KR20040068574A - 액정 디스플레이 디바이스 구동 방법 - Google Patents

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KR20040068574A
KR20040068574A KR10-2004-7008679A KR20047008679A KR20040068574A KR 20040068574 A KR20040068574 A KR 20040068574A KR 20047008679 A KR20047008679 A KR 20047008679A KR 20040068574 A KR20040068574 A KR 20040068574A
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KR10-2004-7008679A
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존슨마크티
베르슈에렌알빈알엠
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

디스플레이 디바이스가 대기 모드로 동작될 때는 액정 화소 전압이 일정한 극성을 갖고, 디스플레이 디바이스가 액티브 모드로 동작될 때는 교번 극성을 갖도록 액정 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법이 개시된다. 그 결과, 디스플레이 디바이스가 대기 모드로 동작할 때 낮은 진폭을 갖도록 게이트 전압 펄스 트레인을 조정하는 것이 가능하다. 이 구동 방법은 잔상 감소와 저 전력 소비라는 요구 조건을 결합시키는 방법을 제공한다.

Description

액정 디스플레이 디바이스 구동 방법{METHOD FOR DRIVING A LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE IN NORMAL AND STANDBY MODE}
LCD(액정 디스플레이)에서 나타나는 이미 알려진 액정 속 이온의 변위 현상은 성능 저하를 유발하며, 이는 잔상으로 나타난다. 장시간 고정 패턴을 표시하는 LCD, 예컨대 (전화기의 디스플레이와 같이) 장시간 대기 모드로 있는 디스플레이에서는 잔상의 장해를 받는다는 것이 널리 알려져 있다. 즉 디스플레이가 액티브 모드로 스위칭되어서 새로운 스크린이 디스플레이될 때에, 대기 이미지가 고스트 이미지로 나타날 것이다.
과거에, 이러한 문제에 대한 해법은 전극에 교번 전압을 인가하면서 LC 소자를 구동함으로써 이온의 고정 변위를 방지하는 것이였다. 즉, 각각의 전극에는 양의 전압과 음의 전압이 번갈아 공급되었다. 불행하게도, 교번하는 극성을 가진 화소 전압은 많은 전력을 소비한다.
AMLCD(액티브 매트릭스 LCD)에서, TFT(박막 트랜지스터)와 같은 각각의 화소는 트랜지스터 소자에 의해 활성화 혹은 비활성화되었다. 트랜지스터 소자는 게이트 전압 펄스 트레인에 의해 제어된다. 전극 화소 전압 극성이 바뀌었을 때에도 트랜지스터 소자가 적절히 동작하는 것을 보장하기 위해서, 게이트 전압의 진폭 A1은 통상 25V 정도로(공통 전극 반전(common electrode inversion), 도 1a) 혹은 심지어 30V 이상으로(4 레벨 반전, 도 1b) 높아질 필요가 있다. 이러한 타입의 게이트 전압은 더 많은 전력을 소비한다.
잔상을 적게 유지하면서도 전력 소비를 감소시키고자 하는 시도가 본 출원의 공동 발명자 중 한명인 Mark T. Johnson의 WO 00/41465에 개시되어 있다. 위의 문서에서, 액정 디스플레이 디바이스는 액정 물질 및 배향 물질층 각각의 유전 상수와 저항율 사이에 특정 관계를 갖는 것을 설명되었다. 개시된 디스플레이 디바이스는 일정 극성을 가진 전압에 의해 구동되었을 때, 잔상을 거의 혹은 전혀 나타내지 않았다.
화소 전압이 일정한 극성을 가지면, 게이트 전압은 액정 물질 임계 전압(전형적으로는 2V)과 액정 물질의 포화 전압(전형적으로 6V)의 합만큼 감소된다. 위에 설명된 두 가지 경우 모두에서, 게이트 전압 진폭(A2)은 17V(도 2a 및 2b 참조) 정도로 감소될 수 있다.
본 발명은 전극들 사이에 액정 물질을 포함하고 있는 화소를 구비한 액정 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 이러한 측면들은 첨부된 도면과 함께 더 설명되는 바람직한 실시예로부터 더욱 자명할 것이다.
도 1a 및 1b는 교번 극성을 가진 액정 화소 전압으로 조정된 게이트 전압 펄스 트레인을 도시한 도면,
도 2a 및 2b는 일정 극성을 가진 액정 화소 전압으로 조정된 게이트 전압 펄스 트레인을 도시한 도면,
도 3은 액티브 매트릭스 액정 디스플레이(AMLCD)의 일부를 개략적으로 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 방법의 블록도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 방법의 블록도,
도 6은 게이트 전압 펄스 트레인을 도시한 도면.
본 발명의 목적은 액정 물질 디스플레이 디바이스를 구동하는 개선된 방법을제공하는 것이다.
이러한 목적은 도입부에 설명된 종류의 방법으로 달성되었으며, 이 방법은 디스플레이 디바이스가 대기 모드로 동작하고 있을 때 일정 극성을 가진 화소 전압을 제공하도록 전극을 제어하는 단계와, 디스플레이 디바이스가 액티브 모드로 동작하고 있을 때 교번 극성을 가진 화소 전압을 제공하도록 전극을 제어하는 단계를 포함한다.
화소 전압은 통상적으로 액정 물질의 일측의 화소 전극 구동 전압과 액정 물질의 다른 측의 공통 전극 전압 사이의 전위차로 정의된다.
디스플레이의 동작 모드에 따라서 화소 전압 구동 방식을 변화시킴으로써, 각각의 구동 방식의 이점을 취합할 수 있다. 액티브 모드일 때 즉, 비디오 신호의 컨텐츠가 빠르게 변하고 있을 때는 액정 물질에 교번 전압(AC 드라이브)을 제공하는 것이 바람직하다. 대기 모드일 때, 즉 비디오 신호의 컨텐츠가 기본적으로 일정할 때는 일정 극성(DC 드라이브)을 가진 구동 방식을 채택함으로써 전력이 절감될 수 있다. "일정" 극성이 반드시 극성이 절대 변하지 않는다는 것을 나타내는 것이 아니라 순서대로 몇 프레임 동안 일정하다는 것을 나타내는 것이라는 점에 주의한다.
DC 구동시에 LC층의 다른 전기 저항으로 인해서, DC 구동이 LCD에서 나타나는 잔상을 감소시킬 수 있다는 것을 알았다. 디스플레이가 활성화되면, 특히 라인 반전이 구현되는 경우 AC 구동으로의 전환은 어떤 잔상도 마스킹되게 한다.
LC 패널(액정 물질 및 이를 포함하는 기판)에서의 전압 스윙이 DC 구동시에감소되기 때문에 전력 소비가 감소될 것이다.
동작 모드는 적절한 수동 스위치를 사용해서 유저에 의해 선택될 수 있다. 그러나, 이 방법은 디스플레이가 대기 모드인지 액티브 모드인지를 검출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이 검출은 정확한 구동 방식을 선택할 수 있다.
동작 모드를 검출하는 간단한 방법은 디스플레이가 접속된 장치가 사용 중일 때 액티브 모드라고 가정하는 것이다. 동작 모드를 결정하는 다른 방법은 디스플레이의 전력원의 전력 레벨을 검출하는 것이다. 로우 레벨이면 디스플레이 디바이스를 대기 모드로 놓아서 전력원의 수명을 연장시킨다. 동작 모드를 결정하는 또 다른 방법은 디스플레이 디바이스에 공급되는 비디오 신호를 분석하는 것이다. 이 신호가 빠르게 변하는 컨텐츠를 포함하면, 이는 디스플레이의 변화를 나타내며, 따라서 액티브 모드라고 이해될 수 있다. 반면에 이 신호가 느리게 변하면, 이는 일정한 디스플레이를 나타내며 대기 모드라고 이해될 수 있다.
구동 방법은 특정 화소를 활성화시키거나 비활성화시키기 위해서 디스플레이 디바이스의 트랜지스터 소자에 펄스 트레인의 형태인 게이트 전압을 제공하는 단계와, 디스플레이 디바이스가 액티브 모드로 동작하면 이 펄스 트레인이 제 1 최대 진폭을 갖고, 디스플레이 디바이스가 대기 모드로 동작하면 이 펄스 트레인이 제 2 최대 진폭을 갖도록 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
즉, 게이트 전압 진폭은 액정 구동 방식에 따라 조정되되, 교번 화소 전압 극성은 제 1 게이트 전압 진폭과 결합되고, 반면에 일정 화소 전압 진폭은 제 2 게이트 전압 진폭과 결합된다.
바람직하게는, 제 1 진폭(액티브 모드)은 제 2 진폭(대기 모드)보다 크다. 이는 게이트 전압 펄스 트레인이 대기 모드에서 전력을 덜 소비하고, 이는 전체 전력 소비를 감소시킨다는 것을 의미한다.
일정한 극성을 가진 화소 전압의 극성을 때때로(occasionally) 스위칭시키는 것이 바람직할 수 있다. 이는 예컨대, 디스플레이가 장시간 대기 모드에 있는 경우에 바람직하다. 위에 설명된 바와 같이, 때때로 즉 한시간마다 혹은 일분마다 극성을 스위칭하는 화소 전압도 극성이 다수의 연속 프레임 동안 일정하기 때문에, 일정 화소 전압이라고 간주된다.
또한, 게이트 전압 펄스 트레인은, 매 프레임마다 극성을 바꾸는 것이 아니기 때문에 대기 모드에서 일정 펄스 진폭을 가질 수 있다. 위에 설명된 바와 같이, 일정한 화소 전압의 극성이 변하는 경우, 게이트 전압 펄스 트레인의 오프셋이 조정될 수 있다.
도 3을 참조하면, 액티브 매트릭스 액정 디스플레이는 서로 대면하는 2개의 기판(1, 2) 사이에 액정 물질을 포함한다. 화소 전극(3)이 매트릭스로 기판(1)의 액정 측에 배치되고, 신호 라인(데이터 라인 또는 소스 라인:4) 및 스캐닝 라인(게이트 라인:5)은 서로 교차해서 각각의 화소 전극(3)의 주변부에 배치된다. 박막 트랜지스터(TFT:6)가 신호 라인(4)과 스캐닝 라인(5)의 교차점 부근에 스위칭 소자로서 제공된다. TFT는 신호 라인(4)에 접속되어서 화소 전극(3)을 구동한다. 공통 전극(7)이 다른 기판(2)의 액정 측 상에 제공된다. 액정은 공통 전극(7)과 화소 전극(3) 사이에 캐패시턴스를 형성한다.
소스 드라이버(10)는 신호 라인(4)에 접속되고, 게이트 드라이버(11)는 스캐닝 라인(5)에 접속된다. 비디오 신호, 제시된 실시예에서 디지털 신호(12)는 디지털 컨트롤러(15)에 제공되고, 소스 드라이버(10) 및 게이트 드라이버(11)에는 컨트롤러(15)로부터 출력 신호(13, 14)가 각각 제공된다. 컨트롤러(15)로부터의 제 3 출력단(16)이 공통 전극 드라이버(17)에 제공되고, 이는 공통 전극(7)을 제어한다.
동작시에, 화소 전극에는 소스 드라이버(10)로부터 구동 전압이 제공되고, 공통 전극에는 공통 전극 드라이버로부터 공통 전압이 제공된다. 각각의 화소는 드라이브 전압과 공통 전압 사이의 전위차와 같은 화소 전압이 제공된다.
도 4를 참조하면, 블록도는 본 발명의 실시예에 따른 방법이 어떻게 컨트롤러(15)에서 구현되는지 나타내고 있다. 공정은 단계(S1)에서 디스플레이 디바이스가 액티브 모드와 대기 모드 중 어느 모드로 동작하는지 검출하는 것으로 시작한다.
액티브 모드인 경우(동시에 수행되는 단계 2 및 3), 소스 드라이버(10) 및 공통 전극 드라이버에는 출력 신호(14, 16)가 제공되어서 교번 극성을 가진 화소 전압을 생성하고, 게이트 드라이버(11)에는 예컨대 위에 설명된 도 1a 혹은 1b에 따라서 출력 신호(13)가 제공되어서 큰 진폭을 가진 게이트 펄스 트레인을 생성한다. 디스플레이가 액티브 모드로 동작하면, 인접한 화소 라인은 이른바 라인 반전 드라이브인 반전된 극성으로 구동될 수 있다. 교번 극성을 가진 화소 전압은 예컨대 공통 전극 반전과 같은 라인 반전 방식에 따라서, 라인 반전된다. 라인 반전은 대기 모드 동안 발생하는 잔상이 라인 극성을 교번시킴으로써 마스킹될 것이라는 이점을 갖고 있다. 이미 알려진 반전 방식의 다른 예는 프레임 반전, 열 반전 및 점 반전이다.
대기 모드인 경우(동시에 수행되는 단계 4 및 5), 소스 드라이버(10) 및 열 전극 드라이버에는 출력 신호(14, 16)가 제공되어서 일정 극성을 가진 화소 전압을 생성하고, 게이트 드라이버에는 예컨대 위에 설명된 도 2a에 따라서 낮은 진폭을가진 게이트 펄스 트레인이 제공된다. 공정은 규칙적으로, 예컨대 미리 정한 수의 프레임 후에, 단계 1로 돌아가서(단계 6), 규칙적으로 현재의 동작 모드를 결정한다.
제 2 실시예에 따라서, 공정의 대기 모드 레그가 연장되어 일정 간격으로 화소 전압의 일정 극성을 스위칭한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 특정 시간 간격으로(예컨대 1분마다 혹은 1시간마다) 스위칭되는(단계 7) 2진 변수 X를 포함함으로써 수행될 수 있다. 단계 8에서, 화소 전압의 극성은 단계 9에서 일정 극성 화소 전압이 생성되기 전에 변수 X에 따라서 설정될 수 있다. 이 경우, 단계 10에서 생성된 게이트 전압은 스위칭 화소 전압을 고려해야 하고, 이런 품질을 가진 펄스 트레인의 예가 도 6에 도시된다.
도 6의 좌측으로, 게이트 전압 펄스 트레인의 펄스는 17V와 같은 일정 진폭(A2)을 갖고 있으며, -4V 정도의 화소 전압에 충분하다. 화소 전압 극성이 +4V로 스위칭되는 순간, 25V의 진폭을 가진 게이트 펄스가 생성되어서 TFT가 정확하게 동작하게 한다. 도 6의 우측으로, 즉 더 큰 펄스 이후에, 진폭(A2)은 다시 17V로 되지만, 전체 펄스 트레인은 값 v1=8V만큼 오프셋되어서, 게이트 전압은 8V와 25V 사이에서 변한다. 이런 더 높은 오프셋 레벨 v1은 8V 더 높은 화소 전압(-4V에서 +4V로 스위칭되는)에 의해 요구된다.
이 방법은 하나 이상의 컨트롤러(15), 게이트 드라이버(11), 소스 드라이버(10) 및 공통 전극 드라이버(17)에 새로운 하드웨어 및/또는 소프트웨어구성 요소를 제공함으로써, 종래의 타입의 AMLCD에서 구현될 수도 있는 것이 바람직하다.
위에 설명된 바와 같이, 디스플레이의 동작 모드의 결정은 선택 스위치를 통한 수동 선택, 디스플레이 디바이스가 설치된 장치를 사용하는 것 같은 수동 활성화의 검출, 그 컨텐츠가 빠르게 변하는지 여부를 결정하기 위한 비디오 신호(12)의 검출 혹은 전력원(20:예컨대 배터리)의 전력 레벨의 검출을 포함한 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 이들 결정 방법 중 어떤 것은 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스가 설치된 장치에서 당업자에 의해 용이하게 구현될 수 있다. 도 3에서, 이는 컨트롤 유닛(15)에 모드 선택 신호(19)를 제공하는 모드 선택기(18)로 도시되어 있다. 모드 선택기(18)는 디스플레이 디바이스의 일부가 될 수 있지만, 디스플레이 디바이스가 설치된 장치의 일부도 될 수 있다는 점에 주의한다.
DC 대기 모드와 AC 액티브 모드 사이에서 디스플레이를 스위칭하는 개념의 범위는 대기 모드에서 전력 소비를 더 감소시키기 위한 다른 방법까지 확대될 수 있다. 그 예는 그레이 레벨의 수를 감소시키거나 프레임 회수를 감소시키는 것이다.
요컨대, 본 발명은 디스플레이 디바이스가 대기 모드로 동작될 때는 액정 화소 전압이 일정한 극성을 갖고, 디스플레이 디바이스가 액티브 모드로 동작될 때는 교번 극성을 갖도록 액정 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법에 관한 것이다. 이 방법에 의해서, 디스플레이 디바이스가 대기 모드로 동작할 때 낮은 진폭을 갖도록 게이트 전압 펄스 트레인을 조정하는 것이 가능하다. 개선된 구동 방법은 잔상 감소와 저 전력 소비라는 요구 조건을 결합시키는 방법을 제공한다.

Claims (10)

  1. 전극들(3, 7) 사이에 액정 물질을 포함하고 있는 화소를 구비한 액정 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법에 있어서 - 상기 전극들(3, 7) 사이에는 화소 전압이 인가됨 - ,
    상기 디스플레이 디바이스가 대기 모드로 동작하고 있을 때는 일정 극성을 가진 화소 전압을 제공하도록 상기 전극(3, 7)을 제어하는 단계(S4)와,
    상기 디스플레이 디바이스가 액티브 모드로 동작하고 있을 때는 교번 극성(alternating polarity)을 가진 화소 전압을 제공하도록 상기 전극(3, 7)을 제어하는 단계(S2)
    를 포함하는 액정 디스플레이 디바이스 구동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동작 모드는 유저에 의해 수동으로 선택되는
    액정 디스플레이 디바이스 구동 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 디바이스가 대기 모드와 액티브 모드 중 어느 모드로 동작하는지를 검출하는 단계(S1)를 더 포함하는
    액정 디스플레이 디바이스 구동 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 검출 단계는 상기 디스플레이 디바이스의 전력원(20)의 전력 레벨을 검출하는 단계를 포함하는
    액정 디스플레이 디바이스 구동 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 검출 단계는 상기 디스플레이 디바이스에 인가되는 비디오 신호(12)를 분석하는 단계를 포함하는
    액정 디스플레이 디바이스 구동 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    게이트 전압(5)을 상기 디스플레이 디바이스 내의 트랜지스터 소자(6)에 제공해서 특정 화소를 활성화시키거나 비활성화시키는 단계 - 상기 게이트 전압(5)은 펄스 트레인의 형태를 취하고 있음 - 와,
    상기 디스플레이 디바이스가 액티브 모드로 동작하면 상기 펄스 트레인이 제 1 진폭(A1)을 갖고, 상기 디스플레이 디바이스가 대기 모드로 동작하면 상기 펄스 트레인이 제 2 진폭(A2)을 갖도록 조정하는 단계
    를 포함하는 액정 디스플레이 디바이스 구동 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 진폭(A1)은 상기 제 2 진폭(A2)보다 큰
    액정 디스플레이 디바이스 구동 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 펄스 트레인은 상기 디스플레이 디바이스가 대기 모드로 동작할 때 일정한 펄스 진폭(A2)을 갖는
    액정 디스플레이 디바이스 구동 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    일정 극성을 가진 상기 화소 전압의 극성은 때때로(occasionally) 스위칭되는(S8)
    액정 디스플레이 디바이스 구동 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 펄스 트레인의 오프셋(V1)은 상기 화소 전압의 극성이 변할 때 조정되는
    액정 디스플레이 디바이스 구동 방법.
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