KR20090069252A - 과도제어 구동방법 및 회로와, 이의 이미지 디스플레이 시스템 - Google Patents

과도제어 구동방법 및 회로와, 이의 이미지 디스플레이 시스템 Download PDF

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KR20090069252A
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티피오 디스플레이스 코포레이션
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Abstract

본 발명은 제 1 전압레벨에서 제 2 전압레벨로 픽셀회로의 액정 커패시터를 구동하기 위한 과도제어 구동방법으로서, 상기 제 1 전압레벨에서 중간 전압레벨로 액정 커패시터를 구동하는 단계와, 상기 중간 전압레벨에서 상기 제 2 전압레벨로 상기 액정 커패시터를 구동하는 단계를 포함하는 픽셀 회로의 액정 커패시터를 구동하기 위한 과도제어 구동방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 과도제어 구동회로와 이에 대한 이미지 디스플레이 시스템을 제공한다.
과도제어 구동방법 및 회로, 이미지 디스플레이 시스템

Description

과도제어 구동방법 및 회로와, 이의 이미지 디스플레이 시스템{Transient Control Drive Method and Circuit, And Image Display System Thereof}
본 발명은 이미지 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 이미지 디스플레이 시스템의 과도제어 구동회로 및 방법에 관한 것이다.
이미지 디스플레이 시스템에서, 특히 활성 매트릭스 액정(LC) 디스플레이에서 픽셀의 스위칭 시간은 픽셀이 어드레스된 후 액정소자의 커패시턴스의 변화에 의해 영향받는 것이 알려져 있다.
통상적으로 흰 TN 액정 디스플레이의 경우, 다른 휘도상태들 간의 전환시 픽셀의 커패시턴스가 변한다. 즉, 액정소자가 밝은 상태에 있을 때 비교적 낮은 커패시턴스를 갖고 어두운 상태에 있을 때 비교적 높은 커패시턴스를 갖는다. 한 휘도상태에서 또 다른 휘도상태로 전환하는데 걸리는 시간인 액정소자의 응답시간은 일반적으로 픽셀의 충전시간보다 더 길며, 따라서, 픽셀이 어드레스된 후 커패시턴스에서 변화가 발생한다. 픽셀들을 어드레싱하는 사이의 주기, 즉, 홀딩 주기(holding period)에서, 픽셀 전압은 일반적으로 액정소자와 기억소자의 커패시턴스로 구성되는 픽셀 커패시턴스에 의해 유지된다. 액정층의 커패시턴스에서 변화로 인해 야기된 홀딩 주기동안 픽셀 커페시턴스 값에서의 어떤 변화로 인해 픽셀 전압이 변하게 된다.
도 12를 참조하면, 활성 매트릭스 LC 디스플레이에서 종래 픽셀(60)의 회로도가 도시되어 있다. 픽셀(60)은 상기 픽셀(60)의 휘도를 디스플레이 하기 위한 축적 커패시터(61)와 액정(LC) 커패시터(62)가 있으며, 상기 축적 커패시터(61)와 상기 액정(LC) 커패시터(62)의 커패시턴스는 픽셀(60)의 픽셀 커패시턴스를 이룬다. 컬럼 구동전압원(V1)이 픽셀(60)에 공급되고 픽셀(60)의 휘도를 결정하기 위한 그레이스케일(grayscale)의 정보를 전달한다. 픽셀(60)은 축적 커패시터(61)와 LC 커패시터(62)의 일측이 전압원(V1)의 출력 전압레벨까지 충전되게 스위치(63)를 온시키도록 제어신호(S1)을 가함으로써 어드레스되고, 여기서 VLC는 LC 커패시터(62)에 가해진 구동전압인 LC 커패시터(62)의 일측상의 전압레벨을 나타낸다. 또한, LC 커패시터(62)의 공통전압을 나타내는 전압원(V공통)도 LC 커패시터(62)의 VLC를 가지며 맞은 편의 또 다른 측면에 인가되고, 전압원(VCAP)이 축적 커패시터(61)의 VLC를 가지며 맞은 편 측면에 인가된다.
픽셀(60)이 더 밝은 상태에서 더 어두운 상태로 전환시, LC 커패시터(62)에 인가된 구동전압(VLC)의 크기는 도 13에 도시된 바와 같이 낮은 값에서 높은 값까지 변한다. 도 13을 참조하면, 도 12에 도시된 픽셀(60)의 어드레싱을 나타내고 있고, VIP는 픽셀(60)이 양의 전압으로 어드레스될 때 전압원(V1)의 출력 전압레벨을 나타 내며, V1N는 픽셀(60)이 음의 전압으로 어드레스될 때 전압원(V1)의 출력 전압레벨을 나타낸다. 공통전압(V공통)에 대한 구동전압( VLC)의 크기는 LC 커패시터(62)를 충전하고 픽셀(60)을 어두운 상태로 전환하기 위해 증가된다.
픽셀(60)이 더 높은 구동 전압레벨(VIP)로 어드레스된 후 제 1 홀딩주기 동안, LC 커패시터(62)는 상태를 전환하기 시작하며 상기 LC 커패시터(62)의 커패시턴스는 증가된다. 이는 상기 LC 커패시터(62)의 커패시턴스가 픽셀(60)이 어드레스되었을 때부터 증가하게 하고 그 결과 LC 커패시터(62) 양단의 전압강하 값이 떨어진다. 하기의 식을 참조하면
Figure 112008089253098-PAT00001
V강하는 LC 커패시터(62) 양단의 전압강하 값을 나타내고, CS는 축적 커패시터(61)의 커패시턴스를 나타내며, CLC는 LC 커패시터(62)의 커패시턴스의 순간 값을 나타내고, CLC *는 스위치(63)가 충전기간의 종료시에 꺼졌을 때 LC 커패시터(62)의 커패시턴스를 나타낸다.
픽셀(60)이 충전된 후 발생한 V강하에서의 변화는 휘도에서의 소정 변화에 반대되고 따라서 픽셀(60)은 이러한 제 1 어드레싱 주기동안 새로운 휘도상태로 일부만 바뀌게 된다. 픽셀(60)이 어드레스된 다음 픽셀 커패시턴스는 다시 필요로 하는 새로운 휘도상태에 해당하는 레벨로 변경된다. 전압원(V1)은 일반적으로 픽셀(60)이 어드레스되는 극성이 매번 바뀌고, 이 바뀐 전압은 도 13에 도시된 바와 같이 전압레벨(V1P)에 반대인 전압(V1N)으로 표현되어 있다. 제 2 홀딩주기 동안, 변경 크기가 전보다 더 작더라도 픽셀(60)의 휘도상태가 의도한 정상상태(steady state)에 더 가까이 이동함에 따라 LC 커패시터의 커패시턴스는 다시 증가된다. 다시 한번 이는 V강하 값이 떨어지게 한다.
LC 커패시터(62)의 전압레벨(VLC)에 대한 변경후 각각의 연속한 어드레싱 주기에서, 픽셀 휘도는 도 14에 나타낸 바와 같이 정상상태 값에 더 가까이 옮겨 가진다. 도 14를 참조하면, 전압레벨(VLC)과 픽셀 휘도 간의 관계가 도시되어 있다. LC 커패시터(62)의 응답시간이 1 어드레싱 주기 미만이더라도, 픽셀(60)이 변경 후 새로운 정상상태 휘도로 접근하는데 다수의 어드레싱 주기가 걸릴 수 있다. 픽셀(60)을 더 어두운 상태에서 더 밝은 상태로의 전환시 더 낮은 전압으로 어드레스되어야 하는 밝은 상태로 픽셀(60)을 전환시키기 위해 유사한 결과가 발생한다. 낮은 전압이 픽셀에 인가된 후 제 1 홀딩주기 동안 액정은 전환하기 시작하고 커패시턴스가 감소된다. 커패시턴스(CLC)가 감소함에 따라 픽셀(60)의 전압값(V강하)이 증가하고 이는 픽셀 휘도에서의 소정 변화에 반대되는 경향을 띈다.
요약하면, 종래 장치구성의 활성 매트릭스 구동상태 하에서, 픽셀이 제 1 휘도상태에서 제 2 휘도상태로 전환하는데 걸리는 시간은 액정의 응답시간이 상기 액정의 전압 의존적 커패시턴스의 효과로 인해 어드레싱 주기 미만이더라도 상당히 길어진다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 이미지 디스플레이 시스템, 특히 LC 디스플레이에서 픽셀들의 스위칭 행동을 향상시키기 위해 픽셀들에 대한 과도제어 구동방법 및 회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 컬럼 구동전압의 증가를 제한하고 상기 필요로 하는 컬럼구동 전압을 줄임으로써 픽셀의 소비전력 향상을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 전압레벨에서 제 2 전압레벨로 픽셀회로의 액정 커패시터를 구동하기 위한 과도제어 구동 방법으로서, 상기 제 1 전압레벨에서 중간 전압레벨로 액정 커패시터를 구동하는 단계와, 상기 중간 전압레벨에서 상기 제 2 전압레벨로 상기 액정 커패시터틀 구동하는 단계를 포함하는 과도제어 구동방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 전압레벨에서 제 2 전압레벨로 픽셀 회로의 액정 커패시터 구동을 위한 과도제어 구동회로로서, 액정 커패시터와, 상기 액정 커패시터에 전기연결된 축적 커패시터와, 상기 축적 커패시터를 제 3 전 압레벨로 구동되도록 제어하기 위한 스위치 장치를 구비하고, 상기 액정 커패시터는 상기 제 1 전압레벨에서 중간 전압레벨로, 그리고 상기 축적 커패시터와의 전하공유로 인해 상기 중간 전압레벨에서 상기 제 2 전압레벨까지 구동되는 액정 커패시터 구동을 위한 과도제어 구동회로를 또한 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 전압레벨에서 제 2 전압레벨로 픽셀 회로의 액정 커패시터 구동을 위한 과도제어 구동회로로서, 액정 커패시터와, 상기 액정 커패시터에 전기연결된 축적 커패시터와, 상기 축적 커패시터를 제 3 전압레벨로 구동되도록 제어하기 위한 스위치 장치를 구비하고, 상기 액정 커패시터는 상기 제 1 전압레벨에서 중간 전압레벨로, 그리고 상기 축적 커패시터와의 전하공유로 인해 상기 중간 전압레벨에서 상기 제 2 전압레벨까지 구동되는 액정 커패시터 구동을 위한 과도제어 구동회로를 각각 갖는 복수의 픽셀 회로들과, 상기 축적 커패시터를 제 3 전압레벨로 구동하기 위한 제 1 전압원과, 상기 액정 커패시터를 상기 제 1 전압레벨에서 상기 중간 전압레벨로 구동시키기 위한 제 2 전압원을 구비하는 이미지 디스플레이 시스템을 또한 제공한다.
상기 설명에 따르면, 본 발명은 2개 레벨로, 즉, 액정 소자 양단의 전압강하를 리셋하는 제 1 레벨과, 소정의 휘도상태를 이루기 위해 상기 액정 소자의 양단에 전압강하를 올리는 제 2 레벨로 상기 액정 커패시터를 구동하는 구동방식을 취한다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 과도제어 구동방법 및 회로와, 이에 대한 이미지 디스플레이 시스템의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 픽셀이 어드레스될 때 픽셀 전압이 액정 커패시턴스의 값에 의존하지 않도록 하는 방식으로 픽셀에 어드레스함으로써 얻어진 픽셀의 스위칭시의 지연을 없애고, 스위칭이나 동영상을 나타낼 때 디스플레이의 성능을 향상시키기 위해 상기 디스플레이의 동작상태에서의 변화에 응답하여 제어된 방식으로 픽셀의 스위칭 동작을 변경하는 이점이 있다.
둘째, 구동방식과 컬럼 전극전압의 제어를 조합함으로써 디스플레이의 소비전력 감소를 제공하는 이점이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예의 목적, 기술사상 및 이점은 첨부도면과 상세한 설명에 의해 쉽게 이해된다.
본 발명은 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 포함하는 첨부도면을 참조로 상세히 기술되어 있다. 그러나, 기술하기에 앞서, 당업자는 문맥에 기술된 본 발명을 변경하여 본 발명의 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 본 명세서에 나타낸 설명은 당업자에게는 전체 노출로 이해되어야 하며 이들 내용들은 본 발명을 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다.
본 발명은 복수의 픽셀을 갖는 이미지 디스플레이 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 신호처리 방안의 추가 비용과 복잡함 없이 픽셀의 스위칭 동작을 향상시키는 구동방식을 제안한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예의 픽셀(10)이 도시되어 있다. 픽 셀(10)에는 활성장치, 예컨대, 박막 트랜지스터를 나타내는 것으로 도시되어 있고 픽셀(10)을 어드레스하는데 사용되는 축적 커패시터(11)와, 액정(LC) 커패시터(12) 및 3개의 스위치(13,14,15)가 있다.
한 전압원(V1)은 스위치(13)를 통해 축적 커패시터(11)를 충전하도록 공급되고, 다른 한 전압원(V2)은 스위치(15)를 통해 LC 커패시터(12)를 충전하도록 공급되며, 스위치(14)는 전하 공유를 위해 상기 축적 커패시터(11)와 상기 액정(LC) 커패시터(12)를 연결하는데 사용되고, 스위치(13 및 15)는 한 제어신호(S1)로부터 제어되며, 스위치(14)는 한 제어신호(S2)로부터 제어된다. 도 1에서, VS는 축적 커패시터(11)의 또 다른 측면의 전압을 나타내고, VLC는 LC 커패시터(12)의 또 다른 측면상의 전압레벨을 나타낸다. 추가로, 전압원(V공통)은 LC 커패시터(12)의 맞은 편의 또 다른 측면에 인가되고, 전압원(VCAP)은 축적 커패시터(11)의 맞은 편 일측에 인가된다.
도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 바와 같은 픽셀(10)에서 어드레싱의 파형이 도시되어 있고, 여기서 V1P는 컬럼 구동전압원(V1)의 높은 전압레벨을 나타내며, V1N는 컬럼 구동전압원(V1)의 낮은 전압레벨을 나타내고, VP는 정상상태 구동조건하에서 양의 픽셀 전압레벨을 나타내며, VN은 정상상태 구동조건하에서 음의 픽셀 전압레벨을 나타낸다. 상기 실시예에서, 전압원(V2)은 전압원(VCOM)의 출력 전압레벨과 같은 전압레벨을 출력한다.
제어신호(S2)는 2개의 커패시터(11 및 12)를 분리시키기 위해 스위치(14)를 개방시키는 LOW로 작동하고, 따라서 제어신호(S1)가 HIGH로 가면, 전압레벨(VS)은 전압원(V1)의 출력 전압레벨로 충전된다. 커패시터(11 및 12)의 충전이 완료되면, 제어신호(S1)는 LOW로 복귀하고, 2개의 커패시터(11 및 12)는 2개의 전압원(V1 및 V2)과 분리되며, 그런 후 신호(S2)는 HIGH로 복귀하고, 2개의 커패시터(11 및 12)는 전하공유를 위해 함께 연결된다.
전하공유가 발생한 후 LC 커패시터(12) 양단에 있는 전압은 아래와 같은 식으로 표현될 수 있다:
Figure 112008089253098-PAT00002
여기서, CS는 축적 커패시터(11)의 커패시턴스 값을 나타내고, CLC는 LC 커패시터(12)의 커패시턴스의 순간값 또는 현재값을 나타내며, V강하는 축적 커패시터(11)와 전하 공유후 LC 커패시터(12) 양단의 전압값을 나타내며, 따라서 전하공유가 발생한 후 LC 커패시터(12) 양단의 전압을 나타낸다.
전압값(V강하)은 픽셀(10)이 어드레스되는 시간에 LC 커패시터(12)의 커패시턴스에 따르지 않는다. 이는 픽셀(10)이 어드레스될 때 LC 커패시터(12)가 방전되 기 때문에, 따라서 전하공유 동작후 픽셀(10)상에 있는 전하는 픽셀(10)이 어드레스될 때 LC 커패시터(12)의 커패시턴스의 값에 의존하지 않는다. LC 커패시터(12)의 응답시간이 어드레스 주기 미만인 경우 픽셀(10)은 인가된 구동레벨에서 전하의 1 어드레스 주기내에 적절한 휘도를 달성하게 된다.
따라서, 전하공유 동작후 전압값(V강하)은 픽셀(10)이 어드레스될 때 LC 커패시터(12)의 커패시턴스에 따르는 것이 아니라, 상기 LC 커패시터(12)의 스위칭 시간에 이점적인 영향을 갖는 LC 커패시터(12)의 커패시턴스의 순간값(CLC)에 따른다.
정상상태 조건 하에서, 픽셀(10)이 정상상태로서 의도한 휘도상태에 도달한 경우, 상기 LC 커패시터(12)가 겪는 구동 전압레벨(VLC)은 LC 커패시터(12)의 해당 정상상태 커패시턴스(CLCSS)에 따른다. 그러나, 픽셀(10)이 정상상태 조건에 도달하기 전에, LC 커패시터(12)는 상기 LC 커패시터(12)의 커패시턴스의 순간값(CLC)을 갖는 다른 전압레벨을 겪을 것이다.
픽셀(10)이 더 높은 휘도상태에서 더 낮은 휘도상태로 구동되는 경우, 순간값(CLC)은 초기에 정상상태 커패시턴스(CLCSS) 미만이 되고, 그런 후 상기 LC 커패시터(12)의 전압값(V강하)의 순간값(CLC)이 상기 정상상태 값보다 더 크게 된다. 전압값(V강하)의 증가는 상기 LC 커패시터(12)를 더 낮은 휘도상태로 보다 빠르게 구동하는 경향이 있으며 이에 따라 픽셀(10)의 스위칭 시간을 줄인다.
픽셀(10)이 더 낮은 휘도상태에서 더 높은 휘도상태로 구동되는 경우, 순간 값(CLC)은 초기에 정상상태 커패시턴스(CLCSS) 보다 크고, 그런 후 LC 커패시터(12)의 전압값(V강하)은 정상상태 값 미만이 된다. 전압값(V강하)의 감소는 상기 LC 커패시터(12)를 더 높은 휘도상태로 보다 빠르게 구동하는 경향이 있으며 이에 따라 픽셀(10)의 스위칭 시간을 줄인다. 따라서, LC 커패시터(12)의 전압값(V강하)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 전압레벨(VLC)로부터 정상상태를 오버슈트(overshoot) 또는 언더슈트(undershoot)하는 경향이 있다.
도 3은 픽셀(10)이 낮은 구동 전압레벨(VLC)에 해당하는 높은 휘도상태에서 높은 구동 전압레벨(VLC)를 갖는 낮은 휘도상태로 스위칭되는 LC 커패시터(12) 양단에 걸리는 전압강하의 오버슈트를 도시한 것이다. 픽셀(10)이 어드레스된 후, CLC의 순간값은 초기에 정상상태 값 미만이며, 전압레벨(VLC)은 초기에 정상상태 값(VP)을 오버슈트하고, 전압값(V강하)은 정상상태 값을 오버슈트한다. LC 커패시터(12)가 전압레벨(VLC)의 증가에 반응하여 커패시턴스(CLC)가 증가하면, LC 커패시터(12) 양단의 전압값(V강하)은 감소하여 정상상태 값을 향하는 경향이 있다.
도 4는 픽셀(10)이 높은 전압레벨(VLC)에 해당하는 낮은 휘도상태로부터 낮은 전압레벨(VLC)을 갖는 높은 휘도상태로 전환되는 LC 커패시터(12) 양단에 걸리는 전압강하의 언더슈트를 도시한 것이다. 픽셀(10)이 어드레스된 후, 커패시턴스(CLC) 의 순간값이 초기에 정상상태 값보다 크며, 전압레벨(VLC)은 초기에 정상상태 값(VP)을 언더슈트하고, 전압값(V강하)은 정상상태 값을 언더슈트한다. LC 커패시터(12)가 전압레벨(VLC)의 감소에 반응하여 커패시턴스(CLC)가 감소하면, LC 커패시터(12) 양단의 전압값(V강하)은 증가하여 정상상태 값을 향하는 경향이 있다.
상기 실시예에 따르면, 전압원(V2)은 LC 커패시터(12)의 일측에 인가된 전압레벨, 일반적으로 공통전극 전압원(V공통)의 출력 전압레벨에 가깝거나 같아서, LC 커패시터(12)의 커패시턴스(CLC)는 픽셀(10)이 어드레스될 때 크거나 완전히 방전된다. 따라서, 커패시턴스(CLC) 양단의 전압값(V강하)은 픽셀(10)이 어드레스될 때 LC 커패시터(12)의 커패시턴스에 무관하게 커질 수 있다. 더욱이, 전압레벨(VLC)이 LC 커패시터(12)에 대해 발생되는 방식은 LC 커패시터(12)가 전환될 때 상기 전압레벨(VLC)이 정상상태 값을 오버슈트 또는 언더슈트할 것임을 의미하며, 이는 LC 커패시터(12)가 상태를 변경하는 속도를 높이게 하는 경향이 있다.
본 발명의 일실시예에서, 전압원(V2)이 전압원(V공통)의 출력 전압레벨에 가깝거나 같도록 더 이상 구속되지 않으며, LC 커패시터(12) 양단에 발생된 전압원(V강하)에 대한 수식은 다음과 같이 표시되게 변형된다:
Figure 112008089253098-PAT00003
여기서, CLC *는 픽셀(10)이 어드레스될 때 LC 커패시터(12)의 커패시턴스를 나타내고, 따라서 전압레벨(VLC)은 전압원(V2)의 출력 전압레벨로 변경된다.
전압(V강하)에 대한 상기 식에서 첫번째 항은 LC 커패시터(12)가 픽셀(10)에 응답하는 소정의 충분한 시간이 한 어드레스 주기내에 의도한 상태를 달성하는 상술한 스위칭 행동이다. 상기 식에서 두번째 항은 전압원(V2)의 출력 전압레벨을 변경함으로써 전압(V강하)의 변경을 제공한다.
전압원(V2)의 출력 전압레벨과 V공통의 뺄셈(V2-V공통)이 전압원(V1)의 출력 전압레벨과 V공통의 뺄셈(V1-V공통)과 같은 극성을 갖는 경우, 픽셀(10)은 오버댐핑(over-damped)되는 응답을 갖는 상태로 전환되고, 픽셀(10)이 새로운 상태로 이동하는데 2 이상의 어드레싱 주기들이 요구된다. (V2-V공통)가 (V1-V공통)과 반대 극성인 경우, 픽셀(10)은 언더댐핑(under-damped)되는 응답을 갖는 상태로 전환되고, 픽셀(10)은 초기에 의도한 상태를 오버슈트하고 다시 정상상태 조건에 도달하기 위해 2 이상의 어드레스 주기가 걸린다.
도 5를 참조하면, 전압원(V2)의 다른 출력 전압레벨을 갖는 낮은 휘도 상태 와 높은 휘도상태 사이의 전이가 도시되어 있다. (V2-V공통)가 (V1-V공통)과 같은 극성인 경우, 픽셀(10)은 오버댐핑되는 응답을 갖는 상태로 전환되고, 픽셀(10)이 새로운 상태로 이동하는데 2 이상의 어드레스 주기가 걸린다. (V2-V공통)가 (V1-V공통)과 반대 극성인 경우, 픽셀(10)은 언더댐핑되는 응답을 갖는 상태로 전환되고, 픽셀(10)이 초기에 의도한 상태를 오버슈트하고 다시 정상상태 조건에 접근하기 위해 2 이상의 어드레스 주기가 걸린다.
LC 커패시터(12)의 응답시간이 픽셀(10)의 어드레스 주기보다 더 긴 경우, LC 커패시터(12)의 응답시간은 픽셀(10)의 전체 스위칭 동작을 결정하는데 지배적인 경향을 갖게 된다. 그러나, 언더댐핑 응답을 생성하는 전압원(V2)의 출력 레벨을 선택함으로써 LC 커패시터(12)의 스위칭 시간을 줄이는데 도움이 될 수 있다.
(V1-V공통)에 대한 (V2-V공통)의 극성은 상술한 바와 같이 스위칭 동작의 특성을 결정한다. (V2-V공통)의 크기는 픽셀(10)의 스위칭 특성이 언더댐핑 또는 오버댐핑되는 정도를 결정한다. (V2-V공통)의 크기는 소정의 과도동작이 되는 소정 값으로 기설정될 수 있다. 대안으로, (V2-V공통)의 크기는 온도 또는 비디오 컨텐츠와 같은 LCD 시스템의 동작상태에 따라 변할 수 있다. 전압원(V2)의 출력 레벨은 픽셀(10)이 구동되는 그레이 스케일에 따라 형성될 수 있으므로, 양 전압(V1 및 V2)은 비디오 정보에 따르고, 이는 휘도에 있어 초기 및 최종 그레이 전이 레벨에 따른 픽셀(10) 의 스위칭 동작의 의존성을 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 어드레싱 주기의 시작시에 충전된 픽셀(10)의 상태에 대한 어드레스 주기의 종료시 픽셀 휘도의 의존성을 상당히 줄이거나 제거한다. 이는 LC 커패시터(12)의 응답시간이 어드레싱 주기 미만인 경우, 픽셀(10)은 구동전압의 크기 변경에 잇따라 한 어드레스 주기내에 적절한 휘도상태를 달성하는 것을 의미한다. LC 커패시터(12)는 비디오 정보를 나타내는 전압원(V1)과 직접적으로 변하지 않는다. 픽셀(10)이 어드레스될 때, LC 커패시터(12) 양단의 전압(V강하)은 0에 가깝거나 0으로 설정되고 축적 커패시터(11)는 비디오 정보의 휘도값을 나타내는 전압원(V1)의 출력레벨로 변한다. 그런 후 상기 비디오 정보는 축적 커패시터(11)와 LC 커패시터(12) 사이에 전하를 재분포함으로써 LC 커패시터(12)로 전달된다.
전압레벨(VLC)에 있어 임의의 변화에 응답한 후 픽셀(10)상의 전압원(V1)과 픽셀(10)의 최종 휘도상태는 픽셀(10)이 충전될 때 LC 커패시터(12)의 커패시턴스에 무관해진다. 본 발명의 실시예에서 전압값(V강하)가 방전되는 시간은 일반적으로 LC 커패시터(12)의 응답시간에 비해 짧으므로, 이 시간동안 픽셀(10)의 휘도 또는 휘도상태에 거의 또는 전혀 변하지 않게 된다.
본 발명의 일실시예에서, 한 픽셀(20)의 또 다른 제어회로가 도 6에 도시되어 있다. 픽셀(20)은 하나의 축적 커패시터(21), 하나의 LC 커패시터(22), 및 단 2 개의 스위치(23 및 24)를 포함하며, 2개의 전압원(V1 및 V2)은 도 7에 도시된 바와 같이 한 전압원(VC)으로서 시간 연속적으로 픽셀(20)의 컬럼 연결부에 인가된다. LC 커패시터(12) 양단의 전압(V강하)의 수식은 도 1에 도시된 실시예에서와 동일하다.
게다가, 본 발명의 또 다른 일실시예에서, 픽셀(30)의 제어회로가 도 8에 도시되어 있다. 픽셀(30)은 하나의 축적 커패시터(31), 하나의 LC 커패시터(32), 및 3개의 스위치(33,34,35)를 포함하며, 상기 축적 커패시터(31)의 일측에 전압레벨(VS)을 변경함으로써 비디오 정보가 LC 커패시터(32)에 결합된다. 전압레벨(VS)이 전압원(V1)의 출력 전압레벨에서 전압원(VCAP)의 출력 전압레벨로 스위치될 때 축적 커패시터(31)와 LC 커패시터(32) 사이에 전하 재분포가 발생한다. LC 커패시터(32) 양단의 전압값(V강하)은 하기의 수학식으로 표현될 수 있다:
Figure 112008089253098-PAT00004
여기서, 전압원(V2 및 VCAP)의 출력 전압레벨이 전압원(V공통)의 출력 전압레벨과 같은 경우, 이 수식은 첫번째 항이 반대 부호를 갖는 것을 제외하고 도 1의 픽셀(10)의 수식과 같아진다.
상술한 바와 같이, 몇몇 실시예에서, LC 커패시터(32) 양단의 전압값은 픽셀이 어드레스될 때 방전되지 않는다. 픽셀은 대신 축적 커패시터를 통해 픽셀에 전 해진 비디오 정보의 교번하는 극성과 동기로 극성이 교번하는 전압에 따라 충전된다. 이 전압의 극성은 픽셀이 오버댐핑 스위칭 응답을 갖는 경우 픽셀 축적 커패시터를 통해 액정 커패시터에 인가된 극성과 같을 수 있거나, 픽셀이 언더댐핑된 스위칭 응답을 갖는 경우 축적 커패시터를 통해 액정에 인가된 극성과 반대 극성을 가질 수 있다. 픽셀의 스위칭 동작을 제어하고 이미지 디스플레이 시스템의 인식되는 성능을 향상시키도록 어드레스 주기동안 LC 커패시터에 인가된 전압을 변경하는 것이 또한 제안되어 있다. 컬럼 구동전압레벨은 LC 커패시터에 인가된 전압원이 또한 비디오 정보를 포함하도록 픽셀의 의도된 휘도 레벨로 변할 수 있다.
본 발명의 전하공유의 결과, 휘도상태를 설정하기 위해 종래 픽셀 제어회로에서의 컬럼 구동전압레벨보다 더 큰 컬럼 구동 전압레벨이 요구된다. 예컨대 LC 커패시터(22)에 인가된 전압레벨(VLC)이 컬럼 구동전압원(V1)의 출력 전압레벨 미만인 도 6의 픽셀(20)을 택하면, 이에 따라 픽셀(20)의 전압원(V1)의 필요로 하는 출력 전압레벨은 종래 픽셀보다 더 크다.
본 발명의 실시예에서, 컬럼 구동전압원(V1)의 출력 전압레벨은 추가 소비전력을 방지하도록 제한된다. 도 9를 참조하면, 도 6에 도시된 바와 같은 픽셀(20)의 컬럼 구동 전압레벨을 도시하고 있으며, 전압레벨(V최대1 및 V최소1)은 전압원(V1)의 출력 전압레벨의 본래 한계를 나타내고, 전압레벨(V최대2 및 V최소2)은 전압원(V1)의 출력 전압레벨의 감소된 한계를 나타낸다.
실시예에서, 전압원(V2)이 최대 구동 전압레벨을 위해 픽셀(20)에 추가 전압을 제공하는데 사용되는 경우, 전압원(V1)의 출력 전압레벨의 전압 범위가 제한될 수 있다. 전압원(V2)의 출력 전압레벨이 전에 비디오 데이터 범위에 걸쳐 전압원(V공통)의 출력 전압레벨에 국한되지 않는 경우, 전압원(V1)의 출력 전압레벨의 범위는 전압레벨(V최대2 및 V최소2)로 감소될 수 있다.
양의 구동주기에서, 비디오 데이터가 증가함에 따라, 전압원(V1)의 출력 전압레벨은 임계값으로 표시된 비디오 데이터 값에 전압레벨(V최대2)이 도달할 때까지 전압원(V공통)의 출력 전압레벨에 대해 더 많이 양이 된다. 임계치를 초과하는 비디오 데이터 값에 대해, 전압원(V1)의 출력 전압레벨은 전압레벨(V최대2)로 일정하게 유지되고 전압원(V2)의 출력 전압레벨은 LC 커패시터(22)에 필요로 하는 추가 구동전압을 제공하도록 더 큰 양으로 된다.
음의 구동주기에서, 비디오 데이터 값이 증가함에 따라, 전압원(V1)의 출력 전압레벨은 임계값으로 표시된 비디오 데이터 값에 전압레벨(V최소2)이 도달할 때까지 전압원(V공통)의 출력 전압레벨에 대해 더 많이 음이 된다. 임계치를 초과하는 비디오 데이터 값에 대해, 전압원(V1)의 출력 전압레벨은 전압레벨(V최소2)로 일정하게 유지되고 전압원(V2)의 출력 전압레벨은 LC 커패시터(22)에 필요로 하는 추가 구동 전압을 제공하도록 더 큰 음으로 된다.
전압원(V2)의 출력 전압레벨이 임계값 이상의 전압원(V공통)의 출력 전압레벨로부터 시작하는 경우, 픽셀(20)의 스위칭 동작은 전압원(V2)의 출력 전압레벨이 전압원(V1)의 출력 전압레벨과 같을 때까지 내려갈 것이고, 그 지점에서 상기 스위칭 동작은 종래 구동에 대해 같아지게 된다. 이런 식으로 전압원(V2)을 비디오 데이터에 따르게 함으로써, 높은 컬럼 구동전압으로 인해 발생한 디스플레이의 소비전력 증가에 대한 스위칭 성능 향상을 상쇄할 수 있다.
더욱이, 전압원(V1)의 출력 전압레벨이 변경을 중단하고 전압원(V2)의 출력 전압레벨이 변경을 시작하는 임계값으로 표시된 특정한 비디오 데이터 값이 있다. 실제로, 비디오 데이터 값의 범위에 걸쳐 전압원(V1 및 V2)의 출력 전압레벨 모두가 변하도록 전압원(V1)의 출력 전압레벨이 최대 전압레벨(V최대2)에 도달하기 전에 전압원(V2)의 출력 전압레벨을 높이기 시작하는 것이 바람직할 수 있고, 이는 전압원(V1)의 출력 전압레벨을 제어하는 비디오 데이터에서 전압원(V2)의 출력 전압레벨을 제어하는 비디오 데이터로 상기 스위치와 관련된 임의의 이미지 인위물을 방지하는데 도움된다. 특정 LC 구동 전압레벨 및 이에 따른 특정 정상상태 픽셀 휘도를 달성하는데 필요한 전압원(V1 및 V2)의 출력 전압레벨은 도 1의 실시예에 기술된 관계를 이용해 평가될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 전압원(V1)의 출력 전압레벨의 요건은 공통전극 구동방법과 전하 구동방법의 조합으로 인해 감소된다. 공통전극 구동방법에서, 차동전압(리셋 전압)이 LC 커패시터(22)에 인가되고, 따라서 V1이 양인 경우 V공통은 음이되고 V1이 음인 경우 V공통은 양이 된다. 도 10을 참조하면, 도 6에 도시된 바와 같이 픽셀(20)의 컬럼 전극전압과 컬럼 구동전압의 파형을 도시하고 있으며, 여기서 VCP는 음의 구동주기동안 V공통의 양의 전압레벨을 나타내고, VCN은 양의 구동주기동안 V공통의 음의 전압레벨을 나타내며, VCM은 V공통의 평균 전압레벨을 나타낸다. 이 경우, 중간 전압레벨(VCM)이 공통전극 전압원(V공통)에 인가될 때 LC 커패시터(22)를 리셋하는 것이 바람직할 수 있다.
리셋 전압이 LC 커패시터(22)에 인가되는 주기동안 공통전극 전압원(V공통)은 평균값(VCM)으로 전환되고 이 같은 전압이 컬럼전극에 인가된다. 이러한 접근으로 디스플레이의 컬럼에 공통전극 전압을 인가하는 필요와 관련된 공통전압 범위에서 어떠한 증가도 없다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 전압원(V1)의 제한과 전압원(V공통)의 변경은 도 11에 도시된 바와 같이 조합될 수 있으며, 전압원(V2)의 출력 전압레벨은 더 낮은 데이터 값에 대해서는 전압원(V공통)의 출력 전압레벨과 같도록 설정되나, 더 높 은 데이터 값에 대해서는 전압원(V1 및 V공통)의 출력 전압레벨 사이 값으로 설정된다. 다른 구동전압 방식의 일부분이 구동전압(V공통) 또는 픽셀의 VCAP를 통해 픽셀에 인가될 수 있고, 도 11에 도시된 바와 같이 최저 뿐만 아니라 최고 데이터 값으로 V1의 값을 설정하는 것이 바람직할 수 있다.
낮은 값(임계값 A)과 높은 값(임계값 B) 사이에 놓인 데이터 값들에 대해, 전압원(V2)의 출력 전압레벨은 전압레벨(VCM)에서 전압원(V공통)의 출력 전압레벨과 같도록 설정되고, 전압원(V1)의 출력 전압레벨은 픽셀의 휘도를 제어하기 위해 변경된다.
임계값(A) 미만인 데이터 값들에 대해, 전압원(V1)의 출력 전압레벨은 양의 어드레스 위상의 경우에 전압레벨(V최소3)에 그리고 음의 어드레스 위상의 경우에 전압레벨(V최대3)에 국한되며, 전압원(V2)의 출력 전압레벨은 전압원(V1)의 출력 전압레벨과 평균 공통전극 전압레벨(VCM) 사이의 값으로 설정되고, 상기 값은 전하공유 동작 후 LC 커패시터에 대한 필요로 하는 전압을 발생하도록 선택된다.
임계값(B) 이상의 데이터 값들에 대해, 전압원(V1)의 출력 전압레벨은 양의 어드레스 위상의 경우에 전압레벨(V최대3)에 그리고 음의 어드레스 위상의 경우에 전압레벨(V최소3)에 국한되며, 전압원(V2)의 출력 전압레벨은 전압원(V1)의 출력 전압레 벨과 평균 공통전극 전압레벨(VCM) 사이의 레벨로 다시 설정되고, 상기 값은 전하공유 동작 후 LC 커패시터에 대한 필요로 하는 전압을 발생하도록 선택된다.
따라서, 전압원(V1)의 출력 전압레벨의 범위가 감소될 수 있는 한편, 전하 구동방법의 이점들이 대부분의 비디오 데이터 값들에 대해 유지된다.
요약하면, 본 발명은 액정 커패시터 양단의 전압강하가 픽셀이 어드레스될 때 액정 커패시턴스의 값에 의존하지 않도록 하는 방식으로 픽셀에 어드레스함으로써 얻어진 픽셀의 스위칭시의 지연을 제거하는 구동방식을 제안할 뿐만 아니라 또한 스위칭이나 동영상을 나타낼 때 디스플레이의 성능을 향상시키기 위해 상기 디스플레이의 동작상태에서의 변화에 응답하여 제어된 방식으로 픽셀의 스위칭 동작을 변경한다. 더욱이, 본 발명은 또한 구동방식과 컬럼 전극전압의 제어를 조합한 후 픽셀의 감소된 소비전력을 제공한다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예의 상세한 설명에 따라, 당업자는 하기의 본 발명의 특허청구범위 및 기술사상으로부터 벗어남이 없이 다양한 변경과 변형을 수행할 수 있고 본 발명은 출원 명세서에 열거된 실시예의 적용에 국한되지 않는 것을 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에서 한 픽셀의 회로도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 바와 같이 픽셀에서 어드레싱의 파형을 도시한 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 바와 같이 픽셀에서 오버슈트의 파형을 도시한 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 바와 같이 픽셀에서 언더슈트의 파형을 도시한 것이다.
도 5는 도 1에 도시된 바와 같이 픽셀에서 픽셀 휘도의 파형을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에서 또 다른 픽셀의 회로도를 도시한 것이다.
도 7은 도 6에 도시된 바와 같이 픽셀에서 어드레싱의 파형을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에서 다른 픽셀의 회로도를 도시한 것이다.
도 9는 도 6에 도시된 바와 같이 픽셀에서 컬럼 구동전압의 전압레벨을 도시한 것이다.
도 10은 도 6에 도시된 바와 같이 픽셀에서 스위치 행동의 파형을 도시한 것이다.
도 11은 3개 레벨의 공통전극 전압으로 픽셀에서 컬럼 구동전압의 전압레벨을 도시한 것이다.
도 12는 종래 활성 매트릭스 LC 디스플레이의 회로도를 도시한 것이다.
도 13은 도 12에 도시된 픽셀에서 어드레싱의 파형을 도시한 것이다.
도 14는 도 12에 도시된 바와 같이 픽셀 휘도의 파형을 도시한 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*
10: 픽셀 11: 축적 커패시터
12: 액정(LC) 커패시터 13,14,15: 스위치
S1, S2; 제어신호 V: 전압

Claims (15)

  1. 제 1 전압레벨에서 제 2 전압레벨로 픽셀 회로의 액정 커패시터를 구동하기 위한 과도제어 구동방법으로서,
    상기 제 1 전압레벨에서 중간 전압레벨로 액정 커패시터를 구동하는 단계와,
    상기 중간 전압레벨에서 상기 제 2 전압레벨로 상기 액정 커패시터를 구동하는 단계를 포함하는 픽셀 회로의 액정 커패시터를 구동하기 위한 과도제어 구동방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 커패시터는 제 1 전원을 통해 상기 제 1 전압레벨에서 상기 중간 전압레벨로 구동되는 픽셀 회로의 액정 커패시터를 구동하기 위한 과도제어 구동방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 커패시터는 제 2 전원을 통해 상기 중간 전압레벨에서 상기 제 2 전압레벨로 구동되는 픽셀 회로의 액정 커패시터를 구동하기 위한 과도제어 구동방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀 회로의 축적 커패시터를 제 3 전압레벨로 구동하는 단계를 더 포함하고, 상기 액정 커패시터는 상기 축적 커패시터와의 전하공유로 인해 상기 제 2 전압레벨로 구동되는 픽셀 회로의 액정 커패시터를 구동하기 위한 과도제어 구동방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 커패시터가 상기 중간 전압레벨로 구동되는 동안, 상기 액정 커패시터 양단의 전압강하가 리셋되는 픽셀 회로의 액정 커패시터를 구동하기 위한 과도제어 구동방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전압레벨은 상기 픽셀 회로로부터 수신된 휘도값에 대응하는 픽셀 회로의 액정 커패시터를 구동하기 위한 과도제어 구동방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 액정 커패시터 양단의 전압강하는 상기 수신된 휘도값에 대응하는 전압레벨을 갖는 픽셀 회로의 액정 커패시터를 구동하기 위한 과도제어 구동방법.
  8. 제 1 전압레벨에서 제 2 전압레벨로 픽셀 회로의 액정 커패시터 구동을 위한 과도제어 구동회로로서,
    액정 커패시터와,
    상기 액정 커패시터에 전기연결된 축적 커패시터와,
    상기 축적 커패시터를 제 3 전압레벨로 구동되도록 제어하기 위한 스위치 장치를 구비하고,
    상기 액정 커패시터는 상기 제 1 전압레벨에서 중간 전압레벨로, 그리고 상기 축적 커패시터와의 전하공유로 인해 상기 중간 전압레벨에서 상기 제 2 전압레벨까지 구동되는 액정 커패시터 구동을 위한 과도제어 구동회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스위치 장치는 상기 축적 커패시터가 상기 제 3 전압레벨로 구동되도록 제어하기 위한 제 1 스위치와, 상기 액정 커패시터가 상기 제 1 전압레벨에서 상기 중간 전압레벨로 구동되도록 제어하기 위한 제 2 스위치와, 상기 축적 커패시터를 통해 상기 중간 전압레벨에서 상기 제 2 전압레벨로 상기 액정 커패시터를 구동하기 위해 상기 액정 커패시터와 상기 축적 커패시터 사이의 전하공유를 제어하기 위한 제 3 스위치를 구비하는 액정 커패시터 구동을 위한 과도제어 구동회로.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 스위치 장치는 상기 축적 커패시터가 제 1 전원에 전기연결되어 상기 축적 커패시터가 상기 제 3 전압레벨로 구동되도록 제어하기 위한 제 1 스위치와, 상기 축적 커패시터가 상기 액정 커패시터에 전기연결되어 상기 액정 커패시터와 상기 축적 커패시터 사이의 전하공유를 제어하기 위한 제 2 스위치를 구비하는 액정 커패시터 구동을 위한 과도제어 구동회로.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 액정 커패시터가 상기 중간 전압레벨로 구동되는 동안, 상기 액정 커패시터 양단의 전압강하가 리셋되는 액정 커패시터 구동을 위한 과도제어 구동회로.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 전압레벨의 값은 상기 픽셀 회로로부터 수신된 휘도값에 대응하는 액정 커패시터 구동을 위한 과도제어 구동회로.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 액정 커패시터 양단의 전압강하는 상기 수신된 휘도값에 대응하는 전압레벨을 갖는 액정 커패시터 구동을 위한 과도제어 구동회로.
  14. 제 8 항에 따른 과도제어 구동회로를 각각 갖는 복수의 픽셀 회로들과,
    축적 커패시터를 제 3 전압레벨로 구동하기 위한 제 1 전압원과,
    액정 커패시터를 제 1 전압레벨에서 중간 전압레벨로 구동시키기 위한 제 2 전압원을 구비하는 이미지 디스플레이 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 이미지 디스플레이 시스템은 이동전화, 디지털 카메라, 개인휴대정보 단말기(PDA), 노트북 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 텔레비전, 위성위치 확인 시스템치(GPS), 자동차 디스플레이, 항공 디스플레이 모니터, 디지털 사진 프레임 또는 휴대용 DVD 플레이어인 액정 커패시터 구동을 위한 과도제어 구동회로.
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