KR100940564B1 - 액정 표시 장치와 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 셋업/홀드 마진을 확보할 수 있는 액정 표시 장치와 그 구동 방법에 관한 것이다.

전압 생성부에서 서로 다른 크기를 갖는 전압을 데이터 신호와 클록 신호에 각각 인가하고, 데이터 신호와 클록 신호가 왜곡되어 셋업/홀드 마진이 부족한 경우에, 마진이 부족한 쪽에 더 큰 레벨의 전압을 인가함으로써 셋업/홀드 마진을 적절하게 확보할 수 있다.

셋업, 홀드, 마진, 데이터, 클록, 전압생성부, 상승, 하강

Description

액정 표시 장치와 그 구동 방법 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}

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 3a는 정상적인 클록 신호와 데이터 신호의 셋업/홀드 마진을 나타내는 도면이고, 도 3b는 왜곡된 신호의 셋업/홀드 마진과 본 발명의 실시예에 따른 전압 인가시의 셋업/홀드 마진을 나타내는 도면이다.

본 발명은 액정 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.

일반적인 액정 표시 장치는 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 액정층에 전기장을 인가하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이러한 액정 표시 장치는 휴대가 간편한 평판 표시 장치(flat panel display, FPD) 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜 지스터(thin film transistor, TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.

한편, 이러한 LCD를 구동하는 여러 구성요소들은 논리 전압 3.3V를 인가받아 클록과 영상 데이터를 전송한다. LCD는 구성 요소간의 인터페이스(interface)와 EMI 등을 고려하여 다양한 신호 전송 방식을 사용한다. 예를 들면, TMDS (transition minimized differential signalling), TTL(transistor-transistor logic) 신호 전송, RSDS(reduced swing differential signalling) 등이다. 여기서, TMDS는 외부의 그래픽 제어기가 표시 장치의 TMDS 수신기로 신호를 압축하여 전송하기 위한 방식으로서 통상 65MHz의 주파수로 데이터를 전송한다. TTL 신호는 TMDS 수신기로부터 신호 제어부로 데이터 라인별로 2분주 구동하여 전송하는 방식에 사용되는 신호로서 그 주파수는 32.5MHz이다. RSDS는 신호 제어부에서 데이터 구동부의 구동 IC로 IC별로 2분주하여 보내는 신호 전송 방식이다.

전술한 바와 같이, EMI를 고려한 전송 방식이라도 여전히 수십 MHz대의 고주파수로 동작하기 때문에 EMI 문제는 여전히 남는다. 현재, 이를 해결하기 위하여 클록 및 데이터 신호의 출력단에 수많은 필터를 배치한다. 이 때, 적정 수의 필터는 문제가 되지 않으나, EMI 레벨이 조절되지 않을 경우에는 더 많은 필터를 사용하게 된다. 그로 인해 발생하는 문제는 클록과 데이터간에 셋업 및 홀드 마진이 무너져 정상적인 신호가 출력되지 못하게 되어 정상적인 화면을 나타내지 못한다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 셋업 및 홀드 마진을 보장 할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은 서로 다른 크기를 갖는 제1 및 제2 전압을 생성하는 단계, 데이터 신호가 왜곡 상태인지를 검출하는 단계, 클록 신호가 왜곡 상태인지를 검출하는 단계, 상기 데이터 신호와 상기 클록 신호 중 왜곡된 신호에 상기 제1 전압을 인가하는 단계, 그리고 왜곡되지 않은 신호에 상기 제2 전압을 인가하는 단계를 포함한다. 여기서, 왜곡 상태는 신호의 셋업(setup) 시간과 홀드(hold) 시간 중 어느 하나 또는 둘 다 부족한 상태이고, 상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 큰 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 외부로부터의 데이터 신호 및 클록 신호를 처리하여 출력하는 신호 제어부, 그리고 상기 데이터 신호 및 클록 신호 각각에 전압을 인가하는 전압 생성부를 포함한다.

이 때, 상기 데이터 신호 및 클록 신호에 인가되는 전압의 크기는 서로 다른 것이 바람직하다.

한편, 상기 전압 생성부는 상기 데이터 신호와 상기 클록 신호 중 왜곡된 신호에 더 큰 전압을 인가하는 것이 바람직하다.

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.

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치와 그 구동 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 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 데이터 신호와 클록 신호의 파형도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800) 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)와 전압 생성부(700)를 포함한다.

액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.

표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G₁-G_n)과 데이터 신호를 전달하는 데이터 신호선 또는 데이터선 (D₁-D_m)을 포함한다. 게이트선(G₁-G_n)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D₁-D_m)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

각 화소는 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(C_LC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(C_ST)를 포함한다. 유지 축전기(C_ST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G₁-G_n) 및 데이터선(D₁-D _m)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(C_LC) 및 유지 축전기(C_ST)에 연결되어 있다.

액정 축전기(C_LC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(V_com)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형 또는 막대형으로 만들어진다.

유지 축전기(C_ST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(V_com) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(C_ST)는 화소 전극 (190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함으로써 가능하다. 도 2에서 색 필터(230)는 상부 표시판(200)의 해당 영역에 형성되어 있지만 이와는 달리 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

액정 분자들은 화소 전극(190)과 공통 전극(270)이 생성하는 전기장의 변화에 따라 그 배열을 바꾸고 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판(100, 200)에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.

계조 전압 생성부(800)는 액정 표시 장치의 휘도와 관련된 복수의 정극성(+), 부극성(-)의 계조 전압(V+, V-)을 생성한다.

게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G₁-G_n)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(V_on)과 게이트 오프 전압(V_off)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G₁-G_n)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압(V+, V-)을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가한다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여, 각 해당하는 제어 신호를 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500)에 제공한다.

전압 생성부(700)는 액정 표시 장치의 구동에 필요한 전원을 공급하며, 본 실시예에서는 데이터 신호와 클록 신호에 서로 다른 크기를 갖는 전압(VIN1, VIN2)을 인가한다.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 RGB 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(V_sync)와 수평 동기 신호(H_sync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 신호의 하이 구간)의 출 력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D₁-D_m)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(V_com)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.

계조 전압 생성부(800)는 액정 표시 장치의 휘도와 관련된 복수의 계조 전압을 생성하여 데이터 구동부(500)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B')를 해당 데이터 전압으로 변환한다.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(V_on)을 게이트선(G₁-G_n)에 인가하여 이 게이트선(G ₁-G_n)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다.

하나의 게이트선(G₁-G_n)에 게이트 온 전압(V_on)이 인가되어 이에 연결된 한 행의 스위칭 소자(Q)가 턴 온되어 있는 동안[이 기간을 "1H" 또는 "1 수평 주기(horizontal period)"이라고 하며 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기와 동일함], 데이터 구동부(500)는 각 데이터 전압을 해당 데이터선(D₁-D_m)에 공급한다. 데이터선(D₁-D_m )에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통해 해당 화소에 인가된다.

한편, 전압 생성부(700)는 데이터 신호와 클록 신호에 서로 다른 크기를 갖는 전압을 인가하는데, 이에 대하여 도 3a 및 도 3b를 참조하여 상세히 설명한다.

도 3a는 데이터 신호와 클록 신호의 정상적인 셋업/홀드 마진(setup/hold margin)을 나타내는 도면이며, 도 3b는 왜곡 신호의 셋업/홀드 마진과 본 발명의 한 실시예에 따른 전압 인가시의 셋업/홀드 마진을 나타내는 도면이다.

이하에서는 데이터 신호가 왜곡되는 경우에 대하여 설명하며, 클록 신호가 왜곡되는 경우에도 마찬가지로 적용된다.

도시한 바와 같이, 왜곡이 없는 정상 신호인 경우에는 셋업/홀드 마진이 충분히 확보된다. 여기서, 셋업 시간은 상승 에지의 90%와 클록 신호의 하강 에지 10% 사이를 말하고, 홀드 시간은 클록 신호의 하강 에지의 10%와 데이터 신호의 하강 에지 90% 사이를 말한다.

전술한 바와 같이, EMI를 문제를 해결하기 위하여 수많은 필터를 배치하게 되고, 필터를 거치는 과정에서 신호의 왜곡이 일어난다.

도시한 바와 같이, 데이터 신호와 클록 신호가 구형파인데 비해 왜곡된 파형 은 삼각형에 가까운 삼각파의 형태를 갖는다. 이로 인해, 왜곡된 데이터 신호(데이터 1)는 셋업 및 홀드 시간이 급격히 감소한다. 도시하지는 않았지만, 스윙 폭이 감소하면 아예 셋업/홀드 시간 자체가 없어질 수도 있다.

이 때, 전압 생성부(700)로부터 왜곡된 데이터 신호에 예를 들어, 3.6V를 인가하는 경우, 데이터 신호(데이터 2)는 도시한 바와 같이 전체적으로 파형이 증가하게 되고 이로 인해 셋업/홀드 시간의 마진이 증가하게 된다.

한편, 이와는 달리, 클록 신호가 왜곡되는 경우에는 클록 신호에 인가되는 전압을 크게 할 수 있을 것이다.

또한, 이러한 전압은 제품 출하 전에 미리 설정되는 것으로서, 왜곡되는 파형을 추출하고 최적의 전압을 설정함을 유의하여야 한다. 그러므로, 전술한 실시예에서는 일례로 3.6V를 인가하였으나, 그 이외도 다양한 전압을 인가할 수 있음은 당업자에게 자명하다.

이런 방식으로, 데이터 신호와 클록 신호에 서로 다른 크기를 갖는 전압 레벨을 인가함으로써, 신호가 왜곡되는 경우에도 적절한 셋업/홀드 마진을 확보할 수 있다.

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.

전술한 바와 같이, 데이터 신호와 클록 신호에 서로 다른 크기를 갖는 전압을 인가함으로써, 신호가 왜곡되는 경우에도 셋업/홀드 마진을 확보할 수 있다.

Claims (5)

1. 서로 다른 크기를 갖는 제1 및 제2 전압을 생성하는 단계,

   데이터 신호가 왜곡 상태인지를 검출하는 단계,

   클록 신호가 왜곡 상태인지를 검출하는 단계,

   상기 데이터 신호와 상기 클록 신호 중 왜곡된 신호에 상기 제1 전압을 인가하는 단계, 그리고

   왜곡되지 않은 신호에 상기 제2 전압을 인가하는 단계,

   를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
2. 제1항에서,

   상기 왜곡 상태는 신호의 셋업(setup) 시간과 홀드(hold) 시간 중 어느 하나 또는 둘 다 부족한 상태이고,

   상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 큰

   액정 표시 장치의 구동 방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제

Images