KR20170001788A - 표시 장치 및 표시 패널 구동 방법 - Google Patents

표시 장치 및 표시 패널 구동 방법 Download PDF

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Abstract

표시 패널, 데이터 생성부, 데이터 변환부, 및 데이터 구동부를 포함하는 표시 장치가 개시된다. 상기 표시 패널은 제1 두께의 액정층을 갖는 제1 화소, 및 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께의 상기 액정층과 및 상기 액정층의 상부 또는 하부에 배치되는 컬러 필터를 갖는 제2 화소를 포함한다. 상기 데이터 생성부는 입력 영상 신호를 기초로 상기 제1 화소에 대응하는 제1 영상 신호 및 상기 제2 화소에 대응하는 제2 영상 신호를 생성한다. 상기 데이터 변환부는 상기 액정층의 굴절률 이방성 및 상기 제1 두께를 기초로 상기 제1 영상 신호의 계조값을 변환하여 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값을 생성한다. 상기 데이터 구동부는 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값에 대응하는 제1 데이터 전압을 상기 제1 화소로 출력한다.

Description

표시 장치 및 표시 패널 구동 방법{Display apparatus and method of driving display panel}
본 발명은 표시 장치 및 표시 패널 구동 방법에 관한 것으로서 더욱 구체적으로는 화소마다 액정층의 두께가 상이한 표시 장치 및 표시 패널의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적인 표시 장치는 복수의 화소들이 형성된 제1 기판, 제1 기판과 마주보고 공통 전극이 형성된 제2 기판, 및 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치된 액정층을 포함한다. 복수의 화소들은 각각 화소 전극을 포함한다. 화소 전극에 제공된 데이터 전압 및 공통 전극에 제공된 공통 전압의 전압 차이에 의해 화소 전극과 공통 전극 사이에 전계가 형성된다. 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성된 전계에 의해 액정층의 액정 분자들이 구동된다. 그 결과 액정층을 투과하는 광량이 변화되어 영상이 표시된다.
일반적으로 표시 장치의 화소들은 동일한 광학적 특성을 갖기 위해 동일한 두께의 동일한 액정 물질을 포함한다. 그러나, 예컨대 화이트 화소를 포함하는 표시 장치의 경우, 화이트 화소에는 컬러 필터가 필요 없기 때문에 컬러 필터에 해당하는 두께를 다른 물질로 채워 평탄화하는 공정이 추가되어야 한다.
본 발명의 목적은 화소들의 액정층의 두께가 상이한 표시 패널을 포함하는 표시 장치 및 상기 표시 패널의 구동 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 일 측면에 따른 표시 장치는 표시 패널, 데이터 생성부, 데이터 변환부, 제1 프레임 메모리, 데이터 보상부, 및 데이터 구동부를 포함한다. 상기 표시 패널은 제1 두께(d1)의 액정층을 갖는 제1 화소, 및 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께(d2)의 상기 액정층과 및 상기 액정층의 상부 또는 하부에 배치되는 컬러 필터를 갖는 제2 화소를 포함한다. 상기 데이터 생성부는 입력 영상 신호를 기초로 상기 제1 화소에 대응하는 제1 영상 신호 및 상기 제2 화소에 대응하는 제2 영상 신호를 생성한다. 상기 데이터 변환부는 상기 액정층의 굴절률 이방성(△n) 및 상기 제1 두께(d1)를 기초로 상기 제1 영상 신호의 계조값을 변환하여 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값을 생성한다. 상기 제1 프레임 메모리는 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값을 한 프레임 동안 저장한다. 상기 제1 데이터 보상부는 상기 데이터 변환부에서 생성된 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값 및 상기 제1 프레임 메모리에 저장된 이전 프레임의 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값을 기초로 상기 제1 영상 신호의 보상 계조값을 생성한다. 상기 데이터 구동부는 상기 제1 영상 신호의 보상 계조값에 대응하는 제1 데이터 전압을 상기 제1 화소로 출력한다.
상기 액정층의 굴절률 이방성(△n)과 상기 제1 두께(d1)를 곱한 값은 제1 최소 조건(first minimum condition)을 초과하고, 상기 액정층의 굴절률 이방성(△n)과 상기 제1 두께(d2)를 곱한 값은 제1 최소 조건(first minimum condition) 이하일 수 있다.
상기 액정층의 굴절률 이방성(△n)과 상기 제1 두께(d1)를 곱한 값은 550nm를 초과하고, 상기 액정층의 굴절률 이방성(△n)과 상기 제1 두께(d2)를 곱한 값은 550nm 이하일 수 있다.
상기 컬러 필터의 두께는 상기 제1 두께와 상기 제2 두께의 차와 동일할 수 있다.
상기 데이터 변환부는 상기 제1 영상 신호의 상기 변환 계조값이 상기 액정층의 굴절률 이방성(△n)과 상기 제1 두께(d1)를 곱한 값에 따라 결정되도록 상기 제1 영상 신호의 계조값을 변환할 수 있다.
상기 데이터 변환부는 상기 액정층의 굴절률 이방성(△n)과 상기 제1 두께(d1)를 곱한 값에 기초하여 결정되는 상기 제1 화소의 광 투과율에 기초하여 상기 제1 영상 신호의 계조값을 변환할 수 있다.
상기 데이터 변환부는 상기 제1 화소에 인가되는 데이터 전압에 대한 상기 제1 화소의 광 투과율의 관계를 기초로 상기 제1 영상 신호의 계조값의 변환을 정의하는 룩업 테이블을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 데이터 보상부는 상기 제1 프레임 메모리에 저장된 이전 프레임의 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값과 상기 데이터 변환부에서 생성된 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값이 동일한 경우 계조값 보상 없이 상기 데이터 변환부에서 생성된 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값을 출력할 수 있다. 상기 데이터 구동부는 상기 제1 데이터 보상부에서 출력된 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값에 대응하여 제1 구동 전압 구간 내의 상기 제1 데이터 전압을 상기 제1 화소로 출력할 수 있다.
상기 제1 데이터 보상부는 상기 제1 프레임 메모리에 저장된 이전 프레임의 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값보다 상기 데이터 변환부에서 생성된 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값이 미리 결정된 크기보다 큰 경우 계조값을 보상하여 상기 제1 영상 신호의 보상 계조값을 출력할 수 있다. 상기 데이터 구동부는 상기 제1 데이터 보상부에서 출력된 상기 제1 영상 신호의 보상 계조값에 대응하여 상기 제1 구동 전압 구간을 초과하는 오버 드라이빙 전압을 상기 제1 화소로 출력할 수 있다.
상기 오버 드라이빙 전압은 상기 제1 화소에 상기 오버 드라이빙 전압이 인가된 후의 상기 제1 화소의 광 투과율이 상기 제1 화소에 상기 제1 구동 전압 구간 내의 최고 전압이 인가된 후의 상기 제1 화소의 광 투과율보다 작도록 설정될 수 있다.
상기 데이터 구동부는 한 프레임 동안 상기 오버 드라이빙 전압을 상기 제1 화소로 출력할 수 있다.
상기 데이터 구동부는 상기 제2 영상 신호의 계조값에 대응하여 상기 제1 구동 전압 구간을 포함하는 제2 구동 전압 구간 내의 제2 데이터 전압을 상기 제2 화소로 출력할 수 있다.
상기 제2 구동 전압 구간은 상기 오버 드라이빙 전압을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제2 영상 신호의 계조값을 한 프레임 동안 저장하는 제2 프레임 메모리, 상기 데이터 생성부에서 생성된 상기 제2 영상 신호의 계조값 및 상기 제2 프레임 메모리에 저장된 이전 프레임의 상기 제2 영상 신호의 계조값을 기초로 상기 제2 영상 신호의 보상 계조값을 생성하는 제2 데이터 보상부를 더 포함할 수 있다. 상기 데이터 구동부는 상기 제2 영상 신호의 보상 계조값에 대응하는 제2 데이터 전압을 상기 제2 화소로 출력할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 일 측면에 따르면, 제1 두께(d1)의 액정층을 갖는 제1 화소, 및 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께(d2)의 상기 액정층과 및 상기 액정층의 상부 또는 하부에 배치되는 컬러 필터를 갖는 제2 화소를 포함하는 표시 패널의 구동 방법은 상기 제1 화소에 대응하는 제1 영상 신호, 및 상기 제2 화소에 대응하는 제2 영상 신호를 생성하는 단계, 상기 제1 영상 신호의 이전 프레임의 계조값과 현재 프레임의 계조값이 동일한 경우, 상기 제1 영상 신호의 계조값에 대응하여 제1 구동 전압 구간 내의 데이터 전압을 상기 제1 화소에 출력하는 단계, 상기 제1 영상 신호의 현재 프레임의 계조값이 이전 프레임의 계조값보다 미리 설정된 크기 이상 큰 경우, 상기 제1 구동 전압 구간을 초과하는 오버 드라이빙 전압을 상기 제1 화소에 출력하는 단계, 및 상기 제2 영상 신호의 계조값에 대응하여 상기 제1 구동 전압 구간을 포함하는 제2 구동 전압 구간 내의 데이터 전압을 상기 제2 화소에 출력하는 단계를 포함한다.
상기 오버 드라이빙 전압은 상기 제1 화소에 한 프레임 동안 인가될 수 있다.
상기 오버 드라이빙 전압은 상기 제2 구동 전압 구간 내에 포함될 수 있다.
상기 액정층의 굴절률 이방성(△n)과 상기 제1 두께(d1)를 곱한 값은 제1 최소 조건(first minimum condition)을 초과하고, 상기 액정층의 굴절률 이방성(△n)과 상기 제1 두께(d2)를 곱한 값은 제1 최소 조건(first minimum condition) 이하일 수 있다.
상기 제1 구동 전압 구간은 상기 액정층의 굴절률 이방성(△n)과 상기 제1 두께(d1)를 곱한 값에 기초하여 결정되고, 상기 제2 구동 전압 구간은 상기 액정층의 굴절률 이방성(△n)과 상기 제2 두께(d2)를 곱한 값에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 제1 화소에 인가되는 상기 데이터 전압이 상기 제1 구동 전압 구간 내에서 증가할수록 상기 제1 화소의 광 투과율이 증가하도록 상기 제1 구동 전압 구간이 설정될 수 있다. 상기 제2 화소에 인가되는 상기 데이터 전압이 상기 제2 구동 전압 구간 내에서 증가할수록 상기 제2 화소의 광 투과율이 증가하도록 상기 제2 구동 전압 구간이 설정될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 표시 장치는 액정층의 두께가 상이한 화소들을 갖는 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시 패널의 단면도이다.
도 3은 액정층의 광 투과율을 도시한 그래프이다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 제1 및 제2 화소들 각각의 광 투과율과 전압의 관계를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치의 제1 및 제2 화소들 각각의 광 투과율과 응답 속도의 관계를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 표시 장치의 타이밍 컨트롤러의 블록도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 표시 장치의 데이터 보상부를 설명하기 위한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 일 요소(elements) 또는 층이 다른 요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"에 배치되는 것으로 지칭되는 것은 다른 요소 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 요소 또는 층이 개재된 경우를 모두 포함한다. 반면, 요소가 다른 요소의 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"에 배치되는 것으로 지칭되는 것은 중간에 다른 요소 또는 층이 개재되지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 항목들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들 간의 위치 관계를 용이하게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용 시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 다양한 요소들을 서술하기 위해서 사용되지만, 이 요소들은 이러한 용어에 의해 제한되지 않는다. 이러한 용어들은 단지 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 요소일 수 있음은 물론이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(100)는 표시 패널(110), 타이밍 컨트롤러(120), 게이트 구동부(130), 및 데이터 구동부(140)를 포함한다.
표시 패널(110)은 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn), 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm), 및 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소들(PX)을 포함한다. 게이트 라인들(GL1~GLn) 및 데이터 라인들(DL1~DLm)은 서로 절연되어 교차하도록 배치된다. 화소들(PX)은 대응하는 게이트 라인들(GL1~GLn)과 대응하는 데이터 라인들(DL1~DLm)에 연결된다.
화소들(PX)은 적색을 표시하는 적색 화소, 녹색을 표시하는 녹색 화소, 청색을 표시하는 청색 화소, 및 백색을 표시하는 백색 화소를 포함할 수 있다. 백색 화소는 제1 화소로 지칭될 수 있다. 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소는 제2 화소로 지칭될 수 있다. 제2 화소는 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 색상을 표시하기 위한 컬러 필터를 포함할 수 있다.
게이트 라인들(GL1~GLn)은 행 방향으로 연장되어 게이트 구동부(130)에 연결된다. 게이트 라인들(GL1~GLn)은 게이트 구동부(130)로부터 게이트 신호들을 순차적으로 수신한다.
데이터 라인들(DL1~DLm)은 열 방향으로 연장되어 데이터 구동부(140)에 연결된다. 데이터 라인들(DL1~DLm)은 데이터 구동부(140)로부터 데이터 신호들을 순차적으로 수신한다.
타이밍 컨트롤러(120)는 외부(예컨대, 시스템 보드)로부터 영상 신호들(RGB) 및 제어 신호(CS)를 수신한다. 타이밍 컨트롤러(120)는 데이터 구동부(140)와의 인터페이스 사양에 맞도록 영상 신호들(RGB)의 데이터 포맷을 변환한다. 타이밍 컨트롤러(120)는 데이터 포맷이 변환된 영상 신호들(W'R'G'B')을 데이터 구동부(140)에 제공한다. 영상 신호들(W'R'G'B')은 제1 화소에 대응하는 제1 영상 신호(W') 및 제2 화소들에 대응하는 제2 영상 신호(R'G'B')를 포함한다.
타이밍 컨트롤러(120)는 제어 신호(CS)에 응답하여 게이트 제어 신호(GCS) 및 데이터 제어 신호(DCS)를 생성한다. 게이트 제어 신호(GCS)는 게이트 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어 신호이다. 데이터 제어 신호(DCS)는 데이터 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어 신호이다. 타이밍 컨트롤러(120)는 게이트 제어 신호(GCS)를 게이트 구동부(130)에 제공한다. 타이밍 컨트롤러(120)는 데이터 제어 신호(DCS)를 데이터 구동부(140)에 제공한다.
게이트 구동부(130)는 게이트 제어 신호(GCS)에 응답하여 게이트 신호들을 출력한다. 데이터 구동부(140)는 데이터 제어 신호(DCS)에 응답하여 영상 신호들(W'R'G'B')을 데이터 전압들로 변환하여 출력한다. 데이터 전압들은 영상 신호들(W'R'G'B')의 계조에 대응하는 데이터 전압들로 정의될 수 있다. 데이터 전압들은 제1 영상 신호(W')의 계조에 대응하는 제1 데이터 전압 및 제2 영상 신호들(R'G'B')의 계조에 대응하는 제2 데이터 전압으로 구분될 수 있다. 제1 데이터 전압은 제1 구동 전압 구간 내에 포함되고, 제2 데이터 전압은 제2 구동 전압 구간 내에 포함된다.
게이트 신호들은 게이트 라인들(GL1~GLn)을 통해 행 단위로 화소들(PX)에 제공된다. 데이터 전압들은 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 화소들(PX)에 제공된다. 화소들(PX)은 게이트 신호에 응답하여 데이터 전압들을 제공받는다. 화소들(PX)은 데이터 전압들에 대응하는 계조를 표시한다.
표시 패널(110)의 화소들(PX)은 공통 전압(Vcom) 및 데이터 전압들을 제공받아 영상을 표시한다. 이러한 구성은 이하 상세히 설명될 것이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시 패널의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 표시 패널(110)은 제1 화소(PX1) 및 제2 화소(PX2)를 포함한다. 상술한 바와 같이 제1 화소(PX1)는 백색 화소이고 제2 화소(PX2)는 적색, 녹색 및 청색 중 하나의 색상을 표시하는 화소일 수 있다.
표시 패널(110)은 제1 기판(111), 제2 기판(112), 및 액정층(LC)을 포함한다. 이러한 구성을 갖는 표시 패널(110)은 액정 표시 패널(110)로 정의될 수 있다.
제1 기판(111)은 제1 베이스 기판(113), 제1 화소 전극(PE1), 제2 화소 전극(PE2), 및 제1 절연막(114)을 포함한다. 제1 및 제2 화소 전극들(PE1, PE2)은 제1 및 제2 화소들(PX1, PX2)에 각각 대응되며, 제1 베이스 기판(113) 상에 배치된다. 제1 절연막(114)은 화소 전극들(PE1, PE2)을 덮도록 제1 베이스 기판(113) 상에 배치된다.
도시하지 않았으나, 제1 기판(111)은 화소들(PX1, PX2)에 대응하는 박막 트랜지스터들을 포함한다. 즉, 화소들(PX1, PX2)은 각각 박막 트랜지스터 및 화소 전극(PE1, PE2)을 포함한다. 박막 트랜지스터는 대응하는 게이트 라인(GL1~GLn), 대응하는 데이터 라인(DL1~DLm), 및 대응하는 화소 전극(PE1, PE2)에 연결된다.
박막 트랜지스터는 대응하는 게이트 라인(GL1~GLn)을 통해 제공된 게이트 신호에 응답하여 턴 온된다. 턴 온된 박막 트랜지스터는 대응하는 데이터 라인(DL1~DLm)을 통해 데이터 전압을 제공받는다. 박막 트랜지스터는 데이터 전압을 대응하는 화소 전극(PE1, PE2)에 제공한다.
액정층(LC)은 제1 기판(111) 및 제2 기판(112) 사이에 배치된다. 도시하지 않았으나, 액정층(LC)에는 액정 분자들이 배치될 수 있다.
제1 화소(PX1)의 액정층(LC)은 제1 두께(d1)를 갖는다. 제2 화소(PX2)의 액정층(LC)은 제2 두께(d2)를 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 두께(d2)는 제1 두께(d1)보다 작다.
제2 화소(PX2)는 액정층(LC)의 하부에 배치되는 컬러 필터(CF)를 더 포함한다. 컬러 필터(CF)는 제2 화소(PX2)가 표시하는 색상의 광만을 투과하는 컬러 필터일 수 있다. 도 2에는 컬러 필터(CF)가 액정층(LC)의 하부에 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 이는 예시적이며, 컬러 필터(CF)는 액정층(LC)의 상부에 배치될 수도 있다. 제1 화소(PX1)의 액정층(LC)의 제1 두께(d1)와 제2 화소(PX2)의 액정층(LC)의 제2 두께(d2)의 차이는 컬러 필터(CF)에 기인한 것일 수 있다. 즉, 제1 두께(d1)와 제2 두께(d2)의 차이는 컬러 필터(CF)의 두께와 동일할 수 있다.
제2 기판(112)은 제2 베이스 기판(115), 공통 전극(CE), 및 제2 절연막(116)을 포함한다. 공통 전극(CE)은 제2 베이스 기판(115) 상에 배치된다. 제2 절연막(116)은 공통 전극(CE) 상에 배치된다. 공통 전극(CE)에는 공통 전압(Vcom)이 제공된다. 공통 전압(Vcom)은 소정의 직류 레벨을 갖는 전압일 수 있다.
화소 전극들(PE1, PE2)에 제공된 데이터 전압 및 공통 전극(CE)에 제공된 공통 전압(Vcom)의 전압 차이에 의해 화소 전극들(PE1, PE2)과 공통 전극(CE) 사이에 전계가 형성된다. 화소 전극들(PE1, PE2)과 공통 전극(CE) 사이에 형성된 전계에 의해 액정층(LC)의 액정 분자들이 구동된다. 그 결과, 액정층(LC)을 투과하는 광의 투과율이 변화되어 영상이 표시된다.
도시하지 않았으나, 표시 장치(100)는 표시 패널(110)의 후방에 배치되어 표시 패널(110)에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함할 수 있다.
액정층을 투과하는 광 투과율(또는 휘도)은 액정의 굴절률 이방성(△n) 및 액정층(LC)의 두께(d)에 따라서 달라진다. 또한, 액정의 응답 속도는 액정의 굴절률 이방성(△n) 및 액정층(LC)의 두께(d)에 따라서 달라진다. 액정의 굴절률 이방성(△n)은 액정 분자의 장축 방향의 굴절률(ne)과 액정 분자의 단축 방향의 굴절률(no)의 차이로 정의된다. 아래의 설명에서, 액정의 굴절률 이방성(△n)과 액정층(LC)의 두께(d)를 곱한 값은 △nd로 약칭한다.
제1 화소(PX1)의 액정층(LC)은 제1 두께(d1)를 가지므로, 제1 화소(PX1)의 광 투과율 및 응답 속도는 액정의 굴절률 이방성(△n) 및 액정층(LC)의 제1 두께(d1)에 의해 결정된다. 이에 반하여, 제2 화소(PX1)의 액정층(LC)은 제2 두께(d2)를 가지므로, 제2 화소(PX2)의 광 투과율 및 응답 속도는 액정의 굴절률 이방성(△n) 및 액정층(LC)의 제2 두께(d2)에 의해 결정된다. 따라서, 제1 화소 전극(PE1)과 제2 화소 전극(PE2)에 동일한 데이터 전압이 인가될 경우, 제1 화소(PX1)과 제2 화소(PX2)의 광 투과율과 응답 속도는 상이할 것이다. 예컨대, 제1 화소 전극(PE1)에 8V의 데이터 전압이 인가될 경우, 제1 화소(PX1)는 예컨대 0.05%의 광 투과율을 가지더라도, 제2 화소(PX2)는 예컨대 0.40%의 광 투과율을 가질 수도 있다.
도 3은 액정층의 광 투과율을 도시한 그래프이다.
액정층을 투과하는 광 투과률(또는 휘도)은 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure pat00001
I는 액정층의 광 투과율이다. △n은 액정층의 액정의 굴절률 이방성으로 정의된다. d는 액정층의 두께(또는 셀갭)로 정의된다. λ는 광의 파장으로 정의된다. △n=ne-no로 정의된다. ne는 액정층의 액정 분자의 장축 방향의 굴절률로 정의되고, no는 액정층의 액정 분자의 단축 방향의 굴절률로 정의된다.
θ는 편광판(미 도시됨)의 편광축에 대한 액정 분자의 광학적 축의 배향 각도로 정의된다. 액정 분자의 광학적 축의 배향 각도는 미리 설정된다. 예를 들어, 편광판의 편광축에 대해 액정 분자의 광학적 축이 45도로 배향될 경우 θ=45°가 된다. 이 경우, sin2(2θ)는 고정 값이므로, 액정층을 투과하는 광의 투과율은 I = I0 sin2(π△nd/λ)으로 표현된다.
이와 같이, 광 투과율(I)은 액정의 굴절률 이방성(△n)과 액정층의 두께(d)를 곱한 값에 의해 결정된다. 따라서, 광 투과율(I)은 도 3에 도시된 바와 같은 그래프로 표현될 수 있다.
도 3의 그래프에서 광 투과율(I)의 첫 번째 최대값보다 작은 X축 구간은 제1 구간(T1)으로 정의된다. 즉, 제1 구간(T1)은 광 투과율(I)의 첫 번째 최대값보다 작은 광 투과율(I)의 값들에 대응하는 (π△nd)/λ 값들의 구간으로 정의된다.
도 3에서 광 투과율(I)의 첫 번째 최대값부터 다섯 번째 최대값 사이의 X축 구간은 제2 구간(T2)으로 정의된다. 즉, 제2 구간(T2)은 광 투과율(I)의 첫 번째 최대값부터 다섯 번째 최대값 사이의 광 투과율(I)의 값들에 대응하는 (π△nd)/λ 값들의 구간으로 정의된다.
일 실시예에 따르면, 제1 화소(PX1)의 △nd 값(즉, △nd1)은 제2 구간(T2)에 해당하는 △nd 값들 중 어느 하나의 값을 가지며, 제2 화소(PX2)의 △nd 값(즉, △nd2)은 제1 구간(T1)에 해당하는 △nd 값들 중 어느 하나의 값을 갖는다. 즉, 제2 화소(PX2)의 경우, 제2 화소(PX2)의 △nd 값(즉, △nd2)이 제1 구간(T1) 내에 있으므로, 화소 전극에 인가되는 전압이 증가할 때 광 투과율이 단조 증가한다. 그러나, 제1 화소(PX1)의 경우, 제1 화소(PX1)의 △nd 값(즉, △nd1)이 제2 구간(T2) 내에 있으므로, 화소 전극에 인가되는 전압이 증가할 때 광 투과율이 증가하다가 감소하는 구간을 갖게 된다.
일 실시예에 따르면, 액정층의 굴절률 이방성(△n)과 상기 제1 두께(d1)를 곱한 값(△nd1)은 제1 최소 조건(first minimum condition)을 초과하고, 액정층의 굴절률 이방성(△n)과 상기 제1 두께(d2)를 곱한 값(△nd2)은 제1 최소 조건(first minimum condition) 이하이다. 제1 최소 조건은 도 3의 그래프에서 첫 번째 최대값에 대응된다.
일 실시예에 따르면, 액정층의 굴절률 이방성(△n)과 상기 제1 두께(d1)를 곱한 값(△nd1)은 550nm를 초과하고, 상기 액정층의 굴절률 이방성(△n)과 상기 제1 두께(d2)를 곱한 값(△nd2)은 550nm 이하이다. 일반적인 광의 파장은 550nm이다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 제1 및 제2 화소들 각각의 광 투과율과 전압의 관계를 도시한 도면이다.
도 4에서 X축은 액정을 구동시키기 위한 구동 전압(V)이고 Y축은 광 투과율(I)을 나타낸다. 도 4에서 실선은 △nd 값(즉, △nd1)이 660nm인 제1 화소(PX1)의 광 투과율과 전압의 관계를 도시한 그래프를 나타내고, 점선은 △nd 값(즉, △nd2)이 330nm인 제2 화소(PX2)의 광 투과율과 전압의 관계를 도시한 그래프를 나타낸다.
전술한 바와 같이, 제1 화소(PX1)의 △nd 값(즉, △nd1)은 도 3에서 제2 구간(T2)에 포함되고, 제2 화소(PX2)의 △nd 값(즉, △nd2)은 도 3에서 제1 구간(T1)에 포함된다.
본 예에서, △nd1는 660nm이고, △nd2는 330nm이다. 예컨대, 액정의 굴절률 이방성(△n)은 0.2이고 액정층(LC)의 제1 두께(d1)는 3.3μm이고, 액정층(LC)의 제2 두께(d2)는 1.7μm일 수 있다.
△nd 값(즉, △nd1)이 660nm인 제1 화소(PX1)의 경우, 2V의 전압이 인가될 때부터 광 투과율(I)이 상승하다가, 대략 3.7V의 전압이 인가될 때 광 투과율(I)은 최대가 된다. 3.7V를 초과하는 전압이 제1 화소(PX1)에 인가되는 경우, 광 투과율(I)은 다시 낮아진다. 8V의 전압이 제1 화소(PX1)에 인가될 경우, 광 투과율(I)은 0에 가까워진다. 제1 화소(PX1)의 광 투과율(I)과 전압(V)의 관계에서, 광 투과율(I)이 최소값부터 최대값으로 상승하는 지점에 해당하는 전압들(V)이 제1 구동 전압 구간(V_1)으로 설정될 수 있다. 본 예에서, 예컨대, 제1 구동 전압 구간(V_1)은 2V 내지 3.7V로 설정될 수 있다. 즉, 제1 화소(PX1)를 구동하기 위해서는 제1 구동 전압 구간(V_1)에 해당하는 전압, 즉, 2V 내지 3.7V의 전압이 필요하다.
△nd 값(즉, △nd2)이 330nm인 제2 화소(PX2)의 경우, 2V의 전압이 인가될 때부터 광 투과율(I)이 상승하다가 8V를 초과하는 전압이 인가되더라도 광 투과율(I)은 더 이상 증가하지 않는다. 제2 화소(PX)의 광 투과율(I)과 전압(V)의 관계에서, 광 투과율(I)이 최소값부터 최대값으로 상승하는 지점에 해당하는 전압들(V)이 제2 구동 전압 구간(V_2)으로 설정될 수 있다. 본 예에서, 예컨대, 제2 구동 전압 구간(V_2)은 2V 내지 8V로 설정될 수 있다. 즉, 제2 화소(PX2)를 구동하기 위해서는 제2 구동 전압 구간(V_2)에 해당하는 전압, 즉, 2V 내지 8V의 전압이 필요하다.
제1 화소(PX1)는 제2 화소(PX2)에 비해 더 낮은 전압으로도 액정 분자를 구동시킬 수 있다. 게다가, 제1 화소(PX1)의 최대 광 투과율은 제2 화소(PX2)의 최대 광 투과율보다 높다. 따라서, 제1 화소(PX1)를 구동하는 것이 전력 소비를 감소시킬 수 있다. 그러나, 제1 화소(PX1)의 낮은 구동 전압으로 인하여, 응답 속도가 낮은 문제가 발생할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치의 제1 및 제2 화소들 각각의 광 투과율과 응답 속도의 관계를 도시한 도면이다.
도 5에서 X축은 액정의 응답 속도이고 Y축은 광 투과율을 나타낸다. 도 5에서 실선은 △nd 값(즉, △nd1)이 660nm인 제1 화소(PX1)의 광 투과율과 응답 속도의 관계를 도시한 그래프이다. 도 5에서 점선은 △nd 값(즉, △nd2)이 330nm인 제2 화소(PX2)의 광 투과율과 응답 속도의 관계를 도시한 그래프이다.
△nd 값(즉, △nd1)이 660nm인 제1 화소(PX1)와 △nd 값(즉, △nd2)이 330nm인 제2 화소(PX2)에 동일한 전압, 예컨대, 8V를 인가한 상태에서 시간에 대한 광 투과율의 변화를 도시한 것이다.
제1 화소(PX1)의 경우, 광 투과율(I)이 최대가 되는데 제1 시간(t1)이 소요된다. 도 5에서 제1 시간(t1)은 대략 1.5ms이다. 제1 화소(PX1)의 경우, 제1 시간(t1) 이후 광 투과율(I)은 다시 감소한다.
제2 화소(PX2)의 경우, 광 투과율(I)은 제2 시간(t2) 후에 포화된다. 도 5에서 제2 시간(t2)은 대략 3.6ms이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 시간(t1)은 제2 시간(t2)보다 짧다.
따라서, △nd 값(즉, △nd1)이 660nm인 제1 화소(PX1)가 사용될 경우, 제1 화소(PX1)에 적합한 제1 구동 전압 구간(V_1)을 초과하는 전압을 일시적으로 인가할 경우, △nd 값(즉, △nd2)이 330nm인 제2 화소(PX2)보다도 액정의 응답속도가 향상될 수 있다. 액정의 응답 속도 향상을 위해 제1 화소(PX1)에 일시적으로 인가하는 전압은 오버 드라이빙 전압으로 지칭될 수 있다. 상기 오버 드라이빙 전압은 도 4의 제1 구동 전압 구간(V_1)을 초과하는 전압이지만, 제2 구동 전압 구간(V_2) 내의 전압일 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 표시 장치의 타이밍 컨트롤러의 블록도이다.
도 6을 참조하면, 타이밍 컨트롤러(120)는 데이터 생성부(121), 데이터 변환부(122), 제1 프레임 메모리(124) 및 제1 데이터 보상부(125)를 포함한다.
데이터 생성부(121)는 입력 영상 신호(RiGiBi)를 기초로 제1 화소에 대응하는 제1 영상 신호 및 제2 화소에 대응하는 제2 영상 신호를 생성한다.
데이터 생성부(121)는 외부(예컨대, 시스템 보드)로부터 입력 영상 신호(RiGiBi)를 수신할 수 있다. 입력 영상 신호(RiGiBi)는 적색 화소 데이터, 녹색 화소 데이터 및 청색 화소 데이터를 포함할 수 있다. 데이터 생성부(121)는 입력 영상 신호(RiGiBi)로부터 백색 화소 데이터를 포함하는 영상 신호를 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 화소는 제1 두께(d1)의 액정층을 가지며, 백색 화소일 수 있다. 제2 화소는 제1 두께보다 작은 제2 두께(d2)의 상기 액정층과 및 상기 액정층의 상부 또는 하부에 배치되는 컬러 필터를 가지며, 적색, 녹색 및 청색 중 하나의 색상을 표시하는 화소일 수 있다. 상기 컬러 필터의 두께는 상기 제1 두께와 상기 제2 두께의 차와 동일할 수 있다. 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소 각각의 액정층의 두께는 각각 상이할 수 있으며, 제2 화소는 적색 화소, 녹색 화소, 또는 청색 화소일 수 있다.
데이터 생성부(121)는 입력 영상 신호(RiGiBi)로부터 제1 화소에 대응하는 제1 영상 신호(Wo) 및 제2 화소에 대응하는 제2 영상 신호(RoGoBo)를 생성할 수 있다. 제2 영상 신호에 "RoGoBo"라는 참조 번호가 부여되었지만, 제2 영상 신호는 제2 화소가 표시하는 색상에 대응하는 어느 한 색상의 영상 신호를 의미한다. 즉, 제2 화소가 적색 화소인 경우, 제2 영상 신호는 Ro에 해당한다.
예컨대, 제1 영상 신호(Wo)는 입력 영상 신호들(RiGiBi) 중 최소값 또는 최소값에 미리 설정된 계수(a)를 곱한 값으로 결정될 수 있다. 즉, Wo는 min[Ri, Gi, Bi] 또는 a×min[Ri, Gi, Bi]으로 결정될 수 있다. 이때, a는 0이상 1이하일 수 있다. Ro, Go, Bo는 각각 Ri-Wo, Gi-Wo, Bi-Wo로 결정될 수 있다. 상기 계수(a)는 액정이나 컬러필터의 상태, 온도, 열화도 등을 고려하여 설정될 수 있다.
데이터 변환부(122)는 액정층의 굴절률 이방성(△n) 및 제1 두께(d1)를 기초로 제1 영상 신호(Wo)의 계조값을 변환하여 제1 영상 신호의 변환 계조값을 생성한다.
데이터 변환부(122)는 △nd 값(△nd1)인 제1 화소에 적합하도록 제1 영상 신호(Wo)의 계조값을 변환한다. 변환된 계조값은 변환 계조값으로 지칭하고, 변환 계조값을 갖는 제1 영상 신호는 제1 영상 변환 신호(Wtn)로 지칭한다. 상기 변환 계조값은 액정층의 굴절률 이방성(△n)과 제1 두께(d1)를 곱한 값(△nd1)에 따라 결정될 수 있다. 상기 변환 계조값은 액정층의 굴절률 이방성(△n)과 제1 두께(d1)를 곱한 값(△nd1)에 따라 결정되는 제1 화소의 광 투과율에 기초하여 결정될 수 있다.
데이터 변환부(122)는 룩업 테이블(123)을 더 포함할 수 있다. 룩업 테이블(123)은 제1 화소에 인가되는 데이터 전압에 대한 제1 화소의 광 투과율의 관계를 기초로 상기 제1 영상 신호(Wo)의 계조값의 변환을 정의할 수 있다. 룩업 테이블(123)은 도 4에 도시된 제1 화소의 구동 전압과 광 투과율의 관계를 기초로 제1 영상 신호(Wo)의 계조값의 변환을 정의할 수 있다. 룩업 데이블(123)에는 △nd 값(△nd1)인 제1 화소에 대응하는 계조값들이 저장될 수 있다. 제1 화소에 대응하는 계조값들은 도 4의 그래프에서 제1 구동 전압 구간(V_1)에 해당하는 전압들에 대응하는 계조값들이다.
예를 들면, 제1 영상 신호(Wo)의 계조값이 255G일 경우, 데이터 변환부(122)에 의한 계조값 변환이 없다면, 데이터 구동부는 255G의 계조값에 대응하여 예컨대 8V의 데이터 전압을 제1 화소에 출력할 수 있다. 그러나, 제1 화소는 8V의 데이터 전압이 인가될 경우, 투과율이 0.05%이므로, 255G의 계조값에 해당하는 광 투과율 또는 휘도를 표시할 수 없게 된다. 데이터 변환부(122)는 제1 화소가 255G의 계조값에 해당하는 광 투과율(예컨대, 0.34%)을 표시할 수 있도록, 제1 화소에 3.2V의 데이터 전압이 인가될 수 있는 계조값으로 변환할 수 있다. 룩업 테이블(123)은 이러한 계조값 매핑 관계를 정의할 수 있다. 데이터 변환부(122)는 룩업 테이블(123)을 참조하여, 제1 영상 신호(Wo)의 계조값을 변환하여 변환 계조값을 갖는 제1 영상 변환 신호(Wtn)를 생성할 수 있다.
데이터 변환부(122)에서 생성된 제1 영상 변환 신호(Wtn)는 제1 프레임 메모리(124) 및 제1 데이터 보상부(125)에 제공된다.
제1 프레임 메모리(124)는 제1 영상 변환 신호(Wtn)를 수신하고, 한 프레임 동안 저장한 후 출력한다. 따라서, 데이터 변환부(122)가 현재 프레임의 제1 영상 변환 신호(Wtn)를 출력할 때, 제1 프레임 메모리(124)는 이전 프레임의 제1 영상 변환 신호(Wt(n-1))를 출력한다. 제1 데이터 보상부(125)는 데이터 변환부(122)로부터 현재 프레임의 제1 영상 변환 신호(Wtn)를 수신하고 제1 프레임 메모리(124)로부터 이전 프레임의 제1 영상 변환 신호(Wt(n-1))를 수신한다.
제1 데이터 보상부(125)는 데이터 변환부(122)로부터 수신된 현재 프레임의 제1 영상 변환 신호(Wtn)의 변환 계조값, 및 제1 프레임 메모리(124)로부터 수신된 이전 프레임의 제1 영상 변환 신호(Wt(n-1))의 변환 계조값을 기초로 제1 영상 신호(W'n)의 보상 계조값을 생성한다.
일 실시예에 따르면, 데이터 변환부(122)로부터 수신된 현재 프레임의 제1 영상 변환 신호(Wtn)의 변환 계조값이 제1 프레임 메모리(124)로부터 수신된 이전 프레임의 제1 영상 변환 신호(Wt(n-1))의 변환 계조값과 동일한 경우, 제1 데이터 보상부(125)는 계조값 보상 없이 현재 프레임의 제1 영상 변환 신호(Wtn)을 출력할 수 있다. 이 경우, 데이터 구동부(140)는 제1 영상 변환 신호(Wtn)를 수신하고, 제1 영상 변환 신호(Wtn)의 변환 계조값에 대응하는 제1 데이터 전압을 제1 화소에 출력할 수 있다. 상기 제1 데이터 전압은 도 4의 제1 구동 전압 구간(V_1) 내에서 상기 변환 계조값에 대응하여 선택되는 전압이다. 제1 화소의 액정층은 제1 데이터 전압에 응답하여 제1 데이터 전압에 대응하는 광 투과율을 나타낸다.
데이터 변환부(122)로부터 수신된 현재 프레임의 제1 영상 변환 신호(Wtn)의 변환 계조값이 제1 프레임 메모리(124)로부터 수신된 이전 프레임의 제1 영상 변환 신호(Wt(n-1))의 변환 계조값보다 미리 결정된 크기보다 큰 경우, 제1 데이터 보상부(125)는 현재 프레임의 제1 영상 변환 신호(Wtn)의 변환 계조값을 보상하여, 보상 계조값을 갖는 제1 영상 보상 신호(W'n)를 출력할 수 있다. 이 경우, 데이터 구동부(140)는 제1 데이터 보상부(125)로부터 상기 보상 계조값을 갖는 제1 영상 보상 신호(W'n)를 수신하고, 상기 보상 계조값에 대응하는 오버 드라이빙 전압을 제1 화소에 출력할 수 있다. 상기 오버 드라이빙 전압은 상기 제1 구동 전압 구간(V_1)을 초과하는 전압일 수 있다. 즉, 상기 제1 구동 전압 구간이 2V 내지 3.7V일 경우 상기 오버 드라이빙 전압은 3.7V를 초과할 수 있다. 예컨대, 상기 오버 드라이빙 전압은 8V일 수 있다. 상기 오버 드라이빙 전압은 도 5의 그래프에 도시된 바와 같이 광 투과율이 빠르게 상승하는 전압으로 선택될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 오버 드라이빙 전압은 제1 화소에 상기 오버 드라이빙 전압이 인가된 후의 상기 제1 화소의 광 투과율이 상기 제1 화소에 상기 제1 구동 전압 구간 내의 최고 전압이 인가된 후의 상기 제1 화소의 광 투과율보다 작도록 설정될 수 있다. 제1 화소의 △nd 값(△nd1)은 제1 최소 조건을 초과한다. 제1 화소에 제1 구동 전압 구간(V_1) 내의 최고 전압이 인가될 때 제1 화소는 최고의 광 투과율을 갖는다. 그러나, 제1 화소의 △nd 값(△nd1)은 제1 최소 조건을 초과하므로, 제1 화소에 제1 구동 전압 구간(V_1)을 초과하는 오버 드라이빙 전압이 인가될 경우, 제1 화소는 최고의 광 투과율보다 낮은 광 투과율을 가질 수 있다. 그러나, 이 경우, 빠른 응답 속도를 가질 수 있다. 이는 액정층의 두께가 제1 두께(d1)로 두껍기 때문에, 액정 분자가 조금만 움직여도 광 투과율이 크게 증가하기 때문이다.
상기 오버 드라이빙 전압은 오직 한 프레임 동안만 제1 화소에 인가될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 오버 드라이빙 전압이 한 프레임을 초과하여 인가될 경우, 투과율이 다시 낮아진다.
타이밍 컨트롤러(120)는 제2 프레임 메모리(126) 및 제2 데이터 보상부(127)를 더 포함할 수 있다.
제2 프레임 메모리(126)는 데이터 생성부(121)로부터 제2 영상 신호(RoGoBo)를 수신하여 한 프레임 동안 저장한 후 출력한다. 따라서, 데이터 변환부(122)가 현재 프레임의 제2 영상 신호(RoGoBon)를 출력할 때, 제2 프레임 메모리(126)는 이전 프레임의 제2 영상 신호(RoGoBo(n-1))를 출력한다.
제2 데이터 보상부(127)는 데이터 생성부(121)로부터 현재 프레임의 제2 영상 신호(RoGoBon)를 수신하고 제2 프레임 메모리(126)로부터 이전 프레임의 제2 영상 신호(RoGoBo(n-1))를 수신한다.
제2 데이터 보상부(127)는 현재 프레임의 제2 영상 신호(RoGoBon)와 이전 프레임의 제2 영상 신호(RoGoBo(n-1))를 기초로 보상 계조값을 갖는 제2 영상 보정 신호(R'G'B'n)를 생성한다.
데이터 구동부(140)는 제2 영상 보정 신호(R'G'B'n)의 보상 계조값에 대응하는 제2 데이터 전압을 제2 화소로 출력한다. 전술한 바와 같이, 제2 데이터 전압은 도 4의 제2 구동 전압 구간(V_2) 내에서 상기 보상 계조값에 대응되는 전압이다. 제1 데이터 보상부(125)에 의해 생성되는 상기 보상 계조값에 대응하는 상기 오버 드라이빙 전압은 상기 제2 구동 전압 구간(V_2) 내에 포함될 수 있다. 따라서, 상기 오버 드라이빙 전압을 생성하기 위한 추가의 전압 생성 장치가 요구되지 않을 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 표시 장치의 데이터 보상부를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7을 참조하면, 이전 프레임(N-1)의 영상 신호의 계조값은 제1 목표 전압(V1)에 대응하고, 현재 프레임(N)의 영상 신호의 계조값은 제1 목표 전압(V1)보다 높은 제2 목표 전압(V2)에 대응할 수 있다.
이전 프레임(N-1)의 영상 신호의 계조값과 현재 프레임(N)의 영상 신호의 계조값의 차이가 미리 설정된 값보다 큰 경우, 제2 목표 전압(V2)이 액정에 인가되더라도 현재 프레임(N) 내에서 원하는 목표 휘도(L)에 도달하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 곡선 A와 같이, 현재 프레임(N)에서 화소(PX)가 목표 휘도(L)에 도달하지 못하고, 대략 2 프레임이 경과된 후에 화소(PX)가 목표 휘도(L)에 도달할 수 있다.
제2 데이터 보상부(127)는 현재 프레임(N)의 제2 영상 신호(RoGoBon)와 이전 프레임(N-1)의 제2 영상 신호(RoGoBo(n-1))를 비교한다. 제2 데이터 보상부(127)는 비교 결과에 따라서, 현재 프레임(N)의 제2 영상 신호(RoGoBon)의 계조값을 보상한다. 예를 들면, 제2 데이터 보상부(127)는 현재 프레임(N)의 제2 영상 신호(RoGoBon)의 계조값과 이전 프레임(N-1)의 제2 영상 신호(RoGoBo(n-1))의 계조값의 차이가 미리 설정된 값보다 큰 경우 현재 프레임(N)의 제2 영상 신호(RoGoBon)의 계조값을 보상한다. 제2 데이터 보상부(127)에서 계조값이 보상된 영상 신호들(R'G'B'n)은 데이터 구동부(140)에 출력된다.
데이터 구동부(140)는 제2 데이터 보상부(127)에 의해 계조값이 보상된 영상 신호들(R'G'B'n)을 수신하고, 이에 대응하는 보상 전압(Vc)을 제2 화소에 출력한다. 보상 전압(Vc)은 제2 구동 전압 구간(V_2) 내에서 제2 목표 전압(V2)보다 높은 전압일 수 있다. 그 결과, 현재 프레임(N)에서 액정에는 제2 목표 전압(V2)보다 높은 보상 전압(Vc)이 인가되며, 라이징 타임이 감소되어 현재 프레임(N) 내에서 화소(PX)는 원하는 곡선 B와 같이 목표 휘도(L)에 도달할 수 있다.
제1 데이터 보상부(125)는 현재 프레임(N)의 제1 영상 변환 신호(Wtn)의 변환 계조값과 이전 프레임(N-1)의 제1 영상 변환 신호(Wt(n-1))의 변환 계조값의 차이가 미리 설정된 값보다 큰 경우 현재 프레임(N)의 제1 영상 변환 신호(Wtn)의 변환 계조값을 보상한다. 제1 데이터 보상부(125)에서 변환 계조값이 보상되어 보상 계조값을 갖는 제1 영상 신호(W'n)는 데이터 구동부(140)에 출력된다.
데이터 구동부(140)는 제1 데이터 보상부(125)로부터 보상 계조값을 갖는 제1 영상 신호(W'n)를 수신하고, 상기 보상 계조값에 대응하는 오버 드라이빙 전압을 제1 화소에 출력한다. 제2 목표 전압(V2)은 제1 화소에 인가되는 전압이므로 제1 구동 전압 구간(V_1) 내의 전압이다. 상기 오버 드라이빙 전압은 상기 보상 전압(Vc)과 달리 제1 구동 전압 구간(V_1)을 초과한다. 또한, 상기 오버 드라이빙 전압은 도 5의 그래프에서 알 수 있다시피 제한적인 시간 동안만 제1 화소에 인가될 수 있다. 또한, 도 4의 그래프에서 알 수 있다시피 상기 오버 드라이빙 전압을 제1 화소에 인가했을 때의 제1 화소의 광 투과율은 제2 목표 전압(V2)을 제1 화소에 인가했을 때의 제1 화소의 광 투과율보다 낮을 수 있다. 그럼에도, 도 5에 도시된 바와 같이, 오버 드라이빙 전압으로 인하여 액정 분자들이 순간적으로 움직임으로 인하여, 제2 화소의 응답 속도가 개선되어 목표 휘도(L)에 빠르게 도달할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 표시 장치
110: 표시 패널
120: 타이밍 컨트롤러
121: 데이터 생성부
122: 데이터 변환부
123: 룩업 테이블
123: 제1 프레임 메모리
124: 제1 데이터 보상부
125: 제2 프레임 메모리
126: 제2 데이터 보상부
130: 게이트 구동부
140: 데이터 구동부

Claims (20)

  1. 제1 두께의 액정층을 갖는 제1 화소, 및 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께의 상기 액정층과 및 상기 액정층의 상부 또는 하부에 배치되는 컬러 필터를 갖는 제2 화소를 포함하는 표시 패널;
    입력 영상 신호를 기초로 상기 제1 화소에 대응하는 제1 영상 신호 및 상기 제2 화소에 대응하는 제2 영상 신호를 생성하는 데이터 생성부;
    상기 액정층의 굴절률 이방성 및 상기 제1 두께를 기초로 상기 제1 영상 신호의 계조값을 변환하여 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값을 생성하는 데이터 변환부;
    상기 제1 영상 신호의 변환 계조값을 한 프레임 동안 저장하는 제1 프레임 메모리;
    상기 데이터 변환부에서 생성된 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값 및 상기 제1 프레임 메모리에 저장된 이전 프레임의 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값을 기초로 상기 제1 영상 신호의 보상 계조값을 생성하는 제1 데이터 보상부; 및
    상기 제1 영상 신호의 보상 계조값에 대응하는 제1 데이터 전압을 상기 제1 화소로 출력하는 데이터 구동부를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 액정층의 굴절률 이방성과 상기 제1 두께를 곱한 값은 제1 최소 조건(first minimum condition)을 초과하고, 상기 액정층의 굴절률 이방성과 상기 제1 두께를 곱한 값은 제1 최소 조건(first minimum condition) 이하인 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 액정층의 굴절률 이방성과 상기 제1 두께를 곱한 값은 550nm를 초과하고, 상기 액정층의 굴절률 이방성과 상기 제1 두께를 곱한 값은 550nm 이하인 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 컬러 필터의 두께는 상기 제1 두께와 상기 제2 두께의 차와 동일한 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 데이터 변환부는 상기 제1 영상 신호의 상기 변환 계조값이 상기 액정층의 굴절률 이방성과 상기 제1 두께를 곱한 값에 따라 결정되도록 상기 제1 영상 신호의 계조값을 변환하는 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 데이터 변환부는 상기 액정층의 굴절률 이방성과 상기 제1 두께를 곱한 값에 기초하여 결정되는 상기 제1 화소의 광 투과율에 기초하여 상기 제1 영상 신호의 계조값을 변환하는 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 데이터 변환부는 상기 제1 화소에 인가되는 데이터 전압에 대한 상기 제1 화소의 광 투과율의 관계를 기초로 상기 제1 영상 신호의 계조값의 변환을 정의하는 룩업 테이블을 더 포함하는 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 데이터 보상부는 상기 제1 프레임 메모리에 저장된 이전 프레임의 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값과 상기 데이터 변환부에서 생성된 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값이 동일한 경우 계조값 보상 없이 상기 데이터 변환부에서 생성된 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값을 출력하고,
    상기 데이터 구동부는 상기 제1 데이터 보상부에서 출력된 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값에 대응하여 제1 구동 전압 구간 내의 상기 제1 데이터 전압을 상기 제1 화소로 출력하는 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 데이터 보상부는 상기 제1 프레임 메모리에 저장된 이전 프레임의 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값보다 상기 데이터 변환부에서 생성된 상기 제1 영상 신호의 변환 계조값이 미리 결정된 크기보다 큰 경우 계조값을 보상하여 상기 제1 영상 신호의 보상 계조값을 출력하고,
    상기 데이터 구동부는 상기 제1 데이터 보상부에서 출력된 상기 제1 영상 신호의 보상 계조값에 대응하여 상기 제1 구동 전압 구간을 초과하는 오버 드라이빙 전압을 상기 제1 화소로 출력하는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 오버 드라이빙 전압은 상기 제1 화소에 상기 오버 드라이빙 전압이 인가된 후의 상기 제1 화소의 광 투과율이 상기 제1 화소에 상기 제1 구동 전압 구간 내의 최고 전압이 인가된 후의 상기 제1 화소의 광 투과율보다 작도록 설정되는 표시 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는 한 프레임 동안 상기 오버 드라이빙 전압을 상기 제1 화소로 출력하는 표시 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는 상기 제2 영상 신호의 계조값에 대응하여 상기 제1 구동 전압 구간을 포함하는 제2 구동 전압 구간 내의 제2 데이터 전압을 상기 제2 화소로 출력하는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 구동 전압 구간은 상기 오버 드라이빙 전압을 포함하는 표시 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 영상 신호의 계조값을 한 프레임 동안 저장하는 제2 프레임 메모리; 및
    상기 데이터 생성부에서 생성된 상기 제2 영상 신호의 계조값 및 상기 제2 프레임 메모리에 저장된 이전 프레임의 상기 제2 영상 신호의 계조값을 기초로 상기 제2 영상 신호의 보상 계조값을 생성하는 제2 데이터 보상부를 더 포함하고,
    상기 데이터 구동부는 상기 제2 영상 신호의 보상 계조값에 대응하는 제2 데이터 전압을 상기 제2 화소로 출력하는 표시 장치.
  15. 제1 두께의 액정층을 갖는 제1 화소, 및 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께의 상기 액정층과 및 상기 액정층의 상부 또는 하부에 배치되는 컬러 필터를 갖는 제2 화소를 포함하는 표시 패널의 구동 방법에 있어서,
    상기 제1 화소에 대응하는 제1 영상 신호, 및 상기 제2 화소에 대응하는 제2 영상 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 영상 신호의 이전 프레임의 계조값과 현재 프레임의 계조값이 동일한 경우, 상기 제1 영상 신호의 계조값에 대응하여 제1 구동 전압 구간 내의 데이터 전압을 상기 제1 화소에 출력하는 단계;
    상기 제1 영상 신호의 현재 프레임의 계조값이 이전 프레임의 계조값보다 미리 설정된 크기 이상 큰 경우, 상기 제1 구동 전압 구간을 초과하는 오버 드라이빙 전압을 상기 제1 화소에 출력하는 단계; 및
    상기 제2 영상 신호의 계조값에 대응하여 상기 제1 구동 전압 구간을 포함하는 제2 구동 전압 구간 내의 데이터 전압을 상기 제2 화소에 출력하는 단계를 포함하는 표시 패널 구동 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 오버 드라이빙 전압은 상기 제1 화소에 한 프레임 동안 인가되는 표시 패널 구동 방법.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 오버 드라이빙 전압은 상기 제2 구동 전압 구간 내에 포함되는 표시 패널 구동 방법.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 액정층의 굴절률 이방성과 상기 제1 두께를 곱한 값은 제1 최소 조건(first minimum condition)을 초과하고, 상기 액정층의 굴절률 이방성과 상기 제1 두께를 곱한 값은 제1 최소 조건(first minimum condition) 이하인 표시 패널 구동 방법.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 구동 전압 구간은 상기 액정층의 굴절률 이방성과 상기 제1 두께를 곱한 값에 기초하여 결정되고, 상기 제2 구동 전압 구간은 상기 액정층의 굴절률 이방성과 상기 제2 두께를 곱한 값에 기초하여 결정되는 표시 패널 구동 방법.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 화소에 인가되는 상기 데이터 전압이 상기 제1 구동 전압 구간 내에서 증가할수록 상기 제1 화소의 광 투과율이 증가하도록 상기 제1 구동 전압 구간이 설정되고,
    상기 제2 화소에 인가되는 상기 데이터 전압이 상기 제2 구동 전압 구간 내에서 증가할수록 상기 제2 화소의 광 투과율이 증가하도록 상기 제2 구동 전압 구간이 설정되는 표시 패널 구동 방법.
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