KR101084260B1 - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 상기 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 표시판, 상기 표시판에 연결되어 상기 복수의 화소에 영상 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부, 상기 표시판에 연결되어 상기 영상 데이터 신호가 상기 복수의 화소에 인가될 수 있도록 상기 복수의 화소에 영상 주사신호를 인가하는 주사 구동부, 및 상기 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부를 제어하는 신호 제어부를 포함하되, 상기 데이터 구동부는 프레임 간의 동기를 맞추기 위한 데이터 포치 구간에서 소정의 패턴을 가지는 데이터 전압을 상기 표시판으로 인가한다. 데이터 포치 구간에서 데이터 전압의 변동폭을 최소화하여 ALS 신호에 미치는 커플링 현상을 최소화함으로써 플리커 문제를 개선할 수 있다.

Description

표시 장치 및 그 구동 방법{Display device and operating method thereof}
본 발명은 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ALS 구동 방식을 이용하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치 중 대표적인 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 배열되고 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가 받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되고 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. 이때, 액정층에 한 방향의 전계가 오랫동안 인가됨으로써 발생하는 열화 현상을 방지하기 위하여 프레임별로, 행별로, 또는 화소별로 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.
ALS 구동 방식은 화소의 전압을 부스팅하는 구동 방식으로, 게이트 전압이 오프(off)된 이후 플로팅(floating)되어 있는 화소 전극의 전압을 ALS 라인의 전압과의 커플링(coupling) 현상을 이용하여 부스팅하는 방식이다.
ALS 라인의 전압을 한 프레임 동안 올려주거나 내려줌으로써 화소 전극의 전압의 부스팅을 유도할 수 있다. 이러한 ALS 구동 방식은 구동 회로의 소스 출력 전압을 낮출 수 있어 소비전력을 감소시킬 수 있다.
또한, ALS 구동 방식은 화소 전압을 높일 수 있고 높은 화소 전압의 인가를 통해 액정 응답속도까지 향상시킬 수 있다. ALS 구동 방식에 의해, 소스 데이터 전압은 작은 변동폭으로 충분히 운영될 수 있으므로, 공통 전극 신호는 DC로 인가될 수 있다.
이에 따라, 라인 반전(line inversion) 구동의 가장 큰 문제점인 가청 소음(audible noise)도 개선될 수 있다. 그러나, ALS 라인은 게이트 방향과 일치하여 데이터 라인과 오버랩(overlap)되며, 하나의 프레임 동안 DC로 인가되어야 할 ALS 라인의 전압이 데이터 라인과의 커플링에 의해 잡음을 가질 수 있다. ALS 라인의 전압이 잡음을 가지게 되면, 부스팅되는 화소 전극의 전압의 잡음도 커지게 되고 액정에 인가되는 전압도 불안정해진다. 이에 따라 화면의 깜빡임 현상인 플리커(flicker) 문제가 심해질 수 있다.
특히, 데이터 포치(porch) 구간에서 데이터 전압이 최대 및 최소 전압으로 스윙하면, 데이터 라인과의 커플링에 의한 ALS 라인의 잡음은 더욱 심해질 수 있다. 데이터 포치 구간이란 프레임 싱크를 조절하기 위해 프레임과 프레임 사이에 발생하는 시간을 의미한다.
데이터 포치 구간에서 부스팅되는 화소 전극의 전압의 변화가 심해지면 LCD의 휘도 변화도 심해져서 플리커 문제를 유발할 수 있다. 예를 들어, 액정 표시 장치의 동작 주파수가 60Hz(또는 30Hz)이면, 데이터 포치 구간에서의 ALS 잡음에 의한 휘도 변화도 60Hz의 주파수를 가진다. 그러면 ALS 구동 방식에 따라 동작하는 액정 표시 장치는 플리커에 매우 취약하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 ALC 구동 방식에서 플리커 문제를 개선할 수 있는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 표시판, 상기 표시판에 연결되어 상기 복수의 화소에 영상 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부, 상기 표시판에 연결되어 상기 영상 데이터 신호가 상기 복수의 화소에 인가될 수 있도록 상기 복수의 화소에 영상 주사신호를 인가하는 주사 구동부, 및 상기 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부를 제어하는 신호 제어부를 포함하되, 상기 데이터 구동부는 프레임 간의 동기를 맞추기 위한 데이터 포치 구간에서 소정의 패턴을 가지는 데이터 전압을 상기 표시판으로 인가한다.
상기 데이터 포치 구간에서 소정의 패턴을 가지는 데이터 전압이 상기 데이터 포치 구간 이전 프레임에서 인가되는 데이터 전압과 동일한 기간이 있을 수 있다. 상기 데이터 포치 구간에서 소정의 패턴을 가지는 데이터 전압이 상기 데이터 포치 구간 이후 프레임에 인가되는 데이터 전압과 동일한 기간이 있을 수 있다. 상기 데이터 포치 구간에서 소정의 패턴을 가지는 데이터 전압은 공통 전압에 대한 양의 전압값을 가지고, 상기 데이터 전압이 가질 수 있는 범위 중 중간 범위일 수 있다. 상기 데이터 포치 구간에서 소정의 패턴을 가지는 데이터 전압은 공통 전압에 대한 음의 전압값을 가지고, 상기 데이터 전압이 가질 수 있는 범위 중 중간 범위일 수 있다. 상기 데이터 포치 구간에서 공통 전압에 대하여 양의 전압값을 가지는 프레임의 데이터 전압의 1/2 레벨의 데이터 전압을 DC로 인가할 수 있다. 상기 데이터 포치 구간에서 공통 전압에 대하여 음의 전압값을 가지는 프레임의 데이터 전압의 1/2 레벨의 데이터 전압을 DC로 인가할 수 있다.
상기 표시장치는 상기 데이터 포치 구간에서 상기 데이터 구동부로 계조 전압을 제공하는 계조 전압 생성부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 화소에 인가되는 영상 데이터 신호를 부스팅하기 위한 부스트 전압을 상기 복수의 화소로 인가하는 표시 장치에서 플리커(flicker)를 개선하기 위한 표시 장치의 구동 방법은 상기 영상 데이터 신호를 데이터선을 통하여 상기 복수의 화소에 인가하고, 상기 영상 데이터 신호가 상기 복수의 화소로 인가되도록 게이트선을 통하여 영상 주사신호를 상기 복수의 화소로 인가하여 한 프레임의 영상을 표시하는 단계, 및 상기 프레임의 표시가 끝나고 다음 프레임이 시작되는 사이의 데이터 포치 구간에 소정의 패턴의 데이터 전압을 상기 데이터선으로 인가하는 데이터 포치 구간의 데이터 전압 인가 단계를 포함한다.
상기 데이터 포치 구간의 데이터 전압 인가 단계는 계조전압 생성부에서 인가할 데이터 전압을 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 데이터 포치 구간의 데이터 전압 인가 단계는 상기 데이터 포치 구간에서 상기 영상 데이터 신호의 전압과 동일한 데이터 전압을 상기 데이터선으로 인가할 수 있다.
상기 데이터 포치 구간의 데이터 전압 인가 단계는 상기 데이터 포치 구간이 시작되는 시점에서 정해진 구간동안 상기 프레임의 영상 데이터 신호의 전압과 동일한 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하고, 상기 데이터 포치 구간이 끝나는 시점 이전의 정해진 구간동안 상기 프레임의 다음 프레임의 영상 데이터 신호의 전압과 동일한 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가할 수 있다.
상기 데이터 포치 구간의 데이터 전압 인가 단계는 상기 소정의 패턴의 데이터 전압은 공통 전압에 대한 양의 전압값 및 음의 전압값 중 적어도 어느 하나의 전압값을 가지고, 상기 데이터 전압이 가질 수 있는 범위 중 중간 범위 전압의 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가할 수 있다.
상기 데이터 포치 구간의 데이터 전압 인가 단계는 공통 전압에 대하여 양의 전압값을 가지는 프레임 및 음의 전압값을 가지는 프레임 중 적어도 어느 하나의 영상 데이터 신호의 전압의 1/2 레벨의 데이터 전압을 DC로 상기 데이터선에 인가할 수 있다.
데이터 포치 구간에서 데이터 전압의 변동폭을 최소화하여 ALS 신호에 미치는 커플링 현상을 최소화함으로써 플리커 문제를 개선할 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 ALC 구동 방식에서 플리커 문제를 개선할 수 있는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 한 화소에 대한 등가회로를 나타낸다.
도 3은 도 1의 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 4는 도 1의 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 일 실시예의 파형도이다.
도 5는 도 1의 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 다른 실시예의 파형도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 포치 구간에서 복수의 데이터선 중 한 데이터 선에 인가되는 데이터 전압의 파형을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 포치 구간에서 복수의 데이터선 중 한 데이터 선에 인가되는 데이터 전압의 파형을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 포치 구간에서 복수의 데이터선 중 한 데이터 선에 인가되는 데이터 전압의 파형을 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1 내지 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 주사 구동부(400), 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(550), 부스트 구동부(700), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 복수의 게이트선(G1~Gn), 복수의 데이터선(D1~Dm), 복수의 부스트선(B1~Bn) 및 복수의 화소(PX)를 포함한다. 화소(PX)는 복수의 신호선들(G1~Gn, D1~Dm, S1~Sn)에 연결되어 대략 행렬의 형태로 배열된다. 게이트선(G1~Gn)은 대략 행 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행하고, 부스트선들(B1~Bn)은 각 게이트선(G1~Gn)과 대응되어 대략 행 방향으로 연장되며, 데이터선들(D1~Dm)은 대략 열 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행하다. 액정 표시판 조립체(300)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편광자(미도시)가 부착된다.
신호 제어부(600)는 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 제어 신호는 데이터 인에이블 신호(DE), 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync) 및 메인 클록 신호(MCLK)를 포함한다. 신호 제어부(600)는 영상 데이터 신호(DAT) 및 데이터 제어신호(CONT2)를 데이터 구동부(500)에 제공한다. 데이터 제어신호(CONT2)는 데이터 구동부(500)의 동작을 제어하는 신호로써, 영상 데이터 신호(DAT)의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH), 데이터선들(D1~Dm)에 데이터 전압의 출력을 지시하는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어신호(CONT2)는 공통 전압(Vcom)에 대한 영상 데이터 신호의 전압 극성을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)는 주사 제어신호(CONT1)를 주사 구동부(400)에 제공한다. 주사 제어신호(CONT1)는 주사 구동부(400)에서의 주사 시작 신호(STV) 및 게이트 온 전압(Von)의 출력을 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 주사 제어신호(CONT1)는 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)는 부스트 제어신호(CONT3)를 부스터 구동부(700)에 제공한다. 부스트 제어신호(CONT3)는 부스트 구동부(700)에서 부스트선(B1~Bn)으로의 부스트 전압(Vboost)의 출력을 제어한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1~Dm)에 연결되며, 계조 전압 생성부(550)로부터의 계조 전압을 선택한다. 데이터 구동부(500)는 선택한 계조 전압을 영상 데이터 신호로서 데이터선(D1~Dm)에 인가한다. 계조 전압 생성부(550)는 모든 계조에 대한 전압을 제공하지 않고 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공할 수 있으며, 이때 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 영상 데이터 신호를 선택할 수 있다. 데이터 구동부(500)는 데이터 포치 구간에서 정해진 패턴의 데이터 전압(Vdat)을 데이터선들(D1~Dm)에 인가할 수 있다.
주사 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선들(G1~Gn)에 연결되어 스위칭 소자(도2의 Qp)를 턴 온(turn on)시키는 게이트 온 전압(Von)과 턴 오프(turn off)시키는 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 영상 주사신호를 게이트선들(G1~Gn)에 인가한다.
부스트 구동부(700)는 부스트 제어신호(CONT3)에 따라 복수의 부스트선들(B1~Bn)에 복수의 부스트 신호를 전달한다. 복수의 부스트 신호 각각은 대응하는 게이트선에 전달되는 주사 신호에 동기 되어 레벨이 변한다. 그리고 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치가 라인 반전 구동 방식을 따르는 경우, 복수의 부스트 신호 각각은 한 프레임 단위로 하이 또는 로우 레벨을 교대로 가지는 반전 파형을 가지며, 복수의 부스트 신호 중 인접한 부스트 신호 간에는 소정의 위상차를 가지는 반전 파형이다. 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치가 프레임 반전 구동 방식을 따르는 경우, 복수의 부스트 신호는 한 프레임 단위로 하이 또는 로우 레벨을 교대로 가지는 반전 파형을 가지며, 인접한 부스트 신호 간에 위상차를 가지는 동일 파형이다. 구체적인 설명은 도 4 및 5를 참조하여 후술한다.
상술한 구동 장치(400, 500, 550, 600, 700) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film) 위에 장착되거나 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board) 위에 장착될 수 있다. 또는 구동 장치(400, 500, 550, 600, 700)는 신호선(G1~Gn, D1~Dm, B1~Bn)과 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다.
도 2는 도 1의 한 화소에 대한 등가회로를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100) 및 공통 전극 표시판(200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(150), 그리고 두 표시판(100, 200) 사이에 간극을 만들며 어느 정도 압축 변형되는 간격재(미도시)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)의 하나의 화소(PX)에 대하여 설명하면, i번째(i=1~n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1~m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi, Dj)에 연결된 화소 스위칭 소자(Qp)와 이에 커플링된 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)를 포함한다.
액정 축전기(Clc)는 박막 트랜지스터 표시판(100)의 화소 전극(PE) 및 대향되는 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(CE)으로 이루어질 수 있다. 즉, 액정 축전기(Clc)는 박막 트랜지스터 표시판(100)의 화소 전극(PE)과 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(CE)을 두 단자로 하며, 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이의 액정층(150)은 유전체로서 기능한다.
화소 전극(PE)은 화소 스위칭 소자(Qp)를 통해 게이트선(Gi)과 커플링될 수 있다. 스위칭 소자(Qp)는 박막 트랜지스터 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되고, 입력 단자는 데이터선(Di)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)와 연결된다. 이때, 박막 트랜지스터는 비정질 규소(amorphous silicon) 또는 다결정 규소(poly crystalline silicon)를 포함할 수 있다. 화소 전극(PE)은 스위칭 소자(Qp)에 연결되며 공통 전극(CE)은 공통 전극 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다. 한편, 공통 전극(CE)이 박막 트랜지스터 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며, 이때에는 화소 전극(PE) 및 공통 전극(CE) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다. 공통 전압(Vcom)은 소정 레벨의 일정한 전압인 직류(DC) 전압이며, 대략 0V 근처의 전압을 가질 수 있다.
유지 축전기(Cst)의 일단은 액정 축전기(Clc)와 커플링되고 타단은 부스트선(Bi)과 커플링된다. 부스트선(Bi)은 박막 트랜지스터 표시판(100)에 구비될 수 있며, 부스트선(Bi)과 화소 전극(PE)은 절연체를 사이에 두고 중첩되어 마련될 수 있다. 부스트선(Bi)에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가될 수 있다.
공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(CE)의 일부 영역에 색필터(CF)가 형성될 수 있다. 색 표시를 구현하기 위해서 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등의 삼원색을 들 수 있다.
도 3은 도 1의 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 제(i-1) 내지 (i+1) 게이트선(G(i-1)~G(i+1)), 제(i-1) 내지 (i+1) 부스트선(B(i-1)~B(i+1)) 및 이들과 커플링된 화소(PX)를 도시한다. 하나의 화소(PX)는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)를 포함한다. 액정 축전기(Clc)의 일단은 화소 스위칭 소자(Qp)와 커플링되고, 타단에는 공통 전압(Vcom)이 인가된다. 유지 축전기(Cst)의 일단은 액정 축전기(Clc)와 커플링되고, 타단은 부스트선(Bi)과 커플링된다. 부스트 구동부(700)는 부스트 제어신호(CONT3)에 따라 부스트 전압(Vboost)을 부스트선(Bi)에 인가한다.
도 1 내지 5를 참조하여 액정 표시 장치의 동작을 좀더 상세하게 설명한다. 도 4는 도 1의 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 일 실시예의 파형도이다. 도 5는 도 1의 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 다른 실시예의 파형도이다.
도 1 내지 5를 참조하면, 신호 제어부(600)는 외부 장치로부터 입력되는 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 영상 신호(R, G, B)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들어 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)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300) 및 데이터 구동부(500)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 주사 제어신호(CONT1), 데이터 제어신호(CONT2) 및 부스트 제어신호(CONT3) 등을 생성한다. 주사 제어신호(CONT1)는 주사 구동부(400)로 제공되고, 데이터 제어신호(CONT2)와 처리된 데이터 신호(DAT)는 데이터 구동부(500)로 제공되며, 부스트 제어신호(CONT3)는 부스트 구동부(700)로 제공된다.
데이터 구동부(500)는 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 디지털 영상 신호에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 영상 데이터 신호로 변환한 다음, 데이터 제어신호(CONT2)에 따라 복수의 화소 행 중 대응하는 한 화소행의 복수의 화소(PX)에 대한 복수의 영상 데이터 신호를 해당 데이터선(D1~Dm)에 인가한다. 주사 구동부(400)는 주사 제어신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1~Gn)에 인가하여 게이트선(G1~Gn)에 연결된 스위칭 소자(Qp)를 턴 온시킨다. 그러면, 데이터선(D1~Dm)에 인가된 복수의 영상 데이터 신호 각각이 턴 온된 스위칭 소자(Qp)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
화소(PX)에 인가된 영상 데이터 신호의 데이터 전압(Vdat)과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(Clc)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 배열을 달리하며, 이에 따라 액정층(150)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 액정 표시판 조립체(300)에 부과된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타나며, 이를 통하여 원하는 영상을 표시할 수 있다.
제i 게이트선(G(i))에 게이트 온 전압(Von)이 인가되어 데이터 선(Dj)에 전달된 영상 데이터 신호의 데이터 전압(Vdatj)이 노드(A)에 전달된다. 그 다음에 제i 게이트선(G(i))과 커플링되어 있는 화소에 연결되는 제i 부스트선(B(i))에는 부스트 제어신호(CONT3)에 따라 부스트 전압(Vboosti)이 변화한다. 부스트 전압(Vboosti)은 한 프레임 동안 일정한 DC 전압으로 유지된다. 부스트 전압(Vboost)이 제i 부스트선(B(i))에 인가되면 노드 A의 전압은 커플링 현상에 의해 부스팅된다. 부스팅된 노드 A의 전압(부스팅된 데이터 전압(Vdatj')이라 할 수 있다)과 공통 전압(Vcom)의 차이는 부스팅되지 않은 데이터 전압(Vdat)과 공통 전압(Vcom)의 차이보다 부스트 전압(Vboostj)의 변환 만큼 커지게 된다.
1 수평 주기(1H, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 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 영상 데이터 신호를 인가한 후, 부스트 전압에 의해 부스팅 된 데이터 전압에 따라 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되면, 반전 신호(RVS)에 따라 데이터구동부(500)는 각 화소(PX)에 인가되는 영상 데이터 신호의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 전압을 생성한다. 이를 프레임 반전이라 한다. 하나의 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 하나의 데이터선을 통해 전달되는 영상 데이터 신호의 극성이 바뀔 수 있고(행 반전, 점 반전), 또는 하나의 화소행에 인가되는 영상 데이터 신호의 극성도 서로 다를 수 있다(열 반전, 점 반전).
하나의 프레임이 끝나고 다음 프레임 시작되는 사이에 프레임 동기를 맞추기 위한 데이터 포치 구간(DP)이 마련된다. 데이터 포치 구간 동안 데이터 구동부(500)는 정해진 패턴의 데이터 전압(Vdat)을 데이터선(D1~Dm)으로 인가한다. 데이터 포치 구간은 프레임과 프레임 사이의 블랭크(blank) 구간을 의미하며, 일반적으로 데이터 포치 구간은 소정의 기간으로 설정될 수 있다. 데이터 구동부(500)는 데이터 포치 구간 동안 데이터선(D1~Dm)에 인가할 데이터 전압(Vdat)을 계조전압 생성부(550)에서 선택할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 주사 기간 동안 순차적으로 영상 주사 신호에 따라복수의 데이터 전압이 복수의 화소에 전달되고, 유지 기간 동안 전달된 데이터 전압에 따라 화소가 발광하는 방식으로 액정 표시 장치가 구동된다. 한 프레임은 주사 기간 및 유지 기간을 포함한다.
도 4는 표시 장치가 프레임 반전 구동 방식을 따르는 경우의 파형을 나타낸다. 도 4를 참조하면, 제1 게이트선(G1)에 영상 주사신호가 하이 레벨로 인가될 때, 복수의 데이터선(D1~Dm)을 통하여 영상 데이터 신호(Vdat1~m)가 공통 전압(Vcom)보다 높은 하이 레벨로 인가된다. 이때, 영상 데이터 신호(Vdat1~m)의 부스팅을 위하여 제1 부스트선(B1)을 통하여 제1 게이트선(G1)에 전달되는 게이트 전압의 하강 시점(t1)에 동기되어 하이 레벨의 부스트 신호가 제1 행의 복수의 화소(PX)에 전달된다. 그러면 영상 데이터 신호(Vdat1~m)가 부스트 신호의 변화량에 따라 부스팅된다. 제1 부스트선(B1)의 부스트 신호는 한 프레임 동안 하이 레벨의 DC 전압을 유지한다.
1 수평 주기(1H) 후, 제2 게이트선(G2)에 영상 주사신호가 하이 레벨로 인가되고, 복수의 데이터선(D1~Dm)을 통하여 하이 레벨의 영상 데이터 신호(Vdat1~m)가 인가 된다. 이때, 제2 부스트선(B2)을 통하여 제2 게이트선(G2)에 전달되는 게이트 전압의 하강 시점(t2)에 동기되어 하이 레벨의 부스트 신호가 제2 행의 복수의 화소(PX)에 전달된다. 그러면 영상 데이터 신호(Vdat1~m)가 부스트 신호의 변화량에 따라 부스팅된다. 제2 부스트선(B2)의 부스트 신호는 한 프레임 동안 하이 레벨의 DC 전압을 유지한다.
이와 같은 방식으로, 주사 기간 동안 제1 게이트선(G1)부터 제n 게이트선(Gn)까지에 해당하는 복수의 화소에 복수의 영상 데이터 신호가 전달되고, 유지 기간 동안 전달된 영상 데이터 신호에 따라 화소가 발광하여 한 프레임의 영상을 표시한다.
하나의 프레임의 영상 데이터가 표시된 이후, 다음의 프레임에서는 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)에 따라 영상 데이터 신호(Vdat1~m)는 공통 전압(Vcom)보다 낮은 로우 레벨로 인가되며, 영상 데이터 신호(Vdat1~m)의 부스팅을 위한 부스트 신호는 로우 레벨로 인가되어 영상 데이터 신호(Vdat1~m)를 로우 레벨로 부스팅한다.
도 5는 표시 장치가 행 반전 구동 방식을 따르는 경우의 파형을 나타낸다. 도 5를 참조하면, 제1 게이트선(G1)에 영상 주사신호가 하이 레벨로 인가될 때, 복수의 데이터선(D1~Dm)을 통하여 영상 데이터 신호(Vdat1~m)가 공통 전압(Vcom)보다 높은 하이 레벨로 인가된다. 이때, 영상 데이터 신호(Vdat1~m)의 부스팅을 위하여 제1 부스트선(B1)을 통하여 제1 게이트선(G1)에 전달되는 게이트 전압의 하강 시점(t1)에 동기되어 하이 레벨의 부스트 신호가 제1 행의 복수의 화소(PX)에 전달된다. 제1 부스트선(B1)의 부스트 신호는 한 프레임 동안 하이 레벨의 DC 전압을 유지한다.
1 수평 주기(1H) 후, 제2 게이트선(G2)에 영상 주사신호가 하이 레벨로 인가될 때, 복수의 데이터선(D1~Dm)을 통하여 영상 데이터 신호(Vdat1~m)가 공통 전압(Vcom)보다 낮은 로우 레벨로 인가된다. 이때, 제2 부스트선(B2)을 통하여 제2 게이트선(G2)에 전달되는 게이트 전압의 하강 시점(t2)에 동기되어 로우 레벨의 부스트 신호가 제2 행의 복수의 화소(PX)에 전달된다. 그러면 영상 데이터 신호(Vdat1~m)가 부스트 신호의 변화량에 따라 부스팅된다. 제2 부스트선(B2)의 부스트 신호는 한 프레임 동안 로우 레벨의 DC 전압을 유지한다.
이와 같은 방식으로, 주사 기간 동안 제1 게이트선(G1)부터 제n 게이트선(Gn)까지에 해당하는 복수의 화소에 복수의 영상 데이터 신호가 전달되고, 유지 기간 동안 전달된 영상 데이터 신호에 따라 화소가 발광하여 한 프레임의 영상을 표시한다.
도 4 및 5와 같이, 게이트선 G1 부터 Gn까지에 대응하는 화소(PX)들에 한 프레임의 영상 데이터가 프레임 반전 구동 방식 또는 행 반전 구동 방식으로 순차적으로 표시될 수 있다. 하나의 프레임의 영상 데이터가 표시된 이후, 다음 프레임의 영상 데이터가 표시되기 전의 데이터 포치 구간(DP) 동안 정해진 파형의 데이터 전압이 복수의 데이터선(D1~Dm)에 인가되는데, 이에 대한 상세한 설명은 도 6 내지 8에서 후술한다.
이하, 데이터 포치 구간 동안 복수의 데이터선(D1~Dm)으로 정해진 패턴의 데이터 전압(Vdat)을 인가하는 액정 표시 장치의 동작에 대하여 설명한다. 복수의 데이터선(D1~Dm) 중에서 임의의 데이터선에 인가되는 데이터 전압(Vdat)을 예로 들어 설명한다. 복수의 데이터선(D1~Dm)에도 임의의 데이터선에 인가되는 데이터 전압과 동일한 방식으로 데이터 전압이 인가될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 포치 구간에서의 복수의 데이터선 중 한 데이터 선에 인가되는 데이터 전압의 파형을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 데이터 구동부(500)는 데이터 포치 구간이 시작되는 시점에서 정해진 구간동안 이전 프레임(k)에서 인가된 데이터 전압과 동일한 데이터 전압을 동일한 패턴으로 데이터선에 인가하고, 데이터 포치 구간이 끝나는 시점 이전의 정해진 구간동안 이후 프레임(k+1)에서 인가될 데이터 전압과 동일한 데이터 전압을 동일한 패턴으로 데이터선에 인가한다.
즉, 데이터 구동부(500)는 데이터 포치 기간 중 제1 기간 동안 복수의 데이터 선 각각에 k 프레임이 끝나기 직전의 소정 기간 동안의 복수의 데이터 전압 각각을 복수의 데이터선 각각에 인가하고, 데이터 포치 기간 중 제2 기간 동안 k+1 프레임이 시작 된 후 소정 기간 동안 인가될 복수의 데이터 전압 각각을 복수의 데이터선 각각에 인가한다. 이 때, 제1 기간 및 제2 기간은 데이터 포치 기간에 포함된다.
예를 들어, 데이터 포치 기간 중 복수의 데이터 선 중 데이터선 Dj에 인가되는 데이터 전압을 도 6을 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시 예에서는 주사 기간 동안 순차적으로 영상 주사 신호에 따라복수의 데이터 전압이 복수의 화소에 전달되고, 유지 기간 동안 전달된 데이터 전압에 따라 화소가 발광하는 방식으로 액정 표시 장치가 구동된다.
도 6에 도시된 바와 같이, k 번째 프레임과 k+1 번째 프레임 사이에는 데이터 포치 기간(DP1)이 존재한다. 시점 T11 이전 기간은 k 번째 프레임의 유지 기간이고, 시점 T13 이후 기간은 k+1 번째 프레임의 주사 기간이다.
시점 T11 부터 시점 T12 사이의 제1 기간 동안 복수의 데이터 전압은 k 번째 프레임 중 게이트선 Gn-1 및 Gn에 입력된 데이터 전압을 교대로 가지는 전압으로 설정할 수 있다. 도 6에서는 복수의 데이터 선 중 하나의 데이터 선(Dj)에 전달되는 데이터 전압(Vdatj)만을 도시하였다.
시점 T12 부터 시점 T13 사이의 제2 기간 동안 데이터 전압(Vdatj)은 k+1 번째 프레임 중 게이트 선 G1 및 G2에 입력될 데이터 전압(Vdatj)을 교대로 가지는 전압으로 설정할 수 있다.
이와 같이, 각 데이터선에 대해 데이터 포치 구간의 일정 구간에서 프레임(k 또는 k+1 프레임)에서 인가되는 데이터 전압과 동일한 파형의 데이터 전압을 데이터선에 인가함으로써, 데이터 포치 구간이 줄어드는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 데이터 포치 구간에서 데이터 전압의 변동폭을 줄일 수 있고 플리커(flicker) 문제를 개선할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 포치 구간에서의 복수의 데이터선 중 한 데이터 선에 인가되는 데이터 전압의 파형을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 데이터 구동부(500)는 데이터 포치 구간에서 부스트선(B1~Bn)에 대한 커플링 영향을 최소화하는 임의의 데이터 전압을 정해진 패턴에 따라 데이터선에 인가한다. k 번째 프레임과 k+1 번째 프레임 사이에는 데이터 포치 기간(DP1)이 존재한다. 시점 T11 이전 기간은 k 번째 프레임의 유지 기간이고, 시점 T13 이후 기간은 k+1 번째 프레임의 주사 기간이다.
예를 들어, 데이터 구동부(500)는 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 전압값을 가지는 프레임(k)(이하, 양의 프레임(positive frame))이 끝난 이후 데이터 포치 구간 중 제1 기간(T21~T22) 동안 양의 전압값의 중간 범위 전압인 2.0 V 및 2.1 V를 교대로 가지는 데이터 전압을 인가한다. 그리고 데이터 구동부(500)는 공통 전압(Vcom)에 대하여 음의 전압값을 가지는 프레임(k+1)(이하, 음의 프레임(negative frame))이 시작되기 전의 데이터 포치 구간 중 제2 기간(T22~T23) 동안 음의 전압값의 중간 범위 전압인 1.5 및 1.6 V를 교대로 가지는 데이터 전압을 인가한다. 또한, 음의 프레임이 끝난 이후 데이터 포치 구간에서 1.5 내지 1.6 V가 데이터선에 교대로 인가되고, 양의 프레임이 시작되기 전의 데이터 포치 구간에서 2.0 내지 2.1 V가 데이터선에 교대로 인가될 수 있다.
이와 같이, 데이터 포치 구간에서 양의 전압값 또는 음의 전압값의 중간 범위 전압을 데이터선에 인가함으로써, 데이터 전압에 의한 부스트선에 미치는 커플링 현상을 줄일 수 있어 플리커 문제를 개선할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 포치 구간에서의 복수의 데이터선 중 한 데이터 선에 인가되는 데이터 전압의 파형을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 데이터 구동부(500)는 양의 프레임(k)의 종료 이후의 데이터 포치 구간(DP1)의 제1 기간(T31~T32) 동안 양의 프레임의 데이터 전압의 1/2 레벨의 전압을 DC로 데이터선에 인가하고, 음의 프레임(k+1)의 시작 이전의 데이터 포치 구간(DP1) 중 제2 기간(T32~T33) 동안 음의 프레임의 데이터 전압의 1/2 레벨의 전압을 DC로 데이터선에 인가한다. 또한, 데이터 구동부(500)는 양의 프레임의 시작 이전의 데이터 포치 구간에서 양의 프레임의 데이터 전압의 1/2 레벨의 전압을 DC로 데이터선에 인가하고, 음의 프레임의 종료 이후의 데이터 포치 구간에서 음의 프레임의 데이터 전압의 1/2 레벨의 전압을 DC로 데이터선에 인가할 수 있다. 즉, 데이터 구동부(500)는 데이터 포치 구간에서 극성별 데이터 전압의 변동이 없도록 양의 프레임 또는 음의 프레임의 데이터 전압의 1/2 레벨의 전압을 데이터선에 인가한다.
이와 같이, 데이터 포치 구간에서 양의 프레임 또는 음의 프레임의 데이터 전압의 1/2 레벨의 전압을 데이터선에 인가함으로써, 데이터 전압에 의한 부스트선에 미치는 커플링 현상을 제거하여 플리커 문제를 개선할 수 있다.
100 : 박막 트랜지스터 표시판
150 : 액정층
200 : 공통 전극 표시판
300 : 액정 표시판 조립체
400 : 주사 구동부
500 : 데이터 구동부
550 : 계조 전압 생성부
600 : 신호 제어부
700 : 부스트 구동부

Claims (14)

  1. 복수의 화소를 포함하는 표시판;
    상기 표시판에 연결되어 상기 복수의 화소에 영상 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부;
    상기 표시판에 연결되어 상기 영상 데이터 신호가 상기 복수의 화소에 인가될 수 있도록 상기 복수의 화소에 영상 주사신호를 인가하는 주사 구동부; 및
    상기 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부를 제어하는 신호 제어부를 포함하고,
    상기 데이터 구동부는 프레임 간의 동기를 맞추기 위한 데이터 포치 구간에서 소정의 패턴을 가지는 데이터 전압을 상기 표시판으로 인가하고,
    상기 데이터 포치 구간은 상기 데이터 포치 구간이 시작되는 시점에서 정해진 제1 구간 및 상기 데이터 포치 구간이 끝나는 시점 이전의 정해진 제2 구간을 포함하고, 상기 데이터 구동부는 상기 제1 구간 및 제2 구간에서 서로 다른 패턴을 가지는 데이터 전압을 인가하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 구간에서 상기 데이터 포치 구간 이전 프레임에서 인가되는 데이터 전압과 동일한 패턴을 가지는 데이터 전압이 인가되는 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 구간에서 상기 데이터 포치 구간 이후 프레임에 인가되는 데이터 전압과 동일한 패턴을 가지는 데이터 전압이 인가되는 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 구간 및 제2 구간 중 어느 하나에서 인가되는 데이터 전압은 공통 전압에 대한 양의 전압값을 가지고, 상기 데이터 전압이 가질 수 있는 범위 중 중간 범위인 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 구간 및 제2 구간 중 다른 하나에서 인가되는 데이터 전압은 공통 전압에 대한 음의 전압값을 가지고, 상기 데이터 전압이 가질 수 있는 범위 중 중간 범위인 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 구간 및 제2 구간 중 어느 하나에서 공통 전압에 대하여 양의 전압값을 가지는 프레임의 데이터 전압의 1/2 레벨의 데이터 전압이 DC로 인가되는 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 구간 및 제2 구간 중 다른 하나에서 공통 전압에 대하여 음의 전압값을 가지는 프레임의 데이터 전압의 1/2 레벨의 데이터 전압이 DC로 인가되는 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 데이터 포치 구간에서 상기 데이터 구동부로 계조 전압을 제공하는 계조 전압 생성부를 더 포함하는 표시 장치.
  9. 복수의 화소에 인가되는 영상 데이터 신호를 부스팅하기 위한 부스트 전압을 상기 복수의 화소로 인가하는 표시 장치에서 플리커(flicker)를 개선하기 위한 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 영상 데이터 신호를 데이터선을 통하여 상기 복수의 화소에 인가하고, 상기 영상 데이터 신호가 상기 복수의 화소로 인가되도록 게이트선을 통하여 영상 주사신호를 상기 복수의 화소로 인가하여 한 프레임의 영상을 표시하는 단계; 및
    상기 프레임의 표시가 끝나고 다음 프레임이 시작되는 사이의 데이터 포치 구간에 소정의 패턴의 데이터 전압을 상기 데이터선으로 인가하는 데이터 포치 구간의 데이터 전압 인가 단계를 포함하고,
    상기 데이터 포치 구간은 상기 데이터 포치 구간이 시작되는 시점에서 정해진 제1 구간 및 상기 데이터 포치 구간이 끝나는 시점 이전의 정해진 제2 구간을 포함하고, 상기 제1 구간 및 제2 구간에서 서로 다른 패턴을 가지는 데이터 전압이 인가되는 표시 장치의 구동 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 데이터 포치 구간의 데이터 전압 인가 단계는 계조전압 생성부에서 인가할 데이터 전압을 선택하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 데이터 포치 구간의 데이터 전압 인가 단계는 상기 제1 구간 및 제2 구간 중 어느 하나에서 상기 영상 데이터 신호의 전압과 동일한 데이터 전압을 상기 데이터선으로 인가하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 데이터 포치 구간의 데이터 전압 인가 단계는 상기 제1 구간에서 상기 프레임의 영상 데이터 신호의 전압과 동일한 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하고, 상기 제2 구간에서 상기 프레임의 다음 프레임의 영상 데이터 신호의 전압과 동일한 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 데이터 포치 구간의 데이터 전압 인가 단계는 상기 제1 구간 및 제2 구간 중 어느 하나에서 공통 전압에 대한 양의 전압값을 가지는 데이터 전압이 가질 수 있는 범위 중 중간 범위 전압의 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하고, 상기 제1 구간 및 제2 구간 중 다른 하나에서 공통 전압에 대한 음의 전압값을 가지는 데이터 전압이 가질 수 있는 범위 중 중간 범위 전압의 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 데이터 포치 구간의 데이터 전압 인가 단계는 상기 제1 구간 및 제2 구간 중 어느 하나에서 공통 전압에 대하여 양의 전압값을 가지는 프레임의 영상 데이터 신호의 전압의 1/2 레벨의 데이터 전압을 DC로 상기 데이터선에 인가하고, 상기 제1 구간 및 제2 구간 중 다른 하나에서 공통 전압에 대하여 음의 전압값을 가지는 프레임의 영상 데이터 신호의 전압의 1/2 레벨의 데이터 전압을 DC로 상기 데이터선에 인가하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
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