KR20160035154A

KR20160035154A - 액정 표시장치 및 그 구동 방법

Info

Publication number: KR20160035154A
Application number: KR1020140125943A
Authority: KR
Inventors: 김윤미; 편기현; 김성준; 김주현; 이용재; 이정두; 임경화
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2016-03-31
Also published as: US9978326B2; US20160086561A1

Abstract

본 발명에 따른 액정 표시장치는, 복수의 데이터 라인들 및 상기 복수의 데이터 라인들과 교차되는 복수의 게이트 라인들을 포함하는 표시패널, 상기 복수의 게이트 라인들에 순차적으로 주사 신호를 인가하는 게이트 구동부, 상기 복수의 데이터 라인들에 각각의 게이트 라인에 대응하는 복수의 데이터 전압들을 인가하는 데이터 구동부, 상기 게이트 구동부 및 상기 데이터 구동부를 제어하며, 제1 프레임에 대응하는 복수의 제1 프레임 전압들을 기반으로 상기 복수의 게이트 라인들에 각각 대응하는 복수의 피드백 제어신호들을 출력하는 타이밍 컨트롤러, 양의 전원 및 음의 전원을 공급하며, 상기 각각의 피드백 제어신호의 논리값을 기반으로 상기 양의 전원의 전압 레벨 및 상기 음의 전원의 전압 레벨을 결정하는 전원 공급 회로 및 상기 양의 전원 및 상기 음의 전원을 공급받으며, 기준 전압 및 상기 표시패널로부터의 공통 전압을 입력받고, 상기 기준 전압과 상기 공통 전압의 전압 레벨 차이가 증폭된 피드백 신호를 출력하는 공통 전압 피드백 회로를 포함하되, 상기 표시패널은 상기 제1 프레임을 표시한 이후, 상기 피드백 신호를 기반으로 피드백 제어된 공통 전압을 인가하여 제2 프레임을 표시한다.

Description

액정 표시장치 및 그 구동 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 공통 전압을 피드백 제어하는 액정 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

액정 표시장치는 액정에 전압을 인가하면 그 광학적 성질이 변하는 현상을 이용하여 정보를 표시하는 장치이다. 액정 표시장치는 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)에 비하여 소형화가 가능하여 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터 등에서 표시기에 응용됨은 물론, 텔레비젼에도 응용되어 음극선관을 빠르게 대체하고 있다.

액정 표시장치는 주로 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)를 이용하는 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로 구동되며, 액정표시장치의 액정셀들은 화소전극에 공급되는 데이터전압과 공통전극에 공급되는 공통 전압의 전위차에 따라 투과율을 변화시킴으로써 표시패널에 화상을 표시한다.

액정 표시장치는 복수의 데이터 라인들 및 복수의 데이터 라인들과 교차되며 그 각각이 복수의 박막트랜지스터의 게이트에 전기적으로 연결된 복수의 게이트 라인들을 포함하며, 복수의 게이트 라인에는 주사 신호가 순차적으로 인가된다. 공통 전극에는 일정한 공통 전압이 인가되지만, 공통 전압은 데이터 전압들의 변화에 따라 커플링되어 달라지게 된다. 따라서, 데이터 전압들로 인해 공통 전압이 영향을 받아 표시하고자 하는 영상이 왜곡되는 수평 크로스토크(horizontal crosstalk) 현상이 발생하는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 데이터 전압들로 인해 커플링되는 공통 전압의 피드백 제어를 개선하여, 수평 크로스토크를 감소시킬 수 있는 액정 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치는, 복수의 데이터 라인들 및 상기 복수의 데이터 라인들과 교차되는 복수의 게이트 라인들을 포함하는 표시패널, 상기 복수의 게이트 라인들에 순차적으로 주사 신호를 인가하는 게이트 구동부, 상기 복수의 데이터 라인들에 각각의 게이트 라인에 대응하는 복수의 데이터 전압들을 인가하는 데이터 구동부, 상기 게이트 구동부 및 상기 데이터 구동부를 제어하며, 제1 프레임에 대응하는 복수의 제1 프레임 전압들을 기반으로 상기 복수의 게이트 라인들에 각각 대응하는 복수의 피드백 제어신호들을 출력하는 타이밍 컨트롤러, 양의 전원 및 음의 전원을 공급하며, 상기 각각의 피드백 제어신호의 논리값을 기반으로 상기 양의 전원의 전압 레벨 및 상기 음의 전원의 전압 레벨을 결정하는 전원 공급 회로 및 상기 양의 전원 및 상기 음의 전원을 공급받으며, 기준 전압 및 상기 표시패널로부터의 공통 전압을 입력받고, 상기 기준 전압과 상기 공통 전압의 전압 레벨 차이가 증폭된 피드백 신호를 출력하는 공통 전압 피드백 회로를 포함하되, 상기 표시패널은 상기 제1 프레임을 표시한 이후, 상기 피드백 신호를 기반으로 피드백 제어된 공통 전압을 인가하여 제2 프레임을 표시한다.

또한, 본 발명은 액정 표시장치의 구동 방법이라는 또 다른 일면이 있다. 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치의 구동 방법은, 복수의 데이터 라인들 및 상기 복수의 데이터 라인들과 교차되는 복수의 게이트 라인들을 포함하며, 각각의 게이트 라인에 대응하는 복수의 데이터 전압들이 상기 복수의 데이터 라인들에 인가되는 표시패널을 제공하는 단계, 제1 프레임에 대응하는 복수의 제1 프레임 전압들을 기반으로 상기 복수의 게이트 라인들에 각각 대응하는 복수의 피드백 제어신호들을 출력하는 단계, 각각의 피드백 제어신호의 논리값을 기반으로 양의 전원의 전압 레벨 및 음의 전원의 전압 레벨을 결정하고, 상기 양의 전원 및 상기 음의 전원을 공급하는 단계, 상기 양의 전원 및 상기 음의 전원을 공급받고, 기준 전압 및 상기 표시 패널로부터의 공통 전압을 입력받아, 상기 기준 전압과 상기 공통 전압의 전압 레벨 차이가 증폭된 피드백 신호를 출력하는 단계 및 상기 피드백 신호를 기반으로 피드백 제어된 공통 전압을 기반으로 제2 프레임을 표시하는 단계를 포함하되, 상기 제2 프레임은 상기 제1 프레임이 표시된 이후에 표시된다.

본 발명은 데이터 전압들로 인해 커플링되는 공통 전압의 피드백 제어를 개선하여, 수평 크로스토크를 감소시킬 수 있는 액정 표시장치 및 그 구동방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시장치를 설명하는 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시장치 중 표시패널에 인가되는 복수의 프레임 전압들 및 그들을 기반으로 생성되는 피드백 제어신호들을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시장치 중 전원 공급 회로 및 공통 전압 피드백 회로를 설명하기 위한 회로도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시장치에서 커플링으로 인한 공통 전압의 변화 및 피드백 신호로 인한 공통 전압의 변화를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시장치를 설명하는 블록도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시장치의 구동 방법을 설명하는 순서도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 액정 표시장치를 중심으로 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소들의 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 명칭과는 상이할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시장치를 설명하는 블록도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시장치(1000)는 호스트(1100), 타이밍 컨트롤러(1200), 데이터 구동부(1300), 게이트 구동부(1400), 표시패널(1500), 전원 공급 회로(1600), 공통 전압 피드백 회로(1700), 기준 전압 발생 회로(1800) 및 공통 전압 보상 회로(1900)를 포함한다.

호스트(1100)는 외부로부터 표시될 화면에 대응하는 전기 신호를 수신하여 타이밍 컨트롤러(1200)에 제공한다. 호스트(1100)는 스케일러(scaler)가 내장된 시스템 온 칩(System on Chip, 이하 "SoC"라 함)을 포함하여 외부 비디오 소스 기기로부터 입력된 영상 데이터(RGB)를 표시패널(1500)에 표시하기에 적합한 해상도의 데이터 포맷으로 변환할 수 있다. 호스트(1100)는 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스, TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등의 인터페이스를 통해 영상 데이터(RGB) 뿐 아니라 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(CLK) 등을 타이밍 컨트롤러(1200)에 공급한다.

타이밍 컨트롤러(1200)는 호스트(1100)로부터 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, CLK)을 공급받아 데이터 구동부(1300)와 게이트 구동부(1400)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 생성한다. 타이밍 제어신호들은 게이트 구동부(1400)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GCS), 데이터 구동부(1300)의 동작 타이밍과 데이터전압의 극성을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DCS)를 포함한다. 게이트 타이밍 제어신호(GCS)는 첫 번째 게이트펄스를 발생화는 게이트 드라이브 IC에 인가되어 첫 번째 게이트펄스가 발생되도록 그 게이트 드라이브 IC를 제어한다. 데이터 타이밍 제어신호(DCS)는 데이터 구동부(1300)의 데이터 샘플링 시작 타이밍을 제어한다. 또한, 표시패널(1500)이 영상을 표시할 수 있도록 데이터 구동부(1300)에 영상 데이터(RGB)를 출력한다.

타이밍 컨트롤러(1200)는 공통 전압의 피드백을 위해 영상 데이터(RGB)를 프레임 단위로 분석한다. 구체적으로, 특정 프레임(a번째 프레임, a는 양의 정수)에 대응하는 복수의 프레임 전압들(Vfa)을 기반으로 각각의 게이트 라인(G1 내지 Gm)에 대응하는 복수의 피드백 제어신호들(Cs1 내지 Csm, 이하 Cs)을 출력한다. 타이밍 컨트롤러(1200)는 각각의 게이트 라인(G)이 소정의 조건을 만족하는 경우 강한 피드백 제어가 필요하므로 제1 논리값을 갖는 피드백 제어신호를 출력하고, 상기 소정의 조건을 만족하지 않는 경우 강한 피드백 제어가 필요하지 않으므로 제2 논리값을 갖는 피드백 제어신호를 출력한다. 소정의 조건은 이후에 더욱 자세히 설명될 것이다.

데이터 구동부(1300)는 데이터 타이밍 제어신호(DCS)에 응답하여 타이밍 콘트롤러(1200)로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)를 래치한다. 데이터 구동부(1300)는 다수의 소스 드라이브 IC들을 포함하며, 소스 드라이브 IC들은 COG(Chip On Glass) 공정이나 TAB(Tape Automated Bonding) 공정에 의해 표시패널(1500)의 데이터 라인들(D1 내지 Dn, 이하 D)에 전기적으로 접속될 수 있다.

게이트 구동부(1400)는 게이트 타이밍 제어신호(GCS)에 응답하여 주사 신호를 게이트 라인들(G)에 순차적으로 인가한다. 게이트 구동부(1400)는 GIP(Gate In Panel) 방식으로 표시패널(1500)의 TFT 어레이 기판 상에 직접 형성되거나 TAB 방식으로 표시패널(1500)의 게이트라인들(G1 내지 Gm)에 전기적으로 접속될 수 있다.

표시패널(1500)은 두 장의 기판 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(1500)에는 복수의 데이터라인들(D), 복수의 데이터라인들(D)과 교차되는 복수의 게이트라인들(G), 복수의 데이터라인들(D)과 복수의 게이트라인들(G)의 교차부에 형성된 TFT, TFT에 접속된 액정셀(Clc)과 스토리지 커패시터(Cst) 등이 형성된다. 액정셀들(Clc)은 TFT에 접속되어 픽셀전극(1)과 공통전극(2) 사이의 전계에 의해 구동된다. 스토리지 캐패시터(Cst)는 픽셀전극(1)과 하부 공통전극과 접속되어 픽셀전극(1)에 충전된 전압을 소정의 기간동안 유지시킨다.

전원 공급 회로(1600)는 양의 전원(+Vss) 및 음의 전원(-Vss) 각각의 전압 레벨을 결정하고, 전압 레벨이 결정된 양의 전원(+Vss) 및 음의 전원(-Vss)을 공통 전압 피드백 회로(1700)에 공급한다. 도 1에서 도시된 실시예에 따르면, 전원 공급 회로(1600)는 제1 양의 전압 레벨(+Vss1), 제2 양의 전압 레벨(+Vss2), 제1 음의 전압 레벨(-Vss1), 제2 음의 전압 레벨(-Vss2)을 입력받는다. 전원 공급 회로(1600)는 제1 논리값을 갖는 피드백 제어신호를 입력받는 경우 강한 피드백이 필요하므로 양의 전원(+Vss)의 전압 레벨을 제1 양의 전압 레벨(+Vss1)로 결정하고 음의 전원(-Vss)의 전압 레벨을 제1 음의 전압 레벨(-Vss1)로 결정하며, 상기 제2 논리값을 갖는 제어신호를 입력받는 경우 양의 전원(+Vss)의 전압 레벨을 제2 양의 전압 레벨(+Vss2)로 결정하고 음의 전원(-Vss)의 전압 레벨을 제2 음의 전압 레벨(-Vss2)로 결정한다. 양의 전원(+Vss)의 전압 레벨과 음의 전원(-Vss)의 전압 레벨 간 전압 레벨 차이는 피드백 신호(Cfb)의 변화할 수 있는 폭에 비례하므로, 제1 양의 전압 레벨(+Vss1)과 제1 음의 전압 레벨(-Vss1) 사이 전압 레벨 차이가 제2 양의 전압 레벨(+Vss2)과 제2 음의 전압 레벨(-Vss2) 사이 전압 레벨 차이보다 큰 것이 바람직하다.

공통 전압 피드백 회로(1700)는 데이터 전압들과의 커플링에 의해 전압 레벨이 변경될 수 있는 공통 전압을 피드백 제어한다. 공통 전압 피드백 회로(1700)는 양의 전원(+Vss) 및 음의 전원(-Vss)을 공급받고, 기준 전압(Vref) 및 표시패널(1500)로부터의 공통 전압(VCOM_fb)을 입력받아, 기준 전압(Vref)과 공통 전압(VCOM_fb) 사이의 차이가 소정의 증폭비로 증폭된 피드백 신호(Cfb)를 출력한다.

기준 전압 발생 회로(1800)는 이상적으로 표시패널(1500)에 공급되어야 하는 기준 전압(Vref)을 발생시키고, 공통 전압 피드백 회로(1700) 및 공통 전압 보상 회로(1900)에 공급한다.

공통 전압 보상 회로(1900)는 기준 전압(Vref) 및 피드백 신호(Cfb)를 바탕으로 공통 전압(VCOM)을 공급한다. 피드백 신호(Cfb)에 의한 피드백 제어에 의해, 커플링에 의한 공통 전압(VCOM)의 전압 레벨의 변화가 상쇄된다.

표시패널(1500)은 a번째 프레임(제1 프레임)을 표시한 이후, a번째 프레임에 대응하는 복수의 프레임 전압들(Vfa)을 기반으로 생성된 피드백 신호(Cfb)에 의해 피드백 제어된 공통 전압(VCOM)을 인가하여 b번째 프레임(b는 a보다 큰 양의 정수)을 표시한다. b번째 프레임(제2 프레임)은 바람직하게는 a번째 프레임이 표시된 직후에 표시될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시장치 중 표시패널에 인가되는 복수의 프레임 전압들 및 그들을 기반으로 생성되는 피드백 제어신호들을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 1번째 게이트 라인과 4번째 데이터 라인에 대응하는 데이터 전압은 Vd(1,4)으로 정의된다. 2번째 게이트 라인(G2)에 대응하는 복수의 데이터 전압들(Vg2)는 Vd(2,1) 내지 Vd(2, n)로 정의된다. a번째 프레임에 대응하는 복수의 프레임 전압들(Vfa)은 1번째 내지 m번째 게이트 라인에 대응하는 복수의 데이터 전압들(Vg1 내지 Vgm)로 정의된다. 따라서, 각각의 피드백 제어신호들(Cs1 내지 Csm)은 대응하는 복수의 데이터 전압들(Vg1 내지 Vgm)을 기반으로 생성된다.

도 1을 참조하면, 타이밍 컨트롤러(1200)는 각각의 게이트 라인(G)에 대응하는 각각의 피드백 제어신호(Cs)를 출력하는데, 그 논리값은 특정 게이트 라인(Vgk)에 대응하는 복수의 데이터 전압들(Vd(k, 1) 내지 Vd(k, n))이 소정의 조건을 만족하는지 여부에 의해 결정된다. 예를 들어, 2번째 게이트에 대응하는 복수의 데이터 전압들(Vd(2,1) 내지 Vd(2, n)) 중 해당 데이터 전압의 개수가 기저장된 기준 개수 이상인 경우, 2번째 게이트 라인(G2)에 대응하는 피드백 제어신호(Cs2)는 제1 논리값을 가진다. 해당 데이터 전압 여부는 데이터 라인(D) 방향으로 이웃하는 데이터 전압과의 전압 레벨 차이를 기반으로 판단된다. 예를 들어, 데이터 전압(Vd(2, 1))은 이웃하는 게이트 라인(G1)에 대응하며 동일한 데이터 라인에 의해 인가되는 데이터 전압(Vd(1,1))과 이웃한다. 데이터 전압(Vd(2, 1))과 데이터 전압(Vd(1, 1)) 사이 전압 레벨 차이가 기준 전압 레벨 차이보다 큰 경우, 데이터 전압(Vd(2, 1))은 해당 데이터 전압이라 판단된다.

특정 게이트 라인(Gk)에 대응하는 각각의 피드백 제어신호(Csk)가 제1 논리값을 가지는 경우, 대응하는 복수의 데이터 전압들(Vd(k, 1) 내지 Vd(k, n))이 이웃하는 게이트 라인(Gk-1)에 대응하는 복수의 데이터 전압들(Vd(k-1, 1) 내지 Vd(k-1, n))과의 차이가 매우 크다고 판단된다. 즉, 피드백 제어신호(Cs)로부터, 해당 데이터 전압이 기준 개수 이상인 게이트 라인(데이터 트랜지션이 큰 게이트 라인)의 인덱스(k)를 알 수 있고, 상기 인덱스(k)를 통해 a번째 프레임 내 데이터 트랜지션이 큰 위치를 알 수 있다. 앞에서 이웃하는 게이트 라인을 특정 게이트 라인보다 위에 있는 게이트 라인(주사 신호가 먼저 인가되는 게이트 라인)으로 설정한 경우에 대해서만 설명되었으나, 데이터 전압(Vd(2, 1))과 데이터 전압(Vd(3,1)) 사이 전압 레벨 차이가 기준 전압 레벨 차이보다 큰 경우도 데이터 전압(Vd(2, 1))이 해당 데이터 전압이라고 판단될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시장치 중 전원 공급 회로 및 공통 전압 피드백 회로를 설명하기 위한 회로도이다. 도 3을 참조하면, 전원 공급 회로(1600)는 양의 스위치회로(SW1) 및 음의 스위치회로(SW2)를 포함하고, 공통 전압 피드백 회로(1700)는 연산증폭기(OPerational AMPlifier, OP1), 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)을 포함한다.

전원 공급 회로(1600)는 피드백 제어신호(Cs)를 입력받아 양의 스위치회로(SW1) 및 음의 스위치회로(SW2)에 전달한다. 양의 스위치 회로(SW1)는 스위치(SW11, SW12) 및 인버터(Inv1)를 포함한다. 인버터(Inv1)는 피드백 제어신호(Cs)의 논리값을 반전시킨다. 즉, 제1 논리값을 갖는 피드백 제어신호(Cs)가 입력되는 경우 제2 논리값을 갖는 피드백 제어신호(Cs)를 출력하고, 제2 논리값을 갖는 피드백 제어신호(Cs)가 입력되는 경우 제1 논리값을 갖는 피드백 제어신호(Cs)를 출력한다. 스위치(SW11)는 피드백 제어신호(Cs)를 그대로 입력받으므로, 피드백 제어신호(Cs)가 제1 논리값을 갖는 경우에만 턴-온된다. 스위치(SW12)는 반전된 피드백 제어신호(Cs)를 입력받으므로, 피드백 제어신호(Cs)가 제2 논리값을 갖는 경우에만 턴-온된다. 따라서, 전원 공급 회로(1600)가 제1 논리값을 갖는 피드백 제어신호(Cs)를 입력받는 경우, 양의 전원(+Vss)의 전압 레벨은 제1 양의 전압 레벨(+Vss1)로 결정된다. 또한, 전원 공급 회로(1600)가 제2 논리값을 갖는 피드백 제어신호(Cs)를 입력받는 경우, 양의 전원(+Vss)의 전압 레벨은 제2 양의 전압 레벨(+Vss2)로 결정된다. 음의 스위치회로(SW2)는 스위치(SW21, SW22) 및 인버터(Inv2)를 포함하며, 각각 스위치(SW11, SW12) 및 인버터(Inv1)와 매우 유사하므로 설명은 생략되어도 무방하다. 전원 공급 회로(1600)가 제1 논리값을 갖는 피드백 제어신호(Cs)를 입력받는 경우, 음의 전원(-Vss)의 전압 레벨은 제1 음의 전압 레벨(-Vss1)로 결정된다. 또한, 전원 공급 회로(1600)가 제2 논리값을 갖는 피드백 제어신호(Cs)를 입력받는 경우, 음의 전원(-Vss)의 전압 레벨은 제2 음의 전압 레벨(-Vss2)로 결정된다. 일반적인 액정 표시장치에서 기존에 사용되고 있는 전압 레벨을 사용하는 경우 별도의 전압 레벨 조절이 필요하지 않아 효율적이다. 예를 들어, 제1 양의 전압 레벨(+Vss1)은 게이트 온 전압 레벨(Von)일 수 있으며, 제1 음의 전압 레벨(-Vss1)은 반전된 게이트 오프 전압 레벨(-Voff)일 수 있고, 제2 양의 전압 레벨(+Vss2)은 아날로그 구동 전압 레벨(AVdd)일 수 있으며, 제2 음의 전압 레벨(-Vss2)은 접지 전압 레벨(ground)일 수 있다.

공통 전압 피드백 회로(1700)에서, 연산증폭기(OP1)는 비반전 신호 입력단(+), 반전 신호 입력단(-), 양의 전원 공급단(+Vss), 음의 전원 공급단(-Vss) 및 출력단(Vout)을 가진다. 비반전 신호 입력단(+)에는 기준 전압(Vref)이 입력되며, 반전 신호 입력단(-)에는 표시패널로부터의 공통 전압(VCOM_fb)이 입력되며, 양의 전원 공급단(+Vss)에는 양의 전원(+Vss)이 공급되며, 음의 전원 공급단(-Vss)에는 음의 전원(-Vss)이 공급된다. 제1 저항(R1)의 일단에는 표시패널로부터의 공통 전압(VCOM_fb)이 인가되고, 타단은 반전 신호 입력단(-)에 연결되어 있다. 제2 저항(R2)은 출력단(Vout)과 반전 신호 입력단(-)을 연결한다. 일반적인 반전 증폭기(inverting amplifier)의 구조와 매우 유사하므로, 출력단(Vout)의 전압 레벨은 (R2/R1)(Vref-VCOM_fb)가 된다. 다만, 실제 출력되는 전압 레벨은 연산증폭기(OP1)에 공급되는 양의 전원(+Vss) 및 음의 전원(-Vss)의 전압 레벨에 의해 제한된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시장치에서 커플링으로 인한 공통 전압의 변화, 피드백 신호의 변화 및 피드백 신호로 인한 공통 전압의 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 4의 (a)는 표시패널(1500)에 표시되는 화면을 설명하기 위한 도면으로, a번째 프레임 및 그 직후에 표시되는 b번째 프레임에 대응하는 영상이 도시되었다. a번째 프레임 및 b번째 프레임에 대응하는 영상은 동일하다고 가정한다. 특정 게이트 라인(Gk)에 대응하는 위치 중 일부에는 검은색 및 흰색이 표시되나, 특정 게이트 라인(Gk)보다 주사 신호가 빠르게 인가되는 게이트 라인들(G1 내지 Gk-1)에 대응하는 위치에는 모두 검은색이 표시된다. 타이밍 컨트롤러(1200)가 a번째 프레임 전압들(Vfa)을 분석하는 경우, 특정 게이트 라인(Gk)은 데이터 트랜지션이 큰 게이트 라인으로 판단될 수 있다.

도 4의 (b)는 피드백 제어가 되지 않는 경우의 공통 전압을 설명하기 위한 도면이다. 데이터 전압들(Vgk-1)과의 커플링에 의해 전압 레벨이 영향을 받으며, 커플링으로 인한 전압 레벨 변화(Vr)는 그 최소값(Vrmin)보다 크며 최대값(Vrmax)보다 작은 값을 가질 수 있다.

도 4의 (c)는 피드백 제어신호(Csk)가 제1 논리값을 갖는 경우, 피드백 신호(Cfb)의 전압 레벨을 설명하기 위한 도면이다. 제1 양의 전압 레벨(+Vss1) 및 제1 음의 전압 레벨(-Vss1) 사이의 전압 차이가 충분히 크기 때문에, 출력단(Vout)의 전압 레벨인 (R2/R1)(Vref-VCOM_fb)이 제1 양의 전압 레벨(+Vss1) 및 제1 음의 전압 레벨(-Vss1)에 의해 제한되지 않는다.

도 4의 (d)는 피드백 제어신호(Csk)가 제1 논리값을 갖는 경우, b번째 프레임을 표시할 때 피드백 신호로 인한 공통 전압의 레벨 변화를 설명하기 위한 도면이다. 피드백 신호로 인한 공통 전압 레벨은 -Vrmax부터 -Vrmin까지 중 어느 한 값을 가질 수 있다. 피드백 신호(Cfb)의 전압 레벨이 공급되는 전원(+Vss, -Vss)의 전압 레벨(+Vss1, -Vss1)에 의해 제한되지 않았으므로, 커플링에 의한 전압 레벨 변화(Vr)가 충분히 보상된다.

도 4의 (e)는 피드백 제어신호(Csk)가 제2 논리값을 갖는 경우, 피드백 신호(Cfb)의 전압 레벨을 설명하기 위한 도면이다. 제2 양의 전압 레벨(+Vss2) 및 제2 음의 전압 레벨(-Vss2) 사이의 전압 차이가 작기 때문에, 출력단(Vout)의 전압 레벨인 (R2/R1)(Vref-VCOM_fb)이 제2 양의 전압 레벨(+Vss2) 및 제2 음의 전압 레벨(-Vss2)에 의해 제한된다.

도 4의 (f)는 피드백 제어신호(Csk)가 제2 논리값을 갖는 경우, b번째 프레임을 표시할 때 피드백 신호로 인한 공통 전압의 레벨 변화를 설명하기 위한 도면이다. 피드백 신호로 인한 공통 전압 레벨(Vf)은 그 최소값(Vfbmin)부터 최대값(Vfbmax) 사이로 제한된다. Vfbmin은 -Vrmax보다 크고, Vfbmax은 -Vrmin보다 작으므로, 커플링에 의한 전압 레벨 변화(Vr)가 충분히 보상되지 못한다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시장치는 a번째 프레임 내 데이터 트랜지션이 큰 위치에서는 피드백 제어신호(Cs)를 제1 논리값으로 결정하여 커플링으로 인한 공통 전압 변화를 효과적으로 억제할 수 있으며, 데이터 트랜지션이 크지 않은 위치에서는 피드백 제어신호(Cs)를 제2 논리값으로 결정하여 전력 소모를 줄일 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시장치를 설명하는 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시장치(2000) 중 호스트(2100), 데이터 구동부(2300), 게이트 구동부(2400), 표시패널(2500), 기준 전압 발생 회로(2800) 및 공통 전압 보상 회로(2900)는 각각 호스트(1100), 데이터 구동부(1300), 게이트 구동부(1400), 표시패널(1500), 기준 전압 발생 회로(1800) 및 공통 전압 보상 회로(1900)와 매우 유사하므로 설명이 생략되어도 무방하다.

타이밍 컨트롤러(2200)는 공통 전압의 피드백을 위하여, 영상 데이터(RGB)를 프레임 단위로 분석하고, 각각의 게이트 라인(G)에 대응하는 복수의 피드백 제어신호들(Cs)을 출력한다. 각각의 피드백 제어신호(Cs)는 제1 논리값부터 제p 논리값까지 p개의 논리값을 가질 수 있으며(p는 양의 정수), 논리값은 요구되는 피드백 제어의 강도에 비례 또는 반비례할 수 있다. 예를 들어, 가장 강한 피드백 제어가 요구되는 경우 제1 논리값을 갖는 피드백 제어신호가 출력되고, 가장 약한 피드백 제어로도 충분한 경우 제p 논리값을 갖는 피드백 제어신호가 출력될 수 있다.

전원 공급 회로(2600)는 수신된 피드백 제어신호(Cs)를 기반으로 양의 전원(+Vss) 및 음의 전원(-Vss)의 전압 레벨을 결정한다. 전원 공급 회로(2600)는 양의 전압 레벨 기준(+Vssref), 음의 전압 레벨 기준(-Vssref) 및 전압 레벨 변화폭(+Vstep)을 입력받는다. 구체적으로, 제k 논리값을 갖는 피드백 제어신호에 대응하는 양의 전원(+Vss)의 전압 레벨은 +Vssref + (p-k)Vstep로 결정되며, 음의 전원(-Vss)의 전압 레벨은 -Vssref - (p-k)Vstep로 결정될 수 있다.

공통 전압 피드백 회로(2700)는 양의 전원(+Vss) 및 음의 전원(-Vss)을 공급받고, 기준 전압(Vref) 및 표시패널(1500)로부터의 공통 전압(VCOM_fb)을 입력받아, 피드백 신호(Cfb)는 기준 전압(Vref)과 공통 전압(VCOM_fb) 사이의 차이가 소정의 증폭비로 증폭된 피드백 신호(Cfb)를 출력한다. 피드백 제어신호(Cfb)의 전압 레벨의 최대값 및 최소값은 피드백 제어신호(Cs)의 논리값을 기반으로 결정된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시장치의 구동 방법을 설명하는 순서도이다. 이하에서, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명될 것이다.

S1100 단계에서, 표시패널(1500)이 제공된다. 표시패널(1500)은 복수의 데이터 라인들(D) 및 상기 복수의 데이터 라인들(D)과 교차되는 복수의 게이트 라인들(G)을 포함하며, 각각의 게이트 라인(Gk)에 대응하는 복수의 데이터 전압들(Vgk)이 상기 복수의 데이터 라인들에 인가된다.

S1200 단계에서, a번째 프레임에 대응하는 복수의 프레임 전압들(Vfa)을 기반으로 복수의 피드백 제어신호들(Cs)이 출력된다. 복수의 피드백 제어신호들(Cs1 내지 Csm)은 각각 게이트 라인(G1 내지 Gm)에 대응하며, 복수의 피드백 제어신호들(Cs)의 논리값 및 인덱스(1 내지 m)을 기반으로 a번째 프레임 내에서 데이터 트랜지션이 큰 위치를 알 수 있다. 각각의 피드백 제어신호(Cs)는 대응하는 게이트 라인(G)이 소정의 조건을 만족하는 경우 강한 피드백 제어가 필요하므로 제1 논리값을 갖는 피드백 제어신호를 출력하고, 상기 소정의 조건을 만족하지 않는 경우 강한 피드백 제어가 필요하지 않으므로 제2 논리값을 갖는 피드백 제어신호를 출력한다. 소정의 조건은 이미 설명되었다.

S1300 단계에서, 전원 공급 회로(1600)는 복수의 피드백 제어신호들(Cs)을 기반으로 양의 전원(+Vss) 및 음의 전원(-Vss)의 전압 레벨을 결정하고, 전압 레벨이 결정된 양의 전원(+Vss) 및 음의 전원(-Vss)을 공통 전압 피드백 회로(1700)에 공급한다. 제1 논리값을 갖는 피드백 제어신호가 입력되는 경우, 양의 전원(+Vss)의 전압 레벨이 제1 양의 전압 레벨(+Vss1)로 결정되고 음의 전원(-Vss)의 전압 레벨이 제1 음의 전압 레벨(-Vss1)로 결정된다. 제2 논리값을 갖는 피드백 제어신호가 입력되는 경우, 양의 전원(+Vss)의 전압 레벨이 제2 양의 전압 레벨(+Vss2)로 결정되고 음의 전원(-Vss)의 전압 레벨이 제2 음의 전압 레벨(-Vss2)로 결정된다. 제1 양의 전압 레벨(+Vss1), 제1 음의 전압 레벨(-Vss1), 제2 양의 전압 레벨(+Vss2) 및 제2 음의 전압 레벨(-Vss2)에 대해, 구체적인 전압 레벨 및 전압 레벨 사이의 차이는 이미 설명되었다.

S1400 단계에서, 공통 전압 피드백 회로(1700)는 양의 전원(+Vss) 및 음의 전원(-Vss)을 공급받고, 기준 전압(Vref) 및 표시패널(1500)로부터의 공통 전압(VCOM_fb)을 입력받아, 기준 전압(Vref)과 공통 전압(VCOM_fb) 사이의 차이가 소정의 증폭비로 증폭된 피드백 신호(Cfb)를 출력한다. 단 피드백 신호(Cfb)의 전압 레벨은 양의 전원(+Vss)의 전압 레벨보다 클 수 없으며 음의 전원(-Vss)의 전압 레벨보다 작을 수 없다.

S1500 단계에서, 표시패널(1500)은 피드백 신호(Cfb)에 의해 피드백 제어된 공통 전압(VCOM)을 인가하여 제2 프레임(b번째 프레임)을 표시한다. 단, 제2 프레임은 제1 프레임(a번째 프레임)이 표시된 이후에 표시되며, 바람직하게는 제1 프레임이 표시된 직후에 표시될 수 있다. 제2 프레임이 제1 프레임 직후에 표시되는 경우, 제2 프레임과 제1 프레임의 영상이 유사하므로 제2 프레임 중 데이터 트랜지션이 큰 위치를 효율적으로 예측할 수 있고, 예측되는 위치가 표시될 때 공통 전압(VCOM)이 강하게 피드백 제어될 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.

1600: 전원 공급 회로, 1700: 공통 전압 피드백 회로

Claims

복수의 데이터 라인들 및 상기 복수의 데이터 라인들과 교차되는 복수의 게이트 라인들을 포함하는 표시패널;
상기 복수의 게이트 라인들에 순차적으로 주사 신호를 인가하는 게이트 구동부;
상기 복수의 데이터 라인들에 각각의 게이트 라인에 대응하는 복수의 데이터 전압들을 인가하는 데이터 구동부;
상기 게이트 구동부 및 상기 데이터 구동부를 제어하며, 제1 프레임에 대응하는 복수의 제1 프레임 전압들을 기반으로 상기 복수의 게이트 라인들에 각각 대응하는 복수의 피드백 제어신호들을 출력하는 타이밍 컨트롤러;
양의 전원 및 음의 전원을 공급하며, 상기 각각의 피드백 제어신호의 논리값을 기반으로 상기 양의 전원의 전압 레벨 및 상기 음의 전원의 전압 레벨을 결정하는 전원 공급 회로; 및
상기 양의 전원 및 상기 음의 전원을 공급받으며, 기준 전압 및 상기 표시패널로부터의 공통 전압을 입력받고, 상기 기준 전압과 상기 공통 전압의 전압 레벨 차이가 증폭된 피드백 신호를 출력하는 공통 전압 피드백 회로를 포함하되,
상기 표시패널은 상기 제1 프레임을 표시한 이후, 상기 피드백 신호를 기반으로 피드백 제어된 공통 전압을 인가하여 제2 프레임을 표시하는 액정 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 타이밍 컨트롤러는 각각의 게이트 라인이 소정의 조건을 만족하는 경우 제1 논리값을 갖는 피드백 제어신호를 출력하고, 상기 소정의 조건을 만족하지 않는 경우 제2 논리값을 갖는 피드백 제어신호를 출력하되,
상기 소정의 조건은 각각의 게이트 라인에 대응하는 복수의 데이터 전압들 중 이웃하는 게이트 라인에 대응하며 동일한 데이터 라인에 의해 인가되는 데이터 전압과의 전압 레벨 차이가 기준 전압 레벨 차이 이상인 데이터 전압의 개수가 기준 개수 이상인 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제2항에 있어서,
상기 전원 공급 회로는 상기 제1 논리값을 갖는 피드백 제어신호를 입력받는 경우 상기 양의 전원의 전압 레벨을 제1 양의 전압 레벨로 결정하고 상기 음의 전원의 전압 레벨을 제1 음의 전압 레벨로 결정하며, 상기 제2 논리값을 갖는 피드백 제어신호를 입력받는 경우 상기 양의 전원의 전압 레벨을 제2 양의 전압 레벨로 결정하고 상기 음의 전원의 전압 레벨을 제2 음의 전압 레벨로 결정하되,
상기 제1 양의 전압 레벨과 상기 제1 음의 전압 레벨 사이의 전압 레벨 차이가 상기 제2 양의 전압 레벨과 상기 제2 음의 전압 레벨 사이의 전압 레벨 차이보다 큰 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 양의 전압 레벨은 게이트 온 전압 레벨(Von)이며, 상기 제1 음의 전압 레벨은 반전된 게이트 오프 전압 레벨(-Voff)이고, 상기 제2 양의 전압 레벨은 아날로그 구동 전압 레벨(AVdd)이며, 상기 제2 음의 전압 레벨은 접지 전압 레벨(ground)인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 공통 전압 피드백 회로는 비반전 신호 입력단, 반전 신호 입력단, 양의 전원 공급단, 음의 전원 공급단 및 출력단을 가지는 연산증폭기를 포함하며,
상기 비반전 신호 입력단에는 상기 기준 전압이 입력되며,
상기 반전 신호 입력단에는 상기 공통 전압이 입력되며,
상기 양의 전원 공급단에는 상기 양의 전원이 공급되며,
상기 음의 전원 공급단에는 상기 음의 전원이 공급되며,
상기 출력단은 상기 기준 전압과 상기 공통 전압의 전압 레벨 차이를 증폭하여 출력하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제5항에 있어서,
상기 전원 공급 회로는 제1 양의 전압 또는 제2 양의 전압을 선택적으로 상기 양의 전원 공급단과 전기적으로 연결시키는 양의 스위치회로 및 제1 음의 전압 또는 제2 음의 전압을 선택적으로 상기 음의 전원 공급단과 전기적으로 연결시키는 음의 스위치회로를 포함하는 액정 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 프레임은 상기 제1 프레임이 표시된 직후에 표시되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
복수의 데이터 라인들 및 상기 복수의 데이터 라인들과 교차되는 복수의 게이트 라인들을 포함하며, 각각의 게이트 라인에 대응하는 복수의 데이터 전압들이 상기 복수의 데이터 라인들에 인가되는 표시패널을 제공하는 단계;
제1 프레임에 대응하는 복수의 제1 프레임 전압들을 기반으로 상기 복수의 게이트 라인들에 각각 대응하는 복수의 피드백 제어신호들을 출력하는 단계;
각각의 피드백 제어신호의 논리값을 기반으로 양의 전원의 전압 레벨 및 음의 전원의 전압 레벨을 결정하고, 상기 양의 전원 및 상기 음의 전원을 공급하는 단계;
상기 양의 전원 및 상기 음의 전원을 공급받고, 기준 전압 및 상기 표시 패널로부터의 공통 전압을 입력받아, 상기 기준 전압과 상기 공통 전압의 전압 레벨 차이가 증폭된 피드백 신호를 출력하는 단계; 및
상기 피드백 신호를 기반으로 피드백 제어된 공통 전압을 기반으로 제2 프레임을 표시하는 단계를 포함하되,
상기 제2 프레임은 상기 제1 프레임이 표시된 이후에 표시되는 액정 표시장치의 구동 방법.
제8항에 있어서,
상기 복수의 피드백 제어신호들을 출력하는 단계는 각각의 게이트 라인이 소정의 조건을 만족하는 경우 제1 논리값을 갖는 제어신호를 출력하며, 상기 소정의 조건을 만족하지 않는 경우 제2 논리값을 갖는 제어신호를 출력하되,
상기 소정의 조건은 각각의 게이트 라인에 대응하는 복수의 데이터 전압들 중, 이웃하는 게이트 라인에 대응하며 동일한 데이터 라인에 의해 인가되는 데이터 전압과의 전압 레벨 차이가 기준 전압 레벨 차이 이상인 데이터 전압의 개수가 기준 개수 이상인 것인 액정 표시장치의 구동 방법.
제9항에 있어서,
상기 양의 전원 및 음의 전원을 공급하는 단계에서, 상기 제1 논리값을 갖는 피드백 제어신호를 입력받는 경우 상기 양의 전원의 전압 레벨이 제1 양의 전압 레벨로 결정되고 상기 음의 전원의 전압 레벨이 제1 음의 전압 레벨로 결정되며, 상기 제2 논리값을 갖는 피드백 제어신호를 입력받는 경우 상기 양의 전원의 전압 레벨이 제2 양의 전압 레벨로 결정되고 상기 음의 전원의 전압 레벨이 제2 음의 전압 레벨로 결정되며,
상기 제1 양의 전압 레벨과 상기 제1 음의 전압 레벨 사이의 전압 레벨 차이가 상기 제2 양의 전압 레벨과 상기 제2 음의 전압 레벨 사이의 전압 레벨 차이보다 큰 액정 표시장치의 구동 방법.
제8항에 있어서,
상기 제2 프레임은 상기 제1 프레임이 표시된 직후에 표시되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동 방법.