KR101960765B1 - 액정 디스플레이 장치와 이의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저주파 구동으로 소비전력 및 발열을 줄이면서도 표시 품질의 저하를 방지한 액정 디스플레이 장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는, 게이트 드라이버에서 공급된 스캔 신호에 의해 턴온되고, 데이터 드라이버에서 공급된 데이터 전압이 인가되는 복수의 화소가 형성된 액정 패널; 입력된 소스 영상 데이터를 분석하여 영상을 표시할 구동 주파수를 선택하는 모드 선택부; 및 상기 모드 선택부의 구동 주파수 선택에 기초하여 상기 소스 영상 데이터의 구동 주파수보다 낮은 구동 주파수로 영상이 표시되도록 상기 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및 타이밍 컨트롤러에서 공급된 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환시키기 위한 기준 감마전압을 생성하는 기준 감마전압 생성부를 포함하고, 데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 상기 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압보다 상승시킨다.

Description

액정 디스플레이 장치와 이의 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 액정 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 저주파 구동으로 소비전력 및 발열을 줄이면서도 표시 품질의 저하를 방지한 액정 디스플레이 장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이 장치는 양산 기술의 발전, 구동수단의 용이성, 저전력 소비, 고화질 구현 및 대화면 구현의 장점으로 대중화되고 있으며, 적용 분야가 지속적으로 확대되고 있다.
액정 패널에는 복수의 게이트 라인(GL)과 복수의 데이터 라인(DL)이 교차하도록 형성되어 화소 영역이 정의되고, 각 화소 영역에 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 서브화소가 형성되어 있다. 3색의 R, G, B 서브화소가 모여 하나의 단위 화소(P)를 구성한다. 백라이트 유닛(미도시)으로부터 각각의 서브화소에 조사되는 광의 투과율을 조절하여 풀 컬러(full color) 영상을 표시하게 된다.
액정 디스플레이 장치는 화질 저하에 요인이 되는 모션 블러(motion blur), 잔상(afterimage) 및 플리커(flicker)를 개선하기 위해 고주파 구동 기술을 개발해 왔다. 일반적인 60Hz 구동에서 나아가 120Hz, 240Hz, 480Hz 등 고주파 구동 기술을 개발하여 고화질을 구현하고 있다.
그러나, 상용 전력을 이용하는 TV와는 달리, 핸드폰 및 IT 제품과 같은 모바일(mobile) 디바이스는 베터리를 통해 전력을 공급받아 소비 전력에 민감하다. 소비 전력을 줄이기 위한 방안으로 저주파 구동 기술이 주목 받고 있다.
도 1은 일반적인 도트 인버전 구동 방식을 나타내는 도면이고, 도 2는 저주파 구동에 의해 플리커가 발생되는 문제점을 나타내는 도면이다. 도 1에서는 1도트 인버전 방식을 일 예로 도시하고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 액정 디스플레이 장치는 화소의 열화를 방지하기 위해, 프레임(Frame) 단위, 라인(Line) 단위, 컬럼(Column) 단위 또는 도트(화소) 단위로 서로 상반된 극성을 가지는 데이터 전압을 화소에 교변적으로 인가하는 인버전(inversion) 방식을 적용하고 있다.
저주파 구동을 적용하여 30Hz로 구동시키면, n번째 프레임과 n+1번째 프레임의 휘도 차이에 의한 플리커가 발생되는 문제점이 있다. 또한, 저주파로 구동하면 화소 전압의 누설로 인해 화소의 투과율의 변화가 커지고, 공통 전압(Vcom)의 오프셋(offset)에 의해 프레임들의 경계 시점에 화소의 투과율에 편차가 발생하여 플리커가 심화되는 문제점이 있다.
특히, 데이터 전압의 극성이 전환될 때 즉, 데이터 전압의 극성이 포지티브(+)에서 네거티브(-)로 전환되거나, 네거티브(-)에서 포지티브(+)로 전환되면 상반된 극성을 인해 원래 표시하고 했던 휘도보다 낮게 영상이 표시된다. 이로 인해, 프레임들 간의 휘도 차이가 발생하고, 프레임들 간의 휘도 차이로 인해 플리커가 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저주파 구동에 의한 플리커 발생을 방지할 수 있는 액정 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 화질 저하 없이 소비 전력을 감소시킬 수 있는 액정 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저주파 구동에 의한 잔상(afterimage) 발생을 방지할 수 있는 액정 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 데이터 전압의 극성 전환에 따른 플리커의 발생을 방지할 수 있는 액정 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는, 게이트 드라이버에서 공급된 스캔 신호에 의해 턴온되고, 데이터 드라이버에서 공급된 데이터 전압이 인가되는 복수의 화소가 형성된 액정 패널; 입력된 소스 영상 데이터를 분석하여 영상을 표시할 구동 주파수를 선택하는 모드 선택부; 및 상기 모드 선택부의 구동 주파수 선택에 기초하여 상기 소스 영상 데이터의 구동 주파수보다 낮은 구동 주파수로 영상이 표시되도록 상기 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및 타이밍 컨트롤러에서 공급된 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환시키기 위한 기준 감마전압을 생성하는 기준 감마전압 생성부를 포함하고, 데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 상기 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압보다 상승시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 구동방법은, 입력된 소스 영상 데이터를 분석하여 영상을 표시할 구동 주파수를 선택하는 단계; 상기 구동 주파수 선택에 기초하여 상기 소스 영상 데이터의 구동 주파수보다 낮은 구동 주파수로 영상이 표시되도록 스캔 신호를 생성하는 게이트 드라이버 및 데이터 전압을 생성하는 데이터 드라이버의 구동을 제어하는 단계; 선택된 구동 주파수에 따른 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환시키기 위한 기준 감마전압을 생성하는 단계; 및 복수의 프레임 중에서 제1 프레임 기간에는 복수의 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하고, 상기 기준 감마전압 및 상기 영상 데이터에 따른 데이터 전압을 복수의 화소에 공급하는 단계를 포함하고, 데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 상기 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압보다 상승시키는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 저주파 구동에 의한 플리커 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 저주파 구동에 의한 잔상 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 화질 저하 없이 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 저주파 구동을 통해 구동 회로부의 발열을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 데이터 전압의 극성 전환에 따른 프레임들 간의 휘도 차이에 의한 플리커의 발생을 방지할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 특징 및 효과들 이외에도 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 효과들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 일반적인 도트 인버전 구동 방식을 나타내는 도면이다.
도 2는 저주파 구동에 의해 플리커가 발생되는 문제점을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 4(A) 및 도 4(B)는 극성 반전에 따른 프레임들 간의 휘도 편차를 줄이기 위해 데이터 전압을 변경하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 극성 반전에 따른 프레임들 간의 휘도 편차를 줄이기 위해 데이터 전압을 변경하는 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 저주파 구동 방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 저주파 구동 방법의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 저주파 구동 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
액정층의 배열을 조절하는 방식에 따라 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 다양한 액정 패널이 개발되어 있다.
TN 모드와 VA 모드는 하부 기판에 화소 전극을 배치하고, 상부 기판에 공통 전극을 배치하여 화소 전극과 공통 전극 사이의 수직 전계에 의해 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
IPS 모드와 FFS 모드는 하부 기판 상에 화소 전극과 공통 전극을 배치한다. IPS 모드는 화소 전극과 공통 전극 사이의 수평 전계에 의해 액정층의 배열을 조절하고, FFS 모드는 화소 전극과 공통 전극 사이의 프린지 필드(Fringe Field)에 액정층의 배열을 조절한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 상술한 TN 모드, VA 모드, IPS 모드 및 FFS 모드가 모두 적용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치와 이의 구동방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 액정 패널(100) 및 상기 액정 패널(100)을 구동시키기 위한 구동 회로부를 포함한다. 또한, 도면에 도시하지 않았지만, 액정 패널(100)에 빛을 공급하는 백라이트 유닛 및 구동에 필요한 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.
액정 패널(100)은 액정층을 사이에 두고 합착된 상부 기판 및 하부 기판을 포함한다.
상부 기판에는 컬러 영상을 표시하기 위한 레드, 그린, 블루의 컬러필터가 매트릭스 형태로 형성되어 있고, 레드, 그린, 블루의 컬러필들 사이에는 각 서브화소의 영역을 구분시키는 블랙 매트릭스가 형성되어 있다.
하부 기판에는 복수의 게이트 라인(GL) 및 복수의 데이터 라인(DL)이 교차하도록 형성되고, 게이트 라인과 데이터 라인의 교차에 의해 화소 영역이 정의된다.
하나의 화소는 3색의 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 서브화소로 구성된다. 각각의 서브화소에는 스위칭 소자인 TFT(thin film transistor)와 스토리지 커패시터(Cst)가 형성되어 있다.
액정 패널에는 각 화소에 데이터 전압을 공급하는 화소 전극과 공통 전압(Vcom)을 공급하는 공통 전극을 포함한다.
여기서, 액정층을 배열을 조절하기 위해서, 화소 전극은 하부 기판에 형성되며, 공통 전극은 하부 기판 또는 상부 기판에 형성될 수 있다. TN 모드 또는 VA 모드인 경우에는 공통 전극이 상부 기판에 형성된다. 한편, IPS 모드 또는 FFS 모드인 경우에는 공통 전극이 하부 기판에 형성된다.
상술한 구성을 포함하는 액정 패널(100)은 서브화소에 공급되는 데이터 전압 즉, 화소 전압과 공통 전극에 공급되는 공통 전압(Vcom)에 따른 전계를 이용하여 액정의 배열을 조절한다. 액정의 배열을 통해 백라이트 유닛으로부터 광의 의해 투과율을 조절한다. 레드, 그린, 블루의 컬러필터를 투과한 광은 고유의 색광으로 출사되어 컬러 영상을 표시하게 된다.
액정 패널(100)의 서브화소에 형성된 TFT는 반도체층을 형성하는 물질에 따라서 구동 특성, 신뢰성 및 제조공정이 달라진다. 기존에는 비정질 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 TFT의 반도체층을 형성하였는데, 비정질 실리콘은 성막 공정이 간단하고 생산 비용이 적게 드는 장점이 있지만 구동 특성 및 신뢰성이 확보되지 못하는 문제가 있다. 다결정 실리콘은 높은 공정 온도로 인하여 대면적 응용이 매우 곤란하며, 결정화 방식에 따른 균일도가 확보되지 못하는 문제점이 있다.
본 발명에서는 동작 특성 및 구동 신뢰성이 우수한 산화물(Oxide) 반도체로 TFT를 형성하였다. 본 발명에 적용된 산화물 반도체는 비정질 형태이면서 안정적인 재료이며, 별도의 공정 장비를 추가적으로 구입하지 않고도 기존의 공정 장비를 이용하여 저온에서 산화물 TFT를 제조할 수 있고, 이온 주입 공정이 생략되는 등 여러 가지 장점이 있다.
이와 같이, 화소의 스위칭 소자로 산화물 TFT를 적용함과 아울러, 후술되는 본 발명의 구동 회로부 및 구동방법을 적용함으로써, 30Hz 이하의 저주파로 액정 디스플레이 장치를 구동하더라도 화소 전압의 누설 및 화소의 투과율 변화를 방지 또는 줄임으로써 저주파 구동에 의한 플리커의 발생을 방지한다.
다시, 도 3을 참조하면, 구동 회로부는 게이트 드라이버(200), 데이터 드라이버(300), 타이밍 컨트롤러(400), 모드 선택부(500) 및 기준 감마전압 생성부(600)를 포함한다.
모드 선택부(500)는 입력된 소스 영상 데이터의 구동 주파수보다 낮은 구동 주파수로 스캔 신호 및 데이터 전압을 생성하도록 구동 주파수의 모드를 선택한다. 그리고, 타이밍 컨트롤러(400)를 통해 게이트 드라이버(200), 데이터 드라이버(300) 및 기준 감마전압 생성부(600)의 구동을 제어하여 저주파 구동과 함께 화소에 공급되는 데이터 전압을 조정하여 액정 패널(100)에 영상을 표시할 수 있도록 한다.
모드 선택부(500)는 입력된 소스 영상 데이터를 분석하여 구동 모드를 선택한다. 모드 선택부(500)는 영상을 표시할 구동 주파수를 선택하고, 구동 주파수의 선택 결과를 모드 선택 신호(MCS: mode selection signal)로 생성하여 타이밍 컨트롤러(400)로 공급한다. 이때, 구동 주파수는 60Hz, 30Hz, 10Hz, 6Hz, 5Hz, 3Hz, 2Hz, 1Hz 중 하나가 선택될 수 있다.
여기서, 소스 영상 데이터는 60Hz, 100Hz, 120Hz, 200Hz, 240Hz, 400Hz, 480Hz 또는 480Hz 이상의 구동 주파수로 모드 선택부(500)에 입력될 수 있다.
구동 주파수를 선택하기 위한 모드 선택부(500)의 영상 데이터 분석은 매 초마다 즉, 1초 단위로 지속적으로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 구동 주파수를 선택하기 위한 모드 선택부(500)의 영상 데이터 분석은 1초(1sec) ~ 60초(60sec) 단위 또는 1분(1min) ~ 60분(60min) 단위로도 이루질 수도 있다.
모드 선택부(500)는 입력된 영상 데이터의 분석 결과, 화면 변화가 많은 경우에는 30Hz로 영상을 표시하도록 구동 주파수의 모드를 선택할 수 있다.
반면, 모드 선택부(500)는 입력된 영상 데이터의 분석 결과, 화면 변화가 작은 경우에는 10Hz, 6Hz, 5Hz, 3Hz, 2Hz, 1Hz 중 하나로 영상을 표시하도록 구동 주파수의 모드를 선택할 수 있다. 예로서, 입력된 영상 데이터가 정지 영상인 경우에는 1초 동안에 1번만 전체 화소를 스캔하고 전체 화소에 데이터 전압을 공급하도록 구동 주파수를 1Hz로 선택할 수 있다.
모드 선택부(500)의 구동 주파수 선택결과에 따른 모드 선택 신호(MCS)는 타이밍 컨트롤러(400)에 공급되고, 타이밍 컨트롤러(400)는 모드 선택 신호에 기초하여 게이트 드라이버(200) 및 데이터 드라이버(300)의 구동을 제어한다.
타이밍 컨트롤러(400)는 입력된 타이밍 신호(TS) 및 모드 선택 신호에 기초하여 입력되는 영상 데이터(data)를 프레임 단위의 디지털 영상 데이터(R, G, B)로 변환하고, 프레임 단위로 정렬된 디지털 영상 데이터(이하, “영상 데이터”라 칭함)를 데이터 드라이버(300)에 공급한다. 타이밍 신호(TS)는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync) 및 클럭신호(CLK)를 포함한다. 아울러, 타이밍 컨트롤러(400)는 입력된 영상 데이터 및 타이밍 신호(TS)에 기초하여 백라이트 구동부의 구동을 제어할 수 있다.
또한, 타이밍 컨트롤러(400)는 모드 선택 신호(MCS)에 따라 게이트 드라이버(200)의 제어를 위한 게이트 제어신호(GCS)와, 데이터 드라이버(300)의 제어를 위한 데이터 제어신호(DCS)를 생성한다. 게이트 제어신호(GCS)를 게이트 드라이버(200)에 공급하고, 데이터 제어신호(DCS)를 데이터 드라이버(300)에 공급한다. 이때, 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync) 및 클럭신호(CLK)를 이용하여 게이트 제어신호(GCS) 및 데이터 제어신호(DCS)를 생성한다.
데이터 제어신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(SSP: Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC: Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블(SOE: Source Output Enable) 및 극성 제어신호(POL: Polarity) 등을 포함할 수 있다.
게이트 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(GSP: Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC: Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블(GOE: Gate Output Enable) 등을 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 입력된 소스 영상 데이터에서 피크 데이터를 검출한다. 피크 데이터는 데이터 전압의 극성이 변경된 후, 첫 번째 프레임의 데이터로써 극성 변화로 인해 이전 프레임의 데이터 전압과 현재 프레임의 데이터 전압 간의 차이가 크다.
일정 프레임 기간 동안 포지티브(+) 극성의 데이터 전압이 화소에 공급된 후, 데이터 전압의 극성이 네거티브(-)로 반전되면 극성이 반전된 이후의 첫 번째 프레임은 이전 프레임의 데이터 전압에 의해 화소에 충전되는 데이터 전압이 상쇄될 수 있다.
즉, 극성이 상반된 데이터 전압이 화소에 인가됨으로 인해 이전 프레임의 데이터 전압이 현재 프레임에 데이터 전압을 상쇄시켜, 소스 영상 데이터에서 현재 프레임에서 나타내고자 하는 휘도보다 낮게 영상이 표시될 수 있다.
이러한, 문제점을 해결하기 위해서 타이밍 컨트롤러(400)는 피크 데이터를 검출하고, 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압이 0%~100% 상승되어 화소에 공급될 수 있도록 데이터 드라이버(300) 및 기준 감마전압 생성부(600)를 제어한다.
이때, 타이밍 컨트롤러(400)는 데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압이 0%~100% 상승되도록 영상 데이터를 조정하여 데이터 드라이버(300)에 공급할 수 있다.
여기서, 0~255 그레이로 영상을 표시하는 경우, 타이밍 컨트롤러(400)는 255 그레이를 초과하지 않도록 영상 데이터를 조정한다. 저 계조의 영상 데이터, 중 계조의 영상 데이터 및 고 계조의 영상 데이터를 구분하여, 데이터 전압을 상승시키는 범위를 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압에서 0%~100% 상승되도록 유연하게 조절할 수 있다.
게이트 드라이버(200)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터의 게이트 제어신호(GCS: Gate Control Signal)에 기초하여 복수의 화소 각각에 형성된 TFT를 구동시키기 위한 스캔 신호(scan signal, 게이트 구동 신호)를 생성한다. 생성된 스캔 신호는 한 프레임 기간 중 액정 패널(100)에 형성된 복수의 게이트 라인에 공급된다.
게이트 라인에 공급되는 스캔 신호에 의해 각 서브화소에 형성된 TFT가 턴온되어 서브화소에 데이터 전압이 공급될 수 있게 된다. 이때, 게이트 드라이버(200)는 최초 시스템에 입력된 영상 데이터의 구동 주파수, 예를 들면, 60Hz 또는 120Hz에 해당하는 스캔 신호를 생성하는 것이 아니라, 모드 선택부(500)에서 생성된 모드 선택 신호에 따라 30Hz, 10Hz, 6Hz, 5Hz, 3Hz, 2Hz, 1Hz 중 하나의 구동 주파수에 해당하는 스캔 신호를 생성하여 게이트 라인에 공급할 수 있다.
데이터 드라이버(300)는 복수의 소스 드라이브 IC를 포함하며, 각각의 소스 드라이브 IC는 타이밍 컨트롤러(400)에서 공급되는 영상 데이터를 아날로그 영상 데이터 즉, 데이터 전압으로 변환한다.
그리고, 타이밍 컨트롤러(400)로부터의 데이터 제어신호(DCS: Data Control Signal)에 기초하여 각 서브화소의 TFT가 턴온되는 시점에 맞춰 1수평 라인분의 데이터 전압을 액정 패널(100)에 형성된 복수의 데이터 라인에 공급한다.
모드 선택부(600)로부터의 모드 선택 신호에 기초하여 타이밍 컨트롤러(400)가 데이터 드라이버(300)의 구동을 제어한다. 이때, 데이터 드라이버(300)는 최초 시스템에 입력된 영상 데이터의 구동 주파수, 예를 들면, 60Hz 또는 120Hz에 해당하는 데이터 전압을 생성하는 것이 아니라, 모드 선택부(500)에서 생성된 모드 선택 신호에 따라 30Hz, 10Hz, 6Hz, 5Hz, 3Hz, 2Hz, 1Hz 중 하나의 구동 주파수에 해당하는 데이터 전압을 생성하여 데이터 라인에 공급할 수 있다.
데이터 드라이버(3000는 데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압이 0%~100% 상승되도록 조정되어 타이밍 컨트롤러(400)에서 입력된 영상 데이터를 아날로그 데이터 전압으로 변환시켜 액정 패널의 복수의 데이터 라인에 공급할 수 있다. 이를 통해, 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압에서 0%~100% 상승된 데이터 전압을 화소에 충전시킬 수 있다.
데이터 전압을 0%~100% 상승시킬 때, 포지티브(+) 데이터 전압은 더 높은 전압 값으로 높이고, 네거티브(-) 데이터 전압은 더 낮은 전압 값으로 낮춘다.
이와 함께, 액정 패널(100)에 형성된 복수의 화소에 형성된 공통 전극에는 공통 전압(Vcom)이 공급된다. 복수의 화소 각각에 공급된 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)에 의해 각 픽셀에 전계가 형성되고, 전계에 의해 액정을 배열시킴으로써 각 픽셀의 광 투과율을 제어할 수 있다.
도 4(A) 및 도 4(B)는 극성 반전에 따른 프레임들 간의 휘도 편차를 줄이기 위해 데이터 전압을 변경하는 일 예를 나타내는 도면이고, 도 5는 극성 반전에 따른 프레임들 간의 휘도 편차를 줄이기 위해 데이터 전압을 변경하는 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 4(A) 및 도 4(B) 및 도 5를 참조하면, 데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 조정하기 위한 여러 방법이 있으나, 구체적인 예로서 다음의 3가지 방법을 제안한다.
1. 기준 감마전압을 변경하는 방법.
2. 데이터 드라이버에 공급되는 영상 데이터를 변경하는 방법.
3. 기준 감마전압을 변경 및 데이터 드라이버에 공급되는 영상 데이터를 변경하는 방법.
상기와 같이 3가지 방법을 통해 저주파 구동 시 데이터 전압의 극성이 반전됨으로 인한 프레임들 간의 휘도 편차를 줄일 수 있다.
먼저, 도 4(A)에 도시된 바와 같이, 모드 선택부(500)에서 소스 영상 데이터를 분석하여 영상을 표시할 구동 주파수를 선택한다. 이후, 타이밍 컨트롤러(400)는 소스 데이터를 분석하여 데이터 전압의 극성이 변경된 후, 첫 번째 프레임의 데이터를 검출한다.
즉, 데이터 전압이 포지티브(-) 극성에서 네거티브(-) 극성으로 변경되거나, 또는 데이터 전압이 네거티브(-) 극성에서 포지티브(+) 극성으로 변경되어 프레임들 간의 데이터 전압의 편차가 큰 피크 데이터를 검출한다.
여기서, 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 조정하기 위해 기준 감마전압을 변경할 수 있다.
이를 위해, 타이밍 컨트롤러(400)는 기준 감마전압의 변경하기 위한 새로운 구동 전원(VDD) 결정하고, 결정된 새로운 구동 전원(VDD)을 기준 감마전압 생성부(600)에 공급한다.
기준 감마전압 생성부(600)는 타이밍 컨트롤러(400)에서 공급된 새로운 구동 전원(VDD)에 기초하여 기준 감마전압(GMA 1~10)을 생성하여 데이터 드라이버(300)에 공급한다. 이때, DC-DC 컨버터 직접 회로((converter IC)를 제어하여 데이터 전압을 0%~100% 상승시키는 기준 감마전압을 생성한다.
데이터 드라이버(300)는 기준 감마전압 생성부에서 공급된 기준 감마전압을 이용하여 타이밍 컨트롤러(400)에서 입력된 영상 데이터를 아날로그 데이터 전압으로 변환(DAC)시킨다.
데이터 드라이버(300)는 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 0%~100% 상승시켜 액정 패널의 복수의 데이터 라인에 공급하여, 소스 영상 데이터의 데이터 전압에서 0%~100% 상승된 데이터 전압을 화소에 충전시킨다.
이어서, 도 4(B)를 참조하면, 모드 선택부(500)에서 소스 영상 데이터를 분석하여 영상을 표시할 구동 주파수를 선택한다. 이후, 타이밍 컨트롤러(400)는 소스 데이터를 분석하여 데이터 전압의 극성이 변경된 후, 첫 번째 프레임의 데이터를 검출한다.
즉, 데이터 전압이 포지티브(-) 극성에서 네거티브(-) 극성으로 변경되거나, 또는 데이터 전압이 네거티브(-) 극성에서 포지티브(+) 극성으로 변경되어 프레임들 간의 데이터 전압의 편차가 큰 피크 데이터를 검출한다.
여기서, 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 조정하기 위해 데이터 드라이버(300)에 공급되는 영상 데이터 중에서 첫 번째 프레임의 영상 데이터를 변경한다. 이때, 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압보다 0%~100% 상승되도록 첫 번째 프레임의 영상 데이터를 조정하여 데이터 드라이버(300)에 공급한다.
기준 감마전압 생성부(600)는 영상 데이터를 아날로그 데이터 전압으로 변환시키기 위한 감마전압을 생성하여 데이터 드라이버(300)에 공급한다
데이터 드라이버(300)는 기준 감마전압 생성부에서 공급된 기준 감마전압을 이용하여 타이밍 컨트롤러(400)에서 입력된 영상 데이터를 아날로그 데이터 전압으로 변환(DAC)시킨다. 이때, 타이밍 컨트롤러(400)에서 공급된 영상 데이터는 소스 영상 데이터보다 데이터 전압이 0%~100% 상승되도록 변경된 것이다.
데이터 드라이버(300)는 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 0%~100% 상승시켜 액정 패널의 복수의 데이터 라인에 공급하여, 소스 영상 데이터의 데이터 전압에서 0%~100% 상승된 데이터 전압을 화소에 충전시킨다.
이어서, 도 5를 참조하면, 모드 선택부(500)에서 소스 영상 데이터를 분석하여 영상을 표시할 구동 주파수를 선택한다. 이후, 타이밍 컨트롤러(400)는 소스 데이터를 분석하여 데이터 전압의 극성이 변경된 후, 첫 번째 프레임의 데이터를 검출한다.
즉, 데이터 전압이 포지티브(-) 극성에서 네거티브(-) 극성으로 변경되거나, 또는 데이터 전압이 네거티브(-) 극성에서 포지티브(+) 극성으로 변경되어 프레임들 간의 데이터 전압의 편차가 큰 피크 데이터를 검출한다.
여기서, 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 조정하기 위해 기준 감마전압을 변경할 수 있다.
이를 위해, 타이밍 컨트롤러(400)는 기준 감마전압의 변경하기 위한 새로운 구동 전원(VDD) 결정하고, 결정된 새로운 구동 전원(VDD)을 기준 감마전압 생성부(600)에 공급한다.
기준 감마전압 생성부(600)는 변경된 구동 전원(VDD)에 따라 기준 감마전압을 생성하여 데이터 드라이버(300)에 공급한다. 이때, DC-DC 컨버터 직접 회로((converter IC)를 제어하여 데이터 전압을 0%~100% 상승시키는 기준 감마전압을 생성한다.
또한, 타임이 컨트롤러(400)는 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 조정하기 위해 데이터 드라이버(300)에 공급되는 영상 데이터 중에서 첫 번째 프레임의 영상 데이터를 변경한다. 이때, 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압보다 0%~100% 상승되도록 첫 번째 프레임의 영상 데이터를 조정하여 데이터 드라이버(300)에 공급한다.
기준 감마전압 생성부(600)는 변경된 구동 전원(VDD)에 따라 기준 감마전압을 생성하여 데이터 드라이버(300)에 공급한다. 이때, DC-DC 컨버터 직접 회로((converter IC)를 제어하여 데이터 전압을 0%~100% 상승시키는 기준 감마전압을 생성한다.
데이터 드라이버(300)는 기준 감마전압 생성부에서 공급된 기준 감마전압을 이용하여 타이밍 컨트롤러(400)에서 입력된 데이터 전압이 0%~100% 상승되도록 변경된 영상 데이터를 아날로그 데이터 전압으로 변환(DAC)시킨다.
데이터 드라이버(300)는 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 0%~100% 상승시켜 액정 패널의 복수의 데이터 라인에 공급하여, 소스 영상 데이터의 데이터 전압에서 0%~100% 상승된 데이터 전압을 화소에 충전시킨다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 저주파 구동 방법의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 6에서는 30Hz 구동 주파수로 영상을 표시하기 위한 스캔 신호를 도시하고 있고, 도 7 및 도 8에서는 30Hz 구동 주파수로 영상을 표시하기 위한 극성 신호(POL), 공통 전압(Vcom) 및 데이터 전압을 도시하고 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 0%~100% 상승시킴과 아울러, 소스 영상 데이터의 구동 주파수보다 낮은 구동 주파수로 영상을 표시한다. 도 6에서는 소스 영상 데이터가 60Hz 구동 주파수로 시스템에 입력된 경우에 30Hz 구동 주파수로 영상을 표시하는 일 예를 나타내고 있다.
모드 선택부(500)의 입력된 영상 데이터의 분석 결과, 화면 변화가 많은 경우에는 30Hz로 영상을 표시하도록 구동 주파수의 모드를 선택할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 구동 주파수의 선택 결과에 따른 모드 선택 신호에 기초하여 게이트 드라이버(200)의 구동을 제어하고, 게이트 드라이버(200)는 30Hz 구동 주파수에 맞게끔 스캔 신호를 생성하여 게이트 라인들에 순차적으로 공급한다.
또한, 타이밍 컨트롤러(400)는 구동 주파수의 선택 결과에 따른 모드 선택 신호에 기초하여 30Hz 구동 주파수로 영상 데이터를 생성하도록 데이터 드라이버(300)의 구동을 제어한다.
데이터 드라이버(300)는 30Hz 구동 주파수에 맞게끔 데이터 전압을 생성하여 데이터 라인을 통해 전체 화소에 공급한다.
이때, 데이터 드라이버(300)에서 생성되어 복수의 데이터 라인에 공급되는 데이터 전압 중에서, 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압은 상기 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압보다 0%~100% 상승되어 공급된다.
0~255 그레이로 영상을 표시하는 경우, 타이밍 컨트롤러(400)는 255 그레이를 초과하지 않도록 영상 데이터를 조정한다. 저 계조의 영상 데이터, 중 계조의 영상 데이터 및 고 계조의 영상 데이터를 구분하여, 데이터 전압을 상승시키는 범위를 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압에서 0%~100% 상승되도록 유연하게 조절할 수 있다.
60Hz 구동 주파수인 경우에는 매 프레임마다 전체 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하였다. 그러나, 30Hz 구동 주파수일 때는 제1 프레임 기간 동안에는 전체 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하여 전체 화소를 스캔 한다. 그리고, 제2 프레임 기간 동안에는 전체 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하지 않는다. 이때, 소스 영상 데이터의 주파수에 동기되어 60Hz로 극성 신호(POL)는 발생된다.
제1 프레임 기간에는 정상적으로 스캔 신호를 생성하여 전체 화소를 스캔 한다. 제1 프레임 기간에는 극성 신호에 따라 전체 화소에 포지티브(+) 극성의 데이터 전압이 공급되고, 공통 전압(Vcom)이 공급된다.
스캔 신호가 공급되지 않는 제2 프레임 기간 즉, 홀딩(holding) 프레임 기간에는 상기 제1 프레임 기간에 화소에 입력된 데이터 전압을 그대로 유지 시킨다. 이때, 소스 출력 인에이블(SOE: Source Output Enable)을 오프(off)시켜 데이터 드라이버(300)에서 데이터 라인으로 데이터 전압이 공급되지 않도록 한다.
여기서, 홀딩 프레임 기간 동안 화소에 스캔 신호 및 데이터 전압이 공급되지 않더라도 영상은 표시해야 함으로, 게이트 로우 전압(VGL) 및 공통 전압(Vcom)은 정상적으로 공급된다. 반면, 스캔 신호(scan), 클럭 신호(CLK), 게이트 하이 전압(VGH) 및 소스 출력 인에이블(SOE: Source Output Enable)은 오프(Off) 된다.
30Hz 구동 주파수로 화소에 데이터 전압을 충전시킬 때, 충전 시간(charging time)은 60Hz 구동 주파수와 동일하게 1프레임 기간(16.67ms)에 이루어진다.
화소에 데이터 전압을 충전시킨 이후 1프레임 기간(16.67ms) 동안 화소에 새로운 데이터 전압을 인가하지 않고 이전에 입력된 데이터 전압을 그대로 유지시킨다.
즉, 홀수 번째 프레임 기간에는 전체 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하여 전체 화소를 스캔하고, 전체 데이터 라인에 데이터 전압을 공급하여 전체 화소에 데이터 전압을 인가시킬 수 있다. 그리고, 짝수 번째 프레임 기간에는 전체 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하지 않고, 전체 데이터 라인에 데이터 전압을 공급하지 않는다.
반대로, 짝수 번째 프레임 기간에는 전체 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하여 전체 화소를 스캔하고, 전체 데이터 라인에 데이터 전압을 공급하여 전체 화소에 데이터 전압을 인가시킬 수 있다. 그리고, 홀수 번째 프레임 기간에는 전체 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하지 않고, 전체 데이터 라인에 데이터 전압을 공급하지 않는다.
이와 같이, 30Hz 구동 주파수로 구동하더라도 화소에 형성된 산화물 TFT가 누설 전류 특성이 우수하여, 이전 프레임 기간에 입력된 영상 데이터를 홀딩 프레임 기간에 누설시키지 않고 그대로 유지시킬 수 있다.
여기서, 1초(1sec) 동안에는 전체 화소에 포지티브(+) 극성의 데이터 전압을 인가하여 화소의 액정 전압의 극성 불균형에 따른 휘도 차이가 발생되지 않아 플리커가 생기지 않는다.
그러나, 계속해서 화소에 동일 극성의 데이터 전압을 인가하면 열화로 인해 잔상(afterimage)이 발생될 수 있음으로, 1초마다 데이터 전압의 극성을 반전시킬 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 초기 1초 시간 중에서, 스캔 신호 및 데이터 전압이 공급되는 프레임 기간에는 전체 화소에 포지티브(+) 극성의 데이터 전압을 공급하고, 홀딩 프레임 기간 동안에는 전체 화소에 스캔 신호 및 데이터 전압을 공급하지 않고 그대로 유지시킨다.
이후, 다음 1초 시간 중에서, 스캔 신호 및 데이터 전압이 공급되는 프레임 기간에는 전체 화소에 네거티브(-) 극성의 데이터 전압을 공급하고, 홀딩 프레임 기간 동안에는 전체 화소에 스캔 신호 및 데이터 전압을 공급하지 않고 그대로 유지시킨다.
여기서, 데이터 전압의 극성이 포지티브(+)에서 네거티브(-)로 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압보다 0%~100% 상승시켜 화소에 공급한다.
다른 예로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 초기 1초 시간 중에서, 스캔 신호 및 데이터 전압이 공급되는 프레임 기간에는 전체 화소에 네거티브(-) 극성의 데이터 전압을 공급하고, 홀딩 프레임 기간 동안에는 전체 화소에 스캔 신호 및 데이터 전압을 공급하지 않고 그대로 유지시킨다.
이후, 다음 1초 시간 중에서, 스캔 신호 및 데이터 전압이 공급되는 프레임 기간에는 전체 화소에 포지티브(+) 극성의 데이터 전압을 공급하고, 홀딩 프레임 기간 동안에는 전체 화소에 스캔 신호 및 데이터 전압을 공급하지 않고 그대로 유지시킨다.
여기서, 데이터 전압의 극성이 네거티브(-)에서 포지티브(+)로 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압보다 0%~100% 상승시켜 화소에 공급한다.
본 발명에서 데이터 전압을 0%~100% 상승시킬 때, 포지티브(+) 데이터 전압은 더 높은 전압 값으로 높이고, 네거티브(-) 데이터 전압은 더 낮은 전압 값으로 낮춘다.
이와 같이, 1초 단위로 전체 화소에 공급되는 데이터 전압의 극성을 반전시켜 화소의 극성이 균형을 이루게 함으로써 극성의 편중으로 인해 잔상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 0%~100% 상승시켜 프레임들 간의 휘도 차이에 의한 플리커의 발생을 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 저주파 구동 방법의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임부터 복수의 프레임의 데이터 전압을 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압보다 0%~100% 상승시켜 화소에 공급할 수도 있다.
이때, 데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임부터 복수의 프레임의 데이터 전압의 상승률이 프레임이 경과할수록 감소하도록 조절할 수 있다. 즉, 첫 번째 프레임의 데이터 전압의 상승률이 가장 크고 이후 프레임들의 데이터 전압의 상승률은 점차적으로 감소시킬 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 저주파 구동 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면이다. 소스 영상 데이터가 60Hz 구동 주파수로 시스템에 입력된 경우에 10Hz 구동 주파수로 영상을 표시하는 일 예를 나타내고 있다.
도 10에서는 10Hz 구동 주파수로 영상을 표시하기 위한 스캔 신호를 도시하고 있고, 도 11에서는 10Hz 구동 주파수로 영상을 표시하기 위한 극성 신호(POL), 공통 전압(Vcom) 및 데이터 전압을 도시하고 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 모드 선택부(500)의 입력된 영상 데이터의 분석 결과, 화면 변화가 작은 경우에는 10Hz로 영상을 표시하도록 구동 주파수의 모드를 선택할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 구동 주파수의 선택 결과에 따른 모드 선택 신호에 기초하여 게이트 드라이버(200)의 구동을 제어하고, 게이트 드라이버(200)는 10Hz 구동 주파수에 맞게끔 스캔 신호를 생성하여 게이트 라인들에 순차적으로 공급한다.
또한, 타이밍 컨트롤러(400)는 구동 주파수의 선택 결과에 따른 모드 선택 신호에 기초하여 10Hz 구동 주파수로 영상 데이터를 생성하도록 데이터 드라이버(300)의 구동을 제어한다.
데이터 드라이버(300)는 10Hz 구동 주파수에 맞게끔 데이터 전압을 생성하여 데이터 라인을 통해 전체 화소에 공급한다.
이때, 데이터 드라이버(300)에서 생성되어 복수의 데이터 라인에 공급되는 데이터 전압 중에서, 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압은 상기 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압보다 0%~100% 상승되어 공급된다.
0~255 그레이로 영상을 표시하는 경우, 타이밍 컨트롤러(400)는 255 그레이를 초과하지 않도록 영상 데이터를 조정한다. 저 계조의 영상 데이터, 중 계조의 영상 데이터 및 고 계조의 영상 데이터를 구분하여, 데이터 전압을 상승시키는 범위를 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압에서 0%~100% 상승되도록 유연하게 조절할 수 있다.
60개 프레임 기간 중에서, 제1 프레임 기간에는 전체 화소에 스캔 신호 및 데이터 전압을 공급하고, 제1 프레임 이후의 2제 프레임 내지 제N 프레임 기간에는 제1 프레임 기간에 전체 화소에 충전된 데이터 전압을 유지시킨다.
이후, N+1 프레임 기간에는 전체 화소에 스캔 신호 및 데이터 전압을 공급하고, N+1 프레임 이후의 N+2 프레임 내지 2N 프레임이 기간에는 제1 프레임 기간에 전체 화소에 충전된 데이터 전압을 유지시킨다.
구체적으로, 60Hz 구동 주파수인 경우에는 매 프레임마다 전체 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하였다. 그러나, 10Hz 구동 주파수일 때는 제1 프레임 기간 동안에는 전체 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하여 전체 화소를 스캔 한다. 그리고, 제2 프레임 내지 제6 프레임 기간 동안에는 전체 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하지 않는다. 이때, 소스 영상 데이터의 주파수에 동기되어 60Hz로 극성 신호(POL)는 발생된다.
이후, 제7 프레임 기간 동안에는 전체 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하여 전체 화소를 스캔 한다. 그리고, 제8 프레임 내지 제12 프레임 기간 동안에는 전체 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하지 않는다.
이와 같이, 6개 프레임 기간 중에서 첫 번째 프레임 기간에는 전체 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하여 전체 화소를 스캔 한다. 이후, 5개 프레임 기간(두 번째 프레임부터 여섯 번째 프레임까지)에는 전체 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하지 않는다.
구체적으로, 6개 프레임 중에서, 제1 프레임 기간에는 정상적으로 스캔 신호를 생성하여 전체 화소를 스캔 한다. 제1 프레임 기간에는 극성 신호에 따라 전체 화소에 포지티브(+) 극성의 데이터 전압이 공급되고, 공통 전압(Vcom)이 공급된다.
이후, 스캔 신호가 공급되지 않는 5개 프레임 기간(제2 프레임 내지 제6 프레임) 즉, 홀딩(holding) 프레임 기간에는 상기 제1 프레임 기간에 화소에 입력된 데이터 전압을 5개 프레임 기간(제2 프레임 내지 제6 프레임) 동안 그대로 유지 시킨다. 이때, 소스 출력 인에이블(SOE: Source Output Enable)을 오프(off)시켜 데이터 드라이버(300)에서 데이터 라인으로 데이터 전압이 공급되지 않도록 한다.
여기서, 홀딩 프레임 기간 동안 화소에 스캔 신호 및 데이터 전압이 공급되지 않더라도 영상은 표시해야 함으로, 게이트 로우 전압(VGL) 및 공통 전압(Vcom)은 정상적으로 공급된다. 반면, 스캔 신호(scan), 클럭 신호(CLK), 게이트 하이 전압(VGH) 및 소스 출력 인에이블(SOE: Source Output Enable)은 오프(Off) 된다.
10Hz 구동 주파수로 화소에 데이터 전압을 충전시킬 때, 충전 시간(charging time)은 60Hz 구동 주파수와 동일하게 1프레임 기간(16.67ms)에 이루어진다.
화소에 데이터 전압을 충전시킨 이후, 5개 프레임 기간(83.33ms) 동안 화소에 새로운 데이터 전압을 인가하지 않고 이전에 입력된 데이터 전압을 그대로 유지시킨다.
이와 같이, 10Hz 구동 주파수로 구동하더라도 화소에 형성된 산화물 TFT가 누설 전류 특성이 우수하여, 이전 프레임 기간에 입력된 영상 데이터를 홀딩 프레임 기간에 누설시키지 않고 그대로 유지시킬 수 있다.
초기 1초 시간 중에서, 스캔 신호 및 데이터 전압이 공급되는 프레임 기간 즉, 복수의 프레임 중에서 1/6에 해당하는 프레임에는 전체 화소에 포지티브(+) 극성의 데이터 전압을 공급한다. 그리고, 복수의 프레임 중에서 5/6에 해당하는 홀딩 프레임 기간 동안에는 전체 화소에 스캔 신호 및 데이터 전압을 공급하지 않고 그대로 유지시킨다.
계속해서 화소에 동일 극성의 데이터 전압을 인가하면 열화로 인해 잔상(afterimage)이 발생될 수 있음으로, 1초마다 데이터 전압의 극성을 반전시킬 수 있다.
이후, 다음 1초 시간 중에서, 스캔 신호 및 데이터 전압이 공급되는 프레임 기간 즉, 복수의 프레임 기간 중에서 1/6에 해당하는 프레임에는 전체 화소에 네거티브(-) 극성의 데이터 전압을 공급한다. 그리고, 복수의 프레임 기간 중에서 5/6에 해당하는 홀딩 프레임 기간 동안에는 전체 화소에 스캔 신호 및 데이터 전압을 공급하지 않고 그대로 유지시킨다.
여기서, 데이터 전압의 극성이 포지티브(+)에서 네거티브(-)로 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압보다 0%~100% 상승시켜 화소에 공급한다.
본 발명에서 데이터 전압을 0%~100% 상승시킬 때, 포지티브(+) 데이터 전압은 더 높은 전압 값으로 높이고, 네거티브(-) 데이터 전압은 더 낮은 전압 값으로 낮춘다.
이와 같이, 1초 단위로 전체 화소에 공급되는 데이터 전압의 극성을 반전시켜 화소의 극성이 균형을 이루게 함으로써 극성의 편중으로 인해 잔상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 0%~100% 상승시켜 프레임들 간의 휘도 차이에 의한 플리커의 발생을 방지할 수 있다.
도면에 도시하지 않았지만, 모드 선택부(500)의 입력된 영상 데이터의 분석 결과, 정지된 화면인 경우에는 1Hz로 영상을 표시하도록 구동 주파수의 모드를 선택할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 구동 주파수의 선택 결과에 따른 모드 선택 신호에 기초하여 게이트 드라이버(200) 및 데이터 드라이버(300)의 구동을 제어한다. 게이트 드라이버(200)는 1Hz 구동 주파수에 맞게끔 스캔 신호를 생성하여 게이트 라인들에 순차적으로 공급한다. 그리고, 데이터 드라이버(300)는 1Hz 구동 주파수에 맞게끔 데이터 전압을 생성하여 데이터 라인을 통해 전체 화소에 공급한다.
데이터 드라이버(300)에서 생성되어 복수의 데이터 라인에 공급되는 데이터 전압 중에서, 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압은 상기 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압보다 0%~100% 상승되어 공급된다.
0~255 그레이로 영상을 표시하는 경우, 타이밍 컨트롤러(400)는 255 그레이를 초과하지 않도록 영상 데이터를 조정한다. 저 계조의 영상 데이터, 중 계조의 영상 데이터 및 고 계조의 영상 데이터를 구분하여, 데이터 전압을 상승시키는 범위를 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압에서 0%~100% 상승되도록 유연하게 조절할 수 있다.
1Hz 구동 주파수일 때는 60개 프레임 중에서, 제1 프레임 기간 동안에는 전체 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하여 전체 화소를 스캔 한다. 그리고, 제2 프레임 내지 제60 프레임 기간 동안에는 전체 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하지 않는다. 이때, 소스 영상 데이터의 주파수에 동기되어 60Hz로 극성 신호(POL)는 발생된다.
60개 프레임 중에서 제1 프레임 기간에는 정상적으로 스캔 신호를 생성하여 전체 화소를 스캔 한다. 제1 프레임 기간에는 극성 신호에 따라 전체 화소에 포지티브(+) 극성의 데이터 전압이 공급되고, 공통 전압(Vcom)이 공급된다.
이후, 스캔 신호가 공급되지 않는 59개 프레임 기간(제2 프레임 내지 제60 프레임) 즉, 홀딩(holding) 프레임 기간에는 상기 제1 프레임 기간에 화소에 입력된 데이터 전압을 59개 프레임 기간(제2 프레임 내지 제60 프레임) 동안 그대로 유지 시킨다. 이때, 소스 출력 인에이블(SOE: Source Output Enable)을 오프(off)시켜 데이터 드라이버(300)에서 데이터 라인으로 데이터 전압이 공급되지 않도록 한다.
여기서, 홀딩 프레임 기간 동안 화소에 스캔 신호 및 데이터 전압이 공급되지 않더라도 영상은 표시해야 함으로, 게이트 로우 전압(VGL) 및 공통 전압(Vcom)은 정상적으로 공급된다. 반면, 스캔 신호(scan), 클럭 신호(CLK), 게이트 하이 전압(VGH) 및 소스 출력 인에이블(SOE: Source Output Enable)은 오프(Off) 된다.
1개 프레임 기간(16.67ms) 동안 전체 화소에 데이터 전압을 충전시킨 이후, 59개 프레임 기간(983.33ms) 동안 화소에 새로운 데이터 전압을 인가하지 않고 이전에 입력된 데이터 전압을 그대로 유지시킨다. 이와 같이, 10Hz 구동 주파수로 구동하더라도 화소에 형성된 산화물 TFT가 누설 전류 특성이 우수하여, 이전 프레임 기간에 입력된 영상 데이터를 홀딩 프레임 기간에 누설시키지 않고 그대로 유지시킬 수 있다.
초기 1초 시간 중에서, 스캔 신호 및 데이터 전압이 공급되는 프레임 기간 즉, 복수의 프레임 중에서 1/60에 해당하는 프레임에는 전체 화소에 포지티브(+) 극성의 데이터 전압을 공급한다. 그리고, 나머지 59/60에 해당하는 홀딩 프레임 기간에는 데이터 전압을 공급하지 않고 유지시킨다.
그리고, 다음 1초 시간 중에서, 스캔 신호 및 데이터 전압이 공급되는 프레임 기간 즉, 복수의 프레임 중에서 1/60에 해당하는 프레임에는 전체 화소에 네거티브(-) 극성의 데이터 전압을 공급한다. 그리고, 나머지 59/60에 해당하는 홀딩 프레임 기간에는 데이터 전압을 공급하지 않고 유지시킨다.
이와 같이, 1초 단위로 전체 화소에 공급되는 데이터 전압의 극성을 반전시켜 화소의 극성이 균형을 이루게 함으로써 극성의 편중으로 인해 잔상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 저주파 구동에 의한 플리커 발생을 방지하고, 화질 저하 없이 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 0%~100% 상승시켜 프레임들 간의 휘도 차이에 의한 플리커의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 액정 패널 200: 게이트 드라이버
300: 데이터 드라이버 400: 타이밍 컨트롤러
500: 모드 선택부 600: 기준 감마전압 생성부

Claims (17)

  1. 게이트 드라이버에서 공급된 스캔 신호에 의해 턴온되고, 데이터 드라이버에서 공급된 데이터 전압이 인가되는 복수의 화소가 형성된 액정 패널;
    입력된 소스 영상 데이터를 분석하여 영상을 표시할 구동 주파수를 선택하는 모드 선택부; 및
    상기 모드 선택부의 구동 주파수 선택에 기초하여 상기 소스 영상 데이터의 구동 주파수보다 낮은 구동 주파수로 영상이 표시되도록 상기 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및
    타이밍 컨트롤러에서 공급된 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환시키기 위한 기준 감마전압을 생성하는 기준 감마전압 생성부를 포함하고,
    데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 상기 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압보다 상승시키는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는 데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 상승시키기 위해 새로운 구동 전원(VDD) 결정하여 상기 기준 감마전압 생성부에 공급하고,
    상기 기준 감마전압 생성부는 상기 새로운 구동 전원에 기초하여 기준 감마전압을 생성하고, 상기 기준 감마전압을 상기 데이터 드라이버에 공급하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는 데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 상승시키기 위해 영상 데이터를 조정하여 상기 데이터 드라이버에 공급하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는 데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 상승시키기 위해 새로운 구동 전원(VDD) 결정하여 상기 기준 감마전압 생성부에 공급하고,
    상기 타이밍 컨트롤러는 데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 상승시키기 위해 영상 데이터를 조정하여 상기 데이터 드라이버에 공급하고,
    상기 기준 감마전압 생성부는 상기 새로운 구동 전원에 기초하여 기준 감마전압을 생성하고,
    데이터 드라이버는 상기 기준 감마전압 생성부에서 공급된 상기 기준 감마전압을 이용하여 상기 타이밍 컨트롤러에서 공급된 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  5. 제2 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모드 선택부는 소스 영상 데이터를 분석하여 60Hz, 30Hz, 10Hz, 6Hz, 5Hz, 3Hz, 2Hz, 1Hz 중 하나의 구동 주파수를 선택하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  6. 제2 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 프레임 기간 중에서 제1 프레임 기간에는 전체 화소에 스캔 신호를 공급하여 턴온시킨 후 데이터 전압을 공급하고,
    복수의 프레임 기간 중 제2 프레임 기간에는 전체 화소에 스캔 신호 및 데이터 전압을 공급하지 않고, 상기 제1 프레임 기간에 입력된 데이터 전압을 유지시키는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  7. 제2 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는 스캔 신호를 생성하여 복수의 프레임 중에서 제1 프레임 기간에는 상기 액정 패널에 형성된 복수의 게이트 라인에 순차적으로 공급하고, 제2 프레임 기간에는 상기 복수의 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하지 않는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  8. 제2 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 드라이버는 데이터 전압을 생성하여 복수의 프레임 중에서 제1 프레임 기간에는 상기 액정 패널에 형성된 복수의 데이터 라인에 공급하고, 제2 프레임 기간에는 상기 복수의 데이터 라인에 데이터 전압을 공급하지 않는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  9. 제2 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 드라이버는 일정 시간마다 상기 데이터 전압의 극성을 반전시키는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  10. 입력된 소스 영상 데이터를 분석하여 영상을 표시할 구동 주파수를 선택하는 단계;
    구동 주파수 상기 선택에 기초하여 상기 소스 영상 데이터의 구동 주파수보다 낮은 구동 주파수로 영상이 표시되도록 스캔 신호를 생성하는 게이트 드라이버 및 데이터 전압을 생성하는 데이터 드라이버의 구동을 제어하는 단계;
    선택된 구동 주파수에 따른 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환시키기 위한 기준 감마전압을 생성하는 단계; 및
    복수의 프레임 중에서 제1 프레임 기간에는 복수의 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하고, 상기 기준 감마전압 및 상기 영상 데이터에 따른 데이터 전압을 복수의 화소에 공급하는 단계를 포함하고,
    데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 상기 소스 영상 데이터에 따른 데이터 전압보다 상승시키는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치의 구동방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 프레임 기간 이후의 제2 프레임 기간에는 상기 스캔 신호 및 상기 데이터 전압을 공급하지 않고, 상기 제1 프레임 기간에 전체 화소에 충전된 데이터 전압을 유지시키는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치의 구동방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 상승시키기 위해 새로운 구동 전원 결정하고,
    상기 새로운 구동 전원에 기초하여 기준 감마전압을 생성하고, 상기 기준 감마전압을 상기 데이터 드라이버에 공급하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치의 구동방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 상승시키기 위해 상기 영상 데이터를 조정하여 상기 데이터 드라이버에 공급하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치의 구동방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    데이터 전압의 극성이 변경된 이후의 첫 번째 프레임의 데이터 전압을 상승시키기 위해 새로운 구동 전원(VDD) 결정함과 아울러 상기 영상 데이터를 조정하고,
    상기 새로운 구동 전원에 기초하여 기준 감마전압을 생성하고, 상기 기준 감마전압을 이용하여 상기 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치의 구동방법.
  15. 제12 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소스 영상 데이터를 분석하여 60Hz, 30Hz, 10Hz, 6Hz, 5Hz, 3Hz, 2Hz, 1Hz 중 하나의 구동 주파수를 선택하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치의 구동방법.
  16. 제12 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    일정 시간마다 상기 데이터 전압의 극성을 반전시키는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치의 구동방법.
  17. 제12 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 프레임 기간에는 전체 화소에 게이트 로우 전압 및 공통 전압을 공급하고, 스캔 신호, 클럭 신호, 게이트 하이 전압 및 소스 출력 인에이블은 공급하지 않는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치의 구동방법.
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