KR20090047296A - 액정표시장치의 응답특성 개선 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에서 응답속도를 개선하는 오버드라이빙을 수행함에 있어서, 화이트나 블랙 패턴으로의 변화시에도 오버드라이빙을 적용하여 전체 그레이 영역에 대하여 응답속도를 개선할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은, 화이트나 블랙의 그레이 레벨에 대해서 별도로 마련된 전압공급부를 통해 오버드라이빙이나 언더드라이빙을 적용한 전압을 출력하고, 그 나머지의 그레이 레벨에 대해서는 룩업테이블을 이용하여 오버드라이빙이나 언더드라이빙된 그레이 레벨값을 출력하는 타이밍 콘트롤러와; 상기 타이밍 콘트롤러로부터 공급되는 데이터신호제어신호에 응답하여 액정 패널의 각 데이터라인에 화소신호를 공급함과 아울러, 그 타이밍 콘트롤러로부터 공급되는 상기 전압 및 그레이 레벨값에 대응되는 데이터전압을 출력하는 데이터 구동부를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
응답속도, 오버드라이빙, 언더드라이빙

Description

액정표시장치의 응답특성 개선 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING IMPROVED RESPONSE TIME}
본 발명은 액정표시장치에서 응답속도를 개선하는 오버드라이빙 기술에 관한 것으로, 특히 화이트나 블랙 패턴으로의 변화시에도 오버드라이빙을 적용하여 응답속도를 개선할 수 있도록 한 액정표시장치의 응답특성 개선 장치에 관한 것이다.
최근, 정보기술(IT)의 발달에 따라 디스플레이는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 더 한층 강조되고 있으며, 향후 주요한 위치를 선점하기 위해서는 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질화 등의 요건을 충족시켜야 한다.
평판표시장치의 대표적인 표시장치인 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 화상을 표시하는 장치로서, 박형, 소형, 저소비전력 및 고화질 등의 장점으로 인해 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체할 수 있는 평판 표시장치의 주요 제품으로 개발되고 있다.
일반적으로, 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 최 소 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.
액정표시장치에서 액정의 응답속도는 물성이 가지는 고유한 특성으로서 이를 개선하기 위한 재로, 설계, 회로적인 측면에서 꾸준히 연구되어 왔다.
회로적으로 액정의 응답속도를 개선하는 방법으로서, 현재 프레임의 그레이 레벨과 직전 프레임의 그레이 레벨을 비교하여, 그들간의 전압차 보다 더 큰 차이의 전압을 1 프레임 동안 인가하는 방식으로 오버드라이빙을 수행하였다.
도 1은 종래 기술에 의한 액정표시장치에서 타이밍 콘트롤러에 구비되는 오버드라이빙 블록도를 나타낸 것으로, 이전 필드의 데이터를 저장하고 있는 필드메모리(11)와; 오버드라이빙을 수행하지 않는 경우 현재 입력되는 데이터를 그대로 출력하고, 오버드라이빙을 수행하는 경우에는 룩업테이블(13)의 출력값을 선택하여 출력하는 데이터 선택출력부(11)와; 현재 필드의 데이터와 상기 필드메모리(11)에 저장된 이전 필드의 데이터를 비교하여 그 비교 결과에 따라 오버드라이빙을 위한 데이터 보상값을 출력하기 위한 룩업테이블(12)과; 이전 프레임의 데이터값과 현재 프레임의 데이터값이 다를 때 상기 룩업테이블(12)에서 출력되는 데이터값을 이용하여 소정 시간동안 오버드라이빙된 데이터값을 출력하는 데이터 합성기(13)로 구성된 것으로, 이의 작용을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
룩업테이블(12)은 필드메모리(11)에 저장된 이전 프레임의 데이터값과 현재 프레임의 데이터를 비교하여 그에 따른 오버드라이빙 데이터값이나 언더드라이빙 데 이터값을 출력한다.
도 2는 상기 룩업테이블(12)의 구현예를 나타낸 것이다. 여기서, 최좌측의 수직방향의 값들이 이전 프레임의 그레이 레벨값이고, 최상단 수평방향의 값들이 현재 프레임의 그레이 레벨값이다.
예를 들어, 이전 프레임의 그레이 레벨값이 '80'이고, 현재 프레임의 그레이 레벨값이 '128'인 경우 오버드라이빙을 위한 그레이 레벨값으로 '140'이 출력된다. 이때, 데이터 합성부(13)는 이전 프레임의 그레이 레벨값 '80'을 출력하다가 소정 시간동안 상기 오버드라이빙을 위한 그레이 레벨값 '140'을 출력한 후 현재 프레임의 원래 그레이 레벨값 '128'을 출력한다.
그리고, 데이터 구동부는 상기 데이터 합성부(13)에서 출력되는 오버드라이빙된 그레이 레벨값에 대응하여 액정패널의 데이터라인(DL)에 도 3의 (b)에서와 같이 오버드라이빙된 데이터전압을 출력한다. 이에 비하여, 도 3의 (a)는 노멀 드라이빙되는 데이터전압을 나타낸 것으로, 데이터전압의 상승시간이 도 3의 (b)에 비하여 훨씬 오래걸리는 것을 알 수 있다.
또 다른 예로써, 이전 프레임의 그레이 레벨값이 '128'이고, 현재 프레임의 그레이 레벨값이 '80'인 경우 언더드라이빙을 위한 그레이 레벨값으로 '68'이 출력된다. 이때, 데이터 합성부(13)는 이전 프레임의 그레이 레벨값 '128'을 출력하다가 소정 시간동안 상기 언더드라이빙을 위한 그레이 레벨값 '68'을 출력한 후 현재 프레임의 원래 그레이 레벨값 '80'을 출력한다.
그런데, 상기와 같이 룩업테이블을 이용하여 오버드라이빙을 하거나 언더드라이 빙을 하는 경우, 0 그레이 레벨보다 낮은 그레이 레벨에 대한 표현이 불가능하고, 255 그레이 레벨보다 높은 그레이 레벨에 대한 표현이 불가능하게 되어 있어 화이트(255 gray)나 블랙(0 gray)에 대한 오버드라이빙이 불가능하였다.
이와 같이 종래 액정표시장치의 오버드라이빙 회로에 있어서는 단순히 룩업테이블을 이용하여 오버드라이빙을 수행하게 되어 있으므로, 0 그레이 레벨보다 낮은 그레이 레벨에 대한 표현이 불가능하고, 255 그레이 레벨보다 높은 그레이 레벨에 대한 표현이 불가능하고, 이로 인하여 화이트(255 gray)나 블랙(0 gray)에 대한 오버드라이빙이나 언더드라이빙이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 간단한 구성의 오버드라이빙 전압공급부를 추가하고 이를 이용하여 화이트 및 블랙의 오버드라이빙 전압을 공급할 수 있도록 하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 화이트나 블랙의 그레이 레벨에 대해서 별도로 마련된 전압공급부를 통해 오버드라이빙이나 언더드라이빙을 적용한 전압을 출력하고, 그 나머지의 그레이 레벨에 대해서는 룩업테이블을 이용하여 오버드라이빙이나 언더드라이빙된 그레이 레벨값을 출력하는 타이밍 콘트롤러와; 상기 타이밍 콘트롤러로부터 공급되는 게이트신호제어신호에 응답하여, 액정 패널의 각 게이트라인에 게이트 신호를 출력하는 게이트 구동부와; 상기 타이밍 콘트롤러로부터 공급되는 데이터신호제어신호에 응답하여 상기 액정 패널의 각 데이터라인에 화소신호를 공급함과 아울러, 그 타이밍 콘트롤러로부터 공급되는 상기 전압 및 그레이 레벨값에 대응되는 데이터전압을 출력하는 데이터 구동부를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
본 발명은, 간단한 구성의 오버드라이빙 전압공급부를 추가하고 이를 이용하여 화이트 및 블랙의 오버드라이빙 전압을 공급할 수 있도록 함으로써, 별다른 추가비용 없이 전체 그레이 레벨에 대하여 응답속도를 개선할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 의한 액정표시장치의 응답특성 개선 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, 화이트(255 gray)나 블랙(0 gray)을 제외한 나머지의 그레이 레벨에 대해서는 룩업테이블을 이용하여 오버드라이빙(또는 언더드라이빙)된 값을 출력하고, 그 화이트나 블랙에 대해서는 별도로 마련된 전압공급부를 통해 오버드라이빙을 적용한 전압을 출력하는 타이밍 콘트롤러(41)와; 상기 타이밍 콘트롤러(41)로부터 공급되는 게이트신호제어신호에 응답하여, 액정 패널(44)의 각 게이트라인(GL1∼GLn)에 게이트신호를 출력하는 게이트 구동부(42)와; 상기 타이밍 콘트롤러(41)로부터 공급되는 데이터신호제어신호에 응답하여, 상기 액정 패널(44)의 각 데이터라인(DL1∼DLm)에 화소신호를 공급함과 아울러, 그 타이밍 콘트롤러(41)로부터 공급되는 오버드라이빙된 그레이 레벨값에 대응되는 데이터전압을 출력하는 데이터 구동부(43)와; 상기 게이트신호와 화소신호에 의해 구동되는 액정셀들을 매트릭스 형태로 구비하여 화상을 표시하는 액정패널(44)을 포함하여 구성한다.
상기 타이밍 콘트롤러(41)는 자신의 주변에, 255 그레이 레벨값에 대한 감마전압과 255 그레이 레벨값에 오버드라이빙을 적용한 감마전압 및, 0 그레이 레벨에 대한 감마전압과 0 그레이 레벨에 언더드라이빙을 적용한 감마전압을 출력하는 버 퍼 집적소자(41B)와; 상기 버퍼 집적소자(41B)로부터 입력되는 255 그레이 레벨값에 대한 감마전압과 255 그레이 레벨값에 오버드라이빙을 적용한 감마전압 중 하나의 감마전압을 선택적으로 출력하는 제1스위치(SW1)와; 상기 버퍼 집적소자(41B)로부터 입력되는 0 그레이 레벨에 대한 감마전압과 0 그레이 레벨에 언더드라이빙을 적용한 감마전압 중 하나를 선택하여 출력하는 제2스위치(SW2)를 구비한다.
이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
타이밍 콘트롤러(41)는 시스템으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호(Hsync/Vsync)와 클럭신호(CLK)를 이용하여 게이트 구동부(42)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(43)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)를 출력한다. 이와 함께, 상기 타이밍 콘트롤러(41)는 상기 시스템으로부터 입력되는 디지털의 화소 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 이를 재정렬하여 상기 데이터 구동부(43)에 공급한다.
상기 게이트 제어신호(GDC)로서 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 시프트 클럭(GSC), 게이트 아웃 인에이블(GOE) 등이 있고, 데이터 제어신호(DDC)로서 소스 스타트 펄스(SSP), 소스 시프트 클럭(SSC), 소스 아웃 인에이블(SOE), 극성신호(POL) 등이 있다.
게이트 구동부(42)는 상기 타이밍 콘트롤러(41)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 게이트신호를 게이트라인(GL1∼GLn)에 순차적으로 공급되고, 이에 의해 수평라인 상의 해당 박막트랜지스터(TFT)들이 턴온된다. 이에 따라, 데 이터라인(DL1∼DLm)을 통해 공급되는 화소신호들이 상기 박막트랜지스터(TFT)들을 통해 각각의 스토리지 캐패시터(CST)에 저장된다.
이에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 상기 게이트 구동부(42)는 상기 게이트 스타트 펄스(GSP)를 게이트 시프트 클럭(GSC)에 따라 시프트시켜 시프트 펄스를 발생한다. 그리고, 게이트 구동부(42)는 상기 시프트 클럭에 응답하여 수평기간마다 해당 게이트라인(GL)에 게이트 온,오프구간(신호)으로 이루어진 게이트신호를 공급하게 된다. 이 경우 상기 게이트 구동부(42)는 상기 게이트 아웃 인에이블신호(GOE)에 응답하여 인에이블 기간에서만 게이트 온 신호를 공급하고, 그 외의 기간에서는 게이트 오프 신호(게이트 로우 신호)를 공급하게 된다.
데이터 구동부(43)는 상기 타이밍 콘트롤러(41)로부터 입력되는 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 상기 화소 데이터(RGB)를 계조값에 대응하는 아날로그의 화소신호(데이터신호 또는 데이터전압)로 변환하고, 이렇게 변환된 화소신호를 액정패널(44)상의 데이터라인(DL1∼DLm)에 공급한다.
이에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 상기 데이터 구동부(43)는 상기 소스 스타트 펄스(SSP)를 소스 시프트 클럭에 따라 시프트시켜 샘플링신호를 발생한다. 이어서, 상기 데이터 구동부(43)는 상기 샘플링신호에 응답하여 상기 화소 데이터(RGB)를 일정 단위씩 순차적으로 입력하여 래치한다. 그리고, 상기 데이터 구동부(43)는 래치된 1 라인분의 화소데이터(RGB)를 아날로그의 화소신호로 변환하여 데이터라인(DL1∼DLm)에 공급하게 된다.
액정패널(44)은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 액정셀(CLC)들과, 데이터라인(DL1∼DLm)과 게이트라인(GL1∼GLn)의 교차부마다 형성되어 상기 각 액정셀(CLC)들 각각에 접속된 박막 트랜지스터(TFT)를 구비한다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트라인(GL)으로부터 게이트신호가 공급되는 경우 턴온되어 상기 데이터라인(DL)을 통해 공급되는 화소신호를 액정셀(CLC)에 공급한다. 그리고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트라인(GL)을 통해 게이트 오프 신호가 공급될 때 턴오프되어 액정셀(CLC)에 충전된 화소 신호가 유지되게 한다.
상기 액정셀(CLC)은 액정을 사이에 두고 공통전극과 박막 트랜지스터(TFT)에 접속된 화소전극을 포함한다. 그리고, 상기 액정셀(CLC)은 충전된 화소 신호가 다음 화소 신호가 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 하기 위하여 스토리지 캐패시터(CST)를 더 구비한다. 상기 스토리지 캐패시터(CST)는 화소 전극과 이전단 게이트라인의 사이에 형성된다. 이러한 액정셀(CLC)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 충전되는 화소 신호에 따라 유전 이방성을 가지는 액정의 배열 상태가 가변되고, 이에 따라 광투과율이 조절되어 계조가 구현된다.
한편, 상기 타이밍 콘트롤러(41)는 오버드라이빙을 위한 제어기능을 수행하는데, 화이트(255 gray)나 블랙(0 gray)을 제외한 나머지의 그레이 레벨에 대해서는 통상의 경우와 같이 도 2의 룩업테이블을 이용하여 오버드라이빙을 수행한다.
예를 들어, 이전 프레임의 그레이 레벨값이 '80'이고, 현재 프레임의 그레이 레벨값이 '128'인 경우 오버드라이빙을 위한 그레이 레벨값 '140'을 출력한다. 이때, 상기 데이터 구동부(43)는 상기 오버드라이빙된 그레이 레벨값에 대응하여 액정패널(44)의 데이터라인(DL)에 도 3의 (b)에서와 같이 오버드라이빙된 데이터전압을 출력한다.
또 다른 예로써, 이전 프레임의 그레이 레벨값이 '128'이고, 현재 프레임의 그레이 레벨값이 '80'인 경우 언더드라이빙을 위한 그레이 레벨값으로 '68'을 출력한다. 이때, 상기 데이터 구동부(43)는 상기 언더라이빙된 그레이 레벨값에 대응하여 액정패널(44)의 데이터라인(DL)에 언더드라이빙된 데이터전압을 출력한다.
그런데, 상기 타이밍 콘트롤러(41)는 화이트(255 gray)나 블랙(0 gray)에 대한 오버드라이빙이나 언더드라이빙을 수행할 때 상기와 같은 룩업테이블을 이용하지 않고 별도로 마련한 버퍼 집적소자(41B) 및 제1,2스위치(SW1),(SW2)를 이용한다.
버퍼 집적소자(41B)는 상기 제1스위치(SW1)의 일측 입력단자에 255 그레이 레벨값에 대한 감마전압(예: 16.58V)을 출력하고, 타측 입력단자에는 255 그레이 레벨값에 오버드라이빙을 적용한 감마전압(예: 16.65V)을 출력한다.
또한, 상기 버퍼 집적소자(41B)는 상기 제2스위치(SW2)의 일측 입력단자에 0 그레이 레벨에 대한 감마전압(예: 7.6V)을 출력하고, 타측 입력단자에는 0 그레이 레벨에 언더드라이빙을 적용한 감마전압(예: 7.4V)을 출력한다.
이와 같은 상태에서, 이전 프레임의 그레이 레벨값이 '255'이고, 현재 프레임의 그레이레벨값 또한 '255'인 경우 상기 타이밍 콘트롤러(41)는 상기 제1스위치(SW1) 에 스위칭제어신호(CTL1)를 '로우'로 출력한다.
이에 따라, 상기 제1스위치(SW1)는 자신의 일측 입력단자에 입력되는 상기 255 그레이 레벨에 대한 감마전압(예: 16.58V)을 선택하여 출력하고, 이때 상기 데이터 구동부(43)는 그 감마전압에 상응되는 데이터전압을 액정패널(44)의 데이터라인(DL)에 출력한다.
현재 프레임의 그레이 레벨값이 255로서 화이트에 대한 오버드라이빙이 요구되는 경우, 상기 타이밍 콘트롤러(41)는 상기 제1스위치(SW1)에 스위칭제어신호(CTL1)를 '하이'로 출력한다.
이에 따라, 상기 제1스위치(SW1)는 자신의 타측 입력단자에 입력되는 255 그레이 레벨에 오버드라이빙을 적용한 감마전압(16.65V)을 선택하여 출력하고, 이때 상기 데이터 구동부(43)는 그 감마전압에 상응되는 데이터전압을 액정패널(44)의 데이터라인(DL)에 출력한다.
이전 프레임의 그레이 레벨값이 '0'이고, 현재 프레임의 그레이 레벨값 또한 '0'인 경우 상기 타이밍 콘트롤러(41)는 상기 제2스위치(SW2)에 스위칭제어신호(CTL2)를 '로우'로 출력한다.
이에 따라, 상기 제2스위치(SW2)는 자신의 일측 입력단자에 입력되는 상기 0 그레이 레벨에 대한 감마전압(예: 7.6V)을 선택하여 출력하고, 이때 상기 데이터 구동부(43)는 그 감마전압에 상응되는 데이터전압을 액정패널(44)의 데이터라인(DL)에 출력한다.
현재 프레임의 그레이 레벨값이 0으로서 블랙에 대한 언더드라이빙이 요구되는 경우, 상기 타이밍 콘트롤러(41)는 상기 제2스위치(SW2)에 스위칭제어신호(CTL1)를 '하이'로 출력한다.
이에 따라, 상기 제2스위치(SW2)는 자신의 타측 입력단자에 입력되는 0 그레이 레벨에 언더드라이빙을 적용한 감마전압(7.4V)을 선택하여 출력하고, 이때 상기 데이터 구동부(43)는 그 감마전압에 상응되는 데이터전압을 액정패널(44)의 데이터라인(DL)에 출력한다.
도 1은 종래 기술에 의한 액정표시장치의 오버드라이빙에 대한 블록도.
도 2는 오버드라이빙을 위한 룩업테이블.
도 3의 (a)는 노멀 상태에서의 데이터전압의 파형도.
도 3의 (b)는 오버드라이빙된 데이터전압의 파형도.
도 4는 본 발명에 의한 액정표시장치의 응답특성 개선 장치의 블록도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
41 : 타이밍 콘트롤러 41A : 필드메모리
41B : 버퍼 집적소자 42 : 게이트 구동부
43 : 데이터 구동부 44 : 액정패널

Claims (3)

  1. 화이트나 블랙의 그레이 레벨에 대해서 별도로 마련된 전압공급부를 통해 오버드라이빙이나 언더드라이빙을 적용한 전압을 출력하고, 그 나머지의 그레이 레벨에 대해서는 룩업테이블을 이용하여 오버드라이빙이나 언더드라이빙된 그레이 레벨값을 출력하는 타이밍 콘트롤러와;
    상기 타이밍 콘트롤러로부터 공급되는 게이트신호제어신호에 응답하여, 액정 패널의 각 게이트라인에 게이트 신호를 출력하는 게이트 구동부와;
    상기 타이밍 콘트롤러로부터 공급되는 데이터신호제어신호에 응답하여 상기 액정 패널의 각 데이터라인에 화소신호를 공급함과 아울러, 그 타이밍 콘트롤러로부터 공급되는 상기 전압 및 그레이 레벨값에 대응되는 데이터전압을 출력하는 데이터 구동부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 응답특성 개선 장치.
  2. 제1항에 있어서, 타이밍 콘트롤러는
    화이트 및 블랙 그레이 레벨에 대한 오버드라이빙을 위해 후술하는 소정의 감마전압들을 출력하는 버퍼 집적소자와;
    상기 버퍼 집적소자로부터 입력되는 255 그레이 레벨값에 대한 감마전압이나 255 그레이 레벨값에 오버드라이빙을 적용한 감마전압을 선택적으로 출력하는 제1스위치와;
    상기 버퍼 집적소자로부터 입력되는 0 그레이 레벨에 대한 감마전압이나 0 그레이 레벨에 언더드라이빙을 적용한 감마전압을 선택적으로 출력하는 제2스위치를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 응답특성 개선 장치.
  3. 제2항에 있어서, 제1스위치 및 제2스위치는 상기 타이밍 콘트롤러에서 출력되는 스위칭제어신호에 의해 스위칭되어 해당 감마전압을 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 응답특성 개선 장치.
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