KR20160078596A - 액정표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 정지 영상과 같이 프레임간 계조의 변화가 크지 않은 영상을 표시할 경우, 입력프레임주파수보다 낮은 프레임주파수로 액정표시장치를 구동하는 로우 프레임 레이트 방식을 사용하며, 제1데이터전압에서 제2데이터전압으로 변경 시, 전압변경시간 동안 프레임주파수를 높게 하여 제1 및 제2데이터전압 또는 제2데이터전압을 공급함으로써, 전압변경시간을 줄일 수 있다.

Description

액정표시장치 및 그 구동방법{Liquid Crystal Display Device And Method Of Driving The Same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전력 소비를 줄일 수 있는 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD: liquid crystal display), 플라즈마표시장치(PDP: plasma display panel), 유기발광소자표시장치(OLED: organic light emitting diode display)와 같은 여러 가지 평판표시장치(flat display device)가 활용되고 있다.
이들 평판표시장치 중에서, 액정표시장치는 소형화, 경량화, 박형화, 저전력 구동의 장점을 가지고 있어 현재 널리 사용되고 있다.
일반적으로, 액정표시장치는 외부의 시스템으로부터 60Hz의 주파수로 클럭을 인가 받게 되고, 이 주파수에 따라 동작하게 된다.
이와 같은 경우에, 동영상과 같이 프레임간 계조의 변화가 큰 영상뿐만 아니라 정지 영상과 같이 프레임간 계조의 변화가 크지 않은 영상에 대해서도 실질적으로 동일한 구동 주파수로 액정표시장치가 동작하게 되므로, 전력 소모가 상당하다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 전력 소비를 줄일 수 있는 액정표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 액정패널과, 상기 액정패널에 게이트전압을 공급하는 게이트구동부와, 상기 액정패널에 제1 및 제2데이터전압을 공급하는 데이터구동부를 포함하는 액정표시장치를 제공하고, 상기 액정패널은, 제1구간 동안 제1프레임주파수로 상기 제1데이터전압을 공급받으며, 제2구간 동안 제2프레임주파수로 상기 제2데이터전압을 공급받고, 제3구간 동안 상기 제1프레임주파수로 상기 제2데이터전압을 공급받으며, 상기 제2프레임주파수는 상기 제1프레임주파수보다 크다.
상기 액정패널은, 상기 제2구간 동안 상기 제2프레임주파수로 상기 제1데이터전압과 상기 제2데이터전압을 순차적으로 공급받는다.
여기서, 상기 제1프레임주파수는 60Hz보다 작다.
또한, 본 발명은, 제1구간 동안 제1프레임주파수로 제1데이터전압을 액정패널에 공급하는 단계와, 제2구간 동안 제2프레임주파수로 제2데이터전압을 상기 액정패널에 공급하는 단계와, 제3구간 동안 상기 제1프레임주파수로 상기 제2데이터전압을 상기 액정패널에 공급하는 단계를 포함하고, 상기 제2프레임주파수는 상기 제1프레임주파수보다 큰 액정표시장치의 구동방법을 제공한다.
상기 제2구간 동안 제2프레임주파수로 제2데이터전압을 상기 액정패널에 공급하는 단계는, 상기 제2프레임주파수로 상기 제1데이터전압을 상기 액정패널에 공급하는 단계를 포함하고, 상기 제2구간 동안 상기 제1데이터전압과 상기 제2데이터전압은 순차적으로 공급된다.
여기서, 상기 제1프레임주파수는 60Hz보다 작다.
본 발명은, 프레임간 계조의 변화가 크지 않은 영상을 표시할 경우, 로우 프레임 레이트 방식으로 액정표시장치를 구동하여 액정표시장치의 전력 소모량을 줄일 수 있다.
또한, 로우 프레임 레이트 방식으로 구동되는 액정표시장치의 데이터전압 변경 시, 프레임주파수를 높게 함으로써, 전압변경시간을 줄여 잔상을 개선할 수 있다.
또한, 전압변경시간 동안, 변경 전후의 데이터전압을 순차적으로 인가함으로써 플리커를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 로우 프레임 레이트 구동 시 신호를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치의 로우 프레임 레이트 구동 시 신호를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 액정표시장치의 로우 프레임 레이트 구동 시 신호를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 위와 같은 문제를 해결할 수 있는 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(110)는, 타이밍제어부(120)와 데이터구동부(130), 게이트구동부(140), 액정패널(150) 및 백라이트(160)를 포함한다.
타이밍제어부(120)는, 그래픽카드 또는 TV시스템과 같은 외부시스템(도시하지 않음)으로부터 전달되는 영상신호(image signal: IS)와 데이터인에이블신호(data enable signal: DE), 수평동기신호(horizontal synchronization signal: HSY), 수직동기신호(vertical synchronization signal VSY), 클럭(clock: CLK) 등의 다수의 타이밍신호를 이용하여, 게이트제어신호(gate control signal: GCS), 데이터제어신호(data control signal: DCS) 및 영상데이터(RGB)를 생성하고, 생성된 데이터제어신호(DCS) 및 영상데이터(RGB)는 데이터구동부(130)에 공급하고, 생성된 게이트제어신호(GCS)는 게이트구동부(130)에 공급한다.
데이터구동부(130)는, 타이밍제어부(120)로부터 공급되는 데이터제어신호(DCS) 및 영상데이터(RGB)를 이용하여 데이터전압(Vd)을 생성하고, 생성된 데이터전압(Vd)을 액정패널(150)의 데이터배선(DL)에 공급한다.
게이트구동부(140)는, 타이밍제어부(120)로부터 공급되는 게이트제어신호(GCS)를 이용하여 게이트전압(Vg)을 생성하고, 생성된 게이트전압(Vg)을 액정패널(150)의 게이트배선(GL)에 공급하는데, 게이트구동부(140)는 액정패널(150)의 게이트배선(GL), 데이터배선(DL) 및 박막트랜지스터(T)가 형성되는 기판에 형성되는 게이트-인-패널(gate in panel: GIP) 타입일 수 있다. 이와 달리, 게이트구동부(140)는 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package: TCP) 또는 칩 온 필름(chip on film: COF) 타입으로 액정패널(150)의 기판에 부착될 수 있다.
액정패널(150)은, 게이트전압(Vg) 및 데이터전압(Vd)을 이용하여 영상을 표시한다.
구체적으로, 액정패널(150)은, 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL)과, 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL)에 연결되는 박막트랜지스터(T)와, 박막트랜지스터(T)에 연결되는 액정커패시터(Clc), 그리고 액정커패시터(Clc)에 인가되는 데이터전압(Vd)을 유지하기 위한 스토리지커패시터(Cst)를 포함한다. 액정커패시터(Clc)는 화소전극(도시하지 않음)과 공통전극(도시하지 않음) 그리고 화소전극과 공통전극 사이에 위치하는 액정층(도시하지 않음)으로 구성된다.
게이트구동부(140)로부터 공급되는 게이트전압(Vg)이 게이트배선(GL)을 통하여 박막트랜지스터(T)에 인가되면 박막트랜지스터(T)가 턴-온 되고, 데이터구동부(130)로부터 공급되는 데이터전압(Vd)이 데이터배선(DL) 및 박막트랜지스터(T)를 통하여 액정커패시터(Clc)의 화소전극에 인가된다. 이와 같이 액정커패시터(Cl)의 화소전극에 인가된 데이터전압(Vd)과, 공통전극에 인가된 공통전압에 의해 발생된 전기장에 따라 액정층의 액정분자를 구동하여 영상을 표시할 수 있게 된다.
백라이트(160)는 액정패널(150)에 빛을 공급한다. 백라이트(160)는 광원(도시하지 않음)과 반사판(도시하지 않음) 및 광학시트(도시하지 않음)를 포함하는데, 다양한 형태의 광원이 사용될 수 있다. 예를 들면, 광원으로는 냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp: CCFL), 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp: EEFL), 발광다이오드 램프(light emitting diode lamp: LED lamp) 등이 사용될 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(110)는, 외부 시스템(도시하지 않음)으로부터 입력되는 입력프레임주파수로 구동되거나, 입력프레임주파수보다 낮은 프레임주파수로 구동된다. 보다 상세하게는, 동영상과 같이 프레임간 계조의 변화가 큰 영상을 표시할 경우, 본 발명의 액정표시장치(110)는 입력프레임주파수, 예를 들어, 60Hz의 프레임주파수로 구동되고, 정지 영상과 같이 프레임간 계조의 변화가 크지 않은 영상을 표시할 경우, 본 발명의 액정표시장치(110)는 프레임 구동 횟수를 줄이는 로우 프레임 레이트(low frame rate) 방식으로 구동된다. 즉, 프레임간 계조의 변화가 크지 않은 영상을 표시할 경우, 본 발명의 액정표시장치(110)는 입력프레임주파수보다 낮은 프레임주파수, 일례로, 60Hz보다 작은 주파수로 구동되어, 액정표시장치(110)의 전력 소모량을 줄일 수 있다.
-제1실시예-
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 로우 프레임 레이트 구동 시 신호를 개략적으로 도시한 도면으로, 데이터전압(Vd)과 화소영역 내의 액정전압(Vlc)을 도시한다. 이때, 도시의 편의를 위해, 제1시점(t0)을 일치시킨 상태에서 액정전압(Vlc)의 타이밍 간격을 데이터전압(Vd)보다 좁게 나타낸다.
도 2에 도시한 바와 같이, 정지 영상과 같이 프레임간 계조의 변화가 크지 않은 영상을 표시하기 위해, 본 발명의 액정표시장치(도 1의 110)는 로우 프레임 레이트 방식으로 구동되는데, 일례로, 1초당 구동되는 프레임(1F) 수는 1로, 프레임주파수는 1Hz일 수 있다.
그런데, 정지 영상의 변화 등에 따라 로우 프레임 레이트 방식으로 구동되는 액정표시장치(도 1의 110)의 데이터전압(Vd)이 변경될 수 있다. 즉, 제1계조에 해당하는 제1데이터전압(Vd1)이 액정패널(도 1의 150)에 인가되다가, 제1시점(t0)에서 제2계조에 해당하는 제2데이터전압(Vd2)이 액정패널(도 1의 150)에 인가될 수 있으며, 제1데이터전압(Vd1)이 인가되는 구간과 제2데이터전압(Vd2)이 인가되는 구간 사이에는 전압변경시간(t1)이 존재한다. 일례로, 프레임주파수가 1Hz일 때, 전압변경시간(t1)은 2초일 수 있다.
액정전압(Vlc)은 데이터전압(Vd)에 해당하는 전압 값을 가진다. 즉, 액정전압(Vlc)은 제1데이터전압(Vd1)에 해당하는 전압 값을 가지다가, 변경된 제2데이터전압(Vd2)에 해당하는 전압 값을 가진다.
그런데, 액정전압(Vlc)은, 데이터전압(Vd)의 변경 후, 안정화 지연시간(t2)이 지난 다음, 제2데이터전압(Vd2)에 해당하는 전압 값을 가진다. 즉, 액정전압(Vlc)은, 제1시점(t0) 후 바로 제2데이터전압(Vd2)에 해당하는 전압 값을 가지지 못하며, 데이터전압(Vd)의 전압변경시간(t1)에 의해 액정분자의 스트레스 시간이 길어지고, 스트레스 받은 상태의 액정분자가 본래의 액정전압(Vlc)으로 안정화하기 위해 안정화 지연시간(t2)이 필요하다. 이러한 안정화 지연시간(t2)은 수 시간이 소요되며, 이는 잔상으로 나타나게 된다.
이하의 실시예에서는 이러한 잔상을 개선할 수 있는 방법을 제시한다.
-제2실시예-
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치의 로우 프레임 레이트 구동 시 신호를 개략적으로 도시한 도면으로, 데이터전압(Vd)과 화소영역 내의 액정전압(Vlc)을 도시한다. 이때, 도시의 편의를 위해, 변경시점을 일치시킨 상태에서 액정전압(Vlc)의 타이밍 간격을 데이터전압(Vd)보다 좁게 나타낸다.
도 3에 도시한 바와 같이, 정지 영상과 같이 프레임간 계조의 변화가 크지 않은 영상을 표시하기 위해, 본 발명의 액정표시장치(도 1의 110)는 로우 프레임 레이트 방식으로 구동되는데, 프레임주파수는 60Hz보다 작은 것이 바람직하다. 프레임주파수는 1초당 구동되는 프레임(1F) 수로, 일례로, 프레임주파수는 1Hz일 수 있다. 이와 달리, 프레임주파수는 15Hz, 30Hz 또는 50Hz일 수도 있다.
정지 영상의 변화 등에 따라 액정표시장치(도 1의 110)의 데이터전압(Vd)이 변경될 수 있으며, 전압변경시간(t11) 동안 액정표시장치(도 1의 110)의 프레임주파수는 높아질 수 있다.
보다 상세하게, 제1구간(S1)동안 제1프레임주파수로 제1데이터전압(Vd1)이 액정패널(도 1의 150)에 인가되고, 전압변경시간(t11)인 제2구간(S2)동안 제2프레임주파수로 제2데이터전압(Vd2)이 액정패널(도 1의 150)에 인가되며, 제3구간(S3)동안 제1프레임주파수로 제2데이터전압(Vd2)이 액정패널(도 1의 150)에 인가되어, 액정표시장치(도 1의 110)가 구동된다.
여기서, 제2데이터전압(Vd2)은 제1데이터전압(Vd1)보다 작을 수 있다. 이와 달리, 제2데이터전압(Vd2)은 제1데이터전압(Vd1)보다 클 수도 있다. 또한, 제2프레임주파수는 제1프레임주파수보다 크며, 일례로, 제1프레임주파수는 1Hz이고, 제2프레임주파수는 60Hz일 수 있다.
한편, 전압변경시간(t11)은 제1실시예의 전압변경시간(도 2의 t1)보다 작은데, 일례로, N/60초(N은 120보다 작은 자연수)일 수 있으며, 바람직하게는 2/60초일 수 있다.
이러한 경우, 액정전압(Vlc)은 제1데이터전압(Vd1)에 해당하는 전압 값을 가지다가, 데이터전압(Vd)의 변경 후, 안정화 지연시간(t12)이 지난 다음 제2데이터전압(Vd2)에 해당하는 전압 값을 가진다. 이때, 안정화 지연시간(t12)은 약 수 초일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제2실시예에서는, 로우 프레임 레이트 방식으로 구동되는 액정표시장치(도 1의 110)의 데이터전압(Vd) 변경 시, 프레임주파수를 높게 함으로써, 전압변경시간(t11)을 줄여 액정분자의 스트레스 시간을 줄일 수 있으며, 이에 따라, 액정전압(Vlc)의 안정화 지연시간(t12)을 줄여, 잔상을 개선할 수 있다.
-제3실시예-
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 액정표시장치의 로우 프레임 레이트 구동 시 신호를 개략적으로 도시한 도면으로, 데이터전압(Vd)과 화소영역 내의 액정전압(Vlc)을 도시한다. 이때, 도시의 편의를 위해, 변경시점을 일치시킨 상태에서 액정전압(Vlc)의 타이밍 간격을 데이터전압(Vd)보다 좁게 나타낸다.
도 4에 도시한 바와 같이, 정지 영상과 같이 프레임간 계조의 변화가 크지 않은 영상을 표시하기 위해, 본 발명의 액정표시장치(도 1의 110)는 로우 프레임 레이트 방식으로 구동되는데, 프레임주파수는 60Hz보다 작은 것이 바람직하다. 프레임주파수는 1초당 구동되는 프레임(1F) 수로, 일례로, 프레임주파수는 1Hz일 수 있다. 이와 달리, 프레임주파수는 15Hz, 30Hz 또는 50Hz일 수도 있다.
정지 영상의 변화 등에 따라 액정표시장치(도 1의 110)의 데이터전압(Vd)이 변경될 수 있으며, 전압변경시간(t11) 동안 액정표시장치(도 1의 110)의 프레임주파수는 높아질 수 있다.
보다 상세하게, 제1구간(S1)동안 제1프레임주파수로 제1데이터전압(Vd1)이 액정패널(도 1의 150)에 인가되고, 전압변경시간(t11)인 제2구간(S2)동안 제2프레임주파수로 제1 및 제2데이터전압(Vd1, Vd2)이 순차적으로 액정패널(도 1의 150)에 인가되며, 제3구간(S3)동안 제1프레임주파수로 제2데이터전압(Vd2)이 액정패널(도 1의 150)에 인가되어, 액정표시장치(도 1의 110)가 구동된다.
여기서, 제2데이터전압(Vd2)은 제1데이터전압(Vd1)보다 작을 수 있다. 이와 달리, 제2데이터전압(Vd2)은 제1데이터전압(Vd1)보다 클 수도 있다. 또한, 제2프레임주파수는 제1프레임주파수보다 크며, 일례로, 제1프레임주파수는 1Hz이고, 제2프레임주파수는 60Hz일 수 있다.
한편, 전압변경시간(t11)은 제1실시예의 전압변경시간(도 2의 t1)보다 작은데, 일례로, N/60초(N은 120보다 작은 자연수)일 수 있으며, 바람직하게는 2/60초일 수 있다.
이러한 경우, 액정전압(Vlc)은 제1데이터전압(Vd1)에 해당하는 전압 값을 가지다가, 데이터전압(Vd)의 변경 후, 안정화 지연시간(t12)이 지난 다음 제2데이터전압(Vd2)에 해당하는 전압 값을 가진다. 이때, 안정화 지연시간(t12)은 약 수 초일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제3실시예에서는, 로우 프레임 레이트 방식으로 구동되는 액정표시장치(도 1의 110)의 데이터전압(Vd) 변경 시, 프레임주파수를 높게 함으로써, 전압변경시간(t11)을 줄여 액정분자의 스트레스 시간을 줄일 수 있으며, 이에 따라, 액정전압(Vlc)의 안정화 지연시간(t12)을 줄여, 잔상을 개선할 수 있다. 또한, 전압변경시간(t11) 동안, 변경 전후의 제1 및 제2데이터전압(Vd1, Vd2)을 순차적으로 인가함으로써 플리커(flicker)를 방지할 수 있다.
앞선 실시예에서는 액정표시장치(도 1의 110)가 로우 프레임 레이트 방식으로 구동되는 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 액정표시장치(도 1의 110)가 입력프레임주파수로 구동되는 경우에도 적용될 수 있다. 즉, 입력주파수로 구동되는 액정표시장치(도 1의 110)의 데이터전압이 변경되는 전압변경시간 동안, 액정표시장치(도 1의 110)의 프레임주파수는 입력주파수보다 크다. 일례로, 입력주파수는 60Hz일 수 있으며, 전압변경시간 동안의 프레임주파수는 75Hz 또는 120Hz일 수 있다. 이때, 전압변경시간은 N/75초 또는 N/120초(N은 120보다 작은 자연수)일 수 있으며, 바람직하게는 2/75초 또는 2/120초일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 액정표시장치 120: 타이밍제어부
130: 데이터구동부 140: 게이트구동부
150: 액정패널 160: 백라이트

Claims (6)

  1. 액정패널과;
    상기 액정패널에 게이트전압을 공급하는 게이트구동부와;
    상기 액정패널에 제1 및 제2데이터전압을 공급하는 데이터구동부
    를 포함하고,
    상기 액정패널은, 제1구간 동안 제1프레임주파수로 상기 제1데이터전압을 공급받으며, 제2구간 동안 제2프레임주파수로 상기 제2데이터전압을 공급받고, 제3구간 동안 상기 제1프레임주파수로 상기 제2데이터전압을 공급받으며,
    상기 제2프레임주파수는 상기 제1프레임주파수보다 큰 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액정패널은, 상기 제2구간 동안 상기 제2프레임주파수로 상기 제1데이터전압과 상기 제2데이터전압을 순차적으로 공급받는 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1프레임주파수는 60Hz보다 작은 액정표시장치.
  4. 제1구간 동안 제1프레임주파수로 제1데이터전압을 액정패널에 공급하는 단계와;
    제2구간 동안 제2프레임주파수로 제2데이터전압을 상기 액정패널에 공급하는 단계와;
    제3구간 동안 상기 제1프레임주파수로 상기 제2데이터전압을 상기 액정패널에 공급하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2프레임주파수는 상기 제1프레임주파수보다 큰 액정표시장치의 구동방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2구간 동안 제2프레임주파수로 제2데이터전압을 상기 액정패널에 공급하는 단계는, 상기 제2프레임주파수로 상기 제1데이터전압을 상기 액정패널에 공급하는 단계를 포함하고, 상기 제2구간 동안 상기 제1데이터전압과 상기 제2데이터전압은 순차적으로 공급되는 액정표시장치의 구동방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1프레임주파수는 60Hz보다 작은 액정표시장치의 구동방법.
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