KR20040061499A - 액정 표시 장치 및 그의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이밍 컨트롤러 주변의 각종 타이밍 옵션 핀을 제거하고, 시스템에서 소프트웨어적으로 타이밍을 제어 가능하게 한 액정 표시 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, 액정 표시 장치는 시스템으로부터 전송되는 영상 정보와 각종 타이밍 제어 신호를 액정 패널에 인가하는 타이밍 컨트롤러 내부에 시스템으로부터 타이밍 제어 신호 관련 출력 정보를 직접 인가받는 먹스부를 더 구비함에 그 특징이 있으며, 액정 표시 장치의 구동 방법은 시스템으로부터 전송되는 영상 정보와 각종 타이밍 제어 신호를 액정 패널에 인가하는 타이밍 컨트롤러 내부에 시스템으로부터 타이밍 제어 신호 관련 출력 정보를 직접 인가받는 먹스부를 더 구비하는 액정 표시 장치에 있어서, 시스템 내부 디스플레이 설정 메뉴를 통해 상기 타이밍 제어 신호 관련 출력 정보를 변경함에 그 특징이 있다.

Description

액정 표시 장치 및 그의 구동 방법{Liquid Crystal Display Device and Method for Driving the Same}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 타이밍 컨트롤러 주변의 각종 타이밍 옵션 핀을 제거하고, 시스템에서 소프트웨어적으로 타이밍을 제어 가능하게 한 액정 표시 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할수 있다.
일반적인 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고, 제 2 유리 기판(칼라 필터 어레이 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 차광층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
상기 일반적인 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자 배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자 배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상 정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정 표시 장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치의 모듈 내부 및 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액정 모듈의 내부 구조를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1과 같이, 일반적인 액정 모듈은 크게 게이트 라인 및 데이터 라인 등으로 이루어진 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 액정 패널(1)과, 상기 게이트 라인을 구동하기 위한 게이트 드라이버(8)와, 상기 데이터 라인을 구동하기 위한 소스 드라이버(9)와, 상기 시스템(또는 호스트)(10)으로부터 신호를 인가받아 내부 타이밍 신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러(3)와, 상기 시스템(10) 및 타이밍 컨트롤러(3)로부터 신호를 인가받아 필요한 전압을 출력하는 DC/DC 변환부(4)와, 상기 DC/DC 변환부(4) 및 타이밍 컨트롤러(3)로부터 신호를 인가받아 상기 액정 패널(1)로 공통 전압 신호를 인가하는 공통 전압 발생부(6) 상기 DC/DC 변환부(4)로부터 게이트 전압 신호를 인가받아 게이트 드라이버(8)로 인가하는 게이트 드라이버 인터페이스(7)와, 상기 DC/DC 변환부(4)로부터 전압을 인가받아 이를 소정 변환하여 소스 드라이버(9)로 인가하는 감마 기준 전압부(5)로 형성된다.
상기 타이밍 컨트롤러(3)는 시스템(10)의 영상 자료를 패널에 맞게 가공하고 또한 각종 제어 신호를 만든다.
상기 타이밍 컨트롤러의 주된 역할은 시스템(10)으로부터 RGB 신호를 받아, 각 소스 드라이버(9)가 처리할 수 있는 데이터로 분배하고, 상기 게이트 드라이버(8)를 제어하며, 상기 소스 드라이버(9)와 게이트 드라이버(8)의 타이밍에 따라서 타이밍 컨트롤러(3)의 기본 타이밍이 설정된다.
상기 타이밍 컨트롤러(3)의 내부는 기본적으로 몇 개의 블록이 형성된다.
대표적으로 극성 비트 발생부(polarity bit generation block), 게이트/데이터 클럭 분배기(gate/data clock divider block), 데이터 처리부(data processing block) 등이 있으며, 타이밍 시뮬레이션을 하여 전체 기능을 검증한다.
또한, 상기 타이밍 컨트롤러(3)는 필요시 파워 온 리셋(Power_On_Reset) 기능, DC/DC 변환부(4)의 이상 감지 기능, 입력 신호의 이상 감지 기능, 시스템(10)과의 인터페이스를 하는 리시버부(receiver circuit)를 구비하여 형성되기도 한다.
액정 패널(1)은 화소마다 박막 트랜지스터가 형성되어 있고, 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극은 주사선인 게이트 라인에 연결되고, 박막 트랜지스터의 소스 전극은 신호선인 데이터 라인에 연결된다.
주사선에 온 신호(Vg_on)가 걸리면, 게이트 라인에 연결된 박막 트랜지스터에 채널이 형성되어 신호선의 전압이 소스 전극과 드레인 전극을 거쳐서 화소 전극에 걸린다.
상기 액정 패널(1)의 해상도는 게이트 라인과 데이터 라인 수에 따라서 결정된다.
상기 게이트 라인을 구동하는 상기 게이트 드라이버(8)는 게이트 라인에 순차적으로 ON/OFF 신호만 걸어주기 때문에 비교적 간단한 구조이다.
즉, 게이트 드라이버(8)는, 로직 입력이 "1"인 데이터(start Pulse) 값을 1 라인 타임 간격으로 순차 이동하는 이방향 쉬프트 레지스터(Bi-Directional Shift Register), 쉬프트 레지스터의 출력 로직 레벨을 게이트 라인의 ON/OFF 전압으로 변환하는 레벨 쉬프터, 게이트 라인의 부하를 감안하여 전류를 증폭하는 전류 버퍼(current buffer)로 이루어진 게이트 드라이버 IC가 단일 또는 복수개로 구성된다.
인접 게이트 드라이버 IC(gate driver IC)는 쉬프트 방향을 결정하는 L/R 단자의 조건에 따라 SIR-SIL, SOL-SOR 연결로 로직 값을 최종단까지 클럭 신호에 동기하여 순차 전달한다. 상기 액정 패널(1)에는 보통 3~6개의 게이트 드라이버가 구비된다.
소스 드라이버(9)는 타이밍 컨트롤러(3)에서 도트 클럭에 맞추어 순차적으로 들어오는 RGB 각각의 데이터를 래치하여 점순차 방식(Dot at a Time Scanning)의 타이밍 체계를 선순차 방식(Line at a Time Scanning)으로 바꾼다. 매 수평 라인 주기마다 제 1 래치에 저장된 데이터를 제 2 래치로 전달 가능 신호(transfer enable)에 맞추어 전달한다. 상기 제 2 래치에 저장된 데이터를 트랜스퍼 인에이블 신호에 맞추어 전달한다. 제 2 래치에 저장된 데이터는 A/D 변환부에서 아날로그 전압으로 전환되고, 이어 전류 버퍼를 거쳐 데이터 라인에 인가된다.
상기 액정 패널(1)의 화질은 감마 기준 전압의 설정에 특히 좌우된다. 액정 패널의 전기 광학 특성을 고려하여 감마 기준 전압을 정한다.
DC/DC 변환부(4)와 감마 전압부(5)는 게이트 드라이버(8)와 소스 드라이버(9)의 구동의 기준 전압을 제공한다. 상기 DC/DC 변환부(4)는 단일 칩으로 구성된 것을 많이 쓴다.
도 2a는 옵션 핀 및 시스템의 제어만으로 이루어지는 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 개략적인 도면이며, 도 2b는 PCB 상에 메모리부를 구비한 경우의 종래의 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 개략적인 도면이다.
도 2a와 같이, 종래의 액정 표시 장치의 구동 방법은, 시스템(21)으로부터 영상 신호 및 각종 타이밍 제어 신호를 타이밍 컨트롤러(22)에 인가하여, 이를 상기 타이밍 컨트롤러(22)에서 각 블록에 맞도록 가공 및 변경하여 타이밍 관련 제어 신호를 출력함으로써 이루어진다.
이 때, 상기 타이밍 컨트롤러는 PCB(Printed Circuit Board)(20) 상에 형성되며, 각 사양에 맞도록 초기 상태의 타이밍 신호를 제어하기 위해 상기 타이밍 컨트롤러와 연결되는 PCB(20) 상에 옵션 핀(option pin)(24)을 구성한다. 상기 옵션 핀(24)의 개수는 각 사양에 따라 달라질 수 있으며, 초기에 여러 가지 타이밍 신호가 필요할 때는 부가적으로 더 형성한다.
상기 각 옵션 핀(24)은 상기 타이밍 컨트롤러(22)의 출력에 대응하여, 하이 레벨, 로우 레벨의 전원 전압과 연결되어 있으며, 전원 전압과 연결되는 배선상의 저항을 구비한다. 일반적으로, 하이 레벨의 경우, Vcc(3.3V)에 연결되며, 로우 레벨의 경우, Vss(0V)에 연결된다.
한편, 이러한 상기 옵션 핀(24)은 저항으로 작용하며, 기판 상에서 전력을소모하는 소자로 작용한다.
도 2b에 도시된 경우는 종래의 액정 표시 장치에, 메모리부(23)를 PCB(20) 상에 더 구비하고 이를 시스템(21)에 연결하여 시스템(21)에 타이밍 입출력 관련 정보를 별도로 설정한 경우이다.
액정 표시 장치의 각 사양에 따라 상기 메모리부(23)에 저장되어 있는 입출력 관련 정보를 달리하여, 상기 메모리부(23)를 시스템과 연결되어, 시스템(21)으로 출력되는 타이밍 제어 신호를 조정할 수 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
타이밍 관련 신호를 인가하는 옵션 핀이 PCB 상에 실장되므로, 일단 옵션 핀이 형성된 후에는 이에 대한 변경이 불가능하며, PCB 상에 상기 옵션 핀이 부가적으로 차지하게 되어 그만큼 PCB 활용 면적의 손실이 있게 되며, 다른 배선과의 기생 용량이 발생되어, 신호 왜곡의 문제점도 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 타이밍 컨트롤러 주변의 각종 타이밍 옵션 핀을 제거하고, 시스템에서 소프트웨어적으로 타이밍을 제어 가능하게 한 액정 표시 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 액정 모듈의 내부 구조를 개략적으로 나타낸 블록도
도 2a는 옵션 핀 및 시스템의 제어만으로 이루어지는 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 개략적인 도면
도 2b는 PCB 상에 메모리부를 더 구비한 종래의 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 개략적인 도면
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 개략적으로 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 개략적으로 나타낸 도면
도 5는 도 3 및 도 4의 먹스부의 내부 구조를 나타낸 블록도
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
30 : PCB 31 : 시스템
32 : 타이밍 컨트롤러 33 : 메모리부
34 : 먹스부 40 : PCB
42 : 타이밍 컨트롤러 44 : 메모리부
45 : 먹스부
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 시스템으로부터 전송되는 영상 정보와 각종 타이밍 제어 신호를 액정 패널에 인가하는 타이밍컨트롤러 내부에 시스템으로부터 타이밍 제어 신호 관련 출력 정보를 직접 인가받는 먹스부를 더 구비함에 그 특징이 있다.
상기 시스템으로부터 타이밍 제어 신호 관련 출력 정보는 메모리부에 저장됨이 바람직하다.
상기 메모리부는 타이밍 컨트롤러에 내장되거나, 또는 타이밍 컨트롤러 외부의 PCB 상에 형성됨이 바람직하다.
상기 먹스부는 초기 상태는 메모리부에 저장된 출력 정보를 통해 출력 값을 인출하며, 최초 구동 후에는 시스템으로부터 타이밍 제어 신호를 인가받아 하이 레벨, 로우 레벨의 신호를 선택적으로 상기 타이밍 컨트롤러에 인가함이 바람직하다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 구동 방법은 시스템으로부터 전송되는 영상 정보와 각종 타이밍 제어 신호를 액정 패널에 인가하는 타이밍 컨트롤러 내부에 시스템으로부터 타이밍 제어 신호 관련 출력 정보를 직접 인가받는 먹스부를 더 구비하는 액정 표시 장치에 있어서, 시스템 내부 디스플레이 설정 메뉴를 통해 상기 타이밍 제어 신호 관련 출력 정보를 변경함에 그 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은타이밍 컨트롤러(32)에 먹스부(34)를 구비하여 이루어진다.
즉, 상기 타이밍 컨트롤러(32)의 구비된 먹스부(34)는 시스템(31)으로부터 타이밍 관련 제어 신호를 인가받아 액정 모듈의 각 블록에 타이밍 관련 신호를 변환하여 인가하며, 초기 상태에는 상기 타이밍 컨트롤러(32)의 외부에 PCB(30) 상에 형성된 메모리(33)부로부터 초기 상태에 관한 정보를 읽어들어, 초기 값이 필요한 액정 모듈의 각 블록에 타이밍 관련 신호를 변환하여 인가한다.
상기 메모리부(33)는 시스템(31)과 연결되어, 초기 상태의 타이밍 관련 정보를 전송하며, 구동 후 상기 시스템(31)으로부터 상기 타이밍 컨트롤러(32)의 먹스부(34)로 정상적으로 신호가 인가되도록 한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은 타이밍 컨트롤러(42) 내부에 메모리부(44)를 구비하여 이루어진다.
상기 타이밍 컨트롤러(42)에 구비된 먹스부(45)는 시스템(31)으로부터 타이밍 관련 제어 신호를 인가받아 액정 모듈의 각 블록에 타이밍 관련 신호를 변환하여 인가하며, 초기 상태에는 타이밍 컨트롤러(42)의 내장형으로 형성된 메모리부(44)로부터 초기 상태에 관한 정보를 읽어들어, 초기 값이 필요한 액정 모듈의 각 블록에 타이밍 관련 신호를 변환하여 인가한다.
상기 메모리부(44)는 시스템(31)과 연결되어, 초기 상태의 타이밍 관련 정보를 전송하며, 구동 후 상기 시스템(31)으로부터 상기 타이밍 컨트롤러(42)의 먹스부(45)로 정상적으로 신호가 인가되도록 한다.
이와 같이, 제 2 실시예는 메모리부(44)가 상기 타이밍 컨트롤러(44)에 내장형으로 형성된 점을 제외하고는, 그 구성 및 기능면에서 제 1 실시예와 동일하다.
도 5는 도 3 및 도 4의 먹스부의 내부 구조를 나타낸 블록도이다.
도 5와 같이, 도 3 및 도 4에 구성된 먹스부(34, 45)는 초기 상태의 경우, 상기 메모리부(33, 44)에 저장된 출력 정보를 통해 출력 값을 인출하며, 최초 구동 후에는 시스템(31)으로부터 타이밍 제어 신호를 인가받아 하이 레벨, 로우 레벨의 신호를 선택적으로 상기 타이밍 컨트롤러(32, 42)에 인가한다.
상기 먹스부(34, 45)에서 상기 시스템(31)으로부터 인가되는 제어 신호들은 에를 들어, 게이트 드라이버에 인가하는 주사 신호, 소오스 드라이버에 인가하는 영상 신호 등이 있으며, 이 때, 먹스부의 출력단은 액정 표시 장치의 해상도 및 액정 모듈 내 블록 구성에 따라 그 개수를 달리 할 수 있으며, 각 출력단은 상기 메모리부에서 설정된 값으로 초기 값이 제어된다.
즉, 본 발명의 액정 표시 장치의 구동 방법에 따르면, 시스템(31)의 최초 구동은 미리 상기 타이밍 컨트롤러(42)의 내장 또는 외부에 형성된 메모리부(33, 44)에 설정된 타이밍 관련 정보대로 구동이 이루어지지만, 이어 시스템(31)에서 제어 신호를 인가받아 먹스부(34, 45)의 소정의 출력 값을 제어함으로써, 각종 옵션들의 하이 또는 로우 레벨의 정보를 구할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치의 구동 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
타이밍 컨트롤러의 외부 또는 내장형으로 타이밍 관련 초기 상태에 관한 정보를 저장한 메모리부를 구비함으로써, 사용자가 원하는 상태로 초기 값을 출력할 수 있으며, 이는 시스템의 디스플레이 메뉴에서 관리가 가능하므로, 종래 옵션 핀을 생략할 수 있어, 배선상의 문제점을 개선할 수 있으며, 상기 메모리부에 저장된 초기 상태에 관한 정보를 변경할 수 있어, 임의적으로 초기 상태를 조정 가능하다.

Claims (6)

  1. 시스템으로부터 전송되는 영상 정보와 각종 타이밍 제어 신호를 액정 패널에 인가하는 타이밍 컨트롤러 내부에 시스템으로부터 타이밍 제어 신호 관련 출력 정보를 직접 인가받는 먹스부를 더 구비함을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시스템으로부터 타이밍 제어 신호 관련 출력 정보는 메모리부에 저장됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 메모리부는 타이밍 컨트롤러에 내장되어 형성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 메모리부는 타이밍 컨트롤러 외부 PCB 상에 형성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 1항에 있어서,
    상기 먹스부는 초기 상태는 메모리부에 저장된 출력 정보를 통해 출력 값을인출하며, 최초 구동 후에는 시스템으로부터 타이밍 제어 신호를 인가받아 하이 레벨, 로우 레벨의 신호를 선택적으로 상기 타이밍 컨트롤러에 인가함을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 시스템으로부터 전송되는 영상 정보와 각종 타이밍 제어 신호를 액정 패널에 인가하는 타이밍 컨트롤러 내부에 시스템으로부터 타이밍 제어 신호 관련 출력 정보를 직접 인가받는 먹스부를 더 구비하는 액정 표시 장치에 있어서,
    시스템 내부 디스플레이 설정 메뉴를 통해 상기 타이밍 제어 신호 관련 출력 정보를 변경함을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
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