KR101495695B1 - 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법, 장치 및 디스플레이 - Google Patents

능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법, 장치 및 디스플레이 Download PDF

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Abstract

능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법, 장치 및 디스플레이가 제공된다. 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 방법은, 주사선을 순차적으로 켜는 단계; 및 각각의 화소 전극과 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극 간의 전압차가 목표 전압과 동일해지도록, 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변할 경우 생성되는 다른 주사선에 대응하여 연결된 화소 전극 중에서 전압 변화의 차이에 따라 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절하는 단계;를 포함한다. 이러한 기술적 수단에 따르면, 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구조 변경 없이, 화소 전압에 대한 피드 스루 전압의 영향에 대응하기 위하여 오직 공통 전극에 인가된 공통 전압이 조절되며, 화소 전극에 대응하여 연결된 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변하는 경우 생성되는 화소 전극의 전압 변화를 보상한다. 따라서, 제조 공정의 복잡도가 감소되며, 제품 산출량이 증가한다.

Description

능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법, 장치 및 디스플레이{METHOD AND APPARATUS FOR DRIVING ACTIVE MATRIX DISPLAY PANEL, AND DISPLAY}
본 발명은 능동 매트릭스 디스플레이 기술에 관한 것으로서, 특히 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법, 장치 및 디스플레이에 관한 것이다.
LCD(liquid crystal display) 기술의 발전에 따라, 요구되는 LCD의 해상도는 점점 더 증가하는데 반해, 요구되는 모듈의 프레임은 점점 더 작아지고 있다. 따라서, 보다 많은 와이어(wire)가 배선 영역에 배치됨으로써 그 밀도가 증가하게 되었다. 최소 배선 폭 및 거리에 대한 요구사항과 같은 공정 내에서 기술적인 병목의 관점에서, 이중층(double-layer) 주사선 기술이 널리 적용되고 있다. 실제 제품에서, 일반적으로 두 개의 금속이 주사선으로 사용되나, 두 개의 물질의 고유 저항이 서로 다르기 때문에 두 개의 금속 주사선의 저항 간의 매칭이 중요하며, 라인 폭 및 필름 두께는 설계 공정에서 정확하게 산출되고 제조 공정에서 엄격하게 제어될 필요가 있다. 그러나, 실제 공정에서, 설계 또는 제조 상의 변동 및 오차는 두 개 계층의 주사선의 저항 간에 부조화를 야기함으로써, TFT(Thin Film Transistor)의 다른 피드 스루(feed-through) 전압을 낳게 되며, 디스플레이 균일성이 악화된다. 예를 들어, 이미지 디스플레이 품질을 악화시키는 그레이 스케일 이미지의 수평 스트립(strip)이 디스플레이 상에 나타날 수 있다.
상기된 문제점을 해결하기 위해 선행 기술에서는 각각의 주사선이 두 종류의 금속 배선에 연결됨으로써 구현되는 방법을 채택됨으로써 두 개의 물질 그 자체에 의해 발생하는 차이를 감소시켰다. 실제 설계에서 이러한 방법이 활용될 경우, 각각의 배선 전극의 저항을 제어하기 위하여 각각의 배선의 저항이 정확하게 시뮬레이션될 필요가 있다. 각각의 게이트 전극은 두 가지 종류의 금속 배선을 형성하며 제조 공정에서 비아홀(via-hole) 연결에 의해 구현되므로, 제조의 복잡도가 증가하며 제품 산출량이 영향을 받는다. 또한, 비록 설계 상에서 각각의 주사선의 저항이 시뮬레이션될 지라도, 제조 상에서의 실제 변동이 저항에 대하여 부적절한 매칭을 야기할 수 있으며, 그로 인해 디스플레이되는 이미지의 일부가 악화될 수 있다.
LCD 패널을 구동하는 다른 방법들은 "LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE PERFORMING DOT INVERSION AND METHOD FOR DRIVING THE SAME"(중국 특허공개번호 CN1825415A)에 제시되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다른 주사선이 온 상태로부터 오프 상태로 변할 경우 다른 주사선에 연결된 화소 전극의 전압 변화의 차이를 보상함으로써 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 디스플레이 품질을 향상시키고자 한다.
상기된 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법을 제공한다. 상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널은 복수 개의 주사선, 상기 복수 개의 주사선과 교차하는 복수 개의 데이터 라인, 인접 주사선 및 인접 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역 내에 제공되며 상기 주사선 및 상기 데이터 라인에 연결된 화소 전극(pixel electrode), 및 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극(common electrode)을 포함한다. 상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법은, 상기 주사선을 순차적으로 켜는(turn on) 단계; 및 각각의 화소 전극과 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극 간의 전압차가 목표 전압과 동일해지도록, 주사선이 온 상태(on state)에서 오프 상태(off state)로 변할 경우 생성되는 다른 주사선에 대응하여 연결된 화소 전극 중에서, 전압 변화의 차이에 따라 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 상기 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절하는 단계;를 포함한다.
선택적으로, 상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널은 주사선 구동 회로 및 공통 전극 구동 회로를 더 포함한다. 상기 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절하는 단계는, 상기 주사선 구동 회로의 라인 블랭킹 구간(line blanking period) 동안 상기 공통 전극 구동 회로 내의 레지스터를 설정함으로써 상기 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절하는 단계;를 포함한다.
선택적으로, 상기 라인 블랭킹 구간은 열 동기 신호(row synchronizing signal)가 저 레벨(low level)에 있는 동안의 구간을 포함한다.
선택적으로, 상기 조절된 공통 전압은, 연속 구간(continuous period)에서 교류 구형파(square-wave) 전압 신호를 형성한다.
선택적으로, 상기 다른 주사선은 다른 저항을 갖는 주사선이다.
선택적으로, 상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널은 두 개의 다른 물질의 주사선을 포함하되, 제 1 물질은 알루미늄/몰리브덴(molybdenum)이고, 제 2 물질은 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴이다.
선택적으로, 다른 저항을 갖는 상기 주사선은 다른 라인 폭을 갖는 주사선이다.
선택적으로, 상기 공통 전극은 복수 개의 공통 전극 라인을 포함한다. 상기 화소 전극은 상기 공통 전극 라인 중 어느 하나에 대향하여 제공되는 주사선 각각에 대응하여 연결되며, 상기 공통 전극 라인은 상기 공통 전극 구동 회로의 동일 출력단에 의해 구동된다.
선택적으로, 상기 공통 전극은 복수 개의 공통 전극 라인을 포함한다. 상기 화소 전극은 상기 공통 전극 라인 중 어느 하나에 대향하여 제공되는 주사선 각각에 대응하여 연결되며, 상기 공통 전극 라인 각각은 상기 공통 전극 구동 회로의 서로 다른 출력단에 의해 각각 구동된다.
선택적으로, 상기 공통 전극은 TFT 기판 또는 CF 기판 상에 배치된다.
선택적으로, 상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널은 OLED 디스플레이 패널, 능동 매트릭스 디스플레이 패널 및 전자 종이 패널 중 어느 하나이다.
상기된 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법에 기초하여, 본 발명의 일 실시예는 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하기 위한 장치를 더 제공한다. 상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널은, 복수 개의 주사선, 상기 복수 개의 주사선과 교차하는 복수 개의 데이터 라인, 인접 주사선 및 인접 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역 내에 제공되며 상기 주사선 및 상기 데이터 라인에 연결된 화소 전극, 및 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극을 포함한다. 상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치는, 상기 주사선에 스캐닝 전압(scanning voltage)을 인가하도록 조정된 주사선 구동 회로; 상기 데이터 라인에 데이터 전압을 인가하도록 조정된 데이터 라인 구동 회로; 및 상기 공통 전극에 공통 전압을 인가하도록 조정된 공통 전극 구동 회로;를 포함한다. 상기 공통 전극 구동 회로는, 각각의 화소 전극과 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극 간의 전압차가 목표 전압과 동일해지도록, 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변할 경우 생성되는 다른 주사선에 대응하여 연결된 화소 전극 중에서, 전압 변화의 차이에 따라 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 상기 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절한다.
선택적으로, 상기 조절된 공통 전압은, 연속 구간에서 교류 구형파 전압 신호를 형성한다.
선택적으로, 상기 다른 주사선은 다른 저항을 갖는 주사선이다.
선택적으로, 상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널은 두 개의 다른 물질의 주사선을 포함하되, 제 1 물질은 알루미늄/몰리브덴이고, 제 2 물질은 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴이다.
선택적으로, 다른 저항을 갖는 상기 주사선은 다른 라인 폭을 갖는 주사선이다.
선택적으로, 상기 공통 전극은 복수 개의 공통 전극 라인을 포함한다. 상기 화소 전극은 상기 공통 전극 라인 중 어느 하나에 대향하여 제공되는 주사선 각각에 대응하여 연결되며, 상기 공통 전극 라인은 상기 공통 전극 구동 회로의 동일 출력단에 의해 구동된다.
선택적으로, 상기 공통 전극은 복수 개의 공통 전극 라인을 포함한다. 상기 화소 전극은 상기 공통 전극 라인 중 어느 하나에 대향하여 제공되는 주사선 각각에 대응하여 연결되며, 상기 공통 전극 라인 각각은 상기 공통 전극 구동 회로의 서로 다른 출력단에 의해 각각 구동된다.
선택적으로, 상기 공통 전극은 TFT 기판 또는 CF 기판 상에 배치된다.
선택적으로, 상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널은 OLED 디스플레이 패널, 능동 매트릭스 디스플레이 패널 및 전자 종이 패널 중 어느 하나이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기된 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치를 포함하는 디스플레이가 더 제공된다.
선행 기술과 비교할 때, 본 발명에 따른 기술적 수단은 다음과 같은 장점을 갖는다.
능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동함에 있어서, 다른 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변할 때, 상기 다른 주사선에 연결된 상기 화소 전극의 전압 변화가 다르다(즉, 다른 주사선에 대응하는 화소의 피드 스루 전압이 다르다.). 상기 데이터 라인에 인가된 데이터 신호가 변하지 않는 경우에, 상기 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변할 경우 생성되는 상기 다른 화소 전극의 상기 전압 변화(즉, 피드 스루 전압)가 상기 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절함으로써 보상되며, 각각의 화소 전극과 상기 화소 전극에 대항하여 배치된 공통 전극 간의 전압차가 목표 전압과 동일해진다. 다시 말해, 각각의 화소 단위(화소 단위)에 인가된 화소 전압이 상기 목표 전압과 동일해짐으로써, 이미지 디스플레이의 품질이 향상된다. 실제 공정에서 본 발명의 기술적 수단에 따르면, 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구조 변경 없이, 오직 상기 공통 전극의 공통 전압이 화소 전압 상의 피드 스루 전압의 영향을 대응하도록 조정되며, 상기 화소 전극에 대응하여 연결된 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변할 경우 생성되는 화소 전극의 전압 변화를 보상한다. 따라서, 제조 공정의 복잡도가 감소되며, 제품 산출량이 증가한다.
구체적인 실시예들에서, 다른 주사선들은 다른 물질로 된 주사선과 같이 서로 다른 저항을 갖는 주사선이며, 서로 다른 라인 폭을 갖는 주사선이다. 본 발명의 기술적 수단에서, 상기 공통 전극에 인가된 공통 전압은 상기 주사선 구동 회로의 라인 블랭킹 구간 동안 공통 전극 구동 회로 내의 레지스터를 설정함으로써 조절된다. 상기 라인 블랭킹 구간은 열 동기 신호가 저 레벨에 있는 동안의 구간을 포함한다. 따라서, 이러한 구간 동안 상기 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절하는 것은 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 통상의 디스플레이에 영향을 미지지 않을 것이다.
도 1a은 본 발명에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 패널에서 픽셀 단위의 등가 회로도를 도시한 도면이다.
도 1b는 본 발명에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 패널에서 또 다른 픽셀 단위의 등가 회로도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법의 일 실시예를 도시한 개략적인 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 패널에서 화소 배열(pixel array)을 도시한 구조 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 또 다른 능동 매트릭스 디스플레이 패널에서 화소 배열을 도시한 구조 개략도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법이 도 3에 도시된 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 화소 배열에 적용되는 경우에, 각각의 열 주사선이 꺼질(turn off) 때 열 반전 모드(row inversion mode)에서 신호의 상태 변화를 도시한 도면이다.
도 6은, 본 발명에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법이 도 3에 도시된 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 화소 배열에 적용되는 경우에, 각각의 열 주사선이 꺼질 때 점 반전 모드(dot inversion mode)에서 신호의 상태 변화를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 장치를 도시한 구조 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 또 다른 장치를 도시한 구조 개략도이다.
선행 기술에서 나타난 문제에 대해 검토 후, 발명자는 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법 및 장치, 그리고 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 장치를 포함하는 디스플레이를 제공한다. 본 발명의 기술적 수단에서, 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구조 변경 없이, 오직 공통 전극의 공통 전압이 화소 전압 상의 피드 스루 전압의 영향에 대응하도록 조정되며, 상기 화소 전극에 대응하여 연결된 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변할 경우 생성되는 화소 전극의 전압 변화를 보상한다. 따라서, 제조 공정의 복잡도가 감소되며, 제품 산출량이 증가한다. 나아가, 본 발명의 기술적 수단에서, 공통 전극에 인가된 공통 전압은 주사선 구동 회로의 라인 블랭킹 구간 동안 공통 전극 구동 회로 내의 레지스터를 설정함으로써 조절된다. 라인 블랭킹 구간은 열 동기 신호가 저 레벨에 있는 동안의 구간을 포함한다. 따라서, 이러한 구간 동안 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절하는 것은 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 보통의 디스플레이에 영향을 끼치지 않을 것이다.
본 발명의 목적, 특징 및 장점이 보다 명확하게 이해될 수 있도록 하기 위해, 본 발명의 구체적인 실시예들이 연관된 도면과 함께 구체적으로 기술될 것이다.
보다 구체적인 구성들은 본 발명의 충분한 이해를 위해 이하의 설명을 통해 제시될 것이다. 그러나, 본 발명은 여기에 기술된 방식과 다른 방식에 의해서도 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 유사한 확장이 도출될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 기술된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 기술적 수단을 이해하기 위하여, 능동 매트릭스 디스플레이 패널에 대해 피드 스루 전압을 생성하는 원리와 화소 전압에 대한 피드 스루 전압의 영향이 우선적으로 기술된다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 패널에서 픽셀 단위의 등가 회로도를 도시한 도면이다. 도 1a에 도시된 픽셀 단위에서, 저장 커패시터 Cs는 화소 전극 및 공통 전극을 이용하여 형성되며, 'Cs on common'으로 불린다. 도 1b에 도시된 화소 단위에서, 저장 커패시터 Cs는 화소 전극 및 다음 게이트 와이어(즉, 주사선)를 이용하여 형성되며, 'Cs on gate'로 불린다. 피드 스루 전압을 생성하는 원리는 두 개의 회로 구조의 화소 단위에 대해 동일하며, 일 예로서 도 1a에 도시된 화소 단위의 회로 구조에 대한 개략도를 통해 이하에서 기술된다.
도 1a를 참조하면, 화소 단위는, TFT 스위치(11), TFT 스위치의 게이트 전극에 연결된 주사선(21), TFT 스위치의 소스/드레인 전극 에 연결된 데이터 라인(31), TFT 스위치의 드레인/소스 전극에 연결된 화소 전극(41), 및 병렬적으로 연결되며 화소 전극(41) 및 공통 전극 Vcom 간에 형성된 능동 매트릭스 커패시터(12)와 저장 커패시터(13)를 포함한다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 주사선(21)이 켜지거나 또는 꺼지는 순간에 TFT 스위치(11)의 게이트 전극에 인가된 전압이 크게 변화하고, 이는 기생 커패시터(14)를 통해 화소 전극(41)의 전압 변화에 영향을 끼친다는 사실을 알 수 있다. 구체적으로, 주사선(21)이 켜지는 경우, 기생 커패시터(14)를 통해 상향(upward) 피드 스루 전압이 생성되고, 화소 전극(41)에 인가된다. 그러나, 이 시점에 주사선(21)은 온 상태에 있고, 데이터 라인(11)에 인가된 데이터 신호가 화소 전극(41)을 충전 또는 방전시키기 시작한다. 따라서, 심지어 화소 전극(41)에 대한 초기 전압이 피드 스루 전압 때문에 정확하지 않고, 데이터 신호가 화소 전극(41)을 정확한 전압에 도달하도록 충전/방전시키기 때문에 화소 단위의 그레이 스케일 디스플레이는 주사선(21)이 켜질 때 발생하는 피드 스루 전압에 의해 크게 영향을 받지 않는다.
그러나, 주사선(21)이 꺼질 경우, 데이터 라인(31)에 인가된 데이터 신호가 화소 전극(41)을 충전시키는 것을 중단하며, 이 시점에 기생 커패시터(14)를 통해 하향(downward) 피드 스루 전압이 생성된다. 피드 스루 전압은 주사선(21)이 다음 시간에 켜질 때까지 화소 전극(41)의 전압에 지속적으로 영향을 끼칠 것이다. 따라서, 그레이 스케일 디스플레이의 정확도는 크게 영향을 받을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 수단은, 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변화할 경우(즉, 주사선에 인가된 구형파 전압이 하강 에지에 있는 경우) 생성되는 전압 변화에 대하여, 어떻게 화소 전극에 대해 발생하는 하향 피드 스루 전압을 보상함으로써 정확한 그레이 스케일 디스플레이를 유지할 수 있는지에 대해 주로 초점을 맞추고 있다.
또한, 능동 매트릭스 디스플레이 패널에 대하여, 주사선 구동 회로에 의해 생성되는 주사 신호가 각각의 열 주사선을 통해 주사선 구동 회로에 연결된 화소 단위에 전달된다. 주사선 스스로가 저항(주사선의 저항은 화소 배열 영역 내에 위치한 주사선의 저항과 화소 배열 영역 주위의 배선 영역 내에 위치한 주사선 배선의 저항을 포함한다.)을 가지고 있고, 특정 정전용량이 능동 매트릭스 디스플레이 패널 상에서 주사선과 다른 금속 또는 비금속 계층 사이에 형성되기 때문에, 각각의 화소 단위는 RC(resistor-capacitor) 회로에 상응한다. 따라서, 각각의 열에서 주사 신호가 상기 열에 연결된 화소 단위에 전달될 때 신호 지연이 발생할 수 있으며, 지연 시간은 저항 및 정전용량의 곱(product)에 직접 비례한다.
본 발명의 기술적 수단에서, 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 배선 영역은 다른 저항을 갖는 주사선을 가질 수 있는데, 예를 들어 능동 매트릭스 디스플레이 패널은 두 개의 다른 물질로 된 주사선 또는 다른 라인 폭을 갖는 주사선 또는 다른 물질 및 다른 라인 폭을 갖는 주사선을 포함할 수 있으며, 이러한 구성 모두는 주사선에 대해 서로 다른 저항으로 나타날 수 있다. 그러므로, 신호 지연 시간은 주사 신호 전달에 대응하여 달라질 수 있다. 따라서, 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변할 때, 다른 주사선에 연결된 화소 전극의 전압 변화가 달라진다. 즉, 다른 주사선에 대응하는 화소의 피드 스루 전압이 달라진다. 그러므로, 데이터 라인에 인가된 데이터 신호가 변화하지 않는 경우에, 각각의 화소 단위에 인가된 화소 전압이 목표 전압과 동일해지도록, 다른 화소 전극의 피드 스루 전압은 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절함으로써 보상된다. 따라서, 화소 단위의 그레이 스케일 디스플레이가 정확해지고, 이미지 디스플레이의 품질이 최적화된다.
도 2는 본 발명에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법의 구체적인 실시예를 도시한 개략적인 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다.
S1 단계: 주사선을 순차적으로 켠다.
S2 단계: 각각의 화소 전극과 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극 간의 전압차가 목표 전압과 동일해지도록, 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변할 경우 생성되는 다른 주사선에 대응하여 연결된 화소 전극 중에서, 전압 변화의 차이에 따라 화소 전극에 대향하여 배치된 상기 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절한다.
본 발명의 기술적 수단에서, 능동 매트릭스 패널은, 복수 개의 주사선, 상기 복수 개의 주사선과 교차하는 복수 개의 데이터 라인, 인접 주사선 및 인접 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역 내에 배치되며 상기 주사선 및 상기 데이터 라인에 연결된 화소 전극, 및 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극을 포함한다. 상기 화소 전극이 상기 주사선 및 상기 데이터 라인에 연결되었다는 의미는, TFT(thin film transistor)가 각각의 화소 단위 내에 제공되고, 상기 TFT의 게이트 전극이 상기 주사선에 전기적으로 연결되고, 상기 TFT의 소스/드레인 전극이 상기 데이터 라인에 전기적으로 연결되며, 상기 TFT의 드레인/소스 전극이 상기 화소 전극에 전기적으로 연결되는 것을 의미한다.
나아가, 실제 구현에 있어서, 능동 매트릭스 패널은 화소 단위의 열(row)은 주사선에 의해 제어되고 화소 단위의 행(column)은 데이터 라인에 의해 제어되는 통상적인 화소 배열 구조일 수 있다. 또한 능동 매트릭스 패널은 화소 단위의 열이 두 개의 주사선에 의해 제어되고 화소 단위의 두 개의 인접한 행이 동일한 데이터 라인을 공유하는 듀얼 게이트 구조(dual gate structure)로 알려진 화소 배열 구조를 가질 수도 있다. 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 두 개의 화소 배열 구조는 다음의 도 3 및 도 4를 통해 구체적으로 기술될 것이다.
구체적으로, 도 3은 통상적인 능동 매트릭스 디스플레이 패널에서 화소 배열을 도시한 구조 개략도이다. 도 3을 참조하면, 화소 배열은, 각각 TFT(thin film transistor)를 내장하는 화소 단위; 수평 방향으로 연장되어 화소 단위에서 TFT의 게이트 전극에 각각 연결되며 TFT를 켜기 위해 화소 단위에 스캐닝 전압을 공급하도록 조절되는 복수 개의 주사선 G1, G2, G3, G4; 수직 방향으로 연장되어 화소 단위에서 TFT의 제 1 전극(예를 들어, 소스 전극 또는 드레인 전극)에 각각 연결되며 화소 단위에서 화소 전극에 데이터 전압을 공급하도록 조절되는 복수 개의 데이터 라인 S1, S2, S3, S4; 및 화소 단위에서 공통 전극에 공통 전압을 공급하도록 조절되는 공통 전극 라인 C1, C2, C3, C4;를 포함한다. 본 실시예에서, 주사선 G1, G2, G3, G4은 이중층(double-layer) 배선을 채택하고 있다. 즉, TFT를 켜기 위해 조절되는 스캐닝 전압은 다른 저항을 갖는 주사선을 이용함으로써 화소 단위에 공급된다.
도 4는 듀얼 게이트 구조를 채택하고 있는 능동 매트릭스 디스플레이 패널에서 화소 배열을 도시한 구조 개략도이다. 도 4를 참조하면, 화소 배열은, TFT를 내장하는 화소 단위; 수평 방향으로 연장되어 화소 단위에서 TFT의 게이트 전극에 각각 연결되며 TFT를 켜기 위해 화소 단위에 스캐닝 전압을 공급하도록 조절되는 복수 개의 주사선 G1', G2', G3', G4', G5', G6'; 수직 방향으로 연장되어 화소 단위에서 TFT의 제 1 전극(예를 들어 소스 전극 또는 드레인 전극)에 각각 연결되며 화소 단위에서 화소 전극에 데이터 전압을 공급하도록 조절되는 복수 개의 데이터 라인 S1', S2', S3'; 및 서로 전기적으로 연결되며 화소 단위에서 공통 전극에 공통 전압을 공급하도록 조절되는 공통 전극 라인 C1', C2', C3';을 포함한다. 본 실시예에서, 주사선 G1', G2', G3', G4', G5', G6'은 이중층 배선을 채택하고 있다. 즉, TFT를 켜기 위해 조절되는 스캐닝 전압은 다른 저항을 갖는 주사선을 이용함으로써 화소 단위에 공급된다.
통상적인 화소 단위와는 달리, 듀얼 게이트 구조에서, 두 개의 주사선은 열에서 화소 단위에 교대로 연결된다. 예를 들어, 주사선 G1'은 제 1 열의 홀수 번호 행에서 화소 단위에 연결되며, 주사선 G2'는 제 1 열의 짝수 번호 행에서 화소 단위에 연결된다. 화소 단위의 각각의 두 개의 인접한 행은 하나의 데이터 라인을 공유한다. 예를 들어, 제 1 행 및 제 2 행에서 화소 단위는 데이터 라인 S1'을 공유한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 화소 배열 구조에서, 각각의 공통 전극 라인은 공통 전극 구동 회로의 동일 출력단에 의해 구동될 수 있음에 주목하여야 한다. 따라서, 모든 공통 전극 라인에 인가되는 공통 전압은 동시에 동일할 수 있다. 또한 각각의 공통 전극 라인은 각각 공통 전극 구동 회로의 서로 다른 출력단에 의해 구동될 수도 있다. 즉, 공통 전극 구동 회로의 출력단의 수는 공통 전극 라인의 수와 같으며, 각각의 공통 전극 라인은 출력단 중 어느 하나에 대응한다. 따라서, 각각의 공통 전극 라인에 인가되는 공통 전압은 동시에 서로 다를 수 있다.
본 발명의 기술적 수단에 의해 제공되는 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법은 상기 기술된 두 개의 화소 배열 구조에서 활용될 수 있으나, 실제 응용에 있어서는 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에서, S1 단계에 기술된 바와 같이, 주사선은 순차적으로 켜진다.
구체적으로, 주사 신호는 화소 배열의 위에서부터 아래로 순서대로 순차적으로 각각의 주사선에 인가되며, 화소 단위에서 대응하는 TFT는 열 별로 켜진다. 실제 응용에서, 주사선에 인가되는 주사 신호는 교차(alternating) 구형파 전압 신호이고, 주사선에 연결된 화소 단위에서 TFT는 주사 신호가 고 레벨(high level)에 있는 경우에 켜진다. 예로서 1024*768의 해상도를 갖는 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 고려하자. 상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 갱신 주파수는 일반적으로 60Hz이고, 각각의 이미지의 출력을 위한 시간은 1/60=16.67ms이며, 총 768열의 주사선이 있으므로 각각의 주사선에 할당된 턴온 시간(turning-on time)은 16.67ms/768=21.7us이다. 따라서, 인가된 주사 신호는 하나씩 21.7us 의 폭을 갖는 펄스 구형파 신호이다.
S2 단계에서 기술된 바와 같이, 각각의 화소 전극과 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극 간의 전압차가 목표 전압과 동일해지도록, 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극에 인가된 공통 전압은, 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변할 경우 생성되는 다른 주사선에 대응하여 연결된 화소 전극 중에서, 전압 변화의 차이에 따라 조절된다.
상기 도 1a 및 도 1b에서 기술된 바와 같이, 상기 주사선에 인가된 각각의 주사 신호는 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변하는 경우 크게 변화한다. 피드 스루 전압은 TFT의 게이트 전극 및 드레인 전극 간의 기생 커패시터를 통해 화소 전극에서 생성되며, 화소 전극의 급격한 전압 변화를 야기한다.
구체적으로 도 1a를 참조하면, 주사선이 켜질 때의 게이트 전압이 Vg1이고 화소 전극 전압은 Vd1이며, 주사선이 꺼질 때의 게이트 전압이 Vg2이고 화소 전극 전압은 Vd2라고 가정하였다. 이상적으로, 게이트 전압은 순간적으로 충전되고, 전하량 보존 법칙에 따라, 주사선이 켜질 때의 Qopen=(Vd1-Vg1)*Cgd+(Vd1-Vcom)*(Clc+Cs)와 주사선이 꺼질 때의 Qclose=(Vd2-Vg2)*Cgd+(Vd2-Vcom)*(Clc+Cs)가 동일하다. 따라서, 화소 전극에서 생성된 피드 스루 전압이 획득된다. 즉, 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변할 때 화소 전극 전압의 변화는
Figure 112013072954892-pct00001
=Vd2-Vd1=(Vg2-Vg1)*Cgd/(Cgd+Clc+Cs)이다. 그러나, 실제 응용에서는 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변하는데 시간 구간이 필요하다. 따라서, 화소 전극 전압의 변화를 고려할 때 추가적인 최적화가 수행될 수 있다. 즉, 화소 전극 전압의 변화는
Figure 112013072954892-pct00002
=Vd2-Vd1=(Vg2-Vg1)*Cgd/(Cgd+Clc+Cs)+F(I, t, R, C)이다. 여기서, 함수 F (I, t, R, C)에서 t는 이상적으로 0이나, 실제 응용에 있어서, 다른 저항을 갖는 주사선의 RC 지연으로 인해 시간 t는 달라지므로 변화의 총량이 달라진다.
함수 F (I, t, R, C)에서, I는 화소 전극 및 데이터 라인 간의 전류이고, t는 TFT가 온에서 오프로 변하기 위해 필요한 시간이고, R은 주사선의 저항이며, C는 능동 매트릭스 디스플레이 패널 상에서 주사선 및 다른 금속층에 의해 형성되는 정전용량이다.
다른 실시예에서, 상기 기술된 기생 커패시터 Cgd, 저장 커패시터 Cs 및 능동 매트릭스 커패시터 Clc 뿐만 아니라, 각각의 화소 단위에서 화소 전극에 연결된 커패시터는 화소 단위 자체의 데이터 라인의 커패시터 Cpd, 인접한 화소 단위의 데이터 라인의 커패시터 Cpd', 화소 단위 자체의 주사선의 커패시터 Cpg, 및 인접한 화소 단위의 주사선의 커패시터 Cpg'를 포함할 수 있다.
이 경우, 화소 전극 상에 생성된 피드 스루 전압은
Figure 112013072954892-pct00003
=Vd2'-Vd1'=(Vg2-Vg1)*(Cgd+Cpg)/(Cgd+Clc+Cs+Cpd+Cpd'+Cpg+Cpg')+F(I, t, R, C)이다. 여기서, 함수 F(I, t, R, C)에서 I는 화소 전극과 데이터 라인 간의 전류이고, t는 TFT가 온에서 오프로 변하기 위해 필요한 시간이고, R은 주사선의 저항이며, C는 능동 매트릭스 디스플레이 패널 상에 주사선 및 다른 금속층 또는 비금속층에 의해 형성된 정전용량이다. 따라서, 각각의 화소 단위의 화소 전극의 피드 스루 전압을 결정할 때, 이러한 커패시터의 용량 결합 효과(capacitive coupling effect)가 고려될 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 다른 물질을 갖는 주사선 또는 다른 라인 폭을 갖는 주사선과 같이 다른 저항을 갖는 주사선이 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 배선 영역 내에 채택되었다. 이 경우, 배선 영역 내의 주사선은 일반적으로 이중층 배선을 채택한다. 배선 영역 내의 주사선이 디스플레이 영역 내의 주사선과 다른 경우, 배선 영역 내의 주사선은 소스 및 드레인 층에 배치되고, 비아홀(via-hole)에 의해 디스플레이 영역에서 주사선에 전기적으로 연결된다. 배선 영역 내의 주사선이 디스플레이 영역 내의 주사선과 같은 경우, 상기와 같은 구조를 형성하는 것은 불필요하다. 실제 응용에서, 라인을 배치하는 방식은 상기된 바에 제한되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 원리의 범위 내에서 다양한 확장이 가능하다. 나아가, 동일한 저항을 갖는 주사선이 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 디스플레이 영역(즉, 화소 배열 영역)에서 채택될 수 있다. 상기 주사선 구동 회로에 의해 생성된 주사 신호를 배선 영역에서 다른 저항을 갖는 주사선을 통해 디스플레이 영역으로 전송하는 과정에서, 다른 저항을 갖는 주사선을 통해 주사 신호를 각각의 화소 단위에 전송하는 과정에서 RC 지연 시간이 다르기 때문에, 다른 피드 스루 전압이 화소 전극 상에서 생성되며, 화소 전압 변화의 차이를 야기한다. 본 실시예에서, 주사선이 다른 물질로 제조되는 경우, 제 1 물질은 알루미늄/몰리브덴이고, 제 2 물질은 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴이다. 그러나, 실제 응용에서 이러한 구성에 제한되지 않는다.
다른 실시예에서, 다른 물질을 갖는 주사선 또는 다른 라인 폭을 갖는 주사선과 같이 다른 저항을 갖는 주사선이 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 디스플레이 영역에 채택될 수도 있다. 동일한 원리에 기초하여, 주사선 구동 회로에 의해 생성된 주사 신호를 디스플레이 영역에서 다른 저항을 갖는 주사선을 통해 화소 단위의 각각의 열에 전송하는 과정에서, 다른 피드 스루 전압이 화소 전극 상에서 생성되며, 화소 전압 변화의 차이를 야기한다.
따라서, 이 단계에서, 화소 전극 상에서 생성된 다른 피드 스루 전압이 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절함으로써 보상된다. 본 실시예에서, 동일한 저항을 갖는 주사선에 연결된 화소 단위에 인가된 주사 신호는 일관되었다. 따라서, 공통 전압 신호의 조절된 진폭은 다른 피드 스루 전압 내에서 변화된 폭에 해당한다.
실제 응용에서, 예를 들어, 두 개의 다른 주사선이 능동 매트릭스 디스플레이 패널에 채택되었다. 우선, 제 1 주사선에 연결된 화소 단위에서 TFT를 켜고 화소 단위에 연결된 데이터 라인을 통해 화소 전극을 충전/방전하기 위하여, 제 1 주사선이 주사선 구동 회로에 의해 구동된다. 그런 다음, 제 1 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변할 때, 제 1 피드 스루 전압이 전압 측정 장치에 의해 측정된다. 다음으로, 제 2 주사선에 연결된 화소 단위에서 TFT를 켜고 화소 단위에 연결된 데이터 라인을 통해 화소 전극을 충전/방전하기 위하여, 오직 제 2 주사선만이 주사선 구동 회로에 의해 구동된다. 그런 다음, 제 2 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변할 때, 제 2 피드 스루 전압이 전압 측정 장치에 의해 측정된다.
나아가, 상기 기술된 제 1 피드 스루 전압 및 제 2 피드 스루 전압 간의 차이에 기초하여, 화소 단위의 화소 전압이 각각의 열마다 목표 전압과 같아지도록 공통 전극 구동 회로 내의 레지스터의 값이 조절된다. 구체적으로, 공통 전극 라인에 인가된 공통 전압 신호가 주사선 구동 회로의 라인 블랭킹 구간 동안 공통 전극 구동 회로 내의 레지스터를 설정함으로써 조절될 수 있다. 상기 라인 블랭킹 구간은 열 동기 신호가 저 레벨에 있는 동안의 구간을 포함한다. 구체적으로, 상기 라인 블랭킹 구간은, 동기 프런트 포치 단계(synchronizing front porch stage), 동기 백 포치 단계(synchronizing back porch stage), 및 기타 유사한 종류의 구간을 포함한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 라인 블랭킹 구간 동안 공통 전극 구동 회로 내의 레지스터를 설정함으로써 공통 전압 신호를 조절하는 것이 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 통상의 디스플레이에 영향을 미치지 않을 것임을 이해할 수 있다.
본 실시예에서, 목표 전압은 다음과 같은 수학식에 따라 결정될 수 있다.
Figure 112013072954892-pct00004
여기서,
Figure 112013072954892-pct00005
는 피드 스루 전압이고,
Figure 112013072954892-pct00006
는 고정된 값이며,
Figure 112013072954892-pct00007
는 I, t, R 및 C의 함수이다. 이 함수에서, I는 화소 전극과 데이터 라인 간의 전류이고, t는 TFT가 온에서 오프로 변하기 위해 필요한 시간이고, R은 주사선의 저항이며, C는 능동 매트릭스 디스플레이 패널 상에서 주사선 및 다른 금속층에 의해 형성되는 정전용량이다.
Figure 112013072954892-pct00008
여기서,
Figure 112013072954892-pct00009
는 공통 전극 전압이고,
Figure 112013072954892-pct00010
는 보상 전의 공통 전극 전압이며,
Figure 112013072954892-pct00011
는 보상량이다.
Figure 112013072954892-pct00012
여기서,
Figure 112013072954892-pct00013
는 화소 전압이며,
Figure 112013072954892-pct00014
는 화소 전극 전압이다. 목표 전압은
Figure 112013072954892-pct00015
으로서, 다른 저항을 갖는 주사선에 의해 제어되는 화소 단위의 화소 전압의
Figure 112013072954892-pct00016
가 0이 되도록 하기 위해, 즉
Figure 112013072954892-pct00017
의 값이 상수가 되도록 하기 위해 공통 전극 전압이 보상된다.
다시 말해서, 데이터 라인에 인가된 데이터 신호가 변하지 않는 경우에, 각각의 화소 단위에 인가된 화소 전압이 목표 전압과 동일해지도록 하기 위하여, 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절하여 다른 화소 전극 상에서 생성된 다른 피드 스루 전압이 보상됨으로써, 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 수평 스트립을 감소시키고 이미지 품질을 향상시킨다. 조절된 공통 전압은 연속 구간에서 교류 구형파 전압 신호를 형성한다.
능동 매트릭스 디스플레이 패널에 대한 본 실시예에서, 공통 전극은 IPS(In-Plane-Switching) 타입 또는 FFS(Fringe Field Switching) 타입을 포함하는 TFT 기판 상에 제공되거나, 또한 공통 전극은 TN(Twisted Nematic) 타입 또는 VA(Vertical Alignment) 타입을 포함하는 CF 기판 상에 제공될 수 있음을 주목하여야 한다. 능동 매트릭스 디스플레이 패널은 OLED 디스플레이 패널, 능동 매트릭스 디스플레이 패널 및 전자 종이 패널 중 어느 하나가 될 수 있다.
본 발명에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 방법은 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 다른 극성 반전 모드(polarity inversion mode)와 함께 아래에서 기술될 것이다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 극성의 반전 모드가 주로 프레임(frame) 반전 모드, 열(row) 반전 모드, 행(column) 반전 모드, 및 점(dot) 반전 모드를 포함하는 것을 알 수 있다.
제 1 실시예
일 예로서 열 반전 모드를 채택한 실시예가 기술되며, 능동 매트릭스 디스플레이 패널에서 화소 배열의 구조 개략도가 도 3을 통해 도시되었다. 도 3은 단지 예시적인 도면이며 능동 매트릭스 디스플레이 패널에서 화소 배열의 일부를 도시한 것임을 주목하여야 한다. 나아가, 여기서는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구조를 간략화하였으며, 단지 본 발명의 기술적 수단에 관련된 부분만이 표시된 것으로서, 보호 범위를 제한할 의도에서 나타낸 것은 아니다. 도 3에 도시된 능동 매트릭스 디스플레이 패널에서 화소 배열 구조는 상기 기술된 구체적인 실시예에 따르며, 여기서는 그에 관한 설명을 생략한다.
본 실시예에서, 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 주사선 G1 및 G2는 동일한 주사선이고, 주사선 G3 및 G4는 동일한 주사선이다. 그러나, 주사선 G1 (또는 G2)는 주사선 G3 (또는 G4)과 다르다. 예를 들어, 주사선 G1 및 G2는 제 1 물질로 제조되고, 주사선 G3 및 G4는 제 2 물질로 제조된다. 제 1 물질은 알루미늄/몰리브덴이고, 제 2 물질은 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴이다. 그러나, 실제 응용에서, 이러한 구성은 상기 기술된 금속 물질에 제한되지 않는다. 또 다른 예에서, 주사선 G1 및 G2는 제 1 라인 폭을 가지며, 주사선 G3 및 G4는 제 2 라인 폭을 가진다. 또 다른 예에서, 주사선 G1 및 G2는 주사선 G3 및 G4에 비해 다른 물질로 제조되며 다른 라인 폭을 가질 수 있다. 실제 응용에서, 다른 주사선은 도 3에 도시된 바와 같이 배치되는 것에 제한되지 않는다. 예를 들어, 주사선은 다음과 같이 배치될 수 있다: 주사선 G1 및 G3은 동일한 주사선이고, 주사선 G2 및 G4는 동일한 주사선이다.
도 5는, 본 발명에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법이 도 3에 도시된 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 화소 배열에 적용되는 경우에, 각각의 열 주사선이 꺼질 때 열 반전 모드(row inversion mode)에서 신호의 상태 변화를 도시한 도면이다.
열 반전 모드에서, 데이터 라인 S1, S2, S3, S4에 인가된 데이터 전압은 교류 구형파 신호이다. 데이터 전압의 고 레벨(high level)은 2V이고, 데이터 전압의 저 레벨(low level)은 0V이며, 공통 전극에 원래 인가된 공통 전극 전압의 고 레벨은 4V이고, 공통 전극에 원래 인가된 공통 전극 전압의 저 레벨은 -4V이라고 가정하였다. 도 3에 도시된 바와 같이, 주사선 G1 및 G2는 동일한 저항을 갖는 주사선이고, 주사선 G3 및 G4는 동일한 저항을 갖는 주사선이다. 주사선 G3 및 G4의 저항은 주사선 G1 및 G2의 저항보다 크다고 가정하였다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 주사선 G1 및 G2에 의해 화소 전극상에서 생성되는 피드 스루 전압이 더 크며(-1V로 가정하였다.), 주사선 G3 및 G4에 의해 화소 전극 상에서 생성되는 피드 스루 전압이 더 작다(-0.5V로 가정하였다.). 따라서, 공통 전극에 인가된 공통 전압 신호는 화소 전극 상에서 다른 주사선에 의해 생성되는 다른 피드 스루 전압에 따라 조절된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 조절된 공통 전극 전압 C1, C2, C3, C4는 교류 구형파 신호로서, 주사선 G1 및 G2에 대응하는 공통 전극 전압의 고 레벨 C1은 4V이고, 주사선 G1 및 G2에 대응하는 공통 전극 전압의 저 레벨 C2는 -4V이며, 주사선 G3 및 G4에 대응하는 공통 전극의 고 레벨 C3는 4.5V이고, 주사선 G3 및 G4에 대응하는 공통 전극의 저 레벨 C3는 -3.5V이다. 대응하는 레벨 차이는 생성된 피드 스루 전압의 차이를 보상한다.
따라서, 각각의 화소 단위에 궁극적으로 인가되는 화소 전압은 목표 전압과 동일한 것으로, 즉 주사선 G1 및 G2에 연결된 화소 단위에 인가되는 화소 전압은 각각 |2V-1V-4V|=3V 및 |0V-1V-(-4V)|=3V이고, 주사선 G3 및 G4에 연결된 화소 단위에 인가되는 화소 전압은 각각 |2V-0.5V-4.5V|=3V 및 |0V-0.5V-(-3.5V)|=3V이다.
제 2 실시예
일 예로서 점 반전 모드를 채택한 실시예가 기술된다. 도 6은, 본 발명에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 방법이 도 3에 도시된 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 화소 배열에 적용되는 경우에, 각각의 열 주사선이 꺼질 때 점 반전 모드(dot inversion mode)에서 신호의 상태 변화를 도시한 도면이다.
점 반전 모드에서, 데이터 라인 S1, S2, S3, S4에 인가된 데이터 전압 역시 교류 구형파 신호이다. 데이터 신호의 고 레벨은 4V이고, 데이터 신호의 저 레벨은 -4V이며, 공통 전극에 원래 인가된 공통 전극 전압은 -1V와 같이 일관되게 가정하였다. 도 3에 도시된 바와 같이, 주사선 G1 및 G2는 동일한 저항을 갖는 주사선이고, 주사선 G3 및 G4는 동일한 저항을 갖는 주사선이다. 주사선 G3 및 G4의 저항은 주사선 G1 및 G2의 저항보다 크다고 가정하였다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 주사선 G1 및 G2에 의해 화소 전극상에서 생성되는 피드 스루 전압이 더 크며(-1V로 가정하였다.), 주사선 G3 및 G4에 의해 화소 전극 상에서 생성되는 피드 스루 전압이 더 작다(-0.5V로 가정하였다.). 따라서, 공통 전극에 인가된 공통 전압 신호는 화소 전극 상에서 다른 주사선에 의해 생성되는 다른 피드 스루 전압에 따라 조절된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 조절된 공통 전극 신호 C1, C2, C3, C4는 교류 구형파 신호로서, 주사선 G1 및 G2에 대응하는 공통 전극 신호 C1 및 C2는 -1V이고, 주사선 G3 및 G4에 대응하는 공통 전극 신호 C3 및 C4는 -0.5V이다. 대응하는 레벨 차이는 생성된 피드 스루 전압의 차이를 보상한다.
따라서, 각각의 화소 단위에 궁극적으로 인가되는 화소 전압은 목표 전압과 동일한 것으로, 즉 주사선 G1 및 G2에 연결된 화소 단위에 인가되는 화소 전압은 각각 |4V-1V-(-1V)|=4V 및 |-4V-1V-(-1V)|=4V이고, 주사선 G3 및 G4에 연결된 화소 단위에 인가되는 화소 전압은 각각 |4V-0.5V-(-0.5V)|=4V 및 |-4V-0.5V-(-0.5V)|=4V이다.
상기 기술된 제 2 실시예에서, 공통 전극에 원래 인가된 공통 전극 전압은 상수이기 때문에, 제 2 실시예는 네 가지 반전 모드, 즉 프레임 반전 모드, 열 반전 모드, 행 반전 모드, 및 점 반전 모드 모두에 적용될 수 있음에 주목하여야 한다. 그러나, 상기 기술된 제 1 실시예에서, 공통 전극에 원래 인가된 공통 전극 전압은 변화하기 때문에, 제 1 실시예는 프레임 반전 모드 및 열 반전 모드에 적용될 수 있을 것이다. 이는 행 반전 모드 및 점 반전 모드의 경우 화소 단위의 각각의 열에서 인접한 화소 단위가 다른 극성을 갖도록 요구되기 때문이다. 화소 단위의 각각의 열의 공통 전극이 동일한 공통 전극 라인에 연결되고, 화소 단위의 열이 수사선이 켜진 후에 데이터 라인에 인가되는 데이터 전압에 의해 충전/방전되기 때문에, 공통 전극 전압이 변화하는 경우에, 양의 극성 및 음의 극성이 화소 단위의 열에 대해 동시에 표시될 수는 없다. 따라서, 열 반전 모드 및 점 반전 모드는 상기 기술된 제 2 실시예에만, 즉 공통 전극에 원래 인가된 공통 전극 전압이 동일한 경우에만 적용될 수 있다.
또한 상기 기술된 제 1 실시예 및 제 2 실시예는 도 4에 도시된 바와 같이 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 화소 배열에 적용될 수도 있으며, 구체적인 절차는 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 대한 절차와 유사하므로, 여기서는 그 설명을 생략하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 기술된 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 방법에 기초하여, 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치가 더 제공된다. 도 7은 본 발명에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 장치를 도시한 구조 개략도이다. 도 7을 참조하면, 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 장치(1)는, 도 3에 도시된 바와 같은 화소 배열로 구현될 수 있는 화소 배열, 주사선에 스캐닝 전압을 인가하도록 조정된 주사선 구동 회로(11), 데이터 라인에 데이터 전압을 인가하도록 조정된 데이터 라인 구동 회로(12), 및 공통 전극에 공통 전압을 인가하도록 조정된 공통 전극 구동 회로(13)를 포함한다. 공통 전극 구동 회로(13)는, 각각의 화소 전극과 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극 간의 전압차가 목표 전압과 동일해지도록, 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변할 경우 생성되는 다른 주사선에 대응하여 연결된 화소 전극 중에서, 전압 변화의 차이에 따라 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 상기 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절한다. 인가된 공통 전압은 연속 구간에서 교류 구형파 전압 신호를 형성한다.
다른 저항을 갖는 주사선이 화소 배열에 채택된다. 예를 들어, 주사선 G1 및 G2는 동일한 저항을 갖는 주사선이고, 주사선 G3 및 G4는 동일한 저항을 갖는 주사선이며, 주사선 G1 (또는 G2) 및 주사선 G3 (또는 G4)은 다른 저항을 갖는 주사선이다. 구체적으로 예를 들어, 주사선 G1 및 G2는 제 1 물질로 제조되고, 주사선 G3 및 G4는 제 2 물질로 제조된다. 제 1 물질은 알루미늄/몰리브덴이고, 제 2 물질은 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴이다. 그러나, 실제 응용에서, 이러한 구성은 상기 기술된 금속 물질에 제한되지 않는다. 또 다른 예에서, 주사선 G1 및 G2는 제 1 라인 폭을 가지며, 주사선 G3 및 G4는 제 2 라인 폭을 가진다. 또 다른 예에서, 주사선 G1 및 G2는 주사선 G3 및 G4에 비해 다른 물질로 제조되며 다른 라인 폭을 가질 수 있다.
실제 응용에서, 공통 전극에 인가된 공통 전압은 주사선 구동 회로(11)의 라인 블랭킹 구간 동안 공통 전극 구동 회로(13) 내의 레지스터를 설정함으로써 조절될 수 있다. 상기 라인 블랭킹 구간은 열 동기 신호가 저 레벨에 있는 동안의 구간을 포함하며, 동기 프런트 포치 단계, 동기 백 포치 단계, 및 기타 유사한 종류의 구간을 포함한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 라인 블랭킹 구간 동안 공통 전극 구동 회로(13) 내의 레지스터를 설정함으로써 공통 전압을 조절하는 것이 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 통상의 디스플레이에 영향을 미치지 않을 것임을 이해할 수 있다.
도 7에 도시된 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치에 대해, 화소 배열에서 공통 전극은 복수 개의 공통 전극 라인을 포함하는 것임에 주목하여야 한다. 각각의 주사선에 대응하여 연결된 화소 전극은 공통 전극 라인(예를 들어, C1, C2, C3 및 C4) 중 어느 하나에 대향하여 제공되며, 공통 전극 라인은 공통 전극 구동 회로(13)의 서로 다른 출력단에 의해 구동된다. 따라서, 공통 전극 구동 회로(13)는 각각의 공통 전극 라인에 서로 다른 공통 전극 전압을 인가할 수 있다.
다른 실시예에서, 화소 배열에서 공통 전극은 복수 개의 공통 전극 라인(예를 들어, C1, C2, C3 및 C4)을 포함한다. 각각의 주사선에 대응하여 연결된 화소 전극은 공통 전극 라인 중 어느 하나에 대향하여 제공되며, 공통 전극 라인은 공통 전극 구동 회로(13)의 동일한 출력단에 의해 구동된다. 따라서, 공통 전극 구동 회로(13)는 공통 전극 라인에 동일한 공통 전극 전압을 인가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하기 위한 또 다른 장치를 더 제공할 수 있다. 도 8은 본 발명에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 패널을 구동하는 또 다른 장치를 도시한 구조 개략도이다. 도 8을 참조하면, 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치(1')는 화소 배열, 주사선 구동 회로(11'), 데이터 라인 구동 회로(12') 및 공통 전극 구동 회로(13')를 포함한다. 상기 화소 배열은 도 7과 함께 기술된 실시예의 화소 배열과는 다르면, 도 4에 도시된 화소 배열에 해당한다. 주사선 구동 회로(11'), 데이터 라인 구동 회로(12') 및 공통 전극 구동 회로(13')의 기능은 상기 도 7과 함께 기술된 실시예의 구성과 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략하였다.
도 8에 도시된 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치에 대해, 화소 배열에서 공통 전극은 복수 개의 공통 전극 라인(예를 들어, C1', C2' 및 C3')을 포함하는 것임에 주목하여야 한다. 각각의 주사선에 대응하여 연결된 화소 전극은 공통 전극 라인 중 어느 하나에 대향하여 제공되며, 공통 전극 라인은 공통 전극 구동 회로(13')의 동일한 출력단에 의해 구동된다. 따라서, 공통 전극 구동 회로(13')는 공통 전극 라인에 동일한 공통 전극 전압을 인가할 수 있다.
다른 실시예에서, 화소 배열에서 공통 전극은 복수 개의 공통 전극 라인을 포함한다. 각각의 주사선에 대응하여 연결된 화소 전극은 공통 전극 라인(예를 들어, C1', C2' 및 C3') 중 어느 하나에 대향하여 제공되며, 공통 전극 라인은 공통 전극 구동 회로(13')의 다른 출력단에 의해 구동된다. 따라서, 공통 전극 구동 회로(13')는 공통 전극 라인에 다른 공통 전극 전압을 인가할 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 제어 장치에 대해, 화소 배열에서 공통 전극은 TFT 기판 상에 배치될 수도 있고, 또한 CF 기판 상에 배치될 수도 있다. 능동 매트릭스 디스플레이 패널은 OLED 디스플레이 패널, 능동 매트릭스 디스플레이 패널 및 전자 종이 패널 중 어느 하나이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같이 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치를 포함하는 디스플레이가 더 제공된다.
요약하건대, 선행 기술과 비교할 때, 본 기술적 수단은 적어도 다음과 같은 장점을 갖는다.
본 발명의 기술적 수단에서, 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구조 변경 없이, 오직 공통 전극의 공통 전압만이 화소 전압에 대한 피드 스루 전압의 영향에 대응하기 위해 조절되며, 화소 전극에 대응하여 연결된 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변하는 경우 생성되는 화소 전극의 전압 변화를 보상한다. 따라서, 제조 공정의 복잡도가 감소하며, 제품 산출량이 증가한다.
상기 기술된 바와 같이 본 발명이 바람직한 실시예에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명을 제한하는 의도에서 기술된 것이 아니다. 상기 기술된 방법 및 기술적 구성을 이용하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 기술적 수단을 변형하고 변화시키는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 수단의 구성을 벗어나지 않고 본 발명의 기술적 원리에 따라 상기된 실시예들에 대한 간단한 변경, 균등한 대체 및 변경 그 모두는 본 발명의 기술적 수단의 보호 범위 내에 포함된다.

Claims (21)

  1. 능동 매트릭스(active matrix) 디스플레이 패널의 구동 방법에 있어서,
    상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널은, 복수 개의 주사선, 상기 복수 개의 주사선과 교차하는 복수 개의 데이터 라인, 인접 주사선 및 인접 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역 내에 제공되며 상기 주사선 및 상기 데이터 라인에 연결된 화소 전극(pixel electrode), 및 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극(common electrode)을 포함하되,
    상기 주사선을 순차적으로 켜는(turn on) 단계; 및
    서로 다른 저항을 갖는 주사선에 연결된 화소 전극 중에서, 전압 변화의 차이에 따라 상기 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절함으로써, 각각의 화소 전극과 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극 간의 전압차가 목표 전압과 동일해지도록 하는 단계;를 포함하되,
    상기 전압 변화의 차이는 주사선이 온 상태(on state)에서 오프 상태(off state)로 변할 경우 생성되는 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널은, 주사선 구동 회로 및 공통 전극 구동 회로를 더 포함하고,
    상기 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절하는 단계는,
    상기 주사선 구동 회로의 라인 블랭킹 구간(line blanking period) 동안 상기 공통 전극 구동 회로 내의 레지스터를 설정함으로써 상기 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절하는 단계;를 포함하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 라인 블랭킹은 열 동기 신호(row synchronizing signal)가 저 레벨(low level)에 있는 동안의 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절된 공통 전압은, 연속 구간(continuous period)에서 교류 구형파(square-wave) 전압 신호를 형성하는 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널은 두 개의 다른 물질의 주사선을 포함하되, 제 1 물질은 알루미늄 또는 몰리브덴(molybdenum)이고, 제 2 물질은 몰리브덴, 알루미늄 또는 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    다른 저항을 갖는 상기 주사선의 폭은 서로 다른 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 복수 개의 공통 전극 라인을 포함하되, 상기 화소 전극은 상기 공통 전극 라인 중 어느 하나에 대향하여 제공되는 주사선 각각에 대응하여 연결되며, 상기 공통 전극 라인은 상기 공통 전극 구동 회로의 동일 출력단에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 복수 개의 공통 전극 라인을 포함하되, 상기 화소 전극은 상기 공통 전극 라인 중 어느 하나에 대향하여 제공되는 주사선 각각에 대응하여 연결되며, 상기 공통 전극 라인 각각은 상기 공통 전극 구동 회로의 서로 다른 출력단에 의해 각각 구동되는 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 TFT 기판 또는 CF 기판 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널은 OLED 디스플레이 패널, 능동 매트릭스 디스플레이 패널 및 전자 종이 패널 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 방법.
  12. 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치에 있어서,
    상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널은, 복수 개의 주사선, 상기 복수 개의 주사선과 교차하는 복수 개의 데이터 라인, 인접 주사선 및 인접 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역 내에 제공되며 상기 주사선 및 상기 데이터 라인에 연결된 화소 전극, 및 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극을 포함하되,
    상기 주사선에 스캐닝 전압(scanning voltage)을 인가하도록 조정된 주사선 구동 회로;
    상기 데이터 라인에 데이터 전압을 인가하도록 조정된 데이터 라인 구동 회로; 및
    상기 공통 전극에 공통 전압을 인가하도록 조정된 공통 전극 구동 회로;를 포함하며,
    상기 공통 전극 구동 회로는, 서로 다른 저항을 갖는 주사선에 연결된 화소 전극 중에서, 전압 변화의 차이에 따라 상기 공통 전극에 인가된 공통 전압을 조절함으로써, 각각의 화소 전극과 상기 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극 간의 전압차가 목표 전압과 동일해지도록 하며,
    상기 전압 변화의 차이는 주사선이 온 상태에서 오프 상태로 변할 경우 생성되는 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 조절된 공통 전압은, 연속 구간에서 교류 구형파 전압 신호를 형성하는 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치.
  14. 삭제
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널은 두 개의 다른 물질의 주사선을 포함하되, 제 1 물질은 알루미늄 또는 몰리브덴이고, 제 2 물질은 몰리브덴, 알루미늄 또는 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    다른 저항을 갖는 상기 주사선의 폭은 서로 다른 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 복수 개의 공통 전극 라인을 포함하되, 상기 화소 전극은 상기 공통 전극 라인 중 어느 하나에 대향하여 제공되는 주사선 각각에 대응하여 연결되며, 상기 공통 전극 라인은 상기 공통 전극 구동 회로의 동일 출력단에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 복수 개의 공통 전극 라인을 포함하되, 상기 화소 전극은 상기 공통 전극 라인 중 어느 하나에 대향하여 제공되는 주사선 각각에 대응하여 연결되며, 상기 공통 전극 라인 각각은 상기 공통 전극 구동 회로의 서로 다른 출력단에 의해 각각 구동되는 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 TFT 기판 또는 CF 기판 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 능동 매트릭스 디스플레이 패널은 OLED 디스플레이 패널, 능동 매트릭스 디스플레이 패널 및 전자 종이 패널 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치.
  21. 제 12 항 내지 제 13 항 및 제 15 항 내지 제 20 항 중에 어느 한 항에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 패널의 구동 장치를 포함하는 디스플레이.
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