KR950002283B1 - 다중 그레이 스케일을 얻기 위한 액정 표시장치의 데이타 전압 제어장치 - Google Patents

다중 그레이 스케일을 얻기 위한 액정 표시장치의 데이타 전압 제어장치 Download PDF

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다다히사 야무구지
가즈히로 다까하라
마사미 오다
히사시 야마구지
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후지쓰 가부시끼가이샤
세끼자와 다다시
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Abstract

내용 없음.

Description

다중 그레이 스케일을 얻기 위한 액정 표시장치의 데이타 전압 제어장치
제1a도와 1b도는 제 1 실시예의 일반구성을 나타내는 개통도.
제 2 도는 제1a도와 1b도의 액정 판넬의 세부구성을 나타내는 개통도.
제 3 도는 제1a도와 1b도의 제 1 필드후레임 메모리(field frame memory)의
세부 구성을 나타내는 개통도.
제4a도와 4b도는 제1a도와 1b도의 제 1 필드 메모리의 동작을 나타내는 파형도.
제 5 도는 액정의 T-V특성을 나타내는 도면.
제 6 도는 제1a도와 1b도의 제1 및 제 2 필드후레임 메모리의 2배속 스캐닝의 설명도.
제7a~7d도는 제 1 실시예에 의한 액정셀의 구동 파형을 나타내는 도면.
제8a도와 8b도는 상기 제 1 실시예의 구동 파형의 예를 나타내는 도면.
제9a도와 9b도는 제 1 실시예에서, 제8a도와 8b도의 전압레벨의 조합을 변경시킨 경우의 구동파형의 예를 나타내는 도면.
제10a도와 10b도는 제 1 실시예에서 제8a도와 8b도의 전압레벨의 위상을 변경시킨 경우의 구동파형의 예를 나타내는 도면.
제11a도와 11b도는 제 1 실시예에서, 제8a도와 8b도의 전압레벨의 조합 및 위상을 변경시킨 경우의 구동파형의 예를 나타내는 도면.
제12a~12b도는 제8a도와 8b도의 설명도.
제13a~13f도는 제9a도와 9b도의 설명도.
제14a~12f도는 제10a도와 10b도의 설명도.
제15a~15f도는 제11a도와 12b도의 설명도.
제16a도와 16b도를 제 2 실시예의 일반 구성을 나타내는 개통도.
제17a~17d도는 상기 제 2 실시예의 액정셀들의 구동파형을 나타내는 도면.
제18도는 제 2 실시예의 구동 파형의 예를 나타내는 도면.
제19도는 제 2 실시예의 구동파형의 비교예를 나타내는 도면.
제20a도와 20b도를 제 3 실시예의 일반 구성을 나타내는 개통도.
제21a도와 21b도는 64그레이-스케일(grayscale)레벨의 할당 특성을 나타내는 도면.
제22도는 8그레이-스케일 레벨의 디지탈 데이타 드라이버(driver)를 나타내는 개통회로도.
제23도는 그레이-스케일 레벨의 편차원인을 설명하는 도면.
제24도는 편차된 그레이-스케일 레벨들간의 스와핑(swapping)원리를 나타내는 설명도.
제25도는 편차된 그레이-스케일 레벨들간의 스와핑 원리를 나타내는 설명표.
제26도는 표시 데이타의 변환표를 나타내는 도면.
제27도는 제 3 실시예의 구동파형의 예를 나타내는 도면.
제28a도와 28b도는 제 4 실시예의 일반구성을 나타내는 개통도.
제29도는 제 4 실시예의 구동파형의 예를 나타내는 도면.
제30a도와 30b도는 제 5 실시예의 일반구성을 나타내는 개통도.
제31도는 데이타 제 5 실시예의 일반구성을 나타내는 개통도.
제31도는 데이타 전압 범위의 분할을 설명하는 T-V특성도.
제32a도와 32b도는 64 그레이-스케일 레벨할당의 특성을 나타내는 도면.
제33도는 액정의 투과율-전압 특성을 나타내는 도면.
제34도는 그레이-스케일 레벨과 디지탈입력의 조합을 나타내는 표.
제35도는 제 1 실시예의 구동파형의 예를 나타내는 도면.
제36a도와 36b도는 제 5 실시예의 구동파형의 예를 나타내는 도면.
제37a도와 37b도는 제 5 실시예의 구동파형의 예를 나타내는 도면.
제38a도와 38b도는 제 5 실시예의 구동파형의 예를 나타내는 도면.
제39a도와 39b도는 제 5 실시예의 구동파형의 예를 나타내는 도면.
제40a도와 40b도는 제 6 실시예의 일반 구성을 나타내는 개통도.
제41도는 제 6 실시예의 구동파형의 예를 나타내는 도면.
제42도와 42b도는 제 7 실시예의 일반구성을 나타내는 개통도.
제43도는 데이타 변환회로의 변화표를 나타내는 표.
제44도는 입력데이타(그레이-스케일 레벨)와 선택된 전원전압(제1 및 제 2 필드의) 및 평균 출력 전압간의 관계를 나타내는 표.
제45도는 16그레이-스케일 레벨에 대한 전압, 평균 전압 및 전압차의 조합을 나타내는 표.
제46도는 제 1과 제 2 필드전압의 조합예를 나타내는 도면.
제47a도와 47b도는 필드전압 변조법(2배 스캐닝 없이)에 의한 플리커링(flickering)의 설명도.
제48도는 전압차(VF1-VF2)와 플리커링간의 관계를 나타내는 설명도.
제49a도는 이웃셀들간의 전압 파형의 예를 나타내며, 제49b~49f도는 상기 셀들의 응답 파형도.
제50도는 이웃셀들간의 전압 파형의 다른 예를 나타내는 도면.
제51도는 이웃셀들간의 전압파형의 다른 예를 나타내는 도면.
제52도는 이웃셀들간의 전압파형의 다른 예를 나타내는 도면.
제53a도와 53b도는 제 8 실시예의 일반구성을 나타내는 개통도.
제54도는 종래의 식에 의해 산출된 설정 전압을 나타내는 표.
제55도는 종래의 전압 설정을 나타내는 도면.
제57a도와 58b도는 종래의 전압 설정의 문제점들을 설명하는 도면.
제58도는 본 발명의 식에 의해 산출된 설정 전압을 나타내는 표.
제59도는 본 발명의 실시예의 전압 설정에 의한 평균전압과 휘도의 관계를 나타내는 도면.
제60도는 상기 실시예의 전압설정을 나타내는 도면.
제61도는 제 9 실시예의 일반구성을 나타내는 개통도.
제62a~62d도는 제 9 실시예에 의한 액정의 구동파형도.
제63a도와 63b도는 이웃셀들간의 전압파형의 예를 나타내는 도면.
본 발명은 액정 표시장치의 데이타 전압을 제어하여 다중(multiple)그레이-스케일을 획득하는 장치에 관한 것이며, 특히, 평탄한 표시 판넬용으로 유용한 액티브 매트릭스 액정 표시장치의 데이타 전압을 제어하여 디지탈 다중 그레이-스케일 레벨을 획득하는 장치에 관한 것이다.
최근, 퍼스널 컴퓨터, 워드 프로세서 등의 정보 단말들은 소형화, 고성능화, 고기능화되고 있으며, 탁상형, 랩탑형 또한 더욱 소형의 노트북형, 팜탑형 등의 다수의 소형 정보 프로세서들이 시판되고 있다.
상기 정보 단말들의 크기와 중량을 감소시키기 위해서는, 경중량의 얇은 표시장치가 필요하다. 이런 목적으로, 탁상 정보 단말기용으로 통상 채용되는 음극선관(CRT) 대신에, 액정 표시장치가 자주 사용된다. 이러한 액정 표시장치에는, TNS(Twisted Nematic 트위스티드 네마틱)표시장치와 STN(Super Twisted Nematic : 슈퍼 트위스티드 네마틱)표시장치와 같은 심플매트릭스 액정 표시장치 등이 있다. 이러한 심플 매트릭스 표시장치에 비해서, TFT(Thin Film Transistor : 박막 트랜지스터)와 MIM(Metal Insalator Metal : 금속-절연체-금속) 표시장치 등의 액티브 매트릭스 액정 표시장치는 중간조 그레이-스케일 레벨을 정확히 제어할 수 있고, 높은 콘트라스트 비를 확보할 수 있고, 더욱 높은 응답속도를 제공할 수 있으므로, 다중 그레이-스케일 레벨을 갖는 고화질 컬러 화상들을 표시하는 분야에 자주 사용되고 있다.
상기 액티브 매트릭스 액정 표시장치의 경우, 그레이-스케일 레벨들을 할당하기 위한 전압 레벨을 선택하기 위한 현재 시판되는 디지탈 드라이버 IC는 단지 8그레이-스케일 레벨만을 취급할 수 있을 뿐이다.
16 이상의 다중 2그레이-스케일 레벨을 할당하기 위해서는, 데이타를 드라이브하기 위하여 비싼 아날로그 드라이버를 사용해야 한다. 따라서, 액정 표시장치의 비용 저감이 곤란하다.
디지탈 드라이버 IC를 적당히 사용하여 그레이-스케일 레벨의 수를 증가시키기위하여 다양한 연구가 진행되어 왔다.
예를들어, 8그레이-스케일 레벨의 용량을 갖는 드라이버를 사용할 수 있다. 먼저, 각각 8개의 전원전압을 갖는 그룹들을 준비하고, 서로간에 순간적으로 접속하여 함께 조합하여, 전원의 수보다 더 많은 수의 그레이-스케일 레벨을 실현한다.
이 경우, 서로 조합되는 전압간의 차이가 과대하면 조합된 전압의 평균에 의한 투과율이 필요치에서 벗어나거나, 또는 그레이-스케일 레벨이 서로 스와핑되어, 그레이-스케일 레벨 할당의 질을 손상시키게 된다.
그러므로, 다중 그레이-스케일 레벨을 정확히 할당할 수 있는 저렴한 디지탈 데이타 드라이버를 제공할 필요가 있다.
표시의 질이 우수한 종래의 액티브 매트릭스 액정 표시장치에는 TFT를 채용하는 것들이 있다.
상기 TFT 표시장치는, 액정판넬을 구성하는 2개의 전극층간에 다수의 박막 트랜지스터와 화소 커패시턴스를 포함하고 있으며, 대응하는 박막 트랜지스터를 통하여 임의의 커패시턴스에 표시전압이 기입된다.
상기 화소의 휘도는 상기 기입된 전압에 의존한다. 예를들어, "n"개의 기입전압을 제공하여 "n"개의 그레이-스케일 레벨을 얻을 수 있다. 상기 n개의 기입 전압은 하기와 같이 발생될 수 있다.
(1) 여러단계(이경우, n단계)에서 증폭률이 가변적인 연산 증폭기를 통해서 소정의 정전압이 증폭된다(이를 제 1 발생방법이라고 칭한다).
(2) 2개의 정전압이 저항에 의하여 n종류의 전압으로 분할되고, 그 중 하나가 스위칭소자에 의해 선택된다(이를 제 2 방법이라고 칭한다).
상기 제 1 발생방법에서는, 상기 연산증폭기를 통하여 소정 정전압을 증폭하므로, 상기 연산 증폭기의 정확도에 의하여 증폭률의 최소가변폭이 결정되는 문제점이 있다.
상기 제 2 발생방법에서는, 상기 스위칭소자를 통하여 상기 2개의 정전압중 하나를 선택하므로, 상기 전압분할 저항과 스위칭소자의 수를 증가시켜야 하고 따라서 회로 규모가 커지는 문제점이 있다.
즉, 상기 방법들 중 어느 하나도 발생전압수(n)를 용이하게 증가시킬 수 없고, 따라서 그레이-스케일 레벨의 수를 더이상 증가시킬 수 없다.
최근 GUI(그래픽 유저 인터페이스 : Graphic User Interface)의 개발에 따라서, 컴퓨터 표시장치에서의 다중 컬러에 대한 요건이, 종래의 8 또는 16컬러에서, 16그레이-스케일 레벨을 갖는 4096 컬러로 또는, 64 그레이-스케일 레벨을 갖는 260,000 이상 컬러로 상승되었다. 그러나, 현재는, 상기 언급한 바의 이유로, 8그레이-스케일 레벨을 갖는 약 512컬러가 최대이다. 이것은, 상기 다중 컬러 요건을 충족하기에는 전혀 불충분하다.
본 발명의 목적은, 회로규모의 증대없이 고품질의 다중 그레이-스케일 레벨 표시를 실현할 수 있는, 액정 표시장치의 데이타 전압 제어장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 의하면, 액정 표시판넬, 스캔 드라이버 및 데이타 드라이버를 갖으며 복수의 필드로 구성된 1 후레임 화상을 표시하는 액정 표시장치의 데이타 전압 제어장치에 있어서, 상기 스캔 드라이버와 데이타 드라이버에 대한 타이밍 신호와 각 필드의 스위칭을 위한 타이밍 신호를 적어도 발생시키는 타이밍 신호발생 수단과 ; 데이타 전압 선택신호를 발생하며, 이 데이타 전압 선택신호에 의해서, 액정소자들에 걸린 데이타 전압들이 입력 데이타 신호에 따라서 각 필드에 대해서 상이하게 되며, 상기 데이타 전압 선택신호를 상기 데이타 드라이버에 출력하는 데이타 전압 선택신호 발생수단과 ; 1후레임의 필드수보다 많은 데이타 전압 레벨들을 발생하여, 상기 데이타 전압 선택신호에 따라서 상기 필드 각각에 대해 상이한 데이타 전압 레벨을 공급하고, 상기 데이타 전압 레벨들을 상기 데이타 드라이버와 상기 액정표시판넬내에 설치된 공통 전극에 출력하는 전압공급 수단으로 구성되고 상기 데이타 드라이버가 상기 데이타 전압 선택신호에 따라서 상기 공급된 전압레벨들 중의 데이타 전압을 선택적으로 공급하여, 상기 1후레임의 각각의 필드에 공급된 전압 레벨의 평균 실효 전압에 따라서 그레이-스케일 레벨을 할당시키는 것이 특징인 액정 표시장치의 데이타 전압 제어장치가 제공된다.
상기와 같은 방법으로, 본 발명은, 1후레임의 필드에 공급된 전압레벨들의 평균 실효전압에 따라서, 그레이-스케일 레벨을 할당한다. 이러한 기술은 회로 규모 증대없이 다중 그레이-스케일 레벨을 용이하게 할당한다.
본 발명은 이웃하는 화소들에 공급된 전압레벨의 조합 및/또는 위상을 변경시켜, 플리커링을 억제한다.
본 발명은 후레임내의 필드수에 따라서 스캔 주파수를 증가시켜, 상기 플리커링을 더욱 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은, 각 후레임에 공급된 전압차를 소정치 이하로 제한함으로써, 복수의 셀들간에서 플리커링을 확실히 감소시킨다.
본 발명은 복수의 필드에 대해 설정된 전압레벨들의 조합의 평균을 균등화함으로써, 조합된 전압들간의 편차를 억제하며, 그레이-스케일 레벨 할당의 질을 안정시킨다.
제1~15f도는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 액정표시장치를 나타내는 도면이며, 제1a도와 제1b도는 제 1 실시예의 일반구성을 나타내는 개통도이다. 먼저 제 1 실시예의 구성을 설명한다.
제1a도와 1b도에서, 제 1 실시예의 액정표시장치(1)는 기본적으로, 화소 선택부(2), 데이타 신호 발생부(3), 전압공급부(4), 액정 표시부(5) 및 타이밍 신호 발생부(6)를 구비하고 있다.
본 실시예는, 2개의 그레이-스케일 레벨에 대해 1데이타 드라이버를 사용하여 4그레이-스케일 레벨을 실현한 예이다.
상기 화소 선택부(2)는 스캔 드라이버(7)와 데이타 드라이버(8)를 포함하고 있다.
상기 데이타 신호 발생부(3)는, A/D변환부(9), 데이타 변환부(10), 제 1 병렬 변환부(11), 제 2 병렬 변환부(12), 제 1 필드 후레임 메모리(13), 제 2 필드 후레임 메모리(14) 및 표시데이타 스위칭부(15)를 구비하고 있다.
상기 전압공급부(4)는, 전압공급부로써 기능하는 제 1 후레임 액정 구동원(16)과, 전압 공급부로써 기능하는 제 2 후레임 액정 구동원(17)과, 구동원 스위칭부(18) 및 공통 전압원부(21)를 구비하고 있다.
상기 액정 표시부(5)는 액정표시 판넬(19)을 구비하고 있다.
제 2 도는 액정표시 판넬(19)의 세부구성을 나타낸다.
상기 액정표시판넬(19)은, 스캔 드라이버(7)에 각각 접속된 480스캔 라인과, 상측 데이타 드라이버(8)에 접속된 RGD 소자들 각각에 대한 320 데이타 라인과, 하측 데이타 드라이버(8)에 접속된 RGB소자들 각각에 대한 320데이타 라인을 구비하고 있다.
각각의 주사선과 데이타라인의 전 교차점 근방에는 박막 트랜지스터(TFT)Q가, 그의 게이트는 상기 주사선에, 소오스는 데이타 라인에, 드레인은 액정소자에 접속된 상태로 설치돼 있다.
점선으로 도시된 바와같이, 3개의 액정소자 R, G 및 B가 1화소 P를 구성하고 있다.
따라서, 상기 액정 표시판넬(19)은, TFT액티브 매트릭스 액정표시 판넬이다.
참조번호(20)은, 상기 액정 표시부(1)상에 표시되는 데이타를 제공하는 외부장치로써 가능하는 퍼스널 컴퓨터를 나타낸다.
이 퍼스널 컴퓨터(20)는 상기 액정표시장치(1)에, 아날로그 RGB계면을 통하여 아날로그 RGB신호와 동기 신호들을 공급한다.
본 실시예에서, 상기 데이타 드라이버(8)는 STN형 액정을 위한 것이므로, R, G, B 각각에 대한 디지탈 데이타는 단지 1비트만을 요구한다.
상기 타이밍 신호 발생부(6)는, 상기 동기 신호, 즉, 상기 퍼스널 컴퓨터(20)에 의해 제공된 수평 및 수직 동기신호들에 의하여, 소정의 프로세스에 필요한 타이밍 신호들을 발생한다.
상기 타이밍 신호 발생부(6)에 의해 발생된 타이밍 신호들의 예를 들면, 스캔 드라이버 신호, 데이타 드라이버 신호, 필드 신호 등이 있다.
상기 A/D변환부(9)는, 퍼스널 컴퓨터(20)에 의해 제공된 아날로그 RGB신호들을 디지탈화(digitize)한다. 즉, 컬러 R, G, B를 각각 2비트로 양자화(quantize)한다.
상기 A/D변환부(9)는, 상기 디지탈화 신호를 2분할하고, 분할된 것들을 R, G 및 B 각각에 대한 1비트 신호로써 개별적으로 상기 데이타 변환부(10)로 출력한다.
상기 데이타 변환부(10)는, 구동방법에 따라서, 상기 A/D변환부(9)에 의해 제공된 디지탈 표시데이타를 변환시킨다.
상기 제 1 병렬 변환부(11)와, 제 2 평행변환부 각각이, 상기 데이타 변환부(10)에 의해 제공된 컬러 R, G 및 B에 대한 3비트의 병렬 RGB신호를 평행 16비트 화상신호로 변환시킨다.
상기 제 1 필드 후레임 메모리(13)와, 제 2 필드 후레임 메모리(14)는 각각, 약 1메가비트(640×480×3=900 킬로비트)의 용량을 갖고 있다. 제 3 도는 상기 제 1 필드 후레임 메모리(13)의 세부 구성을 나타냈다.
상기 제 1 필드 후레임 메모리는, 3상 버퍼(131)와 입/출력(I/O)메모리(132)를 구비하고 있다. 상기 병렬 변환부(11)로부터의 데이타는, 출력 이네이블(enable)신호 OE가 고레벨일 때 상기 3상 버퍼(131)에 의해 I/O메모리(132)내에 기입되고, 이 기입된 데이타는 상기 출력 이네이블 신호 OE가 저레벨일 때 상기 I/O메모리(132)로부터 독출된다.
본 실시예에서는, 이러한 기입/독출 동작시에 상기 제 1 후레임 메모리(13)로부터 데이타의 독출속도는, 상기 제 1 후레임 메모리(13)로의 데이타 기입속도의 2배이다.
데이타 독출속도가 기입속도보다 2배 빠름으로써 플리커링이 감소된다.
제4a도는 상기 후레임 메모리로써 스태틱(static)RAM이 사용된 상태하에서, 수직 동기화 신호 VSYNC, 수평 동기화 신호 HSYNC, 2배속수평 동기화 신호 WVSYNC간의 관계를 설명하는 타이밍 챠트를 나타내고 있다.
제4a도에 도시된 바와같이, 1후레임내에 525수평 동기화 신호들이 포함돼 있다.
상기 후레임 메모리를 사용하여, 1수평스캐닝기간내에 화상 데이타의 2스캔 라인을 상기 데이타 드라이버로 송신함으로써 실현할 수 있다. 예를들어, 현재 후레임의 수평 동기화 기간 2H내의 화상 데이타를 후레임 메모리에 기입하고, 선행 후레임내의 수평 동기화 기간 4H와 5H내의 화상 데이타를 상기 후레임 메모리로부터 독출하여, 동시에 이 데이타를 상기 데이타 드라이버에 송신함으로써 상기 2배속 스캐닝을 실현할 수 있다.
제4b도는 제4a도의 1수평 동기화 기간 2H를 나타내는 시간챠트를 나타내며, 시간 스케일이 확대돼 있다. 제4b도에서, HSYNC는 수평 동기화 신호를 나타내며, WADD는 기입번지, RADD는 독출번지, OE는 출력 이네이블 신호를 나타내며, WE는 기입 이네이블 신호를 나타낸다.
다음은, 1수평 스캐닝기간내에 200그룹의 직렬-병렬 변환된 화상 데이타(16비트)그룹이 포함된 경우를 설명한다.
상기 출력 이네이블 신호 OE가 고레벨일 때, 상기 후레임 메모리가 기입모드가 되며, 이 모드중에는, 기입 이네이블 싱호 WE의 상승시에 상기 후레임 메모리내에 데이타가 기입된다. 또한, 상기 출력 이네이블 신호 OE가 저레벨일 때 상기 후레임 메모리가 독출모드가 되며, 이 모드중에는 번지에 따라서 데이타가 출력된다. 이러한 동작시에, 기입 데이타와 독출 데이타의 충돌을 피하기 위하여 데이타 버스라인내에 3상 버퍼를 설치할 필요가 있다. 상기 출력 이네이블 신호 OE는 상기 3상 버퍼의 제어신호로서 사용될 수 있으며, 따라서, 출력 이네이블 신호 OE가 저레벨일 때 상기 3상 버퍼의 출력이 고임피던스를 갖는다.
또한, 상기 출력 이네이블 신호 OE는 상기 기입 번지와 독출번지를 스위칭하기 위하여 사용될 수 있으며 상기 출력 이네이블 신호 OE가 고레벨일 때 상기 기입번지가 선택되고, 상기 출력 이네이블 신호 OE가 저레벨일 때 독출번지가 선택된다.
제4b도에서, 수평 동기화 기간 2H 중 데이타 신호의 제 1 그룹이 상기 3상 버퍼에 공급되고, 출력 이네이블 신호 OE가 고레벨이므로, 기입 이네이블 신호 WE의 상승시에 후레임 메모리에 데이타가 기입된다.
다음은, 출력 이네이블 신호 OE가 저레벨일 때 상기 후레임 메모리로부터 기입번지에 의한 데이타가 출력되어, 이 출력은 래치신호 LATCA상승시에 데이타 드라이버로 입력된다. 독출번지는, 선행 수평 동기화 기간 4H 중의 제1 및 제 2 그룹의 데이타 신호들이 현재시간에 출력되도록 하는 순서로 설정돼 있다.
이러한 방법으로, 1라인의 화상 데이타가 1수평 스캐닝 기간의 1/2시간내에 독출될 수 있다. 즉, 1표시판넬의 화상 데이타(=1후레임의 화상 데이타)가 1후레임의 1/2시간내에 표시될 수 있다.
표시데이타 스위칭부(15)는, 제 1 필드 후레임 메모리(13)내에 기억된 표시 데이타와 제 2 필드 후레임 메모리(14)내에 기억된 표시 데이타를 상호간에 스위치하여, 1후레임에 대한 데이타를 데이타 드라이버(8)에 공급한다. 이 데이타 신호들은 상기 데이타 드라이버(8)에 공급되는 데이타 전압을 선택하는데 사용되며, 이에 대해서 설명한다.
제 1 후레임 액정 구동원(16)과 제 2 후레임 액정구동원(17) 각각이 액정 셀들을 구동시키기 위한 전압을 발생한다. 본 실시예에 의하면, 제 1 후레임 액정 구동원(16)이 V1=14(V), V2=10(V), V3=6(V) 및 V4=2(V)를 공급하는 한편, 제 2 후레임 액정구동원(17)이 V1=12(V), V2=10(V), V3=6(V) 및 V4=4(V)를 공급한다. 상기 전압들에 대한 공통 전압레벨은 8(V)이기는 하나, 기생 커패시턴스로 인해서 전원 전위가 약 -1(V)만큼 변하므로, 공통 전압 레벨은 상기 공통전압원 부(21)에 의해서 7(V)로 설정된다.
구동원 스위칭부(18)가, 제 1 후레임 액정 구동원(16)과 제 2 후레임 액정 구동원(17)을 상호간에 스위치한다. 상기, 제 1 후레임 액정 구동원(16) 또는 제 2 후레임 액정 구동원(17)으로부터 데이타 드라이버(8)에 공급된 데이타 전압은, 상기 표시데이타 스위칭부(15)로부터 데이타 드라이브(8)에 입력된 데이타 신호에 의해서 선택된다.
다시말해서, 상기 데이타 신호가 데이타 드라이버(8)내의 데이타 전압 선택신호로써 작용한다.
제 5 도는 사용된 데이타 드라이버에 의해 얻을 수 있는 그레이-스케일 레벨의 최대수 보다 더 많은 수의 다중 그레이-스케일 레벨을 할당하는 원리를 도시하고 있다.
예를 들어, 2전압레벨을 동시에 제공할 수 있는 STN형 액정용 데이타 드라이버를 사용하여 4그레이-스케일 레벨의 64컬러를 표시한다.
먼저, 상기 제 1 필드 후레임 메모리(13)와 제 2 필드 후레임 메모리(14) 내에 1후레임의 화상이 기입되고, 기입속도의 2배속으로 독출되어(2배속 스캐닝), 제 6 도에 도시된 바와 같이, 1후레임을 제 1 과 제 2 필드로 분할된다. 예를 들면, 제7a~7d도에 도시된 그레이-스케일레벨(1)은, 상기 제 1 과 제 2 필드 각각에, 2(V)의 전압을 공급하여 1후레임에 대해 2(V)의 평균실효 전압을 발생함으로써 실현된다.
이 평균 실효전압은 제7a~7d도에서 해칭 도시돼 있다.
그레이-스케일 레벨 2 는, 제 1 필드에 2(V)를 공급하고, 제 2 필드에 4(V)를 공급하여, 1후레임에 대해 3(V)의 평균 실효전압을 발생시킴으로써 실현된다.
그레이-스케일 레벨 3 을 실현하기 위해서는, 제 1 필드에 6(V)를 공급하고, 2(V)를 제 2 필드에 4(V)를 공급하여, 1후레임에 대해서 4(V)의 평균 실효전압을 발생시킨다.
그레이-스케일 레벨 4 를 실현하기 위해서는, 제 1 필드에 6(V)를 공급하고, 제 2 필드에 4(V)를 공급하여, 1후레임에 대해 5(V)의 평균 실효전압을 발생시킨다.
이러한 방법으로 상기 제 1 과 제 2 필드에 상이한 전압레벨을 각각 공급하고, 각각의 후레임에서 발생된 평균실효 전압차에 의하여 공급된 데이타 전압에 의해 실현되는 그레이-스케일 레벨보다 더 많은 그레이-스케일 레벨을 실현할 수 있다. 즉, 2공급전압으로 인한 2그레이-스케일 레벨간의 중간 그레이-스케일 레벨은, 상기 평균 실효전압만에 의해서 실현될 수 있다.
제8a도 및 8b도~제11a도 및 11b도는 본 실시예에 의한 각각의 필드에 대한 구동 파형의 예를 나타낸다.
설명편의상, 수직동기화, 데이타 전압, 플리커링, 동기화 플리커링을 각각 나타내는 제12a~12f에서 제15a~15f도를 참조하여 제8a 및 8b도~제11a 및 11b도를 설명한다.
제12b 및 12d~제15b 및 15d도의 데이타 전압치는 제8a 및 8b~WP 11a 및 11b도의 데이타 전압과 8(V)의 공통전압간의 전압차이다.
예를들어, 제8a 및 8b~제11a 및 11b도에서의 데이타 전압 6(V)와 공통전압 8(V)간의 차이가 2(V)이므로, 제8a 및 8b도~제11a 및 11b도에서는 데이타 전압 V4가 6(V)이나, 제12b 및 12d~제15b 및 15d도에서는 2(V)이다.
제8a 및 8b도에서는, 2세트의 전압레벨이 작성되어, 필드들에 각각 공급된다.
예를 들어, 제12b도와 12d도는 제8a도 및 8b도에 대응하며, 제7b도에 도시된 바와같이 그레이-스케일 레벨2는, 전압 V4(=2(V))와 V3(=2(V))를 제 1 필드에 공급하고, 전압 V2(=4(V))와 V1(=4(V))을 제 2 필드에 공급함으로써 실현된다. 이웃한 액정 셀들에서는, 동일한 플리커링위상(phase)으로 흑백이 반복적으로 표시된다. 즉, 합성 플리커링의 주파수는 60Hz가 되며, 이것은 각 액정셀의 플리커링 주파수와 동등하다.
제9a 및 9b도는, 제8a 및 8b도의 전압레벨들의 조합을 변경함으로써 얻어지는 구동파형의 예를 나타낸다. 제9a도와 9b도에 대응하는 제13d도와 13d도에 도시된 바와같이, 전압 V4와 V1을 제 1 필드에 공급하고, V2와 V3를 제 2 필드에 공급함으로써 그레이-스케일 레벨 2 가 실현된다.
또한, 전압 V3가 V2가 다른 후레임의 제 1 필드에 공급되고, 그이 제 2 필드에 V1과 V4가 공급된다. 이웃한 액정셀들에, 서로 180°차이의 플리커링 위상으로 흑백이 반복적으로 표시된다.
합성 플리커링 주파수가 120Hz가 되며, 따라서 프리커링이 제12b도와 12d도에 비해서 불분명해진다.
제10a 및 10b도는, 제8a 및 8b도의 전압 레벨들의 위상을 변경함으로써 얻어지는 구동 파형의 예를 나타낸다.
제10a도와 10b도에 대응하는 제14d도와 14d도에 도시된 바와같이, 전압 V4와, V2을 제 1 필드에 공급하고, V2와 V3를 제 2 필드에 공급함으로써 그레이-스케일 레벨 2 가 실현된다.
또한, 전압 V3와 V1이 다른 후레임의 제 1 필드에 공급되고, 그의 제 2 필드에 V1과 V4가 공급된다. 제13도와 13d도와 유사하게 이웃한 액정셀들에, 서로 180°차이의 플리커링 위상으로 흑백이 반복적으로 표시된다. 따라서, 합성 플리커링의 주파수가 120Hz가 된다. 이로 인하여, 제12b도와 12d도의 경우에 비하여 플리커링이 더욱 불분명해질 수 있다.
제11a 및 11b도는, 제8a 및 8b도의 전압 레벨들의 조합 및 위상을 변경함으로써 얻어지는 구동파형의 예를 나타낸다.
제11a도와 11b도에 대응하는 제15b도와 14d도에 도시된 바와같이, 전압 V4와 V4을 제 1 필드에 공급하고, V2와 V1를 제 2 필드에 공급함으로써 그레이-스케일 레벨 2 가 실현된다.
또한, 전압 V3와 V3이 다른 후레임의 제 1 필드에 공급되고, 그의 제 2 필드에 V1과 V2가 공급된다. 제12b도와 12d도와 유사하게 이웃한 액정셀들에, 동일한 플리커링 위상으로 흑백이 반복적으로 표시된다.
합성 플리커링의 주파수가 60Hz가 되게 되며, 이것은 각 액정셀의 플리커링 주파수와 동등하다.
제16a~18도는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 액정표시장치를 나타내며, 제16a도와 16b도는 본 실시예의 일반 구성을 나타내는 개통도이다.
제16a도와 16b도에서, 제1a도와 1b도의 제 1 실시예의 것들과 동일한 참조번호들은 동일부위를 나타낸다.
본 실시예에서는, 전압공급부(4)가, 액정구동전원(22)과 공통 전압원부(21)를 포함하고 있다. 참조번호(23)은 3상 인버터를 나타내며, 이것은 매 후레임 또는 라인마다 표시 데이타를 반전하였다.
제17a~17d도는 사용된 데이타 드라이버에 의해서 얻어질 수 있는 그레이-스케일 레벨의 최대수보다 더 많은 다중 그레이-스케일 레벨의 할당 원리를 나타낸다.
예를들어, 2전압 레벨을 동시에 제공할 수 있는 STN형 액정용 데이타 드라이버를 사용하여 4그레이-스케일 레벨로 64킬러를 표시한다.
먼저, 제 1 실시예와 유사하게, 제 1 필드 후레임 메모리(13)와 제 2 필드 후레임 메모리(14)내에 일단 1후레임의 화상을 기입하고, 제 6 도에 도시된 바와같이, 기입속도의 2배의 속도로 독출하여(2배속 스캐닝), 1후레임을 제 1 과 제 2 로 분할한다.
제17a~17d도에 도시된 바와같이 예를들어 그레이-스케일 레벨 1은, 1.5(V)를 제 1 필드에 공급하고, 2.5(V)를 제 2 필드에 공급하여, 1후레임에 대해 2(V)의 평균 실효전압을 발생시킨다.
이 평균실효전압은 제17a~17d도에 해칭 도시돼 있다. 그레이-스케일 레벨 2는, 1.5(V)를 제 1 필드에 공급하고, 4.5(V)를 제 2 필드에 공급하여 1후레임에 대해 3(V)의 평균 실효전압을 발생시킴으로써 실현된다.
그레이-스케일 레벨 3은, 5.5(V)를 제 1 필드에 공급하고, 2.5(V) 제 2 필드에 공급하여 1후레임에 대해 4(V)의 평균실효전압을 발생시킴으로써 실현된다.
그레이-스케일 레벨 (4)은, 5.5(V)를 제 1 필드에 공급하고, 4.5(V) 제 2 필드에 공급하여, 1후레임에 대해 5(V)의 평균실효전압을 발생시킴으로써 실현된다.
여기서, 정(positive)의 후레임에서 그레이-스케일 레벨 1 을 실현키 위한 전압레벨들은 부의 후레임에서 그레이-스케일 레벨 4 를 실현키 위한 전압레벨들과 동등하다.
이와 유사하게, 부의 후레임에서 그레이-스케일 레벨 1 을 실현키 위한 전압레벨들은 정의 후레임에서 그레이-스케일 레벨 4 를 실현키 위한 전압레벨들과 동등하다.
정의 후레임에서 그레이-스케일 레벨 2 를 실현키 위한 전압레벨들은 부의 후레임에서 그레이-스케일 레벨 3 을 실현키 위한 것들과 동등하다. 부의 후레임에서 그레이-스케일 레벨 2 를 실현키 위한 전압레벨들은 정의 후레임에서 그레이-스케일 레벨 3 을 실현키 위한 것들과 동일하다.
즉, 본 실시예에서, 제 1 실시예에서와 동일한 그레이-스케일 레벨들을 실현키 위하여 단지 4종류의 전압레벨 V1, V2, V3 및 V4만이 필요하다.
본 실시예에서는 매 후레임 또는 라인마다 공통 전압원 부(21)에 의하여 공통 전압레벨이 반전되고, 3상 인버터(23)에 의해서 표시 데이타가 반전되어, 소수의 전압레벨들을 사용하여, 상이한 전압레벨들을 각 후레임의 제 1 과 제 2 필드에 각각 공급한다.
그 결과, 각 후레임의 평균실효전압들의 차이에 따라서 그레이-스케일 레벨들이 할당된다.
제18도는 본 실시예에 의한 각 필드에서의 구동파형의 일예를 나타낸다.
제18도에서, 액정 구동원(22)이, V1=6.5(V), V2=3.5(V), V3=2.5(V) 및 V4=5.5(V)를 공급한다.
제19도는 제 1 실시예에 의한 각 필드에서의 구동파형의 비교예를 나타내며, 공통전압레벨이 일정하다. 제19도에 도시된 바와같이, 액정구동원(22)에 대하여는, 제18도에서 필요한 전압들이외에, V1=13.5(V), V2=10.5(V), V3=9.5(V) 및 V4=12.5(V)의 전압들이 더 필요하다.
상기 공통전압레벨의 반전때문에, 본 실시예의 액정표시장치의 전압공급부(4)는, 제 1 실시예의 액정표시장치의 전압공급부보다 더욱 간단하다.
제20a~27도는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 액정표시장치를 나타내는 도면이며, 여기서 제20a도와 제20b도는, 본 실시예의 일반구성을 나타내는 개통도이다. 제20a도와 제20b도에서, 제1a도와 제1b도의 제 1 실시예에 도시된 바와 동일한 참조번호들은 동일부위를 나타낸다. 따라서, 스캔 드라이버(7)와 데이타 드라이버(8)를 갖는 화소선택부(2)와 ; A/D변환부(9), 데이타 변환부(10), 제 1 필드 후레임 메모리(13), 제 2 필드 후레임 메모리(14) 및 표시데이타 스위칭부(15)를 갖는 데이타신호 발생부(3)와 ; 제 1 후레임 액정구동원(16), 제 2 후레임 액정 구동원(17) 및 스위칭회로(18)를 갖는 전압공급부(4)와 ; 액정표시판넬을 갖는 액정표시부(5) 및 ; 제20a도와 20b도의 타이밍신호발생부(6)가 구비돼 있고, 공통전압원부는 생략돼 있다.
본 실시예의 데이타 변환부(10)는, 예를들어, ROM(Read Only Memory : 리드 온리 메모리)에 기억된 변환표를 사용하여, 소정의 그레이 스케일 레벨들을, 그레이 스케일 레벨들에 대응하는 디지탈 입력 표시데이타에 의하여 상호간에 스와핑시킨다. 다중 그레이 스케일 레벨이 상기 제 1 및 제 2 실시예에서 얻어진 바와같은 다중 전압 레벨의 조합에 의해 할당되는 경우, 그레이 스케일 레벨 특성이 변동하는 문제가 생긴다.
제21a도와 제21b도는 8값 디지탈 드라이버(8 그레이 스케일 레벨용 디지탈 데이타 드라이버)를 사용하여 할당된 64그레이 스케일 레벨의 특성을 측정한 결과를 나타낸다. 제22도는 디코더 회로(881), 8아날로그 스위치(882) 및 8 전원전압 V1~V8이 공급되는 8 데이타 전압라인(883)을 갖는 8값 디지탈 드라이버(88)의 일부를 나타낸다. 통상은, 상기 8값 디지탈 드라이버(88)가, 8종의 디지탈 입력신호에 따라서 아날로그 스위치들(882)중 하나를 스위칭함으로써 8그레이 스케일 레벨을 실현할 수 있다. 그러나, 상기 8값 디지탈 드라이버(88)가 제20도의 회로내에 내장된 경우, 이 드라이버가 64 그레이 스케일 레벨을 출력할 수 있다. 제21a도와 제21b도에 도시된 바와같이, 그레이 스케일 레벨의 쉬프트(shift)가 그레이 스케일 레벨 32를 초과한 위치들에서 관찰된다. 이러한 위치들에서는, 휘도의 순서가 반전된다. 그 이유는, 제23도에 도시된 바와 같이, 액정의 T-V(투과율-전압) 특성이 특히, 고 필드 전압부에서 비선형이기 때문이다. 이러한 비선형성으로 인하여, 필드전압 VF1과 VF2로부터 얻을 수 있는 투과율 T1과 T2의 평균인 투과율 Ta가, 평균전압 VFm=(VF1+VF2)/2로 부터 얻을 수 없는 실제 투과율 Tv과 다르다.
따라서, 본 실시예에서는, 쉬프트된 그레이 스케일 레벨들의 순서를 재배열하여 정상적인 그레이 스케일 레벨 특성을 제공한다. 그 원리를 제24도와 25도를 참조하여, 4값×4값=16 그레이 스케일 레벨의 경우에 대하여 설명한다.
제24도는 정상의 데이타신호를 사용하는 제20도의 액정표시판넬(19)의 T-V 특성을 나타낸다. 제24도에서, 그레이 스케일 레벨12와 13이 정상위치로부터 쉬프트되는 것이 명시돼 있다. 따라서, 정상 그레이 스케일 레벨들은, 본 실시예에서, 그레이 스케일 레벨 12와 13에 대한 입력 데이타를 스와핑함으로써 얻어진다.
구체적으로는, 제26도에 도시된 바와같이, 그레이 스케일 레벨12에 대한 입력데이타[1011]와 그레이 스케일 레벨 13에 대한 입력데이타[1100]는, 그레이 스케일 레벨 13에 대한 데이타[1011]로 스위치된다. 이러한 방법으로, 그레이 스케일 레벨들이 서로 스와핑되어 상기 쉬프트를 방지한다.
제27도는, 제25도에 도시된 그레이 스케일레벨을 얻기 위한 필드전압 VF1과 VF2를 나타내는 본 실시예의 구동파형의 일예를 나타낸다.
제28a도와 제29도는 본 발명의 제 4 실시예에 의한 액정표시장치를 나타내며, 제28a도와 28b도는 본 실시예의 일반구성을 나타내는 개통도이다. 제28a 및 28b도에서, 제20a 및 20b도의 제 3 실시예에 도시된 것들과 동일한 참조번호는 동일부위를 나타낸다.
제 3 실시예의 액정표시장치(1)는 화상을 표시하는데 있어서 2배속 스캐닝을 행하는 반면, 본 실시예의 액정표시장치(1)는 이를 행하지 않는다. 따라서, 제 3 실시예와 제 4 실시예의 차이는, 본 실시예의 표시장치(1)는 제20도의 제 3 실시예의 제1 및 제 2 필드 후레임 메모리(13, 14) 를 구비하고 있지않다는 점이다.
그결과, 제29도에 도시된 본 실시예의 구동파형은, 일시적 축을 따라서, 제27도의 구동파형의 2배 길이이며, 기준으로 본 실시예는 플리커링 면에서 약간 불리하나, 후레임 메모리를 필요로 하지 않는다.
제30~39도는 본 발명의 제 5 실시예에 의한 액정표시장치를 나타내는 도면이며, 제30도는 본 실시예의 일반구성을 나타내는 개통도이다. 제30도에서, 제20도의 제 3 실시예와 동일한 참조번호는 동일부위를 나타낸다.
본 실시예의 액정표시장치(1)는, 데이타 변환부(10)가 설치안된 외에는, 제20도의 제 3 실시예와 실질적으로 동일한 구성을 갖고 있다. 다중치 전압레벨의 조합에 의해서 다중 그레이 스케일 레벨들을 할당할시에 그레이 스케일 레벨 특성이 쉬프트되는 문제점을 해결하기 위하여, 본 실시예에서는 제31도에 도시된 바와같이, 공급된 전압레벨의 범위를 액정의 T-V특성에 따라서 복수의 (예를들어 본 실시예에서는, 4) 구역으로 분할하고, 이 구역들 각각에서, 필드전압선택을 행한다.
즉, 공급된 전압레벨들의 범위를 복수구역들로 분할함으로써, T-V 특성의 비선형성이 완만해지고, 각 구역들에서 선형으로 보정됨으로써, 실제 투과율과 평균전압으로부터 얻어진 투과율간의 편차를 보정하여, 정상적인 그레이 스케일 레벨 특성을 실현한다.
제32a도와 32b도는 4값×4값=16 그레이 스케일 레벨을 할당하기 위한 4전압레벨을 각각 포함하는 4구역으로 분할된 공급전압 레벨의 전범위에 걸친 그레이 스케일 레벨 특성의 측정결과를 나타낸다.
제33도는 액정의 T-V 특성곡선의 구체예를 나타낸다. 이 경우, 2(V)는 백(白)레벨, 즉, 그레이 스케일 레벨 0에 대응하여, 5.15(V)는 흑레벨 즉, 그레이 스케일 레벨 63에 대응한다.
제34도는, 16-값 데이타 드라이버(8)와 4분할 구역에 의한 필드전압변조를 사용하여 약 260,000 컬러를 64그레이 스케일 레벨로 할당하는데 있어서, 그레이 스케일 레벨, 디지탈 입력신호, 제 1 필드전압 VF1과 제 2 필드전압 VF2의 조합을 나타낸다.
제35도는 본 실시예에 의한 구동전압파형의 일예를 나타낸다. 도면에서 VF1은 정의 후레임에서의 제 1 필드의 전압을 나타내며, VF2는 정의 후레임의 제 2 필드의 전압을 나타내며, -VF1은 부의 후레임에서의 제 1 필드의 전압을 나타내며, -VF2는 부의 후레임에서의 제 2 필드의 전압을 나타낸다. 각각의 전압 VF1, VF2, 및 -VF2는 하기와 같은 데이타 전압들을 포함하고 있다.
+VF1(2.0,2.1,2.2,2.3,2.8,2.9,3.0,3.1,3.6,3.7,3.8,3.9,4.4,4.5,4.6,4.7); +VF2(2.0,2.4,2.8,3.2,3.6,4.0,3.6,4.0,4.4,4.8,4.4,4.8,5.2,5.6).
+VF1(-2.0,-2.1,-2.2,-2.3,-2.8,-2.9,-3.0,-3.1,-3.6,-3.7,-3.8,-3.9,-4.4,-4.6,-4.7) ; -VF2(-2.0,-2.4,-2.8,-3.2,-3.6,-4.0,-3.6,-4.0,-4.4,-4.8,-4.4,-4.8,-5.2,-5.6)
상기 전압들은 상호 스위칭되어, 데이타 드라이버(8)에 공급된다. 상기 데이타 드라이버(8)에 의해 공급된 전압들중에서, 입력데이타에 대응된 전압레벨이 선택공급되어 액정표시 판넬(19)을 구동한다. 여기서, 1후레임은 16.7ms에 해당하며, 필드기간은 8.4ms이다. 이러한 조건으로, 2배속 스캐닝이 행해진다.
제36a 및 제36b도~39a 및 39b도는 본 실시예에 의한 개별 필드에서의 구동 파형들을 나타내는 도면이다.
제8a 및 8b도~제11a 및 11b도를 참조하여 설명한 바와같이, 전압레벨들의 조합 및/또는 위상이 상이한 전압레벨 파형들이 이웃한 액정화소들에 공급됨으로써, 액정의 투과율이 동요에 의한 플리커링을 감소시킨다.
제36a도 및 제36b도에서, 2세트의 전압레벨이 작성되어 각각의 필드에 공급되고, 제37a도 및 제37b도에서, 제36a도와 제36b도의 전압레벨들의 조합변경이 행하여지고, 제38a도와 제38b도에서, 제36a도와 제36b도의 전압레벨의 위상변경이 행하여지며, 제39a도와 제39b도에서 제36a 및 제36b도의 전압레벨의 조합 및 위상의 변경이 행하여진다.
제40a도와 제41도는 본 발명의 제 6 실시예에 의한 액정표시장치를 나타내는 도면이며, 제40a도와 제40b도는 본 실시예의 일반구성을 나타내는 개통도이다. 제40a도와 제40b도에서, 제30도의 제 5 실시예와 동일한 참조번호들은 동일부위를 나타낸다.
제 5 실시예의 액정표시장치(1)는 2배속 스캐닝을 행하는 한편, 본 실시예의 액정표시장치(1)는 2배속 스캐닝을 행하지 아니하므로, 제30도의 제 5 실시예의 제 1 필드 후레임 메모리(13)와 제 2 필드 후레임 메모리(14)는 본 실시예에서는 설치돼 있지 않다.
제35도의 구동파형에 비교하면, 제41도에 도시된 본 실시예의 구동파형은, 일시적 축을 기준으로 2배의 길이이므로, 본 실시예는 플리커링면에서 약간 불리하나, 후레임 메모리를 제거하는데는 유리하다.
제42a~52도는 본 발명의 제 7 실시예에 의한 액정표시장치를 나타내는 도면이며, 제42a도와 제42b도는, 8 그레이 스케일 레벨 드라이버를 사용하여 16그레이 스케일 레벨을 할당하기 위한 회로로서 기능하는 본 실시예를 나타내는 개통도이다. 본 실시예에서는 2배속 스캐닝을 행하지 않으나, 후레임 메모리의 제거와 30Hz의 플리커링의 억제를 실현할 수 있다.
제42a도와 제42b도에서, A/D 변환부(9)가, 퍼스털 컴퓨터(20)로부터의 RGB 데이타 각각을 16 그레이 스케일 레벨에 대응하는 4비트의 데이타(D0~D3)로 변환한다. 다음, 데이타변환부(10)가, 상기 데이타를, 제 1 과 제 2 필드에 대한 3비트의 데이타(*D0~*D2)로 변환하며, 이 3비트의 데이타에 의하여, 데이타 드라이버(8)가, 16 그레이 스케일 레벨을 할당하기 위한 8레벨 전원전압(*V1~*V8) 을 선택한다.
제43도는 상기 데이타 변환부의 입력 데이타와 출력데이타간의 관계를 나타내는 표이며, 제44도는 데이타 변환부(10)의 입력 데이타(그레이 스케일 레벨)와 선택된 전원 전압 및 평균 출력전압간의 관계를 나타내는 표이다. 이러한 관계는, 예를들면, ROM(도시안함)에 기입된 변환표로서 표현될 수 있다.
예를들면, 제44도에서, 그레이 스케일 레벨 1 에 대한 입력데이타가 전후 0이며, 이에 의하여, 제 1 필드전압 VF1과 제 2 필드전압 VF2 양자에 대하여 V1이 선택되어, 평균 전압이(V1* V1)/2=V1이 된다. 또한 그레이스케일 레벨 4 에 대한 입력데이타는 [0011]이고 제 1 필드전압 VF1과 제 2 필드전압 VF2가 각각 V2와 V3이므로, 평균전압이 (V2+V3)/2이 된다. 또한, 그레이 스케일 레벨 16에 대한 입력데이타가 모두 1이며, 제 1 필드전압 VF1과 제 2 필드전압 VF2가 각각 V8고 V9이며, 따라서 평균전압이 (V8+V9)/2이 된다.
여기서, 그레이 스케일 레벨 1 은 가장 밝은 레벨(백 레벨)이고, 그레이 스케일 레벨16은 가장 어두운 레벨(흑 레벨)이다. 제45도에 도시된 바와같이, VF1과 VF2간의 전압차는, 흑 레벨측상의 그레이 스케일 레벨(15)를 제외하고는 소정전압(바람직하게는 0.5(V))보다 작도록 설정돼 있다. 이것은, 전압 V1~V9를, 예를들어 2.0(V), 2.4(V), 2.8(V), 3.2(V), 3.6(V), 4.0(V), 4.4(V), 4.8(V) 및 5.2(V)로서 설정함으로써 실현된다(제46도 참조).
제47a도와 47b도에 도시된 바와같이, 각각의 필드에 상이한 전압이 공급될때, 그리고 이웃한 후레임들에서 극성이 반전될때, 30Hz 플리커링이 관찰된다. 30Hz 플리커링은 후레임 메모리를 사용하여 2배속 스캐닝을 행하여 플리커링의 주파수를 60Hz로 증배시킴으로써 해결할 수 있다. 그러나, 이 방법은, 각 후레임에 대한 메모리가 필요하며, 따라서 비용과 회로크기가 증대된다.
이를 해결하기 위해서, 본 발명의 발명자들은, 필드간의 전압차와 광응답 주파수간의 관계를 고려했으며, 반복적으로 시험을 행하였다. 그 결과, 플리커링이 현저치 않은 소정 전압차 이하의 범위(플러커가 없는 범위)를 밝혀냈다.
제48도의 해칭부는 플러커없는 범위를 나타낸다. 이 범위는 제 1 과 제 2 필드간에 약 0.5(V) 이하의 전압차(또는 플리커링을 환산으로는 약 1~3% 이하의 차이)에 대응한다. 이것은 복수의 필드에 대해 공급되는 전압들의 조합들이, 공급전압들간의 전압차가 적어도 백레벨측의 소정전압차 미만이 되도록 결정되면(즉, VF1과 VF2의 차이가 0.5(V) 미만으로 설정되면), 30Hz 플리커링이 희미해진다.
또한, 제49a도에 도시된 바와같이, 본 실시예에 의하면, 제 1 필드전압 VF1과 제 2 필드전압 VF2의 조합이 이웃한 셀들에 각각 공급되고, 또한, 셀들간에 전압극성이 서로 다르다. 제49a~49f도는 제49a도에 도시된 이웃한 액정셀들의 응답파형을 나타낸다. 이와같이 필드전압을 공급함으로써, 상이한 광응답 파형들이 표면위에 균일하게 산란될 수 있으며, 따라서 셀들간의 플리커링을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.
이러한 방법으로, 본 실시예에서는, 이웃한 셀들에 공급되는 전압의 극성을 반전시켜, 이웃한 셀들의 플리커링 위상들이 180°차이나게 한다. 이에 의하여, 플리커링 주파수가 배가되어, 표면평균환산으로 60Hz가 됨으로써, 30Hz 플리커링이 억제된다. 또한, 1후레임내의 필드전압들의 차이가 0.5(V) 미만이 되어, 30Hz 플리커링을 확실히 억제한다.
본 실시예에서, 그레이 스케일 레벨 15의 전압차가 0.8(V)이며, 바람직한 전압차(0.5(V))를 초과한다. 이것은 플리커링이 희미한 흑레벨 측상에 그레이 스케일 레벨 15가 존재하므로, 실재 문제를 야기치 않는다.
이웃하는 셀들간의 전압 파형들은, 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 제50~52도에 도시된 바의 것들일 수도 있다. 제50도에서, VF1과 VF2의 조합 및 극성은 수평방향(데이타라인 방향 : m, m+1)으로 변경되는 한편, 전압들의 극성은 수직방향 (스캔라인방향 : n, n+1)으로 변경된다. 제51도에서, 전압들의 극성은 수평 방향 (데이타라인 방향 : m, m+1)으로 변경되고, VF1과 VF2의 조합은 수직방향 (스켄라인방향 : n,n+1)으로 변경된다.
제52도에서 VF1과 VF2의 조합들은 수평 방향 (데이타라인 방향 : m, m+1)으로 변경되며 전압들의 극성은 수직방향 (스켄라인방향 : n,n+1)으로 변경된다.
상기 모든 실시예들에서, 플리커링 주파수는 표면평균 환산으로 60Hz로 증배됨으로써, 30Hz 플리커링을 억제한다.
제53a~58도는 본 발명의 제 8 실시예에 의한 액정표시장치를 나타내며, 제53a도와 53b도는 8그레이 스케일 레벨 드라이버를 사용하여 16 그레이 스케일 레벨을 할당하기 위한 회로도로서 기능하는 본 실시예의 일반 구성을 나타내는 개통도이다.
선행 실시예들에서의 16 그레이 스케일 레벨의 디지탈 드라이버 IC로 64 그레이 스케일 레벨을 할당하기 위해서, 제31도에 도시된 바와같이, 투과율을 변경시키기 위한 전압 배열을 4구역으로 분할하고, 제 1 과 제 2 필드각각에 대해서 16 전압레벨을 작성한다. 상기 16 전압레벨을 상기 4구역에 대응하는 4그룹으로 분리한다.
이때에, 2전압레벨을 각각 포함하는 전압조합들의 평균치들을 상호간에 균등하게 이격시키기 위해서, 하기 식들이 통상적으로 사용된다 :
V1m*=Vmin+(Vmax-Vmin)×2m/(n-1)
V2m'=Vmin+(Vmax-Vmin)×2mn1/2/(n-1)
상기 식에서, Vmin은 각 구역에서의 최소 전압이고, Vmax는 각 구역의 최대전압, n은 각 구역의 그레이 스케일 레벨의 수, m은 0, 1, …, n/2-1이다. 제54도는, 사기 식(1)과 (2)에 의한 전압세트를 나타낸다.
즉, 각 필드에서, 전압들은 제 1 그룹과 제 2 그룹으로 분리되고, 내림차순으로 계속되어, 상기 2필드에서 동일 그룹내의 전압들이 서로 조합된다. 따라서, 각 그룹에서의 조합들이 4×4=16 전압을 구성하며, 4그룹이 64전압, 즉 총 64 그레이 스케일 레벨을 제공한다.
제55도와 56도는 상기 전압 세트에 의한 휘도와 그레이 스케일 레벨간의 관계를 나타낸다. 도면들에 명시된 바와같이, 저휘도 영역에서 그레이 스케일 레벨들이 서로 스와핑되고, 고휘동영역에서는, 그레이 스케일 레벨등의 스와핑은 없으나 그레이 스케일 레벨들간의 차이가 작다.
제57a도와 57b도는, 휘도변화와 전압차간의 관계를 나타내며, 전압차가 커질수록 상기 현상이 현저하다. 이러한 현상이 나타나면, 입력 화상데이타가 정확히 재생되지 않게 된다. 상기 설명된 바와 제23도는 그레이 스케일 레벨의 스와핑들과 협소화된 그레이 스케일 레벨의 원인을 나타내고 있다. 액정판넬의 휘도-전압특성은 비선형이며, 각 필드의 전압에 따라서 휘도가 변한다. 조합된 2전압간의 차이가 너무 크면, 그 휘도는 전압평균에 비례하지 않고, 상기 전압들에 의해 각각 얻어진 휘도값들의 평균에 비례함으로써, 얻어진 휘도가 필요 휘도에서 벗어난다.
예를들어, 그레이 스케일 레벨의 스와핑 또는 그레이 스케일 레벨차의 협소화는 하나의 경계주변에서 일어날 수 있으며, 상기 경계의 이측에서는, 동일한 전압들의 조합에 의하여 필요휘도레벨이 얻어지고, 상기 경계의 다른 측에서는, 차이가 큰 전압들의 조합으로 인하여 얻어진 휘도레벨이 필요휘도에서 크게 차이난다.
본 실시예는 표시 질의 상기 유형의 손상을 억제키 위한 것이다. 제53a도와 53b도에서, 참조번호(30)은 기입번지카운터(31)은 독출번지 카운터, (32)는 기입스위칭회로, (33)은 후레임메모리, INV1과 INV2는 인버터, AND1과, AND4는 AND게이트, NAND1과 NAND2는 NAND게이트를 나타낸다.
이러한 구성에 의하면, 제 1 후레임 액정 구동원(16)과 제 2 후레임 액정구동원(17)이, 본 실시예의 전압설정 구상에 따라서, 제 1 필드 전압 VF1(16레벨)과 제 2 필드전압 VF2(16레벨)를 각각 발생한다. 다음, 타이밍 신호발생부(6)가 수직동기신호 VSYNC를 2배 증배시켜, 후레임 주파수의 2배의 주파수를 갖는 신호 1/2 FCLK를 제공한다. 구동원 스위칭부(18)는 상기 신호 1/2 FCLK에 의하여 제어되며, 필드에 따라서 2의 전압 세트를 스위칭하고, 선택된 세트를 16그레이 스케일 레벨의 데이타 드라이버(8)에 공급한다.
기입 타이밍을 나타내는 타이밍신호 W/R에 따라서, 외부에서 공급되는 64 그레이 스케일 레벨에 대한 6비트의 데이타신호가 기입번지 카운터(30)에 의해 표시된 번지에서 후레임 메모리내에 기입되며, 상기 기입 번지 카운터는 상기 타이밍신호 발생부(6)로 부터 기입번지 발생 클록신호 WCLK를 수신한다. 상기 데이타는, 독출번지 카운터(31)에 의해 표시된 독출번지로부터의 독출타이밍을 표시하는 타이밍신호 *W/R에 따라서 1스크린 데이타에 대해 1후레임 기간내에 2회 독출되며, 상기 독출번지 카운터(31)는 상기 타이밍 신호발생부(6)로부터 독출번지 발생 클록신호 RCLK를 수신한다.
이때에, 전압들은, 상기 데이타에 의해 표시된 그레이 스케일 레벨이 2필드에 의해 실현되도록 선택해야 한다. 이러한 목적으로, 제 1 과 제 2 필드 각각에 대한 상기 데이타의 상위 2비트 65와 64가 그 상태대로, 상기 16 그레이 스케일 레벨의 데이타 드라이버(8)의 상위 2비트 D3과 D2에 공급된다. 다른 한편, 상기 데이타의 하위 4비트중에서, 제 1 필드에 대한 비트 b3 및 b2와 제 2 필드에 대한 비트 b1과 b0이 데이타 스위칭회로를 통하여 상호간에 스와핑되어, 16 그레이 스케일 레벨의 데이타 드라이버(8)의 하위 2비트 D1과 D0에 공급된다.
스캔드라이버(7)가, 외부에서 공급된 수평 동기신호 HSYN의 주파수의 약 2배의 주파수를 갖는 클록신호 SCLK에 따라서, 데이타 드라이버(8)에 공급된 입력데이타에 대응하는 스캔라인을 선택하고, 데이타 드라이버(8)와 함께 작용하여, 필요 그레이 스케일 레벨을 할당한다.
보다 구체적으로는, 제58도에 도시된 바와 같이, 1후레임의 2필드 각각에 대해서 동수의 전압 레벨들이 설정된다. 전압레벨들의 조합을 n개의 조합으로 구성함으로써 이 조합들이 최대전압 Vmax의 최소전압 Vmin을 형성한다. 2필드에 공급된 전압은 각각 V1m과 V2m이고(m은 0, 1,…, (n1/2-1)), 다음과 같이 설정된다 :
V1m=(Vmax+Vmin)/2-(Vmax-Vmin)/(n1/2+1)+(Vmax-Vmin)×2m/(n-1)
V2m=(Vmax+Vmin)/2-(Vmax-Vmin)×n1/2/(n1/2+1)+(Vmax-Vmin)×2mx×21/2/(n-1)1
이러한 설정에 의하여, 서로 조합되는 2전압 그룹 각각의 평균전압이 실질상 동일해진다. 그 결과, 각각의 그룹에서 최대와 최소전압간의 전압차가 최소화되며, 따라서, 제59도와 60도에 도시된 바와같이, 그레이 스케일 레벨들이 스와핑 또는 협소화를 야기치 않음으로써, 다중 그레이 스케일 레벨로 표시되는 화상의 질을 향상시킨다. 각각의 값들에는 -0.025(V)와+0.025(V)의 바이어스 전압이 가산돼 있다.
이러한 방법으로, 필드전압변조방법을 사용하여 데이타 드라이버에 의해 제어되는 그레이 스케일 레벨의 수보다 더 많은 그레이 스케일 레벨을 할당하는 경우, 본 실시예는 서로 스위치되는 전압들의 차이가 최소로 되도록 전압들을 설정한다. 그러므로, 본 실시예는, 그레이 스케일 레벨들의 스와핑 또는 협소화가 전혀 없이 화상을 표시할 수 있고, 저렴한 데이타 드라이버를 사용하여 다중 그레이 스케일 레벨을 정확히 할당 할 수 있다.
상기 설명한 바와같이, 2배속 스캐닝을 행하는 본 발명의 실시예들에 의하면, 1후레임의 필드들에 공급되는 전압레벨들의 평균실효전압에 따라서 그레이 스케일 레벨들이 각각 할당되며, 따라서, 저렴한 드라이버를 사용하여 다중 그레이 스케일 레벨을 할당할 수 있다.
그 결과, 고질의 다중 그레이 스케일 레벨 할당이 염가로 실현된다.
상기 실시예들은 스캔 주파수를 증가시킴으로써 2배속 스캐닝을 행하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 또한, 전압들의 조합을 매 후레임마다 변경하여 액정 셀을 구동할 수 있다.
제61도~63b도는 본 발명의 제 9 실시예에 의한 액정표시장치를 나타내는 도면이며, 제61도는 8-그레이 스케일 레벨 드라이버(8)를 사용하여 64그레이 스케일 레벨을 할당하기 위한 회로로서 기능하는 본 실시예의 일반 구성을 나타내는 개통도이다. 제61도에서, 전술한 바의 것들과 동일한 참조번호는 동일부위를 나타내며, 전원(4), 타이밍신호 발생부(6), 스캔 드라이버(7), 데이타 드라이버(8), 데이타 변환부(10), 액정표시판넬(19) 및 퍼스널 컴퓨터(20)만이 도시돼 있다.
제62a~62d도는 제 9 실시예에 의한 각 필드에 대한 구동파형을 나타낸다. 제1~8실시예와 본 실시예의 차이는, 그레이 스케일 레벨을 얻는 상기 구동파형들이다. 선행의 실시예들에서는, 공급되는 필드전압들의 극성이 1후레임에서 동일하였으나, 본 실시예에서는, 제62a~62d도에 도시된 바와같이, 공급되는 필드전압의 극성이 매필드마다 변경된다.
또한, 제63a도에 도시된 바와 같이 본 실시예에 의하면, 제 1 필드 전압과 제 2 필드전압의 조합들이 이웃한 액정셀들에 각각 공급되며, 또한, 전압 극성이 셀들간에 서로 다르다. 이와같이 필드전압을 공급함으로써, 상이한 광응답 파형들이 표면위에서 균일하게 산란되어, 셀들간의 플리커링을 더욱 효과적으로 억제한다. 그러나, 제63a도에 도시된 바와같이 필드전압을 공급하는 경우, 제63a도에 도시된 바와같이 비대칭 필드 전압들이 액정에 공급됨으로써, 시간이 지남에 따라 액정판넬상에 잠상을 발생시켰다.
상기 액정 판넬상의 상기 잠상을 방지하기 위하여, 통상 제63b도에 도시된 바와같이 필드전압들이 공급되며, 이 공급된 필드전압들이 전부 대칭이 된다.
이러한 방법으로, 본 실시예에서는, 이웃한 셀들에 공급되는 전압들의 극성을 반전시켜 플리커링을 감소시킨다.

Claims (14)

  1. 연속하는 프레임의 화상을 표시하도록 액정표시판넬(19), 스캔 드라이버(7) 및 데이타 버스 드라이버(8)를 갖으며, 적어도 상기 스캔 드라이버(7)와 데이타 버스 드라이버(8)에 대한 타이밍 신호와 또 다른 타이밍 신호를 발생시키는 타이밍 신호발생부(6)와 상기 데이타 버스 드라이버(8)가 상기 액정표시판넬(19)에 전압 레벨들중에서 데이타 전압을 선택적으로 공급하여 상기 연속하는 1후레임에 공급되는 전압 레벨들의 평균 실효전압에 따라 그레이 스케일 레벨을 할당하는 액정표시장치의 데이타 전압제어 장치에 있어서, 상기 1후레임 화상을 복수의 필드로 분할하여 상기 데이타 버스 드라이버(8)에 출력하며 상기 필드들간의 스위칭이 상기 또 다른 타이밍 신호에 의해 행해지는 데이타 신호발생부(3)와 각 필드마다 서로 다른 전압 레벨들을 발생하여, 상기 데이타 버스 드라이버(8)에 출력하는 전압공급부(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 데이타전압 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연속하는 후레임이 각각 제 1 필드와 제 2 필드로 구성되고 ; 2연속후레임들은 제각기 홀수와 짝수 후레임이며 상기 전압공급부(4)는 상기 제 1 필드와 제 2 필드에 대한 전압레벨들을 개별적으로 발생하고 ; 상기 전압공급부(4)로부터 데이타 버스 드라이버(8)에 공급된 전압이 상기 필드를 스위칭시키기 위한 타이밍 신호에 의해서 매 후레임마다 상기 제 1 필드전압에서 제 2 필드전압으로, 그리고 제 2 필드전압에서 제 1 필드전압으로 스위치되며 ; 공통레벨에 관련하여 상이한 복수의 전압 레벨이 제공됨으로써, 홀수 후레임의 전압레벨들이 짝수 후레임의 것들과 동등하게 되는 것이 특징인 액정 표시장치의 데이타 전압 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 데이타 신호 발생부(3)가 1이상의 후레임 메모리(13, 14)를 구비하며 ; 상기 후레임 메모리(13, 14)로부터의 데이타 신호 독출속도가 후레임 메모리(13, 14)에로의 데이타 신호 기입속도 보다 더 빠른 것이 특징인 액정표시 장치의 데이타 전압 제어장치.
  4. 제1 또는 2항에 있어서, 상기 전압공급부(4)가 2진 공통전압레벨을 발생하며, 상기 2진 공통전압레벨에 관련된 복수의 전압레벨이 상화간에 스위치됨으로써, 정의 후레임내의 절대 전압치가 부의 후레임의 값과 동등하게 되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 데이타 전압 제어장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 데이타 신호 발생부(3)가 데이타 변환표를 구비함으로써 상기 전압공급부(5)에 의해 공급된 전압 레벨들을 변환표를 사용하여 예정된 그레이 스케일 레벨들로 변환함으로써, 표시된 그레이 스케일 레벨들에 편차발생을 방지하는 것이 특징인 액정표시장치의 데이타 전압 제어장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 변환표가 ROM으로 구성된 것이 특징인 액정표시장치의 데이타 전압 제어장치.
  7. 제1 또는 2항에 있어서, 상기 전압공급부(4)가 각각의 전압변위에 대해서 복수의 데이타전압 레벨을 발생하며, 상기 전압범위들은, 액정화소들의 투과율-전압특성을 겹치지 않게 분할함으로써 설정된 것이며 ; 상기 데이타 신호 발생부(3)가 각 전압범위로 부터 데이타 전압 레벨들을 선택하기 위한 데이타 전압 선택신호를 발생하는 것이 특징인 액정표시장치의 데이타 전압 제어장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 데이타 신호 발생부(3)가 데이타전압 선택신호를 발생하며, 이 신호에 의하여 이웃한 화소들간에 전압레벨들의 조합이 변경되는 것이 특징인 액정표시장치의 데이타 전압 제어장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 데이타 신호 발생부(3)가 데이타전압 선택신호를 발생하며, 이 신호에 의하여 이웃한 화소들간에 전압레벨들의 위상이 변경되는 것이 특징인 액정표시장치의 데이타 전압 제어장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 데이타 신호 발생부(3)가 데이타전압 선택신호를 발생하며, 이 신호에 의하여 이웃한 화소들간에 전압레벨들의 극성이 변경되는 것이 특징인 액정표시장치의 데이타 전압 제어장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 데이타 신호 발생부(3)가 데이타 전압 선택신호를 발생하고, 이 신호에 의하여, 상기 필드들에 각각 공급된 전압들간의 차이가 적어도 백레벨측에서 소정치 이하가 되도록 상기 공급된 전압들의 조합이 결정되는 것이 특징인 액정표시장치의 데이타 전압 제어장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 데이타 신호 발생부(3)가 데이타 전압 선택신호를 발생함으로써, 복수의 필드에 대해 작성된 전압레벨 그룹들간의 평균치들이 필드들간에서 실질상 서로 동등하게 되어, 투과율이 실질 상등간격으로 변하도록, 액정화소들간에 공급된 전압들이 액정화소들의 투과율-전압 특성에 따라서 설정되는 것이 특징인 액정표시장치의 데이타 전압 제어장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 1후레임이 2필드로 구성되고, 각 필드에 대해서 동수의 전압레벨 V1m과 V2m이고 (m은 0, 1,…, (n1/2-1))이 하기와 같이 설정된 것이 특징인 액정표시장치의 데이타 전압 제어장치 ;
    V1m=(Vmax+Vmin)/2-(Vmax-Vmin)/(n1/2+1)+(Vmax-Vmin)/2×2m/(n-1)
    V2m=(Vmax+Vmin)/2(Vmax-Vmin)×n1/2/(n1/2+1)+(Vmax-Vmin)×2m×n1/2/(n-1)
  14. 제 1 항에 있어서, 1후레임이 제 1 필드와 제 2 필드로 구성되고, 상기 연속 후레임들은 제각기 정의 후레임과 부의 후레임이며 상기 전압공급부(4)가 2진 공통전압레벨과 상기 2진 공통전압레벨에 상관하여 상이한 복수의 전압레벨들을 발생하며, 정의 후레임의 절대 전압치가 부의 후레임의 절대 전압치와 동등하도록 상기 2진 공통 전압레벨의 값이 한 필드에서 다른 필드로 스위치되는 것이 특징인 액정표시장치의 데이타 전압 제어장치.
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