KR102605050B1 - 표시 장치의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 데이터라인을 공유하는 화소 어레이에 반전구동 방식을 적용한 액정표시패널에 있어서 온도에 따라 데이터신호의 극성 반전에 의해 발생하는 표시패널의 색편차를 억제하도록 게이트신호 또는 데이터신호의 구동 파형을 온도에 따라 가변하는 액정표시장치에 대한 것이다.

Description

표시 장치의 구동 방법{Driving Method For Display Device}
본 발명은 온도에 따라 데이터 전압의 충전 조건을 변경하는 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하 "TFT"라 함)를 이용하여 동영상을 표시하고 있다. 이 액정표시장치는 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)에 비하여 소형화가 가능하여 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터 등에서 표시기에 응용됨은 물론, 텔레비전에도 응용되어 음극선관을 빠르게 대체하고 있다.
액정표시장치는 액정표시 패널, 액정표시 패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛, 액정표시 패널의 데이터라인들에 데이터전압을 공급하기 위한 데이터 구동회로, 액정표시 패널의 게이트라인들(또는 스캔라인들)에 스캔펄스를 공급하기 위한 게이트 구동회로, 및 그 구동회로들을 제어하는 제어회로, 백라이트 유닛의 광원 구동회로, 액정표시 패널의 아날로그 구동전압들과 상기 회로들의 구동에 필요한 전압을 발생하는 전원 회로 등을 구비한다.
액정표시장치는 화소전극에 공급되는 데이터전압과 공통전극에 공급되는 공통전압의 전위차에 따라 투과율을 변화시킴으로써 화상을 표시한다. 액정표시장치는 일반적으로 액정의 열화를 방지하기 위하여 액정에 인가되는 데이터전압의 극성을 주기적으로 반전시키는 반전구동 방식으로 구동되고 있다.
이러한 액정표시장치는 해상도 증가나 화소 어레이 구조에 따라서 데이터 충전 시간이 부족할 수 있다. 또한, 액정표시장치는 온도 조건 및 데이터 구동 패턴에 따라 액정의 응답시간이 서로 달라지면서 데이터 충전양의 편차가 발생할 수 있다.
본 발명은 저온환경에서 반전구동으로 인해 발생하는 데이터신호의 충전 편차가 감소된 액정표시장치와 그 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 기판, 기판상에 배치되고, 제1 방향으로 연장된 복수의 게이트라인들, 기판상에 배치되고, 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 데이터라인들, 게이트라인 및 데이터라인과 각각 연결된 화소, 복수의 데이터라인들에 일정 전압을 기준으로 정극성 및 부극성을 갖는 데이터신호를 인가하는 데이터 구동부, 복수의 게이트라인들에 프리차지 구간 및 메인차지 구간으로 이루어진 게이트신호를 공급하는 게이트 구동부 및 주변부의 온도를 검출하는 온도센서를 포함하고 데이터 구동부는 온도센서에서 검출된 온도에 기초하여 게이트신호의 메인차지 구간에 대응하는 데이터신호의 라이징 슬루레이트 및 폴링 슬루레이트 중 적어도 어느 하나를 가변한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 화소의 어레이가 j×k(j 및 k 각각은 양의 정수)이고, 데이터라인들의 개수는 j/2 개이고, 게이트라인들의 개수는 2k 개이고, 화소들은 게이트라인의 연장 방향을 따라 배열되며, 이웃하는 일부 화소들은 동일한 데이터라인으로부터 데이터신호를 인가 받는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 화소들은 데이터라인의 연장 방향을 따라 반복되어 배열되고, 데이터라인의 연장 방향을 따라 배열된 화소들 사이에 복수의 게이트라인들이 배치되고, 게이트라인들은 각각 인접하게 위치하는 화소들에 게이트신호를 인가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 온도센서에서 검출된 온도가 기준온도 보다 낮은 경우, 메인차지 구간에서 데이터 구동부는 상온의 라이징 슬루레이트 보다 작은 라이징 슬루레이트를 갖는 데이터신호를 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 온도센서에서 검출된 온도가 기준온도 보다 낮은 경우, 메인차지 구간에서 데이터 구동부는 상온의 폴링 슬루레이트 보다 작은 폴링 슬루레이트를 갖는 데이터신호를 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 상기 라이징 슬루레이트 및 폴링 슬루레이트는 서로 다른 값을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 기판, 기판상에 배치되고, 제1 방향으로 연장된 복수의 게이트라인들, 기판상에 배치되고, 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 데이터라인들, 복수의 데이터라인들에 일정 전압을 기준으로 정극성 및 부극성을 갖는 데이터신호를 인가하는 데이터 구동부, 복수의 게이트라인들에 프리차지 구간 및 메인차지 구간으로 이루어진 게이트신호들을 공급하는 게이트 구동부 및 주변부의 온도를 검출하는 온도센서를 포함하고, 게이트 구동부는 온도센서에서 검출된 온도에 기초하여 메인차지 구간에 대응하는 게이트신호의 폴링 슬루레이트를 가변한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 액정표시 패널의 화소 해상도가 j×k(j 및 k 각각은 양의 정수)이면, 데이터라인들의 개수는 j/2 개이고, 게이트라인들의 개수는 2k 개이고, 화소는 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소를 포함하고, 화소들은 상기 게이트라인의 연장 방향을 따라 배열되며, 이중 이웃하는 일부는 화소들은 동일한 데이터라인으로부터 데이터신호를 인가 받는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 화소들은 데이터라인의 연장 방향을 따라 반복되어 배열되고, 데이터라인의 연장 방향을 따라 배열된 화소들 사이에 2개의 게이트라인들이 배치되고, 게이트라인들은 각각 인접하게 위치하는 화소들에 게이트신호를 인가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 온도센서에서 검출된 온도가 기준온도 보다 낮은 경우, 메인차지 구간에서 게이트 구동부는 상온의 폴링 슬루레이트 보다 더 작은 폴링 슬루레이트를 갖는 게이트신호를 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 온도센서의 검출 온도가 낮을수록 게이트 구동부는 더 작은 폴링 슬루레이트를 갖는 게이트신호를 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 데이터 구동부는 게이트신호의 메인차지 구간에 상온의 라이징 슬루레이트 보다 더 작은 라이징 슬루레이트를 갖는 데이터신호를 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 기판, 기판상에 배치되고, 제1 방향으로 연장된 복수의 게이트라인들, 기판상에 배치되고, 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 데이터라인들, 복수의 데이터라인들에 일정 전압을 기준으로 정극성 및 부극성을 갖는 데이터신호를 인가하는 데이터 구동부, 복수의 게이트라인들에 프리차지 구간 및 메인차지 구간으로 이루어진 게이트신호들을 공급하는 게이트 구동부, 데이터 구동부 및 게이트 구동부에 제어신호를 인가하는 타이밍 컨트롤러 및 온도에 따라 저항값이 가변되는 온도 저항을 포함하여 주변부의 온도를 검출하여 상기 타이밍 컨트롤러로 전송하는 온도센서를 포함하고, 타이밍 컨트롤러는 온도 저항에 의해 결정된 전압을 입력받아 슬루레이트 조절 펄스를 출력하는 차동증폭기를 포함하는 슬루레이트 조절 회로 및 슬루레이트 조절 펄스와 중첩되는 게이트신호 또는 데이터신호의 출력을 차단하는 신호출력 회로를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 차동증폭기는 적어도 2개의 입력 단자 및 하나의 출력 단자를 포함하고, 상기 입력 단자 중 하나는 상기 온도센서와 연결되고, 다른 하나는 상기 출력 단자와 피드백 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 신호출력 회로는 게이트신호 또는 데이터신호의 출력단과 연결된 스위칭 소자를 포함하고, 스위칭 소자의 제1 단자는 슬루레이트 조절 펄스와 연결되고, 제2 단자는 게이트신호 또는 데이터신호의 출력단과 연결되고, 제3 단자는 접지전원과 연결된다.
본 발명은 인접한 화소들 사이에 배치된 데이터라인을 가지며, 화소 위치별로 반전구동하는 액정표시 패널에 있어서, 게이트신호를 프리차지 구간 및 메인차지 구간으로 구성하고, 액정표시 패널에 인가되는 게이트신호의 메인차지 구간에 폴링 슬루레이트를 낮게 설정하거나, 메인차지 구간에 대응하는 데이터신호에 라이징 슬로레이트 및 폴링 슬루레이트를 낮게 설정하여 데이터신호가 화소마다 균일하게 충전될 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화소 구조의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화소 어레이의 데이터 충전 순서도이다.
도 4는 반전구동 방식의 게이트신호 및 데이터신호의 파형도이다.
도 5a는 화소 어레이에 기입되는 데이터신호의 기입 순서도이다.
도 5b는 화소 어레이에 기입되는 데이터신호의 파형도이다.
도 6a는 화소 어레이에 기입되는 데이터신호의 기입 순서도이다.
도 6b는 화소 어레이에 기입되는 데이터신호의 파형도이다.
도 7a는 화소 어레이에 기입되는 데이터신호의 기입 순서도이다.
도 7b는 화소 어레이에 기입되는 데이터신호의 파형도이다.
도 8은 도 5 내지 도 7에 도시된 파형에 의한 화소 충전 조건을 도시한 표이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 온도 별 게이트신호의 파형도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도 별 데이터신호의 파형도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 온도 별 데이터신호의 파형도이다.
도 12a는 종래기술에 따른 반전구동 방식의 파형도이다.
도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 반전구동 방식의 파형도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 구동방법의 소비전력 비교표이다.
도 14a는 본 발명의 실시예에 따른 슬루레이트 조절 펄스 회로도이다.
도 14b는 본 발명의 실시예에 따른 슬루레이트 조절 펄스 파형도이다.
도 15는 신호 출력 회로의 회로도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 구성 요소가 제2 또는 제3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제2 또는 제3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
본 발명에서 상온(Room Temp)은 섭씨 15도에서 25도 사이 온도를 의미하고, 상온(Room Temp)보다 낮은 온도를 저온(Low Temp)이라 하며, 상온(Room Temp)보다 높은 온도를 고온(High Temp)이라고 한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치(10)는 표시 패널(100), 데이터 구동부(110), 게이트 구동부(120), 타이밍 컨트롤러(Timing Controller, T-CON, 130) 및 온도센서(140)를 포함한다.
도시되지 않았으나, 상기 표시 패널(100)을 포함하는 액정표시장치(10)는 표시 패널(100)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(미도시) 및 한 쌍의 편광판들(미도시)을 더 포함할 수 있다. 또한, 표시 패널(100)은 VA(Vertical Alignment)모드, PVA(Patterned Vertical Alignment)모드, IPS(In-Plane Switching)모드, FFS(Fringe-Field Switching)모드, 및 PLS(Plane to Line Switching)모드 중 어느 하나의 패널일 수 있고, 특정한 모드의 패널로 제한되지 않는다.
표시 패널(100)은 복수의 게이트라인들(GL1 내지 GLn), 복수의 게이트라인들(GL1 내지 GLn)과 절연되게 교차하는 복수의 데이터라인들(DL1 내지 DLm), 상기 복수의 게이트라인들(GL1 내지 GLn)과 상기 복수의 데이터라인들(DL1 내지 DLm)에 전기적으로 연결되는 복수의 화소(PX)들을 포함한다. 상기 복수의 게이트라인들(GL1 내지 GLn)은 상기 게이트 구동부(120)에 연결되고, 상기 복수의 데이터라인들(DL1 내지 DLm)은 상기 데이터 구동부(110)에 연결된다.
데이터 구동부(110)는 복수의 데이터 구동용 집적회로(미도시)들로 구성된다. 데이터 구동부(110)는 타이밍 컨트롤러(130)로부터 디지털 영상 데이터신호(RGB’) 및 데이터 구동 제어 신호(DDC)를 공급받는다. 데이터 구동부(110)는 데이터 구동 제어 신호(DDC)에 따라 디지털 영상 데이터신호(RGB’)를 샘플링한 후에, 매 수평 기간마다 한 수평 라인에 해당하는 샘플링 영상 데이터신호들을 래치하고, 래치된 데이터신호들을 데이터라인들(DL1 내지 DLm)에 공급한다.
게이트 구동부(120)는 타이밍 컨트롤러(130)로부터 게이트 구동 제어 신호(GDC) 및 게이트 쉬프트 클럭(GSC)을 공급받는다. 게이트 구동부(120)는 게이트 구동 제어 신호(GDC) 및 게이트 쉬프트 클럭(GSC)에 응답하여 게이트신호를 순차적으로 발생하여 게이트라인들(GL1 내지 GLn)로 공급한다.
타이밍 컨트롤러(130)는 외부로부터 공급되는 디지털 영상 데이터신호(RGB)를 데이터 구동부(110)에 공급하고, 클럭 신호(CLK)에 따라 수평/수직 동기 신호(H, V)를 이용하여 데이터 구동 제어 신호(DDC)와 게이트 구동 제어 신호(GDC)를 발생하여 각각 데이터 구동부(110)와 게이트 구동부(120)에 공급한다. 여기서, 데이터 구동 제어 신호(DDC)는 소스 쉬프트 클럭, 소스 스타트 펄스, 및 데이터 출력 인에이블 신호 등을 포함할 수 있고, 게이트 구동 제어 신호(GDC)는 게이트 스타트 펄스 및 게이트 출력 인에이블 신호 등을 포함할 수 있다.
온도센서(140)는 표시 패널(100) 및 구동 회로부 또는 표시 패널(100)의 온도를 검출한다. 온도센서(140)에서 검출된 온도는 전기 신호로 변환되어 타이밍 컨트롤러(130)로 전송되고, 타이밍 컨트롤러(130)는 검출된 온도에 근거하여 감마 및 휘도 보정이 이루어지도록 데이터신호 또는 게이트신호의 제어 신호를 출력한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(130)는 검출된 온도에 기초하여 슬루레이트 조절 펄스를 생성하고, 슬루레이트 조절 펄스에 의해 데이터신호 또는 게이트신호의 라이징 슬루레이트 및 폴링 슬루레이트를 제어하는 슬루레이트 조절 회로 및 신호출력 회로를 더 포함할 수 있다. 온도센서(140)는 온도의 변화에 따라 저항 값이 변경되는 금속 저항체로 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화소 구조의 평면도이다.
도 2를 참조하면, 표시 패널(100)에 배치된 화소 어레이에서 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B) 각각은 데이터라인(DL1, DL2, DL3)의 연장 방향을 따라 반복되어 배열된다. 화소 어레이에서 좌우로 이웃하는 화소들은 동일한 데이터라인(DL1, DL2, DL3)을 공유하며, 공유된 데이터라인(DL1, DL2, DL3)을 통해 공급되는 데이터신호에 의해 충전된다.
화소를 나타내는 부호는 색상을 의미하는 알파벳과 데이터라인 및 게이트라인의 연번으로 표기된다. 부호 R11은 제1 데이터라인(DL1) 및 제1 게이트라인(GL1)과 연결된 적색을 표시하는 화소를 나타낸다. 적색 화소(R11)는 제1 TFT(T1)를 포함한다. 적색 화소(R11)에 포함된 제1 TFT(T1)는 제1 게이트라인(GL1)에 의해 턴온되고, 제1 데이터라인(DL)을 통해 인가되는 데이터신호를 화소(R11)의 화소 캐패시터(미도시)에 충전한다.
녹색 화소(G12)는 적색 화소(R11)와 횡방향(게이트라인의 연장 방향)으로 인접하고, 제1 데이터라인(DL1) 및 제2 게이트라인(GL2)과 연결된 제2 TFT(T2)를 포함한다. 녹색 화소(G12)와 횡방향으로 인접한 청색 화소(B22)는 제2 데이터라인(DL2) 및 제2 게이트라인(GL2)과 연결되고, 제3 TFT(T3)를 포함한다. 상기의 적색 화소(R11), 녹색 화소(G12) 및 청색 화소(B22)가 표시하는 각 원색의 광 출력을 조합하여 표시 패널(100)은 컬러 색상을 표시할 수 있다.
또한, 상기의 화소 배열은 반복하여 구성된다. 적색 화소(R21)는 청색 화소(B22)와 횡방향으로 인접하여 배치된다. 적색 화소(R21)는 제2 데이터라인(DL2)과 제1 게이트라인(GL1)과 연결되고 제4 TFT(T4)를 포함한다.
적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소 각각은 종방향(데이터라인의 연장 방향)으로 연속하여 배치된다. 화소 어레이에서 종방향으로 인접한 2 개의 화소 사이에는 복수의 게이트라인들이 위치한다. 예를 들어, 제1 열의 적색 화소(R11)와 제2 열의 적색 화소(R13)의 사이에는 제2 게이트라인(GL2) 및 제3 게이트라인(GL3)이 배치될 수 있다.
제2 게이트라인(GL2) 및 제3 게이트라인(GL3)은 수직 방향으로 인접한 화소의 트랜지스터와 연결된다.
도 2에 도시된 화소 어레이는 데이터 배선의 수를 반으로 줄일 수 있는 화소 구조로서, 화소의 어레이가 j×k의 화소로 구성될 때, 데이터라인(DLm)의 수는 j/2의 수만큼 필요하고, 게이트라인(GLn)의 수는 2k의 수만큼 필요하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화소 어레이의 데이터 충전 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널(도 1의 100)은 반전구동 방식으로 구동될 수 있다. 반전구동 방식은 표시 패널(도 1의 100)에 포함되는 복수의 화소들 각각에 인가되는 데이터신호를 공통 전압을 기준으로 일정한 주기로(예를 들어, 화소열마다) 위상을 반전시키는 방식을 나타낸다. 반전구동 방식에 의해 액정 특성의 열화를 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 패널(100)은 데이터신호의 전압 극성을 연속하여 인가하는 2개의 데이터신호를 단위로 반전시키는 방식에 기초하여 구동될 수 있다. 도시된 “+”기호는 인가되는 데이터신호가 공통전압 보다 고전압인 것을 의미하고 정극성이라고도 한다. 반면, “-”기호는 데이터신호가 공통전압 보다 저전압인 것을 의미하며 부극성이라고도 한다. 예를 들면 도 3에 도시된 것처럼 제1 프레임에서 제1 행 및 제3 행의 화소들에 순차적으로 “+, +, -, -, +, +”의 극성으로 데이터신호가 인가된다. 제2 및 제4 행의 화소들은 순차적으로 “-, -, +, +, - -”의 극성으로 데이터신호가 인가된다. 또한, 도시되지는 않았으나, 제1 프레임 이후에 인가되는 제2 프레임 구간에서는 제1 및 제3 행의 화소들에“-, -, +, +, - -”의 데이터신호가 인가되고, 제2 및 제4 행의 화소들에 “+, +, -, -, +, +”의 데이터신호들이 인가될 수도 있다.
화소 어레이의 데이터 기입 순서는 우선 제1 행의 화소열에서 제1 게이트라인(GL1)과 연결된 적색 화소(R11)에 정극성의 데이터신호, 적색 화소(R21)에 부극성의 데이터신호, 청색 화소(B31)에 정극성의 데이터신호가 동시에 인가된다. 이어 제1 행의 화소열에서 제2 게이트라인(GL2)과 연결된 녹색 화소(G12)에 정극성의 데이터신호, 청색 화소(B22)에 부극성의 데이터신호, 녹색 화소(G32)에 정극성의 데이터신호가 동시에 인가된다.
제1 행의 화소열에 데이터 기입이 완료된 후, 제2 행의 화소열에서 제3 게이트라인(GL3)과 연결된 적색 화소(R13)에 부극성, 적색 화소(R23)에 정극성, 청색 화소(B33)에 부극성의 데이터신호가 동시에 인가된다. 제2 행의 화소열에서 게이트라인(GL4)과 연결된 녹색 화소(G14)에 부극성, 청색 화소(B24)에 정극성, 녹색 화소(G34)에 부극성의 데이터신호가 인가된다.
제3 행 및 제4 행의 화소열에서의 충전 순서에 대한 설명은 제1 행 및 제2 행의 화소열의 설명과 반복되므로 생락한다. 개략적으로는 도 3에 도시된 점선을 따라 데이터신호가 인가된다.
도 3을 참조하면, 데이터라인(DL)을 공유하는 2 개의 화소에 대해서, 동일 행에서는 데이터신호의 극성은 유지되고, 화소열의 행이 변경되는 경우 데이터신호의 극성은 이전 극성과 반대 극성으로 반전된다.
도 4는 반전구동 방식의 게이트신호 및 데이터신호의 파형도이다.
차지쉐어링은 프리차지 구간(Pre Charcge, 이하 PC)과 메인차지(Main Charge, 이하 MC) 구간으로 구성된 게이트신호를 적용한다. 프리차지 구간(PC)과 메인차지(MC) 구간은 각각 1 수평동기구간(H)마다 설정되고, 프리차지 구간(PC)은 메인차지 구간(MC) 이전에 배치된다. 게이트신호는 프리차지 구간(PC)에서 화소의 트랜지스터를 턴온시킨다. 게이트신호는 프리차지 구간(PC)에서 화소의 트랜지스터를 사전에 턴온함으로써, 메인차지 구간(MC)에서 화소에 데이터신호가 충전될 수 있도록 한다.
도 4는 0H 구간부터 4H 구간 동안에 순차적으로 인가되는 게이트신호를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 제1 데이터라인(DL1)에 연결된 화소가 모두 발광하는 것을 가정한 경우, 제1 데이터라인(DL1)을 통해 인가되는 데이터신호는 0H 구간부터 4H 구간 동안 “-, +, +, -, -” 극성으로 2H 주기마다 반전되어 극성을 가지며, 게이트신호는 제1 내지 제4 게이트라인(GL1 내지 GL4)에 순차적으로 인가된다.
0H 구간에서 제1 게이트라인(GL1)에 프리차지 구간(PC)의 게이트신호가 인가된다. 프리차지 구간(PC)은 부극성의 데이터신호와 대응된다. 보다 정확하게는 데이터신호가 인가되는 것이 아니지만, 설명의 편의성을 위해 부극성의 데이터신호가 인가되는 것으로 간주하여 설명한다.
1H 구간에서, 제1 게이트라인(GL1)에는 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되며, 제1 게이트라인(GL1)과 연결된 화소의 캐패시터는 제1 데이터라인(DL1)의 데이터신호에 의해 충전된다. 이하에서는 화소의 캐패시터를 충전하는 것을 화소를 충전하는 것으로 간략화하여 설명한다. 이때, 제1 게이트라인(GL1)의 프리차지 구간(PC) 및 메인차지 구간(MC)에 인가되는 데이터신호는 각각 서로 다른 극성을 가지며, 화소는 프리차지 구간(PC)에서 부극성의 데이터신호로 충전되고, 메인차지 구간(MC)에서 정극성의 데이터신호로 재충전된다. 이때, 프리차지 구간(PC)에서 화소에 충전되는 데이터신호는 이전 화소의 데이터신호이고, 메인차지 구간(MC)에서 화소에 충전되는 데이터신호가 실제 해당 화소의 휘도 정보에 대응하는 데이터신호이다.
프리차지 구간(PC)과 메인차지 구간(MC)에서 기입된 데이터신호의 극성이 서로 반대인 경우, 화소에 충전된 전압의 변동폭이 크며, 이로 인해 화소는 완전히 충전되지 못할 수도 있다. 특히, 고해상도 표시패널과 같이 1 수평동기구간(H)이 짧은 경우나, 저온 환경(Low Temp)으로 트랜지스터의 전자 이동 특성이 낮아진 경우에는 화소의 충전율은 더 낮아질 수 있다.
2H 구간에서, 제2 게이트라인(GL2)에 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되며, 제2 게이트라인(GL2)과 연결된 화소는 제1 데이터라인(DL1)으로 정극성의 데이터신호를 수신한다. 제2 게이트라인(GL2)과 연결된 화소는 프리차지 구간(PC)과 메인차지 구간(MC)에서 모두 정극성의 데이터신호를 수신하므로 메인차지 구간(MC)에서 충전된 전압의 변동폭이 작다. 따라서, 제2 게이트라인(GL2)과 연결된 화소는 메인차지 구간(MC) 동안에 수신된 데이터신호로 충분히 충전될 수 있다. 2H 구간에서 제2 게이트라인(GL2)에 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되는 것과 동시에 제3 게이트라인(GL3)에 프리차지 구간(PC)의 게이트신호가 인가된다.
3H 구간에서, 제3 게이트라인(GL3)에 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되고, 제4 게이트라인(GL4)에 프리차지 구간(PC)의 게이트신호가 인가된다. 이 때, 제1 데이터라인(DL1)은 부극성의 데이터신호가 인가된다.
4H 구간에서, 제4 게이트라인(GL4)에 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되고, 제1 데이터라인(DL1)에 부극성의 데이터신호가 인가된다.
도 4를 참조하면, 제1 게이트라인(GL1)에 인가되는 게이트신호의 프리차지 구간(PC)에서 데이터신호는 “-” 극성을 갖고, 메인차지 구간(MC)에서 “+” 극성으로 반전된다. 제2 게이트라인(GL2)에 인가되는 게이트신호의 프리차지 구간(PC)에서 데이터신호는 “+” 극성이고, 메인차지 구간(MC)에서 데이터신호는 “+”극성을 유지한다. 제3 게이트라인(GL3)에 인가되는 게이트신호의 프리차지 구간(PC)에서 데이터신호는 “+” 극성을 갖고, 메인차지 구간(MC)에서 “-” 극성으로 반전된다. 제4 게이트라인(GL4)에 인가되는 게이트신호의 프리차지 구간(PC)에서 데이터신호는 “-”극성을 갖고, 메인차지 구간(MC)에서 “-”극성으로 유지된다.
즉, 게이트신호의 프리차지 구간(PC) 및 메인차지 구간(MC)에 동기된 데이터신호는 게이트라인이 짝수일 때는 동일한 극성을 갖고, 홀수일 때는 반전된 극성을 갖는다.
메인차지 구간(MC)에서 데이터신호의 극성이 반전되면, 화소는 낮은 데이터신호의 충전율을 갖는다. 데이터신호가 충전되지 못하면, 화소는 낮은 휘도로 발광한다. 즉, 짝수 게이트라인에 연결된 화소와 홀수 게이트라인에 연결된 화소의 사이에 충전율의 편차가 발생하여 게이트라인의 위치에 따라 화소에서 휘도 편차가 발생된다.
도 5a는 화소 어레이에 기입되는 데이터신호의 기입 순서도이다.
도 5b는 화소 어레이에 기입되는 데이터신호의 파형도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 도시된 화소 어레이에서 제1 데이터라인(DL1)에는 0H 부터 4H까지의 수평동기구간 동안 “-, +, +, -, -” 의 극성을 갖는 데이터신호가 인가된다.
0H 구간에서 제1 게이트라인(GL1)에 프리차지 구간(PC)의 게이트신호가 인가되며, 제1 데이터라인(DL1)에 부극성의 데이터신호가 인가된다. 적색 화소(R11)는 부극성의 데이터신호로 충전된다.
1H 구간에서 제1 게이트라인(GL1)에 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되고, 제1 데이터라인(DL1)에 정극성의 데이터신호가 인가된다. 제1 데이터라인(DL1) 및 제1 게이트라인(GL1)과 연결된 적색 화소(R11)는 정극성의 데이터신호로 충전된다. 적색 화소(R11)는 프리차지 구간(PC)에서 부극성의 데이터신호로 충전되고, 메인차지 구간(MC)에서는 정극성의 데이터신호로 재충전된다. 1H 구간에서 제2 게이트라인(GL2)에 프리차지 구간(PC)의 게이트신호가 인가된다.
2H 구간에서 제2 게이트라인(GL2)에 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되고, 제1 데이터라인(DL1)에 정극성의 데이터신호가 인가된다. 제1 데이터라인(DL1) 및 제2 게이트라인(GL2)과 연결된 녹색 화소(G12)는 정극성의 데이터신호로 충전된다. 녹색 화소(G12)는 프리차지 구간(PC) 및 메인차지 구간(MC)에서 모두 정극성의 데이터신호로 충전된다. 2H 구간에서 제3 게이트라인(GL3)에 프리차지 구간(PC)의 게이트신호가 인가된다.
3H 구간에서 제3 게이트라인(GL3)에 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되고, 제1 데이터라인(DL1)에 부극성의 데이터신호가 인가된다. 제1 데이터라인(DL1) 및 제3 게이트라인(GL3)과 연결된 적색 화소(R13)는 부화소의 데이터신호로 충전된다. 적색 화소(R13)는 프리차지 구간(PC)에서 정극성의 데이터신호로 충전되고, 메인차지 구간(MC)에서 부극성의 데이터신호로 충전된다. 3H 구간에서 제4 게이트라인(GL4)에 프리차지 구간(PC)의 게이트신호가 인가된다.
4H 구간에서 제4 게이트라인(GL4)에 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되고, 제1 데이터라인(DL1)에 부극성의 데이터신호가 인가된다. 제1 데이터라인(DL1) 및 제4 게이트라인(GL4)과 연결된 녹색 화소(G14)는 부극성의 데이터신호로 충전된다. 녹색 화소(G14)는 프리차지 구간(PC) 및 메인차지 구간(MC)에서 모두 부극성의 데이터신호로 충전된다.
도 6a는 화소 어레이에 기입되는 데이터신호의 기입 순서도이다.
도 6b는 화소 어레이에 기입되는 데이터신호의 파형도이다.
도 6a 및 6b를 참조하면, 도시된 화소 어레이에서 제2 데이터라인(D2)에 0H 부터 4H까지의 수평동기구간 동안 “+, -, -, +, +” 의 극성을 갖는 데이터신호가 인가된다.
0H 구간에서 제1 게이트라인(GL1)에 프리차지 구간(PC)의 게이트신호가 인가되며, 제2 데이터라인(DL2)에 인가되는 데이터신호의 극성은 정극성이다.
1H 구간에서 제1 게이트라인(GL1)에 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되고, 제2 데이터라인(DL2)에 부극성의 데이터신호가 인가된다. 제2 데이터라인(DL2) 및 제1 게이트라인(GL1)과 연결된 적색 화소(R21)는 부극성의 데이터신호로 충전된다. 적색 화소(R21)는 프리차지 구간(PC)에서는 정극성의 데이터신호로 충전되고, 메인차지 구간(MC)에서는 부극성의 데이터신호로 충전된다. 1H 구간에서 제2 게이트라인(GL2)에 프리차지 구간(PC)의 게이트신호가 인가된다.
2H 구간에서 제2 게이트라인(GL2)에 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되고, 제2 데이터라인(DL2)에 부극성의 데이터신호가 인가된다. 제2 데이터라인(DL2) 및 제2 게이트라인(GL2)과 연결된 청색 화소(B22)는 부극성의 데이터신호로 충전된다. 청색 화소(B22)는 프리차지 구간(PC) 및 메인차지 구간(MC)에서 부극성의 데이터신호로 충전된다. 2H 구간에서 제3 게이트라인(GL3)에 프리차지 구간(PC)의 게이트신호가 인가된다.
3H 구간에서 제3 게이트라인(GL3)에 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되고, 제2 데이터라인(DL2)에 정극성의 데이터신호가 인가된다. 제2 데이터라인(DL2) 및 제3 게이트라인(GL3)과 연결된 적색 화소(R23)는 정극성의 데이터신호로 충전된다. 적색 화소(R23)는 프리차지 구간(PC)에서는 부극성의 데이터신호로 충전되고, 메인차지 구간(MC)에서는 정극성의 데이터신호로 충전된다. 3H 구간에서 제4 게이트라인(GL4)에 프리차지 구간(PC)의 게이트신호가 인가된다.
4H 구간에서 제4 게이트라인(GL4)에 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되고, 제2 데이터라인(DL2)에 정극성의 데이터신호가 인가된다. 제2 데이터라인(DL2) 및 제4 게이트라인(GL4)과 연결된 청색 화소(B24)는 정극성의 데이터신호로 충전된다. 청색 화소(B24)는 프리차지 구간(PC) 및 메인차지 구간(MC)에서 정극성의 데이터신호로 충전된다.
도 7a는 화소 어레이에 기입되는 데이터신호의 기입 순서도이다.
도 7b는 화소 어레이에 기입되는 데이터신호의 파형도이다.
도 7a 및 7b를 참조하면, 도시된 화소 어레이에서 제3 데이터라인(DL3)에 0H 부터 4H까지의 수평동기구간 동안 “-, +, +, -, -” 의 극성을 갖는 데이터신호가 인가된다.
0H 구간에서 제1 게이트라인(GL1)에 프리차지 구간(PC)의 게이트신호가 인가되며, 제3 데이터라인(DL3)에 부극성의 데이터신호가 인가된다.
1H 구간에서 제1 게이트라인(GL1)에 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되고, 제3 데이터라인(DL3)에 정극성의 데이터신호가 인가된다. 제3 데이터라인(DL3) 및 제1 게이트라인(GL1)과 연결된 청색 화소(B31)는 정극성의 데이터신호로 충전된다. 1H 구간에서 제2 게이트라인(GL2)에 프리차지 구간(PC)의 게이트신호가 인가된다.
2H 구간에서 제2 게이트라인(GL2)에 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되고, 제3 데이터라인(DL3)에 정극성의 데이터신호가 인가된다. 제3 데이터라인(DL3) 및 제2 게이트라인(GL2)과 연결된 녹색 화소(G32)는 정극성의 데이터신호로 충전된다. 2H 구간에서 제3 게이트라인(GL3)에 프리차지 구간(PC)의 게이트신호가 인가된다.
3H 구간에서 제3 게이트라인(GL3)에 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되고, 제3 데이터라인(DL3)에 부극성의 데이터신호가 인가된다. 제3 데이터라인(DL3) 및 제3 게이트라인(GL3)과 연결된 청색 화소(B33)는 부화소의 데이터신호로 충전된다. 청색 화소(B33)는 프리차지 구간(PC)에서 정극성의 데이터신호로 충전되고, 메인차지 구간(MC)에서 부극성의 데이터신호로 충전된다. 3H 구간에서 제4 게이트라인(GL4)에 프리차지 구간(PC)의 게이트신호가 인가된다.
4H 구간에서 제4 게이트라인(GL4)에 메인차지 구간(MC)의 게이트신호가 인가되고, 제3 데이터라인(DL3)에 부극성의 데이터신호가 인가된다. 제3 데이터라인(DL3) 및 제4 게이트라인(GL4)과 연결된 녹색 화소(G34)는 부극성의 데이터신호로 충전된다. 녹색 화소(G34)는 프리차지 구간(PC) 및 메인차지 구간(MC)에서 부극성의 데이터신호로 충전된다.
도 8은 도 5a 내지 도 7b에 도시된 파형에 의한 화소 충전 조건을 도시한 표이다.
적색 화소들(R11, R13, R21, R23)은 홀수 게이트라인(GL1, GL3)과 연결되고, 녹색 화소(G12, G14, G32, G34)들은 짝수 게이트라인(GL2, GL4)과 연결된다. 홀수 게이트라인(GL1, GL3)에 인가되는 게이트신호의 프리차지 구간(PC) 및 메인차지 구간(MC)에서 데이터신호의 극성(Pol)이 반전되고, 짝수 게이트라인(GL2, GL4)에 인가되는 게이트신호의 프리차지 구간(PC) 및 메인차지 구간(MC)에서 데이터신호의 극성이 유지된다.
도 8을 참조하면, 4 개의 적색 화소들(R11, R13, R21, R23)에 인가되는 데이터신호의 극성(Pol)은 대응되는 게이트신호의 프리차지 구간(PC) 및 메인차지 구간(MC)에서 각각 반전된다. 적색 화소들(R11, R13, R21, R23)은 데이터신호의 반전된 극성에 의해 낮은 데이터신호 충전율을 갖는다. 반면, 4개의 녹색 화소들(G12, G14, G32, G34)에 인가되는 데이터신호는 극성은 게이트신호의 프리차지 구간(PC) 및 메인차지 구간(MC)에서 모두 동일하게 유지된다. 따라서, 녹색 화소들은 모두 높은 데이터신호 충전율을 갖는다. 이외에 4개의 청색 화소들(B22, B24, B31, B33) 중에서 짝수 게이트라인과 연결된 청색 화소들(B22, B24)은 데이터신호의 극성이 동일하게 유지되고, 홀수 게이트라인과 연결된 청색 화소들(B31, B33)은 데이터신호의 극성이 반전된다. 청색 화소들은 높은 데이터신호 충전율을 갖는 화소와 낮은 데이터신호 충전율을 갖는 화소로 나누어진다.
데이터신호 충전율이 다르면 표시패널은 동일한 데이터신호를 수신한 화소에서 서로 다른 휘도를 출력된다. 액정표시 패널이 TN 패널인 경우 충전율이 저하되면 휘도가 높아지게 된다. 도 8에 도시된 것과 같이 적색 화소와 청색 화소의 일부에서 데이터신호의 충전율이 녹색 화소 보다 낮아지게 되면, 표시 패널(100)은 전체적으로 보라색으로 색편향이 발생될 수 있다. 특히, 표시 패널(100)이 저온 상태가 되면, 화소 TFT의 전자 이동도가 떨어지면서 화소의 충전율이 더욱 낮아지게 된다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 온도 별 게이트신호의 파형도이다.
도 9를 참조하면, 홀수 데이터라인(DL(2m-1))의 화소가 발광하는 경우, 홀수 데이터라인(DL(2m-1))에 “-, +, +, -, -”의 극성을 갖는 데이터신호가 인가되고, 홀수 게이트라인(GL(2n-1))에 게이트신호가 인가된다. 홀수 게이트라인(GL(2n-1))에 인가되는 게이트신호는 온도 조건과 무관하게 일정한 신호가 인가된다
반면, 짝수 게이트라인(GL(2n))에는 온도 조건에 따라 서로 다른 게이트신호가 인가된다. 게이트신호는 메인차지 구간(MC)에서 프리차지 구간(PC)보다 더 작은 폴링 슬루레이트를 가질 수 있다. 게이트신호의 슬루레이트는 라이징에지 또는 폴링에지 영역에서 게이트신호에 플로팅 구간을 삽입하여 구현할 수 있다. 플로팅은 게이트 구동부의 출력단(미도시)을 구성하는 트랜지스터가 모두 턴오프된 상태를 의미하며, 전기적으로 고 임피던스 상태를 의미한다. 플로팅 상태에서는 전원부와의 연결이 차단된 상태로 게이트 구동부과의 전류의 공급이 차단된 상태를 의미한다. 슬루레이트는 전압을 시간으로 나눈 값으로 단위 시간당 전압의 변동분, 즉 펄스 신호의 기울기를 의미한다. 슬루레이트가 낮으면, 펄스는 완만한 기울기의 파형을 갖는다.
고온(High Temp) 환경에서는 게이트신호의 프리차지 구간(PC)과 메인차지 구간(MC)에 동기된 데이터신호의 극성이 반전되더라도, 화소의 데이터신호 충전율은 크게 저하되지 않는다. 고온(High Temp) 환경에서 트랜지스터의 전자이동도가 높기 때문이다. 고온(High Temp) 환경에서 게이트 구동부는 짝수 게이트라인(GL(2n))과 홀수 게이트라인(GL(2n-1))에 동일한 게이트신호를 출력할 수 있다.
반면, 상온(Room Temp) 환경에서, 게이트신호의 프리차지 구간(PC)과 메인차지 구간(MC)의 데이터신호 극성이 반전되면, 화소의 데이터신호 충전율은 극성이 유지되는 화소 보다 낮아지게 된다. 도 3에 도시된 것과 같은 화소 어레이 구조에서 짝수 게이트라인((GL(2n))과 연결된 화소의 휘도는 홀수 게이트라인(GL(2n-1))과 연결된 화소의 휘도 보다 낮게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 게이트 구동부는 메인차지 구간(MC)에서 짝수 게이트라인(GL(2n))에 인가되는 게이트신호의 폴링 슬루레이트를 점선으로 표시된 것과 같이 낮춘다. 게이트 구동부는 폴링 슬루레이트를 조절하여 짝수 게이트라인(GL(2n))에 연결된 화소의 데이터신호 충전율을 낮출 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 메인차지 구간(MC)에서 상온 환경(Room Temp)의 게이트신호는 고온 환경(High Temp)보다 폴링 구간이 더 빨리 시작된다. 게이트신호의 인가 주기는 1H로 동일하므로, 상온 환경(Room Temp)에서 게이트신호는 고온 환경(High Temp)보다 더 낮은 폴링 슬루레이트를 갖는다. 폴링 구간이 일찍 시간되면 화소 트랜지스터는 턴오프되고, 화소는 데이터신호를 더 이상 충전 시키지 못한다.
저온 환경(Low Temp)에서 화소 간의 데이터신호 충전율은 더 크게 차이가 난다. 도 9를 참조하면, 저온 환경(Low Temp)의 메인차지 구간(MC)에서 게이트신호의 폴링 구간은 상온 및 고온 환경(High Temp)보다 더 빨리 시작된다. 따라서, 저온 환경(Low Temp)의 게이트신호는 고온 환경(High Temp)보다 더 낮은 폴링 슬루레이트를 갖는다. 즉, 저온 환경(Low Temp)에서 짝수 게이트라인(GL(2n))의 화소는 상온 환경(Room Temp) 및 고온 환경(High Temp)보다 더 낮은 충전율을 갖는다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 패널(100)은 저온 및 상온 환경에서 짝수 게이트라인(GL(2n)) 및 홀수 게이트라인(GL(2n-1))과 연결된 화소 사이에 인가되는 게이트신호의 폴링 슬루레이트를 낮춘다. 표시 패널(100)은 폴링 슬루레이트를 가변하여 충전율 편차 제거하고, 색좌표를 일정하게 유지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도 별 데이터신호의 파형도이다.
도 10을 참조하면, 고온(High Temp), 상온(Room Temp) 및 저온(Low Temp) 환경에서 짝수 게이트라인(GL(2n))에 인가되는 게이트신호는 변동되지 않는다. 데이터신호의 극성이 게이트신호의 프리차지 구간(PC) 및 메인차지 구간(MC)에서 동일한 경우, 데이터 구동부는 홀수 데이터라인(DL(2m-1))의 메인차지 구간(MC)에 온도별로 다른 라이징 슬루레이트를 갖는 데이터신호를 출력한다.
고온 환경(High Temp)에서 데이터 구동부는 데이터신호의 극성 조건에 관계없이 짝수 데이터라인 및 홀수 데이터라인에 일정한 데이터신호를 출력할 수 있다.
반면, 상온 환경(Room Temp)에서 프리차지 구간(PC)과 메인차지 구간(MC)의 극성에 따라 화소 간의 충전율 차이가 발생될 수 있다. 게이트신호의 프리차지 구간(PC)과 메인차지 구간(MC)에 동일한 극성의 데이터신호가 인가되는 경우, 데이터 구동부는 메인차지 구간(MC)에 낮은 라이징 슬루레이트를 갖는 데이터신호를 출력할 수 있다. 낮은 라이징 슬루레이트를 갖는 데이터신호를 수신하는 화소는 데이터신호 충전율도 저하된다.
저온 환경(Low Temp)에서 데이터신호의 극성에 따른 화소 간 충전율 차이는 더 커진다. 메인차지 구간(MC)과 프리차지 구간(PC)에서 데이터신호의 극성이 동일한 경우, 데이터 구동부는 상온(Room Temp) 또는 고온(High Temp) 환경 보다 더 낮은 라이징 슬루레이트를 갖는 데이터신호를 출력한다.
온도 변화에 따라 데이터 구동부에서 데이터신호의 라이징 슬루레이트를 다르게 설정하여 화소 간에 발생한 데이터신호 충전율 차이를 저감하며, 이를 통해 표시패널은 균일한 휘도 및 색좌표를 표시할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 온도 별 데이터신호의 파형도이다.
도 11을 참조하면, 게이트 구동부는 고온(High Temp), 상온(Room Temp) 및 저온(Low Temp) 환경에서 동일한 게이트신호를 짝수 게이트라인(GL(2n))에 출력한다. 데이터신호의 극성이 프리차지 구간(PC)과 메인차지 구간(MC)에서 동일한 경우, 데이터 구동부는 온도 조건에 기초하여 메인차지 구간(MC)에 서로 다른 폴링 슬루레이트를 갖는 데이터신호를 출력한다.
고온 환경(High Temp)에서는 데이터신호의 극성과 무관하게 짝수 데이터라인 및 홀수 데이터라인에 인가되는 데이터신호는 동일한 조건으로 인가된다.
반면, 상온 환경(Room Temp)에서 프리차지 구간(PC)과 메인차지 구간(MC)에 데이터신호의 극성이 같은 경우, 데이터 구동부는 메인차지 구간(MC)의 데이터신호의 폴링 슬루레이트를 감소시켜 출력한다.
저온 환경(Low Temp)에서 메인차지 구간(MC)과 프리차지 구간(PC)에 데이터신호의 극성이 같은 경우, 데이터 구동부는 상온 환경(Room Temp)보다 더 작은 폴링 슬루레이트를 갖는 데이터신호를 출력한다.
온도 변화에 따라 데이터 구동부에서 데이터신호의 폴링 슬루레이트를 다르게 설정하여 화소 간에 발생한 데이터신호 충전율 차이를 저감하며, 이를 통해 표시패널은 균일한 휘도 및 색좌표를 표시할 수 있다.
도 9 내지 도 11에 도시된 게이트신호 및 데이터신호의 라이징 슬루레이트 및 폴링슬루레이트를 조절하여 라이징 구간 및 폴링 구간의 파형을 변경하는 실시예를 예시하였다. 각 실시예는 개별적으로 적용되나, 서로 조합하여 적용하는 것도 가능하다. 도시되지는 않았지만, 게이트 구동부는 게이트신호의 폴링 슬루레이트를 가변할 때, 데이터 구동부는 데이터신호의 라이징 슬루레이트를 가변할 수도 있다.
도 12a는 종래기술에 따른 반전구동 방식의 파형도이다.
도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 반전구동 방식의 파형도이다.
도 12a를 참조하면, 공통전압(VCOM)은 일정한 전압의 크기로 유지되고, 데이터신호는 공통전압(VCOM)을 기준으로 양극성 데이터신호(Positive Data Signal) 및 음극성 데이터신호(Negative Data Signal)를 갖는다. 양극성 데이터신호(Positive Data Signal) 및 음극성 데이터신호(Negative Data Signal)는 각각 2회씩 연속하여 인가된다. 양극성 데이터신호(Positive Data Signal)의 하강구간이 종료된 후 연속하여 음극성 데이터신호(Negative Data Signal)의 상승구간이 배치된다.
도 12b의 파형은 도 11에 도시된 상온환경(Room Temp) 또는 저온 환경(Low Temp)에서의 데이터신호의 구현예이다. 도 12b를 참조하면, 2개의 양극성 데이터신호(Positive Data Signal) 또는 음극성 데이터신호(Negative Data Signal)는 연속하여 인가된다. 연속된 데이터신호 중 2번째 데이터신호 즉 게이트신호의 메인차지 구간(MC)에 대응하는 데이터신호는 이전에 인가된 데이터신호 보다 고전위에서 저전위(VCOM)로 천이되는 구간이 더 길게 나타난다. 즉, 메인차지 구간(MC)의 데이터신호는 프리차지 구간(PC)의 데이터신호 보다 더 작은 폴링 슬루레이트를 갖는다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 구동방법의 소비전력 비교표이다.
도 13은 도 12a에 도시된 종래기술의 반전구동 방식(Reference)과 도 12b의 본 발명의 실시예에 따른 반전구동 방식의 소비전력(Invention)을 비교하여 표시한다.
로직 소비전력(Logic Power Consumption)은 표시 패널(100)에 표시되는 화면의 패턴에 따라 소비전력이 달라진다. 백색(WHITE), 흑색(BLACK) 및 모자이크(MOSAIC) 패턴을 구동한 상태에서 종래기술의 반전구동 방식(Reference)과 본 발명의 실시예에 따른 반전구동 방식의 소비전력을 각각 측정하여 비교한다.
도시된 것과 같이 본 발명의 실시예에 따른 반전구동 방식의 소비전력이 종래기술 보다 낮다.
또한, 국제 표준인 에너지 스타 7.0(E/S 7.0)에 기준하여 측정한 소비전력 저감비율을 측정하면, 종래기술의 반전구동 방식(Reference)에 의한 소비전력을 기준으로 하였을 때, 0.13% ~ 5.04%까지의 소비전력이 저감되는 것을 확인할 수 있다. 일반적인 화면 표시 상태의 기준이 되는 모자이크(MOSAIC) 패턴에 대해서도 본 발명의 실시예에 따른 반전구동 방식은 2.24%의 소비전력을 줄일 수 있다.
도 14a는 본 발명의 실시예에 따른 슬루레이트 조절 펄스 회로도이다.
도 14b는 본 발명의 실시예에 따른 슬루레이트 조절 펄스 파형도이다.
도 14a를 참조하면, 온도센서(140)는 온도에 따라 저항값이 변경되는 온도저항(ThR)과 병렬로 연결된 제1 저항(R1) 및 온도저항(ThR) 및 제1 저항(R1)과 직렬로 연결된 제2 저항(R2)로 구성된다. 온도센서(140)의 출력 단자는 차동증폭기(Diff)의 제1 입력단으로 연결된다. 차동증폭기(Diff)의 제2 입력단은 출력(Out)의 피드백회로로 연결된다. 차동증폭기(Diff)는 제1 입력단과 제2 입력단의 입력값의 차를 증폭하여 출력하는 장치이다.
도 14b를 참조하면, 도 14a의 슬루레이트 조절 회로는 주변부의 온도에 따라 출력되는 전류와 전류의 상승 구간을 나타내는 슬루레이트 조절 펄스의 폭이 가변 된다. 도 12b의 출력 펄스는 게이트신호 또는 데이터신호의 출력 신호의 일부 구간을 차단할 수 있는 슬루레이트 조절 펄스로 적용된다.
고온(High) 환경에서는 슬루레이트 조절 펄스가 출력되지 않으나, 상온(Room Temp) 환경에서 2us의 폭을 갖는 슬루레이트 조절 플로팅 펄스가 출력되고, 고온(High Temp) 환경에서 슬루레이트 조절 펄스의 폭은 4us으로 증가된다.
도 15는 신호출력 회로의 회로도이다.
도 15를 참조하면, 게이트신호 또는 데이터신호는 신호출력 회로의 입력단(IN)으로 입력되어 출력단(OUT)으로 출력된다.
고온(High Temp) 환경에서 플로팅 입력단(Floating_IN)에 슬루레이트 조절 펄스가 입력되지 않으면, 게이트신호 또는 데이터신호는 약간의 딜레이를 갖지만 왜곡없이 입력 신호와 동일한 신호로 출력될 수 있다.
도 14a에 도시된 온도센서(140)가 상온(Room Temp) 이상의 온도를 검출하면 슬루레이트 조절 회로로부터 슬루레이트 조절 펄스가 출력되어 슬루레이트 입력단(S/R_IN)으로 입력된다. 상온(Room Temp) 환경 또는 저온 환경(Low Temp)에서 슬루레이트 조절 펄스가 입력되면, 트랜지스터(Q1)가 턴온된다. 턴온된 트랜지스터(Q1)에 의해 게이트신호 또는 데이터신호의 출력단자는 접지전원(GND)과 연결될 수 있다. 접지전원(GND)의 임피던스가 출력단(OUT)보다 낮아, 입력된 게이트신호 또는 데이터신호는 출력단(OUT)으로 출력될 수 없다.
즉, 슬루레이트 조절 펄스의 온(On) 신호는 게이트신호 또는 데이터신호의 출력을 차단할 수 있다. 도 15에서는 스위칭소자로 트랜지스터(Q1)를 예시하였으나, 스위칭 소자를 FET를 포함하여 다른 스위칭 소자로 사용할 수도 있다.
도 14a, 도 14b 및 도 15에 도시된 슬루레이트 조절 회로 및 신호출력 회로는 타이밍 컨트롤러(130)에 내장될 수도 있다.
액정표시장치 10
표시 패널 100
데이터 구동부 110
게이트 구동부 120
타이밍 컨트롤러 130
온도센서 140
프리차지 구간 PC
메인차지 구간 MC

Claims (16)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고, 제1 방향으로 연장된 복수의 게이트라인들;
    상기 기판 상에 배치되고, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 데이터라인들;
    상기 게이트라인 및 상기 데이터라인과 각각 연결된 화소;
    상기 복수의 데이터라인들에 일정 전압을 기준으로 정극성 및 부극성을 갖는 데이터신호를 인가하는 데이터 구동부;
    상기 복수의 게이트라인들에 프리차지 구간 및 메인차지 구간으로 이루어진 게이트신호를 공급하는 게이트 구동부; 및
    주변부의 온도를 검출하는 온도센서;를 포함하고
    상기 데이터 구동부는 상기 온도센서에서 검출된 온도, 상기 게이트신호의 메인차지 구간에 대응하는 제1 데이터신호의 극성 및 상기 게이트신호의 프리차지 구간에 대응하는 제2 데이터 신호의 극성에 기초하여 상기 게이트신호의 메인차지 구간에 대응하는 상기 제1 데이터신호의 라이징 슬루레이트 및 폴링 슬루레이트 중 적어도 어느 하나를 가변하는 액정표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 화소의 어레이가 j×k(j 및 k 각각은 양의 정수)이고, 상기 데이터라인들의 개수는 j/2개이고, 상기 게이트라인들의 개수는 2k 개이고,
    상기 화소들은 상기 게이트라인의 연장 방향을 따라 배열되며, 이웃하는 일부 화소들은 동일한 데이터라인으로부터 데이터신호를 인가받는 액정표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 화소들은 상기 데이터라인의 연장 방향을 따라 반복되어 배열되고,
    상기 데이터라인의 연장 방향을 따라 배열된 화소들 사이에 복수의 게이트라인들이 배치되고,
    상기 게이트라인들은 각각 인접하게 위치하는 화소들에 게이트신호를 인가하는 액정표시장치.
  4. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고, 제1 방향으로 연장된 복수의 게이트라인들;
    상기 기판 상에 배치되고, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 데이터라인들;
    상기 게이트라인 및 상기 데이터라인과 각각 연결된 화소;
    상기 복수의 데이터라인들에 일정 전압을 기준으로 정극성 및 부극성을 갖는 데이터신호를 인가하는 데이터 구동부;
    상기 복수의 게이트라인들에 프리차지 구간 및 메인차지 구간으로 이루어진 게이트신호를 공급하는 게이트 구동부; 및
    주변부의 온도를 검출하는 온도센서;를 포함하고
    상기 데이터 구동부는 상기 온도센서에서 검출된 온도에 기초하여 상기 게이트신호의 메인차지 구간에 대응하는 데이터신호의 라이징 슬루레이트 및 폴링 슬루레이트 중 적어도 어느 하나를 가변하고,
    상기 온도센서에서 검출된 온도가 기준온도 보다 낮은 경우, 상기 메인차지 구간에서 상기 데이터 구동부는 상기 기준온도의 라이징 슬루레이트 보다 작은 라이징 슬루레이트를 갖는 데이터신호를 출력하는 액정표시장치.
  5. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고, 제1 방향으로 연장된 복수의 게이트라인들;
    상기 기판 상에 배치되고, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 데이터라인들;
    상기 게이트라인 및 상기 데이터라인과 각각 연결된 화소;
    상기 복수의 데이터라인들에 일정 전압을 기준으로 정극성 및 부극성을 갖는 데이터신호를 인가하는 데이터 구동부;
    상기 복수의 게이트라인들에 프리차지 구간 및 메인차지 구간으로 이루어진 게이트신호를 공급하는 게이트 구동부; 및
    주변부의 온도를 검출하는 온도센서;를 포함하고
    상기 데이터 구동부는 상기 온도센서에서 검출된 온도에 기초하여 상기 게이트신호의 메인차지 구간에 대응하는 데이터신호의 라이징 슬루레이트 및 폴링 슬루레이트 중 적어도 어느 하나를 가변하고,
    상기 온도센서에서 검출된 온도가 기준온도 보다 낮은 경우, 상기 메인차지 구간에서 상기 데이터 구동부는 기준온도의 폴링 슬루레이트 보다 작은 폴링 슬루레이트를 갖는 데이터신호를 출력하는 액정표시장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 온도센서에서 검출된 온도가 기준온도 보다 낮은 경우, 상기 메인차지 구간에서 상기 데이터 구동부는 상기 기준온도의 폴링 슬루레이트 보다 작은 폴링 슬루레이트를 갖는 데이터신호를 출력하는 액정표시장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 라이징 슬루레이트 및 폴링 슬루레이트는 서로 다른 값을 갖는 액정표시장치.
  8. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고, 제1 방향으로 연장된 복수의 게이트라인들;
    상기 기판 상에 배치되고, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 데이터라인들;
    상기 복수의 데이터라인들에 일정 전압을 기준으로 정극성 및 부극성을 갖는 데이터신호를 인가하는 데이터 구동부;
    상기 복수의 게이트라인들에 프리차지 구간 및 메인차지 구간으로 이루어진 게이트신호들을 공급하는 게이트 구동부; 및
    주변부의 온도를 검출하는 온도센서;를 포함하고
    상기 게이트 구동부는 상기 온도센서에서 검출된 온도에 기초하여 상기 메인차지 구간에 대응하는 게이트신호의 폴링 슬루레이트를 가변하는 액정표시장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 액정표시장치의 화소 해상도가 j×k(m 및 n 각각은 양의 정수)이면, 상기 데이터라인들의 개수는 j/2 개이고, 상기 게이트라인들의 개수는 2k 개이고,
    화소는 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소를 포함하고,
    상기 화소들은 상기 게이트라인의 연장 방향을 따라 배열되며, 이중 이웃하는 일부는 화소들은 동일한 데이터라인으로부터 데이터신호를 인가받는 액정표시장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 화소들은 상기 데이터라인의 연장 방향을 따라 반복되어 배열되고,
    상기 데이터라인의 연장 방향을 따라 배열된 화소들 사이에 2개의 게이트라인들이 배치되고,
    상기 게이트라인들은 각각 인접하게 위치하는 화소들에 게이트신호를 인가하는 액정표시장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 온도센서에서 검출된 온도가 기준온도 보다 낮은 경우, 상기 메인차지 구간에서 상기 게이트 구동부는 기준온도의 폴링 슬루레이트 보다 더 작은 폴링 슬루레이트를 갖는 게이트신호를 출력하는 액정표시장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 온도센서의 검출 온도가 낮을수록 상기 게이트 구동부는 더 작은 폴링 슬루레이트를 갖는 게이트신호를 출력하는 액정표시장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는 상기 게이트신호의 메인차지 구간에 기준온도의 라이징 슬루레이트 보다 더 작은 라이징 슬루레이트를 갖는 데이터신호를 출력하는 액정표시장치.
  14. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고, 제1 방향으로 연장된 복수의 게이트라인들;
    상기 기판 상에 배치되고, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 데이터라인들;
    상기 복수의 데이터라인들에 일정 전압을 기준으로 정극성 및 부극성을 갖는 데이터신호를 인가하는 데이터 구동부;
    상기 복수의 게이트라인들에 프리차지 구간 및 메인차지 구간으로 이루어진 게이트신호들을 공급하는 게이트 구동부;
    상기 데이터 구동부 및 상기 게이트 구동부에 제어신호를 인가하는 타이밍 컨트롤러; 및
    온도에 따라 저항값이 가변되는 저항을 포함하여 주변부의 온도를 검출하여 상기 타이밍 컨트롤러로 전송하는 온도센서;를 포함하고,
    상기 타이밍 컨트롤러는 상기 저항값에 의해 결정된 전압을 입력받아 슬루레이트 조절 펄스를 출력하는 차동증폭기를 포함하는 플로팅 회로; 및
    상기 슬루레이트 조절 펄스와 중첩되는 게이트신호 또는 데이터신호의 출력을 차단하는 신호출력 회로를 더 포함하는 액정표시장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 차동증폭기는 적어도 2개의 입력 단자 및 하나의 출력 단자를 포함하고,
    상기 입력 단자 중 하나는 상기 온도센서와 연결되고, 다른 하나는 상기 출력 단자와 피드백 연결된 액정표시장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 신호출력 회로는 상기 게이트신호 또는 데이터신호의 출력단과 연결된 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 스위칭 소자의 제1 단자는 상기 슬루레이트 조절 펄스와 연결되고, 제2 단자는 상기 게이트신호 또는 데이터신호의 출력단과 연결되고, 제3 단자는 접지전원과 연결된 액정표시장치.
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