KR20090065120A

KR20090065120A - 액정표시장치와 그 구동방법

Info

Publication number: KR20090065120A
Application number: KR1020070132569A
Authority: KR
Inventors: 김종우; 장수혁
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2009-06-22

Abstract

본 발명은 임펄스 방식으로 구동이 가능한 액정표시장치에 관한 것이다.

이 액정표시장치는 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 교차되는 액정표시패널; 임펄스 구동을 위해 상기 액정표시패널에 표시될 입력 디지털 비디오 데이터들 중 일부를 블랙 데이터로 치환하는 데이터 치환기; 및 상기 데이터 치환기로부터의 디지털 데이터들을 아날로그 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터라인들에 공급하는 데이터 구동회로를 구비한다.

Description

액정표시장치와 그 구동방법{Liquid Crystal Display and Driving Method thereof}

본 발명은 임펄스 방식으로 구동이 가능한 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)를 이용하여 동영상을 표시하고 있다. 이 액정표시장치는 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)에 비하여 소형화가 가능하여 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터 등에서 표시기에 응용됨은 물론, 텔레비젼에도 응용되어 빠르게 음극선관을 대체하고 있다.

이 액정표시장치는 액정의 유지특성에 의해 동영상에서 화면이 선명하지 못하고 흐릿하게 보이는 블러링(Bluring) 현상이 나타나게 된다. CRT는 도 1과 같이 매우 짧은 시간 동안만 형광체를 발광시켜 셀에 데이터를 표시한 후에 그 셀에서 발광이 없는 임펄스 구동으로 화상을 표시한다. 이에 비하여, 액정표시장치는 도 2와 같이 스캐닝기간 동안, 액정셀에 데이터가 공급된 후 나머지 필드 기간(또는 프레임기간) 동안 그 액정셀에 충전된 데이터가 유지되는 홀드 구동으로 화상을 표시한다.

CRT에 표시되는 동영상은 임펄스 구동으로 표시되기 때문에 도 3과 같이 관람자가 느끼는 지각영상(Perceived image)이 선명하게 된다. 이에 비하여, 액정표시장치에서는 동영상에서 액정의 유지특성 때문에 도 4와 같이 관람자가 느끼는 지각영상의 명암이 뚜렷하지 않고 흐릿하게 보여진다. 이러한 지각영상의 차이는 움직임을 추종하는 눈에서 일시적으로 지속되는 영상의 적분효과에 기인한다. 따라서, 액정표시장치의 응답속도가 빠르다 하더라도, 눈의 움직임과 매 프레임의 정적영상(static image) 사이의 불일치로 인하여 관람자는 흐릿한 화면을 보게 된다. 이러한 액정표시장치에서의 모션 블러(Motion blur) 현상을 개선하기 위하여, 비디오 데이터를 화면 상에 표시한 후에 그 화면에 블랙 데이터를 공급함으로써 액정표시장치를 임펄스 구동하는 기술 예컨대, 블랙 데이터 삽입방식이 제안되고 있다.

블랙 데이터 삽입방식은 도 5와 같이 화면의 한 프레임기간을 제1 서브프레임기간(SF1)과 제2 서브프레임기간(SF2)로 시분할하고, 제1 서브프레임기간(SF1) 동안 디지털 비디오 데이터(RGB)를 화면에 순차적으로 표시한 후 제 2 서브프레임기간(SF2) 동안 블랙 데이터(BD)를 삽입하여 화면에 순차적으로 표시한다. 따라서, 블랙 데이터 삽입 방식에서는 외부로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)의 입력 주파수에 비하여 액정표시패널에의 표시를 위해 데이터 구동회로로 출력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)의 출력 주파수를 높게 하여야 한다. 이를 위하여, 블랙 데이터 삽입 방식은 도 6과 같이 디지털 비디오 데이터(RGB)와 함께 외부로부터 입력되는 도트 클록 등의 타이밍 신호의 주파수(Fi)를 위상 고정 루프(Phase Locked Loop, PLL)(51)로 제1 서브프레임기간(SF1)에 부합되도록 체배하여야 한다. 라인 메모리(52)는 디지털 비디오 데이터들(RGB)을 일시 저장한 후에 PLL(51)에 의해 체배된 주파수를 가지는 도트 클럭에 맞추어 이 디지털 비디오 데이터들(RGB)을 데이터 구동회로에 공급한다. PLL(51)과 라인 메모리(52)는 타이밍 콘트롤러에 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)의 주파수에 비하여 데이터 구동회로에 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)의 주파수가 빠르기 때문에 데이터의 전송 주파수를 변환하기 위하여 타이밍 콘트롤러 내에 내장된다. 따라서, 종래의 블랙 데이터 삽입 방식은 PLL(51)의 주파수 체배 동작으로 인하여 타이밍 콘트롤러의 코스트를 상승시키고 그 타이밍 콘트롤러의 발열양을 높인다. 또한, 종래의 블랙 데이터 삽입 방식은 데이터 구동회로의 동작 주파수가 높아지므로 데이터 구동회로의 발열양도 증가시키고, 타이밍 콘트롤러와 데이터 구동회로 사이에서 디지털 비디오 데이터의 전송 주파수가 높아지므로 그 만큼 EMI(Electro Magnetic Interference)를 높이는 결과를 초래한다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출된 발명으로써 구동 주파수를 높이지 않고 임펄스 구동효과를 얻을 수 있도록 함과 아울러 회로의 발열양과 비용을 줄이도록 한 액정표시장치와 그 구동방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 교차되는 액정표시패널; 임펄스 구동을 위해 상기 액정표시패널에 표시될 입력 디지털 비디오 데이터들 중 일부를 블랙 데이터로 치환하는 데이터 치환기; 및 상기 데이터 치환기로부터의 디지털 데이터들을 아날로그 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터라인들에 공급하는 데이터 구동회로를 구비한다.,

상기 데이터 치환기는, 현재 입력되는 디지털 비디오 데이터들의 상기 액정표시패널에서의 표시위치를 판정하는 위치 판단부; 상기 위치 판단부로부터의 위치정보와 미리 저장된 FRC-디더 패턴 정보를 맵핑시켜 현재 액정표시패널상에 표시되어야 할 데이터가 상기 입력 디지털 비디오 데이터인지 또는 상기 블랙 데이터인지를 검출하고, 검출결과를 기반으로 선택 제어신호를 발생하는 FRC 처리부; 및 상기 선택 제어신호에 응답하여 상기 입력 디지털 비디오 데이터와 블랙 데이터 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 멀티플렉서를 구비한다.

상기 위치 판단부는 외부 시스템으로부터 입력되는 데이터 인에이블 신호와 도트클럭신호을 이용하여 상기 표시위치를 판정한다.

상기 위치 판단부는, 상기 도트클럭신호로 상기 데이터 인에이블 신호를 카운트하고, 상기 데이터 인에이블 신호의 로우논리구간에 대한 카운트 값이 미리 정해진 값보다 클 때마다 프레임 판정 숫자를 하나씩 증가시키는 프레임 카운터; 상기 도트클럭신호로 상기 데이터 인에이블 신호를 카운트하고, 논리상태값이 로우에서 하이로 변화되는 상기 데이터 인에이블 신호의 라이징 에지마다 수평라인 판정 숫자를 하나씩 증가시키는 라인 카운터; 및 상기 데이터 인에이블 신호의 하이논리구간을 상기 도트클럭신호로 카운트할 때마다 서브픽셀 판정 숫자를 하나씩 증가시키는 서브픽셀 카운터를 구비한다.

상기 FRC-디더 패턴에는 상기 입력 디지털 비디오 데이터들이 표시될 위치 정보와 상기 블랙 데이터가 표시될 위치정보가 포함된다.

상기 블랙 데이터가 표시될 위치는 디더링을 통해 공간적으로 분산되고 FRC를 통해 프레임기간 단위로 시간적으로 분산된다.

상기 블랙 데이터가 표시될 위치는 a × b(a,b는 서브픽셀수로서 양의정수)의 크기를 갖는 디더패턴 단위로 공간적으로 분산되고, c(c는 양의 정수) 프레임 기간을 단위로 시간적으로 분산된다.

상기 블랙 데이터가 표시될 위치는 디더링을 통해 공간적으로 분산되어 다수개의 수평 라인들 단위로 패턴화된다.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 임펄스 구동 여부를 선택하는 모드 선택회로를 더 구비한다.

상기 모드 선택회로는, 상기 데이터 구동회로의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 제어부의 외부로 노출된 외부 선택단자로부터의 전압레벨에 따라 다른 논리값을 갖는 제1 선택신호를 발생하는 제1 선택신호 발생부; 및 상기 제1 선택신호에 응답하여, 상기 입력 디지털 비디오 데이터들을 입력 그대로 상기 데이터 구동회로에 공급하거나, 일부가 상기 블랙 데이터로 치환된 디지털 비디오 데이터들을 상기 데이터 구동회로에 공급하는 제1 멀티플렉서를 구비한다.

상기 모드 선택회로는, 상기 입력 디지털 비디오 데이터들을 이용하여 입력 영상의 속성을 판단하는 영상 판단부; 상기 영상 판단부로터의 영상판단신호를 기반으로 다른 논리값을 갖는 제2 선택신호를 발생하는 제2 선택신호 발생부; 및 상기 제2 선택신호에 응답하여, 상기 입력 디지털 비디오 데이터들을 입력 그대로 상기 데이터 구동회로에 공급하거나, 일부가 상기 블랙 데이터로 치환된 디지털 비디오 데이터들을 상기 데이터 구동회로에 공급하는 제2 멀티플렉서를 구비한다.

본 발명의 실시예에 따라 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 교차되는 액정표시패널을 가지는 액정표시장치의 구동방법, 임펄스 구동을 위해 상기 액정표시패널에 표시될 입력 디지털 비디오 데이터들 중 일부를 블랙 데이터로 치환하는 단계; 및 상기 블랙 데이터가 포함된 디지털 데이터들을 아날로그 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터라인들에 공급하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 액정표시장치와 그 구동방법은 구동 주파수를 높이지 않고 임펄스 구동효과를 얻을 수 있으며, 아울러 회로의 발열양과 비용을 크게 줄일 수 있다.

이하, 도 7 내지 도 18을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 게이트라인들(G1 내지 Gn)이 교차하고 그 교차부에 액정셀(Clc)을 구동하기 위한 박막트랜지스터(Thin Film Transisto : 이하 'TFT'라 함)가 형성된 액정표시패널(100)과, 액정표시패널(100)에 표시될 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)들 중 일부를 블랙 데이터(BD)로 치환하는 데이터 치환기(140)와, 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 블랙 데이터(BD)를 포함한 데이터들(RGB/BD)을 공급하는 데이터 구동회로(110)와, 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 스캔신호를 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로(120)와, 이러한 구동회로들(110, 120)의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 콘트롤러(130)를 구비한다.

액정표시패널(100)은 두 장의 유리기판 사이에 개재된 액정분자들을 포함함과 아울러, m 개의 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 n 개의 게이트라인들(G1 내지 Gn)의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 m×n 개의 액정셀들(Clc)을 포함한 다.

액정표시패널(100)의 하부 유리기판에는 데이터라인들(D1 내지 Dm), 게이트라인들(G1 내지 Gn), TFT들, TFT에 접속되어 화소전극(Ep)과 공통전극(Ec) 사이의 전계에 의해 구동되는 액정셀들(Clc), 및 스토리지 커패시터(Cst) 등이 형성된다. 액정표시패널(100)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극(Ec)이 형성된다. 공통전극(Ec)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극(Ep)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 액정표시패널(100)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 상에는 광축이 직교하는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 계면에 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.

데이터 치환기(140)는 액정표시패널(100)에 표시될 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)들 중 일부를 미리 저장된 FRC-디더 패턴 정보에 따라 블랙 데이터(BD)로 치환한다. FRC-디더 패턴 정보에는 디더링(Dithering) 및 프레임 레이트 컨트롤(Frame Rate Control : 이하 'FRC'라 함) 기술을 통해 구현되는 블랙 데이터(BD)가 표시될 위치정보들이 포함되어 있다. FRC는 블랙 데이터(BD)가 표시될 위치정보들을 시간적으로 분산시키는 것을 말하고, 디더링은 블랙 데이터(BD)가 표시될 위치정보들을 공간적으로 분산시키는 것을 말한다. 본 발명에는 이러한 FRC와 디더링 방법이 함께 적용되므로, FRC-디더 패턴 정보에 포함된 블랙 데이터(BD)의 위 치 정보들은 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)들의 위치 정보들과 함께 공간적으로 패턴화되어 프레임기간 단위로 분산되게 된다. FRC-디더 패턴은 a(서브픽셀) × b(서브픽셀) (a,b는 양의 정수)를 단위패턴으로 하여 다수의 프레임기간에 걸쳐 시간적으로 분산될 수 있으며, 다수의 수평라인들을 단위패턴으로 하여 다수의 프레임기간에 걸쳐 시간적으로 분산될 수도 있다. 이에 대해서는 도 11 내지 도 15를 통해 상세히 후술하기로 한다. 한편, 데이터 치환기(140)는 타이밍 콘트롤러(130)에 내장될 수 있다.

타이밍 콘트롤러(130)는 수직/수평 동기신호(Vsync, Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable : DE), 도트클럭신호(DCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(110) 및 게이트 구동회로(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들(DDC,GDC)을 발생한다. 이러한 제어신호들은 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 포함한다.

게이트 타이밍 제어신호(GDC)는 한 화면이 표시되는 1 수직기간 중에서 스캔이 시작되는 시작 수평라인을 지시하는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse : GSP), 게이트 구동회로(120) 내의 쉬프트 레지스터에 입력되어 게이트 스타트 펄스(GSP)를 순차적으로 쉬프트시키기 위한 타이밍 제어신호로써 TFT의 온(ON) 기간에 대응하는 펄스폭으로 발생되는 게이트 쉬프트 클럭신호(Gate Shift Clock : GSC), 및 게이트 구동회로(120)의 출력을 지시하는 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable : GOE) 등을 포함한다. 데이터 타이밍 제어신호(DDC)는 라이징(Rising) 또는 폴링(Falling) 에지에 기준하여 데이터 구동회로(110) 내에서 데 이터의 래치동작을 지시하는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock : SSC), 데이터 구동회로(110)의 출력을 지시하는 소스 출력 인에이블신호(SOE), 및 액정표시패널(100)의 액정셀들(Clc)에 공급될 데이터전압의 극성을 지시하는 극성제어신호(POL) 등을 포함한다.

또한, 타이밍 콘트롤러(130)는 데이터 치환기(140)로부터 입력되는, 일부가 블랙데이터(BD)로 치환된 데이터들(RGB/BD)을 데이터 구동회로(110)에 공급한다. 타이밍 콘트롤러(130)는 일부가 블랙데이터(BD)로 치환된 데이터들(RGB/BD)을 전송하기 때문에, 외부의 시스템보드로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)의 전송 주파수를 체배하지 않고 데이터 구동회로(110)에 그대로 전송할 수 있게 된다. 따라서, 타이밍 콘트롤러(130)는 입력 데이터 주파수보다 데이터 구동회로(110)로의 전송을 위한 출력 데이터 주파수를 높이기 위해 도 6과 같은 회로를 필요로 하지 않는다.

한편, 타이밍 콘트롤러(130)는 동영상 구동을 위한 임펄스 구동 모드에서는 위와 같이 일부가 블랙데이터(BD)로 치환된 데이터들(RGB/BD)을 데이터 구동회로(110)에 공급하고, 정지 영상 구동을 위한 노말(Normal) 구동 모드에서는 블랙데이터(BD)로 치환되지 않은 원래의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 데이터 구동회로(110)에 공급할 수도 있다. 이를 위해, 타이밍 콘트롤러(130)에는 외부선택단자로부터의 입력신호 또는 실시간 영상판단정보를 근거로 하여 임펄스 구동 모드와 노멀 구동 모드 중 어느 하나를 선택하는 모드 선택회로(135)가 더 구비될 수 있다. 모드 선택회로(135)에 대해서는 도 16a 및 도 16b를 통해 후술하기로 한다.

데이터 구동회로(110)는 도트클럭신호(DCLK)를 샘플링하기 위한 쉬프트레지스터, 데이터(RGB/BD,RGB)를 일시저장하기 위한 레지스터, 쉬프트레지스터로부터의 도트클럭신호에 응답하여 데이터를 1 라인분씩 저장하고 저장된 1 라인분의 데이터(RGB/BD,RGB)를 동시에 출력하기 위한 래치, 래치로부터의 디지털 데이터값에 대응하여 정극성/부극성의 감마전압을 선택하기 위한 디지털/아날로그 변환기, 정극성/부극성 감마전압에 의해 변환된 아날로그 데이터가 공급되는 데이터라인(D1 내지 Dm)을 선택하기 위한 멀티플렉서 및 멀티플렉서와 데이터라인 사이에 접속된 출력버퍼 등으로 구성된다. 이 데이터 구동회로(110)는 극성제어신호(POL)에 따라 액정표시패널(100)에 공급되는 데이터전압의 극성을 반전시키고 그 데이터전압을 소스 출력 인에이블신호(SOE)에 따라 액정표시패널(100)의 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급하게 된다.

게이트 구동회로(120)는 스캔펄스를 순차적으로 발생하는 쉬프트 레지스터와, 스캔펄스의 전압을 액정셀(Clc)의 구동에 적합한 레벨로 쉬프트시키기 위한 레벨 쉬프터 등으로 구성된다. 이 게이트 구동회로(120)는 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 순차적으로 스캔펄스를 공급한다.

도 8은 도 7에 도시된 데이터 치환기(140)를 상세히 나타내는 블럭도이다. 그리고, 도 9는 도 8에 도시된 위치 판단부(142)의 내부 블럭도이며, 도 10은 위치 판단부(142)에서 이루어지는 위치 판단 과정을 설명하기 위한 도면이다.

데이터 치환기(140)는 도 8에 도시된 바와 같이, 위치 판단부(142), FRC 처리부(144), 및 멀티플렉서(146)을 구비한다.

위치 판단부(142)는 외부 시스템으로부터 입력되는 데이터 인에이블 신호(DE)와 도트클럭신호(DCLK) 등을 이용하여 현재 입력되는 데이터의 액정표시패널상에서의 표시위치를 판단한다. 이를 위해, 위치 판단부(142)는 도 9와 같이 다수의 카운터들(142a,142b,142c)을 포함한다. 카운터들(142a,142b,142c)로는 프레임 카운터(142a), 라인 카운터(142b), 및 서브픽셀 카운터(142c)가 이용된다. 프레임 카운터(142a)는 도 10과 같이 도트클럭신호(DCLK)로 데이터 인에이블 신호(DE)를 카운트하고, 데이터 인에이블 신호(DE)의 로우논리구간에 대한 카운트 값이 미리 정해진 값보다 클 때마다 프레임 판정 숫자를 1씩 증가시킨다. 라인 카운터(142b)는 도 10과 같이 도트클럭신호(DCLK)로 데이터 인에이블 신호(DE)를 카운트하고, 논리상태값이 로우에서 하이로 변화되는 데이터 인에이블 신호(DE)의 라이징 에지마다 수평라인 판정 숫자를 n개까지 1씩 증가시킨다. 그리고, 서브픽셀 카운터(142c)는 도 10과 같이 데이터 인에이블 신호(DE)의 하이논리구간을 도트클럭신호(DCLK)로 카운트할 때마다 서브픽셀 판정 숫자를 m개까지 1씩 증가시킨다.

FRC 처리부(144)는 위치 판단부(142)로부터의 위치정보(PI)와 자신의 FRC-디더 패턴 정보를 맵핑시켜 그 위치의 액정표시패널상에 표시되어야 할 데이터가 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)인지 또는 블랙 데이터(BD)인지를 검출하고, 검출 결과를 기반으로 출력 데이터를 선택하기 위한 선택 제어신호(SEL-D1)를 발생한다. 이를 위해, FRC 처리부(144)에는 입력 디지털 비디오 데이터들(RGB) 중 일부와 치환되는 블랙 데이터(BD)들의 위치 정보를 포함하는 FRC-디더 패턴 정보가 저장되어 있다.

FRC-디더 패턴(P1)은 일 예로, 도 11과 같이 흰색으로 도시된 입력 디지털 비디오 데이터들(RGB)의 위치 정보와 검은색으로 도시된 블랙 데이터들(BD)의 위치 정보를 모두 포함하고 있다. 블랙 데이터들(BD)의 위치는 도 12와 같이 디더링을 통해 공간적으로 분산되어 패턴화되고 또한, FRC를 통해 프레임기간을 단위로 시간적으로 분산된다. 도 12는 8(서브픽셀) × 8(서브픽셀)의 크기를 갖고 8 프레임을 주기로 동일 패턴을 반복하는 FRC-디더 패턴(P1)을 보여주고 있다. 그러나, FRC-디더 패턴(P)은 이것에 한정되지 않고, 도 13과 같이 8(서브픽셀) × 32(서브픽셀)의 크기를 가질 수도 있으며, 도시하지는 않았지만 16×32, 24×32, 32×32, 16×40, 16×44 크기를 가질 수도 있음은 물론이다. FRC-디더패턴은 실험을 통해 동일 패턴들이 반복되더라도 관찰자가 치환되는 블랙 데이터들(BD)의 반복주기를 거의 인식하지 못하는 크기 및 프레임 주기로 결정되는 것이 바람직하다.

FRC-디더 패턴(P2)은 다른 예로, 도 14와 같이 흰색으로 도시된 입력 디지털 비디오 데이터들(RGB)의 위치 정보와 검은색으로 도시된 블랙 데이터들(BD)의 위치 정보를 모두 포함하고 있다. 블랙 데이터들(BD)의 위치는 도 15와 같이 디더링을 통해 공간적으로 분산되어 다수개의 수평 라인들 단위로 패턴화되고 또한, FRC를 통해 프레임기간을 단위로 시간적으로 분산된다. 여기서, 단위 패턴을 이루어 블랙 데이터(BD)로 치환될 서브픽셀들이 접속된 수평라인들 수는 원화상의 계조 표현력을 고려하여 4개 이하로 함이 바람직하다.

멀티플렉서(146)는 FRC 처리부(144)로부터의 선택 제어신호(SEL-D1)에 응답하여 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)와 블랙 데이터(BD) 중 어느 하나를 선택적으 로 출력한다. 이러한 멀티플레서(146)의 출력 제어를 통해 입력 디지털 비디오 데이터들(RGB) 중 일부가 블랙 데이터(BD)로 치환되게 된다. 블랙 데이터(BD)는 별도의 블랙 데이터 생성회로로부터 발생될 수 있다.

도 16a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모드 선택회로(135)를 나타낸다.

도 16a를 참조하면, 제1 실시예에 따른 모드 선택회로(135)는 SEL 발생부(135a)와 멀티플렉서(135b)를 구비한다.

SEL 발생부(135a)는 타이밍 콘트롤러(130)의 외부로 노출된 외부 선택단자(Sel-option pin)로부터의 전압레벨에 따라 멀티플렉서(135b)의 출력을 제어하기 위한 선택신호(SEL-D2)의 논리값을 결정한다. 외부 선택단자는 운용자에 의해 조작 가능한 스위치를 통해 선택적으로 전원전압원(Vcc)과 기저전압원(GND) 중 어느 하나에 접속된다. 일 예로, 외부 선택단자가 기저전압원(GND)에 접속되면, SEL 발생부(135a)는 임펄스 효과 없이 노멀 구동 모드로 액정표시장치가 동작하도록 멀티플렉서(135b)의 출력을 제어할 수 있다. 외부 선택단자가 전원전압원원(GND)에 접속되면, SEL 발생부(135a)는 임펄스 구동 모드로 액정표시장치가 동작하도록 멀티플렉서(135b)의 출력을 제어할 수 있다.

멀티플렉서(135b)는 외부 선택단자가 기저전압원(GND)에 접속될 때 SEL 선택부(135a)로부터의 선택 제어신호(SEL-D2)에 응답하여 입력 디지털 비디오 데이터들(RGB)을 그대로 데이터 구동회로(110)에 공급한다. 반면에, 멀티플렉서(135b)는 외부 선택단자가 전원전압원(VCC)에 접속될 때 SEL 선택부(135a)로부터의 선택 제어신호(SEL-D2)에 응답하여 일부가 블랙 데이터(BD)로 치환된 디지털 비디오 데이 터들(RGB/BD)을 데이터 구동회로(110)에 공급한다.

도 16b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모드 선택회로(135)를 나타낸다.

도 16b를 참조하면, 제2 실시예에 따른 모드 선택회로(135)는 영상 판단부(235a), SEL 발생부(235b), 및 멀티플렉서(135c)를 구비한다.

영상 판단부(235a)는 공지의 영상판단법을 이용하여 동영상의 입력여부를 판단한다. 영상 판단부(140)는 입력 디지털 비디오 데이터들(RGB)을 프레임간, 픽셀간 비교하여 그 차가 소정의 임계치보다 작으면 현재 입력되는 영상을 정지영상으로 판단하고, 영상판단신호를 '0'으로 하여 SEL 발생부(235b)를 제어할 수 있다. 반면에, 영상 판단부(235a)는 입력 디지털 비디오 데이터들(RGB)을 프레임간, 픽셀간 비교하여 그 차가 소정의 임계치 이상이면 현재 입력되는 영상을 동영상으로 판단하고, 영상판단신호를 '1'로 하여 SEL 발생부(235b)를 제어한다.

SEL 발생부(235b)는 영상 판단부(235a)로부터의 영상판단신호를 기반으로 멀티플렉서(235c)의 출력을 제어하기 위한 선택신호(SEL-D3)의 논리값을 결정한다. 예컨데, 현재 입력되는 영상이 정지영상이면, SEL 발생부(235b)는 임펄스 효과 없이 노멀 구동 모드로 액정표시장치가 동작하도록 멀티플렉서(235c)의 출력을 제어할 수 있다. 현재 입력되는 영상이 동영상이면, SEL 발생부(235b)는 임펄스 구동 모드로 액정표시장치가 동작하도록 멀티플렉서(235c)의 출력을 제어할 수 있다.

멀티플렉서(235c)는 현재 입력되는 영상이 정지영상일 때 SEL 선택부(235b)로부터의 선택 제어신호(SEL-D2)에 응답하여 입력 디지털 비디오 데이터들(RGB)을 그대로 데이터 구동회로(110)에 공급한다. 반면에, 멀티플렉서(235c)는 현재 입력 되는 영상이 동영상일 때 SEL 선택부(235b)로부터의 선택 제어신호(SEL-D2)에 응답하여 일부가 블랙 데이터(BD)로 치환된 디지털 비디오 데이터들(RGB/BD)을 데이터 구동회로(110)에 공급한다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법을 단계적으로 나타낸다.

도 17을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 타이밍 콘트롤러의 외부 선택단자나 실시간 영상판단에 따라 액정표시장치의 임펄스 구동여부를 결정한다.(S10, S20)

외부 선택단자나 실시간 영상 판단결과, 액정표시장치를 임펄스 구동 모드로 구동하기로 결정하면, 미리 저장된 FRC-디더 패턴에 따라 입력 디지털 비디오 데이터들(RGB) 중 일부를 블랙 데이터(BD)로 치환한다.(S30) 일부가 블랙 데이터(BD)로 치환된 데이터들(RGB/BD)은 데이터 구동회로를 경유하여 아날로그 데이터전압으로 변환된 후 액정표시패널에 표시된다.(S40) 이러한 본 발명에 따른 블랙 데이터(BD)로 입력 디지털 비디오 데이터들(RGB) 중 일부를 치환하는 것은 종래 블랙 데이터 삽입방식과는 크게 다르다. 다시 말해, 종래 블랙 데이터 삽입방식이 도 18의 (a)와 같이 데이터들(D2,D3) 사이에 블랙 데이터(BD)를 시간적으로 삽입하는 것이라면, 본 발명에 따른 블랙 데이터 치환 방식은 도 18의 (b)와 같이 공간적으로 일부 입력 디지털 비디오 데이터(D3)를 블랙 데이터(BD)로 치환하는 것이다.

외부 선택단자나 실시간 영상 판단결과, 액정표시장치를 임펄스 구동 효과가 없는 일반 모드로 구동하기로 결정하면, 도 18의 (c)와 같이 입력 디지털 비디오 데이터들(RGB)을 블랙 데이터(BD)에 의한 치환 없이 그대로 출력한다. 출력된 비디오 데이터들(RGB)은 데이터 구동회로를 경유하여 아날로그 데이터전압으로 변환된 후 액정표시패널에 표시된다.(S50)

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치와 그 구동방법은 임펄스 구동시 블랙 데이터 치환 방식을 이용함으로써, 타이밍 콘트롤러 내에서 입력 데이터 주파수보다 출력 데이터 주파수를 높이기 위한 주파수 체배회로의 생략이 가능하게 된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 액정표시장치와 그 구동방법은 타이밍 콘트롤러의 제조비용 및 발열량을 대폭적으로 낮출 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 액정표시장치와 그 구동방법은 임펄스 구동시 블랙 데이터 치환 방식을 이용함으로써, 데이터 구동회로의 동작 주파수 및 발열양을 감소시킬 수 있음과 아울러, 타이밍 콘트롤러와 데이터 구동회로 사이에서 디지털 비디오 데이터의 전송 주파수를 낮춰 EMI를 크게 줄일 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 음극선관의 발광특성을 나타내는 특성도.

도 2는 액정표시장치의 발광특성을 나타내는 특성도.

도 3은 관람자가 느끼는 음극선관의 지각영상을 나타내는 도면.

도 4는 관람자가 느끼는 액정표시장치의 지각영상을 나타내는 도면.

도 5는 종래의 데이터 삽입 방식을 설명하기 위한 타이밍도.

도 6은 종래의 데이터 삽입 방식에서 주파수 체배 회로를 보여 주는 블럭도.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블럭도.

도 8은 도 7에 도시된 데이터 치환기를 상세히 나타내는 블럭도.

도 9는 도 8에 도시된 위치 판단부의 내부 블럭도.

도 10은 위치 판단부에서 이루어지는 위치 판단 과정을 설명하기 위한 도면.

도 11 내지 도 13은 FRC-디더패턴의 일 예를 보여주는 도면.

도 14 및 도 15는 FRC-디더패턴의 다른 예를 보여주는 도면.

도 16a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모드 선택회로를 나타내는 블럭도.

도 16b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모드 선택회로를 나타내는 블럭도.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법을 단계적으로 나타내는 흐름도.

도 18은 본 발명의 구동 특성을 부각시키기 위한 데이터 구성도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 액정표시패널 110 : 데이터 구동회로

120 : 게이트 구동회로 130 : 타이밍 콘트롤러

135 : 모드 선택회로 140 : 데이터 치환기

142 : 위치 판단부 144 : FRC 처리부

146 : 멀티플렉서

Claims

다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 교차되는 액정표시패널;

임펄스 구동을 위해 상기 액정표시패널에 표시될 입력 디지털 비디오 데이터들 중 일부를 블랙 데이터로 치환하는 데이터 치환기; 및

상기 데이터 치환기로부터의 디지털 데이터들을 아날로그 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터라인들에 공급하는 데이터 구동회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 데이터 치환기는,

현재 입력되는 디지털 비디오 데이터들의 상기 액정표시패널에서의 표시위치를 판정하는 위치 판단부;

상기 위치 판단부로부터의 위치정보와 미리 저장된 FRC-디더 패턴 정보를 맵핑시켜 현재 액정표시패널상에 표시되어야 할 데이터가 상기 입력 디지털 비디오 데이터인지 또는 상기 블랙 데이터인지를 검출하고, 검출결과를 기반으로 선택 제어신호를 발생하는 FRC 처리부; 및

상기 선택 제어신호에 응답하여 상기 입력 디지털 비디오 데이터와 블랙 데이터 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 멀티플렉서를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 2 항에 있어서,

상기 위치 판단부는 외부 시스템으로부터 입력되는 데이터 인에이블 신호와 도트클럭신호을 이용하여 상기 표시위치를 판정하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,

상기 위치 판단부는,

상기 도트클럭신호로 상기 데이터 인에이블 신호를 카운트하고, 상기 데이터 인에이블 신호의 로우논리구간에 대한 카운트 값이 미리 정해진 값보다 클 때마다 프레임 판정 숫자를 하나씩 증가시키는 프레임 카운터;

상기 도트클럭신호로 상기 데이터 인에이블 신호를 카운트하고, 논리상태값이 로우에서 하이로 변화되는 상기 데이터 인에이블 신호의 라이징 에지마다 수평라인 판정 숫자를 하나씩 증가시키는 라인 카운터; 및

상기 데이터 인에이블 신호의 하이논리구간을 상기 도트클럭신호로 카운트할 때마다 서브픽셀 판정 숫자를 하나씩 증가시키는 서브픽셀 카운터를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 2 항에 있어서,

상기 FRC-디더 패턴에는 상기 입력 디지털 비디오 데이터들이 표시될 위치 정보와 상기 블랙 데이터가 표시될 위치정보가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 5 항에 있어서,

상기 블랙 데이터가 표시될 위치는 디더링을 통해 공간적으로 분산되고 FRC를 통해 프레임기간 단위로 시간적으로 분산되는 것을 특징으로 액정표시장치.
제 6 항에 있어서,

상기 블랙 데이터가 표시될 위치는 a × b(a,b는 서브픽셀수로서 양의정수)의 크기를 갖는 디더패턴 단위로 공간적으로 분산되고, c(c는 양의 정수) 프레임 기간을 단위로 시간적으로 분산되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 6 항에 있어서

상기 블랙 데이터가 표시될 위치는 디더링을 통해 공간적으로 분산되어 다수개의 수평 라인들 단위로 패턴화되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 임펄스 구동 여부를 선택하는 모드 선택회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 9 항에 있어서,

상기 모드 선택회로는,

상기 데이터 구동회로의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 제어부의 외부로 노출된 외부 선택단자로부터의 전압레벨에 따라 다른 논리값을 갖는 제1 선택신호를 발생하는 제1 선택신호 발생부; 및

상기 제1 선택신호에 응답하여, 상기 입력 디지털 비디오 데이터들을 입력 그대로 상기 데이터 구동회로에 공급하거나, 일부가 상기 블랙 데이터로 치환된 디지털 비디오 데이터들을 상기 데이터 구동회로에 공급하는 제1 멀티플렉서를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 9 항에 있어서,

상기 모드 선택회로는,

상기 입력 디지털 비디오 데이터들을 이용하여 입력 영상의 속성을 판단하는 영상 판단부;

상기 영상 판단부로터의 영상판단신호를 기반으로 다른 논리값을 갖는 제2 선택신호를 발생하는 제2 선택신호 발생부; 및

상기 제2 선택신호에 응답하여, 상기 입력 디지털 비디오 데이터들을 입력 그대로 상기 데이터 구동회로에 공급하거나, 일부가 상기 블랙 데이터로 치환된 디지털 비디오 데이터들을 상기 데이터 구동회로에 공급하는 제2 멀티플렉서를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 교차되는 액정표시패널을 가지는 액정표시장치의 구동방법에 있어서,

임펄스 구동을 위해 상기 액정표시패널에 표시될 입력 디지털 비디오 데이터들 중 일부를 블랙 데이터로 치환하는 단계; 및

상기 블랙 데이터가 포함된 디지털 데이터들을 아날로그 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터라인들에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 12 항에 있어서,

상기 치환 단계는,

현재 입력되는 디지털 비디오 데이터들의 상기 액정표시패널에서의 표시위치를 판정하는 단계;

상기 판정을 통해 생성되는 위치정보와 미리 저장된 FRC-디더 패턴 정보를 맵핑시켜 현재 액정표시패널상에 표시되어야 할 데이터가 상기 입력 디지털 비디오 데이터인지 또는 상기 블랙 데이터인지를 검출하고, 검출결과를 기반으로 선택 제어신호를 발생하는 단계; 및

상기 선택 제어신호에 응답하여 상기 입력 디지털 비디오 데이터와 블랙 데이터 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 13 항에 있어서,

상기 표시위치 판정단계에서는 외부 시스템으로부터 입력되는 데이터 인에이블 신호와 도트클럭신호을 이용하여 상기 표시위치를 판정하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 14 항에 있어서,

상기 표시위치 판정단계에서는,

상기 도트클럭신호로 상기 데이터 인에이블 신호를 카운트하고, 상기 데이터 인에이블 신호의 로우논리구간에 대한 카운트 값이 미리 정해진 값보다 클 때마다 프레임 판정 숫자를 하나씩 증가시키고;

상기 도트클럭신호로 상기 데이터 인에이블 신호를 카운트하고, 논리상태값이 로우에서 하이로 변화되는 상기 데이터 인에이블 신호의 라이징 에지마다 수평라인 판정 숫자를 하나씩 증가시키며;

상기 데이터 인에이블 신호의 하이논리구간을 상기 도트클럭신호로 카운트할 때마다 서브픽셀 판정 숫자를 하나씩 증가시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 13 항에 있어서,

상기 FRC-디더 패턴에는 상기 입력 디지털 비디오 데이터들이 표시될 위치 정보와 상기 블랙 데이터가 표시될 위치정보가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 16 항에 있어서,

상기 블랙 데이터가 표시될 위치는 디더링을 통해 공간적으로 분산되고 FRC를 통해 프레임기간 단위로 시간적으로 분산되는 것을 특징으로 액정표시장치의 구동방법.
제 17 항에 있어서,

상기 블랙 데이터가 표시될 위치는 a × b(a,b는 서브픽셀수로서 양의정수)의 크기를 갖는 디더패턴 단위로 공간적으로 분산되고, c(c는 양의 정수) 프레임 기간을 단위로 시간적으로 분산되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 17 항에 있어서

상기 블랙 데이터가 표시될 위치는 디더링을 통해 공간적으로 분산되어 다수개의 수평 라인들 단위로 패턴화되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 12 항에 있어서,

상기 임펄스 구동 여부를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 20 항에 있어서,

상기 임펄스 구동 여부를 선택하는 단계는,

상기 아날로그 데이터전압의 공급타이밍을 제어하는 타이밍 제어부의 외부로 노출된 외부 선택단자로부터의 전압레벨에 따라 다른 논리값을 갖는 제1 선택신호를 발생하는 단계; 및

상기 제1 선택신호에 응답하여, 상기 입력 디지털 비디오 데이터들 및 일부가 상기 블랙 데이터로 치환된 디지털 비디오 데이터들 중 어느 한쪽을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
제 20 항에 있어서,

상기 임펄스 구동 여부를 선택하는 단계는,

상기 입력 디지털 비디오 데이터들을 이용하여 입력 영상의 속성을 판단하는 단계;

상기 영상판단신호를 기반으로 다른 논리값을 갖는 제2 선택신호를 발생하는 단계; 및

상기 제2 선택신호에 응답하여, 상기 입력 디지털 비디오 데이터들 및 일부가 상기 블랙 데이터로 치환된 디지털 비디오 데이터들 중 어느 한쪽을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.