KR20110075507A - 액정표시장치와 그 색온도 보상 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 이 액정표시장치의 타이밍 콘트롤러는 호스트 컴퓨터로부터 입력된 디지털 비디오 데이터를 변조한 다음, 데이터 변조에 의해 틀어진 상기 디지털 비디오 데이터의 색온도를 보상하여 데이터 구동회로로 전송한다.

Description

액정표시장치와 그 색온도 보상 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF COMPENSATING COLOR TEMPERATURE}
본 발명은 액정표시장치와 그 색온도 보상 방법에 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.
액정표시장치의 표시품질과 성능을 높이기 위하여, 액정표시장치에는 입력 영상의 데이터를 변조하거나 색 온도를 튜닝하는 회로들이 포함될 수 있다. 액정표시장치는 액정모듈과, 호스트 컴퓨터로 나뉘어질 수 있다. 액정모듈은 액정표시패널, 액정표시패널의 구동회로, 그 구동회로들의 동작 타이밍을 제어하는 타이밍 콘트롤러, 백라이트 유닛, 백라이트 유닛의 광원들을 구동하기 위한 백라이트 구동회로, 및 이러한 구성 요소들을 조립하기 위한 각종 케이스 부재들을 포함한다. 호스트 컴퓨터는 입력 영상의 비디오 데이터와 타이밍신호들을 액정모듈에 전송하는 그래픽 처리회로와, 액정모듈의 전원을 발생하는 전원 회로 등을 포함한다.
호스트 컴퓨터에는 표시품질을 높이기 위하여 입력 영상의 데이터를 변조하는 데이터 변조회로와, 입력 영상의 색 온도를 튜닝하기 위한 색온도 튜닝 회로가 포함될 수 있다. 또한, 액정모듈에는 데이터를 변조하는 데이터 변조회로가 추가될 수 있다. 이 경우에, 액정표시장치에 표시되는 영상의 색온도가 호스트 컴퓨터에 의해 최적으로 튜닝된 색온도로 표현되지 않을 수 있다. 이는 색 온도 튜닝 이후에 액정모듈에 의해 데이터가 가변되어 데이터의 계조값이 쉬프트(shift)되어 색 온도가 변동(Fluctuation)되기 때문이다.
본 발명은 입력 영상의 데이터가 변조되더라도 색온도가 변동되지 않는 액정표시장치와 그 색온도 보상 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양상으로서 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 교차되는 액정표시패널; 디지털 비디오 데이터를 정극성/부극성 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터라인들에 공급하는 데 이터 구동회로; 상기 게이트라인들에 게이트펄스를 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로; 입력 영상 데이터의 색온도를 튜닝한 후에 색온도가 튜닝된 디지털 비디오 데이터와 타이밍 신호들을 출력하는 호스트 컴퓨터; 및 상기 호스트 컴퓨터로부터 입력된 디지털 비디오 데이터를 상기 데이터 구동회로에 전송하고 상기 타이밍 신호들에 기초하여 상기 데이터 구동회로와 상기 게이트 구동회로의 동작 타이밍을 제어하는 타이밍 콘트롤러를 구비한다.
상기 타이밍 콘트롤러는 상기 호스트 컴퓨터로부터 입력된 디지털 비디오 데이터를 변조한 다음, 데이터 변조에 의해 틀어진 상기 디지털 비디오 데이터의 색온도를 보상하여 상기 데이터 구동회로로 전송한다.
상기 액정표시장치의 색온도 보상 방법은 호스트 컴퓨터에서 입력 영상 데이터의 색온도를 튜닝한 후에 색온도가 튜닝된 디지털 비디오 데이터와 타이밍 신호들을 출력하는 단계; 및 상기 호스트 컴퓨터로부터 입력된 디지털 비디오 데이터를 변조한 다음, 데이터 변조에 의해 틀어진 상기 디지털 비디오 데이터의 색온도를 보상하여 상기 데이터 구동회로로 전송한다.
본 발명은 호스트 컴퓨터와 타이밍 콘트롤러에서 처리되는 모든 데이터 변조 과정을 거친 후에 색온도를 보상하여 데이터 변조 과정에서 초래되는 색온도 틀어짐을 한 차례의 색온도 보상과정만으로 보상할 수 있다.
본 발명의 액정표시장치는 액정모드로 구분할 때 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 등의 액정모드로도 구현될 수 있다. 본 발명의 액정표시장치는 투과율 대 전압 특성으로 구분할 때 노말리 화이트 모드(Normally White Mode) 또는 노말리 블랙 모드(Normally Black mode)로 구현될 수 있다. 본 발명의 액정표시장치는 투과형 액정표시장치, 반투과형 액정표시장치, 반사형 액정표시장치 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소들의 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 명칭과는 상이할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(100), 백라이트 유닛(109), 백라이트 구동회로(108), 타이밍 콘트롤러(101), 데이터 구동회로(102), 게이트 구동회로(103) 및 호스트 컴퓨터(104)를 구비한다.
액정표시패널(100)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성된다. 액정표시패널(100)은 데이터라인들(105)과 게이트라인들(106)의 교차 구조에 의해 매트릭 스 형태로 배치된 액정셀들을 포함한다.
액정표시패널(100)의 하부 유리기판에는 TFT 어레이가 형성된다. TFT 어레이는 데이터라인들(105), 게이트라인들(106), 박막트랜지스터들(Thin Film Transistors, TFTs), 및 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등을 포함한다. 액정셀들은 TFT에 접속되어 화소전극들과 공통전극 사이의 전계에 의해 구동된다. 액정표시패널(100)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스과 컬러필터를 포함한 컬러필터 어레이가 형성된다. 공통전극은 TN 모드와 VA 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS 모드와 FFS 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 액정표시패널(100)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.
백라이트 유닛(109)은 액정표시패널(100)의 아래에 배치된다. 백라이트 유닛(109)은 백라이트 구동회로(108)에 의해 점등 및 소등되는 다수의 광원들을 포함하여 액정표시패널(100)로 균일하게 빛을 조사한다. 백라이트 유닛(109)은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 백라이트 유닛(109)의 광원은 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode) 중 어느 하나 또는 두 종류 이상의 광원을 포함할 수 있다.
백라이트 구동회로(108)는 타이밍 콘트롤러(101)로부터 입력되는 백라이트 디밍 데이터(DIM)에 응답하여 PWM(Pulse Width Modulation) 방법으로 백라이트 유닛(109)의 광원들을 점등 및 소등한다.
타이밍 콘트롤러(101)는 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스, TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등의 인터페이스를 통해 호스트 컴퓨터(104)로부터 디지털 비디오 데이터(RGB)를 입력 받는다. 타이밍 콘트롤러(101)는 호스트 컴퓨터(104)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터들(RGB)을 소프트웨어에 의해 처리되는 알고리즘에 따라 변조하여 데이터 구동회로(102)에 전송한다.
타이밍 콘트롤러(101)는 LVDS 또는 TMDS 인터페이스 수신회로를 통해 호스트 컴퓨터(104)로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받는다. 타이밍 콘트롤러(101)는 비휘발성 메모리(107)에 저장된 타이밍 정보를 참조하여 호스트 컴퓨터(104)로부터 입력되는 타이밍 신호를 기준으로 데이터 구동회로(102)와 게이트 구동회로(103)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. 타이밍 제어신호들은 게이트 구동회로(103)의 동작 타임을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호, 데이터 구동회로(102)의 동작 타이밍과 데이터전압의 극성을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호를 포함한다. 타이밍 콘트롤러(101)는 60Hz의 프레임 주파수를 i(i는 2 이상의 정수) 배 체배하여 액정표시패널(100)을 60×iHz의 프레임 주파수로 구동시킬 수 있다.
게이트 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게 이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 첫 번째 게이트펄스를 발생화는 게이트 드라이브 IC(Integrated Circuit)에 인가되어 그 게이트 드라이브 IC의 쉬프트 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 드라이브 IC들에 공통으로 입력되는 클럭신호로써 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 드라이브 IC들의 출력 타이밍을 제어한다.
데이터 타이밍 제어신호는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동회로(102)의 소스 드라이브 IC들 중에서 첫 번째 픽셀 데이터를 샘플링하는 소스 드라이브 IC에 인가되어 쉬프트 스타트 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터 구동회로(102) 내에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭신호이다. 극성제어신호(POL)는 데이터 구동회로(102)의 소스 드라이브 IC들로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 제어한다. 데이터 구동회로(102)에 입력될 디지털 비디오 데이터가 mini LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스 규격으로 전송된다면, 소스 스타트 펄스(SSP)와 소스 샘플링 클럭(SSC)은 생략될 수 있다.
비휘발성 메모리(107)에는 타이밍 제어신호들에 필요한 타이밍 정보, 데이터 변조를 위한 룩업 테이블, 백라이트 디밍 데이터를 선택하기 위한 룩업 테이블 및 색온도 보상을 위한 룩업 테이블이 저장된다. 비휘발성 메모리(107)는 업데이트가 가능한 ROM 메모리 예를 들면, EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)으로 구현될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(101)는 액정표시장치의 표시품질이나 소비전력을 개선하기 위하여, 데이터의 계조값을 변조하는 데이터 변조부, 데이터의 색온도를 보상하기 위한 색온도 보상부, 및 백라이트 휘도를 제어하기 위한 백라이트 제어부를 포함할 수 있다.
데이터 구동회로(102)는 하나 이상의 소스 드라이브 IC를 포함한다. 소스 드라이브 IC들 각각은 쉬프트 레지스터, 래치, 디지털-아날로그 변환기, 출력 버퍼 등을 포함한다. 소스 드라이브 IC들은 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(R"G"B")를 래치한다. 소스 드라이브 IC들은 디지털 비디오 데이터(R"G"B")를 아날로그 정극성 감마보상전압과 부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압의 극성을 반전시킨다. 소스 드라이브 IC들 각각은 COG(Chip On Glass) 공정이나 TAB(Tape Automated Bonding) 공정으로 액정표시패널의 데이터라인들에 접속된다.
게이트 구동회로(103)는 하나 이상의 게이트 드라이브 IC를 포함한다. 게이트 드라이브 IC들은 쉬프트 레지스터, 레벨 쉬프터, 출력 버퍼 등을 포함한다. 게이트 드라이브 IC들은 게이트 타이밍 제어신호들에 응답하여 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(106)에 순차적으로 공급한다. 게이트 구동회로(103)의 게이트 드라이브 IC들은 TAP 공정을 통해 액정표시패널(100)의 하부 유리기판의 게이트 라인들에 연결되거나 GIP(Gate In Panel) 공정으로 액정표시패널(100)의 하부 유리기판 상에 직접 형성될 수 있다.
호스트 컴퓨터(104)는 LVDS 인터페이스, TMDS 인터페이스 등의 인터페이스를 통해 디지털 비디오 데이터(RGB)와 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, CLK)를 타이밍 콘트롤러(101)에 전송한다.
도 2는 호스트 컴퓨터(104)와 타이밍 콘트롤러(101)의 구성을 보여 주는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 호스트 컴퓨터(104)는 데이터 변조부(111), 및 색온도 튜닝부(112)를 포함한다.
데이터 변조부(111)는 미리 설정된 알고리즘에 따라 입력 영상의 데이터를 변조한다. 색온도 튜닝부(112)는 입력 영상의 색온도를 최적 색온도로 튜닝한다. 호스트 컴퓨터(104)에서 데이터 변조부(111)는 생략될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(101)는 데이터 변조부(121) 및 색온도 보상부(122)를 포함한다.
데이터 변조부(121)는 액정의 응답특성 개선 알고리즘, 대비비(Contrast ratio) 확장 알고리즘, 선호색 보정 알고리즘, 소비전력 개선 알고리즘 등의 알고리즘에 기초하여 입력 영상의 데이터를 변조한다. 데이터 변조부(121)는 변조값들이 등재된 룩업 테이블(look-up table)을 이용하여 입력 영상의 데이터를 변조할 수 있다. 데이터 변조부(121)는 입력 영상의 대표값을 산출하고 그 대표값에 따라 백라이트 디밍 데이터를 선택할 수 있다. 데이터 변조부(121)는 알고리즘들의 처 리 수순에 따라 한 차례 이상 데이터를 변조할 수 있다.
색온도 보상부(122)는 데이터 변조부(121)에 의해 변조된 데이터(R'G'B')의 계조 쉬프트에 의해 틀어진 색온도를 보상한다. 색온도 보상부(122)의 알고리즘은 데이터 변조부(121)의 데이터 변조 방법에 따라 달라질 수 있다. 색온도 보상부(122)는 룩업 테이블을 이용하여 색온도를 보상할 수 있다. 색온도 보상부(122)는 데이터 변조과정에서 틀어진 색온도를 보상하여야 하므로 데이터 변조부(121) 뒤에 배치되어야 한다. 다시 말하여, 타이밍 콘트롤러(101)의 색온도 보상부(122)와 데이터 구동회로(102) 사이에는 색온도가 다시 틀어지지 않도록 데이터의 계조값 쉬프트를 유발하는 데이터 변조 과정이 존재하지 않아야 한다.
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 은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 호스트 컴퓨터의 색온도 튜닝부와 타이밍 콘트롤러의 데이터 변조 및 색온도 보상부를 보여 주는 블록도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 액정표시패널 101 : 타이밍 콘트롤러
102 : 데이터 구동회로 103 : 게이트 구동회로
104 : 호스트 컴퓨터 108 : 백라이트 구동부
109 : 백라이트 유닛 111, 121 : 데이터 변조부
112 : 색온도 튜닝부 122 : 색온도 보상부

Claims (4)

  1. 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 교차되는 액정표시패널;
    디지털 비디오 데이터를 정극성/부극성 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터라인들에 공급하는 데이터 구동회로;
    상기 게이트라인들에 게이트펄스를 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로;
    입력 영상 데이터의 색온도를 튜닝한 후에 색온도가 튜닝된 디지털 비디오 데이터와 타이밍 신호들을 출력하는 호스트 컴퓨터; 및
    상기 호스트 컴퓨터로부터 입력된 디지털 비디오 데이터를 상기 데이터 구동회로에 전송하고 상기 타이밍 신호들에 기초하여 상기 데이터 구동회로와 상기 게이트 구동회로의 동작 타이밍을 제어하는 타이밍 콘트롤러를 구비하고,
    상기 타이밍 콘트롤러는 상기 호스트 컴퓨터로부터 입력된 디지털 비디오 데이터를 변조한 다음, 데이터 변조에 의해 틀어진 상기 디지털 비디오 데이터의 색온도를 보상하여 상기 데이터 구동회로로 전송하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛;
    백라이트 디밍 데이터에 따라 상기 백라이트 유닛의 광원들을 점등 및 소등시키는 백라이트 구동회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 타이밍 콘트롤러는,
    상기 호스트 컴퓨터로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터들의 대표값을 산출하고, 상기 대표값에 따라 상기 백라이트 디밍 데이터를 선택하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 교차되는 액정표시패널, 디지털 비디오 데이터를 정극성/부극성 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터라인들에 공급하는 데이터 구동회로, 및 상기 게이트라인들에 게이트펄스를 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로를 구비하는 액정표시장치의 색온도 보상 방법에 있어서,
    호스트 컴퓨터에서 입력 영상 데이터의 색온도를 튜닝한 후에 색온도가 튜닝된 디지털 비디오 데이터와 타이밍 신호들을 출력하는 단계; 및
    상기 호스트 컴퓨터로부터 입력된 디지털 비디오 데이터를 변조한 다음, 데이터 변조에 의해 틀어진 상기 디지털 비디오 데이터의 색온도를 보상하여 상기 데이터 구동회로로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 색온도 보상 방법.
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