KR100929677B1 - 4색 액정 표시 장치와 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 4색 액정 표시 장치의 셀 간격을 균일하게 하면서도 겉보기 공간 해상도를 증가시키는 것이다. 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체와 신호 변환부 및 데이터 구동부를 포함한다. 액정 표시판 조립체는 복수의 장치 부화소를 포함하며, 각 장치 부화소는 적색, 청색, 녹색 및 투명 중 어느 하나의 유기물 필터를 각각 가지고 있다. 신호 변환부는 공간적으로 영상 화소로 표현되는 3색 입력 영상 신호를 4색 영상 신호로 변환한다. 구체적으로 각 장치 부화소에 대하여 복수의 부영역을 갖는 마스크를 설정하고, 각 부영역에 속하는 영상 화소의 밝기 및 부영역 사이의 밝기 차에 기초하여 각 부영역의 조정 밝기를 구하고, 이에 기초하여 각 장치 부화소에 대응하는 4색 영상 신호의 값을 구한다. 데이터 구동부는 신호 변환부로부터의 영상 신호를 데이터 전압으로서 장치 부화소에 공급한다. 이렇게 함으로써, 백색 화소의 황색화 현상과 단차 부분에서 발생하는 전경의 발생을 방지하고, 앨리어싱 현상 없이 고해상도 영상을 저해상도 영상 표시 장치에서 표시할 수 있다.

4색, 대표값, 가중치, 영상화소, 해상도

Description

4색 액정 표시 장치와 구동 방법 {FOUR COLOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 4색 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 색필터 표시판의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 단면도이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 부화소별 색상 배치를 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 제어부(600)의 데이터 처리부(650)의 블록도이다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 구조와 입력 영상 데이터의 화소 구조를 도시한 도면이다.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 마스크의 예를 보여주는 도면이다.

도 11은 도 8에 도시한 액정 표시 장치의 바둑판형 화소 배치에 도 10a에 도시한 3×3 행렬 마스크를 적용한 예를 보여주는 도면이다.

도 12a 및 도 12b는 도 9에 도시한 액정 표시 장치의 스트라이프형 화소 배 치에 도 10a에 도시한 3×3 행렬 마스크를 적용한 예를 보여주는 도면이다.

도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 데이터 처리 방법을 순서대로 나타낸 흐름도이다.

도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 부영역 대표값을 계산하는 과정을 순서대로 나타낸 흐름도이다.

도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 부영역 차분값을 계산하는 과정을 순서대로 나타낸 흐름도이다.

도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 부영역 증감량을 계산하는 과정을 순서대로 나타낸 흐름도이다.

도 17은 본 발명의 한 실시예에 따른 장치 부화소의 밝기를 계산하는 과정을 순서대로 나타낸 흐름도이다.

본 발명은 4색 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

일반적인 액정 표시 장치는 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 액정층에 전기장을 인가하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다.

이러한 액정 표시 장치에서는 한 표시판에 적색, 녹색 및 청색의 필터를 구 비하여 색상을 표시하는 것이 보통이다. 즉, 하나의 화소가 적, 녹, 청의 필터를 각각 구비한 부화소를 포함하며, 이들 부화소의 투과율을 조절함으로써 각 화소가 원하는 색상을 표시하도록 하는 것이다. 이러한 액정 표시 장치는 휘도가 상대적으로 낮은 편이기 때문에 최근에는 휘도를 높이기 위하여 필터를 사용하지 않는 백색 부화소를 두거나 적, 녹, 청 이외의 다른 한 색의 부화소를 하나 더 추가한 4색 액정 표시 장치가 개발되고 있다.

그런데, 이러한 4색 액정 표시 장치의 색필터 표시판에서 적색, 녹색 및 청색 부화소 부분은 감광막으로 이루어진 색필터를 구비하고 있으나 백색 부화소 부분에는 이러한 색필터가 없기 때문에 다른 부화소 부분보다 약 1.5㎛ ~ 1.6㎛ 정도 높이가 낮다. 이러한 단차는 결국 셀 간격(cell gap)의 차이를 가져오고, 이는 액정층의 비정상적인 배향인 전경(disclination)을 일으킨다. 또한, 불균일한 셀 간격으로 인하여 색좌표가 변화하며, 화면의 황색화(yellowish) 현상이 나타나고 측면 시야각의 시인성이 저하한다.

한편, 이러한 액정 표시 장치에 입력되는 영상 데이터의 수효가 액정 표시 장치의 화소 수보다 많을 때, 즉, 입력 데이터의 공간 해상도가 액정 표시 장치의 해상도보다 큰 경우가 있다.

종래에는 이러한 경우, 입력 데이터를 액정 표시 장치에 제대로 표시하기 위하여 영상 데이터를 다운 샘플링(down sampling)한다. 하지만, 영상 데이터를 다운 샘플링하면 공간 주파수가 높은 영상 부분, 즉, 텍스트(text), 라인(line), 에 지(edge) 등에서 불규칙한 패턴〔이하,앨리어싱(aliasing)이라 한다〕이 생기는 등 화질을 떨어진다.

이를 해결하기 위한 방법으로서, 화소(pixel) 단위로 안티 앨리어싱(anti-aliasing)하는 방법이 Computer Graphics: Principles and Practice 2nd(Foley 외 3인, Addison-Wesley, 1996)에 기술되어 있다. 이 방법은 영상 신호를 저역 필터링(low pass filtering)하여 부드럽게(smooting) 한 후에 샘플링하여 이웃하는 화소간의 밝기 차를 줄임으로써 불규칙한 패턴 등의 거친 영상이 나타나는 것을 감소시킨다. 하지만, 이 방법은 화소 간 밝기 차를 줄임으로 인하여 영상의 대비비가 떨어지는 현상(blurring)이 발생하는 문제가 있다.

화소 단위가 아니라 부화소(sub-pixel) 단위로 물체나 글자의 경계를 제어하는 방법이 제안되었는데, 예를 들면 미국 아그파 모노타입 코포레이션(Agfa monotype Co.)의 미국 특허 제6,384,839호에 기재되어 있다. 이 방법은 부화소 단위로 경계를 처리하여 영상의 선명도를 향상시키면서도 인접 화소간 밝기 차를 완화시켜, 화소 단위 처리시 물체 경계에서 갑작스런 색 천이로 인해 발생하는 색 왜곡(color fringe error)을 감소시킨다. 경계 부근 화소간 밝기 차를 완화하기 위한 가중치를 구하기 위하여, 우선 물체 영역(foreground)과 배경 영역(background)으로 구별하고, 이어 물체 영역과 배경 영역을 이치화한 후 5화소 넓이 창(5-pixel wide window)으로 이치화된 영상을 저역 필터링하여 전체 영상 영역의 가중치를 구한다. 그러나, 이 방법은 수평 방향의 3색 RGB 스트라이프 구조에 적용하기에는 적합하나 4색 액정 표시 장치에는 적합하지 않으며, 더욱이 영상 해상도가 장치 해 상도보다 큰 경우의 처리, 즉 스케일링(scaling)의 경우에 대한 언급이 없다. 또한 이 방법은 자연 영상 등에서 물체 영역과 배경 영역의 구분이 어려운 경우에는 추가적인 처리가 생략되어 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 4색 액정 표시 장치의 셀 간격을 균일하게 하면서도 겉보기 공간 해상도를 증가시키는 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 적색, 청색, 녹색 및 투명 중 어느 하나의 유기물 필터를 각각 가지고 있는 복수의 장치 부화소를 포함하는 액정 표시판 조립체, 공간적으로 영상 화소로 표현되는 3색 입력 영상 신호를 4색 영상 신호로 변환하는 신호 변환부, 그리고 상기 신호 변환부로부터의 영상 신호를 데이터 전압으로서 상기 장치 부화소에 공급하는 데이터 구동부를 포함한다. 여기에서 상기 신호 변환부는 상기 각 장치 부화소에 대하여 복수의 부영역을 갖는 마스크를 설정하고, 상기 부영역에 속하는 상기 영상 화소의 밝기 및 상기 부영역 사이의 밝기 차에 기초하여 얻어진 상기 각 부영역의 조정 밝기에 기초하여 상기 각 장치 부화소에 대응하는 4색 영상 신호의 값을 구한다.

상기 장치 부화소의 영상 신호 값(g)은, g{Sout(x,y)}=G^-1{Sout(x,y)}으로 주어지는 것이 바람직하며, 여기에서 G^-1은 상기 액정 표시 장치의 감마 역함수이고, 상기 Sout(x,y)는 상기 각 부영역의 조정 밝기를 모두 합한 값이다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 부영역의 조정 밝기는 W1×(Mref+Minc)로 정의되고, Mref는 상기 부영역 내의 각 영상 화소의 밝기에 가중치를 곱한 값을 모두 더한 값으로 정의되는 상기 부영역의 대표값이고, W1은 상기 부영역의 제1 가중치이고, Minc=Mref×Mdiff×W2, Mdiff=Mave-Mref이며, 여기에서 Mave는 중심 부영역에 대해서는 주변 부영역 대표값들의 평균값이고 주변 부영역에 대해서는 중심 부영역의 대표값이고, W2는 상기 부영역에 대한 제2 가중치이다.

상기 부영역 내의 각 영상 화소의 가중치는 상기 부영역 내에서 상기 영상 화소가 차지하는 면적비인 것이 좋다.

상기 부영역의 크기는 상기 장치 부화소의 크기와 동일할 수 있으며, 상기 마스크는 홀수 개의 행과 홀수 개의 열로 이루어진 행렬, 특히 3×3 행렬의 형태일 수 있다. 이때, 상기 부영역의 중 중심 부영역과 그에 접한 주변 부영역을 제외한 나머지 부영역의 제1 가중치는 0으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 액정 표시판 조립체는, 적어도 상기 유기물 필터 사이에 위치하는 블랙 매트릭스, 그리고 상기 유기물 필터 위에 형성되어 있으며 상기 부화소의 일부를 이루는 공통 전극을 포함하는 제1 표시판을 포함하며, 상기 제1 표시판은 상기 유기물 필터와 상기 공통 전극 사이에 형성되어 있는 오버코트막을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 투명 유기물 필터는 상기 오버코트막과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 액정 표시판 조립체는, 블랙 매트릭스와 그리고 상기 블랙 매트릭스 위에 형성되어 있으며 상기 부화소의 일부를 이루 는 공통 전극을 포함하는 제1 표시판, 상기 부화소의 일부를 이루는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터 위에 형성되어 있는 보호막과 상기 보호막 위에 형성되어 있으며 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 상기 부화소의 일부를 이루는 화소 전극을 포함하는 제2 표시판, 그리고 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 충진되어 상기 부화소의 일부를 이루는 액정층을 포함하고, 상기 적색, 녹색, 청색의 유기물 필터는 상기 공통 전극 아래에 형성되어 있고 상기 투명 유기물 필터는 상기 보호막과 동일한 층으로 형성되어 있다.

이러한 과제를 이루기 위한, 적색, 청색, 녹색 및 투명 중 어느 하나의 유기물 필터를 각각 가지고 있는 복수의 장치 부화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법은, 상기 각 장치 부화소에 대하여 복수의 부영역을 갖는 마스크를 설정하는 단계, 공간적으로 영상 화소로 표현되는 3색 입력 영상 신호를 상기 부영역에 대응시키는 단계, 상기 부영역에 속하는 상기 영상 화소의 밝기에 기초하여 상기 부영역의 대표값을 구하는 단계, 상기 부영역 사이의 대표값 차에 기초하여 상기 각 부영역의 조정 밝기를 구하는 단계, 상기 각 부영역의 조정 밝기에 기초하여 상기 장치 부화소에 대응하는 4색 영상 신호의 값을 구하는 단계, 그리고 상기 4색 영상 신호의 값에 따라 상기 장치 부화소에 해당하는 전압을 공급하는 단계를 포함한다.

상기 대표값 계산 단계는 상기 부영역 내의 각 영상 화소의 밝기에 해당 영상 화소의 가중치를 곱한 값을 상기 부영역 내의 모든 영상 화소에 대하여 더하는 단계를 포함하는 것이 바람직하며, 이때, 상기 각 영상 화소의 가중치는 상기 부영 역 내에서 해당 영상 화소가 차지하는 면적비에 비례하는 것이 좋다.

상기 조정 밝기를 구하는 단계는, 상기 부영역 사이의 대표값 차에 기초하여 상기 각 부영역의 차분값을 계산하는 단계, 상기 부영역의 대표값과 차분값에 기초하여 해당 부영역의 증감량을 계산하는 단계, 그리고 상기 부영역의 대표값과 증감량에 기초하여 상기 조정 밝기를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 차분값 계산 단계는, 상기 부영역이 중심 부영역인지를 판단하는 단계, 상기 부영역이 중심 부영역인 경우 상기 중심 부영역의 주변 부영역의 대표값들의 평균을 구하는 단계, 상기 마스크 부영역이 중심 부영역이 아닌 경우 상기 평균값을 상기 중심 부영역의 대표값으로 치환하는 단계, 그리고 상기 평균값과 해당 부영역의 대표값을 차감하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 증감량 계산 단계는, 상기 각 부영역 대표값과 차분값을 곱하는 단계, 그리고 상기 곱한 값에 가중치를 곱하여 상기 부영역의 증감량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 조정 밝기 계산 단계는, 상기 각 부영역의 대표값과 증감량을 더하는 단계, 그리고 상기 더한 값에 상기 해당 부영역의 가중치를 곱하여 상기 조정 밝기를 얻는 단계를 포함할 수 있다.

상기 4색 영상 신호의 값을 구하는 단계는, 상기 각 부영역의 조정 밝기를 모두 더하여 상기 장치 부화소의 밝기를 구하는 단계, 그리고 상기 장치 부화소의 밝기를 기초로 감마 역함수를 이용하여 상기 장치 부화소의 영상 신호 값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 4색 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 4색 액정 표시 장치 및 이에 사용되는 색필터 표시판에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 4색 액정 표시 장치의 블록도이고, 도2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 색필터 표시판의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800) 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 부화소를 포함한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 액정 표시판 조립체(300)를 구조적으로 보면 하부 표시판(또는 박막 트랜지스터 표시판)(100) 및 상부 표시판(또는 색필터 표시판)(200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.

표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)은 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G₁-G_n)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D₁-D_m)을 포함한다. 게이트선(G₁-G_n)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D₁-D_m)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

각 부화소는 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(C_LC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(C_ST)를 포함한다. 유지 축전기(C_ST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G₁-G_n) 및 데이터선(D₁-D _m)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(C_LC) 및 유지 축전기(C_ST)에 연결되어 있다.

액정 축전기(C_LC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200) 의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(V_com)을 인가 받는. 이와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형 또는 막대형으로 만들어진다.

유지 축전기(C_ST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(V_com) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(C_ST)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 부화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 본 발명의 실시예에 따르면 화소 전극(190)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 적색, 녹색, 청색 또는 투명의 색필터를 구비함으로써 가능하다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 색필터 표시판(200)은 투명한 절연 기판(210), 절연 기판(210)의 위에 형성되어 있으며 행렬의 형태로 배열된 복수의 개구부를 가지고 있는 블랙 매트릭스(220), 블랙 매트릭스(220)가 정의하는 개구부마다 형성되어 있는 적색, 녹색, 청색, 투명 필터(230R, 230G, 230B, 230W), 이들 필터(230R, 230G, 230B, 230W) 위에 형성되어 있는 오버코트막(250) 및 오버코트막(250) 위에 형성되어 있는 공통 전극(270) 등으로 이루어져 있다.

투명 필터(230W)는 투명한 유기 물질로 이루어진 감광제로 만들어지며 다른 색필터(230R, 230G, 230B)와는 달리 색소가 첨가되어 있지 않다.

이와 같이 투명 필터(230W)를 두면 표시판(200) 표면에 높이 차가 생기지 않으므로 액정 표시판 조립체(300)의 셀 간격이 균일하게 되므로 백색 부화소의 황색화 현상과 단차 부분에서 발생하는 전경의 발생을 방지할 수 있을 뿐더러 응답 속도 또한 최적화할 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 색필터 표시판(200)에서는 투명 필터를 두는 대신 평탄화된 두꺼운 오버코트막(250)을 사용하여 백색 부화소의 셀 간격과 다른 부화소의 셀 간격과의 차를 0.2㎛ 이내로 거의 동일하게 한다.

이렇게 하면 도 2에 도시한 실시예에 비하여 투명 필터(230W)를 형성하는 공정을 생략할 수 있어서 공정 단순화 측면에서 유리하다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는 색필터 표시판(200)의 백색 부화소의 오목부를 그대로 두고, 대신 박막 트랜지스터 표시판(100)의 보호막에 돌출부를 형성하여 백색 부화소의 셀 간격을 균일하게 한다.

본 실시예에 따른 액정 표시판 조립체에 대하여 좀더 구체적으로 설명한다.

먼저, 색필터 표시판은 유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 상부 기판(210), 그 위에 형성되어 있으며 매트릭스형으로 배열된 개구부를 정의하는 블랙 매트릭스(220), 블랙 매트릭스(220)가 정의하는 개구부에 형성되어 있는 적, 녹, 청색의 색필터(230R, 230G, 230B), 색필터(230R, 230G, 230B)를 덮고 있는 오버코트막(250) 및 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있으며 절개부(271, 272)를 가지는 공통 전극(270)이 형성되어 있다.

여기서, 블랙 매트릭스(220)가 정의하는 개구부에는 적색, 녹색, 청색 색필터(230R, 230G, 230B)가 반복적으로 형성되어 있는데, 개구부 중에는 적색, 녹색, 청색 색필터(230R, 230G, 230B) 중 어느 것도 형성되어 있지 않은 것이 존재한다. 이 개구부로 이루어진 영역이 백색 부화소(W)가 되며 백라이트가 내는 빛의 모든 성분을 거의 동등하게 차단하거나 통과시킨다. 백색 부화소(W)에는 색필터가 없기 때문에 이 부분은 분지를 이룬다.

다음, 박막 트랜지스터 표시판(100)은 유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 하부 기판(110), 그 위에 형성되어 있는 스위칭 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있으며 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질 또는 반사성 금속 물질로 이루어져 있는 화소 전극(190)을 포함한다. 이 때, 박막 트랜지스터는 화소 전극(190)에 인가되는 데이터 전압을 스위칭한다. 화소 전극(190)은 절개부(191)를 가진다.

좀 더 구체적으로는, 절연 기판(110) 위에 형성되어 있는 게이트 전극(123), 게이트 전극(123) 위의 게이트 절연막(140), 게이트 절연막(140) 위에 차례로 형성되어 있는 비정질 규소층(154) 및 저항성 접촉층(163, 165), 저항성 접촉층(163, 165) 위에 형성되어 있는 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175), 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 위에 형성되어 있는 보호막(180), 보호막(180)이 가지는 접촉구(181)를 통하여 드레인 전극(175)과 연결되어 있는 화소 전극(190) 등으로 박막 트랜지스터 표시판(100)이 이루어진다. 여기에서 게이트 전극(123), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 박막 트랜지스터의 세 전극을 이루며, 비정질 규소층(154)은 박막 트랜지스터의 채널을 이룬다. 도 4에 도시하지는 않았지만, 게이트 전극(123)과 연결되어 있고 주사 신호를 전달하는 게이트선과 소스 전극(173)과 연결되어 있고 화상 신호를 전달하는 데이터선도 구비되어 있다.

여기서, 보호막(180)은 백색 부화소 영역에서 돌출 되어서 고원을 이룬다.

이와 같이 색필터 표시판(200)의 분지와 박막 트랜지스터 표시판(100)의 고원이 서로 마주보고 분지의 깊이와 고원의 높이를 동일하게 함으로써 백색 부화소가 다른 색 부화소와 거의 동일한 셀 간격을 가지게 한다.

이러한 구조의 박막 트랜지스터 표시판(100)을 제조하기 위해서는 반투과 영역을 가지는 광마스크를 사용하여 사진 식각 공정을 진행한다. 즉, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 위에 보호막(180)을 적층하고, 보호막(180)에 접촉구(181)를 형성할 때 사용하는 광마스크를 투명 영역, 반투과 영역 및 불투명 영역을 가지는 것을 사용한다. 광마스크의 배치는 투명 영역은 접촉구(181) 부분에, 반투과 영역은 접촉구(181)와 백색 부화소를 제외한 부분에, 불투명 영역은 백색 부화소 부분에 각각 대응하도록 배치한다. 이처럼 광마스크를 배치하고 보호막(180) 위의 감광막을 노광 및 현상하면 접촉구(181)가 형성될 부분에서는 감광막이 모두 제거되어 보호막(180)이 노출되고, 백색 부화소 부분에서는 감광막이 그대로 남아 있게 되며, 나머지 부분에서는 감광막이 일부 제거되어 전체 두께 중 일부만이 남게 된다. 이러한 감광막을 식각 마스크로 하여 접촉구(181)를 형성하고, 감광막을 애싱하여 전체 두께 중 일부만 남아 있는 감광막 부분을 제거한다. 이렇게 하면 백색 부화소 부분에만 감광막이 남게 되는데, 이것을 식각 마스크로 하여 보호막(180)을 식각하여 백색 부화소 부분을 제외한 나머지 부분을 깎아냄으로써 백색 부화소 부분에 고원을 형성한다.

한편, 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 과정에는 다수의 사진 공정이 포함되는데, 이를 줄이기 위한 노력이 진행되고 있다. 그 방편의 하나로 위에서 언급한 것과 같은 투명 영역, 반투과 영역 및 불투명 영역을 가지는 광마스크를 사용하여 두꺼운 부분과 얇은 부분을 가지는 감광막 패턴을 형성하고, 이를 이용하여 몇 개의 층을 선택적으로 식각하는 방법이 이용된다. 그 중 대표적인 것은 비정질 규소층, 저항성 접촉층 및 데이터 금속층을 하나의 감광막 패턴을 이용하여 식각하는 4매 광마스크 공정이다. 통상, 게이트 배선을 패터닝할 때 1회, 비정질 규소층 및 저항성 접촉층을 패터닝할 때 1회, 데이터 배선을 패터닝할 때 1회, 보호막을 패터닝할 때 1회, 화소 전극을 패터닝할 때 1회 하여 총 5회의 사진 공정이 사용되며 이를 5매 광마스크 공정이라 하는데, 4매 광마스크 공정은 비정질 규소층, 저항성 접촉층 및 데이터 금속층을 1매의 광마스크를 사용하여 동시에 패터닝함으로써 광마스크 수를 1매 줄인 것이다. 이 경우, 데이터 배선과 저항성 접촉층 패턴이 실질적으로 동일한 평면 모양을 가지게 되며, 비정질 규소층도 채널부를 제외한 부분에서는 데이터 배선과 실질적으로 동일한 평면 모양을 가진다.

이상과 같은 구조의 박막 트랜지스터 표시판(100)과 색필터 표시판(200)을 정렬하여 결합하고 그 사이에 액정 물질을 주입하여 수직 배향하면 본 발명에 따른 액정 표시판 조립체(300)의 기본 구조가 마련된다. 화소 전극(190)의 절개부(191)와 공통 전극(270)의 절개부(271)에 의하여 하나의 부화소 영역이 복수의 도메인으로 분할되고, 각 도메인은 그 내부에 포함되어 있는 액정 분자가 전계에 의하여 기울어지는 방향에 따라 4개의 종류로 나뉜다. 절개부(191, 271)는 넓은 시야각을 얻기 위하여 형성한다.

이상과 같이 액정 표시 장치의 셀 간격을 균일하게 형성하면 백색 부화소의 황색화 현상을 방지하고 액정 표시 장치의 응답 속도를 최적화 할 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 부화소별 색상 배치를 나타낸 도면으로서, 도 5는 바둑판 배치의 일례를 나타낸 도면이며, 도 6은 스트라이프 배치의 일례를 나타낸 도면이다.

도 5에는 적색, 녹색, 청색 및 백색 부화소(R, G, B, W)가 2×２ 행렬의 형태로 배치되어 있으며 이 단위가 하나의 화소가 된다.

도 6에서는 행 방향으로 이웃한 적색, 청색 및 녹색 부화소(R, B, G)로 이루어진 화소와 행 방향으로 이웃한 적색, 백색 및 녹색 부화소(R, W, G)로 이루어진 화소가 행 방향, 열 방향으로 교대로 배치되어 있다.

4색 화소의 배치는 도 5 및 도 6에 도시한 예에 한정되지 않으며 여러 가지 변형이 가능하다.

다시 도 1로 돌아가서, 계조 전압 생성부(800)는 부화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(V_com)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.

게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G₁-G_n)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(V_on)과 게이트 오프 전압(V_off)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G₁-G_n)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가한다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하며 외부로부터의 삼색의 영상 데이터(R, G, B)를 받아 4색의 영상 데이터(R, G, B, W)로 처리하는 데이터 처리부(650)를 포함한다..

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 RGB 삼색 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(V_sync)와 수평 동기 신호(H_sync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고 신호 제어부(600)의 데이터 처리부(650)는 삼색 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 4색 영상 신호(R', G', B', W)로 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B', W)는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 온 전압 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D₁-D_m)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(V_com)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.

데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 부화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B', W)를 차례로 입력받고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B', W)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B', W)를 해당 데이터 전압으로 변환한다.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(V_on)을 게이트선(G₁-G_n)에 인가하여 이 게이트선(G ₁-G_n)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다.

하나의 게이트선(G₁-G_n)에 게이트 온 전압(V_on)이 인가되어 이에 연결된 한 행의 스위칭 소자(Q)가 턴 온되어 있는 동안[이 기간을 "1H" 또는 "1 수평 주기(horizontal period)"라고 하며 수평 동기 신호(H_sync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기와 동일함], 데이터 구동부(500)는 각 데이터 전압을 해당 데이터선(D₁-D_m)에 공급한다. 데이터선(D₁-D_m )에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통해 해당 부화소에 인가된다.

부화소에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(V_com)의 차이는 액정 축전기(C_LC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.

이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G₁-G_n)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(V_on)을 인가하여 모든 부화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 부화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌 거나(라인 반전), 한 부화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(도트 반전).

그러면, 신호 제어부(600)의 데이터 처리부(650)의 데이터 처리 에 대하여 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 제어부(600)의 데이터 처리부(650)의 블록도이다.

도시한 바와 같이, 데이터 처리부(650)는 디감마(de-gamma) 처리부(651), RGBW 처리부(653) 및 RGBW 부화소 처리부(655)를 포함한다.

디감마 처리부(651)는 외부로부터의 3색 영상 데이터에 실려있는 감마 교정 신호(NTSC의 경우, 1/2.2)를 RGB 각 채널별로 제거한다.

RGBW 처리부(653)는 디감마 처리부(601)에서 감마 교정 신호가 제거된 3색 채널 영상 데이터를 수신한 후, 제4의 색을 추가하여 RGBW 부화소 처리부(605)로 내보낸다. 이 때, RGB의 3색은 약간의 변형을 거치게 된다. 여기서, 제4의 색은 백색 또는 임의의 색을 말하며, 임의의 색은 R, G, B 이외의 색을 말하는 것으로서, 이하에서는 W로 나타낸다.

RGBW 부화소 처리부(655)는 RGBW 4채널 신호에 대하여 부화소별로 밝기 값을 계산하여 데이터 구동부(500)로 출력한다.

본 발명의 실시예에 따르면 액정 표시 장치의 공간 해상도보다 큰 영상 데이터가 입력되는 경우 액정 표시 장치의 각 부화소에 적절한 데이터값을 부여하는 처리 과정을 거치는데 이에 대하여 상세하게 설명한다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 구조와 입력 영상 데이터의 화소 구조를 도시한 도면이다. 도 8 및 도 9의 점선 부분은 입력 영상 데이터가 나타내는 가상의 화소(이하 "영상 화소"라 하고 이에 대비하여 액정 표시 장치의 화소는 "장치 화소"라 함) 구조이다.

도 8 및 도 9는 액정 표시 장치의 공간 해상도에 비하여 입력 영상 데이터의 공간 해상도가 큰 경우를 보여주고 있는데, 도 8은 입력 영상 데이터의 수직, 수평 해상도가 액정 표시 장치의 수직, 수평 해상도에 비하여 7/4배 큰 경우를, 도 9는 입력 영상 데이터의 수직, 수평 해상도가 각각 액정 표시 장치의 수직, 수평 해상도에 비하여 5/4배, 2배 큰 경우를 나타낸다. 도 8에는 영상 화소와 장치 화소의 경계선이 일치하는 한 영역, 4×4 장치 화소 행렬과 7×7 영상 화소 행렬이 도시되어 있고, 도 9에는 4×4 장치 화소 행렬과 5×8 영상 화소 행렬이 나타나 있다.

이와 같이 입력 영상 데이터의 공간 해상도가 액정 표시 장치의 공간 해상도보다 큰 경우, 본 발명의 한 실시예에서는 액정 표시 장치의 각 부화소에 대한 데이터값을 결정하기 위하여 그 부화소를 중심으로 하는 일정 구역(이하 "마스크"라 함)을 정의하고 그 구역 내에서의 각 영상 화소의 밝기에 기초하여 해당 부화소의 밝기를 구한다.

마스크는 복수의 부영역으로 이루어지며 부영역의 수효 및 크기는 장치 화소의 구조와 배열 등에 의하여 결정할 수 있는데, 예를 들면 도 10a 및 10b에 도시한 바와 같은 3×3 또는 5×5 행렬 등 홀수 개의 행과 홀수 개의 열로 이루어진 행렬 형태를 고려할 수 있으며, 이때 부영역은 각 행렬의 원소(mij)(i,j=1, 2, ...)로 정의한다. 그러나 그 밖의 형태도 가능하며, 수평 크기와 수직 크기가 동일하지 않더라도 무방하다.

도 11 및 도 12a, 도 12b에는 본 발명의 실시예에 따른 마스크의 예가 나와 있다.

도 11은 도 8에 도시한 액정 표시 장치의 바둑판형 화소 배치에 도 10a에 도시한 3×3 행렬 마스크를 적용한 예를 보여주고 있다. 도시한 바와 같이, 마스크 부영역의 크기는 장치 부화소(R, G, B, W)의 크기와 동일하며, 실선 부분은 둘째 행, 둘째 열의 적색 장치 부화소(R)에 적용한 마스크를 도시한 것이고, 점선 부분은 셋째 행, 셋째 열의 백색 장치 부화소(W)에 적용한 마스크를 도시한 것이다. 도 11과 같이 모든 장치 부화소(R, G, B, W)가 동일한 크기로 동일한 빈도로 배치된 경우에는 각 장치 부화소(R, G, B, W)에 대한 마스크 및 그 부영역의 크기가 동일하다.

도 12a 및 도 12b는 도 9에 도시한 액정 표시 장치의 스트라이프형 화소 배치에 도 10a에 도시한 3×3 행렬 마스크를 적용한 예를 보여주고 있다. 도 12a는 적색(또는 녹색) 장치 부화소(R)에 적용한 마스크를, 도 12b는 청색(또는 백색) 장치 부화소(B)에 적용한 마스크를 보여준다.

도시한 바와 같이, 마스크 및 부영역의 크기가 장치 부화소(R, G, B, W)의 크기에 따라 달라지는데 이는 해당 장치 부화소(R, G, B, W)의 빈도와 관련이 있다. 즉, 도 12a 및 도 12b에 도시한 바와 같이 적색과 녹색의 장치 부화소(R, G)는 각각 16개가 있으나, 청색과 백색의 장치 부화소(B, W)는 각각 8개가 있다. 즉, 적색과 녹색의 장치 부화소(R, G)의 빈도가 청색과 백색의 장치 부화소(B, W)의 두 배이다. 따라서 청색과 백색의 장치 부화소(B, W)에 대한 마스크 부영역의 크기가 적색과 녹색의 장치 부화소(R, G)에 대한 마스크 부영역의 크기보다 크다. 도 12a 및 도 12b는 청색과 백색의 장치 부화소(B, W)에 대한 마스크 부영역의 폭이 적색과 녹색의 장치 부화소(R, G)에 대한 마스크 부영역의 폭의 약 두 배로 정해진 경우를 보여주고 있다.

도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 데이터 처리 방법을 순서대로 나타낸 흐름도이다.

먼저, 마스크 및 그 부영역의 크기와 각 부영역의 가중치를 결정한다(S200).

마스크 및 그 부영역의 크기는 앞서 설명한 바와 같은 방법으로 결정하며, 마스크 부영역의 가중치는 마스크 중심으로부터의 거리에 따라 정하는 것이 바람직하다. 예를 들어 도 10a에 도시한 3×3 행렬 마스크의 경우 각 부영역(mij)의 가중치는 m22=1/2, m12=m21=m23=m32=1/8, m11=m33=m31=m33=0으로 정할 수 있다.

도 13을 다시 참고하면, 이어 각 마스크 부영역의 대표값을 계산한다(S210). 본 발명의 실시예에 따르면 각 부영역의 대표값이란 그 부영역의 밝기를 대표할 수 있는 값을 의미하는 것으로서, 이에 대하여 도 14를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 부영역 대표값을 계산하는 과정을 순서대로 나타낸 흐름도이다.

도 11a 내지 도 12b에 도시한 바와 같이, 각 마스크 부영역에는 복수의 영상 화소가 중첩이 된다. 각 마스크 부영역의 마스크 부영역 대표값은 그 마스크 부영역에 위치한 각 영상 화소의 밝기에 해당 영상 화소의 가중치를 곱한 값을 더한 것이다(S212, S214). i번째 부영역의 대표값을 Mref(i)라 하면 이를 다음과 같이 표현할 수 있다.

여기서, A(i,j)는 i번째 마스크 부영역 내의 j번째 영상 화소의 가중치를 의미하며, I(i,j)는 i번째 마스크 부영역 내의 j번째 영상 화소의 밝기이다.

본 발명에 따른 한 실시예에 따르면 가중치 A(i,j)는 해당 마스크 부영역 내에서 j번째 영상 화소가 차지하는 면적비이다.

이러한 계산은 부영역 각각에 대해서 행하여야 하지만(S214) 가중치가 0인 부영역이 있는 경우 해당 부영역에 대해서는 계산하지 않아도 된다. 앞에서 예로 든 3×3 행렬 마스크의 경우 m11=m33=m31=m33=0이므로 이들을 제외한 중심 부영역(m22)과 4개의 주변 부영역(m21, m12, m23, m32)에 대한 대표값만을 계산한다.

다시 도 13으로 돌아가서, 각 마스크 부영역의 차분값을 계산하는데(S220), 본 발명의 실시예에 따르면 어떤 부영역의 차분값이란 대략적으로 마스크 영역의 전체의 밝기에 대한 해당 부영역의 밝기의 차이를 의미하는 것으로서, 이에 대하여 도 15를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 부영역 차분값을 계산하는 과정을 순서대로 나타낸 흐름도이다.

먼저, 해당 마스크 부영역이 중심 부영역인지를 판단한다(S222). 중심 부영역은 예를 들면, 도 10a에 도시한 3×3 행렬 마스크에서는 부화소(m22)이고, 도 10b에 도시한 5×5 행렬 마스크에서는 m33이다.

중심 부영역에 대해서는, 주변 부영역 대표값들의 평균값[Mave(i)]을 구한 후(S223), 평균값[Mave(i)]과 중심 부영역 대표값[Mref(i)]의 차를 계산하며(S224), 이 차가 바로 중심 부영역의 차분값[Mdiff(i)]이 된다. 주변 부영역에 대해서는, 중심 부영역 대표값과 해당 주변 부영역 대표값의 차를 계산하며(S225), 이 차가 바로 해당 부영역의 차분값[Mdiff(i)]이 된다. 이와 같은 방법으로 해당 마스크 부영역에 대한 차분값[Mdiff(i)]을 추출하는데(S226), 이러한 차분값 추출은 모든 마스크 부영역에 대해서 행해진다(S227). i번째 부영역의 차분값[Mdiff(i)]은 수학식 2로 표현할 수 있다.

Mdiff(i)=Mave(i)-Mref(i)

단, 주변 부영역에 대해서는 Mave(i)를 Mref(center)(중심 부영역의 대표값)로 치환하면 된다.

다음, 도 13에 도시한 바와 같이 각 마스크 부영역의 증감량을 계산하는데(S230), 본 발명의 실시예에 따르면 어떤 부영역의 증감량이란 대략 그 부영역의 밝기에서 증감해야 할 밝기를 뜻하는 것으로서, 이에 대하여 도 16을 참 고로 하여 상세하게 설명한다.

도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 부영역 증감량을 계산하는 과정을 순서대로 나타낸 흐름도이다.

마스크 부영역 각각에 대하여 그 부영역의 대표값[Mref(i)]과 차분값[Mdiff(i)]을 곱한 후(S232), 이 값에 소정의 가중치[W2(i)]를 곱하면(S233) 바로 이 값이 해당 마스크 부영역의 증감량[Minc(i)]이다. 이와 같은 방법으로 해당 마스크 부영역에 대한 증감량[Minc(i)]을 추출하는데(S234), 이러한 차분값 추출은 모든 마스크 부영역에 대하여 수행한다(S234). i번째 부영역의 증감량[Minc(i)]은 수학식 3으로 표현할 수 있다.

Minc(i)=Mref(i)×Mdiff(i)×W2(i)

이어, 도 13에 도시한 바와 같이 장치 부화소(R, G, B, W)의 값(밝기)을 계산하는데(S240), 어떤 장치 부화소(R, G, B, W)의 밝기는 해당 마스크의 각 부영역의 조정 밝기를 모두 합한 것이다. 본 발명의 실시예에 따르면 마스크 부영역의 조정 밝기는 해당 부영역의 대표값과 증감량을 더하고 여기에 해당 부영역의 가중치를 곱한 값으로 주어진다. 이에 대하여 도 17을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 17은 본 발명의 한 실시예에 따른 장치 부화소의 값을 계산하는 과정을 순서대로 나타낸 흐름도이다.

장치 부화소 값을 0으로 초기화한 후(S242), 해당 마스크 부영역의 대표값[Mref(i)]과 증감량[Minc(i)]을 더하고(S243), 가산된 값에 해당 마스크 부영역의 가중치[W3(i)]를 곱하여(S244) 그 결과값을 장치 부화소값에 더하여 누적시키는 과정(S245)을 모든 마스크 부영역에 대하여 수행하면(S246), 해당 장치 부화소의 값[Sout(x,y)]을 구할 수 있다(S247). 이러한 장치 부화소의 값을 Sout(x,y)라 하면 수학식 4로 표현할 수 있다.

다음으로, 도 13에 도시한 바와 같이 장치 부화소(R, G, B, W)의 값(밝기)을 토대로 해당 장치 부화소(R, G, B, W)의 계조값 또는 데이터값을 계산한다(S250). 수학식 4로 주어진 밝기를 가지는 어떤 장치 부화소의 데이터값을 g라 하면, 데이터값(g)에 대한 밝기는 감마 함수(G)로 주어지므로, 수학식 4로부터 G{g(Sout)}=Sout이다. 결국, 장치 부화소의 데이터값은 액정 표시 장치가 갖고 있는 감마 함수의 역함수(이하에서는 역감마 함수 라 한다)로 표현될 수 있다.

g{Sout(x,y)}=G^-1{Sout(x,y)}

역감마 함수[G^-1(Sout(x,y))]는 통상 감마의 거듭 제곱으로 표기되나, 룩업 테이블을 이용하여 구현할 수도 있다.

마지막으로 다시 도 13을 참고하면, 이러한 방법으로 모든 장치 부화소에 대하여 데이터값을 구한다(260).

이상과 같이 액정 표시 장치의 셀 간격을 균일하게 형성하여 백색 화소의 황색화 현상과 단차 부분에서 발생하는 전경의 발생을 방지할 수 있을뿐더러 응답 속도를 최적화 할 수 있다.

또한, 전술한 구동 방법 및 장치를 이용함으로써 고해상도 영상을 저해상도 영상 표시 장치에서 표현할 때 나타나는 앨리어싱 현상을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 영상 표시 장치에서 물리적으로 공간 해상도를 늘리는 방법에 비하여 구동 드라이버의 칩 감소, 미세 공정 작업 제거, 필터 투과 광량 증가 등의 효과를 얻을 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

1. 적색, 청색, 녹색 및 투명 중 어느 하나의 유기물 필터를 각각 가지고 있는 복수의 장치 부화소를 포함하는 액정 표시판 조립체,

   공간적으로 영상 화소로 표현되는 3색 입력 영상 신호를 4색 영상 신호로 변환하는 신호 변환부, 그리고

   상기 신호 변환부로부터의 영상 신호를 데이터 전압으로서 상기 장치 부화소에 공급하는 데이터 구동부

   를 포함하며,

   상기 신호 변환부는 상기 각 장치 부화소에 대하여 복수의 부영역을 갖는 마스크를 설정하고, 상기 부영역에 속하는 상기 영상 화소의 밝기 및 상기 부영역 사이의 밝기 차에 기초하여 얻어진 상기 각 부영역의 조정 밝기에 기초하여 상기 각 장치 부화소에 대응하는 4색 영상 신호의 값을 구하는

   4색 액정 표시 장치.
2. 제1항에서,

   상기 장치 부화소의 영상 신호 값(g)은,

   g{Sout(x,y)}=G^-1{Sout(x,y)}

   으로 주어지며, G^-1은 상기 액정 표시 장치의 감마 역함수이고, 상기 Sout(x,y)는 상기 각 부영역의 조정 밝기를 모두 합한 값인

   4색 액정 표시 장치.
3. 제2항에서,

   상기 부영역의 조정 밝기는 W1×(Mref+Minc)로 정의되고,

   Mref는 상기 부영역 내의 각 영상 화소의 밝기에 가중치를 곱한 값을 모두 더한 값으로 정의되는 상기 부영역의 대표값이고, W1은 상기 부영역의 제1 가중치이고,

   Minc=Mref×Mdiff×W2

   Mdiff=Mave-Mref

   이며, 여기에서 Mave는 중심 부영역에 대해서는 주변 부영역 대표값들의 평균값이고 주변 부영역에 대해서는 중심 부영역의 대표값이고, W2는 상기 부영역에 대한 제2 가중치인

   4색 액정 표시 장치.
4. 제3항에서,

   상기 부영역 내의 각 영상 화소의 가중치는 상기 부영역 내에서 상기 영상 화소가 차지하는 면적비인 4색 액정 표시 장치.
5. 제3항 또는 제4항에서,

   상기 부영역의 크기는 상기 장치 부화소의 크기와 동일한 4색 액정 표시 장치.
6. 제5항에서,

   상기 마스크는 홀수 개의 행과 홀수 개의 열로 이루어진 행렬의 형태인 4색 액정 표시 장치.
7. 제6항에서,

   상기 마스크는 3×3 행렬의 형태인 4색 액정 표시 장치.
8. 제7항에서,

   상기 부영역의 중 중심 부영역과 그에 접한 주변 부영역을 제외한 나머지 부영역의 제1 가중치는 0인 4색 액정 표시 장치.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,

   상기 액정 표시판 조립체는, 적어도 상기 유기물 필터 사이에 위치하는 블랙 매트릭스, 그리고 상기 유기물 필터 위에 형성되어 있으며 상기 부화소의 일부를 이루는 공통 전극을 포함하는 제1 표시판을 포함하는 4색 액정 표시 장치.
10. 제9항에서,

    상기 제1 표시판은 상기 유기물 필터와 상기 공통 전극 사이에 형성되어 있는 오버코트막을 더 포함하는 4색 액정 표시 장치.
11. 제10항에서,

    상기 투명 유기물 필터는 상기 오버코트막과 동일한 물질로 이루어져 있는 4색 액정 표시 장치.
12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,

    상기 액정 표시판 조립체는, 블랙 매트릭스와 그리고 상기 블랙 매트릭스 위에 형성되어 있으며 상기 부화소의 일부를 이루는 공통 전극을 포함하는 제1 표시판, 상기 부화소의 일부를 이루는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터 위에 형성되어 있는 보호막과 상기 보호막 위에 형성되어 있으며 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 상기 부화소의 일부를 이루는 화소 전극을 포함하는 제2 표시판, 그리고 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 충진되어 상기 부화소의 일부를 이루는 액정층을 포함하고,

    상기 적색, 녹색, 청색의 유기물 필터는 상기 공통 전극 아래에 형성되어 있고 상기 투명 유기물 필터는 상기 보호막과 동일한 층으로 형성되어 있는 4색 액정 표시 장치.
13. 적색, 청색, 녹색 및 투명 중 어느 하나의 유기물 필터를 각각 가지고 있는 복수의 장치 부화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법으로서,

    상기 각 장치 부화소에 대하여 복수의 부영역을 갖는 마스크를 설정하는 단계,

    공간적으로 영상 화소로 표현되는 3색 입력 영상 신호를 상기 부영역에 대응시키는 단계,

    상기 부영역에 속하는 상기 영상 화소의 밝기에 기초하여 상기 부영역의 대표값을 구하는 단계,

    상기 부영역 사이의 대표값 차에 기초하여 상기 각 부영역의 조정 밝기를 구하는 단계,

    상기 각 부영역의 조정 밝기에 기초하여 상기 장치 부화소에 대응하는 4색 영상 신호의 값을 구하는 단계, 그리고

    상기 4색 영상 신호의 값에 따라 상기 장치 부화소에 해당하는 전압을 공급하는 단계

    를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
14. 제13항에서,

    상기 대표값 계산 단계는 상기 부영역 내의 각 영상 화소의 밝기에 해당 영상 화소의 가중치를 곱한 값을 상기 부영역 내의 모든 영상 화소에 대하여 더하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
15. 제14항에서,

    상기 각 영상 화소의 가중치는 상기 부영역 내에서 해당 영상 화소가 차지하는 면적비에 비례하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
16. 제13항에서,

    상기 조정 밝기를 구하는 단계는,

    상기 부영역 사이의 대표값 차에 기초하여 상기 각 부영역의 차분값을 계산하는 단계,

    상기 부영역의 대표값과 차분값에 기초하여 해당 부영역의 증감량을 계산하는 단계, 그리고

    상기 부영역의 대표값과 증감량에 기초하여 상기 조정 밝기를 계산하는 단계

    를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
17. 제16항에서,

    상기 차분값 계산 단계는

    상기 부영역이 중심 부영역인지를 판단하는 단계,

    상기 부영역이 중심 부영역인 경우 상기 중심 부영역의 주변 부영역의 대표값들의 평균을 구하는 단계,

    상기 마스크 부영역이 중심 부영역이 아닌 경우 상기 평균값을 상기 중심 부영역의 대표값으로 치환하는 단계, 그리고

    상기 평균값과 해당 부영역의 대표값을 차감하는 단계

    를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
18. 제16항에서,

    상기 증감량 계산 단계는

    상기 각 부영역 대표값과 차분값을 곱하는 단계, 그리고

    상기 곱한 값에 가중치를 곱하여 상기 부영역의 증감량을 계산하는 단계

    를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
19. 제16항에서,

    상기 조정 밝기 계산 단계는,

    상기 각 부영역의 대표값과 증감량을 더하는 단계, 그리고

    상기 더한 값에 상기 해당 부영역의 가중치를 곱하여 상기 조정 밝기를 얻는 단계

    를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
20. 제19항에서,

    상기 4색 영상 신호의 값을 구하는 단계는,

    상기 각 부영역의 조정 밝기를 모두 더하여 상기 장치 부화소의 밝기를 구하는 단계, 그리고

    상기 장치 부화소의 밝기를 기초로 감마 역함수를 이용하여 상기 장치 부화소의 영상 신호 값을 산출하는 단계

    를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.

Images