KR20080048163A - 액정 표시 장치 및 그의 영상 보정 방법 - Google Patents

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박봉임
오재호
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치 및 그의 영상 신호 보정 방법에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 액정 표시판 조립체, 온도를 감지하는 온도 센서, 상기 온도에 대한 복수의 보정용 제1 기준 데이터를 산출하고 상기 제1 기준 데이터에 기초하여 이전 영상 신호 및 현재 영상 신호에 대한 보정 영상 신호를 생성하여 내보내는 영상 신호 보정부, 상기 액정 표시판 조립체의 위치에 따른 온도 변화를 보정하는 온도 보정부, 그리고 상기 영상 신호 보정부의 출력과 상기 온도 보정부의 출력에 기초하여 출력 영상 신호를 결정하는 연산부를 포함한다.
온도, 영상신호보정, DCC, 위치

Description

액정 표시 장치 및 그의 영상 보정 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF MODIFYING IMAGE SIGNALS FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호 제어부를 도시하는 블록도.
도 4는 이전 영상 신호와 현재 영상 신호 및 온도에 따른 DCC 데이터를 도시한 그래프.
도 5는 이전 영상 신호가 "0"인 경우의 온도와 현재 영상 신호에 따른 DCC 데이터를 도시한 그래프.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 위치에 따른 온도 변화를 도시하는 도면.
도 7a 및 도 7b는 서로 다른 온도에서 DCC 데이터의 변화량을 비교하는 그래프.
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 또한 각 화소 전극에 연결되어 있는 스위칭 소자 및 스위칭 소자를 제어하여 화소 전극에 전압을 인가하기 위한 게이트선과 데이터선 등 다수의 신호선을 포함한다.
이러한 액정 표시 장치는 컴퓨터의 표시 장치뿐만 아니라 텔레비전의 표시 화면으로도 널리 사용됨에 따라 동화상을 구현할 필요가 높아지고 있다. 그러나 종전의 액정 표시 장치는 액정의 응답 속도가 느리기 때문에 동화상을 구현하기 어렵다.
따라서 액정의 느린 응답 속도를 보상하기 위하여 입력 영상 신호에 대응하는 데이터 전압보다 높거나 낮은 데이터 전압(오버 슈트 전압, 언더 슈트 전압)을 화소 전극에 인가하는 방법이 개발되어 왔다.
한편 액정은 온도에 따라 화소 전압에 대한 반응이 달라지므로 동일한 계조 변화에 대하여 온도가 낮을 때는 상대적으로 높은 데이터 전압이 인가되고, 온도가 높을 때는 상대적으로 낮은 데이터 전압이 인가되도록 영상 신호를 보정할 필요가 있다. 또한 액정 표시 장치의 화면 위치에 따라 온도의 변화가 달라질 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치의 화면 위치에 따른 온도 변화를 고려하여 액정의 온도에 따른 특성을 더욱 효과적으로 보상하며, 액정의 응답 속도를 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 그의 영상 신호 보정 방법에 관한 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 액정 표시판 조립체, 온도를 감지하는 온도 센서, 상기 온도에 대한 복수의 보정용 제1 기준 데이터를 산출하고 상기 제1 기준 데이터에 기초하여 이전 영상 신호 및 현재 영상 신호에 대한 보정 영상 신호를 생성하여 내보내는 영상 신호 보정부, 상기 액정 표시판 조립체의 위치에 따른 온도 변화를 보정하는 온도 보정부, 그리고 상기 영상 신호 보정부의 출력과 상기 온도 보정부의 출력에 기초하여 출력 영상 신호를 결정하는 연산부를 포함한다.
상기 온도 보정부는 상기 액정 표시판 조립체의 위치에 따른 보정용 제2 기준 데이터를 저장하는 제1 룩업 테이블을 포함할 수 있다.
상기 계조 전압 생성부로부터의 계조 전압을 선택함으로써, 상기 영상 신호 보정부로부터의 상기 보정 영상 신호를 데이터 전압으로 바꾸어 상기 화소에 공급하는 데이터 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 영상 신호 보정부는, 상기 이전 영상 신호 및 상기 현재 영상 신호를 기억하는 프레임 메모리, 그리고 상기 이전 영상 신호와 상기 현재 영상 신호 쌍에 대한 예비 신호를 기억하는 제2 룩업 테이블을 포함할 수 있다.
상기 영상 신호 보정부는 상기 예비 신호를 보간하여 상기 보정 영상 신호를 생성할 수 있다.
상기 온도 센서는 상기 액정 표시판 조립체에 부착되어 있을 수 있다.
상기 액정 표시판 조립체의 설치 방향에 대한 정보를 제공하는 위상 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 영상 신호 보정 방법은 액정 표시판 조립체를 포함하는 액정 표시 장치의 영상 신호 보정 방법으로서, 주변 온도를 감지하는 단계, 상기 온도에 대한 복수의 보정용 제1 기준 데이터를 산출하는 단계, 상기 보정용 기준 데이터에 기초하여 이전 영상 신호 및 현재 영상 신호에 대한 보정 영상 신호를 생성하는 단계, 상기 액정 표시판 조립체의 위치에 따른 온도 변화를 보정하는 제2 기준 데이터를 산출하는 단계, 그리고 상기 제1 및 제2 기준 데이터와 상기 보정 영상 신호에 기초하여 출력 영상 신호를 출력하는 단계를 포함한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나 타내었다. 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 한 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 그의 영상 신호 보정 방법에 대하여 도 1 및 도 2를 참고하여 참고로 하여 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(400), 데이터 구동부(500), 계조 전압 생성부(800), 신호 제어부(600) 및 온도 센서(900)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(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 복수 의 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 매개로 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 연결되어 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 선택한다.
신호 제어부(600)는 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.
온도 센서(900)는 액정 표시판 조립체(300)의 온도(T)를 감지하여 신호 제어부(600)에 내보낸다. 온도 센서(900)는 별도의 센서로서 액정 표시판 조립체(300)에 장착될 수 있다. 그러나, 이와 달리 온도 센서(900)는 액정 표시판 조립체(300)에 실장되어 있는 박막 트랜지스터에 의하여 구현될 수도 있으며, 이때 온도 센서(900)는 박막 트랜지스터의 누설 전류값을 온도(T)에 대응하는 값으로 이용할 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(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, 게 이트 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 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호의 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 포함한다. 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 행의 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 전압 이 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 표시판 조립체(300)에 부착된 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 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).
이제 도 3을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호 제어부에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 제어부(600)의 블록도이다.
도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 신호 제어부(600)는 영상 신호 처리부(601), 위치 온도 보정부(660), 연산부(680) 및 스케일 조정부(690)를 포함한다.
영상 신호 처리부(601)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터의 입력 영상 신호(R, G, B) 및 온도 센서(900)로부터의 온도에 따라 액정의 응답 속도를 향상시키도록 입력 영상 신호(R, G, B)를 보정한다. 이제 영상 신호 처리부(601)에 대하여 상세하게 설명한다.
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 전압"이라 하고 이때의 광투과율을 "목표 광투과율"이라 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)이며, 영상 신호 처리부(601)는 이러한 DCC 처리를 수행한다.
영상 신호 처리부(601)는 입력부(610), 프레임 메모리(620) 및 제2 연산부(640)을 포함한다.
영상 신호 처리부(601)는 임의의 화소(PX)에 대한 한 프레임의 영상 신호[앞으로 "현재 영상 신호(current image signal)(gN)"라 함]를 그 화소(PX)에 대한 직전 프레임의 영상 신호[앞으로 "이전 영상 신호(previous image signal)(gN-1)"라 함]를 기초로 하여 보정하여 보정된 현재 영상 신호[앞으로 "제1 보정 영상 신호(first modified image signal)(gN ')"라 함]를 만들어낸다. 제1 보정 영상 신호(gN ')는 기본적으로 실험 결과에 의하여 결정되며, 제1 보정 영상 신호(gN ')와 이전 영상 신호(gN-1)의 차는 보정 전의 현재 영상 신호(gN)와 이전 영상 신호(gN-1)의 차보다 대체로 크다. 그러나 현재 영상 신호(gN)와 이전 영상 신호(gN-1)가 동일하거나 둘 사이의 차가 작을 때에는 제1 보정 영상 신호(gN ')가 현재 영상 신호(gN)와 동일할 수 있다(즉, 보정하지 않을 수 있다).
그러면 제1 보정 영상 신호(gN ')를 다음과 같은 함수(F1)로 나타낼 수 있다.
gN '＝F1(gN, gN-1)
이와 같이 하면, 데이터 구동부(500)에서 각 화소(PX)에 인가하는 데이터 전압은 목표 데이터 전압보다 높거나 낮은 전압이 된다.
[표 1]은 계조의 수효가 256개인 경우 몇 개의 이전 영상 신호(gN-1) 및 현재 영상 신호(gN)의 쌍에 대한 제1 보정 영상 신호(gN ')의 예를 나타낸다.
이와 같은 영상 신호 보정을 수행하기 위해서는 이전 프레임의 영상 신호(gN-1)를 기억해둘 기억 공간이 필요하며 프레임 메모리(620)가 이러한 역할을 한 다. 제2 연산부(640)는 표 1과 같은 관계에 따라 제1 보정 영상 신호(gN ')를 출력한다. 한편 [표 1]과 같은 관계를 기억해 둘 장소가 필요한 바 제1 룩업 테이블(도시하지 않음)이 그 역할을 하며 제2 연산부(640)는 적어도 한 개의 제1 룩업 테이블을 포함한다.
Figure 112006087793790-PAT00001
한편, 액정 분자는 온도에 따라 응답 속도가 달라지므로 DCC 처리 결과는 온도(T)에 따라 다른 값을 가질 수 있다. 도 4에 도시한 바와 같이 이전 영상 신호(gN-1)가 "0" 계조이고 현재 영상 신호(gN)가 "48" 계조인 경우, 온도(T)가 x1일 때 DCC 데이터(gR)는 y1, 온도(T)가 x2일 때 DCC 데이터(gR)는 y2, 온도(T)가 x3일 때 DCC 데이터(gR)는 y3이다. 이와 같은 점들, TP1(x1, y1), TP2(x2, y2), TP3(x3, y3)을 연결하면 도 5의 그래프를 얻을 수 있고, 도 5로부터 온도의 변화 따른 DCC 데이터(gR)의 변화를 알 수 있다.
제1 룩업 테이블은 표 1에 도시한 바와 같이 9 ㅧ9(또는 17 ㅧ17)의 행렬로 표현될 수 있다. 행과 열은 각각 이전 영상 신호(gN-1)과 현재 영상 신호(gN)를 나타내고, 이들 영상 신호가 행과 열에서 교차하는 곳에는 각 기준 온도 사이의 구간에 대한 복수의 파라미터(p)가 기억되어 있다. 제1 룩업 테이블은 이전 영상 신호(gN-1) 및 현재 영상 신호(gN)에 의한 보정 영상 신호(gN ') 및 온도(T)에 대응하는 계수 파라미터(p)를 제1 연산부(640)에 공급한다.
그런데 현재 및 이전 영상 신호의 모든 쌍(gN-1, gN)에 대하여 제1 보정 영상 신호(gN ')를 기억해 두려면 룩업 테이블의 크기가 매우 커야 하므로, 예를 들면 [표 1]과 같은 정도의 이전 및 현재 영상 신호 쌍(gN-1, gN)에 대해서만 제1 보정 영상 신호(gN ')를 기준 보정 영상 신호로서 기억해두고 나머지 이전 및 현재 영상 신호 쌍(gN-1, gN)에 대해서는 보간법으로 연산하여 제1 보정 영상 신호(gN ')를 구하는 것이 바람직하다. 제2 연산부(640)는 기준 영상 신호를 기초로 보간법으로 연산하여 제1 보정 영상 신호(gN ')를 산출한다.
임의의 한 쌍의 이전 및 현재 영상 신호(gN-1, gN)에 대한 보간은 [표 1]에서 해당 영상 신호 쌍(gN-1, gN)과 가까운 영상 신호 쌍(gN-1, gN)에 대한 기준 보정 영상 신호들을 찾아 그 값들을 기초로 해당 영상 신호 쌍(gN-1, gN)에 대한 제1 보정 영상 신호(gN ')를 구하는 것이다.
예를 들면, 디지털 신호인 영상 신호를 상위 비트와 하위 비트로 나누고, 룩업 테이블에는 하위 비트가 0인 이전 영상 신호와 현재 영상 신호 쌍(gN-1, gN)에 대한 기준 보정 영상 신호를 기억해둔다. 임의의 이전 및 현재 영상 신호 쌍(gN-1, gN)에 대하여 그 상위 비트를 기초로 관련 기준 보정 영상 신호들을 룩업 테이블에서 찾은 뒤, 이전 및 현재 영상 신호(gN-1, gN)의 하위 비트와 룩업 테이블에서 찾은 기준 보정 영상 신호를 이용하여 제1 보정 영상 신호(gN ')를 산출한다.
그러나 이러한 방법에 의해서도 목표 투과율을 얻기 어려울 수 있으며 이 경우에는 이전 프레임에서 중간 크기의 전압 등을 미리 주어 액정 분자들을 미리 기울어지게 한 다음[이를 선경사(pretilt)라 함] 다시 현재 프레임에서 다시 전압을 인가하는 방법을 사용한다.
이를 위하여, 신호 제어부(600) 또는 영상 신호 보정부는 현재 프레임의 영상 신호(gN)를 보정할 때 이전 프레임의 영상 신호(gN-1)뿐 아니라 다음 프레임의 영상 신호[앞으로 "다음 영상 신호(next image signal)(gN+1)"라 함]까지도 고려하여 보정된 현재 영상 신호[앞으로 "제2 보정 영상 신호(second modified image signal)( gN ")"라 함]를 만들어 낸다. 예를 들어, 현재 영상 신호(gN)가 이전 영상 신호(gN-1)와 동일하지만, 다음 영상 신호(gN+1)가 현재 영상 신호(gN)와 차이가 많이 나면 현재 영상 신호(gN)를 보정하여 다음 프레임을 대비하도록 한다.
이 경우 제2 보정 영상 신호(gN ")는 다음과 같은 함수(F2)로 나타낼 수 있으며, 이전 영상 신호(gN-1)와 현재 영상 신호(gN)를 기억할 프레임 메모리가 필요하고, 이전 및 현재 영상 신호(gN-1, gN)의 쌍에 대한 보정 영상 신호를 기억하는 룩업 테이블이 필요하다. 경우에 따라 현재 및 다음 영상 신호(gN, gN+1)의 쌍에 대한 보정 영상 신호를 기억하는 룩업 테이블이 필요할 수 있다.
gN "＝F2(gN ', gN+1)
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(800)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.
이제 도 4a 내지 도 4b를 참고하여 위치 온도 보정부(660)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 6a 내지 도 6d는 각각 주위 환경 온도가 10℃, 20℃, 30℃, 40℃일 때 액 정 표시판 조립체의 위치별 온도 분포를 도시하는 도면이고, 도 7a 및 도 7b는 각각 20℃ 및 30℃일 때 DCC 데이터의 값을 2차원으로 도시하는 그래프이다.
도 6a 내지 도 6d를 참고하면 동일한 주위 온도에서 액정 표시판 조립체의 모든 영역이 동일한 온도 분포를 갖지 않고 영역에 따라 다른 온도 분포를 갖는다. 더욱 상세하게 설명하면 액정 표시판 조립체는 우측 상부의 영역에서 좌측 하부의 영역으로 갈수록 표시판의 온도가 낮아지며, 주위 온도의 변화에 따라 그 영역의 넓이가 달라진다. 액정 표시판 조립체의 각 영역에 따른 온도 변화는 작게는 6℃이고 크게는 12℃이다.
만일 액정 표시판 조립체의 위치에 따른 온도 변화를 고려하지 않고, 주변 온도만을 고려하여 영상 신호를 보정한다면 액정 표시판 조립체의 모든 영역에 있는 액정에는 동일한 전압이 가해진다. 그러면 도 6a 내지 도 6d에 도시한 바와 같이 각 영역에서 온도 차이가 있기 때문에 액정의 온도에 따른 특성을 적절히 보상하기 어렵다.
실제로 도 7a 및 도 7b를 참고하여, 20℃를 기준으로 정해진 DCC 데이터를 30℃로 변화시켜 비교하여 보면, 도 7a에 비하여 도 7b의 DCC 데이터는 10℃의 온도 변화에도 적지 않은 변화가 일어남을 알 수 있다.
따라서 액정 표시 장치의 주변 온도뿐만 아니라 액정 표시판 조립체의 위치에 따른 온도 변화도 고려하여 액정의 온도 특성을 보정할 필요가 있다.
위치 온도 보정부(660)는 이러한 액정 표시판 조립체의 위치에 따른 온도 변화를 고려한 기준 데이터를 저장하는 부분이다. 위치 온도 보정부(660)는 이러한 기준 데이터를 저장하고 있는 제2 룩업 테이블(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.
이 때 제2 룩업 테이블은 모든 화소에 대한 기준 데이터를 저장하고 있을 수도 있고 일정한 간격 별로 일부 화소에 대한 기준 데이터를 저장할 수 있다. 제1 룩업 테이블처럼 제2 룩업 테이블에도 일부 화소에 대한 기준 데이터만 저장되면, 제2 룩업 테이블의 크기를 줄일 수 있다.
위치 온도 보정부(660)는 해당 화소(PX)가 몇 번째 행(r1) 및 몇 번째 열(r2)에 존재하는 지에 대한 정보(r1, r2)를 입력 받아 제2 룩업 테이블에서 해당 위치에 대한 온도에 따른 보정값을 찾아 위치 파라미터(R(r1, r2))로 출력한다.
한편 별도로 마련된 위상 센서(661)는 액정 표시판 조립체가 가로 방향으로 설치되었는지 또는 세로 방향으로 설치되었는지를 판단하여 이에 대한 정보를 제공할 수 있다.
제1 연산부(680)는 영상 신호 처리부(601)로부터 제1 보정 영상 신호(gN')및 위치 온도 보정부(660)로부터 위치 파라미터 (R(r1, r2)) 를 전달받아 연산하여 제2 보정 영상 신호(gN")를 출력한다. 제2 보정 영상 신호(gN")는 스케일 조정부(690)를 통하여 미세 조정된 후에 출력 영상 신호(gN"')로서 출력된다.
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.
본 발명에 따르면 액정 표시 장치의 화면 위치에 따른 온도 변화를 고려하여 액정의 온도에 따른 특성을 더욱 효과적으로 보상할 수 있으며, 액정의 응답 속도를 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. 복수의 화소를 포함하는 액정 표시판 조립체,
    온도를 감지하는 온도 센서,
    상기 온도에 대한 복수의 보정용 제1 기준 데이터를 산출하고 상기 제1 기준 데이터에 기초하여 이전 영상 신호 및 현재 영상 신호에 대한 보정 영상 신호를 생성하여 내보내는 영상 신호 보정부,
    상기 액정 표시판 조립체의 위치에 따른 온도 변화를 보정하는 온도 보정부, 그리고
    상기 영상 신호 보정부의 출력과 상기 온도 보정부의 출력에 기초하여 출력 영상 신호를 결정하는 연산부
    를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 온도 보정부는 상기 액정 표시판 조립체의 위치에 따른 보정용 제2 기준 데이터를 저장하는 제1 룩업 테이블을 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 영상 신호 보정부로부터의 상기 보정 영상 신호를 데이터 전압으로 바꾸어 상기 화소에 공급하는 데이터 구동부를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 영상 신호 보정부는,
    상기 이전 영상 신호 및 상기 현재 영상 신호를 기억하는 프레임 메모리, 그리고
    상기 이전 영상 신호와 상기 현재 영상 신호 쌍에 대한 예비 신호를 기억하는 제2 룩업 테이블
    을 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 영상 신호 보정부는 상기 예비 신호를 보간하여 상기 보정 영상 신호를 생성하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 온도 센서는 상기 액정 표시판 조립체에 부착되어 있는 액정 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 액정 표시판 조립체의 설치 방향에 대한 정보를 제공하는 위상 센서를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 액정 표시판 조립체를 포함하는 액정 표시 장치의 영상 신호 보정 방법으로서,
    주변 온도를 감지하는 단계,
    상기 온도에 대한 복수의 보정용 제1 기준 데이터를 산출하는 단계,
    상기 보정용 기준 데이터에 기초하여 이전 영상 신호 및 현재 영상 신호에 대한 보정 영상 신호를 생성하는 단계,
    상기 액정 표시판 조립체의 위치에 따른 온도 변화를 보정하는 제2 기준 데이터를 산출하는 단계, 그리고
    상기 제1 및 제2 기준 데이터와 상기 보정 영상 신호에 기초하여 출력 영상 신호를 출력하는 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치의 영상 신호 보정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117116225A (zh) * 2023-09-21 2023-11-24 东莞市峰沃光电有限公司 一种tft-lcd液晶显示器及其驱动方法

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