KR20040000957A - 액정 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부분 영역별로 평균 휘도를 조절할 수 있는 액정 표시 장치와 그의 구동 방법을 제공하는 것이다.

이를 위하여, 본 발명의 액정 표시 장치는 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차로 정의되는 영역 마다 형성된 액정셀들을 가지는 액정 패널과; 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버와; 영상 모드에 따라 서로 다른 전압 범위의 적어도 2개의 감마 전압 세트를 이용하여 입력 화소 데이터를 아날로그 화소 신호로 변환하고 변환된 화소 신호를 데이터 라인들에 공급하는 데이터 드라이버와; 적어도 2개의 감마 전압 세트를 발생하는 감마 전압부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 구동 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS AND METHOD OF DIRVING THE SAME}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 부분 영역 별로 평균 휘도를 다르게 조절할 수 있는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

통상의 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; 이하, LCD라 함)는 전계를이용하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, LCD는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정 패널과, 이 액정 패널을 구동하기 위한 구동 회로를 구비한다.

실제로, LCD는 도 1에 도시된 바와 같이 액정셀들(Clc)이 매트릭스형으로 배열된 액정 패널(2)과, 액정 패널(2)의 게이트 라인들(GL0 내지 GLn)을 구동하기 위한 게이트 드라이버(4)와, 액정 패널(2)의 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)을 구동하기 위한 데이터 드라이버(6)와, 게이트 드라이버(4)와 데이터 드라이버(6)를 제어하기 위한 타이밍 제어부(8)와, 기준 감마 전압을 발생하여 데이터 드라이버(6)에 공급하는 기준 감마 전압부(10)를 구비한다.

타이밍 제어부(8)는 게이트 제어 신호들(GSP, GSC, GOE)을 발생하여 게이트 드라이버(4)를 제어하고, 데이터 제어 신호들(SSP, SSC, SOE, POL)을 발생하여 데이터 드라이버(6)를 제어하게 된다. 아울러, 타이밍 제어부(8)는 화소데이터(R, G, B)를 정렬하여 데이터 드라이버(6)에 공급한다.

액정 패널(2)은 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)과 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)의 교차로 정의되는 영역마다 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와 액정셀(Clc)들을 구비한다.

박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL)으로부터의 스캔 신호, 즉 게이트 하이 전압(VGH)이 공급되는 경우 턴-온되어 데이터 라인(DL)으로부터의 화소 신호를 액정셀(Clc)에 공급한다. 그리고, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL)으로부터 게이트 로우 전압(VGL)이 공급되는 경우 턴-오프되어 액정셀(Clc)에 충전된화소 신호가 유지되게 한다.

액정셀(Clc)은 등가적으로 캐패시터로 표현되며, 액정을 사이에 두고 대면하는 공통 전극과 박막 트랜지스터(TFT)에 접속된 화소 전극으로 구성된다. 그리고, 액정셀(Clc)은 충전된 화소 신호가 다음 화소 신호가 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 하기 위하여 스토리지 캐패시터(Cst)를 추가로 구비한다. 이 스토리지 캐패시터(Cst)는 이전단 게이트 라인과 화소 전극 사이에 형성된다. 이러한 액정셀(Clc)은 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 충전되는 화소 신호에 따라 유전 이방성을 가지는 액정의 배열 상태가 가변하여 광 투과율을 조절함으로써 그레이를 구현하게 된다.

게이트 드라이버(4)는 타이밍 제어부(8)로부터의 게이트 제어 신호들(GSP, GSC, GOE)에 응답하여 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 게이트 하이 전압(VGH)을 공급한다. 이에 따라, 게이트 드라이버(4)는 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 접속된 박막 트랜지스터(TFT)가 게이트 라인(GL) 단위로 구동되게 한다. 그리고, 게이트 드라이버(4)는 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 게이트 하이 전압(VGH)이 공급되지 않는 나머지 기간에서는 게이트 로우 전압(VGL)을 공급하게 된다. 또한, 게이트 드라이버(4)는 첫번째 주사라인의 스토리지 캐패시터(Cst)를 위해 최상측에 형성된 게이트 라인(GL0)에는 게이트 로우 전압(VGL)을 공급한다.

데이터 드라이버(6)는 타이밍 제어부(8)로부터의 데이터 제어 신호들(SSP, SSC, SOE, POL)에 응답하여 수평 기간(H1, H2, ...)마다 1라인분씩의 화소 신호를 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)에 공급한다. 특히, 데이터 드라이버(6)는 타이밍 제어부(8)로부터의 디지털 화소 데이터(R, G, B)를 감마 전압 발생부(10)로부터의 기준 감마 전압을 이용하여 아날로그 화소 신호로 변환하여 공급한다. 이러한 데이터 드라이버(6)는 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)을 분리 구동하는 다수개의 데이터 드라이브 IC들로 구성된다.

기준 감마 전압부(10)는 데이터 드라이버(6)의 아날로그 변환에 이용되는 그레이별 감마 전압들의 기준이 되는 기준 감마 전압들을 발생하여 공급한다. 특히, 기준 감마 전압부(10)는 공통 전압을 기준으로 정극성을 갖는 정극성 기준 감마 전압 세트와, 부극성을 갖는 부극성 기준 감마 전압 세트를 발생하여 공급한다.

도 2는 종래의 데이터 드라이브 IC(12)의 상세 구성을 도시한 블록도이다.

도 2에 도시된 데이터 드라이브 IC(12)는 순차적인 샘플링 신호를 공급하는 쉬프트 레지스터 어레이(18)와, 샘플링 신호에 응답하여 화소 데이터를 순차 래치하여 동시 출력하는 래치 어레이(20)와, 래치 어레이(20)로부터의 화소 데이터를 아날로그 화소 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환(이하, DAC라 함) 어레이(22)와, DAC 어레이(22)로부터의 화소 신호를 완충하여 출력하는 출력 버퍼 어레이(30)를 구비한다. 또한, 데이터 드라이브 IC(12)는 타이밍 제어부(8)로부터 공급되는 데이터 제어 신호들과 화소 데이터를 중계하는 신호 제어부(14)와, 기준 감마 전압부(10)로부터 기준 감마 전압 세트를 세분화하여 DAC 어레이(22)로 공급하는 감마 전압부(16)를 추가로 구비한다. 이러한 구성을 가지는 데이터 구동 IC(12)는 n개의 데이터 라인들(DL1 내지 DLn) 중 k개의 데이터 라인들(DL1 내지 DLk)을 구동하게 된다.

신호 제어부(14)는 타이밍 제어부(8)로부터의 각종 데이터 제어 신호들(SSP, SSC, SOE, REV, POL 등)과 화소 데이터가 해당 구성요소들로 출력되게 제어한다.

감마 전압부(16)는 기준 감마 전압부(10)로부터 입력되는 정극성 기준 감마전압 세트와 부극성 기준 감마전압 세트 각각을 그레이별로 세분화하여 정극성 감마전압 세트와 부극성 감마전압 세트를 출력한다.

쉬프트 레지스터 어레이(18)에 포함되는 다수개의 쉬프트 레지스터들은 신호제어부(10)로부터의 소스 스타트 펄스(SSP)를 소스 샘플링 클럭 신호(SSC)에 따라 순차적으로 쉬프트시켜 샘플링 신호로 출력한다.

래치 어레이(20)는 쉬프트 레지스터 어레이(18)로부터의 샘플링 신호에 응답하여 신호 제어부(14)로부터의 화소 데이터를 일정단위씩 순차적으로 샘플링하여 래치하게 된다. 이를 위하여 래치 어레이(20)는 k개의 화소 데이터를 래치하기 위해 k개의 래치들로 구성되고, 그 래치들 각각은 화소 데이터의 비트수(8비트)에 대응하는 크기를 갖는다. 특히 타이밍 제어부(8)는 전송 주파수를 줄이기 위하여 화소 데이터를 이븐 화소 데이터와 오드 화소 데이터로 나누어 각각의 전송라인을 통해 동시에 출력하게 된다. 여기서 이븐 화소 데이터와 오드 화소 데이터 각각은 적(R), 녹(G), 청(B) 화소 데이터를 포함한다. 이에 따라 래치 어레이(20)는 샘플링 신호마다 신호 제어부(14)를 경유하여 공급되는 이븐 화소 데이터와 오드 화소 데이터, 즉 6개의 화소 데이터를 동시에 래치하게 된다. 이어서, 래치 어레이(20)는 신호 제어부(14)로부터의 소스 출력 이네이블 신호(SOE)에 응답하여 래치된 k개의 화소 데이터들을 동시에 출력한다. 이 경우, 래치 어레이(20)는 데이터 반전선택 신호(REV)에 응답하여 트랜지션 비트 수가 줄어들게끔 변조된 화소 데이터들을 복원시켜 출력하게 된다. 이는 타이밍 제어부(8)에서 데이터 전송시 전자기적 간섭(EMI)을 최소화하기 위하여 트랜지션되는 비트 수가 기준치를 넘어서는 화소 데이터들은 트랜지션 비트 수가 줄어들게끔 변조하여 공급하기 때문이다.

DAC 어레이(22)는 래치 어레이(20)로부터의 화소 데이터를 동시에 정극성 및 부극성 화소 신호로 변환하여 출력하게 된다. 이를 위하여, DAC 어레이(22)는 래치 어레이(20)에 공통 접속된 P(Positive) 디코딩 어레이(24) 및 N(Negative) 디코딩 어레이(26)와, P 디코딩 어레이(24) 및 N 디코딩 어레이(26)의 출력 신호를 선택하기 위한 멀티플렉서(Multiplexer : 이하, MUX라 함) 어레이(24)를 구비한다.

P 디코딩 어레이(24)에 포함되는 P 디코더들은 래치 어레이(20)로부터 동시에 입력되는 화소 데이터들을 감마 전압부(16)로부터의 정극성 감마 전압 세트를 이용하여 정극성 화소 신호로 변환하게 된다.

N 디코딩 어레이(26)에 포함되는 k개의 N 디코더들은 래치 어레이(20)로부터 동시에 입력되는 k개의 화소 데이터들을 감마 전압부(16)로부터의 부극성 감마 전압 세트를 이용하여 부극성 화소 신호로 변환하게 된다.

MUX 어레이(28)에 포함되는 MUX들은 신호 제어부(14)로부터의 극성 제어 신호(POL)에 응답하여 P 디코더로부터의 정극성 화소 신호 또는 N 디코더로부터의 부극성 화소 신호를 선택하여 출력하게 된다.

출력 버퍼 어레이(30)에 포함되는 출력 버퍼들은 k개의 데이터라인들(DL1 내지 DLk)들에 직렬로 각각 접속되어진 전압 추종기(Voltage follower) 등으로 구성된다. 이러한 출력 버퍼들은 DAC 어레이(22)로부터의 화소 신호들을 신호 완충하여 데이터 라인들(DL1 내지 DLk)에 공급하게 된다.

이와 같이 LCD는 화소 데이터에 따라 그레이별로 구분된 감마 전압 세트 중 어느 하나의 감마 전압을 선택하여 액정 패널(2)에 화소 신호로 공급하게 된다. 그리고, 액정셀들은 수동형 발광 소자로서 동일한 백라이트 유닛으로부터 공급되어진 광의 투과율을 화소 신호에 따라 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 액정 패널(2)이 노멀 화이트모드인 경우 액정셀들의 광 투과율은 도 3에 도시된 바와 같이 화소 신호의 크기, 즉 액정 구동 전압이 증가할 수록 감소하는 반비례 관계를 갖는다.

이러한 LCD는 휘도 향상을 위해 집약적으로 발전되고 있다. 이에 따라, 모니터용으로 이용되는 LCD의 평균 휘도는 실제적으로 CRT(Cathode Ray Tube) 모니터의 평균 휘도인 100nit를 이미 훨씬 넘어서게 되었다. 이로 인하여 LCD 모니터는 너무 밝아 사용자에게 눈부심에 의한 피로를 느끼게 한다. 이는 300nit 이상의 밝은 화상을 요구하는 고해상도의 화상, TV 영상, 그리고 동영상 등에 부응하기 위하여 LCD 모니터가 일방적으로 밝게만 표시하고 있기 때문이다. 다시 말하여, LCD는 밝은 화상을 요구하는 영상에 맞추어 평균 휘도가 상승됨에 따라 컴퓨터의 워드 모드와 같이 밝은 화상을 필요로 하지 않는 경우에도 너무 밝아 사용자에게 피로감을 주고 있다.

예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이 컴퓨터의 워드 모드 영역(A)의 평균 휘도로는 100~150nit급이 사용자에게 적당하고 TV 영상, 동영상, 또는 고화질의 사진등의 고화질 영상 모드 영역(B)의 평균 휘도로는 300~400nit급의 휘도가 요구된다. 그러나, 모니터용으로 이용되는 LCD의 휘도는 평균적으로 200~300nit를 중심으로 설정된다. 이로 인하여 LCD 모니터는 컴퓨터의 워드 모드로 사용하는 경우에는 너무 밝고 TV 영상, 동영상, 또는 고화질의 사진 등에는 너무 어두운 문제점을 가지고 있다.

한편, LCD는 OSD를 통해 감마 전압 값을 조정하거나 램프 구동 주파수를 조정하여 휘도를 조절하는 것이 가능하다. 그러나, LCD는 동일한 백라이트 유닛으로부터 광을 공급받음에 따라 영역별로 휘도를 조절하는 것은 불가능하다. 다시 말하여, LCD는 도 4에 있어서 워드 모드 영역(A)의 평균 휘도는 100~150nit급으로 조절하고, 고화질 영상 모드 영역(B)의 평균 휘도로 300~400nit급으로 조절하는 것이 불가능하다.

따라서, 본 발명의 목적은 부분 영역별로 평균 휘도를 조절할 수 있는 LCD와 그의 구동 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 액정 표시 장치를 도시한 도면.

도 2는 종래 데이터 드라이브 집적회로의 상세 블록도.

도 3은 종래의 액정 표시 장치에서 화소 신호와 광 투과율과의 관계를 도시한 그래프.

도 4는 액정 패널에 동시에 표시된 워드 모드와 고화질 영상 모드의 화상을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 도면.

도 6은 도 5에 도시된 그래픽 카드의 상세 블록도.

도 7은 도 5에 도시된 데이터 드라이버에 포함되는 데이터 드라이브 집적회로의 상세 블록도.

도 8은 도 7에 도시된 제2 멀티플렉서 어레이와 디코더 어레이의 상세 블록도.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치에서 워드 모드와 고화질 영상 모드의 화소 신호와 빛 투과율과의 관계를 비교하여 도시한 그래프.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2, 42 : 액정 패널 4, 44 : 게이트 드라이버

6, 46 : 데이터 드라이버 8, 48 : 타이밍 제어부

10, 50, 52 : 기준 감마 전압부 12, 62 : 데이터 드라이브 IC

14, 64 : 신호 제어부 16, 66, 67 : 감마 전압부

18, 68 : 쉬프트 레지스터 어레이 20, 70 : 래치 어레이

22, 72 : DAC 어레이 24, 74 : P 디코더 어레이

26, 76 : N 디코더 어레이 28, 78, 82 : MUX 어레이

30, 80 : 출력 버퍼 어레이 54 : 시스템 본체

51 : 영상 모드 판별부 53 : 스케줄러

55 : 인터페이스 56 : 그래픽 카드

84 : MUX 86 : P 디코더

88 : N 디코더

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 LCD는 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차로 정의되는 영역 마다 형성된 액정셀들을 가지는 액정 패널과; 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버와; 영상 모드에 따라 서로 다른 전압범위의 적어도 2개의 감마 전압 세트를 이용하여 입력 화소 데이터를 아날로그 화소 신호로 변환하고 변환된 화소 신호를 데이터 라인들에 공급하는 데이터 드라이버와; 적어도 2개의 감마 전압 세트를 발생하는 감마 전압부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 데이터 드라이버는 영상 모드에 따라 화소 데이터 마다 포함되어진 영상 식별 코드에 응답하여 적어도 2개의 감마 전압 세트 중 어느 하나의 감마 세트를 이용하여 화소 데이터를 화소 신호로 변환하는 것을 특징으로 한다.

이를 위하여, 영상 모드에 따라 화소 데이터 별로 영상 식별 코드를 부가하는 영상 모드 판별부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 영상 모드 판별부는 입력 화소 데이터를 액정 패널의 해상도에 적합하게 변환하여 공급하는 그래픽 카드에 내장되는 것을 특징으로 한다.

감마 전압부는 서로 다른 전압 범위의 적어도 2개의 기준 감마 전압 세트를 발생하는 적어도 2개의 기준 감마 전압부와; 적어도 2개의 기준 감마 전압 세트 각각을 그레이 별로 세분화하는 적어도 2개의 감마 전압부를 구비하고; 적어도 2개의 기준 감마 전압부 각각은 정극성 및 부극성 기준 감마 전압 세트를 발생하며, 적어도 2개의 감마 전압부 각각은 정극성 및 부극성 감마 전압 세트를 발생하는 것을 특징으로 한다.

또한, 감마 전압부는 상대적으로 넓은 감마전압 범위를 갖는 제1 감마 전압 세트와, 제1 감마 전압 세트 보다 작은 감마전압 범위를 갖는 제2 감마 전압 세트를 발생하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 데이터 드라이버는 영상 모드가 평균 휘도가 상대적으로 높은 고화질 영상 모드인 경우 제1 감마 전압 세트를 이용하여 화소 데이터를 화소 신호로 변환하고, 영상 모드가 평균 휘도가 상대적으로 낮은 워드 모드인 경우 제2 감마 전압 세트를 이용하여 화소 데이터를 화소 신호로 변환하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 데이터 드라이버는 샘플링 신호를 발생하는 쉬프트 레지스터 어레이와; 샘플링 신호에 응답하여 화소 데이터를 일시 저장하여 출력하는 래치 어레이와; 화소 데이터에 포함되는 영상 식별 코드에 따라 적어도 2개의 감마 전압 세트 중 어느 하나의 감마 전압 세트를 선택하여 출력하기 위한 멀티플렉서 어레이와; 멀티플레서 어레이로부터의 감마 전압 세트를 이용하여 화소 데이터를 화소 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환 어레이와; 화소 신호를 신호 완충하여 출력하는 출력 버퍼 어레이를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 LCD의 구동 방법은 영상 모드에 따른 영상 식별 코드를 화소 데이터 별로 부가하는 단계와; 서로 다른 전압 범위를 갖는 적어도 2개의 감마 전압 세트를 발생하는 단계와; 화소 데이터의 영상 식별 코드에 따라 적어도 2개의 감마 전압 세트 중 어느 하나의 감마 전압 세트를 이용하여 화소 데이터를 아날로그 화소 신호로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 적어도 2개의 감마 전압 세트를 발생하는 단계는 상대적으로 넓은 감마 전압 범위를 갖는 제1 감마 전압 세트와, 제1 감마 전압 세트 보다 작은 감마 전압 범위를 갖는 제2 감마 전압 세트를 발생하는 단계인 것을 특징으로 한다.

그리고, 화소 신호로 변환하는 단계는 영상 식별 코드가 평균 휘도가 상대적으로 높은 고화질 영상 모드를 가르키는 경우 제1 감마 전압 세트를 이용하여 화소 데이터를 화소 신호로 변환하고, 영상 식별 코드가 평균 휘도가 상대적으로 낮은 워드 모드를 가르키는 경우 상기 제2 감마 전압 세트를 이용하여 화소 데이터를 화소 신호로 변환하는 단계인 것을 특징으로 한다.

상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도 5 내지 도 9를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 LCD를 도시한 것이다.

도 5에 도시된 LCD는 액정셀들(Clc)이 매트릭스형으로 배열된 액정 패널(42)과, 액정 패널(42)의 게이트 라인들(GL0 내지 GLn)을 구동하기 위한 게이트 드라이버(44)와, 액정 패널(42)의 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)을 구동하기 위한 데이터 드라이버(46)와, 게이트 드라이버(44)와 데이터 드라이버(46)를 제어하기 위한 타이밍 제어부(48)와, 기준 감마 전압을 발생하여 데이터 드라이버(46)에 공급하는 제1 및 제2 기준 감마 전압부(50, 52)와, 액정 패널(42)에 적합하게 해상도를 조절하여 화소 데이터를 타이밍 제어부(48)로 공급하는 그래픽 카드(56)를 구비한다.

시스템 본체(54)에 설치되는 그래픽 카드(56)는 외부로부터 입력된 화소 데이터 및 동기 신호들을 액정패널(42)의 해상도에 적합하게 변환하여 공급한다. 특히, 그래픽 카드(56)는 영상 모드를 판별하여 화소 데이터에 적어도 1비트 정도의 영상 판별 코드를 부가하여 공급하게 된다. 이러한 그래픽 카드(56)에 대한 상세구성은 후술하기로 한다.

타이밍 제어부(48)는 그래픽 카드(56)로부터의 동기 신호들을 이용하여 게이트 제어 신호들(GSP, GSC, GOE)을 발생함으로써 게이트 드라이버(44)를 제어하고, 데이터 제어 신호들(SSP, SSC, SOE, POL)을 발생함으로써 데이터 드라이버(46)를 제어하게 된다. 아울러, 타이밍 제어부(48)는 그래픽 카드(56)로부터의 화소 데이터를 정렬하여 데이터 드라이버(46)에 공급한다.

액정패널(42)은 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)과 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)의 교차로 정의되는 영역마다 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와 액정셀(Clc)들을 구비한다.

박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL)으로부터의 스캔 신호, 즉 게이트 하이 전압(VGH)이 공급되는 경우 턴-온되어 데이터 라인(DL)으로부터의 화소 신호를 액정셀(Clc)에 공급한다. 그리고, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL)으로부터 게이트 로우 전압(VGL)이 공급되는 경우 턴-오프되어 액정셀(Clc)에 충전된 화소 신호가 유지되게 한다.

액정셀(Clc)은 등가적으로 캐패시터로 표현되며, 액정을 사이에 두고 대면하는 공통 전극과 박막 트랜지스터(TFT)에 접속된 화소 전극으로 구성된다. 그리고, 액정셀(Clc)은 충전된 화소 신호가 다음 화소 신호가 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 하기 위하여 스토리지 캐패시터(Cst)를 추가로 구비한다. 이 스토리지 캐패시터(Cst)는 이전단 게이트 라인과 화소 전극 사이에 형성된다. 이러한 액정셀(Clc)은 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 충전되는 화소 신호에 따라 유전 이방성을 가지는 액정의 배열 상태가 가변하여 광 투과율을 조절함으로써 그레이를 구현하게 된다.

게이트 드라이버(44)는 타이밍 제어부(48)로부터의 게이트 제어 신호들(GSP, GSC, GOE)에 응답하여 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 게이트 하이 전압(VGH)을 공급한다. 이에 따라, 게이트 드라이버(44)는 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 접속된 박막 트랜지스터(TFT)가 게이트 라인(GL) 단위로 구동되게 한다. 그리고, 게이트 드라이버(44)는 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 게이트 하이 전압(VGH)이 공급되지 않는 나머지 기간에서는 게이트 로우 전압(VGL)을 공급하게 된다. 또한, 게이트 드라이버(44)는 첫번째 주사라인의 스토리지 캐패시터(Cst)를 위해 최상측에 형성된 게이트 라인(GL0)에는 게이트 로우 전압(VGL)을 공급한다.

데이터 드라이버(46)는 타이밍 제어부(48)로부터의 데이터 제어 신호들(SSP, SSC, SOE, POL)에 응답하여 수평 기간(H1, H2, ...)마다 1라인분씩의 화소 신호를 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)에 공급한다. 이 경우, 데이터 드라이버(46)는 타이밍 제어부(48)로부터의 디지털 화소 데이터를 제1 및 제2 감마 전압 발생부(50, 52)로부터의 제1 및 제2 기준 감마 전압 세트를 이용하여 아날로그 화소 신호로 변환하여 공급한다. 특히, 데이터 드라이버(46)는 화소 데이터에 부가된 영상 식별코드에 따라 제1 기준 감마 전압 세트 또는 제2 기준 감마 전압 세트를 선택하여 이용하게 된다. 이러한 데이터 드라이버(46)는 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)을 분리 구동하는 다수개의 데이터 드라이브 IC들로 구성된다. 데이터 드라이브 IC의 상세 구성은 후술하기로 한다.

제1 및 제2 기준 감마 전압부(50, 52)는 데이터 드라이버(46)의 아날로그 변환에 이용되는 그레이별 감마 전압들의 기준이 되는 제1 및 제2 기준 감마 전압 세트를 발생하여 공급한다. 특히, 제1 및 제2 기준 감마 전압부(50, 52)는 영상 모드에 따라 선택적으로 이용되기 위하여 동일한 그레이 대비 서로 다른 적어도 2개의 기준 감마 전압을 발생하게 된다. 다시 말하여, 제1 및 제2 기준 감마 전압부(50, 52)는 영상 모드에 따라 선택적으로 이용되기 위하여 감마 전압 범위가 서로 다른 적어도 2개의 감마 전압 세트를 발생하게 된다. 예컨데, 제1 기준 감마 전압부(50)에서 발생된 제1 기준 감마 전압 세트는 고화질 영상 모드에, 제2 기준 감마 전압부(52)에서 발생되는 제2 기준 감마 전압 세트는 워드 모드에 이용된다고 가정하는 경우 제2 기준 감마 전압 세트는 제1 기준 감마 전압 세트 보다 감마 전압 범위가 작도록 설정된다. 이에 따라, 제1 기준 감마 전압 세트를 이용하는 고화질 영상 모드 보다 제2 기준 감마 전압 세트를 이용하는 워드 모드의 평균 휘도를 낮출 수 있게 되므로 영상 모드에 따라 영역 별로 휘도 조절이 가능하게 된다. 이러한 제1 및 제2 기준 감마 전압부(50, 52)는 공통 전압을 기준으로 정극성을 갖는 정극성 기준 감마 전압 세트와, 부극성을 갖는 부극성 기준 감마 전압 세트를 발생한다.

도 6은 도 5에 도시된 그래픽 카드(56)의 상세 구성을 도시한 블록도이다.

도 6에 도시된 그래픽 카드(56)는 입력 화소 데이터의 영상 모드를 판별하는 영상 모드 판별부(51)와, 영상 모드 판별부(51)로부터의 화소 데이터 및 동기 신호들을 액정 패널(42)의 해상도에 맞게 조절하는 스케줄러(53)와, 스케줄러(53)로부터의 화소 데이터 및 동기 신호를 타이밍 제어부(48)로 공급하는 인터페이스부(55)를 구비한다.

영상 모드 판별부(51)는 입력된 화소 데이터의 영상 모드가 워드 모드인지 고화질 영상 모드인지를 판별하여 8비트 화소 데이터 마다 1비트 정도의 영상 판별코드를 부가하여 9비트 정도의 화소 데이터로 공급하게 된다. 예를 들면, 영상 모드 판별부(51)는 TV 수신 카드에서 입력되는 화소 데이터는 모두 고화질 영상 모드로 판별하게 된다. 그리고, 모뎀이나 LAN카드, 또는 CD/DVD 플레이어와 같은 기록/재생기로부터 입력되는 화소 데이터들에는 이미 화소 데이터들의 일정 단위마다 영상 식별 정보가 부가된 것으로 가정한다. 이에 따라, 영상 모드 판별부(51)는 일정 단위씩의 화소 데이터들에 부가된 영상 식별 정보에 따라 영상 모드를 판별하여 화소 데이터 마다 1비트 정도의 영상 식별 코드를 부가하여 공급한다.

스케줄러(53)은 영상 모드 판별부(51)로부터의 화소 데이터들 및 동기 신호들을 액정 패널(42)의 해상도에 적합하게 맞추어 출력한다.

인터페이스(55)는 스케줄러(53)로부터의 화소 데이터들 및 동기 신호들을 전자기적 간섭(EMI) 등을 줄이는 방식을 채택하여 타이밍 제어부(48)로 공급한다.

도 7은 도 5에 도시된 데이터 드라이버를 구성하는 데이터 드라이브 IC의 상세 구성을 도시한 블록도이다.

도 7에 도시된 데이터 드라이브 IC(62)는 순차적인 샘플링 신호를 공급하는 쉬프트 레지스터 어레이(68)와, 샘플링 신호에 응답하여 화소 데이터를 순차 래치하여 동시 출력하는 래치 어레이(70)와, 래치 어레이(70)로부터의 화소 데이터를아날로그 화소 신호로 변환하는 DA 어레이(72)와, DAC 어레이(72)로부터의 화소 신호를 완충하여 출력하는 출력 버퍼 어레이(80)를 구비한다. 또한, 데이터 드라이브 IC(62)는 타이밍 제어부(48)로부터 공급되는 데이터 제어 신호들과 화소 데이터를 중계하는 신호 제어부(64)와, 제1 및 제2 기준 감마 전압 세트 각각을 세분화하여 DAC 어레이(72)로 공급하는 제1 및 제2 감마 전압부(66, 67)를 추가로 구비한다. 이러한 구성을 가지는 데이터 구동 IC(62)는 n개의 데이터 라인들(DL1 내지 DLn) 중 k개의 데이터 라인들(DL1 내지 DLk)을 구동하게 된다.

신호 제어부(64)는 타이밍 제어부(48)로부터의 각종 데이터 제어 신호들(SSP, SSC, SOE, REV, POL 등)과 화소 데이터가 해당 구성요소들로 출력되게 제어한다.

제1 및 제2 감마 전압부(66, 67)는 제1 및 제2 기준 감마 전압부(50, 52) 각각으로부터 입력되는 제1 및 제2 기준 감마 전압 세트를 그레이별로 세분화하여 출력한다. 특히, 제1 및 제2 감마 전압부(66, 67)는 영상 모드에 따라 선택적으로 이용되기 위하여 동일한 그레이 대비 서로 다른 감마 전압 세트를 발생하게 된다. 예컨데, 제1 감마 전압부(66)에서 발생된 제1 감마 전압 세트는 고화질 영상 모드에, 제2 기준 전압부(67)에서 발생되는 제2 감마 전압 세트가 워드 모드에 이용된다고 가정하는 경우 제2 감마 전압 세트는 제1 감마 전압 세트 보다 감마 전압 범위가 작도록 설정된다. 이에 따라, 제1 감마 전압 세트를 이용하는 고화질 영상 모드 보다 제2 감마 전압 세트를 이용하는 워드 모드의 평균휘도를 낮출 수 있게 되므로 영상 모드에 따라 영역별로 휘도 조절이 가능하게 된다. 또한, 제1 및 제2감마 전압부(66, 67)는 공통 전압을 기준으로 정극성을 갖는 정극성 감마 전압 세트와, 부극성을 갖는 부극성 감마 전압 세트를 발생한다.

쉬프트 레지스터 어레이(68)에 포함되는 다수개의 쉬프트 레지스터들은 신호제어부(64)로부터의 소스 스타트 펄스(SSP)를 소스 샘플링 클럭 신호(SSC)에 따라 순차적으로 쉬프트시켜 샘플링 신호로 출력한다.

래치 어레이(70)는 쉬프트 레지스터 어레이(68)로부터의 샘플링 신호에 응답하여 신호 제어부(64)로부터의 화소 데이터를 일정단위씩 순차적으로 샘플링하여 래치하게 된다. 이를 위하여 래치 어레이(70)는 k개의 화소 데이터를 래치하기 위해 k개의 래치들로 구성되고, 그 래치들 각각은 화소 데이터의 비트수(9비트)에 대응하는 크기를 갖는다. 특히 타이밍 제어부(48)는 전송 주파수를 줄이기 위하여 화소 데이터를 이븐 화소 데이터와 오드 화소 데이터로 나누어 각각의 전송라인을 통해 동시에 출력하게 된다. 여기서 이븐 화소 데이터와 오드 화소 데이터 각각은 적(R), 녹(G), 청(B) 화소 데이터를 포함한다. 이에 따라 래치 어레이(70)는 샘플링 신호 마다 신호 제어부(64)를 경유하여 공급되는 이븐 화소 데이터와 오드 화소 데이터, 즉 6개의 화소 데이터를 동시에 래치하게 된다. 이어서, 래치 어레이(70)는 신호 제어부(64)로부터의 소스 출력 이네이블 신호(SOE)에 응답하여 래치된 k개의 화소 데이터들을 동시에 출력한다. 이 경우, 래치 어레이(70)는 데이터 반전 선택 신호(REV)에 응답하여 트랜지션 비트 수가 줄어들게끔 변조된 화소 데이터들을 복원시켜 출력하게 된다. 이는 타이밍 제어부(48)에서 데이터 전송시 전자기적 간섭(EMI)을 최소화하기 위하여 트랜지션되는 비트 수가 기준치를 넘어서는 화소 데이터들은 트랜지션 비트수가 줄어들게끔 변조하여 공급하기 때문이다.

DAC 어레이(72)는 래치 어레이(70)로부터의 화소 데이터를 동시에 정극성 및 부극성 화소 신호로 변환하여 출력하게 된다. 이를 위하여, DAC 어레이(72)는 래치 어레이(70)에 공통 접속된 P(Positive) 디코딩 어레이(74) 및 N(Negative) 디코딩 어레이(76)와, P 디코딩 어레이(74) 및 N 디코딩 어레이(76)의 출력 신호를 선택하기 위한 제1 MUX 어레이(78)를 구비한다. 그리고, DAC 어레이(72)는 래치 어레이(70)로부터의 화소 데이터에 포함되는 영상 식별 코드에 따라 제1 감마 전압 세트 또는 제2 감마 전압 세트를 선택적으로 P 디코딩 어레이(74) 및 N 디코딩 어레이(76)로 공급하기 위한 제2 MUX 어레이(82)를 추가로 구비한다.

제2 MUX 어레이(82)는 래치 어레이(70)로부터의 화소 데이터들 각각에 포함된 영상 식별 코드에 따라 제1 감마 전압부(66)로부터의 제1 감마 전압 세트 또는 제2 감마 전압부(67)로부터의 제2 감마 전압 세트를 선택적으로 공급하게 된다. 예컨데, 제2 MUX 어레이(82)는 화소 데이터의 영상 식별 코드가 고화질 영상 모드를 가르키는 경우 제1 감마 전압 세트를, 워드 모드를 가르키는 경우 제2 감마 전압 세트를 선택하여 P 및 N 디코더 어레이(74, 76)로 공급한다. 이를 위하여, 제2 MUX 어레이(82)는 도 8에 도시된 바와 같이 P 디코더(86) 및 N 디코더(88) 각각에 제1 감마 전압 세트 또는 제2 감마 전압 세트를 공급하기 위한 제2 MUX들(84)을 구비한다. 제2 MUX들(84) 각각은 래치 어레이(70)로부터 입력되는 화소 데이터들(D1, D2, D3, D4, ...) 각각에 포함되는 1비트 정도의 영상 식별 코드에 응답하여 제1 감마 전압 세트 또는 제2 감마 전압 세트를 P 디코더(86) 및 N 디코더(88)로 공급하게 된다.

P 디코딩 어레이(74)에 포함되는 P 디코더들(86)은 래치 어레이(70)로부터 동시에 입력되는 화소 데이터들을 제2 MUX 어레이(82)로부터의 제1 또는 제2 정극성 감마 전압 세트를 이용하여 정극성 화소 신호로 변환하게 된다.

N 디코딩 어레이(76)에 포함되는 N 디코더들(88)은 래치 어레이(70)로부터 동시에 입력되는 화소 데이터들을 제2 MUX 어레이(82)로부터의 제1 또는 제2 부극성 감마 전압 세트를 이용하여 부극성 화소 신호로 변환하게 된다.

제1 MUX 어레이(78)에 포함되는 제1 MUX들은 신호 제어부(64)로부터의 극성 제어 신호(POL)에 응답하여 P 디코더로부터의 정극성 화소 신호 또는 N 디코더로부터의 부극성 화소 신호를 선택하여 출력하게 된다.

출력 버퍼 어레이(72)에 포함되는 출력 버퍼들은 데이터 라인들(DL1 내지 DLk)들에 직렬로 각각 접속되어진 전압 추종기(Voltage follower) 등으로 구성된다. 이러한 출력 버퍼들은 DAC 어레이(72)로부터의 화소 신호들을 신호 완충하여 데이터 라인들(DL1 내지 DLk)에 공급하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 LCD는 서로 다른 전압 범위를 갖는 적어도 2개의 감마 전압 세트, 즉 동일 그레이 대비 서로 다른 적어도 2개의 감마 전압들을 이용하여 화소 데이터를 아날로그 화소 신호로 변환하고, 변환된 화소 신호들을 액정셀들 각각에 공급하게 된다. 특히, 본 발명에 따른 LCD는 화소 데이터들 각각에 부가된 영상 식별 코드에 따라 동일 그레이 대비 적어도 2개의 서로 다른 감마 전압들 중 하나를 선택하게 되므로 액정패널(42)에는 부분 영역 별로 평균 휘도를 조절할 수 있게 된다.

예를 들면, LCD는 도 4에 도시된 바와 같이 컴퓨터의 워드 모드 영역(A)에 공급되는 화소 데이터는 그레이들 간의 감마 전압 차가 상대적으로 작은 제2 감마 전압 세트(C)를 이용하여 화소 신호로 변환하게 된다. 이에 따라, 도 9에 도시된 바와 같이 워드 모드 영역(A)에 공급되는 화소 신호들에 의한 가장 밝은 255 그레이와 가장 어두운 0 그레이 간의 투과율 범위가 상대적으로 작아지게 된다. 이 결과, 본 발명에 따른 LCD는 워드 모드 영역(A)의 평균 휘도를 독립적으로 사용자에게 적합한 100~150nit급으로 조절할 수 있게 된다.

그리고, LCD는 도 4에 도시된 바와 같이 TV 영상, 동영상, 또는 고화질의 사진 등의 고화질 영상 모드 영역(B)에 공급되는 화소 데이터는 그레이들 간의 감마전압 차가 상대적으로 큰 제1 감마 전압 세트(D)를 이용하여 화소 신호로 변환하게 된다. 이에 따라, 고화질 영상 모드 영역(B)에 공급되는 화소 신호들에 의한 가장 밝은 255 그레이와 가장 어두운 0 그레이 간의 투과율 범위가 상대적으로 커지게 된다. 이 결과, 본 발명에 따른 LCD는 고화질 영상 모드 영역(B)의 평균 휘도를 독립적으로 사용자가 요구하는 300~400nit급으로 조절할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 LCD 및 그의 구동 방법은 서로 다른 전압 범위를 갖는 적어도 2개의 감마 전압 세트를 이용함으로써 영상 모드에 따라 밝기를 조절할 수 있게 된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 LCD 및 그 구동 방법은 TV영상, 동영상, 또는 고화질의 영상 등과 같이 고휘도를 필요로 하는 고화질 영상 모드 영역과 컴퓨터의 텍스트 모드와 같이 저휘도를 필요로 하는 워드 모드 영역 별로 사용자가 요구하는 휘도로 조절할 수 있게 된다.

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 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (11)

1. 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차로 정의되는 영역 마다 형성된 액정셀들을 가지는 액정 패널과;

   상기 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버와;

   영상 모드에 따라 서로 다른 전압 범위의 적어도 2개의 감마 전압 세트를 이용하여 입력 화소 데이터를 아날로그 화소 신호로 변환하고 변환된 화소 신호를 상기 데이터 라인들에 공급하는 데이터 드라이버와;

   상기 적어도 2개의 감마 전압 세트를 발생하는 감마 전압부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 데이터 드라이버는

   상기 영상 모드에 따라 상기 화소 데이터 마다 포함되어진 영상 식별 코드에 응답하여 상기 적어도 2개의 감마 전압 세트 중 어느 하나의 감마 세트를 이용하여 상기 화소 데이터를 상기 화소 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 영상 모드에 따라 상기 화소 데이터 별로 영상 식별 코드를 부가하는영상 모드 판별부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 영상 모드 판별부는

   입력 화소 데이터를 상기 액정 패널의 해상도에 적합하게 변환하여 공급하는 그래픽 카드에 내장되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 감마 전압부는

   서로 다른 전압 범위의 적어도 2개의 기준 감마 전압 세트를 발생하는 적어도 2개의 기준 감마 전압부와;

   상기 적어도 2개의 기준 감마 전압 세트 각각을 그레이 별로 세분화하는 적어도 2개의 감마 전압부를 구비하고;

   상기 적어도 2개의 기준 감마 전압부 각각은 정극성 및 부극성 기준 감마 전압 세트를 발생하며,

   상기 적어도 2개의 감마 전압부 각각은 정극성 및 부극성 감마 전압 세트를 발생하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 감마 전압부는

   상대적으로 넓은 감마전압 범위를 갖는 제1 감마 전압 세트와, 제1 감마 전압 세트 보다 작은 감마전압 범위를 갖는 제2 감마 전압 세트를 발생하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 데이터 드라이버는

   상기 영상 모드가 평균 휘도가 상대적으로 높은 고화질 영상 모드인 경우 상기 제1 감마 전압 세트를 이용하여 상기 화소 데이터를 상기 화소 신호로 변환하고,

   상기 영상 모드가 평균 휘도가 상대적으로 낮은 워드 모드인 경우 상기 제2 감마 전압 세트를 이용하여 상기 화소 데이터를 상기 화소 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 데이터 드라이버는

   샘플링 신호를 발생하는 쉬프트 레지스터 어레이와;

   상기 샘플링 신호에 응답하여 상기 화소 데이터를 일시 저장하여 출력하는 래치 어레이와;

   상기 화소 데이터에 포함되는 영상 식별 코드에 따라 상기 적어도 2개의 감마 전압 세트 중 어느 하나의 감마 전압 세트를 선택하여 출력하기 위한 멀티플렉서 어레이와;

   상기 멀티플레서 어레이로부터의 감마 전압 세트를 이용하여 상기 화소 데이터를 상기 화소 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환 어레이와;

   상기 화소 신호를 신호 완충하여 출력하는 출력 버퍼 어레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
9. 영상 모드에 따른 영상 식별 코드를 화소 데이터 별로 부가하는 단계와;

   서로 다른 전압 범위를 갖는 적어도 2개의 감마 전압 세트를 발생하는 단계와;

   상기 화소 데이터의 영상 식별 코드에 따라 상기 적어도 2개의 감마 전압 세트 중 어느 하나의 감마 전압 세트를 이용하여 상기 화소 데이터를 아날로그 화소 신호로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 적어도 2개의 감마 전압 세트를 발생하는 단계는

    상대적으로 넓은 감마 전압 범위를 갖는 제1 감마 전압 세트와, 제1 감마 전압 세트 보다 작은 감마 전압 범위를 갖는 제2 감마 전압 세트를 발생하는 단계인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 화소 신호로 변환하는 단계는

    상기 영상 식별 코드가 평균 휘도가 상대적으로 높은 고화질 영상 모드를 가르키는 경우 상기 제1 감마 전압 세트를 이용하여 상기 화소 데이터를 상기 화소 신호로 변환하고,

    상기 영상 식별 코드가 평균 휘도가 상대적으로 낮은 워드 모드를 가르키는 경우 상기 제2 감마 전압 세트를 이용하여 상기 화소 데이터를 상기 화소 신호로 변환하는 단계인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.