KR20040057147A - 동영상 구현시 화질을 향상시키는 액정표시장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동영상 구현시 화질을 향상시키는 액정표시장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 n번째 프레임의 화상과 n+1번째 프레임의 화상 사이에 블랙 화상을 삽입함으로써 동영상 구현시 잔상을 발생시키는 블러링 및 테일링 현상을 제거하는 액정표시장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 각 프레임의 끝을 나타내는 수직 동기 신호의 로우 논리 구간을 수직 공백 구간 범위 내에서 증가시키는 단계; n번째 프레임의 화상을 표시하는 단계; 상기 n번째 프레임의 화상을 표시한 후, 증가된 수직 동기 신호의 로우 논리 구간 동안 블랙 화상을 표시하는 단계; 및 n+1번째 프레임의 화상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 동영상 구현시 화질 향상 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 동영상 구현시 화질을 향상시키는 액정표시장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 n번째 프레임의 화상과 n+1번째 프레임의 화상 사이에 블랙 화상을 삽입함으로써 동영상 구현시 잔상을 발생시키는 블러링 및 테일링 현상을 제거하는 액정표시장치 및 방법에 관한 것이다.
액정표시장치에는 세로 방향으로 배열된 복수개의 데이터 배선(data line)과 가로 방향으로 배열된 복수의 게이트 배선(gate line)에 의해 매트릭스(matrix) 형태의 화소(pixel)가 형성된다. 각각의 화소는 스위치(switch) 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 TFT), 액정층에 인가된 전압을 일정하게 유지하기 위한 축적 용량(storage capacitor; Cs) 및 투명 전극인 화소 전극으로 구성된다. 축적 용량은 액정 자체의 액정 용량(Clc)에 병렬로 설치되어 액정층에 인가된 전압을 한 프레임(frame) 주기 동안 유지시켜주는 역할을 보조한다. 상기 액정 용량(Clc) 및 축적 용량(Cs)은 TFT 기판의 화소 전극과 컬러 필터 기판의 공통 전극에 전압을 인가하여 충전한다.
액정표시장치에서 TFT는 스위치(switch)의 역할을 하며 동작 원리를 도 1에 도시하였다.
화면의 표시 특성의 향상을 위하여 각 화소의 액정층을 교류로 동작시키는데각 프레임마다 번갈아 가며 Vd+와 Vd-를 인가한다.
게이트 배선이 선택되어 TFT(100)에 턴-온(turn-on) 전압이 인가되는 동안은 스위치(100)가 닫혀 TFT에 온 전류(Ion)가 흘러 Clc(110)와 Cs(120)를 Vd+로 충전시키고(쓰기 동작) 선택 주기가 지나면 TFT(100)에 턴-오프(Voff) 전압이 지속적으로 인가되어 스위치가 열리고 충전된 Vd+전압을 한 프레임(1/60초)동안 보존한다. 두 번째 프레임에서 데이터 전압 극성이 Vd-로 반전되고 다시 TFT(100)에 턴-온 전압이 가해지면 스위치가 닫혀 Clc(110)와 Cs(120)의 Vd+전압이 방전되고(리프레쉬 동작) 새로운 데이터 전압인 Vd-로 충전(쓰기 동작)된다. 다시 선택 주기가 지나 TFT(100)에 턴-오프 전압이 인가되면 스위치가 열리고 새로운 리프레쉬와 쓰기 동작이 될 때까지 Clc(110)와 Cs(120)는 일정한 전압 Vd-을 유지한다. 도면에서 미설명 부호 130과 140은 Clc와 Cs에 전압을 인가하기 위한 화소 전극과 공통 전극을 나타낸다.
상기한 바와 같이, 프레임마다 새로운 화상을 표시하기 위해 각 화소에 데이터의 충전과 방전을 반복하는데, 데이터를 한 프레임동안 유지하고 충전된 데이터를 방전하는 시간에 의해 화면에 잔상이 남게 된다. 특히, 이러한 잔상은 고속으로 동영상 구현시 화면에 표시된 물체 주위에 잔상이 나타나는 모션 블러링(motion blurring)이나 정확한 계조의 색깔을 표시하지 못하게 되는 테일링(tailing) 현상으로 나타나 화면 표시 품질을 떨어뜨리는 문제점이 되어 왔다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 고속 동영상 구현시 블러링 및 테일링 현상으로 화면에 나타나는 잔상을 제거하는 것을 목적으로 한다.
기타 본 발명의 다른 목적 및 특징은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
도 1은 액정표시장치의 각 화소의 동작 원리를 도시한 회로도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치를 구동하는 전체 시스템의 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 타이밍 컨트롤러를 통하기 전과 후의 수직 동기 신호를 도시한 파형도.
도 4는 본 발명의 실시예를 구현하는 흐름을 도시한 순서도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
100: TFT 110: 액정 용량
120: 축적 용량 130: 화소 전극
140: 공통 전극 200: 그래픽 컨트롤러
210: 타이밍 컨트롤러 220: 데이터 드라이버 집적회로
230: 게이트 드라이버 집적회로 240: 파워 블록
250: DC 전원 260: 백라이트
270: 액정표시패널
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 n번째 프레임의 화상을 표시하는 단계; 상기 n번째 프레임의 화상을 표시한 후, 수직 공백 구간 내의 시간동안 블랙 화상을 표시하는 단계; 및 n+1번째 프레임의 화상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 동영상 구현시 화질 향상 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 각 프레임의 끝을 나타내는 수직 동기 신호의 로우 논리 구간을 수직 공백 구간 범위 내에서 증가시키는 단계; n번째 프레임의 화상을 표시하는 단계; 상기 n번째 프레임의 화상을 표시한 후, 증가된 수직 동기 신호의 로우 논리 구간 동안 블랙 화상을 표시하는 단계; 및 n+1번째 프레임의 화상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 동영상 구현시 화질 향상 방법을 제공한다. 상기 블랙 화상을 표시하는 단계는, 증가된 수직 동기 신호의 로우 논리 구간 동안 모든 화소에 대해 동시에 블랙 데이터를 공급하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 각 프레임의 끝을 나타내는 수직 동기 신호의 로우 논리 구간을 수직 공백 구간 범위 내에서 증가시키는 단계; 수직 교차하는 게이트 배선과 데이터 배선에 주사 신호와 화상 데이터를 인가하고, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차점에 형성된 박막 트랜지스터를 통해 각 화소를 스위칭하여 n번째 프레임의 화상을 표시하는 단계; 상기 n번째 프레임의 화상을 표시한 후, 증가된 수직 동기 신호의 로우 논리 구간 동안 상기 박막 트랜지스터를 턴-온시키고, 각 화소에 블랙 데이터를 인가하는 단계; 및 상기 게이트 배선과 데이터 배선에 주사 신호와 화상 데이터를 인가하고, 상기 박막 트랜지스터를 통해 각 화소를 스위칭하여 n+1번째 프레임의 화상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 동영상 구현시 화질 향상 방법을 제공한다. 상기 화소에 블랙 데이터를 인가하는 단계는, 증가된 수직 동기 신호의 로우 논리 구간 동안 모든 화소에 대해 동시에 블랙 데이터를 인가하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 종횡으로 배열된 데이터 배선 및 게이트 배선; 상기 데이터 배선 및 게이트 배선의 교차점에 형성되어 각 화소를 스위칭하는 박막 트랜지스터; 수직 동기 신호의 로우 논리 구간을 수직 공백 구간 범위 내에서 증가시키는 타이밍 컨트롤러; 상기 게이트 배선에 매 프레임 별로 순차적으로 주사 신호를 인가하고, 증가된 로우 논리 구간에 모든 게이트 배선에 펄스를 인가하여 상기 박막 트랜지스터를 동시에 턴-온시키는 게이트 드라이버 집적회로; 및 상기 게이트 드라이버 집적회로와 동기되어 매 프레임 별로 화상이 표시될 수 있도록 데이터 배선들에 화상 데이터를 인가하고, 상기 증가된 로우 논리 구간에 상기 데이터 배선들에 블랙 데이터를 인가하는 데이터 드라이버 집적회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 구현시 화질을 향상시키는 액정표시장치를 제공한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치를 구동하는 전체 시스템(system)의 블록도이다.
컴퓨터(computer) 등의 그래픽 컨트롤러(graphic controller; 200)에서 출력되는 화상 데이터가 액정표시장치의 타이밍 컨트롤러(timing controller; 210)로 입력된다. 액정표시장치는 디지털(digital) 방식으로 동작되기 때문에 입력되는 화상 데이터가 아날로그(analog)인 경우는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜주는 아날로그/디지털 변환회로를 타이밍 컨트롤러(110)와 같이 사용해야 한다.
타이밍 컨트롤러(210)에서는 입력된 화상 데이터를 데이터 드라이버 집적회로(data driver IC; 220)가 처리 가능한 형태의 디지털 신호로 변환하고, 데이터 드라이버 집적회로(220)와 게이트 드라이버 집적회로(gate driver IC; 230) 구동에 필요한 각종 타이밍 컨트롤(timing control) 신호 등 제어 신호를 발생시킨다. 파워 블록(power block; 240)은 DC 전원(250)으로부터 전원 전압을 인가받아 게이트 드라이버 집적회로(130) 및 데이터 드라이버 집적회로(220)의 구동에 필요한 전압을 생성한다. 또한, 백라이트(backlight; 260)는 DC 전원(250)으로부터 전원을 인가받아 액정표시장치의 화면 밝기를 조절한다.
상기 타이밍 컨트롤러(210)는 그래픽 컨트롤러(200)로부터 화상 데이터뿐만 아니라 클럭(clock) 신호와 수평/수직 동기 신호(Hsync, Vsync)를 입력받는다. 이후, 타이밍 컨트롤러(210)는 상기 신호 및 화상 데이터를 액정표시패널(270)에 맞게 가공하고, 게이트 드라이버 집적회로(230)에는 수평 동기 신호(Hsync)에 따른제어 신호를 전달하고, 데이터 드라이버 집적회로(220)에는 수직 동기 신호(Vsync)와 화상 데이터에 따른 제어 신호를 전달한다.
본 발명의 실시예에 의한 타이밍 컨트롤러(210)를 통하기 전과 후의 수직 동기 신호(Vsync, Vsync')를 도 3에 도시하였다. 수직 동기 신호(Vsync, Vsync')에 따라 입력되는 화상 데이터도 함께 도시하였다.
종래에는 타이밍 컨트롤러(210)로 입력되는 수직 동기 신호(Vsync)와 출력되는 수직 동기 신호(Vsync)가 동일하였고 이 수직 동기 신호변형된 수직 동기 신호(Vsync')의 로우 논리 구간(tWV')에 따라 화상 데이터가 각 화소로 인가되었다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는 상기 수직 동기 신호(Vsync)가 타이밍 컨트롤러(210)에서 변형된 수직 동기 신호(Vsync')로 출력된다.
수직 동기 신호(Vsync, Vsync')는 각 프레임(frame)의 끝을 알리는 신호이다. 로우(low) 논리 구간일 경우 각 프레임의 끝을 나타내고, 하이(high) 논리 구간 동안에 화상 데이터가 데이터 배선을 통해 각 화소로 인가된다.
도면상에 표기된 tWV(Vertical Sync Width)는 수직 동기 신호(Vsync)의 시작부터 마지막까지의 시간, 즉 로우 논리 구간을 나타내고, tVBP(Vertical Back Porch)는 수직 동기 신호(Vsync) 마지막부터 화상 데이터 입력 시작까지의 시간을 나타내며, tVFP(Vertical Front Porch)는 마지막 화상 데이터 끝부터 수직 동기 신호(Vsync) 시작점까지의 시간을 나타낸다. 그리고, tVV는 화상 데이터의 시작부터끝까지의 시간, 즉 화상 데이터 입력 구간을 나타내고 있으며, 각 프레임의 시간 간격은 60Hz 구동시 16.6㎳이다.
그러나, 도시된 바와 같이 종래의 수직 동기 신호(Vsync)에서는 하이 논리 구간의 일부 구간 동안만 화상 데이터가 입력되어 각 프레임의 앞 부분과 뒷 부분에는 tVBP와 tVFP의 공백 구간이 존재한다. 상기 두 공백 구간을 합쳐서 수직 공백 구간(tVBP+tVFP)이라 정의하겠다.
상기 수직 공백 구간은 음극선관(cathode ray tube : CRT)이 통상적으로 적용되었던 표시장치에서 전자선(electron beam : E-beam) 주사방식을 통해 한 프레임의 화상을 표시한 다음에 상기 전자선이 원래의 자리로 되돌아오는 시간이 요구됨에 따라 마련된 것이다.
실제적으로, 상기 수직 공백 구간은 액정 표시장치에서는 요구되지 않지만, 제조업체에서는 여전히 수직 공백 구간이 마련된 시스템을 제조하고 있다.
따라서, 본 발명은 상기 수직 공백 구간동안 블랙 데이터를 각 화소에 인가하여 각 프레임 사이에 블랙 화상이 존재하도록 한다. 블랙 화상을 프레임 사이마다 삽입하면 시감적으로 n번째 프레임과 n+1번째 프레임간의 간섭 현상을 분간하지 못하는 효과가 있다. 따라서, 고속 동화상 구현시 블랙 화상을 프레임 사이마다 삽입함으로써 블러링 및 테일링 현상을 방지할 수 있다.
상기 블랙 데이터를 각 화소에 인가하기 위하여, 타이밍 컨트롤러(210)는 수직 동기 신호(Vsync)를 변형시킨다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 수직 동기신호(Vsync)의 로우 논리 구간(tWV)을 넓힌다. 변형된 수직 동기 신호(Vsync')의 로우 논리 구간(tWV')은 화상 데이터 입력 구간(tVV)과 중첩되지 않는 한 최대한 넓게 설정하는 것이 바람직하다. 수직 동기 신호(Vsync')의 로우 논리 구간(tWV)이 증가하는 대신 수직 공백 구간인 tVBP는 감소하게 된다.
도 3에는 tVBP구간을 감소시키는 방법을 도시하였지만, tVFP구간을 감소시켜 수직 동기 신호(Vsync')의 로우 논리 구간(tWV')을 증가시킬 수도 있다.
그 후, 상기 변형된 수직 동기 신호(Vsync')의 로우 논리 구간(tWV')동안 모든 게이트 배선에 TFT를 턴-온시키는 펄스를 동시에 인가하고, 모든 데이터 배선에 블랙 데이터를 인가하면 액정표시패널에 블랙 화상이 매 프레임 사이에 표시된다.
도 4는 본 발명의 실시예를 구현하는 흐름을 도시한 순서도이다.
n번째 프레임의 화상을 표시하는 단계(S11), 상기 n번째 프레임의 화상을 표시한 후, 수직 공백 구간 내의 시간동안 블랙 화상을 표시하는 단계(S12); 상기 블랙 화상을 표시한 후, n+1번째 프레임의 화상을 표시하는 단계(S13)로 이루어진다.
상기 n번째 프레임의 화상을 표시하는 단계(S11)에서는 게이트 드라이버 집적회로(130)로부터 게이트 배선에 순차적으로 인가되는 주사 신호에 의해 박막 트랜지스터가 각 화소를 게이트 배선 단위로 순차적으로 스위칭하고, 상기 게이트 드라이버 집적회로(130)와 동기되는 데이터 드라이버 집적회로(120)로부터 데이터 배선에 인가되는 화상 데이터에 의해 액정표시패널(170)에 n번째 프레임의 화상을 표시한다.
그리고, 상기 블랙 화상을 표시하는 단계(S12)에서는 상기 n번째 프레임의 화상이 표시된 후, n+1번째 프레임의 화상이 표시되기 전의 수직 공백 구간에 게이트 드라이버 집적회로(130)로부터 게이트 배선에 인가되는 펄스에 의해 박막 트랜지스터가 턴-온되고, 이때 데이터 드라이버 집적회로(120)로부터 데이터 배선에 블랙 데이터가 인가된다.
상기 수직 공백 구간에 게이트 드라이버 집적회로(130)로부터 게이트 배선에 인가되는 펄스는 모든 게이트 배선에 동시에 인가되도록 하여 모든 화소에 블랙 데이터를 인가하도록 한다.
그리고, 상기 n+1번째 프레임의 화상을 표시하는 단계(S13)는 상기 n번째 프레임의 화상을 표시하는 단계(S11)와 동일한 방법으로 진행된다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기 보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
본 발명에 의하면 매 프레임 사이에 블랙 화상을 삽입함으로써 블러링 및 테일링 현상을 제거하여 화면 표시 품질을 향상시킬 수 있다. 블랙 화상을 삽입하게 되면 사람의 눈은 시감적으로 n번째 프레임과 n+1번째 프레임의 상호 간섭을 인지하지 못하게 되어 액정표시장치에서 고속 동영상 구현시 발생하는 여러 문제점을해결할 수 있다.
Claims (7)
- n번째 프레임의 화상을 표시하는 단계;상기 n번째 프레임의 화상을 표시한 후, 수직 공백 구간 내의 시간동안 블랙 화상을 표시하는 단계; 및n+1번째 프레임의 화상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 동영상 구현시 화질 향상 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 블랙 화상을 표시하는 단계는,수직 공백 구간 내의 시간동안 모든 화소에 대해 동시에 블랙 데이터를 공급함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 동영상 구현시 화질 향상 방법.
- 각 프레임의 끝을 나타내는 수직 동기 신호의 로우 논리 구간을 수직 공백 구간 범위 내에서 증가시키는 단계;n번째 프레임의 화상을 표시하는 단계;상기 n번째 프레임의 화상을 표시한 후, 증가된 수직 동기 신호의 로우 논리 구간 동안 블랙 화상을 표시하는 단계; 및n+1번째 프레임의 화상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 동영상 구현시 화질 향상 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 블랙 화상을 표시하는 단계는,증가된 수직 동기 신호의 로우 논리 구간 동안 모든 화소에 대해 동시에 블랙 데이터를 공급함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 동영상 구현시 화질 향상 방법.
- 각 프레임의 끝을 나타내는 수직 동기 신호의 로우 논리 구간을 수직 공백 구간 범위 내에서 증가시키는 단계;수직 교차하는 게이트 배선과 데이터 배선에 주사 신호와 화상 데이터를 인가하고, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차점에 형성된 박막 트랜지스터를 통해 각 화소를 스위칭하여 n번째 프레임의 화상을 표시하는 단계;상기 n번째 프레임의 화상을 표시한 후, 증가된 수직 동기 신호의 로우 논리 구간 동안 상기 박막 트랜지스터를 턴-온시키고, 각 화소에 블랙 데이터를 인가하는 단계; 및상기 게이트 배선과 데이터 배선에 주사 신호와 화상 데이터를 인가하고, 상기 박막 트랜지스터를 통해 각 화소를 스위칭하여 n+1번째 프레임의 화상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 동영상 구현시 화질 향상 방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 화소에 블랙 데이터를 인가하는 단계는,증가된 수직 동기 신호의 로우 논리 구간 동안 모든 화소에 대해 동시에 블랙 데이터를 인가함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 동영상 구현시 화질 향상 방법.
- 종횡으로 배열된 데이터 배선 및 게이트 배선;상기 데이터 배선 및 게이트 배선의 교차점에 형성되어 각 화소를 스위칭하는 박막 트랜지스터;수직 동기 신호의 로우 논리 구간을 수직 공백 구간 범위 내에서 증가시키는 타이밍 컨트롤러;상기 게이트 배선에 매 프레임 별로 순차적으로 주사 신호를 인가하고, 증가된 로우 논리 구간에 모든 게이트 배선에 펄스를 인가하여 상기 박막 트랜지스터를 동시에 턴-온시키는 게이트 드라이버 집적회로; 및상기 게이트 드라이버 집적회로와 동기되어 매 프레임 별로 화상이 표시될 수 있도록 데이터 배선들에 화상 데이터를 인가하고, 상기 증가된 로우 논리 구간에 상기 데이터 배선들에 블랙 데이터를 인가하는 데이터 드라이버 집적회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 구현시 화질을 향상시키는 액정표시장치.
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