KR20030055379A - 액정표시장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 데이터 신호 충전시 소비전력을 저감할 수 있도록 한 액정표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 게이트라인들과 데이터라인들의 교차부마다 마련된 다수의 액정셀들을 포함하는 액정패널과; 상기 게이트라인들을 구동하는 게이트 드라이버와; 상기 데이터라인들을 주사라인마다 데이터신호의 충전조건이 동일하게끔 수평기간마다 충전분배 전압과 데이터신호를 단계적으로 공급하는 데이터 드라이버와; 상기 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 구동방법은 게이트하이전압이 공급하기 전 데이터전압을 블랙 및 화이트로 디스플레이하는 데이터 전압 사이의 전압인 충전분배 전압과 데이터 전압을 단계적으로 공급함에 따라 충전기간과 짧아지게 되고 소비전력도 절감할 수 있게 된다.

Description

액정표시장치 및 그의 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS AND MEHTOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 수평기간마다 데이터라인들에 데이터 전압을 단계적으로 공급함으로써 표시품질을 개선하고 소비전류를 감소시킬 수 있도록 한 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
통상의 액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여 액정표시장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널과 이 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다. 액정패널에는 게이트라인들과 데이터라인들이 교차하게 배열되고 그 게이트라인들과 데이터라인들의 교차로 마련되는 영역에 액정셀들이 위치하게 된다. 이 액정패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 공통전극이 마련된다. 화소전극들 각각은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)의 소스 및 드레인 단자들을 경유하여 데이터라인들 중 어느 하나에 접속된다. 박막트랜지스터의 게이트단자는 화소전압신호가 1라인분씩의 화소전극들에게 인가되게 하는 게이트라인들 중 어느 하나에 접속된다. 구동회로는 게이트라인들을 구동하기 위한 게이트 드라이버와, 데이터라인들을 구동하기 위한 데이터 드라이버와, 공통전극을 구동하기 위한 공통전압 발생부를 구비한다. 게이트 드라이버는 스캐닝신호를 게이트라인들에 순차적으로 공급하여 액정패널 상의 액정셀들을 1라인분씩 순차적으로 구동한다. 데이터 드라이버는 게이트라인들 중 어느 하나에 게이트신호가 공급될 때마다 데이터라인들 각각에 화소전압신호를 공급한다. 공통전압 발생부는 공통전극에 공통전압신호를 공급한다. 이에 따라, 액정표시장치는 액정셀별로 화소전압신호에 따라 화소전극과 공통전극 사이에 인가되는 전계에 의해 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 데이터 드라이버와 게이트 드라이버는 다수개의 집적회로(Integrated Circuit; 이하, IC라 함)로 집적화된다. 집적화된 데이터 드라이브 IC와 게이트 드라이브 IC 각각은 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package ; 이하, TCP라 함) 상에 실장되어 탭(TAB; Tape Automated Bonding) 방식으로 액정패널에 접속되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 액정패널 상에 실장된다.
도 1은 종래기술의 액정표시장치에 따른 데이터 드라이버의 상세 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 데이터 드라이버(2)는 순차적인 샘플링신호를 공급하는 쉬프트 레지스터 어레이(4)와, 샘플링신호에 응답하여 비디오 데이터(R,G,B)를 순차적으로 래치하여 동시에 출력하는 래치 어레이(6)와, 래치 어레이(6)로부터의 비디오 데이터를 아날로그 데이터신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환(이하, "DAC"라 함) 어레이(8)와, DAC 어레이(8)로부터의 데이터신호를 신호완충하여 출력하는 버퍼 어레이(10)를 구비한다. 이러한 구성을 가지는 데이터 드라이버(2)는 n개의 데이터라인들(DL1 내지 DLn)을 구동하게 된다.
쉬프트 레지스터 어레이(4)에 구성되는 다수개의 쉬프트 레지스터들은 입력 소스 스타트 펄스(SSP)를 소스 샘플링 클럭신호(SSC)에 따라 순차적으로 쉬프트시켜 샘플링신호로 출력한다.
래치 어레이(6)에 구성되는 다수개의 래치들은 쉬프트 레지스터 어레이(4)로부터의 샘플링신호에 응답하여 입력 화소데이터를 일정단위씩 샘플링하여 순차적으로 래치하고 소스 출력 인에이블 신호(SOE)에 응답하여 동시에 출력한다.
DAC 어레이(8)에 구성되는 다수개의 DAC들은 래치 어레이(6)로부터의 데이터들을 감마전압부(도시하지 않음)로부터의 정극성 및 부극성 감마전압들을 이용하여 아날로그 데이터신호로 변환하여 출력하게 된다. 특히 DAC 어레이(8)는 입력 극성제어신호(POL)에 응답하여 도트 인버젼 구동을 위해 기수번째와 우수번째 데이터신호가 서로 상반되는 극성을 가지게끔 변환하고, 1 수평기간(1H) 마다 그 데이터신호의 극성이 반전되게 한다.
버퍼어레이(10)는 DAC 어레이(8)로부터 출력되는 데이터신호들을 신호완충하여 데이터라인들(DL1 내지 DLn)에 공급하게 된다.
도 2a 및 도 2b는 도트 인버젼 방식의 각 프레임에서 도 1에 도시된 데이터 드라이버에 따른 데이터신호 충전특성을 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 액정표시장치의 데이터신호 충전특성은 게이트펄스(Vgate)의 라이징에지에서부터 폴링에지까지 하이레벨을 유지하는 기간동안 데이터신호를 충전하게 된다. 화소 전압이 인가되지 않을 때 흰색을 디스플레이하는 노말리(Normaly) 화이트 모드의 액정에서 화면 전체에 흰색을 디스플레이하는 데이터전압이 인가되는 경우에는 기준 전압(Vref)과 데이터 전압(Vdata)의 차가 작아 액정 용량이 작아진다(A). 화면 전체에 검은색을 디스플레이 하는 계조전압이 인가되는 경우에는 기준전압(Vref)과 데이터 전압(Vdata)의 차가 커져 액정용량이 커지게 된다(B).
이러한 차이는 화면 전체에 동일한 색을 디스플레이하지 않는 경우에는 심각한 문제가 발생한다. 즉, 예를 들어 흰색 바탕에 검은색의 사각형이 디스플레이되는 경우 수평라인에서 흰색과 검은색이 인접하는 화소 사이에는 액정패널에 실제 인가되는 데이터 전압의 파형이 크게 달라서 수평 크로스토크가 발생한다. 이로 인해 액정표시장치의 표시 품질이 나빠지는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 충전 분배전압을 이용하여 데이터라인에 충전되는 데이터전압의 스위칭시 액정표시장치의 표시품질을 개선하고 소비전류를 감소시킬 수 있도록 한 액정표시장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래기술의 액정표시장치에 따른 데이터 드라이버의 상세 구성을 도시한 블록도.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 데이터 드라이버에 따른 데이터신호 충전특성을 나타내는 도면.
도 3은 일반적인 액정표시장치의 구성을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 데이터 드라이버의 상세 구성을 도시한 블록도.
도 5는 본 발명에 실시예에 따른 액정표시장치의 데이터 드라이버에 따른 데이터신호 충전특성을 나타내는 도면.
도 6은 도 4에 도시된 충전 분배전압 발생부의 상세회로도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 데이터 드라이버의 상세 구성을 도시한 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
2,16 : 데이터 드라이버4,22,40 : 쉬프트레지스터 어레이
6,24,42 : 래치 어레이8,26,44 : DAC 어레이
10,28,50 : 버퍼 어레이12 : 디지털 비디오 카드
14 : 타이밍 컨트롤러18 : 게이트 드라이버
20 : 액정패널22 : 감마기준전압 발생부
30,48 : 충전분배 전압 발생부32,46 : 멀티플렉서 어레이
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치는 게이트라인들과 데이터라인들의 교차부마다 마련된 다수의 액정셀들을 포함하는 액정패널과; 상기 게이트라인들을 구동하는 게이트 드라이버와; 상기 데이터라인들을 주사라인마다 데이터신호의 충전조건이 동일하게끔 수평기간마다 충전분배 전압과 데이터신호를 단계적으로 공급하는 데이터 드라이버와; 상기 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 데이터 드라이버는 상기 데이터라인들을 도트 인버젼 구동방식, 컬럼 인버젼 방식 및 라인 인버젼 방식 중 어느 하나로 구동되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 데이터 드라이버는 상기 게이트라인들에 게이트 하이전압이 공급되기 바로 전에 상기 충전분배 전압을 데이터라인들에 공급하여 미리 충전되게 한 다음 해당 데이터신호들을 그 데이터라인들에 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 데이터 드라이버는 상기 충전분배 전압으로 상기 타이밍 제어부로부터의 정극성 제어신호에 응답하여 상기 액정셀들에서 블랙 및 화이트 색을 디스플레이 하는 데이터 전압 사이의 전압을 가지는 제1 충전분배 전압과, 부극성 제어신호에 응답하여 상기 액정셀들에서 블랙 및 화이트 색을 디스플레이 하는 데이터 전압 사이의 전압을 가지는 제2 충전분배전압을 선택적으로 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 데이터 드라이버는 순차적인 샘플링신호를 공급하는 쉬프트 레지스터 어레이와, 상기 샘플링신호에 응답하여 비디오 데이터를 래치하여 출력하는 래치 어레이와, 상기 래치 어레이로부터의 비디오 데이터를 아날로그 신호인 데이터신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환기 어레이와, 상기 충전분배 전압을 발생하는 충전분배 전압 발생부와; 상기 수평기간마다 상기 충전분배 전압과 상기 데이터신호를 상기 데이터라인들에 단계적으로 공급하는 멀티플렉서 어레이를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 데이터 드라이버는 상기 멀티플렉서 어레이의 입력단 또는 출력단에 위치하여 입력되는 데이터신호를 신호완충하여 출력하는 버퍼 어레이를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 충전분배 전압 발생부는 상기 타이밍 제어부로부터의 정극성 제어신호에 응답하여 상기 액정셀들에서 블랙 및 화이트 색을 디스플레이 하는 데이터 전압 사이의 전압을 가지는 제1 충전분배 전압과, 부극성 제어신호에 응답하여 상기 액정셀들에서 블랙 및 화이트 색을 디스플레이 하는 데이터 전압 사이의 전압을 가지는 제2 충전분배전압을 선택적으로 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 충전분배 전압 발생부는 입력전원전압을 직렬접속되는 분압저항들을 이용하여 분압함으로써 상기 제1 및 제2 충전분배 전압을 발생하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 제1 충전분배 전압은 상기 입력전원전압과 0.5입력전원전압 사이이며. 제2 충전분배 전압은 기저전압원과 0.5입력전원전압 사이인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 구동방법은 액정패널의 주사라인마다 데이터신호의 충전조건이 동일하게끔 수평기간마다 충전분배 전압과 데이터신호를 단계적으로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 데이터신호를 단계적으로 공급하는 단계는 해당 주사라인의 게이트라인들에 게이트 하이전압이 공급되기 바로 전에 상기 충전분배 전압을 데이터라인들에 공급하여 미리 충전되게 한 다음 해당 데이터신호들을 그 데이터라인들에 공급하는 단계인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 충전분배 전압으로는 입력 극성제어신호에 응답하여 그 극성제어신호가 정극성을 가르키는 경우 상기 액정패널에 공급되는 블랙 및 화이트 디스플레이 데이터전압 사이의 제1 충전분배 전압이 공급되고, 그 극성제어신호가 부극성을 가르키는 경우 상기 액정패널에 공급되는 블랙 및 화이트 디스플레이 하는 데이터 전압 사이의 제2 충전분배전압을 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 데이터신호를 단계적으로 공급하는 단계는 순차적인 샘플링신호를 발생하는 단계와; 상기 샘플링신호에 응답하여 비디오 데이터를 래치하여 출력하는 단계와; 상기 출력된 비디오 데이터를 상기 수평방향으로는 도트 단위로 극성이 반전됨과 아울러 1 수평주기 마다 그 데이터신호의 극성이 반전되게끔 아날로그 신호인 데이터신호로 변환하는 단계와; 상기 충전분배 전압을 발생하는 단계와; 상기 수평기간마다 상기 충전분배 전압과 상기 데이터신호를 상기 데이터라인들에 단계적으로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 데이터신호를 단계적으로 공급하는 단계는 순차적인 샘플링신호를 발생하는 단계와; 상기 샘플링신호에 응답하여 비디오 데이터를 래치하여출력하는 단계와; 상기 출력된 비디오 데이터를 라인별로 극성이 반전됨과 라인별로 그 데이터신호의 극성이 반전되게끔 아날로그 신호인 데이터신호로 변환하는 단계와; 상기 충전분배 전압을 발생하는 단계와; 상기 수평기간마다 상기 충전분배 전압과 상기 데이터신호를 상기 데이터라인들에 단계적으로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부한 도 3 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 일반적인 액정표시장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 액정표시장치는 디지털 비디오 데이터로 변환하기 위한 디지털 비디오 카드(12)와, 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널(20)과, 액정패널(20)의 데이터라인들(DL)에 데이터신호를 공급하기 위한 데이터 드라이버(16)와, 액정패널(20)의 게이트라인들(GL)을 순차적으로 구동하기 위한 게이트 드라이버(18)와, 데이터 드라이버(16)와 게이트 드라이버(18)를 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러(14)와, 데이터 드라이버(16)에 감마전압을 공급하기 위한 감마 기준전압 발생부(22)를 구비한다.
액정패널(20)은 두 장의 유리기판 사이에 액정이 주입되며, 그 하부 유리기판 상에 게이트라인들(GL)과 데이터라인들(DL)이 상호 직교되도록 형성된다. 게이트라인들(GL)과 데이터라인들(DL)의 교차부에는 데이터라인들(DL)로부터 입력되는영상을 액정셀(Clc)에 선택적으로 공급하기 위한 TFT가 형성된다. 이를 위하여, TFT는 게이트라인(GL)에 게이트단자가 접속되며, 데이터라인(DL)에 소스단자가 접속된다. 그리고 TFT의 드레인단자는 액정셀(Clc)의 화소전극에 접속된다.
디지털 비디오 카드(12)는 아날로그 입력 화상 데이터신호를 디지털 화상 데이터신호로 변환하고 화상 데이터신호에 포함된 동기신호를 검출하게 된다. 주로 디지털 비디오 카드(12)로부터의 데이터 및 제어신호전송을 위해서 저전압 차등신호(Low Voltage Differential Signal ; 이하 "LVDS"라 함) 인터페이스와 TTL 인터페이스 등이 사용되고 있다. 또한 이러한 인터페이스 기능을 모아서 타이밍 컨트롤러(14)와 함께 단일 칩(Chip)으로 집적시켜 사용하고도 있다. LVDS는 하나의 라인에 여러개의 데이터를 압축하여 타이밍 컨트롤러(14)에 입력된다.
타이밍 컨트롤러(14)는 디지털 비디오 카드(12)로부터의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 데이터신호를 데이터 드라이버(16)에 공급하게 된다. 또한, 타이밍 컨트롤러(14)는 디지털 비디오 카드(12)로부터 입력되는 수평/수직 동기신호(H,V)를 이용하여 데이터 제어신호(Dclk 등)와 게이트 제어신호(GSP 등)를 생성하여 데이터 드라이버(16)와 게이트 드라이버(18)를 타이밍 제어하게 된다. 데이터 제어신호는 데이터 드라이버(16)에 공급되며, 게이트 제어신호는 게이트 드라이버(18)에 공급된다.
게이트 드라이버(18)는 타이밍 컨트롤러(14)로부터 입력되는 게이트 스타트 펄스(GSP) 등의 게이트 제어신호에 응답하여 순차적으로 스캔펄스를 발생하는 쉬프트 레지스터와, 스캔펄스의 전압을 액정셀의 구동에 적합한 레벨로 쉬프트 시키기위한 레벨 쉬프터 등으로 구성된다. 게이트라인에 해당 주사기간동안(1H) 게이트 하이전압을 공급하고, 나머지 기간에서는 게이트 로우전압을 인가한다. 이 게이트 드라이버(18)로부터 입력되는 스캔펄스에 응답하여 TFT에 의해 데이터라인(DL) 상의 비디오 데이터가 액정셀(Clc)의 화소전극에 공급된다.
데이터 드라이버(16)에는 타이밍 컨트롤러(14)로부터 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 데이터신호와 함께 도트클럭(Dclk) 등의 데이터 제어신호가 입력된다. 이 데이터 드라이버(16)는 도트클럭(Dclk) 등의 데이터 제어신호에 동기하여 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 디지털 비디오 데이터를 래치한 후에, 래치된 데이터를 감마전압(Vγ)에 따라 보정하게 된다. 그리고 데이터 드라이버(16)는 감마전압(Vγ)에 의해 디지털 비디오 데이터를 아날로그 화소전압신호로 변환하여 1라인분씩 데이터라인(DL)에 공급하게 된다. 본 발명에서의 데이터 드라이버(16)는 감마전압(Vγ)에 따라 데이터를 보정하기 전에 충전분배(Charge Sharing) 전압을 이용하여 각 주사라인마다 데이터전압 충전특성을 균일하게 함과 아울러 소비전력을 저감시키게 된다. 다시 말하여 데이터 드라이버(16)는 수평기간마다 데이터라인들에 충전분배 전압을 먼저 공급한 후 데이터 전압을 공급함으로써 주사라인마다 데이터전압이 충전분배 전압에서부터 충전되는 동일한 충전조건을 가지도록 한다.
감마기준전압 발생부(22)는 액정패널의 전기·광학적 특성을 고려하여 데이터의 계조값에 대응하는 감마전압(Vγ)을 생성한다. 이 감마전압(Vγ)은 감마기준전압발생부(22)에 의해 계조레벨에 대응하여 분압된 전압이다. 따라서, 감마전압발생부(22)로부터 생성된 감마전압(Vγ)은 표현 가능한 범위로 선택된 계조값에 대응하여 전압크기가 다르게 설정된다.
이러한 액정표시장치에서는 액정패널 상의 액정셀들을 구동하기 위하여 라인 인버젼 방식(Line Inversion System), 컬럼 인버젼 방식(Column Inversion System) 및 도트 인버젼 방식(Dot Inversion System) 등이 사용되고 있다.
라인 인버젼 방식의 액정패널 구동방법에서는 액정패널에 공급되는 데이터신호들의 극성이 액정패널 상의 로우라인, 즉 게이트라인에 따라 극성이 달리 인가되고 프레임에 따라 다시 반전되게 된다.
컬럼 인버젼 방식의 액정패널 구동방법에서는 액정패널에 공급되는 데이터 신호들의 극성이 액정패널 상의 컬럼라인, 즉 데이터라인에 따라 극성이 달리 인가되고 프레임에 따라 다시 반전되게 된다.
도트 인버젼 방식의 액정패널 구동방법에서는 액정패널 상의 컬럼라인 및 로우라인별로 인접한 액정셀들에 서로 상반된 극성의 데이터신호가 공급되게 함과 아울러 프레임마다 액정패널 상의 모든 액정셀들에 공급되는 데이터 신호들의 극성이 반전되게 한다. 다시 말하여, 도트 인버젼 방식에서는 한 프레임의 비디오 신호가 표시될 경우에 좌측상단의 액정셀로부터 우측의 액정셀로 진행함에 따라 그리고 아래 측의 액정셀들로 진행함에 따라 정극성(+) 및 부극성(-)이 번갈아 나타나게끔 데이터 신호들이 액정패널 상의 액정셀들에 각각 공급되게 된다. 그리고 다음 프레임의 비디오 신호가 표시될 경우에는 각 액정셀들에 공급되는 데이터신호들의 그 전의 프레임과 상반되게 반전된다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 데이터 드라이버의 상세 구성을 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 데이터 드라이버(16)는 순차적인 샘플링신호를 공급하는 쉬프트 레지스터 어레이(22)와, 샘플링신호에 응답하여 비디오 데이터(R, G, B)를 래치하여 출력하는 래치 어레이(24)와, 래치 어레이(24)로부터의 비디오 데이터를 아날로그 데이터신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환(이하, 'DAC'라 함) 어레이(26)와, DAC 어레이(26)로부터의 데이터신호를 신호완충하여 출력하는 버퍼 어레이(28)와, 충전분배 전압을 발생하는 충전분배 전압 발생부(30)와, 수평기간마다 충전분배 전압 및 데이터신호를 선택적으로 공급하는 멀티플렉서(MUX) 어레이(32)를 구비한다.
쉬프트 레지스터 어레이(22)에 구성되는 다수개의 쉬프트 레지스터들은 입력 소스 스타트 펄스(SSP)를 소스 샘플링 클럭신호(SSC)에 따라 순차적으로 쉬프트시켜 샘플링신호로 출력한다.
래치 어레이(24)에 구성되는 다수개의 래치들은 쉬프트 레지스터 어레이(22)로부터의 샘플링신호에 응답하여 입력 화소데이터를 일정단위씩 샘플링하여 순차적으로 래치하고 소스 출력 인에이블 신호(SOE)에 응답하여 동시에 출력한다.
DAC 어레이(26)에 구성되는 다수개의 DAC들은 래치 어레이(24)로부터의 데이터들을 감마기준전압발생부(22)로부터의 정극성 및 부극성 감마전압들을 이용하여 아날로그 데이터신호로 변환하여 출력하게 된다. 특히 DAC 어레이(24)는 입력 극성제어신호(POL)에 응답하여 액정패널의 구동을 위해 기수번째와 우수번째 데이터신호가 서로 상반되는 극성을 가지게끔 변환하고, 1 수평기간(1H) 마다 그 데이터신호의 극성이 반전되게 한다.
버퍼어레이(28)는 DAC 어레이(26)로부터 출력되는 데이터신호들을 신호완충하여 출력한다.
충전분배 전압 발생부(30)는 상기 극성제어신호에 응답하여 제1 충전분배 전압(VA)과 제2 충전분배 전압(VB)를 발생한다. 여기서 제1 충전분배 전압(VA) 및 제2 충전분배 전압(VB)은 감마전압들을 이용하여 아날로그 데이터신호로 변환하여 각각 정극성 및 부극성 데이터신호를 충전할 경우 데이터라인들(DL)을 통하여 액정셀에 검은색과 흰색을 디스플레이하는 데이터전압 사이의 크기를 나타낸다.
멀티플렉서(Multiplexer ; 이하 "MUX"라 함) 어레이(32)는 입력 제어신호(CS)에 응답하여 수평기간마다 충전분배 전압 발생부(30)로부터의 제1 및 제2 충전분배 전압(VA,VB)과 버퍼 어레이(28)로부터의 데이터신호를 데이터라인들(DL1 내지 DLn)에 순차적으로 공급하게 된다.
도 5는 도 4에 도시된 데이터 드라이버에 의해 임의의 프레임에서 데이터 라인에 출력되는 정극성 데이터 전압 파형을 나타내는 도면이다.
도 4와 결부하여 동작을 설명하면, 임의의 게이트라인에는 게이트 쉬프트 펄스에 응답하여 쉬프트된 게이트 하이전압(Vgate)이 공급된다. 이 게이트 하이전압(Vgate)이 공급되기 바로 전에 MUX 어레이(32)는 극성제어신호(POL)에 응답하여 충전분배 전압 발생부(30)로부터 충전분배 전압(VA, VB)을 데이터 라인들(DL1 내지 DLn)에 공급한다. 이어서, 멀티플렉서 어레이(32)는 버퍼어레이(28)로부터의 데이터전압을 데이터 라인들(DL1 내지 DLn)에 공급한다. 이에 따라 게이트 하이전압(Vgate)에 의해 임의의 게이트라인의 TFT들이 턴-온됨으로써 게이트라인의 액정셀들에는 상기 데이터 라인들(DL1 내지 DLn)에 공급된 충전분배 전압(VA, VB)과 데이터 전압이 단계적으로 충전된다. 예를 들면, 데이터라인(DL)에는 게이트 하이전압(Vgate)이 공급되기 바로 이전에 제1 충전분배 전압(VA)이 공급되어 충전된다. 감마기준전압발생부(22)로부터의 감마전압이 DAC 어레이(26) 및 버퍼 어레이(28)를 통하여 액정셀에는 해당 계조레벨에 따른 데이터 전압(Vdata)이 충전된다. 이에 따라, 액정셀에는 게이트 하이전압(Vgate)이 공급되기 전부터 데이터라인(DL)에 충전된 제1 충전분배 전압(VA)에서부터 데이터전압이 상승되어 충전되기 시작하므로 종래보다 짧은 상승기간 내에 정극성 데이터전압(Vdata)이 충전된다.
이는 게이트 하이전압(Vgate)이 공급되기 전에 제2 충전분배 전압(VB)을 데이터라인(DL)에 충전시켜 데이터전압을 상승시킨 후 부극성 데이터전압(Vdata)을 충전하는 경우에도 동일하게 적용된다.
도 6는 도 4에 도시된 충전분배 전압 발생부(30)의 상세회로도를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 충전분배 전압 발생부(30)는 전원전압(VDD)에 직렬로 연결된 제1 내지 제3 저항(R1 내지 R3)에 따라 전압분배하여 제1 및 제2 충전분배전압(VA.VB)을 발생시킨다. 상세히 하면 제1 노드(N1)에서는 전압전압(VDD)이 제1 저항(R1)에 의해 전압강하되어 제1 충전분배 전압(VA)이 발생된다. 제2 노드(N2)에서는 전원전압(VDD)이 제1 및 제2 저항(R1, R2)에 의해 전압강하되어 제2 충전분배 전압(VB)이 발생된다. 제1 및 제2 노드(N1, N2) 각각에서 발생된 제1 및 제2 충전분배 전압(VA.VB)은 극성제어신호(POL)에 응답하여 스위칭동작을 수행하는 스위치(SW)을 통해 멀티플렉서 어레이(32)로 공급된다. 스위치(SW)는 극성제어신호(POL)가 정극성을 가르키는 경우 제1 노드(N1)와 접속되어 제1 충전분배 전압(VA)을 공급하고, 극성제어신호(POL)가 부극성을 가르키는 경우 제2 노드(N2)와 접속되어 제2 충전분배 전압(VB)을 공급한다.
이 때 제1 및 제2 충전분배 전압(VA.VB)의 전압특성 조건은 수학식 1에서와 같다.
상기 전압 조건을 예로 들면, VA는 약 3/4 VDD이고, VB는 약 1/4 VDD이다.
이를 기준으로 데이터전압과 충전분배 전압의 예를 들면, 정극성(+) 프레임의 화이트 및 블랙 컬러의 데이터전압이 3.4V와 4.7V일 경우와 부극성(-) 프레임의 블랙 및 화이트 컬러의 데이터전압이 1.4V와 2.6V일 경우 감마기준전압스위칭부(58)에서의 저항에 따른 제1 및 제2 충전분배 전압(VA,VB)은 각각의 전압 사이에서 결정되고 이에 따른 전원전압(VDD) 값도 설정될 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 데이터 드라이버의 상세 구성을 도시한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 데이터 드라이버(16)는 도 4에 도시된 데이터 드라이버와 대비하여 충전분배 전압 발생부(48)가 접속된 멀티플렉서 어레이(46)가 버퍼 어레이(50) 입력단에 설치된 것을 제외하고는 동일한 구성요소들을 구비한다.
쉬프트 레지스터 어레이(40)에 구성되는 다수개의 쉬프트 레지스터들은 입력 소스 스타트 펄스(SSP)를 소스 샘플링 클럭신호(SSC)에 따라 순차적으로 쉬프트시켜 샘플링신호로 출력한다.
래치 어레이(42)에 구성되는 다수개의 래치들은 쉬프트 레지스터 어레이(40)로부터의 샘플링신호에 응답하여 입력 화소데이터를 일정단위씩 샘플링하여 순차적으로 래치하고 소스 출력 인에이블 신호(SOE)에 응답하여 동시에 출력한다.
DAC 어레이(44)에 구성되는 다수개의 DAC들은 래치 어레이(42)로부터의 데이터들을 감마기준전압발생부로부터의 정극성 및 부극성 감마전압들을 이용하여 아날로그 데이터신호로 변환하여 출력하게 된다. 특히 DAC 어레이(44)는 입력 극성제어신호(POL)에 응답하여 액정패널의 구동방식에 따라 기수번째와 우수번째 데이터신호가 서로 상반되는 극성을 가지게끔 변환하고, 1 수평기간(1H) 마다 그 데이터신호의 극성이 반전되게 한다.
충전분배 전압 발생부(48)는 상기 극성제어신호에 응답하여 제1 충전분배 전압(VA)과 제2 충전분배 전압(VB)를 발생한다. 여기서 제1 충전분배 전압(VA) 및 제2 충전분배 전압(VB)은 감마전압들을 이용하여 아날로그 데이터신호로 변환하여 각각 정극성 및 부극성 데이터신호를 충전할 경우 데이터라인들(DL)을 통하여 액정셀에 검은색과 흰색을 디스플레이하는 데이터전압 사이의 크기를 나타낸다.
MUX 어레이(46)는 입력 제어신호(CS)에 응답하여 수평기간마다 충전분배 전압 발생부(30)로부터의 제1 및 제2 충전분배 전압(VA,VB)과 버퍼 어레이(28)로부터의 데이터신호를 순차적으로 공급한다.
버퍼어레이(50)는 DAC 어레이(44)로부터 출력되는 데이터신호들을 신호완충하여 데이터라인들(DL1 내지 DLn)에 출력한다.
이러한 구성을 가지는 데이터 드라이버(16)는 수평기간마다 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 충전분배 전압(VA,VB)과 데이터전압이 단계적으로 공급하게 된다. 이에 따라, 데이터라인에는 충전분배 전압(VA,VB)과 데이터전압이 단계적으로 공급되어 충전기간도 짧아지게 되고 소비전력도 절감할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 구동방법은 게이트하이전압이 공급되기 전 데이터전압을 블랙 및 화이트로 디스플레이하는 데이터 전압 사이의 전압인 충전분배 전압을 인가하는 게이트하이전압이 공급됨으로써 데이터 전압을 단계적으로 공급함에 따라 충전기간과 짧아지게 되고 소비전력도 절감할 수 있게 된다. 또한 본 발명에 따른 액정표시장치는 도트 인버젼 방식에 의해 한정되는 것이 아니라 라인인버젼, 컬럼 인버젼 방식 등에서도 적용될 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.

Claims (15)

  1. 게이트라인들과 데이터라인들의 교차부마다 마련된 다수의 액정셀들을 포함하는 액정패널과;
    상기 게이트라인들을 구동하는 게이트 드라이버와;
    상기 데이터라인들을 주사라인마다 데이터신호의 충전조건이 동일하게끔 수평기간마다 충전분배 전압과 데이터신호를 단계적으로 공급하는 데이터 드라이버와;
    상기 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 드라이버는 상기 데이터라인들을 도트 인버젼 구동방식, 컬럼 인버젼 방식 및 라인 인버젼 방식 중 어느 하나로 구동되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 드라이버는 상기 게이트라인들에 게이트 하이전압이 공급되기 바로 전에 상기 충전분배 전압을 데이터라인들에 공급하여 미리 충전되게 한 다음 해당 데이터신호들을 그 데이터라인들에 공급하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 드라이버는 상기 충전분배 전압으로
    상기 타이밍 제어부로부터의 정극성 제어신호에 응답하여 상기 액정셀들에서 블랙 및 화이트 색을 디스플레이 하는 데이터 전압 사이의 전압을 가지는 제1 충전분배 전압과, 부극성 제어신호에 응답하여 상기 액정셀들에서 블랙 및 화이트 색을 디스플레이 하는 데이터 전압 사이의 전압을 가지는 제2 충전분배전압을 선택적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 드라이버는
    순차적인 샘플링신호를 공급하는 쉬프트 레지스터 어레이와,
    상기 샘플링신호에 응답하여 비디오 데이터를 래치하여 출력하는 래치 어레이와,
    상기 래치 어레이로부터의 비디오 데이터를 아날로그 신호인 데이터신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환기 어레이와,
    상기 충전분배 전압을 발생하는 충전분배 전압 발생부와;
    상기 수평기간마다 상기 충전분배 전압과 상기 데이터신호를 상기 데이터라인들에 단계적으로 공급하는 멀티플렉서 어레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 데이터 드라이버는
    상기 멀티플렉서 어레이의 입력단 또는 출력단에 위치하여 입력되는 데이터신호를 신호완충하여 출력하는 버퍼 어레이를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 충전분배 전압 발생부는 상기 타이밍 제어부로부터의 정극성 제어신호에 응답하여 상기 액정셀들에서 블랙 및 화이트 색을 디스플레이 하는 데이터 전압 사이의 전압을 가지는 제1 충전분배 전압과, 부극성 제어신호에 응답하여 상기 액정셀들에서 블랙 및 화이트 색을 디스플레이 하는 데이터 전압 사이의 전압을 가지는 제2 충전분배전압을 선택적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 충전분배 전압 발생부는
    입력전원전압을 직렬접속되는 분압저항들을 이용하여 분압함으로써 상기 제1 및 제2 충전분배 전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 충전분배 전압은 상기 입력전원전압과 0.5입력전원전압 사이이며.
    상기 제2 충전분배 전압은 기저전압원과 0.5입력전원전압 사이인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 액정패널의 주사라인마다 데이터신호의 충전조건이 동일하게끔 수평기간마다 충전분배 전압과 데이터신호를 단계적으로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 데이터신호를 단계적으로 공급하는 단계는
    해당 주사라인의 게이트라인들에 게이트 하이전압이 공급되기 바로 전에 상기 충전분배 전압을 데이터라인들에 공급하여 미리 충전되게 한 다음 해당 데이터신호들을 그 데이터라인들에 공급하는 단계인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 충전분배 전압으로는
    입력 극성제어신호에 응답하여 그 극성제어신호가 정극성을 가르키는 경우 상기 액정패널에 공급되는 블랙 및 화이트 디스플레이 데이터전압 사이의 제1 충전분배 전압이 공급되고,
    그 극성제어신호가 부극성을 가르키는 경우 상기 액정패널에 공급되는 블랙 및 화이트 디스플레이 하는 데이터 전압 사이의 제2 충전분배전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 데이터신호를 단계적으로 공급하는 단계는
    순차적인 샘플링신호를 발생하는 단계와;
    상기 샘플링신호에 응답하여 비디오 데이터를 래치하여 출력하는 단계와;
    상기 출력된 비디오 데이터를 상기 수평방향으로는 도트 단위로 극성이 반전됨과 아울러 1 수평주기 마다 그 데이터신호의 극성이 반전되게끔 아날로그 신호인 데이터신호로 변환하는 단계와;
    상기 충전분배 전압을 발생하는 단계와;
    상기 수평기간마다 상기 충전분배 전압과 상기 데이터신호를 상기 데이터라인들에 단계적으로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 데이터신호를 단계적으로 공급하는 단계는
    순차적인 샘플링신호를 발생하는 단계와;
    상기 샘플링신호에 응답하여 비디오 데이터를 래치하여 출력하는 단계와;
    상기 출력된 비디오 데이터를 라인별로 극성이 반전됨과 라인별로 그 데이터신호의 극성이 반전되게끔 아날로그 신호인 데이터신호로 변환하는 단계와,
    상기 충전분배 전압을 발생하는 단계와;
    상기 수평기간마다 상기 충전분배 전압과 상기 데이터신호를 상기 데이터라인들에 단계적으로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 라인별로 극성이 반전되는 것은 게이트라인별 또는 데이터라인별로 극성이 반전되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
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