KR101219143B1 - 액정 표시 장치와 이의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

투과율 향상을 통해 휘도 특성이 개선된 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법이 개시된다. 액정 표시 패널은 OCB 모드의 액정층을 포함한다. 구동부는 1 프레임내에서 동일한 시간을 갖는 복수의 제1 필드구간들 동안, 원시 영상 신호를 근거로 복수의 제1 영상 신호들을 액정 표시 패널에 제공하고, 1 프레임내에서 제1 필드구간보다 넓은 제2 필드구간 동안, 휘도 향상을 위한 제2 영상 신호를 액정 표시 패널에 제공한다. 이에 따라, 컬러필터리스 액정표시장치에 OCB 모드의 액정을 채용하고, 화이트 데이터가 인가되는 필드 시간을 확보하므로써, 액정의 응답속도, 액정의 충전률 특성 및 액정의 투과율을 향상시킬 수 있다.
액정, 컬러필터리스, OCB, 투과율, 응답속도, 임펄스

Description

액정 표시 장치와 이의 구동 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS AND METHOD OF DRIVING THEREOF}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하는 블록도이다.
도 2는 도 1의 4-컬러 변환부의 일례를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 2의 화이트 추출부의 동작을 설명하는 개념도이다.
도 4는 도 1의 4-컬러 변환부의 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 원시 영상 신호에 포함된 RGB 데이터들에서 본 발명에 따른 RGBW 데이터들의 생성을 설명하는 개념도이다.
도 6은 3-필드 구동 및 4-필드 구동에 따른 액정층의 충전률 특성을 설명하는 파형도이다.
도 7a 내지 도 7e는 OCB 모드를 갖는 액정층에 인가되는 다양한 데이터들의 인가 방식을 설명하는 개념도들이다.
도 8은 도 7a 내지 도 7e에 의한 다양한 데이터들의 VT 곡선이다.
도 9는 도 1에 도시된 액정 표시 장치의 RGBW 데이터들의 입력 순서와 RGBW 발광 소자들의 발광 순서를 설명하는 개념도이다.
도 10은 도 1에 도시된 발광 소자의 발광 순서의 일례를 설명하는 파형도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하는 블록도이다.
도 12는 도 11에 도시된 발광 소자의 발광 순서의 일례를 설명하는 파형도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110, 210 : 타이밍 제어부 112 : 4-컬러 변환부
114 : 펄스 폭/레벨 변환부 120 : 데이터 구동부
130 : 게이트 구동부 140 : 액정표시패널
150, 250 : 광출사부 152 : 전원공급부
154 : 발광부
본 발명은 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투과율 향상을 통해 휘도 특성이 개선된 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 백색광의 백라이트를 사용하여 3색의 컬러 필터에 의해 백색광을 선택적으로 투과시킴으로써 멀티-컬러 또는 풀-컬러 표시를 행하도록 구성된 컬러 필터형 액정 표시 장치를 포함한다.
상기 컬러 필터형에서, 인접하는 3색의 컬러 필터들을 하나의 단위로 하여 표시 화소를 구성하기 때문에 실질적인 해상도가 대략 1/3으로 저하된다. 또한, 컬러 필터가 사용되므로 액정 표시 패널의 투과율이 저하된다. 따라서, 컬러 필터를 사용하지 않은 액정 표시 장치에 비해 휘도 역시 저하한다.
이러한 점을 해결하기 위해 시간적인 컬러 구동 방식을 갖는 컬러필터리스(color filter-less) 액정표시장치가 개발되었다. 즉, 기존의 공간적인 컬러 구동방식은 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)의 화소를 통해 원하는 혼합 컬러를 구현하는데 반면, 시간적인 컬러 구동 방식은 1 프레임의 구간 내에서 레드광, 그린광 및 블루광을 순차적으로 발광시켜 원하는 혼합색을 구현한다.
상기 컬러필터리스 구동 방식을 갖는 액정 표시 장치는 액정 표시 패널의 응답 속도, 고주파 구동에 의한 충전 시간 등으로 인해 컬러필터를 갖는 액정 표시 장치에 비해 투과율이 낮다.
하지만, 빠른 응답속도를 갖는 액정 표시 장치를 이용하여 충전 시간이 충분하다 가정하더라도 LED 백라이트의 RGB 순차 점멸시, 각 컬러들 사이에서는 색섞임 방지를 위해 블랙 구간이 존재하므로 각 컬러 구현에 할당되는 시간은 1/3 프레임보다 작다.
컬러필터리스 구동 방식을 갖는 액정 표시 장치에서 발생되는 컬러 브레이킹(color breaking)을 해결하기 위해 RGBW를 순차 구동하는 4-필드 구동 방식이 개발되었다. 그러나, 각 필드들에 할당되는 충전 시간 및 액정의 반응시간이 감소됨에 따라서 투과율이 낮다.
한편, 최근 액정 표시 장치의 시야각 특성 및 액정의 응답 특성을 개선하기 위해 OCB(Optical Compensated Birefringency) 모드를 많이 사용하고 있다. 상기 OCB 모드의 액정 표시 장치는 밴드 배향을 얻기 위해서 일정한 시간이 필요하고, 상기 액정 분자가 밴드 배향이 된 이후부터는 상기 액정 분자의 응답 속도가 빠르고, 광시야각의 특성이 우수한 장점을 갖는다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 4-필드 구동 방식을 갖는 컬러필터리스 액정표시장치에 OCB 모드의 액정을 채용하므로써, 화이트 데이터가 인가되는 필드 시간을 확보하여 투과율 향상을 통해 휘도 특성이 개선된 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 액정표시장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 패널 및 구동부를 포함한다. 상기 액정 표시 패널은 제1 기판, 제2 기판 및 상기 제1 및 제2 기판간에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 구동부는 1 프레임내에서 동일한 시간을 갖는 복수의 제1 필드구간들 동안, 외부에서 제공되는 원시 영상 신호를 근거로 복수의 제1 영상 신호들을 상기 액정 표시 패널에 제공하고, 상기 1 프레임내에서 상기 제1 필드구간보다 넓은 제2 필드구간 동안, 휘도 향상을 위한 제2 영상 신호를 상기 액정 표시 패널에 제공한다.
일례로, 상기 액정층은 OCB 모드 액정층이다.
일례로, 상기 제1 영상 신호들은 레드 데이터, 그린 데이터 및 블루 데이터를 포함하고, 상기 제2 영상 신호는 화이트 데이터를 포함한다. 여기서, 상기 제1 영상 신호들 각각은 블랙 데이터를 더 포함한다.
일례로, 상기 제1 필드구간 동안 상기 레드 데이터, 그린 데이터 및 블루 데이터 중 2개의 데이터들이 상기 액정 표시 패널에 출력된다.
일례로, 상기 구동부는 타이밍 제어부, 게이트 구동부 및 데이터 구동부를 포함한다. 상기 타이밍 제어부는 상기 원시 영상 신호로부터 제1 영상데이터를 생성하고, 상기 제1 영상데이터를 근거로 제2 영상데이터를 생성한다. 상기 게이트 구동부는 상기 제1 기판에 형성된 게이트 라인들을 액티브시키는 게이트 신호들을 출력한다. 상기 데이터 구동부는 상기 타이밍 제어부에서 제공되는 상기 제1 및 제2 영상데이터들 각각을 상기 제1 및 제2 영상 신호로 변환하여 상기 액정 표시 패널에 출력한다.
일례로, 상기 제2 필드구간은 상기 제1 필드구간들에 후속하거나 앞선다.
일례로, 상기 액정 표시 장치는 상기 제1 및 제2 영상 신호들에 대응하여 서로 다른 파장대의 광들을 상기 액정 표시 패널에 제공하는 광 제공부를 더 포함한다. 상기 광 제공부는 레드 데이터에 대응하여 레드광을 출사하는 레드 발광소자, 그린 데이터에 대응하여 그린광을 출사하는 그린 발광소자 및 블루 데이터에 대응하여 블루광을 출사하는 블루 발광소자를 포함한다. 여기서, 상기 레드, 그린 및 블루 발광소자들 각각은 1 프레임이 구획된 5개의 필드구간들 중 3개의 필드구간동안 레드, 그린 및 블루광을 출사하고, 나머지 2개의 필드구간동안 화이트광을 출사 한다. 특히, 상기 레드, 그린 및 블루 발광소자들 각각은 상기 제1 필드구간의 대략 2.34ms 동안 레드, 그린 및 블루광 각각을 출사하고, 상기 제2 필드구간의 대략 4.84ms 동안 레드, 그린 및 블루광의 출사를 통해 화이트광을 출사한다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일실시예에 따르면 액정 표시 장치의 구동 방법은 복수의 데이터 라인들, 복수의 게이트 라인들 및 서로 인접하는 데이터 라인들 및 서로 인접하는 게이트 라인들에 의해 정의되는 영역에 형성된 화소를 갖는 액정 표시 장치의 구동 방법에서, 1 프레임내에서 동일한 시간을 갖는 복수의 제1 필드구간들 동안, 외부에서 제공되는 원시 영상 신호를 근거로 생성된 제1 영상 신호와, 상기 화소에 상기 제1 영상 신호를 충전하기 위해 상기 게이트 라인을 액티브시키는 게이트 신호를 출력하는 단계와, 상기 1 프레임내에서 상기 제1 필드구간보다 넓은 제2 필드구간 동안, 상기 원시 영상 신호를 근거로 휘도 향상을 위한 제2 영상 신호와, 상기 화소에 상기 제2 영상 신호를 충전하기 위해 상기 게이트 라인을 액티브시키는 게이트 신호를 출력하는 단계를 포함한다.
일례로, 상기 제2 필드구간은 상기 제1 필드구간들 각각보다 넓다.
일례로, 상기 제2 영상 신호는 화이트 데이터를 포함한다.
일례로, 상기 원시 영상 신호는 제1 레벨의 레드 데이터, 제2 레벨의 그린 데이터 및 제3 레벨의 블루 데이터를 포함하고, 상기 제2 필드구간은 최소 레벨의 데이터에 의해 정의된다.
일례로, 상기 원시 영상 신호는 제1 레벨의 제1 컬러 데이터, 제2 레벨의 제2 컬러 데이터 및 제3 레벨의 제3 컬러 데이터를 포함하고, 상기 제2 영상 신호의 전압 레벨은 최소 레벨의 데이터에 대응하는 전압 레벨과 동일하다. 여기서, 상기 제1 영상 신호는 최소 레벨의 데이터를 기준으로 초과하는 레벨과 충전 시간에 의해 정의되는 2개의 컬러 데이터들을 포함한다. 상기 제2 영상 신호는 상기 최소 레벨과 상기 제2 필드구간에 의해 정의된다.
일례로, 상기 제1 영상 신호를 출력하는 단계는 상기 제1 프레임동안 서로 다른 충전량을 갖는 복수의 컬러 데이터들을 갖는 상기 원시 영상 신호를 제공받는 단계와, 상기 원시 영상 신호에서 최소 충전량을 갖는 제1 컬러 데이터를 추출하는 단계와, 상기 원시 영상 신호의 잔여 컬러 데이터들 각각의 충전량에서 상기 제1 컬러 데이터의 충전량을 차감하는 단계와, 상기 차감된 충전량과 상기 제1 필드구간에 대응하여 잔여 컬러 데이터들의 충전 레벨을 정의하는 단계와, 상기 정의된 충전 레벨을 갖는 잔여 컬러 데이터들을 상기 제1 필드구간동안 상기 데이터 라인에 출력하는 단계를 포함한다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은 제1 기판, 제2 기판 및 상기 제1 및 제2 기판간에 개재된 액정층을 포함하는 액정 표시 패널을 갖는 액정 표시 장치의 구동 방법에서, 원시 영상 신호를 근거로 생성된 제1 영상 신호를 고려하여 서로 다른 파장대의 광들을 상기 액정 표시 패널에 순차적으로 제공하는 단계와, 상기 원시 영상 신호를 근거로 생성된 휘도 향상을 위한 제2 영상 신호를 고려하여 휘도 향상을 위한 광을 상기 액정 표시 패널에 제공하는 단계를 포함한다.
이러한 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법에 의하면, 4-필드 구동 방식을 갖 는 컬러필터리스 액정표시장치에 OCB 모드의 액정을 채용하고, 화이트 데이터가 인가되는 필드 시간을 확보하므로써, 액정의 응답속도, 액정의 충전률 특성 및 액정의 투과율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하는 블록도이다. 특히 RGB 발광 소자를 갖는 백라이트 어셈블리를 포함하는 액정 표시 장치를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치는 타이밍 제어부(110), 데이터 구동부(120), 게이트 구동부(130), 액정표시패널(140) 및 광출사부(150)를 포함한다. 상기 타이밍 제어부(110), 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)는 상기 액정표시패널(140)에 영상 신호를 제공하는 구동장치를 정의한다.
상기 타이밍 제어부(110)는 그래픽 콘트롤러와 같은 외부 장치로부터 원시 영상 신호(RGB), 각종 동기 신호들(Hsync, Vsync), 데이터 인에이블신호(DE) 및 메인 클럭(MCLK)을 제공받는다. 여기서, Hsync는 수평동기신호이고, Vsync는 수직동기신호이다.
상기 타이밍 제어부(110)는 휘도 향상된 영상 신호(R"G"B"W")와, 상기 휘도 향상된 영상 신호(R"G"B"W")의 출력을 위한 데이터 구동 신호들(LOAD, STH)을 상기 데이터 구동부(120)에 출력한다. 여기서, LOAD는 상기 제2 데이터 신호(DATA2)의 적재를 지시하는 신호이고, STH는 하나의 수평라인의 시작을 지시하는 수평개시신 호이다.
상기 타이밍 제어부(110)는 상기 원시 영상 신호(RGB)를 휘도 향상된 영상 신호(R"G"B"W")로 변환하기 위해 일례로, 4-컬러 변환부(112) 및 펄스 폭/레벨 변환부(114)를 포함한다. 하나의 칩 상에 구현 가능한 상기 4-컬러 변환부(112) 및 펄스 폭/레벨 변환부(114)는 설명의 편의를 위해 논리적으로 분리하였을 뿐, 하드웨어적으로 분리한 것은 아니다.
상기 4-컬러 변환부(112)는 상기 원시 영상 신호(RGB)를 4-컬러의 영상 신호(R'G'B'W')로 변환하고, 변환된 4-컬러 영상 신호(R'G'B'W')를 상기 펄스 폭/레벨 변환부(114)에 제공한다.
상기 펄스 폭/레벨 변환부(114)는 상기 4-컬러 영상 신호(R'G'B'W')의 폭 및 레벨을 변환하여 화이트 데이터를 강조시켜 휘도 향상된 영상 신호(R"G"B"W")를 생성하고, 상기 휘도 향상된 영상 신호(R"G"B"W")를 상기 데이터 구동부(120)에 제공한다. 상기 휘도 향상된 영상 신호(R"G"B"W")는 예를들어, 1 프레임내에서 동일한 시간을 갖는 3개의 제1 필드구간들 및 상기 제1 필드구간보다 넓은 제2 필드구간에 대응된다. 특히, 레드, 그린 및 블루 중 2개의 컬러 데이터들은 2개의 제1 필드구간들에 대응되고, 화이트 데이터는 상기 제2 필드구간에 대응된다.
상기 타이밍 제어부(110)는 게이트 구동 신호(GCLK, STV) 및 게이트 온/오프전압(VON/VOFF)을 상기 게이트 구동부(130)에 출력한다. 여기서, GCLK는 게이트 클럭이고, STV는 1 프레임의 시작을 지시하는 수직개시신호이다. 상기 게이트 온/오프전압(VON/VOFF)은 상기 액정표시패널(140)에 형성된 스위칭소자를 정상적으로 턴 -온/턴-오프시키는 레벨이다. 상기 스위칭소자는 어몰퍼스-실리콘 박막트랜지스터(a-Si TFT)를 포함한다.
상기 타이밍 제어부(110)는 수직개시신호(STV)에 응답하여 레드광 제어신호(GC), 그린광 제어신호(GC) 및 블루광 제어신호(BC) 각각을 상기 광출사부(150)에 제공한다. 상기 수직개시신호는 1 프레임의 시작을 지시하는 동기신호이다.
상기 데이터 구동부(120)는 상기 타이밍 제어부(110)에서 상기 휘도 향상된 영상 신호(R"G"B"W")가 수신됨에 따라, 상기 휘도 향상된 영상 신호(R"G"B"W")를 데이터 전압(화소전압)으로 변경하고, 변경된 데이터 전압(D1, ..., Dm)(여기서, m은 자연수 또는 3의 배수)을 상기 액정표시패널(140)의 데이터 라인들에 인가한다.
상기 게이트 구동부(130)는 상기 게이트 구동 신호(GCLK, STV)에 응답하여 상기 액정표시패널(140)의 게이트 라인들을 활성화하는 게이트 신호(G1, ..., Gn)(여기서, n은 자연수)를 상기 액정표시패널(140)의 게이트 라인들에 순차적으로 인가한다.
상기 액정표시패널(140)은 어레이 기판(미도시), 상기 어레이 기판에 대향하는 대향 기판(미도시) 및 상기 어레이 기판 및 대향 기판간에 개재된 액정층(미도시)을 포함한다.
상기 어레이 기판(미도시)은 게이트 신호(스캔 신호 또는 주사 신호)(G1, ..., Gn)를 전달하는 복수의 게이트 라인들과, 상기 데이터 전압(D1, ..., Dm)을 전달하는 복수의 데이터 라인(소스 라인)들과, 서로 인접하는 게이트 라인들 및 서로 인접하는 데이터 라인들에 의해 구획되는 영역에 형성된 화소부를 포함한다. 상 기 화소부는 스위칭 소자(TFT)와 상기 스위칭 소자에 전기적으로 연결된 화소 전극(미도시)을 포함한다.
상기 대향 기판(미도시)은 컬러필터층이 형성되지 않은 투명한 기판을 포함한다. 상기 대향 기판은 상기 화소 전극에 대향하는 공통전극(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 상기 화소 전극, 상기 공통 전극 및 상기 화소 전극 및 공통 전극간에 개재된 액정층은 액정 캐패시터(Clc)를 정의한다.
상기 액정층(미도시)은 액정 분자가 밴드 상태로 변한 이후부터 구동되는 OCB 모드를 채용한다. 즉, 액정 분자는 초기 호모지니우스 상태(Homogenous state)에서 소정의 전압이 인가됨에 따라 트랜션트 스플레이(Transient splay) 및 어시메트릭 스플레이(Asymmetric splay)를 경유하여 밴드 상태(Bend state)로 변한 후 비로소 OCB 모드로 동작한다.
상기 광출사부(150)는 전원공급부(152) 및 발광부(154)를 포함하고, 상기 타이밍 제어부(110)로부터 제공되는 레드광 제어신호(GC), 그린광 제어신호(GC) 및 블루광 제어신호(BC)에 응답하여 레드광, 그린광 및 블루광을 출사한다.
상기 전원공급부(152)는 상기 레드광 제어신호(GC), 그린광 제어신호(GC) 및 블루광 제어신호(BC)가 제공됨에 따라, 레드광 출사를 위한 제1 전류(RI), 그린 광출사를 위한 제2 전류(GI) 및 블루 광출사를 위한 제3 전류(BI)를 상기 발광부(154)에 각각 제공한다.
상기 발광부(154)는 레드 발광소자(154R), 그린 발광소자(154G) 및 블루 발광소자(154B)를 포함한다. 상기 발광소자는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)를 포함한다. 상기 레드 발광소자(154R)는 상기 제1 전류(RI)에 응답하여 레드광을 상기 액정표시패널(140)에 제공한다. 상기 그린 발광소자(154G)는 상기 제2 전류(GI)에 응답하여 그린광을 상기 액정표시패널(140)에 제공한다. 상기 블루 발광소자(154B)는 상기 제3 전류(BI)에 응답하여 블루광을 상기 액정표시패널(140)에 제공한다.
도 2는 도 1의 4-컬러 변환부의 일례를 설명하기 위한 블록도이다. 도 3은 도 2의 화이트 추출부의 동작을 설명하는 개념도이다.
도 2를 참조하면, 4-컬러 변환부(112)는 감마 변환부(11), 리매핑부(12), 화이트 추출부(13), 데이터 확정부(14) 및 역감마 변환부(15)를 포함하여, 원시 RGB 데이터들을 4-컬러의 RGBW 데이터들로 변환한다.
하나의 칩 상에 구현 가능한 상기 감마 변환부(11), 리매핑부(12), 화이트 추출부(13), 데이터 확정부(14) 및 역감마 변환부(15)는 설명의 편의를 위해 논리적으로 분리하였을 뿐, 하드웨어적으로 분리한 것은 아니다.
상기 감마 변환부(11)는 입력되는 원시 RGB 데이터들을 하기하는 수학식 1과 같이 감마 변환하고, 감마 변환된 RGB 각각의 데이터들
Figure 112006013573953-pat00001
을 상기 리매핑부(12)에 제공한다.
Figure 112006013573953-pat00002
여기서,
Figure 112006013573953-pat00003
는 각각의 최대 휘도에 대하여 정형화된 R, G, B 각각의 휘도(normalized luminance), 즉 휘도 정보가 반영된 RGB 각각의 데이터들이고, a는
Figure 112006013573953-pat00004
이며,
Figure 112006013573953-pat00005
는 R, G, B 각각에 대응하는 계조 번호이고, Gmax는 최고 계조 레벨(gray level)이다. 예를들어, 풀-계조가 64 계조라면, 상기 Gmax는 63이다.
상기 리매핑부(12)는 상기 감마 변환된 RGB 각각의 데이터들
Figure 112006013573953-pat00006
에 대해 하기하는 수학식 2와 같이 스케일링 팩터를 승산하여 리매핑하고, 상기 리매핑된 RGB 각각의 데이터들
Figure 112006013573953-pat00007
을 상기 화이트 추출부(13) 및 데이터 확정부(14)에 제공한다.
Figure 112006013573953-pat00008
여기서, S는 스케일링 팩터로서 R,G,B 화소의 혼합으로 만들어 낸 화이트광의 최대 휘도 대비 R,G,B,W 화소의 혼합으로 만들어 낸 화이트광의 최대 휘도의 비 이다.
상기 화이트 추출부(13)는 상기 리매핑된 RGB 각각의 데이터들
Figure 112006013573953-pat00009
을 근거로 화이트 성분을 추출하고, 상기 추출된 화이트 성분을 상기 데이터 확정부(14)에 제공한다.
일례로, 상기 리매핑된 RGB 각각의 데이터들
Figure 112006013573953-pat00010
중 최소값을 화이트 성분으로 정의하여 상기 데이터 확정부(14)에 제공한다. 상기 리매핑된 RGB 각각의 데이터들
Figure 112006013573953-pat00011
중 최소값을 제외한 나머지 데이터들은 화이트 성분과의 차에 의해 정의된다. 도 3에서는 B 데이터가 최소값을 갖으면서 aGmaxγ보다 작은 것을 도시한다.
Figure 112006013573953-pat00012
상기 데이터 확정부(14)는 하기하는 수학식 4와 같이, 상기 화이트 추출부(13)에 의해 추출된 화이트 성분을 근거로 새로운 RGBW 각각의 데이터들
Figure 112006013573953-pat00013
을 확정하고, 확정된 새로운 RGBW 각각의 데이터들
Figure 112006013573953-pat00014
을 상기 역감마 보정부(15)에 제공한다.
Figure 112006013573953-pat00015
상기 역감마 보정부(15)는 하기하는 수학식 5와 같이, 역감마 변환한 후 보정 RGBW 각각의 데이터들(R', G', B', W')을 상기 펄스 폭/레벨 변환부(114)에 제공한다.
Figure 112006013573953-pat00016
도 4는 도 1의 4-컬러 변환부의 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 4-컬러 변환부(112)는 감마 변환부(16), 화이트 추출부(17), 데이터 확정부(18) 및 역감마 변환부(19)를 포함하여, 원시 RGB 데이터들을 4-컬러의 RGBW 데이터들로 변환한다.
하나의 칩 상에 구현 가능한 상기 감마 변환부(16), 화이트 추출부(17), 데이터 확정부(18) 및 역감마 변환부(19)는 설명의 편의를 위해 논리적으로 분리하였을 뿐, 하드웨어적으로 분리한 것은 아니다.
상기 감마 변환부(16)는 입력되는 원시 RGB 각각의 데이터들을 상기한 수학식 1과 같이 감마 변환하고, 감마 변환된 RGB 각각의 데이터들
Figure 112006013573953-pat00017
을 상기 화이트 추출부(17) 및 데이터 확정부(18)에 제공한다.
상기 화이트 추출부(17)는 상기 감마 변환된 RGB 각각의 데이터들
Figure 112006013573953-pat00018
을 근거로 화이트 성분을 추출하고, 상기 추출된 화이트 성분을 상기 데이터 확정부(18)에 제공한다. 즉, 하기하는 수학식 6과 같이, 감마 변환된 RGB 각각의 데이터들
Figure 112006013573953-pat00019
중 최소값을 화이트 성분으로 정의하고, 정의된 화이트 성분을 상기 데이터 확정부(18)에 제공한다.
Figure 112006013573953-pat00020
상기 데이터 확정부(18)는 상기 화이트 추출부(17)에 의해 추출된 화이트 성분을 고려하여 하기하는 수학식 7과 같이, 새로운 RGBW 각각의 데이터들을 확정하고, 확정된 새로운 RGBW 각각의 데이터들
Figure 112006013573953-pat00021
을 상기 역감마 보정부(15)에 제공한다.
Figure 112006013573953-pat00022
상기 역감마 보정부(19)는 상기 데이터 확정부(18)에 의해 확정된 새로운 RGBW 각각의 데이터들
Figure 112006013573953-pat00023
을 고려하여 하기하는 수학식 8과 같이, 역감마 변환한 후 역감마 변환된 RGBW 각각의 데이터들(R', G', B', W')을 상기 펄스 폭/레벨 변환부(114)에 제공한다.
Figure 112006013573953-pat00024
도 5는 본 발명에 따라 원시 영상 신호에서 휘도 향상된 영상 신호를 생성하는 일련의 동작을 설명하는 개념도이다. 도 5에서, 상단에 도시된 그래프는 원시 영상 신호를 나타내고, 중간에 도시된 그래프는 4컬러의 영상 신호를 나타내며, 하단에 도시된 그래프는 본 발명에 따라 휘도 향상된 영상 신호를 나타낸다. 도 5에서, x-축은 1 프레임 시간에 대응되고, y-축은 OCB 모드의 액정에 인가되는 전압에 따른 투과율에 대응된다. 특히, 일반적인 OCB 모드의 액정에 대응되는 제1 임계 전압(Vc1, Critical Voltage)은 본 발명에 따라 임펄시브 구동 방식을 갖는 OCB 모드의 액정에 대응되는 제2 임계 전압(Vc2) 보다 실질적으로 높다. 상기 제2 임계 전압(Vc2)에 대응되는 투과율은 상기 제1 임계 전압(Vc1)에 대응되는 투과율 보다 높다.
도 5를 참조하면, 3-필드 구동 방식에 채용되는 원시 영상 신호인 원시 RGB 데이터들 각각은 1 프레임(16.7ms)의 구간동안 동일한 간격으로 구획된 3개의 필드구간에 대응된다.
일반적인 4-필드 구동에 대응되는 1 프레임은 동일한 간격으로 구획된 4개의 필드구간을 포함한다. 상기 원시 RGB 데이터들 중 동일 면적의 RGB 데이터들은 동일 면적의 화이트 데이터에 대치된다. 면적 차이에 대응되는 RGB 데이터들은 4-필드 구동에 대응하는 RGB 필드 때 표시된다. 상기 RGB 데이터들의 면적은 필드 시간과 임계 전압에 의해 정의되고, 실질적으로 투과율에 대응된다.
예를들어, R 데이터에 대응되는 레드 필드구간에는 컬러 데이터가 대응되지 않고, G 데이터에 대응되는 그린 필드구간에는 제1 차면적(g)에 대응되는 G 데이터가 대응된다. 또한, B 데이터에 대응되는 블루 필드구간에는 제2 차면적(b)에 대응되는 B 데이터가 대응되고, W 데이터에 대응되는 화이트 필드구간에는 상기 동일한 면적의 W 데이터가 대응된다.
이에 따라, 레드 필드구간동안, 레드 LED는 발광되나, 액정층에는 블랙 전압이 인가되어 블랙이 표시된다. 예를들어, 상기 액정층이 OCB 모드인 경우, 블랙 표 시를 위해 상기 액정층에는 고전압이 인가된다. 상기 레드 필드구간에 후속되는 그린 필드구간동안, 그린 LED는 발광되고, 액정층에는 제1 차면적(g)에 대응되는 특정 전압이 인가되어 그린이 표시된다. 상기 그린 필드구간에 후속되는 블루 필드구간동안, 블루 LED는 발광되고, 액정층에는 제2 차면적(b)에 대응되는 특정 전압이 인가되어 블루가 표시된다. 상기 블루 필드구간에 후속되는 화이트 필드구간동안, 레드, 그린 및 블루 LED들 각각 발광되고, 액정층에는 동일 면적인 제3 면적(w)에 대응되는 특정 전압이 인가되어 화이트가 표시된다.
이처럼, 3-필드 구동시 RGB, 즉 3개의 컬러가 표시되는 반면, 4-필드 구동시 2가지의 컬러만 표시된다. 따라서, 4-필드 구동 방식은 컬러 브레이킹(color breaking)을 저감시키는 효과를 갖는다. 또한, 상기한 특정 컬러가 표시되는 구간보다 넓은 구간동안 화이트가 표시되므로 액정표시장치의 휘도가 향상된다.
하지만, 4-필드 구동 방식의 액정 표시 장치는 상대적으로 감소된 충전 시간과 상대적으로 감소된 액정층의 반응 시간을 갖는다. 상기한 액정층의 반응 시간은 하기하는 도 6을 이용하여 설명한다.
도 6은 각각의 3-필드 구동 및 4-필드 구동에 따른 액정층의 충전률 특성을 설명하는 파형도이다. 도 6에서 상단 파형도는 3-필드 구동 방식에 대응되는 액정층의 충전률 특성을 나타내고, 하단 파형도는 4-필드 구동 방식에 대응되는 액정층의 충전률 특성을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 3-필드 구동 방식에 의해 구동되는 액정층은 제1 시간(x1)의 반응 시간과 제1 투과율(y1)을 갖는다. 반면, 4-필드 구동방식에 의해 구동되는 액정층은 제2 시간(x2)의 반응 시간과 제2 투과율(y2)을 갖는다.
이에 따라, 액정층의 구동 방식이 3-필드 구동 방식에서 4-필드 구동 방식으로 변환되면, 액정층의 반응시간 및 투과율은 감소된다. 즉, 액정층의 반응시간은 Δx(=x1-x2) 만큼 감소되고, 액정층의 투과율은 Δy(=y1-y2) 만큼 감소된다.
이상에서 설명된 바와 같이, 3-필드 구동 방식에 의해 구동되는 액정층이 4-필드 구동 방식에 의해 구동되면, 액정층의 반응을 위해 할당된 시간은 감소되므로 투과율 손실은 불가피하다.
그러나, 컬러필터리스 액정 표시 장치에 포함되는 액정층이 OCB 모드를 채용하면, 투과율의 향상이 가능하다. 왜냐하면, 4-필드 구동 방식에는 블랙 전압이 인가되는 필드가 존재한다. 상기 블랙 전압이 인가되는 필드를 OCB 모드의 액정 표시 장치에 적용하면, 임계 전압(Vc, Critical Voltage)을 낮출 수 있고, 이에 따라 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 7a 내지 도 7e는 OCB 모드의 액정층에 인가되는 다양한 데이터들의 인가 방식을 설명하는 개념도들이다. 도 8은 도 7a 내지 도 7e에 의한 다양한 데이터들의 VT 곡선이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 1 프레임 구간, 즉 16.7ms 동안 n 번째 프레임 데이터에 해당하는 정상적인 계조전압(NOM)이 출력된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 임계전압(Vc ≒ 1.8V) 보다 크고 밴드 배향 상태를 유지하는 최소 전압(대략 2V)을 화이트 계조전압으로 정의하고, 최대 전압을 블랙 계조전압(대략 6V)으로 정의한다. 즉, 안정된 OCB 모드로 동작되기 위해 화이트 계조전압은 상기 임계전압(Vc) 보다 큰 전압이어야 한다.
한편, 도 7b에 도시된 바와 같이, 1 프레임 구간의 초기 1/2 구간, 즉, 16.7ms/2(≒8.35ms) 동안에는 n 번째 프레임 데이터에 해당하는 계조전압(NOM)이 출력되고, 후기 1/2 구간(≒8.35ms) 동안에는 동영상 시인성을 개선하기 위한 블랙 계조전압(BLA)이 출력된다. 도 8에 도시된 정상적인 계조전압이 출력되는 구간 대 블랙 계조전압이 출력되는 구간이 1 : 1 인 경우의 VT 곡선을 참조하면, 화이트 계조전압이 0V가 되어도 밴드 배향 상태가 유지된다.
또한, 도 7c에 도시된 바와 같이, 1 프레임 구간(16.7ms)의 초기 2/3 구간(≒12.52ms) 동안에는 n 번째 프레임 데이터에 해당하는 계조전압(NOM)이 출력되고, 후기 1/3 구간(≒4.18ms) 동안에는 동영상 시인성을 개선하기 위한 블랙 계조전압(BLA)이 출력된다.
도 8에 도시된 원시 데이터에 해당하는 계조전압이 출력되는 구간 대 블랙 계조전압이 출력되는 구간이 2 : 1 인 경우의 VT 곡선을 참조하면, 화이트 계조전압이 0V가 되어도 밴드 배향 상태가 유지된다. 또한, 1 : 1 의 경우에 비해 휘도 특성이 향상됨을 확인할 수 있다.
또한, 도 7d에 도시된 바와 같이, 1 프레임 구간(16.7ms)의 초기 4/5 구간(≒13.36ms) 동안에는 n 번째 프레임 데이터에 해당하는 계조전압(NOM)이 출력되고, 후기 1/5 구간(≒3.34ms) 동안에는 동영상 시인성을 개선하기 위한 블랙 계조전압(BLA)이 출력된다.
도 8에 도시된 원시 데이터에 해당하는 계조전압이 출력되는 구간 대 블랙 계조전압이 출력되는 구간이 4 : 1 인 경우의 VT 곡선을 참조하면, 화이트 계조전압이 0V가 되어도 밴드 배향 상태가 유지된다. 또한, 1 : 1 의 경우에 비해 휘도 특성이 향상됨을 확인할 수 있다.
또한, 도 7e에 도시된 바와 같이, 1 프레임 구간(16.7ms)의 초기 8/9 구간(≒14.8ms) 동안에는 n 번째 프레임 데이터에 해당하는 계조전압(NOM)이 출력되고, 후기 1/9 구간(≒1.86ms) 동안에는 동영상 시인성을 개선하기 위한 블랙 계조전압(BLA)이 출력된다.
도 8에 도시된 원시 데이터에 해당하는 계조전압이 출력되는 구간 대 블랙 계조전압이 출력되는 구간이 8 : 1 인 경우의 VT 곡선을 참조하면, 화이트 계조전압이 0V가 되어도 밴드 배향 상태가 유지된다. 또한, 1 : 1 의 경우에 비해 휘도 특성이 향상됨을 확인할 수 있다.
도 7a 내지 도 7e에 도시되지는 않았으나, 상기 1 프레임 구간이 16.7ms 인 경우, 상기 블랙 계조전압(BLA)이 출력되는 구간은 대략 1.5 ms 내지 8 ms 이다.
또한, 도 7a 내지 도 7e에서 정상 데이터의 계조전압이 블랙 계조전압 보다 먼저 출력되는 것을 예로 하였으나, 상기 블랙 계조전압이 상기 정상 데이터의 계조전압 보다 먼저 출력될 수도 있다.
이와 같이, OCB 모드의 표시 장치에 일반적인 구동 방식을 채용할 경우에 비해 블랙 계조전압이 삽입되는 임펄시브 구동 방식을 채용함에 따라서 화이트 계조전압이 0V가 되어도 밴드 배향이 유지된다.
이상에서 설명된 바와 같이, 4-필드 구동 방식에서 화이트 필드가 확장되면, 투과율은 향상된다. 그러나, 화이트 필드를 확장시키기 위해, 몇 가지 조건을 만족해야 한다. 왜냐하면, 투과율 상승 요인 및 투과율 저하 요인은 동시에 존재하기 때문이다.
예를들어, 4-필드 구동 중간에 블랙 데이터가 삽입되면, 임계 전압(Vc)이 감소 또는 제거된다. 이에 따라, 벤드 배향 상태를 유지할 수 있는 조건이 만족되므로 투과율이 상승된다.
한편, 화이트 필드가 확장되면 다른 컬러 데이터들에 대응하는 필드 시간이 감소되는 반면, 상기 다른 컬러 데이터들에 대응되는 임계 전압(Vc)들은 고정된다. 이에 따라, 상기 필드 시간과 상기 임계 전압에 의해 정의되는 면적이 감소된다. 상기한 면적은 실질적으로 투과율에 대응되므로, 면적의 감소는 투과율 감소에 대응된다.
따라서, 투과율 상승 영역과 필드 시간 영역은 블랙 데이터가 인가되는 정도에 따라서 최적의 조합이 존재한다.
액정 표시 장치가 60Hz로 구동될 때, 블랙 데이터의 삽입에 따른 임계 전압(Vc)의 변동 및 휘도 상승분을 정리하면 하기하는 표 1과 같다.
블랙 구간의 비율(듀티) 블랙 데이터의 삽입 시간 임계 전압(Vc)
50% (1:1) 8.3ms 0.2V
33% (2:1) 5.6ms 0.2V
20% (4:1) 3.3ms 0.2V
11% (8:1) 1.9ms 0.3V
표 1에 나타낸 바와 같이, 정상 데이터와 블랙 데이터의 비율이 1 : 1 일 때, 블랙 데이터의 삽입 시간은 대략 8.3ms이고, OCB 모드 액정의 임계 전압은 대략 0.2V이다. 정상 데이터와 블랙 데이터의 비율이 2 : 1 일 때, 블랙 데이터의 삽입 시간은 대략 5.6ms이고, OCB 모드 액정의 임계 전압은 대략 0.2V이다.
정상 데이터와 블랙 데이터의 비율이 4 : 1 일 때, 블랙 데이터의 삽입 시간은 대략 3.3ms이고, OCB 모드 액정의 임계 전압은 대략 0.2V이다. 정상 데이터와 블랙 데이터의 비율이 8 : 1 일 때, 블랙 데이터의 삽입 시간은 대략 1.9ms이고, OCB 모드 액정의 임계 전압은 대략 0.3V이다.
4-필드 구동의 경우, 필드 시간은 단순 계산에 의해 4.17ms이며, 액정의 응답속도를 대략 0.5ms~1ms로 고려할 때 대략 3ms 이하가 실질적으로 블랙 전압이 인가되는 시간이다. 이는 블랙 구간의 듀티가 대략 4 : 1 이다. 화이트 휘도를 상승시키기 위해, 화이트 필드 시간을 확장하면, RGB 데이터들의 실질적인 각 필드 시간은 대략 2ms 정도를 유지하여야 한다.
즉, RGB 데이터들의 필드 시간을 모두 더하면,
(1.9ms + 1ms) X 3 = 8.7ms
이다. 여기서, 1.9ms는 듀티 8:1에서의 블랙 데이터의 삽입 허용시간이고, 1ms는 액정의 응답 시간이며, 3은 RGB 데이터들 각각에 대응하는 서브 필드의 수이다.
이에 따라, 1 프레임의 시간에서 RGB 데이터들의 필드 시간을 감산하면, 화이트 필드의 확장 가능한 시간이 연산된다. 즉,
16.7 ms - 8.7 ms = 8 ms
이다. 여기서, 16.7ms는 60Hz 기준 1프레임의 시간이고, 8.7ms는 RGB 각 프레임의 최소 소요 시간의 합이며, 8ms는 화이트 프레임의 최대 허용 시간이다.
이에 따라, 화이트 필드를 8ms까지 확장시키는 것이 바람직하다.
도 8에 도시된 바와 같이, 일반적인 OCB 모드의 액정 표시 장치에서 풀-화이트 계조를 위한 전압(풀-화이트 전압)으로 대략 2.0V를 사용하였다. 이는 액정층의 벤드 배향 상태를 유지하기 위해 설정된 임계 전압(Vc)이 존재하기 때문이다. 하지만, OCB 모드의 액정 표시 장치에 임펄시브 방식을 채용하면, 상기 임계 전압과는 무관하게 풀-화이트 전압으로 0.2 내지 0.6V를 사용한다.
이에 따라, 일반적인 OCB 모드의 액정 표시 장치에서 이용되는 풀-화이트 계조에 대응되는 휘도는 대략 580[cd/m2]이고, 임펄시브 방식이 채용되는 OCB 모드의 액정 표시 장치에서 이용되는 풀-화이트 계조에 대응되는 휘도는 840[cd/m2]이다. 이에 따라, RGB 데이터들의 휘도는 기존에 비해 대략 44.8% 상승한다.
도 9는 도 1에 도시된 발광 소자의 발광 순서의 일례를 설명하는 파형도이다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 상기 타이밍 제어부(110)는 제1 프레임의 제1 필드구간 동안 그라운드 레벨의 레드광, 그린광 및 블루광 제어신호들(RC, GC, BC)을 상기 광출사부(150)에 출사하고, 제2 필드구간 동안 하이 레벨의 그린광 제어신호(GC)를 상기 광출사부(150)에 출사한다. 상기 타이밍 제어부(110)는 제3 필드구간 동안 블루광 제어신호(BC)를 상기 광출사부(150)에 출사하고, 제4 필드구간 동안 하이 레벨의 레드광, 그린광 및 블루광 제어신호들(RC, GC, BC)을 상기 광출사부(150)에 출사한다. 상기 제1 내지 제3 필드구간 각각의 합은 대략 8.7ms이고, 상기 제4 필드구간은 대략 8ms이다.
이어, 상기 타이밍 제어부(110)는 제2 프레임의 제1 필드구간 동안 그린광 제어신호(GC)를 상기 광출사부(150)에 출사하고, 제2 필드구간 동안 그라운드 레벨의 레드광, 그린광 및 블루광 제어신호들(RC, GC, BC)을 상기 광출사부(150)에 출사한다. 상기 타이밍 제어부(110)는 제3 필드구간 동안 하이 레벨의 레드광, 그린광 및 블루광 제어신호들(RC, GC, BC)을 상기 광출사부(150)에 출사하고, 제4 필드구간 동안 하이 레벨의 레드광 제어신호(RC)를 상기 광출사부(150)에 출사한다. 상기 제1, 제2 및 제4 필드구간 각각의 합은 대략 8.7ms이고, 상기 제3 필드구간은 대략 8ms이다.
이어, 상기 타이밍 제어부(110)는 제3 프레임의 제1 필드구간 동안 하이 레벨의 블루광 제어신호(BC)를 상기 광출사부(150)에 출사하고, 제2 필드구간 동안 하이 레벨의 레드광, 그린광 및 블루광 제어신호들(RC, GC, BC)을 상기 광출사부(150)에 출사한다. 상기 타이밍 제어부(110)는 제3 필드구간 동안 레드광 제어신호(RC)를 상기 광출사부(150)에 출사하고, 제4 필드구간 동안 그라운드 레벨의 레드광, 그린광 및 블루광 제어신호들(RC, GC, BC)을 상기 광출사부(150)에 출사한다. 상기 제1, 제3 및 제4 필드구간 각각의 합은 대략 8.7ms이고, 상기 제2 필드구간은 대략 8ms이다.
도 10은 도 1에 도시된 액정 표시 장치의 RGBW 데이터들의 입력 순서와 RGBW 발광 소자들의 발광 순서를 설명하는 개념도이다. 도 10에서, 상부의 그래프는 일례로 8×8개의 픽셀들을 포함하는 액정표시패널(140)에 1 프레임(T)동안 RGB 데이터들이 공급되는 시간을 설명하고, 하부의 그래프는 상기 RGB 데이터들에 동기되어 RGB 발광소자들 각각의 발광 순서를 설명한다. 상기 1 프레임은 제1, 제2, 제3 및 제4 필드구간들을 포함한다.
도 1 및 도 10을 참조하면, 제1 프레임의 제1 필드구간 동안 어떠한 데이터들도 액정표시패널(140)에 출력되지 않는다. 또한, 상기 액정표시패널(140)에 배면에 구비되는 발광소자들도 발광되지 않는다.
이어, 상기 제1 프레임의 제2 필드구간 동안 복수의 그린 데이터들이 액정표시패널(140)에 출력된다. 이때, 상기 액정캐패시터(Clc)의 그린 데이터 충전률이 대략 90%일 때, 그린 발광소자는 그린광을 출사한다.
구체적으로, 제1 프레임의 제2 필드구간 동안 제1 라인에 대응하여 그린 데이터가 액정캐패시터(Clc)에 충전되어 상기 액정캐패시터(Clc)의 그린 데이터 충전률이 대략 90%일 때, 그린 발광소자는 그린광을 출사한다.
또한, 제2 라인에 대응하여 그린 데이터가 액정캐패시터(Clc)에 충전되어 상기 액정캐패시터(Clc)의 그린 데이터 충전률이 대략 90%일 때, 그린 발광소자는 그린광을 출사한다.
이러한 과정과 유사하게 제8 라인에 대응하여 그린 데이터가 액정캐패시터(Clc)에 충전되어 상기 액정캐패시터(Clc)의 그린 데이터 충전률이 대략 90%일 때 그린 발광소자는 그린광을 출사한다.
이어, 상기 제1 프레임의 제3 필드구간 동안 복수의 블루 데이터들이 액정표시패널(140)에 출력된다. 이때, 상기 액정캐패시터(Clc)의 블루 데이터 충전률이 대략 90%일 때, 블루 발광소자(154B)는 블루광을 출사한다.
구체적으로, 제1 프레임의 제3 필드구간 동안 제1 라인에 대응하여 블루 데이터가 액정캐패시터(Clc)에 충전되어 상기 액정캐패시터(Clc)의 블루 데이터 충전률이 대략 90%일 때, 블루 발광소자는 블루광을 출사한다.
또한, 제2 라인에 대응하여 블루 데이터가 액정캐패시터(Clc)에 충전되어 상기 액정캐패시터(Clc)의 블루 데이터 충전률이 대략 90%일 때, 블루 발광소자(154B)는 블루광을 출사한다.
이러한 과정과 유사하게 제8 라인에 대응하여 블루 데이터가 액정캐패시터에 충전되어 상기 액정캐패시터(Clc)의 블루 데이터 충전률이 대략 90%일 때 블루 발광소자(154B)는 블루광을 출사한다.
이어, 상기 제1 프레임의 제4 필드구간 동안 화이트 데이터가 액정표시패널(140)에 출력된다. 이때, 상기 액정캐패시터(Clc)의 화이트 데이터 충전률이 대략 90%일 때, 레드, 그린 및 블루 발광소자들(154R, 154G, 154B)은 레드광, 그린광 및 블루광을 동시에 출사한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하는 블록도이다. 도 12는 도 11에 도시된 발광 소자의 발광 순서의 일례를 설명하는 파형도이다. 특히 RGBW 발광 소자를 갖는 백라이트 어셈블리를 포함하는 액정 표시 장치를 도시한다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치는 타이밍 제어부(210), 데이터 구동부(120), 게이트 구동부(130), 액정표시패널(140) 및 광출사부(250)를 포함한다. 도 1과 비교하여 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 번호를 부여한다.
상기 타이밍 제어부(210)는 그래픽 콘트롤러와 같은 외부 장치로부터 원시 영상 신호(RGB), 각종 동기 신호들(Hsync, Vsync), 데이터 인에이블신호(DE) 및 메인 클럭(MCLK)을 제공받는다. 여기서, Hsync는 수평동기신호이고, Vsync는 수직동기신호이다.
상기 타이밍 제어부(210)는 휘도 향상된 영상 신호(R"G"B"W")와, 상기 휘도 향상된 영상 신호(R"G"B"W")의 출력을 위한 데이터 구동 신호들(LOAD, STH)을 상기 데이터 구동부(120)에 출력한다. 여기서, LOAD는 상기 제2 데이터 신호(DATA2)의 적재를 지시하는 신호이고, STH는 하나의 수평라인의 시작을 지시하는 수평개시신호이다.
상기 타이밍 제어부(210)는 상기 원시 영상 신호(RGB)를 휘도 향상된 영상 신호(R"G"B"W")로 변환하기 위해 일례로, 4-컬러 변환부(112) 및 펄스 폭/레벨 변환부(114)를 포함한다. 상기 4-컬러 변환부(112) 및 펄스 폭/레벨 변환부(114)는 도 1에서 설명하였으므로 설명을 생략한다.
상기 타이밍 제어부(210)는 게이트 구동 신호(GCLK, STV) 및 게이트 온/오프전압(VON/VOFF)을 상기 게이트 구동부(130)에 출력한다. 여기서, GCLK는 게이트 클럭이고, STV는 1 프레임의 시작을 지시하는 수직개시신호이다.
상기 타이밍 제어부(210)는 수직개시신호(STV)에 응답하여 레드광 제어신호(GC), 그린광 제어신호(GC), 블루광 제어신호(BC) 및 화이트광 제어신호(WC) 각각을 상기 광출사부(250)에 제공한다. 상기 수직개시신호(STV)는 1 프레임의 시작을 지시하는 동기신호이다. 상기 1 프레임은 제1, 제2, 제3 및 제4 필드구간들을 포함한다. 상기 액정표시장치가 60㎐로 구동되고, 화이트 필드가 1 프레임의 후단에 배치된다면, 상기 제1 내지 제3 필드구간 각각의 합은 대략 8.7ms이고, 상기 제4 필드구간은 대략 8ms이다.
예를들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 타이밍 제어부(210)는 첫 번째 프레임의 제1 필드구간 동안 그라운드 레벨의 레드광, 그린광, 블루광 및 화이트광 제어신호들(RC, GC, BC, WC)을 상기 광출사부(250)에 출사하고, 제2 필드구간 동안 하이 레벨의 그린광 제어신호(GC)를 상기 광출사부(250)에 출사하며, 제3 필드구간 동안 하이 레벨의 블루광 제어신호(BC)를 상기 광출사부(250)에 출사하고, 제4 필드구간 동안 하이 레벨의 화이트광 제어신호(WC)를 상기 광출사부(250)에 출사한다.
이어, 상기 타이밍 제어부(210)는 두 번째 프레임의 제1 필드구간 동안 하이 레벨의 그린광 제어신호(GC)를 상기 광출사부(250)에 출사하고, 제2 필드구간 동안 그라운드 레벨의 레드광, 그린광, 블루광 및 화이트광 제어신호들(RC, GC, BC, WC)을 상기 광출사부(250)에 출사하며, 제3 필드구간 동안 화이트광 제어신호(WC)를 상기 광출사부(250)에 출사하고, 제4 필드구간 동안 하이 레벨의 레드광 제어신호(RC)를 상기 광출사부(250)에 출사한다.
이어, 상기 타이밍 제어부(210)는 세 번째 프레임의 제1 필드구간 동안 하이 레벨의 블루광 제어신호(BC)를 상기 광출사부(250)에 출사하고, 제2 필드구간 동안 하이 레벨의 화이트광 제어신호(WC)를 상기 광출사부(250)에 출사하며, 제3 필드구간 동안 하이 레벨의 레드광 제어신호(RC)를 상기 광출사부(250)에 출사하며, 제4 필드구간 동안 그라운드 레벨의 레드광, 그린광, 블루광 및 화이트광 제어신호들(RC, GC, BC, WC)을 상기 광출사부(250)에 출사한다.
상기 광출사부(250)는 전원공급부(252) 및 발광부(254)를 포함한다. 상기 광출사부(250)는 상기 타이밍 제어부(210)로부터 제공되는 레드광 제어신호(GC), 그린광 제어신호(GC), 블루광 제어신호(BC) 및 화이트광 제어신호(WC)에 응답하여 레드광, 그린광, 블루광 및 화이트광의 발광 순서를 매 프레임마다 하나의 컬러광이 앞서는 방식을 이용하여 컬러광들을 출사한다.
상기 전원공급부(252)는 상기 레드광 제어신호(GC), 그린광 제어신호(GC), 블루광 제어신호(BC) 및 화이트광 제어신호(WC)가 제공됨에 따라, 레드 광출사를 위한 제1 전류(RI), 그린 광출사를 위한 제2 전류(GI), 블루 광출사를 위한 제3 전류(BI) 및 화이트광의 출사를 위한 제4 전류(WI)를 상기 발광부(254)에 각각 제공한다.
상기 발광부(254)는 레드 발광소자(254R), 그린 발광소자(254G), 블루 발광소자(254B) 및 화이트 발광소자(245W)를 포함한다. 상기 발광소자는 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode)를 포함한다. 상기 레드 발광소자(254R)는 상기 제1 전류(RI)에 응답하여 레드광을 상기 액정표시패널(140)에 제공한다. 상기 그린 발광소자(254G)는 상기 제2 전류(GI)에 응답하여 그린광을 상기 액정표시패널(140)에 제공한다. 상기 블루 발광소자(254B)는 상기 제3 전류(BI)에 응답하여 블루광을 상기 액정표시패널(140)에 제공한다. 상기 화이트 발광소자(254W)는 상기 제4 전류(WI)에 응답하여 블루광을 상기 액정표시패널(140)에 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 RGBW 데이터들이 출사되는 4-필드 구동 방식을 갖는 컬러필터리스 액정표시장치에 OCB 모드의 액정을 채용하고, 상기 화이트 데이터가 인가되는 필드 시간을 확보하므로써, 액정의 응답속도, 액정의 충전률 특성 및 액정의 투과율을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 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 (25)

  1. 제1 기판, 제2 기판 및 상기 제1 및 제2 기판간에 개재된 액정층을 포함하는 액정 표시 패널; 및
    1 프레임내에서 동일한 시간을 갖는 복수의 제1 필드구간들 동안, 외부에서 제공되는 원시 영상 신호를 근거로 복수의 제1 영상 신호들을 상기 액정 표시 패널에 제공하고,
    상기 1 프레임내에서 상기 제1 필드구간보다 넓은 제2 필드구간 동안, 휘도 향상을 위한 제2 영상 신호를 상기 액정 표시 패널에 제공하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액정층은 OCB 모드 액정층인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 영상 신호들은 레드 데이터, 그린 데이터 및 블루 데이터를 포함하고,
    상기 제2 영상 신호는 화이트 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 영상 신호들 각각은 블랙 데이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 필드구간 동안 상기 레드 데이터, 그린 데이터 및 블루 데이터 중 2개의 데이터들이 상기 액정표시 패널에 출력되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 화이트 데이터가 인가되는 시간은 4.175ms보다 크고 8.0ms보다 작은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 레드, 그린 및 블루 데이터들 각각의 인가시간은 1 프레임/4보다 작고,
    상기 화이트 데이터의 인가시간은 1 프레임/4보다 큰 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 구동부는
    상기 원시 영상 신호로부터 제1 영상데이터를 생성하고, 상기 제1 영상데이터를 근거로 제2 영상데이터를 생성하는 타이밍 제어부;
    상기 제1 기판에 형성된 게이트 라인들을 액티브시키는 게이트 신호들을 출력하는 게이트 구동부; 및
    상기 타이밍 제어부에서 제공되는 상기 제1 및 제2 영상데이터들 각각을 상 기 제1 및 제2 영상 신호로 변환하여 상기 액정 표시 패널에 출력하는 데이터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 필드구간은 상기 제1 필드구간들에 후속하거나 앞서는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2 필드구간은 상기 제1 필드구간들 중에 삽입된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 영상 신호들에 대응하여 서로 다른 파장대의 광들을 상기 액정 표시 패널에 제공하는 광 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 영상 신호들은 레드 데이터, 그린 데이터 및 블루 데이터를 포함하고,
    상기 제2 영상 신호는 화이트 데이터를 포함하고,
    상기 광 제공부는 상기 레드 데이터에 대응하여 레드광을 출사하는 레드 발광소자, 상기 그린 데이터에 대응하여 그린광을 출사하는 그린 발광소자 및 상기 블루 데이터에 대응하여 블루광을 출사하는 블루 발광소자를 포함하는 것을 특징으 로 하는 액정 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 레드, 그린 및 블루 발광소자들 각각은 1 프레임이 구획된 5개의 필드구간들 중 3개의 필드구간동안 레드, 그린 및 블루광을 출사하고,
    나머지 2개의 필드구간동안 화이트광을 출사하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 레드, 그린 및 블루 발광소자들 각각은,
    상기 제1 필드구간의 2.34ms 동안 레드, 그린 및 블루광 각각을 출사하고,
    상기 제2 필드구간의 4.84ms 동안 레드, 그린 및 블루광의 출사를 통해 화이트광을 출사하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  15. 복수의 데이터 라인들, 복수의 게이트 라인들 및 서로 인접하는 데이터 라인들 및 서로 인접하는 게이트 라인들에 의해 정의되는 영역에 형성된 화소를 갖는 액정 표시 장치의 구동 방법에서,
    1 프레임내에서 동일한 시간을 갖는 복수의 제1 필드구간들 동안,
    외부에서 제공되는 원시 영상 신호를 근거로 생성된 제1 영상 신호와, 상기 화소에 상기 제1 영상 신호를 충전하기 위해 상기 게이트 라인을 액티브시키는 게 이트 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 1 프레임내에서 상기 제1 필드구간보다 넓은 제2 필드구간 동안,
    상기 원시 영상 신호를 근거로 휘도 향상을 위한 제2 영상 신호와, 상기 화소에 상기 제2 영상 신호를 충전하기 위해 상기 게이트 라인을 액티브시키는 게이트 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제2 필드구간은 상기 제1 필드구간들 각각보다 넓은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제2 영상 신호는 화이트 데이터인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 원시 영상 신호는 제1 레벨의 레드 데이터, 제2 레벨의 그린 데이터 및 제3 레벨의 블루 데이터를 포함하고,
    상기 제2 필드구간은 최소 레벨의 데이터에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 원시 영상 신호는 제1 레벨의 제1 컬러 데이터, 제2 레벨의 제2 컬러 데이터 및 제3 레벨의 제3 컬러 데이터를 포함하고,
    상기 제2 영상 신호의 전압 레벨은 최소 레벨의 데이터에 대응하는 전압 레벨과 동일한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 영상 신호는
    최소 레벨의 데이터를 기준으로 초과하는 레벨과 충전 시간에 의해 정의되는 2개의 컬러 데이터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제2 영상 신호는
    상기 최소 레벨과 상기 제2 필드구간에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  22. 제15항에 있어서, 상기 제1 영상 신호를 출력하는 단계는,
    상기 제1 프레임동안 서로 다른 충전량을 갖는 복수의 컬러 데이터들을 갖는 상기 원시 영상 신호를 제공받는 단계;
    상기 원시 영상 신호에서 최소 충전량을 갖는 제1 컬러 데이터를 추출하는 단계;
    상기 원시 영상 신호의 잔여 컬러 데이터들 각각의 충전량에서 상기 제1 컬러 데이터의 충전량을 차감하는 단계;
    상기 차감된 충전량과 상기 제1 필드구간에 대응하여 잔여 컬러 데이터들의 충전 레벨을 정의하는 단계;
    상기 정의된 충전 레벨을 갖는 잔여 컬러 데이터들을 상기 제1 필드구간동안 상기 데이터 라인에 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제2 영상 신호를 출력하는 단계는,
    상기 최소 충전량에 대응하는 충전 레벨과 상기 제2 필드구간에 대응하여 상기 제2 영상 신호를 정의하는 단계; 및
    상기 정의된 충전 레벨을 갖는 상기 제2 영상 신호를 상기 제2 필드구간동안 상기 데이터 라인에 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 충전량은 충전 시간과 충전 레벨에 의해 정의되고, 상기 충전 시간은 동일하고, 상기 충전 레벨은 상이한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  25. 제1 기판, 제2 기판 및 상기 제1 및 제2 기판간에 개재된 액정층을 포함하는 액정 표시 패널을 갖는 액정 표시 장치의 구동 방법에서,
    1 프레임 내에서 동일한 시간을 갖는 복수의 제1 필드구간들 동안, 원시 영상 신호를 근거로 생성된 제1 영상 신호를 고려하여 서로 다른 파장대의 광들을 상기 액정 표시 패널에 순차적으로 제공하는 단계; 및
    상기 1 프레임 내에서 상기 제1 필드구간보다 넓은 제2 필드구간 동안, 상기 원시 영상 신호를 근거로 생성된 휘도 향상을 위한 제2 영상 신호를 고려하여 휘도 향상을 위한 광을 상기 액정 표시 패널에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
KR1020060018061A 2006-02-24 2006-02-24 액정 표시 장치와 이의 구동 방법 KR101219143B1 (ko)

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