KR20100075074A - 디스플레이장치, 백라이트 유닛 및 상기 디스플레이 장치의구동 방법 - Google Patents

디스플레이장치, 백라이트 유닛 및 상기 디스플레이 장치의구동 방법 Download PDF

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본 발명은 디스플레이 장치의 프레임 주파수가 변경되었을 때 인버터 구동신호의 오류를 방지하는 디스플레이 장치, 백라이트 유닛 및 상기 디스플레이 장치의 구동 방법에 관한 것이다. 상기 디스플레이 장치는 영상을 표시하는 디스플레이부와; 인버터 구동신호에 따라 디스플레이부에 전원을 공급하는 인버터부와; 입력된 영상의 동기신호의 주파수를 소정의 비로 체배한 주파수를 가지는 인버터 구동신호를 생성하는 구동신호 생성부와; 동기 신호의 주파수가 변할 때 동기 신호 주파수의 변화에 따라 인버터 구동 신호의 주파수가 변하도록 제어하는 제어부를 포함한다. 동기 신호의 주파수가 정상적으로 변화하였을 때 이를 감지하여 인버터 구동 신호의 주파수를 변화하도록 하여 비정상적인 동기 신호가 입력되었을 때에도 인버터가 정상 동작 하도록 한다.
Figure P1020080133683
인버터, 모드 전환

Description

디스플레이장치, 백라이트 유닛 및 상기 디스플레이 장치의 구동 방법{DISPLAY APPARATUS, BACKLIGHT UNIT AND DRIVING METHOD OF THE DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 디스플레이장치, 백라이트 유닛 및 상기 디스플레이 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
LCD(liquid crystal display) TV 등의 디스플레이장치는 영상을 표시하는 액정과, 액정에 광을 조사하는 백라이트 유닛과, 백라이트 유닛에 전류를 공급하는 인버터를 포함한다.
TFT(Thin Film Transistor) LCD 액정에 이용되는 a-Si(Amorphous Silicon)은 빛에 민감한 반응을 한다. 즉, a-Si 박막은 빛이 조사되면 도체성질을 띄어 저항이 줄어들고, 빛이 제거되면 부도체 성질을 가지게 되어 저항이 상대적으로 커지므로 액정 캐패시터의 충전전압에 영향을 받게 된다. 또한 경우에 따라서 a-Si 박막은 빛이 조사되면 데이터 라인의 전체 기생용량 증가로 이어져 화면 노이즈 현상이 시인된다.
백라이트 유닛의 빛이 일정하게 조사되면 액정패널 전면에 고루 영향을 미 치므로 문제가 없으나 최근 화질적인 측면 개선을 위해 백라이트 유닛을 주기적으로 온/오프 하는 PWM(Pulse-Width Modulation)방식으로 백라이트 유닛의 휘도를 조절하여 문제가 발생한다.
특히 동기신호 주파수와 PWM 주파수의 비율이 일치하지 않으면 프레임 별로 규칙적인 띠의 이동이 관측되는데 이런 현상을 워터풀 노이즈(WaterFall noise)라고 한다.
따라서 최근의 디스플레이장치는 이런 노이즈 현상을 최소화하기 위해, 동기신호의 주파수와 인버터 구동신호의 PWM주파수를 적절한 비율로 동기화하는 동기식 인버터를 적용하고 있다. 현재 적용된 동기화 방법에서 디스플레이 장치의 각 프레임의 시작을 표시하는 수직동기신호(Vsync)를 기준으로 동기 되거나, 디스플레이 장치의 하나의 수평 라인의 시작을 표시하는 수평동기신호(Hsync)를 기준으로 동기된 신호가 출력된다.
인버터 구동신호의 PWM주파수는 수평동기신호를 a/b (a,b는 자연수) 체배된 신호에 동기되거나 수직동기신호를 c/d(c,d는 자연수) 체배된 신호에 동기 될 수 있다. 여기서 체배수는 입력으로 각각 체배할 분자, 분모를 받을 수 있으며, 디스플레이장치의 제작단계에서 적절한 값으로 결정될 수 있다.
디스플레이 장치는 TV 모드나 개인용 컴퓨터에 연결된 모니터 모드 등으로 모드를 전환하여 사용할 수 있다. 디스플레이 장치가 TV 모드로 동작할 때는 사용자에게 부드러운 동영상을 제공하기 위하여 높은 프레임 주파수의 이미지를 표시할 수 있으며, 디스플레이 장치가 개인용 컴퓨터에 연결된 모니터 모드로 동작할 때는 정지된 화상을 주로 표현하므로 상대적으로 낮은 프레임 주파수의 이미지를 사용자에게 제공할 수 있다.
디스플레이 장치의 모드가 변화함에 따라 디스플레이 장치가 표시하는 이미지의 프레임 주파수가 변하며, 이미지의 프레임 주파수가 변화함에 따라 수평동기신호(Hsync)와 수직동기신호(Vsync)의 주파수가 변화한다. 워터폴 노이즈(WaterFall noise)를 줄이기 위하여 수평동기신호나 수직동기신호를 체배한 신호와 인버터 구동신호의 PWM주파수를 동기할 수 있으므로, 디스플레이 장치의 모드의 변화에 따라 인버터 구동신호의 PWM주파수가 변할 수 있다. 따라서 수직동기신호(Vsync)의 주파수가 비정상적으로 수 초 동안 변할 경우 인버터 구동신호의 PWM주파수가 비정상적으로 변화하며 디스플레이 장치가 비정상적인 화면을 출력할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 디스플레이 장치의 프레임 주파수가 변경되었을 때 인버터 구동신호의 오류를 방지하는 디스플레이장치, 백라이트 유닛 및 상기 디스플레이 장치의 구동 방법를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 디스플레이 장치는 디스플레이부와; 상기 디스플레이부의 일면에 대향하고 상기 디스플레이부에 빛을 공급하며동기 신호의 주파수에 따라 구동 주파수가 가변되는 백라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 백라이트 유닛은, 전원을 입력 받아 빛을 출력하는 백라이트와, 인버터 구동 신호에 따라 백라이트에 상기 전원을 공급하는 인버터와, 상기 동기신호의 주파수에 체배수를 곱한 값과 동일한 주파수를 가진 상기 인버터 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부와, 상기 동기신호의 변화에 따라 제어 신호를 출력하여 상기 구동 신호 생성부를 제어하는 제어부을 포함할 수 있다.
상기 인버터 구동 신호의 주파수는 상기 동기 신호가 변한 시점으로부터 기설정된 소정의 시간이 지난 후에 가변되는 것을 특징으로 하며 상기 동기신호는 수평동기신호 및 수직동기신호를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 동기 신호와 일정한 주기를 갖는 카운터 클럭을 인가받아 상기 동기 신호의 일 주기를 상기 카운터 클록의 주기의 개수로 표현한 각 프레 임의 수직 카운트 값을 출력하는 모드 카운터와, 기준 카운트 값을 저장하는 레지스터부와, 현재 프레임과 이전 프레임의 수직 카운트 값과 상기 기준 카운트 값을 입력받고 비교값을 출력하는 비교기와, 상기 비교값을 입력받고 제어 신호를 출력하는 동기 카운터를 포함할 수 있다.
상기 동기 카운터는 상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 같음을 나타낼 때는 상기 동기 카운트 값을 0으로 설정하고, 상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 다름을 나타내고 상기 동기 카운트 값이 0일 때는 상기 동기 카운트 값을 1 증가시키고,상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 다름을 나타내고 상기 동기 카운트 값이 0이 아니고 현재 프레임의 수직 카운트 값과 이전 프레임의 수직 카운트 값이 서로 같을 때는 상기 동기 카운트 값을 1 증가시키고, 상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 다름을 나타내고 상기 동기 카운트 값이 0이 아니고 현재 프레임의 수직 카운트 값과 이전 프레임의 수직 카운트 값이 서로 다를 때는 상기 동기 카운트 값을 유지할 수 있으며, 상기 동기 카운터는 상기 동기 카운트 값이 기설정된 값과 동일해지면 상기 동기 카운터는 디스플레이 장치의 모드가 변환되었다고 판단하고 상기 제어 신호를 구동 신호 생성부에 전달할 수 있다.
상기 레지스터부는 상기 동기 카운트 값이 기설정된 값과 동일해지면 상기 기준 카운트 값을 상기 동기 카운트 값이 기설정된 값과 동일해지는 시점의 프레임의 수직 카운트 값으로 갱신하며, 상기 구동 신호 생성부는 갱신된 상기 기준 카운 트 값을 참조하여 인버터 구동 신호의 주파수를 가변할 수 있다.
한편 본 발명은 동기신호의 주파수에 체배수를 곱한 값과 동일한 주파수를 가진 인버터 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성 단계와, 상기 동기신호의 변화에 따라 제어 신호를 출력하여 상기 구동 신호 생성을 제어하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법에 의해서도 상기 목적을 달성할 수 있다.
상기 구동 신호 생성 단계는 상기 동기 신호와 일정한 주기를 갖는 카운터 클럭을 인가받아 상기 동기 신호의 일 주기를 상기 카운터 클록의 주기의 개수로 표현한 각 프레임의 수직 카운트 값을 출력하는 단계와, 현재 프레임과 이전 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값을 입력받고 비교값을 출력하는 단계와 상기 비교값을 입력받고 동기 카운트 값을 계산하는 단계와, 상기 동기 카운트값에 따라 인버터 구동 신호의 주파수를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 동기 카운트 값을 계산하는 단계는 상기 동기 카운터는 상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 같음을 나타낼 때는 상기 동기 카운트 값을 0으로 설정하는 단계와, 상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 다름을 나타내고 상기 동기 카운트 값이 0일 때는 상기 동기 카운트 값을 1 증가시키는 단계와, 상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 다름을 나타내고 상기 동기 카운트 값이 0이 아니고 현재 프레임의 수직 카운트 값과 이전 프레임의 수직 카운트 값이 서로 같을 때는 상기 동기 카운트 값을 1 증가시키는 단계와, 상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 다름을 나타내고 상 기 동기 카운트 값이 0이 아니고 현재 프레임의 수직 카운트 값과 이전 프레임의 수직 카운트 값이 서로 다를 때는 상기 동기 카운트 값을 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 디스플레이 장치의 프레임 주파수가 변경되었을 때 인버터 구동신호의 오류를 방지할 수 있는 디스플레이장치 및 그 제어방법이 제공된다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는" 은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 대하여 상세하게 설명하며, 액정 디스플레이 장치를 한 예로 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시 된 액정 디스플레이 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치는 디스플레이부(300), 게이트 구동부(gate driver)(400), 데이터 구동부(data driver)(500), 계조 전압 생성부(gray voltage generator)(800) 및 신호 제어부(signal controller)(600)를 포함한다.
도 1을 참고하면, 디스플레이부(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(signal line)(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다.
반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때, 디스플레이부(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 전압을 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)는 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 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)와 연결되어 있 다.
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 게이트선(Gi-1)과 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 빛의 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 둘 수도 있다.
또한, 디스플레이부(300)에는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 구비되어 있을 수 있다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 전체 계조 전압 또는 한정된 수효의 계조 전압(앞으로 "기준 계조 전압"이라 한다)을 생성한다. 기준 계조 전압은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지는 것과 음의 값을 가지는 것을 포함할 수 있다.
게이트 구동부(400)는 디스플레이부(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 디스플레이부(300)의 데이터선(D1-Dm)과 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 전압으로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 계조 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 한정된 수효의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 원하는 데이터 전압을 생성한다.
백라이트 유닛(700)은 백라이트 제어신호(CONT3) 신호를 제공받아, 디스플레이부(300)에 빛을 공급한다. 백라이트 제어신호(CONT3)는 수직동기신호, 수평동기신호, 카운터 클럭을 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500) 및 백라이트 유닛(700) 등을 제어한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 600, 700, 800) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 디스플레이부(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 디스플레이부(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 600, 800)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 디스플레이부(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 600, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
그러면 이러한 액정 디스플레이 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 영상 신호(R, G, B)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들면 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26) 개의 계조(gray)를 가지고 있다. 본 발명의 실시예에 따른 입력 영상 신호(R, G, B) 및 입력 제어 신호는 저 전압 차등 신호 전송방식(low voltage differential signaling : 이하 'LVDS'라 함.)에 따르는 신호일 수 있다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록 신호(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 LVDS 방식의 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 디스플레이부(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하여 영상 신호(DATA), 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(DATA)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
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 신호(DATA)를 데이터 구동부(500)로의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 아날로그 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD)를 포함한다.데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
데이터 구동부(500)는 영상 신호(DATA)를 수신하고 수신된 영상 신호(DATA)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 아날로그 데이터 전압으로 생성한 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 전압이 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
화소(PX)에 인가된 데이터 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 백라이트 유닛(700)에서 발광된 빛을 통과시킨다. 통과하는 빛의 편광은 액정 분자들의 배열 상태에 따라 변화하며 이러한 편광의 변화는 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타나며, 이를 통해 화소(PX)는 디지털 영상 신호(DAT)의 계조가 나타내는 휘도를 표시한다.
1 수평 주기["1H"]라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하고 모든 화소(PX)에 데이터 전압을 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 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 주기적으로 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 도시한 블록도 이다. 도 4는 동기 신호와 인버터 구동신호 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 도 3에 도시된 백라이트 유닛의 제어부를 보다 자세히 도시한 블록도이다. 도 6은 도 5에 도시된 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도3을 참조하면, 백라이트 유닛(700)은 백라이트(110), 인버터(120), 구동신호 생성부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
백라이트(110)는 액정패널에 광을 조사한다. 백라이트(110)는 복수의 광소자(미도시)를 포함할 수 있는데, 광소자는 LED(Light Emitting Diode) 또는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp) 등의 음극형광램프로 구현될 수 있다.
인버터부(120)는 인버터 구동신호(INVERTER DRIVING SIGNAL)에 따라 백라이트(110)에 전원(POWER)을 공급한다. 구체적으로, 인버터부(120)는 예를 들어, 진폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation) 방식의 인버터 구동신호에 따라 백라이트(110)에 전원을 공급한다. 예컨대, 인버터(120)는 복수의 스위치(도시 안 됨)를 포함할 수 있으며, 입력된 인버터 구동신호에 따라 복수의 스위치를 온/오프하여 백라이트 유닛에 전류를 공급할 수 있다.
구동신호 생성부(130)는 입력된 영상의 동기신호의 주파수를 소정의 비로 체배한 주파수를 가지는 인버터 구동신호를 생성한다. 여기서, 동기신호는 수평동기신호 및 수직동기신호를 포함할 수 있다. 제어부(140)는 동기 신호(예를 들어, VSYNC)와 카운터 클럭(COUNT CLOCK)을 제공받아, 디스플레이 장치의 모드의 변경을 판단하여 그 결과에 따라 변경된 제어 신호(CONTROL SIGNAL)를 제공한다. 예를 들 어, 제어부(140)는 동기 신호의 수직 카운트값(즉, 수직 카운트값은 수직동기신호의 일 주기가 카운트 클록의 몇 주기에 해당하는지를 의미)을 카운팅하며, 수직 카운트값의 변화를 몇몇 기준에 따라 판단하여 디스플레이 장치의 모드가 변경되었는지 여부를 판단한다. 디스플레이 장치의 모드가 변경되면 수직 카운트값이 변화하기 때문이다. 이러한 판단 방법에 대해서는 도 5 및 도 6을 이용하여 자세히 후술한다.
구동신호 생성부(130)는 상기 제어 신호를 제공받아, 동기신호의 주파수와 인버터 구동신호의 주파수를 미리 정해진 비율로 동기화한다. 그런데, 동기신호의 주파수와 디스플레이 장치의 프레임 주파수(즉, 프레임 당 영상신호의 총 클럭 수)는 동일할 수 있다. 따라서, 구동신호 생성부(130)는 디스플레이 장치의 프레임 주파수(즉, 프레임 당 영상신호의 총 클럭 수)에 해당 비율(체배수)을 곱한 값이 인버터 구동신호의 주파수가 되도록 한다. 여기서, 수평동기신호의 주파수는 디스플레이 장치의 모드에 따라 변하고, 해당 비율(체배수) 역시 디스플레이 장치의 모드에 따라 변할 수 있다. 체배수는 분자와 분모가 각각 디스플레이 장치에 입력될 수 있다. 체배수는 디스플레이 장치의 제조 과정에서 디스플레이 장치에 포함된 메모리에 저장될 수 있으며, 디스플레이 장치가 이미지를 표시할 때 사용자에 의해 선택적으로 입력될 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 장치가 TV 모드로 동작할 때, 수평동기신호의 주파수가 120Hz이면 디스플레이 장치가 표시하는 이미지의 프레임 주파수도 120Hz이다. 인버터 구동신호의 PWM 주파수의 적정 범위가 150Hz에서 160Hz일 때, 120Hz의 수평 동기신호에 4/3의 체배수를 곱하면 160Hz의 인버터 동기 신호를 얻을 수 있다.
디스플레이 장치가 개인용 컴퓨터의 모니터 모드로 동작할 때, 수평동기신호의 주파수가 60Hz이면 디스플레이 장치가 표시하는 이미지의 프레임 주파수도 60Hz이다. 인버터 구동신호의 PWM 주파수의 적정 범위가 150Hz에서 160Hz일 때, 60Hz의 수평동기신호에 5/2의 체배수를 곱하면 150Hz의 인버터 동기 신호를 얻을 수 있다.
여기서, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제어부(140)는 모드 카운터(1410), 레지스터(1420), 비교기(1430) 및 동기 카운터(1440)를 포함할 수 있다.
모드 카운터(1410)는 신호 컨트롤러(도시되지 않음)로부터 수직동기신호(VSYNC)와 카운터 클럭(COUNT CLOCK)을 인가 받고, 수직 카운트 값(VERTICAL COUNT VALUE)를 비교기(1430)에 출력할 수 있다. 모드 카운터(140)는 수직동기신호의 일 주기가 카운트 클록의 몇 주기에 해당하는 지를 카운트하여 수직 카운트 값을 계산한다. 카운트 클록의 일 주기는 수직동기신호의 일 주기보다 작은 것이 적절할 수 있다. 카운트 클록의 일 주기는 수직동기신호의 일 주기보다 수 배 혹은 수십 배 짧은 것이 적당할 수 있다. 도 6에 도시된 것과 같이, 상기 카운트 클록의 주파수가 14400Hz이고 상기 수직동기신호의 주파수가 120Hz일 경우 상기 수직동기신호의 일 주기는 상기 카운트 클록의 12 주기에 해당하며, 그 결과 수직 카운트 값은 120이다.
레지스터(1420)는 기준 카운트 값(REGISTERED VERTICAL COUNT VALUE)을 저장하고 있으며, 기준 카운트 값을 비교기(1430)에 출력할 수 있다.
비교기(1430)는 기준 카운트 값과 수직 카운트 값을 비교하여, 그 결과로 비교값(COMPARE SIGNAL)을 동기 카운터(1440)에 출력할 수 있다.
동기 카운터(1440)는 비교값을 입력받으며, 비교값에 따라 제어 신호(CONTROL SIGNAL)을 구동 신호 생성부(130)에 전달한다.
현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 같을 때에, 동기 카운터(1440)는 비교값을 입력받고, 동기 카운트 값을 0으로 만든다. 즉, 이미 저장되어 있는 동기 카운트 값이 0이 아닐 때에는 동기 카운트 값을 0으로 리셋하거나, 이미 저장되어 있는 동기 카운트 값이 0일 때는 그 값을 유지한다. 동기 카운트 값이 0인 것은 현재 프레임 이미지의 주파수가 정상 범위에 있음을 의미할 수 있다.
현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 같지 않을 때에, 동기 카운터(1440)는 이하에서 설명할 몇가지 기준에 따라 동기 카운트 값을 유지시키거나 변경시킨다. 디스플레이 장치는 수직동기신호의 주파수가 변하고 그 변화된 주파수가 일정 프레임동안(기설정된 소정 시간 동안) 변화 없이 유지될 때, 디스플레이 장치의 모드가 변한 것으로 간주할 수 있다. 하지만, 변화된 주파수가 일정 프레임동안 유지되지 않는다면, 디스플레이 장치의 모드가 변경되지 않은 것으로 볼 수 있다. 예를 들어, 일시적인 동작 오류로 판단할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 디스프레이 장치에서, 동기 카운터(1440)는 수직동기신호의 주파수가 변하고 그 변화된 주파수가 유지되는 기간을 카운팅하여 제어 신호(CONTROL SIGNAL)을 변경한다. 즉, 인버터 구동 신호의 주파수는 동기 신호가 변한 시점으로부터 기설정된 소정의 시간이 지난 후에만 가변된다. 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
구간(I)을 보면, 현재 프레임의 수직 카운트 값(예를 들어, 116)과 기준 카운트 값(예를 들어, 120)이 다르고, 저장되어 있는 동기 카운트 값이 0이고, 현재 프레임 주기의 수직 카운트 값(예를 들어, 116)과 이전 프레임 주기의 수직 카운트 값(예를 들어, 120)이 다를 때, 동기 카운터(1440)는 동기 카운트 값을 1 증가시킨다(즉, 동기 카운트 값이 0에서 1로 증가됨)
구간(II)를 보면, 현재 프레임의 수직 카운트 값(예를 들어, 116)과 기준 카운트 값(예를 들어, 120)이 다르고, 저장되어 있는 동기 카운트 값이 0이 아니고, 현재 프레임 주기의 수직 카운트 값과 상기 이전 프레임 주기의 수직 카운트 값이 같을 때(즉, 116으로 동일) 상기 동기 카운터(1440)는 상기 동기 카운트 값을 1만큼 증가시킨다(즉, 동기 카운트 값이 1에서 2로 증가됨).
구간 (III)을 보면, 현재 프레임의 수직 카운트 값(예를 들어, 128)과 기준 카운트 값(예를 들어, 120)이 다르고, 저장되어 있는 동기 카운트 값이 0이 아니고, 현재 프레임 주기의 수직 카운트 값(예를 들어, 128)과 이전 프레임 주기의 수직 카운트 값(예를 들어, 124)이 다를 때(즉, 128과 124로 서로 다름), 동기 카운터(1440)는 동기 카운트 값을 유지시킨다(즉, 동기 카운트 값이 1을 유지한다.). 구간 (III)의 경우는 인접한 프레임들의 주기가 서로 다르면 변화된 프레임 주파수가 일정하게 유지되지 않는 것을 의미하므로, 디스플레이 장치의 모드 변경이 아닌 일시적인 상기 동기 신호 입력의 오류로 판단할 수 있다.
구간(IV)이 구간(II)과 다른 점은, 변경된 수직 카운트 값(예를 들어, 60) 이 일정 기간(예를 들어, 5 프레임 기간) 유지되었다는 점이다. 이와 같이, 일정 기간 유지되면, 동기 카운터(1440)는 디스플레이 장치의 모드가 변환되었다고 판단하고 제어 신호를 구동 신호 생성부(130)에 전달한다. 또한, 기준 카운트 값은 일정 기간 유지되고 있는 수직 카운트 값으로 갱신된다(120에서 60으로 변경됨).
구간(III) 및 구간(IV)의 동작에서 보듯이, 비정상적인 수직동기신호가 디스플레이 장치에 입력되더라도, 동기 카운터는 상기 동기 카운트 값이 기설정된 값(도 6의 예시에서 기설정된 값은 5임)과 동일해질 때까지 현재의 인버터 구동 신호의 PWM 주파수를 유지하게 된다. 반면, 입력된 수직동기신호가 비정상적인 입력이 아니라 디스플레이 장치의 모드 변경에 따라 변화한 것이라면, 동기 카운터는 상기 동기 카운트 값이 기설정된 값(도 6의 예시에서 기설정된 값은 5임)과 동일해진 후에 인버터 구동 신호의 PWM 주파수를 부드럽게 가변할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 일시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 동기 신호와 인버터 구동신호 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 백라이트 유닛의 제어부를 보다 자세히 도시한 블록도이다.
도 6은 도 5에 도시된 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *
300: 디스플레이부 400 : 게이트 구동부
500 : 데이터 구동부 600 : 신호제어부
700 : 백라이트유닛 800 : 계조전압생성부
140: 제어부 130 : 구동 신호 생성부
120 : 인버터부 110 : 백라이트

Claims (18)

  1. 영상을 표시하는 디스플레이부와;
    상기 디스플레이부의 일면에 대향하고 상기 디스플레이부에 빛을 공급하며 동기 신호의 주파수에 따라 구동 주파수가 가변되는 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은, 전원을 입력 받아 빛을 출력하는 백라이트와,
    인버터 구동 신호에 따라 백라이트에 상기 전원을 공급하는 인버터와,
    상기 동기신호의 주파수를 체배수로 나눈 값과 동일한 주파수를 가진 상기 인버터 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부와,
    상기 동기신호의 변화에 따라 제어 신호를 출력하여 상기 구동 신호 생성부를 제어하는 제어부을 포함하는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인버터 구동 신호의 주파수는 상기 동기 신호가 변한 시점으로부터 기설정된 소정의 시간이 지난 후에 가변되는 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 동기신호는 수평동기신호 및 수직동기신호를 포함하는 디스플레이장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 동기 신호와 일정한 주기를 갖는 카운터 클럭을 인가받아 상기 동기 신호의 일 주기를 상기 카운터 클록의 주기의 개수로 표현한 각 프레임의 수직 카운트 값을 출력하는 모드 카운터와,
    기준 카운트 값을 저장하는 레지스터부와,
    현재 프레임과 이전 프레임의 수직 카운트 값과 상기 기준 카운트 값을 입력받고 비교값을 출력하는 비교기와,
    상기 비교값을 입력받고 제어 신호를 출력하는 동기 카운터를 포함하는 디스플레이장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 동기 카운터는 상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 같음을 나타낼 때는 상기 동기 카운트 값을 0으로 설정하고,
    상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 다름을 나타내고 상기 동기 카운트 값이 0일 때는 상기 동기 카운트 값을 1 증가시키고,
    상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 다름을 나타내고 상기 동기 카운트 값이 0이 아니고 현재 프레임의 수직 카운트 값과 이전 프레임의 수직 카운트 값이 서로 같을 때는 상기 동기 카운트 값을 1 증가시키고,
    상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 다름을 나타내고 상기 동기 카운트 값이 0이 아니고 현재 프레임의 수직 카운트 값과 이전 프레임의 수직 카운트 값이 서로 다를 때는 상기 동기 카운트 값을 유지하는 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 동기 카운터는 상기 동기 카운트 값이 기설정된 값과 동일해지면 상기 동기 카운터는 디스플레이 장치의 모드가 변환되었다고 판단하고 상기 제어 신호를 구동 신호 생성부에 전달하는 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 레지스터부는 상기 동기 카운트 값이 기설정된 값과 동일해지면 상기 기준 카운트 값을 상기 동기 카운트 값이 기설정된 값과 동일해지는 시점의 프레임의 수직 카운트 값으로 갱신하며,
    상기 구동 신호 생성부는 갱신된 상기 기준 카운트 값을 참조하여 인버터 구동 신호의 주파수를 가변하는 디스플레이 장치.
  9. 전원을 입력 받아 빛을 출력하는 백라이트와,
    인버터 구동 신호에 따라 백라이트에 상기 전원을 공급하는 인버터와,
    상기 동기신호의 주파수에 체배수를 곱한 값과 동일한 주파수를 가진 상기 인버터 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부와,
    상기 동기신호의 변화에 따라 제어 신호를 출력하여 상기 구동 신호 생성부를 제어하는 제어부을 포함하는 백라이트 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 인버터 구동 신호의 주파수는 상기 동기 신호가 변한 시점으로부터 기설정된 소정의 시간이 지난 후에 가변되는 백라이트 유닛.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 동기신호는 수평동기신호 및 수직동기신호를 포함하는 백라이트 유닛.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 동기 신호와 일정한 주기를 갖는 카운터 클럭을 인가받아 상기 동기 신호의 일 주기를 상기 카운터 클록의 주기의 개수로 표현한 각 프레임의 수직 카운트 값을 출력하는 모드 카운터와,
    기준 카운트 값을 저장하는 레지스터부와,
    현재 프레임과 이전 프레임의 수직 카운트 값과 상기 기준 카운트 값을 입력받고 비교값을 출력하는 비교기와,
    상기 비교값을 입력받고 제어 신호를 출력하는 동기 카운터를 포함하는 백라이트 유닛.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 동기 카운터는 상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 같음을 나타낼 때는 상기 동기 카운트 값을 0으로 설정하고,
    상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 다름을 나타내고 상기 동기 카운트 값이 0일 때는 상기 동기 카운트 값을 1 증가시키고,
    상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 다름을 나타내고 상기 동기 카운트 값이 0이 아니고 현재 프레임의 수직 카운트 값과 이전 프레임의 수직 카운트 값이 서로 같을 때는 상기 동기 카운트 값을 1 증가시키고,
    상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 다름을 나타내고 상기 동기 카운트 값이 0이 아니고 현재 프레임의 수직 카운트 값과 이전 프레임의 수직 카운트 값이 서로 다를 때는 상기 동기 카운트 값을 유지하는 백라이트 유닛.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 동기 카운터는 상기 동기 카운트 값이 기설정된 값과 동일해지면 상기 동기 카운터는 디스플레이 장치의 모드가 변환되었다고 판단하고 상기 제어 신호를 구동 신호 생성부에 전달하는 백라이트 유닛.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 레지스터부는 상기 동기 카운트 값이 기설정된 값과 동일해지면 상기 기준 카운트 값을 상기 동기 카운트 값이 기설정된 값과 동일해지는 시점의 프레임의 수직 카운트 값으로 갱신하며,
    상기 구동 신호 생성부는 갱신된 상기 기준 카운트 값을 참조하여 인버터 구동 신호의 주파수를 가변하는 백라이트 유닛.
  16. 동기신호의 주파수에 체배수를 곱한 값과 동일한 주파수를 가진 인버터 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성 단계와,
    상기 동기신호의 변화에 따라 제어 신호를 출력하여 상기 구동 신호 생성을 제어하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 구동 신호 생성 단계는
    상기 동기 신호와 일정한 주기를 갖는 카운터 클럭을 인가받아 상기 동기 신호의 일 주기를 상기 카운터 클록의 주기의 개수로 표현한 각 프레임의 수직 카운트 값을 출력하는 단계와,
    현재 프레임과 이전 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값을 입력받고 비교값을 출력하는 단계와
    상기 비교값을 입력받고 동기 카운트 값을 계산하는 단계와,
    상기 동기 카운트값에 따라 인버터 구동 신호의 주파수를 변경하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
  18. 제 17항에 있어서 상기 동기 카운트 값을 계산하는 단계는
    상기 동기 카운터는 상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 같음을 나타낼 때는 상기 동기 카운트 값을 0으로 설정하는 단계와,
    상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 다름을 나타내고 상기 동기 카운트 값이 0일 때는 상기 동기 카운트 값을 1 증가시키는 단계와,
    상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 다름을 나타내고 상기 동기 카운트 값이 0이 아니고 현재 프레임의 수직 카운트 값과 이전 프레임의 수직 카운트 값이 서로 같을 때는 상기 동기 카운트 값을 1 증가시키는 단계와,
    상기 비교값이 상기 현재 프레임의 수직 카운트 값과 기준 카운트 값이 서로 다름을 나타내고 상기 동기 카운트 값이 0이 아니고 현재 프레임의 수직 카운트 값과 이전 프레임의 수직 카운트 값이 서로 다를 때는 상기 동기 카운트 값을 유지하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
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