KR20050062158A - 임펄시브 구동 액정 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 임펄시브 구동 액정 표시 장치에 관한 것이다. 임펄시브 구동 액정 표시 장치는 게이트 온 전압을 전달하는 복수의 게이트선 집합, 정상 데이터 전압과 임펄시브 데이터 전압을 번갈아 전달하는 복수의 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 상기 게이트 온 전압에 의하여 도통되어 상기 데이터 전압을 전달하는 스위칭 소자를 포함하며 행렬의 형태로 배열되어 있는 복수의 화소를 포함한다. 또한 임펄시브 구동 액정 표시 장치는 상기 각 게이트선 집합에 연결되어 상기 게이트 온 전압을 차례로 인가하는 복수의 게이트 구동 회로, 상기 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부, 그리고 상기 게이트 구동부 및 상기 데이터 구동부를 제어하는 신호 제어부를 포함한다. 상기 화소는 상기 정상 데이터 전압을 적어도 두 번, 상기 임펄시브 데이터 전압을 적어도 한 번 인가받으며, 상기 정상 데이터 전압의 인가는 상기 게이트선을 따라 끊어짐 없이 차례로 진행된다. 그로 인해, 상기 게이트 온 전압을 차례로 인가하는 게이트 구동 회로가 바뀌어도 사전 충전용 게이트 온 전압이 끊이지 않고 전달되므로 사전 충전이 원활히 이루어진다.

Description

임펄시브 구동 액정 표시 장치 및 그 구동 방법{IMPULSIVE DRIVING LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 특히 임펄시브 구동 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
일반적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가 받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극과 공통 전극 및 그 사이의 액정층은 회로적으로 볼 때 액정 축전기를 이루며, 액정 축전기는 이에 연결된 스위칭 소자와 함께 화소를 이루는 기본 단위가 된다.
이러한 액정 표시 장치에서는 화소 전극과 공통 전극에 각각 데이터 전압과 공통 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이때, 액정층에 한 방향의 전계가 오랫동안 인가됨으로써 발생하는 열화 현상을 방지하기 위하여 프레임 별로, 행 별로, 또는 화소 별로 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.
그런데 이와 같이 데이터 전압의 극성을 반전시키는 경우에 액정 분자의 응답 속도가 느려 액정 축전기가 목표 전압으로 충전되기까지 시간이 오래 걸리므로 화면이 선명하지 못하고 흐릿해지는(blurring) 현상이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 짧은 시간 동안 블랙 화면을 삽입하는 임펄시브(impulsive) 구동 방식이 개발되었다.
이러한 임펄시브 구동 방식은 일정 주기로 백라이트 램프를 꺼서 화면 전체를 블랙으로 만드는 방식(impulsive emission type)과 실질적으로 표시에 관여하는 정상 데이터 전압 외에 일정 주기로 블랙 데이터 전압을 화소에 인가하는 방식(cyclic resetting type)이 있다.
그러나 이러한 방식들은 여전히 액정의 늦은 응답 속도를 보상하지 못할 뿐 아니라 백라이트 램프의 반응 속도 또한 늦기 때문에, 화면의 잔상이나 플리커(flicker) 등이 발생하여 화질이 떨어지는 문제가 존재한다. 특히, 블랙 데이터 전압을 인가하는 방식의 경우 정상 데이터 전압의 인가 시간이 줄어들어 액정 축전기가 목표 전압에 이르지 못하는 문제가 있다.
이러한 문제를 보상하기 위해, 액정 축전기에 정상 데이터 전압이 인가되기 전에 소정 시간 동안 사전 충전(pre-charging) 전압을 인가하여 액정 분자를 미리 어느 정도 배향시킨다. 이렇게 하면, 액정 축전기의 현재 전압과 목표 전압의 차가 상대적으로 작아져 짧은 시간 내에 목표 전압에 이를 수 있게 된다.
한편, 화소의 스위칭 소자는 액정 축전기에 인가되는 데이터 전압을 게이트 신호에 따라 단속하는 역할을 하며, 이에 따라 액정 표시 장치는 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선과 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선을 구비하고 있다. 게이트 신호는 스위칭 소자를 도통시키는 게이트 온 전압과 스위칭 소자를 불통시키는 게이트 오프 전압으로 이루어진 펄스 형태의 신호로서, 통상 게이트 구동 회로라고 하는 회로 요소에서 만들어진다. 게이트선의 수가 많은 경우 여러 개의 게이트 구동 회로를 사용하는데, 게이트선을 몇 개씩 묶어 해당 게이트 구동 회로에 연결한다. 게이트 신호는 첫 번째 게이트 구동 회로에서부터 만들어져 이에 연결된 게이트선에 차례로 인가되고, 첫 번째 게이트 구동 회로에 연결된 모든 게이트선에 대한 주사가 완료되면, 첫 번째 게이트 구동 회로는 두 번째 게이트 구동 회로로 제어 신호를 보내어 두 번째 게이트 구동 회로가 주사 동작을 할 수 있게 한다.
그런데 앞서 설명한 사전 충전과 임펄시브 구동을 위해서는 게이트 신호에 정상 데이터용 펄스 외에도 사전 충전용 펄스와 블랙 데이터용 펄스가 필요하며 이러한 게이트 펄스들의 주사가 각 게이트 구동 회로에서 원활하게 이루어져야 한다. 특히, 각 게이트 펄스에 대해서, 이웃한 게이트 구동 회로 간의 주사가 매끄럽게 연결되어야 모든 게이트선이 동일한 조건으로 게이트 펄스를 전달할 수 있으며, 모든 화소가 동일한 조건으로 표시를 할 수 있다.
하지만 이러한 임펄시브 구동과 사전 충전이 게이트 구동 회로 사이에서 원활하게 연결되기는 어려우며, 특히 사전 충전이 제대로 되지 않는 화소들이 생기는 경우 그 화소들이 위치하는 화면 상의 지점에서 가로줄 무늬가 발생하는 등의 문제점이 나타나고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사전 충전과 임펄시브 구동을 병행할 때 나타나는 화질 악화를 줄이는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 임펄시브 구동 액정 표시 장치는,
게이트 온 전압을 전달하는 복수의 게이트선 집합,
정상 데이터 전압과 임펄시브 데이터 전압을 번갈아 전달하는 복수의 데이터선,
상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 상기 게이트 온 전압에 의하여 도통되어 상기 데이터 전압을 전달하는 스위칭 소자를 포함하며 행렬의 형태로 배열되어 있는 복수의 화소,
상기 각 게이트선 집합에 연결되어 상기 게이트 온 전압을 차례로 인가하는 복수의 게이트 구동 회로,
상기 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부, 그리고
상기 게이트 구동부 및 상기 데이터 구동부를 제어하는 신호 제어부
를 포함하고,
상기 화소는 상기 정상 데이터 전압을 적어도 두 번, 상기 임펄시브 데이터 전압을 적어도 한 번 인가받으며,
상기 정상 데이터 전압의 인가는 상기 게이트선을 따라 끊어짐 없이 차례로 진행된다.
상기 신호 제어부는 상기 게이트 온 전압의 지속 시간을 한정하는 복수의 출력 인에이블 신호를 상기 게이트 구동 집적 회로에 각각 인가하는 것이 바람직하며, 상기 출력 인에이블 신호는 각각 상기 임펄시브 데이터 전압을 차단하기 위한 제1 파형과 상기 정상 데이터 전압을 차단하기 위한 제2 파형을 가지는 것이 좋다.
또한 상기 출력 인에이블 신호 중 두 개는 소정 기간 동안 동시에 제1 파형을 가지는 것이 좋고, 상기 동시에 제1 파형을 가지는 상기 두 개의 출력 인에이블 신호는 인접한 게이트 구동 회로에 인가될 수 있다.
상기 소정 기간 동안 적어도 세 개의 게이트선에 연결된 화소들이 동시에 상기 정상 데이터 전압을 인가 받는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 게이트 구동 회로의 수효는 셋 이상이며 상기 소정 기간을 제외한 나머지 기간에는 적어도 두 개의 게이트 구동 회로에 인가되는 출력 인에이블 신호가 상기 제2 파형을 가질 수 있다.
상기 정상 데이터 전압은 차인접 화소행에 인가될 수 있고, 상기 정상 데이터 전압은 도트 반전 또는 라인 반전될 수 있다.
상기 특징에 따라서, 상기 신호 제어부는 상기 게이트 온 전압의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호를 상기 게이트 구동 회로 중 하나에 인가하고, 상기 수직 동기 시작 신호는 상기 정상 데이터 전압의 인가를 위한 정상 데이터용 펄스와 상기 임펄시브 데이터 전압의 인가를 위한 것이다. 이 때, 상기 임펄시브 데이터 전압은 블랙 데이터 전압인 것이 좋다.
본 발명의 다른 특징에 따른 임펄시브 구동 액정 표시 장치는
게이트 온 전압을 전달하는 복수의 게이트선 집합,
정상 데이터 전압과 임펄시브 데이터 전압을 번갈아 전달하는 복수의 데이터선,
상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 상기 게이트 온 전압에 의하여 도통되어 상기 데이터 전압을 전달하는 스위칭 소자를 포함하며 행렬의 형태로 배열되어 있는 복수의 화소,
상기 각 게이트선 집합에 연결되어 상기 게이트 온 전압을 차례로 인가하는 복수의 게이트 구동 회로, 그리고
상기 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부
를 포함하고,
상기 화소는 다른 화소의 정상 데이터 전압, 자신의 정상 데이터 전압 및 상기 임펄시브 데이터 전압을 적어도 한 번씩 인가 받으며,
상기 화소 중 서로 다른 게이트 구동 회로에 상기 게이트선을 통하여 연결된 적어도 두 개의 화소가 소정 기간 동안 동시에 상기 정상 데이터 전압을 인가 받는다.
상기 적어도 두 개의 화소는 자신의 정상 데이터 전압을 인가 받는 제1 화소와 상기 제1 화소의 정상 데이터 전압을 인가 받는 제2 화소를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기 적어도 두 개의 화소는 상기 제2 화소와 동일한 게이트 구동 회로에 연결되어 있으며 상기 제1 화소의 정상 데이터 전압을 인가 받는 제3 화소를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 화소와 상기 제2 화소는 차인접 게이트선에 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 한 특징에서, 상기 소정 기간을 제외한 나머지 기간에는 서로 다른 게이트선을 통하여 동일한 게이트 구동 회로에 연결되어 있는 두 개의 화소가 동시에 상기 정상 데이터 전압을 인가 받거나 적어도 하나의 화소가 상기 임펄시브 데이터 전압을 인가 받는 것이 좋다.
본 발명이 다른 특징은 복수의 게이트선과 복수의 데이터선에 연결된 스위칭 소자를 포함하며 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치를 상기 게이트선에 상기 스위칭 소자를 도통시키기 위한 게이트 온 전압을 인가하는 복수의 게이트 구동 회로를 이용하여 임펄시브 구동하는 액정 표시 장치의 임펄시브 구동 방법으로서,
상기 데이터선에 정상 데이터 전압과 임펄시브 데이터 전압을 번갈아 인가하는 단계,
상기 게이트 온 전압을 상기 게이트선 중 적어도 두 개씩 짝을 지어 차례로 인가하여 이에 연결된 화소에 상기 정상 데이터 전압을 인가하는 단계, 그리고
상기 게이트 온 전압을 상기 게이트선 중 적어도 하나에 인가하여 이에 연결된 화소에 상기 임펄시브 데이터 전압을 인가하는 단계
를 포함하며,
상기 게이트 구동 회로 중 두 개가 각각 상기 게이트 온 전압을 소정 시간 동안 동시에 상기 게이트선 하나씩에 인가하여 이에 연결된 화소에 상기 정상 데이터 전압을 인가한다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
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 임펄시브 구동 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 대하여 첨부한 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), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함하며, 구조적으로 볼 때 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 그 사이의 액정층(3)을 포함한다.
표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D1-D m)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D 1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 이들 또한 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 있는 박막 트랜지스터 따위의 삼단자 소자로서, 게이트선(G1-Gn) 및 데이터선(D1-Dm)에 각각 연결되어 있는 제어 단자와 입력 단자, 그리고 액정 축전기(CLC) 및 유지 축전기(CST)에 연결되어 있는 출력 단자를 가지고 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 인가 받는다. 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.
액정 축전기(CLC)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(CST)는 하부 표시판 (100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 절연체를 사이에 두고 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 정해진 수의 원색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소가 시간에 따라 번갈아 원색을 표시하게(시간 분할) 하여 이 색상들의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소가 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 색필터(230)의 색상은 빛의 삼원색인 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue)의 3색이거나, 이들 삼원색에 백색(또는 투명)을 더한 4색일 수 있다. 또한, 시안(cyan), 마젠타(magenta), 노랑(yellow)의 삼원색을 독립적으로 또는 빛의 삼원색과 함께 사용할 수도 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.
계조 전압 생성부(800)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
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. 도 1에 도시한 바와 같이, 게이트 구동부(400)는 세 개의 게이트 구동 회로(401-403)로 이루어지며, 게이트선(G1-Gn)은 세 개의 그룹(GL1, GL2, GL3)으로 나뉘어 해당 게이트 구동 회로(401-403)의 출력 단자에 연결되어 있다. 이들 게이트 구동 회로의 개수는 필요에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가하며 하나 이상의 단위 회로로 이루어진다.
게이트 구동 회로 또는 데이터 구동 회로는 집적 회로(IC, integrated circuit) 칩의 형태로 테이프 캐리어 패키지(TCP, tape carrier package)(도시하지 않음)에 실장되어 액정 표시판 조립체(300)에 부착될 수도 있고, TCP 없이 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착될 수도 있으며(chip on glass, COG 실장 방식), 화소의 박막 트랜지스터와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 직접 형성될 수도 있다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어한다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 적색, 녹색, 청색의 3색 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 제공 받는다. 신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등의 제어 신호를 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
이때, 영상 신호(DAT)는 입력 영상 신호(R, G, B)에 기초하여 만들어낸 정상 데이터와 임펄시브 구동을 위하여 화소의 휘도를 최소로 하는 블랙 데이터를 포함하며, 정상 데이터와 블랙 데이터는 1 수평 주기(또는 1H)[수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기] 동안 한 번씩 번갈아 출력된다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 전압(Von)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 전압(Von)의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 복수의 출력 인에이블 신호(OE1-OE3) 등을 포함한다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(DAT)의 입력 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 데이터 전압을 인가하라는 로드 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.
데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소를 위한 정상 데이터 또는 블랙 데이터를 차례로 입력받아 시프트시키고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(DAT)를 해당 데이터 전압으로 변환하고, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가한다. 그러면 이 게이트선(G 1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)가 도통되고 이에 따라 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 전압이 도통된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소에 인가된다.
화소에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(CLC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타나고, 액정 분자들은 이 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리한다. 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화하며, 이러한 편광의 변화는 표시판(100, 200)에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
1 수평 주기가 지나면 데이터 구동부(500)와 게이트 구동부(400)는 다음 행의 화소에 대하여 동일한 동작을 반복한다. 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").
그러면, 도 3a 및 도 3b를 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 임펄시브 구동 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 사용되는 여러 가지 신호의 파형도로서, 데이터 전압(Vd)과 출력 인에이블 신호(OE1-OE3), 수직 동기 시작 신호(STV) 및 게이트 신호(g1, g2,.., gn-1, gn )를 도시하고 있다.
앞서 설명한 바와 같이 신호 제어부(600)는 정상 데이터와 블랙 데이터를 교대로 영상 데이터(DAT)로서 데이터 구동부(500)에 제공하는 한편, 수직 동기 시작 신호(STV), 출력 인에이블 신호(OE1-OE3) 및 게이트 클록 신호(CPV)를 게이트 구동부(400)에 제공하여 주사를 진행하도록 한다. 도 3a 및 도 3b에서 데이터 전압(Vd)은 정상 데이터에 대응하는 정상 데이터 전압(N)과 블랙 데이터에 대응하는 블랙 데이터 전압(B)의 두 가지로 도시되어 있고 정상 데이터 전압(N)이 블랙 데이터 전압(B)보다 앞서며 두 전압의 인가 시간의 합은 1H씩이며 필요에 따라 두 전압의 지속 시간의 비를 조절할 수 있다. 데이터 전압(Vd)의 반전 방식은 예를 들면 1 도트 반전 또는 라인 반전이다.
도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 수직 동기 시작 신호(STV)는 정상 데이터용 펄스(P1)와 임펄시브를 위한 블랙 데이터용 펄스(P2)뿐만 아니라 임펄시브 구동으로 인한 충전 시간의 감소를 보상하기 위한 사전 충전용 펄스(P3)를 포함한다. 블랙 데이터용 펄스(P2)는 정상 데이터용 펄스(P1)와 1/3 수직 주기 또는 1/3 프레임만큼 떨어져 있으며 한 프레임에 두 개씩 만들어진다. 사전 충전용 펄스(P3)와 정상 데이터용 펄스(P1) 사이의 간격은 사전 충전용 전압이 본 충전 전압과 동일한 극성이 되도록 선택하며 이는 반전 방식에 따라 달라질 수 있다. 도 3a 및 도 3b의 경우 사전 충전용 펄스(P3)가 정상 데이터용 펄스(P1)보다 2 수평 주기만큼 앞서는데 이는 도트 반전 또는 라인 반전의 경우를 가정한 것이다. 즉 도트 반전 또는 라인 반전인 경우 데이터 전압(Vd)의 극성이 하나 걸러 하나씩 동일하므로 사전 충전용 펄스(P3)와 정상 데이터용 펄스(P1) 사이의 간격은 수평 주기의 짝수 배이면 된다. 그러나 둘 사이의 간격이 될 수 있으면 가까운 것이 바람직하므로 2 수평 주기만큼의 간격을 가지도록 한 것이다.
세 개의 출력 인에이블 신호(OE1-OE3)는 해당 게이트 구동 회로(401-403)에 제공되어 각 게이트 구동 회로(401-403)가 출력하는 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 역할을 한다. 각 출력 인에이블 신호(OE1-OE3)는 정상 데이터용 파형(I)과 블랙 데이터용 파형(II)의 두 가지 파형을 가지며 신호 제어부(600)의 제어에 따라 적절한 시기에 파형이 바뀌는데 두 파형(I, II)은 서로 반전된 형태이며 주기는 1 수평 주기와 같다. 도 3a 및 도 3b에서는 출력 인에이블 신호(OE1-OE3)가 높은 값을 가지면 게이트 온 전압(Von)의 출력이 억제되어 게이트 오프 전압(Voff)이 출력되고 낮은 값을 가지면 게이트 온 전압(Von)이 출력된다. 출력 인에이블 신호(OE1-OE3)의 하이 구간과 로우 구간의 비는 정상 데이터 전압(N)의 지속 시간과 블랙 데이터 전압(B)의 지속 시간의 비를 고려하여 필요에 따라 조절할 수 있으며 하이 구간과 로우 구간의 역할이 반대일 수도 있다.
그러면 이러한 동작에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
먼저, 신호 제어부(600)는 첫 번째 게이트 구동 집적 회로(501)에 인가되는 수직 동기 시작 신호(STV)에 사전 충전용 펄스(P3)를 생성한다.
사전 충전용 펄스(P3)가 생성된 후 예를 들면 2 수평 주기 등 소정의 시간이 경과한 후 신호 제어부(600)는 수직 동기 시작 신호(STV)에 정상 데이터용 펄스(P1)를 생성한다. 이때 신호 제어부(600)가 첫 번째 게이트 구동 집적 회로(401)에 인가하는 출력 인에이블 신호(OE1)의 파형은 정상 데이터용 파형(I)이고, 두 번째 및 세 번째 게이트 구동 집적 회로(402, 403)에 인가하는 출력 인에이블 신호(OE2, OE3)는 블랙 데이터용 파형(II)이다.
수직 동기 신호(STV)의 펄스(P3,P1)를 받은 첫 번째 게이트 구동 집적 회로(401)는 자신의 첫 번째 출력 단자에 연결된 게이트선(G1)에서부터 차례대로 출력 인에이블 신호(OE1)에 따라 정상 데이터 전압(N)의 인가 시간 내의 지속 시간을 가지는 게이트 온 전압(Von)을 출력한다. 사전 충전용 펄스(P3)와 정상 데이터용 펄스(P1) 사이의 간격이 2 수평 주기이므로 한 쌍의 차인접(next nearest) 게이트선에 게이트 온 전압(Von)이 동시에 인가된다. 즉, 첫째 게이트선(G1)과 셋째 게이트선(G3), 둘째 게이트선(G2)과 넷째 게이트선(G4) 등의 순서로 게이트 온 전압(Von)이 인가된다. 이때, 각 쌍의 게이트선에서 앞의 게이트선에 연결된 화소들은 자신의 데이터 전압을 충전하는 본 충전(main charging)을 하고 뒤의 게이트선에 연결된 화소들은 자신의 데이터 전압이 아닌 다른 행의 화소의 데이터 전압을 충전하는 사전 충전을 하게 된다.
한편, 두 번째 및 세 번째 게이트 구동 집적 회로(402, 403)는 각각 자신의 첫 번째 출력 단자에 연결된 게이트선(Gk+1, Gl+1)에서부터 차례대로 자신의 출력 인에이블 신호(OE2, OE3)에 따라 블랙 데이터 전압(B)의 인가 시간 내의 지속 시간을 가지는 게이트 온 전압(Von)을 출력한다.
이러한 동작을 통하여, 첫 번째 게이트 구동 집적 회로(401)는 주사를 진행하다가 시점(A)에서 (k-2)번째 게이트선(Gk-2)을 통해 게이트 온 전압(Von)을 출력함과 동시에 자신의 마지막 출력 단자에 연결된 k번째 게이트선(Gk)에는 사전 충전용 게이트 온 전압(Von)을 출력한 후 두 번째 게이트 구동 집적 회로(402)에 캐리(carry) 신호를 출력한다. 이때 두 번째 게이트 구동 집적 회로(402)는 (k-2)번째 게이트선(Gk-2)에 대한 블랙 데이터용 게이트 온 전압(Von)의 출력을 마친 상태이다.
이 시점(A)에서 신호 제어부(600)는 두 번째 게이트 구동 집적 회로(402)에 공급되는 출력 인에이블 신호(OE2)의 파형을 블랙 데이터용 파형(II)에서 정상 데이터용 파형(I)으로 바꾼다. 그러나 첫 번째 및 세 번째 게이트 구동 집적 회로(401, 403)에 공급되는 출력 인에이블 신호(OE3)의 파형은 그대로 유지한다. 따라서 첫 번째 게이트 구동 회로(401)에 대한 출력 인에이블 신호(OE1)와 두 번째 게이트 구동 회로(403)에 대한 출력 인에이블 신호(OE2)가 모두 정상 데이터용 파형(I)을 가진다.
이에 따라 두 번째 게이트 구동 집적 회로(402)는 자신의 첫 번째 출력 단자와 연결된 게이트선(Gk+1)과 (l-1)번째 출력 단자에 연결된 게이트선(Gl-1)에 동시에 정상 데이터용 게이트 온 전압(Von)을 출력하고, 이어 게이트선(Gk+2)과 게이트선(Gl)에도 정상 데이터용 게이트 온 전압(Von)을 출력한 후 캐리 신호를 세 번째 게이트 구동 집적 회로(403)에 제공한다. 이때, 첫 번째 게이트 구동 집적 회로(401)는 자신의 마지막 단자에 연결된 게이트선(Gk)에 본 충전을 위한 정상 데이터용 게이트 온 전압(Von)을 출력한 다음, 캐리 신호를 두 번째 게이트 구동 집적 회로(402)에 제공한다. 따라서 이 기간 동안에는 첫 번째 및 두 번째 게이트 구동 집적 회로(401-402)에 연결된 세 개의 게이트선이 정상 데이터용 게이트 온 전압(Von)을 인가 받는다. 한편, 세 번째 게이트 구동 집적 회로(403) 역시 자신의 마지막 단자에 연결된 게이트선(Gn)에 본 충전용 게이트 온 전압(Von)을 출력하고 주사를 마친다.
이때 신호 제어부(600)는 수직 동기 시작 신호(STV)에 블랙 데이터용 펄스(P2)를 다시 싣는 한편, 첫 번째 게이트 구동 집적 회로(401)에 인가되는 출력 인에이블 신호(OE1)의 파형을 정상 데이터용 파형(I)에서 블랙 데이터용 파형(II)으로 반전한다(B 시점).
수직 동기 시작 신호(STV)의 블랙 데이터용 펄스(P2)를 받은 첫 번째 게이트 구동 집적 회로(401)와 캐리 신호를 받은 세 번째 구동 집적 회로(403)는 블랙 데이터용 게이트 온 전압(Von)의 주사를 시작하고, 두 번째 캐리 신호를 받은 두 번째 게이트 구동 집적 회로(402)는 두 개의 게이트선씩 짝을 지어 동시에 정상 데이터용 게이트 온 전압(Von)을 출력한다.
이와 같은 과정을 통하여 사전 충전(pre-charging), 본 충전(main charging) 및 임펄시브 충전(impulsive charging)의 세 가지 충전이 원활하게 이루어진다.
이와 같이, 신호 제어부(600)는 각 게이트 구동 집적 회로(401-401)에 인가되는 출력 인에이블 신호(OE1-OE3)를 사전 충전용 게이트 온 전압(Von)의 인가 시점에 따라 변경한다. 즉, 사전 충전용 게이트 온 전압(Von)의 주사가 하나의 게이트 구동 집적 회로(401-403)에서 다음 게이트 구동 집적 회로(401-403)로 넘어갈 때 사전 충전용 게이트 온 전압(Von)의 주사를 넘겨 받는 게이트 구동 집적 회로(401-403)에 인가되고 있는 출력 인에이블 신호(OE1-OE3)의 파형을 정상 데이터용 파형(I)으로 변경한다. 이렇게 함으로써, 모든 화소의 사전 충전이 정상적으로 이루어지도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 액정 표시 장치의 특성에 따라 블랙 데이터 전압(B) 대신 화이트 데이터 전압을 화소에 충전하는 형태의 임펄시브 구동을 실시할 수도 있다.
또한, 한 프레임 내에서 수직 동기 시작 신호의 사전 충전용 펄스가 2회 이상 생성될 수 있으며, 임펄시브용 펄스의 생성 회수가 1회 또는 3회 이상일 수도 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.
이와 같이, 임펄시브 충전과 사전 충전을 병행할 때, 사전 충전용 게이트 온 전압의 주사를 시작하는 게이트 구동 집적 회로에 인가되는 출력 인에이블 신호를 정상 데이터용 파형으로 만들어 줌으로써 사전 충전이 원활히 이루어질 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따라 인가되는 데이터 신호와 출력 인에이블 신호, 수직 동기 시작 신호 및 각 게이트 신호에 대한 파형도이다.

Claims (17)

  1. 게이트 온 전압을 전달하는 복수의 게이트선 집합,
    정상 데이터 전압과 임펄시브 데이터 전압을 번갈아 전달하는 복수의 데이터선,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 상기 게이트 온 전압에 의하여 도통되어 상기 데이터 전압을 전달하는 스위칭 소자를 포함하며 행렬의 형태로 배열되어 있는 복수의 화소,
    상기 각 게이트선 집합에 연결되어 상기 게이트 온 전압을 차례로 인가하는 복수의 게이트 구동 회로,
    상기 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부, 그리고
    상기 게이트 구동부 및 상기 데이터 구동부를 제어하는 신호 제어부
    를 포함하고,
    상기 화소는 상기 정상 데이터 전압을 적어도 두 번, 상기 임펄시브 데이터 전압을 적어도 한 번 인가받으며,
    상기 정상 데이터 전압의 인가는 상기 게이트선을 따라 끊어짐 없이 차례로 진행되는
    임펄시브 구동 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 신호 제어부는 상기 게이트 온 전압의 지속 시간을 한정하는 복수의 출력 인에이블 신호를 상기 게이트 구동 집적 회로에 각각 인가하는 임펄시브 구동 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 출력 인에이블 신호는 각각 상기 임펄시브 데이터 전압을 차단하기 위한 제1 파형과 상기 정상 데이터 전압을 차단하기 위한 제2 파형을 가지는 임펄시브 구동 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 출력 인에이블 신호 중 두 개는 소정 기간 동안 동시에 제1 파형을 가지는 임펄시브 구동 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 동시에 제1 파형을 가지는 상기 두 개의 출력 인에이블 신호는 인접한 게이트 구동 회로에 인가되는 임펄시브 구동 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 소정 기간 동안 적어도 세 개의 게이트선에 연결된 화소들이 동시에 상기 정상 데이터 전압을 인가 받는 임펄시브 구동 액정 표시 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 게이트 구동 회로의 수효는 셋 이상이며 상기 소정 기간을 제외한 나머지 기간에는 적어도 두 개의 게이트 구동 회로에 인가되는 출력 인에이블 신호가 상기 제2 파형을 가지는 임펄시브 구동 액정 표시 장치.
  8. 제5항에서,
    상기 정상 데이터 전압은 차인접 화소행에 인가되는 임펄시브 구동 액정 표시 장치.
  9. 제7항에서,
    상기 정상 데이터 전압은 도트 반전 또는 라인 반전되는 임펄시브 구동 액정 표시 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에서,
    상기 신호 제어부는 상기 게이트 온 전압의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호를 상기 게이트 구동 회로 중 하나에 인가하고,
    상기 수직 동기 시작 신호는 상기 정상 데이터 전압의 인가를 위한 정상 데이터용 펄스와 상기 임펄시브 데이터 전압의 인가를 위한 임펄시브 데이터용 펄스를 포함하는 임펄시브 구동 액정 표시 장치.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에서,
    상기 임펄시브 데이터 전압은 블랙 데이터 전압인 임펄시브 구동 액정 표시 장치.
  12. 게이트 온 전압을 전달하는 복수의 게이트선 집합,
    정상 데이터 전압과 임펄시브 데이터 전압을 번갈아 전달하는 복수의 데이터선,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 상기 게이트 온 전압에 의하여 도통되어 상기 데이터 전압을 전달하는 스위칭 소자를 포함하며 행렬의 형태로 배열되어 있는 복수의 화소,
    상기 각 게이트선 집합에 연결되어 상기 게이트 온 전압을 차례로 인가하는 복수의 게이트 구동 회로, 그리고
    상기 데이터 전압을 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부
    를 포함하고,
    상기 화소는 다른 화소의 정상 데이터 전압, 자신의 정상 데이터 전압 및 상기 임펄시브 데이터 전압을 적어도 한 번씩 인가 받으며,
    상기 화소 중 서로 다른 게이트 구동 회로에 상기 게이트선을 통하여 연결된 적어도 두 개의 화소가 소정 기간 동안 동시에 상기 정상 데이터 전압을 인가 받는
    임펄시브 구동 액정 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 적어도 두 개의 화소는 자신의 정상 데이터 전압을 인가 받는 제1 화소와 상기 제1 화소의 정상 데이터 전압을 인가 받는 제2 화소를 포함하는 임펄시브 구동 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 적어도 두 개의 화소는 상기 제2 화소와 동일한 게이트 구동 회로에 연결되어 있으며 상기 제1 화소의 정상 데이터 전압을 인가 받는 제3 화소를 더 포함하는 임펄시브 구동 액정 표시 장치.
  15. 제13항에서,
    상기 제1 화소와 상기 제2 화소는 차인접 게이트선에 연결되어 있는 임펄시브 구동 액정 표시 장치.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에서,
    상기 소정 기간을 제외한 나머지 기간에는 서로 다른 게이트선을 통하여 동일한 게이트 구동 회로에 연결되어 있는 두 개의 화소가 동시에 상기 정상 데이터 전압을 인가 받거나 적어도 하나의 화소가 상기 임펄시브 데이터 전압을 인가 받는 임펄시브 구동 액정 표시 장치.
  17. 복수의 게이트선과 복수의 데이터선에 연결된 스위칭 소자를 포함하며 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치를 상기 게이트선에 상기 스위칭 소자를 도통시키기 위한 게이트 온 전압을 인가하는 복수의 게이트 구동 회로를 이용하여 임펄시브 구동하는 액정 표시 장치의 임펄시브 구동 방법으로서,
    상기 데이터선에 정상 데이터 전압과 임펄시브 데이터 전압을 번갈아 인가하는 단계,
    상기 게이트 온 전압을 상기 게이트선 중 적어도 두 개씩 짝을 지어 차례로 인가하여 이에 연결된 화소에 상기 정상 데이터 전압을 인가하는 단계, 그리고
    상기 게이트 온 전압을 상기 게이트선 중 적어도 하나에 인가하여 이에 연결된 화소에 상기 임펄시브 데이터 전압을 인가하는 단계
    를 포함하며,
    상기 게이트 구동 회로 중 두 개가 각각 상기 게이트 온 전압을 소정 시간 동안 동시에 상기 게이트선 하나씩에 인가하여 이에 연결된 화소에 상기 정상 데이터 전압을 인가하는
    액정 표시 장치의 임펄시브 구동 방법.
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