KR100660532B1 - 평판 디스플레이 장치 및 이의 계조전압 발생 방법 - Google Patents

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Abstract

여기에 개시되는 평판 디스플레이 장치의 계조전압 발생회로는 전압 분배부, 최저 계조전압 구동부, 중간 계조전압 구동부, 최고 계조전압 구동부를 포함한다.소스 드라이버가 화상 데이터 신호에 응답해서 복수개의 계조전압 중 하나를 선택하여 평판 디스플레이 패널의 화소들에 인가할때 최고 계조전압 발생시에는 접지 전압을, 최저 계조 전압을 발생시에는 전원 전압을 구동하도록한다. 액정에 가해지는 전압을 기존보다 크게함으로써 액정의 최고 투과도와 최소 투과도 사이의 변화시간을 빠르게 할 수 있다.

Description

평판 디스플레이 장치 및 이의 계조전압 발생 방법{FLAT DISPLAY DEVICE AND METHOD OF VOLTAGE GENERATING FOR GRAY SCALE LEVEL IN FLAT DISPLAY DEVICE}
도 1은 액정의 전압과 투과율간의 특성 곡선;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 보여주는 블럭도; 그리고
도 3은 도 2의 계조전압 발생회로의 상세 회로도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
10 : 계조전압 발생회로 20 : 소스 드라이버
30 : 디스 플레이 패널
본 발명은 평판 디스플레이 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 화상 신호의 투과도에 해당하는 계조전압을 생성하는 계조전압 발생회로에 관한 것이다.
일반적으로 평판 디스플레이 장치는 외부에서 화상 신호가 입력되면 소스 드라이버에서 아날로그 신호로 변환하여 평판 디스플레이 패널의 화소들에 인가한다. 이러한 아날로그 신호의 전압레벨에 따라 빛의 투과도가 변화되는데 이 때, 몇 단계로 빛의 투과도를 제어할 수 있느냐에 따라 표현 가능한 색의 수가 결정된다. 빛 의 투과도를 최대로 하면 흰색이 되고 빛의 투과도를 최소로 하면 검정색이 되므로 그 사이 각각의 투과도에 해당하는 전압들을 조합하면 여러 가지 색의 표현이 가능해진다. 이러한 투과도에 해당하는 각각의 전압을 계조전압이라하고 소스 드라이버에 입력된 디지탈 화상 신호의 N 비트 조합수에 맞는 계조 전압들을 기 생성시켜 사용한다. 예를 들어 외부로부터 6비트로 구성된 디지털 화상 신호가 입력된다면, 투과도에 따라 64개(2의 6승개)의 계조 전압을 미리 생성하여 해당 디지털 조합에맞는 계조전압을 발생시키면 다양한 색감의 표현이 가능해지는 것이다.
Ton = η/ Δε(E2 - Ec2), Ec2 = (π/ d)2 K (1)
Toff = d2 η/ π2 K, K = K1 + 0.25 (K3 - 2K2 ) (2)
평판 디스플레이 장치의 동화상 표시에 있어 최고 투과도와 최소 투과도간의변화시간이 매우 중요해 진다. 식(1), (2)는 투과도가 100%에서 0%로 변화하는 시간 Ton 과 투과도가 0%에서 100%로 변화하는 시간 Toff 에 관한 것으로 η은 액정의 회전점도, d 는 화소의 CELL GAP, Δε은 유전체의 유전율 이방성, E 는 액정에 인가하는 인가전압, Ec 는 문턱전압, K 는 액정의 탄성계수를 나타낸다. 식(1), (2)에서 알 수 있듯이 투과도 변화시간(Ton, Toff)은 디스플레이 패널내의 액정을 점도가 낮은 재료로 대체하거나 화소의 CELL GAP을 감소시킴으로써 개선할 수 있다. 그러나 점도가 낮은 액정을 사용할 경우 액정의 유전율 이방성이 감소하여 구동전압이 증가하고, 액정재료의 온도범위 저하 등의 문제를 야기한다. 화소의 CELL GAP을 감소시키는 방법은 양산시 수율문제가 생기고, 그에 해당하는 고굴절율이방성 액정재료를 개발하여야 한다. 따라서, 기존의 공정을 유지하면서 투과도에 대한 변화시간(Ton, Toff)을 개선하는 방법은 계조 전압을 변화시켜서 인가하는 전압을 크게하는 것이다.
도 1은 액정에 가해지는 전압에 따른 투과 특성을 나타낸 그림이다.
그레이 스케일(Gray scale)이란 인간의 시각이 느끼는 빛의 양을 단계적으로 나눈 것으로 액정이 빛을 투과시키는 정도를 인위적으로 조절함으로써 화상을 표시하고 이러한 조절수단으로 전압을 사용하게 되는데 일반적으로 액정의 빛에 대한 투과도는 액정을 통과하는 전압의 세기에 따라 일정한 관계를 가지고 변화하게 된다. 도 1에서 Gray1' 지점은 투과도가 100%이고 Gray64' 지점의 경우는 투과도가 0%에 가까운 곳으로 Gray1' 지점의 인가전압은 0V, Gray64' 지점은 5V 이다. 평판 디스플레이 장치에서 전원전압을 저항들로 전압 분배하여 계조전압들을 생성하는 과정에서 최대 투과도와 최소 투과도에 인가되는 전압은 다소 차이가 생긴다. 투과도가 최대일때는 Gray1 근처의 전압이, 투과도가 최소일때는 Gray64 근처의 전압이 인가된다. 실제로 Gray1 지점에 해당하는 계조전압은 대략 0.7V 정도이고 Gray64 지점에 해당하는 계조전압은 대략 4V 정도이다. 따라서 계조전압의 차이로 인해 최고 투과도와 최소 투과도간의 변화시간(Ton, Toff)에도 차이가 생긴다.
최고 투과도에 해당하는 계조 전압을 접지 전압으로 구동하고, 최저 투과도에 해당하는 계조 전압을 전원 전압으로 구동하여 액정에 가해지는 전압을 기존보 다 크게함으로써 최고 투과도와 최소 투과도간의 변화시간을 빠르게 하는 것이다.
(구성)
본 발명의 특징에 따르면, 복수의 화소들을 갖는 평판 디스플레이 패널과; 상기 화소들의 투과도를 결정하는 복수의 계조전압을 발생하는 계조전압 발생회로 및; 외부로부터 인가되는 화상 데이터 신호에 응답해서 상기 복수의 계조전압 중 하나를 선택하여 상기 평판 디스플레이 패널로 제공하는 소스 드라이버를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 계조전압 발생회로는,
제 1 및 제 2 기준전압간의 전위차를 분할하여 복수의 분배전압들을 발생하는 전압 분배부와; 접지전압을 이용하여 상기 최고 계조전압을 구동하는 제 1 계조전압 구동부와; 상기 분배전압들을 이용하여 복수의 중간 계조전압들을 구동하는 제 2 계조전압 구동부 및; 전원전압을 이용하여 상기 최저 계조전압을 발생하는 제 3 계조전압 구동부를 포함한다.
(작용)
이러한 장치에 의하면 최고 계조전압을 접지전압으로, 최저 계조전압을 전원 전압으로 구동할 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명에 따른 평판 디스플레이 장치의 실시예들이 참조 도면에 의거하여 상세히 설명된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 보여주는 블럭도이다. 도 2를 참조하여, 본 실시예의 평판 디스플레이 장치는 계조전압 발생회로(10), 소스 드라이버(20), 평판 디스 플레이 패널(30)로 구성된다.
계조전압 발생회로(10)는 각각의 투과율에 해당하는 계조전압들(VG1 ~ VGn)을 발생시킨다. Red, Green, Blue 의 화상 신호들은 투과율에 대한 정보를 가진 디지털 신호들이고 화상 신호가 소스 드라이버(20)에 입력되면 신호들의 투과도에 해당하는 계조전압으로 변환된 아날로그 화상신호(Vang)를 디스 플레이 패널(30)에 인가한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 2의 계조전압 발생회로(10)의 상세 회로도이다. 도 3을 참조하면, 전압 분배부(11), 최저 계조전압 구동부(12), 중간 계조전압 구동부(13), 최고 계조전압 구동부(14)로 구성된다.
전압 분배부(10)는 전원전압(RVdd)단자에 커패시터(C1)와 전원접압(RVdd)을 복수개의 전압으로 분배하는 저항들(R0, R1, R2, R3 ... Rn-1, Rn)이 병렬 연결되어 있다. 커패시터(C1)는 접지전압(Vss)단자에 연결되고 전원전압(RVdd)을 전압 분배하는 저항들(R0, R1, R2, R3 ... Rn-1, Rn)은 서로 직렬연결 되어있고 끝단의 저항(Rn)은 접지전압(Vss)단자와 연결된 커패시터(Cn)와 직렬 연결된다.
최저 계조전압 구동부(12)는 연산 증폭기(OP1)의 (-)전압 입력단을 연산 증폭기(OP1)의 출력단에 연결하고 연산 증폭기(OP1)의 출력단에는 커패시터(CG1)가 연결되고 커패시터(CG1)는 접지전압(Vss)단자에 연결된다.
중간 계조전압 구동부(13)는 최저 투과도와 최고 투과도 사이의 투과도들을 표시하는 계조전압들을 구동시키는 부분으로 연산 증폭기(OP2)의 (+)전압 입력단에는 접지전압(Vss)단자를 연결하는 커패시터(C2)가 연결되고, 전압 분배부(10)의 N2 노드에 연결된다. 연산 증폭기(OP2)의 출력단에는 커패시터(CG2)가 연결되고 커패시터(CG2)는 접지접압(Vss)단자에 연결된다. 연산 증폭기(OP3)의 (+)전압 입력단에는 접지전압(Vss)단자를 연결하는 커패시터(C3)가 연결되고, 전압 분배부(10)의 N3 노드에 연결된다. 연산 증폭기(OP3)의 출력단에는 커패시터(CG3)가 연결되고 커패시터(CG3)는 접지접압(Vss)단자에 연결된다. 연산 증폭기(OPn-1)까지 위와 같은 방법으로 연결된다.
최고 계조전압 구동부(14)는 연산 증폭기(OPn)의 출력단에 커패시터(CGN)가 연결되고 커패시터(CGN)는 접지전압(Vss)단자에 연결된다.
회로의 동작을 보면 다음과 같다. 입력된 화상 신호가 최저의 투과도로 디스플레이 패널에 인가될때는 최저 계조전압 구동부(12)의 입력단(VH)에 전원 전압(RVdd)을 입력한다. 연산 증폭기(OP1)를 거쳐서 전원전압(RVdd)을 최저 계조전압으로 사용한다. 반대로 입력된 화상신호가 최고의 투과도로 디스플레이 패널에 인가될때는 최고 계조전압 구동부(14)의 입력단(VL)에 접지전압(Vss)을 입력한다. 연산 증폭기(OPn)를 거처서 접지전압(Vss)을 최고 계조전압으로 사용한다. 전압 분배부(11)는 전원전압(RVdd)을 저항들(R0, R1, R2, R3 ... Rn)에 의해 복수개의 전 압으로 분배한다. 노드들(N2, N3 ... Nn-1)에는 순차적으로 전압차이가 생기고 중간 계조전압 구동부(13)에서는 전압 분배부(11)의 노드들(N2, N3 ... Nn-1)의 전압을 이용하여 최저 투과도와 최고 투과도 사이의 각 투과도에 해당하는 계조전압들을 발생시킨다.
액정의 종류에 따라 화소에 직접 전압을 인가하였을때와 실제 디스플레이 패널내에서의 투과도 변화시간(Ton, Toff) 비교를 표 1 에 나타내었다.
실제 디스플레이 패널에 가해지는 최저 투과도와 최고 투과도에 대한 계조전압과 화소에 가해지는 전압간에는 차이가 있기 때문에 투과도 변화시간에 차이가 생긴다. 본 발명에서 제시한 것처럼 최저 계조전압을 전원전압으로, 최고 계조전압을 접지 전압으로 구동하면 전압간의 차이를 줄임으로써 투과도 변화시간(Ton, Toff)에 대한 시간의 차이는 개선되어질 것이다.
[표 1]
화소와 디스플레이 패널 에서의 투과도 변화시간(Ton, Toff) 차이
조건 화소 디스플레이패널
Ton(ms) Toff(ms) Ton(ms) Toff(ms)
MLC6418 2.9 15.9 ∼10 ∼25
ZSM5282 1.6 4.2 4.8 7.1
최고 투과도에 해당하는 계조 전압을 접지 전압으로 구동하고, 최저 투과도에 해당하는 계조 전압을 전원 전압으로 구동하여 액정의 투과도 변화시간을 빠르게 조정함으로써 평판 디스플레이 장치의 동화상 표시가 빨라진다.

Claims (8)

  1. 평판 디스플레이 장치에 있어서:
    복수의 화소들을 갖는 평판 디스플레이 패널과;
    상기 화소들의 투과도를 결정하는 복수의 계조전압을 발생하는 계조전압 발생회로 및;
    외부로부터 인가되는 화상 데이터 신호에 응답해서 상기 복수의 계조전압 중 하나를 선택하여 상기 평판 디스플레이 패널로 제공하는 소스 드라이버를 포함하되,
    상기 계조전압 발생회로는 접지전압 레벨의 최고 계조전압 및 전원전압 레벨의 최저 계조전압을 발생시키는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 계조전압 발생회로는,
    제 1 및 제 2 기준전압간의 전위차를 분할하여 복수의 분배전압들을 발생하는 전압 분배부와
    접지전압을 이용하여 상기 최고 계조전압을 구동하는 제 1 계조전압 구동부와,
    상기 분배전압들을 이용하여 복수의 중간 계조전압들을 구동하는 제 2 계조전압 구동부 및,
    전원전압을 이용하여 상기 최저 계조전압을 발생하는 제 3 계조전압 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    최저의 투과도로 상기 평판 디스플레이 패널이 구동되어야 함을 상기 화상 데이터 신호가 나타낼 때, 상기 소오스 드라이버는 상기 전원 전압 레벨의 최저 계조전압을 선택하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    최고의 투과도로 상기 평판 디스플레이 패널이 구동되어야 함을 상기 화상 데이터 신호가 나타낼 때, 상기 소오스 드라이버는 상기 접지 전압 레벨의 최고 계조전압을 선택하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  5. 복수의 화소들이 형성된 평판 디스플레이 패널을 구비한 평판 디스플레이 장치의 계조 전압 발생 방법에 있어서:
    전원 전압에 응답하여 복수의 계조전압을 발생하고;
    외부로부터 인가되는 화상 데이터 신호에 응답해서 상기 복수의 계조전압 중 하나를 선택하여 상기 평판 디스플레이 패널로 인가하되,
    상기 복수의 계조전압 중 최고 계조전압은 접지전압 레벨을 갖고, 상기 복수의 계조전압 중 최저 계조전압은 전원전압 레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치의 계조 전압 발생 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 계조전압은 상기 최저 계조전압, 상기 최고 계조전압, 그리고 상기 최저 계조전압과 상기 최고 계조전압 사이에 분포된 복수의 중간 계조전압들을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치의 계조 전압 발생 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    최저의 투과도로 상기 평판 디스플레이 패널이 구동되어야 함을 상기 화상 데이터 신호가 나타낼 때, 상기 전원 전압 레벨의 최저 계조전압이 선택되어 상기 평판 디스플레이 패널에 인가되는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치의 계조 전압 발생 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    최고의 투과도로 상기 평판 디스플레이 패널이 구동되어야 함을 상기 화상 데이터 신호가 나타낼 때, 상기 접지 전압 레벨의 최고 계조전압이 선택되어 상기 평판 디스플레이 패널에 인가되는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이의 계조 전압 발생 방법.
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