KR20120107300A - 액정표시장치의 소스 드라이버 및 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 소스 드라이버 및 구동방법에 관한 것으로, 게이트 라인들, 데이터 라인들, 및 상기 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해 정의되는 화소영역마다 형성된 화소 셀들로 구성된 화소 어레이를 포함하는 디스플레이 패널을 구동하는 소스 드라이버에 있어서, 상기 데이터 라인에 구동전압을 인가하는 소스 구동부와, 상기 구동 전압에 의해 n번째 프레임에 상기 화소영역으로 입사되는 광량을 측정하기 위해 각각의 화소에 형성되는 광전변환센서와, 상기 광전변환센서에 입사되는 광량을 디지털 신호로 변환시켜주는 아날로그/디지털 변환기와, 상기 변환된 디지털 신호를 통해 충전량을 계산하는 적분기와, 충전량에 해당하는 구동 전압을 데이터베이스화하여 저장하는 메모리부와, 상기 메모리부를 이용하여 상기 계산된 충전량에 해당하는 구동 전압을 극성변환하여 (n+1)번째 프레임에 적용하도록 상기 소스 구동부에 신호를 인가하는 신호 제어부를 포함함으로써, 데이터 라인의 n 및 (n+1)번째 프레임의 화소(Pixel) 충전량을 동일하게 하여 화면품위 질을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

액정표시장치의 소스 드라이버 및 구동방법{SOURCE DRIVER OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD FOR SOURCE DRIVING}
본 발명은 액정표시장치의 소스 드라이버 및 구동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 TFT(Thin Film Transistor)-LCD(Liquid Crystal Display)의 소스(Source) 구동에서 홀수 프레임(Odd Frame) 및 짝수 프레임(Even Frame)의 교대 구동으로 인한 전압의 차이(ΔVp)를 없애기 위해 광전변환센서를 이용하여 홀수 및 짝수 프레임의 화소(Pixel) 충전량을 동일하게 미세 조정함으로써, 화면품위 질을 보다 향상시킬 수 있도록 한 액정표시장치의 소스 드라이버 및 구동방법에 관한 것이다.
근래 퍼스널 컴퓨터나 텔레비젼 등의 경량화, 박형화에 따라 디스플레이 장치도 경량화, 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 따라 음극선관(CRT) 대신에 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)와 같은 플랫 패널형(Plate panel type) 디스플레이 장치가 개발되고 있으며, 다양한 분야에서 실용화되고 있다.
일반적으로, 액정표시장치(LCD)는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상 신호를 얻는 표시 장치이다. 이러한 액정표시장치(LCD)는 휴대가 간편한 플랫 패널형 디스플레이 장치 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.
이러한 TFT-LCD는 크게 액정 패널부와 구동부로 구분할 수 있다. 먼저, 액정 패널부는 화소전극 및 박막트랜지스터(TFT)가 매트릭스 형태로 배열되는 하부기판과, 공통전극 및 칼라 필터층이 형성되는 상부기판, 그리고 상기 상부 및 하부기판 사이에 채워지는 액정층으로 구성된다.
그리고, 구동부는 외부에서 입력되는 영상신호를 처리하여 복합 동기신호를 출력하는 영상신호 처리부와, 상기 영상신호 처리부에서 출력되는 복합 동기신호를 입력받아 수평 동기신호 및 수직 동기신호를 분리하여 출력하고 모드(NTSC, PAL, SECAM) 선택 신호에 따라 타이밍을 제어하는 제어부와, 상기 제어부의 출력신호에 의해 액정 패널부의 데이터 라인에 신호 전압을 공급하는 데이터 드라이버와, 상기 제어부의 출력신호에 의해 액정 패널부의 주사라인 및 신호라인에 순차적으로 구동 전압을 인가하는 게이트 드라이버 및 소스 드라이버 등으로 구성된다.
한편, 종래의 TFT-LCD 구동에서는 액정의 열화현상을 방지하기 위하여 포지티브(Positive) 전계와 네가티브(Negative) 전계를 교대로 인가하여 홀수 프레임(Odd Frame)과 짝수 프레임(Even Frame)으로 구동이 이루어진다. 이러한 홀수 및 짝수의 2가지 프레임의 교대로 구동이 이루어짐에 따라 화소(Pixel)에 충전되는 충전량의 차이가 발생하게 된다. 다시 말해, △Vp의 차이가 발생하게 된다.
이러한 홀수 및 짝수 프레임의 △Vp는 TFT-LCD 화면의 질을 떨어뜨리고 잔류DC를 유발하여 불량을 초래하게 된다. 이러한 종래의 구동 방식으로 인한 화소의 충전량의 차이를 줄이기 위한 액정표시장치(LCD)의 화면구현 방식이 필요하다.
기존의 TFT-LCD 구동에서는 홀수 및 짝수 프레임의 화소의 충전량을 보정하기 위해 SLG(Single Level Gate)보다는 MLG(Multi Level Gate)를 사용한다. 게이트(Gate) 파형의 전압레벨을 조정해서 △Vp을 낮추는 방법이다.
이 MLG 방법은 홀수 및 짝수 프레임의 △Vp값 자체를 낮추는 방법이기 때문에 프레임간에 발생하는 △Vp값을 같게 만들 수 없다는 한계를 가지고 있다. 또한, 테블릿(Tablet) 제품의 경우에는 터치 시 사용되는 디지타이저(Digitizer)와의 간섭때문에 MLG는 사용이 불가하다. 도 1의 (a) 및 (b)은 각각 종래 TFT-LCD의 SLG와 MLG의 구동에 대한 파형을 나타낸다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 액정표시장치(LCD)의 소스 구동에서 홀수 프레임(Odd Frame) 및 짝수 프레임(Even Frame)의 교대 구동으로 인한 전압의 차이(ΔVp)를 없애기 위해 광전변환센서를 이용하여 홀수 및 짝수 프레임의 화소(Pixel) 충전량을 동일하게 미세 조정함으로써, 화면품위 질을 보다 향상시킬 수 있도록 한 액정표시장치의 소스 드라이버 및 구동방법을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 게이트 라인들, 데이터 라인들, 및 상기 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해 정의되는 화소영역마다 형성된 화소 셀들로 구성된 화소 어레이를 포함하는 디스플레이 패널을 구동하는 소스 드라이버에 있어서, 상기 데이터 라인에 구동전압을 인가하는 소스 구동부; 상기 구동 전압에 의해 n번째 프레임에 상기 화소영역으로 입사되는 광량을 측정하기 위해 각각의 화소에 형성되는 광전변환센서; 상기 광전변환센서에 입사되는 광량을 디지털 신호로 변환시켜주는 아날로그/디지털 변환기; 상기 변환된 디지털 신호를 통해 충전량을 계산하는 적분기; 충전량에 해당하는 구동 전압을 데이터베이스화하여 저장하는 메모리부; 및 상기 메모리부를 이용하여 상기 계산된 충전량에 해당하는 구동 전압을 극성변환하여 (n+1)번째 프레임에 적용하도록 상기 소스 구동부에 신호를 인가하는 신호 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 소스 드라이버를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 액정표시장치는 상부 및 하부기판과 그 사이에 봉입된 액정층을 포함하되, 상기 하부기판에는 화소영역을 정의하는 게이트 라인과 데이터 라인이 상호 교차 배치되고, 각 화소영역에는 화소전극과 상기 게이트 라인의 구동신호에 의해 스위칭되어 데이터 라인의 신호를 화소전극으로 인가하는 박막트랜지스터가 배치되며, 상기 상부기판에는 화소전극을 제외한 영역으로 빛이 투과되는 것을 차단하기 위한 블랙매트릭스가 형성되며, 상기 광전변환센서는 상기 상부기판 상에 구비되되, 상기 상부기판을 평면에서 보았을 때, 상기 하부기판에 구비된 박막트랜지스터와 가장 근접한 화소전극의 모서리 가장자리 부분에 대응되도록 위치됨이 바람직하다.
바람직하게, 상기 상부기판을 평면에서 보았을 때, 상기 블랙매트릭스는 상기 광전변환센서를 덮도록 구비되며, 상기 광전변환센서의 포토 트랜지스터가 상기 하부기판을 바라보도록 상기 블랙매트릭스의 아래쪽에 위치하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 제2 측면은, 게이트 라인들, 데이터 라인들, 및 상기 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해 정의되는 화소영역마다 형성된 화소 셀들로 구성된 화소 어레이를 포함하는 디스플레이 패널을 구동하는 소스 구동방법에 있어서, 상기 데이터 라인의 n번째 프레임에 상기 화소영역으로 입사되는 광량을 측정하기위해 각각의 화소에 형성되는 광전변환센서를 이용하여 상기 데이터 라인의 n번째 프레임에 상기 화소영역으로 입사되는 광량을 측정하고 이에 대한 충전량을 계산한 후, 기설정된 충전량에 해당하는 구동 전압을 이용하여 상기 계산된 충전량에 해당하는 구동 전압을 극성변환하여 상기 데이터 라인의 (n+1)번째 프레임에 인가하여 상기 데이터 라인의 n 및 (n+1)번째 프레임의 화소 충전량을 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 소스 구동방법을 제공하는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 액정표시장치의 소스 드라이버 및 구동방법에 따르면, TFT-LCD의 소스 구동에서 홀수 프레임(Odd Frame) 및 짝수 프레임(Even Frame)의 교대 구동으로 인한 전압의 차이(ΔVp)를 없애기 위해 광전변환센서를 이용하여 홀수 및 짝수 프레임의 화소(Pixel) 충전량을 동일하게 미세 조정함으로써, 화면품위 질을 보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1의 (a) 및 (b)은 각각 종래 TFT-LCD의 SLG와 MLG의 구동에 대한 파형을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도 및 A-A'선 단면도이다.
도 3은 도 2의 광전변환센서의 구체적인 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 소스 드라이버를 개략적으로 설명하기 위한 전체 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 소스 구동을 위한 일반적인 감마(Gamma) 블록을 나타낸 회로도이다.
도 6은 일반적인 액정표시장치의 화소 영역의 홀수 및 짝수 프레임에 대한 구동 파형을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 소스 구동방법에 대한 흐름을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도 및 A-A'선 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 크게 서로 대향하여 합착된 상부기판(100) 및 하부기판(200)과, 두 기판(100 및 200)과 스페이서(Spacer)(미도시)에 의해 마련된 액정공간에 채워진 액정층(300)을 포함한다.
여기서, 상부기판(100)은 통상적으로 컬러 필터 어레이 기판(Color Filter Array Substrate)이라고도 하며, 크게 절연성의 기판(110) 상에 블랙매트릭스(Black Matrix, BM)(120), 컬러필터층(Color Filter)(미도시) 및 광전변환센서(130) 등이 구비되어 있다.
이때, 블랙매트릭스(BM)(120)는 후술하는 화소전극(240)을 제외한 영역으로 빛이 투과되는 것을 차단하기 위한 것으로서, 데이터 라인(230)의 상부와 소정 부분의 게이트 라인(220)을 덮도록 형성되어 있다.
한편, 도면에 도시되진 않았지만, 블랙매트릭스(BM)(120)를 사이에 두고 각 화소(Pixel)영역마다 컬러필터층이 형성되어 있으며, 전면에는 공통전극이 형성되어 있다.
특히, 광전변환센서(130)는 일명 포토 센서(Photo Sensor)라고도 하며, 광 신호를 전기적인 신호로 변환하는 기능을 수행하는 것으로서, 데이터 라인(230)의 n번째 프레임(예컨대, 홀수 프레임(Odd Frame))에 해당하는 각 화소영역마다 적어도 하나씩 구비되는 바, 상부기판(100)을 평면에서 보았을 때 후술하는 하부기판(200)에 구비된 박막트랜지스터(TFT)와 가장 근접한 화소전극(240)의 모서리 가장자리 부분에 대응되도록 위치됨이 바람직하다.
이러한 광전변환센서(130)는 후술하는 소스 구동부(610)의 구동 전압에 의해데이터 라인(230)의 n번째 프레임에 해당하는 각 화소영역마다 형성되어 데이터 라인(230)의 n번째 프레임에 해당하는 화소영역으로 입사되는 광량을 측정하는 기능을 수행한다.
또한, 상부기판(100)의 블랙매트릭스(BM)(120)를 광전변환센서(130) 영역까지 확대설계를 하고, 광전변환센서(130)의 포토 트랜지스터(Photo Transistor, PT)(또는 포토다이오드)가 블랙매트릭스(BM)(120)의 아래쪽에 위치 즉, 하부기판(200)을 바라보도록 위치함으로써, 백라이트 모듈(미도시)과 각 화소영역에서 나오는 광만 검출하고, 액정표시장치(LCD) 외부의 빛은 차단하도록 구성함이 바람직하다.
그리고, 상부기판(100)에는 블랙매트릭스(BM)(120)를 구비하므로 각 화소영역에 부착되어 있는 광전변환센서(130)를 통한 광 검출 시 각 화소영역간 빛의 간섭에 대한 차단이 가능하다. 즉, 각 화소영역의 블랙매트릭스(BM)(120)와 광전변환센서(130)의 위치를 얼라인(Align)하여 맞춤으로써, 각 화소영역간 빛의 간섭 없이 하나의 독립된 화소영역의 광을 검출하도록 구성한다.
한편, 하부기판(200)은 통상적으로 박막트랜지스터 어레이 기판(TFT Array Substrate)이라고도 하며, 기본적으로 절연성의 기판(210) 상에 화소영역을 정의하는 게이트 라인(Gate Line)(220)과 데이터 라인(Data Line)(230)이 상호 교차 배치되고, 각 화소영역에는 화소전극(240)과 게이트 라인(220)의 구동신호에 의해 스위칭되어 데이터 라인(230)의 신호를 화소전극(240)으로 인가하는 박막트랜지스터(TFT)가 매트릭스 형태(Matrix Type)로 배치되어 있다.
이를 구체적으로 설명하면, 하부기판(200)에는 불투명 금속으로 된 복수개의 게이트 라인(220)과 데이터 라인(230)이 수직 교차하도록 배열되어 화소영역을 형성하고, 게이트 라인(220) 및 데이터 라인(230)의 가장 자리와 일정 간격 떨어져서 화소전극(240)이 형성되어 있다.
한편, 디스플레이 패널의 하부에 디스플레이 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 장치, 즉 백라이트 모듈(Backlight Module)(10, 도 4 참조)이 구비되어 있다.
도 3은 도 2의 광전변환센서의 구체적인 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 적용된 광전변환센서(130)는 각 화소영역에 투명전극(ITO)으로 이루어진 하나의 포토 트랜지스터(PT)와 여러 개의 스위칭 트랜지스터(TR1 내지 TR3) 등을 포함하여 이루어진다.
즉, 광전변환센서(130)는 포토 트랜지스터(PT)와, 커패시턴스(C)와, 제1 내지 제3 스위칭 트랜지스터(TR1 내지 TR3)와, 제1 및 제2 접속점(n1 및 n2)과, 제1 및 제2 전원단자(T1 및 T2) 등으로 구성되어 있다.
이때, 제1 전원단자(T1)는 제2 전원단자(T2)보다 고전위이면 되고, 여기서는 일례로서 제1 전원단자(T1)를 VDD 전위, 제2 전원단자(T2)를 GND 전위로서 설명한다.
제1 스위칭 트랜지스터(TR1)는 입력 신호(Vpulse)가 제어 단자에 입력됨으로써 도통하여, 포토 트랜지스터(PT)와 직렬 접속한다. 그리고, 양자는 제1 및 제2 전원단자(T1 및 T2) 간에 접속된다.
또한, 제2 스위칭 트랜지스터(TR2)와 제3 스위칭 트랜지스터(TR3)는 직렬 접속되며, 이들도 제1 및 제2 전원단자(T1 및 T2) 간에 접속된다.
커패시턴스(C)는 일단이 제1 접속점(n1)으로부터 제2 스위칭 트랜지스터(TR2)의 제어 단자에 접속되며, 타단이 제1 전원 단자(T1) 또는 제2 전원단자(T2)에 접속된다. 커패시턴스(C)는 제1 스위칭 트랜지스터(TR1)가 도통함으로써 충전되어, 제1 접속점(n1)의 전위를 변동시킨다.
제3 스위칭 트랜지스터(TR3)는, 제2 접속점(n2)에 의해 일단이 제2 스위칭 트랜지스터(TR2)의 일단과 접속하며, 타단은 제2 전원 단자(T2)와 접속하여 접지된다. 제3 스위칭 트랜지스터(TR3)는 예를 들면 p채널형 TFT이며, 그 제어 단자에는 정전압 Va가 인가된다.
TFT의 소스-드레인 간이 고저항으로 되도록, 게이트 전압 Va를 고정하면 TFT를 저항으로서 이용할 수 있다. 이에 따라, 제2 접속점(n2)로부터는 포토 트랜지스터(PT)에 의해 검지한 포토 커런트가 전압으로 변환되어 출력되며, 정전압 Va의 변동에 따라 출력되는 전압도 변동된다. 또한, 이 경우 소스-드레인 간의 저항값은 103Ω?108Ω 정도로 한다.
이와 같이, 제1 전원 단자(T1)과 제2 전원 단자(T2) 간에 높은 저항값을 갖는 제3 스위칭 트랜지스터(TR3)를 접속함으로써, 포토 트랜지스터(PT)에 의해 검지한 포토 커런트를 전원 전위 VDD와 접지 전위 GND 간의 전위차의 분압으로서 출력할 수 있다. 제1 전원 단자(T1) 및 제2 전원 단자(T2) 간의 전압은, 피드백으로서의 이용이 용이한 범위로 설정하면 된다.
이와 같이 구성된 광전변환센서(130)의 동작을 살펴보면, 먼저, 제1 스위칭 트랜지스터(TR1)의 제어 단자, 즉 게이트 전극에 소정 전압 Vpulse(H 레벨)의 펄스를 일정 기간 동안 입력한다. H 레벨의 펄스의 입력 기간 동안, 제1 스위칭 트랜지스터(TR1)의 도통은 유지된다. 이에 따라, 커패시턴스(C)에는 전원 전위 VDD가 충전된다. 펄스가 L 레벨(0V)로 되면 제1 스위칭 트랜지스터(TR1)가 차단된다. 본 실시예는 제1 접속점 n1을 기준 전위(VDD 전위)로 하고, 포토 트랜지스터(PT)로부터의 방전에 의해 제1 접속점(n1)의 전위를 강하시켜 출력 전압을 얻는다.
포토 트랜지스터(PT)인 Vbias에 광이 입사되면, 제2 및 제3 스위칭 트랜지스터(TR2 및 TR3)에 의한 스위칭 기능에 의해 출력 단자(Vout)로 포토 트랜지스터(PT)에 의해 감지된 포토 커런트(current)가 전압으로 변환되어 출력이 된다.
이를 구체적으로 설명하면, 백라이트 모듈(10) 및 하부기판(200)에서 나온 빛이 포토 트랜지스터(PT)로 입사를 하게 되면, 포토 트랜지스터(PT)에서는 광전 변화가 일어난다. 즉, 빛이 입사된 포토 트랜지스터(PT)는 전자들을 가지게 되고, 제2 및 제3 스위칭 트랜지스터(TR2 및 TR3)의 게이트(Gate)에 문이 열리게 되고, 포토 트랜지스터(PT)에 있던 전자들이 이동하게 되어 신호 역할을 하게 된다. 이 신호들은 후술하는 아날로그/디지털 변환기(Analog to Digital Converter, ADC)를 거쳐서 신호 파형이 검출된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 소오스 구동장치를 개략적으로 설명하기 위한 전체 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 구동을 위한 전체적인 구성은, 크게 복수개의 게이트 라인(220)과 데이터 라인(230)이 교차 배치되고, 각 게이트 라인(220)과 데이터 라인(230)이 교차하는 부위에 박막트랜지스터(TFT)가 배치되어 화상을 디스플레이 하는 디스플레이 패널(400)과, 디스플레이 패널(400)의 게이트 라인(220)을 구동하기 위한 구동전압을 인가하는 게이트 구동부(500)와, 광전변환센서(130)를 이용하여 데이터 라인(230)의 n 및 (n+1)번째 프레임에 해당하는 각 화소영역의 충전량을 동일하게 하도록 n 및 (n+1)번째 프레임에 교대로 데이터 구동전압을 인가하는 소스 드라이버(600) 등을 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 소스 드라이버(600)는, 크게 데이터 라인(230)에 구동 전압을 인가하는 소스 구동부(610)와, 소스 구동부(610)의 구동 전압에 의해 데이터 라인(230)의 n번째 프레임에 각 화소영역으로 입사되는 광량을 측정하기 위해 각각의 화소에 적어도 하나씩 형성된 광전변환센서(130)와, 광전변환센서(130)에 입사되는 광량을 디지털 신호로 변환시켜주는 아날로그/디지털 변환기(Analog to Digital Converter, ADC)(620)와, 아날로그/디지털 변환기(ADC)(620)로부터 변환된 디지털 신호를 통해 충전량을 계산하는 적분기(630)와, 충전량에 해당하는 구동 전압을 데이터베이스(DB)화하여 저장하는 메모리부(640)와, 메모리부(640)를 이용하여 적분기(630)를 통해 계산된 충전량에 해당하는 구동 전압을 극성변환하여 (n+1)번째 프레임에 적용하도록 소스 구동부(610)에 신호를 인가하는 신호 제어부(650)를 포함하여 이루어진다.
한편, 아날로그/디지털 변환기(ADC)(620), 적분기(630) 및 신호 제어부(650)는 별도의 인쇄회로기판(PCB)에 탑재되어 소스 구동부(610)와 전기적으로 연결되도록 구현됨이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 소스 구동을 위한 일반적인 감마(Gamma) 블록을 나타낸 회로도로서, TFT-LCD 구동에서 그레이(Gray)를 표현하기 위한 회로에서의 감마 블록(Gamma Block)을 나타낸 회로도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 소스 구동이 이루어지면, 감마(Gamma) 전압을 기존 대비 절반만 사용하는 효과가 있다. 예를 들어, TFT-LCD 구동을 위해 노트북(Notebook)이나 태블릿(Tablet)의 경우 포지티브(Positive)와 네가티브(Negative) 각각 5개씩의 감마(Gamma) 전압이 인가되게 되는데, 본 발명에서의 방식으로 구동을 하게 되면, 포지티브(Positive)와 네가티브(Negative) 전압 중 하나만 사용하면 되므로, 10개의 인가전압 중 5개만 인가를 하면 되므로 감마(Gamma) 전압의 사용을 절반으로 줄일 수 있는 장점도 있다.
한편, 종래의 TFT-LCD구동에서는 액정의 열화현상을 방지하기 위하여 포지티브(Positive) 전계와 네가티브(Negative) 전계를 교대로 인가하여 데이터 라인의 홀수 및 짝수 프레임으로 구동이 이루어진다. 이러한 홀수 및 짝수의 2가지 프레임의 교대 구동이 이루어짐에 따라 화소(Pixel)에 충전되는 충전량의 차이 즉, △Vp의 차이가 발생하게 된다.
그러나, 본 발명의 소스 구동장치를 이용한 방식으로 구동을 하게 되면 홀수 프레임의 화소 충전량과 짝수 프레임의 화소 충전량을 같게 만들어 줄 수 있기 때문에, 홀수 및 짝수 프레임의 교대 구동으로 인한 △Vp의 차이가 없는 구동이 가능하게 된다. △Vp는 TFT-LCD 화면의 질을 떨어뜨리고 잔류 DC를 유발하여 불량을 초래하게 되는데 이런 불량을 없앨 수 있다.
그리고, 기존의 홀수 및 짝수 프레임 반전을 위해 포지티브(Positive)와 네가티브(Negative) 전압이 인가되는데, 홀수 프레임(Odd Frame)의 화소 전압을 검출하여 짝수 프레임(Even Frame)에 인가하기 때문에, 포지티브(Positive)와 네가티브(Negative) 전압 중 하나의 전압만 사용하면 되는 장점도 가지고 있다.
도 6은 일반적인 액정표시장치의 화소 영역의 홀수 및 짝수 프레임에 대한 구동 파형을 나타낸 그래프로서, 각 화소 영역에 대한 데이터 라인(230)의 홀수 및 짝수 프레임에 충전되는 구동 파형을 나타내는데, 상부기판(100, 도 2 참조)에 구비된 광전변환센서(130)를 통해서 검출하게 되고, 적분기(630, 도 4 참조)를 이용해서 충전량을 계산하게 된다.
이와 같이 적분기(630)를 통해 계산된 충전량과 같은 구동 전압을 출력하기 위해 메모리부(640) 및 제어부(650)를 이용한다. 즉, 데이터 라인(230)의 n번째 프레임과 같은 구동 전압을 데이터 라인(230)의 (n+1)번째 프레임에 해당하는 각 화소영역에 출력하기 위해 각각의 충전량에 따른 구동 전압을 시뮬레이션을 통해 데이터베이스(DB)화하여 메모리부(640)에 저장한다.
이와 같이 데이터 라인(230)의 (n+1)번째 프레임에 해당하는 각 화소의 구동전압을 시뮬레이션을 통해 인가하는 이유는 같은 구동 전압을 화소에 인가를 하더라도 n번째 프레임의 구동 파형과 (n+1)번째 프레임의 구동 파형은 (-)전압 인가 시 신호 파형의 드롭(Drop)으로 인한 구동 전압의 차이를 제거하기 위함이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 소스 구동방법에 대한 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 소스 구동은, 먼저, TFT-LCD에 구비된 백라이트 모듈(10)을 통해 광이 입사되면, 화소 어레이(Pixel Array)를 거치게 되고, 화소에 n번째 프레임의 신호를 인가하게 되면, 상부기판(100)의 광전변환센서(130)의 포토 트랜지스터(PT)의 전하이동으로 인해 아날로그 광 신호를 검출하게 된다.
이후에, 광전변환센서(130)를 통해 검출된 아날로그 신호는 소스 구동부(610) 및 아날로그/디지털 변환기(ADC)(620)를 통해 디지털 신호로 변환되고, 적분기(630)를 통해 충전량을 계산하게 된다.
그런 다음, 데이터 라인(230)의 (n+1)번째 프레임에 같은 충전량을 인가하기 위해 메모리부(640)에 데이터베이스(DB)화되어 있는 해당 구동 전압을 제어부(650)를 통해 최종적으로 (n+1)번째 프레임에 해당하는 화소로 인가하게 된다.
이와 같은 방식으로 TFT-LCD의 구동을 하게 되면, n번째 프레임의 화소 충전량과 (n+1)번째 프레임의 화소 충전량을 같게 만들어 줄 수 있기 때문에, n 및 (n+1)번째 프레임의 교대 구동으로 인한 △Vp의 차이가 없는 구동이 가능하게 된다.
그리고, 기존의 n 및 (n+1)번째 프레임 반전을 위해 포지티브(Positive)와 네가티브(Negative) 전압이 인가되는데, n번째 프레임의 화소 전압을 검출하여 (n+1)번째 프레임에 인가하기 때문에 포지티브(Positive)와 네가티브(Negative) 전압 중 하나의 전압만 사용하면 된다.
전술한 본 발명에 따른 액정표시장치의 소스 드라이버 및 구동방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100 : 상부기판,
200 : 하부기판,
300 : 액정층,
400 : 디스플레이 패널,
500 : 게이트 구동부,
600 : 소스 드라이버

Claims (4)

  1. 게이트 라인들, 데이터 라인들, 및 상기 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해 정의되는 화소영역마다 형성된 화소 셀들로 구성된 화소 어레이를 포함하는 디스플레이 패널을 구동하는 소스 드라이버에 있어서,
    상기 데이터 라인에 구동전압을 인가하는 소스 구동부;
    상기 구동 전압에 의해 n번째 프레임에 상기 화소영역으로 입사되는 광량을 측정하기 위해 각각의 화소에 형성되는 광전변환센서;
    상기 광전변환센서에 입사되는 광량을 디지털 신호로 변환시켜주는 아날로그/디지털 변환기;
    상기 변환된 디지털 신호를 통해 충전량을 계산하는 적분기;
    충전량에 해당하는 구동 전압을 데이터베이스화하여 저장하는 메모리부; 및
    상기 메모리부를 이용하여 상기 계산된 충전량에 해당하는 구동 전압을 극성변환하여 (n+1)번째 프레임에 적용하도록 상기 소스 구동부에 신호를 인가하는 신호 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 소스 드라이버.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 액정표시장치는 상부 및 하부기판과 그 사이에 봉입된 액정층을 포함하되, 상기 하부기판에는 화소영역을 정의하는 게이트 라인과 데이터 라인이 상호 교차 배치되고, 각 화소영역에는 화소전극과 상기 게이트 라인의 구동신호에 의해 스위칭되어 데이터 라인의 신호를 화소전극으로 인가하는 박막트랜지스터가 배치되며, 상기 상부기판에는 화소전극을 제외한 영역으로 빛이 투과되는 것을 차단하기 위한 블랙매트릭스가 형성되며,
    상기 광전변환센서는 상기 상부기판 상에 구비되되, 상기 상부기판을 평면에서 보았을 때, 상기 하부기판에 구비된 박막트랜지스터와 가장 근접한 화소전극의 모서리 가장자리 부분에 대응되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 소스 드라이버.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 상부기판을 평면에서 보았을 때, 상기 블랙매트릭스는 상기 광전변환센서를 덮도록 구비되며, 상기 광전변환센서의 포토 트랜지스터가 상기 하부기판을 바라보도록 상기 블랙매트릭스의 아래쪽에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 소스 드라이버.
  4. 게이트 라인들, 데이터 라인들, 및 상기 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해 정의되는 화소영역마다 형성된 화소 셀들로 구성된 화소 어레이를 포함하는 디스플레이 패널을 구동하는 소스 구동방법에 있어서,
    상기 데이터 라인의 n번째 프레임에 상기 화소영역으로 입사되는 광량을 측정하기위해 각각의 화소에 형성되는 광전변환센서를 이용하여 상기 데이터 라인의 n번째 프레임에 상기 화소영역으로 입사되는 광량을 측정하고 이에 대한 충전량을 계산한 후, 기설정된 충전량에 해당하는 구동 전압을 이용하여 상기 계산된 충전량에 해당하는 구동 전압을 극성변환하여 상기 데이터 라인의 (n+1)번째 프레임에 인가하여 상기 데이터 라인의 n 및 (n+1)번째 프레임의 화소 충전량을 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 소스 구동방법.
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