KR102087967B1

KR102087967B1 - 액정 표시 장치 및 그 구동 방법

Info

Publication number: KR102087967B1
Application number: KR1020130090420A
Authority: KR
Inventors: 김아름; 진자경; 고준철; 김기근; 백윤기
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2020-04-16
Also published as: KR20150014772A; US20150035819A1; US9378695B2

Abstract

본 발명은 저주파 구동에 의해 소비 전력을 줄일 수 있으면서, 그러한 저주파 구동 시 발생하는 플리커가 인지되지 않게 하는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공한다. 액정 표시 장치는, 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인 및 복수의 화소를 포함하는 표시 패널; 상기 복수의 게이트 라인에 연결되어 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부; 상기 복수의 데이터 라인에 연결되어 양의 데이터 전압과 음의 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부; 상기 게이트 구동부와 상기 데이터 구동부를 제어하며, 영상 데이터를 수신하는 신호 제어부; 및 눈 깜빡임을 감지하여 눈 깜박임 신호를 생성하고, 생성된 눈 깜박임 신호를 상기 신호 제어부로 전송하는 감지부;를 포함하며, 상기 신호 제어부는 상기 영상 데이터가 동영상을 표시하는 경우에는 동영상 주파수로, 상기 영상 데이터가 정지영상을 표시하는 경우에는 저주파수로 상기 데이터 구동부 및 상기 게이트 구동부를 구동시키고, 상기 신호 제어부는, 정지영상을 표시하는 경우, 상기 감지부로부터 수신하는 상기 눈 깜박임 신호에 응답하여 상기 복수의 화소를 리프레시 하도록 구동을 제어한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 구동 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판, 그 사이의 액정층, 표시판에 데이터 전압을 공급하기 위한 데이터 구동부, 표시판에 게이트 신호를 공급하기 위한 게이트 구동부, 데이터 구동부와 게이트 구동부를 제어하기 위한 신호 제어부 등을 포함한다. 액정 표시 장치는 또한 각 화소 전극에 연결되어 있는 스위칭 소자를 제어하여 화소 전극에 데이터 전압을 인가하기 위한 게이트 라인과 데이터 라인 등 다수의 신호선을 포함한다.

화소 전극은 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 데이터 전압을 인가받는다. 대향 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 화소 전극 및 대향 전극에 데이터 전압 및 공통 전압을 각각 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 영상을 표시할 수 있다.

액정 표시 장치는 외부의 그래픽 제어기로부터 입력 영상 신호를 수신하며, 입력 영상 신호는 각 화소의 휘도 정보를 담고 있고, 각 화소는 원하는 휘도 정보에 대응되는 데이터 전압을 인가받는다. 화소에 인가된 데이터 전압은 공통 전극에 인가되는 공통 전압과의 차이에 따라 화소 전압으로 나타나며, 화소 전압에 따라 각 화소는 영상 신호의 계조가 나타내는 휘도를 표시한다. 이때, 액정층에 한 방향의 전계가 오랫동안 인가됨으로써 발생하는 열화 현상을 방지하기 위하여 프레임 별로, 행 별로, 열 별로 또는 화소 별로 기준이 되는 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시킨다. 또한, 표시 화면의 세로줄과 같은 얼룩이 생기는 것을 방지하기 위해 이웃하는 화소가 나타내는 화소 전압의 극성을 달리하기도 한다.

액정 표시 장치는 액정의 특성상 화소 전압의 극성이 음에서 양으로 변하는 라이징(rising)과 양에서 음으로 변하는 폴링(falling) 간에 응답 특성이 다르다. 즉, 일반적인 액정 구동 시 라이징 속도가 폴링 속도보다 느리고, 이러한 응답 속도의 차이는 휘도에 있어 변화를 유발한다.

응답 속도에 따른 변화는 높은 주파수로 액정 표시 장치를 구동시킬 경우에는 거의 문제되지 않지만, 저주파수로 구동시킬 때에는 휘도의 차이가 시각적으로 인식될 수 있다. TCSF(temporal contrast sensitivity function)을 참조하면, 특히 10 Hz 이하의 저주파 구동 시 실제 휘도 변화가 작을지라도 휘도 변화가 큰 것처럼 인식되므로 플리커(flicker)가 시인될 수 있고, 이것은 표시 품질을 저하시킨다.

본 발명의 목적은 저주파 구동에 의해 소비 전력을 줄일 수 있으면서, 그러한 저주파 구동 시 발생하는 플리커가 인지되지 않게 하는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인 및 복수의 화소를 포함하는 표시 패널; 상기 복수의 게이트 라인에 연결되어 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부; 상기 복수의 데이터 라인에 연결되어 양의 데이터 전압과 음의 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부; 상기 게이트 구동부와 상기 데이터 구동부를 제어하며, 영상 데이터를 수신하는 신호 제어부; 및 눈 깜빡임을 감지하여 눈 깜박임 신호를 생성하고, 생성된 눈 깜박임 신호를 상기 신호 제어부로 전송하는 감지부;를 포함하며, 상기 신호 제어부는 상기 영상 데이터가 동영상을 표시하는 경우에는 동영상 주파수로, 상기 영상 데이터가 정지영상을 표시하는 경우에는 저주파수로 상기 데이터 구동부 및 상기 게이트 구동부를 구동시키고, 상기 신호 제어부는, 정지영상을 표시하는 경우, 상기 감지부로부터 수신하는 상기 눈 깜박임 신호에 응답하여 상기 복수의 화소를 리프레시 하도록 구동을 제어한다.

상기 복수의 화소를 리프레시 하도록 구동을 제어하는 것은 상기 눈 깜박임 신호에 동기화된 주사 시작 신호(STV)를 생성하는 것을 포함할 수 있다.

상기 신호 제어부는 데이터 인에이블 신호를 상기 눈 깜박임 신호에 동기화된 상기 주사 시작 신호(STV)에 동기화시킬 수 있다.

상기 주사 시작 신호(STV)에 따라 각각의 화소에 극성이 반전된 데이터 전압이 인가될 수 있다.

상기 눈 깜박임 신호에 동기화된 주사 시작 신호(STV)는 눈 깜박임 인에이블 신호(BE)에 의해 그 생성이 제어될 수 있다.

상기 눈 깜박임 신호의 주기가 상기 표시 패널의 최저 구동 주파수에 의해 결정되는 주기보다 길 경우, 상기 신호 제어부는 눈 깜박임 신호를 수신하지 않더라도 주사 시작 신호(STV)를 생성할 수 있다.

상기 신호 제어부는 상기 표시 패널의 최저 구동 주파수에 동기화된 주사 시작 신호(STV)를 생성할 수 있다.

상기 눈 깜박임 신호의 주기가 상기 표시 패널의 최저 구동 주파수에 의해 결정되는 주기보다 길 경우, 상기 신호 제어부는 상기 눈 깜박임 신호의 수신 시 저하된 화소 전압을 고려한 보상 룩업 테이블을 사용하여 구동을 제어할 수 있다.

상기 신호 제어부는 상기 눈 깜박임 신호의 수신 시 정상 구동 주파수의 주사 시작 신호(STV)을 생성할 수 있다.

상기 감지부는 눈꺼풀의 움직임에 기초하여 눈 깜빡임을 감지할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 액정 표시 장치를 구동하는 방법은, 신호 제어부가 외부로부터 영상 데이터를 수신하는 단계; 상기 신호 제어부는 상기 영상 데이터가 동영상인지 정지영상인지 구분하는 단계; 상기 신호 제어부는 상기 영상 데이터가 동영상인 경우에는 동영상 주파수로 동영상을 표시하고 상기 영상 데이터가 정지영상인 경우에는 저주파수로 정지영상을 표시하도록 게이트 구동부 및 데이터 구동부를 제어하는 단계; 감지부가 눈 깜빡임을 감지하여 눈 깜박임 신호를 생성하고, 생성된 눈 깜박임 신호를 상기 신호 제어부로 전송하는 단계; 및 정지영상을 표시하는 경우, 상기 신호 제어부는 상기 감지부로부터 수신하는 상기 눈 깜박임 신호에 응답하여 상기 복수의 화소를 리프레시 하도록 구동을 제어하는 단계;를 포함한다.

상기 복수의 화소를 리프레시 하도록 구동을 제어하는 단계는 상기 눈 깜박임 신호에 동기화된 주사 시작 신호(STV)를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 감지부는 정지영상을 표시하는 경우에만 눈 깜박임 신호를 생성하도록 설정될 수 있다.

본 발명에 따라서, 사람이 눈을 깜박이는 시간에 맞춰 표시 패널을 리프레시 하므로, 패널을 리프레시 하는 순간에 나타날 수 있는 플리커가 인지되지 않는다. 따라서 저주파 구동이 가능한 주파수 범위와 계조를 확장할 수 있고, 이에 따라 표시 장치의 소비 전력을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 한 화소의 등가 회로도이다.
도 3은 화소에 충전되는 전압의 변화와 이로 인해 발생하는 전체 휘도에 있어 변화를 나타낸 도면이다.
도 4는 저주파 구동 시 타이밍에 따른 신호와 휘도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 구동 시 타이밍에 따른 신호와 휘도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 일 실시예에 따라 저주파 구동 시 눈 깜박임에 따라 신호를 제어하는 것을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 구동 시 타이밍에 따른 신호와 휘도의 관계 및 보상 제어 신호를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 저주파 구동 시 눈 깜박임 간격이 길어질 경우 신호를 보상 제어하는 것을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 도 8에 도시되는 보상 제어 시 사용되는 룩업 테이블의 예를 나타낸다.

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.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1과 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 한 화소의 등가 회로도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 액정 표시 장치(1)는 영상을 표시하는 액정 표시 패널(300), 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 신호 제어부(600) 및 눈 깜박임 감지부(700)를 포함한다. 상기 눈 깜박임 감지부(700)는 액정 표시 장치(1)의 외부에 위치할 수도 있다. 도 1에는 액정 표시 장치(1)의 외부에 위치하는 그래픽 처리부(GPU)(10)가 또한 도시되어 있다.

그래픽 처리부(10)는 액정 표시 장치(1)에서 표시할 영상에 대한 데이터인 입력 데이터와 해당 영상이 정지영상인지 동영상인지를 구분할 수 있는 구분 신호인 패널 셀프 리프레시(panel self-refresh)(PSR) 신호를 제공할 수 있다. 그래픽 처리부(10)로부터 입력 데이터 및 PSR 신호를 인가받은 액정 표시 장치(1)는 입력 데이터에 따른 영상을 표시하는 동작을 한다. 이때, PSR 신호에 기초하여 정지영상으로 판명된 경우에 액정 표시 장치(1)는 스스로 기존 프레임의 영상을 다시 표시하도록 할 수 있다.

이하에서는 액정 표시 장치(1)의 각 부분에 대하여 도 1과 도 2를 교차 참고하면서 상세하게 살펴본다.

액정 표시 패널(300)은 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 개재된 액정층(3)을 포함한다. 액정 표시 패널(300)은 복수의 게이트 라인(G1-Gn)과 복수의 데이터 라인(D1-Dm)을 포함한다. 복수의 게이트 라인(G1-Gn)은 대략 가로 방향으로 연장되어 있으며, 복수의 데이터 라인(D1-Dm)은 복수의 게이트 라인(G1-Gn)과 절연되어 교차하면서 대략 세로 방향으로 연장되어 있다.

하나의 게이트 라인(G1-Gn) 및 하나의 데이터 라인(D1-Dm)은 하나의 화소(PX)와 연결되어 있다. 이러한 화소(PX)는 매트릭스 형태로 배열되어 있으며, 각각의 화소(PX)는 박막 트랜지스터(Q), 액정 커패시터(Clc) 및 유지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터(Q)의 제어 단자는 하나의 게이트 라인(G1-Gn)에 연결되고, 박막 트랜지스터(Q)의 입력 단자는 하나의 데이터 라인(D1-Dm)에 연결되며, 박막 트랜지스터(Q)의 출력 단자는 액정 커패시터(Clc)의 일측 단자인 화소 전극(191) 및 유지 커패시터(Cst)의 일측 단자에 연결될 수 있다. 액정 커패시터(Clc)의 타측 단자는 공통 전극(270)에 연결되며, 유지 커패시터(Cst)의 타측 단자는 유지 전압을 인가받을 수 있다.

실시예에 따라서는, 전기장 생성 전극인 화소 전극(191)과 공통 전극(270)이 모두 하부 표시판(100)에 위치하도록 형성될 수 있다.

실시예에 따라서는, 한 행의 화소(PX)는 그 위 및 아래에 위치하는 한 쌍의 게이트 라인에 번갈아 가면서 연결되어 있을 수 있다. 즉, 게이트 라인(G1-Gn) 중 하나는 상측에 위치한 화소와 하측에 위치한 화소를 번갈아 가면서 연결된 구조를 가질 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면 하나의 화소 행에 속하는 홀수 번째 화소과 짝수 번째 화소는 서로 다른 게이트 라인에 연결될 수 있다. 이때, 데이터 라인(D1-Dm) 각각은 하나의 열을 따라 위치하는 화소와 연결된다.

신호 제어부(600)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터, PSR 신호 및 이의 제어 신호, 예를 들어, 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록 신호(MCLK) 등에 응답하여 액정 표시 패널(300)의 동작 조건에 적합하게 처리한 후, 영상 데이터(DAT), 게이트 제어 신호(CONT1), 데이터 제어 신호(CONT2) 및 클록 신호를 생성하여 출력한다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(start pulse vertical signal)(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 생성의 기준이 되는 클록 신호(clock pulse vertical signal)(CPV)를 포함한다. 주사 시작 신호(STV)의 출력 주기는 1 프레임(또는 리프레시 레이트(refresh rate))과 일치한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(output enable signal)(OE)를 더 포함할 수 있다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소에 대한 영상 데이터(DAT)의 전송 시작을 지시하는 수평 시작 신호(start pulse horizontal signal)(STH), 데이터 라인(D1-Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(TP), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.

신호 제어부(600)는 게이트 제어 신호(CONT1)와 데이터 제어 신호(CONT2)를 사용하여 게이트 구동부(400)와 데이터 구동부(500)가 액정 표시 패널(300)에서 정지영상과 동영상을 각각 정지영상 주파수와 동영상 주파수로 표시하도록 할 수 있다. 여기서, 연속하는 복수의 프레임이 동일한 영상 데이터를 가지고 있으면 정지영상을 표시하게 되고, 서로 다른 영상 데이터를 가지고 있으면 동영상을 표시하게 된다. 동영상인지 정지영상인지 여부는 PSR 신호를 통하여 신호 제어부(600)가 구분할 수 있다.

신호 제어부(600)는 정지영상을 표시할 때 영상을 표시하는 정지영상 주파수를 동영상을 표시할 때 영상을 표시하는 동영상 주파수보다 낮은 저주파수(정지영상 주파수)로 표시하도록 할 수 있다. 정지영상 주파수는 동영상 주파수의 2/3 이하의 값을 가질 수 있으며, 예컨대 10 Hz 이하, 더 낮게는 1 Hz 이하의 값을 수 있다.

액정 표시 패널(300)의 복수의 게이트 라인(G1-Gn)은 게이트 구동부(400)와 연결되어 있으며, 신호 제어부(600)로부터 인가된 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라서 게이트 온 전압(Von)이 순차적으로 인가되고, 게이트 온 전압(Von)이 인가되지 않는 구간에는 게이트 오프 전압(Voff)이 인가된다.

액정 표시 패널(300)의 복수의 데이터 라인(D1-Dm)은 데이터 구동부(500)와 연결되어 있으며, 데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터 데이터 제어 신호(CONT2) 및 영상 데이터(DAT)를 수신한다. 데이터 구동부(500)는 계조 전압 생성부(도시하지 않음)에서 생성된 계조 전압을 이용하여 영상 데이터(DAT)를 데이터 전압으로 변환하고 이를 데이터 라인(D1-Dm)으로 전송한다. 데이터 전압은 양의 극성의 데이터 전압과 음의 극성의 데이터 전압을 포함한다. 양의 극성의 데이터 전압과 음의 극성의 데이터 전압은 프레임, 그리고 행 및/또는 열을 기준으로 교대로 인가되어 반전 구동한다. 이러한 반전 구동은 동영상을 표시하거나 정지영상을 표시하거나 모두 적용된다.

눈 깜박임 감지부(700)는 사람의 눈을 모니터링 하고, 눈 깜박임이 있는 경우 이것을 감지하여 눈 깜박임 신호(BLK)를 생성하고, 눈 깜박임 신호(BLK)를 신호 제어부(600)로 전송한다. 사람의 눈을 모니터링 하는 것은 카메라 같은 모니터링 수단에 의해 수행될 수 있고, 이러한 모니터링 수단은 감지부(700) 내에 또는 외부에 위치할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 눈 깜박임 감지부(700)는 액정 표시 장치(1)의 내부에 위치하는 것으로 설명되지만, 실시예에 따라서는 액정 표시 장치(1)의 외부에 위치할 수도 있다.

수직 동기 신호(Vsync)에 동기화된 주사 시작 신호(STV)를 생성하여 출력하는 신호 제어부(600)는, 상기 눈 깜박임 신호(BLK)를 수신하는 경우, 상기 눈 깜박임 신호(BLK)에 동기화된 주사 시작 신호(STV)를 생성하여 출력한다. 이에 의해 눈 깜박이는 사이에 데이터 전압이 각 화소에 인가되어 각 화소가 재충전(리프레시) 된다

본 실시예에서, 상기 신호 제어부(600)가 눈 깜박임 신호(BLK)에 응답하여 주사 시작 신호(STV)를 생성 및 출력하는 것은 정지영상을 표시하는 경우 즉, 저주파 구동하는 경우이다. 또한, 정지영상을 표시할 때 눈 깜박임 신호(BLK)가 없는 구간에서도 신호 제어부(600)의 제어에 의해 리프레시 될 수도 있다.

도 3은 화소에 충전되는 전압의 변화와 인해 발생하는 전체 휘도에 있어 변화를 나타낸 도면이다.

양의 데이터 전압으로 충전된 화소가 주사 시작 신호(STV)에 따라 데이터 인에이블 신호(DE)에 응답하여 음의 데이터 전압으로 충전되는 속도와, 음의 데이터 전압으로 충전된 화소가 주사 시작 신호(STV)에 따라 데이터 인에이블 신호(DE)에 응답하여 양의 데이터 전압으로 충전되는 속도에는 차이가 있다. 즉, 화소 전압의 극성이 양에서 음으로 변하는 폴링(falling) 응답 속도보다 화소 전압의 극성이 음에서 양으로 변하는 라이징(rising) 응답 속도가 느리다. 이러한 응답 속도 차이는 전체 휘도에 있어서, 도 3의 하단에 도시된 바와 같이, 라이징과 폴링이 일어나는 구간에서 다른 구간보다 휘도가 떨어진 후 다른 구간과 동일한 수준까지 증가하는 휘도 변화를 일으킨다. 이러한 휘도 변화는 특히 정지영상 주파수가 10 Hz 이하인 저주파인 경우 휘도가 크게 변한 것처럼 시각적으로 인식되어 플리커로 시인될 수 있고, 그 주파수가 작아질수록 그러한 가능성은 커진다.

도 4는 저주파 구동 시 타이밍에 따른 신호와 휘도의 관계를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 구동 시 타이밍에 따른 신호와 휘도의 관계를 나타낸 도면이다.

도 4와 도 1을 교차 참조하여 설명하면, 신호 제어부(600)가 입력된 PSR 신호에 기초하여 표시될 영상이 정지영상으로 판단하면, 정지영상 주파수 예컨대 1 Hz로 정지영상을 표시하기 위해, 주사 시작 신호(STV)와 데이터 인에이블 신호(DE)는 정지영상 주파수에 맞게 그 주기가 변경된다. 액정 표시 패널(300)은 계속 동일한 화면을 표시하게 되며, 예컨대 1 Hz의 일정한 주기로 리프레시 된다. 액정 표시 장치(1)는 구동 주파수가 작을수록 소비 전력이 감소하므로, 정지영상 주파수로 정지영상을 표시하면 소비 전력을 줄일 수 있다.

그러나 앞에서도 설명한 바와 같이, 주사 시작 신호(STV)에 따라서 화소에 극성이 다른 데이터 전압이 인가되면 극성에 따른 응답 속도의 비대칭성으로 인해 순간적으로 출력 휘도가 변동된다. 이러한 출력 휘도의 변동 부분은 예컨대 1 Hz의 정지영상 주파수로 구동 시 1초마다 나타나게 되므로 시인될 수 있다. 더욱이 사람의 인지 특성상 이러한 변동 부분은 시인이 잘되므로, 출력 휘도의 변동보다도 더 크게 인지된다 (특히, 도 4에서 출력 휘도와 인지 휘도의 변동 부분 참조).

도 5를 참조하면, 도 4와 마찬가지로 역시 정지영상을 표현하는 저주파 구동에 대해서 도시되어 있지만, 주사 시작 신호(STV)와 데이터 인에이블 신호(DE)가 수직 동기 신호(Vsync)에 동기화되어 있지 않고 눈 깜박임 신호(BLK)에 동기화되어 있는 것을 볼 수 있다. 도 5는 또한 EYE, BE, BLK로 표시된 신호가 추가되어 있다.

맨 위의 EYE는 사용자의 눈의 상태에 관한 신호이다. 선(line)의 플랫한 영역은 눈꺼풀이 열린 상태, 따라서 눈을 뜨고 있는 기간을 나타내고, V자 영역은 눈꺼풀이 거의 닫히기 시작하여 완전히 닫혔다가 약간 열린 상태까지의 기간 즉, 눈을 감기 시작했다가 완전히 감은 후 눈을 뜨기 시작할 때까지의 기간을 나타낸다.

눈 깜박임 감지부(700)는 눈 상태 신호(EYE)를 감지하여 눈 깜박임 신호(BLK)를 생성하고, 이것을 입력받는 제어부(600)는 눈 깜박임 신호(BLK)에 동기화된 주사 시작 신호(STV)를 발생시킨다. 제어부(600)는 또한 데이터 인에이블 신호(DE)를 눈 깜박임 신호(BLK)(또는 주사 시작 신호(STV))에 동기화시킨다. 따라서 각각의 화소에는 사용자가 눈을 깜박이는 순간에 데이터 전압이 인가되어 리프레시 된다.

주사 시작 신호(STV)의 주기와 동일한 상기 리프레시 주기는 예컨대 1 Hz와 같이 일정하지 않고 사용자가 눈을 깜박이는 것에 따라 가변한다. 사람이 눈을 너무 자주 깜박이지 않는다면 보통은 리프레시 주기는 1초(1 Hz)보다 긴 주기에서 가변할 것이다.

리프레시 되는 순간, 데이터 전압의 극성에 따른 화소 충전의 라이징과 폴링 특성의 비대칭성으로 인해, 출력 휘도의 변동이 나타난다. 눈을 뜨고 있다면 도 4에서와 마찬가지로 출력 휘도의 변동을 플리커로서 인지하게 되겠지만, 그러한 출력 휘도의 변동이 나타나는 순간에 눈을 감고 있기 때문에 출력 휘도의 변동을 전혀 알아차리지 못하게 된다. 따라서 플리커가 발생하더라도 사용자는 플리커를 인지하지 못한다. 도 5에서, 출력 휘도가 변동하는 부분에 대응하는 인지 휘도 부분을 사용자가 인지하지 못하게 되는 부분임을 나타내기 위해 점선 사각형으로 표시하였다.

도 5에서 BE는 눈 깜박임 인에이블 신호로서, 주사 시작 신호(STV)를 눈 깜박임 신호(BLK)에 동기화하여 생성할지 여부를 제어하는 신호이다. 예컨대, 눈 깜박임 인에이블 신호(BE)의 하이 구간에서만 신호 제어부(600)는 눈 깜박임 신호(BLK)에 동기화된 주사 시작 신호(STV)를 생성할 수 있다. 눈 깜박임 인에이블 신호(BE)는 사용자가 복수인 경우에 특히 유용하다. 저주파 구동 시, 어느 한 사용자의 눈 깜박임에 따라 주사 시작 신호(STV)를 생성하면, 리프래시 주기가 길어진 만큼 다른 사용자에게는 플리커가 더 크게 인될 수 있기 때문에, 복수의 사용자가 동시에 사용할 경우에는 눈 깜박임 인에이블 신호(BE)가 로우 값으로 설정되는 것이 바람직하다.

실시예에 따라서는, 눈 깜박임 인에이블 신호(BE)는 눈 깜박임 신호(BLK)의 생성 여부를 제어할 수 있다. 주사 시작 신호(STV)가 눈 깜박임 신호(BLK)에 동기화되어 생성되는 것은 눈 깜박임 신호(BLK)가 신호 제어부(600)에 입력되는 경우이므로, 눈 깜박임 신호(BLK) 자체가 생성되지 않으면, 신호 제어부(600)는 수직 동기 신호(Vsync)에 동기화된 주사 시작 신호(STV)를 생성할 것이다.

눈 깜박임 인에이블 신호(BE)는 저주파 구동 시 하이 값을 가지도록 설정될 수 있고, 그러한 설정은 사용자에 의해 또는 신호 제어부에 의해 변경될 수도 있다.

도 6은 본 발명에 일 실시예에 따라 저주파 구동 시 눈 깜박임에 따라 신호를 제어하는 것을 설명하기 위한 순서도이다.

우선 눈 깜박임 감지부(700)는 사용자의 눈 깜박임을 모니터링 하여 눈꺼풀이 움직이는지 여부를 감지한다. 예컨대 눈꺼풀이 동공의 약 1/2을 가리도록 내려온 경우, 눈꺼풀이 움직이는 것을 감지한 것으로 설정될 수 있다. 눈꺼풀이 움직이는 것으로 감지한 경우, 눈 깜박임 감지부(700)는 일정 시간이 흐른 후 눈을 감으려고 하는지 여부를 감지한다. 예컨대 눈꺼풀이 동공의 약 2/3 이상을 가리도록 내려온 경우, 눈을 감으려고 하는 것을 감지한 것으로 설정될 수 있다.

여기서 눈꺼풀이 움직이는 것을 감지하는 것과 눈을 감으려고 하는지를 감지하는 단계 사이에는 일정 시간이 존재하는데, 눈꺼풀이 예컨대 동공의 약 1/2 위치에서 약 2/3 위치까지 내려오는 데는 짧지만 시간이 존재하기 때문이다. 일정 시간은 눈을 감는 속도를 고려하여 설정될 수 있는데, 예컨대 눈을 감는 시간의 약 1/6 정도로 설정될 수 있고, 그러한 시간은 타이머 1에 의해 카운트될 수 있다.

눈을 감으려고 하는 것으로 감지된 경우, 액정 표시 장치는 눈 깜박임 모드에서 구동될 수 있다. 이때 눈 깜박임 감지부(700)는 눈 깜박임 신호(BLK)를 생성하고, 눈 깜박임 신호(BLK)에 응답하여 제어부(600)는 주사 시작 신호(STV)의 생성 주기를 변경하게 된다.

눈꺼풀의 모양, 크기, 눈을 떴을 때 눈꺼풀이 동공을 가리는 정도, 눈을 깜박이는 속도 등이 사람마다 다르기 때문에, 눈꺼풀의 위치와 눈꺼풀의 이동 속도에 기초한 눈 깜박임 감지는 사용자에 따라 개인화된(personalized) 데이터베이스를 이용하여 수행되는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 구동 시 타이밍에 따른 신호와 휘도의 관계 및 보상 제어를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 저주파 구동 시 눈 깜박임 간격이 길어질 경우 신호를 보상 제어하는 것을 설명하기 위한 순서도이고, 도 9는 도 8에 도시되는 보상 제어 시 사용되는 룩업 테이블의 예를 나타낸다.

통상적인 눈 깜박임이 있는 경우 도 5 및 도 6을 참조하여 전술한 바와 같이, 눈 깜박임 신호(BLK)에 동기화된 주사 시작 신호(STV)를 생성함으로써 리프레시를 수행할 수 있다. 그러나 만약 사용자의 눈 깜박임 횟수가 표시 패널의 최저 구동 주파수보다 작을 경우 (달리 표현하면, 눈 깜박임 주기가 1/(표시 패널의 최저 구동 주파수)보다 큰 경우), 눈 깜박임 신호(BLK)에 동기화된 주사 시작 신호(STV)에 따라 리프레시 하게 되면 화소가 재충전되는 주기가 길어지게 될 것이므로, 리프레시 전후에 적지 않은 휘도 차이가 존재할 수 있다. 참고로, 표시 패널의 최저 구동 주파수는 표시 패널의 전압 유지율(voltage hold ratio)에 의해 결정될 수 있다.

리프레시 되는 동안 즉, 휘도가 변화하고 있는 동안에는 사용자가 눈을 감고 있기 때문에 플리커를 인지하지 못하지만, 눈을 감기 직전과 눈을 뜬 직후의 휘도 차이가 크기 때문에 사용자는 눈을 뜨는 순간 그러한 휘도 차이를 플리커로서 인지하게 된다 (도 7의 상부 타이밍도(a)에서 세 번째 리프레시 참조).

따라서 표시 패널의 최저 구동 주파수에 의해 결정되는 기간 내에 눈 깜박임 신호(BLK)가 생성되지 않을 경우, 보상 인에이블 신호(CE)가 주사 시작 신호(STV)를 제어하는데 관여하도록 설정될 수 있다.

도 7의 하부 타이밍도(b)와 도 8을 교차 참조하면, 정지영상을 눈 깜빡임 신호(BLK)에 맞춰 눈 깜박임 모드로 리프레시 하다가, 눈 깜박임 신호(BLK)가 표시 패널의 최저 구동 주파수에 의해 결정되는 기간이 종료할 때까지 입력되지 않으면, 보상 인에이블 신호(CE)가 하이 값으로 변하고 보상 모드가 시작된다. 최저 구동 주파수에 의해 결정되는 기간의 경과는 타이머 2에 의해 카운트될 수 있다.

보상 모드 구간에서는 눈 깜박임 신호(BLK)의 입력 시 신호 제어부(600)는 정상 구동 주파수(예컨대 10 Hz 같은 정지영상 주파수 또는 60 Hz 같은 동영상 주파수)의 주사 시작 신호(STV)를 생성할 수 있다. 이때, 화소에는 리프리시 직전 낮아진 휘도를 고려하여, 낮아진 휘도와 동일하거나 거의 동일한 휘도를 나타낼 수 있는 데이터 전압이 인가되다가 단계적으로 계조값을 높여가는 데이터 전압이 인가될 수 있다. 계조값을 점점 높여가는 데이터 전압을 인가하기 위해서 별도의 룩업 테이블이 사용될 수 있다.

예컨대 어떤 화소가 254 계조값으로 정지영상을 표시하다가 휘도가 점점 낮아져 리프레시 직전에 249 계조값의 휘도를 나타내는 경우, 보상 모드에서 첫 번째 프레임에서는 해당 화소에 249 계조값의 데이터 전압이 인가되고, 두 번째 프레임에서는 250 계조값의 데이터 전압이 인가되고, 점점 계조값을 단계적으로 높여가다가, 다섯 번째 프레임에서는 정상 계조값인 254 계조값이 인가되는 식으로 구동될 수 있다.

도 9는 위와 같이 보상 데이터 전압을 단계적으로 인가하기 위해 사용될 수 있는 룩업 테이블을 예시한다. 정상 계조값과 첫 번째 프레임의 계조값의 차이는 표시 패널의 최저 구동 주파수에 의해 결정되는 기간의 종료 시점과 다음 리프레시 시점 간의 차이에 따라 보정될 수 있다.

보상 모드가 종료하면 다시 눈 깜박임 모드가 시작되도록 설정될 수 있다.

한편, 사용자가 눈을 계속 감고 있는 상태가 고려될 수 있다. 눈 깜박임 감지부(700)는 눈꺼풀이 완전히 닫힌 후 일정 시간이 흐른 후에도 눈꺼풀이 열리지 않는 경우 눈 감음 신호를 생성할 수 있고, 제어부(600)는 눈 감음 신호를 입력받아 소비 전력을 줄이기 위한 방식으로 구동을 제어할 수 있다. 그러한 구동 제어로는 예컨대, 전술한 눈 깜박임 모드에서와 같이 주사 시작 신호(STV)를 생성하거나, 표시 패널의 최저 구동 주파수 주기로 주사 시작 신호(STV)를 생성하는 것일 수 있다. 다른 한편으로는, 백라이트 같은 광원을 오프시키도록 제어하는 것일 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 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

1: 액정 표시 장치 10: 그래픽 처리부
300: 액정 표시 패널 400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부 600: 신호 제어부
700: 눈 깜박임 감지부

Claims

복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인 및 복수의 화소를 포함하는 표시 패널;
상기 복수의 게이트 라인에 연결되어 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부;
상기 복수의 데이터 라인에 연결되어 양의 데이터 전압과 음의 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부;
상기 게이트 구동부와 상기 데이터 구동부를 제어하며, 영상 데이터를 수신하는 신호 제어부; 및
눈 깜빡임을 감지하여 눈 깜박임 신호를 생성하고, 생성된 눈 깜박임 신호를 상기 신호 제어부로 전송하는 감지부;를 포함하며,
상기 신호 제어부는 상기 영상 데이터가 동영상을 표시하는 경우에는 동영상 주파수로, 상기 영상 데이터가 정지영상을 표시하는 경우에는 저주파수로 상기 데이터 구동부 및 상기 게이트 구동부를 구동시키고,
상기 신호 제어부는, 정지영상을 표시하는 경우, 상기 감지부로부터 수신하는 상기 눈 깜박임 신호에 응답하여 상기 복수의 화소를 리프레시 하도록 구동을 제어하며,
상기 리프레시는 표시되는 상기 정지영상과 동일한 영상을 다시 표시하도록, 상기 복수의 화소에 상기 게이트 온 전압이 인가되었을 때, 상기 정지영상에 대응하는 상기 양의 데이터 전압 또는 상기 음의 데이터 전압을 전달하는 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 복수의 화소를 리프레시 하도록 구동을 제어하는 것은 상기 눈 깜박임 신호에 동기화된 주사 시작 신호(STV)를 생성하는 것을 포함하는 액정 표시 장치.
제2항에서,
상기 신호 제어부는 데이터 인에이블 신호를 상기 눈 깜박임 신호에 동기화된 상기 주사 시작 신호(STV)에 동기화시키는 액정 표시 장치.
제2항에서,
상기 주사 시작 신호(STV)에 따라 각각의 화소에 극성이 반전된 데이터 전압이 인가되는 액정 표시 장치.
제2항에서,
상기 눈 깜박임 신호에 동기화된 주사 시작 신호(STV)는 눈 깜박임 인에이블 신호(BE)에 의해 그 생성이 제어되는 액정 표시 장치.
제2항에서,
상기 눈 깜박임 신호의 주기가 상기 표시 패널의 최저 구동 주파수에 의해 결정되는 주기보다 길 경우, 상기 신호 제어부는 눈 깜박임 신호를 수신하지 않더라도 주사 시작 신호(STV)를 생성하는 액정 표시 장치.
제6항에서,
상기 신호 제어부는 상기 표시 패널의 최저 구동 주파수에 동기화된 주사 시작 신호(STV)를 생성하는 액정 표시 장치.
제2항에서,
상기 눈 깜박임 신호의 주기가 상기 표시 패널의 최저 구동 주파수에 의해 결정되는 주기보다 길 경우, 상기 신호 제어부는, 상기 눈 깜박임 신호의 수신 시, 저하된 화소 전압을 고려한 보상 룩업 테이블을 사용하여 구동을 제어하는 액정 표시 장치.
제8항에서,
상기 신호 제어부는, 상기 눈 깜박임 신호의 수신 시, 정상 구동 주파수의 주사 시작 신호(STV)를 생성하는 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 감지부는 눈꺼풀의 움직임에 기초하여 눈 깜빡임을 감지하는 액정 표시 장치.
신호 제어부가 외부로부터 영상 데이터를 수신하는 단계;
상기 신호 제어부는 상기 영상 데이터가 동영상인지 정지영상인지 구분하는 단계;
상기 신호 제어부는 상기 영상 데이터가 동영상인 경우에는 동영상 주파수로 동영상을 표시하고 상기 영상 데이터가 정지영상인 경우에는 저주파수로 정지영상을 표시하도록 게이트 구동부 및 데이터 구동부를 제어하는 단계;
감지부가 눈 깜빡임을 감지하여 눈 깜박임 신호를 생성하고, 생성된 눈 깜박임 신호를 상기 신호 제어부로 전송하는 단계; 및
정지영상을 표시하는 경우, 상기 신호 제어부는 상기 감지부로부터 수신하는 상기 눈 깜박임 신호에 응답하여 복수의 화소를 리프레시 하도록 구동을 제어하는 단계;
를 포함하며,
상기 리프레시는 표시되는 상기 정지영상과 동일한 영상을 다시 상기 복수의 화소에 표시하도록 상기 신호 제어부가 상기 게이트 구동부 및 상기 데이터 구동부를 제어하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제11항에서,
상기 복수의 화소를 리프레시 하도록 구동을 제어하는 단계는 상기 눈 깜박임 신호에 동기화된 주사 시작 신호(STV)를 생성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제12항에서,
상기 신호 제어부는 데이터 인에이블 신호를 상기 눈 깜박임 신호에 동기화된 상기 주사 시작 신호(STV)에 동기화시키는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제12항에서,
상기 주사 시작 신호(STV)에 따라 각각의 화소에 극성이 반전된 데이터 전압이 인가되는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제12항에서,
상기 눈 깜박임 신호에 동기화된 주사 시작 신호(STV)는 눈 깜박임 인에이블 신호(BE)에 의해 그 생성이 제어되는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제12항에서,
상기 눈 깜박임 신호의 주기가 표시 패널의 최저 구동 주파수에 의해 결정되는 주기보다 길 경우, 상기 신호 제어부는 눈 깜박임 신호를 수신하지 않더라도 주사 시작 신호(STV)를 생성하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제16항에서,
상기 신호 제어부는 상기 표시 패널의 최저 구동 주파수에 동기화된 주사 시작 신호(STV)를 생성하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제12항에서,
상기 눈 깜박임 신호의 주기가 표시 패널의 최저 구동 주파수에 의해 결정되는 주기보다 길 경우, 상기 신호 제어부는, 상기 눈 깜박임 신호의 수신 시, 저하된 화소 전압을 고려한 보상 룩업 테이블을 사용하여 구동을 제어하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제18항에서,
상기 신호 제어부는 상기 눈 깜박임 신호의 수신 시 정상 구동 주파수의 주사 시작 신호(STV)을 생성하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제11항에서,
상기 감지부는 정지영상을 표시하는 경우에만 눈 깜박임 신호를 생성하는 액정 표시 장치의 구동 방법.