KR101356164B1

KR101356164B1 - 오버드라이빙 회로를 포함하는 액정표시장치

Info

Publication number: KR101356164B1
Application number: KR1020060120205A
Authority: KR
Inventors: 김종태
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2014-01-24
Also published as: KR20080049543A

Abstract

액정표시장치에서 오버드라이빙에 의해 고스트 현상이 발생되는 것을 방지하는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 게이트 구동부 및 데이터 구동부의 구동에 대한 제어신호를 출력함과 아울러 오버드라이빙부를 구비하여, 프레임 주파수의 변화에 따라 디지털 비디오 데이터에 대한 오버드라이빙값을 갱신하는 타이밍 콘트롤러와; 액정 패널의 각 게이트 라인에 게이트 온 신호를 공급하는 게이트 구동부와; 상기 액정 패널의 각 데이터 라인에 상기 오버드라이빙되는 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부와; 상기 게이트 온신호와 데이터 신호에 의해 구동되어 화상을 표시하는 액정패널에 의해 달성된다.

Description

오버드라이빙 회로를 포함하는 액정표시장치{Liquid crystal display device including over driving circuit}

도 1은 프레임 주파수에 따라 오버슈트율이 다르게 나타나는 것을 나타낸 예시도.

도 2는 본 발명에 의한 액정표시장치의 오버드라이빙 회로의 블록도.

도 3은 도 2에서 오버드라이빙부의 상세 블록도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

21 : 시스템 22 : 타이밍 콘트롤러

22A : 오버드라이빙부 23 : 게이트 구동부

24 : 데이터 구동부 25 : 액정패널

26 : 직류/직류변환기

본 발명은 액정표시장치에서 오버드라이빙에 의한 고스트(ghost) 현상을 제거하는 기술에 관한 것으로, 특히 프레임 주파수의 변화에 따라 디지털 비디오 데이터에 대한 오버드라이빙값을 적절히 갱신하여 오버드라이빙에 의해 고스트 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 한 오버드라이빙 회로를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치(LCD)는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인하여 그 응용범위가 사무자동화 기기, 오디오/비디오기기 등으로 점차 확대되고 있는 추세에 있다.

이와 같은 액정표시장치는 데이터 신호와 게이트 온 신호에 의해 구동되어 화상을 표시하는 액정 패널과, 상기 액정 패널의 각 게이트 라인에 게이트 온 신호를 공급하는 게이트 구동부와, 상기 액정 패널의 각 데이터 라인에 상기 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 액정셀 각각에는 스토리지 캐패시터가 형성되는데, 이는 그 액정셀의 화소전극과 전단 게이트라인 사이에 형성되거나, 액정셀의 화소전극과 공통전극 사이에 형성되어 액정셀의 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 수행한다.

액정패널의 게이트라인에 순차적으로 턴온신호를 인가하면 그 때마다 해당 라인의 화소전극에 데이터 신호가 인가되어 영상이 표시된다.

그런데, 상기 액정패널에 표시되는 영상이 정지영상일 경우 하나의 프레임으로 이루어지며, 동영상일 경우 다수개의 순차적인 정지영상으로 표현하게 되므로 여러 프레임으로 이루어지게 된다.

그리고, 상기 표시되는 영상이 동영상일 경우 상기 액정은 상기 각 프레임에 해당하는 데이터 신호의 크기만큼 연속적으로 변화하게 된다. 예를 들어, 다섯 개의 프레임으로 이루어진 하나의 동영상을 액정패널상에 표현하기 위해서는 각 프레임의 데이터 신호가 각각 다른 크기를 가지고 있으므로 각 액정이 각 프레임에 해당 하는 데이터 신호의 크기만큼 연속적으로 변화하게 된다.

한편, 상기 각 프레임의 데이터 신호의 크기는 액정층에서 계조 전압의 크기로 표현되어 상기 액정층이 액정분자의 방향을 변화시키게 되는데, 상기 액정 분자는 유전이방성을 갖고 있기 때문에, 액정분자의 장축방향이 변화하면 유전율이 변화하고, 상기 유전율의 변화에 의해 액정층에 걸리는 계조 전압이 변화하게 되며, 상기 계조 전압의 변화에 의해 액정층의 액정분자의 응답속도가 현저하게 떨어진다.

즉, 상기 액정에 인가되는 계조 전압에서 높은 계조 전압으로 또는 그 반대로 바뀌는 경우, 현재 프레임 데이터 신호의 계조 전압은 이전 프레임 데이터 신호의 계조 전압의 영향을 받기 때문에 바로 원하는 계조 전압에 도달하지 못하고, 상기 데이터 신호가 수 프레임 경과된 후에야 비로서 정상 계조 전압에 도달하게 된다.

예를 들어, 두 개의 연속하는 프레임으로 이루어진 하나의 동영상을 표현하는 경우, 상기 액정은 첫 번째 프레임의 영상에 해당하는 계조 전압의 크기로 변화된 상태를 유지하고 있다가, 두 번째 프레임의 영상에 해당하는 계조전압의 크기로 바로 변화하여야 하는데, 상기와 같은 요인으로 인하여 상기 액정분자의 응답속도가 떨어지게 되면, 상기 액정은 두 번째 프레임의 영상에 해당하는 계조전압의 크기를 한 프레임 시간내에서 표현하지 못하게 된다.

이와 같은 현상은 액정표시패널 상에서 두 번째 프레임의 영상에 이전 시간의 첫 번째 프레임의 영상이 흐릿하게 겹쳐지는 잔상으로서 표현될 수 있다.

따라서, 상기 계조 전압을 설정하는 데이터 신호를 정상값보다 더 높은 값으로 오버 드라이빙(over driving) 함으로써 상기 액정분자의 응답속도를 개선하는 기술 이 개발되어 제품에 적용되고 있다.

도 1은 동일한 데이터 오버드라이빙용 룩업테이블을 사용하는 경우 프레임 주파수(또는 데이터신호의 주파수)에 따라 오버슈트율(OSR: Over Shoot Ratio)이 다르게 나타나는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.

예를 들어, 원래의 프레임 주파수가 120Hz에서 60Hz로 변화되면, 데이터 신호의 충전시간인 1 수평라인의 시간(1H Time)이 프레임 주파수가 60Hz일 때에 비하여 절반으로 줄어든다. 이에 따라, 그만큼 오버슈트율이 줄어들고 응답속도가 떨어진다.

또 다른 예로써, 원래의 프레임 주파수가 120Hz에서 그 이하로 낮아지면 그만큼 오버슈트율이 증가되어 고스트 현상이 발생된다.

따라서, 프레임 주파수의 변화에 따라 오버드라이빙되는 양을 적절히 조절할 필요가 있다.

그럼에도 불구하고, 종래의 액정표시장치에 있어서는 프레임 주파수의 변화에 따라 오버드라이빙되는 양을 적절히 조절해 주는 기능이 구비되어 있지 않아 액정패널의 응답속도가 저하되거나 고스트 현상이 발생되는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 프레임 주파수의 변화를 검출하여 변화된 프레임 주파수에 따라 오버드라이빙되는 양을 적절히 조절해 주는 오버드라이빙 회로를 포함하는 액정표시장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 게이트 구동부 및 데이터 구동부 의 구동에 대한 제어신호를 출력하고, 프레임 주파수의 변화를 검출하여 디지털 비디오 데이터에 대한 오버드라이빙값을 갱신하는 타이밍 콘트롤러와; 액정 패널의 각 게이트 라인에 게이트 온 신호를 공급하는 게이트 구동부와; 상기 액정 패널의 각 데이터 라인에 상기 오버드라이빙되는 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부와; 상기 게이트 온신호와 데이터 신호에 의해 구동되어 화상을 표시하는 액정패널로 구성함을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 액정표시장치의 오버드라이빙 회로의 일실시 구현예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 비디오 데이터와 수직/수평 동기신호 및 클럭신호를 공급하는 시스템(21)과; 게이트 구동부(23) 및 데이터 구동부(24)의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 출력하고, 오버드라이빙부를 구비하여 프레임 주파수의 변화를 검출하여 변화된 프레임 주파수에 따라 디지털 비디오 데이터에 대한 오버드라이빙값을 갱신하여 출력하는 타이밍 콘트롤러(22)와; 액정 패널(25)의 각 게이트 라인에 게이트 온 신호를 공급하는 게이트 구동부(23)와; 상기 액정 패널(25)의 각 데이터 라인에 상기 데이터 신호를 공급함에 있어서, 오버드라이빙을 위한 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부(24)와; 상기 게이트 구동부(23) 및 데이터 구동부(24)로부터 입력되는 게이트 온신호와 데이터 신호에 의해 구동되어 화상을 표시하는 액정패널(25)과; 상기 액정패널(25)에서 필요로 하는 각종 구동전압을 발생하기 위한 직류/직류 변환기(26)를 포함하여 구성하였다.

상기 타이밍 콘트롤러(22)의 오버드라이빙부는 게이트 스타트 펄스(GSP)를 카운트하여 그 결과치를 기 저장된 기준값과 비교하고, 그 비교 결과에 따라 리프레이모드 신호와 프레임 주파수의 차값을 출력하는 리프레시 레이트 검출기(31)와; 상기 리프레시 레이트 검출기(31)의 출력신호에 따라 룩업테이블(33)에 저장된 원래의 오버드라이빙값을 적절히 갱신함과 아울러 그 갱신된 오버드라이빙값을 데이터 구동부(24)측으로 출력하는 오버드라이빙값 보상부(32)와; 상기 데이터신호 오버드라이빙을 위한 오버드라이빙값이 저장되어 있는 룩업테이블(33)로 구성하였다.

이와 같이 구성한 본 발명의 일실시예에 대한 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

액정패널(25)에는 m x n개의 액정셀(Clc)이 매트릭스 타입으로 배치된다. 그리고, 상기 액정패널(25)에는 m개의 데이터라인(D1∼Dm)과 n개의 게이트라인(G1∼Gn)들이 수직교차되며, 그 교차부마다 상기 액정셀(Clc)을 구동하기 위한 박막트랜지스터(TFT)가 형성된다. 상기 박막트랜지스터(TFT)는 게이트 구동부(23)로부터 공급되는 스캔펄스에 응답하여 턴온되며, 이때 데이터라인(D1∼Dm)상의 데이터 전압이 액정셀(Clc)의 화소전극에 전달된다.

즉, 상기 박막트랜지스터(TFT)의 게이트 전극은 매 수평라인마다 동일한 게이트라인(G1∼Gn)에 접속되며, 그 박막트랜지스터(TFT)의 소스 전극은 매 수직라인마다 동일한 데이터라인(D1∼Dm)에 접속된다. 그리고, 상기 박막트랜지스터(TFT)의 드레인 전극은 각각의 액정셀(Clc)의 화소전극에 접속된다.

그리고, 각 수평라인의 액정셀(Clc)들의 화소전극들은 이전 수평라인의 액정셀(Clc)들을 구동하기 위한 이전 게이트라인(G1∼Gn)과 소정 부분 오버랩되어 스토리지 캐패시터를 형성하게 되며, 첫 번째 수평라인의 액정셀(Clc)들의 화소전극들은 상기 첫 번째 게이트라인(G1)의 상부에 위치한 더미 게이트 라인과 소정 부분 오버랩되어 스토리지 캐피시터(Cst)를 형성하게 된다. 이와 같은 박막트랜지스터(TFT)는 각 게이트라인(G1∼Gn)에 공급되는 스캔펄스의 게이트 하이전압에 응답하여 데이터라인(D1∼Dm)에 공급되는 상기 데이터 전압이 해당 화소전극에 충전되게 한다.

즉, 상기 액정셀(Clc)들은 상기 박막트랜지스터(TFT)가 게이트라인(G1∼Gn)에 순차적으로 공급되는 게이트 하이전압에 의해 턴온될 때에 데이터라인(D1∼Dm)을 통해 입력되는 해당 데이터전압을 충전하여 다시 박막트랜지스터(TFT)가 턴온될 때까지 그 충전전압을 유지하게 된다.

시스템(21)의 그래픽 처리회로는 아날로그 데이터를 디지털 비디오 데이터(RGB)로 변환함과 아울러 그 디지털 비디오 데이터(RGB)의 해상도와 색온도를 조정한다. 그리고, 이 시스템(21)으로부터 출력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)와 수직/수평 동기신호 및 클럭신호가 타이밍 콘트롤러(22)에 공급된다.

상기 타이밍 콘트롤러(22)는 상기 시스템(21)으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호와 클럭신호를 이용하여 게이트 구동부(23)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(24)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)를 발생한다. 또한, 상기 타이밍 콘트롤러(22)는 상기 시스템(21)으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 재정렬하여 데이터 구동부(24)에 공급한다.

그리고, 상기 타이밍 콘트롤러(22)는 오버드라이빙부(22A)를 구비하여 상기 디지털 비디오 데이터(RGB)에 대해 오버드라이빙을 적용하게 된다. 이때, 상기 오버드라이빙부(22A)는 오버드라이빙 기능을 수행함에 있어서, 프레임 주파수의 변화를 검출하여 변화된 프레임 주파수에 따라 오버드라이빙되는 양을 적절히 조절하게 된다.

상기 데이터 구동부(24)는 상기 타이밍 콘트롤러(22)로부터의 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 계조값에 대응하는 데이터전압(아날로그 감마보상전압)으로 변환하고, 이렇게 변환된 데이터전압이 액정패널(25)상의 데이터라인(D1∼Dm)에 공급된다.

상기 게이트 구동부(23)는 상기 타이밍 콘트롤러(22)로부터의 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔펄스(게이트펄스)를 게이트라인(G1∼Gn)에 순차적으로 공급하고, 이에 의해 데이터가 공급되는 액정패널(25)의 수평라인들이 선택된다.

직류/직류 변환기(26)는 상기 시스템(21)으로부터의 VCC 전압을 이용하여 고전위 공통전압인 VDD 전압, VCOM 전압, 게이트 온(또는 하이)전압 VGH, 게이트 오프(또는 로우)전압 VGL을 발생한다.

참고로, 상기 설명에서는 데이터 구동부(24)와 게이트 구동부(23)가 액정패널(25)과 분리 설치된 것으로 설명하였으나, 근래 들어 이들 각각은 COG(COG: Chip On Glass) 또는 COF(COF: Chip On Film 또는 Chip On Flexible Printed Circuit) 등의 패키징 기술을 이용하여 액정패널(25)상에 직접 실장되는 추세에 있다.

한편, 상기 타이밍 콘트롤러(22)상의 오버드라이빙부(22A)의 작용을 도 3을 참 조하여 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 오버드라이빙부(22A)의 리프레시 레이트 검출기(31)는 타이밍 콘트롤러(22)에서 제공되는 게이트 스타트 펄스(GSP: Gate Start Pulse)를 소정 시간동안 카운트하여 그 결과치를 이이피롬(EEPROM)에 기 저장된 기준값과 비교한다. 그리고, 상기 리프레시 레이트 검출기(31)는 상기 비교 결과에 따라 리프레시모드 신호를 '0' 또는 '1'로 출력한다.

상기 이이피롬(EEPROM)에 기 저장된 기준값이란 이전의 시점, 즉 이전프레임에서 룩업테이블(33)에 디지털 비디오 데이터에 대한 오버드라이빙값을 저장할 때의 프레임 주파수의 카운트 값을 의미한다. 상기 리프레시 레이트 검출기(31)는 게이트 스타트 펄스(GSP)의 카운트값과 이이피롬(EEPROM)에 기 저장된 기준값과의 비교 결과 차값이 기 설정된 범위를 벗어나지 않는 것으로 판명되면 룩업테이블(33)의 디지털 비디오 데이터에 대한 오버드라이빙값을 갱신할 필요가 없으므로 상기 리프레시모드 신호를 '0'으로 출력한다.

하지만, 상기 차값이 기 설정된 범위를 벗어나는 것으로 판명되면 룩업테이블(33)의 오버드라이빙값을 갱신할 필요가 있으므로 상기 리프레시모드 신호를 '1'으로 출력한다. 이와 함께 차값 즉, 프레임 주파수의 차값을 출력한다.

이때, 오버드라이빙값 보상부(32)는 상기 리프레시 레이트 검출기(31)의 출력신호에 따라 룩업테이블(33)에 저장된 원래의 디지털 비디오 데이터에 대한 오버드라이빙값을 적절히 갱신함과 아울러 데이터 구동부(24)측으로 출력한다.

예를 들어, 원래 룩업테이블(33)상에 프레임 주파수 110Hz를 기준으로 디지털 비디오 데이터에 대한 오버드라이빙값이 기록되어 있는 상태에서, 상기 리프레시 레이트 검출기(31)에서 리프레시모드 신호가 '1'로 출력되고, 프레임 주파수가 120Hz로 변경되어 상기 프레임 주파수의 차값이 '10'으로 출력된 것으로 판명되면 하기의 [수학식1]을 이용하여 오버드라이빙값을 증가시켜 그 보상된 값(LUT_COMPENSATION)으로 룩업테이블(33)을 갱신함과 아울러 그 갱신된 오버드라이빙값을 데이터 구동부(24)측으로 출력한다.

[수학식1]

여기서, G_Target은 원래의 오버드라이빙값이고, '

'은 현재 프레임 주파수에 따라 G_Target에 가감될 값으로, M_overdrive는 리프레시모드 신호 값, Coff1 및 Coff2는 현재프레임과 이전프레임의 프레임 주파수 차이에 따른 계수값이다.

따라서, 상기와 같이 프레임 주파수가 110Hz에서 120Hz로 변경된 경우 데이터 신호의 충전시간인 1 수평라인의 시간(1H Time)이 증가된 주파수값에 상응되게 줄어들므로 이를 감안하여 계수값 Coff1은 감소시키고 Coff2는 증가시킨다.

프레임 주파수 110Hz를 기준으로 오버드라이빙값이 기록되어 있는 상태에서, 상기 리프레시 레이트 검출기(31)에서 리프레시모드 신호가 '1'로 출력되고, 프레임 주파수가 120Hz로 변경되어 상기 프레임 주파수의 차값이 '+10'으로 출력된 것으로 판명되면 하기의 [수학식1]을 이용하여 오버드라이빙값을 증가시켜 그 보상된 값(LUT_COMPENSATION)으로 룩업테이블(33)의 디지털 비디오 데이터에 대한 오버드라이빙값을 갱신함과 아울러 그 갱신된 오버드라이빙값을 데이터 구동부(24)측으로 출력한다.

또 다른 예로써, 상기 예에서와 같이 원래 룩업테이블(33)상에 프레임 주파수 110Hz를 기준으로 오버드라이빙값이 기록되어 있는 상태에서, 상기 리프레시 레이트 검출기(31)에서 리프레시모드 신호가 '1'로 출력되고 프레임 주파수가 100Hz로 변경되어 상기 프레임 주파수의 차값이 '-10'으로 출력된 것으로 판명되면, 상기 [수학식1]을 이용하여 디지털 비디오 데이터에 대한 오버드라이빙값을 감소시켜 그 보상된 값(LUT_COMPENSATION)으로 룩업테이블(33)을 갱신신함과 아울러 그 갱신된 오버드라이빙값을 데이터 구동부(24)측으로 출력한다.

이때에는 상기 데이터 신호의 충전시간인 1 수평라인의 시간(1H Time)이 감소된 주파수값에 상응되게 늘어나므로 이를 감안하여 상기와 반대로 계수값 Coff1은 증가시키고 Coff2는 감소시킨다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 프레임 주파수의 변화를 검출하여 변화된 프레임 주파수에 따라 오버드라이빙되는 양을 자동으로 조절해 줌으로써, 잘못된 오버드라이빙으로 인하여 액정패널의 응답속도가 저하되거나 고스트 현상이 발생되는 등의 문제점을 확실하게 해소할 수 있는 효과가 있다.

Claims

화상을 표시하는 액정패널;

상기 액정패널의 각 게이트 라인에 게이트 온 신호를 공급하는 게이트 구동부;

상기 액정패널의 각 데이터 라인에 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부;

상기 게이트 구동부 및 상기 데이터 구동부의 구동에 대한 제어신호를 출력하며, 프레임 주파수의 변화에 따라 디지털 비디오 데이터에 대한 오버드라이빙값을 갱신하는 오버드라이빙부를 구비한 타이밍 콘트롤러를 포함하고,

상기 오버드라이빙부는,

이전프레임의 디지털 비디오 데이터에 대한 오버드라이빙 값이 저장된 룩업테이블;

현재프레임의 프레임 주파수에 대한 카운트 값을 기 저장된 기준값과 비교하고, 비교 결과에 따라 리프레시모드 신호와 상기 현재프레임의 프레임 주파수와 이전프레임의 프레임 주파수의 차이값을 출력하는 리프레시 레이트 검출기; 및

상기 리프레시 레이트 검출기로부터 출력된 상기 리프레시모드 신호에 따라 상기 현재프레임의 프레임 주파수와 이전프레임의 프레임 주파수의 차이값에 기초하여 상기 룩업테이블에 저장된 상기 이전프레임의 오버드라이빙값을 갱신하여 출력하거나 또는 갱신하지 않고 상기 이전프레임의 오버드라이빙 값을 출력하는 오버드라이빙값 보상부를 포함하고,

상기 데이터 구동부는 상기 오버드라이빙부에 의해 갱신된 오버드라이빙값에 따른 데이터 신호를 상기 각 데이터 라인에 상기 데이터 신호로 공급하는 것을 특징으로 하는 오버드라이빙 회로를 포함하는 액정표시장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 리프레시 레이트 검출기는 상기 타이밍 콘트롤러로부터 제공된 게이트 스타트 펄스를 상기 현재프레임의 프레임 주파수 동안 카운트하여 상기 카운트 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 오버드라이빙 회로를 포함하는 액정표시장치.
제1항에 있어서,

상기 기준값은 상기 이전프레임의 프레임 주파수에 대한 카운트 값인 것을 특징으로 하는 오버드라이빙 회로를 포함하는 액정표시장치.
제1항에 있어서,

상기 오버드라이빙값 보상부는 하기의 [수학식]을 이용하여 상기 이전프레임의 오버드라이빙값을 갱신하는 것을 특징으로 하는 오버드라이빙 회로를 포함하는 액정표시장치.

여기서, G_Target은 이전프레임의 오버드라이빙값, M_overdrive는 리프레시모드 신호 값, Coff1 및 Coff2는 현재프레임과 이전프레임의 주파수 차이에 따른 계수값.