KR20070080043A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20070080043A KR1020060011097A KR20060011097A KR20070080043A KR 20070080043 A KR20070080043 A KR 20070080043A KR 1020060011097 A KR1020060011097 A KR 1020060011097A KR 20060011097 A KR20060011097 A KR 20060011097A KR 20070080043 A KR20070080043 A KR 20070080043A
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 이 장치는 소정의 그룹으로 분할되어 있는 복수의 화소, 이전 영상 신호 및 현재 영상 신호에 기초하여 모션 벡터를 생성하고, 상기 모션 벡터에 따라 중간 영상 신호를 생성하는 모션 벡터 연산부, 상기 모션 벡터에 따라 상기 중간 영상 신호를 보정한 보정 영상 신호를 생성하는 연산 처리부, 그리고 상기 이전 영상 신호와 상기 현재 영상 신호 사이에 상기 보정 영상 신호를 공급받아, 아날로그 중간 데이터 전압으로 변환하여 목표 화소에 공급하는 데이터 구동부를 포함한다. 이전 영상 신호와 현재 영상 신호 사이에 중간 영상 신호를 삽입하고, 중간 영상 신호를 모션 벡터를 함수로 DDC함으로써 블러링을 방지하고 액정의 동작 속도를 향상시킬 수 있다.
액정 표시 장치, 영상 신호 보정부, 모션 벡터, DDC

Description

표시 장치 {DISPLAY DEVICE}
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 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 영상 신호 보정부의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 보정 영상 신호를 도시한 파형도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 신호 보정부의 블록도이다.
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근 퍼스널 컴퓨터나 텔레비전 등의 경량화 및 박형화에 따라 표시 장치도 경량화 및 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 따라 음극선관(cathode ray tube, CRT)이 평판 표시 장치로 대체되고 있다.
이러한 평판 표시 장치에는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 전계 방출 표시 장치(field emission display, FED), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display), 플라스마 표시 장치(plasma display panel, PDP) 등이 있다.
일반적으로 액티브 매트릭스형 평판 표시 장치에서는 복수의 화소가 매트릭스 형태로 배열되며, 주어진 휘도 정보에 따라 각 화소의 광 강도를 제어함으로써 화상을 표시한다. 이 중 액정 표시 장치는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성을 갖는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 액정층에 전기장을 인가하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정의 응답 속도를 빠르게 하면서, 상대적으로 휘도를 높일 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는, 소정의 그룹으로 분할되어 있는 복수의 화소, 이전 영상 신호 및 현재 영상 신호에 기초하여 모션 벡터를 생성하고, 상기 모션 벡터에 따라 중간 영상 신호를 생성하는 모션 벡터 연산부, 상기 모션 벡터에 따라 상기 중간 영상 신호를 보정한 보정 영상 신호를 생성하는 연산 처리부, 그리고 상기 이전 영상 신호와 상기 현재 영상 신호 사이에 상기 보정 영상 신호를 공급받아, 아날로그 중간 데이터 전압으로 변환하여 목표 화소에 공급하는 데이터 구동부를 포함한다.
상기 모션 벡터 연산부는 상기 이전 영상 신호 및 상기 현재 영상 신호에 따 라 후보 모션 벡터들 중 한 모션 벡터를 선택하는 모션 벡터 검출부, 그리고 선택된 상기 모션 벡터에 따라 상기 중간 영상 신호를 생성하는 모션 벡터 보상부를 포함할 수 있다.
상기 모션 벡터는 상기 목표 화소가 포함된 화소 그룹의 동화상의 속도에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 중간 영상 신호는 상기 이전 영상 신호와 상기 현재 영상 신호 사이의 계조를 가질 수 있다.
상기 연산 처리부는 상기 목표 화소의 상기 현재 영상 신호 및 상기 중간 영상 신호 쌍에 대한 예비 보정 신호를 기억하는 룩업 테이블을 포함할 수 있다.
상기 연산 처리부는 상기 모션 벡터와 상기 예비 보정 신호에 따라 상기 보정 영상 신호를 생성하는 보정부를 더 포함할 수 있다.
상기 보정 영상 신호는 상기 모션 벡터의 절대값과 상기 예비 보정 신호와 소정 상수의 곱의 값 중 정수 값을 취하여 상기 중간 영상 신호의 계조와 합한 계조를 가질 수 있다.
상기 모션 벡터 연산부는 상기 현재 영상 신호에 상응하는 모션 벡터를 더 생성하고, 상기 연산 처리부는 상기 모션 벡터에 따라 상기 현재 영상 신호를 더 보정할 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 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도로서, 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이와 연결된 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(550), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다.
표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 주사 신호를 전달하는 복수의 주사 신호선(G1- Gn)과 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다.
주사 신호선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
도 2에 도시한 바와 같이, 각 화소(PX), 예를 들면 i 번째(i＝1, 2, ..., n) 영상 주사 신호선(Gi)과 j 번째(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 주사 신호선(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 인가 받는다. 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 매개로 바로 위의 전단 주사 신호선과 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 2 및 도3은 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 2 및 도3과는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(550)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 두 벌의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 주사선(G1-Gn)과 연결되어 스위칭 소자(Q)를 턴 온시키는 게이트 온 전압(Von)과 턴 오프시키는 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 주사 신호를 주사선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 영상 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(550)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 전압으로서 영상 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 550, 600) 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, 550, 600)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 550, 600)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 제어 신호는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 포함한다.
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) 및 데이터 구동부(500)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 일군의 영상 데이터(DAT)의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 영상 데이터선(D1-Dm)에 영상 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 영상 데이터 전압의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 영상 데이터 전압의 전압 극성"을 줄여 "영상 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 일군의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 전압으로 변환한 다음, 이를 해당 영상 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 게이트 온 전압(Von)을 주사선(G1-Gn)에 인가하여 이 주사선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴 온시킨다. 그러면, 영상 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 전압이 턴 온된 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 액정 표시판 조립체(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타나며, 이를 통하여 원하는 영상을 표시할 수 있다.
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 주사선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소(PX)에 영상 데이터 전압을 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 영상 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 바뀌거나(보기: 행반전, 점반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열반전, 점반전).
한편, 액정 축전기(Clc)의 양단에 전압을 인가하면 액정층(3)의 액정 분자들은 그 전압에 대응하는 안정한 상태로 재배열하고자 하는데, 액정 분자의 응답 속도가 늦기 때문에 안정한 상태에 이르기까지는 어느 정도의 시간이 소요된다. 액정 축전기(Clc)에 인가되는 전압을 계속해서 유지하고 있으면 액정 분자는 안정한 상태에 이르기까지 계속해서 움직이고 그 동안 광투과율 또한 변화한다. 액정 분자가 안정한 상태에 이르러 더 이상 움직이지 않으면 광투과율 또한 일정해진다.
이와 같이 안정한 상태에서의 화소 전압을 목표 화소 전압이라 하고 이때의 광투과율을 목표 광투과율이라 하면, 목표 화소 전압과 목표 광투과율은 일대일 대응 관계가 있다.
그러나 각 화소(PX)의 스위칭 소자(Q)를 턴 온시켜 데이터 전압을 인가하는 시간이 제한되어 있기 때문에, 데이터 전압을 인가하는 동안 액정 분자들이 안정한 상태에 이르기는 어렵다. 그런데 스위칭 소자(Q)가 턴 오프되더라도 액정 축전기(Clc) 양단의 전압차는 여전히 존재하며 이에 따라 액정 분자들이 안정한 상태를 향하여 계속해서 움직인다. 이와 같이 액정 분자들의 배열 상태가 변하면 액정층(3)의 유전율이 바뀌고 이에 따라 액정 축전기(Clc)의 정전 용량이 변화한다. 스위칭 소자(Q)가 턴 오프된 상태에서는 액정 축전기(Clc)의 한 쪽 단자가 부유 (floating) 상태에 있으므로, 누설 전류를 고려하지 않는다면 액정 축전기(Clc)에 저장된 총 전하는 변하지 않고 일정하다. 그러므로 액정 축전기(Clc)의 정전 용량 변화는 액정 축전기(Clc) 양단의 전압, 즉 화소 전압의 변화를 초래한다.
따라서 안정한 상태를 기준으로 한 목표 화소 전압에 대응하는 데이터 전압(앞으로 "목표 데이터 전압"이라 함)을 그대로 화소(PX)에 인가하면, 실제 화소 전압은 목표 화소 전압과 다를 것이고 이에 따라 목표 투과율을 얻을 수 없다. 특히, 목표 투과율이 그 화소(PX)가 애초에 가지고 있던 투과율과 차이가 나면 날수록 실제 화소 전압과 목표 화소 전압의 차이는 더욱 심해진다.
따라서 화소(PX)에 인가하는 데이터 전압을 목표 데이터 전압보다 크거나 작게 할 필요가 있으며 그 방법 중 하나가 바로 DCC(dynamic capacitance compensation)이다.
본 실시예에서 DCC는 신호 제어부(600) 또는 별도의 영상 신호 보정부에서 수행되며 임의의 화소(PX)에 대한 한 프레임의 영상 신호[앞으로 "현재 영상 신호(gN)"라 함]와 그 화소(PX)에 대한 직전 프레임의 영상 신호[앞으로 "이전 영상 신호(gN-1)"라 함]를 기초로 하여 그 화소(PX)에 대한 중간 프레임의 영상 신호[앞으로"중간 영상 신호(gN-1/2)"라 함]를 생성하고, 이를 보정하여 보정된 중간 영상 신호(gN-1/2)[앞으로 " 제1 보정 영상 신호(gN-1/2')"라 함]를 만들어낸다.
그러면 제1 보정 영상 신호(gN-1/2')를 다음과 같은 함수(F1)로 나타낼 수 있 다.
gN-1/2'＝F1(gN, gN-1/2)
이와 같이 하면, 데이터 구동부(500)에서 각 화소(PX)에 인가하는 데이터 전압은 목표 데이터 전압보다 높거나 낮은 전압이 된다.
Figure 112006008583521-PAT00001
위의 [표 1]은 계조의 수효가 256개인 경우 몇 개의 중간 영상 신호(gN-1/2) 및 현재 영상 신호(gN)의 쌍에 대한 제1 보정 영상 신호(gN-1/2')의 예를 나타낸다.
이와 같은 영상 신호 보정을 수행하기 위해서는 이전 프레임의 영상 신호(gN-1)를 기억해둘 기억 공간이 필요하며 프레임 메모리가 이러한 역할을 한다. 또한 위의 [표 1]과 같은 관계를 기억해 둘 룩업 테이블 따위가 필요하다.
그런데 중간 및 현재 영상 신호의 모든 쌍(gN-1/2, gN)에 대하여 제1 보정 영상 신호(gN-1/2')를 기억해 두려면 룩업 테이블의 크기가 매우 커야 하므로, 예를 들면 [표 1]과 같은 정도의 중간 및 현재 영상 신호 쌍(gN-1/2, gN)에 대해서만 제1 보정 영상 신호(gN-1/2')를 기준 제1 보정 영상 신호로서 기억해두고 나머지 중간 및 현재 영상 신호 쌍(gN-1/2, gN)에 대해서는 보간법으로 연산하여 제1 보정 영상 신호(gN-1/2')를 구하는 것이 바람직하다. 임의의 한 중간 및 현재 영상 신호 쌍(gN-1/2, gN)에 대한 보간은 [표 1]에서 해당 영상 신호 쌍(gN-1/2, gN)과 가까운 영상 신호 쌍(gN-1/2, gN)에 대한 기준 제1 보정 영상 신호들을 찾아 그 값들을 기초로 해당 영상 신호 쌍(gN-1/2, gN)에 대한 제1 보정 영상 신호(gN-1/2')를 구하는 것이다.
예를 들면, 디지털 신호인 영상 신호를 상위 비트와 하위 비트로 나누고, 룩업 테이블에는 하위 비트가 0인 중간 영상 신호와 현재 영상 신호 쌍(gN-1/2, gN)에 대한 기준 제1 보정 영상 신호를 기억해둔다. 임의의 중간 및 현재 영상 신호 쌍(gN-1, gN)에 대하여 그 상위 비트를 기초로 관련 기준 제1 보정 영상 신호들을 룩업 테이블에서 찾은 뒤, 중간 및 현재 영상 신호(gN-1/2, gN)의 하위 비트와 룩업 테이블에서 찾은 기준 제1 보정 영상 신호를 이용하여 제1 보정 영상 신호(gN-1/2')를 산출한다.
이러한 영상 신호 및 데이터 전압의 보정은 영상 신호가 나타낼 수 있는 계조 중 최고 계조 또는 최저 계조에 대해서는 행하지 않을 수도 있으며, 행할 수도 있다. 최고 계조 또는 최저 계조에 대해서 보정을 하기 위해서 계조 전압 생성부(550)가 생성하는 계조 전압의 범위를 영상 신호의 계조가 나타내는 목표 휘도 범위(또는 목표 투과율 범위)를 얻기 위하여 필요한 목표 데이터 전압의 범위보다 넓히는 방법을 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면 아래 [수학식 2]와 같이 제2 보정 영상 신호(gN -1/2")를 산출한다.
gN-1/2"＝ gN-1/2 + integer(α│MV│gN-1/2')
여기서 α는 실험으로 얻어진 상수이고, MV는 모션 벡터(motion vector)이다.
모션 벡터(MV)는 동화상의 속도, 즉 이미지(image)의 속도를 말하며, 이는 이미지의 방향과 크기를 같이 포함하는 인자이다.
액정의 느린 반응 속도로 인해 발생하는 블러링 현상은 동화상의 속도가 증가할수록 심해지므로, DCC로 보상해야 하는 정도 또한 동화상의 속도에 비례한다. 따라서 [수학식 2]에 의하면 한 화소(PX)에 대한 제2 보정 영상 신호(gN -1/2")는 그 화소(PX)의 중간 영상 신호(gN-1/2)보다 더 크고, 동화상의 속도가 큰 화소(PX)일수 록 제2 보정 영상 신호(gN-1/2")의 값이 크다. 이와 같이 동화상의 속도가 큰 화소(PX)에서 영상 신호를 과도하게 보상함으로써 블러링을 줄일 수 있다.
그러면 이와 같은 영상 신호 보정을 구현하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 영상 신호 보정부에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 영상 신호 보정부의 블록도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 영상 신호를 도시한 파형도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 영상 신호 보정부(610)는 현재 영상 신호(gN)에 연결되어 있는 메모리부(620), 메모리부(620)에 연결되어 있는 모션 벡터 연산부(630), 그리고 이들에 연결되어 있는 연산 처리부(640)를 포함한다. 영상 신호 보정부(610) 또는 연산 처리부(640)는 도 1에 도시한 신호 제어부(600)에 포함될 수 있고, 별개 장치로 구현될 수도 있다.
메모리부(620)는 프레임 메모리(622) 및 라인 메모리(624)를 포함하며, 이전 영상 신호(gN-1) 및 현재 영상 신호(gN)를 기억한다.
프레임 메모리(622)는 기억되어 있는 이전 영상 신호(gN-1) 중 x 번째 화소행의 y번째 화소[이하 (x, y) 화소라 함]와 주변 화소의 이전 영상 신호(gN-1)를 모션 벡터 연산부(630)에 공급하고, 입력되는 현재 영상 신호(gN)를 기억한다.
라인 메모리(624)는 입력되는 현재 영상 신호(gN) 중 복수 행의 영상 신호를 기억하고, 이를 모션 벡터 연산부(630)에 공급하며, (x, y) 화소의 현재 영상 신호[gN(x, y)]를 연산 처리부(640)에 공급한다.
모션 벡터 연산부(630)는 모션 벡터 검출부(632), 모션 벡터 메모리부(633) 및 모션 벡터 보상부(635)를 포함하며, (x, y) 화소의 현재 영상 신호[gN(x, y)] 및 이전 영상 신호(gN-1)를 기초로 하여 (x, y) 화소에 대한 모션 벡터(MV)를 산출하고, 중간 영상 신호[gN-1/2(x, y)]를 생성한다.
모션 벡터 메모리부(633)는 복수의 모션 벡터(MV)를 기억하고, 이를 모션 벡터 검출부(631)에 공급한다.
모션 벡터 검출부(632)는 프레임 메모리(622)로부터 (x, y) 화소 및 그 주변 화소의 이전 영상 신호(gN-1)를 공급받고, 라인 메모리(624)로부터 (x, y) 화소 및 그 주변 화소의 현재 영상 신호(gN)를 받는다. 또한 모션 벡터 검출부(631)는 모션 벡터 메모리부(633)로부터 몇 개의 후보 모션 벡터를 공급받아 영상 신호가 나타내는 동화상의 속도에 대한 최적의 모션 벡터(MV)를 선택하여 모션 벡터 보상부(635) 및 영상 처리부(640)로 공급한다.
이때, 이전 영상 신호(gN-1)가 공급되는 주변 화소는 한 화면을 k 등분 하고 각 등분된 구역 중 (x, y) 화소가 포함된 구역(앞으로 '목표 구역'이라 함)의 화소를 의미하며, 현재 영상 신호(gN)가 공급되는 주변 화소는 목표 구역을 둘러싸고 있는 구역의 화소를 포함한다. k값은 실험에 따라 달라질 수 있다. 모션 벡터(MV) 는 이전 프레임과 현재 프레임에서 동영상의 속도를 측정한 것이며, 예를 들어, 이전 프레임의 목표 구역에서 표시된 영상과 가장 유사한 영상을 현재 프레임의 어느 구역에서 표시하는가 판단하여, 목표 구역에서 현재 프레임의 해당 구역으로의 방향 및 거리를 측정한다. 따라서 모션 벡터(MV)는 동화상의 속도가 큰 곳에서는 큰 값을 가지고 동화상의 속도가 작은 곳에서는 작은 값을 가진다.
모션 벡터 보상부(635)는 모션 벡터 검출부(631)로부터 모션 벡터(MV)를 공급받아 이전 영상 신호[(gN-1(x, y)]와 현재 영상 신호[(gN(x, y)]의 사이에 삽입하기 위한 중간 영상 신호[(gN-1/2(x, y)]를 생성한다.
연산 처리부(640)는 룩업 테이블(642)과 보정부(644)를 포함하며, (x, y) 화소에 대한 현재 영상 신호[(gN(x, y)], 중간 영상 신호[(gN-1/2(x, y)] 및 모션 벡터(MV)를 기초로 하여 제2 보정 영상 신호[gN-1/2"(x, y)]를 생성한다.
룩업 테이블(642)은 중간 영상 신호(gN-1/2) 및 현재 영상 신호(gN)에 대한 제1 보정 영상 신호(gN-1/2')를 기억하고 있으며 해당 중간 영상 신호[gN-1/2(x, y)] 및 현재 영상 신호[gN(x, y)] 쌍에 대응하는 제1 보정 영상 신호[gN-1/2'(x, y)]를 보정부(644)로 내보낸다.
보정부(644)는 (x, y) 화소에 대하여 룩업 테이블(642)로부터 제1 보정 영상 신호[gN-1/2'(x, y)]를 받고, 모션 벡터 보상부(635)로부터 중간 영상 신호[gN-1/2(x, y)]를 받으며, 모션 벡터 검출부(631)로부터 모션 벡터 (MV)를 받아 [수학식 2]의 연산을 수행하여 제2 보정 영상 신호[gN-1/2"(x, y)]를 산출한다.
일례로, 도 4를 참고하면, 이전 영상 신호(gN-1)의 계조 값이 d1이고, 현재 영상 신호(gN)의 계조 값이 d2(d2＞d1)이며, 중간 영상 신호(gN-1/2)의 값이 d3이라 하면, d3은 d1과 d2 사이이고, 제1 보정 영상 신호(gN-1/2')의 계조 값 d4는 d3보다 큰 값을 가진다. 제2 보정 영상 신호(gN-1/2")의 계조 값 d5는 d5＝d3＋integer(α│MV│d4)로 구해지는데, 상수 α와 모션 벡터(MV)의 크기와 d4의 곱의 값 중 정수 값을 d3에 더하므로, 해당 화소에 대한 모션 벡터(MV) 값에 따라 d5는 d3 이상이다. 여기서 모션 벡터(MV)의 크기가 크면 클수록 d5의 값이 커져 정상적인 DCC 보정 값(d4)을 훨씬 상회한다.
따라서 이전 영상 신호(gN-1)와 현재 영상 신호(gN) 사이에 정상적인 DDC 보정 값을 훨씬 상회하는 제2 보정 영상 신호(gN-1/2")를 삽입하여, 계조 차가 큰 이전 영상 신호(gN-1)와 현재 영상 신호(gN) 사이에 선경사(pretilt)를 주는 것과 같은 효과가 있으며, 동화상의 속도를 고려하여 DDC 함으로써 블러링 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 연산 처리부(640)는 모션 벡터(MV)에 대한 제2 보정 영상 신호(gN-1/2")를 기억하고 있는 복수의 룩업 테이블을 포함하며, 모션 벡터(MV)에 따라 하나의 룩업 테이블을 선택하고, 중간 영상 신호(gN-1/2) 및 현재 영상 신호(gN)에 따라 선택 된 룩업 테이블에 기억되어 있는 제2 보정 영상 신호(gN-1/2")를 그대로 출력할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 신호 제어부(600)는 60Hz로 이전 영상 신호(gN-1) 및 현재 영상 신호(gN)를 수신하고, 영상 신호를 빨리 읽어 120Hz로 데이터 구동부(500)에 출력한다. 또한 영상 신호 보정부(610)에서 생성된 제2 보정 영상 신호(gN-1/2")를 이전 영상 신호(gN-1)와 현재 영상 신호(gN) 사이에 데이터 구동부(500)로 출력하며, 이때의 프레임 주파수는 120Hz가 된다.
데이터 구동부(500)는 이전 영상 신호(gN-1), 제2 보정 영상 신호(gN-1/2") 및 현재 영상 신호(gN)를 차례로 아날로그 데이터 전압으로 변환하여 해당 화소(PX)에 공급한다.
따라서 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 60Hz의 영상 신호를 인가받아, 1/120초마다 이전 영상 신호(gN-1)에 대한 프레임, 제2 보정 영상 신호(gN-1/2")에 대한 프레임 및 현재 영상 신호(gN)에 대한 프레임을 가진다.
그러면, 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 영상 신호 보정부에 대해 살펴본다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 신호 보정부(650)는 다음 영상 신호(gN+1)에 연결되어 있는 메모리부(660), 메모리부(660)에 연결되어 있는 모션 벡터 연산부(670), 그리고 이들에 연결되어 있는 연산 처리부(680)를 포함한다.
메모리부(660)는 적어도 하나의 프레임 메모리(도시하지 않음)와 복수의 라인 메모리(도시하지 않음)를 포함하며, 이전 영상 신호(gN-1), 현재 영상 신호(gN) 및 다음 영상 신호(gN+1)를 기억한다.
메모리부(660)는 기억되어 있는 현재 영상 신호[gN(x, y)] 및 다음 영상 신호[gN+1(x, y)]를 모션 벡터 연산부(670) 및 연산 처리부(680)에 공급하고, 기억되어 있는 이전 영상 신호(gN-1)를 모션 벡터 연산부(670)로 공급한다.
모션 벡터 연산부(670)는 모션 벡터 검출부(671), 모션 벡터 메모리부(673) 및 모션 벡터 보상부(675)를 포함하며, (x, y) 화소의 다음 영상 신호[gN+1(x, y)], 현재 영상 신호[gN(x, y)] 및 이전 영상 신호[gN-1(x, y)]를 기초로 하여 (x, y) 화소에 대한 모션 벡터(MV)를 산출하고, 중간 영상 신호[gN-1/2(x, y), gN+1/2(x, y)]를 생성한다.
모션 벡터 메모리부(673)는 복수의 모션 벡터(MV)를 기억하고, 이를 모션 벡터 검출부(671)에 공급한다.
모션 벡터 검출부(671)는 메모리부(660)로부터 (x, y) 화소 및 그 주변 화소의 이전 영상 신호(gN-1), 현재 영상 신호(gN) 및 다음 영상 신호(gN+1)를 공급받는다. 또한 모션 벡터 검출부(671)는 모션 벡터 보상부(675)로부터 이전과 현재의 중간 영상 신호[gN-1/2(x, y)] 및 현재와 다음의 중간 영상 신호[gN+1/2(x, y)]를 공급받는다.
이러한 모션 벡터 검출부(671)는 이전과 현재의 중간 영상 신호[gN-1/2(x, y)]에 대한 모션 벡터[MVN-1/2], 현재와 다음의 중간 영상 신호[gN+1/2(x, y)]에 대한 모션 벡터[MVN+1/2] 및 현재 영상 신호[gN(x, y)]에 대한 모션 벡터[MVN]를 각각 선택한다.
모션 벡터 보상부(675)는 이전과 현재의 중간 영상 신호[gN-1/2(x, y)]에 대한 모션 벡터[MVN-1/2]를 공급받아 이전 영상 신호[gN-1(x, y)]와 현재 영상 신호[gN(x, y)] 사이에 삽입하기 위한 중간 영상 신호[gN-1/2(x, y)]를 생성하고, 현재와 다음의 중간 영상 신호[gN+1/2(x, y)]에 대한 모션 벡터[MVN+1/2]를 공급받아 현재 영상 신호[gN(x, y)]와 다음 영상 신호[gN+1(x, y)] 사이에 삽입하기 위한 중간 영상 신호[gN+1/2(x, y)]를 생성한다. 이러한 중간 영상 신호[gN-1/2(x, y), gN+1/2(x, y)]들은 모션 벡터 검출부(671) 및 연산 처리부(680)로 공급된다.
연산 처리부(680)는 룩업 테이블(682)과 보정부(684)를 포함하며, (x, y) 화소에 대한 현재 영상 신호[gN(x, y)], 다음 영상 신호[gN+1(x, y)], 중간 영상 신호[gN-1/2(x, y), gN+1/2(x, y)] 및 모션 벡터[MVN-1/2, MVN, MVN+1/2]를 기초로 하여 제2 보 정 영상 신호[gN-1/2"(x, y), gN"(x, y), gN+1/2"(x, y)]들을 생성한다.
룩업 테이블(642)은 기준이 되는 영상 신호에 대하여 보정될 영상 신호의 제1 보정 영상 신호(gN-1/2', gN', gN+1/2')를 기억하고 있다.
기준이 되는 영상 신호는 보정될 영상 신호에 따라 다르며, 이전과 현재의 중간 영상 신호(gN-1/2)에 대하여는 현재 영상 신호(gN)가, 현재와 다음의 중간 영상 신호(gN+1/2)에 대하여는 다음 영상 신호(gN+1)가, 현재 영상 신호(gN)에 대하여는 다음 영상 신호(gN+1)가 각각 기준이 되는 영상 신호로 설정될 수 있다.
따라서 룩업 테이블(682)은 복수의 룩업 테이블을 포함할 수 있으며, 또는 기준이 되는 영상 신호와 보정될 영상 신호에 대한 함수 관계에 따라 제1 보정 영상 신호(gN-1/2', gN', gN+1/2')를 기억하고 있는 하나의 룩업 테이블을 포함할 수도 있다.
보정부(684)는 (x, y) 화소에 대하여 룩업 테이블(682)로부터 제1 보정 영상 신호[gN-1/2'(x, y), gN+1/2'(x, y)]를 받고, 모션 벡터 보상부(675)로부터 중간 영상 신호[gN-1/2(x, y), gN+1/2(x, y)]를 받으며, 모션 벡터 검출부(671)로부터 모션 벡터 [MVN-1/2, MVN+1/2]를 받아 [수학식 2]의 연산을 수행하여 제2 보정 영상 신호[gN-1/2"(x, y), gN+1/2"(x, y)]를 산출한다.
또한 보정부(684)는 (x, y)화소에 대하여 룩업 테이블(682)로부터 제1 보정 영상 신호[gN'(x, y)]를 받고, 모션 벡터 검출부(671)로부터 모션 벡터[MVN]를 공급받아 현재 영상 신호[gN(x, y)]에 대한 제2 보정 영상 신호[gN" (x, y)]를 산출한다. 이때, 제2 보정 영상 신호를 산출하는 연산도 [수학식 2]를 따르며, N-1/2이 N의 값을 가진다.
따라서 모든 영상 신호를 동화상의 속도를 고려한 모션 벡터(MV)를 인자로 DDC 함으로써 블러링 현상을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이전 영상 신호와 현재 영상 신호 사이에 중간 영상 신호를 삽입함으로써 선경사를 주는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면 이전 영상 신호와 현재 영상 신호 사이에 중간 영상 신호를 삽입하고, 중간 영상 신호를 모션 벡터를 함수로 DDC함으로써 블러링을 방지하고 액정의 동작 속도를 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 (8)

  1. 소정의 그룹으로 분할되어 있는 복수의 화소,
    이전 영상 신호 및 현재 영상 신호에 기초하여 모션 벡터를 생성하고, 상기 모션 벡터에 따라 중간 영상 신호를 생성하는 모션 벡터 연산부,
    상기 모션 벡터에 따라 상기 중간 영상 신호를 보정한 보정 영상 신호를 생성하는 연산 처리부, 그리고
    상기 이전 영상 신호와 상기 현재 영상 신호 사이에 상기 보정 영상 신호를 공급받아, 아날로그 중간 데이터 전압으로 변환하여 목표 화소에 공급하는 데이터 구동부
    를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 모션 벡터 연산부는 상기 이전 영상 신호 및 상기 현재 영상 신호에 따라 후보 모션 벡터들 중 한 모션 벡터를 선택하는 모션 벡터 검출부, 그리고
    선택된 상기 모션 벡터에 따라 상기 중간 영상 신호를 생성하는 모션 벡터 보상부를 포함하는 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 모션 벡터는 상기 목표 화소가 포함된 화소 그룹의 동화상의 속도에 대 한 정보를 포함하는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 중간 영상 신호는 상기 이전 영상 신호와 상기 현재 영상 신호 사이의 계조를 가지는 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 연산 처리부는 상기 목표 화소의 상기 현재 영상 신호 및 상기 중간 영상 신호 쌍에 대한 예비 보정 신호를 기억하는 룩업 테이블을 포함하는 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 연산 처리부는 상기 모션 벡터와 상기 예비 보정 신호에 따라 상기 보정 영상 신호를 생성하는 보정부를 더 포함하는 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 보정 영상 신호는 상기 모션 벡터의 절대값과 상기 예비 보정 신호와 소정 상수의 곱의 값 중 정수 값을 취하여 상기 중간 영상 신호와 합한 계조를 가지는 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 모션 벡터 연산부는 상기 현재 영상 신호에 상응하는 모션 벡터를 더 생성하고,
    상기 연산 처리부는 상기 모션 벡터에 따라 상기 현재 영상 신호를 더 보정하는 표시 장치.
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