KR102011985B1 - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

표시 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법은 한 화소에 대해 한 프레임에 대한 영상 신호를 입력 받는 단계, 상기 영상 신호를 두 개 이상의 서로 다른 감마 곡선에 따른 두 개 이상의 데이터 전압으로 변환하는 단계, 상기 한 프레임 동안 상기 한 화소가 포함하는 복수의 부화소와 각각 연결되어 있는 복수의 게이트선에 서로 다른 제1 게이트 신호 및 제2 게이트 신호를 인가하는 단계, 그리고 상기 한 프레임 동안 상기 복수의 부화소에 상기 두 개 이상의 데이터 전압을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 부화소 중 한 부화소에 인가되는 데이터 전압이 따르는 감마 곡선은 상기 두 개 이상의 서로 다른 감마 곡선을 포함하고 제1 시간을 주기로 바뀐다.

Description

표시 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display) 등의 표시 장치는 일반적으로 스위칭 소자를 포함하는 복수의 화소 및 복수의 신호선이 구비된 표시판, 계조 기준 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 그리고 계조 기준 전압을 이용하여 복수의 계조 전압을 생성하고 생성된 계조 전압 중 입력 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 데이터 신호로서 데이터선에 인가하는 데이터 구동부 등을 포함한다.
이 중 액정 표시 장치는 화소 전극 및 대향 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 전압을 인가 받는다. 대향 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다. 화소 전극 및 대향 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계 를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻을 수 있다. 이러한 표시 장치의 화소가 표시하는 영상의 휘도는 대향 전극의 공통 전압(Vcom)에 대한 화소 전극의 전압의 차이에 따라 달라질 수 있다.
공통 전압(Vcom)에 대한 화소 전극에 인가되는 데이터 전압의 극성은 소정 개수의 프레임마다 반전될 수 있으며, 이를 프레임 반전 구동이라 한다. 그러나, 킥백 전압, 인가되는 데이터 전압 또는 온도에 따른 액정 축전기의 용량 변동, 박막 트랜지스터의 누설 전류, 배선의 신호 지연 등의 여러 요인에 의해 최적 공통 전압이 변동될 수 있다. 이러한 경우 동일한 영상을 장시간 표시하면 화소 전극 또는 대향 전극 중 어느 한쪽으로 전하가 모일 수 있고 직류 바이어스가 발생하여 잔상이 생길 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 표시 장치의 잔상을 개선하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법은 한 화소에 대해 한 프레임에 대한 영상 신호를 입력 받는 단계, 상기 영상 신호를 두 개 이상의 서로 다른 감마 곡선에 따른 두 개 이상의 데이터 전압으로 변환하는 단계, 상기 한 프레임 동안 상기 한 화소가 포함하는 복수의 부화소와 각각 연결되어 있는 복수의 게이트선에 서로 다른 제1 게이트 신호 및 제2 게이트 신호를 인가하는 단계, 그리고 상기 한 프레임 동안 상기 복수의 부화소에 상기 두 개 이상의 데이터 전압을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 부화소 중 한 부화소에 인가되는 데이터 전압이 따르는 감마 곡선은 상기 두 개 이상의 서로 다른 감마 곡선을 포함하고 제1 시간을 주기로 바뀐다.
상기 복수의 게이트선 중 한 게이트선에 인가되는 게이트 신호는 서로 다른 프레임에 인가되는 상기 제1 게이트 신호 및 상기 제2 게이트 신호를 포함하고, 상기 한 게이트선에 인가되는 게이트 신호는 상기 제1 시간을 주기로 바뀔 수 있다.
상기 복수의 게이트선 중 제1 게이트선에 상기 제1 게이트 신호가 인가될 때 상기 제1 게이트선과 연결된 부화소에는 제1 감마 곡선에 따른 데이터 전압이 인가되고, 상기 복수의 게이트선 중 적어도 두 개의 제2 게이트선에 상기 제2 게이트 신호가 인가될 때 상기 적어도 두 개의 제2 게이트선과 각각 연결되어 있는 적어도 두 개의 부화소에는 상기 제1 감마 곡선과 다른 제2 감마 곡선에 따른 데이터 전압이 인가될 수 있다.
상기 제1 게이트 신호의 펄스의 폭은 상기 제2 게이트 신호의 펄스의 폭보다 작을 수 있다.
상기 제2 게이트 신호의 펄스는 상기 제1 게이트 신호의 펄스와 시간적으로 중첩할 수 있다.
상기 제1 게이트 신호의 펄스의 폭은 대략 1/2 수평 주기이고, 상기 제2 게이트 신호의 펄스의 폭은 대략 1 수평 주기일 수 있다.
상기 복수의 게이트선이 제1 방향으로 차례대로 배열되어 있고, 상기 제1 게이트 신호는 상기 복수의 게이트선에 상기 제1 방향으로 차례대로 인가될 수 있다.
상기 제1 게이트 신호의 펄스의 폭과 상기 제2 게이트 신호의 펄스의 폭은 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 제1 게이트 신호는 제1 게이트 클록 신호에 동기하고, 상기 제2 게이트 신호는 제2 게이트 클록 신호에 동기하며, 상기 제1 게이트 클록 신호와 상기 제2 게이트 클록 신호는 서로 반전된 형태의 위상을 가질 수 있다.
상기 제1 게이트 신호의 펄스의 폭과 상기 제2 게이트 신호의 펄스의 폭은 대략 1/2 수평 주기일 수 있다.
상기 복수의 게이트선이 제1 방향으로 차례대로 배열되어 있고, 상기 제1 게이트 신호는 상기 복수의 게이트선에 상기 제1 방향으로 차례대로 인가될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 부화소를 포함하는 화소, 상기 복수의 부화소와 각각 연결되어 있는 복수의 게이트선을 포함하는 게이트선 집합, 그리고 상기 복수의 부화소와 연결되어 있는 데이터선을 포함하고, 한 프레임 동안 상기 복수의 부화소에 서로 다른 감마 곡선에 따른 두 개 이상의 데이터 전압을 인가하고, 상기 복수의 부화소 중 한 부화소에 인가되는 데이터 전압이 따르는 감마 곡선은 상기 두 개 이상의 서로 다른 감마 곡선을 포함하고 제1 시간을 주기로 바뀐다.
상기 복수의 게이트선 중 한 게이트선에 인가되는 게이트 신호는 서로 다른 프레임에 인가되는 상기 제1 게이트 신호 및 상기 제2 게이트 신호를 포함하고, 상기 한 게이트선에 인가되는 게이트 신호는 상기 제1 시간을 주기로 바뀔 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 표시 장치의 직류 바이어스의 발생을 방지하여 잔상을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소의 배치도이고,
도 3은 도 2의 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 4a는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소에 인가되는 구동 신호를 도시한 파형도이고,
도 4b는 도 4a에 도시한 구동 방법에 의한 한 화소의 부화소의 휘도를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 5a는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소에 인가되는 구동 신호를 도시한 파형도이고,
도 5b는 도 5a에 도시한 구동 방법에 의한 한 화소의 부화소의 휘도를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 6a는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소에 인가되는 구동 신호를 도시한 파형도이고,
도 6b는 도 6a에 도시한 구동 방법에 의한 한 화소의 부화소의 휘도를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 7, 도 8 및 도 9는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 신호의 파형도의 예이고,
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 신호의 파형도의 한 예이고,
도 11, 도 12 및 도 13은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 계조 전압 및 화소 전압을 나타낸 그래프이고,
도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 계조 전압 및 최적 공통 전압을 나타낸 그래프이고,
도 15a는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 잔상 정도를 확인하기 위한 실험 데이터를 나타낸 표이고,
도 15b는 도 15a의 실험 데이터를 나타낸 그래프이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
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 경우 뿐만 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.
이제 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치 및 그 구동 방법에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 표시판(display panel)(300), 표시판(300)에 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.
표시판(300)은 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(PX)를 포함한다. 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치가 액정 표시 장치인 경우 표시판(300)은 단면 구조로 볼 때, 서로 마주 보는 하부 및 상부 표시판(도시하지 않음)과 둘 사이에 들어 있는 액정층(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.
신호선은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gnk)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다.
게이트선(G1-Gnk)은 n(n은 자연수)개의 게이트선 집합(GS1-GSn)을 포함하고, 각 게이트선 집합(GS1-GSn)은 k(k는 2 이상의 자연수)개의 게이트선(G1-Gnk)을 포함한다. 게이트선(G1-Gnk)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행할 수 있다.
데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행할 수 있다.
각 화소(PX)는 k개의 부화소(SPX1-SPXk)를 포함한다.
각 부화소(SPX1-SPXk)는 데이터선(D1-Dm) 및 게이트선(G1-Gnk)에 연결되어 있는 스위칭 소자(도시하지 않음) 및 이에 연결된 화소 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 스위칭 소자는 게이트선(G1-Gnk)이 전달하는 게이트 신호에 따라 제어되어 데이터선(D1-Dm)이 전달하는 데이터 전압을 화소 전극에 전달할 수 있다.
각 화소(PX)의 부화소(SPX1-SPXk)는 하나의 게이트선 집합(GS1-GSn)의 게이트선(G1-Gnk)과 연결되어 있다. 한 화소(PX)가 포함하는 k개의 부화소(SPX1-SPXk)는 게이트선(G1-Gnk)이 배열된 방향과 동일한 방향으로 배열되어 있을 수 있다. 한 화소(PX)가 포함하는 k개의 부화소(SPX1-SPXk)들은 대응하는 게이트선 집합(GS1-GSn)의 게이트선(G1-Gnk)들과 순서대로 연결되어 있다. 예를 들어, 첫 번째 행에 위치하는 화소(PX)의 부화소(SPX1-SPXk)들은 첫 번째 게이트선 집합(GS1)의 게이트선(G1-Gk)과 차례대로 연결되어 있을 수 있다.
각 화소(PX)의 부화소(SPX1-SPXk)는 하나의 데이터선(D1-Dm)에 연결될 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 할 수 있다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다.
계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 전체 계조 전압 또는 한정된 수효의 계조 전압(기준 계조 전압이라 함)을 생성한다. (기준) 계조 전압은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지는 것과 음의 값을 가지는 것을 포함할 수 있다. 계조 전압 생성부(800)는 신호 제어부(600)로부터 감마 데이터를 입력 받아 감마 데이터를 바탕으로 (기준) 계조 전압을 생성할 수 있다. 감마 데이터는 서로 다른 2개 이상의 감마 곡선에 대한 감마 데이터를 포함할 수 있다. 여기서 감마 곡선은 입력 영상 신호(IDAT)의 계조에 대한 휘도 또는 투과율을 나타낸 곡선으로서 이를 바탕으로 계조 전압 또는 기준 계조 전압을 정할 수 있다. 계조에 따른 계조 전압의 변화를 나타낸 곡선은 계조 전압 곡선이라 하며, 하나의 감마 곡선에 대해 정극성의 계조 전압 곡선과 부극성 계조 전압 곡선이 존재할 수 있다.
게이트 구동부(400)는 게이트선(G1-Gnk)에 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gnk)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 데이터선(D1-Dm)과 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 전압으로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 계조 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 한정된 수효의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 전압을 선택할 수도 있다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500) 및 계조 전압 생성부(800) 등의 동작을 제어한다.
그러면 이러한 표시 장치의 표시 동작에 대하여 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부로부터 입력 영상 신호(IDAT) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호(ICON)를 수신한다. 입력 영상 신호(IDAT)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 신호(ICON)의 예로는 수직 동기 신호와 수평 동기 신호, 메인 클록 신호, 데이터 인에이블 신호 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(IDAT)와 입력 제어 신호(ICON)를 기초로 입력 영상 신호(IDAT)를 처리하여 출력 영상 신호(DAT)로 변환하고 게이트 제어 신호(CONT1), 데이터 제어 신호(CONT2) 및 감마 제어 신호(CONT3) 등을 생성한다. 신호 제어부(600)는 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 출력 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보내며 감마 제어 신호(CONT3)를 계조 전압 생성부(800)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 적어도 하나의 게이트 클록 신호(CPV)를 포함할 수 있다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수도 있다. 적어도 하나의 게이트 클록 신호(CPV)의 펄스의 주기는 1 수평 주기(1H)일 수 있으나 이에 한정되지 않고, 예를 들어 대략 1/2H일 수도 있다.
신호 제어부(600)는 게이트선 선택 신호(GSEL)를 더 생성하여 게이트 구동부(400)로 내보낼 수 있다. 게이트선 선택 신호(GSEL)는 한 게이트선 집합(GS1-GSn)의 게이트선(G1-Gnk) 중 일부를 선택하라는 정보를 포함할 수 있다. 게이트선 선택 신호(GSEL)에 따라 선택된 게이트선(G1-Gnk)에는 나머지 게이트선(G1-Gnk)과 다른 파형의 게이트 신호가 인가될 수 있다. 게이트선 선택 신호(GSEL)는 신호 제어부(600)에 포함되는 스위칭 회로 또는 2 비트 이상의 복수 비트의 선택 회로(multiplexer)에서 생성될 수 있다.
감마 제어 신호(CONT3)는 감마 데이터 및 감마 스위칭 신호(CSW)를 포함할 수 있다. 감마 스위칭 신호(CSW)는 감마 데이터가 포함하는 두 개 이상의 감마 곡선 사이를 스위칭하여 선택할 수 있도록 계조 전압 생성부(800)를 제어할 수 있다.
계조 전압 생성부(800)는 감마 제어 신호(CONT3)가 포함하는 감마 데이터를 바탕으로 계조 전압 또는 한정된 수효의 기준 계조 전압을 생성하여 데이터 구동부(500)로 내보낸다. 계조 전압은 서로 다른 감마 곡선에 대해 각각 마련될 수 있다. 각각의 감마 곡선에 대해 생성된 계조 전압은 감마 스위칭 신호(CSW)에 따라 선택되어 데이터 구동부(500)로 출력될 수 있다.
데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소(PX)에 대한 출력 영상 신호(DAT)를 수신한다. 데이터 구동부(500)는 계조 전압 생성부(800)로부터 입력된 계조 전압으로부터 각 출력 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 출력 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 전압(Vd)으로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 이때 계조 전압 생성부(800)로부터 입력되는 계조 전압은 감마 스위칭 신호(CSW)에 따라 스위칭되는 서로 다른 적어도 두 감마 곡선에 따를 수 있다. 이에 따라 데이터선(D1-Dm)에 인가되는 데이터 전압(Vd)은 일정 주기로 서로 다른 감마 곡선에 따른 전압 레벨을 가질 수 있다.
데이터 구동부(500)가 계조 전압 생성부(800)로부터 한정된 수효의 기준 계조 전압을 입력 받는 경우에는 데이터 구동부(500)가 기준 계조 전압을 바탕으로 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성할 수도 있다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gnk)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gnk)에 연결된 스위칭 소자를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 전압이 턴온된 스위칭 소자를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다. 이때 하나의 게이트선 집합(GS1-GSn)이 포함하는 게이트선(G1-Gnk)에 인가되는 게이트 신호는 서로 다른 파형의 제1 게이트 신호와 제2 게이트 신호를 포함하며, 제1 및 제2 게이트 신호의 선택은 게이트선 선택 신호(GSEL)에 의해 제어될 수 있다.
화소(PX)에 데이터 전압이 인가되면 화소(PX)는 다양한 광학 변환 소자를 통해 데이터 전압에 대응하는 휘도를 표시할 수 있다. 예를 들어 액정 표시 장치의 경우 화소(PX)에 인가된 데이터 전압(Vd)과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시 장치에 별도로 부착될 수 있는 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타나며, 이를 통해 각 화소(PX)는 입력 영상 신호(IDAT)의 계조에 대응하는 휘도를 표시할 수 있다.
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-Gnk)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하고 모든 화소(PX)에 데이터 전압(Vd)을 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 제어 신호(CONT2)가 포함하는 반전 신호의 상태가 제어될 수 있다(프레임 반전이라 함). 한 프레임 내에서도 반전 신호의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 주기적으로 바뀌거나, 한 화소행의 데이터선에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면 한 프레임 동안 한 화소(PX)가 포함하는 부화소(SPX1-SPXk)들이 표시하는 영상은 서로 다른 감마 곡선에 따르는 영상을 포함한다. 각 부화소(SPX1-SPXk)가 한 프레임에서 표시하는 영상이 따르는 감마 곡선은 소정 시간(T)을 주기로 바뀔 수 있다. 여기서 소정 시간(T)은 복수의 프레임을 포함할 수 있다.
그러면 앞에서 설명한 도 1과 함께 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소(PX)의 구조에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소의 배치도이고, 도 3은 도 2의 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 액정 표시 장치로서, 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
도 2는 각 화소(PX)가 열 방향으로 차례대로 배열된 세 개의 부화소(SPX1, SPX2, SPX3)를 포함하는 예를 도시한다. 그러나 이에 한정되지 않고 각 화소(PX)가 포함하는 부화소의 개수 및/또는 배열 방향은 다양하게 변경될 수 있다.
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121i, 121(i+1), 121(i+2))과 복수의 유지 전극선(storage electrode lines)(131)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 위치한다.
게이트선(121i, 121(i+1), 121(i+2))은 게이트 신호를 전달하고 주로 행 방향으로 뻗으며 서로 나란할 수 있다. 각 게이트선(121i, 121(i+1), 121(i+2))은 각 부화소(SPX1, SPX2, SPX3)에 대응하는 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 포함할 수 있다.
도 2는 한 화소(PX)와 연결된 한 게이트선 집합이 세 개의 게이트선(121i, 121(i+1), 121(i+2))을 포함하고 있는 예를 도시하고 있으나, 한 게이트선 집합에 포함되는 게이트선의 개수는 이에 한정되지 않으며 각 화소(PX)가 포함하는 부화소(SPX1, SPX2, SPX3)의 수에 따라 달라질 수 있다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받는다. 유지 전극선(131)은 게이트선(121i, 121(i+1), 121(i+2))과 교차하며 뻗을 수 있다. 그러나 이와 달리 유지 전극선(131)은 게이트선(121i, 121(i+1), 121(i+2))과 나란하게 뻗을 수도 있다. 유지 전극선(131)은 각 부화소(SPX1, SPX2, SPX3)에 대응하는 위치에 복수의 유지 전극(137)을 포함할 수 있다.
유지 전극선(131)은 게이트선(121i, 121(i+1), 121(i+2))과 다른 층에 위치할 수도 있고, 경우에 따라 생략될 수도 있다.
게이트 도전체 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등으로 만들어질 수 있는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 위치한다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소, 다결정 규소, 산화물 반도체 등의 반도체 물질을 포함하는 반도체(154)가 위치할 수 있다. 반도체(154)는 게이트 전극(124) 위에 위치하여 게이트 전극(124)과 중첩하는 부분을 포함한다.
각각의 반도체(154) 위에는 한 쌍의 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163, 165)가 위치할 수 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 경우에 따라 생략될 수도 있다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)을 포함하는 데이터 도전체가 위치한다.
데이터선(171)은 데이터 전압을 전달하며 주로 열 방향으로 뻗어 게이트선(121i, 121(i+1), 121(i+2))과 교차할 수 있다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 각각 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)을 포함할 수 있다.
드레인 전극(175)은 각 부화소(SPX1, SPX2, SPX3)에 하나씩 위치할 수 있다. 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 중첩하는 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 각 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.
데이터 도전체 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 위치할 수 있다. 보호막(180)에는 드레인 전극(175)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(185)이 형성되어 있을 수 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191i, 191(i+1), 191(i+2))이 위치한다. 화소 전극(191i, 191(i+1), 191(i+2))은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
각 부화소(SPX1, SPX2, SPX3)에는 적어도 하나의 화소 전극(191i, 191(i+1), 191(i+2))이 위치하며, 각 부화소(SPX1, SPX2, SPX3)의 화소 전극(191i, 191(i+1), 191(i+2))은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 데이터 전압을 인가 받을 수 있다.
각 화소 전극(191i, 191(i+1), 191(i+2))은 적어도 하나의 절개부 또는 돌기를 가질 수 있으나 화소 전극(191i, 191(i+1), 191(i+2))의 모양은 이에 한정되지 않는다. 또한 각 화소 전극(191i, 191(i+1), 191(i+2))은 도 2에 도시한 바와 같이 행 방향의 길이가 열 방향의 길이보다 길 수 있으나 이에 한정되지 않고 열 방향으로 길 수도 있다.
다음 상부 표시판(200)에 대하여 설명하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에 대향 전극(270)이 위치할 수 있다. 대향 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체로 이루어질 수 있으며 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다.
도 3에 도시한 바와 달리 대향 전극(270)은 하부 표시판(100)에 위치할 수도 있다.
두 표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)(도시하지 않음)이 도포될 수 있다.
두 표시판(100, 200)의 적어도 하나의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비될 수 있다.
하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 들어 있는 액정층(3)은 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(31)를 포함하며 액정 분자(31)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직 또는 수직을 이루도록 배향되어 있을 수 있다.
하부 표시판(100) 또는 상부 표시판(200)에는 차광 부재(light blocking member)(도시하지 않음) 및 색필터(도시하지 않음)가 위치할 수 있다. 색필터는 화소 전극(191i, 191(i+1), 191(i+2)) 열을 따라서 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
화소 전극(191i, 191(i+1), 191(i+2))과 대향 전극(270)은 그 사이의 액정층(3)과 함께 액정 축전기를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 전압을 유지할 수 있다. 한편, 드레인 전극(175) 또는 화소 전극(191i, 191(i+1), 191(i+2))은 유지 전극(137)을 포함하는 유지 전극선(131)과 중첩하여 유지 축전기를 이룰 수 있다. 유지 축전기는 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화할 수 있다.
그러면 도 1 내지도 3에 도시한 표시 장치의 구동 방법에 대해 도 4a 내지 도 6b를 참조하여 설명한다.
도 4a는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소에 인가되는 구동 신호를 도시한 파형도이고, 도 4b는 도 4a에 도시한 구동 방법에 의한 한 화소의 부화소의 휘도를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5a는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소에 인가되는 구동 신호를 도시한 파형도이고, 도 5b는 도 5a에 도시한 구동 방법에 의한 한 화소의 부화소의 휘도를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6a는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소에 인가되는 구동 신호를 도시한 파형도이고, 도 6b는 도 6a에 도시한 구동 방법에 의한 한 화소의 부화소의 휘도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 여러 실시예에서는 감마 곡선이 두 종류인 경우 및 한 화소(PX)가 세 부화소(SPX1, SPX2, SPX3)를 포함하는 경우를 예로 든다.
먼저 도 4a, 도 5a 및 도 6a를 참조하면, 각 데이터선(171)에 인가되는 데이터 전압(Vd)은 한 수평 주기(1H) 동안 서로 다른 감마 곡선에 따른 데이터 전압을 포함한다.
본 실시예에서는 하나의 입력 영상 신호(IDAT)에 대한 데이터 전압(Vd)이 서로 다른 감마 곡선에 따르는 제1 데이터 전압(A) 및 제2 데이터 전압(B)을 포함하는 예를 도시한다. 제1 데이터 전압(A)과 공통 전압(Vcom)의 차이의 절대값은 동일한 계조에 대해 제2 데이터 전압(B)과 공통 전압(Vcom)이 차이의 절대값보다 클 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치가 두 개의 감마 곡선을 포함하는 경우 하나의 입력 영상 신호(IDAT)에 대한 제1 데이터 전압(A)과 제2 데이터 전압(B)은 각각 대략 1/2 수평 주기(1/2H) 동안 데이터선(171)에 인가될 수 있다.
데이터 전압(Vd)은 앞에서 설명한 바와 그 극성이 프레임마다 반전될 수 있고, 1 수평 주기(1H)마다 반전될 수도 있다.
하나의 게이트선 집합(GS1-GSn)이 포함하는 게이트선(121i, 121(i+1), 121(i+2))에 인가되는 게이트 신호(Vgi, Vg(i+1), Vg(i+2))는 서로 다른 파형의 제1 게이트 신호와 제2 게이트 신호를 포함한다. 하나의 게이트선 집합(GS1-GSn) 중 제1 게이트 신호 및 제2 게이트 신호가 인가되는 게이트선(121i, 121(i+1), 121(i+2))은 일정 시간마다 바뀔 수 있으며 그 반복 주기는 소정 시간(T)일 수 있다. 즉, 소정 시간(T)을 주기로 하여 제1 게이트 신호 및 제2 게이트 신호가 한 게이트선 집합(GS1-GSn)이 포함하는 게이트선(121i, 121(i+1), 121(i+2))에 인가되는 일정 수의 패턴은 주기적으로 바뀔 수 있다.
먼저 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 신호 제어부(600)의 게이트선 선택 신호(GSEL)에 따라 한 게이트선 집합(GS1-GSn)의 첫 번째 게이트선(121i)에 1 수평 주기(1H) 중 전반의 대략 1/2H 동안 게이트 온 전압(Von)이 인가되고 후반의 대략 1/2H 동안 게이트 오프 전압(Voff)이 인가될 수 있다. 이러한 파형의 게이트 신호를 제1 게이트 신호라 한다. 이에 따라 첫 번째 게이트선(121i)과 연결된 제1 부화소(SPX1)에 제1 데이터 전압(A)이 인가되고 이는 나머지 프레임 동안 유지될 수 있다.
반면, 해당 게이트선 집합(GS1-GSn)의 나머지 게이트선(121(i+1), 121(i+2))에는 해당 1 수평 주기(1H) 동안 게이트 온 전압(Von)이 인가될 수 있다. 이러한 파형의 게이트 신호를 제2 게이트 신호라 한다. 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 달리 해당 게이트선 집합(GS1-GSn)의 나머지 게이트선(121(i+1), 121(i+2))에는 해당 1 수평 주기(1H)의 후반의 대략 1/2H 동안에만 게이트 온 전압(Von)이 인가될 수도 있다. 이에 따라 나머지 게이트선(121(i+1), 121(i+2))과 연결된 제2 및 제3 부화소(SPX2, SPX3)에는 제2 데이터 전압(B)이 최종적으로 인가되고 이는 나머지 프레임 동안 유지될 수 있다. 1 수평 주기(1H)의 전반의 대략 1/2H 동안 제2 및 제3 부화소(SPX2, SPX3)에 인가되는 제1 데이터 전압(A)은 제2 및 제3 부화소(SPX2, SPX3)의 선충전 전압으로 기능할 수 있다.
이와 같이 해당 1 수평 주기(1H)가 끝난 후 제1 부화소(SPX1)에는 제1 데이터 전압(A)이 최종적으로 인가되고 제2 및 제3 부화소(SPX2, SPX3)에는 제2 데이터 전압(B)이 최종적으로 인가되면 도 4b에 도시한 바와 같이 제1 부화소(SPX1)가 표시하는 영상의 휘도가 제2 및 제3 부화소(SPX2, SPX3)가 표시하는 영상의 휘도보다 높을 수 있다. 이와 같이 한 화소(PX)의 부화소(SPX1, SPX2, SPX3)가 표시하는 영상의 다른 휘도를 적절하게 맞추면 측면 감마 곡선을 정면 감마 곡선에 가깝게 할 수 있어 측면 시인성을 향상할 수 있다. 또한 높은 휘도를 나타내는 부화소(SPX1)의 면적을 낮은 휘도를 나타내는 부화소(SPX2, SPX3)의 면적보다 작게 하면 측면 시인성이 더욱 향상될 수 있다. 특히 본 실시예와 같이 높은 휘도를 나타내는 부화소(SPX1)의 면적과 낮은 휘도를 나타내는 부화소(SPX2, SPX3)의 면적의 비가 대략 1:2인 경우 측면 시인성이 더욱 좋아질 수 있다.
다음 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 신호 제어부(600)의 게이트선 선택 신호(GSEL)에 따라 한 게이트선 집합(GS1-GSn)의 두 번째 게이트선(121(i+1))에 1 수평 주기(1H) 중 전반의 대략 1/2H 동안 게이트 온 전압(Von)이 인가되고 후반의 대략 1/2H 동안 게이트 오프 전압(Voff)이 인가되는 제1 게이트 신호가 입력될 수 있다. 이에 따라 게이트선(121(i+1))과 연결된 제2 부화소(SPX2)에 제1 데이터 전압(A)이 인가되고 이는 나머지 프레임 동안 유지될 수 있다.
반면, 해당 게이트선 집합(GS1-GSn)의 나머지 게이트선(121i, 121(i+2))에는 해당 1 수평 주기(1H) 동안 게이트 온 전압(Von)이 인가되거나 해당 1 수평 주기(1H)의 후반의 대략 1/2H 동안에만 게이트 온 전압(Von)이 인가되는 제2 게이트 신호가 입력될 수 있다. 이에 따라 게이트선(121i, 121(i+2))과 연결된 제1 및 제3 부화소(SPX1, SPX3)에는 제2 데이터 전압(B)이 최종적으로 인가되고 이는 나머지 프레임 동안 유지될 수 있다.
따라서 도 5b에 도시한 바와 같이 제2 부화소(SPX2)가 표시하는 영상의 휘도가 제1 및 제3 부화소(SPX1, SPX3)가 표시하는 영상의 휘도보다 높을 수 있고, 측면 시인성이 향상될 수 있다.
다음 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 신호 제어부(600)의 게이트선 선택 신호(GSEL)에 따라 한 게이트선 집합(GS1-GSn)의 세 번째 게이트선(121(i+2))에 1 수평 주기(1H) 중 전반의 대략 1/2H 동안 게이트 온 전압(Von)이 인가되고 후반의 대략 1/2H 동안 게이트 오프 전압(Voff)이 인가되는 제1 게이트 신호가 입력될 수 있다. 이에 따라 게이트선(121(i+2))과 연결된 제3 부화소(SPX3)에 제1 데이터 전압(A)이 인가되고 이는 나머지 프레임 동안 유지될 수 있다.
반면, 해당 게이트선 집합(GS1-GSn)의 나머지 게이트선(121i, 121(i+1))에는 해당 1 수평 주기(1H) 동안 게이트 온 전압(Von)이 인가되거나 해당 1 수평 주기(1H)의 후반의 대략 1/2H 동안에만 게이트 온 전압(Von)이 인가되는 제2 게이트 신호가 입력될 수 있다. 이에 따라 게이트선(121i, 121(i+1))과 연결된 제1 및 제2 부화소(SPX1, SPX2)에는 제2 데이터 전압(B)이 최종적으로 인가되고 나머지 프레임 동안 유지될 수 있다.
따라서 도 6b에 도시한 바와 같이 제3 부화소(SPX3)가 표시하는 영상의 휘도가 제1 및 제2 부화소(SPX2, SPX2)가 표시하는 영상의 휘도보다 높을 수 있고, 측면 시인성이 향상될 수 있다.
도 4a 내지 도 6b에 도시된 세 가지 구동 패턴은 서로 순서가 바뀔 수 있으며, 이들 구동 패턴은 앞에서 설명한 바와 같이 소정 시간(T)을 주기로 반복될 수 있다. 즉, 게이트선 선택 신호(GSEL)는 소정 시간(T)을 주기로 앞에서 설명한 예의 세 가지 구동 패턴을 반복하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 도 4a 내지 도 6b에 도시된 제1 게이트 신호 및 제2 게이트 신호는 각각 서로 다른 펄스 폭을 가지는 서로 다른 게이트 클록 신호 또는 서로 다른 게이트 인에이블 신호에 동기하여 생성될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 한 실시예에 따르면 하나의 부화소(SPX1, SPX2, SPX3)에는 소정 시간(T)의 적어도 일부 시간(예를 들어 대략 1/3T) 동안에는 나머지 시간과 다른 감마 곡선에 따른 데이터 전압(Vd)이 인가되므로 동일한 패턴의 영상을 오랜 시간 표시하여도 어느 한 쪽 표시판(100, 200)으로 전하가 모여 생기는 직류 바이어스를 줄일 수 있다. 따라서 직류 바이어스에 의한 잔상을 개선할 수 있다.
그러면 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법에 대해 설명한다.
도 7, 도 8 및 도 9는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 신호의 파형도의 예이다.
본 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법은 앞에서 설명한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법 및 그 효과와 대부분 동일하므로 차이점을 중심으로 설명한다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 게이트 제어 신호(CONT1)는 서로 다른 제1 및 제2 게이트 클록 신호(CPV1, CPV2)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 게이트 클록 신호(CPV1, CPV2)는 위상이 서로 반전된 형태의 파형을 가질 수 있고, 듀티비는 각각 50%일 수 있다. 또한 제1 및 제2 게이트 클록 신호(CPV1, CPV2)의 펄스의 폭은 대략 1/2 수평 주기(1/2H)일 수 있다.
먼저 도 7을 참조하여 제1 구동 패턴에 대해 설명하면, 주사 시작 신호(STV)의 인가에 따라 한 프레임이 시작되면 제1 게이트 클록 신호(CPV1)의 전압 레벨이 로우에서 하이로 바뀌는 시점에 동기하여 각 게이트선 집합(GS1-GSn)의 제1 게이트선(G1, ···, Gn1)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되고, 제2 게이트 클록 신호(CPV2)에 동기하여 각 게이트선 집합(GS1-GSn)의 제2 게이트선(G2, ···, Gn2) 및 제3 게이트선(G3, ···, Gn3)에 게이트 온 전압(Von)이 인가될 수 있다. 각 게이트 온 전압(Von)은 대략 1/2H 동안 인가될 수 있으며 게이트 온 전압(Von)의 펄스 폭은 동일할 수 있다.
각 게이트선 집합(GS1-GSn)의 제1 게이트선(G1, ···, Gn1)에 게이트 온 전압(Von)이 인가될 때 해당 화소(PX)와 연결된 데이터선(D1-Dm)에는 고휘도의 감마 곡선에 따르는 데이터 전압(Vd)이 인가되고, 제2 게이트선(G2, ···, Gn2) 및 제3 게이트선(G3, ···, Gn3)에 게이트 온 전압(Von)이 인가될 때에는 해당 화소(PX)와 연결된 데이터선(D1-Dm)에는 저휘도의 감마 곡선에 따르는 데이터 전압(Vd)이 인가될 수 있다.
다음 도 8을 참조하여 제2 구동 패턴에 대해 설명하면, 주사 시작 신호(STV)의 인가에 따라 한 프레임이 시작되면 제1 게이트 클록 신호(CPV1)에 동기하여 각 게이트선 집합(GS1-GSn)의 제2 게이트선(G2, ···, Gn2)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되고, 제2 게이트 클록 신호(CPV2)에 동기하여 각 게이트선 집합(GS1-GSn)의 제1 게이트선(G1, ···, Gn1) 및 제3 게이트선(G3, ···, Gn3)에 게이트 온 전압(Von)이 인가될 수 있다. 각 게이트 온 전압(Von)은 대략 1/2H 동안 인가될 수 있으며 게이트 온 전압(Von)의 펄스 폭은 동일할 수 있다.
각 게이트선 집합(GS1-GSn)의 제2 게이트선(G2, ···, Gn2)에 게이트 온 전압(Von)이 인가될 때 해당 화소(PX)와 연결된 데이터선(D1-Dm)에는 고휘도의 감마 곡선에 따르는 데이터 전압(Vd)이 인가되고, 제1 게이트선(G1, ···, Gn1) 및 제3 게이트선(G3, ···, Gn3)에 게이트 온 전압(Von)이 인가될 때에는 해당 화소(PX)와 연결된 데이터선(D1-Dm)에는 저휘도의 감마 곡선에 따르는 데이터 전압(Vd)이 인가될 수 있다.
다음 도 9를 참조하여 제3 구동 패턴에 대해 설명하면, 주사 시작 신호(STV)의 인가에 따라 한 프레임이 시작되면 제1 게이트 클록 신호(CPV1)에 동기하여 각 게이트선 집합(GS1-GSn)의 제3 게이트선(G3, ···, Gn3)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되고, 제2 게이트 클록 신호(CPV2)에 동기하여 각 게이트선 집합(GS1-GSn)의 제1 게이트선(G1, ···, Gn1) 및 제2 게이트선(G2, ···, Gn2)에 게이트 온 전압(Von)이 인가될 수 있다. 각 게이트 온 전압(Von)은 대략 1/2H 동안 인가될 수 있으며 게이트 온 전압(Von)의 펄스 폭은 동일할 수 있다.
각 게이트선 집합(GS1-GSn)의 제3 게이트선(G3, ···, Gn3)에 게이트 온 전압(Von)이 인가될 때 해당 화소(PX)와 연결된 데이터선(D1-Dm)에는 고휘도의 감마 곡선에 따르는 데이터 전압(Vd)이 인가되고, 제1 게이트선(G1, ···, Gn1) 및 제2 게이트선(G2, ···, Gn2)에 게이트 온 전압(Von)이 인가될 때에는 해당 화소(PX)와 연결된 데이터선(D1-Dm)에는 저휘도의 감마 곡선에 따르는 데이터 전압(Vd)이 인가될 수 있다.
이와 같이 도 7 내지 도 9에 도시된 세 가지 구동 패턴은 소정 시간(T)을 주기로 반복될 수 있다. 또한 한 주기에 포함되는 서로 다른 구동 패턴의 순서는 다양하게 바뀔 수 있으며, 하나의 화소(PX)가 포함하는 부화소(SPX1, SPX2, SPX3)의 개수 및 그에 따른 구동 패턴의 개수도 본 실시예에 대한 설명에 한정되지 않는다.
그러면, 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 10 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법의 효과에 대해 설명한다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 신호의 파형도의 한 예이고, 도 11, 도 12 및 도 13은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 계조 전압 및 화소 전압을 나타낸 그래프이고, 도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 계조 전압 및 최적 공통 전압을 나타낸 그래프이다.
도 10을 참조하면, 각 부화소(SPX1-SPXk)와 연결된 데이터선(D1-Dm)에 데이터 전압(Vd)이 인가되고 게이트선(G1-Gnk)에 인가되는 게이트 신호(Vg)이 레벨이 게이트 온 전압(Von)일 때 각 부화소(SPX1-SPXk)에 충전되는 화소 전압(Vp)은 목표 데이터 전압(Vd)을 향해 변화한다. 다음 게이트 신호(Vg)가 게이트 오프 전압(Voff)으로 떨어지면 화소 전압(Vp)은 화소 전극(191i, 191(i+1), 191(i+2)) 또는 드레인 전극(175)과 게이트선(121i, 121(i+1), 121(i+2)) 사이의 기생 용량 등의 영향에 의해 킥백 전압(Vkb)만큼 하강하여 변화된 화소 전압(Vp)은 나머지 프레임 동안 대략 유지될 수 있다. 킥백 전압(Vkb)의 크기는 계조 별로 다를 수 있다. 특히 수직 배향 모드의 액정 표시 장치의 경우 휘도가 낮은 저계조로 갈수록 킥백 전압이 커질 수 있다.
도 11(A)를 참조하면, 대향 전극(270)에 인가되는 이론상 공통 전압(Vcom)은 정극성 계조 전압 곡선(GMU) 및 부극성 계조 전압 곡선(GML)이 대칭일 때 계조에 따라 일정할 수 있다.
그러나 각 계조 별 부화소(SPX1-SPXk)에 실제로 충전된 화소 전압 곡선(VpU, VpL)은 킥백 전압 등의 영향으로 인해 도 11(B)에 도시한 바와 같이 계조 전압 곡선(GMU, GML)보다 낮아진다. 또한 앞에서 설명한 바와 같이 계조 별 킥백 전압이 다른 경우 화소 전압 곡선(VpU, VpL)은 서로 비대칭이 되고 이에 따라 최적 공통 전압(Vcom)도 계조에 따라 달라질 수 있다.
도 12 및 도 13을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치가 표시하는 영상이 서로 다른 제1 계조 전압 곡선(GMUA, GMLA) 및 제2 계조 전압 곡선(GMUB, GMLB)을 따르는 경우의 최적 공통 전압(Vcom)에 대해 더욱 자세히 설명한다.
도 12를 참조하면, 부화소(SPX1-SPXk)가 표시하는 영상이 정극성의 제1 계조 전압 곡선(GMUA)을 따를 때 화소 전압 곡선(VpUA)은 킥백 전압 등의 영향으로 인해 정극성의 제1 계조 전압 곡선(GMUA)보다 떨어질 수 있다. 부화소(SPX1-SPXk)가 표시하는 영상이 부극성의 제1 계조 전압 곡선(GMLA)을 따를 때 화소 전압 곡선(VpLA)은 킥백 전압 등의 영향으로 인해 부극성의 제1 계조 전압 곡선(GMLA)보다 떨어질 수 있다. 이에 따라 최적 공통 전압(Vcom)은 이론상 공통 전압(Vcom1)이 아닌 제1 공통 전압(VcomA)이 되며, 제1 공통 전압(VcomA)의 값은 계조에 따라 변할 수 있다.
도 13을 참조하면, 부화소(SPX1-SPXk)가 표시하는 영상이 정극성의 제2 계조 전압 곡선(GMUB)을 따를 때 화소 전압 곡선(VpUB)은 킥백 전압 등의 영향으로 인해 정극성의 제2 계조 전압 곡선(GMUB)보다 떨어질 수 있다. 또한 부화소(SPX1-SPXk)가 표시하는 영상이 부극성의 제2 계조 전압 곡선(GMLB)을 따를 때 화소 전압 곡선(VpLB)은 킥백 전압 등의 영향으로 인해 부극성의 제2 계조 전압 곡선(GMLB)보다 떨어질 수 있다. 이에 따라 최적 공통 전압(Vcom)은 이론상 공통 전압(Vcom1)이 아닌 제2 공통 전압(VcomB)이 되며, 제2 공통 전압(VcomB)의 값은 계조에 따라 변할 수 있다.
도 12 및 도 13에 도시한 제1 및 제2 계조 전압 곡선(GMUA, GMUB, GMLA, GMLB)과 제1 및 제2 공통 전압(VcomA, VcomB)을 함께 도시한 도 14를 참조하면, 제1 계조 전압 곡선(GMUA, GMLA)을 따르는 경우와 제2 계조 전압 곡선(GMUB, GMLB)을 따르는 경우의 최적 공통 전압(VcomA, VcomB)은 계조에 따라 서로 다름을 알 수 있다.
대향 전극(270)에 인가되는 공통 전압(Vcom)이 계조에 따라 일정한 특정 공통 전압(Vcom)으로 설정되면, 제1 계조 전압 곡선(GMUA, GMLA)에 대한 최적 공통 전압인 제1 공통 전압(VcomA)이 공통 전압(Vcom)보다 크고 제2 계조 전압 곡선(GMUB, GMLB)에 대한 최적 공통 전압인 제2 공통 전압(VcomB)이 공통 전압(Vcom)보다 작은 극성 반전 영역(RA)이 존재할 수 있다.
만약 극성 반전 영역(RA)에서 제1 계조 전압 곡선(GMUA, GMLA) 또는 제2 계조 전압 곡선(GMUB, GMLB)와 같이 하나의 감마 곡선만을 적용하면 화소 전극(191) 또는 대향 전극(270)의 어느 한쪽으로 전하가 모여 직류 바이어스가 생길 수 있다. 그러나 본 발명의 한 실시예와 같이 소정 시간(T)을 주기로 각 부화소(SPX1-SPXk)에 인가되는 영상이 따르는 감마 곡선을 바꿔 주면 직류 바이어스의 극성이 주기적으로 바뀌게 되어 잔상이 개선될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 제1 계조 전압 곡선(GMUA, GMLA)과 제2 계조 전압 곡선(GMUB, GMLB)의 최저 계조(0 계조) 및 최고 계조(예를 들어 256 계조)에서의 계조 전압을 다르게 할 수 있다. 이 제1 공통 전압(VcomA)과 제2 공통 전압(VcomB)이 모든 계조에 걸쳐 서로 다른 값을 가질 수 있고, 극성 반전 영역(RA)이 포함하는 계조 범위를 더욱 넓힐 수 있다. 따라서 잔상이 개선될 수 있는 계조 범위가 넓어질 수 있다.
도 15a는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 잔상 정도를 확인하기 위한 실험 데이터를 나타낸 표이고, 도 15b는 도 15a의 실험 데이터를 나타낸 그래프이다.
본 실험에서는 일정 패턴의 영상을 대략 50℃의 온도에서 12시간, 24시간, 그리고 168시간 동안 표시한 후 전체 화면에 표시되는 영상의 계조를 최저 계조부터 최고 계조까지 단계적으로 변화시키며 잔상이 안 보이기 시작하는 계조를 확인하여 잔상 정도를 측정하였다. 또한 제1 데이터 전압(A)과 제2 데이터 전압(B) 사이를 스윙하는 주기인 소정 시간(T)은 대략 60분으로 하였다.
본 발명의 한 실시예와 같이 각 부화소(SPX1-SPXk)가 서로 다른 감마 곡선에 따르는 제1 데이터 전압(A) 및 제2 데이터 전압(B)을 대략 60분을 주기로 교대로 인가 받는 경우 잔상이 안 보이기 시작하는 계조가 종래에 비해 월등히 낮음을 확인할 수 있다. 특히 일정 패턴의 표시 시간이 168시간과 같이 매우 길수록 잔상이 안 보이기 시작하는 계조가 종래에 비해 30 내지 40 계조 정도 더 낮고, 잔상 개선 효과가 더욱 커질 수 있다.
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.
3: 액정층 31: 액정 분자
100: 하부 표시판 110, 210: 절연 기판
121i, 121(i+1), 121(i+2): 게이트선 124: 게이트 전극
131: 유지 전극선 140: 게이트 절연막
154: 반도체
163, 165: 저항성 접촉 부재 171: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180: 보호막 185: 접촉 구멍
191i, 191(i+1), 191(i+2): 화소 전극
200: 상부 표시판 270: 대향 전극
300: 표시판 400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부 600: 신호 제어부
800: 계조 전압 생성부

Claims (20)

  1. 한 화소에 대해 한 프레임에 대한 영상 신호를 입력 받는 단계,
    상기 영상 신호를 제1 감마 곡선에 따른 제1 데이터 전압 및 제2 감마 곡선에 따른 제2 데이터 전압으로 변환하는 단계,
    상기 한 프레임 동안 상기 한 화소가 포함하는 복수의 부화소와 각각 연결되어 있는 복수의 게이트선에 서로 다른 파형의 제1 게이트 신호 및 제2 게이트 신호를 인가하는 단계, 그리고
    상기 한 프레임 동안 상기 한 화소가 포함하는 상기 복수의 부화소 중 한 부화소에 상기 제1 데이터 전압을 인가하고 다른 하나의 부화소에 상기 제2 데이터 전압을 인가하는 단계
    를 포함하고,
    상기 복수의 부화소 중 상기 한 부화소에 인가되는 데이터 전압이 따르는 감마 곡선은 두 개 이상의 서로 다른 감마 곡선을 포함하고 제1 시간을 주기로 바뀌는
    표시 장치의 구동 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 복수의 게이트선 중 한 게이트선에 인가되는 게이트 신호는 서로 다른 프레임에 인가되는 상기 제1 게이트 신호 및 상기 제2 게이트 신호를 포함하고,
    상기 한 게이트선에 인가되는 게이트 신호는 상기 제1 시간을 주기로 바뀌는
    표시 장치의 구동 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 복수의 게이트선 중 제1 게이트선에 상기 제1 게이트 신호가 인가될 때 상기 제1 게이트선과 연결된 부화소에는 상기 제1 감마 곡선에 따른 상기 제1 데이터 전압이 인가되고,
    상기 복수의 게이트선 중 적어도 두 개의 제2 게이트선에 상기 제2 게이트 신호가 인가될 때 상기 적어도 두 개의 제2 게이트선과 각각 연결되어 있는 적어도 두 개의 부화소에는 상기 제1 감마 곡선과 다른 상기 제2 감마 곡선에 따른 상기 제2 데이터 전압이 인가되는
    표시 장치의 구동 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 게이트 신호의 펄스의 폭은 상기 제2 게이트 신호의 펄스의 폭보다 작은 표시 장치의 구동 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 제2 게이트 신호의 펄스는 상기 제1 게이트 신호의 펄스와 시간적으로 중첩하는 표시 장치의 구동 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 게이트 신호의 펄스의 폭은 1/2 수평 주기이고,
    상기 제2 게이트 신호의 펄스의 폭은 1 수평 주기인
    표시 장치의 구동 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 복수의 게이트선이 제1 방향으로 차례대로 배열되어 있고,
    상기 제1 게이트 신호는 상기 복수의 게이트선에 상기 제1 방향으로 차례대로 인가되는
    표시 장치의 구동 방법.
  8. 제3항에서,
    상기 제1 게이트 신호의 펄스의 폭과 상기 제2 게이트 신호의 펄스의 폭은 실질적으로 동일한 표시 장치의 구동 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 게이트 신호는 제1 게이트 클록 신호에 동기하고,
    상기 제2 게이트 신호는 제2 게이트 클록 신호에 동기하며,
    상기 제1 게이트 클록 신호와 상기 제2 게이트 클록 신호는 서로 반전된 형태의 위상을 가지는
    표시 장치의 구동 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 게이트 신호의 펄스의 폭과 상기 제2 게이트 신호의 펄스의 폭은 1/2 수평 주기인 표시 장치의 구동 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 복수의 게이트선이 제1 방향으로 차례대로 배열되어 있고,
    상기 제1 게이트 신호는 상기 복수의 게이트선에 상기 제1 방향으로 차례대로 인가되는
    표시 장치의 구동 방법.
  12. 제2항에서,
    상기 제1 게이트 신호의 펄스의 폭은 상기 제2 게이트 신호의 펄스의 폭보다 작은 표시 장치의 구동 방법.
  13. 제2항에서,
    상기 제2 게이트 신호의 펄스는 상기 제1 게이트 신호의 펄스와 시간적으로 중첩하는 표시 장치의 구동 방법.
  14. 제2항에서,
    상기 제1 게이트 신호의 펄스의 폭은 1/2 수평 주기이고,
    상기 제2 게이트 신호의 펄스의 폭은 1 수평 주기인
    표시 장치의 구동 방법.
  15. 제2항에서,
    상기 복수의 게이트선이 제1 방향으로 차례대로 배열되어 있고,
    상기 제1 게이트 신호는 상기 복수의 게이트선에 상기 제1 방향으로 차례대로 인가되는
    표시 장치의 구동 방법.
  16. 제2항에서,
    상기 제1 게이트 신호의 펄스의 폭과 상기 제2 게이트 신호의 펄스의 폭은 실질적으로 동일한 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제2항에서,
    상기 제1 게이트 신호는 제1 게이트 클록 신호에 동기하고,
    상기 제2 게이트 신호는 제2 게이트 클록 신호에 동기하며,
    상기 제1 게이트 클록 신호와 상기 제2 게이트 클록 신호는 서로 반전된 형태의 위상을 가지는
    표시 장치의 구동 방법.
  18. 제2항에서,
    상기 제1 게이트 신호의 펄스의 폭과 상기 제2 게이트 신호의 펄스의 폭은 1/2 수평 주기인 표시 장치의 구동 방법.
  19. 복수의 부화소를 포함하는 화소,
    상기 복수의 부화소와 각각 연결되어 있는 복수의 게이트선을 포함하는 게이트선 집합, 그리고
    상기 복수의 부화소와 연결되어 있는 데이터선
    을 포함하고,
    한 프레임 동안 상기 복수의 부화소 중 한 부화소에 제1 감마 곡선에 따른 제1 데이터 전압을 인가하고 다른 하나의 부화소에 제2 감마 곡선에 따른 제2 데이터 전압을 인가하고,
    상기 복수의 부화소 중 상기 한 부화소에 인가되는 데이터 전압이 따르는 감마 곡선은 두 개 이상의 서로 다른 감마 곡선을 포함하고 제1 시간을 주기로 바뀌고,
    상기 복수의 게이트선 중 한 게이트선에 인가되는 게이트 신호는 서로 다른 프레임에 인가되는 제1 게이트 신호 및 제2 게이트 신호를 포함하고, 상기 제1 게이트 신호의 파형은 상기 제2 게이트 신호의 파형과 다른
    표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 한 게이트선에 인가되는 게이트 신호는 상기 제1 시간을 주기로 바뀌는
    표시 장치.
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