KR101374098B1 - 액정표시장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시야각 제어를 위한 ECB 서브픽셀의 구동전압범위를 확장시킴과 아울러 구동전압크기를 증가시킴으로써 인접 R,G,B 서브픽셀의 전압 변동에 따른 광간섭을 배제하여 시야각 제어를 위한 원하는 휘도를 낼 수 있도록 한 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 다수의 데이터라인과 다수의 게이트라인이 교차되고 정면 시야각에서 투과율의 제1 변곡점이 존재하여 화상을 표시하는 R, G 및 B 서브픽셀, 상기 정면 시야각과 다른 측면 시야각에서 투과율의 제2 변곡점이 존재하는 시야각제어용 서브픽셀을 포함한 쿼드 타입의 픽셀이 형성되는 액정표시패널; 및 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간에 존재하는 상기 R, G 및 B 서브픽셀의 투과율과 맵핑되는 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간에 존재하는 투과율에 대응하는 다수의 디지털 시야각제어용 데이터들이 등재되고, 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값과 소정의 기준값의 비교 결과에 따라 상기 디지털 시야각제어용 데이터를 선택하는 타이밍 제어부를 구비하고; 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제1 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제2 투과율에 맵핑되고, 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제2 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제4 투과율에 맵핑되며, 상기 제1 투과율은 상기 제3 투과율보다 높고 상기 제4 투과율은 상기 제2 투과율보다 높고, 상기 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값 및 상기 선택된 상기 디지털 시야각제 어용 데이터의 휘도값의 합과 상기 기준값의 차가 미리 설정된 임계치 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 및 그 구동 방법{Liquid Crystal Display Device and Driving Method Thereof}
도 1은 쿼드 타입의 픽셀 구조를 나타내는 도면.
도 2는 ECB 서브픽셀을 이용하여 협시야각을 구현하는 원리를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구성도.
도 4는 도 3에 도시된 액정표시패널(210)의 쿼드 타입 픽셀 구조를 보여주는 평면도.
도 5a 및 도 5b는 광시야각 모드를 설명하기 위해 도 4를 Ⅰ - Ⅰ'에 따라 절췌하여 도시한 단면도.
도 6a 및 도 6b는 광시야각 모드에서의 투과 특성을 나타내는 그래프.
도 7a 및 도 7b는 협시야각 모드를 설명하기 위해 도 4를 Ⅰ - Ⅰ'에 따라 절췌하여 도시한 단면도.
도 8a 및 도 8b는 협시야각 모드에서의 투과 특성을 나타내는 그래프.
도 9는 협시야각 모드에서 RGB 데이터의 평균휘도값에 따라 ECB 데이터를 하향/상향 조정하기 위한 도 3의 타이밍 제어부를 상세히 나타내는 도면.
도 10은 도 9에서의 데이터 정렬기의 구성도.
도 11은 RGB 서브픽셀의 정면 시야각과 ECB 서브픽셀의 측면 시야각(40 ~ 50 도)에서의 TV 커브를 보여주는 도면.
도 12는 측면 시야각(40 ~ 50 도)에서의 RGB 서브픽셀과 ECB 서브픽셀의 계조 커브와 그레이 맵핑을 보여주는 도면.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
111 : 하부기판 112 : 게이트라인
115 : 데이터라인 117 : 화소전극
119a,119b,519a : 콘택홀 121 : 상부기판
122 : 블랙매트릭스 123 : 컬러필터패턴
124 : 공통전극 125 : 공통라인
129 : 오버코트층 131 : 액정층
132 : 액정분자들 161 : 제1 편광판
162 : 제2 편광판 210 : 액정표시패널
220 : 데이터 구동부 230 : 게이트 구동부
240 : 감마기준전압 발생부 250 : 공통전압 발생부
260 : 타이밍 제어부 262 : 휘도검출부
264 : 평균값 산출부 266 : 맵핑부
268 : 데이터 정렬기 268-2 : 혼합기
268-4 : 데이터 정렬부 270 : 유저 인터페이스
517 : ECB 화소전극 524 : ECB 공통전극
525 : ECB 공통라인
본 발명은 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 특히 시야각 제어를 위한 ECB 서브픽셀의 구동전압범위를 확장시킴과 아울러 구동전압크기를 증가시킴으로써 인접 R,G,B 서브픽셀의 전압 변동에 따른 광간섭을 배제하여 시야각 제어를 위한 원하는 휘도를 낼 수 있도록 한 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하고, 기판 면에 형성되어 있는 전극을 통해 액정에 전계를 가하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다.
이러한 액정표시장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직 전계 인가형과 수평 전계 인가형으로 대별된다.
먼저, 수직 전계 인가형 액정표시장치는 상/하부 기판에 대향하게 배치된 화 소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 수직 전계에 의해 액정을 구동하게 된다. 이를 위해 수직 전계 인가형 액정표시장치는 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 어레이 기판(하판) 및 컬러 필터 어레이 기판(상판)과, 두 기판 사이에서 셀 갭을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서와, 그 셀 갭에 채워진 액정층을 구비한다. 박막 트랜지스터 어레이 기판은 화소 단위를 정의하기 위한 게이트 라인과 데이터 라인, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터 및 화소 단위마다 형성되는 화소 전극과, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 배향막으로 구성된다. 컬러 필터 어레이 기판은 상기 화소 전극과 수직 전계를 형성하는 공통전극, 컬러 구현을 위한 컬러 필터 및 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스와, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 배향막으로 구성된다.
다음으로, 수평 전계 인가형 액정표시장치는 하부 기판에 나란하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 간의 수평 전계에 의해 액정을 구동하게 된다. 이를 위해,수평 전계 인가형 액정표시장치는 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 어레이 기판(하판) 및 컬러 필터 어레이 기판(상판)과, 두 기판 사이에서 셀 갭을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서와, 그 셀 갭에 채워진 액정층을 구비한다. 박막 트랜지스터 어레이 기판은 화소 단위의 수평 전계 형성을 위한 다수의 신호 배선들 및 박막 트랜지스터와, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 배향막으로 구성된다. 컬러 필터 어레이 기판은 컬러 구현을 위한 컬러 필터 및 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스와, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 배향막으로 구성된다. 이 수평 전계형 액정표시장치는 시야각 방향에서 액정의 복굴절율 변화가 작기 때문에 상술 한 수직 전계형 액정표시장치에 비해 시야각 면에서 월등이 우세하다는 장점이 있다.
한편, 수평 전계형 액정표시장치의 광시야각 특성은 개인적인 이유로 컴퓨터를 사용한다거나 은행 업무등과 같은 보안적인 업무 등을 수행하는 경우에는 오히려 사생활노출 및 개인정보누출이라는 부작용을 낳기도 한다.
최근, 보안 또는 사생활 보호를 위하여 액정표시패널에 형성되는 픽셀들을 스트라이프 타입의 RGB 서브픽셀들로 구성하는 대신, 하나의 시야각제어용 서브픽셀(이하 "ECB 서브픽셀" 이라 함)과 3개의 RGB 서브픽셀들을 포함하는 쿼드 타입으로 구성하는 액정표시장치가 제안된 바 있다. 이 액정표시장치에 의하면 광시야각 모드와 협시야각 모드의 전환이 임의로 조절될 수 있다.
도 1은 쿼드 타입의 픽셀 구조를 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 쿼드 타입의 픽셀은, R 서브픽셀, G 서브픽셀, B 서브픽셀 및 ECB 서브픽셀 등으로 이루어지고, R 및 G 서브픽셀은 상측에 수평으로 형성되며, ECB 및 B 서브픽셀은 하측에 수평으로 형성된다.
수직하게 위치된 R 및 ECB 서브픽셀과 이들에 수평하면서 서로 수직하게 위치된 G 및 B 서브픽셀은 서로 다른 2개의 데이터라인(DL)들에 접속되되, 상측에 위치한 R 서브픽셀과 그의 하측에 수직하게 위치한 ECB 서브픽셀은 하나의 데이터라인(DL)에 공통 접속되고, 상측에 위치한 G 서브픽셀과 그의 하측에 수직하게 위치한 B 서브픽셀은 다른 하나의 데이터라인(DL)에 공통 접속된다.
수평하게 위치된 R 및 G 서브픽셀과 이들에 수직하면서 서로 수평하게 위치 된 G 및 B 서브픽셀은 서로 다른 2개의 게이트라인(GL)들에 접속되되, 상측에 수평하게 위치한 R 서브픽셀과 G 서브픽셀은 하나의 게이트라인(GL)에 공통 접속되고, 하측에 수평하게 위치한 ECB 서브픽셀과 B 서브픽셀은 다른 하나의 게이트라인(GL)에 공통 접속된다.
쿼드 타입의 픽셀에 포함된 ECB 서브픽셀은 광시야각 모드로 구동될 때는 오프되고 협시야각 모드로 구동될 때는 온 된다. 협시야각 모드로 구동시, ECB 서브픽셀은 전방향이 아닌 측면 시야각 방향으로만 휘도를 발현하여 측면 시야각 방향에서의 명암비(Contrast Ratio)를 떨어뜨림으로써 협시야각을 구현한다.
도 2는 ECB 서브픽셀을 이용하여 협시야각을 구현하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
협시야각을 구현하는 원리는 R,G,B 서브픽셀의 휘도를 검출하고 이를 이용하여 쿼드 타입의 픽셀들 간의 휘도 편차를 ECB 서브픽셀의 휘도 조정을 통해 보상함으로써 측면 시야각 방향에서 모든 쿼드 타입 픽셀들간의 휘도를 유사하게 하는 것이다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 검출된 R,G,B 서브픽셀의 휘도값이 소정의 기준값보다 작을 때에는 ECB 서브픽셀의 휘도를 높여 쿼드 타입 픽셀의 전체 휘도가 기준값까지 증가되도록 한다(A). 반면, 검출된 R,G,B 서브픽셀의 휘도값이 소정의 기준값보다 클 때에는 ECB 서브픽셀의 휘도를 낮춰 쿼드 타입 픽셀의 전체 휘도가 기준값까지 감소되도록 한다(B).
그런데, ECB 서브픽셀의 휘도 조정을 통하여 측면 시야각 방향에서 모든 쿼드 타입 픽셀들간의 휘도를 유사하게 하기 위해서는 ECB 서브픽셀 전압이 R,G,B 서 브픽셀의 휘도값에 따라 미리 지정한 값으로 정확하게 구현되어야 한다. 종래 시야각 제어를 위해 사용되는 ECB 서브픽셀 전압은 그 전압 범위가 0 V < │Vsubpxl - Vcom│< 2.5~3 V 로 매우 좁으며 절대크기 또한 작다. 이에 비해, 인접하는 R,G,B 서브픽셀은 그 전압 범위가 0 V < │Vsubpxl - Vcom│< 7.5 V 로 매우 넓으며 절대크기 또한 ECB 서브픽셀 전압보다 월등히 크다. 이러한 이유로 ECB 서브픽셀은 인접하는 R,G,B 서브픽셀의 전압 변동에 매우 민감할 수밖에 없어 인접하는 R,G,B 서브픽셀의 높은 전압 변동으로 인한 광간섭(Crosstalk)을 받게 된다.
결과적으로 종래 시야각 제어를 위해 사용되는 ECB 서브픽셀은 그 구동전압 범위가 매우 좁고 절대크기가 작으므로 상대적으로 구동전압 범위가 넓고 절대크기가 큰 인접 R,G,B 서브픽셀의 전압 변동에 쉽게 영향받아 광간섭을 받게 됨으로써 시야각 제어를 위한 원하는 휘도를 내지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 시야각 제어를 위한 ECB 서브픽셀의 구동전압범위를 확장시킴과 아울러 구동전압크기를 증가시킴으로써 인접 R,G,B 서브픽셀의 전압 변동에 따른 광간섭을 배제하여 시야각 제어를 위한 원하는 휘도를 낼 수 있도록 한 액정표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 다수 의 데이터라인과 다수의 게이트라인이 교차되고 정면 시야각에서 투과율의 제1 변곡점이 존재하여 화상을 표시하는 R, G 및 B 서브픽셀, 상기 정면 시야각과 다른 측면 시야각에서 투과율의 제2 변곡점이 존재하는 시야각제어용 서브픽셀을 포함한 쿼드 타입의 픽셀이 형성되는 액정표시패널; 및 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간에 존재하는 상기 R, G 및 B 서브픽셀의 투과율과 맵핑되는 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간에 존재하는 투과율에 대응하는 다수의 디지털 시야각제어용 데이터들이 등재되고, 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값과 소정의 기준값의 비교 결과에 따라 상기 디지털 시야각제어용 데이터를 선택하는 타이밍 제어부를 구비하고; 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제1 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제2 투과율에 맵핑되고, 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제2 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제4 투과율에 맵핑되며, 상기 제1 투과율은 상기 제3 투과율보다 높고 상기 제4 투과율은 상기 제2 투과율보다 높고, 상기 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값 및 상기 선택된 상기 디지털 시야각제어용 데이터의 휘도값의 합과 상기 기준값의 차가 미리 설정된 임계치 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 타이밍 제어부는, 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 계조레벨을 픽셀 별로 분석한 후 상기 분석된 계조레벨을 이용하여 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 휘도값들을 검출하는 휘도 검출부; 상기 검출된 휘도값들을 이용하여 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값을 산출하는 평균값 산출부; 및 상기 산출된 상 기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값을 상기 기준값과 비교하여 상기 등재된 다수의 디지털 시야각제어용 데이터들 중 어느 하나와 맵핑시키는 맵핑부를 구비한다.
상기 맵핑부는 룩업 테이블로 구현되는 것을 특징으로 한다.
상기 타이밍 제어부는, 상기 맵핑을 통해 선택된 디지털 시야각제어용 데이터와 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들을 혼합한 후 재정렬시키는 데이터 정렬기를 더 구비한다.
상기 데이터 정렬기는, 상기 맵핑을 통해 선택된 디지털 시야각제어용 데이터와 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들을 혼합하는 혼합기; 및 상기 혼합된 디지털 데이터들을 상기 쿼드 타입의 픽셀 구조에 맞게 재정렬시키는 데이터 정렬부를 구비한다.
상기 타이밍 제어부에 의해 선택된 상기 디지털 시야각제어용 데이터와 상기 디지털 비디오 데이터들을 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터라인들에 공급하는 데이터 구동부; 및 상기 게이트라인들에 상기 데이터전압과 동기되는 스캔펄스를 공급하는 게이트 구동부를 더 구비한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 정면 시야각에서 투과율의 제1 변곡점이 존재하여 화상을 표시하는 제1 서브픽셀; 상기 정면 시야각과 다른 측면 시야각에서 투과율의 제2 변곡점이 존재하는 제2 서브픽셀; 및 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간에 존재하는 상기 제2 서브픽셀의 투과율과 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간에 존재하는 상기 제1 서브픽셀의 투과율 의 맵핑관계를 기반으로 하여 상기 제2 서브픽셀에 표시될 데이터를 발생하는 시야각제어용 데이터 발생회로를 구비하고; 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제1 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제2 투과율에 맵핑되고, 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제2 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제4 투과율에 맵핑되며, 상기 제1 투과율은 상기 제3 투과율보다 높고 상기 제4 투과율은 상기 제2 투과율보다 높은 것을 특징으로 한다.
상기 제1 서브픽셀은 R, G 및 B 서브픽셀이며, 상기 제 2 서브픽셀은 시야각제어용 서브픽셀인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따라 다수의 데이터라인과 다수의 게이트라인이 교차되고 정면 시야각에서 투과율의 제1 변곡점이 존재하여 화상을 표시하는 R, G 및 B 서브픽셀, 상기 정면 시야각과 다른 측면 시야각에서 투과율의 제2 변곡점이 존재하는 시야각제어용 서브픽셀을 포함한 쿼드 타입의 픽셀이 형성되는 액정표시패널을 가지는 액정표시장치의 구동방법은, 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간에 존재하는 상기 R, G 및 B 서브픽셀의 투과율과 맵핑되는 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간에 존재하는 투과율에 대응하는 다수의 디지털 시야각제어용 데이터들을 룩업 테이블에 등재하는 단계; 및 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값과 소정의 기준값의 비교 결과에 따라 상기 디지털 시야각제어용 데이터를 선택하는 단계를 포함하고; 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제1 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제2 투과율에 맵핑되고, 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제2 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제4 투과율에 맵핑되며, 상기 제1 투과율은 상기 제3 투과율보다 높고 상기 제4 투과율은 상기 제2 투과율보다 높고, 상기 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값 및 상기 선택된 상기 디지털 시야각제어용 데이터의 휘도값의 합과 상기 기준값의 차가 미리 설정된 임계치 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따라 정면 시야각에서 투과율의 제1 변곡점이 존재하여 화상을 표시하는 제1 서브픽셀, 상기 정면 시야각과 다른 측면 시야각에서 투과율의 제2 변곡점이 존재하는 제2 서브픽셀을 가지는 액정표시장치의 구동방법은, 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간에 존재하는 상기 제2 서브픽셀의 투과율과 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간에 존재하는 상기 제1 서브픽셀의 투과율의 맵핑하는 단계; 및 상기 맵핑관계를 기반으로 하여 상기 제2 서브픽셀에 표시될 데이터를 발생하는 단계를 포함하고; 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제1 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제2 투과율에 맵핑되고, 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제2 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제4 투과율에 맵핑되며, 상기 제1 투과율은 상기 제3 투과율보다 높고 상기 제4 투과율은 상기 제2 투과율보다 높은 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 3 내지 도 13을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 액정표시장치는, 데이터라인들(DL1 내지 DL2m)과 게이트라인들(GL1 내지 GL2n)이 교차되며 그 교차부에 서브픽셀(Pr,Pg,Pb,Pv)을 구동하기 위한 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)가 형성된 액정표시패널(210)과, 액정표시패널(210)의 데이터라인들(DL1 내지 DL2m)에 데이터를 공급하기 위한 데이터 구동부(220)와, 액정표시패널(210)의 게이트라인들(GL1 내지 GL2n)에 스캔펄스를 공급하기 위한 게이트 구동부(230)와, 감마기준전압(GMA)을 발생하여 데이터 구동부(220)에 공급하기 위한 감마기준전압 발생부(240)와, 공통전압(Vcom)을 발생하여 액정표시패널(210)의 서브픽셀의 공통전극에 공급하기 위한 공통전압 발생부(250)와, R,G,B 데이터의 평균휘도값에 따라 ECB 데이터를 하향/상향 조정함과 아울러 데이터 구동부(220)와 게이트 구동부(230)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어부(260)와, 광시야각모드 또는 협시야각모드의 선택을 위해 시야각선택신호(Cmode)를 입력하기 위한 유저인터페이스(270)를 구비한다.
액정표시패널(210)에는 데이터라인들(DL1 내지 DL2m)과 게이트라인들(GL1 내지 GL2n)이 일정한 간격을 두고 직교되게 형성되며, 데이터라인들(DL1 내지 DL2m)과 게이트라인들(GL1 내지 GL2n)이 직교되는 교차 영역들에는 각각 R,G,B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb) 및 ECB 서브픽셀(Pv)이 형성된다. 이렇게 형성된 각 서브픽셀(Pr,Pg,Pb,Pv)에는 박막트랜지스터(TFT)가 형성된다. 박막트랜지스터(TFT)는 게이트라인들(GL1 내지 GL2n)을 통해 게이트단자에 공급되는 스캔펄스에 의해 턴-온되어 데이터라인들(DL1 내지 DL2m)을 통해 공급되는 R,G,B 데이터전압이 각각 R,G,B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)의 화소전극으로 인가되도록 한다. 또한, 박막트랜지스터(TFT)는 게이트라인들(GL1 내지 GL2n)을 통해 게이트단자에 공급되는 스캔펄스에 의해 턴-온되어 데이터라인들(DL1 내지 DL2m)을 통해 공급되는 ECB 데이터전압이 ECB 서브픽셀(Pv)의 화소전극으로 인가되도록 한다. 이를 위해, 박막트랜지스터(TFT)의 게이트전극은 게이트라인들(GL1 내지 GL2n)에 접속되고, 소스전극은 데이터라인들(DL1 내지 DL2m)에 접속되며,드레인전극은 각 서브픽셀(Pr,Pg,Pb,Pv)의 화소전극에 접속된다. 이러한 액정표시패널(210)에 대해서는 도 4 내지 도 8b를 참조하여 상술하기로 한다.
데이터 구동부(220)는 데이터제어신호(DDC)에 응답하여 광시야각 모드/협시야각 모드에서 타이밍 제어부(260)로부터 공급되는 디지털 RGB 데이터를 샘플링하여 래치한 다음 감마기준전압 발생부(240)로부터 공급되는 감마기준전압을 기준으로 액정표시패널(210)의 R,G,B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)에서 계조를 표현할 수 있는 데이터전압으로 변환시켜 데이터라인들(DL1 내지 DL2m)들에 공급한다. 또한, 데이터 구동부(220)는 데이터제어신호(DDC)에 응답하여 광시야각 모드에서 타이밍 제어부(260)로부터 공급되는 ECB 디스인에이블 데이터를 샘플링하여 래치한 다음 감마기준전압 발생부(240)로부터 공급되는 감마기준전압을 기준으로 공통전압과 동일한 디스인에이블 데이터전압으로 변환시켜 기수번째 데이터라인들(DL1, DL3, ∼, DL(2m-1))에 공급한다. 또한, 데이터 구동부(220)는 협시야각 모드에서 데이터구동 제어신호(DDC)에 응답하여 타이밍 제어부(260)로부터 공급되는 ECB 데이터를 샘플링하여 래치한 다음 감마기준전압 발생부(240)로부터 공급되는 감마기준전압을 기준으로 액정표시패널(210)의 ECB 서브픽셀(Pv)에서 계조를 표현할 수 있는 ECB 데이터전압으로 변환시켜 ECB 서브픽셀(Pv)과 접속된 기수번째 데이터라인들(DL1, DL3, ∼, DL(2m-1))에 공급한다. 타이밍 제어부(260)로부터 공급되는 ECB 데이터는 RGB 데이터의 평균휘도값에 따라 상향/하향 조정된 것이다.
게이트 구동부(230)는 타이밍 제어부(260)로부터 공급되는 게이트제어신호(GDC)에 응답하여 스캔펄스를 순차적으로 발생하여 게이트라인들(GL1 내지 GL2n)에 공급한다. 스캔펄스는 박막트랜지스터(TFT)를 턴 온 시키기 위한 게이트하이전압과 박막트랜지스터(TFT)를 턴 오프 시키기 위한 게이트로우전압 사이에서 스윙된다.
감마기준전압 발생부(240)는 고전위 전원전압을 공급받아 정극성 감마기준전압과 부극성 감마기준전압을 발생하여 데이터 구동부(220)로 출력한다.
공통전압 발생부(250)는 고전위 전원전압을 공급받아 공통전압(Vcom)을 발생하여 액정표시패널(210)의 공통전극에 공급한다.
타이밍 제어부(260)는 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync) 및 입력 클럭(CLK)을 이용하여 RGB 데이터 및/또는 ECB 데이터 공급을 제어하는 데이터 제어신호(DDC)를 발생하여 데이터 구동부(220)로 공급한다. 타이밍 제어부(260)는 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync) 및 입력 클럭(CLK)을 이용하여 스캔펄스의 공급을 제어하는 게이트 제어신호(GDC)를 발생하여 게이트 구동부(230)에 공급한다. 여기서, 데이터 제어신호(DDC)는 소스쉬프트클럭(SSC), 소스스타트펄스(SSP), 극성제어신호(POL) 및 소스출력인에이블신호(SOE) 등을 포함하고, 게이트 제어신호(GDC)는 게이트스타트펄스(GSP) 및 게이트출력인에이블신호(GOE) 등을 포함한다. 그리고, 타이밍 제어부(260)는 협시야각 모드에서 RGB 데이터의 평균 휘도값을 산출하고 산출된 평균 휘도값을 실험에 의해 미리 저장된 ECB 데이터에 맵핑시켜 측면 시야각에서의 명암비를 낮출 수 있는 ECB 데이터를 결정한다. 이 ECB 데이터는 입력된 RGB 데이터와 혼합된 후 쿼드 타입의 픽셀 구조에 맞게 재정렬되어 데이터 구동부(220)로 공급된다. 타이밍 제어부(260)는 광시야각 모드에서 액정표시패널(210)에 형성된 ECB 서브픽셀(Pv)이 구동되지 않도록 ECB 디스인에블 데이터를 입력된 RGB 데이터와 혼합한 후, 쿼드 타입의 픽셀 구조에 맞게 재정렬시켜 데이터 구동부(220)로 출력한다.
유저인터페이스(270)는 광시야각모드 또는 협시야각모드의 선택을 위한 시야각선택신호(Cmode)를 입력하기 위해 사용된다. 이러한 유저인터페이스(270)는 키보드(Keyboard), 마우스(Mouse), 터치패널 및 OSD(On Screen Display)등으로 구현될 수 있다. 사용자에 의해 시야각선택신호(Cmode)가 입력되면 유저인터페이스(270)는 이를 해석하여 타이밍 제어부(260)로 공급한다.
도 4는 도 3에 도시된 액정표시패널(210)의 쿼드 타입 픽셀 구조를 보여주는 평면도이고, 도 5a 및 도 5b는 광시야각 모드를 설명하기 위해 도 4를 Ⅰ - Ⅰ'에 따라 절췌하여 도시한 단면도이며, 도 6a 및 도 6b는 광시야각 모드에서의 투과 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4 내지 도 6b를 참조하면, 액정표시패널(210)의 하부기판(111)에는 다수의 게이트라인(112)과 다수의 데이터라인(115)의 교차영역으로 정의되는 서브픽 셀(Pr,Pg,Pb,Pv)이 배치된다. 이 중 R, G, B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)내에는 게이트라인(112)과 데이터라인(115)의 교차영역에 형성되어 각 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)로 데이터전압을 스위칭하는 박막트랜지스터(TFT)와, 게이트라인(112)에 평행한 공통라인(125)에 접속되어 수직하게 서브픽셀내로 분기된 다수의 공통전극(124)과, 박막트랜지스터(TFT)에 접속되어 공통전극(124)과 평행하게 형성되는 화소전극(117)이 구비된다. 게이트라인(112)과 데이터라인(115)의 사이에는 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등의 무기 절연물질이 PECVD 방법으로 증착되어 형성된 게이트 절연막(113)이 더 형성된다. ECB 서브픽셀(Pv)내에는 게이트라인(112)과 데이터라인(115)의 교차영역에 형성되어 데이터전압을 스위칭하는 박막트랜지스터(TFT)와, 박막트랜지스터(TFT)에 접속되어 통판으로 형성되는 ECB 화소전극(517)이 구비된다.
데이터라인(115) 상의 전면에는 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등의 무기절연물질 또는 BCB(Benzocyclobutence), 아크릴(Acryl)계 물질등의 유기절연물질을 도포하여 보호막(116)을 형성한다. 보호막(116)은 표면을 평탄화하고 패턴을 보호하는 역할을 한다.
R, G, B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)내에 형성되는 박막트랜지스터(TFT)는 게이트라인(112)으로부터 분기된 게이트전극(112a)과, 게이트전극(112a)을 포함한 전면상에 형성되는 게이트절연막(113)과, 게이트절연막(113) 상에 비정질 실리콘(a-Si) 및 불순물을 이온 주입한 비정질 실리콘(n+ a-Si)을 차례로 증착되어 형성되는 반도체층(114)과, 데이터라인(115)으로부터 분기되어 반도체층(114)의 에지상에 각각 형 성되는 소스/드레인 전극(115a, 115b)을 구비한다. 이 박막트랜지스터(TFT)는 게이트전극(112a)에 공급되는 스캔신호에 응답하여 턴 온 됨으로써 R,G,B 서브 픽셀들(Pr,Pg,Pb)의 화소전극(117)에 데이터전압을 공급한다. 화소전극(117)은 제1 콘택홀(119a)을 통하여 드레인전극(115b)과 접속된다. ECB 서브픽셀(Pv)내에 형성되는 박막트랜지스터(TFT)는 게이트라인(112)으로부터 분기된 게이트전극(512a)과, 게이트전극(512a)을 포함한 전면상에 형성되는 게이트절연막(113)과, 게이트절연막(113) 상에 비정질 실리콘(a-Si) 및 불순물을 이온 주입한 비정질 실리콘(n+ a-Si)을 차례로 증착되어 형성되는 반도체층(514)과, 데이터라인(115)으로부터 분기되어 반도체층(514)의 에지상에 각각 형성되는 소스/드레인 전극(515a, 515b)을 구비한다. 이 박막트랜지스터(TFT)는 게이트전극(512a)에 공급되는 스캔신호에 응답하여 턴 온 됨으로써 ECB 서브 픽셀(Pv)의 화소전극(517)에 데이터전압을 공급한다. 화소전극(517)은 제2 콘택홀(519a)을 통하여 드레인전극(515b)과 접속된다.
게이트라인(112) 및 데이터라인(115)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등의 저저항 금속으로 형성될 수 있다. 그리고, 공통라인(125)은 게이트라인과 동시에 형성될 수 있다.
공통전극(124) 및 화소전극(117,517)은 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin-Oxide:ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc-Oxide:IZO)와 같이 빛의 투과율이 뛰어난 투명도전성 금속으로 동시에 형성될 수 있다. 한편, 공통전극(124)는 공통라인(125) 형성시 분기하여 저저항 금속층으로 형성될 수도 있다. 즉, 공통전 극(124)은 빛을 투과하는 투명도전막인 ITO 또는 IZO로 화소전극(117,517)과 동일한 층에 형성될 수도 있고, 게이트라인(112)와 동일한 층에 형성될 수도 있다. 공통전극(124)은 제3 콘택홀(119b)을 통해 공통라인(125)과 전기적으로 접속됨으로써 공통라인(125)으로부터의 공통전압을 공급받는다. 공통전극(124) 및 화소전극(117)은 서로 교번하여 평행하게 형성되되, 일직선 형태 또는 지그재그 형태 등으로 형성될 수 있다.
액정표시패널(210)의 상부기판(121)에는 블랙매트릭스(122), 컬러필터패턴(123), 오버코트층(129), ECB 공통전극(524), 및 ECB 공통라인(525)이 구비된다. 컬러필터패턴(123)은 R,G,B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)상에 형성되며, ECB 공통전극(524) 및 ECB 공통라인(525)은 ECB 서브픽셀(Pv)상에 형성된다.
블랙매트릭스(122)는 광밀도 3.5 이상의 크롬산화물(CrOx) 또는 크롬(Cr) 등의 금속이나 카본(Carbon) 계통의 유기물질로 형성된다. 이러한 블랙매트릭스(122)는 하부기판(111)의 박막트랜지스터(TFT)가 형성되는 영역과, 게이트라인(112)과 데이터라인(115)이 형성되는 영역 및 그 주변의 영역에서 빛샘이 발생되는 것을 차단하는 역할을 한다.
컬러필터패턴(123)은 R 서브픽셀(Pr)상에 형성되는 적색층, G 서브픽셀(Pg)상에 형성되는 녹색층, B 서브픽셀(Pb)상에 형성되는 청색층을 포함한다.
블랙매트릭스(122), 컬러필터패턴(123) 상에는 오버코트층(129)이 형성된다. 이 오버코트층(129)은 블랙매트릭스(122) 및 컬러필터패턴(123)의 형성으로 인한 내측 표면의 단차를 평탄화하는 역할을 한다.
ECB 공통전극(524)은 ECB 서브픽셀(Pv)상에 형성된 오버코트층(129) 위에 투명전극 물질로 형성된다. 투명전극 물질로는 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin-Oxide:ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc-Oxide:IZO)와 같이 빛의 투과율이 뛰어난 투명도전성 금속이 사용된다.
ECB 공통라인(525)은 블랙 매트릭스(122) 상부에 형성되며, 인가되는 공통전압을 ECB 공통전극(524)에 공급하는 역할을 한다. ECB 공통라인(525) 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin-Oxide:ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc-Oxide:IZO)와 같이 빛의 투과율이 뛰어난 투명도전성 금속으로 형성될 수도 있고, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등의 저저항 금속으로 형성될 수도 있다.
상/하부기판(111,121)은 기판 가장자리에 인쇄되어 접착제 역할을 하는 씨일재에 의해 대향 합착되며, 이 양 기판(111,121) 사이에는 액정층(131)이 주입된다. 양 기판(111,121)의 외주면에는 투과축이 서로 직교되도록 제1 및 제2 편광판(161,162)이 부착된다. 하부기판(111)상에 형성된 배향막의 러빙 방향은 어느 한 편광판의 투과축과 나란하게 됨으로써 노멀리 블랙 모드(Normally Black Mode)가 구현된다.
광시야각 모드가 선택되면, ECB 서브픽셀(Pv)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 공통전압과 동일한 디스인에이블 데이터전압 인가로 인해 액정분자(132)가 초기상태로 유지됨으로써 오프상태(Off State)가 된다. 즉, 도 6b와 같이 ECB 서브픽셀(Pv)은 투과율이 0 %에 가까워 항상 블랙 상태로 유지된다. 반면, R,G,B 서 브픽셀(Pr,Pg,Pb)은 전압무인가시에는 도 5a와 같이 액정분자(132)가 배열되어 전체적으로 오프상태(Off State)가 되나, 전압이 인가되면 도 5b와 같이 액정분자(132)가 전기장에 나란하게 배열되어 온상태(On State)가 된다. 즉, 도 6a와 같이, R,G,B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)은 인가되는 적정전압에 따라 블랙에서 화이트를 광시야각으로 구현한다.
도 7a 및 도 7b는 협시야각 모드를 설명하기 위해 도 4를 Ⅰ - Ⅰ'에 따라 절췌하여 도시한 단면도이며, 도 8a 및 도 8b는 협시야각 모드에서의 투과 특성을 나타내는 그래프이다.
협시야각 모드가 선택되면 ECB 서브픽셀(Pv)에는 측면 시야각을 제어하기 위한 적정전압이 인가된다.
도 7a 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 전압 무인가 상태(Off State)에서 R,G,B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)의 공통전극(124)과 화소전극(117) 사이에는 수평전계가 형성되지 않으므로 공통전극(124)과 화소전극(117)사이에 배향된 액정분자들(132)은 초기 배열상태로 유지된다. 액정분자들(132)은 초기 배열상태로 유지되므로, 전압 무인가 상태(Off State)에서 R,G,B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)은 블랙상태를 표시한다. 도 7a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, ECB 서브픽셀(Pv)은 온 되므로, ECB 화소전극(517)과 ECB 공통전극(524) 사이에는 수직전계가 형성되어 그 사이에 배향된 액정분자들(132)을 수직으로 일어서게 한다. ECB 서브픽셀(Pv)은 적정 전압이 인가되면 투과율은 정면 시야각에서는 이상적으로 0 %에 가까워 블랙상태가 되고, 측면 시야각에서는 화이트상태가 된다. 따라서, 정면 시야각에서는 액정분자들(132) 의 위상차가 발생하지 않아 블랙상태를 이루게 되지만, 좌우의 측면 시야각에서는 ECB 서브픽셀(Pv)에서 일어선 액정분자들(132)에 의해 리타데이션(Retardation)이 크게 발생되어 명암비(Contrast Ratio)가 나빠지므로 협시야각을 이루게 된다.
도 7b 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 전압 인가 상태(On State)에서 R,G,B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)의 공통전극(124)과 화소전극(117) 사이에는 수평전계가 형성되므로 공통전극(124)과 화소전극(117)사이에 배향된 액정분자들(132)의 장축은 전기장에 나란하게 배열된다. 만일, 액정의 유전율 이방성이 음이라면 액정분자들(132)의 단축이 전기장에 나란하게 배열된다. 액정분자들(132)은 전기장에 나란하게 배열되므로, 전압 인가 상태(On State)에서 R,G,B 서브픽셀(Pr,Pg,Pb)은 화이트상태를 표시한다. 도 7b 및 도 8b에 도시된 바와 같이, ECB 서브픽셀(Pv)은 온 되므로, ECB 화소전극(517)과 ECB 공통전극(524) 사이에는 수직전계가 형성되어 그 사이에 배향된 액정분자들(132)을 수직으로 일어서게 한다. ECB 서브픽셀(Pv)은 적정 전압이 인가되면 투과율은 정면 시야각에서는 이상적으로 0 %에 가까워 블랙상태가 되고, 측면 시야각에서는 화이트상태가 된다. 따라서, 정면 시야각에서는 액정분자들(132)의 위상차가 발생하지 않아 화이트상태를 이루게 되지만, 좌우의 측면 시야각에서는 ECB 서브픽셀(Pv)에서 일어선 액정분자들(132)에 의해 리타데이션(Retardation)이 크게 발생되어 명암비(Contrast Ratio)가 나빠지므로 협시야각을 이루게 된다.
도 9는 협시야각 모드에서 RGB 데이터의 평균휘도값에 따라 ECB 데이터를 하향/상향 조정하기 위한 도 3의 타이밍 제어부(260)를 상세히 나타낸다.
도 9를 참조하면, 타이밍 제어부(260)는 휘도검출부(262), 평균값 산출부(264), 맵핑부(266), 데이터정렬기(268)를 구비한다.
협시야각 모드를 지시하는 시야각선택신호(Cmode)가 입력되면, 휘도 검출부(262)는 시스템으로부터 입력된 현재 프레임의 RGB 데이터들의 계조레벨을 쿼드 타입 픽셀 별로 분석한 후 분석된 RGB 데이터들의 계조레벨을 이용하여 각 쿼드 타입 픽셀의 RGB 휘도값들(Ry,Gy,By)을 검출한다. 이렇게 휘도값이 검출되면, 휘도 검출부(262)는 각 쿼드 타입 픽셀의 RGB 휘도값들(Ry,Gy,By)을 평균값 산출부(264)로 공급한다.
평균값 산출부(264)는 휘도 검출부(262)에 의해 검출된 각 쿼드 타입 픽셀별로 RGB 휘도값들(Ry,Gy,By)을 가산하고, 가산값을 3으로 나누어서 각 쿼드 타입 픽셀 별로 RGB 평균 휘도값(Avi(Ry,Gy,By))을 산출한다. 이렇게 평균 휘도값(Avi(Ry,Gy,By))이 산출되면, 평균값 산출부(264)는 각 쿼드 타입 픽셀의 평균 휘도값(Avi(Ry,Gy,By))을 맵핑부(266)로 공급한다.
맵핑부(266)는 평균값 산출부(264)에 의해 산출된 각 쿼드 타입 픽셀의 RGB 평균 휘도값(Avi(Ry,Gy,By))을 소정의 기준값(Ty)과 비교하여 비교결과에 따라 룩업테이블(LUT)에 측정을 통해 미리 등재된 ECB 데이터와 맵핑시킨다. 맵핑부(266)는 검출된 R,G,B 데이터의 평균 휘도값(Avi(Ry,Gy,By))이 소정의 기준 휘도값(Ty)보다 작을 때에는 쿼드 타입 픽셀의 전체 휘도가 기준 휘도값(Ty)까지 증가되도록 상대적으로 높은 휘도값을 갖는 ECB 데이터를 맵핑시킨다. 반면, 맵핑부(266)는 검출된 R,G,B 데이터의 평균 휘도값(Avi(Ry,Gy,By))이 소정의 기준 휘도값(Ty)보다 클 때에는 쿼드 타입 픽셀의 전체 휘도가 기준 휘도값(Ty)까지 감소되도록 상대적으로 낮은 휘도값을 갖는 ECB 데이터를 맵핑시킨다. 이러한 맵핑 과정에 대해서는 도 11 및 도 12를 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 이렇게 R,G,B 데이터의 평균 휘도값(Avi(Ry,Gy,By))에 따라 ECB 데이터가 맵핑되면, 맵핑부(266)는 맵핑을 통해 선택된 ECB 데이터를 데이터 정렬기(268)로 공급한다.
데이터 정렬기(188)는 협시야각 모드에서 맵핑부(266)를 통해 선택된 ECB 데이터와 입력되는 RGB 데이터를 혼합한 후 혼합된 RGB 데이터와 ECB 데이터를 쿼드 타입의 픽셀 구조에 맞게 재정렬시켜 데이터 구동부(220)로 출력한다.
한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 광시야각 모드를 지시하는 시야각선택신호(Cmode)가 입력되면, ECB 디스인에이블 데이터 저장부(미도시)는 미리 설정된 ECB 디스인에이블 데이터를 데이터 정렬기(268)로 공급한다. 데이터 정렬기(268)는 광시야각 모드에서 ECB 디스인에이블 데이터 저장부(미도시)로부터의 ECB 디스인에이블 데이터와 입력되는 RGB 데이터를 쿼드 타입의 픽셀 구조에 맞게 정렬시켜 데이터 구동부(220)로 출력한다.
이러한 기능을 갖는 데이터 정렬기(268)의 세부 구성 및 동작을 도 10을 참조하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명이 개시되는 협시야각 모드에서 데이터 정렬기(188)가 동작하는 과정을 설명한다.
도 10은 도 9에서의 데이터 정렬기의 구성도이다.
도 10을 참조하면, 데이터 정렬기(268)는 혼합기(268-1) 및 데이터 정렬부(268-2)를 구비한다.
혼합기(268-1)는 시스템의 스케일러(미도시)로부터 병렬로 입력되는 RGB 데이터와 상기 맵핑부(266)에서 선택된 ECB 데이터를 혼합하여 스트라이프 형태로 혼합된 RGB 데이터와 ECB 데이터를 데이터 정렬부(268-2)로 출력한다.
데이터 정렬부(268-2)는 혼합기(268-1)에 의해 스트라이프 형태로 혼합된 RGB 데이터와 ECB 데이터를 쿼드 타입의 픽셀 구조에 맞게 재정렬시켜 데이터 구동부(220)로 출력한다.
도 11 및 도 12는 도 9의 맵핑부(266)에서 맵핑 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 11은 RGB 서브픽셀의 정면 시야각과 ECB 서브픽셀의 측면 시야각(40 ~ 50 도)에서의 TV 커브를 보여주는 도면이고, 도 12는 측면 시야각(40 ~ 50 도)에서의 RGB 서브픽셀과 ECB 서브픽셀의 계조 커브와 그레이 맵핑을 보여주는 도면이다. 도 11에서 가로축은 구동전압을 나타내고 세로축은 투과율을 나타내며, 도 12에서 가로축은 계조를 나타내고, 세로축은 투과율을 나타낸다.
종래와는 달리, 본 발명에서는 도 11의 ECB 서브픽셀의 TV 커브 중 (B) 영역을 맵핑 영역으로 사용한다. 이에 따라, 시야각 제어를 위해 사용되는 ECB 서브픽셀 전압은 그 전압 범위가 2.5 V < │Vsubpxl - Vcom│< 7.5 V 로 종래에 비해 증가하며 절대크기 또한 커진다. 인접하는 R,G,B 서브픽셀은 그 전압 범위가 0 V < │Vsubpxl - Vcom│< 7.5 V 이므로, ECB 서브픽셀과 R,G,B 서브픽셀의 구동전압 범위 및 크기의 차이가 크게 줄어들게 된다. 구동전압 범위 및 크기의 차이 감소로 인해 ECB 서브픽셀이 인접하는 R,G,B 서브픽셀의 전압 변동에 크게 영향받는 현상이 방지되어 광간섭(Crosstalk)이 크게 줄어들게 된다.
맵핑 과정을 설명하기 위해 도 9 및 도 12를 참조하면, 맵핑부(266)는 평균값 산출부(264)에 의해 산출된 각 쿼드 타입 픽셀의 RGB 평균 휘도값(Avi(Ry,Gy,By))을 소정의 기준값(Ty)과 비교하여 비교결과에 따라 룩업테이블(LUT)에 측정을 통해 미리 등재된 ECB 데이터와 맵핑시킨다. 이를 위해, 룩업테이블에는 ECB 서브픽셀의 계조 커브에서 변곡점(TP1)의 하향기울기 구간에 존재하는 투과율에 대응하는 다수의 ECB 데이터들이 등재된다. 이 등재된 ECB 데이터들은 측정에 의해 미리 설정된 값으로서 RGB 서브픽셀의 계조 커브에서 변곡점(TP2)의 상향기울기 구간에 존재하는 RGB 데이터의 평균투과율과 상보적으로 되도록 맵핑된다. 이 맵핑을 통해 선택된 ECB 데이터는 쿼드 타입의 픽셀들 간의 휘도 편차를 보상함으로써 측면 시야각 방향에서 모든 쿼드 타입 픽셀들간의 휘도를 유사하게 하는 역할을 한다. 즉, 높은 투과율에 대응하는 ECB 데이터는 낮은 평균투과율을 대응하는 RGB 데이터에 맵핑되고, 낮은 투과율에 대응하는 ECB 데이터는 높은 평균투과율을 대응하는 RGB 데이터에 맵핑된다. 예를 들어, 도 12와 같이 RGB 평균투과율이 0 %에 가까운 최저일 때는 맵핑부는 70 %에 가까운 최고의 투과율을 갖는 ECB 데이터가 선택되도록 맵핑하고, RGB 평균투과율이 50 %에 가까운 최고일 때는 맵핑부는 20 %에 가까운 투과율을 갖는 ECB 데이터가 선택되도록 맵핑한다. 이러한 맵핑과정을 통해 쿼드 타입 픽셀의 전체 휘도값과 소정의 기준 휘도값의 차는 미리 설정된 임계치 이하가 된다. 여기서, 임계치는 측면 시야각에서 모든 쿼드 타입 픽셀들간의 휘도를 유사하게 하기 위한 쿼드 타입 픽셀들간의 휘도차의 최대값이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
협시야각 모드를 지시하는 시야각선택신호가 입력되면(S200), 휘도 검출부는 시스템으로부터 입력된 현재 프레임의 RGB 데이터들의 계조레벨을 쿼드 타입 픽셀 별로 분석한 후 분석된 RGB 데이터들의 계조레벨을 이용하여 각 쿼드 타입 픽셀의 RGB 휘도값들(Ry,Gy,By)을 검출한다(S202).
평균값 산출부는 휘도 검출부에 의해 검출된 각 쿼드 타입 픽셀별로 RGB 휘도값들(Ry,Gy,By)을 가산하고, 가산값을 3으로 나누어서 각 쿼드 타입 픽셀 별로 RGB 평균 휘도값(Avi(Ry,Gy,By))을 산출한다(S204).
맵핑부는 산출된 R,G,B 데이터의 평균 휘도값(Avi(Ry,Gy,By))과 소정의 기준 휘도값(Ty)을 비교한다(S206).
비교결과, R,G,B 데이터의 평균 휘도값(Avi(Ry,Gy,By))이 소정의 기준 휘도값(Ty)보다 클 때에는, 맵핑부는 쿼드 타입 픽셀의 전체 휘도가 기준 휘도값(Ty)까지 감소되도록 상대적으로 낮은 휘도값을 갖는 ECB 데이터를 맵핑시킨다(S208). 맵핑을 위해 ECB 서브픽셀의 TV 커브 중 변곡점의 하향기울기 구간이 맵핑 영역으로 사용된다. 이는 시야각 제어를 위한 ECB 서브픽셀의 구동전압범위를 확장시킴과 아울러 구동전압크기를 증가시킴으로써 인접 R,G,B 서브픽셀의 전압 변동에 따른 광간섭을 배제하기 위함이다.
반면, R,G,B 데이터의 평균 휘도값(Avi(Ry,Gy,By))이 소정의 기준 휘도값(Ty)보다 작을 때에는, 맵핑부는 쿼드 타입 픽셀의 전체 휘도가 기준 휘도값(Ty) 까지 증가되도록 상대적으로 높은 휘도값을 갖는 ECB 데이터를 맵핑시킨다(S210). 맵핑을 위해 ECB 서브픽셀의 TV 커브 중 변곡점의 하향기울기 구간이 맵핑 영역으로 사용된다. 이는 시야각 제어를 위한 ECB 서브픽셀의 구동전압범위를 확장시킴과 아울러 구동전압크기를 증가시킴으로써 인접 R,G,B 서브픽셀의 전압 변동에 따른 광간섭을 배제하기 위함이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치 및 그 구동방법은 ECB 서브픽셀의 TV 커브 중 변곡점의 하향기울기 구간을 맵핑 영역으로 사용함으로써 ECB 서브픽셀의 구동전압범위를 확장시킴과 아울러 구동전압크기를 증가시킬 수 있다. 이로 인해, ECB 서브픽셀과 R,G,B 서브픽셀의 구동전압 범위 및 크기의 차이가 크게 줄어들어, R,G,B 서브픽셀의 전압 변동에 따라 ECB 서브픽셀의 투과율이 영향받는 현상(크로스토크)이 방지되어 시야각제어를 위한 ECB 서브픽셀의 투과율 조절이 용이해 진다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (22)

  1. 다수의 데이터라인과 다수의 게이트라인이 교차되고 정면 시야각에서 투과율의 제1 변곡점이 존재하여 화상을 표시하는 R, G 및 B 서브픽셀, 상기 정면 시야각과 다른 측면 시야각에서 투과율의 제2 변곡점이 존재하는 시야각제어용 서브픽셀을 포함한 쿼드 타입의 픽셀이 형성되는 액정표시패널; 및
    상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간에 존재하는 상기 R, G 및 B 서브픽셀의 투과율과 맵핑되는 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간에 존재하는 투과율에 대응하는 다수의 디지털 시야각제어용 데이터들이 등재되고, 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값과 소정의 기준값의 비교 결과에 따라 상기 디지털 시야각제어용 데이터를 선택하는 타이밍 제어부를 구비하고;
    상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제1 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제2 투과율에 맵핑되고, 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제3 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제4 투과율에 맵핑되며, 상기 제1 투과율은 상기 제3 투과율보다 높고 상기 제4 투과율은 상기 제2 투과율보다 높고,
    상기 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값 및 상기 선택된 상기 디지털 시야각제어용 데이터의 휘도값의 합과 상기 기준값의 차가 미리 설정된 임계치 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부는,
    상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 계조레벨을 픽셀 별로 분석한 후 상기 분석된 계조레벨을 이용하여 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 휘도값들을 검출하는 휘도 검출부
    상기 검출된 휘도값들을 이용하여 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값을 산출하는 평균값 산출부 및
    상기 산출된 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값을 상기 기준값과 비교하여 상기 등재된 다수의 디지털 시야각제어용 데이터들 중 어느 하나와 맵핑시키는 맵핑부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 맵핑부는 룩업 테이블로 구현되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부는,
    상기 맵핑을 통해 선택된 디지털 시야각제어용 데이터와 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들을 혼합한 후 재정렬시키는 데이터 정렬기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 데이터 정렬기는,
    상기 맵핑을 통해 선택된 디지털 시야각제어용 데이터와 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들을 혼합하는 혼합기; 및
    상기 혼합된 디지털 데이터들을 상기 쿼드 타입의 픽셀 구조에 맞게 재정렬시키는 데이터 정렬부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부에 의해 선택된 상기 디지털 시야각제어용 데이터와 상기 디지털 비디오 데이터들을 데이터전압으로 변환하여 데이터라인들에 공급하는 데이터 구동부; 및
    게이트라인들에 상기 데이터전압과 동기되는 스캔펄스를 공급하는 게이트 구동부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 정면 시야각에서 투과율의 제1 변곡점이 존재하여 화상을 표시하는 제1 서브픽셀;
    상기 정면 시야각과 다른 측면 시야각에서 투과율의 제2 변곡점이 존재하는 제2 서브픽셀; 및
    상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간에 존재하는 상기 제2 서브픽셀의 투과율과 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간에 존재하는 상기 제1 서브픽셀의 투과율의 맵핑관계를 기반으로 하여 상기 제2 서브픽셀에 표시될 데이터를 발생하는 시야각제어용 데이터 발생회로를 구비하고;
    상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제1 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제2 투과율에 맵핑되고, 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제3 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제4 투과율에 맵핑되며, 상기 제1 투과율은 상기 제3 투과율보다 높고 상기 제4 투과율은 상기 제2 투과율보다 높은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 서브픽셀은 R, G 및 B 서브픽셀이며, 상기 제 2 서브픽셀은 시야각제어용 서브픽셀인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 시야각제어용 데이터 발생회로는,
    R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 계조레벨을 픽셀 별로 분석한 후 상기 분석된 계조레벨을 이용하여 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 휘도값들을 검출하는 휘도 검출부;
    상기 검출된 휘도값들을 이용하여 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값을 산출하는 평균값 산출부;
    상기 산출된 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값을 소정의 기준값과 비교하여 상기 시야각제어용 서브픽셀에 표시될 데이터들 중 어느 하나와 맵핑시키는 맵핑부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 맵핑부는 측정을 통해 다수의 디지털 시야각제어용 데이터들이 등재된 룩업 테이블로 구현되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 시야각제어용 데이터 발생회로는,
    상기 맵핑을 통해 선택된 디지털 시야각제어용 데이터와 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들을 혼합한 후 재정렬시키는 데이터 정렬기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 데이터 정렬기는,
    상기 맵핑을 통해 선택된 디지털 시야각제어용 데이터와 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들을 혼합하는 혼합기; 및
    상기 혼합된 디지털 데이터들을 상기 서브픽셀들로 구성되는 쿼드 타입의 픽셀 구조에 맞게 재정렬시키는 데이터 정렬부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 R, G 및 B 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값 및 상기 룩업 테이블에서 선택된 상기 디지털 시야각제어용 데이터의 휘도값의 합과 상기 기준값의 차는 미리 설정된 임계치 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 다수의 데이터라인과 다수의 게이트라인이 교차되고 정면 시야각에서 투과율의 제1 변곡점이 존재하여 화상을 표시하는 R, G 및 B 서브픽셀, 상기 정면 시야각과 다른 측면 시야각에서 투과율의 제2 변곡점이 존재하는 시야각제어용 서브픽셀을 포함한 쿼드 타입의 픽셀이 형성되는 액정표시패널을 가지는 액정표시장치의 구동방법에 있어서,
    상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간에 존재하는 상기 R, G 및 B 서브픽셀의 투과율과 맵핑되는 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간에 존재하는 투과율에 대응하는 다수의 디지털 시야각제어용 데이터들을 룩업 테이블에 등재하는 단계; 및
    상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값과 소정의 기준값의 비교 결과에 따라 상기 디지털 시야각제어용 데이터를 선택하는 단계를 포함하고;
    상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제1 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제2 투과율에 맵핑되고, 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제3 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제4 투과율에 맵핑되며, 상기 제1 투과율은 상기 제3 투과율보다 높고 상기 제4 투과율은 상기 제2 투과율보다 높고,
    상기 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값 및 상기 선택된 상기 디지털 시야각제어용 데이터의 휘도값의 합과 상기 기준값의 차가 미리 설정된 임계치 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 디지털 시야각제어용 데이터를 선택하는 단계는,
    상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 계조레벨을 픽셀 별로 분석한 후 상기 분석된 계조레벨을 이용하여 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 휘도값들을 검출하는 단계;
    상기 검출된 휘도값들을 이용하여 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값을 상기 기준값과 비교하여 상기 등재된 다수의 디지털 시야각제어용 데이터들 중 어느 하나와 맵핑시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 맵핑을 통해 선택된 디지털 시야각제어용 데이터와 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들을 혼합한 후 재정렬시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    선택된 상기 디지털 시야각제어용 데이터와 상기 디지털 비디오 데이터들을 데이터전압으로 변환하여 데이터라인들에 공급하는 단계; 및
    게이트라인들에 상기 데이터전압과 동기되는 스캔펄스를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  18. 정면 시야각에서 투과율의 제1 변곡점이 존재하여 화상을 표시하는 제1 서브픽셀, 상기 정면 시야각과 다른 측면 시야각에서 투과율의 제2 변곡점이 존재하는 제2 서브픽셀을 가지는 액정표시장치의 구동방법에 있어서,
    상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간에 존재하는 상기 제2 서브픽셀의 투과율과 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간에 존재하는 상기 제1 서브픽셀의 투과율의 맵핑하는 단계; 및
    상기 맵핑을 기반으로 하여 상기 제2 서브픽셀에 표시될 데이터를 발생하는 단계를 포함하고;
    상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제1 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제2 투과율에 맵핑되고, 상기 제2 변곡점의 하향 기울기 구간의 제3 투과율은 상기 제1 변곡점의 상향 기울기 구간의 제4 투과율에 맵핑되며, 상기 제1 투과율은 상기 제3 투과율보다 높고 상기 제4 투과율은 상기 제2 투과율보다 높은 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 서브픽셀은 R, G 및 B 서브픽셀이며, 상기 제 2 서브픽셀은 시야각제어용 서브픽셀인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제2 서브픽셀에 표시될 데이터를 발생하는 단계는,
    상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 계조레벨을 픽셀 별로 분석한 후 상기 분석된 계조레벨을 이용하여 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 휘도값들을 검출하는 단계;
    상기 검출된 휘도값들을 이용하여 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값을 산출하는 단계;
    상기 산출된 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값을 소정의 기준값과 비교하여 상기 시야각제어용 서브픽셀에 표시될 데이터들 중 어느 하나와 맵핑시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제2 서브픽셀에 표시될 데이터를 발생하는 단계는,
    상기 맵핑을 통해 선택된 디지털 시야각제어용 데이터와 상기 R, G 및 B 서브픽셀에 표시될 디지털 비디오 데이터들을 혼합한 후 재정렬시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 R, G 및 B 디지털 비디오 데이터들의 평균 휘도값 및 상기 맵핑을 통해 발생된 상기 디지털 시야각제어용 데이터의 휘도값의 합과 상기 기준값의 차는 미리 설정된 임계치 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
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