KR101136263B1 - 액정표시장치와 그 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전원 절약모드에서 표시품질의 저하를 최소화하면서 전원을 절약하도록 한 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

이 액정표시장치는 액정표시패널과; 정상구동모드와 전원절약모드를 지시하는 모드제어신호를 발생하는 제어신호 발생기와; 상기 제어신호 발생기로부터의 모드제어신호에 응답하여 가장 어두운 계조에 해당하는 피크블랙계조의 디지털 데이터를 변조하는 데이터 변조기와; 상기 데이터 변조기에 의해 변조된 피크블랙계조의 디지털 데이터를 아날로그 전압으로 변환하여 상기 액정표시패널에 공급하는 데이터 구동회로를 구비한다.

Description

액정표시장치와 그 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법을 나타내는 흐름도.

도 2는 정상구동모드와 전원절약모드에서 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 투과율(T) 대 전압(V) 특성을 나타내는 그래프.

도 3은 정상구동모드와 전원절약모드에서 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 데이터 구동회로 출력을 나타내는 파형도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 시스템 11 : 인터페이스회로

12 : 타이밍 콘트롤러 13 : 데이터 구동회로

14 : 게이트 구동회로 15 : 액정표시패널

16 : DC-DC 변환기

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 전원 절약모드(Power save mode)에서 표시품질의 저하를 최소화하면서 전원을 절약하도록 한 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

액정표시장치는 비디오신호에 따라 액정셀들의 광투과율을 조절하여 화상을 표시하게 된다. 이러한 액정표시장치는 셀마다 스위칭소자가 형성된 액티브 매트릭스(Active Matrix) 타입으로 구현되어 컴퓨터용 모니터, 사무기기, 셀룰라폰 등의 표시장치에 적용되고 있다. 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치에 사용되는 스위칭소자로는 주로 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 "TFT"라 함)가 이용되고 있다.

최근, 액정표시장치를 표시소자로써 적용하는 많은 종류의 휴대용기기가 개발되고 있다. 휴대용기기의 수명과 배터리 사용시간을 늘리기 위하여, 소비자들은 휴대용기기의 소비전력을 낮춰줄 것을 요구하고 있다.

이에 따라, 액정표시장치의 소비전력을 낮추기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 액정표시장치나 그 액정표시장치가 탑재된 휴대용기기에서 표시품질의 저하를 최소화하면서 소비전력을 대폭 줄일 수 있는 기술이 아직 개발되고 있지 못한 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 전원 절약모드에서 표시품질의 저하를 최소화하면서 전원을 절약하도록 한 액정표시장치와 그 구동방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널과; 정상구동모드와 전원절약모드를 지시하는 모드제어신호를 발생하는 제어신호 발생기와; 상기 제어신호 발생기로부터의 모드제어신호에 응답하여 가장 어두운 계조에 해당하는 피크블랙계조의 디지털 데이터를 변조하는 데이터 변조기와; 상기 데이터 변조기에 의해 변조된 피크블랙계조의 디지털 데이터를 아날로그 전압으로 변환하여 상기 액정표시패널에 공급하는 데이터 구동회로를 구비한다.

상기 액정표시패널은 상기 데이터 구동회로로부터의 아날로그 전압이 클수록 휘도가 낮은 노말리 화이트 모드로 동작한다.

상기 데이터 변조기는 상기 전원절약모드에서 상기 피크블랙계조의 디지털 비디오 데이터를 가장 밝은 계조의 휘도를 100%라고 할 때 대략 6~10% 정도의 휘도에 해당하는 디지털 데이터로 변조하여 상기 데이터 구동회로에 공급하는 반면, 상기 정상구동모드에서 상기 피크블랙계조의 디지털 비디오 데이터를 변조하지 않고 상기 데이터 구동회로에 공급한다.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 정상구동모드와 전원절약모드를 지시하는 모드제어신호를 발생하는 단계와; 상기 모드제어신호에 응답하 여 가장 어두운 계조에 해당하는 피크블랙계조의 디지털 데이터를 변조하는 단계와; 상기 피크블랙계조의 디지털 데이터를 아날로그 전압으로 변환하여 액정표시패널에 공급하는 단계를 포함한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 정상 구동모드(Normal Driving Mode, NDM)에서 피크블랙계조(G0)를 표시 가능한 계조범위에서 가장 어두운 전압으로 설정한다.(S1, S2)

반면에, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 사용자로부터 입력되는 전원절약모드(PSM)로의 동작모드 전환명령에 따라 동작모드가 전원절약모드(PSM)으로 전환되면, 피크블랙계조(GO)를 육안으로 콘트라스트 저하를 거의 느끼지 않는 블랙계조전압으로 조정한다.(S3, S4) 여기서, 육안으로 콘트라스트 저하를 거의 느끼지 않는 블랙계조전압은 도 2와 같이 육안으로 볼 때 피크 블랙의 밝기를 밝게 느끼지 않는 정도의 전압으로 실험적으로 밝혀진 바에 의하면, 가장 밝은 계조 전압의 휘도를 100%라고 할 때 대략 6~10% 정도의 전압이다.

전원절약모드에서 화이트계조전압을 조정하지 않고 블랙계조전압을 조정하는 이유는 화이트계조전압에 비하여 블랙계조전압이 육안에 덜 민감하게 느껴지기 때문이다.

전원절약모드에서 블랙계조전압을 조정하는 다른 이유는 다음과 같다. 블랙계조전압은 액정셀에 인가되는 전압이 클수록 그 액정셀의 투과율이 낮은 노말리 화이트 모드의 액정표시장치에서 데이터라인에 공급되는 아날로그 데이터전압에서 상대적으로 높은 전압에 해당한다. 따라서, 노말리 화이트 모드의 액정표시장치에서 피크블랙계조전압을 육안으로 콘트라스트 저하를 거의 느끼지 않는 블랙계조전압으로 조정하면 피크블랙계조전압에 해당하는 아날로그 감마전압의 절대치가 낮아지므로 화이트계조전압을 조정하는 경우에 비하여 전원절약효과가 훨씬 크다.

예컨대, 디지털 비디오 데이터가 64 개의 계조를 표현할 수 있는 6 비트로 액정표시장치에 입력되면, 본 발명에 따른 액정표시장치는 전원절약 모드에서 피크블랙계조에 해당하는 디지털 비디오 데이터 '000000'을 육안으로 콘트라스트 저하를 거의 느끼지 않는 계조 4에 해당하는 '000011' 내지 계조 7에 해당하는 '000111' 사이의 디지털 비디오 데이터로 조정한다. 그러면 노말리 화이트 모드의 액정표시장치에서 전원절약모드(PSM)로 동작모드가 전환되면 액정표시패널의 데이터라인들에 공급되는 아날로그 감마전압의 스윙폭은 도 3과 같이 정상구동모드(NDM)에 비하여 대폭 줄어들게 된다. 이렇게 작아지는 데이터라인전압의 스윙폭에 의해 본 발명에 따른 액정표시장치는 소비전력이 줄어들게 된다.

도 3은 정상구동모드(NDM)과 전원절약모드(PSM)에서 데이터 구동회로의 출력을 나타내는 파형도이다.

도 3에 있어서, 'G0pos' 정극성 아날로그 감마전압의 0 계조 전압이며, 'G4pos~G7pos'는 정극성 아날로그 감마전압의 4 계조 내지 7 계조 전압이다. 'G0neg' 부극성 아날로그 감마전압의 0 계조 전압이며, 'G4neg~G7neg'는 부극성 아날로그 감마전압의 4 계조 내지 7 계조 전압이다. 도 3에서 알 수 있는 바, 전원 절약모드(PSM)에서 액정표시패널의 데이터라인에 공급되는 아날로그 감마전압의 스윙폭이 대폭 줄게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 m×n 개의 액정셀들(Clc)이 매트릭스 타입으로 배열되고 m 개의 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 n 개의 게이트라인들(G1 내지 Gn)이 교차되며 그 교차부에 TFT가 형성된 액정표시패널(15)과, 액정표시패널(15)의 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 데이터를 공급하기 위한 데이터 구동회로(13)와, 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 스캔신호를 공급하기 위한 게이트 구동회로(14)와, 인터페이스회로(11)로부터의 동기신호를 이용하여 데이터 구동회로(13)와 게이트 구동회로(14)를 제어하고 정상구동모드(NDM)와 전원절약모드(PSM)에 따라 피크블랙계조를 다르게 제어하는 타이밍 콘트롤러(12)와, 액정표시패널(15)에 공급되는 전압들을 발생하기 위한 직류-직류 변환기(이하, 'DC-DC 변환기'라 한다)(16)를 구비한다.

시스템(10)은 그래픽 콘트롤러의 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 송신기를 통하여 수직/수평 동기신호, 클럭신호 및 데이터(RGB)를 인터페이스회로(11)에 공급하고 전원으로부터 발생되는 VCC 전압을 전원전압으로써 디지털 회로소자들(11,12,13,14)과 DC-DC 변환기(16)에 공급한다. 이 시스템(10)에는 리모트 콘트롤러, 온스크린 디스플레이, 키보드, 마우스 또는 터치패널 등의 사용자 인터페이스를 통해 사용자 명령이 입력된다. 그러면 시스템(10)은 정상구동모드(NDM)나 전원절약모드(PSM)를 지지하는 모드제어신호(NDM/PSM)를 발생한다. 이렇게 사용자 인터페이스와 시스템(10)은 모드제어신호(NDM/PSM)를 발생하는 제어신호 발생기 역할을 한다.

액정표시패널(15)은 두 장의 유리기판 사이에 액정이 주입된다. 이 액정표시패널(15)의 하부 유리기판 상에 형성된 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 게이트라인들(G1 내지 Gn)은 상호 직교된다. 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 게이트라인들(G1 내지 Gn)의 교차부에 형성된 TFT는 게이트라인(G1 내지 Gn)으로부터의 스캔신호에 응답하여 데이터라인들(D1 내지 Dn) 상의 데이터를 액정셀(Clc)에 공급하게 된다. 이를 위하여, TFT의 게이트전극은 해당 게이트라인(G1 내지 Gn)에 접속되며, 소스전극은 해당 데이터라인(D1 내지 Dm)에 접속된다. 그리고 TFT의 드레인전극은 액정셀(Clc)의 화소전극에 접속된다. 액정표시패널(15)의 상부 유리기판 상에는 도시하지 않은 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 여기서 공통전극은 공통전압(Vcom)이 공급되고, TN(Twisted Nematic) 모드나 VA(Vertical Alignment) 모드에서 상부 유리기판 상에 형성되는 반면, IPS(In-plane Switching) 모드에서 하부 유리기판 상에 형성된다. 그리고 액정표시패널(15)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 상에는 광축이 직교하는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내측 면 상에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 또한, 액정표시패널(15)의 액정셀(Clc) 각각에는 스토리지 캐패시터(Cst)가 형성된다. 스토리지 캐패시터(Cst)는 액정셀(Clc)의 화소전극과 전단 게이트라인 사이에 형성되거나, 액정셀(Clc)의 화소전극과 도시하지 않은 공통전극라인 사이에 형성되어 액정셀(Clc)의 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.

데이터 구동회로(13)는 타이밍 콘트롤러(12)로부터의 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 계조값에 대응하는 아날로그 감마전압으로 변환하고 그 아날로그 감마전압을 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급한다.

게이트 구동회로(14)는 타이밍 콘트롤러(12)로부터의 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔펄스를 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터가 공급되는 액정표시패널(15)의 수평라인을 선택한다.

타이밍 콘트롤러(12)는 인터페이스회로(11)를 경유하여 시스템(10)의 그래픽 콘트롤러로부터 입력되는 수직/수평 동기신호와 클럭신호를 이용하여 게이트 구동회로(14)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)와 데이터 구동회로(13)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)를 발생한다. 게이트 제어신호(GDC)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse : GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock : GSC), 게이트 출력 신호(Gate Output Enable : GOE) 등을 포함한다. 데이터 제어신호(DDC)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse : GSP), 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock : SSC), 소스 출력 신호(Source Output Enable : SOC), 극성신호(Polarity : POL) 등을 포함한다. 그리고 타이밍 콘트롤러(12)는 인터페이스회로(11)를 경유하여 시스템(10)의 그래픽 콘트롤러로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 재정렬하여 데이터 구동회로(13)에 공급한다. 또한, 타이밍 콘트롤러(12)는 인터페이스회로(11)를 경유하여 입력되는 모드제어신호(NDM/PSM)에 따라 피크블랙계조의 디지털 값을 변조하게 된다. 즉, 타이밍 콘트롤러(12)는 모드제어신호(NDM/PSM)가 정상구동모드(NDM)를 지시하는 논리값이면 피크블랙계조의 디지털 비디오 데이터를 변조하지 않고 데이터 구동회로(13)에 공급하는 반면, 모드제어신호(NDM/PSM)가 전원절약모드(PSM)를 지시하는 논리값이면 피크블랙계조의 디지털 비디오 데이터를 가장 밝은 계조의 휘도를 100%라고 할 때 대략 6~10% 정도의 휘도에 해당하는 디지털 값으로 변조하여 데이터 구동회로(13)에 공급한다. 따라서, 타이밍 콘트롤러(12)는 모드제어신호(NDM/PSM)에 따라 피크블랙계조의 데이터를 변조하는 데이터 변조기 역할과 함께 구동회로들(13, 14)의 동작 타이밍을 제어하는 역할과, 데이터 구동회로(13)에 디지털 비디오 데이터를 공급하는 데이터 공급기 역할을 겸한다.

인터페이스회로(11)는 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 수신기를 포함하여 시스템(10)의 그래픽 콘트롤러로부터 입력되는 신호들의 전압레벨을 낮추고 주파수를 낮춤으로써 시스템(10)과 타이밍 콘트롤러(12) 사이에 필요한 신호배선 수를 줄이고 EMI를 줄이게 된다.

DC-DC 변환기(16)는 도시하지 않은 커넥터를 경유하여 시스템(10)의 전원으로부터 입력되는 VCC 전압을 승압 또는 감압하여 액정표시패널(15)에 공급되는 전압을 발생한다. 이 DC-DC 변환기(16)의 출력 전압은 6V 이상의 VDD 전압, 10 단계 미만의 감마기준전압(GMA1～10), 2.5～3.3V의 VCOM 전압, 15V 이상의 VGH 전압, -4V 이하의 VGL 전압이다. 감마기준전압(GMA1～10)은 VDD 전압의 분압에 의해 발생된 전압이다. VDD 전압과 감마기준전압은 아날로그 감마전압으로써 데이터 구동회로(13)에 공급된다. VCOM 전압은 데이터 구동회로(13)를 경유하여 액정표시패널(15)에 형성된 공통전극에 공급되는 전압이다. VGH 전압은 TFT의 문턱전압 이상으 로 설정된 스캔펄스의 하이논리전압으로써 게이트 구동회로(14)에 공급되고 VGL 전압은 TFT의 오프전압으로 설정된 스캔펄스의 로우논리전압으로써 게이트 구동회로(14)에 공급된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치와 그 구동방법은 전원절약모드에서 액정표시패널에 인가되는 아날로그 데이터 전압 중 전압이 가장 큰 피크블랙계조의 전압을 관찰자의 육안에서 휘도 변화를 거의 느끼지 않는 정도로 변조하여 상기 전원 절약모드에서 표시품질의 저하를 최소화하면서 전원을 절약할 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.

Claims (6)

1. 액정표시패널과;

   정상구동모드와 전원절약모드를 지시하는 모드제어신호를 발생하는 제어신호 발생기와;

   상기 제어신호 발생기로부터의 모드제어신호에 응답하여 가장 어두운 계조에 해당하는 피크블랙계조의 디지털 데이터를 변조하는 데이터 변조기와;

   상기 데이터 변조기에 의해 변조된 피크블랙계조의 디지털 데이터를 아날로그 전압으로 변환하여 상기 액정표시패널에 공급하는 데이터 구동회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 액정표시패널은 상기 데이터 구동회로로부터의 아날로그 전압이 클수록 휘도가 낮은 노말리 화이트 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 데이터 변조기는,

   상기 전원절약모드에서 상기 피크블랙계조의 디지털 비디오 데이터를 가장 밝은 계조의 휘도를 100%라고 할 때 6%~10% 휘도에 해당하는 디지털 데이터로 변조하여 상기 데이터 구동회로에 공급하는 반면, 상기 정상구동모드에서 상기 피크블랙계조의 디지털 비디오 데이터를 변조하지 않고 상기 데이터 구동회로에 공급하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 정상구동모드와 전원절약모드를 지시하는 모드제어신호를 발생하는 단계와;

   상기 모드제어신호에 응답하여 가장 어두운 계조에 해당하는 피크블랙계조의 디지털 데이터를 변조하는 단계와;

   상기 피크블랙계조의 디지털 데이터를 아날로그 전압으로 변환하여 액정표시패널에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 액정표시패널은 상기 데이터 구동회로로부터의 아날로그 전압이 클수록 휘도가 낮은 노말리 화이트 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 피크블랙계조의 디지털 데이터를 변조하는 단계는,

   상기 전원절약모드에서 상기 피크블랙계조의 디지털 비디오 데이터를 가장 밝은 계조의 휘도를 100%라고 할 때 6%~10% 휘도에 해당하는 디지털 데이터로 변조하는 단계와;

   상기 정상구동모드에서 상기 피크블랙계조의 디지털 비디오 데이터를 변조하지 않는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.

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