KR101493083B1 - 액정표시장치의 구동 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

액정표시장치의 구동 장치 및 그 구동 방법이 개시된다.
본 발명은 데이터 클럭 신호의 구동 주파수를 검출하고, 검출된 구동 주파수에 따라 미리 설정된 각 제어신호를 생성하기 위한 파라미터 변조값으로 변조하며, 이러한 파라미터 변조값에 따라 각 제어신호를 생성함으로써, 구동 주파수에 관계없이 균일한 충전시간을 확보하여 화질을 향상시킬 있다.
액정표시장치, 구동 주파수, 충전시간, 파라미터, 제어신호

Description

액정표시장치의 구동 장치 및 그 구동 방법{Device of driving liquid crystal display device and driving method thereof}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 화질을 향상시킬 수 있는 액정표시장치의 구동 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
정보 사회에 접어들면서, 정보를 표시할 수 있는 평판표시장치가 널리 개발되고 있다. 평판표시장치는 액정표시장치, 유기전계발광 표시장치(organic electro-luminescence display device), 플라즈마 표시장치(plasma display device) 및 전계방출 표시장치(field emission display device)를 포함한다.
이 중에서 액정표시장치는 경박 단소, 저전력 구동 및 풀컬러 구현과 같은 장점을 가지므로, 모바일 폰, 네비게이션, 휴대용 컴퓨터 및 텔레비전에 널리 적용되고 있다.
액정표시장치는 액정패널, 게이트 드라이버, 데이터 드라이버 및 타이밍 콘트롤러를 포함한다.
액정패널은 표시하고, 게이트 드라이버는 액정패널을 라인별로 구동하고, 데이터 드라이버는 액정패널의 라인별로 데이터 전압을 공급하며, 타이밍 콘트롤러는 게이트 드라이버와 데이터 드라이버를 제어한다.
도 1은 일반적인 타이밍 콘트롤러를 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 타이밍 콘트롤러는 제어신호의 시작점과 끝점이 설정된 파라미터를 갖는 파라미터 설정부(110)와, 설정된 파라미터에 따라 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부(120)를 포함한다.
제어신호는 GSP(gate start pulse), GSC(gate shift clock), GOE(gate output enable), SOE(source output enable), POL을 포함한다. GSP, GSC 및 GOE는 게이트 드라이버로 공급되어, 게이트 신호의 생성을 제어한다. GSP와 SOE는 데이터 드라이버로 공급되어, 데이터 전압이 액정패널로 공급되도록 제어한다. POL은 데이터 드라이버로 공급되어 데이터 전압의 극성을 제어한다.
파라미터 설정부(110)는 각 제어신호의 펄스의 폭과 펄스 간의 간격을 결정하기 위한 파라미터가 설정된다.
제어신호 생성부(120)는 파라미터 설정부(110)에서 공급된 파라미터에 따라 데이터 이네이블 신호를 변조하여 각 제어신호를 생성한다.
데이터 이네이블 신호(DE)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 구동 주파수에 따라 펄스 폭이 상이해진다. 데이터 이네이블 신호(DE)에서 하나의 펄스 폭은 1 수평구간(1H)에 해당된다. 예를 들어, 구동 주파수에 60Hz인 경우보다 75Hz인 경우, 데이터 이네이블 신호(DE)의 펄스 폭은 좁아지게 된다. 즉, 구동 주파수가 증가할수록 데이터 이네이블 신호(DE)의 펄스 폭은 좁아지게 된다.
파라미터 설정부(110)에서 설정된 각종 제어신호의 시작점은 데이터 이네이 블 신호(DE)의 라이징 시간(rising time)을 참조하여 설정된다. 이에 따라, 각 종 제어신호의 펄스 폭은 데이터 이네이블 신호(DE)의 펄스 폭의 범위 내에서 생성될 수 있다. 이를 위해, 파라미터 설정부(110)에는 각 종 제어신호의 펄스 폭을 조절하는 시작점과 끝점이 구동 주파수에 따라 설정될 수 있다.
따라서, 구동 주파수가 증가할수록, 데이터 이네이블 신호(DE)의 펄스 폭이 좁아지므로, 이러한 데이터 이네이블 신호(DE)로부터 생성된 각종 제어신호의 펄스 폭 또한 좁아지게 된다.
액정패널로 공급되는 데이터 전압의 충전 시간은 SOE 신호와 GOE 신호에 의해 결정될 수 있다. SOE 신호는 데이터 신호의 출력을 제어하는 신호이고, GOE 신호는 게이트 신호의 출력을 제어하는 신호이다. 게이트 신호는 액정패널의 각 화소에 형성된 박막트랜지스터를 턴온시키는 신호로서, 게이트 신호의 폭에 따라 박막트랜지스터의 턴온시간이 결정된다. 박막트랜지스터의 전기적 특성에 의해 박막트랜지스터의 턴온 시간이 충분히 확보되어야 박막트랜지스터를 경유하여 데이터 전압이 화소에 완전히 충전될 수 있다.
하지만, 구동 주파수가 증가할수록, SOE 신호와 GOE 신호 각각의 펄스 폭이 좁아지게 되므로, 게이트 신호의 폭 또한 좁아지게 된다. 이에 따라, 액정패널의 박막트랜지스터의 턴온시간이 줄어들게 되어, 각 화소에 충전된 충전 시간이 부족하게 되어, 원하는 휘도를 얻을 수 없으므로 하질이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 구동 주파수의 가변에 관계없이 항상 균일한 충전 시간을 확보함으로써, 화질을 향상시킬 수 있는 액정표시장치의 구동 장치 및 그 구동 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 액정표시장치의 구동 방법은, 다수의 제어신호들 각각을 생성하기 위한 파라미터들을 설정하는 단계; 기준 클럭들을 이용하여 데이터 클럭 신호의 구동 주파수를 검출하는 단계; 상기 데이터 클럭 신호의 구동 주파수에 따라 상기 제어신호들 각각을 생성하기 위한 파라미터들을 변조하는 단계; 및 상기 변조된 파라미터들을 바탕으로 상기 제어신호들 각각을 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 액정표시장치의 구동 장치는, 다수의 제어신호들 각각을 생성하기 위한 파라미터들을 설정하는 파라미터 설정부; 기준 클럭들을 이용하여 데이터 클럭 신호의 구동 주파수를 검출하기 위한 주파수 검출부; 상기 데이터 클럭 신호의 구동 주파수에 따라 상기 제어신호들 각각을 생성하기 위한 파라미터들을 변조하는 파라미터 변조부; 및 상기 변조된 파라미터들을 바탕으로 상기 제어신호들 각각을 생성하기 위한 제어신호 생성부를 포함한다.
본 발명은 데이터 클럭 신호의 구동 주파수를 검출하고, 검출된 구동 주파수에 따라 미리 설정된 각 제어신호를 생성하기 위한 파라미터 변조값으로 변조하며, 이러한 파라미터 변조값에 따라 각 제어신호를 생성함으로써, 구동 주파수에 관계 없이 균일한 충전시간을 확보하여 화질을 향상시킬 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 액정표시장치는 액정패널(50), 게이트 드라이버(30), 데이터 드라이버(40) 및 타이밍 콘트롤러(10)를 포함한다.
액정패널(50)은 제1 및 제2 기판과 제1 및 제2 기판 사이에 게재된 액정층을 포함한다.
제1 기판은 다수의 게이트라인들과 다수의 데이터라인들이 교차하여 배치된다. 각 게이트라인과 각 데이터라인의 교차에 의해 화소가 정의된다. 따라서, 액정패널에는 다수의 화소들이 매트릭스로 배열될 수 있다. 각 화소에는 각 게이트라인과 각 데이터라인에 전기적으로 연결된 다수의 박막트랜지스터들이 배치되고, 각 박막트랜지스터에 전기적으로 연결된 다수의 화소전극이 배치된다.
제2 기판은 제1 기판의 각 화소에 대응되도록 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터를 포함하는 컬러필터층이 배치되고, 각 컬러필터 사이에 블랙매트릭스가 배치된다.
공통전극은 제1 기판이나 제2 기판 중 어느 하나의 기판에 배치될 수 있다.
예컨대, 제1 기판의 각 화소에 화소전극과 함께 공통전극이 배치될 수 있다. 이러한 구조를 IPS(in-plane switching) 모드 액정패널이라 한다.
제2 기판의 블랙매트릭스와 컬러필터층의 전면 상에 공통전극이 배치될 수 있다. 이러한 구조를 TN(twisted nematic) 모드 액정패널이라 한다.
액정패널(50)의 각 게이트라인에는 게이트 드라이버(30)에서 공급된 게이트 신호가 인가된다. 이러한 게이트 신호에 의해 각 게이트라인 상의 박막트랜지스터들이 턴온될 수 있다.
각 게이트라인 상의 박막트랜지스터들이 턴온될 때, 액정패널의 데이터라인들에 데이터 드라이버에서 공급된 데이터 전압이 인가된다. 데이터 전압은 데이터라인들에 연결된 박막트랜지스터들을 경유하여 화소전극들에 인가된다. 데이터 전압은 박막트랜지스터들이 턴오프될 때까지 지속적으로 인가된다. 따라서, 박막트랜지스터들이 충분한 시간동안 턴온될 때, 각 화소전극에 데이터 전압이 충분히 충전되게 되어, 원하는 휘도가 얻어질 수 있다.
한편, 공통전극으로 공통전압이 인가된다. 이에 따라, 화소전극에 인가된 데이터 전압과 공통전극에 인가된 공통전압에 의해 제1 및 제2 기판 사이에 전계가 발생되고, 이러한 전계에 의해 제1 및 제2 기판 사이에 게재된 액정층의 액정 분자들이 변위되어 광의 투과율을 제어하여 원하는 영상이 표시될 수 있다.
게이트 드라이버(30)는 액정패널(50)의 각 게이트라인에 공급하기 위한 게이트 신호를 생성한다. 게이트 신호는 타이밍 콘트롤러(10)에서 공급된 게이트 제어신호, 예컨대, GSP, GSC, GOE 등에 의해 생성될 수 있다.
데이터 드라이버(40)는 액정패널(50)의 데이터라인들에 데이터 전압을 공급한다. 데이터 전압은 타이밍 콘트롤러(10)에서 공급된 데이터 제어신호, 예컨대, GSP, SOE, POL 등에 의해 공급될 수 있다.
도 4는 도 3의 타이밍 콘트롤러를 도시한 블록도이고, 도 5는 도 4의 주파수 검출부를 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 타이밍 콘트롤러(10)는 파라미터 설정부(12), 주파수 검출부(14), 파라미터 변조부(16) 및 제어신호 생성부(18)를 포함한다.
파라미터 설정부(12)는 각종 제어신호의 시작점과 끝점을 포함하는 파라미터가 설정되어 있다. 각종 제어신호의 시작점과 끝점은 데이터 이네이블 신호의 라이징 시간(rising time)을 기준으로 설정될 수 있다. 또한, 시작점과 끝점은 각종 제어신호에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 제어신호는 GSP, GSC, GOE, SOE, POL을 포함할 수 있다. 각종 제어신호의 파라미터는 구동 주파수에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
주파수 검출부(14)는 도 5에 도시된 바와 같이, 분주부(22), 기준 클럭 생성부(26), 카운터(24) 및 주파수 산출부(28)를 포함할 수 있다.
분주부(22)는 데이터 클럭 신호(Dclk)의 데이터 클럭을 정해진 분주 수에 따라 분주시킨다. 정해진 분주 수는 분주된 데이터 클럭 신호(Dclk)의 1 주기가 기준 클럭과 동기되는 시점에서 결정된다.
도 6에서는 설명의 편의를 위해, 데이터 클럭 신호(Dclk)가 5배 분주되고 있다. 이는 단지 설명의 편의를 위해 도시한 것으로서, 실제 적용에 있어서는 수백 배 이상으로 분주가 이루어져야 한다.
기준 클럭 생성부(26)는 고주파수를 갖는 기준 클럭들을 생성시킨다. 예컨대, 기준 클럭 생성부는 50MHz의 주파수로 기준 클럭들을 생성시킬 수 있다. 기준 클럭 생성부(26)는 정확한 클럭 생성을 위해 오실레이터(oscillator)가 사용될 수 있다.
카운터(24)는 분주부에서 분주된 1 주기의 클럭 내에서 기준 클럭 생성부(26)에서 생성된 기준 클럭들을 카운트한다.
주파수 산출부(28)는 카운터(24)에서 카운트된 클럭 수를 참조하여 데이터 클럭 신호(Dclk)의 구동 주파수를 산출한다. 다시 말해, 주파수 산출부(28)는 카운터(24)에서 카운트된 클럭 수를 이용하여 데이터 클럭 신호(Dclk)의 구동 주파수를 산출한다.
기준 클럭 생성부(26)의 주파수와 주기는 이미 알고 있고, 데이터 클럭 신호(Dclk)의 분주수도 알고 있으므로, 데이터 클럭 신호(Dclk)의 구동 주파수는 용이하게 산출될 수 있다.
상기 주파수 산출부(28)는 데이터 클럭 신호(Dclk)의 구동 주파수에 대한 정보를 파라미터 변조부(16)로 공급한다.
파라미터 변조부(16)는 도 7에 도시된 바와 같이, 룩업 테이블(17)을 포함할 수 있다.
룩업 테이블(17)에는 주파수 정보와 그에 따른 각종 제어신호의 파라미터 변조값이 포함된다.
룩업 테이블(17)에는 파라미터 설정부에서 공급된 각종 제어신호의 파라미터에 바탕으로 데이터 클럭 신호(Dclk)의 구동 주파수에 따른 파라미터 변조값이 설정될 수 있다.
예를 들어, 룩업 테이블(17)에는 60Hz의 구동 주파수에 따른 파라미터 변조값과 75Hz의 구동 주파수에 따른 파라미터 변조값이 설정될 수 있다.
파라미터 변조부(16)는 주파수 검출부(14)로부터 공급된 데이터 클럭 신호(Dclk)의 구동 주파수에 대한 정보에 따른 파라미터 변조값을 선택하여 제어신호 생성부(28)로 공급한다.
파라미터 변조값은 데이터 클럭 신호(Dclk)의 구동 주파수에 관계없이 동일한 제어신호를 생성하기 위한 시작점이 동일하고 점이 동일하도록 설정될 수 있다.
예를 들어, 60Hz 구동 주파수에 있어서 GSP 신호에 대한 파라미터 변조값이 시작점이 60 클럭이고 끝점이 120 클럭으로 설정되는 경우, 75Hz 구동 주파수에 있어서도 GSP 신호에 대한 파라미터 변조값이 60 클럭이고 끝점이 120 클럭으로 설정될 수 있다.
여기서, 60 클럭이라 함은 데이터 이네이블 신호(DE)의 라이징 시간(rising time)을 기준으로 데이터 클럭 신호(Dclk)의 클럭 수가 60번째에서 하이 레벨이 되는 것을 의미한다. 120 클럭이라 함은 데이터 이네이블 신호(DE)의 라이징 시간을 기준으로 데이터 클럭 신호(Dclk)의 클럭 수가 120번째에서 로우 레벨이 되는 것을 의미한다.
따라서, 이러한 파라미터 변조값에 따라 데이터 이네이블 신호(DE)의 라이징 시간을 기준으로 데이터 클럭 신호(Dclk)의 클럭 수가 60번째에서 120번째까지 하이 레벨을 갖는 GSP 신호가 생성될 수 있다.
제어신호 생성부(18)는 상기 파라미터 변조값에 따라 각종 제어신호를 생성 한다.
앞서 설명한 바와 같이, 데이터 클럭 신호(Dclk)의 구동 주파수에 관계없이 일정한 하이 레벨 구간을 갖는 각 구동 주파수에 대해 동일한 GSP 신호가 생성될 수 있다. 다른 제어 신호들, 예컨대, GSC 신호, GOE 신호, SOE 신호, POL 신호 등도 이와 동일한 원리에 의해 생성될 수 있다. 여기서, 주의할 점은 각 제어신호의 하이 레벨을 갖는 구간은 서로 상이할 수 있다는 점이다. 하지만, 동일 제어 신호, 예컨대 GOE 신호는 파라미터 변조부에서 공급된 파리미터 변조값에 의해 데이터 클럭 신호(Dclk)의 구동 주파수가 상이함에 관계없이 일정한 하이 레벨을 갖도록 생성될 수 있다.
도 8a는 60Hz의 데이터 클럭 신호의 구동 주파수에 따른 제어신호 파형을 도시한 도면이고, 도 8b는 75Hz의 데이터 클럭 신호의 구동 주파수에 따른 제어신호 파형을 도시한 도면이다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 60Hz의 구동 주파수의 데이터 이네이블 신호(DE)와 75Hz의 구동 주파수의 데이터 이네이블 신호(DE)는 서로 상이한 하이 레벨 폭을 갖는다.
하지만, 60Hz의 구동 주파수에서 생성된 SOE 신호와 75Hz의 구동 주파수에서 생성된 SOE 신호는 동일한 하이 레벨 폭을 가질 수 있다. 또한, 60Hz의 구동 주파수에서 생성된 GOE 신호와 75Hz의 구동 주파수에서 생성된 GOE 신호는 동일한 하이 레벨 폭을 가질 수 있다.
이에 따라, 60Hz 구동 주파수에서 GOE 신호에 의해 액정패널(50)로 공급된 게이트 신호와 75Hz 구동 주파수에서 GOE 신호에 의해 액정패널로 공급된 게이트 신호가 동일한 하이 레벨 폭을 가지므로, 이들 게이트 신호들에 의해 턴온된 박막트랜지스터들의 턴 온 시간은 동일하다. 따라서, 이들 박막트랜지스터들을 경유하여 화소에 공급된 데이터 전압들의 충전 시간 또한 동일해진다.
본 실시예는 구동 주파수에 관계없이 동일한 제어신호에 대해 동일한 하이 레벨 폭을 가지도록 변조하여 화소에 충전된 데이터 전압의 충전 시간을 구동 주파수에 관계없이 일정하게 함으로써, 구동 주파수의 증가에 따른 충전 시간 부족으로 인한 화질 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 타이밍 콘트롤러를 도시한 블록도.
도 2는 상이한 구동 주파수에 따른 출력 파형을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치를 도시한 블록도.
도 4는 도 3의 타이밍 콘트롤러를 도시한 블록도.
도 5는 도 4의 주파수 검출부를 도시한 블록도.
도 6은 도 4의 주파수 검출부의 파형을 도시한 도면.
도 7은 도 4의 파라미터 변조부를 도시한 도면.
도 8a는 60Hz의 데이터 클럭 신호의 구동 주파수에 따른 제어신호 파형을 도시한 도면.
도 8b는 75Hz의 데이터 클럭 신호의 구동 주파수에 따른 제어신호 파형을 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 타이밍 콘트롤러 12: 파라미터 설정부
14: 주파수 검출부 16: 파라미터 변조부
18: 제어신호 생성부 22: 분주부
24: 카운터 26: 기준 클럭 생성부
28: 주파수 산출부 30: 게이트 드라이버
40: 데이터 드라이버 50: 액정패널

Claims (15)

  1. 데이터 클럭 신호를 바탕으로 구동 주파수를 검출하는 주파수 검출부;
    상기 구동 주파수를 바탕으로 파라미터를 변조하는 파라미터 변조부; 및
    상기 변조된 파라미터를 바탕으로 다수의 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부를 포함하고,
    상기 변조된 파라미터는 구동 주파수에 관계없이 동일한 폭을 갖는 레벨의 제어 신호를 생성하도록 하는 액정표시장치의 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 신호는 GSP 신호, GSC 신호, GOE 신호, SOE 신호 및 POL 신호 중 적어도 하나를 포함하는 액정표시장치의 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    제1 구동 주파수일 때의 SOE 신호의 폭은 제2 구동 주파수일 때의 SOE 신호의 폭과 동일한 액정표시장치의 구동 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    제1 구동 주파수일 때의 GOE 신호의 폭은 제2 구동 주파수일 때의 GOE 신호의 폭과 동일한 액정표시장치의 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 신호의 폭의 시작점은 상기 데이터 클럭 신호의 클럭 수를 기준으로 설정되는 액정표시장치의 구동 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어 신호의 폭의 시작점은 구동 주파수에 관계없이 동일한 액정표시장치의 구동 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 검출부는,
    상기 데이터 클럭 신호를 정해진 분주 수에 따라 분주하기 위한 분주부;
    상기 분주된 데이터 클럭 신호의 1 주기의 클럭 내에서 기준 클럭들을 카운트하기 위한 카운터; 및
    상기 카운트된 클럭 수를 이용하여 상기 데이터 클럭 신호의 구동 주파수를 산출하기 위한 주파수 산출부를 포함하는 액정표시장치의 구동 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 정해진 분주 수는 상기 분주된 데이터 클럭 신호의 1 주기가 상기 기준 클럭들과 동기되는 시점에서 결정되는 액정표시장치의 구동 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 파라미터 변조부는 룩업 테이블을 포함하는 액정표시장치의 구동 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은 상기 구동 주파수에 따른 파라미터 변조값이 설정되고,
    상기 구동 주파수에 관계없이 동일한 파라미터 변조값이 선택되는 액정표시장치의 구동 장치.
  11. 데이터 클럭 신호를 바탕으로 구동 주파수를 검출하는 단계;
    상기 구동 주파수를 바탕으로 파라미터를 변조하는 단계; 및
    상기 변조된 파라미터를 바탕으로 다수의 제어신호를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 변조된 파라미터는 구동 주파수에 관계없이 동일한 폭을 갖는 레벨의 제어 신호를 생성하도록 하는 액정표시장치의 구동 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어 신호는 GSP 신호, GSC 신호, GOE 신호, SOE 신호 및 POL 신호 중 적어도 하나를 포함하는 액정표시장치의 구동 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    제1 구동 주파수일 때의 SOE 신호의 폭은 제2 구동 주파수일 때의 SOE 신호의 폭과 동일한 액정표시장치의 구동 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    제1 구동 주파수일 때의 GOE 신호의 폭은 제2 구동 주파수일 때의 GOE 신호의 폭과 동일한 액정표시장치의 구동 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제어 신호의 폭의 시작점은 구동 주파수에 관계없이 동일한 액정표시장치의 구동 방법.
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