KR20080054661A - 표시 장치의 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다. 상기 구동 장치는 제1 프레임 주파수를 갖는 제1 프레임 단위로 영상 신호가 입력되는 신호 처리부, 복수의 프레임 메모리, 상기 복수의 화소에 빛을 공급하는 복수의 광원을 구비한 광원부, 그리고 출력 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부를 포함한다. 상기 신호 처리부는 제1 프레임 단위로 입력되는 상기 영상 신호를 상기 복수의 프레임 메모리에 순차적으로 기억하고, 제2 프레임 주파수를 갖는 제2 프레임 단위로 상기 복수의 프레임 메모리 중 서로 상이한 적어도 두 개의 프레임 메모리로부터 상기 영상 신호를 판독하여 두 개의 프레임 중 하나의 프레임에서 선택된 영상 신호를 상기 출력 영상 신호로서 상기 데이터 구동부에 전달한다. 색 왜곡 현상이 줄어들고 플리커 현상이 감소하여 화질이 향상된다.
Figure P1020060126923
액정표시장치, 시분할, 임펄시브, 필드순차구동방식, 프레임주파수변경, FRC, 잉여프레임

Description

표시 장치의 구동 장치 {DRIVING APPARATUS OF DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호 제어부의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 메모리부의 동작 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호 처리부에 대한 동작 순서도이다.
도 6(a) 내지 도 6(d)는 시간 변화에 따른 영상의 표시 형태에 따른 색 왜곡의 발생 정도를 나타내는 도면이다.
*도면 부호에 대한 설명*
3: 액정층 100, 200: 기판
270: 공통전극 300: 액정 표시판 조립체
400: 게이트 구동부 500: 데이터 구동부
600: 신호 제어부 610: 신호 처리부
620: 메모리부 621-624: 프레임 메모리
800: 계조 전압 생성부 PX: 화소
G1-Gn: 게이트선 D1-Dm: 데이터선
Clc:액정 축전기 Cst: 유지 축전기
Q: 스위칭 소자 CONT1: 게이트 제어 신호
ONT2: .데이터 제어 신호 CONT3: 광원 제어 신호
STV: 수직동기시작 신호 Vcom: 공통 전압
Von: 게이트 온 전압 Voff; 게이트 오프 전압
OE: .출력 인에이블 신호 LOAD: 로드 신호
HCLK: 데이터 클록 신호 RVS: 반전신호
DAT: 영상 데이터 RL, GL, BL: 광원부
본 발명은 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다.
일반적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압 을 인가 받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극과 공통 전극 및 그 사이의 액정층은 회로적으로 볼 때 액정 축전기를 이루며, 액정 축전기는 이에 연결된 스위칭 소자와 함께 화소를 이루는 기본 단위가 된다.
이러한 액정 표시 장치에서는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다.
액정 표시 장치에서 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색의 삼원색이나 적색, 녹색, 청색, 및 백색 등과 같이 삼원색 이외에 하나 이상의 기본색이 추가될 수 있다.
공간 분할 방식의 경우에는 기본색의 색 필터를 화소 전극에 대응하는 영역에 각각 장착하여 색상을 표시할 수 있도록 한다. 이 경우 발광 다이오드(LED), 냉음극 형광 램프(CCFL, cold cathode fluorescent lamp) 등의 백색 광원으로부터의 빛을 액정층과 색 필터를 통과시켜 해당하는 색을 표시할 수 있다.
시간 분할 방식의 경우에는 기본색의 광원(발광 다이오드 또는 형광 램프)을 따로 설치하여 액정 표시 장치의 색상을 구현한다.
기본색이 삼원색일 경우, 시간 분할 방식은, 한 프레임 동안, 모든 화소에 차례로 적색용 데이터 전압을 인가한 후 적색 광원을 점등시키고, 다시 모든 화소에 녹색용 데이터 전압을 인가하고 녹색 광원을 점등시킨 후, 마지막으로 다시 한번 모든 화소에 청색용 데이터 전압을 인가한 후 청색 광원을 점등시킨다.
따라서 시간 분할 방식의 경우, 한 프레임은 각각 적색, 녹색 및 청색 광원을 점등시키기 위한 세 개의 구간[서브 프레임(sub-frame)]으로 나눠지고, 각 서브 프레임 동안 모든 데이터 전압이 인가된 후 광원의 점등이 이루어진다.
하지만 이러한 방식들을 이용하여 원하는 영상을 표시할 경우, 인접한 화소들간의 휘도 차이나 신호의 주파수 등에 의해 플리커(flicker) 등의 문제가 발생하여 액정 표시 장치의 화질이 나빠진다. 특히 주변 화소들간의 휘도 차이가 클 경우 플리커 발생 정도가 증가하므로, 적색, 녹색, 청색 및 백색의 4색을 이용하여 영상을 표시할 때, 표현 가능한 최저 휘도와 최고 휘도 사이의 차이가 크게 발생하므로, 플리커 현상은 더욱더 심화된다.
또한, 동일한 프레임의 화소가 적색, 녹색 및 청색과 같은 기본색을 공간적, 시간적으로 합해져 정상적으로 색 표시가 구현되지만 서로 다른 프레임 동안 표시되는 색상이 서로 혼합되어 원치 않은 색 표시가 이루어지는 색 왜곡(color breakup) 현상이 발생한다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 표시 장치의 화질을 향상시키는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 구동 장치는 복수의 화소를 구비하는 표시 장치의 구동 장치로서, 제1 프레임 주파수를 갖는 제1 프레임 단위로 영상 신호가 입력되는 신호 처리부, 복수의 프레임 메모리, 상기 복수의 화소에 빛을 공급하는 복수의 광원을 구비한 광원부, 그리고 출력 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 신호 처리부는 제1 프레임 단위로 입력되는 상기 영상 신호를 상기 복수의 프레임 메모리에 순차적으로 기억하고, 제2 프레임 주파수를 갖는 제2 프레임 단위로 상기 복수의 프레임 메모리 중 서로 상이한 적어도 두 개의 프레임 메모리로부터 상기 영상 신호를 판독하여 두 개의 프레임 중 하나의 프레임에서 선택된 영상 신호를 상기 출력 영상 신호로서 상기 데이터 구동부에 전달한다.
상기 제1 프레임 주파수의 크기는 상기 제2 프레임 주파수의 크기보다 작은 것이 좋다.
소정 개수의 제1 프레임마다 하나의 제2 프레임 주파수를 갖는 잉여 프레임이 생성되고, 상기 신호 처리부는 상기 잉여 프레임 동안 두 개의 프레임 메모리로부터 상기 영상 신호를 판독할 수 있다.
상기 제1 프레임 주파수는 약 60Hz이고, 상기 제2 프레임 주파수는 약 90Hz일 수 있다.
상기 신호 처리부는 상기 잉여 프레임 동안 상기 두 개의 프레임 메모리로부터 판독된 두 영상 신호를 서로 비교하여 차이값을 산출하고, 상기 산출된 차이값이 설정값보다 큰 경우, 소정의 계조를 갖는 영상 신호를 출력 영상 신호로서 설정 하는 것이 바람직하다.
상기 소정의 계조는 블랙 계조인 것이 좋다.
상기 영상 신호는 복수의 기본색에 각각 대응하는 영상 신호를 포함하고, 상기 신호 처리부는 상기 제2 프레임을 복수의 서브 프레임으로 분할하고, 각 서브 프레임 동안 상기 기본색 중 하나에 해당하는 영상 신호를 상기 데이터 구동부로 전달하는 것이 좋다.
상기 복수의 광원은 상기 복수의 기본색을 각각 발광할 수 있다.
인접한 서브 프레임동안 공급되는 빛의 색상은 서로 상이한 것이 바람직하다.
상기 영상 신호는 제1 기본색에 각각 대응하는 영상 신호를 포함할 수 있고, 상기 제1 기본색은 적색, 녹색 및 청색일 수 있다.
상기 신호 처리부는 상기 제1 기본색에 각각 대응하는 상기 영상 신호를 제2 기본색에 각각 대응하는 영상 신호로 변환하여 상기 프레임 메모리에 기억할 수 있고, 상기 제2 기본색은 적색, 녹색, 청색 및 백색일 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 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 표시 장치에 대한 한 실시예인 액정 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호 제어부의 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300), 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 계조 전압 생성부(800), 백라이트부(900), 광원 제어부(910), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
도 1을 참고하면, 액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(signal line)(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한 다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2,..., n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2,..., m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi, Dj)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 유지 축전기(Cst)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)와 연결되어 있다.
액정 축전기(Clc)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)와 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(191, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.
액정 축전기(Clc)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Cst)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(Cst)는 화소 전극(191)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
액정 표시판 조립체(300)에는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 구비되어 있다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 전체 계조 전압 또는 한정된 수효의 계조 전압(앞으로 "기준 계조 전압"이라 한다)을 생성한다. (기준) 계조 전압은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지는 것과 음의 값을 가지는 것을 포함할 수 있다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 전압으로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. . 그러나 계조 전압 생성부(800)가 계조 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 한정된 수효의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 원하는 데이터 전압을 생성 한다.
백라이트부(900)는 액정 표시판 조립체(300)의 측면 또는 뒷면에 장착되며 적색 광원부(RL), 녹색 광원부(GL) 및 청색 광원부(BL)를 구비하고 있다. 이때, 각 광원부(RL, GL, BL)는 적어도 하나의 광원을 포함하고, 이때, 광원은 적색, 녹색, 또는 청색 발광 다이오드일 수 있다.
광원 제어부(910)는 광원부(RL, GL, BL)의 점멸을 제어하는 광원 제어 신호를 출력한다.
도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 신호 제어부(600)는 신호 처리부(610)와 메모리부(620)를 포함하고, 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500) 및 광원 제어부(910) 등을 제어한다. 메모리부(620)는 신호 처리부(610)에 연결되어 있는 복수의, 예를 들어 4개의 프레임 메모리(621-624)를 구비한다. 메모리부(620)의 각 프레임 메모리(신621-624)는 신호 처리부(610)에서 출력되는 영상 신호는 프레임 단위로 기억한다. 도 1과는 달리, 메모리부(620)는 신호 제어부(600) 외부에 장착될 수 있다.
이러한 구동 장치(400, 500, 600, 800, 910) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와 는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 600, 800, 910)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 600, 800, 910)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)의 신호 처리부(610)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 영상 신호(R, G, B)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들면 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26) 개의 계조(gray)를 가지고 있다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)의 신호 처리부(610)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한다.
즉, 신호 제어부(600)의 신호 처리부(610)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 3색 입력 영상 신호(R, G, B)를 4색 영상 신호(R', G', B', W)로 변환한 후, 메모리부(620)의 각 프레임 메모리(621-624)에 순차적으로 기록한다. 그런 다음, 신호 제어부(600)의 신호 처리부(610)는 프레임 주파수를 변경하여 프레임 메모리(621-624) 중 두 개의 인접한 프레임 메모리에 기억된 영상 신호(R', G', B', W)를 동시에 읽어 들인 후 하나의 영상 신호(R', G', B', W)를 선택하고, 이때, 두 영상 신호의 크기 차이에 따라 블랙 계조의 영상 신호가 선택될 수 있다. 이러한 신호 제어부(600)의 신호 처리부(610)와 메모리부(620)의 동작은 다음에 좀더 상세하게 설명한다.
또한 신호 제어부(600)의 신호 처리부(610)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1), 데이터 제어 신호(CONT2) 및 광원 제어 신호(CONT3) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보내며, 광원 제어 신호(CONT3)는 광원 제어부(910)로 내보낸다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 아날로그 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 아날로그 데이터 전압의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극 성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
광원 제어 신호(CONT3)는 게이트 신호 등에 기초하여 각 광원부(RL, GL, BL)을 해당 시기에 점등하거나 소등하는 적색, 녹색 및 청색 광원 제어 신호를 포함한다.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 한 프레임 동안 네 번의 데이터 주사 동작을 실시한다. 즉, 데이터 구동부(500)는 한 프레임 내에 포함되는 각 적색용 서브 프레임, 녹색용 서브 프레임, 청색용 서브 프레임 및 백색용 서브 프레임 동안 한 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 신호로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 이때, 각 적색, 녹색, 청색용 및 백색용 서브 프레임 동안에는 메모리부(620)의 해당 프레임 메모리(621-624)에 기억되어 있는 해당 색상용 디지털 영상 신호(DAT), 즉, 적색, 녹색, 청색 또는 백색용 디지털 영상 신호(DAT)가 데이터 구동부(500)에 인가되거나, 적색, 녹색, 청색 또는 백색용 디지털 영상 신호(DAT) 대신에 블랙 계조용 디지털 영상 신호(DAT)가 데이터 구동부(500)에 인가된다. 이처럼, 한 프레임은 모두 네 개의 서브 프레임 (적색, 녹색, 청색 및 백색용 서브 프레임)으로 나눠지고, 모든 서브 프레임의 시간은 모두 동일하지만, 모두 상이하거나 일부만 상이할 수 있다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1) 에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다.
그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 전압이 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
화소(PX)에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(Clc)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판 조립체(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타나며, 이를 통해 화소(PX)는 영상 신호(DAT)의 계조가 나타내는 휘도를 표시한다.
1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소(PX)에 데이터 신호를 인가한다. 각 서브 프레임동안 모든 화소에 데이터 전압이 인가되면, 광원 제어부(910)는, 광원 제어 신호(CONT3)에 기초하여 해당 광원부(RL, GL, BL)을 점등시킨다. 이때, 백색용 서브 프레임 동안 백색용 데이터 전압이 모두 화소에 인가될 경우, 광원 제어부(910)는 광원부(RL, GL, BL)를 모두 점등시켜 백색 광이 발광될 수 있도록 한다.
이로 인해, 각 서브 프레임 동안 순차적으로 적색, 녹색, 청색 및 백색의 빛을 공급하여 한 프레임의 영상을 표시한다
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 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 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).
다음, 도 4 및 도 5과 도 1 및 도 3을 다시 참고하여 신호 제어부(600)의 신호 처리부(610)와 메모리부(620)의 동작을 좀더 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 메모리부의 동작 타이밍도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호 처리부에 대한 동작 순서도이다.
신호 제어부(600)의 신호 처리부(610)에 인가되는 수직 동기 신호(Vsync)는 약 60Hz의 주파수이다. 따라서 신호 처리부(610)는 약 60Hz의 입력 주파수로 한 프레임 동안 3색 입력 영상 신호(R, G, B)가 입력되면 이를 판독하여(S11), 적색, 녹색, 청색 및 백색의 4색 영상 신호(R', G', B', W)로 변환한다(S12).
이를 위해, 신호 처리부(610)는 3색 입력 영상 신호(R, G, B)를 그 계조에 따라 정렬하고, 이때, 가장 낮은 계조를 갖는 영상 신호를 백색 영상 신호(W)로 정한다. 그런 다음, 각 입력 영상 신호(R, G, B)의 계조에서 백색 영상 신호(W)의 계조를 감산하여, 산출된 계조를 갖는 입력 영상 신호(R, G, B)를 각각 새로운 영 상 신호(R', G', B')로 결정한다. 이러한 백색 영상 신호(W)의 산출 방법에 의해, 새롭게 산출된 적색, 녹색 및 청색 영상 신호(R', G', B') 중 하나는 "0" 계조를 가진다. 본 실시예에서, 이러한 방법을 통해 같이 3색 영상 신호(R, G, B)를 4색 영상 신호(R', G', B', W)로 변환하였지만, 이에 한정되지 않고 다른 방식을 이용하여 4색 영상 신호(R', G', B', W)를 산출할 수 있다.
3색 영상 신호(R, G, B)를 이용하여 4색 영상 신호(R', G', B', W)를 산출한 후, 신호 처리부(610)는 메모리부(620)의 각 메모리(621-624)에 한 프레임분의 4색 영상 신호(R', G', B', W)를 차례로 기록한다(S13). 예를 들어, "쓰기 1" 구간에서 메모리부(620)의 첫 번째 메모리(621)에 4색 영상 신호(R', G', B', W)가 쓰여지고, "쓰기 2" 구간에서 메모리부(620)의 두 번째 메모리(622)에 4색 영상 신호(R', G', B', W)가 쓰여지고, "쓰기 3" 구간에서 메모리부(620)의 세 번째 메모리(623)에 4색 영상 신호(R', G', B', W)가 쓰여지며, "쓰기 4" 구간에서 메모리부(620)의 네 번째 메모리(624)에 4색 영상 신호(R', G', B', W)가 쓰여진 후, 다시 첫 번째 메모리(621)에서부터 4색 영상 신호(R', G', B', W)가 쓰여진다.
각 프레임 메모리(621-624)에 4색 영상 신호(R', G', B', W)를 기록할 때, 신호 처리부(610)는 각 프레임 메모리(621-624)의 영역을 4등분하여 각 영역에 적색, 녹색, 청색 및 백색 영상 신호(R', G', B', W)를 분리하여 기록한다.
이처럼, 4색 영상 신호(R', G', B', W)의 쓰기 동작이 이루어지는 동안, 신호 처리부(610)는 4개의 프레임 메모리(621-624) 중 복수 개, 즉 서로 인접한 프레임의 영상 신호(R', G', B', W)가 기억된 두 개의 프레임 메모리로부터 해당 영상 신호(R', G', B', W)를 읽어 들인다(S13). 이때, 동일한 하나의 프레임 메모리(621-624)에 대해서, 4색 영상 신호(R', G', B', W)의 쓰기 동작과 읽기 동작이 동시에 일어나지 않는다. 따라서 쓰기 동작이 이루어지는 하나의 프레임 메모리와 읽기 동작이 이루어지는 두 개의 프레임 메모리는 서로 상이하다.
읽기 동작 모드일 때, 신호 처리부(610)는 한 프레임에 대한 프레임 주파수(Vsync')를 수직 동기 신호(Vsync)의 주파수보다 약 1/2배 증가된 약 90Hz로 변환한다. 따라서, 읽기 동작 모드 시 쓰기 동작 모드일 때보다 처리 속도가 약 3/2배 증가하므로, 두 번의 쓰기 동작이 이루어질 때 세 번의 읽기 동작이 이루어진다.
즉, 도 4에 도시한 바와 같이, "쓰기 1" 구간 및 "쓰기 2 구간"에서 첫 번째 프레임 메모리(621)와 두 번째 프레임 메모리(622)에 대한 쓰기 동작이 차례로 이루어지는 동안, "읽기 2,3" 구간과 "제1 및 제2 읽기 3,4" 구간"에서 두 번째 및 세 번째 프레임 메모리(622, 623)에 대한 동시의 읽기 동작과 세 번째 및 네 번째 프레임 메모리(623, 624)에 대한 동시의 읽기 동작이 차례로 이루어진다. 이때 "제2 읽기 3,4 구간"에서 읽혀지는 프레임 메모리는 "제1 및 제2 읽기 3,4" 구간에서 읽혀진 프레임 메모리(623, 624)와 동일하고, 이 프레임은 프레임 주파수가 약 60Hz에서 약 90Hz로 증가함에 따라 생성된 잉여 프레임이다. 즉, 잉여 프레임에서는 바로 이전 프레임에서 읽었던 두 개의 프레임 메모리를 한번 더 읽는다. 따라서, 이미 설명한 것처럼, 본 실시예에서, 잉여 프레임은 두 프레임에 동안 두 번의 읽기 동작이 이루어진 후 하나씩 생성되어, 두 번의 쓰기 동작이 이루어질 때 세 번의 읽기 동작을 가능하게 한다.
이처럼, 두 개의 프레임 메모리에서 4색 영상 신호(R', G', B', W)가 동시에 판독되면, 신호 처리부(610)는 판독된 두 프레임 메모리의 4색 영상 신호(R', G', B', W)의 종류를 판단한다(S14)
즉, 신호 처리부(610)는 판독된 4색 영상 신호(R', G', B', W)가 잉여 프레임에서 읽힌 영상 신호인지를 판단하고(S14), 잉여 프레임에서 읽힌 영상 신호가 아닐 경우, 신호 처리부(610)는 두 프레임 메모리 중 하나의 프레임 메모리, 예를 들어 두 개의 프레임 메모리 중 앞선 프레임 메모리에서 읽힌 영상 신호(R', G', B', W)를 선택한다(S15). 하지만, 잉여 프레임을 무시할 때, 네 개의 프레임 메모리(621-624)에 기억된 영상 신호(R', G', B', W)가 순차적으로 선택되면 되므로, 이와는 달리 두 개의 프레임 메모리 중 뒤에 오는 프레임 메모리에서 읽힌 영상 신호(R', G', B', W)를 선택할 수 있다. 그런 다음, 신호 처리부(610)는 두 프레임 메모리에서 읽힌 영상 신호(R', G', B', W) 중에서 선택된 하나의 영상 신호를 해당 서브 프레임 동안 출력 영상 신호(DAT)로서 데이터 구동부(500)에 인가한다(S16).
이때, 한 프레임이 네 개의 서브 프레임으로 나눠져, 각각 적색, 녹색, 청색 및 백색 영상 신호(R', G', B', W)를 순차적으로 표시해야 하므로, 각 서브 프레임의 프레임 주파수는 약 360H가 된다. 이미 설명한 것처럼, 각 프레임 메모리(621-624)는 네 개의 영역으로 분리된 후, 각 영역에 적색, 녹색, 청색 및 백색 영상 신호(R', G', B', W)가 분리되어 기록되어 있으므로, 순차적으로 적색, 녹색, 청색 및 백색 영상 신호(R', G', B', W)가 해당 서브 프레임 동안 출력된다.
하지만, 판독된 영상 신호(R', G', B', W)가 잉여 프레임에서 읽힌 영상 신호일 경우(S14), 신호 처리부(610)는 두 프레임 메모리에서 판독된 영상 신호(R', G', B', W)를 비교하여(S17), 그 차이값이 설정값보다 큰지를 판단한다(S18). 차이값이 설정값보다 크거나 같으면(S19), 예를 들어, 인접한 두 프레임의 영상 신호 간의 계조 차이가 크게 발생하는 동영상일 경우, 신호 처리부(610)는 블랙 계조를 갖는 영상 신호를 출력 영상 신호(DAT)로서 데이터 구동부(500)에 전달한다(S16).
하지만, 차이값이 설정값보다 작으면(S18), 인접한 두 프레임의 영상 신호 간의 계조 차이가 크게 발생하는 정지 영상일 경우, 신호 처리부(610)는 두 프레임 메모리 중 하나의 프레임 메모리, 예를 들어 앞선 프레임 메모리에서 읽힌 영상 신호(R', G', B', W)를 선택한 후(S20), 출력 영상 신호(DAT)로서 데이터 구동부(500)에 전달한다(S16). 이미 설명한 것처럼, 두 프레임 메모리 중 뒤에 오는 프레임 메모리로부터 읽어온 영상 신호(R', G', B', W)를 선택할 수 있다.
이와 같이, 쓰기 동작이 이루어질 때의 프레임 주파수보다 읽기 동작이 이루어질 때의 프레임 주파수를 증가시켜, 읽기 동작을 추가로 실시할 수 있는 잉여 프레임을 생성한다. 그런 다음, 인접한 프레임간의 휘도 차이 등이 크게 발생하는 동영상 등을 표시할 때, 해당 화소의 계조를 블랙 계조로 하여 화소 단위로 임펄시브 구현을 행한다. 이로 인해, 액정의 느린 응답 속도로 인해 정해진 시간 동안 액정 축전기가 목표 전압으로 충전되지 못해 화면이 선명하지 못하고 흐릿해지는(blurring) 현상 등과 같은 색 왜곡(color breakup) 현상이 줄어들어 색 재현성 이 좋아지므로 표시 장치의 화질이 향상된다. 이에 더하여, 약 60Hz의 주파수로 신호 제어부(600)에 입력되는 영상 신호가 약 360Hz의 주파수로 데이터 구동부(500)에 인가되어 입력 주파수에 비해 출력 주파수가 약 4배 증가하므로, 주파수가 증가할수록 감소하는 플리커 현상이 크게 줄어든다.
다음, 도 6(a) 내지 도 6(d)를 참고로 하여, 본 실시예에 따라 영상을 표시할 때와 종래 기술에 따라 영상을 표시할 때 색 왜곡 발생 비교해본다.
도 6(a) 내지 도 6(d)는 시간 변화에 따른 영상의 표시 형태에 따른 색 왜곡의 발생 정도를 나타내는 도면으로서, 도 6(a)는 종래의 기술에 따라 약 60 Hz의 프레임 주파수에 기초하여 적색, 녹색 및 청색 영상 신호(R, G, B)에 의해 영상이 표시될 때의 색 왜곡 정도를 도시한 그래프이고, 도 6(b)는 본 발명의 한 실시예에 따라 약 90 Hz의 프레임 주파수에 기초하여 적색, 녹색 및 청색 영상 신호(R, G, B)에 의해 영상이 표시될 때의 색 왜곡 정도를 도시한 그래프이며, 도 6(c)는 본 발명의 한 실시예에 따라 잉여 프레임을 삽입할 경우, 적색, 녹색 및 청색 영상 신호(R, G, B)에 의해 영상이 표시될 때의 색 왜곡 정도를 도시한 그래프이고, 도 6(d)는 본 발명의 한 실시예에 따라 잉여 프레임에서의 영상 신호를 블랙 계조로 할 경우, 적색, 녹색 및 청색 영상 신호(R, G, B)에 의해 영상이 표시될 때의 왜곡 정도를 도시한 그래프이다. 여기서 도면 부호 "PB1", "PB2", "PB3", "PB2'" 및 "PB4"는 각각 단위 프레임에서 표시되는 임의의 한 화소에 대한 영상을 나타낸 것이다.
색 왜곡 정도는 프레임 주파수가 낮을수록 증가한다. 6의 (a)는 단위 프레 임 주파수가 약 60Hz일 때 임의의 한 화소에 대한 영상이 "PB2"에서 "PB1"로 변하는 것을 나타내고, 도 6(a)는 단위 프레임 주파수가 약 90Hz일 때 잉여 프레임이 삽입되고 임의의 한 화소에 대한 영상이 PB2-PB3-PB1로 변하는 것을 나타낸다. 따라서, 표시되는 영상 (PB1, PB2, PB3)의 경계면에서 두 가지 색상이 혼합되어 표시되는 부분(색 왜곡 부분)(B)이 도 6(a)보다 도 6(b)보다 넓음을 알 수 있다. 도 6(b)에서 영상 신호 블록(PB3)은 잉여 프레임에서 표시되는 영상 신호 블록이다.
또한, 도 6(c)처럼, 단위 프레임 주파수가 약 90Hz일 때 잉여 프레임이 삽입되고, 이 잉여 프레임에서 임의의 한 화소에 대한 영상이 이전 프레임에서의 영상과 동일하게 변할 경우(PB2-PB2'-PB1)에도 도 6(a)와 비교할 때보다 색 왜곡 부분(A)이 줄어듦을 알 수 있다. 도 6(c)와는 달리, 잉여 프레임에서의 영상이 다음 프레임에서의 영상과 동일할 경우에도 같은 결과가 발생한다.
더욱이, 도 6(d)처럼, 단위 프레임 주파수가 약 90Hz일 때 잉여 프레임이 삽입되고, 이 잉여 프레임일 때 임의의 한 화소에 대한 영상(PB4)이 블랙을 표현할 경우에 인접한 프레임간의 색 왜곡은 발생하지 않아 색 왜곡 부분(A)은 발생하지 않는다.
도 6(a) 내지 도 6(d)에서 "B"는 적색, 녹색 및 청색의 3색 영상 신호가 모두 혼합되어 색 왜곡이 발생하지 않는 부분이다.
본 발명의 실시예에서 신호 처리부가 3색 영상 신호를 4색 영상 신호로 변환한 후, 4색 영상 신호 각각을 해당 서브 프레임 동안 순차적으로 표시하였지만, 이에 한정되지 않고 3색 영상 신호를 이용하여 세 개의 서브 프레임 동안 해당 영상 신호를 순차적으로 표시하는 경우에도 적용 가능하다.
또한 본 실시예에서 분리적으로 분리된 네 개의 프레임 메모리를 이용하였지만, 이와는 달리, 하나의 메모리는 입출력 동작이 분리되는 네 개의 블록으로 분할하여, 영상 신호(R', G', B', W)의 읽기 및 쓰기 동작이 이루어질 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 복수의 프레임 메모리를 이용하고 쓰기 동작시의 프레임 주파수와 읽기 동작시의 프레임 주파수를 다르게 하여, 한번의 쓰기 동작과 두 번의 읽기 동작을 실시하며, 잉여 프레임을 발생시킨다. 잉여 프레임 동안 인접한 두 프레임의 영상 신호의 차이를 이용하여 블랙 계조를 표시하므로 화소 단위로 임펄시브 구현이 행해진다. 따라서 프레임간의 색 왜곡이 줄어들어 화질이 향상된다. 더욱이 입력 주파수보다 출력 주파수를 증가시키므로 플리커 현상 또한 줄어든다.
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 (13)

  1. 복수의 화소를 구비하는 표시 장치의 구동 장치로서,
    제1 프레임 주파수를 갖는 제1 프레임 단위로 영상 신호가 입력되는 신호 처리부,
    복수의 프레임 메모리,
    상기 복수의 화소에 빛을 공급하는 복수의 광원을 구비한 광원부, 그리고
    출력 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부
    를 포함하고,
    상기 신호 처리부는 제1 프레임 단위로 입력되는 상기 영상 신호를 상기 복수의 프레임 메모리에 순차적으로 기억하고, 제2 프레임 주파수를 갖는 제2 프레임 단위로 상기 복수의 프레임 메모리 중 서로 상이한 적어도 두 개의 프레임 메모리로부터 상기 영상 신호를 판독하여 두 개의 프레임 중 하나의 프레임에서 선택된 영상 신호를 상기 출력 영상 신호로서 상기 데이터 구동부에 전달하는
    표시 장치의 구동 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 프레임 주파수의 크기는 상기 제2 프레임 주파수의 크기보다 작은 표시 장치의 구동 장치.
  3. 제2항에서,
    소정 개수의 제1 프레임마다 하나의 제2 프레임 주파수를 갖는 잉여 프레임이 생성되고, 상기 신호 처리부는 상기 잉여 프레임 동안 두 개의 프레임 메모리로부터 상기 영상 신호를 판독하는 표시 장치의 구동 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 프레임 주파수는 약 60Hz이고, 상기 제2 프레임 주파수는 약 90Hz인 표시 장치의 구동 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 신호 처리부는 상기 잉여 프레임 동안 상기 두 개의 프레임 메모리로부터 판독된 두 영상 신호를 서로 비교하여 차이값을 산출하고, 상기 산출된 차이값이 설정값보다 큰 경우, 소정의 계조를 갖는 영상 신호를 출력 영상 신호로서 설정하는 표시 장치의 구동 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 소정의 계조는 블랙 계조인 표시 장치의 구동 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 영상 신호는 복수의 기본색에 각각 대응하는 영상 신호를 포함하고, 상기 신호 처리부는 상기 제2 프레임을 복수의 서브 프레임으로 분할하고, 각 서브 프레임 동안 상기 기본색 중 하나에 해당하는 영상 신호를 상기 데이터 구동부로 전달하는 표시 장치의 구동 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 복수의 광원은 상기 복수의 기본색을 각각 발광하는 표시 장치의 구동 장치.
  9. 제8항에서,
    인접한 서브 프레임동안 공급되는 빛의 색상은 서로 상이한 표시 장치의 구동 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 영상 신호는 제1 기본색에 각각 대응하는 영상 신호를 포함하는 표시 장치의 구동 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 기본색은 적색, 녹색 및 청색인 표시 장치의 구동 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 신호 처리부는 상기 제1 기본색에 각각 대응하는 상기 영상 신호를 제2 기본색에 각각 대응하는 영상 신호로 변환하여 상기 프레임 메모리에 기억하는 표시 장치의 구동 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 제2 기본색은 적색, 녹색, 청색 및 백색인 표시 장치의 구동 장치.
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