KR20040053637A - 액정 표시 장치의 구동 장치 - Google Patents

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KR20040053637A KR1020020080813A KR20020080813A KR20040053637A KR 20040053637 A KR20040053637 A KR 20040053637A KR 1020020080813 A KR1020020080813 A KR 1020020080813A KR 20020080813 A KR20020080813 A KR 20020080813A KR 20040053637 A KR20040053637 A KR 20040053637A
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Abstract

본 발명은 PWM 신호와 동기되는 신호를 이용하여 물결 현상을 제거하는 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다.
물결 현상은 비정질 규소 박막층의 광 특성에 기인하여 액정에 충전되는 전압의 변화로 인하여 생긴다. 본 발명에 따른 실시예에서는 PWM 신호와 동기되는 계조 전압을 생성하여 데이터 구동부에 공급함으로써 이러한 문제를 해결한다.
따라서, 공정의 변경이나 비용의 추가없이 저가의 비용으로 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

Description

액정 표시 장치의 구동 장치{DRIVING APPARATUS OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 복수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다.
통상의 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 기준 전극(reference electrode)과 복수의 색 필터(color filter) 등이 구비되어 있는 상부 표시판과 복수의 박막 트랜지스터(thin film transistor)와 복수의 화소 전극(pixel electrode) 등이 형성되어 있는 하부 표시판을 포함한다. 상부 표시판과 하부 표시판의 안쪽 면에는 각각 배향막이 도포되어 있고, 두 배향막 사이의 간격(gap)에는 액정층(liquid crystal layer)이 주입되어 있다. 화소 전극과 기준 전극에는 전압이 인가되는데, 두 전극에 인가되는 전압이 서로 다르면 전계가 형성된다. 전계의 세기 및/또는 방향이 바뀌면 액정층의 액정 분자들의 배열이 변화하고 이에 따라 액정층을 통과하는 빛의 투과율(transmittance)이 달라진다. 그러므로, 화소 전극과 기준 전극에 인가하는 전압 차를 조절함으로써 원하는 화상을 얻을 수 있다. 이러한 액정 표시 장치는 평판 표시 장치 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor)를 스위칭 소자로 이용한 TFT LCD가 주로 이용되고 있다.
한편, TFT LCD의 트랜지스터의 채널을 이루는 활성층은 비정질 규소(a-Si) 또는 다결정 규소(poly-Si)와 같은 규소(Si) 재질로 이루어져 있다. 특히, 비정질 규소층은 빛에 민감하여 빛의 조사에 따라 도체 또는 절연체의 성질을 띠게 되어 전체적인 기생 용량을 증가시켜 화질 불량을 일으키는 원인이 된다.
TFT LCD 설계시 비정질 규소층이 빛에 노출되지 않도록 여러 빛 차단 구조를도입하고 있다. 그런데, 이러한 빛 차단 구조는 적층 형태로서 층 사이의 다양한 반사 경로를 통하여 비정질 규소층에 빛이 도달한다. 층 사이의 비정질 규소층의 빛에 노출되는 부분을 제거하는 것이 가장 바람직하나 제거하려면 공정의 변경 또는 추가가 필요하게 되어 비용이 상승하는 문제가 있으며, TFT의 공정 단순화 구조, 예를 들면 4매 마스크 또는 5매 마스크 공정에서는 특히 그러하다. 따라서, 일부 영역에 대해서는 비정질 규소층의 노출 부분이 존재할 수밖에 없는 상황이고, 특히 데이터선 하부에 비정질 규소층이 존재하는 것이 보편화되어 있는 상황이다.
한편, 전술한 구조에서는 백라이트 빛이 일정하게 조사될 때에는 화질에 문제가 없었다. 그러나, 최근에는 백라이트 장치의 디밍률(dimming ratio)을 크게 하기 위한 방식으로 램프 자체의 점멸 비율을 조절하여 실현하는 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 방식을 채택하는 것이 주를 이루고 있으며, 이와 관련하여 균일성 측면에서 바람직하지 못한 현상이 발생한다.
PWM 주파수가 가시 주파수 범위 내에 있어서 인간의 눈에 거슬리는 현상이 있고, 이를 보완하기 위하여 프레임 주파수의 3 내지 10배에 달하는 주파수를 PWM 주파수로 이용한다. 이 경우, 빛에 민감한 비정질 규소층이 빛에 반응하여 액정 커패시터의 충전 전압에 영향을 미치게 된다. 다르게 말하면, 비정질 규소층은 빛이 조사되면 도체의 성질을, 빛이 없으면 절연체의 성질을 가지므로, 빛이 조사되는 기간에는 저항이 감소하고 빛이 없는 기간에는 저항이 증가하여 액정 충전 전압에 변화를 가져온다. 이러한 충전 전압의 변화는 화면상에 물결 현상(water-fall)이라는 규칙적인 띠의 흐름을 유발한다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 물결 현상을 제거하기 위한 액정 표시 장치의 구동 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 계조 전압 생성 회로를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 계조 전압 생성 회로를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 계조 전압 생성 회로를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 계조 전압 생성 회로를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 계조 전압 생성 회로를 나타낸다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 특징은 복수의 화소와 상기 화소에 빛을 공급하는 광원을 포함하는 액정 표시 장치를 구동하는 장치가,
상기 광원을 제어하는 광원 제어 신호를 생성하는 광원 제어부,
상기 광원 제어 신호를 기초로 복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부,
영상 신호에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부, 그리고
상기 영상 신호와 상기 영상 신호의 표시를 제어하는 제어 입력 신호를 공급받아 상기 데이터 구동부에 공급하는 신호 제어부를 포함한다. 이 때, 상기 계조 전압 생성부는 상기 광원의 점등 기간에는 낮은 계조 전압을 선택하고, 상기 광원의 소등 기간에는 높은 계조 전압을 선택할 수 있다.
또한, 상기 광원 제어 신호는 펄스 폭 변조 신호인 것이 바람직하다.
본 발명의 한 실시예에 따른 상기 복수의 계조 전압은 복수의 계조 전압으로 이루어지는 제1 계조 전압군과 복수의 계조 전압으로 이루어지는 제2 계조 전압군을 포함하고, 상기 계조 전압 생성부는 상기 광원 제어 신호와 이를 반전시킨 신호 중 하나를 선택하는 제1 선택부와 상기 제1 선택부에서 선택된 신호를 이용하여 상기 제1 계조 전압과 상기 제2 계조 전압 중 하나를 선택하여 상기 데이터 구동부로 공급하는 제2 선택부를 포함하며, 상기 제1 계조 전압군과 상기 제2 계조 전압군은 동일한 계조에 해당하는 전압을 포함하되, 각 계조에 해당하는 전압의 값이 서로 다른 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 제1 계조 전압군 및 상기 제2 계조 전압군 각각은 정극성의 계조 전압 및 부극성의 계조 전압을 포함한다.
또한, 상기 광원 제어 신호에 따라 상기 제1 계조 전압군 및 상기 제2 계조 전압군이 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치는 상기 제1 및 제2 계조 전압군 중에서 선택된 계조 전압이 상기 데이터 구동부로 공급되는 경로에 디커플링 커패시터(decoupling capacitor)가 배치된다.
또한, 복수의 계조 전압 생성 회로를 포함하는 상기 계조 전압 생성부가
상기 계조 전압 생성 회로 각각은 인버터, 직렬로 연결되는 제1 내지 제3 저항, 상기 제1 저항과 제2 저항 사이의 접점에 연결되는 제4 저항, 상기 제2 저항과 제3 저항의 접점에 연결되는 제5 저항을 포함하고,
상기 광원 제어 신호는 제5 저항을 거쳐 접점에 인가되어 제1 극성 전압을 생성하고, 상기 광원 제어 신호의 반전 신호는 제4 저항을 거쳐 점점에 인가되어 제2 극성 전압을 생성하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제4 및 제5 저항의 저항값은 상기 제1 내지 제3 저항의 저항값 보다 크다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 계조 전압 생성 회로는 제1 및 제2 레벨 시프터를 더 포함하며, 상기 제1 레벨 시프터는 상기 인버터와 상기 제4 저항 사이에 연결되어 상기 광원 제어 신호의 반전 신호를 수신하여 상기 제4 저항으로 출력하며, 상기 제2 레벨 시프터는 상기 제5 저항에 연결되어 상기 광원 제어 신호를 상기 제5 저항으로 공급한다. 이 경우, 상기 제4 및 제5 저항의 저항값이 동일하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 계조 전압 생성 회로를 포함하는 계조 전압 생성부를 제공하며, 각각의 상기 계조 전압 생성 회로는
전원 전압의 절반값을 비반전 단자의 입력으로 가지며 반전 단자와 출력단 사이에는 제1 저항이 연결되는 연산 증폭기,
상기 제1 저항과 상기 연산 증폭기의 반전 단자의 접점에 연결되며 상기 제1 저항과 동일한 값을 갖는 제2 저항,
전원 전압을 분압하는 제3 내지 제5 저항,
상기 연산 증폭기의 출력단과 상기 제3 저항과 제4 저항의 접점 사이에 연결되는 제6 저항, 그리고
상기 제2 저항 그리고 상기 제4 저항과 제5 저항의 접점 사이에 연결되는 제7 저항을 포함하며, 상기 광원 제어 신호는 상기 제2 저항과 제7 저항의 접점에 인가되며, 상기 제3 저항과 제4 저항의 접점에서 제1 극성 전압을 출력하고, 상기 제4 저항과 제5 저항의 접점에서 제2 극성 전압을 출력한다.
이때, 상기 계조 전압 생성 회로는 상기 제2 저항과 제7 저항의 접점에 연결되는 레벨 시프터를 더 포함하고, 상기 광원 제어 신호는 상기 레벨 시프터를 거쳐서 인가된다.
또한, 상기 제1 극성 전압과 제2 극성 전압은 전원 전압의 절반을 기준으로 대칭적으로 설정되는 것이 바람직하다.
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 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여, 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400)와 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 액정 표시판 조립체(300)로 빛을 조사하는 램프부(910), 램프부(910)에 연결되어 있는 인버터(920), 인버터(920)에 연결된 인버터 제어부(930), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(signal controller)(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 도 2에 도시한 바와 같이 구조적으로 볼 때 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함하며, 도 1에 도시한 바와 같이 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.
표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 데이터 신호선 또는 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소는 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 유지 축전기(Cst)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G1-Gn) 및 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)에 연결되어 있다.
액정 축전기(Clc)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형 또는 막대형으로 만들어진다.
유지 축전기(Cst)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(Cst)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
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(230)를 구비함으로써 가능하다. 도 2에서 색 필터(230)는 상부 표시판(200)의 해당 영역에 형성되어 있지만 이와는 달리 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 분자들은 화소 전극(190)과 공통 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.
계조 전압 생성부(800)는 액정 표시 장치의 휘도와 관련된 복수의 계조 전압을 생성한다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여, 해당하는 제어 신호를 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500)에 공급한다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 RGB 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 신호의 하이 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는로드 신호(LOAD), 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.
계조 전압 생성부(800)는 액정 표시 장치의 휘도와 관련된 복수의 계조 전압을 생성하여 데이터 구동부(500)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B')를 해당 데이터 전압으로 변환한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다.
하나의 게이트선(G1-Gn)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되어 이에 연결된 한 행의 스위칭 소자(Q)가 턴 온되어 있는 동안[이 기간을 "1H" 또는 "1 수평 주기(horizontal period)"이라고 하며 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기와 동일함], 데이터 구동부(400)는 각 데이터 전압을 해당 데이터선(D1-Dm)에 공급한다. 데이터선(D1-Dm)에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통해 해당 화소에 인가된다.
이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나("라인 반전"), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다("도트 반전").
한편, 인버터(920)는 인버터 제어부(930)로부터의 인버터 제어 신호(ICS)에 따라 직류인 인버터 구동 전압(VIN)을 교류 전압으로 변환 및 변압하여 램프부(910)에 인가하고, 이 전압에 따라 각 램프부(910)가 점멸되고 램프부(910)의 밝기가 제어된다.
인버터 제어부(930)는 피드백 신호(VFB)를 밝기 제어 전압(Vdim)과 비교하고 그 결과에 따라 인버터(920)의 동작을 제어하는 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 신호인 인버터 제어 신호(ICS)를 인버터(920)에 인가한다. 본 실시예에서는 펄스 폭 변조 신호를 계조 전압 생성부(800)에도 인가하여 이 신호에 따른 정극성 전압과 부극성 전압을 출력하도록 한다.
밝기 제어 전압(Vdim)은 사용자가 조절할 수 있는 별도의 입력 장치에서 직접 입력될 수도 있고 신호 제어부(600)를 통하여 입력될 수도 있다.
그러면 계조 전압 생성부의 구조와 동작에 대하여 좀 더 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 계조 전압 생성부의 한 예를 나타내는 회로도이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 계조 전압 생성부(800)는 복수의 계조 전압 생성 회로를 포함한다. 도면에는 그 중 하나만을 나타내었으며, 계조 전압 생성 회로는 2개의 버퍼(B1, B2)와 하나의 인버터(INV) 그리고 제1 선택부(S1)와 제2 선택부(S2)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 인버터 제어부(930)는 인버터 제어 신호(ICS)를 계조 전압 생성부(800)에 공급하며, 본 발명에 따른 실시예는 인버터 제어 신호(ICS)로서 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 디밍 제어 신호(이하에서는 "PWM 신호"라 한다)를 이용한다. 선택 신호는 전원 전압을 이용하여 발생시키는 신호로서 0 또는 1의 값을 가지며 미리 설정되는 신호이다.
제1 선택부(S1)는 PWM 신호와 이의 반전 신호 중 하나를 선택 신호를 이용하여 선택하며, 제2 선택부(S2)는 제1 선택부에서 선택된 신호를 이용하여 제1 계조 전압과 제2 계조 전압 중 하나를 선택하여 데이터 구동부(500)에 공급한다. 본 발명에 따른 한 실시예는 PWM 신호가 하이일 경우에는 제1 계조 전압을 선택하고 로우일 경우에는 제2 계조 전압을 선택하도록 한다. 그러나, 그 반대의 경우도 당업자에게는 자명하다.
제1 계조 전압과 제2 계조 전압은 통상의 계조 전압 발생부와 같이 저항열을 이용하여 만들어진다. 또한, 제1 계조 전압과 제2 계조 전압 각각은 정극성과 부극성 전압 모두를 포함하도록 만들어지며 출력되는 전압의 값은 물결 현상을 방지하도록 미리 설정된 값이면서 대칭을 이루어야 한다. 제1 계조 전압은 PWM 신호가 하이일 경우에 선택되는 값이므로, 정극성 전압은 제2 계조 전압보다 낮게, 부극성 전압은 제2 계조 전압보다 높게 설정되는 값이다. 즉, 빛이 조사되는 기간에는 저항이 감소하여 액정의 충전 전압이 커지게 되므로, 정극성은 이보다 낮은 전압을 부극성은 높은 전압을 인가하도록 한다. 이와는 달리, 제2 계조 전압은 PWM 신호가 로우일 때 선택되는 전압이고, 정극성 전압은 제1 계조 전압보다 높게 부극성 전압은 제1 계조 전압보다 낮게 설정되는 값이다. 즉, 빛이 없는 기간에는 저항이 증가하여 액정 축전기(Clc)의 충전 전압이 감소하므로 정극성 전압은 이보다 높은 전압을 인가하고, 부극성 전압은 이보다 낮은 전압을 인가하도록 한다.
이런 방식으로, 데이터 배선의 저항 변화로 생기는 액정의 충전 전압을 보상하여 줌으로써 물결 현상을 방지할 수 있다.
또한, 도 3에서, 스위칭 소자로 인하여 생기는 노이즈가 화면에 표시되는 것을 방지하기 위하여 데이터 구동부로 인가되는 경로에 디커플링 커패시터(decoupling capacitor)를 배치하는 것이 바람직하다.
한편, 도 3에 도시한 실시예의 경우에는 제1 계조 전압과 제2 계조 전압 각각이 2 개의 계조 전압 열을 포함하는 부담이 있으므로, 이러한 부담을 줄이기 위한 방법으로 PWM 신호와 이의 반전 신호를 동시에 정극성 및 부극성 계조 전압 발생부(810)로 저항을 통하여 인가하는 방식을 취한다. 이하에서는 이러한 실시예에대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 계조 전압 생성부의 회로도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 계조 전압 생성부는 3개의 버퍼(B1-B3)와 한 개의 인버터(INV) 그리고 2개의 저항과 저항열(810)을 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 저항열(810)의 일부만 나타내었으며, 통상적으로는 적정 수의 계조 전압을 생성하는데 필요한 수 만큼의 저항이 존재한다. 도 5 내지 도 7에 도시한 실시예에서도 동일하며 그에 대한 설명을 생략한다.
저항열(810)의 노드(N1)에는 버퍼(B2)의 입력단과 저항(R1, R2, RA)이 병렬로 연결되고 노드(N2)에는 버퍼(B3)의 입력단과 저항(R2, R3, RB)이 병렬로 연결된다.
PWM 신호는 버퍼(B1)와 저항(RB)을 거쳐 인가되는 신호와 인버터(INV)와 저항(RA)을 거쳐 인가되는 신호로 분리되며 PWM 신호의 극성에 따라 정극성 전압과 부극성 전압으로 분리된다. 여기서, 본 발명에 따른 다른 실시예서는 정극성과 부극성 전압 한 개씩만 도시한 것이고, PWM 신호의 반전에 따라 정극성과 부극성이 교대로 바뀐다. 물론, PWM 신호와 이의 반전 신호가 각각 정극성 전압과 부극성 전압이 되도록 배치할 수 있으며, 이는 화면 상태에 따라 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 저항(RA, RB)은 분압 저항(R1, R2, R3)보다 저항값을 크게 하는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, PWM 신호에 따라 충전 전압이 달라지는 종래의 물결 현상에 대해서 이를 상쇄시킬 수 있는 계조 전압을 액정 커패시터에 인가하도록 함으로써 물결 현상을 없앤다. 도 4에 도시한 실시예와 같이, 본 발명은 정극성과 부극성의 보상 전압의 위상이 다른 것을 특징으로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 계조 전압 생성 회로의 회로도를 나타낸다.
도 4에 도시한 실시예에서는 PWM 신호와 이의 반전 신호의 로우 레벨이 그라운드(ground) 레벨에서 발생되어 저항(RA, RB)의 값을 선택하기 어려운 점이 있다. 이를 개선하는 다음 실시예에서는 레벨 시프터(LS1, LS2)를 포함함으로써 튜닝(tuning)을 용이하게 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 계조 전압 생성부는 인버터(INV)와 저항(RA) 사이에 레벨 시프터(LS1)를 연결하고 버퍼(B1)와 저항(RB) 사이에 레벨 시프터(LS2)를 연결한 것을 제외하고는 도 4에 도시한 실시예와 동일하다.
레벨 시프트를 위한 제2 저항열(820)도 튜닝을 용이하게 하면서 대칭을 이루는 전압을 인가할 수 있도록 제1 저항열(810)의 저항값과 동일한 저항을 사용하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 로우 레벨이 상승하므로 저항값의 선택이 용이해지며 저항(RB)을 저항(RA)과 같게 놓을 수도 있어 또한 튜닝이 용이해진다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 계조 전압 생성부의 회로도를 나타낸다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 계조 전압 생성부는 OP 앰프(OP) 하나와 3개의 버퍼 그리고 저항열(810, 830)을 포함한다.
OP 앰프(OP)는 비반전 증폭기로서, 출력단 전압은 인버터 제어부(930)로부터 인가되는 PWM 신호에 따라 달라진다. PWM 신호가 1이 입력되면 전원 전압보다 낮아지고 0이 입력되면 전원 전압과 동일하게 되며 이에 따라 노드 전압(N1, N2)도 증감한다. 이 증감하는 전압은 도 3에 도시한 실시예서와 같이, 예를 들면, PWM 신호가 하이가 입력되는 경우, 정극성 전압은 낮게 부극성 전압은 높게 입력되도록 저항값을 튜닝한다.
도 6에 도시한 실시예에 따른 계조 전압 생성부는 계조 전압 발생시 정극성과 부극성 전압이 전원 전압의 절반(AVDD/2)을 기준으로 대칭적으로 설정되는 경우에 적용될 수 있는 방법이다. 즉, 동일한 계조를 표현하는 부극성 전압과 정극성 전압이 존재할 때 부극성에 인가되는 보상 전압을 AVDD/2 기준으로 반전시켜 정극성 전압에 인가하고, 정극성에 인가되는 보상 전압을 역시 동일한 기준으로 반전시켜 부극성 전압에 인가하는 방법이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 계조 전압 생성부의 회로도를 나타낸다.
도 7에 도시한 실시예는 PWM 신호가 인가되는 경로에 레벨 시프터(LS)가 배치된 것을 제외하고는 도 6에 도시한 실시예와 동일하다. 로우 레벨이 그라운드 상태에서 발생하여 저항의 값을 튜닝하기가 용이하지 않으므로 이를 해소하기 위함이다.
또한, 레벨이 시프트되는 값은 원래의 부극성 전압을 기준으로 PWM 신호가 스윙하도록 제3 저항열(840)의 값을 정할 수 있다.
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.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 PWM 신호와 동기되는 계조 전압 생성부를 만들게 되면, PWM 신호에 따라 백라이트의 휘도가 변화할 때 비정질 규소 박막의 특성 변화로 액정의 충전 전압이 바뀌어 발생하는 물결 현상을 제거할 수 있다. 즉, PWM 신호와 동기되는 신호를 이용하여 바뀐 액정 충전 전압만큼 보상하여 인가함으로써 물결 현상을 제거한다.
따라서, 비정질 규소 박막층을 그대로 두고 물결 현상을 제거함으로써, 저가의 공정으로 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 복수의 화소와 상기 화소에 빛을 공급하는 광원을 포함하는 액정 표시 장치를 구동하는 장치로서,
    상기 광원을 제어하는 광원 제어 신호를 생성하는 광원 제어부,
    상기 광원 제어 신호를 기초로 복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부,
    영상 신호에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부, 그리고
    상기 영상 신호와 상기 영상 신호의 표시를 제어하는 제어 입력 신호를 공급받아 상기 데이터 구동부에 공급하는 신호 제어부
    를 포함하는
    액정 표시 장치의 구동 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 계조 전압 생성부는 상기 광원의 점등 기간에는 낮은 계조 전압을 선택하고, 상기 광원의 소등 기간에는 높은 계조 전압을 선택하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 광원 제어 신호는 펄스 폭 변조 신호인 액정 표시 장치의 구동 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 복수의 계조 전압은 복수의 계조 전압으로 이루어지는 제1 계조 전압군과 복수의 계조 전압으로 이루어지는 제2 계조 전압군을 포함하고,
    상기 계조 전압 생성부는 상기 광원 제어 신호와 이를 반전시킨 신호 중 하나를 선택하는 제1 선택부와 상기 제1 선택부에서 선택된 신호를 이용하여 상기 제1 계조 전압과 상기 제2 계조 전압 중 하나를 선택하여 상기 데이터 구동부로 공급하는 제2 선택부를 포함하며,
    상기 제1 계조 전압군과 상기 제2 계조 전압군은 동일한 계조에 해당하는 전압을 포함하되, 각 계조에 해당하는 전압의 값이 서로 다른
    액정 표시 장치의 구동 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 계조 전압군 및 상기 제2 계조 전압군 각각은 정극성의 계조 전압 및 부극성의 계조 전압을 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  6. 제4항에서,
    상기 광원 제어 신호에 따라 상기 제1 계조 전압군 및 상기 제2 계조 전압군이 선택되는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  7. 제4항에서,
    상기 제1 및 제2 계조 전압군 중에서 선택된 계조 전압이 상기 데이터 구동부로 공급되는 경로에 디커플링 커패시터(decoupling capacitor)가 배치되는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  8. 제1항에서,
    복수의 계조 전압 생성 회로를 포함하는 상기 계조 전압 생성부로서,
    상기 계조 전압 생성 회로 각각은 인버터, 직렬로 연결되는 제1 내지 제3 저항, 상기 제1 저항과 제2 저항 사이의 접점에 연결되는 제4 저항, 상기 제2 저항과 제3 저항의 접점에 연결되는 제5 저항을 포함하고,
    상기 광원 제어 신호는 제5 저항을 거쳐 접점에 인가되어 제1 극성 전압을 생성하고, 상기 광원 제어 신호의 반전 신호는 제4 저항을 거쳐 점점에 인가되어 제2 극성 전압을 생성하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제4 및 제5 저항의 저항값은 상기 제1 내지 제3 저항의 저항값 보다 큰 액정 표시 장치의 구동 장치.
  10. 제8항에서,
    상기 계조 전압 생성 회로는 제1 및 제2 레벨 시프터를 더 포함하며, 상기 제1 레벨 시프터는 상기 인버터와 상기 제4 저항 사이에 연결되어 상기 광원 제어 신호의 반전 신호를 수신하여 상기 제4 저항으로 출력하며, 상기 제2 레벨 시프터는 상기 제5 저항에 연결되어 상기 광원 제어 신호를 상기 제5 저항으로 공급하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제4 및 제5 저항의 저항값이 동일한 액정 표시 장치의 구동 장치.
  12. 제1항에서,
    복수의 계조 전압 생성 회로를 포함하는 계조 전압 생성부로서,
    각각의 상기 계조 전압 생성 회로는
    전원 전압의 절반값을 비반전 단자의 입력으로 가지며 반전 단자와 출력단 사이에는 제1 저항이 연결되는 연산 증폭기,
    상기 제1 저항과 상기 연산 증폭기의 반전 단자의 접점에 연결되며 상기 제1 저항과 동일한 값을 갖는 제2 저항,
    전원 전압을 분압하는 제3 내지 제5 저항,
    상기 연산 증폭기의 출력단과 상기 제3 저항과 제4 저항의 접점 사이에 연결되는 제6 저항, 그리고
    상기 제2 저항 그리고 상기 제4 저항과 제5 저항의 접점 사이에 연결되는제7 저항
    을 포함하며,
    상기 광원 제어 신호는 상기 제2 저항과 제7 저항의 접점에 인가되며, 상기 제3 저항과 제4 저항의 접점에서 제1 극성 전압을 출력하고, 상기 제4 저항과 제5 저항의 접점에서 제2 극성 전압을 출력하는
    액정 표시 장치의 구동 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 계조 전압 생성 회로는 상기 제2 저항과 제7 저항의 접점에 연결되는 레벨 시프터를 더 포함하고,
    상기 광원 제어 신호는 상기 레벨 시프터를 거쳐서 인가되는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  14. 제11항 또는 제13항에서,
    상기 제1 극성 전압과 제2 극성 전압은 전원 전압의 절반을 기준으로 대칭적으로 설정되는 액정 표시 장치의 구동 장치.
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