KR20090040740A - 액정표시장치의 휘도 보상 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 있어서는 LCD 공정편차가 발생되거나 편광판의 편광방향이 틀어져 빛샘 현상이 발생되는 방지하는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 액정 패널의 블랙 휘도를 측정하여 블랙 수준의 역전이 발생되는 경우, 낮은 그레이 레벨의 RGB 데이터를 소정치 이상의 값으로 보정해 두고, 실제 구동모드에서 낮은 그레이 레벨의 RGB 데이터를 출력할 때 그 보정된 RGB 데이터를 출력하는 타이밍 콘트롤러와; 액정 패널의 각 게이트라인에 스캔펄스를 공급하는 게이트 구동부 및, 그 액정 패널의 각 데이터라인에 화소신호를 공급하는 데이터 구동부를 포함하여 구성함으로써, 빛샘 현상에 의한 콘트라스트 비 저하를 방지할 수 있다.

콘트라스트 비, 빛샘,

Description

액정표시장치의 휘도 보상 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF BRIGHTNESS COMPENSATION FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정표시장치의 구동기술에 관한 것으로, 특히 액정패널의 빛샘 현상을 방지하기 위하여 낮은 그레이 영역의 데이터를 보상 처리하는데 적당하도록 한 액정표시장치의 휘도 보상 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근, 정보기술(IT)의 발달에 따라 평판표시장치는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 한층 강조되고 있으며, 향후 보다 향상된 경쟁력을 확보하기 위해 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질화 등이 요구되고 있다.

평판표시장치의 대표적인 표시장치인 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 화상을 표시하는 장치로서, 박형, 소형, 저소비전력 및 고화질 등의 장점이 있다.

이와 같은 액정 표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 화소들에 화상정보를 개별적으로 공급하여, 그 화소들의 광투과율을 조절함으로써, 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다. 따라서, 액정 표시장치는 화상을 구현하는 최소 단위인 화소들이 액티브 매트릭스 형태로 배열되는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 구동하기 위한 구동부를 구비한다. 그리고, 상기 액정표시장치는 스스로 발광하지 못하기 때문에 액정표시장치에 광을 공급하는 백라이트 유닛이 구비된다. 상기 구동부는 타이밍 콘트롤러를 비롯하여 데이터 구동부와 게이트 구동부를 구비한다.

도 1은 종래 기술에 의한 액정표시장치의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 게이트 구동부(12) 및 데이터 구동부(13)의 구동을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC) 및 데이터 제어신호(DDC)를 출력함과 아울러, 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 재정렬하여 출력하는 타이밍 콘트롤러(11)와; 액정 패널(14)의 각 게이트라인(GL0∼GLn)에 스캔펄스를 공급하는 게이트 구동부(12)와; 상기 액정 패널(14)의 각 데이터라인(DL1∼DLm)에 화소신호를 공급하는 데이터 구동부(13)와; 상기 스캔펄스와 화소신호에 의해 구동되는 액정셀들을 매트릭스 형태로 구비하여 화상을 표시하는 액정패널(14)로 구성된 것으로, 이의 작용을 설명하면 다음과 같다.

타이밍 콘트롤러(11)는 시스템으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호와 클럭신호를 이용하여 게이트 구동부(12)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(13)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)를 출력한다. 또한, 상기 타이밍 콘트롤러(11)는 상기 시스템으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 이를 재정렬하여 데이터 구동부(13)에 공급한다.

게이트 구동부(12)는 상기 타이밍 콘트롤러(11)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 게이트라인(GL0∼GLn)에 스캔펄스(게이트펄스 또는 게이트 온신호)를 순차적으로 공급하고, 이에 의해 액정패널(14) 상의 해당 수평라인의 박막 트랜지스터(TFT)들이 턴온된다.

데이터 구동부(13)는 상기 타이밍 콘트롤러(11)로부터 입력되는 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 계조값에 대응하는 아날로그의 화소신호(데이터신호 또는 데이터전압)로 변환하고, 이렇게 변환된 화소신호가 액정패널(14)상의 데이터라인(DL1∼DLm)에 공급한다.

액정패널(14)은 데이터라인(DL1∼DLm)과 게이트라인(GL0∼GLn)의 교차부마다 배치되는 다수의 액정셀(C_LC)을 구비하는데, 이 다수의 액정셀(C_LC)들이 상기 화소신호와 스캔펄스에 의해 구동되어 목적한 화상을 표시할 수 있게 된다.

한편, 도 2는 LCD 공정편차로 인하여 상기 액정패널(14)상의 서브픽셀의 러빙축(rubbing axis)이 틀어진 예를 나타낸 것이고, 도 3은 그와 같은 액정패널(14)의 RGB 데이터 변화에 따른 블랙 휘도 변화의 실측치를 나타낸 것으로 블랙 수준의 역전이 일어난 것을 알 수 있다.

상기 블랙 수준의 역전이란 상기 액정패널(44)에 어떤 데이터(RGB)를 인가하였을 때, 그보다 낮은 데이터를 인가하였을 때보다 오히려 낮은 휘도값이 검출되는 경우를 말한다. 예로써, 청색(B)의 데이터 '0'을 인가하였을 때 블랙 휘도가 0.78 nit로 측정되었고, 데이터 '3'을 인가하였을 때 블랙 휘도가 0.77로 측정된 경우이다.

상기 설명에서는 픽셀의 러빙축이 틀어진 것에 의하여 블랙 휘도값의 역전 현상이 나타나는 것을 예로하여 설명하였으나, 편광판을 부착할 때 잘못 부착하여 편광 방향이 틀어진 경우에도 동일한 현상이 나타난다.

이와 같이 종래의 액정표시장치에 있어서는 LCD 공정편차의 이유로 인하여 픽셀의 러빙축이 틀어지거나 편광판의 편광방향이 틀어진 경우, 블랙 휘도값의 역전 현상이 나타나게 되고, 이로 인하여 콘트라스트 비(CR: Contrast Ratio)가 낮아지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 액정패널의 블랙휘도를 측정하여 빛샘 현상이 예상되는 경우, 데이터 테이블상에서 낮은 그레이 레벨의 데이터 값들을 조금 높은 값으로 보정하여 빛샘 현상을 방지할 수 있도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 빛샘 현상을 감안하여 낮은 그레이 레벨 영역의 RGB 데이터를 보다 높은 값으로 보정해 두고, 실제 낮은 그레이 레벨 영역의 RGB 데이터를 출력할 시점에서 그 보정된 RGB 데이터를 선택하여 출력하는 타이밍 콘트롤러와; 액정 패널의 각 게이트라인에 스캔펄스를 공급하는 게이트 구동부 및, 그 액정 패널의 각 데이터라인에 화소신호를 공급하는 데이터 구동부를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명은, 액정 패널의 블랙 휘도를 측정하여 블랙 수준의 역전이 발생되는 경우, 낮은 그레이 레벨의 RGB 데이터를 소정치 이상의 값으로 보정하는 과정과; 실제 구동모드에서 데이터 구동부에 낮은 그레이 레벨의 RGB 데이터를 출력할 때, 상기 보정된 RGB 데이터를 출력하는 과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명은 액정패널의 블랙휘도를 측정하여 빛샘 현상이 예상되는 경우, 데이터 밉핑 테이블상에서 낮은 그레이 레벨의 데이터 값들을 조금 높은 값으로 보정해 두 고, 실제 구동 모드에서 해당 그레이 레벨의 데이터를 출력할 때 그 데이터를 출력함으로써, 픽셀의 러빙축이 틀어지거나 편광판의 편광방향이 틀어진 것에 의해 콘트라스트 비가 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 의한 액정표시장치의 휘도 보상 장치의 일실시 구현예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 게이트 구동부(42) 및 데이터 구동부(43)의 구동을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC) 및 데이터 제어신호(DDC)를 출력함과 아울러 RGB 데이터를 샘플링한 후에 재정렬하여 출력함에 있어서, 빛샘 현상이 예상되는 상황에서 낮은 그레이 레벨 영역의 RGB 데이터를 보다 높은 값으로 보정된 값으로 대체하여 출력하는 타이밍 콘트롤러(41)와; 액정 패널(44)의 각 게이트라인(GL0∼GLn)에 스캔펄스를 공급하는 게이트 구동부(42)와; 상기 액정 패널(44)의 각 데이터라인(DL1∼DLm)에 화소신호를 공급하는 데이터 구동부(43)와; 상기 스캔펄스와 화소신호에 의해 구동되는 매트릭스 형태의 액정셀들을 구비하여 화상을 표시하는 액정패널(44)로 구성한다.

이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

타이밍 콘트롤러(41)는 시스템으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호와 클럭신호를 이용하여 게이트 구동부(42)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(43)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)를 출력한다. 상기 게이트 제어신호(GDC)의 예로써, 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 시프트 클럭(GSC), 게이트 아웃 인에이블(GOE) 등이 있고, 데이터 제어신호(DDC)의 예로써, 소스 스타트 펄스(SSP), 소스 시프트 클럭(SSC), 소스 아웃 인에이블(SOE), 극성신호(POL) 등이 있다. 또한, 상기 타이밍 콘트롤러(41)는 상기 시스템으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 이를 재정렬하여 데이터 구동부(43)에 공급한다.

게이트 구동부(42)는 상기 타이밍 콘트롤러(41)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GSP,GSC,GOE)들에 응답하여 게이트라인(GL0∼GLn)에 스캔펄스(게이트펄스 또는 게이트 온신호)를 순차적으로 공급하고, 이에 의해 게이트라인(GL0∼GLn)에 접속된 박막트랜지스터(TFT)가 게이트라인(GL) 단위로 구동된다.

데이터 구동부(43)는 상기 타이밍 콘트롤러(41)로부터 입력되는 데이터 제어신호(SSP,SSC,SOE,POL)에 응답하여 수평 주기마다 한 라인분씩의 화소신호(데이터신호 또는 데이터전압)를 액정패널(44)상의 데이터라인(DL1∼DLm)에 공급한다.

액정패널(44)은 매트릭스 형태로 배열된 액정셀(Clc)들과 상기 게이트라인(GL0∼GLn)과 데이터라인(DL1∼DLm)의 교차부마다 형성되어 액정셀들 각각과 접속된 박막트랜지스터(TFT)를 구비한다.

상기 박막트랜지스터(TFT)는 게이트라인(GL)으로부터 스캔신호 즉, 게이트 하이 전압(VGH)이 공급될 때 턴온되어 데이터라인(DL)을 통해 공급되는 화소신호를 액정셀에 전달한다. 그리고, 상기 박막트랜지스터(TFT)는 게이트라인(GL)을 통해 게이 트 로우 전압(VGL)이 공급될 때 턴오프되어 액정셀에 충전된 화소신호가 유지되게 한다.

상기 액정셀은 등가적으로 액정 용량 캐패시터(Clc)로 표현되며, 액정을 사이에 두고 대면하는 공통 전극과 박막트랜지스터(TFT)에 접속된 화소전극을 포함한다. 그리고, 상기 액정셀은 충전된 화소 신호가 다음 화소 신호가 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 하기 위하여 스토리지 캐패시터(Cst)를 더 구비한다. 상기 스토리지 캐패시터(Cst)는 화소전극과 이전단 게이트 라인 사이에 형성된다. 이러한 액정셀은 박막트랜지스터(TFT)를 통해 충전되는 화소 신호에 따라 유전 이방성을 가지는 액정의 배열 상태가 가변하여 광투과율을 조절함으로써 계조를 구현하게 된다.

한편, 제품 출하전 휘도 측정기를 이용하여 상기 액정패널(44)의 블랙 휘도를 측정하여 블랙 수준의 역전이 일어나는지 확인한다. 이때 블랙 휘도를 측정하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있는데, 가장 간단한 방법으로 액정패널(44)의 중앙 부위의 블랙 휘도를 측정하는 방법이고, 다른 방법은 여러 곳의 휘도를 측정하여 평균치를 구하는 방법이다.(S1,S2)

상기 블랙 수준의 역전이 일어난 경우란 상기 액정패널(44)에 어떤 값의 데이터(RGB)를 인가하였을 때, 그보다 낮은 값의 데이터를 인가하였을 때보다 오히려 낮은 휘도값이 검출되는 경우이다. 예로써, 청색(B)의 데이터 '0'을 인가하였을 때 블랙 휘도가 0.78 nit로 측정되었고, '3'을 인가하였을 때 블랙 휘도가 0.77로 측정된 경우이다.

상기 확인 결과 블랙 수준의 역전이 일어나지 않은 것으로 판명되면, 본 발명을 적용하지 않고 통상의 방식에 따라 액정패널(44)을 구동한다.(S3)

그러나, 상기 확인 결과 블랙 수준의 역전이 일어난 것으로 판명되면 전체 그레이 레벨(예: 0∼256 gray) 중 비교적 낮은 몇 개의 그레이 레벨(예: 0∼10 gray)의 RGB 데이터를 보다 높은 값으로 보정한다.(S4)

이와 같이 블랙 수준의 역전이 일어난 것으로 판명되면 전체 그레이 레벨(예: 0∼256 gray) 중 비교적 낮은 몇 개의 그레이 레벨의 RGB 데이터만 높은 값으로 보정하는 이유는 비교적 낮은 그레이 영역의 RGB 데이터로 액정패널(44)을 구동할 때 빛샘 현상이 나타나고, 그 이외의 그레이 영역의 RGB 데이터는 빛샘 현상과 별다른 영향이 없기 때문이다.

상기 RGB 데이터를 보정하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있는데 한 예로써, 콘트롤 보드(40)에 장착된 메모리(예: SDRAM)(41A)를 외부의 콘트롤러(도면에 미표시)와 연결하여 그 메모리(41A)에 구축되어 있는 도 5a와 같은 RGB 데이터 맵핑 테이블 상의 그레이 레벨(예: 0∼10 gray)의 RGB 데이터를 조금 높은 값으로 보정하는 것이다.

예를 들어, 상기 0∼10 gray의 RGB 데이터를 확인하여 3 미만의 R 데이터를 3으로, 2 미만의 G 데이터를 2로, 5 미만의 B 데이터를 5로 보정한다.

이후, 제품이 출하되어 실제 구동모드에서 상기 타이밍 콘트롤러(41)는 0∼10 gray의 RGB 데이터를 출력할 때 상기와 같은 과정을 통해 보정된 데이터를 출력한다.(S5)

다른 예로써, 상기 콘트롤 보드(40)에 장착된 이이피롬(41B)을 상기 외부의 콘 트롤러와 연결하여 이이피롬(41B)에 보정용 RGB 데이터를 기록한다. 즉, 상기 0∼10 gray의 R 데이터를 3으로, G 데이터를 2로, B 데이터를 5로 기록한다.

이후, 제품이 출하되어 실제 구동모드에서 상기 타이밍 콘트롤러(41)는 0∼10 gray의 RGB 데이터를 출력할 때, 상기 메모리(41A)에 기록된 상기 RGB 데이터를 읽어내어 데이터 구동부(43) 측으로 출력하는 것이 아니라, 상기 이이피롬(41B)에 저장된 보정용 RGB 데이터를 읽어내어 출력한다.

물론, 나머지 11∼255 그레이의 RGB 데이터는 상기 메모리(41A)에 구축되어 RGB 데이터 맵핑 테이블 상의 RGB 데이터를 읽어내어 출력한다.

도 1은 종래 기술에 의한 액정표시장치의 블록도.

도 2는 공정편차로 인하여 서브픽셀의 러빙축이 틀어진 것을 나타낸 예시도.

도 3은 RGB 데이터 변화에 따른 블랙 휘도 변화의 실측치를 나타낸 표.

도 4는 본 발명에 의한 액정표시장치의 휘도 보상 장치의 블록도.

도 5a는 원래의 RGB 데이터 맵핑 테이블.

도 5b는 낮은 그레이 레벨의 RGB 데이터가 보상처리된 RGB 데이터 맵핑 테이블.

도 6은 본 발명에 의한 액정표시장치의 휘도 보상 방법의 제어 흐름도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

40 : 콘트롤 보트 41 : 타이밍 콘트롤러

41A : 메모리 41B : 이이피롬

42 : 게이트 구동부 43 : 데이터 구동부

44 : 액정패널

Claims (5)

1. 액정패널의 빛샘 현상의 조건에서 RGB 데이터를 데이터 구동부에 출력할 때 낮은 그레이 레벨 영역의 RGB 데이터를 보다 높게 보정된 값으로 출력하는 타이밍 콘트롤러와;

   액정 패널의 각 게이트라인에 스캔펄스를 공급하는 게이트 구동부 및, 그 액정 패널의 각 데이터라인에 화소신호를 공급하는 데이터 구동부와;

   상기 스캔펄스와 화소신호에 의해 구동되는 액정셀들을 매트릭스 형태로 구비하여 화상을 표시하는 액정패널을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘도 보상 장치.
2. 제1항에 있어서, 타이밍 콘트롤러는 RGB 데이터 맵핑 테이블이 구축된 메모리와, RGB 데이터 보정용 이이피롬을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘도 보상 장치.
3. 제2항에 있어서, 메모리와 이이피롬은 액정 패널의 빛샘 현상이 예상되는 경우, 낮은 그레이 레벨의 RGB 데이터를 소정치 이상의 값으로 보정하기 위해 이용되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘도 보상 장치.
4. 제1항에 있어서, 낮은 그레이 레벨은 0∼10 그레이 레벨인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘도 보상 장치.
5. 액정 패널의 블랙 휘도를 측정하여 블랙 수준의 역전이 발생되는 경우, 낮은 그레이 레벨의 RGB 데이터를 소정치 이상의 값으로 보정하는 제1과정과;

   액정패널의 실제 구동모드에서 데이터 구동부에 낮은 그레이 레벨의 RGB 데이터를 출력할 때 상기 보정된 RGB 데이터를 출력하는 제2과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 휘도 보상 방법.

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