KR20070016356A - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 소비 전력을 줄일 수 있는 표시 장치에 관한 것이다.
이 표시 장치는, 행렬 형태로 배치된 복수의 화소, 상기 화소에 연결되어 있는 데이터선, 외부로부터의 영상 데이터를 처리하고 복수의 제어 신호를 생성하는 신호 제어부, 복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 그리고 상기 계조 전압 중 상기 신호 제어부로부터의 영상 데이터에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 영상 데이터는 제1 상태 또는 제2 상태를 갖는 제1 내지 제3 데이터를 포함하고, 상기 신호 제어부는 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터가 입력된 경우에는 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터를 상기 제1 상태로 출력한다.
이러한 방식으로, 한 행의 영상 데이터가 전부 화이트 데이터 또는 전부 블랙 데이터인 경우에는 하이값으로 출력하여 소비 전력을 줄인다.
표시장치, 전력, 점대점, 전류구동, 신호제어부, 데이터구동부

Description

표시 장치 {DISPLAY DEVICE}
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명함으로써 본 발명을 분명하게 하고자 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일반적인 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 타이밍도이다.
<도면 부호에 대한 설명>
3: 액정층 100: 하부 표시판
191: 화소 전극 200: 상부 표시판
230: 색 필터 270: 공통 전극
300: 액정 표시판 조립체 400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부 511-516: 데이터 구동 집적 회로
600: 신호 제어부 800: 계조 전압 생성부
DIO: 디지털 입출력 신호 R,G,B: 입력 영상 데이터
MCLK: 메인 클록 Hsync: 수평 동기 신호
Vsync: 수직 동기 신호 CONT1: 게이트 제어 신호
CONT2: 데이터 제어 신호 DAT: 디지털 영상 신호
Clc: 액정 축전기 Cst: 유지 축전기
Q: 스위칭 소자
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 소비 전력을 줄일 수 있는 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 무겁고 큰 음극선관(cathode ray tube, CRT)을 대신하여 유기 전계 발광 표시 장치(organic electroluminescence display, OLED), 플라스마 표시 장치(plasma display panel, PDP), 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)와 같은 평판 표시 장치가 활발히 개발 중이다.
PDP는 기체 방전에 의하여 발생하는 플라스마를 이용하여 문자나 영상을 표시하는 장치이며, 유기 EL 표시 장치는 특정 유기물 또는 고분자들의 전계 발광을 이용하여 문자 또는 영상을 표시한다. 액정 표시 장치는 두 표시판의 사이에 들어 있는 액정층에 전기장을 인가하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다.
이러한 평판 표시 장치 중에서 예를 들어 액정 표시 장치와 유기 발광 표시 장치는 스위칭 소자를 포함하는 화소와 표시 신호선이 구비된 표시판, 그리고 표시 신호선 중 게이트선에 게이트 신호를 내보내어 화소의 스위칭 소자를 턴온/오프시키는 게이트 구동부, 복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 계조 전압 중 영상 데이터에 해당하는 전압을 데이터 전압으로 선택하여 표시 신호선 중 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부, 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부를 포함한다.
최근에는 신호 제어부로부터 데이터 구동부에 데이터를 전달하는 방식으로서 전압 구동이 아닌 전류 구동 방식이 이용되고 있다. 이러한 전류 구동 방식은 로우값에 해당하는 데이터를 전달하기 위하여 3I에 해당하는 전류를 흐르게 하고, 하이값에 해당하는 데이터를 전달하기 위하여 로우값에 1/3인 I에 해당하는 전류를 흐르게 하여 "0"과 "1"에 해당하는 논리값을 전달함으로써 원하는 정보를 화면에 표시한다.
이와 더불어 일명 와이즈 버스(wise bus)라 불리는 점대점 연결 인터페이스(point to point cascading interface)를 도입하여 소비 전력 감소에 기여하고 있 다.
하지만, 노트북과 같은 포터블 표시 장치에서는 소비 전력을 더욱 줄일 필요가 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소비 전력을 더욱 줄일 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따라, 행렬 형태로 배치된 복수의 화소를 포함하는 표시 장치는, 상기 화소에 연결되어 있는 데이터선, 외부로부터의 영상 데이터를 처리하고 복수의 제어 신호를 생성하는 신호 제어부, 복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 그리고 상기 계조 전압 중 상기 신호 제어부로부터의 영상 데이터에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 영상 데이터는 제1 상태 또는 제2 상태를 갖는 제1 내지 제3 데이터를 포함하며, 상기 신호 제어부는 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터가 입력된 경우에는 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터를 상기 제1 상태로 출력한다.
이 때, 상기 신호 제어부는 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 구분하기 위한 식별 신호를 더 출력할 수 있으며, 상기 데이터 구동부는 상기 식별 신호에 따라 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터를 처리할 수 있다.
또한, 상기 제1 데이터는 전부 화이트 데이터(full white data)이고, 상기 제2 데이터는 전부 블랙 데이터(full black data)일 수 있다.
또한, 상기 표시 장치는 상기 인접한 두 데이터선 사이에 연결되어 있는 스위칭 소자를 더 포함하고, 상기 신호 제어부는 상기 스위칭 소자를 제어하는 스위칭 제어 신호를 내보내고, 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터가 입력되는 경우에 상기 스위칭 제어 신호를 내보내지 않을 수 있다.
한편, 상기 데이터 구동부는 복수의 데이터 구동 집적 회로를 포함하고, 상기 신호 제어부와 상기 데이터 구동 집적 회로는 점대점(point to point) 방식으로 연결되어 있을 수 있다.
또한, 상기 데이터 구동 집적 회로는 상기 신호 제어부를 중심으로 좌우에 대칭 구조로 위치할 수 있다.
또한, 상기 신호 제어부는 상기 영상 데이터를 화소행 단위로 처리할 수 있으며, 상기 신호 제어부와 상기 데이터 구동부는 전류 구동 방식을 이용하여 통신할 수 있다. 여기서, 상기 제1 상태일 때가 상기 제2 상태보다 적은 전류가 흐를 수 있다.
상기 제3 데이터는 상기 화이트 데이터와 상기 블랙 데이터의 중간 계조를 가질 수 있다.
상기 신호 제어부는 상기 제1 내지 제3 데이터의 극성을 결정하는 극성 신호를 더 출력하며, 상기 식별 신호는 상기 극성 신호가 출력되는 시간과 일부 중첩하는 시간에 출력될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 행렬 형태로 배치된 복수의 화소를 포함하는 표시 장치는, 상기 화소에 연결되어 있는 데이터선, 외부로부터의 영상 데이터를 화소행 단위로 처리하고 복수의 제어 신호를 생성하는 신호 제어부, 복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 그리고 상기 계조 전압 중 상기 신호 제어부로부터의 영상 데이터에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 영상 데이터는 제1 내지 제3 데이터를 포함하고, 상기 신호 제어부는 상기 제1 내지 제3 데이터의 극성을 결정하는 극성 신호를 출력하며, 상기 영상 데이터가 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터인 경우, 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터의 극성은 이전 화소행 데이터의 극성과 동일하다.
이 때, 상기 제1 데이터는 전부 화이트 데이터이고, 상기 제2 데이터는 전부 블랙 데이터일 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 인접한 두 데이터선 사이에 연결되어 있는 스위칭 소자를 더 포함하고, 상기 신호 제어부는 상기 스위칭 소자를 제어하는 스위칭 제어 신호를 내보내고, 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터가 입력되는 경우에 상기 스위칭 제어 신호를 내보내지 않을 수 있다.
한편, 상기 데이터 구동부는 복수의 데이터 구동 집적 회로를 포함하고, 상기 신호 제어부와 상기 데이터 구동 집적 회로는 점대점 방식으로 연결되어 있을 수 있다.
또한, 상기 데이터 구동 집적 회로는 상기 신호 제어부를 중심으로 좌우에 대칭 구조로 위치할 수 있다.
한편, 상기 신호 제어부와 상기 데이터 구동부는 전류 구동 방식을 이용하여 통신할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 행렬 형태로 배치된 복수의 화소를 포함하는 표시 장치는, 외부로부터의 영상 데이터를 화소행 단위로 처리하고 복수의 제어 신호를 생성하는 신호 제어부, 복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 그리고 클록 동기화 회로를 포함하며 상기 계조 전압 중 상기 신호 제어부로부터의 영상 데이터에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부를 포함하고,
상기 신호 제어부는 상기 클록 동기화 회로의 동작을 제어하는 동작 제어 신호를 내보내며, 상기 신호 제어부는 상기 데이터 구동부의 속도가 소정 주파수 이하일 경우에는 상기 클록 동기화 회로의 동작을 멈추게 하는 상기 동작 제어 신호를 내보내고, 상기 소정 주파수는 100MHz일 수 있다.
이러한 동작 제어 신호는 상기 영상 데이터 다음에 출력될 수 있다.
한편, 상기 데이터 구동부는 복수의 데이터 구동 집적 회로를 포함하고, 상기 신호 제어부와 상기 데이터 구동 집적 회로는 점대점 방식으로 연결되어 있을 수 있고, 상기 데이터 구동 집적 회로는 상기 신호 제어부를 중심으로 좌우에 대칭 구조로 위치할 수 있다.
또한, 상기 신호 제어부와 상기 데이터 구동부는 전류 구동 방식을 이용하여 통신할 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기 술 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.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 상세하게 설명하여, 액정 표시 장치를 한 예로 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 회로도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이와 연결된 게이트 구동부(400) 및 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 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포 함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, , n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2, , m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi Dj)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 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)와 연결되어 있다.
액정 축전기(Clc)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)와 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(191, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.
액정 축전기(Clc)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Cst)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(Cst)는 화소 전극(191)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 화소 전극(191)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 표시판 조립체(300)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.
다시 도 1 및 도 3을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(550) 위에 장착되어 있으며, 화소(PX)의 투과율과 관련된 두 벌의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 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)과 연결되어 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 있으며, 배선(810)을 통하여 계조 전압 생성부(800)로부터 계조 전압을 입력받고 이 계조 전압을 선택하여 이를 데이터 신호로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.
또한, 데이터 구동부(500)는 복수의 데이터 구동 집적 회로(511-516)를 포함하며, 각 데이터 구동 집적 회로(511-516)는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(540) 위에 장착되어 있고 신호 제어부(600)와 점대점 방식으로 연결되어 해당하는 영상 데이터(DAT1-DAT6)를 인가받는다. 데이터 구동 집적 회로(511-516)는 신호 제어부(600)를 기준으로 왼쪽에 세 개의 집적 회로(511-513)가 배치되어 있으며, 오른쪽에도 세 개의 집적 회로(514-516)가 배치되어 좌우 대칭 구조를 갖는다. 각 데이터 구동 집적 회로(511-516)는 신호선(561-566)을 통하여 신호 제어부(600)로부터 영상 데이터(DAT1-DAT6)를 각각 입력받으며, 왼쪽에 위치한 모든 데이터 구동 집적 회로(511-513)는 신호선(531-533)을 통하여 출력 신호(CLK, DIO, IREF)를 인가받고, 오른쪽에 위치한 모든 데이터 구동 집적 회로(514-516)는 신호선(534-536)을 통하여 출력 신호(CLK, DIO, IREF)를 인가받는다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 디지털 입출력 신호(DIO) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)를 데이터 구동 부(500)로 내보낸다.
이 때, 처리된 영상 신호(DAT)는 도 3에 도시한 바와 같이 영상 신호(DAT1-DAT6)로 나뉘어 신호 제어부(600)를 기준으로 왼쪽의 데이터 구동 집적 회로(511-513)와 오른쪽의 데이터 구동 집적 회로(514-516)에 각각 입력된다. 이 때, 각 영상 신호(DAT1-DAT6)는 앞서 설명한 점대점 방식으로 각 데이터 구동 집적 회로 (511-516)에 전달되므로 데이터(DAT1-DAT6)를 시프트시키기 위한 캐리 신호(carry signal)를 필요로 하지 않는다. 다시 말하면, 데이터 구동 집적 회로(513)에 먼저 데이터를 채운 뒤 다음 데이터 구동 집적 회로(512)에 데이터를 인가하는 것이 아니라, 처음부터 데이터 구동 집적 회로(511-516) 각각으로 입력되는 데이터(DAT1-DAT6)를 생성하여 내보낸다.
또한, 영상 신호(DAT1-DAT6)는 전류 신호로서, 데이터를 이루는 비트가 하이값을 갖는 경우에는 I가 흐르고 로우값을 갖는 경우에는 이의 3배인 3I가 흐른다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행[묶음]의 화소(PX)에 대한 영상 데이터의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 데이터 신호를 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 신호의 전압 극성"을 줄여 "데이터 신호의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 디지털 입출력 신호(DIO)에는 수평 동기 시작 신호(STH)와 로드 신호(LOAD)가 포함되어 있어, 신호 제어부(600)는 별도의 수평 동기 시작 신호(STH)와 로드 신호(LOAD)를 내보내지 않는다.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동 집적 회로(511-516)는 한 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT1-DAT6)를 각각 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT1-DAT6)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT1-DAT6)를 아날로그 데이터 신호로 변환한 다음, 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 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 신호가 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
화소(PX)에 인가된 데이터 신호의 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(Clc)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판 조립체(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소(PX)에 데이터 신호를 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 신호의 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 신호의 극성이 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 신호의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).
그러면 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치 및 그 구동 방법에 대하여 도 4 내지 도 8을 참고로 하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일반적인 동작을 설명하기 위한 타이밍도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 4에는 클록 신호(CLK), 디지털 입출력 신호(DIO) 및 전송선(D10-Dx2)이 도시되어 있다. 여기서, 'x'는 앞서 설명한 데이터 구동 집적 회로(511-516)의 수효를 나타내며, 도 3에 도시한 구조에서는 'x=6'이 될 수 있다.
전송선(D10-Dx2)은 세 개씩 한 묶음을 이루어 적색, 녹색 및 청색의 디지털 영상 데이터(DAT)를 전송하며, 예를 들어, 전송선(D10-D12) 중 첫 번째 전송선(D10)은 적색 영상 데이터를, 두 번째 전송선(D11)은 녹색 영상 데이터를, 그리고 세 번째 전송선(D12)은 청색 영상 데이터를 전송할 수 있다.
영상 데이터(DAT)가 전송되는 시간을 제외한 나머지 시간을 블랭크 구간(blank interval)(tb)이라 하며, 이 블랭크 구간(tb)에 영상 데이터(DAT)의 처리를 위한 여러 제어 신호가 삽입될 수 있다.
예를 들어, 블랭크 구간(tb)에 전하 공유 시간(charge sharing time)을 제어하는 전하 공유 제어 신호(CSP)가 삽입될 수 있다. 전하 공유는 알려진 바와 같이 인접한 두 데이터선 사이에 스위칭 소자를 연결하고 스위칭 소자를 턴온시켜 인접한 두 데이터선이 전하를 나누어 갖는 것으로서, 전하 공유 제어 신호(CSP)는 스위칭 소자의 턴온 시간을 조절하여 공유 시간을 제어한다. 또한, 공통 전압에 대하여 화소 전압의 극성을 결정하는 극성 신호(POL)가 삽입될 수 있다.
한편, 신호 제어부(600)는 한 행의 데이터가 전부 화이트(full white) 또는 전부 블랙(full black)인 경우에는 영상 데이터(DAT)를 전부 하이값으로 하여 데이터 구동부(500)로 내보내어 소비되는 전력을 줄인다. 대신, 극성 신호(POL)가 삽입되는 시간에 별도의 제어 신호를 삽입하여 입력되는 데이터가 전부 화이트인지 전부 블랙인지 나타내게 할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시한 것처럼 각 전송선 묶음의 세 번째 전송선(D12, Dx2)에 화이트 가능 신호(W_EN)를 삽입하면 그 데이터는 전부 화이트이고, 도 6에 나타낸 것처럼 블랙 가능 신호(B_EN)를 삽입하면 그 데이터는 전부 블랙이다. 이 때, 도 5 및 도 6에 나타낸 것처럼, 극성 신호(POL)가 삽입되는 시간은 약 2 클록이고, 전반 1클록 시간은 화이트 가능 신호(W_EN)에 할당하고 후반 1 클록 시간은 블랙 가능 신호(B_EN)에 할당할 수 있다. 물론, 이와 반대로 할당하는 것도 가능하다. 이와 더불어, 영상 데이터(DAT)가 전부 화이트 또는 전부 블랙인 경우에는 전하 공유 제어 신호(CSP)도 오프시켜 전하 공유시에 발생하는 데이터 전압의 흔들림을 방지함으로써 소비 전력을 감소를 극대화할 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
여기서, 어느 프레임에 대한 N번째 행의 영상 데이터를 도면 부호 'DN'으로 나타내었고, 그 행의 데이터에 대하여 원래 설정되어 있는 극성 데이터를 도면 부호 'Porg'로, 그 행의 데이터가 나타내는 극성 데이터는 'PN'으로, 그 이전 행의 데이터가 나타내는 극성 데이터는 'PN-1'으로 나타내었다.
여기서, 원래 설정되어 있는 극성 데이터(Porg)란 점 반전 또는 열 반전과 같은 반전을 위해 한 행의 데이터가 갖는 극성에 관한 정보를 말한다.
먼저, 신호 제어부(600)는 입력되는 데이터가 전부 화이트인지 전부 블랙인지 판별하며, 극성 데이터(Porg) 역시 별도로 입력된다(S701).
이어, 입력된 데이터가 화이트 또는 블랙인지에 따라(S702), 전부 화이트 또는 전부 블랙이면 현재의 극성 데이터(PN)를 이전 극성 데이터(PN-1)와 동일하게 유지하고(S703), 전부 화이트 또는 전부 블랙이 아니면(S704) 원래 주어진 극성 데이터(Porg)를 부여하여, 극성 신호(POL)를 출력한다(S705).
현재 데이터(DN)가 원래 설정된 극성 데이터(Porg)를 갖는지 여부는 전부 화이트 또는 전부 블랙이냐에 따라 결정된다. 즉, 현재 데이터(DN)가 전부 화이트 또는 전부 블랙인 경우에는 원래 설정된 극성 데이터(Porg)를 갖는 것이 아니라 이전과 동일한 극성으로 유지함으로써, 하이에서 로우 또는 로우에서 하이로 변화하는 극성 신호(POL)의 스윙(swing)을 최소화하여 소비 전력을 감소시킨다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 8을 보면, 클록 신호(CLK), 디지털 입출력 신호(DIO), 그리고 전송선(D10-Dx2)을 통해 전달되는 영상 데이터(DAT), 전하 공유 제어 신호(CSP), 극성 신호(POL)가 도시되어 있다. 또한, 각 전송선(D10-Dx2) 묶음의 두 번째 전송선(D11, Dx1)에는 파워 세이브 제어 신호(power save control signal)(PS)가 삽입되어 있다.
이 파워 세이브 제어 신호(PS)는 데이터 구동 집적 회로(511-516)의 DLL(delay locked loop)(도시하지 않음)의 동작을 제어한다. DLL는 알려진 바와 같이 100MHz 이상의 고속 동작에서 클록 동기화에 필수적인 회로로서, 그 이하의 속도에서 동작하는 경우에는 DLL가 없이도 데이터 구동 집적 회로(511-516)의 동작이 가능하다. 따라서, 데이터 구동 집적 회로(511-516)의 동작이 100MHz 이하인 경우에는 파워 세이브 제어 신호(PS)를 통하여 DLL의 동작을 멈추게 하여 소비 전력을 줄일 수 있다. 이러한 동작은 예를 들어, 파워 세이브 제어 신호(PS)가 하이인 경우에는 DLL를 동작시키고 로우인 경우에는 DLL의 동작을 멈추게 하여 전체적인 동작 주파수에 맞추어 표시 장치의 전력을 효율적으로 사용할 수 있다.
지금까지 영상 데이터(DAT)가 전부 화이트 또는 전부 블랙 데이터인 경우에 화이트 가능 신호(W_EN) 또는 블랙 가능 신호(B_EN)를 삽입하거나 이전의 극성 신호(POL)의 극성과 동일한 극성을 유지하거나, 동작 주파수가 일정 속도 이하인 경 우에는 DLL의 동작을 멈추게 하여 소비 전력을 줄이는 것에 관하여 설명하였다. 이러한 방식은 개별적으로 이루어질 수 있지만 모두 함께 이루어질 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 점대점 인터페이스 방식을 사용하므로, 각 데이터 구동 집적 회로(511-516) 별로 이러한 소비 전력 방식을 개별적으로 적용할 수 있다. 예를 들어, 데이터 구동 집적 회로(511, 516)에 인가되는 영상 데이터(DAT)가 전부 화이트인 경우에는 두 데이터 구동 집적 회로(511, 516)만을 개별적으로 제어할 수 있다.
앞서 설명한 것처럼, 한 행의 영상 데이터가 전부 화이트 또는 전부 블랙인 경우, 영상 데이터(DAT)를 하이값으로 전송하거나, 전하 공유 제어 신호(CSP)를 오프시키거나 이전 극성을 그대로 유지함으로써 소비 전력을 줄이고, 동작 속도가 일정 주파수 이하일 경우에는 DLL의 동작을 오프시킴으로써 소비 전력을 줄일 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.

Claims (24)

  1. 행렬 형태로 배치된 복수의 화소를 포함하는 표시 장치로서,
    상기 화소에 연결되어 있는 데이터선,
    외부로부터의 영상 데이터를 처리하고 복수의 제어 신호를 생성하는 신호 제어부,
    복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 그리고
    상기 계조 전압 중 상기 신호 제어부로부터의 영상 데이터에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부
    를 포함하고,
    상기 영상 데이터는 제1 상태 또는 제2 상태를 갖는 제1 내지 제3 데이터를 포함하고,
    상기 신호 제어부는 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터가 입력된 경우에는 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터를 상기 제1 상태로 출력하는
    표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 신호 제어부는 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 구분하기 위한 식별 신호를 더 출력하는 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 데이터 구동부는 상기 식별 신호에 따라 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터를 처리하는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 데이터는 전부 화이트 데이터(full white data)이고, 상기 제2 데이터는 전부 블랙 데이터(full black data)인 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 인접한 두 데이터선 사이에 연결되어 있는 스위칭 소자를 더 포함하고,
    상기 신호 제어부는 상기 스위칭 소자를 제어하는 스위칭 제어 신호를 내보내고, 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터가 입력되는 경우에 상기 스위칭 제어 신호를 내보내지 않는
    표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 데이터 구동부는 복수의 데이터 구동 집적 회로를 포함하고,
    상기 신호 제어부와 상기 데이터 구동 집적 회로는 점대점(point to point) 방식으로 연결되어 있는
    표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 데이터 구동 집적 회로는 상기 신호 제어부를 중심으로 좌우에 대칭 구조로 위치하는 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 신호 제어부는 상기 영상 데이터를 화소행 단위로 처리하는 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 신호 제어부와 상기 데이터 구동부는 전류 구동 방식을 이용하여 통신하는 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 상태일 때가 상기 제2 상태보다 적은 전류가 흐르는 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 신호 제어부는 상기 제1 내지 제3 데이터의 극성을 결정하는 극성 신호를 더 출력하며,
    상기 식별 신호는 상기 극성 신호가 출력되는 시간과 일부 중첩하는 시간에 출력되는
    표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 제3 데이터는 상기 화이트 데이터와 상기 블랙 데이터의 중간 계조를 갖는 데이터인 표시 장치.
  13. 행렬 형태로 배치된 복수의 화소를 포함하는 표시 장치로서,
    상기 화소에 연결되어 있는 데이터선,
    외부로부터의 영상 데이터를 화소행 단위로 처리하고 복수의 제어 신호를 생성하는 신호 제어부,
    복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 그리고
    상기 계조 전압 중 상기 신호 제어부로부터의 영상 데이터에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부
    를 포함하고,
    상기 영상 데이터는 제1 내지 제3 데이터를 포함하고,
    상기 신호 제어부는 상기 제1 내지 제3 데이터의 극성을 결정하는 극성 신호를 출력하며,
    상기 영상 데이터가 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터인 경우, 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터의 극성은 이전 화소행 데이터의 극성과 동일한
    표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 데이터는 전부 화이트 데이터이고, 상기 제2 데이터는 전부 블랙 데이터인 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 인접한 두 데이터선 사이에 연결되어 있는 스위칭 소자를 더 포함하고,
    상기 신호 제어부는 상기 스위칭 소자를 제어하는 스위칭 제어 신호를 내보내고, 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터가 입력되는 경우에 상기 스위칭 제어 신호를 내보내지 않는
    표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 데이터 구동부는 복수의 데이터 구동 집적 회로를 포함하고,
    상기 신호 제어부와 상기 데이터 구동 집적 회로는 점대점(point to point) 방식으로 연결되어 있는
    표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 데이터 구동 집적 회로는 상기 신호 제어부를 중심으로 좌우에 대칭 구 조로 위치하는 표시 장치.
  18. 제13항에서,
    상기 신호 제어부와 상기 데이터 구동부는 전류 구동 방식을 이용하여 통신하는 표시 장치.
  19. 행렬 형태로 배치된 복수의 화소를 포함하는 표시 장치로서,
    외부로부터의 영상 데이터를 화소행 단위로 처리하고 복수의 제어 신호를 생성하는 신호 제어부,
    복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 그리고
    클록 동기화 회로를 포함하며 상기 계조 전압 중 상기 신호 제어부로부터의 영상 데이터에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부
    를 포함하고,
    상기 신호 제어부는 상기 클록 동기화 회로의 동작을 제어하는 동작 제어 신호를 내보내며,
    상기 신호 제어부는 상기 데이터 구동부의 속도가 소정 주파수 이하일 경우에는 상기 클록 동기화 회로의 동작을 멈추게 하는 상기 동작 제어 신호를 내보내는
    표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 소정 주파수는 100MHz인 표시 장치.
  21. 제20항에서,
    상기 동작 제어 신호는 상기 영상 데이터 다음에 출력되는 표시 장치.
  22. 제21항에서,
    상기 데이터 구동부는 복수의 데이터 구동 집적 회로를 포함하고,
    상기 신호 제어부와 상기 데이터 구동 집적 회로는 점대점 방식으로 연결되어 있는
    표시 장치.
  23. 제22항에서,
    상기 데이터 구동 집적 회로는 상기 신호 제어부를 중심으로 좌우에 대칭 구조로 위치하는 표시 장치.
  24. 제19항에서,
    상기 신호 제어부와 상기 데이터 구동부는 전류 구동 방식을 이용하여 통신하는 표시 장치.
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