WO2014042425A1 - 시분할 디스플레이 방법 및 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

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송장근
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성균관대학교 산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device and a display method, and more particularly, to a liquid crystal display device and a time division display method capable of improving side image quality in a vertical alignment mode.
  • IPS mode horizontal electric field mode
  • VA mode vertical alignment mode
  • the liquid crystal molecules have an initial alignment parallel to the surface of the substrate, and the liquid crystals in the horizontal alignment rotate in the azimuthal direction by the horizontal electric field generated by the electrodes formed on one substrate.
  • the polarization is controlled.
  • VA mode has an orientation of liquid crystal molecules perpendicular to the substrate, which induces the movement of the optical axis of the liquid crystal layer while controlling the polarization of light as the liquid crystal rotates in the polar direction when a voltage is formed between the electrodes on both substrates. Done.
  • IPS and VA mode have been developed as the core technology of high-quality LCD technology and overcome the problem of narrow viewing angle of TN (Twisted Nematic) technology, which is mainly used in monitors and notebook products. Crying.
  • TN Transmission Nematic
  • VA mode does not have a wide viewing angle characteristic in itself. Therefore, all VA mode products have a multi-domain structure and optical compensation film.
  • the adoption of multi-domain technology and optical compensation film technology has significantly improved the viewing angle, but still has the problem of blurring of color in terms of color. For this reason, in the VA mode, a pixel division technique, which is designed to divide one pixel into two subpixels and apply a different voltage to each pixel, is often adopted.
  • the pixel segmentation technology is a great help to improve the side image quality of VA mode products.
  • VA mode uses pixel segmentation technology to improve side image quality.
  • the pixel dividing technique divides each pixel into two subpixels to drive each pixel, thereby increasing the number of bus lines, increasing the number of TFTs, or decreasing the effective area of a pixel. This, in turn, causes problems such as an increase in manufacturing cost of LCDs and an increase in power consumption due to a decrease in transmittance.
  • the time-division side image quality improvement technique is a technique that causes the luminance to change periodically over time instead of spatially dividing the pixel.
  • the time division technique unlike the pixel division technique, has no problem in that the number of wires increases or the aperture ratio decreases.
  • time division method has the above advantages, there are various problems compared with the pixel division technology.
  • Known time-division driving techniques exist to improve side visibility, but these techniques generally have a problem that the level of improvement of side visibility is not sufficient and reacts sensitively to changes in luminance with temperature.
  • gamma tuning is not easy, and there is a problem that conflicts with a technique of a high frame frequency method for implementing video driving.
  • the side visibility improvement technique using the time dividing using the high speed driving does not have the problem of reducing the aperture ratio or the complexity of the panel structure, but the time dividing technique requires the high-speed driving, which causes another cost increase. It can also be.
  • high-speed drive of 240Hz requires 4 times more data and 4 times faster drive speed than the existing 60Hz drive. Time division is possible with only 120Hz driving, but it is difficult to achieve the effect because only 120Hz driving has a slight improvement in side visibility.
  • time is divided into four sub-frames for each frame, and the previous two frames display the left eye image and later Two frames are designed to display the image of the right eye and to be selectively perceived by humans by means of 3D shutter-glass synchronized with it.
  • This is called time division 3D technology or shutter glass method.
  • Another technique related to time division is known to perform high-speed frame driving by increasing the frame frequency and interpolating a plurality of new screens in the middle of an input frame in order to improve video quality of a display.
  • the above two technologies have similar technical relevance in terms of high speed driving by increasing the frame frequency for the purpose of improving the image quality of the present invention.
  • An object of the present invention for solving the above problems is to provide a liquid crystal display device and a display method that can improve the side image quality of the VA mode by transmitting a signal by forming a region having a different response speed in one pixel.
  • another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a display method which can improve the side image quality without increasing the number of signal transmission lines and TFTs by transmitting signals by forming regions having different response speeds within one pixel. To provide.
  • Another object of the present invention is to provide a time division display method and a liquid crystal display device capable of improving side image quality in VA mode without applying pixel division technology.
  • another object of the present invention is to provide a time division display method and a liquid crystal display device by limiting the response speed of the liquid crystal of the pixels constituting the panel to obtain similar side visibility or more side visibility than the existing pixel division structure. .
  • another object of the present invention is to achieve the effect of 240Hz time division using a 120Hz driving technology, time division display method that can improve the side image quality of VA mode without requiring excessive cost increase for image quality improvement and It is to provide a liquid crystal display device.
  • Another object of the present invention is to provide a time division display method and a liquid crystal display device which perform time division by sensing a temperature of a display device and applying a compensation value for an image signal according to the temperature.
  • the liquid crystal display device of the present invention for achieving the above object, a technique for dividing a pixel into two regions and varying the liquid crystal response speed of each region may be applied. That is, the liquid crystal display device of the present invention includes a controller for time-dividing an input image frame into at least two sub-frames and dividing an image signal for each sub-frame; And a display panel configured to display an image based on the divided image signal, wherein each pixel of the display panel includes first and second regions, and the first and second regions have liquid crystal response speeds. May be different.
  • the liquid crystal display device may include a pixel driver that drives the pixel, and a thin film transistor (TFT) of the pixel driver may drive the pixel by providing the same voltage to the first and second regions.
  • TFT thin film transistor
  • the pixel driver may include a signal transmission line configured to transfer the image signal to the pixel; And a TFT for supplying a voltage to the liquid crystal of the pixel.
  • the controller may include: an image divider configured to time division the input image frame into the at least two subframes; And a signal dividing unit dividing an image signal for each of the time-divided subframes.
  • the first and second regions may have different pretilt angles.
  • the first and second regions may have different cell-gaps.
  • the pixel electrodes of the first and second regions may have different fine patterns.
  • the pixel electrodes of the first and second regions may have different periods or widths of the fine patterns.
  • the pixel electrodes of the first and second regions may have ITO patterns or protrusions for pixel division.
  • a gap between the pixel dividing substrates of the pixel electrodes of the first and second regions may be different.
  • a display method comprising: a time division step of dividing an input image frame into at least two sub frames, and dividing an image signal for each sub frame; And a display step of displaying an image based on the time-divided image signal, wherein the display step may include driving pixels including first and second regions having different liquid crystal response speeds.
  • the pixel driving step may include driving a pixel by connecting a thin film transistor (TFT) for driving a pixel with the pixel to provide the same voltage to the first and second regions.
  • TFT thin film transistor
  • the time division step may include: an image division step of time division of the input image frame into the at least two sub frames; And a signal dividing step of dividing an image signal for each of the time-divided subframes.
  • the first and second regions may have different pretilt angles.
  • the first and second regions may have different cell-gaps.
  • the pixel electrodes of the first and second regions may have different fine patterns.
  • the pixel electrodes of the first and second regions may have different periods or widths of the fine patterns.
  • the pixel electrodes of the first and second regions may have ITO patterns or protrusions for pixel division.
  • a gap between the pixel dividing substrates of the pixel electrodes of the first and second regions may be different.
  • a liquid crystal display device of the present invention for achieving the above object is a controller for time-dividing an input image frame into at least two sub-frames, and divides the image signal for each sub-frame;
  • a data driver configured to generate an analog image signal based on the divided image signal and provide the analog image signal to a pixel of a liquid crystal display (LCD) panel;
  • a gate driver configured to sequentially generate scan pulses based on the divided image signals and supply the scan pulses to gate lines;
  • a liquid crystal display (LCD) panel configured to display according to control signals of the gate driver and the data driver, wherein each pixel of the liquid crystal display panel includes first and second regions. The second region may have different liquid crystal response speeds.
  • the display method of the present invention includes a time division step of time-dividing an input image frame into at least two sub-frames and dividing an image signal for each sub-frame; A data driving step of generating an analog image signal based on the divided image signal and providing the analog image signal to a pixel of a liquid crystal display (LCD) panel; A gate driving step of sequentially generating scan pulses based on the divided image signals and supplying them to the gate lines; And a display step of displaying an image by driving pixels including first and second regions having different liquid crystal response speeds according to control signals of the gate driving step and the data driving step.
  • a time division step of time-dividing an input image frame into at least two sub-frames and dividing an image signal for each sub-frame
  • a data driving step of generating an analog image signal based on the divided image signal and providing the analog image signal to a pixel of a liquid crystal display (LCD) panel
  • a gate driving step of sequentially generating scan pulses based on the divided image signals and supplying them to the gate lines
  • the time division display method for achieving the above object is not applied to the pixel division technology, but may be implemented in a sub prime time division method. That is, the time division in the display apparatus converting and displaying the input image frame into a plurality of subframes f1, f2, f3, ... fn so that the image can be displayed at a frequency higher than the frame frequency of the input image signal.
  • a display method comprising: a plurality of image signals having different luminance from an input image signal for each pixel among pixels constituting the input frame-an average of luminance of the plurality of image signals is equal to the luminance of the input image signal Substantially the same-generating Sa1; Determining a gray level for each subframe based on the gray levels of the plurality of image signals of each of the generated pixels, wherein the number of the generated image signals and the number of the subframes correspond to each other (Sa2); Generating a plurality of subframes based on the gray level of the determined subframe and the generated plurality of image signals (Sa3); And displaying the generated subframe (Sa4), wherein the gray level applied to the subframe is substantially black gray (zero or close to zero), substantially white gray (gray or close to 255), and It may be composed of a combination of up to three gray scales including the variable intermediate gray scale M.
  • FIG. 1 A display method, comprising: a plurality of image signals having different luminance
  • the order of the gray level of the sub-frame may be the order from dark to light gray, the order from bright to dark gray, or the order of the two orders are cycled.
  • the gray level determining step Sa2 may include determining the intermediate gray level M by measuring an average brightness appearing while changing the gray level of the subframe.
  • the gradation determining step Sa2 may include determining a normalized gradation value corresponding to the gradation values of the plurality of image signals of each pixel of the subframe as the gradation of the subframe.
  • subframes are generated by time-dividing the input frame, and the subframe is divided into four regions (low gray region, middle gray region, high gray region, highest gray scale according to the gray level of the plurality of video signals of each pixel). Partitioning).
  • the subframe generating step Sa3 may include (a) a low gradation region (0 to 255,0,0,0)-a low gradation region (a, b, c, d) for a pixel belonging to the low gradation region, Is implemented in the first subframe, b is the second subframe, c is the third subframe, and d is the fourth subframe, where 0 to 255 are varied according to the corresponding gray level according to the gray level of the input image.
  • 0 means gradation value of 0 or gradation close to
  • 255 means gradation value of 255 or gradation close to 255-, gradation region (255,0 ⁇ 255,0,0) A high gradation region 255, 255, 0 to 255, 0, and the highest gradation region 255, 255, 255, 0 to 255;
  • the time division display method may further include integrating and applying the fast frame algorithm for display video improvement. That is, the method may further include applying a high speed frame algorithm to the input frame before the image signal generating step Sa1, wherein the applying the high speed frame algorithm comprises performing interpolation based on consecutive input frames. Performing and dividing into four fast subframes; Calculating a signal change amount between the high speed subframes; And as a result of the calculation, performing the high speed frame algorithm when the amount of change is large, and skipping to the image signal generation step Sa1 without performing the high speed frame algorithm when the amount of change is small.
  • the high speed frame algorithm may include determining whether a pixel of the high speed subframe includes more than 200 gray levels; And the pixel not including the gray level of 200 gray or more, may be directly passed to the image signal generating step Sa1, and the pixel including the gray level of 200 gray or more may be directly displayed without a change. .
  • the time division display method may further include applying a high speed frame algorithm to the input frame before the image signal generation step Sa1, wherein the applying of the high speed frame algorithm may include interpolation based on a continuous input frame. performing interpolation and dividing into four fast subframes; Generating a signal applied to each pixel of the subframe generated by performing the image signal generating step Sa1 to the subframe generating step Sa3 based on the average luminance of the fast subframe; And adjusting the order of the generated subframes so that a subframe having the highest gray level is first output based on a plurality of image signals of each pixel of the subframe.
  • a time division display method for achieving the above object may include mixing two consecutive frames. That is, in the time division display method for displaying an image at a frequency higher than a frame frequency of an input image signal, at least one adjacent pixel having an average luminance equal to an average luminance of an input image frame and having a similar luminance.
  • Dithering step Sb1 to perform image processing to be spatially dithered into the dither;
  • the subframe generating step may include generating a subframe image signal to be displayed at three gray level levels, a dark gray level, a light gray level, and a middle gray level.
  • the mixing step Sb2 may include dividing the input frame into an even frame and an odd frame; And an up frame gray level signal, which is a frame signal including bright gray levels, to one pixel of the odd frame and a corresponding pixel of an even frame adjacent to the odd frame, and a dark gray level to another pixel. And providing a down frame gray level signal that is a frame signal that includes the frame signal.
  • the step of applying the gray level signal gives the up frame gray level signal when i + j is odd and the down frame gray level signal when i + j is even for the (i, j) th pixel of the odd frame. And if i + j is an odd number for the (i, j) th pixel of the even frame, giving the down frame gray level signal, and if i + j is an even number, giving the up frame gray level signal. can do.
  • the providing of the gray level signal may include classifying according to the color of each pixel of the input frame; When each pixel is a G pixel, the mixing step Sb2 is not performed.
  • the gray level of the B or R pixel is Rm (the highest gray value of the R pixel) or Bm ( Dividing the image into an H region larger than the highest gradation value of the B pixel, an M region in which the gradation of the down frame mainly changes, and a G region in which the gradation of the upframe mainly changes;
  • the pixels belonging to the H region do not perform the mixing step Sb2 with respect to the divided region, and the pixels belonging to the M and G regions provide different types of up frame gray signals and down frame gray signals. It may include a step.
  • a time division display method capable of displaying an image at a frequency higher than a frame frequency of an input image signal, the time division display method comprising: a plurality of pre-entered lookup tables or image conversion logics based on a gray level of each pixel of the input image signal; Providing a sub frame gray scale division scheme (Sc1); Analyzing the relative magnitudes of the R, G, and B gray level corresponding to each pixel of the input image signal (Sc2); And applying different subframe division schemes to the R, G, and B pixels among the gradation division schemes of the plurality of subframes according to the relative sizes of the analyzed R, G, and B gradations, respectively (Sc3).
  • Sc1 sub frame gray scale division scheme
  • Sc2 Analyzing the relative magnitudes of the R, G, and B gray level corresponding to each pixel of the input image signal
  • Sc3 different subframe division schemes
  • a division method having a low side gamma curve is applied to a pixel having a lowest color value and a color other than the first color.
  • the dithering method may include applying a dithering method using a proper method of mixing a method having a high value of a lateral gamma curve for a pixel of.
  • the plurality of grayscales corresponding to the subframe of each pixel may include a substantially black grayscale (zero or close to zero), a substantially white grayscale (close to 255 or 255), and a variable intermediate level.
  • the middle gray scale M may be determined by measuring an average luminance that appears while changing the gray scale of the subframe.
  • the method may further include dividing the subframe into four regions (low gray region, mid gray region, high gray region, and highest gray region) according to the gray level of the plurality of image signals of each pixel.
  • the plurality of subframe grayscale division schemes may include (a) low grayscale regions (0 to 255,0,0,0)-low grayscale regions (a, b, c, d) for pixels belonging to the low gray scale region, Is implemented in the first subframe, b is the second subframe, c is the third subframe, and d is the fourth subframe, where 0 to 255 are varied according to the corresponding gray level according to the gray level of the input image.
  • 0 means gradation value of 0 or gradation close to
  • 255 means gradation value of 255 or gradation close to 255-, gradation region (255,0 ⁇ 255,0,0)
  • the method (a) is applied to the pixel of the first color having the lowest gray value, and the color of the pixel of the subframe is the second color.
  • the number of adjacent pixels of the pixels of the second color is proportional to the difference between the gray value of the pixel of the second color and the pixel of the first color; It may include applying a method of applying any one of (d) and (e).
  • the response speed of the liquid crystal may be limited. That is, a time division step of time-dividing an input video frame into a plurality of sub-frames and dividing an image signal for each sub-frame; And a display step of displaying an image based on the divided image signal, wherein a response speed (Ton + Toff) of the liquid crystal between the black image and the white image of each pixel of the panel displaying the image is 10 msec. It is desirable to have a smaller value.
  • a liquid crystal display device may convert an input image frame into a plurality of subframes f1, f2, f3, ... fn to display an image at a frequency higher than the frame frequency of the input image signal.
  • a liquid crystal display device for converting and displaying a display device comprising: a plurality of image signals having different luminance from an input image signal for each pixel among the pixels constituting the input frame-the average of the luminance of the plurality of image signals is the input
  • a video signal generator for generating substantially equal to the brightness of the video signal;
  • a gray scale determination unit configured to determine a gray scale for each subframe based on the gray scales of the plurality of image signals of each of the generated pixels, wherein the number of the generated image signals and the number of the subframes correspond to each other;
  • a subframe generation unit configured to generate a plurality of subframes based on the gray level of the determined subframe and the generated plurality of image signals;
  • a liquid crystal display device for achieving the above object can mix two consecutive frames. That is, in a liquid crystal display device displaying an image at a frequency higher than the frame frequency of the input image signal, at least one adjacent pixel having an average luminance equal to the average luminance of the input image frame and having a similar luminance.
  • a dithering unit configured to process an image so as to dither into space;
  • a mixing unit for mixing the image signals of the spatial dithered pixels, so that two consecutive frame luminances are mixed by exchanging the dark and the brightness of the pixels in a next frame;
  • a subframe generator configured to generate the plurality of subframes by dividing the mixed frame based on the gray level of the subframe determined for each pixel.
  • a liquid crystal display device for achieving the above object is a liquid crystal display device capable of displaying an image at a frequency higher than the frame frequency of the input image signal, a plurality of pre-input based on the gray level of each pixel of the input image signal
  • a driving circuit unit configured to provide the plurality of subframe gray level division methods through a lookup table or image conversion logic;
  • a gray level analyzer for analyzing a relative magnitude of R, G, and B gray levels corresponding to each pixel of the input image signal; And applying a different subframe division method to the R, G, and B pixels among the gray level division methods (functions) of the plurality of subframes according to the relative magnitudes of the analyzed R, G, and B gray levels. It may include wealth.
  • the liquid crystal display device for achieving the above object limits the response speed of the liquid crystal. That is, a controller for time-dividing an input video frame into a plurality of subframes and dividing an image signal for each subframe; And a display panel displaying an image based on the divided image signal, wherein a response speed (Ton + Toff) of the liquid crystal between the black image and the white image of each pixel of the display panel is less than 10 msec. desirable.
  • a difference between the zero gray voltage V0gray and the common voltage Vcom of the TFT of the panel may be less than 0.7 volts.
  • the pixel of the panel may be made of a low dielectric anisotropic liquid crystal having a ratio of the dielectric constant in the major axis and minor axis of the liquid crystal director to 0.6.
  • the white voltage Vmax of the TFT of the panel may be greater than 7 volts greater than the common voltage Vcom.
  • the time division display method of the present invention may use a technique of dividing and driving a display panel into a plurality of regions. That is, in a time division display method in which an input image frame is divided into a plurality of subframes and displayed so as to display an image at a frequency higher than a frame frequency of an input image signal, the display panel is divided into a plurality of regions and driven independently. And controlling the plurality of regions to be driven during different time periods within one frame time, wherein the frame time includes at least two time periods.
  • the time division display method may further include displaying the sub frame based on the controlled signal.
  • the first area may be an upper half area of the display panel, and the second area may be a lower half area of the display panel.
  • the first area may correspond to an odd-numbered line of the gate line of the display panel
  • the second area may correspond to an even-numbered line of the gate line of the display panel
  • Each of the first region and the second region performs at least two time division driving operations during the allocated driving time, and a time for displaying different time division signals applied to each pixel included in each region is one frame time. It can be displayed in an asymmetrical ratio based on.
  • the time when different time division signals are applied to each pixel of each area may be displayed in a ratio of 1: 3 based on one frame time.
  • the first region is displayed as a first control signal during a first quadrant frame time interval, and is displayed as a second control signal during the remaining quadrant frame time intervals except for the first quadrant frame time interval.
  • the area may be displayed as the third control signal during the third quadrant frame time interval and as the fourth control signal during the remaining quadrant frame time interval except for the third quadrant frame time.
  • Each pixel of the first area is displayed with different gradations when the first control signal and the second control signal are displayed, and each pixel of the second area is the third control signal and the fourth control signal. When displayed as, it may be displayed in different gradations.
  • the controlling may include classifying the gray level as an L area lower than a first gray level, an M area higher than the first gray level and lower than a second gray level, and an H area higher than the second gray level based on the gray level of the input image frame; And controlling the L region, the M region, and the H region to be driven with different sub frame signals and different gray levels.
  • the L region is controlled to be displayed with a gray scale varying from 0 to 255 in the first quadrant frame time interval, and a gray scale of 0 in the remaining quadrant frame time interval
  • the M region is 4 And control the display to be displayed in gray scales varying from 0 to 255 in all four quadrant frame time intervals
  • the H region is a gray scale varying from 0 to 255 in the first quadrant frame time interval, and the remaining four quarters. It may be controlled to be displayed with a gray scale of 255 in the frame time interval to be.
  • Sub-frame data applied to the display panel substantially in a quadrant frame time interval allocated to drive the respective regions of L, M, and H may be controlled to increase or decrease as the gray level of the input signal increases.
  • liquid crystal display device of the present invention for achieving the above object is a liquid crystal display device for time-division display the input image frame into a plurality of sub-frames so that the image can be displayed at a frequency higher than the frame frequency of the input image signal, A display panel divided into a plurality of regions and independently driven; And a controller configured to control the plurality of areas of the display panel to be driven for one different time period within one frame time, wherein the frame time includes at least two time periods.
  • the liquid crystal display device may include a data driver configured to generate an analog image signal based on a control signal of the controller and provide the analog image signal to a pixel of the display panel; And a gate driver configured to sequentially generate scan pulses based on the control signal and supply the scan pulses to the gate lines, wherein a shift resister structure is formed so that the even line wiring and the odd line wiring of the gate line can be driven separately.
  • a data driver configured to generate an analog image signal based on a control signal of the controller and provide the analog image signal to a pixel of the display panel
  • a gate driver configured to sequentially generate scan pulses based on the control signal and supply the scan pulses to the gate lines, wherein a shift resister structure is formed so that the even line wiring and the odd line wiring of the gate line can be driven separately.
  • Each of the first region and the second region performs time-division driving at least twice during the allocated driving time, and the time for displaying different time-division signals applied to each pixel included in each region is one frame time. It can be displayed in an asymmetrical ratio based on.
  • the controller classifies the area into an L area lower than a first gray level, an M area higher than the first gray level and lower than a second gray level, and an H area higher than the second gray level, based on the gray level of the input image frame. ; And the L region, the M region, and the H region may be driven with different sub frame signals and different gray levels.
  • the time division display method of the present invention may use a technique of applying a compensation value to an image signal according to temperature. That is, in a time division display method in which an input video frame is divided into a plurality of subframes and displayed so that an image is displayed at a frequency higher than a frame frequency of an input video signal, a signal in consideration of a temperature value with respect to the input video signal Generating a compensation value of the input video signal by applying a change; A time division step of time dividing into the plurality of sub frame signals based on a compensation value of the video signal; And displaying the time-divided subframe signal.
  • the generating of the compensation value may include sensing internal and external temperatures of the display device; And generating the compensation value based on the sensed temperature.
  • the compensation value may include at least one of a luminance compensation value, a gamma compensation value, and a contrast compensation value according to temperature.
  • the method may include controlling the plurality of areas of the display panel which are divided into a plurality of areas and independently driven to be driven for different periods within one frame time.
  • liquid crystal display device of the present invention for achieving the above object is a liquid crystal display device for dividing the input image frame into a plurality of sub-frames so that the image is displayed at a frequency higher than the frame frequency of the input image signal,
  • a compensation value generator for generating a compensation value of the input video signal by applying a signal change in consideration of a temperature value to the input video signal;
  • a controller for time division into the plurality of subframe signals based on a compensation value of the video signal; And a panel displaying the time-divided subframe signal.
  • the pixel is composed of two or more regions having different response speeds of the liquid crystal, thereby automatically exhibiting a spatial division effect when time division technology is applied.
  • the actual time division technique is applied, but the panel may have a spatial division effect, and the side image quality is a combination of the time division and the spatial division effect.
  • the side visibility is much better than the time division technology.
  • the liquid crystal display device and the time division display method of the present invention it is possible to solve the problem of decreasing the effective area opening ratio of the pixels, and as a result, to reduce the manufacturing cost of the LCD, and also to reduce the power consumption by reducing the transmittance. It is effective in solving the increase problem.
  • the front visibility at the time division is the same, but there is an effect that can improve the side visibility.
  • the problem of sensitively responding to the change in brightness according to temperature the problem that gamma tuning is not easy, and the high frame frequency method and time division method It is effective in overcoming the problem of collision with 3D technology.
  • the drive time of 240 Hz time division can be obtained by adjusting the time of a signal applied to a pixel of the display device to perform 120 Hz time division driving, which is written twice during one frame.
  • the time division display method and the liquid crystal display device of the present invention by applying a compensation value to the image signal according to the temperature, the user can watch the image with the best image quality suitable for the current temperature, and the effect of reducing the occurrence rate of crosstalk There is.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a detailed block diagram showing in detail a controller of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention
  • 3A is a graph showing response waveforms of fast and slow response liquid crystals when voltage is applied to a VA liquid crystal cell
  • 3b is a graph showing response waveforms of fast and slow response liquid crystals when On voltage is applied to a VA liquid crystal cell for 4 msec;
  • FIG. 4 is a graph illustrating a change in luminance according to the V_rms value when the 240 Hz time division driving is performed
  • FIG. 5 is a graph illustrating various time division driving signals and liquid crystal response waveforms
  • FIG. 6 is a block diagram specifically illustrating a connection relationship between a pixel driver and a pixel of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a conceptual diagram for describing forming two regions having different pretilt angles in order to display different liquid crystal reaction speeds in the liquid crystal display device according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view for explaining a connection relationship between a TFT and a pixel of a pixel driver of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a detailed block diagram illustrating a controller of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a subframe time division scheme according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an operation from after receiving an input signal to a signal output of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention
  • 15A is a graph illustrating a front gamma curve and a side gamma curve of a gray scale application method for each subframe according to an area of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention
  • 15B is a detailed block diagram illustrating in detail a subframe generation unit of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
  • 16A is a graph showing response waveforms of fast and slow response liquid crystals when voltage is applied to a VA liquid crystal cell
  • FIG. 16B is a graph showing response waveforms of fast and slow response liquid crystals when On voltage is applied to a VA liquid crystal cell for 4 msec;
  • 16c shows an exemplary view of the temperature distribution of the panel
  • FIG. 17 is a block diagram illustrating an interlocking relationship between a two frame mixing unit and a sub frame time division unit of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
  • 19 is a diagram for explaining the concept of luminance flicker and color flicker
  • 20A is a graph illustrating regions divided by characteristics according to up / down frame gradations with respect to a target gradation of a B pixel;
  • 20B is a graph illustrating regions divided by characteristics according to up / down frame gradations with respect to a target gradation of a G pixel;
  • 20C is a graph illustrating regions divided by characteristics according to up / down frame gradations with respect to a target gradation of an R pixel;
  • 21 is a detailed block diagram specifically showing a two frame mixing unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a block diagram illustrating an interlocking relationship between a fast frame algorithm application unit and a subframe time division unit of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating the operation of a fast frame algorithm according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a flowchart illustrating the operation of a fast frame algorithm according to another embodiment of the present invention.
  • 25 is a graph showing a relationship between liquid crystal response speed and visibility
  • FIG. 26 is a view for explaining a relationship between voltage and capacitance in a TFT and a pixel of a panel of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a block diagram schematically showing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
  • 28 is a view for explaining a 240 Hz time division driving method and a 120 Hz time division driving method
  • 29 is a graph showing the side visibility level according to a 240 Hz time division driving method and a 120 Hz time division driving method;
  • 30 is a table illustrating visibility indexes according to a 240 Hz time division driving method and a 120 Hz time division driving method
  • FIG. 31 is a view showing a panel structure of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 32 is a view showing a panel structure of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 33 is a view illustrating a driving principle of a time division display method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 34 is a view illustrating a driving principle of a time division display method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 35 is a detailed block diagram of a controller of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
  • 36 is a graph for showing side visibility levels according to a time division display method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 is a table illustrating visibility indexes according to the time division display method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 38 is a block diagram schematically illustrating a liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention.
  • 39 is a detailed block diagram illustrating in detail a compensation value generator of a liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • Liquid crystal display device that transmits signals by forming regions with different response speeds within one pixel
  • the liquid crystal display device may include a controller 2122 and a display panel 120.
  • the liquid crystal display device may further include a gate driver 2124 and a data driver 2126.
  • the controller 2122 times-specifies a frame frequency of an input image frame and divides the data into two or more subframes.
  • the controller 2122 also divides an image signal associated with a pixel of each subframe for each subframe.
  • the controller 2122 may generate a video signal by dividing the plurality of subframes into a plurality of images in each frame in a display method of displaying a 60Hz image signal.
  • the input video signal may be generally divided into two, three, and four.
  • a 60 Hz video frame may be divided into 240 Hz subframes, and the video signal may be divided into respective image signals for each subframe.
  • the display panel 2128 displays an image based on the image signal divided by the controller 2122.
  • the controller 2122 may generate and output grayscale data signals by applying different lookup tables according to pixel positions of the respective subframes. That is, the controller 2122 generates a gate driving control signal of the gate driver 2124 and a data driving control signal of the data driver 2126 and transmits the generated data to the gate driver 2124 and the data driver 2126, respectively.
  • the gate driver 2124 receives the gate driving control signal supplied from the controller 2122, sequentially generates scan pulses, and supplies the scan pulses to the gate lines. According to the exemplary embodiment of the present invention, the gate driver 2124 sequentially supplies scan pulses to the gate lines during the driving period of the odd-numbered subframe among the subframes in which the frame frequency is increased by the controller 2122, and then performs excellent. The scan pulse may be supplied to the gate line during the driving period of the first subframe. In addition, the gate driver 140 turns on or turns off the TFT of the display panel 2128 according to the scan pulse.
  • the data driver 2126 provides a predetermined voltage to the pixel based on the data driving control signal received from the controller 2122.
  • the data driver 2126 receives a gamma voltage corresponding to an image signal from a gray voltage generator (not shown) and provides the gamma voltage to a pixel of the display panel 2128.
  • the data driver 2126 converts the received image signal into an analog image signal and transfers the analog image signal to a data line formed in the display panel 2128.
  • the display panel 2128 receives a scan pulse and an analog image signal from the gate driver 2124 and the data driver 2126 through the gate line and the data line, and transmits a signal to each pixel present in the panel to display an image.
  • the display panel 2128 may display an image at a frame frequency of 2 to 4 times by dividing an image signal of an input frame. For example, an image may be displayed at a high frame rate of 120 Hz or more and 240 Hz.
  • the display panel 2128 may be configured by injecting liquid crystal between two glass substrates.
  • the data line and the gate line are orthogonal to the lower glass substrate of the display panel 2128.
  • Thin film transistors (TFTs) may be formed at the intersections of the data lines and the gate lines.
  • the TFT supplies data on the data line to the liquid crystal cell in response to the standby pulse.
  • the gate electrode of the TFT can be connected to the gate line, and the source electrode of the TFT can be connected to the data line.
  • the pixels constituting the display panel 2128 have regions in which the liquid crystal response speeds are different. Therefore, when the time division response signal is applied, the average luminance of the two regions is changed. As a result, the average luminance of the two regions may be changed, and thus, the pixel division effect may be enjoyed.
  • the controller 2122 of the liquid crystal display device is a detailed block diagram of the controller 2122 of the liquid crystal display device according to the exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the controller 2122 according to an embodiment of the present invention may include an image divider 2210 and a signal divider 2220.
  • the image divider 2210 time-divisions an input image frame into at least two subframes.
  • the image divider 2210 may adjust the frame rate of the subframe by double the frame frequency.
  • the frame frequency may be doubled, tripled, or quadrupled, and may be 120 Hz, 180 Hz, or 240 Hz, assuming that the frequency of a typical input image is 60 Hz.
  • Sub-frames generated by time division may have different luminance.
  • the signal divider 2220 divides the image signal for each subframe time-divided by the image divider 2210. That is, the image signals are divided for each subframe to generate a plurality of different image signals for the plurality of subframes.
  • the signal dividing unit 2220 may generate a plurality of image signals having different luminance according to the subframe, as the subframe may have different luminance. According to an embodiment of the present invention, the average of latitudes of the plurality of image signals may be equal to the luminance of the input image signal.
  • the display panel 2128 including pixels having regions with different response speeds is described in order to enjoy an image segmentation effect in displaying an image based on the generated subframe.
  • 3A is a graph illustrating response waveforms of fast and slow response liquid crystals when voltage is applied to a VA liquid crystal cell. 3A illustrates a response waveform when Von (white signal voltage) is applied to a liquid crystal cell having on-response time of about 3.0 msec and 4.5 msec, respectively.
  • the liquid crystal cells having different liquid crystal reaction transmittances exhibit the same brightness, but the initial brightness increase rate is different due to the difference in response speed. .
  • FIG. 3B is a graph showing response waveforms of the fast and slow response liquid crystal when the On voltage is applied to the VA liquid crystal cell for 4 msec. 3B shows a response waveform when Von is applied to liquid crystal cells having different response speeds only for a short period of 4 msec and Voff (black signal voltage) at other times.
  • two liquid crystal cells having different response speeds exhibit very different brightness in terms of average brightness.
  • the average brightness of the high speed liquid crystal cell is about four times higher than the average brightness of the low speed liquid crystal cell. In this way, especially when a short-term Von voltage is applied to two liquid crystal cells having different on times, the average luminance shows a large difference. Through this, it can be seen that the response of the liquid crystal cell may show a big difference even if the applied signal is the same.
  • a normal liquid crystal liquid crystal with a normal response speed
  • a fast liquid crystal rapid liquid crystal with a fast response speed
  • a slow liquid crystal a slow response speed
  • Liquid crystal has a Ton / Toff of 4.7 / 7.5 msec.
  • V-T curve changes according to the V_rms value during time division driving. As shown in FIG. 4, it can be seen that a large difference occurs in the V-T curve according to the liquid crystal response speed. At the point where V_rms is about 3.5, Fast liquid crystal exhibits a luminance of about 35a.u., whereas Normal and Slow liquid crystals exhibit 20a.u. It shows less than luminance.
  • the time division driving signal according to the input signal may have various waveforms from A to D, and accordingly, the liquid crystal response waveform may also vary.
  • the average luminance of the two regions may be changed. This is not necessarily limited to two areas. Two or more regions may be present. If so, the pixel division effect can be enjoyed, such that there are two or more subpixels in one pixel. Thus, resolution and side visibility can be improved without the addition of other components, such as the addition of signal transfer wiring or TFTs connected to the pixels.
  • a method of forming a region having a different response speed of liquid crystal in the pixel will be described in detail with reference to FIG. 7.
  • the pixel driver of the present invention may include a gate driver 2610 and a data driver 2620.
  • the gate driver 2610 and the data driver 2620 are connected to the pixels 2630-1, 2630-2,..., 2630 -N through gate lines and data lines (FIG. 6 on one line).
  • the pixels 2630-1, 2630-2,..., 2630 -N are divided into two regions, a shaded region and a non-shaded region.
  • the distinction between the two regions indicates regions in which the liquid crystal response speeds are different.
  • the hatched portion may be a region composed of a liquid crystal cell having a fast liquid crystal response speed, and the portion not otherwise may be a region composed of a liquid crystal cell having a slow liquid crystal response speed.
  • the pixels 2630-1, 2630-2,..., 2630 -N are divided into two subpixels, and wirings are not arranged separately for each subpixel.
  • One wire is connected to each pixel 2630-1, 2630-2, ..., 2630-N. That is, when the same image signal is applied to the pixels 2630-1, 2630-2,..., 2630 -N, the hatched portion may represent bright luminance, and the other portion may represent dark luminance. .
  • the pixels may be divided to provide an image of higher quality and side visibility.
  • FIG. 7 is a conceptual view illustrating the formation of two regions having different pretilt angles in order to display different liquid crystal reaction speeds in the liquid crystal display device according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • the hatched area 2710 is a fast response area
  • the other area 2720 is a slow liquid crystal response speed.
  • the liquid crystal pixel may be configured such that at least two regions having different pretilt-angles exist. If the pretilt angle is different, the response speed of the liquid crystal is different, and thus, portions having different pretilt angles can be formed in one pixel. This may use a method of forming two areas with different UV irradiation amount through the photo-alignment method. In addition, in the polymer-stabilized VA (PSVA) mode, two regions having different pretilt angles may be formed by different UV irradiation doses or DC applied voltages during the initial pretilt angle forming step.
  • PSVA polymer-stabilized VA
  • the liquid crystal pixel may be configured such that two regions having different cell gaps exist in the pixel. Since two regions having different cell gaps exhibit different response speeds even when the same voltage is applied, when two pixels having different cell gaps are formed in the pixel to form a pixel, the effect of including two subpixels can be obtained.
  • the cell gap may be formed in another region by PR.
  • the pixel when the pixel includes an electrode having a fine pattern, at least two regions having different pattern widths or periods exist so that a region different from the response speed according to an applied voltage is formed. Can be formed.
  • the pixel electrode may include two or more regions having pixel ITO patterns or protrusions and different gaps between two neighboring pixel division substrates.
  • two regions having distinctly different distances between patterns in a PVA or MVA structure may exist to form regions having different liquid crystal response speeds.
  • FIG. 8 is a view for explaining a connection relationship between a pixel and a TFT of the pixel driver of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the data line DL, the gate line GL, and the TFT are connected, and the liquid crystal cell of one pixel is connected thereto.
  • the liquid crystal cell of the pixel may include regions in which two liquid crystal response speeds are different.
  • other switching elements other than the TFT may be used, and are not necessarily limited to the TFT.
  • the liquid crystal display supplies an analog image signal converted to analog based on a gamma reference voltage to the data line DL, and simultaneously supplies a scan pulse to the gate line GL to provide a liquid crystal cell Clc of the pixel. ).
  • the gate electrode of the TFT is connected to the gate line GL
  • the source electrode is connected to the data line DL
  • the drain electrode of the TFT is a pixel electrode of the liquid crystal cell Clc of the pixel and one electrode of the storage capacitor Cst. Is connected to.
  • the common voltage Vcom may be supplied to the common electrode of the liquid crystal cell Clc of the pixel.
  • the storage capacitor Cst charges the data voltage applied from the data line DL when the TFT is turned on, thereby keeping the voltage of the liquid crystal cell Clc of the pixel constant.
  • the TFT When the scan pulse is applied to the gate line GL, the TFT is turned on to form a channel between the source electrode and the drain electrode to supply a voltage on the data line DL to the pixel electrode of the liquid crystal cell Clc of the pixel. At this time, the liquid crystal molecules of the liquid crystal cell Clc of the pixel modulate the incident light by changing the arrangement by the electric field between the pixel electrode and the common electrode. If the two liquid crystal response speeds of the present invention use pixels having different subpixels (regions), the speed at which the arrangement of liquid crystal molecules in the pixel is changed by different liquid crystal response speeds is different, and therefore the modulation level of incident light is two. Being different in the region, it is possible to enjoy the effect of pixel division without additional components (TFT, signal transfer wiring (eg, data line DL or gate line DL)).
  • TFT signal transfer wiring
  • the liquid crystal display device includes a frame memory 110, a controller 120, a gate driver 130, a data driver 140, a panel 150, and a temperature sensor. 160 may be included.
  • the frame memory 110 is connected to the controller 120 to store an input image signal input to the controller 120.
  • the controller 120 may control the image signal stored in the frame memory 110.
  • the controller 120 controls a signal applied to each pixel 155 of the panel 150 based on the input image signal.
  • the controller 120 may time-division the input frame. In relation to time division, the controller 120 may time-division into two or more sub-frames by double-folding the frame frequency of the input image frame.
  • the controller 120 also divides the video signal associated with the pixel 155 of each subframe for each subframe.
  • the controller 120 when the controller 120 generates the subframe using the subframe time division method, the luminance of the subframe is sequentially darkened to improve the difficulty of gamma tuning and the sensitivity change of the luminance according to temperature.
  • the order and implementation manner between subframes may be determined to lighten or lighten sequentially. That is, the controller 120 may be implemented such that the bright subframe and the dark subframe are clearly separated in order to drastically improve side visibility.
  • the controller 120 may divide the grayscale into four regions, determine a detailed grayscale level for the subframe, and determine an implementation method for each subframe of the separated region. have.
  • controller 120 may use a two frame mixing technique and a high speed frame algorithm in order to maximize the effects of side visibility and subframe time division.
  • the controller 120 may generate and output a grayscale data signal by applying a different lookup table according to the position of the pixel 155 of each subframe, based on the time-divided image signal for each subframe. That is, the controller 120 generates a gate driving control signal of the gate driver 130 and a data driving control signal of the data driver 140 and transmits the generated data to the gate driver 130 and the data driver 140, respectively.
  • the gate driver 130 receives the gate driving control signal supplied from the controller 120, sequentially generates scan pulses, and supplies the scan pulses to the gate line 135. According to an exemplary embodiment of the present invention, the gate driver 130 sequentially supplies scan pulses to the gate lines 135 during the driving period of the odd subframe among the subframes having the increased frame frequency by the controller 120. Thereafter, the scan pulse may be supplied to the gate line 135 during the driving period of the even-numbered subframe. In addition, the gate driver 130 turns on or turns off the TFT of the LCD panel 150 according to the scan pulse.
  • the data driver 140 provides a predetermined voltage to the pixel 150 based on the data driving control signal received from the controller 120.
  • the data driver 140 receives the gamma voltage according to the image signal and provides the gamma voltage to the pixel 155 of the LCD panel 150.
  • the data driver 140 converts the received image signal into an analog image signal and transfers the analog image signal to the data line 145 formed on the LCD panel 150.
  • the LCD panel 2128 receives a scan pulse and an analog image signal from the gate driver 2124 and the data driver 2126 through the gate line and the data line, and transmits a signal to each pixel present in the panel to display an image.
  • the LCD panel 2128 may display an image at a frame frequency of 2 to 4 times by dividing an image signal of an input frame. For example, an image may be displayed at a high frame rate of 120 Hz or more and 240 Hz.
  • the LCD panel 150 may be configured by injecting liquid crystal between two glass substrates.
  • the data line 145 and the gate line 135 are orthogonal to the lower glass substrate of the LCD panel 150.
  • Thin film transistors (TFTs) may be formed at the intersections of the data line 145 and the gate line 135.
  • the TFT supplies data on the data line 145 to the liquid crystal cell in response to the standby pulse.
  • the gate electrode of the TFT may be connected to the gate line 135, and the source electrode of the TFT may be connected to the data line 145.
  • the response speed (on + off) of the liquid crystal between the black image and the white image of the pixel 155 constituting the LCD panel 150 may have a value lower than a constant speed. In particular, it is even more so to ensure the characteristics of the optimized panel 150 level among the existing pixel division technologies.
  • the temperature sensor 160 senses the temperature distribution of the LCD panel 150. There may be a plurality of temperature sensors 160. The plurality of temperature sensors 160 may measure a temperature at predetermined time intervals to reflect a response according to an external condition change.
  • FIG. 10 is a detailed block diagram of the controller 120 of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment.
  • the controller 120 may include an image signal generator 210, a gray scale determiner 220, a sub frame generator 230, and a display signal applier 240. ) May be included.
  • the image signal generation unit 210 may generate a plurality of image signals by dividing a plurality of images based on a plurality of subframes within each frame, for a display method of displaying a 60 Hz image signal.
  • the input video signal may be generally divided into two, three, and four.
  • a 60 Hz video frame may be divided into 240 Hz subframes, and the video signal may be divided into respective image signals for each subframe.
  • the image signal generator 210 may use a method of interpolating the selected frames by selecting consecutive ones of the input frames during frame division and image signal division.
  • the luminance average value of the generated plurality of image signals is equal to the luminance of the input image frame.
  • the video signal may be generated by a number corresponding to the number of subframes.
  • the gray scale determiner 220 determines the gray scale for each subframe according to the gray scale level of each pixel of the video signal time-divided by the video signal generator 210.
  • the gray level of the subframe may vary, and as described above, since the average brightness of each subframe should be equal to the brightness of the input image, the gray scale determiner 220 determines the gray level of the subframe.
  • the gray level may be determined by measuring the average luminance of the subframe while changing the.
  • the gray scale determiner 220 may determine a substantially black gray (0), a substantially white gray (255), and a variable intermediate gray (M) as grays of the subframe.
  • the gradation can be determined such that the gradation is implemented in combination.
  • the intermediate gray scale M is a value between 0 and 255 gray scales, and can be determined by measuring the average luminance appearing while changing the gray scale as described above.
  • the subframe generator 230 generates a plurality of subframes based on the plurality of image signals generated by the image signal generator 210 and the gray level determined by the gray scale determiner 220.
  • the plurality of video signals may be arranged in accordance with the number of subframes to be generated, and the subframes may be generated by using the grayscales determined by the grayscale determiner 220.
  • the subframes may be generated such that the display order of the subframes for each gray level is displayed in the order of the dark gray to the light gray, the order of the light gray to the dark gray, or the order in which the two orders are cycled.
  • the display signal applying unit 240 applies a control signal to the panel 150 to display the generated subframe.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a subframe time division scheme according to an embodiment of the present invention.
  • a display displaying a 60 Hz video signal generally outputs one image corresponding to the display device within 1/60 second of an input 60 Hz video signal.
  • the time-division technique generates a plurality of images with a plurality of subframes in each frame and displays them through a display device. That is, the first frame may be divided into four subframes of subframe a, subframe b, subframe c, and subframe d.
  • the controller 120 may use the following display scheme to effectively implement the subframe time division technique.
  • VD-> D-> B-> VB is the same as D-> B-> VB-> VD, B-> VB-> VD-> D and VB-> VD-> D-> B. That is, in order to improve side visibility in the time division driving technique, the bright subframe and the dark subframe must be clearly separated. For this purpose, the luminance should be implemented in such a way that the luminance increases continuously or continuously dims.
  • the order of the gradations according to the subframe order is from the dark to the bright order (such as 0-> 0-> M-> 255), From light gradation to dark order (such as 255-> M-> M-> 0), or cycle through these orders ((255-> 0-> 0-> M), (M-> 255-> 0- > 0), (M-> M-> 0-> 255) and (M-> 0-> 255-> M)).
  • the following configuration can be considered. It can be divided into four areas according to the gradation level. For example, A: 0 to 110 gray (gray), B: 110 to 180 gray (gray), C: 180 to 230 gray (gray), D: 230 to 255 gray (gray). Assume that the gradation to separate each area b1 (boundary 1), b2, b3. In the above example, b1, b2, and b3 correspond to 110, 180, and 230 gray levels.
  • the subframe a is in charge of the area A
  • the subframe b is in the area B
  • the subframe c is in the area C
  • (0 to 255,0,0,0) is selected by expressing any one of 0 to 255 gradations in a subframe, and implemented as a 0 or 0 close gradation gradation in the b, c and d subframes. Means that.
  • area B is implemented as (255, 0 ⁇ 255, 0, 0)
  • area C is implemented as (255, 255, 0 ⁇ 255, 0)
  • area D is (255, 255, 255). , 0 ⁇ 255).
  • 255 means to implement a gray level close to 255 or 255.
  • each gray level of each subframe may be represented by three types
  • the detailed gray levels of gray levels represented by 0 to 255 in the a, b, c, and d subframes may be represented by the gray level determining unit 220. It can be expressed as one intermediate gray scale (M) determined in the).
  • the A area and the B area are (0 to 255, 0 to 255, 0, 0), the C area is (255, 255, 0 to 255, 0), and the D area is (255). , 255, 255, 0 ⁇ 255) can be used. However, since the separation of the A and B regions is not clearer than the first method, the side visibility may be somewhat lower.
  • a area is (0 ⁇ 255, 0, 0, 0)
  • B and C area is (255, 0 ⁇ 255, 0 ⁇ 255, 0)
  • D area is (255, 255, 255, 0 ⁇ 255).
  • the A area is (0 ⁇ 255, 0, 0, 0)
  • the B area is (255, 0 ⁇ 255, 0, 0)
  • the C and D areas are (255, 255, 0 ⁇ 255, 0 ⁇ 255), or a non-time division structure may be used for all subframes 0 to 255, 0 to 255, 0 to 255, and 0 to 255 for the entire grayscale region.
  • the non-time division structure is the worst visibility structure.
  • the method for determining b1, b2, b3, which is a criterion for dividing the area into A, B, C and D is as follows.
  • the (255, 0, 0, 0), (255, 255, 0, 0) and (255, 255, 255, 0) grayscales may be input.
  • the gray level corresponding to the average luminance obtained at that time is found by b1, b2, and b3.
  • the gray scale of each zone is determined. Detailed decisions about this can also be obtained through relatively simple experiments. For example, after measuring the average luminance that appears while changing the signal of the subframe a from 0 to 255, such as (0 to 255, 0, 0, 0), the gray scale of the A region is found by finding the grayscale corresponding to the gray scale. Can be determined. In this way, by measuring the average luminance that appears while changing the gray level of subframe b from 0 to 255 as shown in (255, 0 ⁇ 255, 0, 0), the gray level of the B area is measured by mapping the corresponding gray level. Decide In the same way, the gray level of the C and D areas is determined by measuring the average luminance by inputting (255, 255, 0 to 255, 0) and (255, 255, 255, 0 to 255).
  • the detailed gray level of the gray level represented by 0 to 255 in the a, b, c, and d subframes is the gray level determining unit 220. It can be expressed as one intermediate gray scale (M) determined in the).
  • the average luminance may be measured while changing the gray scale for the grayscales from 0 to 110 for the subframe a, and for the subframe b for the 110 to 180 subframes.
  • the detailed gray level may be determined by measuring the average brightness while changing the gray level from 180 to 230 for the frame c and 230 to 255 for the subframe d.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an operation from after receiving an input signal to a signal output of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • the controller 120 stores the input signal Gi in the frame memory 110 (S510).
  • the frame memory 110 may be two or more. This is because the signal of the previous frame should be divided into 240Hz and transmitted to the panel 150 while the current frame is being stored.
  • the controller 120 counts the subframes (S520). The subframe is counted to generate a signal with reference to the logic or lookup table 505 corresponding to each subframe (S530, S532, S534, and S536).
  • the subframe a generates an application signal by referring to a lookup table and logic in a pixel of an area in which the gray level of the input signal is less than b1 (S530).
  • a gray level of 255 is implemented in a pixel of an area having a gray level of an input signal smaller than bi, and an application signal is generated by referring to a lookup table and logic in a pixel of a area of a value larger than b1 and smaller than b2. do.
  • the region having a value larger than b2 is implemented as 0 (S532).
  • the subframe c implements a gray scale of 255 in a pixel of a region having a gray value of an input signal smaller than b2, and generates an applied signal by referring to a lookup table and logic in a pixel of a region larger than b2 and a value smaller than b3. do.
  • the pixel of the region having the gray level of the input signal having a value greater than b3 is implemented.
  • a gray level of 255 is implemented in a pixel of a region having a value less than b3, and an applied signal is generated with reference to a lookup table and logic in a pixel of a region having a value greater than b3 (S536). ).
  • the generated signal is output and transmitted to the panel 150 (S540).
  • the function determined in FIG. 12 may be formed of logic. For example, if the gray value of the input signal is Gi, Gi needs logic to separate the gray level into four subframes such as (Ga, Gb, Gc, Gd).
  • F (Gi) 255 * f (Gn), where 0 ⁇ Gn ⁇ (Gi / bi) ⁇ 1, 0 ⁇ f ⁇ 0 to normalize the domain and range.
  • the f function can be found as a polynomial function, but in practice, the intermediate values can be found by interpolating by storing a plurality of coordinate values between 0 and 1 as the lookup table. For example, if the function corresponding to Frame 1 of FIG. 12 is normalized, it may be represented as shown in FIG. 14A.
  • FIG. 14 is a graph and diagram relating to function f.
  • G (Gi) 255 * g (Gn), where Gn ⁇ (Gi-b1) / (b2-b1),
  • Each normalized gradation, Gn, and the values of the functions f, g, h, and k are between 0 and 1.
  • the time division method based on 240 Hz can be variously implemented. That is, the subframe generation unit 230 may select one of various methods and implement gradation for each subframe in a selected manner.
  • a is a first subframe
  • b is a second subframe
  • c is a third Subframe
  • d is implemented in the fourth subframe
  • 0 to 255 is a section that is varied according to the corresponding detailed gradation level according to the gradation of the input image
  • 0 is a gradation value of
  • 255 is a 255 gradation Implemented by value.
  • the controller 120 may include (a) a low gradation region (0 to 255, 0, 0, 0), a middle gradation region (255, 0 to 255, 0, 0), and a high gradation region ( 255, 255, 0 ⁇ 255, 0) and the highest gradation range (255, 255, 255, 0 ⁇ 255).
  • the gray scale may be selected between 0 and 255 in the portion marked 0 to 255.
  • the low gradation region may be displayed by varying the first sub frame gradation.
  • the method (a) is the representative time division method described above.
  • the controller 120 includes (b) a low gray scale (0 to 255, 0 to 255, 0, 0), a high gradation region (255, 255, 0 to 255, 0), and a highest gradation region (255, 255, 255, 0 ⁇ 255).
  • the low gray scale region is applied to the first second subframe with the same gray scale, and the side visibility of the low gray scale region is somewhat inferior to the method (a).
  • (e) non-time division structure a method (0 to 255, 0 to 255, 0 to 255, 0 to 255) for applying the same gray level to each subframe in the full gray scale region may be used. This method is the worst way.
  • FIG. 15A is a graph illustrating a front gamma curve and a side gamma curve of a gray level applying method for each subframe according to an area of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the front luminance may be equally adjusted, and thus the front gamma curve is the same. Therefore, the front visibility is the same no matter which method is used.
  • the gamma curve of the side is shown as shown in Figure 15a depending on which method is used. Therefore, the method (a) can be said to be the best method.
  • FIG. 15B is a detailed block diagram of the subframe generator 230 of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment.
  • the subframe generator 230 may include a color characteristic determiner 710, a gray level comparator 720, and a method determiner 730. have.
  • the color characteristic grasping unit 710 may grasp the chromatic characteristics of each pixel of the subframe. That is, it is determined whether the color of the signal applied to the pixel of the panel is R, G, or B.
  • the gray level comparator 720 compares the gray level values of the R, G, and B pixels based on the identified color characteristics.
  • a pixel has (R, G, B) pixel data
  • the color of the side surface due to the pixel data is generally lower in chroma than the front color. This is because, as can be seen from the gamma curve of FIG. 15A, since the gamma curve shows a gentle curve on the side, the luminance difference between the R, G, and B data is reduced. To compensate for this, the side color may be improved by increasing the side luminance of data having high gray levels. Therefore, this supplement is performed by using the above various gamma display methods.
  • the gradation representing the largest gradation among the R, G, and B pixel data values obtained by the color characteristic grasping unit 710 shows the best performance but is different from the method (a) representing the curve in which the side gamma curve is lowered.
  • halftone allows another method to be applied.
  • the gradation level comparator 720 compares the gradation values among the data values of each of the R, G, and B pixels with each other to determine the pixel of the color having the largest gradation, the pixel of the middle gradation, and the color having the lowest gradation value.
  • the method determination unit 730 applies an implementation method that can show the best lateral visibility for the pixel having the lowest gray level as a result of the comparison of the gray level comparison unit 720, and shows the largest gray level and the middle gray level. It is decided to apply a different method for pixels of color. That is, the (a) method is applied to the lowest gradation, and a method other than the (a) method is applied to the largest and middle gradations.
  • the method determination unit 730 may apply a pixel dithering method to more effectively display the color of the side surface.
  • the R pixel having the smallest gradation value may apply the (a) method, and different methods may be applied to the G and B pixels. Apply.
  • the number of pixels in proportion to the (B) gray level difference is equivalent to an invisible gamma (e) or other (b) to (d). Apply the method of.
  • the method decision unit 730 may apply a dithering method to the G pixel according to the (G-B) value.
  • the positions of pixels to which different gray levels are applied may be sequentially changed so that the same luminance appears on average.
  • One problem of the time division method is that the luminance varies according to the response speed of the liquid crystal.
  • the reason is that when the instantaneous voltage is applied in the black state, the luminance increases slightly when the response speed of the liquid crystal is slow, while the luminance increases much when the response speed of the liquid crystal is fast. Therefore, when the response speed of the liquid crystal is fast, when the same time-division image data is applied, the luminance is bright and the gamma curve becomes distorted. Therefore, when the response speed of the liquid crystal is changed, the image quality of the panel is distorted.
  • 16A is a graph illustrating response waveforms of fast and slow response liquid crystals when voltage is applied to a VA liquid crystal cell. As shown in FIG. 16A, it can be seen that the fast response liquid crystal and the low response liquid crystal respond differently to the instantaneous signal waveform change.
  • FIG. 16B is a graph showing response waveforms of a fast and slow response liquid crystal when On voltage is applied to a VA liquid crystal cell for 4 msec. As shown in FIG. 16B, a white signal is displayed for one frame in the waveform shown in time division driving. When is applied, it can be seen that the average brightness of the fast response liquid crystal is higher than the average brightness of the slow response liquid crystal.
  • the liquid crystal viscosity decreases as temperature increases. For this reason, the response speed tends to increase as the temperature rises.
  • the gamma value of the gamma curve of the screen decreases, that is, the screen average luminance increases. This requires an algorithm to readjust the gamma curve with temperature.
  • the temperature distribution of the panel is sensed through the temperature sensor 160.
  • a general temperature distribution formula of the panel obtained through experiments with the plurality of temperature sensors 160 is used.
  • the temperature in the area where the LED lamp is attached is high and the temperature in the area where it is not is low.
  • 16C shows an exemplary view of the temperature distribution of the panel. Temperature mapping of the distribution as shown in FIG. 16C can be obtained.
  • the temperature sensor 160 re-measures the temperature distribution at regular time intervals to reflect the response according to the external condition change.
  • a map of b1, b2 and b3 is formed based on the temperature mapping thus obtained. Map high value b values in the high temperature range and low value b values in the low temperature range. Conditions can be easily found through experiments.
  • This method can also be applied when gamma adjustments are required when panel conditions vary.
  • FIG. 17 is a block diagram illustrating an interlocking relationship between a two frame mixing unit and a sub frame time division unit of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention may include a two frame mixing unit 910 and a sub frame time division unit 920.
  • the subframe time division unit 920 is a component that performs time division through subframes, described in the foregoing description with reference to FIG. 16B.
  • the two frame mixing unit 910 performs a preprocessing process of an image signal input to the subframe time division unit 920. That is, the 60Hz image input signal is converted into an up / down mixing signal and transmitted to the subframe time division unit 920. This is to maximize the effect of time division side visibility improvement. That is, a combination of time division performed by the sub-frame time division unit 920 and spatial division generating a luminance difference between pixels is performed.
  • the sub-frame time division unit 920 receives the up / down mixing signal generated by performing the transformation in the two frame mixing unit 910 as an input and performs time division to generate a sub frame, and generates a sub frame. After dividing the data into a plurality of regions based on the gradation level, a signal is applied to each pixel by determining an implementation method for each subframe of the region.
  • the time division side visibility improvement method is difficult to achieve the same effect as the pixel division method. Therefore, there is a further need for applying a new method to improve the lack of visibility.
  • fusion with a two frame mixing scheme may be considered.
  • the sub-frame time division method described above is a method of transforming and displaying a signal input at 60 Hz into 240 Hz. Since different image data is applied to each of the four subframes, the actual luminance profile of each pixel has 60 Hz. However, another method may produce a pixel segmentation effect using a temporal mixing method between the current frame and the next frame.
  • FIG. 18 is a diagram for describing a concept of two frame mixing of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment.
  • the signals input to the first and second frames are equally 150 grays, 200 gray as the RO in the first frame and the second frame in the two frame mixing method. If you input 56 gray as R2, you can get the same brightness on average.
  • the same gray level signal R1 is input to successive frames, the first and second frames R0 and R2 generate a bright gray signal and a dark gray signal to obtain an average. Convert to the same gray level. That is, the signal R1 is input twice and R0 and R2 are input once. R0 and R2 become bright and dark gray signals, respectively, which may be reversed.
  • the two frame mixing method is a method of generating input average luminance by combining two consecutive frames.
  • the two frame mixing method when used, the luminance of each pixel vibrates at 30 Hz, which is recognized as a flicker phenomenon, and this method cannot be used in practice. Therefore, the two frame mixing method should be applied in such a way that flicker is not recognized.
  • CFF critical flicker frequency
  • the CFF value has a characteristic that decreases as the luminance decreases. In other words, flicker on a dark screen is not recognized.
  • Another characteristic of flicker is that the CFF of the chromatic flicker is reduced by approximately half of that of the brightness flicker.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining the concept of luminance flicker and color flicker. As shown in Fig. 19, the upper figure shows flicker in which black and white states are repeated in time. On the other hand, red and green appear repeatedly at the bottom. The average color represented by the time average is the same in both cases. However, when the repeating frequencies are the same, the flicker level seen by humans is twice as strong as the upper one. Humans are sensitive to flicker of brightness.
  • a mixing algorithm should be applied, mainly for gray scales with low luminance.
  • Algorithms should be made around B and R pixels. This is because the luminance ratios of R, G, and B in white are approximately 21: 72: 7. The luminance of the B pixel and the R pixel is relatively very low.
  • a method of implementing two frame mixing under the above conditions may be embodied as follows.
  • the B image data (blue image data) performs two frame mixing up to about 200 gray up to a high gray level.
  • the highest luminance is applied, so two frame mixing is not applied or only a very dark gradation is applied. Therefore, assuming that the highest gray level for two frame mixing of R, G, and B pixels is Rm, Gm, and Bm, 0 to Gm ⁇ Rm < Bm.
  • FIG. 20A is a graph illustrating regions divided by characteristics of up / down frame gradations of target grayscales of pixel B
  • FIG. 20B illustrates regions of characteristics according to up / down frame gradations of target grayscales of G pixel
  • 20C is a graph illustrating regions divided by characteristics of up / down frame gradations with respect to a target gradation of an R pixel.
  • a horizontal axis means a target gradation
  • a vertical axis indicates an up frame (here, an up frame means a frame signal including bright gradation) and a down frame (
  • the down frame means a display gray scale of a frame signal including a dark gray scale.
  • B pixel shows gradation difference between up / down frame between 0 ⁇ 200 gradation
  • R pixel shows gradation difference between up / down frame between 0 ⁇ 160 gradation
  • G pixel shows target gradation without even up / down gradation Is displayed as is.
  • M area the area where the gray level of the down frame changes mainly
  • Up frame gradation is to be.
  • Gi, Gdn-blue, and Gup-blue represent input gradations and down / up gradations
  • g means gamma values of gradation curves.
  • the R pixel can also be found in the same latitude through the same formula.
  • the down frame gradation is all zero, and the up frame gradation is It can be represented as.
  • the two frame mixing method of the two frame mixing unit 910 as described above cannot improve the side visibility of the VA-LCD by itself.
  • combination with the time division method through the sub-frame in the sub-frame time division unit 920 described above may have a level of visibility that can be applied to the actual product when the two methods are used together. Therefore, in actual products, subframe time division techniques and two frame mixing methods need to be effectively combined and applied.
  • FIG. 21 is a detailed block diagram illustrating a two frame mixing unit 910 according to an embodiment of the present invention.
  • the two frame mixing unit 910 according to an embodiment of the present invention includes a frame counting unit 1310, a pixel separating unit 1320, an area separating unit 1330, and a signal providing unit 1340. ) May be included.
  • the frame count unit 1310 divides an input frame into an even frame and an odd frame. Since two frame mixing takes place in consecutive frames, it specifies that it is an even or odd frame to distinguish them into successive frames.
  • the pixel separator 1320 classifies the pixels according to the color of each pixel of the input frame. That is, it can be distinguished whether it is an R pixel, a G pixel, or a B pixel. Each pixel is distinguished because it exhibits two frame mixing characteristics that vary with color. In this case, the pixels separated by the G pixels do not perform two frame mixing or perform two frame mixing only for dark gray levels.
  • the area separator 1330 is a pixel belonging to an H area, a pixel belonging to an M area, or an L area based on the gray level of the pixel according to the color-specific characteristics of each pixel displayed through the division in the pixel separator 1320.
  • the area is divided into and is divided into pixels. Since the formula for finding the up / down frame is different for each region, the region separator 1330 classifies the regions according to the color characteristics of each pixel.
  • the signal granter 1340 uses the above-described up frame / down frame gray level determination equation for the pixels belonging to a specific area of each color separated by the area separator 1330, and the up frame gray level signal and the down frame gray level. Give a signal.
  • the up frame gray level signal when the up frame gray level signal is applied to the even frame, the down frame gray level signal must be provided to the corresponding pixel of the odd frame adjacent to the even frame. This may be the opposite.
  • the signal providing unit 1340 may give an up frame gray level when i + j is an even number for the (i, j) th pixel and give a down frame gray level when an odd frame is odd.
  • odd frame if i + j is an even number for the (i, j) -th pixel, down frame gradation can be provided, and if odd, up frame gradation can be provided.
  • odd frame gradation if odd, i + j is an even number for the (i, j) -th pixel, down frame gradation can be provided, and if odd, up frame gradation can be provided.
  • the modified signal is transmitted to the LCD panel via the time division logic of the sub frame time division unit 920.
  • motion blurring When displaying a moving image through the liquid crystal display device, motion blurring may appear that the screen is not clear and blurry due to the retention characteristics of the liquid crystal. Motion blurring is prominent in video, and in order to eliminate motion blurring, moving picture response time (hereinafter, referred to as "MPRT") should be reduced. In order to improve the MPRT performance, a fast frame algorithm may be used.
  • FIG. 22 is a block diagram illustrating an interlocking relationship between a fast frame algorithm applying unit and a subframe time division unit of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the fast frame algorithm applying unit 1410 may be combined as a preprocessing process in association with the subframe time division unit 1420.
  • the fast frame algorithm applying unit 1410 improves video characteristics by using a fast frame driving method.
  • the fast frame algorithm applying unit 1410 interpolates an input frame to generate four fast subframes, and generates the generated fast subframes.
  • By determining the characteristics of the frame it is possible to determine whether to perform the time division operation in the sub-frame time division unit 1420. In addition, when performing the time division operation, it may be determined which subframe is output first.
  • the subframe time division unit 1420 determines whether to perform time division based on a signal related to time division performance of the fast frame algorithm application unit 1410, and when performing time division, gray level of the sub frame. After dividing the data into a plurality of regions based on the method, an implementation method for each subframe of the region is determined and a signal is applied to each pixel.
  • the LCD displays the same image signal until the next frame after the image signal is displayed.
  • This method is called a holding type display, and is distinguished from an impulsive type display in which light is emitted only momentarily when an electron beam collides with a phosphor, such as a CRT.
  • the holding type display has a problem in that the boundary of a moving object is blurred because one image lasts for one frame in driving a video.
  • Two technologies are impulsive driving, which mimics the impulsive type, and high-speed frame driving, which generates and inserts an interpolated image in the middle of a 120Hz or 240Hz high-speed frame drive.
  • a technique for improving video characteristics using a high-speed frame driving method is frequently used in VA-LCDs.
  • the image data input at 60 Hz is converted to 240 Hz and output.
  • each frame is divided into four high-speed subframes, and three newly added frames are composed of an interpolated image. Therefore, the high-speed frame driving method is similar to the sub-frame time division technique, but the former forms a subframe with interpolated images, while the latter forms an alternate display of a bright image and a dark image. It will not produce an effect.
  • the subframes a and b cover approximately 0 to 200 gradation areas. Therefore, it is not necessary to apply a high speed frame driving technique to an image in the range of 0 to 200 gradations. Some impulsive driving functions are applied to the remaining 200 ⁇ 255 gradation ranges, but the effect becomes weaker as the gradation increases. Therefore, in order to show perfect fast response characteristics, it may be desirable to apply a high speed frame driving technique in high gradation.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating the operation of a fast frame algorithm according to an embodiment of the present invention.
  • an input image is compared with a next frame signal and separated into four high speed subframes through interpolation (S1510). That is, three interpolation signals are generated in the middle to generate four data Gi, G1, G2, and G3 for each pixel (S1520).
  • S1530 On the basis of the signal generated as described above, it is determined whether it is a high speed frame signal (S1530).
  • the pin terminal determines that the generated four signals correspond to the still image if there is little change, and transmits them to the subframe time division unit 1420 to perform the time division operation without applying the high speed frame algorithm (S1540).
  • the subframe time division unit 1420 transmits the subframe time division operation (S1540). If there is a signal of 200 gray or more, the signal is output directly to the panel without undergoing the subframe time division operation (S1560).
  • a pixel including 200 gray levels or more in four high speed subframe gray levels for each pixel outputs a result through a high speed frame algorithm, and the remaining pixels are transmitted to the subframe time division unit 1420 to perform the subframe time division operation. Perform and display.
  • the video signal which is not transmitted to the sub-frame time division unit 1420 and is directly output, includes a video signal, that is, a video signal whose gray level rapidly changes from an actual high-speed frame signal, and thus includes some time division performance in the signal. Done. Therefore, the side visibility is improved to some extent even though the subframe time division is not performed.
  • FIG. 24 is a flowchart illustrating the operation of a fast frame algorithm according to another embodiment of the present invention. Unlike the embodiment described with reference to FIG. 23, a fast frame algorithm may be applied so that subframe technology is always applied.
  • a fast frame algorithm is first passed. That is, the input image is compared with the next frame signal and separated into four high-speed subframes through interpolation (S1610), three interpolation signals are generated in the middle, and four data (Gi, G1, G2, and G3) are generated for each pixel. ) Is generated (S1620).
  • the subframe time division unit 1420 performs a time division operation based on the average luminance of the generated Gi, G1, G2, and G3 signals to generate the subframe a, b, c, and d signals (S1630).
  • it is analyzed at which position among Gi, G1, G2, and G3 signals the highest luminance is distributed (S1640).
  • the high speed frame algorithm applying unit 1410 may adjust the output of the subframes in the same direction as the luminance change direction by adjusting the order of the subframes as described above.
  • Time-division stereoscopic 3D technology also divides a signal of one frame into four frames, and utilizes the first two frames as the image for the left eye and the second two frames as the image for the right eye. Therefore, subframe time division techniques cannot be applied while displaying 3D images.
  • the two-frame mixing method described above can be used in combination with 3D technology.
  • both left and right eye images can be corrected and then output to the display after 3D signal processing.
  • FIG. 25 is a graph showing the relationship between liquid crystal response speed and visibility. As shown in FIG. 25, it can be seen that the visibility level is proportional to the response speed. This is shown in the table below.
  • the response speed (on + off) of the liquid crystal should be lower than 10.0 msec based on the 240 Hz driving condition.
  • the sum of black-white reference response speed should be less than 8 msec.
  • the response speed of the liquid crystal has a great influence on the visibility of the time division technology, it is necessary to identify the cause of the delay in the LCD and improve it. This may be due to a phenomenon in which the voltage applied to the pixel decreases due to a change in capacitance of the liquid crystal.
  • FIG. 26 is a diagram for describing a relationship between voltage and capacitance in a TFT and a pixel of a panel of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the data line DL, the gate line GL, and the TFT are connected, and the liquid crystal cell of one pixel is connected thereto.
  • the liquid crystal cell of the pixel may include regions in which two liquid crystal response speeds are different.
  • other switching elements other than the TFT may be used, and are not necessarily limited to the TFT.
  • a liquid crystal display device supplies an analog image signal converted to analog based on a gamma reference voltage to a data line DL, and simultaneously supplies a scan pulse to a gate line GL to provide a liquid crystal cell Clc of a pixel. ).
  • the gate electrode of the TFT is connected to the gate line GL
  • the source electrode is connected to the data line DL
  • the drain electrode of the TFT is a pixel electrode of the liquid crystal cell Clc of the pixel and one electrode of the storage capacitor Cst. Is connected to.
  • the common voltage Vcom may be supplied to the common electrode of the liquid crystal cell Clc of the pixel.
  • the storage capacitor Cst charges the data voltage applied from the data line DL when the TFT is turned on, thereby keeping the voltage of the liquid crystal cell Clc of the pixel constant.
  • the black voltage and the white voltage of the liquid crystal cell Clc connected to the TFT may be adjusted or the ratio of the dielectric constant of the liquid crystal may be limited.
  • e_e and e_o are the long-axis and short-axis dielectric constants of the liquid crystal director
  • the TFT channel after applying high voltage (Vi) when the liquid crystal is standing vertically when it changes from black to white When is turned off the liquid crystal is rotated in the horizontal direction by the voltage.
  • the average dielectric constant of the initial liquid crystal cell Clc is e_e, but as the liquid crystal rotates, the average dielectric constant gradually moves toward e_o.
  • the dielectric constant after the liquid crystal rotates is e_eff
  • the voltage Vf finally applied to the pixel is as follows.
  • Ci and Cf are initial and final pixel capacitances
  • Cst is storage capacitance
  • CLC-i and CLC-f are initial and final liquid crystal capacitances.
  • e_e / e_eff is less than 1 and has a value close to 1/2, so that voltage drop occurs.
  • V (0gray)-Vcom Levels of ⁇ 0.7 volts are preferred. Most preferred is
  • the second method is to increase the ratio of the liquid crystal properties (e_e / e_o) in order to speed up the response of the liquid crystal when it changes from black to white.
  • the third method is to increase the white voltage.
  • increasing the white voltage can compensate for the increased voltage even if a voltage drop occurs. Therefore, in the time division method, it is advantageous to use a driving method of Vmax-Vcom > 7 Volt which is a high voltage drive.
  • side visibility may be improved by using a combination of the method of increasing the LCD response speed and the sub-frame time division method. That is, in addition to signal control for the sub-frame time division method, the controller 110 may perform voltage control to increase the LCD response speed.
  • the side liquid crystal is improved by using an anisotropic liquid crystal having a low dielectric constant. To maximize the width of the.
  • Liquid crystal display device performing a new 120 Hz time division drive.
  • the liquid crystal display device may include a controller 10, a data driver 20, a gate driver 30, and an LCD panel 40.
  • the controller 10 receives an input signal Gi as an input, performs time division, and generates a drive signal for driving the panel 40.
  • the controller 10 includes a timing controller (not shown), and the timing controller divides the frame frequency of the input image frame into two or more subframes. That is, the video signal associated with the pixel of each subframe is divided for each subframe.
  • the controller 10 may generate an image signal for splitting and displaying a plurality of images having a plurality of subframes in each frame in a method of displaying an input image signal Gi. have.
  • the controller 10 may divide the input image signal Gi into two, three, or four. In terms of side visibility, it may be desirable to have four subframes as the number of subframes increases as the side image quality improves.
  • a 60 Hz image frame may be divided into 240 Hz subframes, and the input image signal Gi may also be divided into respective image signals for each subframe.
  • the controller 10 needs to be additionally configured for high-speed driving, and the panel 40 also needs to be added to a high specification to receive and drive the 240 Hz image signal.
  • the controller 10 may generate and output the grayscale data signal by applying a different lookup table according to the pixel position of each subframe. That is, the data driving control signal of the data driver 20 and the gate driving control signal of the gate driver 30 are generated and transmitted to the data driver 20 and the gate driver 30, respectively.
  • the data driver 20 provides a predetermined voltage to the pixel based on the data driving control signal received from the controller 10.
  • the data driver 20 receives a gamma voltage corresponding to an image signal from a gray voltage generator (not shown) and provides the gamma voltage to the pixels of the LCD panel 40.
  • the data driver 20 converts the received image signal into an analog image signal and transfers the analog image signal to a data line formed in the LCD panel 40.
  • the gate driver 30 receives the gate driving control signal supplied from the controller 10, sequentially generates scan pulses, and supplies the scan pulses to the gate lines. According to the exemplary embodiment of the present invention, the gate driver 30 sequentially supplies scan pulses to the gate lines during the driving period of the odd-numbered subframe among the subframes whose frame frequency is increased by the timing controller, and then the even-numbered sub The scan pulse may be supplied to the gate line during the driving period of the frame. In addition, the gate driver 30 turns on or turns off the TFT of the LCD panel 40 according to the scan pulse.
  • the LCD panel 40 receives an analog image signal and a scan pulse from the data driver 20 and the gate driver 30 through the data line and the gate line, and transmits a signal to each pixel present in the panel to display an image.
  • the LCD panel 40 may display an image at a frame frequency of 2 to 4 times by dividing an image signal of an input frame. For example, an image may be displayed at a high frame rate of 120 Hz or more and 240 Hz.
  • the LCD panel 40 may be configured by injecting liquid crystal between two glass substrates.
  • the data line and the gate line are orthogonal to the lower glass substrate of the LCD panel 40.
  • Thin film transistors (TFTs) may be formed at the intersections of the data lines and the gate lines.
  • the TFT supplies data on the data line to the liquid crystal cell in response to the standby pulse.
  • the gate electrode of the TFT can be connected to the gate line, and the source electrode of the TFT can be connected to the data line.
  • 28 is a view for explaining a 240 Hz time division driving method and a 120 Hz time division driving method.
  • the 240 Hz time division scheme divides the frame time into four sub frames, and converts the image signal for each pixel into four sub frame signals.
  • Each subframe is defined as F_a, F_b, F_c, and F_d subframes in order.
  • the output signal applied to the panel 40 is Gi-> (Ga, Gb, Gc, Gd) and Likewise, it is divided into four signals and applied to each time.
  • the gray level may be divided into four gray areas A, B, C, and D based on a range from 0 to 255 according to the input gray level.
  • the gray level corresponding to each area is as follows.
  • D area can be represented as (255, 255, 255, 0 ⁇ 255).
  • the area of the input signal may be divided into 0 to 120 gray in the A region, 120 to 180 gray in the b region, 180 to 230 gray in the C region, and 230 to 240 gray in the D region. .
  • the 120Hz driving method divides the input frame into two regions and displays them. Therefore, the input frame is divided into two subframes.
  • F_p and F_q correspond to subframes.
  • the input signal Gi is separated into two sub-frame signals, and can be represented as Gi-> (Gp, Gq) with respect to gray scale.
  • the input signal is divided into four areas (A, B, C, and D) at 240 Hz, the input signal Gi is divided into two areas so that the P area and the Q area (for example, P: 0 to 180 gray and Q: 180 to 255) gray-> this can be determined through experimentation, and is not necessarily limited to this embodiment).
  • the gray level of each region may be represented by (0 to 255, 0) in the P region and (255, 0 to 255) in the Q region. Therefore, any input signal Gi is separated into (Ga, Gb, Gc, Gd) at 240 Hz and (Gp, Gq) at 120 Hz, where Ga or Gd is not substantially 0 or 255 gray scales. Only one is present, and in the case of Gp and Gq, there is only one case when it is not 0 or 255 gray levels.
  • 29 is a graph illustrating side visibility levels according to a 240 Hz time division driving scheme and a 120 Hz time division driving scheme.
  • the gamma curve on the side shows a lot of difference when compared to the gamma curve on the front side. Larger differences from frontal gamma indicate poor side visibility.
  • the curve similar to that of the front gamma curve is shown, and in the case of 120Hz driving, the performance similar to that without time division is shown. Looking at each region, it can be seen that the lowest side visibility in the region A.
  • FIG. 30 is a table illustrating visibility indexes according to a 240 Hz time division driving method and a 120 Hz time division driving method.
  • the visibility of the two side gamma curves of FIG. 29 may be difficult to determine the level of visibility, the level visibility may be more clearly determined by calculating this using the side visibility index calculation method.
  • Lateral visibility calculations are described in the paper ("Assessment of Image Quality Degraded by Tone Rendering Distortion", JK Song and SB Park, Journal of Display Technology, Vol. 7, No. 7, pp. 365-372, (July 2011)). The procedure was followed. When the index is calculated according to the above method, the lower the calculated index value, the better the image quality.
  • the visibility index was high as 0.401 in the general method, and the 240Hz driving was 0.266 and 120Hz driving was 0.345, which is lower than in the general method, but 120Hz was 240Hz. It can be seen that it shows a significantly poor performance compared to.
  • the reference value is about 0.24 ⁇ 0.27 visibility of the pixel division method, compared with this, 240Hz time division shows a similar level of visibility to the pixel division method, but 120Hz has an inferior visibility level.
  • the time-division method shows lower exponential values than the general method, which means that the side visibility is improved, but 120Hz time-division is not sufficient because the side visibility level is sensitive to the frame frequency in the time-division structure. Able to know.
  • the 120Hz time division technique is advantageous over the 240Hz time division technique in terms of ease of application and production cost, but it is disadvantageous in terms of side image quality. Therefore, the present invention describes a novel 120Hz driving technique.
  • the liquid crystal display device of the present invention includes a structure in which a panel is divided into two parts and can be driven separately.
  • the apparatus may include a structure in which the panel may be divided into three or four or more regions to separately drive the panels.
  • the pixel 502 arranged on the odd line 512 of the panel and the pixel 514 arranged on the even line 514 may be separately driven. However, at this time, it is not necessary to separately drive the odd line 512 and the even line 514, and may be separately driven in another manner. In order to drive this separately, it is necessary to arrange the signal generation circuit of the gate separately. That is, the odd gate signal generation circuit 522 and the even gate signal generation circuit 524 are separately configured so that the odd gate signal generation circuit 522 is connected to the odd line 512 and connected to the even line 514. It is configured not to be, and transmits the signal provided to the pixels of the odd line 512. In contrast, the even gate signal generation circuit 524 is only connected to the even line 514, the odd line 512 is not connected, and transmits a signal provided to the pixels of the even line 514.
  • the panel structure may be formed such that the gate lines of the odd line 512 and the gate lines of the even line 514 are driven separately with the shift resister structure.
  • Such a structure may be implemented by integrating onto a glass or attaching a separate gate chip using ASG (Amorphous silicon gate) technology in a panel.
  • ASG Amorphous silicon gate
  • the pixel 602 arranged on the upper line 612 and the pixel 614 arranged on the lower line 614 of the panel may be separately driven.
  • the upper line of the panel means a line disposed upward from the center of the panel
  • the lower line of the display panel means a line disposed downward from the center of the panel.
  • the upper gate signal generation circuit 622 and the lower gate signal generation circuit 624 are separately configured so that the upper gate signal generation circuit 622 is connected to the upper line 612, and is connected to the lower line 614. It is configured not to be, and transmits a signal provided to the pixel of the upper line 612.
  • the lower gate signal generation circuit 624 is only connected to the lower line 614, the upper line 612 is not connected, and transmits a signal provided to the pixels of the lower line 614.
  • FIG. 33 is a view illustrating a driving principle of a time division display method according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 33, odd lines and even lines are driven as separate subframe signals.
  • each frame is divided into two subframes, a first half and a second half of the frame.
  • This may be defined as an Fe subframe (odd lines) and an Fo subframe (even lines). Only odd lines are driven during the Fe subframe (odd lines), and only even lines are driven during the Fo subframe (even lines).
  • one sub frame time is the time to turn on the entire panel once.
  • the odd line is driven twice repeatedly during one sub frame time.
  • the odd lines are driven twice consecutively during the first Fe subframe time.
  • the even line is continuously driven twice during the second Fo sub frame time.
  • the pixels of the odd lines are divided into four subframes Fe_a, Fe_b, Fe_b, and Fe_b, so that the (Gea, Geb, Geb, and Geb) signals are input. You will get a result similar to that of.
  • the actual data is applied during the previous two sub frame times, and the second applied Geb data is maintained during the latter two sub frames. Therefore, the odd line is driven by receiving two data, thereby obtaining the effect of having four subframes.
  • different signals may be transmitted and displayed at a ratio of 1: 3, but are not necessarily limited to the ratio of 1: 3, and other asymmetrical ratios may be applied. That is, in this case, the actual signal is applied to the previous two quadrant frame time intervals, and the signal applied to the second quadrant frame time interval is maintained in the two two quadrant frame time intervals.
  • the (Gob, Gob, Goa, Gob) signals are similar to those applied to the panel in four subframes (Fo_b, Fo_b, Fo_a, Fo_b). That is, the actual data is applied only during the second two sub frame times of the four sub frame times, and the Fo_b signal applied to the last sub frame of the previous frame is maintained during the first two sub frame times.
  • the actual number of data generated by a timing controller corresponds to 120 Hz driving, which is twice the input signal Gi. Therefore, writing is performed twice in each pixel during each frame time.
  • the time difference between writing is different.
  • a signal such as (Gp, Gp, Gq, Gq) is applied in the general 120 Hz time division driving, but the 120 Hz time division driving according to the embodiment of the present invention is (Gea). Signals such as (Gb, Geb, Geb, Geb) are input.
  • each frame is divided into two subframes of the first half and the second half of the frame. Perform the division. This may be defined as an Fe subframe (the upper line of the panel) and an Fo subframe (the lower line of the panel). During the Fe subframe (upper line of the panel), only the upper line of the panel is driven, and during the Fo subframe (lower line of the display panel), only the lower line of the panel is driven.
  • one sub frame time is the time to turn on the entire panel once.
  • the upper line of the panel is driven, it can be referred to as a time that can be repeatedly driven twice during one sub frame time.
  • the top line of the panel is driven twice in succession during the first Fe subframe time.
  • the bottom line of the panel is then driven twice in succession during the latter Fo subframe time.
  • the pixel of the upper line of the panel is divided into four subframes (Fe_a, Fe_b, Fe_b, Fe_b) when receiving the respective input signal (Gi) signal (Gea, Geb, Geb, Geb) signal
  • Gi input signal
  • the actual data is applied during the previous two sub frame times, and the second applied Geb data is maintained during the latter two sub frames. Therefore, the upper line of the panel is driven by receiving two data, thereby obtaining the effect of having four subframes.
  • the controller 1700 of the liquid crystal display device may include an area classification unit 1710 and a driving control unit 1720.
  • the area classifying unit 1710 classifies three areas based on the gray level of an input image frame. This can be defined as the L, M, and H regions.
  • the L area is an area having a low gradation below a specific reference
  • the M area is an area having an intermediate gradation
  • the H area is an area having a higher gradation than a specific reference. Comparing this to the respective regions of 240 Hz, the L region is the same as the A region, the H region is the same as the D region, and the M region includes the B and C regions.
  • the area classifying unit 1710 may determine an area L when the input gray level is lower than the first gray level, an M area higher than the first gray level and lower than the second gray level, and an H area higher than the second gray level based on the gray level of the input image frame. Classify.
  • FIG. 36 is a graph illustrating side visibility levels according to a time division display method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 36, the time division effect was verified through simulation using the 120 Hz driving method of the present invention. When compared with 240 Hz, similar results were obtained except for the center M region. That is, it can be seen that the relative brightness in terms of the new 120Hz time division driving scheme is almost similar to that of 240Hz, and thus the side visibility is improved.
  • FIG. 37 is a table illustrating visibility indexes according to the time division display method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 37, even when referring to the table, it can be seen that the 120Hz driving scheme of the present invention exhibits a visibility index almost similar to that of 240Hz time division, which is similar to that of the pixel division scheme. It can be seen that it shows good side visibility.
  • the liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention may include a compensation value generator 1010, a time divider 1020, and a panel 1030.
  • the liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention provides an algorithm for placing the compensation value generator 1010 preprocessing components in order to improve the complexity.
  • the compensation value generator 1010 applies a signal change in consideration of the temperature value to the input signal Gi to generate a compensation value of Gi ′.
  • the compensation value Gi ' may be directly calculated by a specific calculation method, and may be generated by extracting a compensation value for a specific temperature with reference to the lookup table 1012.
  • the lookup table is made of a table with compensation values corresponding to internal or external temperatures.
  • the lookup table is stored in a memory (not shown) of the liquid crystal display device.
  • the compensation value Gi ' may include at least one of a luminance compensation value, a gamma compensation value, and a contrast compensation value.
  • the compensation value Gi ' is divided into two to four subframe signals by the time division unit 1020 and input to the panel 1030. As such, since a large amount of logic for changing Gi to Gi 'is generated without generating compensation values of Ga, Gb, Gc, and Gd, the overall configuration becomes very simple.
  • the compensation value generator 1010 may include a temperature sensor 1110 and a calculator 1120.
  • the temperature sensing unit 1110 senses an external temperature or an internal temperature.
  • the temperature sensing unit 1110 measures an internal temperature of the liquid crystal display device.
  • the temperature sensing unit 1110 may measure temperatures of various parts of the liquid crystal display device. For example, the temperature of the front or back side of the device can be measured.
  • the temperature sensing unit 1110 measures the temperature outside the liquid crystal display device. In this case, the sensor included in the temperature sensing unit 1110 may be directly mounted to the outside. Therefore, the temperature sensing unit 1110 may operate as a separate sensor connected by wire or wirelessly.
  • the calculator 1120 generates a compensation value based on the sensed temperature.
  • the calculator 1120 may generate a compensation value by referring to the plurality of lookup tables 1120 in which image quality compensation values according to the external temperature and the internal temperature are recorded.
  • the lookup table may include at least one of a luminance compensation value, a gamma compensation value, and a contrast compensation value for each internal and external temperature.
  • the calculator 1120 extracts a lookup table corresponding to an external or internal temperature.
  • the calculator 1120 applies image quality compensation to the image using the extracted lookup table.
  • the calculator 1120 may directly generate a compensation value using a specific algorithm for calculating a compensation value according to the sensed temperature. In this case, an algorithm for calculation is stored in a memory (not shown).

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Abstract

본 발명은 시분할 디스플레이 방법 및 액정 디스플레이 장치를 개시하고 있다. 시분할 디스플레이 방법은 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있도록 입력 영상 프레임을 복수의 서브 프레임으로 시분할하여 디스플레이하는 시분할 디스플레이 방법에 있어서, 복수의 영역으로 분할되어 독립적으로 구동되는 디스플레이 패널의 상기 복수의 영역이 하나의 프레임 시간 - 상기 프레임 시간은 적어도 두 개의 시간 구간을 포함함 - 내에서 각각 서로 다른 시간 구간 동안 구동되도록 제어하는 단계를 포함한다. 따라서, 디스플레이 장치의 화소에 인가되는 신호의 시간을 조절하여 한 프레임 동안 두 번씩 writing되는 120Hz 시분할 구동을 수행하여 240Hz 시분할의 구동 효과를 얻을 수 있다.

Description

시분할 디스플레이 방법 및 액정 디스플레이 장치
본 발명은 액정 디스플레이 장치 및 디스플레이 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 VA(Vertical Alignment) 모드의 측면 화질을 향상시킬 수 있는 액정 디스플레이 장치 및 시분할 디스플레이 방법에 관한 것이다.
최근 평판 TV 디스플레이 제품은 대부분 LCD 기술이 적용되고 있고, 고품위 TV용 LCD 제품들은 수평 전계 모드(IPS 모드)나 수직 배향 모드(VA 모드) 중 한 가지를 채택하고 있다. IPS 모드는 액정분자들이 기판 면에 평행한 초기배향을 가지고 있으며 이러한 수평배향의 액정들은 한쪽 기판에 형성된 전극들에 의해 발생되는 수평 전계에 의해 방위각방향으로 회전하면서 액정층의 광축이 회전하여 빛의 편광을 조절하게 된다. 반면, VA 모드는 초기에 기판에 수직인 액정분자 배향을 가지고 있고 이는 양쪽기판에 있는 전극 사이에 전압이 형성되면 극각 방향으로 액정이 회전하면서 액정층의 광축의 이동을 유도하고 빛의 편광을 조절하게 된다.
IPS와 VA 모드, 두 기술은 고품위 LCD 기술의 핵심적인 기술로 발달되어 왔으며, 모니터나 노트북제품에 주로 사용되는 TN(Twisted Nematic) 기술이 가지고 있는 시야각이 좁은 문제를 극복하여, 광시야각 기술로 불리 운다. 하지만, IPS 기술은 원리적으로 광시야각 특성을 가지고 있는데 비해, VA 모드는 그 자체로는 광시야각 특성을 가지고 있지 못하다. 따라서, 모든 VA 모드 제품들은 multi-domain 구조와 광학 보상 필름을 채택하고 있다. Multi-domain 기술과 광학 보상 필름 기술의 채택으로 상당한 시야각 개선효과가 있지만, 여전히 측면에서 색상(color)이 흐려지는 문제점을 가지고 있었다. 이 때문에 VA 모드는 하나의 화소(pixel)를 두 개의 부화소로 분할하여 각 화소마다 다른 전압이 인가되도록 고안된 화소 분할 기술을 채택하는 경우가 대부분이다. 화소 분할 기술은 VA 모드 제품들의 측면 화질개선에 큰 도움을 준다.
VA 모드는 측면 화질 개선을 위하여 화소 분할 기술을 채택하고 있다. 화소 분할 기술은 각 화소를 두 개의 부화소로 분할하여 각각 구동을 하므로 신호 전달 배선(bus-lines) 수가 증가하거나, TFT 개수가 증가하거나, 화소의 유효 면적인 개구율이 감소하는 문제점들을 가지고 있다. 이는 결과적으로 LCD의 제조원가 상승과 투과율 감소에 의한 소비전력 증가 등의 문제점을 일으킨다.
화소분할 기술의 문제점을 극복하기 위하여 시분할 방식의 측면 화질 개선 기술이 연구되기도 하였다. 시분할 방식의 측면 화질 개선 기술은 화소를 공간적으로 분할하는 대신 시간에 따라 휘도가 주기적으로 변화하도록 만드는 기술이다. 시분할 기술은 화소분할 기술과 달리 배선의 수가 증가하거나 개구율이 감소하는 문제점이 없으므로 매우 유용한 기술이라고 할 수 있다.
하지만, 시분할 방식의 상기와 같은 장점이 있는 반면, 화소분할 기술대비 여러 가지 문제점이 존재한다. 측면 시인성을 개선하기 위해 공지된 시분할 구동기술이 존재하나, 이러한 기술들은 대체로, 측면 시인성의 개선 수준이 충분치 못하고, 온도에 따른 휘도 변화에 민감하게 반응하는 문제점이 있다. 또한, 감마 튜닝(gamma tuning)이 쉽지 않고, 동영상 구동을 구현하기 위한 고 프레임 주파수(high frame frequency) 방식의 기술과 충돌하는 문제점이 있다. 또한, 시분할 방식의 3D 기술과 충돌한다는 문제점이 있다. 또한 종래의 고속구동을 이용한 시분할을 이용한 측면 시인성 개선 기술은 화소분할 기술과 달리 개구율 감소나 패널(panel) 구조가 복잡해지는 문제점은 없으나, 시분할 기술은 고속 구동이 요구되고 이는 또 다른 원가 상승의 원인이 되기도 한다. 특히, 240Hz의 고속 구동은 기존의 60Hz 구동대비 4배 많은 데이터량과 4배 빠른 구동 속도가 필요로 하다. 120Hz 구동만으로도 시분할이 가능하지만 120Hz 구동만으로는 측면시인성 개선이 미미한 수준이기 때문에 그 효과를 발휘하기가 어려움이 있다.
한편, 측면 화질 개선 기술과 별개로 stereoscopic 3D 기술을 구현하기 위한 하나의 기술 방식으로, 시간을 분할하여 각 프레임마다 통상 4개의 서브 프레임으로 구성을 하고 앞의 두 프레임은 좌안의 영상을 표시하고 나중 두 프레임은 우안의 영상을 표시하도록 하고 이에 동조된 3D shutter-glass (안경)에 의해 선택적으로 사람이 인지하도록 고안된 기술이 있다. 이를 시분할 3D 기술 혹은 shutter glass 방식이라고 한다. 또 다른 시분할과 관련된 기술은 디스플레이의 동영상 화질을 개선하기 위하여 프레임 주파수를 증가시키고 입력된 프레임의 중간에 복수개의 새로운 화면을 내삽 (interpolation) 시켜 고속 프레임 구동을 하는 기술이 공지되어 있다. 위의 두 기술은 본 발명에서 실현하려고 하는 측면 화질 개선과는 다른 목적으로 프래임 주파수를 증가시켜 고속구동을 한다는 측면에서 유사한 기술적 관련도를 가진다. 하지만, 기술 구현을 위한 상세 기술과 목적은 매우 상이하고 기술을 구현하였을 때 나타나는 화질상의 변화도 상이하다. 하지만 이러한 기술들이 모두 프레임 주파수를 수정하는 유사성을 가지기 때문에, 하나의 액정표시장치에 동시에 적용이 될 경우 서로 충돌하여 다른 기술의 성능을 감소시키는 문제점을 안고 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 한 화소 내에서 응답 속도가 다른 영역을 형성하여 신호를 전달함으로써 VA 모드의 측면 화질을 향상시킬 수 있는 액정 디스플레이 장치 및 디스플레이 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 한 화소 내에서 응답 속도가 다른 영역을 형성하여 신호를 전달함으로써 신호 전달 배선 및 TFT의 개수를 증가시키지 않고, 측면 화질을 개선할 수 있는 액정 디스플레이 장치 및 디스플레이 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 화소 분할 기술을 적용하지 않고, VA 모드의 측면 화질을 향상시킬 수 있는 시분할 디스플레이 방법 및 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 패널을 구성하는 화소의 액정의 응답 속도를 제한하여, 기존 화소분할 구조와 대비하여 유사한 측면 시인성 또는 그 이상의 측면 시인성을 얻는 시분할 디스플레이 방법 및 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 120Hz의 구동 기술을 이용하여 240Hz 시분할의 효과를 얻을 수 있으며, 화질 향상을 위해 무리한 원가 상승을 요구하지 않고, VA 모드의 측면 화질을 향상시킬 수 있는 시분할 디스플레이 방법 및 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 디스플레이 장치의 온도를 센싱하여 온도에 따라 영상 신호에 대한 보상 값을 적용하여 시분할을 수행하는 시분할 디스플레이 방법 및 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 화소를 두 영역으로 구분하고, 각 영역의 액정 응답 속도를 다르게 하는 기술이 적용될 수 있다. 즉, 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 입력되는 영상 프레임을 적어도 두 개의 서브 프레임으로 시분할하고, 각 서브 프레임별로 화상 신호를 분할하는 콘트롤러; 및 상기 분할된 화상 신호를 기반으로 영상을 디스플레이하는 디스플레이 패널을 포함하되, 상기 디스플레이 패널의 각 화소(pixel)는 제 1 및 제 2 영역으로 구성되고, 상기 제 1 및 제 2 영역은 액정 응답 속도가 다를 수 있다.
상기 액정 디스플레이 장치는 상기 화소를 구동시키는 화소 구동부를 포함하되, 상기 화소 구동부의 TFT(Thin Film Transistor)는 상기 제 1 및 제 2 영역에 동일한 전압을 제공하여 상기 화소를 구동시킬 수 있다.
상기 화소 구동부는 상기 화소에 상기 화상 신호를 전달하는 신호 전달 배선; 및 상기 화소의 액정에 전압을 공급하는 TFT를 포함할 수 있다.
상기 콘트롤러는 상기 입력되는 영상 프레임을 상기 적어도 두 개의 서브 프레임으로 시분할하는 영상 분할부; 및 상기 시분할된 서브 프레임 별로 화상 신호를 분할하는 신호 분할부를 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 영역은 pretilt angle이 서로 다를 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 영역은 cell-gap이 서로 다를 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 영역의 화소 전극은 미세 패턴이 서로 다를 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 영역의 화소 전극은 상기 미세 패턴의 주기 또는 폭이 서로 다를 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 영역의 화소 전극은 화소 분할용 ITO pattern 또는 돌기를 가질 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 영역의 화소 전극의 화소 분할용 기재간의 간극이 서로 다를 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 디스플레이 방법은 입력되는 영상 프레임을 적어도 두 개의 서브 프레임으로 시분할하고, 각 서브 프레임별로 화상 신호를 분할하는 시분할 단계; 및 상기 시분할된 화상 신호를 기반으로 영상을 디스플레이하는 디스플레이 단계를 포함하되, 상기 디스플레이 단계는 액정 응답 속도가 다른 제 1 및 제 2 영역으로 구성된 화소를 구동시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 화소 구동 단계는 화소를 구동시키기 위한 TFT(Thin Film Transistor)를 상기 화소와 연결하여 동일한 전압을 상기 제 1 및 제 2 영역에 제공하여 상기 화소를 구동시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 시분할 단계는 상기 입력되는 영상 프레임을 상기 적어도 두 개의 서브 프레임으로 시분할하는 영상 분할 단계; 및 상기 시분할된 서브 프레임 별로 화상 신호를 분할하는 신호 분할 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 영역은 pretilt angle이 서로 다를 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 영역은 cell-gap이 서로 다를 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 영역의 화소 전극은 미세 패턴이 서로 다를 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 영역의 화소 전극은 상기 미세 패턴의 주기 또는 폭이 서로 다를 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 영역의 화소 전극은 화소 분할용 ITO pattern 또는 돌기를 가질 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 영역의 화소 전극의 화소 분할용 기재간의 간극이 서로 다를 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 입력되는 영상 프레임을 적어도 두 개의 서브 프레임으로 시분할하고, 각 서브 프레임별로 화상 신호를 분할하는 콘트롤러; 상기 분할된 화상 신호를 기반으로 아날로그 화상 신호를 발생하여 액정 표시(LCD) 패널의 화소에 제공하는 데이터 구동부; 상기 분할된 화상 신호를 기반으로 스캔 펄스를 순차적으로 발생하여 게이트라인에 공급하는 게이트 구동부; 및 상기 게이트 구동부 및 상기 데이터 구동부의 제어 신호에 따라 디스플레이하는 액정 표시(LCD) 패널을 포함하되, 상기 액정 표시 패널의 각 화소(pixel)는 제 1 및 제 2 영역으로 구성되고, 상기 제 1 및 제 2 영역은 액정 응답 속도가 서로 다를 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 디스플레이 방법은 화소를 두 영역으로 구분하고, 각 영역의 액정 응답 속도를 다르게 하는 기술이 적용될 수 있다. 즉, 본 발명의 디스플레이 방법은 입력되는 영상 프레임을 적어도 두 개의 서브 프레임으로 시분할하고, 각 서브 프레임별로 화상 신호를 분할하는 시분할 단계; 상기 분할된 화상 신호를 기반으로 아날로그 화상 신호를 발생하여 액정 표시(LCD) 패널의 화소에 제공하는 데이터 구동 단계; 상기 분할된 화상 신호를 기반으로 스캔 펄스를 순차적으로 발생하여 게이트라인에 공급하는 게이트 구동 단계; 및 상기 게이트 구동 단계 및 상기 데이터 구동 단계의 제어 신호에 따라 액정 응답 속도가 다른 제 1 및 제 2 영역으로 구성된 화소를 구동하여 영상을 디스플레이하는 디스플레이 단계를 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 시분할 디스플레이 방법은 화소 분할 기술이 적용되지 않고, 서브 프라임 시분할 방식으로 구현될 수 있다. 즉, 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있도록 입력되는 영상 프레임을 복수의 서브 프레임(f1, f2, f3, ... fn)으로 변환하여 디스플레이하는 디스플레이 장치에서의 시분할 디스플레이 방법에 있어서, 상기 입력되는 프레임을 구성하는 화소들 중 각각의 화소에 대한 입력 영상 신호로부터 휘도가 서로 다른 복수의 영상 신호 - 상기 복수의 영상 신호들의 휘도의 평균은 상기 입력 영상 신호의 휘도와 실질적으로 동일함 - 들을 생성하는 단계(Sa1); 상기 생성된 각 화소의 복수의 영상 신호들의 계조를 기반으로 각각의 서브 프레임 - 상기 생성된 영상 신호의 개수와 서브 프레임의 개수는 서로 대응함 - 에 대한 계조를 결정하는 단계(Sa2); 상기 결정된 서브 프레임의 계조와 상기 생성된 복수의 영상 신호를 기반으로 복수의 서브 프레임을 생성하는 단계(Sa3); 및 상기 생성된 서브 프레임을 디스플레이하는 단계(Sa4)를 포함하되, 상기 서브 프레임에 적용되는 계조는 실질적인 black 계조(0 또는 0에 근접한 계조), 실질적인 white 계조(255 또는 255에 근접한 계조), 및 가변적인 중간 계조(M)를 포함하여 3가지 이내의 계조들의 조합으로 구성될 수 있다.
상기 서브 프레임의 계조의 순서는 어두운 계조부터 밝은 계조 순이거나, 밝은 계조부터 어두운 계조 순이거나, 또는 상기 두 가지 순서를 순환시킨 순서일 수 있다.
상기 계조 결정 단계(Sa2)는 상기 서브 프레임의 계조를 변화시키면서 나타나는 평균 휘도를 측정하여 상기 중간 계조(M)를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 계조 결정 단계(Sa2)는 상기 서브 프레임의 각 화소의 복수의 영상 신호의 계조 값에 대응하는 정규화된 계조 값을 상기 서브 프레임의 계조로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 입력되는 프레임을 시분할하여 4개의 서브 프레임을 생성하되, 상기 각 화소의 복수의 영상 신호의 계조 레벨에 따라 상기 서브 프레임을 4가지 영역(저계조 영역, 중계조 영역, 고계조 영역, 최고계조 영역)으로 구획하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 서브 프레임 생성 단계(Sa3)는 (a) 저계조 영역(0~255,0,0,0) - 저계조 영역(a,b,c,d)는 저계조 영역에 속하는 화소에 대해, a는 제 1 서브 프레임, b는 제 2 서브 프레임, c는 제 3 서브 프레임, d는 제 4 서브 프레임에서 구현하되, 0~255는 입력되는 영상의 계조에 따라 대응되는 세부 계조 레벨대로 가변되는 구간을 의미하고, 0은 0의 계조 값 또는 0에 근접한 계조로, 255는 255의 계조 값 또는 255에 근접한 계조로 구현하는 것을 의미함 -, 중계조 영역(255,0~255,0,0), 고계조 영역(255,255,0~255,0) 및 최고계조 영역(255,255,255,0~255)으로 구현하는 방식; (b) 저중계조 영역(0~255, 0~255, 0, 0), 고계조 영역 (255, 255, 0~255, 0), 최고 계조 영역 (255, 255, 255, 0~255)으로 구현하는 방식; (c) 저계조 영역 (0~255, 0, 0, 0), 중고계조 영역 (255, 0~255, 0~255, 0), 최고계조 영역 (255, 255, 255, 0~255)으로 구현하는 방식; (d) 저계조 영역 (0~255, 0, 0, 0), 중계조 영역 (255, 0~255, 0, 0), 고-최고계조 영역(255, 255, 0~255, 0~255)으로 구현하는 방식; 및 (e) 전 계조 영역에 대해 모든 서브 프레임(0~255, 0~255, 0~255, 0~255) 상에 구현하는 방식; 중 적어도 어느 하나를 선택하여 상기 서브 프레임을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 시분할 디스플레이 방법은 디스플레이 동영상 개선을 위한 고속 프레임 알고리즘과 통합하여 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 영상 신호 생성 단계(Sa1) 이전에 상기 입력되는 프레임에 대해 고속 프레임 알고리즘을 적용하는 단계를 더 포함하되, 상기 고속 프레임 알고리즘 적용 단계는, 연속되는 입력 프레임을 기반으로 인터폴레이션(interpolation)을 수행하여 4개의 고속 서브 프레임으로 분할하는 단계; 상기 고속 서브 프레임간의 신호 변화량을 산출하는 단계; 및 상기 산출 결과, 상기 변화량이 크면 고속 프레임 알고리즘을 수행하고, 상기 변화량이 작으면 상기 고속 프레임 알고리즘을 수행하지 않고, 상기 영상 신호 생성 단계(Sa1)로 넘어가는 단계를 포함할 수 있다.
상기 고속 프레임 알고리즘은 상기 고속 서브 프레임의 화소에 200 계조 이상 되는 계조가 포함되어 있는지 판단하는 단계; 및 상기 200 계조 이상 되는 계조를 포함하지 않는 화소는 바로 상기 영상 신호 생성 단계(Sa1)로 넘어가고, 상기 200 계조 이상 되는 계조를 포함하는 화소는 변화를 가하지 않고 직접 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 시분할 디스플레이 방법은 상기 영상 신호 생성 단계(Sa1) 이전에, 상기 입력되는 프레임에 대해 고속 프레임 알고리즘을 적용하는 단계를 더 포함하되, 상기 고속 프레임 알고리즘 적용 단계는 연속되는 입력 프레임을 기반으로 인터폴레이션(interpolation)을 수행하여 4개의 고속 서브 프레임으로 분할하는 단계; 상기 고속 서브 프레임의 평균 휘도를 기반으로 상기 영상 신호 생성 단계(Sa1) 내지 상기 서브 프레임 생성 단계(Sa3)를 수행하여 생성된 서브 프레임의 각 화소에 인가되는 신호를 생성하는 단계; 및 상기 서브 프레임의 각 화소의 복수의 영상 신호를 기반으로 가장 높은 계조를 가지고 있는 서브 프레임이 최초 출력되도록 상기 생성된 서브 프레임의 순서를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 시분할 디스플레이 방법은 연속된 두 프레임을 믹싱하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 디스플레이하는 시분할 디스플레이 방법에서, 입력 영상 프레임의 평균 휘도와 동일한 평균 휘도를 가지면서, 상기 입력 영상 프레임을 유사한 휘도를 가진 적어도 하나의 인접 화소들로 공간 디더링(dithering)되도록 영상 처리하는 디더링 단계(Sb1); 상기 공간 디더링(dithering)된 화소의 영상 신호에 대해, 다음 프레임에서는 화소의 어두움과 밝음을 교환하여 연속된 두 프레임 휘도가 믹싱되도록 하는 믹싱 단계(Sb2); 및 각 화소별로 결정된 서브 프레임의 계조를 기반으로 상기 믹싱된 프레임을 분할하여 복수 개의 서브 프레임을 생성하는 단계(Sb3)를 포함할 수 있다.
상기 서브 프레임 생성 단계는 어두운 계조, 밝은 계조, 중간 계조의 3 가지 계조 레벨로 디스플레이되도록 서브 프레임 영상 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 믹싱 단계(Sb2)는 상기 입력되는 프레임을 짝수 프레임과 홀수 프레임으로 구분하는 단계; 및 상기 홀수 프레임의 화소 및 상기 홀수 프레임과 이웃하는 짝수 프레임의 대응하는 화소에 대해, 하나의 화소에는 밝은 계조를 포함하는 프레임 신호인 업 프레임 계조 신호를 부여하고, 다른 하나의 화소에는 어두운 계조를 포함하는 프레임 신호인 다운 프레임 계조 신호를 부여하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 계조 신호 부여 단계는 상기 홀수 프레임의 (i,j)번째 화소에 대해, i+j가 홀수이면, 상기 업 프레임 계조 신호를 부여하고, i+j가 짝수이면, 상기 다운 프레임 계조 신호를 부여하며, 상기 짝수 프레임의 (i,j)번째 화소에 대해, i+j가 홀수이면, 상기 다운 프레임 계조 신호를 부여하고, i+j가 짝수이면, 상기 업 프레임 계조 신호를 부여하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 계조 신호 부여 단계는 상기 입력 프레임의 각 화소의 색상에 따라 구분하는 단계; 상기 각 화소가 G 화소인 경우 상기 믹싱 단계(Sb2)를 수행하지 않고, 상기 각 화소가 B 또는 R 화소인 경우, 상기 B 또는 R 화소의 계조가 Rm(R 화소의 최고 계조값) 또는 Bm(B 화소의 최고 계조값) 보다 큰 H 영역, 다운 프레임의 계조가 주로 바뀌는 M 영역 및 업 프레임의 계조가 주로 바뀌는 G 영역으로 구분하는 단계; 및 상기 구분된 영역에 대해 상기 H 영역에 속하는 화소는 상기 믹싱 단계(Sb2)를 수행하지 않고, 상기 M 및 G 영역에 속하는 화소는 서로 다른 형태의 업 프레임 계조 신호 및 다운 프레임 계조 신호를 부여하는 단계를 포함할 수 있다.
입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있는 시분할 디스플레이 방법에 있어서, 상기 입력 영상 신호의 각 화소의 계조를 기반으로 복수의 미리 입력된 룩업 테이블 또는 영상 변환 로직을 통하여 복수의 서브 프레임 계조 분할 방식을 제공하는 단계(Sc1); 상기 입력 영상 신호의 각 화소에 해당되는 R, G, B 계조 레벨의 상대적인 크기를 분석하는 단계(Sc2); 및 상기 분석된 R, G, B 계조의 상대적인 크기에 따라 상기 복수의 서브 프레임의 계조 분할 방식 중에서 서로 다른 서브 프레임 분할 방식을 R, G, B 화소에 각각 적용하는 단계(Sc3)를 포함할 수 있다.
상기 서브 프레임 분할 방식 적용 단계(Sc3)는 상기 크기 분석 결과, 가장 낮은 계조 값을 갖는 제 1 색상의 화소에 대해서는 측면 감마 곡선이 낮은 값을 갖는 분할 방식을 적용하고, 상기 제 1 색상이 아닌 색상의 화소에 대해서는 측면 감마 곡선이 높은 값을 갖는 방식을 적절히 혼합하여 사용하는 디더링(dithering) 방식을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 서브 프레임 분할 방식 적용 단계(Sc3)는 각 화소의 서브 프레임에 해당하는 복수의 계조들은 실질적인 black 계조(0 또는 0에 근접한 계조), 실질적인 white 계조(255 또는 255에 근접한 계조) 및 가변하는 중간 계조(M)를 포함하도록 입력되는 영상 프레임을 복수의 서브 프레임으로 분할하는 단계를 포함하되, 상기 입력 프레임은 상기 복수의 계조들 중 상기 중간 계조(M)로 디스플레이되는 서브 프레임 수가 1개 내지 n개가 되도록 분할되고, 상기 중간 계조(M)는 상기 서브 프레임의 계조를 변화시키면서 나타나는 평균 휘도를 측정하여 결정될 수 있다.
상기 입력되는 프레임을 시분할하여 4개의 서브 프레임을 생성하되,
상기 각 화소의 복수의 영상 신호의 계조 레벨에 따라 상기 서브 프레임을 4가지 영역(저계조 영역, 중계조 영역, 고계조 영역, 최고계조 영역)으로 구획하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 서브 프레임 계조 분할 방식은 (a) 저계조 영역(0~255,0,0,0) - 저계조 영역(a,b,c,d)는 저계조 영역에 속하는 화소에 대해, a는 제 1 서브 프레임, b는 제 2 서브 프레임, c는 제 3 서브 프레임, d는 제 4 서브 프레임에서 구현하되, 0~255는 입력되는 영상의 계조에 따라 대응되는 세부 계조 레벨대로 가변되는 구간을 의미하고, 0은 0의 계조 값 또는 0에 근접한 계조로, 255는 255의 계조 값 또는 255에 근접한 계조로 구현하는 것을 의미함 -, 중계조 영역(255,0~255,0,0), 고계조 영역(255,255,0~255,0) 및 최고계조 영역(255,255,255,0~255)으로 분할하는 방식; (b) 저중계조 영역(0~255, 0~255, 0, 0), 고계조 영역 (255, 255, 0~255, 0), 최고 계조 영역 (255, 255, 255, 0~255)으로 분할하는 방식; (c) 저계조 영역 (0~255, 0, 0, 0), 중고계조 영역 (255, 0~255, 0~255, 0), 최고계조 영역 (255, 255, 255, 0~255)으로 분할하는 방식; (d) 저계조 영역 (0~255, 0, 0, 0), 중계조 영역 (255, 0~255, 0, 0), 고-최고계조 영역(255, 255, 0~255, 0~255)으로 분할하는 방식; 및 (e) 전 계조 영역에 대해 모든 서브 프레임(0~255, 0~255, 0~255, 0~255) 상에 디스플레이되도록 분할하는 방식을 포함할 수 있다.
상기 서브 프레임 분할 방식 적용 단계(Sc3)는 상기 크기 분석 결과, 가장 낮은 계조 값을 갖는 제 1 색상의 화소에 대해서는 상기 (a) 방식을 적용하고, 상기 서브 프레임의 화소의 색상이 제 2 색상인 경우, 상기 제 2 색상의 화소의 인접 화소 중 상기 제 2 색상의 화소와 상기 제 1 색상의 화소의 계조값의 차에 비례하는 개수만큼의 상기 인접 화소에 대해 상기 (b),(c),(d) 및 (e) 방식 중 어느 하나를 적용하는 방식을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 시분할 디스플레이 방법을 구현하기 위하여 액정의 응답속도를 제한할 수 있다. 즉, 입력되는 영상 프레임을 복수의 서브 프레임으로 시분할하고, 각 서브 프레임별로 화상 신호를 분할하는 시분할 단계; 및 상기 분할된 화상 신호를 기반으로 영상을 디스플레이하는 디스플레이 단계를 포함하되, 상기 영상을 디스플레이하는 패널의 각 화소(pixel)의 black 이미지와 white 이미지간의 액정의 응답 속도(Ton + Toff)가 10 msec 보다 작은 값을 가지는 것이 바람직하다.
상기한 목적을 달성하기 위한 액정 디스플레이 장치는 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있도록 입력되는 영상 프레임을 복수의 서브 프레임(f1, f2, f3, ... fn)으로 변환하여 디스플레이하는 액정 디스플레이 장치에 있어서, 상기 입력되는 프레임을 구성하는 화소들 중 각각의 화소에 대한 입력 영상 신호로부터 휘도가 서로 다른 복수의 영상 신호 - 상기 복수의 영상 신호들의 휘도의 평균은 상기 입력 영상 신호의 휘도와 실질적으로 동일함 - 들을 생성하는 영상 신호 생성부; 상기 생성된 각 화소의 복수의 영상 신호들의 계조를 기반으로 각각의 서브 프레임 - 상기 생성된 영상 신호의 개수와 서브 프레임의 개수는 서로 대응함 - 에 대한 계조를 결정하는 계조 결정부; 상기 결정된 서브 프레임의 계조와 상기 생성된 복수의 영상 신호를 기반으로 복수의 서브 프레임을 생성하는 서브 프레임 생성부; 및 상기 생성된 서브 프레임을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하되, 상기 서브 프레임에 적용되는 계조는 실질적인 black 계조(0 또는 0에 근접한 계조), 실질적인 white 계조(255 또는 255에 근접한 계조), 및 가변하는 중간 계조(M)를 포함하여 3가지 이내의 계조들의 조합으로 구성될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 액정 디스플레이 장치는 연속된 두 프레임을 믹싱할 수 있다. 즉, 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 디스플레이하는 액정 디스플레이 장치에서, 입력 영상 프레임의 평균 휘도와 동일한 평균 휘도를 가지면서, 상기 입력 영상 프레임을 유사한 휘도를 가진 적어도 하나의 인접 화소들로 공간 디더링(dithering)되도록 영상 처리하는 디더링부; 상기 공간 디더링(dithering)된 화소의 영상 신호에 대해, 다음 프레임에서는 화소의 어두움과 밝음을 교환하여 연속된 두 프레임 휘도가 믹싱되도록 하는 믹싱부; 각 화소별로 결정된 서브 프레임의 계조를 기반으로 상기 믹싱된 프레임을 분할하여 복수 개의 서브 프레임을 생성하는 서브 프레임 생성부를 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 액정 디스플레이 장치는 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있는 액정 디스플레이 장치에 있어서, 상기 입력 영상 신호의 각 화소의 계조를 기반으로 복수의 미리 입력된 룩업 테이블 또는 영상 변환 로직을 통하여 상기 복수의 서브 프레임 계조 분할 방식을 제공하는 구동 회로부; 상기 입력 영상 신호의 각 화소에 해당되는 R, G, B 계조 레벨의 상대적인 크기를 분석하는 계조 레벨 분석부; 및 상기 분석된 R, G, B 계조의 상대적인 크기에 따라 상기 복수의 서브 프레임의 계조 분할 방법(함수) 중에서 서로 다른 서브 프레임 분할 방법을 R, G, B 화소에 각각 적용하는 서브 프레임 분할 방법 적용부를 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 액정 디스플레이 장치는 액정의 응답속도를 제한하는 것이 바람직하다. 즉, 입력되는 영상 프레임을 복수의 서브 프레임으로 시분할하고, 각 서브 프레임별로 화상 신호를 분할하는 콘트롤러; 및 상기 분할된 화상 신호를 기반으로 영상을 디스플레이하는 디스플레이 패널을 포함하되, 상기 디스플레이 패널의 각 화소(pixel)의 black 이미지와 white 이미지간의 액정의 응답 속도(Ton + Toff)가 10 msec 보다 작은 것이 바람직 하다.
상기 패널의 TFT(Thin Film Transistor)의 0 gray 전압(V0gray)과 공통 전압(Vcom)의 차이가 0.7 볼트보다 작을 수 있다.
상기 패널의 화소는 액정 디렉터(director)의 장축 및 단축 방향의 유전 상수의 비가 0.6인 저 유전율의 이방성 액정으로 이루어질 수 있다.
상기 패널의 TFT의 white 전압(Vmax)이 상기 공통 전압(Vcom)보다 7 볼트 이상 더 클 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시분할 디스플레이 방법은 디스플레이 패널을 복수의 영역으로 분할하여 구동하는 기술을 이용할 수 있다. 즉, 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있도록 입력 영상 프레임을 복수의 서브 프레임으로 시분할하여 디스플레이하는 시분할 디스플레이 방법에 있어서, 복수의 영역으로 분할되어 독립적으로 구동되는 디스플레이 패널의 상기 복수의 영역이 하나의 프레임 시간 - 상기 프레임 시간은 적어도 두 개의 시간 구간을 포함함 - 내에서 각각 서로 다른 시간 구간 동안 구동되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 시분할 디스플레이 방법은 상기 제어된 신호를 기반으로 상기 서브 프레임을 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 입력 영상 프레임을 제 1 서브 프레임 및 제 2 서브 프레임으로 시분할하고, 상기 하나의 프레임 시간을 4 개의 프레임 시간 구간으로 시분할하여 제 1 내지 제 4 사분할 프레임 시간 구간으로 분할하며, 상기 디스플레이 패널을 제 1 영역과 제 2 영역으로 공간적으로 분할하여 독립적으로 디스플레이하되, 상기 제 1 영역은 제 1 및 제 2 사분할 프레임 시간 구간에 구동되고, 제 2 영역은 제 3 및 제 4 사분할 프레임 시간 구간 동안 구동될 수 있다.
상기 제 1 영역은 상기 디스플레이 패널의 상측 1/2영역이고, 상기 제 2 영역은 상기 디스플레이 패널의 하측 1/2 영역일 수 있다.
상기 제 1 영역은 상기 디스플레이 패널의 게이트 라인의 홀수번째 라인과 대응되는 영역이고, 상기 제 2 영역은 상기 디스플레이 패널의 게이트 라인의 짝수번째 라인과 대응되는 영역일 수 있다.
상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 각각 할당된 구동 시간 동안 적어도 두 번의 시분할 구동을 수행하되, 상기 각 영역 내에 포함된 각각의 화소에 인가되는 서로 다른 시분할 신호가 디스플레이되는 시간은 하나의 프레임 시간을 기준으로 비대칭적인 비율로 디스플레이될 수 있다.
상기 각 영역의 각각의 화소에 인가되는 서로 다른 시분할 신호가 디스플레이되는 시간은 하나의 프레임 시간을 기준으로 1:3의 비율로 디스플레이될 수 있다.
상기 제 1 영역은 제 1 사분할 프레임 시간 구간 동안 제 1 제어 신호로 디스플레이되고, 상기 제 1 사분할 프레임 시간 구간을 제외한 나머지 사분할 프레임 시간 구간 동안은 제 2 제어 신호로 디스플레이되며, 상기 제 2 영역은 제 3 사분할 프레임 시간 구간 동안 제 3 제어 신호로 디스플레이되고, 상기 제 3 사분할 프레임 시간을 제외한 나머지 사분할 프레임 시간 구간 동안은 제 4 제어 신호로 디스플레이될 수 있다.
상기 제 1 영역의 각 화소는 상기 제 1 제어 신호 및 상기 제 2 제어 신호로 디스플레이될 때, 서로 다른 계조로 디스플레이되고, 상기 제 2 영역의 각 화소는 상기 제 3 제어 신호 및 상기 제 4 제어 신호로 디스플레이될 시, 서로 다른 계조로 디스플레이될 수 있다.
상기 제어 단계는 상기 입력 영상 프레임의 계조를 기준으로 계조가 제 1 계조보다 낮은 L 영역, 상기 제 1 계조보다 높고 제 2 계조보다 낮은 M 영역 및 상기 제 2 계조보다 높은 H 영역으로 분류하는 단계; 및 상기 L 영역, M 영역 및 H 영역이 서로 다른 서브 프레임 신호 및 서로 다른 계조로 구동되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
(i) 상기 L 영역은 상기 제 1 사분할 프레임 시간 구간에 0 내지 255 사이에서 가변하는 계조로, 나머지 사분할 프레임 시간 구간에는 0의 계조로 디스플레이되도록 제어하고, (ii) 상기 M 영역은 4개의 사분할 프레임 시간 구간에서 모두 0 내지 255 사이에서 가변하는 계조로 디스플레이되도록 제어하며, (iii) 상기 H 영역은 상기 제 1 사분할 프레임 시간 구간에 0 내지 255 사이에서 가변하는 계조로, 나머지 사분할 프레임 시간 구간에는 255의 계조로 디스플레이되도록 제어할 수 있다.
상기 L,M 및 H의 각 영역이 구동되도록 할당된 사분할 프레임 시간 구간에 실질적으로 디스플레이 패널에 인가되는 서브 프레임 데이터는 상기 입력 신호의 계조가 증가함에 따라 증가하거나 또는 감소하도록 제어될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있도록 입력 영상 프레임을 복수의 서브 프레임으로 시분할하여 디스플레이하는 액정 디스플레이 장치에 있어서, 복수의 영역으로 분할되어 독립적으로 구동되는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널의 상기 복수의 영역이 하나의 프레임 시간 - 상기 프레임 시간은 적어도 두 개의 시간 구간을 포함함 - 내에서 각각 서로 다른 시간 구간 동안 구동되도록 제어하는 콘트롤러를 포함할 수 있다.
상기 액정 디스플레이 장치는 상기 콘트롤러의 제어 신호를 기반으로 아날로그 화상 신호를 발생하여 상기 디스플레이 패널의 화소에 제공하는 데이터 구동부; 및 상기 제어 신호를 기반으로 스캔 펄스를 순차적으로 발생하여 게이트 라인에 공급하는 게이트 구동부를 더 포함하되, 상기 게이트 라인의 짝수 라인 배선과 홀수 라인 배선이 별도로 구동 가능하도록 쉬프트 레지스터(shift resister) 구조를 가질 수 있다.
상기 입력 영상 프레임을 제 1 서브 프레임 및 제 2 서브 프레임으로 시분할하고, 상기 하나의 프레임 시간을 4 개의 프레임 시간 구간으로 시분할하여 제 1 내지 제 4 사분할 프레임 시간 구간으로 분할하며, 상기 디스플레이 패널을 제 1 영역과 제 2 영역으로 공간적으로 분할하여 독립적으로 디스플레이하되, 상기 제 1 영역은 제 1 및 제 2 사분할 프레임 시간 구간에 구동되고, 제 2 영역은 제 3 및 제 4 사분할 프레임 시간 구간 동안 구동될 수 있다.
상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 각각 할당된 구동 시간 동안 적어도 두 번 시분할 구동을 수행하되, 상기 각 영역 내에 포함된 각각의 화소에 인가되는 서로 다른 시분할 신호가 디스플레이되는 시간은 하나의 프레임 시간을 기준으로 비대칭적인 비율로 디스플레이될 수 있다.
상기 콘트롤러는 상기 입력 영상 프레임의 계조를 기준으로 계조가 제 1 계조보다 낮은 L 영역, 상기 제 1 계조보다 높고 제 2 계조보다 낮은 M 영역 및 상기 제 2 계조보다 높은 H 영역으로 분류하는 영역 분류부; 및 상기 L 영역, M 영역 및 H 영역이 서로 다른 서브 프레임 신호 및 서로 다른 계조로 구동되도록 제어할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시분할 디스플레이 방법은 온도에 따라 영상 신호에 보상 값을 적용하는 기술을 이용할 수 있다. 즉, 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있도록 입력 영상 프레임을 복수의 서브 프레임으로 분할하여 디스플레이하는 시분할 디스플레이 방법에 있어서, 상기 입력되는 영상 신호에 대해 온도값을 고려한 신호 변경을 가하여 상기 입력 영상 신호의 보상 값을 생성하는 단계; 상기 영상 신호의 보상 값을 기반으로 상기 복수의 서브 프레임 신호로 시분할하는 시분할 단계; 및 상기 시분할된 서브 프레임 신호를 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 보상 값 생성 단계는 디스플레이 장치의 내부 및 외부 온도를 센싱하는 단계; 및 상기 센싱된 온도를 기반으로 상기 보상 값을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 보상 값은 온도에 따른 휘도 보상값, 감마 보상값 및 콘트라스트 보상값 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
복수의 영역으로 분할되어 독립적으로 구동되는 디스플레이 패널의 상기 복수의 영역이 하나의 프레임 시간 내에서 각각 서로 다른 구간 동안 구동되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있도록 입력 영상 프레임을 복수의 서브 프레임으로 분할하여 디스플레이하는 액정 디스플레이 장치에 있어서, 상기 입력되는 영상 신호에 대해 온도값을 고려한 신호 변경을 가하여 상기 입력 영상 신호의 보상 값을 생성하는 보상 값 생성부; 상기 영상 신호의 보상 값을 기반으로 상기 복수의 서브 프레임 신호로 시분할하는 콘트롤러; 및 상기 시분할된 서브 프레임 신호를 디스플레이하는 패널을 포함할 수 있다.
본 발명의 액정 디스플레이 장치 및 시분할 디스플레이 방법에 따르면, 화소가 액정의 응답 속도가 다른 두 개 이상의 영역으로 이루어지도록 함으로써, 시분할 기술 적용시 자동으로 공간 분할 효과를 나타내는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 액정 디스플레이 장치 및 시분할 디스플레이 방법에 따르면, 실제 시분할 기술을 적용하지만, 패널(panel)은 공간 분할 효과를 가질 수 있고, 측면 화질은 시분할과 공간분할 효과가 복합적으로 작용하여 종래의 시분할 기술보다 월등히 측면 시인성이 개선되는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명의 액정 디스플레이 장치 및 시분할 디스플레이 방법에 따르면, 화소의 유효 면적인 개구율이 감소하는 문제점을 해소할 수 있고, 결과적으로 LCD의 제조 원가 절감 효과가 있고, 또한, 투과율 감소에 의한 소비 전력 증가 문제를 해결하는 효과가 있다.
본 발명의 시분할 디스플레이 방법 및 액정 디스플레이 장치에 따르면, 시분할시 정면 시인성이 동일하면서도, 측면 시인성을 제고할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 시분할 디스플레이 방법 및 액정 디스플레이 장치에 따르면, 온도에 따른 휘도 변화에 민감하게 반응한다는 문제, 감마 튜닝(gamma tuning)이 쉽지 않다는 문제 및 고 프레임 주파수(high frame frequency) 방식 및 시분할 방식의 3D 기술과 충돌한다는 문제를 극복하는 효과가 있다.
본 발명의 시분할 디스플레이 방법 및 액정 디스플레이 장치에 따르면, 디스플레이 장치의 화소에 인가되는 신호의 시간을 조절하여 한 프레임 동안 두 번씩 writing되는 120Hz 시분할 구동을 수행하여 240Hz 시분할의 구동 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 시분할 디스플레이 방법 및 액정 디스플레이 장치에 따르면, 온도에 따라 영상 신호에 보상 값을 적용하여 사용자가 현재 온도에 적합한 최적의 화질로 영상을 시청할 수 있고, 크로스 토크의 발생률을 감소시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 콘트롤러를 구체적으로 나타낸 상세블록도,
도 3a는 VA 액정 셀(cell)의 전압 인가시 고속 및 저속 응답 액정의 응답 파형을 나타낸 그래프,
도 3b는 VA 액정 셀(cell)에 4msec 동안 On 전압 인가시 고속 및 저속 응답 액정의 응답 파형을 나타낸 그래프,
도 4는 240Hz 시분할 구동을 할 때, V_rms 값에 따른 휘도의 변화를 나타낸 그래프,
도 5는 다양한 시분할 구동 신호와 액정 응답 파형을 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 화소 구동부와 화소와의 연결 관계를 구체적으로 나타낸 블록도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치에 있어서, 서로 다른 액정 반응 속도를 나타내도록 하기 위해, pretilt angle이 다른 두 영역을 형성하는 것을 설명하기 위한 개념도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 화소 구동부의 TFT와 화소와의 연결 관계를 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 콘트롤러를 구체적으로 나타낸 상세블록도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 프레임 시분할 방식을 설명하기 위한 개념도,
도 12는 목표 계조에 따른 각 서브 프레임의 계조를 실험적으로 결정하기 위한 그래프,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 입력 신호를 수신한 후로부터 신호 출력까지의 동작을 나타낸 흐름도,
도 14은 함수 f와 관련된 그래프와 도표,
도 15a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 영역에 따른 서브프레임별 계조 인가 방식의 정면 감마 곡선과 측면 감마 곡선을 나타낸 그래프,
도 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 서브 프레임 생성부를 구체적으로 나타낸 상세블록도,
도 16a는 VA 액정 셀(cell)의 전압 인가시 고속 및 저속 응답 액정의 응답 파형을 나타낸 그래프,
도 16b는 VA 액정 셀(cell)에 4msec 동안 On 전압 인가시 고속 및 저속 응답 액정의 응답 파형을 나타낸 그래프,
도 16c는 패널의 온도 분포의 예시적인 모습을 나타낸 도면,
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 two frame 믹싱부와 서브 프레임 시분할부의 연동 관계를 설명하기 위한 블록도,
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 two frame 믹싱의 개념을 설명하기 위한 도면,
도 19는 휘도 플리커와 색상 플리커의 개념을 설명하기 위한 도면,
도 20a는 B 화소의 목표 계조에 대한 업/다운 프레임 계조에 따른 특성을 통해 영역을 구분한 그래프,
도 20b는 G 화소의 목표 계조에 대한 업/다운 프레임 계조에 따른 특성을 통해 영역을 구분한 그래프,
도 20c는 R 화소의 목표 계조에 대한 업/다운 프레임 계조에 따른 특성을 통해 영역을 구분한 그래프,
도 21는 본 발명의 일 실시예에 따른 two frame 믹싱부를 구체적으로 나타낸 상세블록도,
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 고속 프레임 알고리즘 적용부와 서브 프레임 시분할부의 연동 관계를 설명하기 위한 블록도,
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 프레임 알고리즘의 동작을 나타낸 흐름도,
도 24은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 프레임 알고리즘의 동작을 나타낸 흐름도,
도 25은 액정 응답 속도와 시인성과의 관계를 나타낸 그래프,
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 패널의 TFT와 화소에 있어서, 전압 및 커패시턴스의 관계를 설명하기 위한 도면,
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 28는 240Hz 시분할 구동 방식과 120Hz 시분할 구동 방식을 설명하기 위한 도면,
도 29는 240Hz 시분할 구동 방식과 120Hz 시분할 구동 방식에 따른 측면 시인성 수준을 나타내기 위한 그래프,
도 30는 240Hz 시분할 구동 방식과 120Hz 시분할 구동 방식에 따른 시인성 지수를 나타낸 표,
도 31는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 패널 구조를 도시한 도면,
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 패널 구조를 도시한 도면,
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 디스플레이 방법의 구동 원리를 설명하기 위한 도면,
도 34는 본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 디스플레이 방법의 구동 원리를 설명하기 위한 도면,
도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 콘트롤러를 구체적으로 나타낸 상세블록도,
도 36은 본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 디스플레이 방법에 따른 측면 시인성 수준을 나타내기 위한 그래프,
도 37은 본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 디스플레이 방법에 따른 시인성 지수를 나타낸 표,
도 38은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 39는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 보상 값 생성부를 구체적으로 나타낸 상세블록도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
한 화소 내에서 응답 속도가 다른 영역을 형성하여 신호를 전달하는 액정 디스플레이 장치
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치는 콘트롤러(2122) 및 디스플레이 패널(120)을 포함할 수 있다. 또한, 액정 디스플레이 장치는 게이트 구동부(2124), 데이터 구동부(2126)를 더 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 콘트롤러(2122)는 입력되는 영상 프레임의 프레임 주파수를 배속시켜 두 개 이상의 서브 프레임으로 시분할한다. 콘트롤러(2122)는 각 서브 프레임의 화소(pixel)와 관련된 영상 신호도 서브 프레임별로 분할한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 콘트롤러(2122)는 60Hz 영상 신호를 표시하는 디스플레이 방식에 대해, 각 프레임 안에 복수 개의 서브 프레임을 가지고 복수의 영상으로 분할하여 영상 신호를 생성할 수 있다. 이때, 상기 입력 영상 신호를 통상적으로 2개, 3개, 4개로 분할할 수 있다. 측면 시인성 관점에서는 서브 프레임의 수가 증가할수록 측면 화질 향상이 커지므로 4개의 서브 프레임을 가지는 것이 바람직할 수 있다. 4개의 서브 프레임을 가지는 경우, 60Hz의 영상 프레임은 240Hz의 서브 프레임으로 분할될 수 있고, 영상 신호 역시, 각 서브 프레임마다 각각의 화상 신호로 분할될 수 있다.
디스플레이 패널(2128)은 콘트롤러(2122)에서 분할된 영상 신호를 기반으로 영상을 디스플레이한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 콘트롤러(2122)는 각 서브 프레임별로 분할된 영상 신호를 각 서브프레임의 화소 위치에 따라 서로 다른 룩업 테이블을 적용하여 계조 데이터 신호를 생성하여 출력할 수 있다. 즉, 콘트롤러(2122)는 게이트 구동부(2124)의 게이트 구동 제어 신호와 데이터 구동부(2126)의 데이터 구동 제어 신호를 발생하여 각각 게이트 구동부(2124)와 데이터 구동부(2126)로 전달한다.
게이트 구동부(2124)는 콘트롤러(2122)로부터 공급되는 게이트 구동 제어 신호를 수신하여 스캔 펄스를 순차적으로 발생하여 게이트 라인에 공급한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 게이트 구동부(2124)는 콘트롤러(2122)에 의해 프레임 주파수가 증가된 서브 프레임 중 기수번째 서브 프레임의 구동 기간 동안 스캔 펄스를 순차적으로 게이트 라인들에 공급한 후, 우수번째 서브 프레임의 구동 기간 동안 스캔 펄스를 게이트 라인에 공급할 수 있다. 또한, 게이트 구동부(140)는 스캔 펄스에 따라, 디스플레이 패널(2128)의 TFT를 턴 온 또는 턴 오프한다.
데이터 구동부(2126)는 콘트롤러(2122)로부터 수신한 데이터 구동 제어 신호를 기반으로 화소에 일정 전압을 제공한다. 데이터 구동부(2126)는 계조 전압 생성부(미도시)로부터 화상 신호에 따른 감마 전압을 수신하여 디스플레이 패널(2128)의 화소에 제공한다. 데이터 구동부(2126)는 수신된 화상 신호를 아날로그 화상 신호로 변환하고, 아날로그 화상 신호를 디스플레이 패널(2128)에 형성된 데이터 라인으로 전달한다.
디스플레이 패널(2128)은 게이트 구동부(2124) 및 데이터 구동부(2126)로부터 게이트 라인과 데이터 라인을 통해 스캔 펄스 및 아날로그 화상 신호를 수신하여 패널 내에 존재하는 각각의 화소에 신호를 전달하여 영상을 디스플레이한다. 디스플레이 패널(2128)은 입력되는 프레임의 영상 신호를 분할하여 2배 내지 4배의 프레임 주파수로 영상을 디스플레이할 수 있다. 예컨대, 120Hz 이상 240Hz의 고속 프레임 레이트로 영상을 디스플레이할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 디스플레이 패널(2128)은 두 장의 유리 기판 사이에 액정이 주입되어 구성될 수 있다. 디스플레이 패널(2128)의 하부 유리 기판 상에는 데이터 라인 및 게이트 라인이 직교된다. 데이터 라인과 게이트 라인의 교차부에는 TFT(Thin Film Transistor)가 형성될 수 있다. TFT는 스탠 펄스에 응답하여 데이터 라인 상의 데이터를 액정 셀에 공급한다. TFT의 게이트 전극은 게이트 라인에 접속되고, TFT의 소스 전극은 데이터 라인에 접속될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 디스플레이 패널(2128)을 구성하는 화소는 내부에 액정 응답 속도가 다른 영역이 존재한다. 따라서, 시분할 응답 신호를 인가하게 되면, 두 영역의 평균 휘도가 달라지게 된다. 이에 따라 두 영역의 평균 휘도가 달라질 수 있고, 따라서 화소 분할 효과를 누릴 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 콘트롤러(2122)를 구체적으로 나타낸 상세블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 콘트롤러(2122)는 영상 분할부(2210) 및 신호 분할부(2220)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 영상 분할부(2210)는 입력되는 영상 프레임을 적어도 두 개의 서브 프레임으로 시분할한다. 전술한 바와 같이, 영상 분할부(2210)는 프레임 주파수를 배속하여 서브 프레임의 프레임 레이트를 조절할 수 있다. 프레임 주파수는 예시적으로 2배, 3배 또는 4배로 배속시킬 수 있고, 일반적인 입력 영상의 주파수를 60Hz라고 가정했을 때, 120Hz, 180Hz 또는 240Hz가 될 수 있다. 시분할되어 생성되는 서브 프레임은 서로 다른 휘도를 가질 수 있다.
신호 분할부(2220)는 영상 분할부(2210)에서 시분할된 서브 프레임 별로 화상 신호를 분할한다. 즉, 화상 신호를 서브 프레임별로 분할하여 복수의 서브 프레임에 대해 서로 다른 복수의 화상 신호들을 생성한다. 신호 분할부(2220)는 서브 프레임이 서로 다른 휘도를 가질 수 있듯이, 화상 신호들도 서브 프레임에 따라 휘도가 서로 다른 복수의 화상 신호를 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 화상 신호들의 위도의 평균은 입력되는 영상 신호의 휘도와 동일할 수 있다.
이하, 이렇게 생성된 서브 프레임을 기반으로 영상을 디스플레이함에 있어서, 공간 분할 효과를 누릴 수 있도록 하기 위해 응답 속도가 다른 영역을 갖는 화소를 포함하는 디스플레이 패널(2128)을 사용하는 것에 대해 설명한다.
도 3a는 VA 액정 셀(cell)의 전압 인가시 고속 및 저속 응답 액정의 응답 파형을 나타낸 그래프이다. 도 3a는 on-response time이 각각 약 3.0 msec와 4.5 msec를 갖는 액정 셀의 Von(white 신호 전압) 인가시의 응답 파형을 나타낸다.
도 3a를 참조하면, 약 8 msec의 시간이 지난 후에는 서로 다른 액정 반응 송도를 갖는 액정 셀이 동일한 밝기의 휘도를 나타내지만, 응답 속도의 차이로 인해 초기 휘도 증가 속도는 서로 다른 것을 알 수 있다.
도 3b는 VA 액정 셀(cell)에 4msec 동안 On 전압 인가시 고속 및 저속 응답 액정의 응답 파형을 나타낸 그래프이다. 도 3b는 응답 속도가 서로 다른 액정 셀에 4 msec의 단기간 동안만 Von을 인가하고, 그 이외 시간에 Voff(black 신호 전압)를 인가할 때의 응답 파형을 나타낸다.
도 3b를 참조하면, 서로 다른 응답 속도를 갖는 두 액정 셀은 평균 휘도 면에서 매우 다른 밝기를 나타낸다. 고속 액정 셀의 평균 휘도는 저속 액정 셀의 평균 휘도보다 약 4배 높다. 이와 같이, 특히 on time이 차이가 나는 두 액정 셀에서 단기간 Von 전압을 인가하였을 때, 평균 휘도는 큰 차이를 보이게 된다. 이를 통해 인가 신호가 동일하더라도 액정 셀의 반응은 큰 차이를 보일 수 있음을 알 수 있다.
도 4는 240Hz 시분할 구동을 할 때, V_rms 값에 따른 휘도의 변화를 나타낸 그래프이다. 여기서, Normal 액정(응답 속도가 보통인 액정)은 Ton/Toff가 3.5/5.6 msec이고, fast 액정(응답 속도가 빠른 액정)은 Ton/Toff가 2.3/3.7 msec이고, Slow 액정(응답 속도가 느린 액정)은 Ton/Toff가 4.7/7.5 msec이다.
도 4를 참조하면, 시분할 구동을 할 때, V_rms 값에 따라 V-T 곡선이 어떻게 변하는지도 알 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, V-T 곡선에서 액정 응답 속도에 따라 큰 차이가 난다는 것을 알 수 있다. V_rms의 크기가 약 3.5 지점에서 Fast 액정은 약 35a.u.의 휘도를 나타내지만, Normal 및 Slow 액정은 20a.u. 미만의 휘도를 나타낸다.
도 5는 다양한 시분할 구동 신호와 액정 응답 파형을 나타낸 그래프이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 입력 신호에 따른 시분할 구동 신호는 A ~ D 까지 여러 가지 파형이 있을 수 있고, 이에 따라, 액정 응답 파형도 달라진다.
따라서, 도 3a, 3b, 4 및 5를 통해 살펴보았듯이, 화소 내부에 액정 응답 속도가 다른 영역이 존재하는 경우, 시분할 응답 신호가 인가되면, 두 영역의 평균 휘도가 달라지게 만들 수 있다. 이는 반드시 두 영역에 국한될 것은 아니다. 둘 이상의 영역이 존재하여도 무방하다. 그렇게 되면, 하나의 화소에 두 영역 이상의 부화소가 존재하는 것과 같이, 화소 분할 효과를 누릴 수 있다. 따라서, 다른 구성요소의 추가, 예컨대, 화소에 연결된 신호 전달 배선 또는 TFT의 추가 없이, 해상도 및 측면 시인성이 개선될 수 있다. 화소 내에서 액정의 응답 속도가 다른 영역을 만드는 방법에 대해 이하 도 7과 관련하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 화소 구동부와 화소와의 연결 관계를 구체적으로 나타낸 블록도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 화소 구동부는 게이트 구동부(2610) 및 데이터 구동부(2620)를 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 게이트 구동부(2610)와 데이터 구동부(2620)는 게이트 라인과 데이터 라인을 통해 화소(2630-1, 2630-2, ..., 2630-N)에 연결되어 있다(도면(도 6) 상에서는 하나의 라인으로 표시함). 화소(2630-1, 2630-2, ..., 2630-N)는 빗금 친 영역과 그렇지 않은 영역, 두 개의 영역으로 나누어져 있다. 두 영역의 구분은 액정 응답 속도가 서로 다른 영역을 나타낸다. 예컨대, 빗금 친 부분은 액정 응답 속도가 빠른 액정 셀로 구성된 영역이고, 그렇지 않은 부분은 액정 응답 속도가 느린 액정 셀로 구성된 영역일 수 있다. 즉, 화소(2630-1, 2630-2, ..., 2630-N)는 두 개의 부화소로 나누어져 있고, 각각의 부화소에 따로 배선이 배치된 것이 아니라. 화소(2630-1, 2630-2, ..., 2630-N) 하나당 하나의 배선이 연결되어 있다. 즉, 동일한 화상 신호가 화소(2630-1, 2630-2, ..., 2630-N)에 인가되었을 때, 빗금 친 부분은 밝은 휘도를 나타낼 수 있고, 그렇지 않은 부분은 어두운 휘도를 나타낸 수 있다. 따라서, 추가적인 구성요소 없이, 화소를 분할하여 더 높은 화질 및 측면 시인성의 영상을 제공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치에 있어서, 서로 다른 액정 반응 속도를 나타내도록 하기 위해, pretilt angle이 다른 두 영역을 형성하는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 빗금 친 영역(2710)은 응답 속도가 빠른 영역이고, 그렇지 않은 영역(2720)은 액정 응답 속도가 느린 영역이다. 이를 위해, 액정 화소는 적어도 pretilt-angle이 다른 두 영역이 존재하도록 구성될 수 있다. pretilt angle이 다르면 액정의 응답 속도가 달라지기 때문에, 하나의 화소 내에 서로 다른 pretilt angle을 갖는 부분을 형성시킬 수 있다. 이는 광배향 방법을 통해 UV 조사량이 다른 두 영역을 형성시키는 방법을 사용할 수 있다. 또한, PSVA(Polymer-Stabilized VA) 모드에서 초기 pretilt angle 형성 단계에서 UV 조사량이나 DC 인가 전압을 다르게 하여 pretilt angle이 다른 두 영역을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 화소에 cell gap이 다른 두 영역이 존재하도록 액정 화소를 구성할 수 있다. cell gap이 다른 두 영역은 동일한 전압이 인가되더라도 다른 응답 속도를 나타내기 때문에 화소에 cell gap이 다른 두 영역을 형성시켜 화소를 구성하면, 두 개의 부화소를 포함하는 효과를 얻을 수 있다. 예컨대, PR 등으로 cell gap이 다른 영역을 형성시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 화소가 미세 패턴(pattern)을 가진 전극을 포함하고 있는 경우, 적어도 패턴 폭이나 주기가 다른 두 영역이 존재하도록 구성하여 인가 전압에 따라 응답 속도라 다른 영역을 형성하도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 화소 전극이 화소 분할용 ITO 패턴 또는 돌기를 가지고 있고, 두 이웃 화소 분할용 기재 간의 간극이 상이한 두 가지 이상의 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, PVA 또는 MVA 구조 등에서 패턴간 거리가 분명하게 다른 두 영역이 존재하도록 구성하여 액정 응답 속도가 다른 영역을 형성하도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 화소 구동부의 TFT와 화소와의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 데이터 라인(DL)과 게이트 라인(GL)과 TFT가 연결되어 있고, 이와 하나의 화소의 액정 셀이 연결되어 있다. 전술한 바와 같이, 화소의 액정 셀은 두 개의 액정 응답 속도가 다른 영역을 포함할 수 있다. 도면에 도시되진 않았지만 TFT 이외에 다른 스위칭 소자가 사용될 수 있고, 반드시 TFT에 국한되는 것은 아니다.
도 8을 참조하면, 액정 표시 장치는 감마 기준 전압을 기준으로 아날로그로 변환된 아날로그 화상 신호를 데이터 라인(DL)에 공급함과 동시에 스캔 펄스를 게이트 라인(GL)에 공급하여 화소의 액정 셀(Clc)을 충전시킨다.
TFT의 게이트 전극은 게이트 라인(GL)에 접속되고, 소스 전극은 데이터 라인(DL)에 접속되며, TFT의 드레인 전극은 화소의 액정 셀(Clc)의 화소 전극과 스토리지 커패시터(Cst)의 일측 전극에 접속된다. 화소의 액정 셀(Clc)의 공통 전극에는 공통 전압(Vcom)이 공급될 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 TFT가 턴 온 될 때, 데이터 라인(DL)으로부터 인가되는 데이터 전압을 충전하여 화소의 액정 셀(Clc)의 전압을 일정하게 유지시킨다.
스캔 펄스가 게이트 라인(GL)에 인가되면, TFT는 턴 온 되어 소스 전극과 드레인 전극 사이의 채널을 형성하여 데이터 라인(DL) 상의 전압을 화소의 액정 셀(Clc)의 화소 전극에 공급한다. 이때, 화소의 액정 셀(Clc)의 액정 분자들은 화소 전극과 공통 전극 사이의 전계에 의해 배열이 바뀌면서 입사광을 변조한다. 본 발명의 두 개의 액정 응답 속도가 다른 부화소(영역)를 갖는 화소를 사용하게 되면, 서로 다른 액정 응답 속도에 의해 화소 내의 액정 분자들의 배열이 바뀌는 속도가 다르고, 따라서, 입사광의 변조 레벨이 두 영역에서 달라지게 되어, 추가적인 구성요소(TFT, 신호 전달 배선(예컨대, 데이터 라인(DL) 또는 게이트 라인(DL))) 없이, 화소 분할의 효과를 누릴 수 있다.
시분할 기술 적용 액정 디스플레이 장치 일반
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치는 프레임 메모리(110), 콘트롤러(120), 게이트 구동부(130), 데이터 구동부(140), 패널(150) 및 온도 센서(160)를 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 프레임 메모리(110)는 콘트롤러(120)와 연결되어 콘트롤러(120)로 입력되는 입력 화상 신호를 저장하고 있다. 콘트롤러(120)는 프레임 메모리(110)에 저장된 화상 신호를 제어할 수 있다.
콘트롤러(120)는 입력 화상 신호를 기반으로 패널(150)의 각각의 화소(155)에 인가되는 신호를 제어한다. 콘트롤러(120)는 입력되는 프레임을 시분할할 수 있다. 시분할과 관련하여 콘트롤러(120)는 입력되는 영상 프레임의 프레임 주파수를 배속시켜 두 개 이상의 서브 프레임으로 시분할할 수 있다. 콘트롤러(120)는 각 서브 프레임의 화소(155)와 관련된 영상 신호도 서브 프레임별로 분할한다.
이때, 콘트롤러(120)는 서브 프레임 시분할 방식을 사용하여 서브 프레임을 생성할 때, 감마 튜닝(gamma tuning)의 어려움 및 온도에 따른 휘도 변화 민감성 문제를 개선하기 위해 서브 프레임의 휘도가 순차적으로 어두어지거나 순차적으로 밝아지도록 서브 프레임간의 순서 및 구현 방식을 결정할 수 있다. 즉, 콘트롤러(120)는 측면 시인성을 비약적으로 개선시키기 위해 밝은 서브 프레임과 어두운 서브 프레임이 분명하게 분리가 되도록 구현할 수 있다. 콘트롤러(120)는 서브 프레임에 대한 감마 곡선을 구현하기 위해 계조를 4개의 영역으로 분리한 뒤, 이에 대한 세부 계조 레벨을 결정하고, 분리된 영역의 서브 프레임별 구현 방식을 결정하는 방식을 사용할 수 있다.
그리고, 콘트롤러(120)는 측면 시인성의 효과와 서브 프레임 시분할 동작의 효과를 극대화하기 위해, two frame 믹싱 기법과 고속 프레임 알고리즘을 사용할 수 있다.
콘트롤러(120)는 시분할된 각 서브 프레임별로 분할된 영상 신호를 각 서브 프레임의 화소(155) 위치에 따라 서로 다른 룩업 테이블을 적용하여 계조 데이터 신호를 생성하여 출력할 수 있다. 즉, 콘트롤러(120)는 게이트 구동부(130)의 게이트 구동 제어 신호와 데이터 구동부(140)의 데이터 구동 제어 신호를 발생하여 각각 게이트 구동부(130)와 데이터 구동부(140)로 전달한다.
게이트 구동부(130)는 콘트롤러(120)로부터 공급되는 게이트 구동 제어 신호를 수신하여 스캔 펄스를 순차적으로 발생하여 게이트 라인(135)에 공급한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 게이트 구동부(130)는 콘트롤러(120)에 의해 프레임 주파수가 증가된 서브 프레임 중 기수번째 서브 프레임의 구동 기간 동안 스캔 펄스를 순차적으로 게이트 라인(135)들에 공급한 후, 우수번째 서브 프레임의 구동 기간 동안 스캔 펄스를 게이트 라인(135)에 공급할 수 있다. 또한, 게이트 구동부(130)는 스캔 펄스에 따라, LCD 패널(150)의 TFT를 턴 온 또는 턴 오프한다.
데이터 구동부(140)는 콘트롤러(120)로부터 수신한 데이터 구동 제어 신호를 기반으로 화소(150)에 일정 전압을 제공한다. 데이터 구동부(140)는 화상 신호에 따른 감마 전압을 수신하여 LCD 패널(150)의 화소(155)에 제공한다. 데이터 구동부(140)는 수신된 화상 신호를 아날로그 화상 신호로 변환하고, 아날로그 화상 신호를 LCD 패널(150)에 형성된 데이터 라인(145)으로 전달한다.
LCD 패널(2128)은 게이트 구동부(2124) 및 데이터 구동부(2126)로부터 게이트 라인과 데이터 라인을 통해 스캔 펄스 및 아날로그 화상 신호를 수신하여 패널 내에 존재하는 각각의 화소에 신호를 전달하여 영상을 디스플레이한다. LCD 패널(2128)은 입력되는 프레임의 영상 신호를 분할하여 2배 내지 4배의 프레임 주파수로 영상을 디스플레이할 수 있다. 예컨대, 120Hz 이상 240Hz의 고속 프레임 레이트로 영상을 디스플레이할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, LCD 패널(150)은 두 장의 유리 기판 사이에 액정이 주입되어 구성될 수 있다. LCD 패널(150)의 하부 유리 기판 상에는 데이터 라인(145) 및 게이트 라인(135)이 직교된다. 데이터 라인(145)과 게이트 라인(135)의 교차부에는 TFT(Thin Film Transistor)가 형성될 수 있다. TFT는 스탠 펄스에 응답하여 데이터 라인(145) 상의 데이터를 액정 셀에 공급한다. TFT의 게이트 전극은 게이트 라인(135)에 접속되고, TFT의 소스 전극은 데이터 라인(145)에 접속될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, LCD 패널(150)을 구성하는 화소(155)의 black 이미지와 white 이미지 간의 액정의 응답 속도(on+off)는 일정한 속도보다 낮은 값을 가질 수 있다. 특히, 기존 화소 분할 기술 중 최적화된 패널(150) 수준의 특성을 확보하기 위해서는 더욱 그러하다.
온도 센서(160)는 상기 LCD 패널(150)의 온도 분포를 센싱하는 기능을 수행한다. 온도 센서(160)는 복수 개일 수 있다. 복수 개의 온도 센서(160)는 일정 시간 간격으로 온도를 측정하여 외부 조건 변화에 따른 반응을 반영할 수 있다.
서브 프레임 시분할 방식의 구현
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 콘트롤러(120)를 구체적으로 나타낸 상세블록도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 콘트롤러(120)는 영상 신호 생성부(210), 계조 결정부(220), 서브 프레임 생성부(230) 및 디스플레이 신호 인가부(240)를 포함할 수 있다.
도 10을 참조하면, 영상 신호 생성부(210)는 60Hz 영상 신호를 표시하는 디스플레이 방식에 대해, 각 프레임 안에 복수 개의 서브 프레임을 기반으로 하는 복수의 영상으로 분할하여 복수 개의 영상 신호를 생성할 수 있다. 이때, 상기 입력 영상 신호를 통상적으로 2개, 3개, 4개로 분할할 수 있다. 측면 시인성 관점에서는 서브 프레임의 수가 증가할수록 측면 화질 향상이 커지므로 4개의 서브 프레임을 가지는 것이 바람직할 수 있다. 4개의 서브 프레임을 가지는 경우, 60Hz의 영상 프레임은 240Hz의 서브 프레임으로 분할될 수 있고, 영상 신호 역시, 각 서브 프레임마다 각각의 화상 신호로 분할될 수 있다. 이때, 영상 신호 생성부(210)는 프레임 분할 및 영상 신호 분할시 입력 프레임 중 연속된 것을 선택하여 선택된 양 프레임을 내삽(interpolation)하는 방식을 이용할 수 있다. 이때, 복수 개의 서브 프레임이 입력 프레임과 동일한 휘도로 보여져야 하기 때문에, 생성된 복수의 영상 신호의 휘도 평균값은 입력 영상 프레임의 휘도와 동일하도록 한다. 그리고, 영상 신호는 서브 프레임의 수와 대응되는 수로 생성할 수 있다.
계조 결정부(220)는 영상 신호 생성부(210)를 통해 시분할된 영상 신호의 각 화소의 계조 레벨에 따라 각각의 서브 프레임에 대한 계조를 결정한다. 서브 프레임의 계조는 달라질 수 있는데, 이때, 전술한 바와 같이, 각각의 서브 프레임의 평균 휘도가 입력 영상의 휘도와 같아져야 하기 때문에, 계조 결정부(220)는 서브 프레임의 계조를 결정할 시, 계조를 변화시키면서, 서브 프레임의 평균휘도를 측정하여 계조를 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 계조 결정부(220)는 서브 프레임의 계조로 실질적인 black 계조(0), 실질적인 white 계조(255) 및 가변하는 중간 계조(M)를 결정할 수 있고, 상기 세 가지 계조가 조합되어 구현되도록 계조를 결정할 수 있다. 여기서, 중간 계조(M)는 0 내지 255 계조 사이의 값으로, 상기한 바와 같이, 계조를 변화시키면서 나타나는 평균 휘도를 측정하여 결정할 수 있다.
서브 프레임 생성부(230)는 영상 신호 생성부(210)를 통해 생성된 복수의 영상 신호와 계조 결정부(220)를 통해 결정된 계조 레벨을 기반으로 복수의 서브 프레임을 생성한다. 복수의 영상 신호를 생성하고자 하는 수의 서브 프레임 수에 맞게 배치하고, 각 서브 프레임의 계조는 계조 결정부(220)에서 결정된 계조를 사용함으로써 서브 프레임을 생성할 수 있다. 이때, 계조별 서브 프레임의 디스플레이 순서는 어두운 계조부터 밝은 계조 순이거나, 밝은 계조부터 어두운 계조 순이거나 또는 상기 두 순서를 순환시킨 순서로 디스플레이되도록 서브 프레임을 생성할 수 있다.
디스플레이 신호 인가부(240)는 생성된 서브 프레임을 디스플레이하도록 패널(150)에 제어 신호를 인가한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 프레임 시분할 방식을 설명하기 위한 개념도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 일반적으로 60Hz 영상신호를 표시하는 디스플레이는 입력되는 60Hz 의 영상신호를 1/60 초 안에 디스플레이 장치에 해당되는 하나의 영상을 출력하는 방식이다. 반면에 시분할 방식 기술은 각 프레임 안에 복수 개의 서브 프레임을 가지고 복수의 영상를 생성하여 디스플레이 장치를 통하여 표시하게 된다. 즉, 첫번째 프레임은 서브 프레임 a, 서브 프레임 b, 서브 프레임 c 및 서브 프레임 d의 4개의 서브 프레임으로 분할될 수 있다. 전술한 바와 같이, 2개 또는 3개의 서브 프레임으로 분할될 수도 있으나, 측면 시인성 측면에서 4개의 서브 프레임으로 분할하는 것이 바람직하다. 따라서, 이하 4개의 서브 프레임으로 분할되는 것을 가정하여 설명하고자 한다.
본 발명의 일 실시예의 콘트롤러(120)가 서브 프레임 시분할 기술을 효과적으로 구현하기 위해 다음과 같은 디스플레이 방식을 사용할 수 있다.
i) 먼저, 서브 프레임의 휘도를 밝기 순서로 VB(very bright), B(bright), D(dark), VD(very dark)로 표시할 때, VB -> B -> D -> VD 또는, VD -> D -> B -> VB의 순서가 되는 것이 바람직하다. 이는 응답속도가 느린 액정의 원천적인 문제 때문에 휘도가 밝은 것에서 어두운 것으로 순차적으로 어두워지거나 순차적으로 밝아질 때 가장 빠른 응답특성을 보여 시분할 효과가 크게 나타나기 때문이다. 단 이때, VB -> B -> D -> VD, B -> D -> VD -> VB, D -> VD -> VB -> B 및는 VD -> VB -> B -> D 여러 프레임을 붙여 놓았을 때 동일하게 보이므로 같은 결과를 준다. 또한, VD -> D-> B -> VB는 D -> B -> VB -> VD, B -> VB -> VD -> D 및 VB -> VD -> D -> B와 동일하다. 즉, 시분할 구동기술에서 측면 시인성이 개선되기 위해서는 밝은 서브 프레임과 어두운 서브 프레임이 분명하게 분리가 되어야 한다. 이를 위해서는 이와 같이 휘도가 연속적으로 증가하거나 지속적으로 어두워지는 방식으로 구현이 되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 계조가 3가지 계조의 조합으로 결정된 경우, 서브 프레임 순서에 따른 계조의 순서는 어두운 계조부터 밝은 순서대로이거나(0->0->M->255와 같이), 밝은 계조부터 어두운 순서이거나(255 -> M -> M -> 0 과 같이), 이들 순서들을 순환시킨 순서((255 -> 0 -> 0 -> M), (M -> 255 -> 0 -> 0), (M -> M -> 0 -> 255) 및 (M-> 0 -> 255 -> M)과 같이)로 결정될 수 있다.
ii) 또한, 가장 효과적으로 서브 프레임에 대한 감마 곡선을 구현하기 위한 방법으로 다음과 같이 구성하는 방법을 생각해 볼 수 있다. 계조 레벨에 따라 4개의 영역으로 분리할 수 있다. 예를 들면, A: 0~110 계조(gray), B: 110~180 계조(gray), C: 180~230 계조(gray), D:230~255 계조(gray)로 구분한다. 각 영역을 분리하는 계조를 b1 (boundary 1), b2, b3라고 하자. 위의 예에서 b1, b2, b3는 110, 180, 230 계조(gray)에 해당한다. 이때, A 영역은 서브 프레임 a가 담당하며, B 영역은 서브 프레임 b가, C 영역은 서브 프레임 c가, D영역은 서브 프레임 d가 담당을 한다. 따라서, 계조에 따라서, A영역은 (a 서브 프레임, b 서브 프레임, c 서브 프레임, d 서브 프레임) = (0~255, 0, 0, 0)로 구현이 된다. 여기서, (0~255,0,0,0)는 a 서브 프레임에 0~255의 계조 중 어느 하나를 선택하여 표현하고, b,c 및 d 서브 프레임에는 0 또는 0에 근접합 계조로 구현하는 것을 의미한다.
이와 마찬가지로, B 영역은 (255, 0~255, 0, 0)으로 구현이 되고, C 영역은 (255, 255, 0~255, 0)으로 구현이 되고, D 영역은 (255, 255, 255, 0~255)로 구현이 될 수 있다. 여기서, 255는 255 또는 255에 근접한 계조로 구현하는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 서브 프레임의 계조는 3가지로 표현될 수 있기 때문에, a,b,c 및 d 서브 프레임에 0~255로 표현된 계조의 세부 계조는 계조 결정부(220)에서 결정된 하나의 중간 계조(M)로 표현될 수 있다.
상기와 같이 구현하는 방법 이외에도, A 영역 및 B 영역은 (0~255, 0~255, 0, 0)로, C 영역은 (255, 255, 0~255, 0)로, D 영역은 (255, 255, 255, 0~255)로 구현하는 방식이 사용될 수 있다. 다만, 이러한 방식은 첫 번째 방식보다 A 및 B 영역의 분리가 명확하지 않으므로, 측면 시인성이 다소 떨어질 수 있다.
또한, A 영역은 (0~255, 0, 0, 0)로, B 및 C 영역은 (255, 0~255, 0~255, 0)로, D 영역은 (255, 255, 255, 0~255)로 구현될 수 있다.
그리고, A 영역은 (0~255, 0, 0, 0)로, B 영역은 (255, 0~255, 0, 0)로, C 및 D 영역은 (255, 255, 0~255, 0~255)로 구현될 수도 있고, 전 계조 영역에 대해 모든 서브 프레임(0~255, 0~255, 0~255, 0~255) 상에 구현하는 방식, 즉, 비시분할 구조를 사용할 수도 있다. 비 시분할 구조는 시인성이 가장 나쁜 구조라고 할 수 있다.
iii) 앞의 방법에서, A, B, C 및 D로 영역을 나누는 기준인 b1, b2, b3를 결정하기 위한 방법은 다음과 같다. (a, b, c, d) 서브 프레임들의 화상 신호에 대해, (255, 0, 0, 0), (255, 255, 0, 0) 및 (255, 255, 255, 0) 계조를 입력하였을 때 얻어지는 평균 휘도에 대응하는 계조를 b1, b2, b3로 찾는다. 예를 들면 (255, 0, 0, 0), (255, 255, 0, 0), (255, 255, 255, 0), (255, 255, 255, 255)를 입력하였을 때 평균휘도가 각각 15.7%, 46.5%, 79.6%, 100%라고 하면, 계조(grayscale) = (L/100)^(1/2.2)*255의 계산식에 의해, 각각, 110, 180, 230 계조(grayscale)가 된다. 이와 같이 간단히 b1, b2, b3의 값을 찾을 수 있다.
이와 같이 b1, b2, b3가 정해지면 각 구역별 세부 계조(gray scale)를 결정한다. 이에 대한 세부 결정도 비교적 간단한 실험을 통하여 구하여 질 수 있다. 예를 들면 (0~255, 0, 0, 0) 과 같이 서브 프레임 a의 신호를 0 ~ 255로 변화시키면서 나타나는 평균 휘도를 측정한 후, 이에 해당하는 계조(grayscale)를 찾음으로써 A 영역의 계조를 결정할 수 있다. 이와 같은 방법으로 (255, 0~255, 0, 0)과 같이 서브 프레임 b의 계조를 0에서 255로 변화시키면서 나타나는 평균 휘도를 측정하고 이에 해당하는 계조를 매핑(mapping)시킴으로써 B 영역의 계조를 결정한다. 동일한 방법으로 (255, 255, 0~255, 0) 및 (255, 255, 255, 0~255)를 입력하여 평균 휘도를 측정함으로써 C와 D 영역의 계조를 결정한다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 서브 프레임별 계조의 가지 수가 제한될 수 있기 때문에, a,b,c 및 d 서브 프레임에 0~255로 표현된 계조의 세부 계조는 계조 결정부(220)에서 결정된 하나의 중간 계조(M)로 표현될 수 있다.
도 12는 목표 계조에 따른 각 서브 프레임의 계조를 실험적으로 결정하기 위한 그래프이다. 도 12를 보면 알 수 있듯이, 세부 계조 결정을 위해, 서브 프레임 a에 대해서는 0부터 110까지의 계조에 대해 계조를 변화시키면서 평균 휘도를 측정하면 되고, 서브 프레임 b에 대해서는 110 내지 180에 대해, 서브 프레임 c에 대해서는 180 내지 230에 대해, 서브 프레임 d에 대해서는 230 내지 255까지 계조를 변화시키면서 평균 휘도를 측정하여 세부 계조를 결정할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 입력 신호를 수신한 후로부터 신호 출력까지의 동작을 나타낸 흐름도이다. 도 13를 참조하면, 60Hz의 입력 신호(Gi)가 들어오면 콘트롤러(120)는 이를 프레임 메모리(110)에 저장한다(S510). 이때, 프레임 메모리(110)는 2개 이상이 될 수 있다. 이는 현재 프레임이 저장되는 동안 이전 프레임의 신호를 240Hz로 분할하여 패널(150)로 전송해 주어야 하기 때문이다. 그리고, 콘트롤러(120)는 서브 프레임을 카운팅한다(S520). 서브 프레임을 카운팅하여 각 서브 프레임에 해당하는 로직 또는 룩업 테이블(505)을 참조하여 신호를 생성한다(S530, S532, S534 및 S536). 이때, 룩업 테이블을 참조하는 방식이나, 또는 로직을 따르는 방식을 통해 로직 계산을 수행할 수 있는데, grayscale을 형성시키는 방법이 더 다양한 응용성을 가질 수 있으므로 효과적으로 사용될 수 있다. 이를 보다 구체적으로 살펴보면, 서브 프레임 a는 입력 신호의 계조가 b1보다 작은 값을 갖는 영역의 화소에 룩업 테이블 및 로직을 참조하여 인가 신호를 생성한다(S530). 서브 프레임 b에는 입력 신호의 계조가 bi 보다 작은 값을 갖는 영역의 화소에는 255의 계조를 구현하고, b1 보다 크고 b2보다 작은 값을 갖는 영역의 화소에 룩업 테이블 및 로직을 참조하여 인가 신호를 생성한다. 그리고, b2보다 큰 값을 갖는 영역은 0으로 구현한다(S532). 서브 프레임 c는 입력 신호의 계조가 b2보다 작은 값을 갖는 영역의 화소에 255의 계조를 구현하고, b2보다 크고 b3보다 작은 값을 갖는 영역의 화소에는 룩업 테이블 및 로직을 참조하여 인가 신호를 생성한다. 그리고, 입력 신호의 계조가 b3보다 큰 값을 갖는 영역의 화소에는 0으로 구현한다(S534). 서브 프레임 d에는 입력 신호의 계조가 b3보다 작은 값을 갖는 영역의 화소에 255의 계조를 구현하고, b3보다 큰 값을 갖는 영역의 화소에는 룩업 테이블 및 로직을 참조하여 인가 신호를 생성한다(S536).
그리고, 생성된 신호를 출력하여 패널(150)로 전송한다(S540).
여기서, 로직을 형성시키는 방법을 보다 구체적으로 살펴보면, 도 12에서 결정된 함수를 로직으로 형성시킬 수 있다. 예컨대, 입력 신호의 계조 값을 Gi라고 하면, Gi는 (Ga, Gb, Gc, Gd)와 같이 4개의 서브 프레임으로 계조를 분리시키는 로직이 필요하다.
Ga 결정 : if Gi < b1, then Ga = F(Gi).
if Gi ≥ b1, then Ga = 255.
Gb 결정 : if Gi < b1, then Gb = 255.
if b1 ≤ Gi < b2, then Gb = G(Gi).
if b2 ≤ Gi, then Gb = 0.
Gc 결정 : if Gi < b2, then Gc = 255.
if b2 ≤ Gi < b3, then Gc = H(Gi).
if b2 ≤ Gi, then Gc = 0.
Gd 결정 : if Gi < b3, then Gd = 255.
if b3 ≤ Gi, then Gc = K(Gi).
F(Gi), G(Gi), H(Gi), K(Gi)는 도 12의 함수와 같이 구현이 된다. 이때, 이 함수들을 다음과 같이 바꿀수 있다.
F(Gi)= 255 * f(Gn), 이때, 0 ≤ Gn ≡ (Gi/bi) ≤ 1, 0 ≤ f ≤ 0이 되어 정의역과 치역이 정규화(normalize)된다. f 함수는 다항 함수로 구할 수 있으나, 실제로는 정의역과 치역이 0~1 사이에 있는 복수 개의 좌표값을 룩업 테이블로 기억함으로써 중간값들은 내삽(interpolation)하여 찾을 수 있다. 예를 들면, 도 12의 프레임 1에 해당하는 함수를 정규화하면 도 14a과 같이 나타낼 수 있다.
도 14은 함수 f와 관련된 그래프와 도표이다. 도 14a의 우측에 도시된 룩업 테이블을 이용하여 임의의 함수값 f(a)는 인접한 두 점의 중간값을 취함으로써 찾을 수 있다. 예를 들면, b1 = 110이고, G1 = 80이라고 하면 f(80/110) = f(0.7273) = f(0.7) + {f(0.8)-f(0.7)}*80/110/0.1로 찾을 수 있고, 최종 F(Gi) = 255*f(80/110)로 찾을 수 있다.
이와 유사하게,
F(Gi)= 255*f(Gn), 이때, Gn ≡ (Gi/bi)
G(Gi) = 255*g(Gn), 이때 Gn ≡ (Gi-b1)/(b2-b1),
H(Gi)=255*h(Gn), 이때, Gn ≡ (Gi-b2)/(b3-b2),
K(Gi)=255*k(Gn), 이때, Gn ≡ (Gi-b3)/(255-b3)
로 정의되고, 각 정규화된 계조, Gn과 함수 f, g, h, k의 값은 0과1 사이에 있다.
이하에서는, 서브 프레임의 각 화소의 색상 특성을 고려하여 방식을 결정하는 것과 관련된 설명을 한다.
전술한 바와 같이, 240Hz 기준의 시분할 방법은 다양하게 구현하는 것이 가능하다. 즉, 서브 프레임 생성부(230)는 다양한 방법 중 어느 하나를 선택하여 선택된 방식으로 서브 프레임별로 계조를 구현할 수 있다.
4개의 연속적 서브 프레임의 계조를 특정 영역(a, b, c, d)로 표현할 때, 이는 특정 영역에 속하는 화소에 대해, a는 제 1 서브 프레임, b는 제 2 서브 프레임, c는 제 3 서브 프레임, d는 제 4 서브 프레임에서 구현하되, 0~255는 입력되는 영상의 계조에 따라 대응되는 세부 계조 레벨대로 가변되는 구간을 의미하고, 0은 0의 계조 값으로, 255는 255의 계조 값으로 구현하는 것을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 컨트롤러(120)는 (a) 저계조 영역 (0~255, 0, 0, 0), 중계조 영역 (255, 0~255, 0, 0), 고계조 영역(255, 255, 0~255, 0) 및 최고계조 영역 (255, 255, 255, 0~255)으로 구현할 수 있다. 이때, 0~255 로 표시된 부분은 계조를 0과 255 사이에서 계조가 선택될 수 있다. 예를 들면 저계조 영역은 첫 번째 서브 프레임 계조를 가변함으로써 표시될 수 있다. (a)방법은 앞서 설명한 대표적인 시분할 방법이다.
또한, 컨트롤러(120)는 (b) 저중계조 (0~255, 0~255, 0, 0), 고계조 영역(255, 255, 0~255, 0) 및 최고 계조 영역(255, 255, 255, 0~255)으로 구현할 수 있다. 이 방법은 저중계조 영역을 첫 번째 두 번째 서브 프레임에 동일한 계조로 인가하는 방법으로 (a) 방법에 비해 저계조 영역의 측면 시인성은 다소 떨어진다.
또한, (c) 저계조 영역(0~255, 0, 0, 0), 중고계조 영역(255, 0~255, 0~255, 0), 최고계조 영역(255, 255, 255, 0~255)으로 구현할 수 있다. 앞의 (b)와 유사한 개념으로 두번째 세번째 서브 프레임 데이터를 유사한 계조로 인가한다. 중고계조 영역에서 (a)보다 우수하지 못한 특성을 보인다.
더욱이, (d) 저계조 영역(0~255, 0, 0, 0), 중계조 영역 (255, 0~255, 0, 0), 고-최고계조 영역(255, 255, 0~255, 0~255)으로 구현할 수 있다. 이 역시, (b)와 유사한 개념으로 세번째, 네번째 서브 프레임 데이터를 유사한 계조로 인가한다. 고-최고계조 영역에서 (a)보다 우수하지 못하다.
다음으로, (e) 비 시분할 구조 : 전계조 영역에서 각 서브 프레임에 동일 계조를 인가하는 방식(0~255, 0~255, 0~255, 0~255)을 사용할 수 있다. 이 방법은 시인성이 가장 나쁜 방식이라고 할 수 있다.
실제로는 위의 5가지 외에도 더 다양한 방법들이 존재할 수 있지만, 실제로 측면 시인성 관점에서 가장 우수한 방법은 (a) 방법이라고 할 수 있다. 하지만, 위의 방법들이 조합된 기술은 (a)를 단독으로 사용한 기술보다 우수할 수 있으므로, 컨트롤러(120)는 이를 다양하게 사용할 수 있다.
도 15a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 영역에 따른 서브프레임별 계조 인가 방식의 정면 감마 곡선과 측면 감마 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 15a를 참조하면, 모든 감마 구현 방법에 있어서, 정면 휘도는 동일하게 조정이 가능하므로, 정면 감마 곡선을 동일하다. 따라서, 위의 어떤 방법을 사용하더라도 정면 시인성을 동일하다. 반면, 측면의 감마 곡선은 어떤 방법을 사용하느냐에 따라 도 15a와 같이 차이를 보이게 된다. 따라서, (a) 방식을 가장 우수한 방식이라고 할 수 있다.
도 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 서브 프레임 생성부(230)를 구체적으로 나타낸 상세블록도이다. 도 15b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 프레임 생성부(230)는 색상 특성 파악부(710), 계조 레벨 비교부(720) 및 방식 결정부(730)를 포함할 수 있다.
도 15b를 참조하면, 색상 특성 파악부(710)는 서브 프레임의 각 화소의 색상(chromatic) 특성을 파악한다. 즉, 패널의 화소에 인가되는 신호의 색상이 R인지, G인지, B인지 파악한다.
계조 레벨 비교부(720)는 상기 파악된 색상 특성을 토대로 R 화소, G 화소 및 B 화소의 계조 레벨 값을 비교한다. 어떠한 화소가 (R, G, B) 화소 데이터를 가진다고 할 때, 화소 데이터로 인해 나타나는 측면의 색상은 정면 색상보다 대체적으로 채도(chroma)가 낮아진다. 이는 도 15a의 감마 곡선에서 알 수 있듯이, 감마 곡선이 측면에서는 완만한 곡선을 보이므로 R, G, B 데이터 간 휘도 차이가 줄어들기 때문이다. 이를 보완하기 위해 계조가 높은 데이터의 측면 휘도를 높여주면 측면 색상이 개선될 수 있다. 따라서, 위의 다양한 감마 표시 방법을 이용하여 이러한 보완을 수행하도록 한다. 즉, 색상 특성 파악부(710)에서 파악된 R, G, B 화소 데이터 값 중 가장 큰 계조를 나타내는 계조는 가장 좋은 성능을 나타내나 측면 감마 곡선이 내려간 곡선을 나타내는 (a) 방식이 아닌 다른 방식을 적용하고, 중간 계조는 또 다른 방법을 적용하도록 한다. 이를 위해, 계조 레벨 비교부(720)는 각각의 R, G, B 화소의 데이터 값 중 계조 값을 서로 비교하여 가장 큰 계조를 갖는 색상의 화소, 중간 계조 및 가장 낮은 계조 값을 갖는 색상의 화소를 파악한다.
방식 결정부(730)는 계조 레벨 비교부(720)의 비교 결과, 가장 낮은 계조를 갖는 색상의 화소에 대해 가장 좋은 측면 시인성을 나타낼 수 있는 구현 방식을 적용하고, 가장 큰 계조 및 중간 계조를 나타내는 색상의 화소에 대해서는 다른 방식을 적용하도록 결정한다. 즉, 가장 낮은 계조에는 (a) 방식을, 그리고 가장 큰 계조 및 중간 계조에는 (a) 방식이 아닌 다른 방식이 적용되도록 한다.
본 발명의 실싱예에 따르면, 방식 결정부(730)는 측면의 색상을 보다 효과적으로 표시하기 위해 화소 디더링(dithering) 방법을 적용할 수 있다.
예컨대, R < G < B 의 계조 값을 갖는다고 가정할 때, 계조 값이 가장 작은 R 화소는 전술한 바와 같이, 모두 (a) 방식을 적용할 수 있고, G 및 B 화소에 대해서는 다른 방식을 적용한다. 특히, B 화소에 대해서, 인접 4개, 6개 또는 9개의 화소에 대해 (B-R) 계조 차이에 비례하여 이에 준하는 개수만큼의 화소는 비시인성 감마 (e) 나 또는 다른 (b) 내지 (d)의 방식을 적용한다.
B화소에 대해, 10 ≤ (B-R) < 30 : 인접 9개 화소 중 1개에 대해 (b)~(d)방식 적용, 8개에 대해 (a) 적용,
30 ≤ (B-R) < 50 : 인접 9개 화소 중 2개에 대해 (b)~(d)방식 적용, 7개에 대해 (a) 적용,
50 ≤ (B-R) < 70 : 인접 9개 화소 중 3개에 대해 (b)~(d)방식 적용, 6개에 대해 (a) 적용,
70 ≤ (B-R) < 90 : 인접 9개 화소 중 4개에 대해 (b)~(d)방식 적용, 5개에 대해 (a) 적용,
90 ≤ (B-R) < 110 : 인접 9개 화소 중 5개에 대해 (b)~(d)방식 적용, 4개에 대해 (a) 적용,
110 ≤ (B-R) < 130 : 인접 9개 화소 중 6개에 대해 (b)~(d)방식 적용, 3개에 대해 (a) 적용,
130 ≤ (B-R) : 인접 9개 화소 중 7개에 대해 (b)~(d)방식 적용, 2개에 대해 (a) 적용하는 방식을 적용할 수 있다.
이와 동일한 방법으로 방식 결정부(730)는 G화소에 대해서도 (G-B)값에 따라 디더링(dithering) 방법을 적용할 수 있다.
위의 디더링(dithering) 방법에서 (a)와 다른 계조가 적용되는 화소의 위치는 순차적으로 변경시켜 평균적으로 동일한 휘도가 나타나도록 조절할 수 있다.
패널의 온도에 다른 감마 튜닝
시분할 방식의 문제점 중의 하나는 액정의 응답 속도에 따라 휘도가 달라진다는 점이다. 그 이유는 black 상태에 있다가 순간적인 전압을 인가했을 경우에 액정의 응답 속도가 느린 경우에는 휘도가 조금 증가하는 반면, 액정의 응답 속도가 빠른 경우에는 휘도가 많이 증가하게 된다. 따라서, 액정의 응답 속도가 빠른 경우에는 동일한 시분할 영상 데이터를 인가했을 경우, 휘도가 밝게 나와서 감마 곡선이 왜곡이 된다. 따라서, 액정의 응답속도가 달라지면 패널의 화질은 왜곡되게 된다.
도 16a는 VA 액정 셀(cell)의 전압 인가시 고속 및 저속 응답 액정의 응답 파형을 나타낸 그래프이다. 도 16a에 도시된 바와 같이, 고속 응답 액정과 저속 응답 액정은 순간적인 신호 파형 변화에 대해서 속도가 다르게 반응을 하는 것을 알 수 있다.
도 16b는 VA 액정 셀(cell)에 4msec 동안 On 전압 인가시 고속 및 저속 응답 액정의 응답 파형을 나타낸 그래프인데, 도 16b에 도시된 바와 같이, 시분할 구동에서 나타나는 파형에 있어서, 한 프레임 동안 white 신호가 인가되면 고속 응답 액정의 평균 휘도는 저속응답 액정의 평균 휘도보다 높은 것을 확인할 수 있다.
액정은 온도가 올라감에 따라 점도가 감소한다. 이 때문에 온도가 올라가면 응답 속도가 빨라지는 경향이 있다. 전술한 바와 같이, 시분할 구동을 적용한 VA-LCD 는 패널 온도가 올라감에 따라 화면의 감마 곡선의 감마 값이 내려가는 즉, 화면 평균 휘도가 올라가는 현상이 나타나게 된다. 이 때문에 감마 곡선을 온도에 따라 재조정하는 알고리즘이 필요하다.
하지만, 패널의 온도는 환경에 따라, 또는 BLU 구조에 따라 계속 변하고, 패널의 위치에 따라서도 상당한 온도 차이를 발생하기 때문에, 감마 곡선을 각 위치별로 온도별로 조정하는 것은 상당히 어려운 일이라고 할 수 있다.
이러한 문제점을 앞에서 설명한 시분할 구동방법을 이용하여 해결할 수 있다. 실험을 통하여 액정의 응답 속도가 달라지면 전체적인 감마 곡선이 왜곡되는 현상을 보았지만, 정규화된 함수인 f, g, h, k 함수는 거의 변하지 않는다는 것을 확인하였다. 따라서, 도 13 및 도 14의 정규화 함수와 관련된 감마 결정 방법은 유효하다. 다만, b1, b2, b3 값이 달라질 뿐이다. 온도가 올라가면 이 값들은 올라가게 된다. 따라서, 다음과 같은 방법으로 온도에 따른 감마 튜닝이 가능하다.
1) 먼저 온도 센서(160)를 통해, 패널의 온도 분포를 센싱한다. 이때 복수 개의 온도 센서(160)와 실험을 통해 얻어진 패널의 일반적 온도 분포 공식을 사용한다. 일반적으로 LED 램프가 부착된 영역의 온도가 높고 그렇지 않은 영역의 온도가 낮다. 도 16c는 패널의 온도 분포의 예시적인 모습을 나타낸 도면이다. 도 16c에 도시된 바와 같은 그 분포의 온도 매핑(mapping)을 얻을 수 있다. 온도 센서(160)는 일정 시간 간격으로 온도 분포를 재측정하여 외부 조건 변화에 따른 반응을 반영하도록 한다.
2) 이와 같이 얻어진 온도 매핑을 바탕으로 b1, b2, b3의 맵(map)을 형성시킨다. 고온 영역에는 높은 값의 b 값들을 매핑시키고, 낮은 온도에는 낮은 값의 b 값을 매핑시킨다. 조건은 실험을 통하여 쉽게 찾을 수 있다.
3) 찾아진 b 값들을 앞서 설명한 감마(gamma) 결정 조건(도 13 및 도 14 참조)에 입력하여 수정된 감마값이 패널에 적용이 되도록 한다.
이 방법은 패널 조건이 달라졌을 경우, 감마 조정이 필요할 때에도 적용될 수 있다.
two frame 믹싱기술
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 two frame 믹싱부와 서브 프레임 시분할부의 연동 관계를 설명하기 위한 블록도이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치는 two frame 믹싱부(910) 및 서브 프레임 시분할부(920)를 포함할 수 있다. 여기서, 서브 프레임 시분할부(920)는 앞서 도 16b까지의 설명에서 묘사한, 서브 프레임을 통한 시분할을 수행하는 구성요소이다.
도 17을 참조하면, two frame 믹싱부(910)는 서브 프레임 시분할부(920)로 입력되는 화상 신호의 전처리 과정을 수행한다. 즉, 60Hz의 화상 입력 신호를 업/다운 믹싱 신호로 변환하고, 이를 서브 프레임 시분할부(920)로 전송한다. 이는 시분할 측면 시인성 개선의 효과를 보다 극대화시키기 위함이다. 즉, 서브 프레임 시분할부(920)에서 수행되는 시분할과, 화소간의 휘도 차이를 발생시키는 공간 분할의 조합을 수행한다.
서브 프레임 시분할부(920)는 앞서 설명한 방식과 같이, two frame 믹싱부(910)에서 변환을 수행하여 생성된 업/다운 믹싱 신호를 입력으로 받아 시분할을 수행하여 서브 프레임을 생성하고, 서브 프레임을 계조 레벨을 기반으로 복수의 영역으로 분리한 후, 영역의 서브 프레임별 구현 방식을 결정하여 각 화소에 신호를 인가한다.
이하, two frame 믹싱부(910)에서의 동작에 대해 상세히 살펴보도록 한다.
앞서 설명한 바와 같이 시분할 측면 시인성 개선 방법은 화소 분할 방법만큼의 효과를 내기가 어렵다. 따라서, 새로운 방법을 적용하여 부족한 시인성 부분을 개선하는 방법이 추가로 필요하다.
본 발명에서는 sub-frame 시분할 기술과 융합되어 측면 화질 개선을 증폭시킬 수 있는 구동 기술로, two frame 믹싱 방식과의 융합을 고려할 수 있다.
앞서 설명한 sub-frame 시분할 방법은 60Hz로 입력된 신호를 240Hz로 변형하여 표시하는 방법이다. 4개의 서브 프레임에 각각 다른 영상 데이터가 인가되므로 실제 각 화소의 휘도 프로파일(profile)은 60Hz를 가진다. 하지만, 또 다른 방법은 현재 프레임과 다음 프레임 간의 시간적 믹싱 방법을 사용하여 화소 분할 효과를 낼 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 two frame 믹싱의 개념을 설명하기 위한 도면이다. 도 18을 참조하면, 예컨대, 좌측상단의 첫 번째 R1의 경우 첫번째 및 두번째 프레임에 입력된 신호가 동일하게 150 계조(gray)이라고 하면, two frame 믹싱 방법에서 첫번째 프레임에는 RO로서 200 gray, 두번째 프레임에는 R2로서 56 gray를 입력하면 평균적으로 동일한 휘도를 낼 수 있다. 이렇게, 연속된 프레임에 동일한 계조의 신호(R1)가 들어올 때, 이를 첫번째 프레임(R0)과 두번째 프레임(R2)에 밝은 계조의 신호와 어두운 계조의 신호를 생성하여 평균을 구했을 때, 입력 신호와 동일한 계조가 되도록 변환한다. 즉, R1 신호가 두 번 입력되는 것을 R0와 R2가 각각 한 번씩 입력되는 것으로 변환하는 것이다. R0와 R2는 각각 밝은 계조의 신호와 어두운 계조의 신호가 되고, 이는 서로 순서가 바뀌어도 무방하다.
이와 같이 two frame 믹싱 방법은 연속되는 두 프레임을 조합하여 입력된 평균 휘도를 발생시키는 방법이다.
하지만, 이러한 two frame 믹싱 방법을 사용하게 되면 각 화소의 휘도는 30Hz로 진동하게 되고 이는 플릭커(flicker) 현상으로 시인되어 실제로는 이러한 방법을 사용할 수 없게 된다. 따라서, two frame 믹싱 방법은 플리커가 시인되지 않는 방법으로 적용이 되어야 한다.
플리커가 시인되는 최대의 주파수를 CFF(critical flicker frequency)라고 하고, 이는 플리킹(flicking)을 하는 영역의 평균 휘도에 비례하는 것으로 알려져 있다.
휘도에 따른 CFF의 실험 결과를 살펴보면, CFF 값은 휘도가 감소함에 따라 감소하는 특성을 가진다. 다시 말해, 어두운 화면의 플리커는 인지도가 떨어지게 된다.
또 다른 플리커의 특성은 밝기 플리커(luminance flicker)보다 색상 플리커(chromatic flicker)의 CFF가 대략 절반수준으로 감소한다는 것이다.
도 19는 휘도 플리커와 색상 플리커의 개념을 설명하기 위한 도면이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 윗 쪽에 도식된 그림은 black과 white 상태가 시간적으로 반복되는 플리커를 나타낸다. 반면, 아래쪽에는 빨강색과 녹색이 반복적으로 나타난다. 시간평균에 의해 표시되는 평균 색(color)은 두 경우 동일하다. 하지만 반복되는 주파수가 동일할 때, 사람에게 시인되는 플리커 수준은 윗 쪽의 경우가 2배 정도 강하게 시인된다. 사람은 휘도의 플리커에 민감하게 반응한다.
앞서 설명한 두 가지 현상 (즉 휘도가 밝을수록, 그리고 색상 플리커보다 휘도 플리커가 시인이 잘된다는 것)은 시간적 플리커링(flickering) 현상에만 나타나는 것이 아니라, 공간적인 해상도(resolution) 시인 능력에도 적용이 된다. 다시 말해 공간적으로 어둡고 밝은 선이 반복적으로 있을 때에, 평균 휘도가 높을수록 시인되는 해상도가 올라가고, 휘도 대비가 색상 대비보다 더 잘 구분된다.
따라서, two frame 믹싱 방법을 구현하는데 있어서 플리커링 현상과 해상도 저하 현상을 최소화하기 위해서는 다음과 같은 기준들이 요구된다.
i) 휘도가 낮은 계조 위주로 믹싱 알고리즘(mixing algorithm)이 적용되어야 한다.
ii) B 화소, R 화소 위주로 알고리즘이 만들어져야 한다. 왜냐하면, white에서 R, G, B의 휘도비는 대략 21: 72: 7 수준이다. B 화소와 R 화소의 휘도가 상대적으로 매우 낮다.
iii) 휘도 변조(luminance modulation)가 아닌 색상 변조(chromatic modulation)를 유도한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 위와 같은 조건하에서 two frame 믹싱을 구현하는 방법은 아래와 같이 구체화시킬 수 있다.
i) B 화소의 경우에는 전 계조 혹은 높은 계조 까지 변조가 되어도 휘도 변조(luminance modulation) 폭이 크지 않다. 따라서, B 영상 데이터(blue image data)는 높은 계조까지, 약 200gray까지 two frame 믹싱을 한다. R 화소의 경우에는 B 데이터보다 휘도가 상당히 높은 편이므로 B 영상 데이터보다 낮은 계조 영역에서 two frame 믹싱이 되어야 한다. G 화소의 경우에는 가장 휘도가 높으므로 two frame 믹싱을 적용하지 않거나 혹은 매우 어두운 계조에서만 적용을 한다. 따라서, R, G, B 화소의 two frame 믹싱을 하는 최고 계조를 Rm, Gm, Bm 이라고 하면, 0 ~ Gm << Rm ≤ Bm 라고 할 수 있다.
ii) 따라서, 실제 two frame 믹싱은 R 화소와 B 화소에서 시행된다. 이때 앞서 설명한 최소 플리커링(flickering) 조건을 만들기 위해서는 B 화소의 two frame 믹싱과 R 화소의 two frame 믹싱이 엇갈려 수행이 되어야 한다. 이를 도면으로 표시하면 도 20a 내지 도 20c와 같다.
도 20a는 B 화소의 목표 계조에 대한 업/다운 프레임 계조에 따른 특성을 통해 영역을 구분한 그래프이고, 도 20b는 G 화소의 목표 계조에 대한 업/다운 프레임 계조에 따른 특성을 통해 영역을 구분한 그래프이며, 도 20c는 R 화소의 목표 계조에 대한 업/다운 프레임 계조에 따른 특성을 통해 영역을 구분한 그래프이다.
도 20a 내지 도 20c를 참조하면, 수평축은 목표 계조를 의미하고, 수직축은 업 프레임(up frame)(여기서, 업 프레임은 밝은 계조를 포함하는 프레임 신호를 의미함)과 다운 프레임(down frame)(여기서, 다운 프레임은 어두운 계조를 포함하는 프레임 신호)의 표시 계조를 의미한다. B 화소는 0~200 계조 사이에 업/다운 프레임 간의 계조 차이를 보이고, R 화소는 0~160 계조 사이에서 업/다운 프레임 간의 계조 차이를 보이며, G 화소는은 업/다운 계조차이 없이 목표 계조를 그대로 표시한다. 이는 Bm=200, Rm=160, Gm=0을 의미한다. 따라서, B 화소와 R 화소 계조 분리는 크게 세 영역으로 나눈다. 도 20a 내지 도 20c의 L/ M/ H 영역이 그것이다.
- H 영역: gray > Rm 또는 Bm, two frame 믹싱이 없는 영역.
- M 영역: 다운 프레임의 계조가 주로 바뀌는 영역,
이때 B 화소의 다운 프레임 계조는
Figure PCTKR2013008213-appb-I000001
이고, 업 프레임 계조는
Figure PCTKR2013008213-appb-I000002
이다.
여기서, Gi, Gdn-blue, Gup-blue 는 입력계조, 다운/업 계조를 나타내고, g는 계조곡선의 감마(gamma) 값을 의미한다. R 화소도 위도 동일한 수식을 통해 동일하게 찾을 수 있다.
- L 영역: 업 프레임의 계조가 주로 바뀌는 영역,
B 화소를 예로 들면, 다운 프레임 계조는 모두 0이고, 업 프레임 계조는
Figure PCTKR2013008213-appb-I000003
로 나타낼 수 있다.
각 영역의 경계부에서는 영상의 연속성을 잃지 않도록 위의 수식에서 벗어나서 연속적 함수로 변환하는 것이 바람직하다.
실제 two frame 믹싱에 있어서, 첫 화소의 B 화소가 다음 화소의 R 화소와 인접하여 있는 경우, 첫 번째 R, G, B data 중에서 R, B는 제 1 프레임에서 다운 프레임 계조를 표시하고, 두 번째 프레임에서는 업 프레임 계조를 표시하도록 한다. 이때, 이웃하는 화소는 반대로 바뀌므로 인접 화소끼리 휘도 플리커링(luminance flicking)을 보상하고 색상 플리커(chromatic flicker)를 유도한다.
위와 같은 two frame 믹싱부(910)의 two frame 믹싱 방법은 그 방법 자체만으로는 VA-LCD의 측면 시인성을 향상시킬 수 없다. 반면, 앞서 설명한 서브 프레임 시분할부(920)에서의 서브 프레임을 통한 시분할 방법과 조합이 되어 두 방법이 같이 사용할 때 실제 제품에 적용할 수 있는 정도의 시인성 수준을 가질 수 있다. 따라서, 실제 제품에서는 서브 프레임 시분할 기술과 two frame 믹싱 방법이 효과적으로 결합되어 적용될 필요가 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 two frame 믹싱부(910)를 구체적으로 나타낸 상세블록도이다. 도 21에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 two frame 믹싱부(910)는 프레임 카운트부(1310), 화소 구분부(1320), 영역 구분부(1330) 및 신호 부여부(1340)를 포함할 수 있다.
도 21을 참조하면, 위의 two frame 믹싱이 본 발명의 구성요소인 two frame 믹싱부(910)에서 어떻게 구현되는지 알 수 있다. 프레임 카운트부(1310)는 입력되는 프레임을 짝수 프레임과 홀수 프레임으로 구분한다. 이는 two frame 믹싱이 연속된 프레임에서 일어나기 때문에, 연속된 프레임으로 구분하기 위해 짝수 또는 홀수 프레임임을 명기하는 것이다.
화소 구분부(1320)는 입력 프레임의 각 화소의 색상에 따라 화소를 구분한다. 즉, R 화소인지, G 화소인지, B 화소인지 구분할 수 있다. 각 화소는 색상에 따르 다른 two frame 믹싱 특성을 보이기 때문에 이를 구분하는 것이다. 여기서, G 화소로 구분된 화소는 two frame 믹싱을 하지 않거나 또는 어두운 계조에 대해서만 two frame 믹싱을 수행하도록 한다.
영역 구분부(1330)는 화소 구분부(1320)에서의 구분을 통해 나타난 각 화소의 색상별 특성에 맞춰 화소의 계조 레벨을 기반으로 H 영역에 속하는 화소인지, M 영역에 속하는 화소인지, L 영역에 속하는 화소인지 영역을 분할하여 구분한다. 각 영역별로 업/다운 프레임을 찾는 수식이 달라지기 때문에 영역 구분부(1330)는 각 화소의 색상별 특성에 맞게 영역을 구분한다.
신호 부여부(1340)는 영역 구분부(1330)에서 구분된 각 색상의 특정 영역에 속하는 화소에 대해 전술한 영역별 업 프레임/다운 프레임 계조 결정 수학식을 이용하여 업 프레임 계조 신호 및 다운 프레임 계조 신호를 부여한다. 이때, 짝수번째 프레임에 업 프레임 계조 신호가 부여되었으면, 상기 짝수번째 프레임에 이웃하는 홀수번째 프레임의 대응하는 화소에는 반드시 다운 프레임 계조 신호가 부여되어야 한다. 이는 반대의 경우여도 무방하다.
경우에 따라서, 신호 부여부(1340)는 짝수 프레임에 있어서, (i,j)번째 화소에 대해 i+j가 짝수이면, 업 프레임 계조를 부여하고, 홀수이면 다운 프레임 계조를 부여할 수 있다. 또한, 홀수 프레임에 있어서, (i,j)번째 화소에 대해 i+j가 짝수이면, 다운 프레임 계조를 부여하고, 홀수이면 업 프레임 계조를 부여할 수 있다. 다만, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.
이와 같이 변형된 신호는 서브 프레임 시분할부(920)의 시분할 로직(logic)을 거쳐 LCD 패널로 송신된다.
동영상 개선을 위한 고속 프레임 기술과 통합 방법
액정 디스플레이 장치를 통해 동영상을 표시할 때, 액정의 유지특성으로 인하여 화면이 선명하지 못하고 흐릿하게 보이는 모션 블러링(motion bluring)이 나타날 수 있다. 모션 블러링은 동영상에서 두드러지며, 모션 블러링을 없애기 위해서는 동영상 응답시간(Moving Picture Response Time : 이하, "MPRT")을 줄여야 한다. 이러한 MPRT 성능 개선을 위하여 고속 프레임 알고리즘이 이용될 수 있다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 고속 프레임 알고리즘 적용부와 서브 프레임 시분할부의 연동 관계를 설명하기 위한 블록도이다. 도 21에 도시된 바와 같이, 고속 프레임 알고리즘 적용부(1410)는 서브 프레임 시분할부(1420)와 연동하여 전처리 과정으로서 조합될 수 있다.
도 22를 참조하면, 고속 프레임 알고리즘 적용부(1410)는 고속 프레임 구동 방법을 사용하여 동영상 특성을 개선하는 것으로, 입력되는 프레임을 인터폴레이션을 수행하여 4장의 고속 서브 프레임을 생성하고, 생성된 고속 서브 프레임의 특성을 파악하여 서브 프레임 시분할부(1420)에서의 시분할 동작을 수행하게 할지 결정할 수 있다. 또한, 시분할 동작 수행시, 어떠한 서브 프레임이 먼저 출력되는지 결정할 수 있다.
서브 프레임 시분할부(1420)는 앞서 설명한 방식과 같이, 고속 프레임 알고리즘 적용부(1410)의 시분할 수행과 관련된 신호를 기반으로 시분할을 수행 여부를 판단하고, 시분할을 수행할 시, 서브 프레임을 계조 레벨을 기반으로 복수의 영역으로 분리한 후, 영역의 서브 프레임별 구현 방식을 결정하여 각 화소에 신호를 인가한다.
고속 프레임 알고리즘과 관련하여, LCD는 화상 신호가 표시된 후 다음 프레임까지 동일 화상 신호가 표시된다. 이러한 방식을 홀딩 타입 디스플레이(holding type display)라고 하고, CRT와 같이 전자 빔(beam)이 포스퍼(phosphor)와 충돌할 때에만 잠시 빛이 방사되는 impulsive type display와 구별되다. 홀딩 타입 디스플레이는 동영상 구동에서 하나의 영상이 한 프레임 동안 지속되므로 움직이는 물체의 경계가 흐려 보이는 문제점이 있다. 이 문제를 해결하기 위하여 통상 두 가지 기술 중에서 한가지 기술이 적용이 된다. 두 가지 기술은 impulsive type을 모방한 impulsive driving 기술과, 120Hz 혹은 240 Hz 고속 프레임 구동을 하면서 중간에 인터폴레이션된 영상(interpolated image)을 생성하여 삽입하는 고속 프레임 구동기술이 그것이다.
일반적으로 VA-LCD에서는 고속 프레임 구동 방법으로 동영상 특성을 개선하는 기술이 자주 사용된다. 60Hz로 입력되는 화상data를 240 Hz로 변환시켜 출력하게 된다. 이때, 각 프레임은 4장의 고속 서브 프레임으로 분리되며, 새로 추가되는 3장의 프레임은 인터폴레이션된 영상(interpolated image)으로 구성된다. 따라서, 고속 프레임 구동 방식은 서브 프레임 시분할 기술과 유사한 점이 있지만, 전자는 인터폴레이션된 영상들로 서브 프레임을 구성하는 반면, 후자는 밝은 영상과 어두운 영상를 번갈아가며 표시하는 방식이므로 그 구성이 달라 동시에 두 가지 효과를 발생시키지 못하게 된다. 따라서, 측면 시인성과 동영상을 동시에 개선시킬 수 있는 로직(logic)이 필요하게 된다.
먼저 서브 프레임 시분할부(1420)에서 서브 프레임 시분할 방식을 적용하였을 때 실제 패널의 응답 파형을 살펴볼 필요가 있다. 실험을 통해 살펴보면, 서브 프레임 a, b 파형이 나타날 때에는 휘도가 black과 white를 오가는 파형을 보여준다. 이는 실제 impulsive 구동 방식과 거의 동일한 구동 방법이다.
서브 프레임 a와 b는 대략 0 ~ 200 계조 영역을 담당하고 있다. 따라서, 0~200 계조 범위의 영상은 고속 프레임 구동 기술을 적용할 필요가 없어지게 된다. 나머지 200~255 계조 영역 에서도 일부 impulsive 구동 기능이 적용되나, 그 효과는 계조가 올라갈수록 약해진다. 따라서, 완벽한 고속 응답 특성을 보이기 위해서는 고계조에서는 고속 프레임 구동기술을 적용하는 것이 바람직할 수 있다.
이를 위해서 다음과 같은 두 가지 접근 방법을 사용할 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 프레임 알고리즘의 동작을 나타낸 흐름도이다. 도 23을 참조하면, 입력 영상을 다음 프레임 신호와 비교하여 인터폴레이션을 통해 4개의 고속 서브 프레임으로 분리한다(S1510). 즉, 중간에 3개의 인터폴레이션 신호를 생성하여, 각 화소마다 4개의 데이터(Gi, G1, G2, G3)가 생성되도록 한다(S1520). 상기와 같이 생성된 신호를 기반으로 고속 프레임 신호인지 판단한다(S1530). 핀단은 생성된 4개의 신호가 변화가 거의 없다면 정지영상에 해당한다고 판단하고, 고속 프레임 알고리즘을 적용하지 않고, 서브 프레임 시분할부(1420)로 전송하여 시분할 동작을 수행하도록 한다(S1540). 만일 생성된 4개의 신호가 변화가 상당히 있어 동영상 신호라고 판단하면, 그 신호 중에서 200 Gray이상이 되는 계조가 포함되어 있는지 판단한다(S1550). 200 계조 이상 신호가 없으면 서브 프레임 시분할부(1420)로 송신하여 서브 프레임 시분할 동작을 수행하게 한다(S1540). 200 계조 이상 신호가 있으면 서브 프레임 시분할 동작을 거치치 않고 바로 패널로 출력한다(S1560).
다시 말해, 각 화소별로 4개의 고속 서브 프레임 계조에 200 계조 이상이 포함되어 있는 화소는 고속 프레임 알고리즘을 통해 결과를 출력하고, 나머지 화소들은 서브 프레임 시분할부(1420)로 전송하여 서브 프레임 시분할 동작을 수행하여 표시한다.
서브 프레임 시분할부(1420)로 전송되지 않고, 직접 출력되는 영상신호에 대해서는 실제 고속 프레임 신호에서 동영상 신호, 즉 계조가 급격히 바뀌는 영상 신호가 포함되어 있어서 그 신호 내부에 이미 어느 정도의 시분할 성능을 포함하게 된다. 따라서 서브 프레임 시분할을 거치지 않더라도 측면 시인성이 어느 정도 개선되는 효과를 가지고 있다.
도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 프레임 알고리즘의 동작을 나타낸 흐름도이다. 도 23에서 설명한 실시예와 달리, 항상 서브 프레임 기술이 적용되도록 고속 프레임 알고리즘을 적용할 수 있다.
도 24를 참조하면, 도 23의 실시예와 마찬가지로, 고속 프레임 알고리즘을 먼저 거친다. 즉, 입력 영상을 다음 프레임 신호와 비교하여 인터폴레이션을 통해 4개의 고속 서브 프레임으로 분리하고(S1610), 중간에 3개의 인터폴레이션 신호를 생성하여, 각 화소마다 4개의 데이터(Gi, G1, G2, G3)가 생성되도록 한다(S1620). 이때 생성된 Gi, G1, G2, G3 신호들의 평균 휘도를 기준으로 서브 프레임 시분할부(1420)에서 시분할 동작을 수행하여 서브 프레임 a, b, c, d 신호를 생성한다(S1630). 그 다음, Gi, G1, G2, G3 신호 중에서 어느 위치에 가장 높은 휘도가 분포하는지 분석한다(S1640). 주로 Gi > G1 > G2> G3 가 되거나, Gi < G1 < G2 < G3 가 되는 경우가 많다.따라서, Gi > G1 > G2> G3인 경우(S1650), 서브 프레임 a -> b -> c -> d를 순서대로 그대로 출력한다. 반면, Gi < G1 < G2 < G3인 경우(S1655), d -> c -> b -> a와 같이, 역순으로 출력을 한다. 고속 프레임 알고리즘 적용부(1410)는 서브 프레임의 순서를 이와 같이 출력되도록 조절함으로써 휘도 변화 방향과 동일한 방향으로 출력이 되도록 조절할 수 있다.
시분할 3D 스테레오스코픽 기술과 통합 방법
시분할 스테레오스코픽(stereoscopic) 3D 기술 또한 1 프레임(frame)의 신호를 4 프레임(frame)으로 분할하여 앞의 두 프레임은 좌안을 위한 영상으로, 뒤의 두 프레임은 우안을 위한 영상 영상으로 활용한다. 따라서 3D 영상을 표시하는 동안은 서브 프레임 시분할 기술을 적용할 수 없게 된다.
이러한 경우에는 앞서 설명한 two frame 믹싱 방법을 3D 기술과 조합하여 사용할 수 있다. Two frame 믹싱 알고리즘을 사용하여 좌안 영상과 우안 영상 모두 수정한 후에 3D 신호 처리를 거쳐 디스플레이로 출력할 수 있다.
시분할 기술의 효과를 향상시키기 위한 액정 응답속도의 제한
VA LCD의 측면 시인성은 액정의 응답 속도에 민감하게 반응함을 알 수 있다. 이는 실험적으로도 증명할 수 있다.
도 25는 액정 응답 속도와 시인성과의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 25에 도시된 바와 같이, 응답 속도에 따라 시인성 수준이 비례적으로 나타남을 알 수 있다. 이를 표로 나타내면 다음과 같다.
표 1
신호 Corresponding LC Ton/Toff GDI
표준 - 0.401
TDM 20Hz 2.3/3.7 ms 0.220
TDM 30Hz 3.5/5.6 ms 0.266
TDM 40Hz 4.7/7.5 ms 0.300
표 1에 나와 있듯이, 신호의 주파수가 커지면 커질수록 응답 속도가 느려지고 따라서 측면 시인성도 나빠지는 것을 알 수 있다.
그러므로, 기존 화소 분할 구조 대비, 유사한 특성 이상의 시인성을 획득하기 위해서는 240Hz 구동 조건 기준으로 액정의 응답속도(on+off)가 10.0msec 보다 낮은 값을 가져야 한다. 특히, 기존 화소 분할 기술중 최적화된 패널 수준의 특성을 확보하기 위해서는 black-white 기준 응답속도 합이 8msec 이하를 확보하여야 한다.
액정의 응답 속도가 시분할 기술의 시인성에 미치는 영향성이 매우 크기 때문에 LCD에서 응답 속도를 지연시키는 원인을 파악하여 이를 개선할 필요가 있다. 원인은 액정의 커패시턴스(capacitance) 변화에 의해 화소에 인가되었던 전압이 감소하는 현상 때문이라고 할 수 있다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 패널의 TFT와 화소에 있어서, 전압 및 커패시턴스의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 26에 도시된 바와 같이, 데이터 라인(DL)과 게이트 라인(GL)과 TFT가 연결되어 있고, 이와 하나의 화소의 액정 셀이 연결되어 있다. 전술한 바와 같이, 화소의 액정 셀은 두 개의 액정 응답 속도가 다른 영역을 포함할 수 있다. 도면에 도시되진 않았지만 TFT 이외에 다른 스위칭 소자가 사용될 수 있고, 반드시 TFT에 국한되는 것은 아니다.
도 26을 참조하면, 액정 디스플레이 장치는 감마 기준 전압을 기준으로 아날로그로 변환된 아날로그 화상 신호를 데이터 라인(DL)에 공급함과 동시에 스캔 펄스를 게이트 라인(GL)에 공급하여 화소의 액정 셀(Clc)을 충전시킨다.
TFT의 게이트 전극은 게이트 라인(GL)에 접속되고, 소스 전극은 데이터 라인(DL)에 접속되며, TFT의 드레인 전극은 화소의 액정 셀(Clc)의 화소 전극과 스토리지 커패시터(Cst)의 일측 전극에 접속된다. 화소의 액정 셀(Clc)의 공통 전극에는 공통 전압(Vcom)이 공급될 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 TFT가 턴 온 될 때, 데이터 라인(DL)으로부터 인가되는 데이터 전압을 충전하여 화소의 액정 셀(Clc)의 전압을 일정하게 유지시킨다.
이때, 전술한 화소 인가 전압 감소 현상을 극복하기 위해, TFT에 연결된 액정 셀(Clc)의 black 전압 및 white 전압을 조절하거나 또는 액정의 유전율의 비율을 제한할 수 있다.
e_e 와 e_o를 액정 디렉터(director)의 장축 및 단축 방향 유전상수라고 하면, black에서 white로 바뀔 때, 초기에 액정이 수직으로 서 있을 때, 고 전압(Vi)를 인가한 후 TFT 채널(channel)을 off 시키면, 액정이 전압에 의해 수평방향으로 회전하게 된다. 이때 초기 액정 셀(Clc)의 평균적인 유전상수는 e_e 이지만 액정이 회전하면서 평균 유전상수는 점진적으로 e_o 쪽으로 이동하게 된다. 액정이 회전한 후의 유전상수를 e_eff 라고 하면, 최종적으로 화소에 인가되는 전압(Vf)은 다음과 같다.
Figure PCTKR2013008213-appb-I000004
여기서, 이때, Ci, Cf는 초기와 최종의 화소 캐패시턴스(capacitance)이고, Cst는 저장 커패시턴스(storage capacitance), CLC-i와 CLC-f는 초기와 최종의 액정 커패시턴스(capacitance)이다. VA LCD에서 e_e / e_eff 는 1 보다 작고, 대략 1/2 에 근접한 값을 가지므로 그만큼 전압 강하가 발생하게 된다.
반대로, white에서 black 으로 바뀔 때에는 상기 수식에서 (e_e / e_eff) 대신, (e_eff / e_e) 이 되어 대략 인가해 준 전압보다 높은 최고 2배까지 높은 전압이 인가된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기와 같은 현상을 극복하기 위하여 다음과 같은 제한을 둔다.
1) 첫 번째, white에서 black으로 올 때에는 0 gray 전압을 인가한다. 이때 0 gray 전압이 공통 전압(Vcom)(공통 전압은 상판 전극에 인가되는 전압을 의미할 수 있음)을 기준으로 높은 전압이 인가되면 전술한 이유로 인해 실제 최종적으로 화소에 인가되는 전압은 초기 인가해 준 전압보다 2배 가까이 높은 전압이 인가되어 off 응답속도를 느리게 하는 요인이 된다. 이를 극복하기 위해, Vi가 0에 근접한 전압을 인가하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써 액정의 off 응답속도를 빠르게 하여 측면 시인성을 개선시킨다. 이때 Vi는 공통 전압(Vcom) 기준 전압이므로 |Vi-Vcom| 이 작은 값을 가질수록 좋다. 하지만, 공통 전압(Vcom)은 패널의 위치마다 다른 값이 인가되므로 |Vi-Vcom|를 완벽하게 0 볼트(volt)가 되도록 하기 어렵다. 기존 일반 LCD의 경우, 0 gray 전압이 대략 1.0~1.7 볼트(Volt) 정도로 조절이 되어 있으나 이 정도의 전압은 두 배가 되면 2.0~3.4 수준으로 액정이 black으로 갈 수 없는 전압이다. (대략 Vth가 2.0 volt 수준임)
따라서, |V(0gray) - Vcom| < 0.7 볼트 수준이 바람직하다. 가장 바람직한 것은 |V (0gray) - Vcom| < 0.3 Volt 수준이 되도록 하는 것이다.
2) 두 번째 방법은 black에서 white로 바뀔 때의 액정 응답 속도를 빠르게 하기 위해, 액정의 물성인 (e_e / e_o) 비율을 증가시키는 방법이다. 일반적인 VA LC는 (e_e / e_o) = (3.3 / 6.8) ≡ 0.5의 값을 갖는다. 하지만, (e_e / e_o) = (3.8 / 6.2) ≡ 0.6 수준으로 변경하면 전압 강하를 대략 25% 개선할 수 있다. 따라서, (e_e / e_o) > 0.6인 저 유전율 이방성 액정을 사용하는 것이 바람직하다.
3) 세 번째 방법은 white 전압을 높이는 방법이다. 시분할 방법에서 white 전압을 높이면 전압 강하가 일어나더라도 높여준 전압만큼의 보상을 할 수 있다. 따라서, 시분할 방법에서는 고 전압(high volage) 구동인 Vmax - Vcom > 7 볼트(Volt)인 구동 방법을 사용하는 것이 유리하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기한 LCD 응답 속도를 빠르게 하는 방식과 서브 프레임 시분할 방식을 조합하여 사용함으로써 측면 시인성을 제고시킬 수 있다. 즉, 콘트롤러(110)에서 서브 프레임 시분할 방식의 위한 신호 제어 이외에, LCD 응답 속도를 빠르게 하기 위한 전압 제어를 수행할 수 있고, 이때, 액정을 추가적으로 저 유전율의 이방성 액정을 사용하도록 함으로써 측면 시인성의 개선의 폭을 극대화시킬 수 있다.
새로운 120Hz 시분할 구동을 수행하는 액정 디스플레이 장치.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 27에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치는 콘트롤러(10), 데이터 구동부(20), 게이트 구동부(30) 및 LCD 패널(40)을 포함할 수 있다.
도 27을 참조하면, 콘트롤러(10)는 입력 신호(Gi)를 입력으로 받아 시분할을 수행하고 패널(40)을 구동하기 위한 구동 신호를 생성한다. 콘트롤러(10)는 타이밍 콘트롤러(미도시)를 포함하고, 타이밍 콘트롤러는 입력되는 영상 프레임의 프레임 주파수를 배속시켜 두 개 이상의 서브 프레임으로 시분할한다. 즉, 각 서브 프레임의 화소(pixel)와 관련된 영상 신호를 서브 프레임별로 분할한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 콘트롤러(10)는 입력되는 영상 신호(Gi)를 디스플레이하는 방식에 있어서, 각 프레임 내에 복수 개의 서브 프레임을 가지고 복수의 영상으로 분할하여 디스플레이하는 영상 신호를 생성할 수 있다. 이때, 콘트롤러(10)는 입력 영상 신호(Gi)를 2개, 3개 또는 4개로 분할할 수 있다. 측면 시인성 관점에서는 서브 프레임의 수가 증가할수록 측면 화질 향상이 커지므로 4개의 서브 프레임을 가지는 것이 바람직할 수 있다. 4개의 서브 프레임을 가지는 경우, 60Hz의 영상 프레임은 240Hz의 서브 프레임으로 분할될 수 있고, 입력 영상 신호(Gi) 역시, 각 서브 프레임마다 각각의 화상 신호로 분할될 수 있다. 다만, 240Hz의 서브 프레임으로 분할시, 고속 구동을 위해 콘트롤러(10)에 추가적인 구성이 있어야 하고, 패널(40)도 240Hz의 영상 신호를 수신하여 구동하기 위해서는 고 사양의 구성이 추가되어야 한다.
또한, 콘트롤러(10)는 시분할 동작 수행 후에, 시분할된 영상 신호를 각 서브 프레임의 화소 위치에 따라 서로 다른 룩업 테이블을 적용하여 계조 데이터 신호를 생성하여 출력할 수 있다. 즉, 데이터 구동부(20)의 데이터 구동 제어 신호와 게이트 구동부(30)의 게이트 구동 제어 신호를 발생하여 각각 데이터 구동부(20)와 게이트 구동부(30)로 전달한다.
데이터 구동부(20)는 콘트롤러(10)로부터 수신한 데이터 구동 제어 신호를 기반으로 화소에 일정 전압을 제공한다. 데이터 구동부(20)는 계조 전압 생성부(미도시)로부터 화상 신호에 따른 감마 전압을 수신하여 LCD 패널(40)의 화소에 제공한다. 데이터 구동부(20)는 수신된 화상 신호를 아날로그 화상 신호로 변환하고, 아날로그 화상 신호를 LCD 패널(40)에 형성된 데이터 라인으로 전달한다.
게이트 구동부(30)는 콘트롤러(10)로부터 공급되는 게이트 구동 제어 신호를 수신하여 스캔 펄스를 순차적으로 발생하여 게이트 라인에 공급한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 게이트 구동부(30)는 타이밍 콘트롤러에 의해 프레임 주파수가 증가된 서브 프레임 중 기수번째 서브 프레임의 구동 기간 동안 스캔 펄스를 순차적으로 게이트 라인들에 공급한 후, 우수번째 서브 프레임의 구동 기간 동안 스캔 펄스를 게이트 라인에 공급할 수 있다. 또한, 게이트 구동부(30)는 스캔 펄스에 따라, LCD 패널(40)의 TFT를 턴 온 또는 턴 오프한다.
LCD 패널(40)은 데이터 구동부(20) 및 게이트 구동부(30)로부터 데이터 라인과 게이트 라인을 통해 아날로그 화상 신호 및 스캔 펄스를 수신하여 패널 내에 존재하는 각각의 화소에 신호를 전달하여 영상을 디스플레이한다. LCD 패널(40)은 입력되는 프레임의 영상 신호를 분할하여 2배 내지 4배의 프레임 주파수로 영상을 디스플레이할 수 있다. 예컨대, 120Hz 이상 240Hz의 고속 프레임 레이트로 영상을 디스플레이할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, LCD 패널(40)은 두 장의 유리 기판 사이에 액정이 주입되어 구성될 수 있다. LCD 패널(40)의 하부 유리 기판 상에는 데이터 라인 및 게이트 라인이 직교된다. 데이터 라인과 게이트 라인의 교차부에는 TFT(Thin Film Transistor)가 형성될 수 있다. TFT는 스탠 펄스에 응답하여 데이터 라인 상의 데이터를 액정 셀에 공급한다. TFT의 게이트 전극은 게이트 라인에 접속되고, TFT의 소스 전극은 데이터 라인에 접속될 수 있다.
도 28은 240Hz 시분할 구동 방식과 120Hz 시분할 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 28을 참조하면, 240Hz 시분할 방식은 입력신호가 60Hz로 입력될 때, 프레임 시간을 4개의 서브 프레임으로 구분하고, 각 화소에 대한 화상 신호를 4개의 서브 프레임 신호로 변환한다. 각 서브 프레임은 순서대로 F_a, F_b, F_c, F_d 서브 프레임이라고 정의하고, 입력 계조를 Gi라고 할 때, 패널(40)로 인가되는 출력 신호는 Gi -> (Ga, Gb, Gc, Gd)와 같이 4개의 신호로 분리되어 시간별로 인가된다.
이때, 입력 계조에 따라 0에서 255까지의 범위를 기반으로 4개의 계조 영역(A, B, C, D)으로 나눌 수 있다. 각 영역에 해당하는 계조는 다음과 같다.
각 서브 프레임의 계조를,
A 영역 : (0~255, 0, 0, 0) -> 이는 첫 번째 서브 프레임(F_a)에서는 0에서 255 계조의 가변적인 계조를 갖고, 나머지 두 번째 내지 네 번째 서브 프레임(F_b, F_c, F_d)에서는 0의 계조를 갖는 것을 의미함.
B 영역 : (255, 0~255, 0, 0)
C 영역 : (255, 255, 0~255, 0)
D 영역 : (255, 255, 255, 0~255)로 나타낼 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 입력 신호의 영역 구분을 A 영역은 0 ~ 120 gray, b 영역은 120 ~ 180 gray, C 영역은 180 ~ 230 gray, D 영역은 230 ~ 240 gray와 같이 나눌 수 있다. 이는 실시예이고, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.
반면, 120Hz 구동 방법은 입력 프레임을 두 영역으로 나누어 디스플레이한다. 따라서, 입력 프레임을 두 개의 서브 프레임으로 분할한다. 도 28를 참조하면, F_p와 F_q가 서브 프레임에 해당한다. 입력된 신호 Gi는 두 서브 프레임 신호로 분리되고, 계조와 관련하여, Gi -> (Gp, Gq)와 같이 나타낼 수 있다. 240Hz에서 입력신호를 4 영역(A, B, C, D)으로 나눈 것과 같이, 입력 신호 Gi를 두 영역으로 구분하여 P 영역과 Q 영역(예컨대, P : 0 ~ 180 gray, Q : 180 ~ 255 gray -> 이는 실험을 통해 결정될 수 있고 반드시 본 실시예에 국한되는 것은 아님)으로 나눌 수 있다. 각 영역의 gray level은 P 영역은 (0~255, 0)이고, Q 영역은 (255, 0~255)로 나타낼 수 있다. 따라서, 임의의 입력 신호 Gi는 240Hz에서는 (Ga, Gb, Gc, Gd)로 분리되고, 120Hz에서는 (Gp, Gq)로 분리되는데, 이때, 각 Ga 내지 Gd 중 실질적으로 0이나 255 계조가 아닌 경우는 하나만 존재하고, Gp와 Gq의 경우도 마찬가지로 0 또는 255 계조가 아닌 경우는 하나만 존재한다.
도 29는 240Hz 시분할 구동 방식과 120Hz 시분할 구동 방식에 따른 측면 시인성 수준을 나타내기 위한 그래프이다. 전술한 바와 같은 방식에 의해 시분할을 수행한 경우, 측면 시인성의 시뮬레이션을 테스트 셀(test cell) 평가를 통해 시도하였다.
도 29에 도시된 바와 같이, 정면의 감마(gamma) 곡선과 비교하였을 때, 측면의 감마 곡선은 많은 차이를 보인다. 정면 감마와 차이가 클수록 측면 시인성이 좋지 못함을 나타낸다. 240Hz 구동의 경우, 정면의 감마 곡선과 가장 비슷한 곡선을 나타내고 있고, 120Hz 구동의 경우는 시분할을 적용하지 않았을 때와 유사한 성능을 보이는 것을 알 수 있다. 영역별로 살펴보면, A 영역에서 가장 낮은 측면 시인성을 나타내는 것을 알 수 있다.
도 30은 240Hz 시분할 구동 방식과 120Hz 시분할 구동 방식에 따른 시인성 지수를 나타낸 표이다. 도 29의 두 측면 감마 곡선의 모양으로는 시인성 수준을 판단하기 어려울 수 있으나, 이를 측면 시인성 지수 계산법을 이용하여 계산하여 보면 보다 명확히 측면 시인성의 수준을 파악할 수 있다. 측면 시인성 계산은 논문 ("Assessment of Image Quality Degraded by Tone Rendering Distortion", J. K. Song and S. B. Park, Journal of Display Technology, Vol. 7, No. 7, pp. 365 - 372, (July 2011))에 나오는 방식을 따라서 수행하였다. 위 방식을 따라 지수를 계산하였을 때, 산출된 지수 값이 낮을수록 우수한 화질을 나타낸다.
도 30을 참조하면, 측면 시인성 지수 계산 결과, 일반 방법의 경우, 시인성 지수가 0.401로 높게 나왔고, 시분할 방법 중 240Hz 구동은 0.266, 120Hz 구동은 0.345로 일반 방식의 경우보다는 낮게 나왔으나, 120Hz는 240Hz에 비해 현저히 좋지 않은 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 참고 값이 화소 분할 방식은 약 0.24 ~ 0.27 수준의 시인성을 나타내고, 이와 비교할 때, 240Hz 시분할은 화소 분할 방식과 유사한 수준의 시인성을 나타내나, 120Hz의 경우는 이보다 열등한 시인성 수준을 가진다. 즉, 시분할 방법은 일반 방식보다는 낮은 지수 값을 보이고 있고, 이는 측면 시인성의 개선을 의미하나, 시분할 구조에서 측면 시인성 수준이 프레임 주파수에 민감하게 의존한다는 측면에서, 120Hz 시분할은 그 특성이 충분치 못함을 알 수 있다.
120Hz 시분할 기술은 기술의 적용 용의성 및 생산 원가 측면에서 240Hz 시분할 기술 보다 유리하지만, 측면 화질 면에서는 불리함을 알 수 있다. 따라서 본 발명에서는 새로운 방식의 120Hz 구동기술을 설명한다.
도 31 및 도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 패널 구조를 도시한 도면이다. 도 31과 도 32를 참조하면, 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 패널을 두 부분으로 분할하여 각각 별도로 구동할 수 있는 구조를 포함한다. 다만, 이는 실시예일 뿐이지, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 장치는 패널을 3 부분 또는 4 부분 이상의 영역으로 분할하여 각각 별도로 구동시킬 수 있는 구조를 포함할 수 있다.
도 31을 참조하면, 패널의 홀수 라인(512: Even line)에 배열된 화소(502)와 짝수 라인(514: Odd line)에 배열된 화소(514)을 각각 별도로 구동할 수 있다. 다만, 이때 반드시 홀수 라인(512)과 짝수 라인(514)으로 별도 구동시킬 필요가 있는 것은 아니고, 다른 방식으로 나누어 별도 구동시켜도 무방하다. 이를 별도로 구동하기 위해, 게이트의 신호 발생 회로를 별도로 배치할 필요가 있다. 즉, 홀수 게이트 신호 발생 회로(522)와 짝수 게이트 신호 발생 회로(524)를 별도로 구성하여, 홀수 게이트 신호 발생 회로(522)는 홀수 라인(512)과 연결되어 있고, 짝수 라인(514)에는 연결되어 있지 않도록 구성하며, 홀수 라인(512)의 화소에 제공되는 신호를 전달한다. 반대로, 짝수 게이트 신호 발생 회로(524)는 짝수 라인(514)하고만 연결되어 있고, 홀수 라인(512)은 연결되어 있지 않으며, 짝수 라인(514)의 화소에 제공되는 신호를 전달한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 홀수 라인(512)의 게이트 배선들과 짝수 라인(514)의 게이트 배선들이 각각 별도로 shift resister 구조를 가지고 별도로 구동되도록 패널 구조를 형성할 수 있다. 위와 같은 구조는 패널 내에 ASG(Amorphous silicon gate) 기술을 이용하여 글래스(glass) 위에 집적시키거나 별도의 게이트 칩(gate chip)을 부착시키는 방식을 통해 구현될 수 있다.
도 32를 참조하면, 패널의 상부 라인(612)에 배열된 화소(602)와 하부 라인(614)에 배열된 화소(614)을 각각 별도로 구동할 수 있다. (여기서, 패널의 상부 라인은 패널의 중앙에서 윗쪽으로 배치된 라인을 의미하며, 디스플레이 패널의 하부 라인은 패널의 중앙에서 아랫쪽으로 배치된 라인을 의미함) 다만, 이때 반드시 상부 라인(612)과 하부 라인(614)으로 별도 구동시킬 필요가 있는 것은 아니고, 다른 방식으로 나누어 별도 구동시켜도 무방하다. 이를 별도로 구동하기 위해, 게이트의 신호 발생 회로를 별도로 배치할 필요가 있다. 즉, 상부 게이트 신호 발생 회로(622)와 하부 게이트 신호 발생 회로(624)를 별도로 구성하여, 상부 게이트 신호 발생 회로(622)는 상부 라인(612)과 연결되어 있고, 하부 라인(614)에는 연결되어 있지 않도록 구성하며, 상부 라인(612)의 화소에 제공되는 신호를 전달한다. 반대로, 하부 게이트 신호 발생 회로(624)는 하부 라인(614)하고만 연결되어 있고, 상부 라인(612)은 연결되어 있지 않으며, 하부 라인(614)의 화소에 제공되는 신호를 전달한다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 디스플레이 방법의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 33에 도시된 바와 같이, 홀수 라인과 짝수 라인은 별도의 서브 프레임 신호로서 구동된다.
도 33을 참조하면, 두 부분(본 실시예에서는 홀수 라인, 짝수 라인으로 구분하여 설명함)에 신호를 인가하는 방식은 먼저, 각 프레임을 프레임의 전반과 후반의 두 서브 프레임으로 구분을 수행한다. 이를 Fe 서브 프레임(홀수 라인)과 Fo 서브 프레임(짝수 라인)으로 정의할 수 있다. Fe 서브 프레임(홀수 라인) 동안은 홀수 라인만을 구동하고, Fo 서브 프레임(짝수 라인) 동안은 짝수 라인만을 구동한다.
이를 120Hz 구동 기준으로 보면, 한 번의 서브 프레임 시간은 패널 전체를 한번 켤 수 있는 시간이라고 할 수 있다. 하지만, 홀수 라인만을 구동시킨다면, 한 번의 서브 프레임 시간 동안 두 번 반복하여 구동시킬 수 있는 시간이라고 할 수 있다. 따라서, 전반의 Fe 서브 프레임 시간 동안 홀수 라인을 두 번 연속 구동한다. 그리고 후반의 Fo 서브 프레임 시간 동안 짝수 라인을 두 번 연속 구동시킨다. 이를 다시 설명하면, 홀수 라인의 화소는 각 입력신호(Gi) 신호를 수신하였을 때, 4개의 서브 프레임(Fe_a, Fe_b, Fe_b, Fe_b)으로 분할되어 (Gea, Geb, Geb, Geb) 신호가 입력되는 것과 유사한 결과를 얻게 된다. 이때, 앞의 두 서브 프레임 시간 동안에는 실제 데이터가 인가되고, 후반 두 서브 프레임 동안에는 두 번째 인가된 Geb 데이터가 유지된다고 할 수 있다. 따라서, 홀수 라인은 두 번의 데이터를 받아 구동됨으로써 4개의 서브 프레임을 갖는 효과를 얻을 수 있다. 다만, 상기한 바와 같이, 1:3의 비율로 서로 다른 신호를 전송하여 디스플레이시킬 수도 있으나, 반드시 1:3의 비율에 국한되는 것은 아니고, 다른 비대칭적인 비율을 적용할 수 있다. 즉, 이 경우, 앞의 2개의 사분할 프레임 시간 구간에는 실제 신호가 인가되고, 두의 2개의 사분할 프레임 시간 구간에는 2번째 사분할 프레임 시간 구간에 인가된 신호가 유지된다.
반면, 짝수 라인의 화소들은 Gi 신호를 수신하였을 때, 4개의 서브 프레임(Fo_b, Fo_b, Fo_a, Fo_b)에 (Gob, Gob, Goa, Gob) 신호가 패널에 인가되는 것과 유사한 특성을 나타낸다. 즉, 4개의 서브 프레임 시간 중 후반의 두 서브 프레임 시간 동안만 실제 데이터가 인가되고 전반의 두 서브 프레임 시간 동안은 전 프레임의 마지막 서브 프레임에 인가된 Fo_b 신호가 유지가 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 디스플레이 방법은 실제 타이밍 콘트롤러(미도시)에서 생성되는 데이터 수는 입력 신호(Gi)의 두 배인 120Hz 구동에 해당된다. 따라서, 각 프레임 시간 동안 각 화소에는 두 번씩 writing이 진행된다. 하지만 일반적인 120Hz 구동(도 28 참조)과 달리 writing 되는 시간 차이가 달라진다. 다시 말해, 한 프레임 시간을 4개의 서브 프레임 시간으로 구분하였을 때, 일반적인 120Hz 시분할 구동은 (Gp, Gp, Gq, Gq)와 같은 신호가 인가되나 본 발명의 실시예에 따른 120Hz 시분할 구동은 (Gea, Geb, Geb, Geb)와 같은 신호가 입력된다. 예컨대, Gea = 0~255, Geb = 0을 입력하게 되면, 이는 240Hz의 A 영역의 구동 방식과 동일한 신호 인가가 되는 것이다. 반면, Gea = 0~255, Geb = 255가 되면 이는 240 Hz의 D 영역과 동일한 신호가 인가된다. 따라서, 120Hz의 구동을 하면서도 2840Hz의 A 영역과 D 영역을 동일하게 모방이 가능하고 B와 C 영역에 해당하는 계조는 Gea와 Geb를 적당히 조절하여 구성할 수 있다.
도 34를 참조하면, 두 부분(본 실시예에서는 패널의 상부 라인, 패널의 하부 라인으로 구분하여 설명함)에 신호를 인가하는 방식은 먼저, 각 프레임을 프레임의 전반과 후반의 두 서브 프레임으로 구분을 수행한다. 이를 Fe 서브 프레임(패널의 상부 라인)과 Fo 서브 프레임(패널의 하부 라인)으로 정의할 수 있다. Fe 서브 프레임(패널의 상부 라인) 동안은 패널의 상부 라인만을 구동하고, Fo 서브 프레임(디스플레이 패널의 하부 라인) 동안은 패널의 하부 라인만을 구동한다.
이를 120Hz 구동 기준으로 보면, 한 번의 서브 프레임 시간은 패널 전체를 한번 켤 수 있는 시간이라고 할 수 있다. 하지만, 패널의 상부 라인만을 구동시킨다면, 한 번의 서브 프레임 시간 동안 두 번 반복하여 구동시킬 수 있는 시간이라고 할 수 있다. 따라서, 전반의 Fe 서브 프레임 시간 동안 패널의 상부 라인을 두 번 연속 구동한다. 그리고 후반의 Fo 서브 프레임 시간 동안 패널의 하부 라인을 두 번 연속 구동시킨다. 이를 다시 설명하면, 패널의 상부 라인의 화소는 각 입력신호(Gi) 신호를 수신하였을 때, 4개의 서브 프레임(Fe_a, Fe_b, Fe_b, Fe_b)으로 분할되어 (Gea, Geb, Geb, Geb) 신호가 입력되는 것과 유사한 결과를 얻게 된다. 이때, 앞의 두 서브 프레임 시간 동안에는 실제 데이터가 인가되고, 후반 두 서브 프레임 동안에는 두 번째 인가된 Geb 데이터가 유지된다고 할 수 있다. 따라서, 패널의 상부 라인은 두 번의 데이터를 받아 구동됨으로써 4개의 서브 프레임을 갖는 효과를 얻을 수 있다.
도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 콘트롤러를 구체적으로 나타낸 상세블록도이다. 도 35에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 액정 디스플레이 장치의 콘트롤러(1700)는 영역 분류부(1710) 및 구동 제어부(1720)를 포함할 수 있다.
도 35를 참조하면, 영역 분류부(1710)는 입력 영상 프레임의 계조를 기준으로 세 영역으로 분류한다. 이를 L, M, H 영역으로 정의할 수 있다. L 영역은 특정 기준 이하로 낮은 계조를 갖는 영역이고, M 영역은 중간 계조를 갖는 영역, H 영역은 특정 기준보다 높은 계조를 갖는 영역을 의미한다. 이를 240 Hz의 각각의 영역과 비교하면, L 영역은 A 영역과 동일하고, H 영역은 D 영역과 동일하며, M 영역은 B 및 C 영역을 포함하는 개념이다. 영역 분류부(1710)는 입력 영상 프레임의 계조를 기준으로 입력 계조가 제 1 계조보다 낮으면 L 영역, 제 1 계조보다 높고 제 2 계조보다 낮으면 M 영역, 그리고 제 2 계조보다 높으면 H 영역으로 분류한다.
구동 제어부(1720)는 영역 분류부(1710)에서 분류된 L 영역, M 영역 및 H 영역이 서로 다른 서브 프레임 신호 및 서로 다른 계조로 구동되도록 제어한다. 이를 홀수 라인을 기준으로 설명하면, L 영역은 (Goa, Gob, Gob, Gob)=(0~255, 0, 0, 0)으로 구동된다. 이때, 첫 서브 프레임 데이터(Goa)는 Gi가 증가함에 따라 증가한다. M 영역은 (Goa, Gob, Gob, Gob)=(0~255, 0~255, 0~255, 0~255)로 구동되며, 이때, 첫 서브 프레임 데이터는 Gi가 증가함에 따라 감소하고, 두 번째 Gob는 Gi가 증가함에 따라 증가한다. M 영역의 마지막 계조에 이르러서는 (Goa, Gob, Gob, Gob)=(0, 255, 255, 255)와 같은 데이터가 인가된다. H 영역에서는 (Goa, Gob, Gob, Gob)=(0~255, 255, 255, 255)로 구동되며, 이때, 첫 서브 프레임 데이터(Goa)는 계조가 증가함에 따라 증가한다.
도 36은 본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 디스플레이 방법에 따른 측면 시인성 수준을 나타내기 위한 그래프이다. 도 36에 도시된 바와 같이, 본 발명의 120Hz 구동 방식을 이용하여 시뮬레이션을 통해 시분할 효과를 검증한 결과, 240Hz와 비교하였을 때, 중앙의 M 영역을 제외하고 유사한 결과를 획득하였다. 즉, 새로운 120Hz 시분할 구동 방식의 측면에서의 상대 밝기가 240Hz의 측면과 거의 유사하게 나타나고, 따라서 측면 시인성이 개선된 것을 확인할 수 있다.
도 37은 본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 디스플레이 방법에 따른 시인성 지수를 나타낸 표이다. 도 37에 도시된 바와 같이, 표를 참조하여도, 본 발명의 120Hz 구동 방식의 경우, 240Hz 시분할과 거의 유사한 수준의 시인성 지수를 나타내는 것을 확인할 수 있고, 이는 화소 분할 방식과 비교하여도 비슷한 수준으로 좋은 측면 시인성을 나타내는 것을 알 수 있다.
온도에 따른 특성 변조 보상 방식
도 38은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 38에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치는 보상값 생성부(1010), 시분할부(1020) 및 패널(1030)을 포함할 수 있다.
종래 시분할 적용시 온도 보상 방식을 보면, 입력 신호(Gi)가 입력되었을 때, 온도에 따라 서브 프레임 (Ga, Gb, Gc, Gd) 각각의 값이 보상되는 방식을 따랐다. 즉, Ga, Gb, Gc, Gd의 서브 프레임 모두 일련의 보상 과정을 통해 최적화된 신호값으로 변형되어야 했고, 이는 매우 복잡한 신호 처리 알고리즘을 거쳐야 했다.
도 38을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치는 위와 같은 복잡성을 개선하기 위해 보상 값 생성부(1010) 전처리 구성요소를 두는 알고리즘을 제공한다.
보상 값 생성부(1010)는 입력 신호(Gi)에 대해 온도 값을 고려한 신호 변경을 가하여 Gi'의 보상 값을 생성한다. 보상 값(Gi')은 특정 계산 방식에 의해 직접 계산될 수 있고, 룩업 테이블(1012)을 참조하여 특정 온도에 맞는 보상값을 추출하여 생성될 수 있다. 룩업 테이블을 내부 또는 외부 온도에 대응되는 보상 값을 테이블의 형태로 만든 것이다. 룩업 테이블은 액정 디스플레이 장치의 메모리(미도시)에 저장되어 있다. 보상 값(Gi')은 휘도 보상값, 감마 보상값 및 콘트라스트 보상값 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 보상 값(Gi')은 시분할부(1020)에 의해 2 내지 4개의 서브 프레임 신호로 분할되어 패널(1030)로 입력된다. 이와 같이 Ga, Gb, Gc, Gd 각각의 보상 값을 생성하지 않고 Gi를 Gi'로 변경하는 로직(logic)많을 추가하게 되므로 전체적인 구성이 매우 단순해지는 효과가 있다.
도 39는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 보상 값 생성부를 구체적으로 나타낸 상세블록도이다. 도 39에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 값 생성부(1010)는 온도 센싱부(1110) 및 산출부(1120)를 포함할 수 있다.
도 39를 참조하면, 온도 센싱부(1110)는 외부 온도 또는 내부 온도를 센싱한다. 온도 센싱부(1110)는 액정 디스플레이 장치의 내부 온도를 측정한다. 온도 센싱부(1110)는 액정 디스플레이 장치의 다양한 부분의 온도를 측정할 수 있다. 예컨대, 장치 앞면, 또는 뒷면의 온도를 측정할 수 있다. 온도 센싱부(1110)는 액정 디스플레이 장치 외부의 온도를 측정한다. 이 경우 온도 센싱부(1110)에 포한된 센서가 외부에 직접 장착될 수 있다. 따라서, 온도 센싱부(1110)는 유선 또는 무선으로 연결된 별개의 센서로서 동작할 수 있다.
산출부(1120)는 센싱된 온도를 기반으로 보상 값을 생성한다. 산출부(1120)는 외부 온도 및 내부 온도에 따른 화질 보상값들이 기록된 복수 개의 룩업 테이블(1120)을 참조하여 보상 값을 생성할 수 있다. 룩업 테이블은 내부 온도 및 외부 온도별 휘도 보상값, 감마 보상값 및 콘트라스트 보상값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 산출부(1120)는 외부 또는 내부 온도에 대응되는 룩업 테이블을 추출한다. 그리고, 산출부(1120)는 추출된 룩업 테이블을 이용하여 영상에 화질 보상을 적용한다. 산출부(1120)는 센싱된 온도에 따른 보상 값 산출을 위한 특정 알고리즘을 이용하여 직접 보상 값을 생성할 수도 있다. 이 경우, 산출을 위한 알고리즘이 메모리(미도시)에 저장되어 있다.
이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (70)

  1. 입력되는 영상 프레임을 적어도 두 개의 서브 프레임으로 시분할하고, 각 서브 프레임별로 화상 신호를 분할하는 콘트롤러; 및
    상기 분할된 화상 신호를 기반으로 영상을 디스플레이하는 디스플레이 패널을 포함하되,
    상기 디스플레이부 패널의 각 화소(pixel)는 제 1 및 제 2 영역으로 구성되고, 상기 제 1 및 제 2 영역은 액정 응답 속도가 다른 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 액정 디스플레이 장치는
    상기 화소를 구동시키는 화소 구동부를 포함하되,
    상기 화소 구동부의 TFT(Thin Film Transistor)는 상기 제 1 및 제 2 영역에 동일한 전압을 제공하여 상기 화소를 구동시키는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 화소 구동부는
    상기 화소에 상기 화상 신호를 전달하는 신호 전달 배선; 및
    상기 화소의 액정에 전압을 공급하는 TFT를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 콘트롤러는
    상기 입력되는 영상 프레임을 상기 적어도 두 개의 서브 프레임으로 시분할하는 영상 분할부; 및
    상기 시분할된 서브 프레임 별로 화상 신호를 분할하는 신호 분할부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 영역은 pretilt angle이 서로 다른 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 영역은 cell-gap이 서로 다른 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 영역의 화소 전극은 미세 패턴이 서로 다른 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 영역의 화소 전극은 상기 미세 패턴의 주기 또는 폭이 서로 다른 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 영역의 화소 전극은 화소 분할용 ITO pattern 또는 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 영역의 화소 전극의 화소 분할용 기재간의 간극이 서로 다른 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  11. 입력되는 영상 프레임을 적어도 두 개의 서브 프레임으로 시분할하고, 각 서브 프레임별로 화상 신호를 분할하는 시분할 단계; 및
    상기 시분할된 화상 신호를 기반으로 영상을 디스플레이하는 디스플레이 단계를 포함하되,
    상기 디스플레이 단계는 액정 응답 속도가 다른 제 1 및 제 2 영역으로 구성된 화소를 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 화소 구동 단계는 화소를 구동시키기 위한 TFT(Thin Film Transistor)를 상기 화소와 연결하여 동일한 전압을 상기 제 1 및 제 2 영역에 제공하여 상기 화소를 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 시분할 단계는
    상기 입력되는 영상 프레임을 상기 적어도 두 개의 서브 프레임으로 시분할하는 영상 분할 단계; 및
    상기 시분할된 서브 프레임 별로 화상 신호를 분할하는 신호 분할 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 영역은 pretilt angle이 서로 다른 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 영역은 cell-gap이 서로 다른 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 영역의 화소 전극은 미세 패턴이 서로 다른 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 영역의 화소 전극은 상기 미세 패턴의 주기 또는 폭이 서로 다른 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 영역의 화소 전극은 화소 분할용 ITO pattern 또는 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 영역의 화소 전극의 화소 분할용 기재간의 간극이 서로 다른 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
  20. 입력되는 영상 프레임을 적어도 두 개의 서브 프레임으로 시분할하고, 각 서브 프레임별로 화상 신호를 분할하는 콘트롤러;
    상기 분할된 화상 신호를 기반으로 아날로그 화상 신호를 발생하여 디스플레이 패널의 화소에 제공하는 데이터 구동부;
    상기 분할된 화상 신호를 기반으로 스캔 펄스를 순차적으로 발생하여 게이트라인에 공급하는 게이트 구동부; 및
    상기 게이트 구동부 및 상기 데이터 구동부의 제어 신호에 따라 디스플레이하는 디스플레이 패널을 포함하되,
    상기 디스플레이 패널의 각 화소(pixel)는 제 1 및 제 2 영역으로 구성되고, 상기 제 1 및 제 2 영역은 액정 응답 속도가 서로 다른 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  21. 입력되는 영상 프레임을 적어도 두 개의 서브 프레임으로 시분할하고, 각 서브 프레임별로 화상 신호를 분할하는 시분할 단계;
    상기 분할된 화상 신호를 기반으로 아날로그 화상 신호를 발생하여 액정 표시(LCD) 패널의 화소에 제공하는 데이터 구동 단계;
    상기 분할된 화상 신호를 기반으로 스캔 펄스를 순차적으로 발생하여 게이트라인에 공급하는 게이트 구동 단계; 및
    상기 게이트 구동 단계 및 상기 데이터 구동 단계의 제어 신호에 따라 액정 응답 속도가 다른 제 1 및 제 2 영역으로 구성된 화소를 구동하여 영상을 디스플레이하는 디스플레이 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
  22. 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있도록 입력되는 영상 프레임을 복수의 서브 프레임(f1, f2, f3, ... fn)으로 변환하여 디스플레이하는 디스플레이 장치에서의 시분할 디스플레이 방법에 있어서,
    상기 입력되는 프레임을 구성하는 화소들 중 각각의 화소에 대한 입력 영상 신호로부터 휘도가 서로 다른 복수의 영상 신호 - 상기 복수의 영상 신호들의 휘도의 평균은 상기 입력 영상 신호의 휘도와 실질적으로 동일함 - 들을 생성하는 단계(Sa1);
    상기 생성된 각 화소의 복수의 영상 신호들의 계조를 기반으로 각각의 서브 프레임 - 상기 생성된 영상 신호의 개수와 서브 프레임의 개수는 서로 대응함 - 에 대한 계조를 결정하는 단계(Sa2);
    상기 결정된 서브 프레임의 계조와 상기 생성된 복수의 영상 신호를 기반으로 복수의 서브 프레임을 생성하는 단계(Sa3); 및
    상기 생성된 서브 프레임을 디스플레이하는 단계(Sa4)를 포함하되,
    상기 서브 프레임에 적용되는 계조는 실질적인 black 계조(0 또는 0에 근접한 계조), 실질적인 white 계조(255 또는 255에 근접한 계조), 및 가변적인 중간 계조(M)를 포함하여 3가지 이내의 계조들의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 서브 프레임의 계조의 순서는 어두운 계조부터 밝은 계조 순이거나, 밝은 계조부터 어두운 계조 순이거나, 또는 상기 두 가지 순서를 순환시킨 순서인 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 계조 결정 단계(Sa2)는
    상기 서브 프레임의 계조를 변화시키면서 나타나는 평균 휘도를 측정하여 상기 중간 계조(M)를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 계조 결정 단계(Sa2)는
    상기 서브 프레임의 각 화소의 복수의 영상 신호의 계조 값에 대응하는 정규화된 계조 값을 상기 서브 프레임의 계조로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 입력되는 프레임을 시분할하여 4개의 서브 프레임을 생성하되,
    상기 각 화소의 복수의 영상 신호의 계조 레벨에 따라 상기 서브 프레임을 4가지 영역(저계조 영역, 중계조 영역, 고계조 영역, 최고계조 영역)으로 구획하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  27. 제 22 항에 있어서, 상기 서브 프레임 생성 단계(Sa3)는
    (a) 저계조 영역(0~255,0,0,0) - 저계조 영역(a,b,c,d)는 저계조 영역에 속하는 화소에 대해, a는 제 1 서브 프레임, b는 제 2 서브 프레임, c는 제 3 서브 프레임, d는 제 4 서브 프레임에서 구현하되, 0~255는 입력되는 영상의 계조에 따라 대응되는 세부 계조 레벨대로 가변되는 구간을 의미하고, 0은 0의 계조 값 또는 0에 근접한 계조로, 255는 255의 계조 값 또는 255에 근접한 계조로 구현하는 것을 의미함 -, 중계조 영역(255,0~255,0,0), 고계조 영역(255,255,0~255,0) 및 최고계조 영역(255,255,255,0~255)으로 구현하는 방식;
    (b) 저중계조 영역(0~255, 0~255, 0, 0), 고계조 영역 (255, 255, 0~255, 0), 최고 계조 영역 (255, 255, 255, 0~255)으로 구현하는 방식;
    (c) 저계조 영역 (0~255, 0, 0, 0), 중고계조 영역 (255, 0~255, 0~255, 0), 최고계조 영역 (255, 255, 255, 0~255)으로 구현하는 방식;
    (d) 저계조 영역 (0~255, 0, 0, 0), 중계조 영역 (255, 0~255, 0, 0), 고-최고계조 영역(255, 255, 0~255, 0~255)으로 구현하는 방식; 및
    (e) 전 계조 영역에 대해 모든 서브 프레임(0~255, 0~255, 0~255, 0~255) 상에 구현하는 방식; 중 적어도 어느 하나를 선택하여 상기 서브 프레임을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  28. 제 22 항에 있어서,
    상기 영상 신호 생성 단계(Sa1) 이전에 상기 입력되는 프레임에 대해 고속 프레임 알고리즘을 적용하는 단계를 더 포함하되,
    상기 고속 프레임 알고리즘 적용 단계는,
    연속되는 입력 프레임을 기반으로 인터폴레이션(interpolation)을 수행하여 4개의 고속 서브 프레임으로 분할하는 단계;
    상기 고속 서브 프레임간의 신호 변화량을 산출하는 단계; 및
    상기 산출 결과, 상기 변화량이 크면 프레임 알고리즘을 수행하고, 상기 변화량이 작으면 상기 프레임 알고리즘을 수행하지 않고, 상기 영상 신호 생성 단계(Sa1)로 넘어가는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 프레임 알고리즘은
    상기 고속 서브 프레임의 화소에 200 계조 이상 되는 계조가 포함되어 있는지 판단하는 단계; 및
    상기 200 계조 이상 되는 계조를 포함하지 않는 화소는 바로 상기 영상 신호 생성 단계(Sa1)로 넘어가고, 상기 200 계조 이상 되는 계조를 포함하는 화소는 변화를 가하지 않고 직접 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 영상 신호 생성 단계(Sa1) 이전에, 상기 입력되는 프레임에 대해 고속 프레임 알고리즘을 적용하는 단계를 더 포함하되,
    상기 고속 프레임 알고리즘 적용 단계는
    연속되는 입력 프레임을 기반으로 인터폴레이션(interpolation)을 수행하여 4개의 고속 서브 프레임으로 분할하는 단계;
    상기 고속 서브 프레임의 평균 휘도를 기반으로 상기 영상 신호 생성 단계(Sa1) 내지 상기 서브 프레임 생성 단계(Sa3)를 수행하여 생성된 서브 프레임의 각 화소에 인가되는 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 서브 프레임의 각 화소의 복수의 영상 신호를 기반으로 가장 높은 계조를 가지고 있는 서브 프레임이 최초 출력되도록 상기 생성된 서브 프레임의 순서를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  31. 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 디스플레이하는 시분할 디스플레이 방법에서,
    입력 영상 프레임의 평균 휘도와 동일한 평균 휘도를 가지면서, 상기 입력 영상 프레임을 유사한 휘도를 가진 적어도 하나의 인접 화소들로 공간 디더링(dithering)되도록 영상 처리하는 디더링 단계(Sb1);
    상기 공간 디더링(dithering)된 화소의 영상 신호에 대해, 다음 프레임에서는 화소의 어두움과 밝음을 교환하여 연속된 두 프레임 휘도가 믹싱되도록 하는 믹싱 단계(Sb2);
    각 화소별로 결정된 서브 프레임의 계조를 기반으로 상기 믹싱된 프레임을 분할하여 복수 개의 서브 프레임을 생성하는 단계(Sb3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 서브 프레임 생성 단계는 어두운 계조, 밝은 계조, 중간 계조의 3 가지 계조 레벨로 디스플레이되도록 서브 프레임 영상 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  33. 제 31 항에 있어서, 상기 믹싱 단계(Sb2)는
    상기 입력되는 프레임을 짝수 프레임과 홀수 프레임으로 구분하는 단계; 및
    상기 홀수 프레임의 화소 및 상기 홀수 프레임과 이웃하는 짝수 프레임의 대응하는 화소에 대해, 하나의 화소에는 밝은 계조를 포함하는 프레임 신호인 업 프레임 계조 신호를 부여하고, 다른 하나의 화소에는 어두운 계조를 포함하는 프레임 신호인 다운 프레임 계조 신호를 부여하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 계조 신호 부여 단계는
    상기 홀수 프레임의 (i,j)번째 화소에 대해, i+j가 홀수이면, 상기 업 프레임 계조 신호를 부여하고, i+j가 짝수이면, 상기 다운 프레임 계조 신호를 부여하며,
    상기 짝수 프레임의 (i,j)번째 화소에 대해, i+j가 홀수이면, 상기 다운 프레임 계조 신호를 부여하고, i+j가 짝수이면, 상기 업 프레임 계조 신호를 부여하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  35. 제 33 항에 있어서, 상기 계조 신호 부여 단계는
    상기 입력 프레임의 각 화소의 색상에 따라 구분하는 단계;
    상기 각 화소가 G 화소인 경우 상기 믹싱 단계(Sb2)를 수행하지 않고, 상기 각 화소가 B 또는 R 화소인 경우, 상기 B 또는 R 화소의 계조가 Rm(R 화소의 최고 계조값) 또는 Bm(B 화소의 최고 계조값) 보다 큰 H 영역, 다운 프레임의 계조가 주로 바뀌는 M 영역 및 업 프레임의 계조가 주로 바뀌는 G 영역으로 구분하는 단계; 및
    상기 구분된 영역에 대해 상기 H 영역에 속하는 화소는 상기 믹싱 단계(Sb2)를 수행하지 않고, 상기 M 및 G 영역에 속하는 화소는 서로 다른 형태의 업 프레임 계조 신호 및 다운 프레임 계조 신호를 부여하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  36. 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있는 시분할 디스플레이 방법에 있어서,
    상기 입력 영상 신호의 각 화소의 계조를 기반으로 복수의 미리 입력된 룩업 테이블 또는 영상 변환 로직을 통하여 복수의 서브 프레임 계조 분할 방식을 제공하는 단계(Sc1);
    상기 입력 영상 신호의 각 화소에 해당되는 R, G, B 계조 레벨의 상대적인 크기를 분석하는 단계(Sc2); 및
    상기 분석된 R, G, B 계조의 상대적인 크기에 따라 상기 복수의 서브 프레임의 계조 분할 방식 중에서 서로 다른 서브 프레임 분할 방식을 R, G, B 화소에 각각 적용하는 단계(Sc3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 서브 프레임 분할 방식 적용 단계(Sc3)는
    상기 크기 분석 결과, 가장 낮은 계조 값을 갖는 제 1 색상의 화소에 대해서는 측면 감마 곡선이 낮은 값을 갖는 분할 방식을 적용하고, 상기 제 1 색상이 아닌 색상의 화소에 대해서는 측면 감마 곡선이 높은 값을 갖는 방식을 적절히 혼합하여 사용하는 디더링(dithering) 방식을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  38. 제 36 항에 있어서, 상기 서브 프레임 분할 방식 적용 단계(Sc3)는
    각 화소의 서브 프레임에 해당하는 복수의 계조들은 실질적인 black 계조(0 또는 0에 근접한 계조), 실질적인 white 계조(255 또는 255에 근접한 계조) 및 가변하는 중간 계조(M)를 포함하도록 입력되는 영상 프레임을 복수의 서브 프레임으로 분할하는 단계를 포함하되,
    상기 입력 프레임은 상기 복수의 계조들 중 상기 중간 계조(M)로 디스플레이되는 서브 프레임 수가 1개 내지 n개가 되도록 분할되고, 상기 중간 계조(M)는 상기 서브 프레임의 계조를 변화시키면서 나타나는 평균 휘도를 측정하여 결정되는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  39. 제 36 항에 있어서,
    상기 입력되는 프레임을 시분할하여 4개의 서브 프레임을 생성하되,
    상기 각 화소의 복수의 영상 신호의 계조 레벨에 따라 상기 서브 프레임을 4가지 영역(저계조 영역, 중계조 영역, 고계조 영역, 최고계조 영역)으로 구획하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  40. 제 36 항에 있어서, 상기 복수의 서브 프레임 계조 분할 방식은
    (a) 저계조 영역(0~255,0,0,0) - 저계조 영역(a,b,c,d)는 저계조 영역에 속하는 화소에 대해, a는 제 1 서브 프레임, b는 제 2 서브 프레임, c는 제 3 서브 프레임, d는 제 4 서브 프레임에서 구현하되, 0~255는 입력되는 영상의 계조에 따라 대응되는 세부 계조 레벨대로 가변되는 구간을 의미하고, 0은 0의 계조 값 또는 0에 근접한 계조로, 255는 255의 계조 값 또는 255에 근접한 계조로 구현하는 것을 의미함 -, 중계조 영역(255,0~255,0,0), 고계조 영역(255,255,0~255,0) 및 최고계조 영역(255,255,255,0~255)으로 분할하는 방식;
    (b) 저중계조 영역(0~255, 0~255, 0, 0), 고계조 영역 (255, 255, 0~255, 0), 최고 계조 영역 (255, 255, 255, 0~255)으로 분할하는 방식;
    (c) 저계조 영역 (0~255, 0, 0, 0), 중고계조 영역 (255, 0~255, 0~255, 0), 최고계조 영역 (255, 255, 255, 0~255)으로 분할하는 방식;
    (d) 저계조 영역 (0~255, 0, 0, 0), 중계조 영역 (255, 0~255, 0, 0), 고-최고계조 영역(255, 255, 0~255, 0~255)으로 분할하는 방식; 및
    (e) 전 계조 영역에 대해 모든 서브 프레임(0~255, 0~255, 0~255, 0~255) 상에 디스플레이되도록 분할하는 방식을 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 서브 프레임 분할 방식 적용 단계(Sc3)는
    상기 크기 분석 결과, 가장 낮은 계조 값을 갖는 제 1 색상의 화소에 대해서는 상기 (a) 방식을 적용하고, 상기 서브 프레임의 화소의 색상이 제 2 색상인 경우, 상기 제 2 색상의 화소의 인접 화소 중 상기 제 2 색상의 화소와 상기 제 1 색상의 화소의 계조값의 차에 비례하는 개수만큼의 상기 인접 화소에 대해 상기 (b),(c),(d) 및 (e) 방식 중 어느 하나를 적용하는 방식을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  42. 입력되는 영상 프레임을 복수의 서브 프레임으로 시분할하고, 각 서브 프레임별로 화상 신호를 분할하는 시분할 단계; 및
    상기 분할된 화상 신호를 기반으로 영상을 디스플레이하는 디스플레이 단계를 포함하되,
    상기 영상을 디스플레이하는 패널의 각 화소(pixel)의 black 이미지와 white 이미지간의 액정의 응답 속도(Ton + Toff)가 10 msec 보다 작은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  43. 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있도록 입력되는 영상 프레임을 복수의 서브 프레임(f1, f2, f3, ... fn)으로 변환하여 디스플레이하는 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 입력되는 프레임을 구성하는 화소들 중 각각의 화소에 대한 입력 영상 신호로부터 휘도가 서로 다른 복수의 영상 신호 - 상기 복수의 영상 신호들의 휘도의 평균은 상기 입력 영상 신호의 휘도와 실질적으로 동일함 - 들을 생성하는 영상 신호 생성부;
    상기 생성된 각 화소의 복수의 영상 신호들의 계조를 기반으로 각각의 서브 프레임 - 상기 생성된 영상 신호의 개수와 서브 프레임의 개수는 서로 대응함 - 에 대한 계조를 결정하는 계조 결정부;
    상기 결정된 서브 프레임의 계조와 상기 생성된 복수의 영상 신호를 기반으로 복수의 서브 프레임을 생성하는 서브 프레임 생성부; 및
    상기 생성된 서브 프레임을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하되,
    상기 서브 프레임에 적용되는 계조는 실질적인 black 계조(0 또는 0에 근접한 계조), 실질적인 white 계조(255 또는 255에 근접한 계조), 및 가변하는 중간 계조(M)를 포함하여 3가지 이내의 계조들의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  44. 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 디스플레이하는 액정 디스플레이 장치에서,
    입력 영상 프레임의 평균 휘도와 동일한 평균 휘도를 가지면서, 상기 입력 영상 프레임을 유사한 휘도를 가진 적어도 하나의 인접 화소들로 공간 디더링(dithering)되도록 영상 처리하는 디더링부;
    상기 공간 디더링(dithering)된 화소의 영상 신호에 대해, 다음 프레임에서는 화소의 어두움과 밝음을 교환하여 연속된 두 프레임 휘도가 믹싱되도록 하는 믹싱부;
    각 화소별로 결정된 서브 프레임의 계조를 기반으로 상기 믹싱된 프레임을 분할하여 복수 개의 서브 프레임을 생성하는 서브 프레임 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  45. 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있는 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 입력 영상 신호의 각 화소의 계조를 기반으로 복수의 미리 입력된 룩업 테이블 또는 영상 변환 로직을 통하여 상기 복수의 서브 프레임 계조 분할 방식을 제공하는 구동 회로부;
    상기 입력 영상 신호의 각 화소에 해당되는 R, G, B 계조 레벨의 상대적인 크기를 분석하는 계조 레벨 분석부; 및
    상기 분석된 R, G, B 계조의 상대적인 크기에 따라 상기 복수의 서브 프레임의 계조 분할 방법(함수) 중에서 서로 다른 서브 프레임 분할 방법을 R, G, B 화소에 각각 적용하는 서브 프레임 분할 방법 적용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  46. 입력되는 영상 프레임을 복수의 서브 프레임으로 시분할하고, 각 서브 프레임별로 화상 신호를 분할하는 시분할부; 및
    상기 분할된 화상 신호를 기반으로 영상을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하되,
    상기 디스플레이부의 패널의 각 화소(pixel)의 black 이미지와 white 이미지간의 액정의 응답 속도(Ton + Toff)가 10 msec 보다 작은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 패널의 TFT(Thin Film Transistor)의 0 gray 전압(V0gray)과 공통 전압(Vcom)의 차이가 0.7 볼트보다 작은 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  48. 제 46 항에 있어서,
    상기 패널의 화소는 액정 디렉터(director)의 장축 및 단축 방향의 유전 상수의 비가 0.6인 저 유전율의 이방성 액정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  49. 제 46 항에 있어서,
    상기 패널의 TFT의 white 전압(Vmax)이 상기 공통 전압(Vcom)보다 7 볼트 이상 더 큰 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  50. 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있도록 입력 영상 프레임을 복수의 서브 프레임으로 시분할하여 디스플레이하는 시분할 디스플레이 방법에 있어서,
    복수의 영역으로 분할되어 독립적으로 구동되는 디스플레이 패널의 상기 복수의 영역이 하나의 프레임 시간 - 상기 프레임 시간은 적어도 두 개의 시간 구간을 포함함 - 내에서 각각 서로 다른 시간 구간 동안 구동되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 제어된 신호를 기반으로 상기 서브 프레임을 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  52. 제 50 항에 있어서,
    상기 입력 영상 프레임을 제 1 서브 프레임 및 제 2 서브 프레임으로 시분할하고, 상기 하나의 프레임 시간을 4 개의 프레임 시간 구간으로 시분할하여 제 1 내지 제 4 사분할 프레임 시간 구간으로 분할하며, 상기 디스플레이 패널을 제 1 영역과 제 2 영역으로 공간적으로 분할하여 독립적으로 디스플레이하되,
    상기 제 1 영역은 제 1 및 제 2 사분할 프레임 시간 구간에 구동되고, 제 2 영역은 제 3 및 제 4 사분할 프레임 시간 구간 동안 구동되는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 디스플레이 패널의 게이트 라인의 홀수번째 라인과 대응되는 영역이고, 상기 제 2 영역은 상기 디스플레이 패널의 게이트 라인의 짝수번째 라인과 대응되는 영역인 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  54. 제 52 항에 있어서,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 각각 할당된 구동 시간 동안 적어도 두 번의 시분할 구동을 수행하되, 상기 각 영역 내에 포함된 각각의 화소에 인가되는 서로 다른 시분할 신호가 디스플레이되는 시간은 하나의 프레임 시간을 기준으로 비대칭적인 비율로 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 각 영역의 각각의 화소에 인가되는 서로 다른 시분할 신호가 디스플레이되는 시간은 하나의 프레임 시간을 기준으로 1:3의 비율로 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  56. 제 52 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 제 1 사분할 프레임 시간 구간 동안 제 1 제어 신호로 디스플레이되고, 상기 제 1 사분할 프레임 시간 구간을 제외한 나머지 사분할 프레임 시간 구간 동안은 제 2 제어 신호로 디스플레이되며,
    상기 제 2 영역은 제 3 사분할 프레임 시간 구간 동안 제 3 제어 신호로 디스플레이되고, 상기 제 3 사분할 프레임 시간을 제외한 나머지 사분할 프레임 시간 구간 동안은 제 4 제어 신호로 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 제 1 영역의 각 화소는 상기 제 1 제어 신호 및 상기 제 2 제어 신호로 디스플레이될 때, 서로 다른 계조로 디스플레이되고,
    상기 제 2 영역의 각 화소는 상기 제 3 제어 신호 및 상기 제 4 제어 신호로 디스플레이될 시, 서로 다른 계조로 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  58. 제 52 항에 있어서, 상기 제어 단계는
    상기 입력 영상 프레임의 계조를 기준으로 계조가 제 1 계조보다 낮은 L 영역, 상기 제 1 계조보다 높고 제 2 계조보다 낮은 M 영역 및 상기 제 2 계조보다 높은 H 영역으로 분류하는 단계; 및
    상기 L 영역, M 영역 및 H 영역이 서로 다른 서브 프레임 신호 및 서로 다른 계조로 구동되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  59. 제 58 항에 있어서,
    (i) 상기 L 영역은 상기 제 1 사분할 프레임 시간 구간에 0 내지 255 사이에서 가변하는 계조로, 나머지 사분할 프레임 시간 구간에는 0의 계조로 디스플레이되도록 제어하고,
    (ii) 상기 M 영역은 4개의 사분할 프레임 시간 구간에서 모두 0 내지 255 사이에서 가변하는 계조로 디스플레이되도록 제어하며,
    (iii) 상기 H 영역은 상기 제 1 사분할 프레임 시간 구간에 0 내지 255 사이에서 가변하는 계조로, 나머지 사분할 프레임 시간 구간에는 255의 계조로 디스플레이되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  60. 제 59 항에 있어서,
    상기 L,M 및 H의 각 영역이 구동되도록 할당된 사분할 프레임 시간 구간에 실질적으로 디스플레이 패널에 인가되는 서브 프레임 데이터는 상기 입력 신호의 계조가 증가함에 따라 증가하거나 또는 감소하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  61. 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있도록 입력 영상 프레임을 복수의 서브 프레임으로 시분할하여 디스플레이하는 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    복수의 영역으로 분할되어 독립적으로 구동되는 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널의 상기 복수의 영역이 하나의 프레임 시간 - 상기 프레임 시간은 적어도 두 개의 시간 구간을 포함함 - 내에서 각각 서로 다른 시간 구간 동안 구동되도록 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  62. 제 61 항에 있어서,
    상기 콘트롤러의 제어 신호를 기반으로 아날로그 화상 신호를 발생하여 상기 디스플레이 패널의 화소에 제공하는 데이터 구동부; 및
    상기 제어 신호를 기반으로 스캔 펄스를 순차적으로 발생하여 게이트 라인에 공급하는 게이트 구동부를 더 포함하되,
    상기 게이트 라인의 짝수 라인 배선과 홀수 라인 배선이 별도로 구동 가능하도록 쉬프트 레지스터(shift resister) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  63. 제 61 항에 있어서,
    상기 입력 영상 프레임을 제 1 서브 프레임 및 제 2 서브 프레임으로 시분할하고, 상기 하나의 프레임 시간을 4 개의 프레임 시간 구간으로 시분할하여 제 1 내지 제 4 사분할 프레임 시간 구간으로 분할하며, 상기 디스플레이 패널을 제 1 영역과 제 2 영역으로 공간적으로 분할하여 독립적으로 디스플레이하되,
    상기 제 1 영역은 제 1 및 제 2 사분할 프레임 시간 구간에 구동되고, 제 2 영역은 제 3 및 제 4 사분할 프레임 시간 구간 동안 구동되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  64. 제 63 항에 있어서,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 각각 할당된 구동 시간 동안 적어도 두 번 시분할 구동을 수행하되, 상기 각 영역 내에 포함된 각각의 화소에 인가되는 서로 다른 시분할 신호가 디스플레이되는 시간은 하나의 프레임 시간을 기준으로 비대칭적인 비율로 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  65. 제 63 항에 있어서, 상기 콘트롤러는
    상기 입력 영상 프레임의 계조를 기준으로 계조가 제 1 계조보다 낮은 L 영역, 상기 제 1 계조보다 높고 제 2 계조보다 낮은 M 영역 및 상기 제 2 계조보다 높은 H 영역으로 분류하는 영역 분류부; 및
    상기 L 영역, M 영역 및 H 영역이 서로 다른 서브 프레임 신호 및 서로 다른 계조로 구동되도록 제어하는 구동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  66. 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있도록 입력 영상 프레임을 복수의 서브 프레임으로 시분할하여 디스플레이하는 시분할 디스플레이 방법에 있어서,
    상기 입력되는 영상 신호에 대해 온도값을 고려한 신호 변경을 가하여 상기 입력 영상 신호의 보상 값을 생성하는 단계;
    상기 영상 신호의 보상 값을 기반으로 상기 복수의 서브 프레임 신호로 시분할하는 시분할 단계; 및
    상기 시분할된 서브 프레임 신호를 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  67. 제 66 항에 있어서, 상기 보상 값 생성 단계는
    디스플레이 장치의 내부 및 외부 온도를 센싱하는 단계; 및
    상기 센싱된 온도를 기반으로 상기 보상 값을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  68. 제 67 항에 있어서,
    상기 보상 값은 온도에 따른 휘도 보상값, 감마 보상값 및 콘트라스트 보상값 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  69. 제 66 항에 있어서, 상기 시분할 단계는
    복수의 영역으로 분할되어 독립적으로 구동되는 디스플레이 패널의 상기 복수의 영역이 하나의 프레임 시간 내에서 각각 서로 다른 시간 동안 구동되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 디스플레이 방법.
  70. 입력되는 영상신호의 프레임 주파수보다 높은 주파수로 영상을 표시할 수 있도록 입력 영상 프레임을 복수의 서브 프레임으로 시분할하여 디스플레이하는 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 입력되는 영상 신호에 대해 온도값을 고려한 신호 변경을 가하여 상기 입력 영상 신호의 보상 값을 생성하는 보상 값 생성부;
    상기 영상 신호의 보상 값을 기반으로 상기 복수의 서브 프레임 신호로 시분할하는 시분할부; 및
    상기 시분할된 서브 프레임 신호를 디스플레이하는 디스플레이 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
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