KR20040037177A - 매트릭스 구동 방법, 매트릭스 구동 회로 및 액정디스플레이 장치 - Google Patents

매트릭스 구동 방법, 매트릭스 구동 회로 및 액정디스플레이 장치 Download PDF

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KR20040037177A
KR20040037177A KR10-2004-7004550A KR20047004550A KR20040037177A KR 20040037177 A KR20040037177 A KR 20040037177A KR 20047004550 A KR20047004550 A KR 20047004550A KR 20040037177 A KR20040037177 A KR 20040037177A
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row
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KR10-2004-7004550A
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야마시타마사카츠
이케하라마사유키
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 종래 기술의 교류 구동 방법의 이점을 손상시키지 않으면서 소비 전력을 감소시키고자 한다. 본 발명은 디스플레이되는 화상의 수평 주사 주기(horizontal scanning period)마다 디스플레이 스크린의 수평 방향으로 연장되는 복수의 행 전극을 선택적으로 활성화하고, 화소 전압이 프레임 주기 내에서 디스플레이 영역에서 공간적으로 수직 방향으로 교차하는 극성을 갖게 하면서, 디스플레이 영역의 수직 방향으로 연장되는 복수의 열 전극에 화상에 응답하여, 또한 수평 주사 주기에 대응하여, 화상의 프레임 주기마다 반전되는 극성을 갖는 화소 전압(pixel voltage)을 제각기 인가하여, 매트릭스 형상으로 배치되는 화소를 교류 구동(alternately driving)하는 매트릭스 구동 방법(matrix addressing method)을 제공한다. 이 매트릭스 구동 회로는, 하나의 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍과 다른 행 전극에 대한 화소 전압(다른 행 전극에 대한 화소 전압은 하나의 행 전극에 대한 화소 전압과 동일한 극성을 인가받음)의 인가 타이밍을 시계열 상 연속적으로 순차화하는 시계열 조작 수단(time-series operating means)(30, 40)과, 하나의 행 전극 및 다른 행 전극에 대한 각 인가 타이밍에 응답하여 대응되는 행 전극을 활성화하는 행 구동 수단(row driving means)(30, 60)을 갖는다.

Description

매트릭스 구동 방법, 매트릭스 구동 회로 및 액정 디스플레이 장치{MATRIX ADDRESSING METHOD AND CIRCUIT, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
종래에, 대부분의 액티브 매트릭스형 액정 디스플레이 장치는 소위 교류 구동 방법을 사용하였다. 이 방법은 액정의 매 프레임마다 인가되는 구동 전압의 극성을 반전시키기 위해서 액정을 DC 전압으로 장시간 구동할 경우, 액정 재료의 특성이 변동되고, 그 재료의 저항이 감소하는 등과 같은 열화(deterioration) 현상에 대한 대책이다. 본 방법의 기본 작동은, 쇼이치 마츠모토에 의한 "Liquid Crystal Display Technology--ActiveMatrix LCDs--"라는 제목의 서적(1997년 11월 14일Sangyo Tosho, Co., Ltd에서 발행된 제 2 쇄)의 69∼74페이지에 보다 자세하게 기록되어 있다.
구동 전압의 극성 반전 주파수가 프레임 주파수의 1/2이 되기 때문에, 기본적으로 플리커(flicker)가 발생된다. 그러나, 이러한 타입의 교류 구동 방법에서는, 플리커(가시성 플리커)가 발생되지 않도록, 디스플레이 스크린 내에서의 극성 반전을 공간적으로 또한 시간적으로 평균화하는 것에 의해서, 그 광학 응답 리플(optical response ripple)의 기본 성분을 프레임 주파수에 상당하거나 그 이상이 되게한다. 보다 구체적으로, 임의의 1화소에 대해서 그 다음 화소(또는 다음의 화소행(row of pixels) 또는 화소열(column of pixels))의 구동 전압의 극성을 다르게 하고, ao 프레임마다 그들의 극성을 반전하도록 되어 있다.
본 발명자는, 위에서 언급된 종래의 기술에 있어서, 구동 전압의 극성 반전 레이트가 높고, 그에 따라, 구동 회로가 훨씬 더 많은 소비 전력을 필요로 하는 경향이 있다는 문제점이 발견하였다.
본 발명은, 디스플레이되는 화상에 따라 행렬의 형태로, 또는 그와 동등한 형태(이하에서는, 간단하게 매트릭스 형태로 지칭함)로 정렬되는 화소를 구동하는 매트릭스 구동 방법(matrix addressing method) 및 매트릭스 구동 회로(matrix addressing circuit)에 관한 것이다. 보다 세부적으로, 본 발명은 매트릭스 디스플레이 장치를 위한 소위 교류 구동 방법(alternately driving method)에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 매트릭스 구동 회로의 개략적 구조물을 도시하는 블록도,
도 2는 도 1의 구동 회로의 작동 유형을 나타내는 타임 차트(time chart),
도 3은 단일 라인 교류 구동 시스템(one-line alternately-driving system)의 구동 패턴을 의미하는 2개의 프레임에서의 디스플레이 스크린 내에 있는 화소에 대한 구동 극성의 분포를 나타내는 개략도,
도 4는 본 발명의 이점을 나타내기 위해 종래 기술에서의 매트릭스 구동 회로의 동작 유형을 나타내는 타임 차트,
도 5는 도 2의 실시예의 일변형예를 설명하기 위한 타임 차트,
도 6은 도 2의 실시예의 다른 변형예를 설명하기 위한 타임 차트,
도 7은 도 2의 실시예의 또 다른 변형예를 설명하기 위한 타임 차트,
도 8은 도트 교류 구동 시스템(dot alternately-driving system)의 구동 패턴을 나타내는 2개의 프레임에서 디스플레이 영역 내의 화소의 구동 극성 분포를 나타내는 개략도.
본 발명은 앞의 서술 내용을 감안하여 도출된 것으로, 본 발명의 목적은 소비 전력을 감소시킬 수 있는 매트릭스 구동 방법 및 회로와, 그것을 이용하는 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 종래의 교류 구동 방법의 이점을 손상시키지 않으면서, 소비 전력을 감소시킬 수 있는 매트릭스 구동 방법 및 회로와 그것을 이용하는액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 교류 구동 방법의 다양화를 증가시키는데 기여할 수 있고, 메모리 등의 전자 회로 기술을 활용하여 소비 전력을 감소시킬 수 있는 매트릭스 구동 방법과 회로 및 그것을 이용한 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일측면에 따르면 매트릭스 형태로 정렬되는 화소를 교류로 구동하기 위한 매트릭스 구동 방법이 제공되어 있는데, 여기에서는 디스플레이 스크린의 수평 방향으로 연장되는 복수의 행 전극이 디스플레이되는 화상의 각 수평 주사 주기(horizontal scanning period)마다 선택적으로 활성화되도록 이루어져 있고, 화상의 프레임 주기마다 화상 전압의 극성을 반전시키면서, 디스플레이 스크린의 수직 방향으로 연장되는 복수의 열 전극에, 화상에 응답하여, 또한 수평 주사 주기에 대응하여, 제각기의 화소 전압을 인가하며, 이들 화소 전압은 프레임 주기 내의 디스플레이 영역에서 공간적으로, 수직 방향에서 교차하는 극성을 갖는데, 이 방법은 하나의 행 전극(row electrode)에 대한 화소 전압의 인가 타이밍(application timing) 및 다른 행 전극에 대한 화소 전압(다른 행 전극에 대한 화소 전압은 하나의 행 전극에 대한 화소 전압과 동일 극성임)의 인가 타이밍을 시계열(time series) 상 연속적으로 순차화하는 단계와, 하나의 행 전극 및 다른 행 전극에 대한 화소 전압의 각각의 인가 타이밍에 응답하여 대응되는 행 전극을 활성화시키는 단계를 포함한다.
매트릭스 구동 방법은, 각각 적어도 한번은 실행되는 제 1 시계열 조작 프로세스 및 제 2 시계열 조작 프로세스를 갖는 것을 특징으로 할 수 있는데, 제 1 시계열 조작 프로세스는 제 1 극성을 인가받는 하나의 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍 및 제 2 극성을 인가받는 다른 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍을 연속적으로 배치하는 프로세스이고, 제 2 시계열 조작 프로세스는 상기 제 1 극성과는 다른 제 2 극성을 인가받는 다른 하나의 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍과 제 2 극성을 인가받는 다른 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍을 연속적으로 배치하는 프로세스이며, 대응되는 전극은 행 전극에 대한 화소 전압의 각각의 인가 타이밍에 응답하여 활성화된다.
화소 전압은 적어도 하나의 행 전극의 단위로 프레임 주기 내의 디스플레이 영역 내에서 공간적으로, 수직 방향으로 교차하는 극성을 가질 수 있다.
화소 전압은 적어도 하나의 열 전극의 단위로 프레임 주기 내의 디스플레이 영역 내에서 공간적으로, 수평 방향으로 교차하는 극성을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 시계열 조작 프로세스에 있어서, 제 1 극성을 인가받는 선행하는 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍은, 다른 극성을 인가받는 후속하는 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍과 시계열 상에서 분리될 수 있으며, 후속하는 행 전극은 프레임 주기 내의 디스플레이 영역에서 공간적으로 선행하는 행 전극의 상부에 인접한다.
더욱이, 제 1 및 제 2 시계열 조작 프로세스에 있어서, 제 1 극성을 인가받는 선행하는 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍과, 다른 극성을 인가받는 후속하는 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍은 시계열 상 분리될 수 있고, 후속하는 행 전극은 프레임 주기 내의 디스플레이 영역 내에서 공간적으로 선행하는 행 전극의 하부에 인접한다. 또는, 상기 제 1 및 제 2 시계열 조작 프로세스에 있어서, 제 1 극성을 인가받는 선행하는 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍은 다른 극성을 인가받는 후속하는 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍으로부터 시계열 상 분리될 수 있고, 후속하는 행 전극은 프레임 주기 내의 디스플레이 영역 내에서 공간적으로 선행하는 행 전극에 인접한다.
이렇게 함으로써, 시간적 극성 반전 레이트를 감소시킬 수 있고, 스크린 상에서 화소 전압의 공간적 극성 반전 유형에 따라 종래의 교류 조작을 유지할 수 있다. 따라서, 극성 반전 레이트가 높고, 큰 소비 전력이 필요로 하는 기존의 상태를 극복하여, 시간적 극성 반전 레이트의 감소에 의해서 소비 전력을 감소시키는 것과 동시에, 교류 구동 방식의 본래의 이점을 획득할 수 있다.
또한, 위에서 언급된 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 다른 형태에 따르면, 매트릭스 형태로 정렬되는 화소를 교차적으로 구동하는 매트릭스 구동 회로를 제공하는데, 이 매트릭스 구동 회로는, 디스플레이 스크린의 수평 방향으로 연장되는 복수의 행 전극은 디스플레이되는 화상의 각각의 수평 주사 주기마다 선택적으로 활성화되도록 되어 있고, 화소 전압이 화상의 각 프레임 주기마다 교차하는 극성을 갖게 하면서, 디스플레이 스크린의 수직 방향으로 연장되는 복수의 열 전극에 화상에 응답하여, 또한 수평 주사 주기에 대응하여, 제각기의 화소 전압을 인가하며, 그 화소 전압은 프레임 주기 내의 디스플레이 영역 내에서 공간적으로 수직 방향에서 교차하는 극성을 갖되, 하나의 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍과다른 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍을 시계열 상에서 연속적으로 순차화하는 시계열 조작 수단(다른 행 전극에 대한 화소 전압은 하나의 행 전극에 대한 화소 전압과 동일 극성을 가짐)과, 하나의 행 전극 및 다른 행 전극에 대한 화소 전압의 각 인가 타이밍에 응답하여 대응되는 행 전극을 활성화하는 행 구동 수단을 포함한다.
매트릭스 구동 회로에 있어서, 시계열 조작 수단은, 하나의 행 전극에 각각 대응되는 화소 정보 블록의 각각에 대해 대응되는 화소 전압을 나타내는 데이터열 신호(data train signal)를 저장하는 메모리와, 메모리의 판독 제어를 실행하는 제어 회로(control circuit)를 갖되, 제어 회로는 메모리에 기억된 데이터열 신호로부터, 하나의 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍과, 다른 행 전극에 대한 화소 전압(다른 행 전극에 대한 화소 전압은 하나의 행 전극에 대한 픽셀 전압과 동일한 극성을 인가받음)에 대한 공급 타이밍을 시계열 상 연속하여 순차화하는 방식으로 수정된 데이터열 신호를 생성하고, 행 구동 수단은 수정된 데이터열 신호와 조화하여, 하나의 행 전극 및 다른 행 전극에 대한 화소 전압의 각 인가 타이밍에 응답하여 대응되는 행 전극을 활성화하는 행 구동 신호를 발생시켜 메모리의 판독을 제어한다.
구동 회로는, 화소에 연관되도록 제공되는 화소 구동 소자(화소 구동 소자의 제어 입력부는 행 전극에 접속되고, 화소 구동 소자의 신호 입력부는 열 전극에 접속됨)와, 화소 구동 소자에 접속된 화소 전극에 대향하여 배치되는 공통 전극을 포함하는 액티브 매트릭스형의 디스플레이 장치를 구동하도록 구성될 수 있고, 또한,구동 회로는 공통 전극에 인가되게 되는 구동 전압 신호(구동 전압 신호는 하나의 행 전극 및 다른 행 전극에 대한 화소 전압의 각 인가 타이밍에 응답하여 대응되는 화소 전압에 인가되게 되는 극성에 적합한 극성 반전을 가짐)를 발생시키는 전압 생성 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 위에서 언급된 매트릭스 구동 회로를 이용한 액정 디스플레이 장치를 제공한다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 세부적으로 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 디스플레이 장치에서 매트릭스 구동 회로의 개략적 구성을 나타내고 있다.
도 1을 참조하면, 매트릭스 구동 회로(10)는 액티브 매트릭스형 액정 디스플레이(LCD) 장치의 디스플레이 패널(display panel)(20)을 구동하도록 구성되어 있는데, 액티브 매트릭스형 액정 디스플레이(LCD) 장치는 사전 결정된 디스플레이 영역 내에서 제각기 화소에 대응하여 배치되는 화소 구동용 능동 소자(active elements)로서 예를 들면, 전계 효과형의 박막 트랜지스터(TFT)(21)를 갖는다.
디스플레이 패널(20)에 있어서, TFT(21)는 Y 행 X 열의 매트릭스 배열을 갖는다. TFT(21)의 게이트 전극은, 각 행마다 디스플레이 영역의 수평 방향으로 평행하게 연장되는 게이트 버스 라인에 접속되어 있다. TFT(21)의 소스 전극은 각 열마다 디스플레이 영역의 수직 방향에 평행하게 연장되는 소스 버스 라인(source bus line)에 접속된다. TFT(21)의 드레인 전극은, 개별적으로 화소 전극(23)에 접속되고, 각각의 화소 영역은 기본적으로 이 화소 전극에 의해서 구획된다.
디스플레이 패널(20)은 또한, 화소 전극에 대향하여 간격(gap)을 갖고 배치되는 공통 전극(25)을 갖고 있다. 이러한 간격에는, 액정 매체(도시하지 않음)가 봉입(sealed)되어 있다. 여기에서, 공통 전극(25)은, 디스플레이 영역의 전역에 걸쳐 연장되어 있다. TFT(21)는, 게이트 버스 라인을 통하여 공급되는 게이트 제어 신호에 의해 행마다 선택적으로 턴 온(turned on)이 되는 한편, 턴 온이 된 TFT(21)는 화소 전압 또는 화소 신호가 소스 버스 라인을 통하여 턴 온된 TFT(21)에 공급될 때의 소스 신호의 레벨에 의존하는 화소 정보에 따라 구동 상태에 놓여진다. 화소 전극(23)에는 드레인 전극에 의한 구동 상태에 따른 전위가 인가된다. 액정 매체의 배향은, 각 화소 전극마다 화소 전극의 전위와 공통 전극(25)에 공급되는 전압 레벨의 차에 따라서 결정되는 세기를 갖는 전계에 의해서 제어된다. 따라서, 액정 매체는 화소 정보에 따라서 각 화소마다 백 라이트 시스템(back light system)(도시하지 않음)으로부터의 배면 조사광(back irradiation light)이나 정면측부터의 외광(external light)을 변조할 수 있다. 위에서 언급된 액정 디스플레이 패널의 상세한 설명은, 여러 문헌에서 공지되어 있으므로, 여기서는 더 이상 설명하지 않는다.
매트릭스 구동 회로(10)는 그의 전단 회로(front-stage circuit)로서의 타이밍 제어 및 전압 생성 회로(30)와, 화상 데이터 저장용의 메모리(40)와, 열 구동 수단으로서의 소스 드라이버(50)와, 행 구동 수단으로서의 게이트 드라이버(60)를 구비하는 기본 구성을 갖는다.
타이밍 제어 및 전압 생성 회로(30)는, 신호 공급 수단(도시하지 않음)으로부터의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)용의 화상 데이터 신호 "data", 도트 클록 신호(dot clock signal)인 CLK 및 수평 및 수직 동기 신호(synchronization signals)를 포함하는 동기화 신호인 SYNC를 수신한다. 그 다음에, 타이밍 제어 및 전압 생성 회로(30)는, 화상 데이터 신호를 메모리(40)에 전송하고, 메모리(40)를 제어하기 위한 메모리 제어 신호(Mc)와, 소스 드라이버(50)를 동기 동작시키는 래치 신호(latch signal)(St)와, 게이트 드라이버(60)를 제어하기 위한 제어 신호(Gc)를 생성한다. 이 회로(30)는 또한, 디스플레이 패널(20) 내의 공통 전극(25)에 인가되는 전압 신호(Vcom)를 생성한다. 추가하여, 회로(30)는 소스 드라이버(50) 및 게이트 드라이버(60)에서 이용되는 기준 전압 등을 생성하여 공급하지만, 여기에서는 명료성을 위해서 그에 대한 설명을 생략한다.
메모리(40)는 회로(30)로부터 R, G, B에 대한 화상 데이터 신호를 수신하고, 그것을 수평 주사 주기를 기반으로 하여 순차적으로 각각의 색에 대하여 저장한다. 그와 동시에, 회로(30)로부터의 메모리 제어 신호에 근거하여, 메모리(40)는 데이터 처리(이하에서 설명되는 본 발명의 특징인 시계열 조작 프로세스)를 실시한다. 이러한 데이터 처리가 실시된 화상 데이터 신호 "data´"는 소스 드라이버(50)에 전송된다.
소스 드라이버(50)는 R, G, B에 대한 제각기의 화상 데이터 신호 "data"의 디지털-아날로그 변환기를 포함하여, 각 색에 대한 화소 신호를 생성하도록 수평 주사 주기마다 각각의 이미지 데이터 신호를 아날로그 신호로 변환하는데, 화소 신호는 하나의 수평 주사 주기(다시 말해, 화소 정보의 하나의 라인)에서 디스플레이되는 화소 정보의 부분으로서 기능한다. 이들 화소 신호는, 다음 수평 주사 주기 때까지 유지되어, 대응되는 소스 버스 라인에 공급된다. 또한, 소스 드라이버(50)에 공급되는 래치 신호(St)는, 아날로그 변환이나 소스 버스 라인에의 전압 인가를 포함하는 디스플레이 동작에서 사용되는 수평 주사 주기를 제시한다.
게이트 드라이버(60)는, 회로(30)로부터의 제어 신호(Gc)에 따라서, 예를 들면, 사전 결정된 고 전압을 버스 라인에 선택적으로 공급하는 방식으로, 디스플레이 패널(20) 내의 게이트 버스 라인을 선택적으로 활성화되게 한다. 활성화된 게이트 버스 라인은, 대응되는 TFT(21)들을 턴 온되게 하고, 하나의 라인에 대한 TFT(21)들이 TFT(21)들에 공급되는 소스 신호에 의해서 동시에 구동될 수 있게 한다. 따라서, 액티브 게이트 버스 라인에 대응되는 행의 화소를 하나의 라인의 화소 정보에 따라서 동시에 광학 변조시킨다. 회로(30)로부터의 제어 신호(Gc)에 의한 게이트 드라이버(60)의 제어 방식의 세부 사항은 후술한다.
다음에, 매트릭스 구동 장치(10)의 동작을 설명한다.
도 2는 구동 장치(10)의 동작을 타임 차트(time chart) 형태로 개략적으로 나타내고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 화상 데이터 신호“data"에 있어서, 디스플레이 패널(20)의 디스플레이 영역 내에서 상부의 행으로부터 하부의 행까지 라인 번호가 증가되는 경우에, n-1번째 라인의 화소 데이터, n번째 라인의 화소 데이터, n+1번째 라인의 화소 데이터, …는 순차적으로 메모리(40)에 전송된다. 이러한 선순차적 화상 데이터열 신호는, 메모리(40) 내에 전송되는 순서대로(즉, 선순차를 유지하면서) 각 라인마다 저장된다.
메모리(40)에서, 회로(30)로부터의 제어 신호(Mc)에 근거하여 저장된 화상 데이터 신호에 시계열 주사 처리를 실시하면서 판독한다. 이 처리는 도 3을 이용하여보다 세부적으로 설명한다.
우선 본 실시예에서는, 도 3에 도시한 바와 같은 소위 라인 교류 구동 동작에 관련된다. 이 구동 동작에 있어서, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 화상의 1 프레임 주기에 있어서 디스플레이 스크린 상에, 예를 들면 n-1번째 라인(행)의 화소가 제 1 극성 즉, 정(positive)의 극성으로 구동되고, n번째 라인의 화소가 제 2 극성 즉, 부(negative)의 극성으로 구동되며, n+1번째 라인의 화소가 정의 극성으로 구동되는 등의 방식으로 각 행마다 교차하는 극성 분포를 나타내었다. 또한, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 화상의 다음 프레임 주기에 있어서 스크린 상에 예를 들면 n-1번째 라인의 화소가 부의 극성으로 구동되고, n번째 라인의 화소가 정의 극성으로 구동되며, n+1번째 라인의 화소가 부의 극성으로 구동되는 등의 방식으로, 라인마다 교차하는 극성 분포를 나타내도록 하고 있지만, 각각의 행은 선행하는 프레임과는 다른 극성으로 구동되도록 되어 있다. 이 도 3(a)의 구동 패턴과 도 3(b)의 구동 패턴의 교차 반복에 의해서 단일 라인 교류 구동이 달성된다. 도 3에 도시된 스크린 상의 공간적 극성 반전 분포는, 종래 기술과 동일하다.
종래에 있어서, 앞서 설명된 바와 같은 스크린 상에서 화소의 공간적인 극성 반전 형태는, 스크린의 상부에서부터 하부로 순차적으로 라인을 선택하면서, 그 선택한 행에 대응되는 화소 데이터를 소스 드라이버에 공급하여 해당되는 라인의 화소를 구동하는 것에 의해 실행되었다.
이와는 대조적으로, 본 실시예에서는 스크린의 상부에서 하부로 순차적으로 라인을 선택하는 것 대신에, 라인을 시계열적으로 연속하여 선택하는 방식으로 동일 극성이 되는 화소의 라인을 선택하고, 소스 드라이버(50)가 선택된 라인 및 선택된 라인에 인가된 극성에 따라서 대응되는 화소 데이터를 아날로그 소스 신호로 변환하도록 되어 있다. 타이밍 제어 및 전압 생성 회로(30)는, 인가된 극성에 일치되는 극성으로 공통 전극(25)에 인가되는 전압(Vcom)을 생성한다.
도 3을 참조하여 이해할 수 있는 바와 같이, n-1번째 라인의 화소와 n+1번째 라인의 화소는, 프레임이 변동되는 경우에도 동일 극성으로 구동되어야 한다. 마찬가지로, n번째 라인의 화소와 n+2번째 라인의 화소도, 프레임이 변동되는 경우에도 동일 극성으로 구동되어야 한다. 그래서 본 실시예에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 시간축 상에서 "data"계열에서의 n번째 라인의 화소 데이터와 n+1번째 라인의 화소 데이터 사이에서 교환되는 것으로 나타나 있다(점선 화살표 참조). 이 방식으로, "data´" 시퀀스와 같이, 모두 하나의 극성(예를 들면, +(정 : positive))으로 구동되는 n-1번째 라인의 화소 데이터와 n+1번째 라인의 화소 데이터를 시계열 상 연속시키도록 재배열하고, 모두 다른 극성(예를 들면, -(부 : negative))으로 구동되는 n번째 라인의 화소 데이터와 n+2번째 라인의 화소 데이터를 시계열 상 연속되게 하여, 재배열되는 데이터 라인이 소스 드라이버(50)에 공급되게 한다.
또한, “data" 시퀀스 내에서 n+4번째 라인의 화소 데이터와 n+5번째 라인의화소 데이터를 시간을 기반으로 하여 서로 교환한다. 모두 하나의 극성(+)으로 구동되는 n+3번째 라인의 화소 데이터와 n+5번째 라인의 화소 데이터를 시계열 상 연속시킨다. 모두 다른 극성(-)으로 구동되는 n+4번째 라인의 화소 데이터와 n+6번째 라인의 화소 데이터를 시계열 상 연속되게 한다. 다음에, 재배열된 데이터의 라인을 소스 드라이버(50)에 공급한다.
또한 이러한 데이터 조작을 이후의 다른 화소 데이터에 대해서도 실행하고, 그 결과로 도 2에 도시된 바와 같이 n-1(+), n+1(+), n(-), n+2(-), …의 라인 순서를 갖는 화상 데이터 "data´"를 획득하였다. 이것으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 화소 전압에 있어서 동일 극성을 갖게 되는 화소 데이터를 매 2개의 라인마다 집합하여 출력한다.
위에서 언급된 바와 같은 시계열 조작을 수행하기 위해서, 각 라인의 화소 데이터를 시계열 상 재배치하도록 위에서 설명한 바와 같이 메모리(40)에 판독 제어를 수행한다. 소스 드라이버(50)는, 래치 신호(St)(즉, 이 예에서의 래치 신호는 수평 주사 주기의 간격으로 유효 레벨을 가짐)에 기반하여, 또한 유효 레벨에 대한 신호 레벨의 변화에 응답하여, 메모리(40)로부터 하나의 라인에 대한 화소 데이터를 업데이트(updates)하고 출력한다.
도 2에 도시된 바와 같은 소스 신호(Ssig)는, 이러한 재배치 후의 화소 데이터에 기반한 것으로, 소스 버스 라인 중 임의의 하나에서 관찰된다. 이 예에서 디스플레이 스크린에 걸쳐 동일하게 흑색 디스플레이를 할 때의 레벨은, 소스신호(Ssig)의 레벨로 나타낸다. 이것으로 이해될 수 있는 바와 같이, 소스 신호(Ssig)는 동일한 극성을 갖는 2개의 라인의 화소 데이터의 세트(n-1번째 라인과 n+1번째 라인의 새트 등)에 기반하고, 그에 따라 소스 신호(Ssig)는 2개의 수평 주사 주기(2H)마다 반전된다. 또한, 이 예에서 공통 전극(25)에 인가되는 전압(Vcom)은, 구동을 위해 인가되는 극성에 따라 반전되고, 그에 따라 교류 전압이 된다. 이러한 교류 전압에 적합한 흑색 레벨(black level)을 나타내게 하는 방식으로, 소스 신호(Ssig)는 소스 드라이버(50)에 의해 생성된다. 따라서, 타이밍 제어 및 전압 생성 회로(30)는 공통 전극 전압(Vcom)을, 2개의 수평 주사 주기마다 반전시킨다.
게이트 드라이버(60)는, 소스 드라이버(50)로부터 출력되는 라인의 소스 신호(즉, 화소 전압)에 대응되는 방식으로 스캐닝(scanning)을 실행한다. 즉, 게이트 드라이버(60)는, 이하와 같이 타이밍 제어 회로(30)로부터의 제어 신호(Gc)에 기반하여, 게이트 제어 신호를 생성한다. n-1번째 라인을 활성화하기 위한 게이트 제어 신호(Gn-1)가 생성된 후, n+1번째 라인(공간적으로 n-1번째 라인에 후속하는 n번째 라인이 아님)을 활성화하기 위한 게이트 제어 신호(Gn+1)를 생성하고, 이어서 n번째 라인을 활성화하기 위한 게이트 제어 신호(Gn)를 생성하고, n+2번째 라인을 활성화하기 위한 게이트 제어 신호(Gn+2)를 생성한다. 게이트 드라이버(60)는 이들게이트 제어 신호(Gx)에 따라, 소스 드라이버(50)로부터 인가되는 각 라인에 대한 화소 전압에 적합한 게이트 버스 라인에 사전 결정된 활성 구동 전압을 인가한다.
그러므로, 도 3을 참조하면 더 잘 이해할 수 있듯이, 스캐닝은 선순차와는 다른 라인 스킵 스캐닝(line skip scanning)으로서, 여기에서는 디스플레이 영역 내에서 라인을 n-1(+), n+1(+), n(-), n+2(-), …의 순서로 스캐닝한다.
위에서 언급한 바와 같은 본 실시예에 따른 구조 및 동작에 있어서, 시계열 작동(조작)은 동일 극성을 갖는 라인에 대한 화소 정보 공급 및 스캐닝을 시계열 상 연속적이게 하는 것으로 실현되고, 그것에 의해서 소스 신호(Ssig) 및 공통 전극에 인가되는 전압(Vcom)의 반전 주기를 연장시킬 수 있다. 또한, 도 2에 있어서 화살표 Ⅰ는 정의 극성으로 구동하기 위한 제 1 시계열 작동을 나타내고, 화살표 Ⅱ는 부의 극성으로 구동하기 위한 제 2 시계열 작동을 나타내고 있다. 이러한 시계열 조작 및 이것에 적합한 스캐닝 동작에 의해서, 소스 신호(Ssig) 및 공통 전극에 인가되는 전압(Vcom)의 주파수가 감소되고, 그에 따라 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 디스플레이 스크린 위에서 화소를 구동하는 데 있어서 반전된 극성의 분포가 변동되지 않기 때문에, 종래 기술에서의 앞서 언급된 교류 구동의 효과를 그대로 기대할 수 있다.
다음에, 소스 신호 및 공통 전극에 인가되는 전압의 주파수를 감소시키는 것에 의한 소비 전력의 삭감의 이점에 대해 자세히 설명한다.
소스 버스 라인을 충전 및 방전하기 위한 전류 Is´는 다음 식으로 나타낼수 있다.
여기에서, Cs는 소스 버스 라인의 등가 캐패시턴스(capacitance)이며, Vsig는 소스 버스 라인에 공급되는 전압의 진폭값이며, f´는 소스 버스 라인을 충전 및 방전시키는 주파수를 나타낸다.
공통 전극을 충전 및 방전하는 전류는 다음 식으로 나타낼 수 있다.
여기에서, Cc는 공통 전극의 등가 캐패시턴스를 나타내고, Vc는 공통 전극에 인가되는 전압의 진폭값을 나타내며, f´는 공통 전극을 충전 및 방전하는 주파수를 나타낸다.
위에서 언급된 실시예에 따른 교류 시스템은, 종래 기술과 마찬가지로 매 하나의 라인마다 교차하도록 되어 있다. 그러나, 본 실시예에서 f´은 수평 주사 주파수 fH의 절반이다.
대조하기 위해, 도 4에 종래의 전체 행마다의 교류 구동 동작에 대한 타임 차트를 도시한다. 이것으로부터 알 수 있듯이, "data" 계열은 아날로그 신호로 직접 변환되고, 변환된 신호는 소스 버스 라인에 공급되기 때문에, 소스 신호(Ssig)와 공통 전극에 인가된 전압(Vcom) 모두가 수평 주사 주기마다 반전된다. 또한, 라인 시퀀스에서, 게이트 제어 신호(Gx)가 생성되어 있음을 확인할 수 있다.
그러므로, 그 관계식은 아래와 같다.
Vsig는 인가 전압의 고정값 V1이고, Vc는 인가 전압의 고정값 V2라고 하면, 소스 버스 라인을 충전 및 방전하는 전력(Ps´) 및 공통 전극을 충전 및 방전하는 전력(Pc´)을 다음 식으로 나타낼 수 있다.
식 (3)으로부터 알 수 있듯이, 본 실시예에 따른 주파수는 종래의 주파수에 비해서 1/2이 된다. 결과적으로, 식 (4) 및 식 (5)에 의해서 획득되는 전력도 제각기 종래 기술에 비해서 절반이 된다.
본 실시예에 따르면, 동일한 극성을 가지고 연속하는 라인의 개수를 2로 했지만, 2보다 더 클 수 있다. 이 경우에, 연속하는 라인의 개수를 N이라고 가정하면, 종래 기술에서의 라인이 동일 극성을 가지고 연속되지 않는 경우(도 4 참조)에 비교할 때, 소스 버스 라인 및 공통 전극에서의 소비 전력은 각각 1/N이 된다.
동일한 극성으로 라인을 연속시키는 방법 및 라인의 스캐닝 순서를 여러 유형으로 고려해 볼 수 있다.
설명의 단순성을 위해서, 디스플레이 스크린의 상부로부터 하부까지 라인을 1, 2, 3, …으로 번호를 부여하고, 매 라인마다 교류 구동을 수행하는 것으로 가정하였다. 이 가정에서, 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 라인은 1, 3, 2, 4, 5, 7,6, 8, …의 순서로 정렬된다. 이 실시예는 라인이 서로 공간적으로 근접한다기보다는 동일한 극성을 갖는 2개의 라인을 연속적으로 나타내고자 하는 것이다. 이는 보다 간단한 해결책이다.
도 5를 참조하고, 실시예의 일변형예에 따르면, 라인은 1, 3, 4, 2, 5, 7, 8, 6, …의 순서로 정렬될 수 있다. 서로 공간적으로 다소 근접되어 있는 동일한 극성을 갖는 2개의 라인이 연속적으로 정렬되어 있는 조건에 추가하여, 제 1 극성을 인가받는 선행하는 라인과, 디스플레이 스크린에서 선행하는 라인에 공간적으로 상부에서 인접하는 라인(이 라인은 선행하는 라인과는 상이한 극성을 인가받음)이 연속하지 않고, 서로 시계열 상 분리되어 있는 방식으로 스캐닝을 수행하는 조건이 더 제공된다.
도 6을 참조하여, 본 실시예의 다른 변형예에 따르면, 1, 3, 2, 4, 7, 5, 8, 6, …의 라인 순서를 실현할 수 있다. 서로 공간적으로 다소 근접되어 있는 동일한 극성을 갖는 2개의 라인이 연속적으로 정렬되어 있는 조건에 추가하여, 제 1 극성을 인가받는 선행하는 라인과, 디스플레이 스크린에서 선행하는 라인에 공간적으로 하부에서 인접하는 라인(이 라인은 선행하는 라인과는 상이한 극성을 인가받음)이 연속하지 않고, 서로 시계열 상 분리되어 있는 방식으로 스캐닝을 수행하는 조건이 더 제공된다.
도 7을 참조하여, 본 실시예의 다른 변형예에 따르면, 2, 4, 1, 3, 6, 8, 5, 7, …의 라인 순서를 실현할 수 있다. 서로 공간적으로 다소 근접되어 있는 동일한 극성을 갖는 2개의 라인이 연속적으로 정렬되어 있는 조건에 추가하여, 제 1 극성을 인가받는 선행하는 라인과, 디스플레이 스크린 내에서 선행하는 라인에 공간적으로 상부 및 하부에서 인접하는 라인(이 라인은 선행하는 라인과는 상이한 극성을 인가받음)이 연속하지 않고, 서로 시계열 상 분리되어 있는 방식으로 스캐닝을 수행하는 조건이 더 제공된다.
위에서 언급된 변형예의 비교에 의하면, 도 5, 도 6의 변형예에 따른 작동 유형은 도 2보다 더 바람직하다. 또한, 도 7의 변형예에 따른 유형이 도 5 및 도 6보다도 더 바람직하다.
지금까지 본 발명의 대표적 실시예 및 그 변형예를 설명했으나, 본 발명은, 그것에 한정되지 않으며, 여러 변형된 실시예를 발견할 수 있을 것이다. 예컨대 단일 라인 교류 구동 시스템에 추가하여, 본 발명은 2행 이상의 라인 교류 구동 시스템에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 디스플레이 스크린 내에서 공간적으로 4방향으로 전부 인접하는 화소의 극성이 변동되는 이른바 도트 교류 구동 시스템에도 적용될 수 있다. 도 8은 이러한 도트 교류 구동 시스템의 구동 패턴을 나타낸다. 도 8을 참조하면, 도 2에 도시된 작동에 의해서, 극성 반전 레이트는 시계열 상에서 감소되고, 위의 실시예에 따른 효과 및 이점과 동일한 효과 및 이점을 달성할 수 있다.
또한, 당업자라면 청구항이 보호하는 범주에서 벗어나지 않으면서, 본 발명을 적절하게 변경할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 매트릭스 형상으로 배치되는 화소를 교류 구동(alternately driving)하는 매트릭스 구동 방법(matrix addressing method)으로서,
    디스플레이 스크린의 수평 방향으로 연장되는 복수의 행 전극은 디스플레이되는 화상의 수평 주사 주기(horizontal scanning period)마다 선택적으로 활성화하고,
    상기 디스플레이 스크린의 수직 방향으로 연장되는 복수의 열 전극에는, 상기 화상에 응답하여, 또한 상기 수평 주사 주기에 대응하여, 상기 화상의 프레임 주기마다 반전되는 극성을 갖는 화소 전압(pixel voltage)이 제각기 인가되며-상기 화소 전압은 상기 프레임 주기 내에서 디스플레이 영역에서 공간적으로 수직 방향으로 교번하는 극성을 가짐-,
    상기 매트릭스 구동 방법은,
    하나의 행 전극(row electrode)에 대한 상기 화소 전압의 인가 타이밍(application timing)과 다른 행 전극에 대한 상기 화소 전압-상기 다른 행 전극에 대한 상기 화소 전압은 상기 하나의 행 전극에 대한 상기 화소 전압과 동일한 극성을 인가받음-의 인가 타이밍을 시계열 상 연속적으로 순차화하는 단계와,
    상기 하나의 행 전극 및 상기 다른 행 전극에 대한 상기 화소 전압의 각 인가 타이밍에 응답하여 대응되는 행 전극을 활성화하는 단계를 포함하는
    매트릭스 구동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 극성을 인가받는 하나의 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍과 상기 제 1 극성을 인가받는 다른 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍을 연속시키는 제 1 시계열 조작 프로세스(time-series operation process)와,
    상기 제 1 극성과는 다른 제 2 극성을 인가받는 다른 하나의 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍과 상기 제 2 극성을 인가받는 다른 행 전극에 대한 상기 화소 전압의 인가 타이밍을 연속시키는 제 2 시계열 조작 프로세스
    를 적어도 각각 한 번씩 실행하고,
    상기 행 전극에 대한 화소 전압의 각 인가 타이밍에 응답하여 그 대응되는 행 전극이 활성화되는 것을 특징으로 하는 매트릭스 구동 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 화소 전압이 상기 프레임 주기 내의 디스플레이 영역에서 공간적으로, 적어도 하나의 행 전극의 단위로 상기 수직 방향에서 교번하는 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 매트릭스 구동 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화소 전압이 상기 프레임 주기 내의 디스플레이 영역에서 공간적으로, 적어도 하나의 열 전극의 단위로 상기 수평 방향에서 교번하는 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 매트릭스 구동 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 시계열 조작 프로세스에서, 제 1 극성을 인가받는 선행하는 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍과, 다른 극성을 인가받는 후속하는 행전극-상기 후속하는 행 전극은 상기 프레임 주기 내의 디스플레이 영역에서 공간적으로 상기 선행하는 행 전극의 상부에서 인접함-에 대한 화소 전압의 인가 타이밍이 서로 시계열 상 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 매트릭스 구동 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 시계열 조작 프로세스에 있어서, 제 1 극성을 인가받는 선행하는 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍과, 다른 극성을 인가받는 후속하는 행 전극-상기 후속하는 행 전극은 상기 프레임 주기 내의 디스플레이 영역에서 공간적으로 상기 선행하는 행 전극의 하부에서 인접함-에 대한 화소 전압의 인가 타이밍이 서로 시계열 상 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 매트릭스 구동 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 시계열 조작 프로세스에 있어서, 제 1 극성을 인가받는 선행하는 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍과, 다른 극성을 인가받는 후속하는 행 전극-상기 후속하는 행 전극은 상기 프레임 주기 내의 디스플레이 영역에서 공간적으로 상기 선행하는 행 전극에 인접함-에 대한 화소 전압의 인가 타이밍이 서로 시계열 상 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 매트릭스 구동 방법.
  8. 매트릭스 형상으로 정렬되는 화소를 교류로 구동하기 위한 매트릭스 구동 회로로서,
    디스플레이 스크린의 수평 방향으로 연장되는 복수의 행 전극은 디스플레이되는 화상의 수평 주사 주기마다 선택적으로 활성화하고,
    상기 디스플레이 스크린의 수직 방향으로 연장되는 복수의 열 전극에는, 상기 화상에 응답하여 또한 상기 수평 주사 주기에 대응하여, 상기 화상의 각 프레임 주기마다 반전되는 극성을 갖는 화소 전압이 제각기 인가되며,
    상기 화소 전압은 상기 프레임 주기 내의 디스플레이 영역에 있어서 공간적으로 수직 방향으로 교번하는 극성을 갖되,
    상기 매트릭스 구동 회로는,
    하나의 행 전극에 대한 상기 화소 전압의 인가 타이밍과 다른 행 전극에 대한 상기 화소 전압-상기 다른 행 전극에 대한 화소 전압은 상기 하나의 행 전극에 대한 상기 화소 전압과 동일한 극성을 인가받음-의 인가 타이밍을 시계열 상 연속하여 순차화시키는 시계열 조작 수단과,
    상기 하나의 행 전극 및 상기 다른 행 전극에 대한 상기 화소 전압의 각 인가 타이밍에 응답하여 대응되는 행 전극을 활성화하는 행 구동 수단
    을 갖는 매트릭스 구동 회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 시계열 조작 수단은,
    하나의 행 전극에 각각 대응되는 각 화소 정보 블록에 대응되는 화소 전압을 나타내는 데이터열 신호(data train signal)를 저장하는 메모리와,
    상기 메모리의 판독 제어를 실행하는 제어 회로
    를 갖고,
    상기 메모리에 저장된 상기 데이터열 신호로부터, 하나의 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍과, 상기 하나의 행 전극에 대한 상기 화소 전압과 동일한 극성을 인가받는 다른 행 전극에 대한 화소 전압의 인가 타이밍이 시계열 상 연속적으로 순차화되는 방식으로 수정된 데이터열 신호를 생성하도록 상기 메모리의 판독을 제어하고,
    상기 행 구동 수단이, 상기 수정된 데이터열 신호와 조화하여, 상기 하나의행 전극 및 상기 다른 행 전극에 대한 상기 화소 전압의 각 인가 타이밍에 응답하여 대응되는 행 전극을 활성화하는 행 구동 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 매트릭스 구동 회로.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    화소에 연결되도록 제공되는 화소 구동 소자-상기 화소 구동 소자의 제어 입력부는 상기 행 전극에 접속되어 있으며, 상기 화소 구동 소자의 신호 입력부는 상기 열 전극에 접속되어 있음-와, 상기 화소 구동 소자에 접속되는 화소 전극에 대향하여 배치된 공통 전극을 갖는 액티브 매트릭스형의 디스플레이 장치를 구동하도록 정렬되고,
    상기 공통 전극에 인가되는 구동 전압 신호-상기 구동 전압 신호는 상기 하나의 행 전극 및 상기 다른 행 전극에 대한 상기 화소 전압의 각 인가 타이밍에 응답하여, 대응되는 화소 전압에 부여되는 극성에 적합한 교류 극성을 가짐-를 생성하는 전압 생성 수단을 더 포함하는 매트릭스 구동 회로.
  11. 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 매트릭스 구동 회로를 이용하는 액정 디스플레이 장치.
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