KR101621553B1 - 액정표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소음 발생을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 소비전력을 줄일 수 있는 액정표시장치가 개시된다.
개시된 본 발명의 액정표시장치는 수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인이 교차되어 다수의 액정 셀을 가지는 액정표시패널과, 데이터 라인으로 데이터 전압을 공급하는 데이터 드라이버과, 액정 셀들의 수직방향으로 정극성 및 부극성 데이터 전압 차이가 큰 블랙계조 또는 화이트계조가 연속적으로 공급되는 특정 패턴을 분석하는 영상 분석부 및 영상 분석부로부터의 제어신호에 의해 차지 쉐어 회로의 구동을 선택적으로 제어하는 데이터 변조부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 및 그 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 소음 발생을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 소비전력을 줄일 수 있는 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
액정표시장치(liquid crystal display device)는 경량, 박형, 저소비 전력 구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라, 상기 액정표시장치는 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다.
액정표시장치는 인가 전압에 따라 액체와 결정의 중간 상태 물질인 액정(liquid crystal)의 광투과도가 변화하는 특성을 이용하여, 전기 신호를 시각 정보로 변화시켜 영상을 표시한다. 통상의 액정표시장치는 전극이 구비된 두 개의 기판과 두 기판 사이에 개재된 액정 층으로 구성된다. 이와 같은 액정표시장치는 동일한 화면 크기를 가지는 다른 표시장치에 비하여 무게가 가볍고 부피가 작으며 작은 전력으로 동작한다.
액정표시장치는 후면의 광원에서 발생한 빛을 전면에 있는 액정표시패널의 각 화소가 일종의 광 스위치 역할을 하여 선택적으로 투과시킴으로 인하여 화상을 디스플레이하는 장치이다. 즉, 종래의 음극선관(CRT: cathode ray tube)이 전자선의 세기를 조절하여 휘도를 제어하는데 반하여, 액정표시장치는 광원에서 발생한 광의 세기를 제어하여 화면이 디스플레이된다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 액정 셀을 나타낸 등가 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 액정 셀(Clc)마다 게이트 라인(GL1)과 데이터 라인(DL1)의 교차 영역에 박막 트랜지스터(TFT)가 구비되고, 액정 셀(Clc)에 충전된 데이터 전압을 유지하기 위한 스토리지 캐패시터(Cst)가 병렬 접속된다.
이와 같은 일반적인 액정표시장치는 액정의 열화를 줄이기 위해 일정한 단위로 극성을 반전하여 구동하는 인버젼(Inversion) 구동 방법이 사용되는 것이 일반적이다. 인버젼 구동 방법은 극성이 반전되는 단위에 따라 프레임 인버젼(Frame Inversion) 방식, 라인 인버젼(Line Inversion) 방식, 도트 인버젼(Dot Inversion) 방식으로 구분된다.
도 2는 일반적인 액정표시장치의 수평 2도트 인버젼 및 수직 2도트 인버젼 방식을 나타낸 도면이고, 도 3은 수직 화이트-블랙의 특정 패턴을 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 일 예로 수평 2도트 인버젼(H2D) 및 수직 2도트 인버젼(V2D)으로 구동되는 경우, 수직 방향으로 3 라인씩 블랙 계조(B)와 화이트 계조(W)가 교번되는 특정 패턴의 디스플레이 시에 소음이 발생하는 문제가 있다.
구체적으로 극성제어신호에 의해 수평 2도트 인버젼(H2D) 및 수직 2도트 인버젼(V2D) 방식으로 구동하는 액정표시장치는 수평 및 수직 2개의 화소마다 동일한 극성의 데이터 전압이 공급되도록 미리 설정된다.
이와 같은 수평 2도트 인버젼(H3D) 및 수직 2도트 인버젼(V2D) 구동 방식의 액정표시장치는 수직 방향으로 3 라인씩 블랙 계조(B)와 화이트 계조(W)가 반복되는 패턴으로 구동되는 경우, 수직 방향으로의 액정 셀들 중 제2 라인(L2)과 제3 라인(L3)에서 블랙 계조(B)의 극성이 반전된다.
일반적인 액정표시장치는 제2 라인(L2)과 제3 라인(L3)의 극성반전구간에서 정극성 블랙 계조의 데이터 전압, 부극성 블랙 계조 데이터 전압 간에 전압 레벨의 차이가 커짐으로써, 액정 셀 구동 회로의 부품 떨림이 발생한다. 여기서, 블랙 계조는 정극성 및 부극성 전압레벨의 차이가 상대적으로 크며, 화이트 계조의 정극성 및 부극성 전압레벨의 차이는 상대적으로 작게 설정된다.
일반적인 액정표시장치는 예를 들어 수직 방향으로 3 라인 이상씩 블랙 계조와 화이트 계조가 반복되는 특정 패턴에서 정극성 및 부극성 전압레벨의 차이가 큰 블랙 계조의 극성이 반전되는 극성반전구간에서 액정 셀을 구동시키는 회로부품(예를 들면, 캐패시터)의 떨림이 발생함으로써, 소음이 발생하는 문제가 있었다.
본 발명은 소음 발생을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 소비전력을 줄일 수 있는 액정표시장치 및 그 구동방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는,
복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인이 교차되어 다수의 액정 셀을 가지는 액정표시패널; 상기 데이터 라인으로 데이터 전압을 공급하는 데이터 드라이버; 액정 셀들의 수직방향으로 정극성 및 부극성 데이터 전압 차이가 큰 블랙계조 또는 화이트계조가 연속적으로 공급되는 특정 패턴을 분석하는 영상 분석부; 및 상기 영상 분석부로부터의 제어신호에 의해 차지 쉐어 회로의 구동을 선택적으로 제어하는 데이터 변조부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 액정표시장치의 구동방법은,
액정 셀들의 수직방향으로 정극성 및 부극성 데이터 전압 차이가 큰 블랙계조 또는 화이트계조가 연속적으로 공급되는 특정패턴을 분석하는 단계; 및 상기 특정 패턴 또는 일반적인 패턴에 따라 선택적으로 차지 쉐어 회로를 온/오프시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 본 발명은 영상 데이터를 분석하여 특정 패턴의 영상 디스플레이 시에 인접한 액정 셀에 입력되는 데이터의 트랜지션(transition) 횟수가 증가하여 소음 발생을 야기하는 차지 쉐어 회로의 동작을 오프(off)함으로써, 소음 발생을 줄일 수 있다.
즉, 본 발명은 영상 데이터에 따라 선택적으로 차지 쉐어 회로의 동작을 온/오프 함으로써, 소비전력을 줄이거나 소음 발생을 줄일 수 있는 장점을 가진다.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 변조부를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)과 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)이 교차되고, 그 교차부에 액정 셀(Clc)을 구동하기 위한 박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor)가 형성된 액정표시패널(110)과, 상기 액정표시패널(110)의 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)로 스캔신호를 공급하기 위한 게이트 드라이버(120)와, 액정표시패널(110)의 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)로 데이터 신호를 공급하기 위한 데이터 드라이버(130)와, 게이트 드라이버(120)와 데이터 드라이버(130)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(150)를 포함한다.
액정표시장치는 타이밍 컨트롤러(150)로부터의 제어신호에 따라 액정표시패널(110)에 공급되는 데이터 전압의 패턴을 분석하는 영상 분석부(160)와, 상기 영상 분석부(160)로부터 제어신호(CS)에 따라 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로 공급되는 데이터 전압을 변조하는 데이터 변조부(170)를 더 포함한다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 액정표시장치는 공통전압(Vcom)을 생성하는 공통전압 발생부(미도시) 및 각 구성들에 전원전압을 공급하는 전원공급부(미도시)를 더 포함한다.
액정표시패널(110)은 다수의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)과 다수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 의해 정의되는 각각의 화소영역에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 접속된 액정 캐패시터(Clc)를 구비한다. 액정 캐패시터(Clc)는 박막 트랜지스터(TFT)와 접속된 화소전극과, 상기 화소전극과 액정을 사이에 두고 대면하는 공통전극으로 구성된다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)로부터의 스캔신호에 응답하여 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)로부터의 데이터 신호를 화소전극에 공급한다. 액정 캐패시터(Clc)는 화소전극에 공급된 데이터 신호와 공통전극에 공급된 공통전압(Vcom)의 차전압을 충전하고, 상기 차전압에 따라 액정 분자들의 배열을 가변시켜 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현한다. 스토리지 캐패시터(Cst)는 상기 액정 캐패시터(Clc)와 병렬로 접속되어 액정 캐패시터(Clc)에 충전된 전압을 다음 데이터신호가 공급될 때까지 유지되게 한다.
게이트 드라이버(120)는 타이밍 컨트롤러(150)로부터 공급되는 게이트 구동 제어신호(GCS)에 의해 스캔 펄스를 순차적으로 발생하여 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급한다.
데이터 드라이버(130)는 타이밍 컨트롤러(150)로부터 공급되는 데이터 구동 제어신호(DCS)에 응답하여 데이터 신호를 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)에 공급한 다. 또한, 데이터 드라이버(130)는 타이밍 컨트롤러(150)로부터 입력된 영상 데이터(R,G,B)를 샘플링하여 래치한 다음 감마기준전압 선택부(미도시)를 통해 감마기준전압 생성부(미도시)로부터 공급된 감마기준전압을 기준으로 액정표시패널(110)의 액정 셀에서 계조를 표현할 수 있는 아날로그 데이터 전압으로 변환시켜 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)에 공급한다.
영상 분석부(160)는 타이밍 컨트롤러(150)로부터 공급된 영상 데이터(R,G,B)와 수평동기신호(Hsync), 수직동기신호(Vsync), 데이터 이네이블 신호(DE), 클럭신호(CLK)를 이용하여 1 프레임씩 분할하여 액정표시패널(110)에 출력되는 영상 데이터(R,G,B)가 특정 패턴인지 분석한다.
여기서, 상기 특정패턴은 미리 설정된 구동 방식(예를 들면, 수평 2도트 인버젼 및 수직 2도트 인버젼)을 기준으로 수직 방향으로 영상 데이터의 정극성 및 부극성 전압레벨의 차이가 큰 계조(예를 들면, 블랙계조)의 극성이 반전되는 패턴으로써, 수직 2도트 인버젼 구동방식에서 수직 방향으로 3개 이상의 액정 셀에 블랙계조의 영상 데이터가 연속적으로 공급되는 경우로 정의될 수 있다.
본 발명에서는 일 예로 TN(Twisted Nematic)모드와 같은 수직전계 구동방식의 액정표시장치에서 정극성 및 부극성 전압레벨의 차이가 큰 계조를 블랙계조로 정의하였지만, 이에 한정하지 않고, IPS(In Plane Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식의 액정표시장치에서는 정극성 및 부극성 전압레벨의 차이가 큰 화이트계조일 수 있다.
데이터 변조부(170)는 데이터 드라이버(130)로부터 출력된 데이터 전압의 극 성과 관계없이 수직 방향으로 인접한 액정 셀들에 이전 데이터 전압의 평균 전압값을 공급하는 차지 쉐어 회로(charge share circuit, 171)와, 상기 차지 쉐어 회로(171)로부터 출력된 변조된 데이터 전압과, 차지 쉐어 되지 않은 데이터 드라이버(130)로부터 출력된 현재 데이터 전압 중에 어느 하나를 선택하여 데이터 라인( DL1 내지 DLm)으로 출력하는 선택기(173)를 포함한다
본 발명의 차지 쉐어 회로(171)는 수직 방향으로 서로 인접한 액정 셀들에 공급되는 데이터 전압의 이전 평균 전압값을 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로 공급하여 서로 상이한 극성 간의 과도한 스윙폭 변화를 줄이는 기능을 가진다.
상기 선택기(173)는 영상 분석부(160)로부터 입력된 제어신호(CS)에 의해 차지 쉐어 회로(171)로부터 출력된 변조된 데이터 전압 및 차지 쉐어 되지 않은 데이터 드라이버(130)로부터 출력된 현재 데이터 전압 중에 어느 하나를 선택한다.
예를 들면, 선택기(173)는 상기 영상 분석부(160)로부터의 제1 제어신호에 응답하여 차지 쉐어 회로(171)로부터 변조된 데이터 전압을 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로 출력한다.
여기서, 영상 분석부(160)는 입력된 영상이 특정 패턴이 아닌 일반적인 영상인 경우에 제1 제어신호를 생성한다.
선택기(173)는 상기 영상 분석부(160)로부터의 제2 제어신호에 응답하여 데이터 드라이버(130)로부터 출력되는 차지 쉐어가 되지 않은 현재 데이터 전압을 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로 출력한다.
여기서, 영상 분석부(160)는 입력된 영상이 특정 패턴인 경우에 제2 제어신 호를 생성한다.
즉, 본 발명의 액정표시장치는 영상을 분석하여 특정 패턴이 감지되는 경우, 데이터 드라이버(130)로부터 출력되는 현재 데이터 전압을 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로 출력한다.
여기서, 차지 쉐어 회로(171)로부터 출력되는 변조된 데이터 전압은 극성이 상반되는 데이터 전압 간의 큰 스윙폭을 줄이기 위해 데이터 전압을 변조함으로써, 동일한 극성의 데이터 전압 간에도 변조된다. 즉, 변조된 데이터 전압은 인접한 데이터 저압 간의 극성에 관계없이 반복되는 스윙폭을 가지는 데이터로써, 소음 발생을 야기할 수 있다.
따라서, 본 발명은 일반적인 영상 디스플레이 시에 차지 쉐어 회로(171)를 통한 변조된 데이터 전압을 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로 출력하여 소비전력을 줄이고, 특정 패턴의 영상 디스플레이 시에 변조되지 않은 데이터 전압을 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로 출력하여 소음 발생을 개선할 수 있다.
도 6은 일반적인 영상에서 액정 셀들에 공급되는 데이터 전압을 나타낸 파형도이고, 도 7은 특정 패턴의 영상에서 액정 셀들에 공급되는 데이터 전압을 나타낸 파형도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 일 예로 수직 2도트 인버젼(V2D) 구동 방식의 액정표시장치에 있어서, 영상 분석부(도4의 160)로부터 분석된 영상이 일반적인 영상의 경우, 차지 쉐어 회로(도5의 171)로부터 출력된 변조된 데이터 전압에 의해 인접한 엑정 셀들에 이전 데이터 전압의 평균 전압값이 공급되어 큰 스윙폭을 가지는 액정 셀들의 구동시에 소비전력을 줄일 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 일 예로 수직 2도트 인버젼(V2D) 구동 방식의 액정표시장치에 있어서, 영상 분석부(도4의 160)로부터 분석된 영상이 특정 패턴(수직방향으로 3 라인씩 블랙-화이트 영상)인 경우, 데이터 드라이버로부터 차지 쉐어 동작을 수행하지 않은 현재 데이터 전압이 출력되어 소음을 줄일 수 있다.
본 발명은 영상 데이터를 분석하여 특정 패턴의 영상 디스플레이 시에 인접한 액정 셀에 입력되는 데이터 전압의 트랜지션(transition) 횟수가 증가하여 소음 발생을 야기하는 차지 쉐어 회로(171)의 동작을 오프(off)함으로써, 소음 발생을 줄일 수 있다.
즉, 본 발명은 영상 데이터에 따라 선택적으로 차지 쉐어 회로(171)의 동작을 온/오프 함으로써, 소비전력을 줄이거나 소음 발생을 줄일 수 있는 장점을 가진다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 액정 셀을 나타낸 등가 회로도이다.
도 2는 일반적인 액정표시장치의 수평 2도트 인버젼 및 수직 2도트 인버젼 방식을 나타낸 도면이다.
도 3은 수직방향으로의 화이트-블랙의 특정 패턴을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 변조부를 나타낸 도면이다.
도 6은 일반적인 영상에서 액정 셀들에 공급되는 데이터 전압을 나타낸 파형도이다.
도 7은 특정 패턴의 영상에서 액정 셀들에 공급되는 데이터 전압을 나타낸 파형도이다.

Claims (9)

  1. 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인이 교차되어 다수의 액정 셀을 가지는 액정표시패널;
    상기 데이터 라인으로 데이터 전압을 공급하는 데이터 드라이버;
    수직 2도트 인버젼 구동방식에서 수직 방향으로 3개 이상의 액정셀에 블랙계조의 영상 데이터가 연속적으로 공급되어 정극성 및 부극성 데이터 전압 차이가 큰 특정패턴을 분석하는 영상 분석부; 및
    상기 영상 분석부로부터의 제어신호에 의해 차지 쉐어 회로의 구동을 선택적으로 제어하는 데이터 변조부;를 포함하고,
    상기 데이터 변조부는 상기 차지 쉐어 회로로부터 변조된 데이터 전압 및 상기 데이터 드라이버로부터의 현재 데이터 전압 중 어느 하나를 선택하는 선택기를 포함하고,
    상기 선택기는, 상기 영상 분석부로부터 일반적인 영상 패턴이 인지되는 경우 상기 차지 쉐어 회로로부터 변조된 데이터 전압을 상기 데이터 라인으로 출력하고, 상기 영상 분석부로부터 상기 특정 패턴이 인지되는 경우 상기 데이터 드라이버로부터의 현재 데이터 전압을 상기 데이터 라인으로 출력하는 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 수직 2도트 인버젼 구동방식에서 수직 방향으로 3개 이상의 액정셀에 블랙계조의 영상 데이터가 연속적으로 공급되어 정극성 및 부극성 데이터 전압 차이가 큰 특정패턴을 분석하는 단계; 및
    상기 특정 패턴 또는 일반적인 패턴에 따라 선택적으로 차지 쉐어 회로를 온/오프시키는 단계;를 포함하고
    상기 선택적으로 차지 쉐어 회로를 온/오프시키는 단계는, 상기 특정패턴인 경우 상기 차지 쉐어 회로를 오프시키고, 상기 일반적인 패턴인 경우 상기 차지 쉐어 회로를 온 시키는 액정표시장치의 구동방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 분석부는 수평 2도트 인버젼 구동방식에서 수평 방향으로 3개 이상의 액정셀에 화이트계조의 영상 데이터가 연속적으로 공급되어 정극성 및 부극성 데이터 전압 차이가 큰 특정패턴을 분석하는 액정표시장치.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 특정패턴을 분석하는 단계는 수평 2도트 인버젼 구동방식에서 수평 방향으로 3개 이상의 액정셀에 화이트계조의 영상 데이터가 연속적으로 공급되어 정극성 및 부극성 데이터 전압 차이가 큰 특정패턴을 분석하는 액정표시장치의 구동방법.
KR1020090123567A 2009-12-11 2009-12-11 액정표시장치 및 그 구동방법 KR101621553B1 (ko)

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