KR20130032997A - 액정 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콜레스테릭(Cholesteric) 액정을 이용한 액정 패널의 동영상 표시 화질을 향상시키면서도 전력 소모 없이 정지 영상을 구현함으로써 소비 전력을 줄일 수 있도록 한 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 콜레스테릭 액정이 포함된 복수의 화소들을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널; 상기 액정패널의 게이트 및 데이터 라인들을 각각 구동하는 게이트 및 데이터 드라이버; 동영상 표시 모드 및 안정화 모드를 각각 구분하여 상기 구분된 동영상 표시 모드나 안정화 모드 별로 상기 각 화소의 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉 상태나 호메오트로픽 및 플레너 상태로 각각 다르게 선택 구동되도록 상기 게이트 및 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 구동 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로, 특히 콜레스테릭(Cholesteric) 액정을 이용한 액정 패널의 동영상 표시 화질을 향상시키면서도 전력 소모 없이 정지 영상을 구현함으로써 소비 전력을 줄일 수 있도록 한 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 액정의 전기적 및 광학적 특성을 이용하여 영상을 표시한다. 액정은 굴절율, 유전율 등이 분자 장축 방향과 단축 방향에 따라 서로 다른 이방성 성질을 갖고 분자 배열과 광학적 성질을 쉽게 조절할 수 있다. 이를 이용한 액정 표시 장치는 전계의 크기에 따라 액정 분자들의 배열 방향을 가변시켜서 편광판을 투과하는 광 투과율을 조절함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 다수의 화소들이 매트릭스 형태로 배열된 액정 패널과, 액정 패널의 게이트 라인을 구동하는 게이트 드라이버와, 액정 패널의 데이터 라인을 구동하는 데이터 드라이버 등을 포함한다.
액정 패널의 각 화소는 데이터 신호에 따라 광 투과율을 조절하는 적, 녹, 청 서브 화소의 조합으로 원하는 색을 구현한다. 각 서브 화소는 게이트 라인 및 데이터 라인과 접속된 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 접속된 액정 커패시터를 구비한다. 액정 커패시터는 박막 트랜지스터를 통해 화소 전극에 공급된 데이터 신호와, 공통 전극에 공급된 공통 전압과의 차 전압을 충전하고 충전된 전압에 따라 액정을 구동하여 광 투과율을 조절한다.
액정 패널에 사용되는 액정은 그 분자 배열 방법에 따라 크게 스멕틱(Smectic) 액정, 네마틱(Nematic) 액정, 그리고 콜레스테릭(Cholesteric) 액정으로 각각 분류된다. 이 중, 콜레스테릭 액정은 상부 및 하부 기판의 사이에 층상 구조로 형성되되, 장축의 분자는 평형으로 배열되며 인접한 층 사이에서 분자 축 배열 방위가 약간씩 틀어지게 형성되어 액정 전체로는 나선(helical) 구조로 배열된다.
이러한 콜레스테릭 액정은 액정 커패시터의 충전 전압 차에 따라 세 가지 배열 상태 즉, 플레너(Planar) 배열, 포컬코닉(Focal Conic) 배열, 그리고 호메오트로픽(Homeotropic) 배열 상태로 각각 변하면서 광 투과율을 조절하게 된다.
종래에는 콜레스테릭 액정을 투명한 상으로 표시되는 플레너 상태와 불투명한 상으로 표시되는 포컬코닉 상태로 각각 변화되도록 하여 광 투과율이 조절되도록 하였다. 하지만, 플레너 상태 및 포컬코닉 상태로 변화시켜 영상을 표시하는 경우, 변화된 액정을 플레너 상태 또는 포컬코닉 상태로 안정화시키는데 약 200ms의 시간이 필요하므로, 늦은 응답 속도에 따라 동영상을 구현시 화실이 저하되는 문제가 있었다. 반면, 호메오트로픽 상태 및 포컬코닉 상태로 영상을 구현하는 경우 소비 전력량이 증가될 수밖에 없었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 콜레스테릭(Cholesteric) 액정을 이용한 액정 패널의 동영상 표시 화질을 향상시키면서도 전력 소모 없이 정지 영상을 구현함으로써 소비 전력을 줄일 수 있도록 한 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 콜레스테릭 액정이 포함된 복수의 화소들을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널; 상기 액정패널의 게이트 및 데이터 라인들을 각각 구동하는 게이트 및 데이터 드라이버; 동영상 표시 모드 및 안정화 모드를 각각 구분하여 상기 구분된 동영상 표시 모드나 안정화 모드 별로 상기 각 화소의 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉 상태나 호메오트로픽 및 플레너 상태로 각각 다르게 선택 구동되도록 상기 게이트 및 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 타이밍 컨트롤러는 외부로부터 입력되는 영상 데이터들을 적어도 한 프레임 단위로 비교 분석하고 분석 결과에 따라 동영상 표시 모드 또는 정지 영상이 표시되는 안정화 모드로 설정하고, 안정화 모드 설정시 하이 논리 상태의 안정화 신호를 생성하여 데이터 드라이버로 공급하거나 또는 공통전압 레벨과 대응되는 영상 데이터를 적어도 한 프레임 기간 동안 데이터 드라이버로 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 드라이버는 상기 액정패널의 각 서브 화소들에 수직방향에서 상하로 이웃한 서브 화소 단위로 영상 신호의 극성이 반전되고, 수평 방향에서도 서브 화소 단위로 영상 신호의 극성이 반전되도록 공급하되, 상기 안정화 신호가 로우 논리 상태로 공급되면 수직방향에서 상하로 이웃한 서브 화소 단위로는 호메오트로픽 구동 레벨의 영상신호와 포컬코닉 구동 레벨의 영상신호 극성이 서로 반전되도록 공급하고, 수평 방향에서도 호메오트로픽 구동 레벨의 영상신호와 포컬코닉 구동 레벨의 영상신호 극성이 반전되도록 공급하며, 상기 안정화 신호가 하이 논리 상태로 공급되거나 상기 공통전압 레벨과 대응되는 영상 데이터가 공급되면 상기 공통전압 레벨과 동일한 레벨의 감마 전압들을 데이터 라인들에 공급하여 상기 각 화소의 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉 상태나 플레너 상태(불투명 또는 투명한 상으로 안정화된 상태)로 가변 및 유지되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 타이밍 컨트롤러는 상기 안정화 모드시 상기 공통전압 레벨과 동일한 레벨의 감마 전압들이 상기 각 화소들에 모두 공급되는 시점에 상기 게이트 및 데이터 드라이버를 각각 제어하기 위한 게이트 및 데이터 제어신호의 생성 및 공급을 중단함으로써, 상기 게이트 및 데이터 드라이버가 상기 안정화 모드의 기간 동안 오프(Off) 되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 타이밍 컨트롤러는상기 안정화 모드에서 상기 동영상 표시 모드로 전환하는 경우, 게이트 및 데이터 제어신호를 생성하여 상기 게이트 및 데이터 드라이버를 구동하고, 상기 영상 데이터들을 정렬하여 상기 데이터 드라이버에 공급함으로써 상기 데이터 드라이버가 상기 각 화소들의 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉 상태나 호메오트로픽 상태로 구동되도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 콜레스테릭 액정이 포함된 복수의 화소들로 이루어진 액정패널을 통해 영상을 표시하는 단계; 게이트 및 데이터 드라이버를 이용하여 상기 액정패널의 게이트 및 데이터 라인들을 각각 구동하는 단계; 및 동영상 표시 모드 및 안정화 모드를 각각 구분하여 상기 구분된 동영상 표시 모드나 안정화 모드 별로 상기 각 화소의 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉 상태나 호메오트로픽 및 플레너 상태로 각각 다르게 선택 구동되도록 상기 게이트 및 데이터 드라이버를 제어하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 게이트 및 데이터 드라이버를 제어하는 단계는 외부로부터 입력되는 영상 데이터들을 적어도 한 프레임 단위로 비교 분석하고 분석 결과에 따라 동영상 표시 모드 또는 정지 영상이 표시되는 안정화 모드로 설정하고, 상기 안정화 모드 설정시 하이 논리 상태의 안정화 신호를 생성하여 데이터 드라이버로 공급하거나 또는 공통전압 레벨과 대응되는 영상 데이터를 적어도 한 프레임 기간 동안 데이터 드라이버로 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 라인을 구동하는 단계는 상기 액정패널의 각 서브 화소들에 수직방향에서 상하로 이웃한 서브 화소 단위로 영상 신호의 극성이 반전되고, 수평 방향에서도 서브 화소 단위로 영상 신호의 극성이 반전되도록 공급하되, 상기 데이터 드라이버에 상기 안정화 신호가 로우 논리 상태로 공급되면 수직방향에서 상하로 이웃한 서브 화소 단위로는 호메오트로픽 구동 레벨의 영상신호와 포컬코닉 구동 레벨의 영상신호 극성이 서로 반전되도록 공급하고, 수평 방향에서도 호메오트로픽 구동 레벨의 영상신호와 포컬코닉 구동 레벨의 영상신호 극성이 반전되도록 공급하며, 상기 데이터 드라이버에 상기 안정화 신호가 하이 논리 상태로 공급되거나 상기 공통전압 레벨과 대응되는 영상 데이터가 공급되면 상기 공통전압 레벨과 동일한 레벨의 감마 전압들을 데이터 라인들에 공급하여 상기 각 화소의 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉 상태나 플레너 상태(불투명 또는 투명한 상으로 안정화된 상태)로 가변 및 유지되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 게이트 및 데이터 드라이버를 제어하는 단계는 상기 안정화 모드시 상기 공통전압 레벨과 동일한 레벨의 감마 전압들이 상기 각 화소들에 모두 공급되는 시점에 상기 게이트 및 데이터 드라이버를 각각 제어하기 위한 게이트 및 데이터 제어신호의 생성 및 공급을 중단함으로써, 상기 게이트 및 데이터 드라이버가 상기 안정화 모드의 기간 동안 오프(Off) 되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 게이트 및 데이터 드라이버를 제어하는 단계는 상기 안정화 모드에서 상기 동영상 표시 모드로 전환되는 경우, 게이트 및 데이터 제어신호를 생성하여 상기 게이트 및 데이터 드라이버를 구동하고, 상기 영상 데이터들을 정렬하여 상기 데이터 드라이버에 공급함으로써 상기 데이터 드라이버가 상기 각 화소들의 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉 상태나 호메오트로픽 상태로 구동되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징들을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치 및 그 구동 방법은 콜레스테릭 액정을 이용한 액정 패널의 액정 응답속도를 향상시켜 동화상 구현시 더욱 다이나믹(dynamic)하게 동영상을 표시할 수 있다. 그리고 정지 안정화 모드에서는 전력 소모 없이 정지 영상을 구현할 수 있도록 함으로써 소비 전력을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 구성도.
도 2a는 동영상 표시 모드시 홀수 번째 프레임 기간의 화소 매트릭스 구조 및 구동 방법을 도면.
도 2b는 동영상 표시 모드시 홀수 번째 프레임 기간에 화소 매트릭스로 공급되는 신호들을 나타낸 파형도.
도 3a는 동영상 표시 모드시 짝수 번째 프레임 기간의 화소 매트릭스 구조 및 구동 방법을 도면.
도 3b는 동영상 표시 모드시 짝수 번째 프레임 기간에 화소 매트릭스로 공급되는 신호들을 나타낸 파형도.
도 3c는 동영상 표시 모드시 표시되는 영상을 나타낸 도면.
도 4a 내지 4e는 안정화 모드 전환시 화소 매트릭스의 구동방법들을 설명하기 위한 도면.
이하, 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치 및 그 구동방법을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 액정 표시장치는 콜레스테릭 액정이 포함된 복수의 화소들을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널(2); 액정패널(2)의 게이트 및 데이터 라인들(GL1 내지 GLn, DL1 내지 DLm)을 각각 구동하는 게이트 및 데이터 드라이버(6,4); 동영상 표시 모드 및 안정화 모드를 각각 구분하여 구분된 동영상 표시 모드 및 안정화 모드별로 각 화소의 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉 상태나 호메오트로픽 및 플레너 상태로 각각 다르게 선택 구동되도록 상기 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(8)를 구비한다.
액정패널(2)은 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)과 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 의해 정의되는 각 화소 영역에 형성된 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor) 및 TFT와 접속된 액정 커패시터(Clc)를 구비한다. 액정 커패시터(Clc)는 TFT와 접속된 화소 전극, 화소 전극과 액정을 사이에 두고 대면하는 공통전극으로 구성된다. TFT는 각각의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)으로부터의 스캔 펄스에 응답하여 각각의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로부터의 영상신호를 화소 전극에 공급한다. 액정 커패시터(Clc)는 화소 전극에 공급된 영상신호와 공통전극에 공급된 공통전압의 차전압을 충전하고, 그 차 전압에 따라 액정 분자들의 배열을 가변시켜 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현한다. 그리고, 액정 커패시터(Clc)에는 스토리지 커패시터(Cst)가 병렬로 접속되어 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압이 다음 데이터 신호가 공급될 때까지 유지되게 한다. 한편, 스토리지 커패시터(Cst)는 화소 전극이 이전 게이트 라인과 절연막을 사이에 두고 중첩되어 형성된다. 이와 달리 스토리지 커패시터(Cst)는 화소 전극이 스토리지 라인과 절연막을 사이에 두고 중첩되어 형성되기도 한다.
본 발명에서는 상기 각 화소들의 액정 커패시터를 이루기 위해 콜레스테릭 액정을 사용하는데, 본 발명에 따른 콜레스테릭 액정은 동영상 표시 모드시에는 액정 커패시터의 충전 전압 차에 따라 포컬코닉(Focal Conic) 배열이나 호메오트로픽(Homeotropic) 배열 상태로 각각 변하면서 광 투과율을 조절한다. 그리고 정지영상 모드 즉, 안정화 모드에서는 포컬코닉 배열이나 플레너(Planar) 배열 상태로 각각 변하면서 광 투과율을 조절한다. 다시 말해, 일반적으로 콜레스테릭 액정은 포컬코닉 배열이나 호메오트로픽 배열 그리고 플레너 배열 상태로 광 투과율을 조절할 수 있는데, 본 발명에서는 동영상 표시 모드시 액정의 응답속도 빠르게 개선하기 위해 포컬코닉 배열이나 호메오트로픽 배열 상태로만 가변시켜 광 투과율을 조절하도록 한다. 그리고 정지 영상이 표시되는 안정화 모드시에는 포컬코닉 배열이나 플레너(Planar) 배열 상태로 광 투과율을 조절하도록 한 후 이를 별도의 전력 공급없이 고정시키게 된다. 이러한 콜레스테릭 액정의 구동 방법에 있어서는 이 후 첨부된 도면들을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
데이터 드라이버(4)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 데이터 제어신호(DCS) 예를 들어, 소스 스타트 펄스(SSP; Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(SSC; Source Shift Clock), 소스 출력 인에이블(SOE; Source Output Enable) 신호 등을 이용하여, 타이밍 컨트롤러(8)로부터 정렬된 데이터(Data)를 아날로그 전압 즉, 영상 신호로 변환한다. 구체적으로, 데이터 드라이버(4)는 SSC에 따라 타이밍 컨트롤러(8)를 통해 감마 변환되어 정렬된 데이터(Data)를 래치한 후, SOE 신호에 응답하여 각 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 스캔 펄스가 공급되는 1수평 주기마다 1수평 라인 분의 영상신호를 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다. 이때, 데이터 드라이버(4)는 정렬된 데이터(Data)의 계조 값에 따라 소정 레벨을 가지는 정극성 또는 부극성의 감마전압을 선택하고 선택된 감마전압을 영상 신호로 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급하게 된다.
이러한 데이터 드라이버(4)는 타이밍 컨트롤러(8)에서 결정되는 표시 모드, 즉, 동영상 표시 모드나 정지 영상이 표시되는 안정화 모드에 따라 달리 정극성 또는 부극성의 감마전압들을 선택하게 된다. 예를 들어, 타이밍 컨트롤러(8)에서 동영상 표시 모드로 결정되어 안정화 신호(CSC)가 로우 논리 상태로 공급되는 경우, 소정의 레벨을 가지는 정극성 또는 부극성 감마 전압 레벨들을 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉이나 호메오트로픽 상태로 가변되도록 하는 전압 레벨로 선택하게 된다.
하지만, 데이터 드라이버는 타이밍 컨트롤러(8)에서 안정화 모드로 전환되어 안정화 신호(CSC)가 하이 논리 상태로 공급되는 경우, 공통전압(Vcom) 레벨과 동일한 레벨의 감마 전압을 데이터 라인(DL1 내지 DLm)들에 공급하여 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉 상태나 플레너 상태(불투명 또는 투명한 상으로 안정화된 상태)로 가변 그리고 유지되도록 한다. 안정화 모드시 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉이나 플레너 상태로 가변되면 외부로부터의 구동 전력들이 공급되지 않게 되며, 이 경우 데이터 드라이버(4)는 오프(Off) 상태가 되며 콜레스테릭 액정들은 포컬코닉이나 플레너 상태로 안정화되어 그 상태를 계속 유지하게 된다.
한편으로, 게이트 드라이버(6)는 동영상 표시 모드시 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 게이트 제어신호(GCS) 예를 들어, 게이트 스타트 펄스(GSP; Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC; Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블(GOE; Gate Output Enable) 신호에 응답하여 순차적으로 스캔 펄스를 발생하고, 이를 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급한다. 다시 말하여, 게이트 드라이버(6)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 GSP를 GSC에 따라 쉬프트 시켜서 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 스캔 펄스 예를 들어, 게이트 온 전압을 순차적으로 공급한다. 그리고, 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 게이트 온 전압이 공급되지 않는 기간에는 게이트 오프 전압을 공급한다. 여기서, 게이트 드라이버(6)는 스캔 펄스의 펄스 폭을 GOE 신호에 따라 제어한다. 반면, 안정화 모드시에는 타이밍 컨트롤러(8)로부터 게이트 제어신호(GCS) 적어도 어느 한 신호가 공급되지 않을 수 있다. 이 경우 게이트 드라이버(6)는 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)의 구동을 중지한다.
타이밍 컨트롤러(8)는 외부로부터의 영상 데이터(RGB)를 액정패널(2)의 구동에 알맞도록 정렬하여 데이터 드라이버(4)에 공급한다. 이때, 타이밍 컨트롤러(8)는 입력되는 영상 데이터(RGB)들을 적어도 한 프레임 단위로 비교 분석하고 분석 결과에 따라 동영상 표시 모드 또는 정지 영상이 표시되는 안정화 모드로 설정한다. 그리고 동영상 표시 모드로 설정되면 안정화 신호(CSC)를 로우 논리 상태로 유지하면서 외부 시스템 등을 통해 입력되는 동기신호 즉, 도트클럭(DCLK), 데이터 인에이블 신호(DE), 수평 및 수직 동기신호(Hsync,Vsync) 중 적어도 하나를 이용하여 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 생성하고, 이를 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)에 각각 공급함으로써 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)를 제어한다.
여기서, 동영상 표시 모드시 타이밍 컨트롤러(8)는 상기의 데이터 드라이버(4)가 정극성 또는 부극성의 감마전압들을 선택하도록 즉, 정극성 또는 부극성의 포컬코닉 전압이나 호메오트로픽 전압들을 각각 선택하도록 복수의 극성 제어신호를 생성한다. 그리고 생성된 각각의 극성 제어신호들을 데이터 드라이버(4)로 공급한다. 따라서, 데이터 드라이버(4)는 정렬된 데이터(Data)의 계조 값에 따라 소정 레벨을 가지는 정극성 또는 부극성의 감마전압(정극성 또는 부극성의 포컬코닉 전압이나 호메오트로픽 전압)을 선택하여 감마전압을 영상신호로 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급하게 된다.
정지 영상이 표시되는 안정화 모드시 타이밍 컨트롤러(8)는 안정화 신호(CSC)를 하이 논리 상태로 생성하여 데이터 드라이버(4)로 공급한다. 이때, 타이밍 컨트롤러(8)는 공통전압(Vcom) 레벨과 대응되는 영상 데이터(Data)를 적어도 한 프레임 기간 동안 데이터 드라이버(4)로 공급할 수도 있다. 이에, 데이터 드라이버(4)는 공통전압(Vcom) 레벨과 동일한 레벨의 감마 전압들을 데이터 라인(DL1 내지 DLm)들에 공급하여 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉 상태나 플레너 상태(불투명 또는 투명한 상으로 안정화된 상태)로 가변 그리고 유지되도록 한다. 이와 아울러, 타이밍 컨트롤러(8)는 공통전압(Vcom) 레벨과 동일한 레벨의 감마 전압들이 화소들에 모두 공급되는 시점에 게이트 제어신호(GCS)의 공급을 중단한다. 따라서, 게이트 드라이버(6)는 게이트 라인들의 게이트 제어신호(GCS)의 공급 중단으로 게이트 라인(GL1 내지 GLn)의 구동을 중지하며, 외부로부터의 구동 전력들이 공급되지 않게 되어 게이트 드라이버(6)는 오프(Off)상태가 된다.
상술한 바와 같이, 타이밍 컨트롤러(8)는 동영상 표시 모드에서 안정화 모드로 전환되는 경우, 각 화소들의 영상 신호 레벨이 공통전압(Vcom) 레벨과 동일해지도록한 후, 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)가 오프(Off) 상태가 되도록 한다. 이 경우, 액정패널(2)은 정지 영상을 그대로 구현하고 있게 되므로 별도의 백 라이트 유닛을 제외한 액정 표시장치가 전체적으로 오프 상태가 되도록 할 수 있다. 반면, 안정화 모드에서 동영상 모드로 전환되는 경우에는 액정 표시장치가 전체적으로 온(On) 상태가 되도록 하여 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)가 순차적으로 타이밍 컨트롤러(8)의 제어에 따라 구동되도록 한다.
도 2a는 동영상 표시 모드시 홀수 번째 프레임 기간의 화소 매트릭스 구조 및 구동 방법을 도면이며, 도 2b는 동영상 표시 모드시 홀수 번째 프레임 기간에 화소 매트릭스로 공급되는 신호들을 나타낸 파형도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 데이터 드라이버(4)는 액정패널(2)의 서브 화소들에 수직방향에서 상하로 이웃한 서브 화소 단위로 영상 신호의 극성이 반전되고, 수평 방향에서도 서브 화소 단위로 극성이 반전되도록 영상 신호를 공급한다. 이때, 수직방향에서 상하로 이웃한 서브 화소 단위로는 호메오트로픽 구동 레벨의 전압(VH)과 포컬코닉 구동 레벨의 전압(VF)의 극성이 반전되도록 공급하고, 수평 방향에서도 호메오트로픽 구동 레벨의 전압(VH)과 포컬코닉 구동 레벨의 전압(VF)의 극성이 반전되도록 공급한다. 여기서, 호메오트로픽 구동 레벨의 전압(VH)과 포컬코닉 구동 레벨의 전압(VF)들은 모두 액정을 구동하기 위한 영상 신호로 공급된다.
구체적으로, 데이터 드라이버(4)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 홀수 번째 프레임 기간(Odd Frame) 동안 상기 각 데이터 라인(DL1 내지 DLn)들 중 홀수 번째 데이터 라인들(DL1, DL3,...)에는 정극성의 호메오트로픽 구동 레벨의 전압(VH(+))과 부극성의 포컬코닉 구동 레벨의 전압(VF(-))을 수평라인 단위로 순차 공급하고, 짝수 번째 데이터 라인들(DL2, DL4...)에는 반대로 부극성의 포컬코닉 구동 레벨의 전압(VF(-))과 정극성의 호메오트로픽 구동 레벨의 전압(VH(+))을 수평라인 단위로 순차 공급할 수 있다.
상술한 바와 같이 수평 기간 단위로 영상 신호의 극성이 반전되도록 하면, 영상 신호가 완전히 충전되지 못하는 경우가 발생할 수 있어 약 충전되는 서브 화소가 가로선 또는 세로선 단위로 구분되는 경우가 발생할 수도 있다. 이에, 본 발명에서는 영상 신호의 충전량 차이가 발생되지 않도록 하기 위해, 매 수평 기간 단위로 SOE 신호의 디세이블 기간(영상 신호의 미공급 기간)에 데이터 라인(DL1 내지 DLm)들에 미리 설정된 기준전압이나 공통전압(Vcom) 레벨의 전압을 공급할 수 있다. 다시 말해, 영상 신호의 미공급 기간에 중간 전압인 기준 전압 등을 공급함으로써 영상 신호의 극성 및 전압 레벨을 더 빠르게 변환시켜 영상 신호의 충전량 차이가 발생되지 않도록 한다.
한편, 본 발명에서는 기준 전압이나 공통전압을 공급하는 방법 외에 데이터 라인(DL1 내지 DLm) 챠지 쉐어(Charge Share) 기술을 사용할 수도 있다. 다시 말해, 데이터 드라이버(4)나 액정 패널(2) 등에 데이터 라인(DL1 내지 DLm)들이 모두 전기적으로 접속될 수 있도록 하는 쉐어 라인 및 쉐어 스위치들(미도시)이 구비되도록 한 다음, 매 수평 기간 단위로 SOE 신호의 디세이블 기간에 데이터 라인(DL1 내지 DLm)들을 모두 전기적으로 접속 즉, 챠지 쉐어시킴으로써, 영상 신호의 충전량 차이가 발생되지 않도록 할 수 있다.
도 3a는 동영상 표시 모드시 짝수 번째 프레임 기간의 화소 매트릭스 구조 및 구동 방법을 도면이며, 도 3b는 동영상 표시 모드시 짝수 번째 프레임 기간에 화소 매트릭스로 공급되는 신호들을 나타낸 파형도이다. 그리고, 도 3c는 동영상 표시 모드시 표시되는 영상을 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3c를 참조하면, 짝수 프레임 기간(Even Frame)에도 데이터 드라이버(4)는 상하로 이웃한 서브 화소 단위로 영상 신호의 극성이 반전되고, 수평 방향에서도 서브 화소 단위로 영상 신호의 극성이 반전되도록 공급한다. 다시 말해, 수직방향으로 이웃한 서브 화소 단위로는 호메오트로픽 구동 레벨의 전압(VH)과 포컬코닉 구동 레벨의 전압(VF)의 극성이 반전되도록 공급하고, 수평 방향에서도 호메오트로픽 구동 레벨의 전압(VH)과 포컬코닉 구동 레벨의 전압(VF)의 극성이 반전되도록 공급한다.
구체적으로, 데이터 드라이버(4)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 짝수 번째 프레임 기간(Even Frame) 동안 상기 각 데이터 라인(DL1 내지 DLn)들 중 짝수 번째 데이터 라인들(DL2, DL4,...)에는 정극성의 포컬코닉 구동 레벨의 전압(VF(+))과 부극성의 호메오트로픽 구동 레벨의 전압(VH(-))을 순차적으로 공급하고, 홀수 번째 데이터 라인들(DL1, DL3...)에는 반대로 부극성의 호메오트로픽 구동 레벨의 전압(VH(-))과 정극성의 포컬코닉 구동 레벨의 전압(VF(+))을 순차적으로 공급할 수 있다.
이러한 짝수 번째 프레임 기간(Even Frame) 동안에도 마찬가지로 본 발명에서는 영상 신호의 충전량 차이가 발생되지 않도록 하기 위해, 매 수평 기간 단위로 SOE 신호의 디세이블 기간(영상 신호의 미공급 기간)에 데이터 라인(DL1 내지 DLm)들에 미리 설정된 기준전압이나 공통전압 레벨의 전압을 공급할 수 있다.
도 4a 내지 4e는 안정화 모드 전환시 화소 매트릭스의 구동방법들을 설명하기 위한 도면들이다.
타이밍 컨트롤러(8)에서 안정화 모드로 전환되면 안정화 신호(CSC)가 하이 논리 상태로 데이터 드라이버(4)에 공급되며 이 경우, 데이터 드라이버(4)는 도 4a에 도시된 바와 같이 공통전압(Vcom) 레벨과 동일한 레벨의 정극성 또는 부극성 감마 전압들을 데이터 라인(DL1 내지 DLm)들에 공급한다. 따라서, 각 화소들의 콜레스테릭 액정들은 포컬코닉 상태나 플레너 상태(불투명 또는 투명한 상으로 안정화된 상태)로 가변된다.
즉, 도 4b와 도 4c를 참조하면, 먼저 안정화 모드로 전환되어 안정화 신호(CSC)가 하이 논리 상태로 데이터 드라이버(4)에 공급되면, 전환 기간(Idle)에 각 화소들에 공통전압(Vcom) 레벨과 동일한 레벨의 정극성 또는 부극성 감마 전압들이 공급되어 콜레스테릭 액정들은 포컬코닉 상태나 플레너 상태로 가변된다.
이 후, 도 4d에 도시된 바와 같이, 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉이나 플레너 상태로 가변되면 외부로부터의 구동 전력들이 공급되지 않게 되어 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)는 오프(Off) 상태가 되며, 도 4e와 같이, 콜레스테릭 액정들은 포컬코닉이나 플레너 상태로 계속 유지된다. 반면, 안정화 모드에서 동영상 모드로 전환되는 경우에는 액정 표시장치가 전체적으로 온(On) 상태가 되도록 하여 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)가 순차적으로 타이밍 컨트롤러(8)의 제어에 따라 구동되도록 한다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시장치는 동영상 표시 모드 또는 안정화 모드를 구분하고, 동영상 표시 모드시에는 콜레스테릭 액정이 포컬코닉이나 호메오그래픽 상태로 구동되도록 하여 액정 패널의 액정 응답속도를 향상시킨다. 이 경우, 더욱 다이나믹(dynamic)하게 동영상을 표시할 수 있다. 그리고 정지 안정화 모드에서는 각 화소들의 콜레스테릭 액정들은 포컬코닉 상태나 플레너 상태(불투명 또는 투명한 상으로 안정화된 상태)로 유지하도록 함으로써 전력 소모 없이 정지 영상을 구현하여 소비 전력을 최소화할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당 업자라면 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 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. 콜레스테릭 액정이 포함된 복수의 화소들을 구비하여 영상을 표시하는 액정패널;
    상기 액정패널의 게이트 및 데이터 라인들을 각각 구동하는 게이트 및 데이터 드라이버;
    동영상 표시 모드 및 안정화 모드를 각각 구분하여 상기 구분된 동영상 표시 모드나 안정화 모드 별로 상기 각 화소의 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉 상태나 호메오트로픽 및 플레너 상태로 각각 다르게 선택 구동되도록 상기 게이트 및 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    외부로부터 입력되는 영상 데이터들을 적어도 한 프레임 단위로 비교 분석하고 분석 결과에 따라 동영상 표시 모드 또는 정지 영상이 표시되는 안정화 모드로 설정하고,
    안정화 모드 설정시 하이 논리 상태의 안정화 신호를 생성하여 데이터 드라이버로 공급하거나 또는 공통전압 레벨과 대응되는 영상 데이터를 적어도 한 프레임 기간 동안 데이터 드라이버로 공급하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터 드라이버는
    상기 액정패널의 각 서브 화소들에 수직방향에서 상하로 이웃한 서브 화소 단위로 영상 신호의 극성이 반전되고, 수평 방향에서도 서브 화소 단위로 영상 신호의 극성이 반전되도록 공급하되,
    상기 안정화 신호가 로우 논리 상태로 공급되면 수직방향에서 상하로 이웃한 서브 화소 단위로는 호메오트로픽 구동 레벨의 영상신호와 포컬코닉 구동 레벨의 영상신호 극성이 서로 반전되도록 공급하고, 수평 방향에서도 호메오트로픽 구동 레벨의 영상신호와 포컬코닉 구동 레벨의 영상신호 극성이 반전되도록 공급하며,
    상기 안정화 신호가 하이 논리 상태로 공급되거나 상기 공통전압 레벨과 대응되는 영상 데이터가 공급되면 상기 공통전압 레벨과 동일한 레벨의 감마 전압들을 데이터 라인들에 공급하여 상기 각 화소의 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉 상태나 플레너 상태(불투명 또는 투명한 상으로 안정화된 상태)로 가변 및 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 안정화 모드시 상기 공통전압 레벨과 동일한 레벨의 감마 전압들이 상기 각 화소들에 모두 공급되는 시점에 상기 게이트 및 데이터 드라이버를 각각 제어하기 위한 게이트 및 데이터 제어신호의 생성 및 공급을 중단함으로써, 상기 게이트 및 데이터 드라이버가 상기 안정화 모드의 기간 동안 오프(Off) 되도록 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 안정화 모드에서 상기 동영상 표시 모드로 전환하는 경우, 게이트 및 데이터 제어신호를 생성하여 상기 게이트 및 데이터 드라이버를 구동하고, 상기 영상 데이터들을 정렬하여 상기 데이터 드라이버에 공급함으로써 상기 데이터 드라이버가 상기 각 화소들의 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉 상태나 호메오트로픽 상태로 구동되도록 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  6. 콜레스테릭 액정이 포함된 복수의 화소들로 이루어진 액정패널을 통해 영상을 표시하는 단계;
    게이트 및 데이터 드라이버를 이용하여 상기 액정패널의 게이트 및 데이터 라인들을 각각 구동하는 단계; 및
    동영상 표시 모드 및 안정화 모드를 각각 구분하여 상기 구분된 동영상 표시 모드나 안정화 모드 별로 상기 각 화소의 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉 상태나 호메오트로픽 및 플레너 상태로 각각 다르게 선택 구동되도록 상기 게이트 및 데이터 드라이버를 제어하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 게이트 및 데이터 드라이버를 제어하는 단계는
    외부로부터 입력되는 영상 데이터들을 적어도 한 프레임 단위로 비교 분석하고 분석 결과에 따라 동영상 표시 모드 또는 정지 영상이 표시되는 안정화 모드로 설정하고,
    상기 안정화 모드 설정시 하이 논리 상태의 안정화 신호를 생성하여 데이터 드라이버로 공급하거나 또는 공통전압 레벨과 대응되는 영상 데이터를 적어도 한 프레임 기간 동안 데이터 드라이버로 공급하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터 라인을 구동하는 단계는
    상기 액정패널의 각 서브 화소들에 수직방향에서 상하로 이웃한 서브 화소 단위로 영상 신호의 극성이 반전되고, 수평 방향에서도 서브 화소 단위로 영상 신호의 극성이 반전되도록 공급하되,
    상기 데이터 드라이버에 상기 안정화 신호가 로우 논리 상태로 공급되면 수직방향에서 상하로 이웃한 서브 화소 단위로는 호메오트로픽 구동 레벨의 영상신호와 포컬코닉 구동 레벨의 영상신호 극성이 서로 반전되도록 공급하고, 수평 방향에서도 호메오트로픽 구동 레벨의 영상신호와 포컬코닉 구동 레벨의 영상신호 극성이 반전되도록 공급하며,
    상기 데이터 드라이버에 상기 안정화 신호가 하이 논리 상태로 공급되거나 상기 공통전압 레벨과 대응되는 영상 데이터가 공급되면 상기 공통전압 레벨과 동일한 레벨의 감마 전압들을 데이터 라인들에 공급하여 상기 각 화소의 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉 상태나 플레너 상태(불투명 또는 투명한 상으로 안정화된 상태)로 가변 및 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 게이트 및 데이터 드라이버를 제어하는 단계는
    상기 안정화 모드시 상기 공통전압 레벨과 동일한 레벨의 감마 전압들이 상기 각 화소들에 모두 공급되는 시점에 상기 게이트 및 데이터 드라이버를 각각 제어하기 위한 게이트 및 데이터 제어신호의 생성 및 공급을 중단함으로써, 상기 게이트 및 데이터 드라이버가 상기 안정화 모드의 기간 동안 오프(Off) 되도록 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 게이트 및 데이터 드라이버를 제어하는 단계는
    상기 안정화 모드에서 상기 동영상 표시 모드로 전환되는 경우, 게이트 및 데이터 제어신호를 생성하여 상기 게이트 및 데이터 드라이버를 구동하고, 상기 영상 데이터들을 정렬하여 상기 데이터 드라이버에 공급함으로써 상기 데이터 드라이버가 상기 각 화소들의 콜레스테릭 액정들이 포컬코닉 상태나 호메오트로픽 상태로 구동되도록 한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
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