KR20060128554A

KR20060128554A - 액정표시장치와 그 구동방법

Info

Publication number: KR20060128554A
Application number: KR1020050050078A
Authority: KR
Inventors: 신광훈; 안지영
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2006-12-14

Abstract

본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 응답특성을 향상시키고 색번짐이나 원치않는 색차를 줄이도록 한 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

이 액정표시장치는 적색 데이터를 미리 설정된 적색 변조 데이터로 변조하는 적색 데이터 변조기와; 녹색 데이터를 미리 설정된 녹색 변조 데이터로 변조하는 녹색 데이터 변조기와; 청색 데이터를 미리 설정된 청색 변조 데이터로 변조하는 청색 데이터 변조기와; 상기 변조기들에 의해 변조된 데이터를 표시하는 액정표시패널을 구비한다.

Description

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

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

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

도 3은 고속 구동장치의 일례를 나타내는 도면.

도 4는 액정표시장치에서 적색, 녹색 및 청색의 응답특성과 광세기를 나타내는 그래프.

도 5는 도 3에 도시된 고속 구동장치가 적용된 액정표시장치에서 원치 않는 색차가 나타내는 일예를 보여 주는 이미지.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블록도.

도 7은 도 6에 도시된 변조부를 상세히 나타내는 블록도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

61 : 타이밍 콘트롤러 62 : 변조부

63 : 데이터 구동부 64 : 게이트 구동부

65 : 데이터라인 66 : 게이트라인

67 : 액정표시패널 71R, 71G, 71B : 프레임 메모리

72R, 72G, 72B : 룩업 테이블

액정표시소자(Liquid Crystal Display)는 비디오신호에 따라 액정셀들의 광투과율을 조절하여 화상을 표시하게 된다.

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

액정표시소자는 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 액정표시소자에서 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 프레임으로 진행되므로 동영상에서 화면이 흐릿하게 되는 모션 블러링(Motion Burring) 현상이 나타나게 된다.

도 1을 참조하면, 종래의 액정표시소자는 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, 액정표시소자는 동영상에서 모션 블러링 현상이 나타나게 되고, 명암비(Contrast ratio)의 저하로 인하여 화질이 떨어지게 된다.

이러한 액정표시소자의 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 고속 구동방법은 도 2와 같은 원리로 데이터를 변조하게 된다.

도 2를 참조하면, 고속 구동방법은 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 데이터의 계조 변화를 비교하고 그 데이터들 사이에 계조변화가 있으면, 미리 설정된 변조 데이터의 전압으로 현재 프레임의 데이터를 변조한다. 이 고속 구동방법이 구 현된 고속 구동장치는 도 3과 같이 구현될 수 있다.

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

프레임 메모리(33)는 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 아래의 표 1과 같이 n 번째 프레임 데이터(Fn)와 프레임 메모리(33)로부터의 n-1 번째 프레임 데이터(Fn-1)를 어드레스로 하여 변조 데이터(MRGB)를 선택함으로써 데이터를 변조한다. 이 룩업 테이블(34)은 읽기 전용 메모리(Read Only Memory, ROM)와 메모리 어드레스 제어회로를 포함한다.

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

표 1에 있어서, 최좌측열은 이전 프레임(Fn-1)의 데이터 계조이며, 최상측행은 현재 프레임(Fn)의 데이터 계조이다.

그런데 액정셀의 응답특성은 적, 녹 및 청색에 따라 도 4에서 알 수 있는 바 광의 세기(intensity)와 응답시간(time)이 다르다. 종래의 고속 구동장치는 이러한 적, 녹 및 청색 별로 다른 응답특성을 고려하지 않고 RGB가 혼합된 데이터의 계조에 기반하여 데이터를 변조하고 있다. 그 결과, 종래의 고속 구동장치에 의해 변조된 동화상 데이터를 액정표시장치에 표시할 때, 특정 색을 구현할 경우에 도 5와 같이 색차, 예컨대 청색조(bluish)의 원치 않는 색이나 색번짐이 나타나게 된다.

이와 같이 고속 구동장치는 이전 프레임 데이터를 룩업 테이블(34)에 교대로 공급하기 위하여 2 개의 프레임 메모리(33a, 33b)가 필요하다. 이러한 프레임 메모리는 회로비용을 상승시키는 요인으로 작용하므로 그 프레임 메모리의 개수나 메모리 용량을 줄일 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 응답특성을 향상시키고 색번짐이나 원치않는 색차를 줄이도록 한 액정표시장치와 그 구동방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치는 적색 데이터 를 미리 설정된 적색 변조 데이터로 변조하는 적색 데이터 변조기와; 녹색 데이터를 미리 설정된 녹색 변조 데이터로 변조하는 녹색 데이터 변조기와; 청색 데이터를 미리 설정된 청색 변조 데이터로 변조하는 청색 데이터 변조기와; 상기 변조기들에 의해 변조된 데이터를 표시하는 액정표시패널을 구비한다.

상기 액정표시장치는 상기 변조기들에 의해 변조된 데이터를 상기 액정표시패널의 데이터라인들에 공급하는 데이터 구동부와; 상기 액정표시패널의 게이트라인들에 스캔펄스를 순차적으로 공급하는 게이트 구동부와; 상기 데이터 구동부 및 상기 게이트 구동부의 동작 타이밍을 제어함과 아울러 상기 변조기들에 상기 적색, 녹색, 및 청색 데이터를 분리 공급하고 상기 변조기들에 의해 변조된 데이터를 상기 데이터 구동부에 공급하기 위한 타이밍 콘트롤러를 더 구비한다.

상기 액정표시장치의 구동방법은 적색 데이터를 미리 설정된 적색 변조 데이터로 변조하는 단계와; 녹색 데이터를 미리 설정된 녹색 변조 데이터로 변조하는 단계와; 청색 데이터를 미리 설정된 청색 변조 데이터로 변조하는 단계와; 상기 변조기들에 의해 변조된 데이터를 액정표시패널에 표시하는 단계를 포함한다.

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

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 데이터라인(65)과 게이트라인(66)이 교차되며 그 교차부에 액정셀(Clc)을 구동하기 위한 TFT가 형 성된 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, 각 색별로 소스 데이터를 미리 설정된 변조 데이터(MR/MG/MB)로 변조하는 변조부(62)와, 데이터 구동부(63)와 게이트 구동부(64)를 제어함과 아울러 변조부(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.

타이밍 콘트롤러(61)는 수직/수평 동기신호(V,H)와 픽셀클럭(CLK)을 이용하여 게이트 구동부(64)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC), 데이터 구동부(63)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC) 및 변조부(62)를 제어하기 위한 제어신호를 발생한다. 그리고 타이밍 콘트롤러(61)는 픽셀클럭(CLK)에 맞추어 디지털 비디 오 데이터(RGB)를 샘플링하고 그 데이터(RGB)를 색별로 분리하여 소스 데이터(SRGB)로써 변조부(62)에 공급함과 아울러 변조부(62)로부터의 변조 데이터(MR/MG/MB)를 데이터 구동부(63)에 공급한다.

변조부(62)는 이전 프레임 데이터와 현재 프레임 데이터를 각 색별로 비교하고, 그 비교 결과 수학식 3 내지 5의 조건으로 미리 각 색별로 설정된 변조 데이터(MR/MG/MB)를 이용하여 타이밍 콘트롤러(61)로부터의 소스 데이터(RGB)를 변조하고 변조 데이터(MR/MG/MB)를 타이밍 콘트롤러(61)에 공급한다. 변조 데이터(MR/MG/MB)는 룩업 테이블 내의 메모리, 예를 들면 전기적 소거 및 프로그램 가능 ROM(Electrically Erasable and Programmable ROM, EEPROM)에 저장된다.

Fn(R) < Fn-1(R) ---> Fn(MR) < Fn(R)

Fn(G) < Fn-1(G) ---> Fn(MG) < Fn(G)

Fn(B) < Fn-1(B) ---> Fn(MB) < Fn(B)

Fn(R) = Fn-1(R) ---> Fn(MR) = Fn(R)

Fn(G) = Fn-1(G) ---> Fn(MG) = Fn(G)

Fn(B) = Fn-1(B) ---> Fn(MB) = Fn(B)

Fn(R) > Fn-1(R) ---> Fn(MR) > Fn(R)

Fn(G) > Fn-1(G) ---> Fn(MG) > Fn(G)

Fn(B) > Fn-1(B) ---> Fn(MB) > Fn(B)

수학식 3 내지 수학식 5에서 알 수 있는 바 변조 데이터(MR/MG/MB)는 동일한 색의 데이터 값이 이전 프레임(Fn-1)보다 현재 프레임(Fn)에서 더 커지면 현재 프레임(Fn)보다 더 큰 값인 반면에, 이전 프레임(Fn-1)보다 현재 프레임(Fn)에서 더 작아지면 현재 프레임(Fn)보다 더 작은 값이다. 그리고 변조 데이터(MR/MG/MB)는 동일한 색에서 그 데이터 값이 이전 프레임(Fn-1)과 현재 프레임(Fn)에서 동일하면 현재 프레임(Fn)과 동일한 값으로 설정된다.

각 색의 변조 데이터들(MR/MG/MB)은 각 색의 응답특성과 광세기를 측정하여 각 색의 계조별로 선택된다.

한편, 타이밍 콘트롤러(61)와 변조부(62)는 일체화되어 원칩으로 집적될 수 있다.

데이터 구동부(63)는 쉬프트레지스터, 타이밍 콘트롤러(61)로부터의 변조 데이터(MR/MG/MB)를 일시저장하기 위한 레지스터, 쉬프트레지스터로부터의 클럭신호에 응답하여 변조 데이터(MR/MG/MB)를 1 라인분씩 저장하고 저장된 1 라인분의 변조 데이터(MR/MG/MB)를 동시에 출력하기 위한 래치, 래치로부터의 변조 데이터(MR/MG/MB) 값에 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 변조 데이터(MR/MG/MB)를 입력받고 그 변조 데이터(MR/MG/MB)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 공급될 1 수평라인의 액정셀들(Clc)을 선택한다. 데이터 구동부(63)로부터 발생되는 데이터들은 스캔펄스에 동기됨으로써 선택된 1 수평라인의 액정셀(Clc)에 공급된다.

도 7은 데이터 변조부(62)를 상세히 나타낸다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 변조부(62)는 적색 데이터를 변조하기 위한 적색 데이터 변조부(62R), 녹색 데이터를 변조하기 위한 녹색 데이터 변조부(62G), 및 청색 데이터를 변조하기 위한 청색 데이터 변조부(62B)를 구비한다.

적색 데이터 변조부(62R)는 적색 데이터(R)를 저장하기 위한 프레임 메모리(71R)와, 적색 데이터를 변조하기 위한 룩업 테이블(72R)을 포함한다. 프레임 메모리(71R)는 적색 데이터를 프레임 단위로 저장하고 저장된 데이터를 출력하여 룩업 테이블(72R)에 이전 프레임 데이터 즉, n-1 번째 프레임의 적색 데이터(Fn-1)를 공급한다. 룩업 테이블(72R)은 n 번째 프레임의 적색 데이터(Fn)와 프레임 메모리(71R)로부터의 n-1 번째 프레임의 적색 데이터(Fn-1)를 어드레스로 하여 적색의 변조 데이터(MR)를 선택함으로써 적색 데이터(R)를 변조한다.

녹색 데이터 변조부(62G)는 녹색 데이터(G)를 저장하기 위한 프레임 메모리(71G)와, 녹색 데이터를 변조하기 위한 룩업 테이블(72G)을 포함한다. 프레임 메모리(71G)는 녹색 데이터를 프레임 단위로 저장하고 저장된 데이터를 출력하여 룩업 테이블(72G)에 이전 프레임 데이터 즉, n-1 번째 프레임의 녹색 데이터(Fn-1)를 공급한다. 룩업 테이블(72G)은 n 번째 프레임의 녹색 데이터(Fn)와 프레임 메모리(71R)로부터의 n-1 번째 프레임의 녹색 데이터(Fn-1)를 어드레스로 하여 녹색의 변조 데이터(MG)를 선택함으로써 녹색 데이터(G)를 변조한다.

청색 데이터 변조부(62B)는 청색 데이터(B)를 저장하기 위한 프레임 메모리(71B)와, 청색 데이터를 변조하기 위한 룩업 테이블(72B)을 포함한다. 프레임 메모리(71B)는 청색 데이터를 프레임 단위로 저장하고 저장된 데이터를 출력하여 룩업 테이블(72B)에 이전 프레임 데이터 즉, n-1 번째 프레임의 청색 데이터(Fn-1)를 공급한다. 룩업 테이블(72B)은 n 번째 프레임의 청색 데이터(Fn)와 프레임 메모리(71R)로부터의 n-1 번째 프레임의 청색 데이터(Fn-1)를 어드레스로 하여 청색의 변조 데이터(MB)를 선택함으로써 청색 데이터(B)를 변조한다.

각 룩업 테이블들(72R, 72G, 72B)은 ROM과 메모리 어드레스 제어회로를 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시소자의 구동방법 및 장치는 데이터를 압축한 후에 프레임 메모리에 저장하고 프레임 메모리로부터 읽어 들인 데이터를 복원한다. 그 결과, 본 발명에 따른 액정표시소자의 구동방법 및 장치는 데이터의 변조를 통해 액정의 응답속도를 빠르게 하여 표시품질을 높이고 프레임 메모리의 개수와 용량을 줄여 회로 비용을 저감할 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

적색 데이터를 미리 설정된 적색 변조 데이터로 변조하는 적색 데이터 변조기와;

녹색 데이터를 미리 설정된 녹색 변조 데이터로 변조하는 녹색 데이터 변조기와;

청색 데이터를 미리 설정된 청색 변조 데이터로 변조하는 청색 데이터 변조기와;

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

상기 변조기들에 의해 변조된 데이터를 상기 액정표시패널의 데이터라인들에 공급하는 데이터 구동부와;

상기 액정표시패널의 게이트라인들에 스캔펄스를 순차적으로 공급하는 게이트 구동부와;

상기 데이터 구동부 및 상기 게이트 구동부의 동작 타이밍을 제어함과 아울러 상기 변조기들에 상기 적색, 녹색, 및 청색 데이터를 분리 공급하고 상기 변조기들에 의해 변조된 데이터를 상기 데이터 구동부에 공급하기 위한 타이밍 콘트롤러를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
적색 데이터를 미리 설정된 적색 변조 데이터로 변조하는 단계와;

녹색 데이터를 미리 설정된 녹색 변조 데이터로 변조하는 단계와;

청색 데이터를 미리 설정된 청색 변조 데이터로 변조하는 단계와;

상기 변조기들에 의해 변조된 데이터를 액정표시패널에 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 3 항에 있어서,

상기 변조기들에 의해 변조된 데이터를 상기 액정표시패널의 데이터라인들에 공급하는 단계와;

상기 액정표시패널의 게이트라인들에 스캔펄스를 순차적으로 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.