"라 한다)가 이용되고 있다.

액정표시장치는 수학식 1 및 2에서 알 수 있는 바, 액정의 고유한 점성과 탄성 등의 특성에 의해 응답속도가 느린 단점이 있다.

여기서, τr는 액정에 전압이 인가될 때의 라이징 타임(rising time)을, Va는 인가전압을, VF는 액정분자가 경사운동을 시작하는 프리드릭 천이 전압(Freederick Transition Voltage)을, d는 액정셀의 셀갭(cell gap)을,

(gamma)는 액정분자의 회전점도(rotational viscosity)를 각각 의미한다.

여기서, τf는 액정에 인가된 전압이 오프된 후 액정이 탄성 복원력에 의해 원위치로 복원되는 폴링타임(falling time)을, K는 액정 고유의 탄성계수를 각각 의미한다.

현재까지 액정표시장치에서 가장 일반적으로 사용되어 왔던 액정 모드인 TN 모드(Twisted Nematic mode)의 액정 응답속도는 액정 재료의 물성과 셀갭 등에 의해 달라질 수 있지만 통상, 라이징 타임이 20-80ms이고 폴링 타임이 20-30ms이다. 이러한 액정의 응답속도는 한 프레임기간(NTSC : 16.67ms)보다 길다. 이 때문에 도 1과 같이 액정셀에 충전되는 전압이 원하는 전압에 도달하기 전에 다음 프레임 으로 진행되므로 동영상에서 화면이 흐릿하게 되는 모션 블러링(Motion Burring) 현상이 나타나게 된다.

도 1을 참조하면, 액정표시장치는 느린 응답속도로 인하여 한 레벨에서 다른 레벨로 데이터(VD)가 변할 때 그에 대응하는 표시 휘도(BL)가 원하는 휘도에 도달하지 못하게 되어 원하는 색과 휘도를 표현하지 못하게 된다. 그 결과, 액정표시장치는 동영상에서 모션 블러링 현상이 나타나게 되고, 명암비(Contrast ratio)의 저하로 인하여 화질이 떨어지게 된다.

이러한 액정표시장치의 느린 응답속도를 해결하기 위하여, 미국특허 제5,495,265호와 PCT 국제공개번호 WO 99/05567에는 룩업 테이블을 이용하여 데이터의 변화여부에 따라 데이터를 변조하는 방안(이하, '고속구동'이라 한다)이 제안된 바 있다. 이 고속구동방법은 도 2와 같은 원리로 데이터를 변조하게 된다.

도 2를 참조하면, 고속구동방법은 입력 데이터(VD)를 미리 설정된 변조 데이터(MVD)로 변조하고 그 변조 데이터(MVD)를 액정셀에 인가하여 원하는 휘도(MBL)를 얻게 된다. 이 고속 구동방법은 한 프레임기간 내에 입력 데이터의 휘도값에 대응하여 원하는 휘도를 얻을 수 있도록 데이터의 변화여부에 기초하여 수학식 1에서

을 크게 하게 된다. 따라서, 고속 구동방법을 이용하는 액정표시소자는 액정의 늦은 응답속도를 데이터값의 변조로 보상하여 동영상에서 모션 블러링 현상을 완화시킨다.

다시 말하여, 고속 구동방법은 이전 프레임과 현재 프레임 사이에서 데이터 를 비교하고 그 데이터들 사이에 변화가 있으면, 미리 설정된 변조 데이터로 현재 프레임의 데이터를 변조한다. 이러한 고속 구동방법이 구현된 고속 구동장치는 도 3과 같이 구현될 수 있다.

도 3을 참조하면, 고속 구동장치는 데이터 입력라인(32)으로부터의 데이터를 저장하기 위한 프레임 메모리(33)와, 데이터를 변조하기 위한 룩업 테이블(34)을 구비한다.

프레임 메모리(33)는 픽셀 클럭에 맞추어 데이터를 프레임 단위로 저장하고 저장된 데이터를 출력하여 룩업 테이블(34)에 이전 프레임 데이터 즉, n-1 번째 프레임 데이터(Fn-1)를 공급한다.

룩업 테이블(34)은 데이터 입력라인(32)으로부터의 n 번째 프레임 데이터(Fn)와 프레임 메모리(33)로부터의 n-1 번째 프레임 데이터(Fn)를 비교하고 그 비교결과에 대응하는 변조 데이터(MRGB)를 표 1에서 선택하여 데이터를 변조한다. 표 1의 변조 데이터(MRGB)는 읽기 전용 메모리(Read Only Memory, ROM)에 저장된다.

구분	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
0	0	2	3	4	5	6	7	9	10	12	13	14	15	15	15	15
1	0	1	3	4	5	6	7	8	10	12	13	14	15	15	15	15
2	0	0	2	4	5	6	7	8	10	12	13	14	15	15	15	15
3	0	0	1	3	5	6	7	8	10	11	13	14	15	15	15	15
4	0	0	1	3	4	6	7	8	9	11	12	13	14	15	15	15
5	0	0	1	2	3	5	7	8	9	11	12	13	14	15	15	15
6	0	0	1	2	3	4	6	8	9	10	12	13	14	15	15	15
7	0	0	1	2	3	4	5	7	9	10	11	13	14	15	15	15
8	0	0	1	2	3	4	5	6	8	10	11	12	14	15	15	15
9	0	0	1	2	3	4	5	6	7	9	11	12	13	14	15	15
10	0	0	1	2	3	4	5	6	7	8	10	12	13	14	15	15
11	0	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	11	13	14	15	15
12	0	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	12	14	15	15
13	0	0	1	2	3	3	4	5	6	7	8	10	11	13	15	15
14	0	0	1	2	3	3	4	5	6	7	8	9	11	12	14	15
15	0	0	0	1	2	3	3	4	5	6	7	8	9	11	13	15

표 1에 있어서, 최좌측열은 이전 프레임(Fn-1)의 데이터이며, 최상측행은 현재 프레임(Fn)의 데이터이다.

최근에는, 소비자의 요구에 부응하여 액정의 응답속도를 1 프레임기간보다 더 짧은 시간에 맞추려는 연구가 진행되고 있다. 그런데, 도 4와 같이 1 프레임기간보다 짧은 시간에 목표휘도(TBL)에 도달하도록 액정의 응답속도를 맞추게 되면, 액정분자들은 목표휘도(TBL)를 지나서 과도응답하게 되고, 그 결과 액정응답특성에서 오버슈트(Overshoot)(41)가 나타나게 된다. 그리고 그 다음 데이터에서 이전 데이터에서의 과도응답으로 인하여 액정분자의 복귀 시간이 길어지게 된다. 이러한 액정의 과도응답과 복귀시간의 지연은 화질저하를 초래한다. 그 일 예로, 도 5와 같이 일부 화상이 도 5와 같이 우측으로 스크롤(Scroll)될 때 액정의 과도응답과 복귀시간의 지연으로 인하여 움직이는 화상의 좌측 끝단에서 보색의 띠(60)가 심하게 나타나게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 한 프레임기간보다 짭은 시간 내에 목표 휘도에 도달하도록 데이터를 변조할 때 액정의 과도응답과 복귀지연으로 인하여 발생되는 화질 저하를 줄이도록 한 액정표시장치와 그 구동방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치는 제1 소스 데이터를 제1 변조 데이터로 변조한 후에 상기 제1 변조 데이터와 제2 소스 데이터의 비교하여 제2 변조 데이터를 선택하는 변조기와; 상기 변조기에 의해 변조된 데이터를 표시하는 액정표시패널을 구비한다.

상기 액정표시장치는 상기 제2 변조 데이터를 저장하는 프레임 메모리와; 상기 제1 소스 데이터를 상기 프레임 메모리에 공급한 후에 상기 제1 변조 데이터를 상기 프레임 메모리에 공급하는 스위치를 더 구비한다.

상기 변조기는 상기 프레임 메모리로부터 입력되는 데이터와 현재 입력되는 소스 데이터를 어드레스로 하여 상기 변조 데이터를 선택하는 룩업 테이블을 구비한다.

본 발명에 따른 액정표시장치의 구동방법은 제1 소스 데이터를 제1 변조 데이터로 변조하는 단계와; 상기 제1 변조 데이터를 제2 소스 데이터와 비교하여 제2 변조 데이터를 선택하는 단계와; 상기 제2 변조 데이터에 의해 변조된 데이터를 표시하는 단계를 포함한다.

상기 변조 데이터들은 한 프레임기간보다 작은 시간에 상기 액정표시패널의 액정셀이 목표 휘도에 도달되는 값으로 미리 설정된다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예의 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치는 데이터라인(65)과 게이트라인(66)이 교차되며 그 교차부에 액정셀(Clc)을 구동하기 위한 TFT가 형성된 액정표시패널(67)과, 액정표시패널(67)의 데이터라인(65)에 데이터를 공급하기 위한 데이터 구동부(63)와, 액정표시패널(67)의 게이트라인(66)에 스캔펄스를 공급하기 위한 게이트 구동부(64)와, 미리 설정된 변조 데이터(MRGB)로 데이터(RGB)를 변조하는 변조기(62)와, 데이터 구동부(63)와 게이트 구동부(64)를 제어함과 아울러 변조기(62)에 데이터(RGB)를 공급하는 타이밍 콘트롤러(61)를 구비한다.

액정표시패널(67)은 두 장의 유리기판 사이에 액정이 주입되며, 그 하부 유리기판 상에 데이터라인들(65)과 게이트라인들(66)이 상호 직교되도록 형성된다. 데이터라인들(65)과 게이트라인들(66)의 교차부에 형성된 TFT는 게이트라인(66)으로부터의 스캔펄스에 응답하여 데이터라인들(65)로부터의 데이터를 액정셀(Clc)에 공급하게 된다. 이를 위하여, TFT의 게이트전극은 게이트라인(66)에 접속되며, 소스전극은 데이터라인(65)에 접속된다. 그리고 TFT의 드레인전극은 액정셀(Clc)의 화소전극에 접속된다. 또한, 액정표시패널(67)의 하부유리기판 상에는 액정셀 (Clc)의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 캐패시터(Storage Capacitor, Cst)가 형성된다. 이 스토리지 캐패시터(Cst)는 액정셀(Clc)과 전단 게이트라인(66) 사이에 형성될 수도 있으며, 액정셀(Clc)과 별도의 공통라인 사이에 형성될 수도 있다.

데이터 구동부(63)는 쉬프트레지스터, 타이밍 콘트롤러(61)로부터의 변조 데이터(MRGB)를 일시저장하기 위한 레지스터, 쉬프트레지스터로부터의 클럭신호에 응답하여 데이터를 1 라인분씩 저장하고 저장된 1 라인분의 데이터를 동시에 출력하기 위한 래치, 래치로부터의 디지털 데이터값에 대응하여 아날로그 정극성/부극성의 감마보상전압을 선택하기 위한 디지털/아날로그 변환기, 정극성/부극성 감마보상전압이 공급되는 데이터라인(65)을 선택하기 위한 멀티플렉서 및 멀티플렉서와 데이터라인 사이에 접속된 출력버퍼 등으로 구성된다. 이 데이터 구동부(63)는 타이밍 콘트롤러(61)로부터의 변조 데이터(MRGB)를 입력 받고 그 변조 데이터(MRGB)를 타이밍 콘트롤러(61)의 제어 하에 액정표시패널(67)의 데이터라인들(65)에 공급한다.

게이트 구동부(64)는 타이밍 콘트롤러(61)로부터의 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔펄스를 순차적으로 발생하는 쉬프트 레지스터, 스캔펄스의 스윙폭을 액정셀(Clc)의 구동에 적합한 레벨로 쉬프트 시키기 위한 레벨 쉬프터, 출력버퍼 등으로 구성된다. 이 게이트 구동부(64)는 스캔펄스를 게이트라인(66)에 공급함으로써 그 게이트라인(66)에 접속된 TFT들을 턴-온(Turn-on)시켜 데이터의 화소전압 즉, 아날로그 감마보상전압이 공급되는 1 수평라인의 액정셀들(Clc)을 선택한다. 데이터 구동부(63)로부터 발생되는 데이터의 화소전압은 스캔펄스에 동기됨으 로써 스캔펄스에 의해 선택된 1 수평라인의 액정셀(Clc)에 공급된다.

타이밍 콘트롤러(61)는 수직/수평 동기신호(V,H)와 픽셀클럭(CLK)을 이용하여 게이트 구동부(64)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(63)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)를 발생한다. 그리고 타이밍 콘트롤러(61)는 픽셀클럭(CLK)에 맞추어 디지털 소스데이터(SRGB)를 샘플링하고 그 소스데이터(SRGB)를 변조기(62)에 공급한다.

변조기(62) 내의 룩업 테이블에 등재된 변조 데이터(MRGB)는 데이터의 변화시에 1 프레임기간보다 작은 시간 예를 들면, 8ms 내에 목표휘도에 도달하게 하는 데이터로 설정된다. 변조기(62)는 최초 입력된 소스데이터(SRGB)와 그 다음 입력된 소스데이터(SRGB)를 룩업 테이블의 어드레스로 하여 변조 데이터(MRGB)를 선택하고 그 이 후의 데이터들에 대해서 이전 프레임에서 변조된 변조 데이터(MRGB)과 현재 프레임의 소스데이터(SRGB)를 룩업 테이블의 어드레스로 하여 룩업 테이블에서 변조 데이터MRGB)를 선택한다. 변조기(62)에 의해 선택된 변조 데이터(MRGB)는 아래의 수학식 3 내지 5의 조건을 만족한다.

Fn(SRGB) < Fn-1(MRGB, SRGB) ---> Fn(MRGB) < Fn(SRGB)

Fn(SRGB) = Fn-1(MRGB, SRGB) ---> Fn(MRGB) = Fn(SRGB)

Fn(SRGB) > Fn-1(MRGB, SRGB) ---> Fn(MRGB) > Fn(SRGB)

수학식 3 내지 수학식 5에서 알 수 있는 바 변조 데이터(MRGB)는 이전 프레임(Fn-1)의 변조 데이터(MRGB) 및 소스 데이터(SRGB)보다 현재 프레임(Fn)의 소스 데이터(SRGB)가 더 크면 현재 프레임(Fn)의 소스 데이터(SRGB)보다 더 큰 값으로 설정되는 반면에, 이전 프레임(Fn-1)의 변조 데이터(MRGB) 및 소스 데이터(SRGB)보다 현재 프레임(Fn)의 소스 데이터(SRGB)가 더 작으면 현재 프레임(Fn)의 소스 데이터보다 더 작게 설정된다. 그리고 변조 데이터(MRGB)는 이전 프레임(Fn-1)의 변조 데이터(MRGB) 및 소스 데이터(SRGB)과, 현재 프레임(Fn)의 소스 데이터(SRGB)가 동일하면 현재 프레임(Fn)의 소스 데이터(SRGB)와 동일한 값으로 설정된다.

도 5는 데이터 변조기(62)를 상세히 나타낸다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 변조기(62)는 데이터 입력라인(72)으로부터 첫 번째 입력되는 소스데이터(SRGB)와 변조 데이터(MRGB)를 저장하기 위한 프레임 메모리(73)와, 프레임 메모리(73)에 저장된 데이터를 선택하기 위한 스위치(SW)와, 프레임 메모리(73)로부터의 데이터와 입력라인(72)으로부터의 소스 데이터(SRGB)를 어드레스로 하여 미리 설정된 변조 데이터(MRGB)를 출력하는 룩업 테이블(74)을 구비한다.

프레임 메모리(73)는 첫 번째 입력된 소스 데이터(SRGB)와 룩업 테이블(74)에 의해 선택된 변조 데이터(RGB)를 프레임 단위로 저장하고 저장된 데이터를 룩업 테이블(74)에 공급한다.

스위치(SW)는 타이밍 콘트롤러(61)의 제어하여 첫 번째 입력된 소스 데이터를 프레임 메모리(73)에 공급하고 그 이후에 변조기(74)에 의해 선택된 변조 데이 터(MRGB)를 프레임 메모리(73)에 공급한다.

룩업 테이블(74)은 데이터 입력라인(72)으로부터의 소스 데이터(MRGB)와 프레임 메모리(73)로부터의 데이터(MRGB)를 어드레스로 하여 수학식 3 내지 5의 조건에 맞게 미리 설정된 변조 데이터(MRGB)를 선택한다.

한편, 룩업 테이블(74)에 의해 변조되는 데이터는 메모리 용량을 줄이기 위하여 최상위 4 비트 데이터이다. 따라서, 데이터 구동부(63)에 공급되는 변조 데이터(MRGB)는 소스 데이터(SRGB)의 최하위 4 비트 데이터와 변조 데이터(MRGB)의 최상위 4 비트 데이터가 더해진 데이터이다.

도 7과 같이 변조기(62)에 의해 본 발명에 따른 액정표시장치는 한 프레임기간 보다 작은 시간에 목표휘도(TBL)에 도달되게 미리 설정된 변조데이터에서 이전에 변조된 데이터를 현재 입력되는 소스 데이터와 비교하여 액정의 과도응답을 이전 변조 데이터로 보상함으로써 도 8과 같이 액정응답특성의 오버슈트를 줄인다. 따라서, 본 발명의 액정표시장치에서는 한 프레임기간 보다 작은 시간에 액정의 응답특성을 맞추더라도 화상의 스크롤시에 스크롤 방향에서 나타나는 보색 왜곡이 나타나지 않는다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시소자의 메모리 구동방법 및 장치는 한 프레임기간보다 작은 시간에 목표휘도에 도달되게 미리 설정된 변조 데이터로 데이터를 변조할 때 그 변조 데이터를 다음 입력되는 소스 데이터 비교하여 그 소스 데이터를 변조함으로써 액정의 과도응답을 이전 변조 데이터로 보상하여 복귀지연으로 인하여 발생되는 화질 저하를 줄일 수 있다.

이상 설명한 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 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (6)

1. 제1 소스 데이터를 제1 변조 데이터로 변조한 후에 상기 제1 변조 데이터와 제2 소스 데이터의 비교하여 제2 변조 데이터를 선택하는 변조기와;

   상기 변조기에 의해 변조된 데이터를 표시하는 액정표시패널을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 변조 데이터를 저장하는 프레임 메모리와;

   상기 제1 소스 데이터를 상기 프레임 메모리에 공급한 후에 상기 제1 변조 데이터를 상기 프레임 메모리에 공급하는 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 변조기는,

   상기 프레임 메모리로부터 입력되는 데이터와 현재 입력되는 소스 데이터를 어드레스로 하여 상기 변조 데이터를 선택하는 룩업 테이블을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 변조 데이터들은 한 프레임기간보다 작은 시간에 상기 액정표시패널의 액정셀이 목표 휘도에 도달되는 값으로 미리 설정되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제1 소스 데이터를 제1 변조 데이터로 변조하는 단계와;

   상기 제1 변조 데이터를 제2 소스 데이터와 비교하여 제2 변조 데이터를 선택하는 단계와;

   상기 제2 변조 데이터에 의해 변조된 데이터를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 변조 데이터들은 한 프레임기간보다 작은 시간에 액정셀이 목표 휘도에 도달되는 값으로 미리 설정되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.

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