KR20080053647A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20080053647A
KR20080053647A KR1020060125431A KR20060125431A KR20080053647A KR 20080053647 A KR20080053647 A KR 20080053647A KR 1020060125431 A KR1020060125431 A KR 1020060125431A KR 20060125431 A KR20060125431 A KR 20060125431A KR 20080053647 A KR20080053647 A KR 20080053647A
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1색, 제2색, 제3색 및 제4색 중 어느 하나를 나타내는 복수의 화소를 포함하는 액정 표시판 조립체, 계조를 가지는 상기 제1색 내지 제3색을 나타내는 세 개의 입력 영상 신호를 기초하여 상기 제1색 내지 제4색을 나타내는 네 개의 예비 영상 신호로 변환하는 신호 처리부, 그리고 상기 네 개의 예비 영상 신호 각각의 이전 영상 신호 및 현재 영상 신호에 기초하여 상기 현재 영상 신호를 보정하여 출력 영상 신호를 생성하는 영상 신호 보정부를 포함한다.
Figure P1020060125431
DCC, 4색화소, pentile, 감마

Description

액정 표시 장치{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 3a 내지 도 3c는 본 발명의 여러 가지 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 배열의 예들을 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호 제어부를 도시하는 블록도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 배열을 도시하는 도면.
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.
일반적으로 액정 표시 장치는 세 개의 화소에서 나오는 세 개의 색이 합쳐져 하나의 색이 결정되며, 각 화소의 휘도를 적절히 제어함으로써 원하는 영상을 표시한다. 그러나 이와 같이 삼원색의 화소만으로 영상을 표시하는 경우 광 효율이 떨어질 수 있다.
한편, 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.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 사원색의 화소를 사용하여 액정 표시장치의 휘도를 향상하고, 메모리 용량을 크게 늘리지 않으면서 액정 표시 장치에서 액정의 응답 속도를 향상시키는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1색, 제2색, 제3색 및 제4색 중 어느 하나를 나타내는 복수의 화소를 포함하는 액정 표시판 조립체, 계조를 가지는 상기 제1색 내지 제3색을 나타내는 세 개의 입력 영상 신호를 기초하여 상기 제1색 내지 제4색을 나타내는 네 개의 예비 영상 신호로 변환하는 신호 처리부, 그리고 상기 네 개의 예비 영상 신호 각각의 이전 영상 신호 및 현재 영상 신호에 기초하여 상기 현재 영상 신호를 보정하여 출력 영상 신호를 생성하는 영상 신호 보정부를 포함한다.
상기 신호 처리부는, 상기 제1색 내지 제3색을 나타내는 세 개의 입력 영상 신호의 비트수를 확장하는 제1 처리부, 상기 제1색 내지 제4색을 나타내는 네 개의 영상 신호를 생성하는 영상 신호 생성부, 그리고 상기 제1색 내지 제4색을 나타내는 네 개의 영상 신호를 입력받아 미세 조정하여 예비 영상 신호로서 출력하는 제2 처리부를 포함할 수 있다.
상기 영상 신호 보정부는, 상기 네 개의 예비 영상 신호 각각의 이전 영상 신호 및 현재 영상 신호를 각각 기억하는 제1 내지 제4 프레임 메모리, 그리고 상기 네 개의 예비 영상 신호 각각의 상기 이전 영상 신호 및 상기 현재 영상 신호 쌍에 대한 상기 보정 영상 신호를 기억하는 제1 내지 제4 룩업 테이블을 포함할 수 있다.
상기 영상 신호 보정부는, 상기 네 개의 예비 영상 신호 각각의 상기 이전 영상 신호 및 상기 현재 영상 신호를 기억하는 프레임 메모리, 상기 네 개의 예비 영상 신호 각각의 상기 이전 영상 신호 및 상기 현재 영상 신호 쌍 중 일부 쌍에 대한 예비 보정 영상 신호가 기록되어 있는 룩업 테이블, 그리고 상기 예비 보정 영상 신호를 보간하여 상기 보정 영상 신호를 생성하는 연산부를 포함할 수 있다.
상기 화소의 배치에 따라 상기 보정 영상 신호의 출력 순서를 결정하는 영상 신호 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 보정 영상 신호를 데이터 전압으로 바꾸어 상기 화소에 공급하는 데이터 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 화소는 상기 제1색 내지 제4색을 각각 나타내는 제1 화소, 제2 화소, 제3 화소 및 제4 화소를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 화소가 행 방향으로 차례로 이웃하는 제1 화소행, 상기 제3 화소, 상기 제4 화소, 상기 제1 화소 및 상기 제2 화소가 행 방향으로 차례로 이웃하는 제2 화소행을 포함할 수 있다.
상기 화소는 가로의 길이와 세로의 길이의 비는 1:3일 수 있다.
상기 제1 내지 제4 화소가 열 방향으로 차례로 이웃하는 제1 화소열, 상기 제3 화소, 상기 제4 화소, 상기 제1 화소 및 상기 제2 화소가 열 방향으로 차례로 이웃하는 제2 화소열을 포함할 수 있다.
상기 화소는 가로의 길이와 세로의 길이의 비는 3:1일 수 있다.
상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소가 차례로 행 방향으로 배열되어 있는 제1 화소열, 그리고 상기 제2 화소, 상기 제4 화소 및 상기 제1 화소가 차례로 행 방향으로 배열되어 있는 제2 화소열을 포함할 수 있다.
상기 제1색 내지 제4색은 차례로 적색, 녹색, 청색 및 백색일 수 있다.
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 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 한 실시에에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1 및 도 2를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이며, 도 3a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 배치를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400)와 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성 부(800), 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. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때, 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 둘 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX)는 신호선(G1-Gn, D1-Dm)에 연결된 스위칭 소자(도시하지 않음)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(도시하지 않음)를 포함한다. 유지 축전기는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(D1-Dm)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전 기(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 축전기는 화소 전극(PE)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 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. 이렇게 합성된 빛에 백색광이 더해지면 전체 휘도는 높아진다. 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(PE) 위 또는 아래에 둘 수도 있다.
도 3a를 참고하면, 적색, 녹색, 청색 및 백색의 빛을 내는 화소(앞으로 각각적색 화소(PR), 녹색 화소(PG), 청색 화소(PB) 및 백색 화소(PW)라 한다)가 행렬의 형태로 배열되어 있다. 도 3a의 점선으로 표시한 네모 상자를 살펴보면, 차례로 이웃하는 적색 화소(PR), 녹색 화소(PG), 청색 화소(PB) 및 백색 화소(PW)을 포함하는 제1 화소행 및 차례로 이웃하는 청색 화소(PB), 백색 화소(PW), 적색 화소(PR) 및 녹색 화소(PG)을 포함하는 제2 화소행이 서로 이웃하고 있다. 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 이러한 제1 및 제2 화소행으로 이루어진 기본 단위가 행 방향 및 열 방향으로 반복되어 배치되어 있는 구조를 가진다. 한편, 도 3a의 액정 표시 장치의 화소는 세로의 길이가 가로의 길이보다 긴 구조를 가지며, 더욱 상세하게는 세로의 길이와 가로의 길이 비가 3:1이다.
이러한 4색의 화소(PR, PG, PB, PW)는 이외에도 다양한 구조를 가질 수 있는 바 이에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3b 및 도 3c는 본 발명의 여러 가지 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 배치를 도시하는 도면이다.
먼저, 도 3b에 점선으로 표시한 네모 상자를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 차례로 이웃하는 적색 화소(PR), 녹색 화소(PG), 청색 화소(PB) 및 백색 화소(PW)을 포함하는 제1 화소열 및 차례로 이웃하는 청색 화소(PB), 백색 화소(PW), 적색 화소(PR) 및 녹색 화소(PG)을 포함하는 제2 화소열이 서로 이웃하고 있다. 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 이러한 제1 및 제2 화소열로 이루어진 기본 단위가 행 방향 및 열 방향으로 반복되어 배치되어 있는 구조를 가진다. 한편, 도 3b의 액정 표시 장치의 화소는 세로의 길이가 가로의 길이보다 짧은 구조를 가지며, 더욱 상세하게는 세로의 길이와 가로의 길이 비가 1:3이다.
도 3b와 같은 액정 표시 장치는 가로 변이 세로 변보다 작은 경우에 비하여 각 행에 위치하는 화소의 수효가 적고 대신 각 열에 위치하는 화소의 수효가 많다. 따라서 데이터선(D1-Dm)의 전체 수효가 줄어들므로 데이터 구동부(500)용 집적 회로 칩의 수효를 줄여 재료비를 절감할 수 있다. 물론 게이트선(G1-Gn)의 수효가 그만큼 늘긴 하지만 게이트 구동부(400)는 게이트선(G1-Gn), 데이터선(D1-Dm), 박막 트랜지스터 등과 함께 조립체(300)에 집적할 수 있으므로 게이트선(G1-Gn) 수의 증가가 별로 문제되지 않는다. 또한 게이트 구동부(400)가 집적 회로 칩의 형태로 장착되더라도, 게이트 구동부(400)용 집적 회로 칩의 가격이 상대적으로 싸기 때문에 데이터 구동부(500)용 집적 회로 칩의 수효를 줄이는 것이 더 유리하다.
도 3c에 점선으로 표시한 네모 상자를 살펴보면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 차례로 열 방향으로 이웃하는 적색 화소(PR), 청색 화소(PB) 및 녹색 화소(PG)를 포함하는 제1 화소행 및 차례로 열 방향으로 이웃하는 녹색 화소(PG), 백색 화소(PW) 및 적색 화소(PR)를 포함하는 제2 화소행이 서로 이웃하고 있다. 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 이러한 제1 및 제2 화소열로 이루어진 기본 단위가 행 방향 및 열 방향으로 반복되어 배치되어 있는 구조를 가진다. 한편, 도 3c의 액정 표시 장치의 화소는 도 3a와 유사하게 세로의 길이가 가로의 길이보다 짧 은 구조를 가진다.
이외에도 이러한 4색의 화소(PR, PG, PB, PW)는 2×2 행렬로 배열된 바둑판 구조를 가질 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 제어한 다. 또한 신호 제어부(600)는 3색의 입력 영상 신호(R, G, B)로부터 4색의 출력 영상 신호(R', G', B', W')를 생성하는 신호 처리부(601) 및 액정의 응답 속도를 높이기 위하여 영상 신호를 보정하는 영상 신호 보정부(602)를 포함한다. 이러한 신호 처리부(601) 및 영상 신호 보정부(602)에 대하여는 뒤에서 상세히 설명한다.
또한 신호 제어부(600)는 외부로부터 스케일링되지 않은 영상 신호(R, G, B)를 받아 영상 신호의 종류에 따라 영상 신호를 선택적으로 렌더링(rendering)할 수 있다.
렌더링 구동 기법이란 화상을 표시할 때 적색, 녹색, 청색 및 백색의 화소(PR, PG, PB, PW)를 개별적으로 구동하는 동시에 구동하고자 하는 화소의 주변에 위치하는 화소를 함께 구동하여 주변의 화소와 밝기를 분산하여 하나의 도트(dot)로 표현함으로써 사선 또는 곡선을 보다 섬세하게 표현하는 동시에 해상도를 조정할 수 있는 기술이다.
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.
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. 각 계조가 나타내는 휘도는 표시 장치의 감마 곡선에 의하여 주어지며, 입력 영상 신호(R, G, B) 또는 계조를 휘도로 변환하는 것을 "감마 변환"이라 한다.
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 삼색의 입력 영상 신호(R, G, B)로부터 백색의 영상 신호를 추출하고 입력 영상 신호(R, G, B)를 보정한 다음, 이를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하여, 적색, 녹색, 청색 및 백색의 보정 영상 신호(R', G', B', W')를 생성하고, 보정 영상 신호(R', G', B', W') 각각의 이전 프레임과 현재 프레임의 영상 신호를 비교하여 출력 영상 신호(DAT)를 생성한다.
신호 제어부(600)는 또한 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신 호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 출력 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 4색의 출력 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 연결 된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 전압이 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소 전극(191)에 인가된다.
화소 전극(191)에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(Clc)의 충전 전압, 즉 부화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 부화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판(100, 200)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).
그러면 도 4 및 도 5를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장 치의 신호 제어부(600)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호 제어부(600)의 일부를 도시하는 블록도이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 처리부(650)는 외부에서 복수의 3색 입력 영상 신호(R, G, B) 집합을 받아 각각의 3색 입력 영상 신호(R, G, B) 집합으로부터 하나의 백색 영상 신호(W')와 3색 출력 영상 신호(R', G', B')를 생성하는 신호 처리부(601), 하나의 백색 영상 신호(W')와 3색 출력 영상 신호(R', G', B') 각각에 대하여 액정의 응답 속도를 향상시키도록 보정하는 영상 신호 보정부(602) 및 영상 신호 제어부(670)를 포함한다.
먼저 신호 처리부(601)에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 처리부(601)는 제1 처리부(610), 영상 신호 생성부(620) 및 제2 처리부(630)를 포함한다.
제1 처리부(610)는 외부에서 n 비트수의 3색 입력 영상 신호(R, G, B) 집합을 받아 각각의 3색 입력 영상 신호(R, G, B)를 n+m 비트수로 확장한다. 입력 영상 신호(R, G, B)부터 차례대로 제1 신호, 제2 신호 및 제3 신호라고 하고, 제1, 제2, 제3 신호의 계조를 차례대로 제1 계조, 제2 계조 및 제3 계조라고 한다. 이때 제1 처리부(610)는 3색 입력 영상 신호(R, G, B) 집합 각각을 처리하는 세 개의 제1 처리부(610a, 610b, 610c)를 포함한다.
영상 신호 생성부(620)는 제1 내지 제3 신호를 감마 변환하여 제1, 제2 및 제3 계조에 상응하는 제1 휘도, 제2 휘도 및 제3 휘도를 가지는 제1 휘도 신호, 제 2 휘도 신호 및 제3 휘도 신호를 생성한다. 또한 영상 신호 생성부(620)는 제1 내지 제3 휘도 신호에 기초하여 백색 휘도 신호를 생성하고, 백색 휘도 신호에 기초하여 제1 내지 제3 휘도 신호를 제1 내지 제3 보정 휘도 신호로 변환한다.
제2 처리부(630)는 제1 내지 제3 보정 휘도 신호 및 백색 휘도 신호를 입력 받아 미세 조절하여 각각 n 비트수를 갖는 제1 내지 제4 예비 영상 신호로서 출력한다. 이 때 제2 처리부(630)는 제1 내지 제3 보정 휘도 신호 및 백색 휘도 신호를 각각 처리하는 네 개의 제2 처리부(630a, 630b, 630c, 630d)를 포함한다.
영상 신호 보정부(602)는 프레임 메모리(640), 룩업 테이블(650) 및 연산부(660)를 포함한다.
영상 신호 보정부(602)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 신 호(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 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(640)가 이러한 역할을 한다.
이 때 프레임 메모리(640)은 제1 내지 제4 예비 보정 영상 신호 각각에 대하여 이전 영상 신호(gN-1)를 기억하는 네 개의 프레임 메모리(640a, 640b, 640c, 640d)를 포함한다.
한편 [표 1]과 같은 관계를 기억해 둘 장소가 필요한 바 룩업 테이블(650)이 그 역할을 한다. 이 때 룩업 테이블(650)은 제1 내지 제4 예비 보정 영상 신호 각각에 대하여 표 1과 같은 관계를 기억하고 있는 네 개의 룩업 테이블(650a, 650b, 650c, 650d)을 포함한다. 각각의 룩업 테이블(650a, 650b, 650c, 650d)은 네 개의 프레임 메모리(640a, 640b, 640c, 640d)로부터 제1 내지 제4 예비 보정 영상 신호 각각의 이전 영상 신호(gN-1)를 전달받고 제2 처리부(630)로부터 제1 내지 제4 예비 보정 영상 신호 각각의 현재 영상 신호(gN)를 전달받아 제1 내지 제4 보정 영상 신호(gN ')를 결정한다.
Figure 112006091452315-PAT00001
그런데 현재 및 이전 영상 신호의 모든 쌍(gN-1, gN)에 대하여 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 보정 영상 신호(gN ')를 기준 보정 영상 신호로서 기억해두고 나머지 이전 및 현재 영상 신호 쌍(gN-1, gN)에 대해서는 보간법으로 연산하여 보정 영상 신호(gN ')를 구하는 것이 바람직하다. 연산부(660)는 기준 영상 신호를 기초로 보간법으로 연산하여 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 "최종 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 최종 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 생성 부(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.
한편, 영상 신호 제어부(670)는 영상 신호 보정부(602)로부터 보정 영상 신호 (gN ')를 입력 받아 적색 화소(PR), 녹색 화소(PG), 청색 화소(PB) 및 백색 화소(PW)의 배치에 따라 보정 영상 신호 (gN ')의 순서를 결정하여 출력한다. 적색 화소(PR), 녹색 화소(PG), 청색 화소(PB) 및 백색 화소(PW)의 배치는 앞서 설명한 도 3a 내지 3c와 같은 화소 배치를 의미한다.
이제 도 5, 그리고 앞서 설명한 도 3a를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 효과에 대하여 상세하게 설명한다.
도 5는 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 화소 배치를 도시하는 도면이다.
도 5를 참고하면, 종래 기술에 따른 액정 표시 장치는 적색 화소(PR), 녹색 화소(PG) 및 청색 화소(PB)가 차례로 이웃하여 하나의 기본 단위를 이루며 행 방향 열 방향으로 배열되어 있다.
한편, 도 3a와 같은 액정 표시 장치는 화상을 표시할 때 적색 화소(PR), 녹색 화소(PG), 청색 화소(PB) 및 백색 화소(PW)를 개별적으로 구동하는 동시에 구동하고자 하는 화소의 주변에 위치하는 화소를 함께 구동하여 주변의 화소와 밝기를 분산하여 하나의 도트(dot)로 표현하는 렌더링 구동된다. 도 3a의 경우 서로 이웃하는 청색 화소(PB) 및 백색 화소(PW)를 묶어 하나의 도트 단위로 보면 이 도트에 는 적색 화소(PR) 및 녹색 화소(PG)가 존재하지 않더라도 주변을 둘러싸고 있는 적색 화소(PR) 및 녹색 화소(PG)를 이용하여 렌더링 구동할 수 있다. 따라서, 도 5에 도시되어 있는 2×2 행렬로 배열되어 있는 4 개의 도트는 도 3a에서 점선으로 표시한 네모 박스의 화소 단위에 대응된다. 이 둘을 비교하면, 도 3a의 화소 배열은 도 5의 화소 배열에 비하여 화소 수가 1/3이 줄어든다. 이에 따라 프레임 메모리 역시 1/3이 줄어든다. 따라서 본 발명의 한 실시예에 따르면 메모리 용량을 줄이면서 액정의 응답 속도는 향상시킬 수 있다. 또한 백색 화소(PW)를 추가함으로써 액정 표시 장치의 휘도를 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.
본 발명에 따르면 사원색의 화소를 사용하여 액정 표시 장치의 휘도를 향상하고, 메모리 용량을 크게 늘리지 않으면서 액정 표시 장치에서 액정의 응답 속도를 향상시킬 수 있다.

Claims (13)

  1. 제1색, 제2색, 제3색 및 제4색 중 어느 하나를 나타내는 복수의 화소를 포함하는 액정 표시판 조립체,
    계조를 가지는 상기 제1색 내지 제3색을 나타내는 세 개의 입력 영상 신호를 기초하여 상기 제1색 내지 제4색을 나타내는 네 개의 예비 영상 신호로 변환하는 신호 처리부, 그리고
    상기 네 개의 예비 영상 신호 각각의 이전 영상 신호 및 현재 영상 신호에 기초하여 상기 현재 영상 신호를 보정하여 출력 영상 신호를 생성하는 영상 신호 보정부
    를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 제1색 내지 제3색을 나타내는 세 개의 입력 영상 신호의 비트수를 확장하는 제1 처리부,
    상기 제1색 내지 제4색을 나타내는 네 개의 영상 신호를 생성하는 영상 신호 생성부, 그리고
    상기 제1색 내지 제4색을 나타내는 네 개의 영상 신호를 입력받아 미세 조정하여 예비 영상 신호로서 출력하는 제2 처리부
    를 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 영상 신호 보정부는,
    상기 네 개의 예비 영상 신호 각각의 이전 영상 신호 및 현재 영상 신호를 각각 기억하는 제1 내지 제4 프레임 메모리, 그리고
    상기 네 개의 예비 영상 신호 각각의 상기 이전 영상 신호 및 상기 현재 영상 신호 쌍에 대한 상기 보정 영상 신호를 기억하는 제1 내지 제4 룩업 테이블
    을 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 영상 신호 보정부는,
    상기 네 개의 예비 영상 신호 각각의 상기 이전 영상 신호 및 상기 현재 영상 신호를 기억하는 프레임 메모리,
    상기 네 개의 예비 영상 신호 각각의 상기 이전 영상 신호 및 상기 현재 영상 신호 쌍 중 일부 쌍에 대한 예비 보정 영상 신호가 기록되어 있는 룩업 테이블, 그리고
    상기 예비 보정 영상 신호를 보간하여 상기 보정 영상 신호를 생성하는 연산부
    를 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 화소의 배치에 따라 상기 보정 영상 신호의 출력 순서를 결정하는 영상 신호 제어부를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 보정 영상 신호를 데이터 전압으로 바꾸어 상기 화소에 공급하는 데이터 구동부를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 화소는
    상기 제1색 내지 제4색을 각각 나타내는 제1 화소, 제2 화소, 제3 화소 및 제4 화소를 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 내지 제4 화소가 행 방향으로 차례로 이웃하는 제1 화소행,
    상기 제3 화소, 상기 제4 화소, 상기 제1 화소 및 상기 제2 화소가 행 방향으로 차례로 이웃하는 제2 화소행
    을 포함하는 액정 표시 장치.
  9. 제7항에서,
    상기 화소는 가로의 길이와 세로의 길이의 비는 1:3인 액정 표시 장치.
  10. 제7항에서,
    상기 제1 내지 제4 화소가 열 방향으로 차례로 이웃하는 제1 화소열,
    상기 제3 화소, 상기 제4 화소, 상기 제1 화소 및 상기 제2 화소가 열 방향으로 차례로 이웃하는 제2 화소열
    을 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 화소는 가로의 길이와 세로의 길이의 비는 3:1인 액정 표시 장치.
  12. 제7항에서,
    상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소가 차례로 행 방향으로 배열되어 있는 제1 화소열, 그리고
    상기 제2 화소, 상기 제4 화소 및 상기 제1 화소가 차례로 행 방향으로 배열되어 있는 제2 화소열
    을 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제7항에서,
    상기 제1색 내지 제4색은 차례로 적색, 녹색, 청색 및 백색인 액정 표시 장치.
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