KR102286916B1 - 게이트 펄스 변조 장치와 이를 이용한 표시장치 - Google Patents

게이트 펄스 변조 장치와 이를 이용한 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 게이트 펄스 변조 장치와 이를 이용한 표시장치에 관한 것이다. 이 게이트 펄스 변조 장치는 입력 영상을 분석하여 1 프레임 영상의 최대 계조를 검출하는 판단부; 상기 최대 계조의 전압과 게이트 하이 전압 사이의 전위로 기준 전압을 발생하는 제1 전원부, 상기 최대 계조의 전압과 상기 기준 전압 사이에서 변조 전압을 발생하는 제2 전원부, 및 상기 게이트 펄스의 폴링 에지에서 상기 게이트 펄스의 전압을 상기 게이트 하이 전압으로부터 상기 변조 전압까지 낮춘 후에 상기 변조 전압으로부터 게이트 로우 전압으로 낮추는 제어부를 포함한다. 상기 게이트 하이 전압이 미리 설정된 전압으로 고정되고, 매 프레임 마다 상기 변조 전압이 상기 최대 계조의 전압 보다 높다. 상기 게이트 하이 전압이 미리 설정된 전압으로 고정되고, 매 프레임 마다 상기 변조 전압이 상기 최대 계조의 전압 보다 높다.

Description

게이트 펄스 변조 장치와 이를 이용한 표시장치{GATE PULSE MODULATION DEVICE AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 데이터 전압 보다 높은 변조 레벨로 게이트 펄스의 폴링 에지를 변조하는 게이트 펄스 변조 장치와 이를 이용한 표시장치에 관한 것이다.
평판 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 유기 발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display, 이하 "OLED 표시장치"라 함), 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display Device: EPD) 등이 있다.
액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)를 이용하여 동영상을 표시하고 있다.
액정표시장치는 표시패널, 표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛, 표시패널의 데이터 라인들에 데이터 전압을 공급하기 위한 소스 드라이브 집적회로(Integrated Circuit, 이하 "IC"라 함), 표시패널의 게이트 라인들(또는 스캔라인들)에 게이트 펄스(또는 스캔펄스)를 공급하기 위한 게이트 드라이브 IC, 및 상기 IC들을 제어하는 제어회로, 백라이트 유닛의 광원을 구동하기 위한 광원 구동회로 등을 구비한다.
액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치에서 액정셀의 전압(Vlc)은 도 1 및 도 2와 같이 킥백 전압(Kickback Voltage 또는 Feed Through Voltage, △Vp) 만큼 변동된다. 도 1에서 DATA는 데이터 신호, Vgate는 게이트 펄스의 전압이다. Vlc는 액정셀의 전압이다.
킥백 전압(△Vp)이 클수록 데이터 전압과 액정셀의 전압 사이의 차이가 커져 화질이 나빠진다. 킥백 전압(△Vp)은 수학식 1과 같이 TFT(Thin Film Transistor)의 기생 용량(Parasitic Capacitance)과 게이트 펄스의 전압에 영향을 받는다.
Figure 112014128673950-pat00001
여기서, 'Cgs'는 TFT의 게이트와 소스 간 간의 기생 용량이다. TFT의 게이트는 표시패널의 게이트 라인과 연결되고, TFT의 소스는 액정셀의 화소 전극에 연결된다. Clc는 액정셀의 용량(Capacitance)이고, Cst는 액정셀의 스토리지 커패시터의 용량이다. VGH는 게이트 펄스의 게이트 하이 전압(Gate High voltage)이고 TFT의 문턱 전압 보다 높은 전압으로 설정된다. VGL은 게이트 펄스의 로우 전압(Gate Low voltage)이고, TFT의 문턱 전압 보다 낮은 전압으로 설정된다.
킥백 전압(△Vp)이 크면 액정셀의 화소 전극에 인가되는 전압이 변동되어 영상이 깜빡이는 플리커(flicker) 현상이 보일 수 있다. 킥백 전압(△Vp)을 줄이기 위하여, 게이트 펄스의 폴링 에지(falling edge)에서 게이트 하이 전압(VGH)을 변조하는 게이트 펄스 변조(Gate Pulse Modulation, GPM) 기술이 적용되고 있다. 도 1에서 VGPM은 게이트 펄스의 폴링 에지에서 VGH와 VGL 사이에서 게이트 펄스의 전압이 1차로 낮아지는 변조 레벨(이하 "GPM 레벨"이라 함)의 전압이다.
GPM 기술은 GPM 레벨에 따라 킥백 전압(△Vp)를 더 크게 할 수 있다. 예를 들어, 도 2와 같이 입력 영상의 데이터 신호 전압(또는 소스 전압(source voltage)) 이하이면 킥백 전압(△Vp)이 더 커져 플리커가 보일 수 있고 픽셀의 전압 충전량이 낮아진다.
본 발명은 최대 데이터 전압 보다 높은 변조 레벨로 게이트 펄스를 변조하여 어떠한 데이터 전압에서도 킥백 전압(△Vp)을 감소할 수 있는 게이트 펄스 변조 장치와 이를 이용한 표시장치를 제공한다.
본 발명의 게이트 펄스 변조 장치는 입력 영상을 분석하여 1 프레임 영상의 최대 계조를 검출하는 판단부; 상기 최대 계조의 전압과 게이트 하이 전압 사이의 전위로 기준 전압을 발생하는 제1 전원부, 상기 최대 계조의 전압과 상기 기준 전압 사이에서 변조 전압을 발생하는 제2 전원부, 및 상기 게이트 펄스의 폴링 에지에서 상기 게이트 펄스의 전압을 상기 게이트 하이 전압으로부터 상기 변조 전압까지 낮춘 후에 상기 변조 전압으로부터 게이트 로우 전압으로 낮추는 제어부를 포함한다.
본 발명의 표시장치는 상기 게이트 펄스 변조 장치를 포함한다.
상기 게이트 하이 전압이 미리 설정된 전압으로 고정되고, 매 프레임 마다 상기 변조 전압이 상기 최대 계조의 전압 보다 높다.
본 발명은 입력 영상 데이터를 분석하여 매 프레임 마다 최대 계조 전압 보다 높은 전압으로 변조 전압을 설정하여 GPM 기술로 게이트 펄스를 변조할 때 어떠한 데이터 전압에서도 킥백 전압(△Vp)을 감소할 수 있고 픽셀의 충전양 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 GPM 기술에 따라 변조된 게이트 펄스의 일 예를 보여 주는 파형도이다.
도 2는 변조 레벨이 데이터 전압 보다 낮을 때 △Vp가 낮아지는 실험 결과를 보여 주는 파형도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 4는 액정표시장치의 픽셀을 보여 주는 등가 회로도이다.
도 5는 OLED 표시장치의 픽셀을 보여 주는 등가 회로도이다.
도 6은 본 발명의 표시장치가 모바일 기기에 적용된 예를 보여 주는 도면이다.
도 7은 GPM 전압을 발생하는 회로의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 8은 GPM 제어부의 일 예를 보여 주는 회로도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 형태의 게이트 펄스를 보여 주는 파형도이다.
이하의 실시예는 액정표시장치(LCD)를 중심으로 설명되지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다. 예컨대, 본 발명에서 제안하는 GPM 기술은 OLED 표시장치 등 다른 표시장치에도 적용 가능하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(100), 타이밍 콘트롤러(110), 데이터 구동부(102), 게이트 구동부(104), 제1 전원부(200), 제2 전원부(210), GPM 레벨 판단부(132), GPM 제어부(130) 등을 포함한다.
표시패널(100)은 두 장의 기판 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 표시패널(100)은 데이터 라인들(11)과 게이트 라인들(12)의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함한다. 픽셀들은 컬러 구현을 위하여 적색(Red : R), 녹색(Green : G) 및 청색(Blue : B)의 서브 픽셀들로 나뉘어진다. 서브 픽셀들 각각은 도 4와 같은 등가 회로로 표현될 수 있다. 전술한 바와 같이 본 발명은 OLED 표시장치에도 적용 가능하다. 도 5는 OLED 표시장치의 서브 픽셀을 보여 주는 등가 회로도이다. OLED 표시장치의 서브 픽셀은 스위치 TFT(SWTFT), 구동 TFT(DRTFT), OLED(Organic Light Emitting Diode), 스토리지 커패시터(Storage capacitor, Cst) 등을 포함한다.
표시패널(100)의 하부 기판에는 TFT 어레이가 형성된다. 서브 픽셀들 각각에는 데이터 라인들(11)과 게이트 라인들(12)의 교차부에 형성된 액정셀(Clc), 액정셀들의 화소 전극에 접속된 TFT, 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 액정셀들(Clc)은 TFT에 접속되어 화소 전극(1)과 공통 전극(2) 사이의 전계에 의해 구동된다. 표시패널(100)의 상부 기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등을 포함한 컬러 필터 어레이가 형성된다. 표시패널(100)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.
공통 전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소 전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다.
본 발명에서 적용 가능한 표시패널(100)은 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다. 본 발명의 액정표시장치는 투과형 액정표시장치, 반투과형 액정표시장치, 반사형 액정표시장치 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 투과형 액정표장치와 반투과형 액정표시장치에서는 백라이트 유닛이 필요하다. 백라이트 유닛은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(Timing controller, TCON)(110)는 호스트 시스템(Host system)(104)로부터 수신된 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 데이터 구동부(102)로 전송한다. 타이밍 콘트롤러(110)는 호스트 시스템(104)으로부터 입력 영상의 데이터와 동기되는 타이밍 신호를 수신한다. 타이밍 신호는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 클럭(CLK) 등을 포함한다. 타이밍 콘트롤러(110)는 타이밍 신호를 이용하여 데이터 구동부(102)와 게이트 구동부(104)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. 소스 타이밍 제어 신호는 데이터 구동부(102)에 전송되어 데이터 구동부(102)를 제어한다. 게이트 타이밍 제어 신호는 게이트 구동부(104)에 전송되어 게이트 구동부(104)를 제어한다.
소스 타이밍 제어 신호는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동부(102)에 내장된 시프트 레지스터의 스타트 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 데이터의 샘플링 타이밍을 제어한다. 극성제어신호(POL)는 데이터 구동부(102)로부터 출력되는 데이터 신호의 극성을 제어한다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 데이터 신호의 출력 타이밍과 차지 쉐어링 타이밍(Charge sharing timing)을 제어한다.
게이트 타이밍 제어신호(GDC)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 시프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 시프트 레지스터의 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 시프트 클럭(GSC)은 시프트 레지스터의 시프트 타이밍을 제어한다. 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 게이트 신호의 출력 타이밍을 정의한다.
호스트 시스템(104)은 텔레비젼 시스템, 홈 시어터 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 모바일 기기의 AP(Application Processor) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(104)은 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 표시패널(100)의 해상도에 맞게 스케일링(scaling)한다. 호스트 시스템(104)은 입력 영상의 디지털 비디오 데이터와 동기되는 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, CLK)을 타이밍 콘트롤러(110)로 전송한다.
데이터 구동부(102)는 타이밍 콘트롤러(110)로부터 수신된 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 발생한다. 데이터 구동부(102)는 감마기준전압(VGMA)를 분압하여 감마보상전압을 발생한다. 데이터 구동부(102)는 데이터 전압을 데이터 라인들(11)로 출력한다.
게이트 구동부(104)는 타이밍 콘트롤러(110)의 제어 하에 시프트 레지스터(shift register)를 이용하여 게이트 펄스를 순차적으로 시프트시키면서 그 게이트 펄스를 게이트 라인들(12)로 출력한다. 게이트 펄스의 전압은 VGH와 VGL 사이에서 스윙하고, 폴링 에지에서 입력 영상의 최대 계조 값에 따라 가변되는 GPM 전압 레벨(VGPM)로 변조될 수 있다. 게이트 구동부(104)의 시프트 레지스터는 GIP(Gate In Panel) 공정으로 표시패널(100)의 기판 상에 직접 형성되어 표시패널(100)에 내장될 수 있다. 이하에서, 표시패널(100)에 내장된 게이트 구동부(104)를 "GIP(Gate In Panel) 회로"로 칭한다. 본 발명의 게이트 구동부(104)는 GIP 회로에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다. 예컨대, 게이트구동부(104)의 시프트 레지스터와 레벨 쉬프터(level shifter)는 IC 칩 내에 함께 집적되어 표시패널의 기판에 접착될 수도 있다. 게이트 구동부(104)로부터 출력되는 게이트 펄스의 GPM 레벨은 GPM 레벨 판단부(132)와 GPM 제어부(130)에 의해 데이터 전압에 따라 가변된다.
본 발명은 입력 영상 데이터를 분석하여 매 프레임 마다 최대 계조 전압 보다 높은 전압으로 GPM 전압(VGPM)을 설정하여 GPM 기술로 게이트 펄스를 변조할 때 어떠한 데이터 전압에서도 킥백 전압(△Vp)을 감소할 수 있고 픽셀의 충전양 저하를 방지할 수 있다.
제1 전원부(200)는 입력 전압을 조정함으로써 제1 기준 전압(DDVDH), 제2 기준 전압(DDVDL), 및 GPM 기준 전압(GPMV)을 발생한다. 제1 전원부(200)는 GPM 레벨 판단부(132)로부터의 GPM 기준 레벨 데이터에 응답하여 1 프레임 입력 영상의 최대 계조에 따라 가변되는 GPM 기준 전압(GPMV)을 발생한다.
제2 전원부(210)는 제1 기준 전압(DDVDH)과 제2 기준 전압(DDVDL)을 이용하여 감마기준전압(VGMA), 게이트 하이 전압(VGH), 게이트 로우 전압(VGL) 등을 발생한다. 제1 기준 전압(DDVDH)과 제2 기준 전압(DDVDL) 사이에서 감마 기준 전압(VGMA)이 발생된다. 또한, 제2 전원부(210)는 도 7과 같은 아날로그 스위치 회로를 이용하여 GPM 전압(VGPM)을 발생한다.
제1 및 제2 전원부(200, 210)는 차지 펌프, 레귤레이터 등을 포함하는 직류-직류 변환기(DC-DC convertor)로 구현될 수 있다.
데이터 구동부(102)로부터 출력되는 최대 데이터 전압은 제1 기준 전압(DDVDH) 이하이고, 최소 데이터 전압은 제2 기준 전압(DDVDL) 이상의 전압이다. 모바일 기기의 예를 들면, VGH는 13V, VGL은 -11V, DDVDH는 5.5V, DDVDL은 -5.5V, GND는 0V로 설정된다.
제1 전원부(200)로부터 출력되는 GPM 기준 전압(GPMV)은 GPM 레벨 판단부(132)에 의해 선택된 전압으로 발생된다. 제1 전원부(200)는 모바일 기기에서 도 6과 같이 PMIC(Power Management IC)에 내장될 수 있다.
GPM 레벨 판단부(132)는 호스트 시스템(120)으로부터 수신되는 입력 영상을 매 프레임 마다 분석하여 그 결과에 따라 GPM 기준 전압(GPMV)의 레벨을 선택한다. GPM 레벨 판단부(132)는 선택된 GPM 레벨을 지시하는 GPM 기준 레벨 데이터를 제1 전원부(200)로 전송한다. GPM 레벨 판단부(132)는 매 프레임마다 입력 영상을 분석하여 1 프레임 영상의 최대 계조를 판단하고 그 최대 계조에 따라 매 프레임마다 GPM 기준 레벨 데이터를 갱신(update)한다. 따라서, GPM 기준 전압(GPMV)은 1 프레임 데이터의 최대 계조 전압에 따라 가변된다.
예를 들어, 풀 화이트 패턴(Full White Pattern)의 1 프레임 영상이 입력될 때 최대 계조 전압이 계조 255에 해당하는 5V라면, GPM 기준 전압(GPMV)은 5V ~ VGH 사이의 전압으로 선택된다. 풀 블랙 패턴(Full Black Pattern)의 1 프레임 영상이 입력될 때 최대 계조 전압이 계조 0에 해당하는 0.2V라면, GPM 기준 전압(GPMV)은 0.2V ~ VGH 사이의 전압으로 선택된다. 중간 계조 패턴의 1 프레임 영상이 입력될 때 최대 계조 전압이 계조 127에 해당하는 2.5V라면, GPM 기준 전압(GPMV)은 2.5V ~ VGH 사이의 전압으로 선택된다. 일반 이미지의 1 프레임 영상이 입력될 때 최대 계조 전압이 4V 라면, GPM 기준 전압(GPMV)은 4V ~ VGH 사이의 전압으로 선택된다. GPM 기준 전압(GPMV)은 1 프레임 영상의 최대 최대 계조의 전압 보다 높은 전압으로 발생되고, 그 최대 계조값에 비례하여 가변된다. 다시 말하여, GPM 기준 전압(GPMV)은 1 프레임 영상의 최대 계조 값이 높을 수록 높아진다. 게이트 펄스의 GPM 전압(VGPM)은 GPM 기준 전압(GPMV)과 1 프레임 영상의 최대 계조 전압 사이에서 결정된다. 따라서, GPM 기준 전압(GPMV)은 1 프레임 영상의 최대 계조 값에 비례하여 높아진다.
GPM 제어부(130)는 제2 전원부(210)로부터 VGH, VGPM, 및 VGL을 입력 받아 폴링 에지가 변조된 게이트 시프트 클럭을 발생한다. 변조된 게이트 시프트 클럭의 전압은 폴링 에지에서 VGH로부터 VGPM까지 떨어진 후에 VGL 까지 낮아진다. 게이트 구동부(104)로부터 출력되는 게이트 신호는 게이트 시프트 클럭과 같은 파형으로 발생된다. 따라서, 변조된 게이트 신호는 도 9와 같이 폴링 에지에서 VGH로부터 VGPM까지 떨어진 후에 VGL 까지 낮아진다.
도 6은 본 발명의 표시장치가 모바일 기기에 적용된 예를 보여 주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 모바일 기기는 표시패널(104), 드라이브 IC(DIC)(300), PMIC(200), AP(120) 등을 표함한다. 표시패널(104)의 기판에는 입력 영상의 재현되는 픽셀 어레이(AA)와, 픽셀 어레이(AA) 밖의 베젤 영역에 형성된 GIP 회로(104)를 포함한다.
AP(120)는 도 3에서 GPM 레벨 판단부(132)를 포함한다. 드라이브 IC(300)에는 도 3에서 타이밍 콘트롤러(110), 데이터 구동부(102), 게이트 구동부(104), 제2 전원부(210), GPM 제어부(130) 등을 포함한다.
AP(120)는 입력 영상의 최대 계조에 따라 선택된 GPM 기준 레벨 데이터를 I2C와 같은 직렬 데이터 통신을 통해 PMIC(200)로 전송한다. AP(120)는 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 인터페이스를 통해 입력 영상의 데이터를 드라이브 IC(300)로 전송한다. 또한, AP(120)는 MIPI 인터페이스를 통해 드라이브 IC(300)의 설정 데이터를 드라이브 IC(300)로 전송한다. 설정 데이터는 드라이브 IC의 초기화 설정을 위한 데이터와, 도 7에 도시된 스위치들(S1, S2, S3)을 온/오프시키는 스위치 제어 데이터를 포함한다.
PMIC(200)는 GPM 기준 레벨 데이터에 따라 GPM 기준 전압(GPMV)을 발생하고, 제1 및 제2 기준 전압(DDVDH, DDVDL)과 함께 GPM 기준 전압(GPMV)을 드라이브 IC(300)에 공급한다.
드라이브 IC(300)는 입력 영상의 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 데이터 라인들(11)에 공급하고, 그 데이터 전압에 동기되는 게이트 펄스를 게이트 라인들(12)에 순차적으로 공급하여 입력 영상의 데이터를 픽셀들 각각에 기입한다. 특히, 드라이브 IC(300)는 입력 영상의 최대 계조 전압에 따라 가변되는 GPM 기준 전압을 입력 받아 그 GPM 기준 전압과 최대 계조 전압 사이에서 GPM 전압(VGPM)을 발생하고, 그 GPM 전압(VGPM)을 이용하여 도 9와 같이 게이트 펄스의 폴링 에지 전압을 변조한다.
도 7은 제2 전원부(210)에서 GPM 전압(VGPM)을 발생하는 회로의 일 예를 보여 주는 회로도이다.
도 7을 참조하면, 제2 전원부(210)는 최대 계조 전압(Vdata_max)과 GPM 기준 전압(GPMV)을 저항(R)으로 분압하여 그 사이에서 GPM 전압(VGPM)을 선택하는 분압 회로를 포함한다.
GPM 기준 전압(GPMV)은 VGH 이하이고 최대 계조 전압에 비례하여 가변되는 전압이다. 최대 계조 전압(Vdata_max)은 그라운드 전위(GND) 보다 높은 전압이다. 따라서, GPM 전압(VGPM)은 GND ~ VGH 사이에서 최대 계조 전압(Vdata_max) 보다 높고 GPM 기준 전압(GPMV) 보다 낮은 전압으로 선택된다.
분압 회로의 분압 노드는 다수 개로 설정될 수 있고, 그 분압 노드 마다 스위치(S1, S2, S3)가 연결되어 GPM 전압(VGPM)을 더 세밀하게 선택할 수 있다. 도 3에서 호스트 시스템(120) 또는 타이밍 콘트롤러(110)는 스위치들(S1, S2, S3)의 온/오프를 제어하여 GPM 전압(VGPM)을 Vdata_max ~ GPMV 사이에서 선택할 수 있다.
도 8은 GPM 제어부(130)의 일 예를 보여 주는 회로도이다.
도 8을 참조하면, GPM 제어부(130)는 타이밍 콘트롤러(110)의 제어 하에 스위치 소자들(T1, T2, T3)의 온/오프를 제어하는 로직 회로(131)를 포함한다.
제1 트랜지스터(T1)는 로직 회로(131)의 제어 하에 턴-온되어 게이트 하이 전압(VGH)을 출력 단자에 공급한다. 제2 트랜지스터(T2)는 로직 회로(131)의 제어 하에 턴-온되어 GPM 전압(VGPM)을 출력단자에 공급한다. 제3 트랜지스터(T3)는 로직 회로(131)의 제어 하에 턴-온되어 게이트 로우 전압(VGL)을 출력단자에 공급한다.
도 8의 회로는 도 9의 (a)와 같은 게이트 신호를 생성하기 위한 회로의 일 예일 뿐, GPM 제어부(130)는 이에 한정되지 않는다. 도 9와 같은 게이트 신호의 파형에 따라 스위치 소자들이 더 추가될 수 있다. 예컨대, GPM 제어부(130)는 도 9의 (b), (c), (d)와 같은 게이트 신호의 경우에 DDVDH, DDVDL, GND를 스위칭하는 스위치 소자들을 더 포함한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 게이트 펄스를 보여 주는 파형도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 게이트 펄스는 폴링 에지에서 변조되어 그 전압이 VGH로부터 VGPM까지 낮아진 후에 VGPM으로부터 VGL까지 낮아진다. 또한, 게이트 펄스의 폴링 에지에서 게이트 펄스의 전압은 (b), (c), (d)와 같이 VGH에서 VGPM으로 떨어진 후, GND, DDVDL로 단계적으로 낮아진 다음, VGL로 낮아질 수 있다.
게이트 펄스의 라이징 에지에서 전압이 (a)와 같이 VGL로부터 VGH로 상승할 수 있다. 또한, 게이트 펄스의 라이징 에지에서 게이트 펄스의 전압이 VGL로부터 GND으로, GND로부터 DDVDH으로 그리고, DDVDH로부터 VGH로 단계적으로 상승할 수 있다.
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.
100 : 표시패널 102 : 데이터 구동부
104 : 게이트 구동부 110 : 타이밍 콘트롤러
120 : 호스트 시스템(AP) 130 : GPM 제어부
132 : GPM 레벨 판단부 200 : 제1 전원부(PMIC)
210 : 제2 전원부 300 : 드라이브 IC

Claims (8)

  1. 게이트 하이 전압과 게이트 로우 전압 사이에서 스윙하는 게이트 펄스를 발생하는 게이트 변조 장치에 있어서,
    입력 영상을 분석하여 1 프레임 영상의 최대 계조를 검출하는 판단부;
    상기 최대 계조의 전압과 상기 게이트 하이 전압 사이의 전위로 기준 전압을 발생하는 제1 전원부;
    상기 최대 계조의 전압과 상기 기준 전압 사이에서 변조 전압을 발생하는 제2 전원부; 및
    상기 게이트 펄스의 폴링 에지에서 상기 게이트 펄스의 전압을 상기 게이트 하이 전압으로부터 상기 변조 전압까지 낮춘 후에 상기 변조 전압으로부터 상기 게이트 로우 전압으로 낮추는 제어부를 포함하고,
    상기 게이트 하이 전압이 미리 설정된 전압으로 고정되고,
    매 프레임 마다 상기 변조 전압이 상기 최대 계조의 전압 보다 높은 게이트 펄스 변조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 전압이 상기 최대 계조의 전압에 비례하여 가변되는 게이트 펄스 변조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 전원부는,
    상기 기준 전압과 상기 최대 계조의 전압 사이에 연결되어 상기 기준 전압과 상기 최대 계조의 전압 사이의 전압 레벨을 갖는 다수의 기준 전압들을 출력하는 분압 회로; 및
    상기 분압 회로의 분압 노드들에 연결된 스위치들을 포함하고,
    상기 스위치들의 온/오프에 따라 상기 기준 전압이 선택되는 게이트 펄스 변조 장치.
  4. 데이터 라인들, 상기 데이터 라인들과 교차되는 게이트 라인들, 및 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들이 구비된 표시패널;
    입력 영상의 데이터를 감마 보상 전압으로 변환하여 데이터 전압을 발생하고 상기 데이터 전압을 상기 데이터 라인들에 공급하는 데이터 구동부;
    게이트 하이 전압과 게이트 로우 전압 사이에서 스윙하는 게이트 펄스를 상기 게이트 라인들에 공급하는 게이트 구동부;
    입력 영상을 분석하여 1 프레임 영상의 최대 계조를 검출하는 판단부;
    상기 최대 계조의 전압과 상기 게이트 하이 전압 사이의 전위로 기준 전압을 발생하는 제1 전원부;
    상기 최대 계조의 전압과 상기 기준 전압 사이에서 변조 전압을 발생하는 제2 전원부; 및
    상기 게이트 펄스의 폴링 에지에서 상기 게이트 펄스의 전압을 상기 게이트 하이 전압으로부터 상기 변조 전압까지 낮춘 후에 상기 변조 전압으로부터 상기 게이트 로우 전압으로 낮추는 제어부를 포함하고,
    상기 게이트 하이 전압이 미리 설정된 전압으로 고정되고,
    매 프레임 마다 상기 변조 전압이 상기 최대 계조의 전압 보다 높은 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기준 전압이 상기 최대 계조의 전압에 비례하여 가변되는 표시장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 전원부는,
    상기 기준 전압과 상기 최대 계조의 전압 사이에 연결되어 상기 기준 전압과 상기 최대 계조의 전압 사이의 전압 레벨을 갖는 다수의 기준 전압들을 출력하는 분압 회로; 및
    상기 분압 회로의 분압 노드들에 연결된 스위치들을 포함하고,
    상기 스위치들의 온/오프에 따라 상기 기준 전압이 선택되는 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전원부는,
    상기 게이트 하이 전압 보다 낮은 제1 기준 전압, 상기 제1 기준 전압 보다 낮은 제2 기준 전압을 더 발생하고,
    상기 제2 전원부는 상기 제1 기준 전압과 상기 제2 기준 전압 사이의 전압 레벨을 갖는 감마 기준 전압을 더 발생하는 게이트 펄스 변조 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 전원부는,
    상기 게이트 하이 전압 보다 낮은 제1 기준 전압, 상기 제1 기준 전압 보다 낮은 제2 기준 전압을 더 발생하고,
    상기 제2 전원부는 상기 제1 기준 전압과 상기 제2 기준 전압 사이의 전압 레벨을 갖는 감마 기준 전압을 더 발생하며,
    상기 데이터 구동부는 상기 감마 기준 전압을 분압하여 상기 감마 보상 전압을 발생하는 표시장치.
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