KR101240645B1 - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시 장치에 관한 것이다. 상기 표시 장치는 제1 화소행에 위치한 복수의 제1 화소 및 상기 제1 화소행 바로 다음의 제2 화소행에 위치한 복수의 제2 화소, 상기 제1 화소에 제1 게이트 온 전압을 전달하는 제1 게이트선, 상기 제2 화소에 제2 게이트 온 전압을 전달하는 제2 게이트선, 상기 제1 및 제2 화소에 연결되어 있으며 하나의 입력 영상 신호로부터 얻어진 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선, 상기 제1 화소의 제1 입력 영상 신호 및 상기 제2 화소의 제2 입력 영상 신호에 기초하여 상기 제2 화소의 제2 입력 영상 신호를 보정하여 보정 영상 신호를 생성하는 영상 신호 보정부, 상기 각 제1 및 제2 게이트선에 상기 제1 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부, 그리고 상기 보정 영상 신호를 입력받아 상기 데이터 전압으로 변환하여 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부를 포함한다. 이때, 상기 제1 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압은 소정 시간 동안 중첩되어 있다. 이로 인해, 게이트 온 전압의 유효 지속 시간이 늘어나고, 이로 인해 각 화소의 충전 시간이 늘어난다. 더욱이, 데이터 전압 차이가 크게 발생하지 않는 바로 인접한 화소의 데이터 전압으로 사전 충전이 이루어지므로 원하는 크기를 갖는 전압으로의 충전이 용이하게 이루어진다.

표시 장치, 응답 속도, 사전충전, 영상신호보정, 메모리, 룩업테이블

Description

표시 장치 및 그 구동 방법 {DISPLAY DEVICE 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 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 영상 신호 보정부의 블록도이다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 사용되는 여러 가지 신호의 파형도이다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 최대 계조와 최소 계조를 이용하여 문자 P"자를 표시할 때, 동일한 화소행에 인접해 있는 두 화소의 화소 전압의 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 도 5에 도시한 두 화소에 각각 데이터 전압이 인가될 때 화소 전극 전압과 화소 전압의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 7은 종래 기술에 따라 도 5에 도시한 두 화소에 각각 데이터 전압이 인가될 때 화소 전극 전압과 화소 전압의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 게이트 신호를 생성하기 위해 액정 표시 장치에서 사용되는 여러 가지 신호의 파형도이다.

본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

일반적인 액정 표시 장치는 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 신호를 인가받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가받는다. 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 신호의 전압 극성을 반전시킨다.

이러한 액정 표시 장치는 컴퓨터의 표시 장치뿐만 아니라 텔레비전 등의 표시 화면으로도 널리 사용됨에 따라 동영상을 표시할 필요가 높아지고 있다. 그러나 액정 표시 장치는 액정의 응답 속도가 느리므로 동영상을 표시하기 어렵다. 또 한 액정 표시 장치는 홀드 타입(hold type)의 표시 장치이므로 동영상을 표시할 때 영상이 흐려지는 블러링(blurring) 현상이 발생한다.

이러한 문제를 보상하기 위해, 액정 축전기에 실질적으로 표시에 관여하는 정상 데이터 전압이 인가되기 전에 소정 시간 동안 사전 충전(pre-charging) 전압을 인가하여 액정 분자를 미리 어느 정도 배향시킨다. 이렇게 하면, 액정 축전기의 현재 전압과 목표 전압의 차가 상대적으로 작아져 짧은 시간 내에 목표 전압에 이를 수 있게 된다.

하지만 동일한 화소행에 존재하는 복수의 축전기에 동일한 크기의 정상 데이터 전압이 인가되더라도 사전 충전된 전압이 서로 다를 경우, 액정 축전기에 충전된 전압이 서로 달라 휘도 차이가 발생하여, 영상이 이중으로 겹쳐 보이는 등의 화질 불량이 발생한다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 축전기의 부족한 충전 시간으로 인한 화질 불량을 방지하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 사전 충전으로 발생하는 표시 장치의 화질을 개선하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는, 행렬 형태로 배열되어 있으며 제1 화소행에 위치한 복수의 제1 화소 및 상기 제1 화소행 바로 다음에 위치하는 제2 화소행에 위치한 복수의 제2 화소, 상기 제1 화소에 연결되어 있으며 제1 게이트 온 전압을 전달하는 제1 게이트선, 상기 제2 화소에 연결되어 있으며 제2 게이트 온 전압을 전달하는 제2 게이트선,상기 제1 및 제2 게이트선과 교차하고 상기 제1 및 제2 화소에 연결되어 있으며 하나의 입력 영상 신호로부터 얻어진 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선, 상기 제1 화소의 제1 입력 영상 신호 및 상기 제2 화소의 제2 입력 영상 신호에 기초하여 상기 제2 화소의 제2 입력 영상 신호를 보정하여 보정 영상 신호를 생성하는 영상 신호 보정부, 상기 각 제1 및 제2 게이트선에 상기 제1 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부, 그리고 상기 보정 영상 신호를 입력받아 상기 데이터 전압으로 변환하여 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 제1 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압은 소정 시간 동안 중첩된다.

상기 영상 신호 보정부는 화소행의 번호를 계수하여 계수값을 출력하는 카운터를 더 포함하고, 상기 영상 신호 보정부는 상기 계수값에 기초하여 상기 제2 입력 영상 신호를 보정하는 것이 좋다.

상기 카운터를 외부로부터 인가되는 데이터 인에이블 신호에 기초하여 상기 계수값을 출력할 수 있다.

상기 영상 신호 보정부는 d_q'= d_q + f(q, d_q, d_q-1)(여기서 d_q는 상기 제2 입력 영상 신호이고, q는 상기 계수값며, d_q-1은 상기 제1 입력 영상 신호이다.)에 기초하여 상기 보정 영상 신호(d_q')를 산출한다. 여기서, d_q-d_q-1 ＞ 0 이면, f(q, d_q, d_q-1) ＞ 0, d_q-d_q-1 ＜ 0 이면, f(q, d_q, d_q-1) ＜ 0, d_q-d_q-1 ＝ 0 이면, f(q, d_q, d_q-1) ＝ 0, q = 0 이면, f(q, d_q, d_q-1) ＝ 0, r ＞ q 이면 ｜f(r, d_r, d_r-1)｜ ≥ ｜f(q, d_q, d_q-1)｜이다.

상기 영상 신호 보정부는 상기 제1 입력 영상 신호와 상기 제2 입력 영상 신호의 차이에 따라 상기 제2 입력 영상 신호를 보정할 수 있다.

상기 영상 신호 보정부는 d_q'= d_q + α(q)(d_q-d_q-1) (여기서 d_q는 상기 제2 입력 영상 신호이고, q는 상기 계수값이며, d_q-1은 상기 제1 입력 영상 신호이다.)에 기초하여 상기 보정 영상 신호(d_q')를 산출한다. 여기서, α(0)= 0이고, r＞q이면 α(r)＞α(q)이다.

상기 제1 및 제2 게이트 온 전압은 각각 사전 충전용 게이트 온 전압과 상기 사전 충전용 게이트 온 전압에 연속해 생성되는 본 충전용 게이트 온 전압을 포함하고, 상기 제1 게이트 온 전압의 본 충전용 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압의 사전 충전용 게이트 온 전압이 일부 중첩되는 것이 바람직하다.

상기 표시 장치는 상기 게이트 구동부 및 상기 데이터 구동부를 제어하는 신호 제어부를 더 포함하고, 상기 신호 제어부는 상기 제1 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호와 상기 제1 및 제2 게이트 온 전압의 지속 시간을 한정하는 복수의 출력 인에이블 신호를 상기 게이트 구동부에 인가하는 것이 좋다.

상기 복수의 출력 인에이블 신호는 상기 제1 게이트선에 인가되는 상기 제1 게이트 온 전압의 지속 시간을 한정하는 제1 출력 인에이블 신호 및 상기 제2 게이트선에 인가되는 상기 제2 게이트 온 전압의 지속 시간을 한정하는 제2 출력 인에이블 신호를 포함할 수 있다.

상기 제1 출력 인에이블 신호와 상기 제2 출력 인에이블 신호는 1H" 간격으로 교대로 펄스를 출력하는 것이 좋다.

상기 제1 및 제2 게이트 온 전압은 각각 사전 충전용 게이트 온 전압과 상기 사전 충전용 게이트 온 전압이 출력된 후 소정 시간 경과 후 생성되는 본 충전용 게이트 온 전압을 포함하고, 상기 제1 게이트 온 전압의 본 충전용 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압의 사전 충전용 게이트 온 전압이 일부 중첩되는 것이 바람직하다.

상기 특징에 따른 표시 장치는 상기 게이트 구동부 및 상기 데이터 구동부를 제어하고, 신호 제어부를 더 포함하고, 상기 신호 제어부는 상기 제1 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호와 상기 제1 및 제2 게이트 온 전압의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호를 상기 게이트 구동부에 인가하는 것이 좋다.

상기 출력 인에이블 신호의 펄스 출력 주기는 1H"인 것이 바람직하다.

상기 영상 신호 보정부는 한 화소행의 제1 입력 영상 신호를 기억하는 라인 메모리를 더 포함할 수 있다.

상기 영상 신호 보정부는 상기 보정 영상 신호를 기억하는 룩업 테이블을 더 포함할 수 있다.

상기 특징에 따른 표시 장치는 상기 제1 입력 영상 신호에 대응하는 제1 데이터 전압과 상기 제2 입력 영상 신호에 대응하는 제2 데이터 전압의 극성이 동일한 것이 바람직하다.

상기 특징에 따른 표시 장치는 열 반전인 것이 좋다.

본 발명의 다른 특징에 따른 구동 방법은 제1 화소행에 위치한 복수의 제1 화소 및 상기 제1 화소행 바로 다음의 제2 화소행에 위치한 복수의 제2 화소, 상기 제1 화소에 연결되어 있으며 제1 게이트 온 전압을 전달하는 제1 게이트선, 상기 제2 화소에 연결되어 있으며 제2 게이트 온 전압을 전달하는 제2 게이트선, 상기 제1 및 제2 화소에 연결되어 있으며 하나의 입력 영상 신호로부터 얻어진 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선, 상기 제1 화소의 제1 입력 영상 신호와 상기 제2 화소의 제2 입력 영상 신호를 각각 보정하여 제1 보정 영상 신호와 제2 보정 영상 신호를 생성하는 영상 신호 보정부, 상기 각 제1 및 제2 게이트선에 상기 제1 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부, 그리고 상기 보정 영상 신호를 입력받아 상기 데이터 전압으로 변환하여 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부를 포함하는 표시 장치의 구동 방법으로서, 상기 제1 게이트선에 상기 제1 게이트 온 전압이 인가되고 있고, 상기 제1 보정 영상 신호에 대응하는 제1 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하는 단계, 상기 제2 게이트선에 상기 제2 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제2 데이터 전압이 상기 제1 화소와 상기 제2 화소에 인가되도록 하는 단계, 상기 제1 게이트 온 전압의 인가를 중지하는 단계, 상기 제2 보정 영상 신호에 대응하는 제2 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가 하여 상기 제2 데이터 전압이 상기 제2 화소에 인가되도록 하는 단계, 그리고 상기 제2 게이트 온 전압의 인가를 중지하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 구동 방법은, 제1 화소행에 위치한 복수의 제1 화소 및 상기 제1 화소행 바로 다음의 제2 화소행에 위치한 복수의 제2 화소, 상기 제1 화소에 연결되어 있으며 제1 게이트 온 전압을 전달하는 제1 게이트선, 상기 제2 화소에 연결되어 있으며 제2 게이트 온 전압을 전달하는 제2 게이트선, 상기 제1 및 제2 화소에 연결되어 있으며 하나의 입력 영상 신호로부터 얻어진 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선, 상기 제1 화소의 제1 입력 영상 신호와 상기 제2 화소의 제2 입력 영상 신호를 각각 보정하여 제1 보정 영상 신호와 제2 보정 영상 신호를 생성하는 영상 신호 보정부, 상기 각 제1 및 제2 게이트선에 상기 제1 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부, 그리고 상기 보정 영상 신호를 입력받아 상기 데이터 전압으로 변환하여 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부를 포함하며, 상기 제1 및 제2 게이트 온 전압은 각각 사전 충전용 펄스와 본 충전용 펄스를 포함하는 표시 장치의 구동 방법으로서, 상기 제1 게이트선에 상기 제1 게이트 온 전압의 본 충전 펄스가 인가되고 있고, 상기 제1 보정 영상 신호에 대응하는 제1 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하는 단계, 상기 제2 게이트선에 상기 제2 게이트 온 전압의 사전 충전용 펄스를 인가하여 상기 제1 데이터 전압이 상기 제1 화소와 상기 제2 화소에 인가되도록 하는 단계, 상기 제1 게이트 온 전압의 상기 본 충전용 펄스와 상기 제2 게이트 온 전압의 상기 사전 충전용 펄스의 인가를 중지하는 단계, 상기 제2 보정 영상 신호에 대응하는 제2 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하는 단계, 상기 제2 게이트선에 상기 제2 게이트 온 전압의 본 충전용 펄스를 인가하여 상기 제2 데이터 전압이 상기 제2 화소에 인가되도록 하는 단계, 그리고 상기 제2 게이트 온 전압의 상기 본 충전용 펄스의 인가를 중지하는 단계를 포함한다.

상기 표시 장치는 열 반전인 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 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

다음 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 표시 장치 및 그 구동 방법에 대한 한 실시예인 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 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 회로도이다.

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

액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(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 포함한다. 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(G_i)과 j번째(j=1, 2,..., m) 데이터선(D_j)에 연결된 화소(PX)는 신호선(G_i D_j)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(G_i)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(D_j)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.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 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 등 삼원색을 들 수 있 다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 화소 전극(191)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

액정 표시판 조립체(300)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.

다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 두 벌의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.

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 신호로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.

이러한 구동 장치(400, 500, 600, 800) 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. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 600, 800)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)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)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)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 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 내보낸다. 출력 영상 신호(DAT)는 디지털 신호로서 정해진 수효의 값(또는 계조)을 가진다.

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 영상 데이터의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 데이터 신호를 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 신호의 전압 극성"을 줄여 "데이터 신호의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.

신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 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.

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 신호가 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.

화소(PX)에 인가된 데이터 신호의 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 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.

한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 신호의 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 극성은 바뀌지 않고 서로 인접한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 극성은 반대이다(열 반전).

한편, 액정 축전기(Clc)의 양단에 전압을 인가하면 양단에 인가되는 전압 차이에 기초한 크기의 화소 전압이 액정 축전기(Clc)에 충전된다.

하지만, 한 프레임 동안 각 화소(PX)의 스위칭 소자(Q)를 턴 온 시켜 데이터 전압을 인가하는 시간이 제한되어 있기 때문에 액정 축전기(Clc)의 충전 시간을 충분히 할애할 수 없고, 이어 더하여, 느린 액정 분자의 응답 속도로 인해 액정 축전기(Clc)의 충전 시간은 더욱더 부족해진다.

이로 인해, 원하는 휘도에 대응하는 데이터 전압을 화소(PX)에 인가하더라도 액정 축전기(Clc)의 충전 시간의 부족으로 실제 화소 전압은 목표 화소 전압에 도달하지 못하고 이에 따라 원하는 휘도를 얻을 수 없다. 특히, 데이터 전압이 전달되는 데이터선의 길이가 길어짐에 따라 배선 저항과 신호 지연 시간 등이 증가한다. 이로 인해 데이터 전압을 출력하는 데이터 구동부(500)로부터 멀어질수록 화소(PX)의 화소 전극(191)에 인가되는 전압인 화소 전극 전압은 데이터 구동부(500)에서 출력되는 데이터 전압보다 낮게 되고, 데이터 전압과 화소 전극 전압간의 차이는 실제 화소 전압과 목표 화소 전압과의 차이를 더욱더 크게 한다.

따라서 부족한 충전 시간을 보상하기 위해, 한 화소행의 화소는 자신의 데이터 전압(앞으로는 정상 데이터 전압이라 함)을 인가받아 충전하는 본 충전(main charging)이외에 이전 화소행의 화소에 대응하는 데이터 전압을 본 충전 이전에 미리 충전 받는(앞으로는 이러한 사전 충전용 전압을 사전 충전 데이터 전압이라 함)을 사전 충전을 실시한다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 표시 동작을 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 동일한 화소행에서, 사전 충전 데이터 전압의 차이로 인하여 동일한 정상 데이터 전압이 인가되는 화소들 간에 발생하는 화소 전압 차이를 보정하기 위한 영상 신호 보정 동작을 실시한다.

이러한 영상 신호 보정 동작은 신호 제어부(600) 내에서 수행되지만 별도의 영상 신호 보정부에서 수행될 수 있으며, 임의의 한 화소행(q)의 화소(PX)에 대한 영상 신호[앞으로 현재 영상 신호(dq)"라 함]를 바로 이전 화소행(q-1)의 화소(PX)에 대한 영상 신호[앞으로 이전 영상 신호(previous image signal)(dq_-1)에 기초로 하여 보정하여 보정된 현재 영상 신호[앞으로 보정 영상 신호(modified image signal)(dq')"라 함]를 만들어낸다.

이미 설명한 것처럼, 데이터 전압의 반전 방식을 열 반전이다.

먼저, 도 3을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 영상 신호 보정부에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 영상 신호 보정부의 블록도이다.

도 3에 도시한 것처럼, 본 발명의 한 실시예에 따른 영상 신호 보정부(610)는 외부로부터 인가되는 데이터 인에이블 신호(DE)가 인가되는 카운터(601), 임의의 한 화소행인 q번째 화소행에 대응하는 현재 영상 신호(d_q)가 인가되는 라인 메모리(line memory)(602), 카운터(601)와 라인 메모리(602)에 연결되어 있는 보정부(603)를 포함한다.

카운터(601)는 입력되는 데이터 인에이블 신호(DE)의 펄스 수를 계수하여 계수값(q)을 보정부(603)에 출력한다. 즉, 계수값(q)은 현재 영상 신호(d_q)가 몇 번 째 화소행에 해당하는지를 나타내는 화소행 번호값이다. 여기서 q = 0, 1, 2, ... n-1이다.

라인 메모리(602)는 현재 인가되는 q번째 화소행에 대응하는 현재 영상 신호(d_q)를 기억한 후 이전에 기억되어 있던 바로 이전 화소행에 대응하는 이전 영상 신호(d_q-1)를 보정부(603)에 출력한다. 영상 신호 보정부(610)는 도 1에 도시한 신호 제어부(600)에 포함될 수도 있고, 별개의 장치로 구현될 수도 있다

보정부(603)는 카운터(601)와 라인 메모리(602)로부터 인가되는 계수값(q), 이전 영상 신호(d_q-1) 및 현재 영상 신호(d_q)에 기초하여 현재 영상 신호(d_q)를 보정한 보정 영상 신호(d_q')를 생성한다.

다음, 영상 신호 보정부(610)의 동작을 상세히 설명한다.

먼저, 외부로부터 현재 화소행인 q번째 화소행에 해당하는 현재 영상 신호(d_q)가 인가되면, 라인 메모리(602)는 기억되어 있는 이전 화소행인 (q-1)번째 화소행에 해당하는 이전 영상 신호(d_q-1)를 보정부(603)로 출력하고, 이전 영상 신호(d_q-1)가 기억되어 있던 번지에 인가된 현재 영상 신호(d_q)를 기억한다.

따라서 보정부(603)는 카운터(601)로부터의 계수값(q), 라인 메모리(602)의 이전 영상 신호(d_q-1) 및 현재 영상 신호(d_q)에 기초하여 보정 영상 신호(d_q')를 생성한다.

이를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

보정부(603)는 다음 [수학식 1]에 따라 보정 영상 신호(d_q')를 생성한다.

d_q'= d_q + f(q, d_q, d_q-1)

위의 [수학식 1]에서 알 수 있듯이, 보정 영상 신호(d_q')는 현재 영상 신호(d_q), 즉, q번째 화소행의 영상 신호에 함수(f)의 값을 더하여 생성된다.

함수(f)의 특징은 다음과 같은 관계를 갖는다.

(1) d_q-d_q-1 ＞ 0 이면, f(q, d_q, d_q-1) ＞ 0

(2) d_q-d_q-1 ＜ 0 이면, f(q, d_q, d_q-1) ＜ 0

(3) d_q-d_q-1 ＝ 0 이면, f(q, d_q, d_q-1) ＝ 0

(4) q = 0 이면, f(q, d_q, d_q-1) ＝ 0

(5) r ＞ q 이면 ｜f(r, d_r, d_r-1)｜ ≥ ｜f(q, d_q, d_q-1)｜

즉, 바로 이전 화소행의 영상 신호인 이전 영상 데이터(d_q-1)가 현재 화소행의 영상 신호인 현재 영상 신호(d_q)보다 클 경우, 함수(f)의 값은 0보다 큰 값이 되어, 보정 영상 신호(d_q')는 현재 영상 신호(d_q)보다 큰 값이 된다.

반대로 이전 영상 데이터(d_q-1)가 현재 화소행의 영상 신호인 현재 영상 신호(d_q)보다 작을 경우, 함수(f)의 값은 0보다 작은 값이 되어, 보정 영상 신호(d_q')는 현재 영상 신호(d_q)보다 작은 값이 되고, 이전 영상 신호(d_q-1)와 현재 영상 신호(d_q)가 동일할 경우에는 보정 영상 신호(d_q')는 그대로 현재 영상 신호(d_q)가 된다.

또한 계수값(q)이 0일 경우, 즉 첫 번째 화소행일 경우에는 데이터선에 의한 신호 지연이나 배선 저항에 의한 악영향이 거의 없기 때문에, 현재 영상 신호(d_q)를 그대로 보정 영상 신호(d_q')로 출력한다.

그리고 계수값(q)이 커질수록 즉, 데이터 구동부(500)로부터 멀리 떨어져 있는 화소행일수록 함수(f)의 값을 크게 하여 현재 영상 신호(d_q)에 더해지는 보정값을 크게 한다. 이에 따라, 데이터선(D1-Dm)의 배선 저항이나 신호 지연의 영향을 많이 받는 화소행일수록 함수(f)의 값은 증가한다.

이와 같이 하면, 데이터 구동부(500)에서 각 화소(PX)에 인가하는 데이터 전압은 현재 영상 신호(d_q)에 대응하는 데이터 전압과 같을 수도 있지만 높거나 낮은 전압이 된다.

다른 예로서, 보정부(60)는 [수학식 1]을 좀더 구체화한 [수학식 2]에 따라 보정 영상 신호(dq')를 생성할 수 있다.

d_q'= d_q + α(q)(d_q-d_q-1)

여기서, α(0)= 0이고, r＞q이면 α(r)＞α(q)이다.

위의 [수학식 2]에서 알 수 있듯이, 보정 영상 신호(d_q')는 두 영상 신호 (d_q, d_q-1)의 차이에 계수값(q)에 비례하여 변하는 값[α(q)]을 곱한 보정값에 기초하여 정해진다.

[수학식 1] 또는 [수학식 2]에 의해 현재 및 이전 영상 신호(d_q, d_q-1)와 화소행 번호(q)에 따라 정해지는 보정 영상 신호(d_q')는 별도의 룩업 테이블(lock-up table)에 현재 및 이전 영상 신호(d_q, d_q-1)과 계수값(q)에 대한 보정 영상 신호(d_q')의 함수로 기억될 수 있다.

이와는 달리, [수학식 1] 또는 [수학식 2]에 기초하지 않고, 전압에 대한 액정의 투과율 곡선, 계조에 대한 액정의 투과율 곡선 또는 계수값(q) 등을 고려하여, 실험적으로 현재 및 이전 영상 신호(d_q, d_q-1)와 화소행 번호(q)에 대한 보정 영상 신호(d_q')를 산출할 수 있다. 이 산출된 보정 영상 신호(d_q')는 현재 및 이전 영상 신호(d_q, d_q-1)와 화소행 번호(q)에 대한 함수로 룩업 테이블에 기억된다.

그런데 화소행 번호(q)와 현재 및 이전 영상 신호(d_q, d_q-1)에 대한 모든 보정 영상 신호(d_q')를 기억해 두려면 룩업 테이블의 크기가 매우 커야 하므로, 예를 들면 일정 계조 간격(예: 16계조)의 현재 및 이전 영상 신호(d_q, d_q-1)와 화소행 번호(q)에 대한 보정 영상 신호(d_q')에 대해서만 기억해 두고, 나머지 현재 및 이전 영상 신호(d_q, d_q-1)와 화소행 번호(q)에 대해서는 보간법으로 연산하여 보정 영상 신호 (d_q')를 구하는 것이 좋다.

이러한 방법으로, 화소행 번호(q)와 이전 입력 영상 신호(d_q-1) 등을 고려하여 현재 영상 신호(d_q)에 대응하는 보정 영상 신호(d_q')가 구해지면, 신호 제어부(600)는 이 보정 영상 신호(d_q')를 영상 데이터(DAT)로서 데이터 구동부(500)에 인가한다.

다음, 도 4를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 사용되는 여러 가지 신호의 파형도로서, 데이터 전압(Vd), 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 클록 신호(CPV), 출력 인에이블 신호(OE1, OE2) 및 게이트 신호(g₁, g₂, g₃,...)를 도시하고 있다.

앞서 설명한 바와 같이 신호 제어부(600)는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 클록 신호(CPV) 및 출력 인에이블 신호(OE1, OE2)를 게이트 구동부(400)에 제공하여 주사를 진행하도록 한다.

도 4에서, 한 화소행에 인가되는 게이트 온 전압(Von)은 사전 충전 게이트 온 전압(Von1)과 사전 충전 게이트 온 전압(Von1)에 연속하는 본 충전 게이트 온 전압(Von1)을 포함한다. 사전 충전 게이트 온 전압(Von1)의 펄스 폭이 본 충전 게이트 온 전압(Von2)의 펄스 폭보다 대략 출력 인에이블 신호(OE1, OE2)의 펄스폭 만큼 작다. 이로 인해, 예를 들어 짝수 개의 게이트선이나 수평 주기마다 인가되는 게이트 온 전압(Von)과 중첩되지 않는다. 게이트 온 전압(Von1, Von2)의 펄스 폭의 크기는 변경 가능하다. 사전 충전 게이트 온 전압(Von1)의 펄스 폭의 크기는 약 1H이다.

수직 동기 시작 신호(STV)는 게이트 온 전압(Von)을 출력하기 위한 펄스를 포함한다.

출력 인에이블 신호(OE1, OE2)는 신호 제어부(600)에서 게이트 구동부(400)에 제공되어 해당하는 게이트선(G1-Gn)을 통해 전달되는 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간, 즉 펄스 폭을 한정하는 역할을 한다. 본 실시예에서 첫 번째 출력 인에이블 신호(OE1)는 홀수 번째 게이트선(G1, G3,...)에 인가되는 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하고, 두 번째 출력 인에이블 신호(OE2)는 짝수 번째 게이트선(G2, G4,...)에 인가되는 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정한다. 이들 출력 인에이블 신호(OE1, OE2)의 파형은 모두 동일하며, 신호 제어부(200)의 제어 따라 변경되거나 서로 다른 파형을 가질 수 있다. 도 4에서 출력 인에이블 신호(OE1, OE2)가 높은 값을 가지면 게이트 온 전압(Von)의 출력이 억제되어 게이트 오프 전압(Voff)이 출력되고 낮은 값을 가지면 게이트 온 전압(Von)이 출력된다. 츨력 인에이블 신호(OE1, OE2)의 하이 구간과 로우 구간의 비는 사전 충전이 이루어지는 시간과 정상 충전이 이루어지는 시간의 비를 고려하여 필요에 따라 조절할 수 있으며 하이 구간과 로우 구간의 역할이 반대일 수도 있다.

그리면 사전 충전과 본 충전이 이루어지는 동작에 대하여 상세하게 설명한 다.

먼저, 신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400)에 인가되는 수직 동기 시작 신호(STV)에 펄스를 생성하고 게이트 클록 신호(CPV)에 펄스를 생성한다. 신호 제어부(600)로부터 전달되는 게이트 클록 신호(CPV)에 펄스가 전달되면, 게이트 구동부(400)는 첫 번째 게이트선(G1)에서부터 차례대로 게이트 온 전압(Von)을 출력한다. 이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 두개의 출력 인에이블 신호(OE1, OE2)가 게이트 구동부(400)에 인가되어, 사전 충전 게이트 온 전압(Von1)과 본 충전 게이트 온 전압(Von2)이 연달아 출력되고, 홀수 번째 게이트선(G1, G3,...)에 인가되는 게이트 온 전압(Von)은 출력 인에이블 신호(OE1)에 의해 그 펄스폭이 정해지고, 짝수 번째 게이트선(G2, G4,...)에 인가되는 게이트 온 전압(Von)은 출력 인에이블 신호(OE2)에 의해 그 펄스폭이 정해진다. 이로 인해, 홀수 번째 게이트선(G1, G3,...)에 인가되는 게이트 온 전압(Von)과 짝수 번째 게이트선(G2, G4,...)에 인가되는 게이트 온 전압(Von)의 차이는 이들 출력 인에이블 신호(OE1, OE2)의 펄스 출력 차이인 1H"만큼 차이가 발생한다. 즉, 바로 인접한 두 게이트선에 인가되는 게이트 전압들(Von)에서, 선행하는 게이트선에 인가되는 게이트 전압(Von)의 본 충전 게이트 온 전압(Von2)이 인가되는 시기와 뒤따르는 게이트선에 인가되는 게이트 온 전압(Von)의 사전 충전 게이트 온 전압(Von1)이 인가되는 시기는 서로 중첩한다.

이와 같이, 출력 인에이블 신호(OE1, OE2)의 파형에 의해 정해진 펄스 폭을 각각 갖는 사전 충전 게이트 온 전압(Von1)과 본 충전 게이트 온 전압(Von2)으로 이루어진 게이트 온 전압(Von)이 첫 번째 게이트선(G1)에서부터 차례대로 출력되 면, 첫 번째 게이트선(G1)에서부터 차례대로 해당 게이트선에 연결된 화소 전극(191)은 데이터선(D1-Dm)을 통해 전달되는 데이터 전압(Vd)을 차례로 인가받아, 해당 화소(PX)에 1H" 동안 사전 충전이 이루어진다. 사전 충전이 완료되면 바로 연속해서 이미 설명한 영상 신호 보정부(610) 등에 의한 보정 동작으로 생성되는 보정 영상 신호에 대응하는 데이터 전압이 정상 데이터 전압으로 전달되어 본 충전이 이루어진다. 첫 번째 화소행의 사전 충전을 위해 인가되는 데이터 전압은 소정의 계조를 갖는 임의의 데이터 전압(Vd)으로서 신호 제어부(600)에 내장된 메모리 등에 기억되어 있을 수 있다.

이미 설명한 것처럼, 이전 게이트선과 바로 인접한 다음 게이트선에 인가되는 게이트 온 전압(Von)은 이전 화소행의 본 충전기간과 바로 인접하 화소행의 사전 충전기간이 중첩된다. 이로 인해, 본 충전을 위해 첫 번째 게이트선(G1)에 연결된 화소 전극(191)에 인가되는 정상 데이터 전압(Vd)이 두 번째 게이트선(G2)에 연결된 화소 전극(191)에도 동시에 인가되어 "1H" 동안 사전 충전 동작이 이루어진다. 다음, 사전 충전기간이 경과하면 두 번째 게이트선(G2)에 연결된 화소 전극(191)은 데이터 구동부(500)로부터 전달되는 정상 데이터 전압(Vd)으로 본 충전이 이루어진다.

이러한 동작을 통하여, 첫 번째 게이트선(G1)에서부터 차례대로 게이트 온 전압(Von)이 차례로 인가되면, 모든 화소(PX)는 바로 이전의 게이트선에 연결된 화소 전극(191)에 인가되는 데이터 전압(Vd)으로 사전 충전된 후, 이미 설명한 영상 신호 보정부(610) 등에 의한 동작에 생성되는 보정 영상 신호에 대응하는 데이터 전압으로 연속해서 본 충전된다.

다음, 도 5 내지 도 7을 참고로 하여 본 발명에 따른 사전 충전과 본 충전이 이루어질 때와 종래 기술에 따른 사전 충전과 본 충전이 이루어질 때 화소에 충전되는 화소 전압의 변화에 대하여 살펴보자.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 최대 계조와 최소 계조를 이용하여 문자 "P"자를 표시할 때, 동일한 화소행에 인접해 있는 두 화소(PXa, PXb)의 화소 전압의 변화를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 도 5에 도시한 두 화소(PXa, PXb)에 각각 데이터 전압이 인가될 때 화소 전극 전압과 화소 전압의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 7은 종래 기술에 따라 도 5에 도시한 두 화소(PXa, PXb)에 각각 데이터 전압이 인가될 때 화소 전극 전압과 화소 전압의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 5에 도시한 것처럼, 두 화소(PXa, PXb)는 예를 들어 r번째인 동일한 화소행에 존재하며, 모두 동일한 계조, 예를 들어, 노멀리 화이트(normally white) 모드의 액정 표시 장치일 경우 최대 계조인 블랙용 데이터 전압을 본 충전을 위한 정상 데이터 전압으로서 인가 받는다.

도 6에 도시한 바와 같이, r번째 게이트선(G_r)에 인가되는 게이트 신호(g_r)는 (r-1)번째 게이트선(G_r-1)에 인가되는 게이트 전압과 1H만큼 중첩되므로, (r-1)번째 화소행에서부터 게이트 온 전압이 인가된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 화소 전극(PXa)에 인가되는 데이터 전압(S_DA)은 사전 충전기간에는 블랙용 데이터 전압이 되고, 본 충전기간에는 정상 데이터 전압, 예를 들어 화이트용 데이터 전압이 된다. 이때, 이미 설명한 영상 신호 보정부 등의 동작에 의해 화소행의 번호, 현재 영상 신호 및 이전 영상 신호에 기초하여 현재 영상 신호의 보정값이 산출된다. 이로 인해, 화소 전극(PXa)의 본 충전을 위해 인가되는 데이터 전압(S_DA)은 현재 영상 신호에 대응하는 데이터 전압에 이 보정값에 해당하는 데이터 전압(△S_DA)이 더해진 크기를 갖는다. 반면에 도 6에 도시한 바와 같이, 화소 전극(PXb)에 인가되는 데이터 전압(S_DB)은 사전 충전기간과 본 충전기간 동안 동일한 화이트용 데이터 전압이 인가된다.

이들 데이터 전압(S_DA1, S_DB1)은 해당 데이터선을 따라 전달되면서 배선 저항이나 데이터선과 화소 전극 사이에 형성되는 기생 축전기 등의 영향으로 소정 시간 지연되어 해당 화소(PXa, PXb)에 화소 전극 전압(V_DA, V_DB)으로서 인가된다. 하지만, 도 6에 도시한 바와 같이, 화소(PXb)에 인가되는 화소 전극 전압(V_DB)은 이전 화소행의 데이터 전압과 동일하므로, 지연 현상이 발생하지 않는다.

이러한 화소 전극 전압(V_DA, V_DB)의 인가로 인해 화소(PXa, PXb)에 충전되는 화소 전압(V_PA, V_PB)은 도 6과 같다. 도 6에 도시한 것처럼, 화소(PXa, PXb)의 사전 충전기간 동안 인가되는 데이터 전압(S_DA, S_DB)이 상이하기 때문에, 사전 충전기간 동안 충전되는 화소 전압(V_PA, V_PB)의 크기 역시 같지 않다. 하지만, 이미 화소 (PXa)용 데이터 전압(S_DA)을 보정하여 보정값(△S_DA)만큼 큰 전압이 인가되므로, 사전충전 시 발생하는 화소 전압(V_PA, V_PB)간의 크기 차이는 보상되어 두 화소 전압(V_PA, V_PB)간의 크기는 대략 동일하다. 이로 인해, 사전 충전 시 서로 다른 화소 전압의 차이로 인한 두 화소(PXa, PXb)의 휘도 차이는 발생하지 않는다.

비록 두 화소 전압(V_PA, V_PB)이 서로 동일하지 않더라도 바로 인간의 눈이 사물을 인식할 때, 가장자리(또는 경계) 부분을 더욱더 밝은 휘도로 인식하기 때문에 블랙 색상과 화이트 색상의 경계인 화소(PXa1, PXb2)에서 발생하는 약간의 휘도 차이는 크게 눈에 띄지 않는다.

하지만, 종래 기술에 도 5에 도시한 화소(PXa, PXb)에 데이터 전압(S_DB, S_DA)이 인가될 때, 두 화소(PXa, PXb)의 사전 충전기간 동안 발생하는 화소 전압(V_PA, V_PB)의 차이를 보상하지 않으므로, 화소(PXa)에 인가되는 데이터 전압(S_DA)에는 보정값에 대응하는 데이터 전압(△S_DA)이 더해지지 않는다. 이로 인해, 두 화소(PXa, PXb)의 화소 전극(V_PA, V_PB) 간에는 이 데이터 전압(△S_DA)에 기초한 전압 차이(△V)가 발생하여, 본 충전기간 동안 화소 전압(V_PB)이 원하는 전압(V_white)까지 충전되지 못한다. 따라서 두 화소(PXa, PXb)간에는 이 전압 차이(△V)만큼의 휘도 차이가 발생하여 화질 불량이 발생한다.

다음, 도 8을 참고로 하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 게이트 신호를 생 성하는 방법을 설명한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 게이트 신호를 생성하기 위해 액정 표시 장치에서 사용되는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 클록 신호(CPV), 출력 인에이블 신호(OE) 및 r번째 화소행에 인가되는 게이트 신호(gr)를 도시하고 있다.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서 하나의 출력 인에이블 신호(OE)를 이용한다.

이로 인해, 도 8에 도시한 게이트 신호(g_r)는 도 4에 도시한 게이트 신호와는 달리, 사전 충전을 위한 게이트 온 전압(Von1')과 본 충전을 위한 게이트 온 전압(Von2')이 연속해서 생성하지 않고, 각 사전 충전기간과 본 충전기간 동안 출력 인에이블 신호(OE)에 의해 정해진 게이트 온 전압이 출력된다.

이러한 본 발명에 의하면, 바로 인접한 게이트선에 전달되는 두 개의 게이트 온 전압을 소정 시간 중첩시킴으로써, 게이트 온 전압의 유효 지속 시간이 늘어나고, 이로 인해 각 화소의 충전 시간이 늘어난다. 더욱이, 데이터 전압 차이가 크게 발생하지 않는 바로 인접한 화소의 데이터 전압으로 사전 충전이 이루어지므로 원하는 크기를 갖는 전압으로의 충전이 용이하게 이루어진다.

또한 동일한 화소행에서, 사전 충전된 데이터 전압을 고려하여 정상 데이터 전압의 크기를 보정한 후 화소에 인가한다. 이로 인해, 동일한 정상 데이터 전압으로 본 충전이 이루어지는 동일 화소행의 화소에서 서로 다른 전압으로 사전 충전 됨에 따라 발생하는 휘도 차이가 줄어들어, 화질이 좋아진다. 특히, 정상 데이터 전압의 크기를 보정할 때 화소행의 번호를 고려하므로, 데이터선의 배선 저항이나 신호 지연 등으로 인한 화질 불량이 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 (20)

1. 행렬 형태로 배열되어 있으며 제1 화소행에 위치한 복수의 제1 화소 및 상기 제1 화소행 바로 다음에 위치하는 제2 화소행에 위치한 복수의 제2 화소,

   상기 제1 화소에 연결되어 있으며 제1 게이트 온 전압을 전달하는 제1 게이트선,

   상기 제2 화소에 연결되어 있으며 제2 게이트 온 전압을 전달하는 제2 게이트선,

   상기 제1 및 제2 게이트선과 교차하고 상기 제1 및 제2 화소에 연결되어 있으며 하나의 입력 영상 신호로부터 얻어진 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선,

   상기 제1 화소의 제1 입력 영상 신호 및 상기 제2 화소의 제2 입력 영상 신호에 기초하여 상기 제2 화소의 제2 입력 영상 신호를 보정하여 보정 영상 신호를 생성하는 영상 신호 보정부,

   상기 각 제1 및 제2 게이트선에 상기 제1 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부, 그리고

   상기 보정 영상 신호를 입력받아 상기 데이터 전압으로 변환하여 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부

   를 포함하고,

   상기 제1 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압은 소정 시간 동안 중첩되며,

   상기 영상 신호 보정부는,

   상기 제1 입력 영상 신호가 상기 제2 입력 영상 신호보다 큰 경우, 상기 보정 영상 신호를 상기 제2 입력 영상 신호보다 작은 값으로 하고,

   상기 제1 입력 영상 신호가 상기 제2 입력 영상 신호보다 작은 경우, 상기 보정 영상 신호를 상기 제2 입력 영상 신호보다 큰 값으로 하며,

   상기 제1 입력 영상 신호 와 상기 제2 입력 영상 신호가 동일한 경우에는, 상기 제2 입력 영상 신호를 상기 보정 영상 신호로 하는 표시 장치.
2. 제1항에서,

   상기 영상 신호 보정부는 화소행의 번호를 계수하여 계수값을 출력하는 카운터를 더 포함하고,

   상기 영상 신호 보정부는 상기 계수값에 기초하여 상기 제2 입력 영상 신호를 보정하는 표시 장치.
3. 제2항에서,

   상기 카운터를 외부로부터 인가되는 데이터 인에이블 신호에 기초하여 상기 계수값을 출력하는 표시 장치.
4. 제2항에서,

   상기 영상 신호 보정부는 다음의 수학식에 기초하여 상기 보정 영상 신호(d_q')를 산출하는 표시 장치.

   d_q'= d_q + f(q, d_q, d_q-1)(여기서 d_q는 상기 제2 입력 영상 신호이고, q는 상기 계수값며, d_q-1은 상기 제1 입력 영상 신호이다.)

   여기서, d_q-d_q-1 ＞ 0 이면, f(q, d_q, d_q-1) ＞ 0

   d_q-d_q-1 ＜ 0 이면, f(q, d_q, d_q-1) ＜ 0

   d_q-d_q-1 ＝ 0 이면, f(q, d_q, d_q-1) ＝ 0

   q = 0 이면, f(q, d_q, d_q-1) ＝ 0

   r ＞ q 이면 ｜f(r, d_r, d_r-1)｜ ≥ ｜f(q, d_q, d_q-1)｜이다.
5. 제2항에서,

   상기 영상 신호 보정부는 상기 제1 입력 영상 신호와 상기 제2 입력 영상 신호의 차이에 따라 상기 제2 입력 영상 신호를 보정하는 표시 장치.
6. 제5항에서,

   상기 영상 신호 보정부는 다음의 수학식에 기초하여 상기 보정 영상 신호(d_q')를 산출하는 표시 장치.

   d_q'= d_q + α(q)(d_q-d_q-1) (여기서 d_q는 상기 제2 입력 영상 신호이고, q는 상기 계수값이며, d_q-1은 상기 제1 입력 영상 신호이다.)

   여기서, α(0)= 0이고, r＞q이면 α(r)＞α(q)이다.
7. 제1항에서,

   상기 제1 및 제2 게이트 온 전압은 각각 사전 충전용 게이트 온 전압과 상기 사전 충전용 게이트 온 전압에 연속해 생성되는 본 충전용 게이트 온 전압을 포함하고,

   상기 제1 게이트 온 전압의 본 충전용 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압의 사전 충전용 게이트 온 전압이 일부 중첩되는 표시 장치.
8. 제7항에서,

   상기 게이트 구동부 및 상기 데이터 구동부를 제어하는 신호 제어부를 더 포함하고,

   상기 신호 제어부는 상기 제1 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호와 상기 제1 및 제2 게이트 온 전압의 지속 시간을 한정하는 복수의 출력 인에이블 신호를 상기 게이트 구동부에 인가하는 표시 장치.
9. 제8항에서,

   상기 복수의 출력 인에이블 신호는 상기 제1 게이트선에 인가되는 상기 제1 게이트 온 전압의 지속 시간을 한정하는 제1 출력 인에이블 신호 및 상기 제2 게이트선에 인가되는 상기 제2 게이트 온 전압의 지속 시간을 한정하는 제2 출력 인에이블 신호를 포함하는 표시 장치.
10. 제9항에서,

    상기 제1 출력 인에이블 신호와 상기 제2 출력 인에이블 신호는 1H" 간격으로 교대로 펄스를 출력하는 표시 장치.
11. 제1항에서,

    상기 제1 및 제2 게이트 온 전압은 각각 사전 충전용 게이트 온 전압과 상기 사전 충전용 게이트 온 전압이 출력된 후 소정 시간 경과 후 생성되는 본 충전용 게이트 온 전압을 포함하고,

    상기 제1 게이트 온 전압의 본 충전용 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압의 사전 충전용 게이트 온 전압이 일부 중첩되는 표시 장치.
12. 제11항에서,

    상기 게이트 구동부 및 상기 데이터 구동부를 제어하고, 신호 제어부를 더 포함하고,

    상기 신호 제어부는 상기 제1 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호와 상기 제1 및 제2 게이트 온 전압의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호를 상기 게이트 구동부에 인가하는 표시 장치.
13. 제12항에서,

    상기 출력 인에이블 신호의 펄스 출력 주기는 1H"인 표시 장치.
14. 제1항에서,

    상기 영상 신호 보정부는 한 화소행의 제1 입력 영상 신호를 기억하는 라인 메모리를 더 포함하는 표시 장치.
15. 제1항에서,

    상기 영상 신호 보정부는 상기 보정 영상 신호를 기억하는 룩업 테이블을 더 포함하는 표시 장치.
16. 제1항에서,

    상기 제1 입력 영상 신호에 대응하는 제1 데이터 전압과 상기 제2 입력 영상 신호에 대응하는 제2 데이터 전압의 극성은 동일한 표시 장치.
17. 제16항에서,

    상기 표시 장치는 열 반전인 표시 장치.
18. 제1 화소행에 위치한 복수의 제1 화소 및 상기 제1 화소행 바로 다음의 제2 화소행에 위치한 복수의 제2 화소, 상기 제1 화소에 연결되어 있으며 제1 게이트 온 전압을 전달하는 제1 게이트선, 상기 제2 화소에 연결되어 있으며 제2 게이트 온 전압을 전달하는 제2 게이트선, 상기 제1 및 제2 화소에 연결되어 있으며 하나의 입력 영상 신호로부터 얻어진 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선, 상기 제1 화소의 제1 입력 영상 신호와 상기 제2 화소의 제2 입력 영상 신호를 각각 보정하여 제1 보정 영상 신호와 제2 보정 영상 신호를 생성하는 영상 신호 보정부, 상기 각 제1 및 제2 게이트선에 상기 제1 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부, 그리고 상기 제1 보정 영상 신호와 상기 제2 보정 영상 신호를 입력받아 상기 데이터 전압으로 변환하여 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부를 포함하는 표시 장치의 구동 방법으로서,

    상기 제1 게이트선에 상기 제1 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제1 보정 영상 신호에 대응하는 제1 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하는 단계,

    상기 제2 게이트선에 상기 제2 게이트 온 전압을 인가하여 상기 제1 데이터 전압이 상기 제1 화소와 상기 제2 화소에 인가되도록 하는 단계,

    상기 제1 게이트 온 전압의 인가를 중지하는 단계,

    상기 제2 보정 영상 신호에 대응하는 제2 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하여 상기 제2 데이터 전압이 상기 제2 화소에 인가되도록 하는 단계, 그리고

    상기 제2 게이트 온 전압의 인가를 중지하는 단계

    를 포함하고,

    상기 영상 신호 보정부는,

    상기 제1 입력 영상 신호가 상기 제2 입력 영상 신호보다 큰 경우, 상기 제2 보정 영상 신호를 상기 제2 입력 영상 신호보다 작은 값으로 하고,

    상기 제1 입력 영상 신호가 상기 제2 입력 영상 신호보다 작은 경우, 상기 제2 보정 영상 신호를 상기 제2 입력 영상 신호보다 큰 값으로 하며,

    상기 제1 입력 영상 신호 와 상기 제2 입력 영상 신호가 동일한 경우에는, 상기 제2 입력 영상 신호를 상기 제2 보정 영상 신호로 하는 표시 장치의 구동 방법.
19. 제1 화소행에 위치한 복수의 제1 화소 및 상기 제1 화소행 바로 다음의 제2 화소행에 위치한 복수의 제2 화소, 상기 제1 화소에 연결되어 있으며 제1 게이트 온 전압을 전달하는 제1 게이트선, 상기 제2 화소에 연결되어 있으며 제2 게이트 온 전압을 전달하는 제2 게이트선, 상기 제1 및 제2 화소에 연결되어 있으며 하나의 입력 영상 신호로부터 얻어진 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선, 상기 제1 화소의 제1 입력 영상 신호와 상기 제2 화소의 제2 입력 영상 신호를 각각 보정하여 제1 보정 영상 신호와 제2 보정 영상 신호를 생성하는 영상 신호 보정부, 상기 각 제1 및 제2 게이트선에 상기 제1 게이트 온 전압과 상기 제2 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부, 그리고 상기 보정 영상 신호를 입력받아 상기 데이터 전압으로 변환하여 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부를 포함하며, 상기 제1 및 제2 게이트 온 전압은 각각 사전 충전용 펄스와 본 충전용 펄스를 포함하는 표시 장치의 구동 방법으로서,

    상기 제1 게이트선에 상기 제1 게이트 온 전압의 본 충전 펄스가 인가되고 있고, 상기 제1 보정 영상 신호에 대응하는 제1 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하는 단계,

    상기 제2 게이트선에 상기 제2 게이트 온 전압의 사전 충전용 펄스를 인가하여 상기 제1 데이터 전압이 상기 제1 화소와 상기 제2 화소에 인가되도록 하는 단계,

    상기 제1 게이트 온 전압의 상기 본 충전용 펄스와 상기 제2 게이트 온 전압의 상기 사전 충전용 펄스의 인가를 중지하는 단계,

    상기 제2 보정 영상 신호에 대응하는 제2 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하는 단계,

    상기 제2 게이트선에 상기 제2 게이트 온 전압의 본 충전용 펄스를 인가하여 상기 제2 데이터 전압이 상기 제2 화소에 인가되도록 하는 단계, 그리고

    상기 제2 게이트 온 전압의 상기 본 충전용 펄스의 인가를 중지하는 단계

    를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
20. 제18항 또는 제19항에서,

    상기 표시 장치는 열 반전인 표시 장치의 구동 방법.

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