KR100685825B1 - 액정표시장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

액정표시장치 및 이의 구동 방법이 개시된다. 본 발명에 따르면, 리셋 구간 동안 순간 전압(impulse train)이 액정에 인가됨으로써, 저온 상태에서의 액정의 응답속도는 향상되고, 그 결과 상기 액정은 충분히 초기화되어 레드(R), 그린(G), 블루(B)가 혼색되어 나타나는 문제점은 해결된다.
액정표시장치, 리셋 전압, 순간 전압(impulse train)

Description

액정표시장치 및 이의 구동 방법{Liquid Crystal Display Device and Driving Method thereof}
도 1a는 종래의 리셋 신호를 이용한 액정표시장치의 소스 드라이버 출력 신호 및 광 투과율을 나타낸 도면이다.
도 1b는 저온에서 리셋 신호가 액정을 초기화시키지 못하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 소스 드라이버 출력 신호 및 광 투과율을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 도면이다.
본 발명은 액정표시장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 순간 전압(impulse train)을 리셋 신호로 화소 전극에 인가하는 필드 순차구동 액정표시장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정물질에 전계(electric field)를 인가하고 전계의 세기를 조절하여 외부의 광원으로부터 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상 신호를 얻는 표시장치이다.
이러한 액정표시장치는 휴대가 간편한 평판형 디스플레이 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.
일반적으로 상기 액정표시장치는 칼라 이미지를 표시하는 방식에 따라 칼라 필터 방식과 필드 순차 구동 방식의 2가지가 있다.
칼라 필터 방식의 액정표시장치는 두 기판 중 하나의 기판에 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 3원색으로 이루어진 칼라 필터층을 형성하고, 단일 광원을 조사한다. 이때 상기 컬러 필터층에 투과되는 상기 단일 광원으로부터 조사된 빛의 양을 조절하여 R, G, B의 색을 합성함으로써, 원하는 칼라가 디스플레이된다.
상술한 바와 같이 단일 광원과 3색 칼라 필터 층을 이용하여 화상을 표시하는 액정표시장치에 있어서, 레드(R), 그린(G), 블루(B) 각 영역 마다 각각 대응 하는 단위화소가 필요하므로 흑백을 표시하는 경우 보다 3배 많은 화소가 필요하게 된다. 따라서 고해상도의 화상을 얻기 위해서는 액정표시장치 패널의 정교한 제조기술이 요구된다.
또한 상기 액정표시장치는 기판에 별도의 컬라 필터 층을 형성해야 하는 제조상의 번거로움이 있으며, 컬라 필터 자체의 광 투과율이 낮으므로 휘도가 낮아 진다.
필드 순차구동 방식의 액정표시장치는 R, G, B 각 색의 독립된 광원을 순차 주기적으로 점등하고, 그 점등 주기에 동기하여 각 화소에 대응하는 색 신호를 인가 함으로써 풀 칼라(full color)의 화상을 얻는다. 즉, 상기 액정표시장치에 의하면, 하나의 화소를 R, G, B 단위 화소로 분활하지 않고, 하나의 프레임(frame)에 R, G, B 백라이트로부터 출력되는 R, G, B 3원색의 광을 시 분활적으로 순차 표시함으로써 눈의 잔상 효과를 이용하여 화상을 표시한다.
이러한 상기 필드 순차구동 방식은 아날로그 구동방식과 디지털 구동방식으로 구분할 수 있다.
아날로그 구동방식은 표시하고자 하는 계조 수에 대응하는 복수의 계조 신호을 설정하고, 상기 계조 신호 중 계조 데이터에 상응하는 하나의 계조 신호를 선택하여 선택된 계조 신호로 액정패널을 구동함으로써, 인가된 계조 신호에 대응하는 투과량으로 계조를 표시한다.
한편, 디지털 구동방식은 액정에 인가되는 구동 신호를 일정하게 하고, 신호인가 시간을 제어하여 계조표시를 수행한다. 상기 디지털 구동방식에 의하면, 상기 구동 신호를 일정하게 유지하고, 신호 인가 상태 및 신호 비인가 상태를 타이밍적으로 제어하여 상기 액정에 투과되는 누적광량을 조절함으로써 계조를 표시한다.
이러한 상기 필드 순차구동 액정표시장치에서, 이전 서브 필드 또는 이전 프레임에서 순차적으로 인가되는 계조 신호에 따른 액정의 응답은 현재 프레임의 계조 신호에 따른 액정의 응답에 영향을 준다. 즉, 현재 액정에 실제 공급되는 계조 신호는 현재 서브 필드에서 공급되는 계조 신호 뿐만 아니라 직전 서브 필드에서 공급되는 계조 신호에 의해서도 결정된다. 이는 빠른 동화상의 경우, 이전 프레임 또는 이전 서브 필드의 계조값이 현재 프레임 또는 현재 서브 필드의 계조값과 섞여서 흐릿한 화상이 나오는 블러링(blurring)을 발생시킨다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 리셋 신호를 이용한 필드 순차구동방식이 개시된다.
도 1a는 종래의 리셋 신호를 이용한 액정표시장치의 소스 드라이버 출력 신호 및 광 투과율을 나타낸 도면이다.
도 1a를 참조하면, 영상의 시간적 단위인 한 프레임(1 Frame)은 레드(R), 그린(G), 블루(B)에 해당하는 광을 표시하기 위한 각각의 서브 필드인 R 필드(1sF(R)), G 필드(2sF(G)), B 필드(3sF(B))를 가진다. 상기 각각의 서브 필드는 리셋 신호에 의해 액정을 초기화하기 위한 리셋 구간 (t31, t32, t33), 상기 초기화된액정에 데이터 신호를 인가하기 위한 데이터 구간(T31, T32, T33) 및 상기 데이터 신호가 인가되는 상기 액정에 광을 조사하는 단계로 이루어진다.
상기 리셋 신호에 의해, 상기 각 데이터 구간(T31 - T33)의 개시시점에서 액정의 상태는 모두 동일한 상태(예컨대, 광을 투과시키지 않는 블랙 상태, 즉 광투과율이 0인 상태)로 초기화 된다.
따라서, 상기 각 데이터 구간에서 상기 데이터 신호에 의해 액정이 구동될 때, 이전에 표시된 계조에 관계없이 액정의 상태가 모두 동일한 상태가 되기 때문 에 이전에 표시된 계조가 현재 계조 표시에 영향을 미치지 않게 된다.
그러나 저온에서는 액정의 응답속도가 느려지게 되어 기존의 방법으로는 액정을 충분히 초기화 할 수 없고, 직전에 표시된 계조가 현재 계조 표시에 영향을 준다.
도 1b는 저온에서 리셋 신호가 액정을 초기화시키지 못하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 1b를 참조하면, 영상의 시간적 단위인 한 프레임(1 Frame)은 레드(R), 그린(G), 블루(B)에 해당하는 광을 표시하기 위한 각각의 서브 필드인 R 필드(1sF(R)), G 필드(2sF(G)), B 필드(3sF(B))를 가진다. 상기 각각의 서브 필드는 리셋 신호에 의해 액정을 초기화하기 위한 리셋 구간 (t31, t32, t33), 초기화된 상기 액정에 데이터 신호를 인가하는 데이터 구간(T31, T32, T33) 및 상기 데이터 신호가 인가되는 상기 액정에 광을 조사하는 단계로 이루어진다.
그러나 액정이 정상적으로 동작할 때와 달리, 저온 상태에서는 액정의 응답속도가 느려지게 되어 액정은 충분히 초기화 되지 못하게 되고, 그 결과 직전에 표시된 계조가 현재 계조 표시에 영향을 주게 된다. 그 결과 이전 프레임 또는 이전 서브 필드의 계조 값이 현재 프레임 또는 현재 필드의 계조 값과 섞이어 흐릿한 화상이 나오는 블러링(blurring)을 발생시킨다는 문제점이 있다.
종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 리셋 구간에 순간 전압(impulse train)을 인가하여 액정의 응답속도를 향상시키고, 그 결과 저온에서 액정을 충분히 초기화하여, 계조 표현 능력을 향상시키는 필드 순차구동 액정표시장치 및 구동 방법을 제공하는데 있다.
상기의 문제를 달성하기 위한 본 발명은 복수개의 서브 필드로 구성되고, 상기 서브 필드는 순차적으로 구동되는 액정 구동방법에 있어서, 상기 각각의 서브 필드는, 순간 전압(impulse train)으로 구성된 리셋 신호를 인가하여 액정을 초기화하는 단계, 상기 초기화된 액정에 데이터 신호를 인가하는 단계 및 상기 데이터 신호가 인가되는 액정에 광을 조사하는 단계를 포함하는 필드 순차구동방법을 제공한다.
상기의 문제를 해결하기 위한 본 발명은 영상을 디스플레이하기 위한 액정표시 패널; 상기 액정표시 패널에 주사 신호를 공급하기 위한 스캔 드라이버; 상기 액정표시 패널에 데이터 기입 구간 동안 데이터 신호를 공급하고, 리셋 구간 동안 순간 전압을 공급하기 위한 소스 드라이버; 계조 데이터 신호, 수평 동기 신호, 수직 동기 신호를 입력받아, 필요한 제어신호 및 계조 데이터를 공급하기 위한 타이밍 컨트롤러; 상기 타이밍 제어기의 제어에 따라 액정의 상태를 초기화하기 위한 순간 전압을 발생하고, 상기 순간 전압을 상기 소스 드라이버에 공급하기 위한 리셋 신호 발생부; 상기 타이밍 제어기의 제어에 따라 광 제어 신호를 발생하기 위한 광원 제어기; 및 다수의 램프들을 가지고, 상기 광원 제어기의 광 제어 신호에 따라 발광 동작을 수행하기 위한 발광부를 포함하는 필드 순차구동 액정표시장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 통하여 설명한다.
실시예
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 소스 드라이버 출력 신호 및 광 투과율을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 영상의 시간적 단위인 한 프레임(1 Frame)은 레드(R), 그린(G), 블루(B)에 해당하는 광을 표시하기 위한 각각의 서브 필드인 R 필드(1sF(R)), G 필드(2sF(G)), B 필드(3sF(B))를 가진다. 상기 각각의 서브 필드는 액정을 초기화하기 위한 리셋 구간 (t31, t32, t33), 상기 초기화된 액정에 데이터 신호를 인가하기 위한 데이터 기입 구간(T31, T32, T33) 및 상기 데이터 신호가 인가되는 상기 액정에 광을 조사하는 단계로 이루어진다.
상기 R 필드(1sF(R))의 리셋 구간은 이전 서브 필드 또는 이전 프레임에서 인가된 데이터 신호에 의한 액정의 상태를 초기화하기 위해 전압을 인가하는 구간이다. 상기 리셋 구간 동안 순간 전압(impulse train)이 상기 액정에 인가되고, 상기 액정은 직전 계조에 관계없이 동일한 상태가 된다.
상기 순간 전압(impulse train)은 에너지(E = hf, 여기서, f는 주파수이고 h 는 플랑크 상수이다.)를 갖는다. 상기 순간 전압(impulse train)이 가지는 상기 에너지가 상기 액정에 전달되어 상기 액정의 응답속도는 향상되고, 그 결과 상기 액정은 충분히 초기화되어 상기 액정의 투과율은 충분히 하강한다. 또한, 액정에 인가되는 순간 전압(impulse train)에 의해 상기 액정에는 강한 전계가 형성되고, 형성된 전계에 의해 액정은 충분히 초기화된다. 따라서 상기 순간 전압(impulse train)에 의해 저온 상태에서 액정의 반응 속도는 활성화되어 이전 서브 필드 또는 이전 프레임에서 인가된 데이터 신호에 의해 배열된 액정의 투과율은 상기 순간 전압(impulse train)에 따라 충분히 하강한다.
상기 R 필드(1sF(R))의 리셋 구간이 종료되면, R 필드(1sF(R))의 데이터 기입 구간이 개시된다. 상기 데이터 구간 동안 R 데이터 신호가 액정에 인가된다.
상기 R 데이터 신호는 다수의 구형파들로 구성되며, 펄스 폭 변조에 따른 신호이다. 상기 R 데이터 신호가 인가되는 동안에, 상기 액정은 상기 R 데이터 신호에 응답하여 소정의 배향을 갖고, 상기 R 데이터 신호에 따라 배열된 액정에 레드(R)에 해당하는 백라이트가 점등되어 소정의 계조가 표현된다.
상기 R 필드(1sF(R))가 종료되면, G 필드(2sF(G))가 개시된다. G 필드(2sF(G))의 리셋 구간에 상기 리셋 신호로 상기 순간 전압(impulse train)이 액정에 인가되어 상기 액정은 초기화된다. 즉, 이전 상기 R 필드(1sF(R))에서 인가된 R 데이터 신호에 의해 배열된 액정의 투과율은 상기 순간 전압에 의해 충분히 하강한다. 액정의 초기화가 종료되면, G 데이터 신호가 인가되고, 그린(G)에 해당하는 백라이트가 점등되어 소정의 계조가 표현된다.
상기 G 필드(2sF(G))가 종료되면, B 필드(3sF(B))가 개시된다. B 필드(3sF(B))의 리셋 구간 동안 상기 순간 전압(impulse train)이 액정에 인가되고, 상기 액정은 충분히 초기화된다. 상기 리셋 구간이 종료되면, B 데이터 신호가 상기 액정에 인가되고, 상기 B 데이터 신호에 따라 배열된 액정에 블루(B)에 해당하는 백라이트가 점등되어 소정의 계조가 표현된다.
따라서, 저온 상태에 있는 액정에 인가되는 상기 순간 전압(impulse train)은 상기 액정의 반응 속도를 향상시켜 상기 액정을 충분히 초기화시키고, 상기 액정의 투과율을 충분히 하강시킨다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 상기 필드 순차구동 액정표시장치는 액정표시패널(300), 게이트 드라이버(310), 소스 드라이버(320), 계조 신호 발생부(330), 리셋 전압 생성부(350), 타이밍 제어기(340), 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 광원을 각각 출력하는 발광 다이오드(360, 361, 362) 및 광원 제어기(370)를 포함한다.
액정표시패널(300)에는 게이트 온(On)신호를 전달하기 위한 다수의 주사선들(G1-Gn)이 형성되어 있고, 상기 다수의 주사선들(G1-Gn)과 절연되어 교차하며 R, G, B 데이터에 해당하는 계조 데이터 신호 및 리셋 신호로서 순간 전압(impulse train)을 전달하기 위한 다수의 데이터선들(D1-Dm)이 형성되어 있다. 또한, 액정표시패널(300)은 상기 다수의 주사선들(G1-Gn)과 다수의 데이터선들(D1-Dm)이 교차하는 영역에 행렬 형태로 배열된 다수의 화소(P11-Pnm)를 포함한다. 상기 각 화소는 주사 선(Gn)에 게이트 전극이 연결되고 데이터선(Dm)에 소스 전극이 연결되는 박막 트랜지스터(MS)와 박막 트랜지스터(MS)의 드레인 전극에 연결되어 있는 액정 캐패시터(CLC) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다.
스캔 드라이버(310)는 다수의 주사선(G1-Gn)에 순차적으로 주사 신호를 인가하고, 상기 주사 신호가 인가된 주사선에 게이트 전극이 연결되어 있는 박막 트랜지스터(MS)를 턴온 시킨다. 이때, 상기 게이트 드라이버(310)는 이전 서브 프레임 또는 이전 프레임에서 인가된 계조 신호에 의한 영향을 없애기 위해, 먼저 리셋 신호를 인가하기 위한 주사 신호를 다수의 주사선에 순차적으로 인가한 후, 계조 신호를 인가하기 위한 주사 신호를 다수의 주사선에 순차적으로 인가한다.
타이밍 제어기(340)는 외부 또는 그래픽 제어기(미 도시)로부터 계조 데이터 신호, 수평 동기 신호 및 수직 동기 신호를 입력 받아 제어 신호들(Sg, Sd, Sb 및 Sr)을 상기 스캔 드라이버(310), 상기 소스 드라이버(320), 상기 광원 제어기(370) 및 상기 리셋 신호 발생부(350)에 공급하고, 계조 데이터를 계조 신호 발생부(330)에 공급한다.
계조 신호 발생부(330)는 상기 타이밍 제어기(340)로부터 상기 계조 데이터를 공급받아, 상기 계조 신호 발생부에 구비된 룩업 테이블에 따라 상기 계조 데이터 신호를 변조하고 변조된 데이터 신호를 소스 드라이버(320)에 공급한다.
리셋 신호 발생부(350)는 상기 타이밍 제어기(340)로부터 제어 신호(Sr)을 공급받아 이전 서브 필드 또는 이전 프레임의 계조 신호에 의해 배열된 액정의 상태를 리셋시키는 순간 전압(impulse train)을 발생시키고, 상기 순간 전압(impulse train)을 소스 드라이버(320)에 공급한다.
소스 드라이버(320)는 상기 계조 신호 발생부(330)로부터 상기 변조된 데이터 신호를 공급받아 상기 변조된 데이터 신호를 타이밍 적으로 제어하여 펄스 폭이 다른 구형파로 변조하고, 상기 구형파를 테이터 선에 공급한다. 또한 상기 소스 드라이버(320)는 상기 리셋 신호 발생부(350)로부터 상기 순간 전압(impulse train)을 공급받아 상기 순간 전압을 데이터 선에 인가한다. 결국 상기 소스 드라이버(320)는 상기 구형파 및 상기 순간 전압을 공급받아 상기 타이밍 제어기로부터 공급되는 제어 신호(Sd)에 의해 상기 구형파 또는 상기 순간 전압을 선택하여 데이터 선에 인가하는 스위칭 역할을 수행한다.
즉, 상기 소스 드라이버(320)는 각각의 서브 필드(1sF(R), 2sF(G) 및 3sF(B))를 구성하는 리셋 구간(t31, t32, t33)동안, 상기 리셋 신호 발생부(350)로부터 상기 순간 전압을 공급받아 상기 순간 전압을 데이터 선에 공급한다. 또한 상기 소스 드라이버(320)는 데이터 기입 구간(T31, T32, T33) 동안, 상기 계조 신호 발생부(330)로부터 상기 변조된 데이터 신호를 공급받고, 상기 변조된 데이터 신호를 타이밍 적으로 제어하여 펄스 폭이 다른 상기 구형파를 데이터 선에 인가한다.
발광 다이오드(360, 361, 362)는 각각 레드(R), 그린(G), 블루(B)에 해당하는 광을 액정표시 패널(300)에 출력하며, 광원 제어기(370)는 상기 타이밍 제어기 (340)의 제어에 따라 한 프레임 동안 발광 다이오드(360, 361, 362)의 점등 시기를 제어한다. 또한 발광 다이오드의 소등 및 다른 발광 다이오드의 점등 사이에는 액정의 초기화를 위한 리셋 구간이 설정된다.
위에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 필드 순차구동 액정표시장치는 상기 리셋 신호 발생부로부터 발생된 순간 전압(impulse train)을 액정에 인가하여 저온에서의 상기 액정의 반응 속도를 향상시키고, 상기 액정을 충분히 리셋시킨다. 그 결과 R, G, B가 혼색되어 나타나는 문제점은 해결된다.
액정을 초기화시키기 위해 리셋 구간 동안 순간 전압을 인가함으로써, 저온 상태에서의 액정의 응답속도는 향상되고, 그 결과 R, G, B가 혼색되어 나타나는 문제점은 해결된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 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 (9)

  1. 한 프레임은 복수개의 서브 필드들로 구성되고,
    상기 서브 필드는 순차적으로 구동되는 액정 구동방법에 있어서
    상기 각각의 서브 필드는,
    순간 전압(impulse train)으로 형성된 리셋 신호를 인가하여 액정을 초기화하는 단계;
    상기 초기화된 액정에 데이터 신호를 인가하는 단계; 및
    상기 데이터 신호가 인가되는 액정에 광을 조사하는 단계를 포함하는 필드 순차구동방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 각각의 서브 필드는,
    상기 액정을 초기화하기 위한 리셋 구간; 및
    상기 액정에 데이터 신호를 인가하고, 상기 광을 조사하기 위한 데이터 기입구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 필드 순차구동방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 데이터 신호는 구형파인 것을 특징으로 하는 필드 순차구동방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 데이터 신호는 펄스폭 변조에 따른 신호인 것을 특징으로 하는 필드 순차구동방법.
  5. 영상을 디스플레이하기 위한 액정표시 패널;
    상기 액정표시 패널에 주사 신호를 공급하기 위한 게이트 드라이버;
    상기 액정표시 패널에 데이터 기입 구간 동안 데이터 신호를 공급하고, 리셋 구간 동안 순간 전압을 공급하기 위한 소스 드라이버;
    계조 데이터 신호, 수평 동기 신호, 수직 동기 신호를 입력 받아, 필요한 제어 신호 및 계조 데이터를 공급하기 위한 타이밍 제어기;
    상기 타이밍 제어기의 제어에 따라 액정을 초기화하기 위해 순간 전압(impulse train)으로 구성된 리셋 신호를 발생하고, 상기 리셋 신호를 상기 소스 드라이버에 공급하기 위한 리셋 신호 발생부;
    상기 타이밍 제어기의 제어에 따라 광 제어 신호를 발생하기 위한 광원 제어기; 및
    다수의 램프들을 가지고, 상기 광원 제어기의 광 제어 신호에 따라 발광 동작을 수행하기 위한 발광부를 포함하는 필드 순차구동 액정표시장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 소스 드라이버는 상기 순간 전압(impulse train) 및 상기 데이터 신호를 공급받아 선택적으로 상기 액정표시 패널에 공급하기 위한 스위치인 것을 특징으로 하는 필드 순차구동 액정표시장치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 데이터 신호는 구형파인 것을 특징으로 하는 필드 순차구동 액정표시장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 데이터 신호는 펄스 폭 변조에 따른 신호인 것을 특징으로 하는 필드 순차구동 액정표시장치.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 필드 순차구동 액정표시장치는 상기 타이밍 제어기로부터 상기 계조 데이터를 공급받아, 계조 신호를 상기 소스 드라이버에 공급하기 위한 계조 신호 발생부를 더 포함하는 필드 순차구동 액정표시장치.
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