KR20130003217A

KR20130003217A - 표시장치 및 그 구동방법

Info

Publication number: KR20130003217A
Application number: KR1020110064380A
Authority: KR
Inventors: 김민기; 김진성; 이환주; 우정훈
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2013-01-09
Also published as: TWI456565B; US20130002641A1; US9182805B2; KR101793284B1; TW201301256A; CN102855863B; FR2977438A1; CN102855863A; FR2977438B1

Abstract

본 발명에 따른 표시장치는 다수의 게이트라인들과 다수의 데이터라인들이 교차되고, 그 교차 영역마다 화소가 형성된 표시패널; 게이트 전원전압을 기반으로 게이트펄스를 발생하고, 상기 게이트펄스를 상기 게이트라인들에 인가하는 게이트 구동회로; 데이터 전원전압을 분압하여 입력 디지털 비디오 데이터를 아날로그 데이터전압으로 변환하고, 상기 데이터전압을 상기 데이터라인들에 인가하는 데이터 구동회로; 입력 프레임 주파수를 검출하고, 상기 검출된 프레임 주파수에 따라 전원 제어신호를 다르게 생성하는 전원전압 제어회로; 및 상기 게이트 전원전압 및 상기 데이터 전원전압 중 적어도 어느 하나를 상기 전원 제어신호에 따라 다르게 조정하는 전원전압 조정회로를 구비한다.

Description

표시장치 및 그 구동방법{Display Device And Driving Method Thereof}

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 특히 표시 영상의 속성에 따라 프레임 주파수의 변경이 가능한 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.

영상 구현을 위한 표시장치로는 음극선관(Cathode Ray Tube), 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기발광다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode, OLED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Diplay Panel, PDP), 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display : EPD) 등이 알려져 있다.

표시장치는 화소들과 신호라인들이 형성되는 표시패널, 표시패널의 신호라인들을 구동하기 위한 구동회로부, 및 구동회로부의 구동에 필요한 전원전압을 발생하는 전원전압 발생회로를 포함한다.

신호라인들은 데이터전압이 공급되는 데이터라인과, 데이터전압이 공급될 화소들을 선택하기 위해 게이트펄스가 공급되는 게이트라인을 포함한다. 구동회로부는 데이터라인을 구동하기 위한 데이터 구동회로와, 게이트라인을 구동하기 위한 게이트 구동회로를 포함한다. 전원전압 발생회로는 데이터전압의 발생에 필요한 고전위 전원전압을 데이터 구동회로에 공급하고, 게이트펄스의 발생에 필요한 게이트 하이전압과 게이트 로우전압을 게이트 구동회로에 공급한다. 고전위 전원전압은 고정 레벨로 데이터 구동회로에 공급되고, 게이트 하이전압 및 게이트 로우전압은 고정 레벨로 게이트 구동회로에 공급된다.

이러한 표시장치를 대상으로, 표시 영상의 속성에 따라 프레임 주파수를 변경하여 소비전력을 줄이는 기술이 알려져 있다. 이 기술은 인접 프레임들 간 영상의 변화가 상대적으로 큰 동적 영상(dynamic image)에서 프레임 주파수를 제1 값(예컨대, 60Hz)으로 제어하고, 인접 프레임들 간 영상의 변화가 상대적으로 작은 정적 영상(static image)에서 프레임 주파수를 제2 값(예컨대, 40Hz)으로 제어한다. 40Hz의 프레임 주파수로 영상을 표시하는 경우에는 60Hz의 프레임 주파수로 영상을 표시할 때에 비해 소비 전력이 줄어드는 잇점이 있다.

프레임 주파수가 변경되면, 도 1과 같이 화소에 데이터전압의 충전을 위한 1 수평기간(1H) 즉, 충전 타임이 달라진다. 프레임 주파수가 40Hz일 때의 충전 타임은 프레임 주파수가 60Hz일 때의 충전 타임에 비해 길어진다. 그 결과 프레임 주파수가 40Hz일 때의 충전량(CA2)은 프레임 주파수가 60Hz일 때의 충전량(CA1)에 비해 늘어난다. 동일 계조 구현시, 프레임 주파수에 따른 충전량 차이는 표시 영상의 휘도 변화를 초래하여 표시 품위를 떨어뜨린다. 도 1에서, 'GP'는 게이트펄스를, 'CP'는 데이터전압의 충전 펄스를 각각 나타낸다.

이렇게 프레임 주파수에 따라 충전량이 달라지는 이유는, 구동회로부의 구동에 필요한 전원전압이 고정 레벨로 발생되는 데 기인한다. 특히, 전원전압을 고정한 채 프레임 주파수를 60Hz에서 40Hz로 감소시키는 경우에는 소비 전력 절감 효과가 크지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은 영상 속성에 따라 프레임 주파수가 변경될 때 휘도 변화를 최소화함과 아울러 소비 전력 절감 효과를 증대시킬 수 있도록 한 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 다수의 게이트라인들과 다수의 데이터라인들이 교차되고, 그 교차 영역마다 화소가 형성된 표시패널; 게이트 전원전압을 기반으로 게이트펄스를 발생하고, 상기 게이트펄스를 상기 게이트라인들에 인가하는 게이트 구동회로; 데이터 전원전압을 분압하여 입력 디지털 비디오 데이터를 아날로그 데이터전압으로 변환하고, 상기 데이터전압을 상기 데이터라인들에 인가하는 데이터 구동회로; 입력 프레임 주파수를 검출하고, 상기 검출된 프레임 주파수에 따라 전원 제어신호를 다르게 생성하는 전원전압 제어회로; 및 상기 게이트 전원전압 및 상기 데이터 전원전압 중 적어도 어느 하나를 상기 전원 제어신호에 따라 다르게 조정하는 전원전압 조정회로를 구비한다.

상기 전원전압 제어회로는, 수직 동기신호를 기준클럭으로 카운팅하여 카운팅 값을 발생하는 카운터; 및 상기 카운팅 값을 미리 설정된 기준값과 비교하여, 상기 카운팅 값이 상기 기준값과 동일하면 기준 프레임 주파수에 대응되는 제1 전원 제어신호를 생성하고, 상기 카운팅 값이 상기 기준값과 다르면 상기 기준 프레임 주파수보다 낮은 특정 프레임 주파수에 대응되는 제2 전원 제어신호를 생성하는 비교기를 구비한다.

상기 전원전압 조정회로는, 상기 제1 전원 제어신호에 응답하여, 상기 게이트 전원전압 및 상기 데이터 전원전압을 상기 기준 프레임 주파수에 맞춰 미리 설정된 기준 레벨로 출력하고; 상기 제2 전원 제어신호에 응답하여, 상기 게이트 전원전압 및 상기 데이터 전원전압 중 적어도 어느 하나를 상기 기준 레벨보다 낮은 특정 레벨로 변경하여 출력한다.

상기 기준 레벨 또는 상기 특정 레벨로 조정되는 상기 게이트 전원전압은 게이트 하이전압을 포함하고; 상기 기준 레벨 또는 상기 특정 레벨로 조정되는 상기 데이터 전원전압은 고전위 전원전압을 포함한다.

상기 기준 프레임 주파수는 60Hz로 선택되고, 상기 특정 프레임 주파수는 40Hz로 선택된다.

본 발명의 실시예에 따라 다수의 게이트라인들과 다수의 데이터라인들이 교차되고, 그 교차 영역마다 화소가 형성된 표시패널과, 게이트 전원전압을 기반으로 게이트펄스를 발생하고 상기 게이트펄스를 상기 게이트라인들에 인가하는 게이트 구동회로와, 데이터 전원전압을 분압하여 입력 디지털 비디오 데이터를 아날로그 데이터전압으로 변환하고 상기 데이터전압을 상기 데이터라인들에 인가하는 데이터 구동회로를 갖는 표시장치의 구동방법은, 입력 프레임 주파수를 검출하고, 상기 검출된 프레임 주파수에 따라 전원 제어신호를 다르게 생성하는 단계; 및 상기 게이트 전원전압 및 상기 데이터 전원전압 중 적어도 어느 하나를 상기 전원 제어신호에 따라 다르게 조정하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 표시장치 및 그 구동방법은 영상 속성에 따른 프레임 주파수 변경에 수반하여 기준 프레임 주파수(60Hz)보다 낮은 특정 프레임 주파수(40Hz)에서 데이터 전원전압 및/또는 게이트 전원전압을 기준 프레임 주파수에 맞춰 미리 설정된 기준 레벨보다 낮게 조정한다. 이를 통해 본 발명에 따른 표시장치 및 그 구동방법은 주파수 변경에 따른 휘도 변화를 최소화할 수 있음은 물론이거니와, 정적 영상을 구현함에 있어 데이터 구동회로 및/또는 게이트 구동회로의 출력 스윙폭을 줄일 수 있어 소비 전력 절감 효과를 극대화할 수 있다.

도 1은 종래 프레임 주파수에 따라 충전 타임이 달라지는 일 예를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 도면.
도 3은 전원전압 제어회로의 세부 구성과, 전원 제어신호에 따른 전원전압 조정회로의 출력을 보여주는 도면.
도 4는 전원전압 제어회로의 프레임 주파수 검출 동작을 보여주는 도면.
도 5는 데이터 구동회로에 내장된 감마 저항 스트링을 보여주는 도면.
도 6은 프레임 주파수에 따라 데이터 전원전압이 조정되는 예를 보여주는 도면.
도 7은 데이터 전원전압 조정에 따른 작용 효과를 보여주는 도면.
도 8은 프레임 주파수에 따라 게이트 전원전압이 조정되는 예를 보여주는 도면.
도 9는 표시패널에 형성된 TFT의 접속 구성을 보여주는 도면.
도 10은 TFT의 구동 특성 그래프를 보여주는 도면.
도 11은 게이트 전원전압 조정에 따른 작용 효과를 보여주는 도면.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 구동방법을 보여 주는 도면.

이하, 도 2 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.

본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기발광다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode, OLED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Diplay Panel, PDP), 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display : EPD) 등으로 구현될 수 있다. 이하에서는, 표시장치가 액정표시장치로 구현되는 경우를 일 예로 하여 실시예를 설명한다.

도 2를 참조하면, 표시장치는 시스템 보드(10), 타이밍 콘트롤러(11), 데이터 구동회로(12), 게이트 구동회로(13), 표시패널(14), 전원전압 제어회로(111) 및 전원전압 조정회로(17)를 구비한다.

시스템 보드(10)는 외부 비디오 소스 인터페이스 회로(미도시)에 접속되어 그 소스 회로로부터 화상 데이터를 입력받는다. 시스템 보드(10)에는 입력 화상 데이터를 처리하기 위한 그래픽 처리회로(미도시)와, 전원조정회로(17)에 공급될 전압(Vin)을 생성하는 전원회로가 포함되어 있다.

시스템 보드(10)는 외부의 비디오 소스로부터 입력되는 화상 데이터의 속성에 따라 프레임 주파수를 변경한다. 시스템 보드(10)는 인접 프레임들 간 영상의 변화가 상대적으로 큰 동적 영상에서 프레임 주파수를 기준값으로 제어하고, 인접 프레임들 간 영상의 변화가 상대적으로 작은 정적 영상에서 프레임 주파수를 기준값보다 작은 특정값으로 제어한다. 여기서, 기준값은 60Hz일 수 있으나 이에 한정되지 않고, 특정값은 40Hz일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 시스템 보드(10)는 60Hz의 프레임 주파수를 기반으로 동적 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)와 타이밍 신호들(Vsync,Hsync,DE)을 출력한다. 그리고, 시스템 보드(10)는 40Hz의 프레임 주파수를 기반으로 정적 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)와 타이밍 신호들(Vsync,Hsync,DE)을 출력한다.

타이밍 콘트롤러(11)는 시스템 보드(10)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 표시패널(14)에 맞게 정렬하여 데이터 구동회로(12)에 공급한다.

타이밍 콘트롤러(11)는 시스템 보드(10)로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE) 등의 타이밍 신호들을 입력받는다. 타이밍 콘트롤러(11)는 60Hz 또는 40Hz의 프레임 주파수에 기반한 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE)을 이용하여 데이터 구동회로(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호와, 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호를 발생한다.

데이터 제어신호는 60Hz 또는 40Hz의 프레임 주파수를 기초로 데이터 구동회로(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 것으로, 소스 스타트 펄스(Source, Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE), 극성제어신호(POL) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동회로(12)의 데이터 샘플링 시작 시점을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터 구동회로(12)의 소스 드라이브 IC(Intergrated Circuit)들 내에서 데이터의 샘플링 동작을 제어하는 클럭신호이다. 극성제어신호(POL)는 데이터 구동회로(12)로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 N(N은 양의 정수) 수평기간의 주기로 반전시킨다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 데이터 구동회로의 출력 타이밍을 제어한다.

게이트 제어신호는 60Hz 또는 40Hz의 프레임 주파수를 기초로 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 것으로, 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 첫 번째 게이트펄스의 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 구동회로(13)의 출력 타이밍을 제어한다.

데이터 구동회로(12)는 다수의 소스 드라이브 IC들을 포함한다. 소스 드라이브 IC들 각각은 타이밍 콘트롤러(11)로부터의 데이터 제어신호에 응답하여 타이밍 콘트롤러(11)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링 및 래치하여 병렬 데이터 체계의 데이터로 변환한다. 소스 드라이브 IC들 각각은 병렬 데이터 체계로 변환된 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 감마보상전압으로 변환하여 화소들에 충전될 정극성/부극성 아날로그 데이터전압을 발생한다. 소스 드라이브 IC들 각각은 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 정극성/부극성 아날로그 데이터전압의 극성을 반전시키면서 그 데이터전압을 데이터라인들(15)에 공급한다.

게이트 구동회로(13)는 다수의 게이트 드라이브 IC들을 포함한다. 게이트 드라이브 IC들 각각은 타이밍 콘트롤러(11)로부터의 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 게이트 하이전압(VGH)과 게이트 로우전압(VGL) 사이에서 스윙하는 게이트펄스를 발생하고, 이 게이트펄스를 게이트라인들(16)에 순차적으로 공급한다. 게이트 구동회로(13)는 표시패널(14)에서 화소 어레이가 형성된 유효 표시영역 바깥의 비 표시영역에 GIP(Gate In Panel) 방식으로 형성될 수 있다. GIP 방식에 의해, 게이트 구동회로(13)는 화소 어레이의 TFT 공정에서 화소 어레이와 함께 형성될 수 있다.

표시패널(14)은 액정표시패널로 구현될 수 있다. 표시패널(14)은 액정층을 사이에 두고 대향하는 상부 유리기판과 하부 유리기판을 포함한다. 표시패널(14)의 하부 유리기판에는 영상 표시를 위한 화소 어레이가 형성된다. 화소 어레이에는 데이터라인들(15)과 게이트라인들(16)의 교차부마다 형성되는 TFT들과, TFT에 접속된 화소전극(1), 화소전극(1)과 대향하는 공통전극(2), 및 스토리지 커패시터(Cst)등이 형성된다. 액정셀(Clc)은 TFT에 접속되어 화소전극(1)과 공통전극(2) 사이의 전계에 의해 구동된다.

표시패널(14)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 형성된다. 공통전극(2)은 IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성될 수 있고, TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성될 수도 있다.

표시패널(14)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.

본 발명에서 적용 가능한 표시패널(14)의 액정모드는 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 표시장치는 투과형 액정표시장치, 반투과형 액정표시장치, 반사형 액정표시장치 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 투과형 액정표장치와 반투과형 액정표시장치에서는 백라이트 유닛이 필요하다. 백라이트 유닛은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다.

전원전압 제어회로(111)는 시스템 보드(10)로부터 입력되는 타이밍 신호들(Vsync,Hsync,DE)을 이용하여 입력 프레임 주파수를 검출하고, 검출된 프레임 주파수에 따라 전원 제어신호(CONT)를 다르게 생성한다. 전원전압 제어회로(111)는 타이밍 콘트롤러(11)에 내장될 수 있다. 전원전압 제어회로(111)에 대해서는 도 3 및 도 4를 결부하여 후술한다.

전원전압 조정회로(17)는 시스템 보드(10)로부터 입력되는 전압(Vin)을 기반으로 게이트 전원전압과 데이터 전원전압, 및 공통전압(Vcom)을 발생한다. 데이터 전원전압은 데이터 구동회로(12)에 내장된 감마 저항 스트링의 고전위 입력단에 인가될 고전위 전원전압(VDD)을 포함한다. 게이트 전원전압은 게이트 구동회로(13)에 인가될 게이트 하이전압(VGH)과 게이트 로우전압(VGL)을 포함한다. 게이트 하이전압(VGH)은 표시패널(14)의 TFT를 턴 온 시킬 수 있는 레벨로 발생되고, 게이트 로우전압(VGL)은 표시패널(14)의 TFT를 턴 오프 시킬 수 있는 레벨로 발생된다. 공통전압(Vcom)은 표시패널(14)의 공통전극(2)에 인가된다.

영상 속성에 따라 프레임 주파수가 변경될 때 휘도 변화를 최소화함과 아울러 소비 전력 절감 효과가 증대될 수 있도록, 전원전압 조정회로(17)는 전원전압 제어회로(111)로부터 입력되는 전원 제어신호(CONT)에 따라 게이트 전원전압 및/또는 데이터 전원전압을 조정한다. 전원전압 조정회로(17)에 대해서는 도 3과, 도 5 내지 도 11을 결부하여 후술하기로 한다.

도 3은 전원전압 제어회로(111)의 세부 구성과, 전원 제어신호(CONT(VC1,VC2))에 따른 전원전압 조정회로(17)의 출력을 보여준다. 도 4는 전원전압 제어회로(111)의 프레임 주파수 검출 동작을 보여준다.

도 3을 참조하면, 전원전압 제어회로(111)는 카운터(111A)와 비교기(111B)를 포함한다.

카운터(111A)는 시스템 보드(10)로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync)를 기준 클럭(RCLK)을 이용하여 카운팅하여 카운팅 값(CT)을 출력한다. 카운팅의 대상이 되는 수직 동기신호(Vsync)는 시스템 보드(10)로부터 입력되는 데이터 인에이블신호(DE)를 이용하여 타이밍 콘트롤러(11) 내에서 직접 생성될 수도 있다. 기준 클럭(RCLK)은 타이밍 콘트롤러(11)에 내장되어 있는 오실레이터(oscillator)에서 생성될 수 있다.

수직 동기신호(Vsync)에 의해 정의되는 1 프레임 기간(1F)은 프레임 주파수에 따라 달라진다. 40Hz의 특정 프레임 주파수에 대응되는 1 프레임 기간(1F)은 60Hz의 기준 프레임 주파수에 대응되는 1 프레임 기간(1F)에 비해 길다. 따라서, 동일한 기준 클럭(RCLK)에 기반한 40Hz의 프레임 주파수에 대한 카운팅 값(CT)은, 60Hz의 프레임 주파수에 대한 카운팅 값(CT)에 비해 더 크다.

비교기(111B)는 카운터(111A)로부터 입력되는 카운팅 값(CT)을 미리 설정된 기준값(REF)와 비교한다. 기준값(REF)은 60Hz의 기준 프레임 주파수에 대한 카운팅 값(CT)과 동일하게 설정된다. 비교기(111B)는 카운터(111A)로부터 입력되는 카운팅 값(CT)이 기준값(REF)과 동일하면, 60Hz의 기준 프레임 주파수에 대응되는 제1 전원 제어신호(VC1)를 출력한다. 비교기(111B)는 카운터(111A)로부터 입력되는 카운팅 값(CT)이 기준값(REF)보다 크면, 40Hz의 특정 프레임 주파수에 대응되는 제2 전원 제어신호(VC2)를 출력한다.

제1 전원 제어신호(VC1)는 전원전압 조정회로(17)에 입력되어, 게이트 전원전압 및/또는 데이터 전원전압이 미리 설정된 기준 레벨(VDD1/VGH1)로 유지되도록 전원전압 조정회로(17)를 제어한다. 제2 전원 제어신호(VC2)는 전원전압 조정회로(17)에 입력되어, 게이트 전원전압 및/또는 데이터 전원전압이 기준 레벨(VDD1/VGH1)보다 낮은 조정 레벨(VDD2/VGH2)로 변경되도록 전원전압 조정회로(17)를 제어한다.

도 5는 데이터 구동회로에 내장된 감마 저항 스트링을 보여준다. 도 6은 프레임 주파수에 따라 데이터 전원전압이 조정되는 예를 보여준다. 도 7은 데이터 전원전압 조정에 따른 작용 효과를 보여준다. 도 7에서, 'GP'는 게이트펄스를, 'CP'는 데이터전압의 충전 펄스를 각각 나타낸다.

도 5를 참조하면, 데이터 구동회로는 디지털 비디오 데이터를 아날로그 데이터전압을 변환하기 위해 감마 저항 스트링을 포함한다. 감마 저항 스트링은 고전위 전원전압(VDD)이 입력되는 고전위 단과 기저 전압(VSS)이 입력되는 저전위 단 사이에서 직렬 접속된 다수의 저항들(R)을 구비한다. 감마 저항 스트링은 공통전압(Vcom)을 사이에 두고 고전위 전원전압(VDD)과 기저 전압(VSS) 사이에서 분압되는 감마기준전압들을 디지털 비디오 데이터의 비트수로 표현 가능한 계조 수만큼 세분화하여 각 계조에 해당하는 정극성 감마보상전압들(PGMA1~PGMAi)과 부극성 감마보상전압들(NGMA1~NGMAi)을 발생한다.

도 6을 참조하면, 60Hz의 기준 프레임 주파수에서, 고전위 전원전압(VDD)은 제1 전원 제어신호(VC1)에 응답하여 기준 프레임 주파수에 맞춰 미리 설정된 기준레벨(VDD1)로 발생된다. 40Hz의 특정 프레임 주파수에서, 고전위 전원전압(VDD)은 제2 전원 제어신호(VC2)에 응답하여 기준레벨(VDD1)보다 낮은 조정레벨(VDD2)로 발생된다.

도 7과 같이 프레임 주파수가 변경되면, 화소에 데이터전압의 충전을 위한 1 수평기간(1H) 즉, 충전 타임이 달라진다. 프레임 주파수가 40Hz일 때의 충전 타임은 프레임 주파수가 60Hz일 때의 충전 타임에 비해 길어진다. 프레임 주파수가 60Hz에서 40Hz로 변경될 때 고전위 전원전압(VDD)이 기준레벨(VDD1)로 유지되면 종래와 같이 충전량 차이로 인한 휘도 변화가 초래된다. 하지만, 프레임 주파수가 60Hz에서 40Hz로 변경될 때 고전위 전원전압(VDD)이 조정레벨(VDD2)로 낮아지면, 충전량 차이로 인한 휘도 변화는 최소화된다. 이는 40Hz에서 고전위 전원전압(VDD)이 조정레벨(VDD2)로 낮아지면 그에 대응하여 감마보상전압들의 전체적인 전압 레벨도 낮아져 화소에 충전되는 충전량이 줄어들기 때문이다. 조정레벨(VDD2)은 도 7에서와 같이 40Hz에서의 화소 충전량(CA2)이 60Hz에서의 화소 충전량(CA1)과 실질적으로 동일하게 되도록 미리 설정될 수 있다.

영상 속성에 따른 프레임 주파수 변경에 수반하여 고전위 전원전압(VDD)을 상기한 바와 같이 조정하면, 주파수 변경에 따른 휘도 변화가 최소화됨은 물론이거니와, 정적 영상을 구현함에 있어 데이터 구동회로의 출력 스윙폭이 줄어들기 때문에 소비 전력 절감 효과가 극대화될 수 있다.

도 8은 프레임 주파수에 따라 게이트 전원전압이 조정되는 예를 보여준다. 도 9는 표시패널에 형성된 TFT의 접속 구성을 보여준다. 도 10은 TFT의 구동 특성 그래프를 보여준다. 그리고, 도 11은 게이트 전원전압 조정에 따른 작용 효과를 보여준다. 도 11에서, 'GP'는 게이트펄스를, 'CP'는 데이터전압의 충전 펄스를 각각 나타낸다.

도 8을 참조하면, 60Hz의 기준 프레임 주파수에서, 게이트 하이전압(VGH)은 제1 전원 제어신호(VC1)에 응답하여 기준 프레임 주파수에 맞춰 미리 설정된 기준레벨(VGH1)로 발생된다. 40Hz의 특정 프레임 주파수에서, 게이트 하이전압(VGH)은 제2 전원 제어신호(VC2)에 응답하여 기준레벨(VGH1)보다 낮은 조정레벨(VGH2)로 발생된다.

TFT는 도 9와 같이 게이트라인(16)에 접속된 게이트전극(G), 데이터라인(15)에 접속된 소스전극(S), 및 화소전극(1)에 접속된 드레인전극(D)을 구비한다. TFT는 게이트펄스가 게이트 하이전압(VGH)으로 인가되는 동안 턴 온 되어 데이터라인(15)과 화소전극(1) 간의 전류 패스를 허여하고, 게이트펄스가 게이트 로우전압(VGL)으로 인가되는 동안 턴 오프 되어 데이터라인(15)과 화소전극(1) 간의 전류 패스를 차단한다.

TFT의 소스전극(S)과 드레인전극(D) 사이에 흐르는 전류(Ids)는 도 10과 같이 TFT의 게이트전극(G)과 소스전극(S) 간 전압차(Vgs)에 의해 결정된다. TFT의 게이트전극(G)과 소스전극(S) 간 전압차(Vgs)가 줄어들수록 TFT의 소스전극(S)과 드레인전극(D) 사이에 흐르는 전류(Ids)는 감소하게 된다.

도 11과 같이 프레임 주파수가 변경되면, 화소에 데이터전압의 충전을 위한 1 수평기간(1H) 즉, 충전 타임이 달라진다. 프레임 주파수가 40Hz일 때의 충전 타임은 프레임 주파수가 60Hz일 때의 충전 타임에 비해 길어진다. 프레임 주파수가 60Hz에서 40Hz로 변경될 때 게이트 하이전압(VGH)이 기준레벨(VGH1)로 유지되면 종래와 같이 충전량 차이로 인한 휘도 변화가 초래된다. 하지만, 프레임 주파수가 60Hz에서 40Hz로 변경될 때 게이트 하이전압(VGH)이 조정레벨(VGH2)로 낮아지면, 충전량 차이로 인한 휘도 변화는 최소화된다. 이는 40Hz에서 게이트 하이전압(VGH)이 조정레벨(VGH2)로 낮아지면 그에 대응하여 TFT의 게이트전극(G)과 소스전극(S) 간 전압차(Vgs)가 감소하고, 그 결과 TFT의 소스전극(S)과 드레인전극(D) 사이에 흐르는 전류(Ids)가 감소되어 화소에 충전되는 충전량이 줄어들기 때문이다. 조정레벨(VGH2)은 도 11에서와 같이 40Hz에서의 화소 충전량(CA2)이 60Hz에서의 화소 충전량(CA1)과 실질적으로 동일하게 되도록 미리 설정될 수 있다.

영상 속성에 따른 프레임 주파수 변경에 수반하여 게이트 하이전압(VGH)을 상기한 바와 같이 조정하면, 주파수 변경에 따른 휘도 변화가 최소화됨은 물론이거니와, 정적 영상을 구현함에 있어 게이트 구동회로의 출력 스윙폭이 줄어들기 때문에 소비 전력 절감 효과가 극대화될 수 있다.

한편, 도 5 내지 도 7에서는 게이트 전원전압을 기준 레벨로 고정한 채 데이터 전원전압만을 조정하는 예를 보여 주었고, 도 8 내지 도 11에서는 데이터 전원전압을 기준 레벨로 고정한 채 게이트 전원전압만을 조정하는 예를 보여 주었다. 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고, 게이트 전원전압과 데이터 전원전압을 동시에 조정하는 경우까지 포함할 수 있다. 이 경우 2개의 조정레벨(VDD2,VGH2)는 40Hz에서의 화소 충전량(CA2)이 60Hz에서의 화소 충전량(CA1)과 실질적으로 동일하게 되도록 적절히 설정될 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 구동방법을 순차적으로 보여준다.

도 12를 참조하면, 이 표시장치의 구동방법은 타이밍 신호들을 기반으로 입력 프레임 주파수를 검출한다.(S10)

이 표시장치의 구동방법은 검출된 프레임 주파수가 미리 설정된 기준 프레임 주파수(60Hz)와 동일한 지를 판단한다.(S20)

S20의 판단 결과, 검출된 프레임 주파수가 미리 설정된 기준 프레임 주파수(60Hz)와 동일하면(Y), 이 표시장치의 구동방법은 제1 전원 제어신호를 생성하고(S30), 이 제1 전원 제어신호에 따라 게이트 전원전압과 데이터 전원전압을 기준 프레임 주파수(60Hz)에 맞춰 미리 설정된 기준 레벨로 발생한다.(S40)

S20의 판단 결과, 검출된 프레임 주파수가 미리 설정된 기준 프레임 주파수(60Hz)와 동일하지 않으면(N), 이 표시장치의 구동방법은 제2 전원 제어신호를 생성하고(S50), 이 제2 전원 제어신호에 따라 게이트 전원전압과 데이터 전원전압을 기준 레벨보다 낮은 조정 레벨로 변경한다.(S60)

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 표시장치 및 그 구동방법은 영상 속성에 따른 프레임 주파수 변경에 수반하여 기준 프레임 주파수(60Hz)보다 낮은 특정 프레임 주파수(40Hz)에서 데이터 전원전압 및/또는 게이트 전원전압을 기준 프레임 주파수에 맞춰 미리 설정된 기준 레벨보다 낮게 조정한다. 이를 통해 본 발명에 따른 표시장치 및 그 구동방법은 주파수 변경에 따른 휘도 변화를 최소화할 수 있음은 물론이거니와, 정적 영상을 구현함에 있어 데이터 구동회로 및/또는 게이트 구동회로의 출력 스윙폭을 줄일 수 있어 소비 전력 절감 효과를 극대화할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 시스템 보드 11 : 타이밍 콘트롤러
12 : 데이터 구동회로 13 : 게이트 구동회로
14 : 표시패널 15 : 데이터라인
16 : 게이트라인 17 : 전원전압 조정회로
111 : 전원전압 제어회로 111A : 카운터
111B : 비교기

Claims

다수의 게이트라인들과 다수의 데이터라인들이 교차되고, 그 교차 영역마다 화소가 형성된 표시패널;
게이트 전원전압을 기반으로 게이트펄스를 발생하고, 상기 게이트펄스를 상기 게이트라인들에 인가하는 게이트 구동회로;
데이터 전원전압을 분압하여 입력 디지털 비디오 데이터를 아날로그 데이터전압으로 변환하고, 상기 데이터전압을 상기 데이터라인들에 인가하는 데이터 구동회로;
입력 프레임 주파수를 검출하고, 상기 검출된 프레임 주파수에 따라 전원 제어신호를 다르게 생성하는 전원전압 제어회로; 및
상기 게이트 전원전압 및 상기 데이터 전원전압 중 적어도 어느 하나를 상기 전원 제어신호에 따라 다르게 조정하는 전원전압 조정회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전원전압 제어회로는,
수직 동기신호를 기준클럭으로 카운팅하여 카운팅 값을 발생하는 카운터; 및
상기 카운팅 값을 미리 설정된 기준값과 비교하여, 상기 카운팅 값이 상기 기준값과 동일하면 기준 프레임 주파수에 대응되는 제1 전원 제어신호를 생성하고, 상기 카운팅 값이 상기 기준값과 다르면 상기 기준 프레임 주파수보다 낮은 특정 프레임 주파수에 대응되는 제2 전원 제어신호를 생성하는 비교기를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 전원전압 조정회로는,
상기 제1 전원 제어신호에 응답하여, 상기 게이트 전원전압 및 상기 데이터 전원전압을 상기 기준 프레임 주파수에 맞춰 미리 설정된 기준 레벨로 출력하고;
상기 제2 전원 제어신호에 응답하여, 상기 게이트 전원전압 및 상기 데이터 전원전압 중 적어도 어느 하나를 상기 기준 레벨보다 낮은 특정 레벨로 변경하여 출력하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 기준 레벨 또는 상기 특정 레벨로 조정되는 상기 게이트 전원전압은 게이트 하이전압을 포함하고;
상기 기준 레벨 또는 상기 특정 레벨로 조정되는 상기 데이터 전원전압은 고전위 전원전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 기준 프레임 주파수는 60Hz로 선택되고, 상기 특정 프레임 주파수는 40Hz로 선택되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
다수의 게이트라인들과 다수의 데이터라인들이 교차되고, 그 교차 영역마다 화소가 형성된 표시패널과, 게이트 전원전압을 기반으로 게이트펄스를 발생하고 상기 게이트펄스를 상기 게이트라인들에 인가하는 게이트 구동회로와, 데이터 전원전압을 분압하여 입력 디지털 비디오 데이터를 아날로그 데이터전압으로 변환하고 상기 데이터전압을 상기 데이터라인들에 인가하는 데이터 구동회로를 갖는 표시장치의 구동방법에 있어서,
입력 프레임 주파수를 검출하고, 상기 검출된 프레임 주파수에 따라 전원 제어신호를 다르게 생성하는 단계; 및
상기 게이트 전원전압 및 상기 데이터 전원전압 중 적어도 어느 하나를 상기 전원 제어신호에 따라 다르게 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
제 6 항에 있어서,
상기 전원 제어신호를 다르게 생성하는 단계는,
수직 동기신호를 기준클럭으로 카운팅하여 카운팅 값을 발생하는 단계; 및
상기 카운팅 값을 미리 설정된 기준값과 비교하여, 상기 카운팅 값이 상기 기준값과 동일하면 기준 프레임 주파수에 대응되는 제1 전원 제어신호를 생성하고, 상기 카운팅 값이 상기 기준값과 다르면 상기 기준 프레임 주파수보다 낮은 특정 프레임 주파수에 대응되는 제2 전원 제어신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
제 7 항에 있어서,
상기 게이트 전원전압 및 상기 데이터 전원전압 중 적어도 어느 하나를 상기 전원 제어신호에 따라 다르게 조정하는 단계는,
상기 제1 전원 제어신호에 응답하여, 상기 게이트 전원전압 및 상기 데이터 전원전압을 상기 기준 프레임 주파수에 맞춰 미리 설정된 기준 레벨로 출력하는 단계; 및
상기 제2 전원 제어신호에 응답하여, 상기 게이트 전원전압 및 상기 데이터 전원전압 중 적어도 어느 하나를 상기 기준 레벨보다 낮은 특정 레벨로 변경하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
제 8 항에 있어서,
상기 기준 레벨 또는 상기 특정 레벨로 조정되는 상기 게이트 전원전압은 게이트 하이전압을 포함하고;
상기 기준 레벨 또는 상기 특정 레벨로 조정되는 상기 데이터 전원전압은 고전위 전원전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.