KR20030088647A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다. 이 액정 표시 장치는 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소를 포함하는 액정 표시판 조립체, 계조 신호에 해당하는 데이터 신호 전압을 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부, 그리고 상기 계조 신호와 제어 입력 신호를 공급받아 상기 데이터 신호 구동부를 제어하는 신호 제어부를 포함하고 있다. 상기 데이터 신호 전압은 정상 데이터 신호 전압과 블랙 데이터 신호 전압을 포함한다. 상기 데이터 구동부는 홀수 번째 화소 행의 홀수 번째 화소에는 상기 정상 데이터 신호 전압을 인가하고, 짝수 번째 화소에는 상기 블랙 데이터 신호 전압을 인가하며, 짝수 번째 화소 행의 홀수 번째 화소에는 상기 블랙 데이터 신호 전압을 인가하고, 짝수 번째 화소에는 상기 정상 데이터 신호 전압을 인가하며, 홀수 번째 화소 행의 (4n+1) 번째(n=0,1,...) 및 (4n+2) 번째 화소에 인가되는 데이터 신호 전압의 극성은 정극성이고, (4n+3) 번째 및 (4n+4) 번째 화소에 인가되는 데이터 신호 전압의 극성은 부극성이다. 어떤 한 프레임의 데이터 신호 전압의 종류와 상기 데이터 신호 전압의 극성이 이전 프레임과 상반된다. 따라서 시공간적으로 정상 데이터 신호와 블랙 데이터 신호를 번갈아 인가하면, 액정 충전 시간이 줄어들지 않으므로 화질이 개선된다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적인 액정 표시 장치는 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 액정층에 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이러한 액정 표시 장치는 휴대가 간편한 평판 표시 장치(flat panel display, FPD) 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.
이러한 액정 표시 장치에서는 액정 분자 자체의 응답 속도가 느리기 때문에 화면이 선명하지 못하고 흐릿해지는(blurring) 현상이 발생하므로, 문제를 해결하기 위하여 짧은 시간 동안 블랙 화면을 삽입하는 임펄시브(impulsive) 구동 방식이 개발되었다.
이러한 임펄시브 구동 방식은 일정 주기로 백라이트를 점멸시켜 화면 전체를 블랙으로 만드는 방식(impulsive emission type)과 일정 주기로 블랙 데이터 신호를 화소에 인가하는 방식(cyclic resetting type)이 있다.
그러나 이러한 방식들은 백라이트나 액정의 응답 속도가 늦기 때문에, 화면의 잔상이나 플리커(flicker) 등이 발생하여 화질이 떨어지는 문제가 존재한다. 특히, 후자의 경우 데이터 신호의 인가 시간이 줄어드는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 데이터 신호 인가 주파수를 증가시키지 않고 화질을 개선하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치가 화소에 인가하는 신호의 종류와 그 극성을 개략적으로 나타낸 도면이다
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 화소로 인가되는 데이터 신호와 데이터 신호의 인가에 따른 휘도 변화를 도시한 도면이다.
본 발명의 과제를 이루기 위한 하나의 특징에 따른 액정 표시 장치는,
행렬의 형태로 배열된 복수의 화소를 포함하는 액정 표시판 조립체,
계조 신호에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 신호 전압으로서 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부, 그리고
상기 계조 신호와 상기 계조 신호의 표시를 제어하는 제어 입력 신호를 공급받아 상기 데이터 신호 구동부를 제어하는 신호 제어부
를 포함하고 있다.
바람직하게, 데이터 신호 전압은 정상 데이터 신호 전압과 블랙 데이터 신호 전압을 포함하고, 데이터 구동부는 신호 제어부의 제어에 따라 정상 데이터 신호 전압과 블랙 데이터 신호 전압을 상기 화소에 시공간적으로 번갈아 인가한다.
데이터 구동부는 행 방향으로 두 개의 화소마다 데이터 신호 전압의 극성을 반전시키고, 매 열마다 데이터 신호 전압의 극성을 반전시킨다.
또한 데이터 구동부는 홀수 번째 화소 행의 홀수 번째 화소에는 정상 데이터 신호 전압을 인가하고, 짝수 번째 화소에는 블랙 데이터 신호 전압을 인가하며, 짝수 번째 화소 행의 홀수 번째 화소에는 블랙 데이터 신호전압을 인가하고, 짝수 번째 화소에는 정상 데이터 신호 전압을 인가한다.
바람직하게, 홀수 번째 화소 행의 (4n+1) 번째(n=0,1,...) 및 (4n+2) 번째 화소에 인가되는 데이터 신호 전압의 극성은 정극성이고, (4n+3) 번째 및 (4n+4) 번째 화소에 인가되는 데이터 신호 전압의 극성은 부극성이다.
바람직하게, 어떤 한 프레임의 데이터 신호 전압의 종류와 데이터 신호 전압의 극성이 이전 프레임과 상반된다.
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 있으므로 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
다음에 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly, 이하 줄여서 "액정 표시판"이라 한다)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(gate driver)(420)와 데이터 구동부(data driver)(430), 게이트 구동부(420)에 연결된 구동 전압 생성부(driving voltage generator)(560)와 데이터 구동부(430)에 연결된 계조 전압 생성부(gray voltage generator)(570), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(signal controller)(550)를 포함하고 있다.
액정 표시판(300)은 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결된 복수의 화소(pixel)를 포함하며, 각 화소는 신호선(G1-Gn, D1-Dm)에 연결된 스위칭 소자(switching element)(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 주사 신호(scanning signal) 또는 게이트 신호(gate signal)를 전달하며 행 방향으로 뻗어 있는 복수의 주사 신호선 또는 게이트선(G1-Gn)과 화상 신호(image signal) 또는 데이터 신호(data signal)를 전달하며 열 방향으로 뻗어 있는 데이터 신호선 또는데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 스위칭 소자(Q)는 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 있고 입력 단자는 데이터선(D1-Dm)에 연결되며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)의 한 단자에 연결되어 있다.
액정 축전기(Clc)는 스위칭 소자(Q)의 출력 단자와 공통 전압(common voltage, Vcom) 또는 기준 전압(reference voltage)에 연결되어 있다. 유지 축전기(Cst)의 다른 단자는 다른 전압, 예를 들면 기준 전압에 연결되어 있다. 그러나 유지 축전기(Cst)의 다른 단자는 바로 위의 게이트선[이하 "전단 게이트선 (previous gate line)"이라 함]에 연결되어 있을 수 있다. 전자의 연결 방식을 독립 배선 방식(separate wire type)이라고 하며, 후자의 연결 방식을 전단 게이트 방식(previous gate type)이라고 한다.
한편, 액정 표시판 조립체(300)를 구조적으로 보면 도 2에서와 같이 개략적으로 나타낼 수 있다. 편의상 도 2에는 하나의 화소만을 나타내었다.
도 2에 도시한 것처럼, 조립체(300)는 서로 마주 보는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 둘 사이의 액정층(3)을 포함한다. 하부 표시판(100)에는 게이트선(Gi-1, Gi) 및 데이터선(Dj)과 스위칭 소자(Q) 및 유지 축전기(Cst)가 구비되어 있다. 액정 축전기(Clc)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 기준 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 본 실시예의 액정층(3)은 예를 들면 OCB 모드를 취할 수 있는데 이 경우 액정 분자들은 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)의 중간에 위치하는 면에 대하여 대칭으로 방향이 변화하는 벤드 배열로 배향되어 있다.
화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 기준 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면(全面)에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)에 연결된다.
여기에서 액정 분자들은 화소 전극(190)과 기준 전극(270)이 생성하는 전기장의 변화에 따라 그 배열을 바꾸고 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판(100, 200)에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
화소 전극(190)은 또한 기준 전압을 인가 받는 별개의 배선이 하부 표시판(100)에 구비되어 화소 전극(190)과 중첩됨으로써 유지 축전기(Cst)를 이룬다. 전단 게이트 방식의 경우 화소 전극(190)은 절연체를 매개로 전단 게이트선(Gi-1)과 중첩됨으로써 전단 게이트선(Gi-1)과 함께 유지 축전기(Cst)의 두 단자를 이룬다.
도 2는 스위칭 소자(Q)의 예로 모스(MOS) 트랜지스터를 보여주고 있으며, 이 모스 트랜지스터는 실제 공정에서 비정질 규소(amorphous silicon) 또는 다결정 규소(polysilicon)를 채널층으로 하는 박막 트랜지스터로 구현된다.
도 2에서와는 달리 기준 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형으로 만들어진다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(color filter)(230)를 구비함으로써 가능하다. 색 필터(230)는 도 2에서처럼 주로 상부 표시판(200)의 해당 영역에 형성되지만 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
다시 도 1을 참고하면, 게이트 구동부(420) 및 데이터 구동부(430)는 각각 스캔 구동부(scan driver) 및 소스 구동부(source driver)라고도 하며 복수의 게이트 구동 IC(integrated circuit) 및 데이터 구동 IC로 이루어지는 것이 일반적이다. 각 IC는 액정 표시판 조립체(300)의 외부에 따로 존재하거나 조립체(300) 위에 장착될 수도 있고, 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터(Q)와 동일한 공정으로 조립체(300) 위에 형성될 수도 있다.
게이트 구동부(420)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 구동 전압 생성부(560)로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(430)는 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며 계조 전압 생성부(570)로부터의 계조 전압(gray voltage)을 선택하여 데이터 신호로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
이러한 게이트 구동부(420)와 데이터 구동부(430), 구동 전압 생성부(560)등의 동작은 액정 표시판 조립체(300)의 외부에 존재하며 이들에 연결된 신호 제어부(550)에 의하여 제어되는데 이에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(550)는 외부의 그래픽 제어기(graphic controller)(도시하지 않음)로부터 RGB 데이터 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 제어 입력 신호(input control signal), 예를 들면 수직 동기 신호(vertical synchronizing signal, Vsync)와 수평 동기 신호(horizontal synchronizing signal, Hsync), 메인 클록(main clock, CLK), 데이터 인에이블 신호(data enable signal, DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(550)는 제어 입력 신호를 기초로 게이트 제어 신호 및 데이터 제어 신호를 생성하고 계조 신호(R, G, B)를 액정 표시판(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호를 게이트 구동부(420)와 구동 전압 생성부(560)로 내보내고 데이터 제어 신호와 처리한 계조 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(430)로 내보낸다.
게이트 제어 신호는 게이트 온 펄스(게이트 신호의 하이 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(vertical synchronization start signal, STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(gate clock signal, CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 게이트 온 인에이블 신호(gate on enable signal, OE) 등을 포함한다. 이중에서 게이트 온 인에이블 신호(OE)와 게이트 클록 신호(CPV)는 구동 전압 생성부(560)에 공급된다. 데이터 제어 신호는 계조 신호의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(horizontal synchronizationstart signal, STH)와 데이터선에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(load signal, LOAD 또는 TP), 데이터 전압의 극성을 반전시키는 반전 제어 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(data clock signal, HCLK) 등을 포함한다.
게이트 구동부(420)는 신호 제어부(550)로부터의 게이트 제어 신호에 따라 게이트 온 펄스를 차례로 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 한 행의 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다. 이와 동시에 데이터 구동부(430)는 신호 제어부(550)로부터의 데이터 제어 신호에 따라 턴온된 스위칭 소자(Q)가 위치한 화소 행에 계조 신호(R', G', B')에 대응하는 계조 전압 생성부(570)로부터의 아날로그 전압을 데이터 신호로서 해당 데이터선(D1-Dm)에 공급한다. 데이터선(D1-Dm)에 공급된 데이터 신호는 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통해 해당 화소에 인가된다. 이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 펄스를 인가하여 모든 화소 행에 데이터 신호를 인가한다. 이때 한 행의 화소에 데이터 신호가 인가된 후 반전 제어 신호(RVS)가 공급되면 다음 행의 데이터 신호의 극성이 바뀐다. 본 발명의 실시예에 따르면 각 화소에 정상 데이터 신호와 블랙 데이터 신호를 번갈아 인가한다.
그러면, 도 3a, 도 3b 및 도 4를 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 신호 인가 방법에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 각 화소에 인가되는 신호의 종류(즉, 정상 데이터 신호 또는 블랙 데이터 신호)와 그 극성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 연속하는 두 프레임을 보여주고 있다.
여기에서, 표시 "+"와 "-"는 공통 전극(도 2의 270)의 공통 전압(Vcom)에 대한 화소 전극(도 2의 190)에 인가된 데이터 신호의 극성을 나타낸다.
도 3a 및 도 3b에 나타나 있듯이, 본 발명의 한 실시예에서는 행 방향으로 두 개의 화소마다 데이터 신호의 극성을 바꾸는 2도트 반전 방식과 매 열마다 극성을 바꾸는 라인 반전 방식을 취하고 있다. 또한 행과 열 방향으로 모두 정상 데이터 신호와 블랙 데이터 신호를 번갈아 인가하고 있다.
즉, 도 3a에 도시한 첫 번째 프레임의 경우, 홀수 번째 화소 행의 홀수 번째 화소에는 정상 데이터 신호가 인가되고, 짝수 번째 화소에는 블랙 데이터 신호가 인가된다. 반대로 짝수 번째 화소 행의 홀수 번째 화소에는 블랙 데이터 신호가 인가되고, 짝수 번째 화소에는 정상 데이터 신호가 인가된다. 한편, 홀수 번째 화소 행의 (4n+1) 번째(n=0, 1,..) 및 (4n+2) 번째 화소에 인가되는 데이터 신호는 정극성이고 (4n+3) 번째 및 (4n+4) 번째 화소에 인가되는 데이터 신호는 부극성이다. 반대로 짝수 번째 화소 행의 (4n+1) 번째 및 (4n+2) 번째 화소에 인가되는 데이터 신호는 부극성이고, (4n+3) 번째 및 (4n+4) 번째 화소에 인가되는 데이터 신호는 정극성이다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 두 번째 프레임에 대해서는 첫 번째 프레임과 상반된다. 즉 각 화소들에는 첫 번째 프레임과는 반대 종류의 데이터 신호가 반대 극성으로 인가된다.
한 화소에 공급되는 데이터 신호의 파형과 그에 따른 휘도 변화를 각각 도 4에 나타낸다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 첫 번째 프레임에서는 "+" 극성의 정상 데이터 신호가 인가되고, 다음 프레임에서는 "-" 극성의 블랙 데이터 신호가 공급된다. 본 발명의 실시예에서는 노멀리 화이트(normally white)인 OCB 모드의 액정 표시 장치에 관한 것이므로, 계조 전압 중 가장 큰 값의 계조 전압이 블랙 계조에 해당한다. 세째 프레임에서는 "+" 극성의 정상 데이터 신호가 인가되며, 넷째 프레임에서는 "-" 극성의 블랙 데이터 신호가 인가된다.
이와 같이, 시공간적으로 정상 데이터 신호와 블랙 데이터 신호를 번갈아 인가하면, 액정 충전 시간이 줄어들지 않으므로 화질이 개선된다.
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.

Claims (5)

  1. 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소를 포함하는 액정 표시판 조립체,
    계조 신호에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 신호 전압으로서 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부, 그리고
    상기 계조 신호와 상기 계조 신호의 표시를 제어하는 제어 입력 신호를 공급받아 상기 데이터 신호 구동부를 제어하는 신호 제어부
    를 포함하고,
    상기 데이터 신호 전압은 정상 데이터 신호 전압과 블랙 데이터 신호 전압을 포함하고,
    상기 데이터 구동부는 상기 신호 제어부의 제어에 따라 상기 정상 데이터 신호 전압과 상기 블랙 데이터 신호 전압을 상기 화소에 시공간적으로 번갈아 인가하는
    액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 데이터 구동부는 행 방향으로 두 개의 화소마다 상기 데이터 신호 전압의 극성을 반전시키고, 매 열마다 상기 데이터 신호 전압의 극성을 반전시키는 액정 표시 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 데이터 구동부는 홀수 번째 화소 행의 홀수 번째 화소에는 상기 정상 데이터 신호 전압을 인가하고, 짝수 번째 화소에는 상기 블랙 데이터 신호 전압을 인가하며,
    짝수 번째 화소 행의 홀수 번째 화소에는 상기 블랙 데이터 신호 전압을 인가하고, 짝수 번째 화소에는 상기 정상 데이터 신호 전압을 인가하는
    액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    홀수 번째 화소 행의 (4n+1) 번째(n=0,1,...) 및 (4n+2) 번째 화소에 인가되는 데이터 신호 전압의 극성은 정극성이고, (4n+3) 번째 및 (4n+4) 번째 화소에 인가되는 데이터 신호 전압의 극성은 부극성인 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    어떤 한 프레임의 데이터 신호 전압의 종류와 상기 데이터 신호 전압의 극성이 이전 프레임과 상반되는 액정 표시 장치.
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