KR101528922B1 - 액정표시장치와 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것으로, 이 액정표시장치는 다수의 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 다수의 게이트라인들, 및 다수의 액정셀들을 가지는 액정표시패널; 상기 액정셀들에 충전되는 데이터전압의 극성을 제어하고 상기 데이터전압의 극성 반전주기를 변환하기 위한 극성 제어신호를 발생함과 동시에 인버젼 모드 신호를 발생하는 콘트롤러; 상기 인버젼 모드 신호에 응답하여 상기 데이터 전압의 극성 반전 주기가 달라지는 인버젼 방식 변경시에 감마보상전압들의 전압을 높이거나 낮추는 감마보상전압 발생부; 디지털 비디오 데이터를 상기 감마보상전압들로 변환하여 정극성/부극성 데이터전압을 발생하고 그 데이터전압을 상기 데이터라인들에 공급하는 데이터 구동회로; 및 게이트펄스를 상기 게이트라인들에 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로를 구비한다. 상기 인버젼 모드 신호는 인버젼 방식 각각에 서로 다른 논리값으로 발생되고, 상기 인버젼 방식 변경시에 그 논리값이 변경된다.

Description

액정표시장치와 그 구동방법{Liquid Crystal Display and Driving Method thereof}
본 발명은 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.
액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)를 이용하여 동영상을 표시하고 있다. 이 액정표시장치는 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)에 비하여 소형화가 가능하여 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터 등에서 표시기에 응용됨은 물론, 텔레비젼에도 응용되어 빠르게 음극선관을 대체하고 있다.
이와 같은 액티브 매트릭스 액정표시장치는 데이터라인들과 게이트라인들이 교차하고 그 교차 구조로 정의된 영역들에 액정셀들이 매트릭스 형태로 배치된다. 데이터라인들과 게이트라인들의 교차부에는 TFT들(Thin Film Transistor)이 형성된다.
도 1은 액정표시장치의 액정셀에 공급되는 구동전압이다. 액정셀의 화소전 극에는 데이터전압(Vdata)이 공급되고 그 화소전극과 대향하는 공통전극에는 공통전압(Vcom)이 공급된다. 데이터전압(Vdata)은 데이터의 계조에 따라 전압레벨이 다르게 미리 설정된 감마보상전압들로부터 발생된다. 감마보상전압들은 저항이 직렬로 연결된 분압회로로부터 발생된다. 데이터전압(Vdata)의 극성은 일정한 시간 주기로 극성이 반전되고 데이터의 계조에 따라 그 전압레벨이 달라진다. 공통전압(Vcom)은 액정셀의 기준전압으로써 대부분 일정한 전압레벨의 직류전압으로 발생된다.
이웃한 액정셀들에는 서로 반대 극성의 데이터전압(Vdata)이 인가될 수 있다. 예컨대, 수직 1 도트 및 수평 1 도트 인버젼 방식의 경우에는 수직방향으로 이웃하는 액정셀들에 1 도트(1 액정셀) 단위로 서로 반대 극성의 데이터전압들(Vdata)이 공급되고, 수평방향으로 이웃하는 액정셀들에 1 도트(1 액정셀) 단위로 서로 반대극성의 아날로그 데이터전압들(Vdata)이 공급된다. 수직 1 도트 및 수평 2 도트 인버젼 방식의 경우에는 수직방향으로 이웃하는 액정셀들에 1 도트(1 액정셀) 단위로 서로 반대극성의 데이터전압들(Vdata)이 공급되고, 수평방향으로 이웃하는 액정셀들에 2 도트(2 액정셀) 단위로 서로 반대극성의 데이터전압들(Vdata)이 공급된다.
이와 같은 액정표시장치에서는 입력 데이터의 패턴이나 직류 전압이 장시간 인가되면 잔상, 얼룩 등이 나타날 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 본원 출원인에 의해 기출원된 대한민국 특허출원 제10-2007-0052679호, 제10-2007-0141118호, 제10-2007-0141150호 등과 같이 인버젼 방식을 변경할 수 있다. 그런 데 인버젼 방식이 변경되면 데이터전압의 극성 반전주기가 달라지고 그 결과, 액정의 휘도가 변동하여 플리커나 물결 노이즈 등이 발생될 수 있다. 예를 들어, 액정셀에 충전되는 데이터 전압(Vdata)의 극성 반전주기가 길어지면 그 만큼 액정셀에 충전되는 전압이 커지고 정극성 데이터전압의 충전양과 부극성 데이터전압의 충전양이 달라져 플리커가 나타날 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출된 발명으로써 인버젼 방식이 변경될 때 표시품질이 저하되는 현상을 줄일 수 있도록 한 액정표시장치와 그 구동방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 다수의 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 다수의 게이트라인들, 및 다수의 액정셀들을 가지는 액정표시패널; 상기 액정셀들에 충전되는 데이터전압의 극성을 제어하고 상기 데이터전압의 극성 반전주기를 변환하기 위한 극성 제어신호를 발생함과 동시에 인버젼 모드 신호를 발생하는 콘트롤러; 상기 인버젼 모드 신호에 응답하여 상기 데이터 전압의 극성 반전 주기가 달라지는 인버젼 방식 변경시에 감마보상전압들의 전압을 높이거나 낮추는 감마보상전압 발생부; 디지털 비디오 데이터를 상기 감마보상전압들로 변환하여 정극성/부극성 데이터전압을 발생하고 그 데이터전압을 상기 데이터라인들에 공급하는 데이터 구동회로; 및 게이트펄스를 상기 게이트라인들에 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로를 구비한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 액정셀들에 충전되는 데이터전압의 극성을 제어하고 상기 데이터전압의 극성 반전주기를 변환하기 위한 극성 제어신호를 발생함과 동시에 인버젼 모드 신호를 발생하는 단계; 상기 인버젼 모드 신호에 응답하여 상기 데이터 전압의 극성 반전 주기가 달라지는 인버젼 방식 변경시에 감마보상전압들의 전압을 높이거나 낮추는 단계; 디지털 비디오 데이터를 상기 감마보상전압들로 변환하여 정극성/부극성 데이터전압을 발생하고 그 데이터전압을 상기 데이터라인들에 공급하는 단계; 및 게이트펄스를 상기 게이트라인들에 순차적으로 공급하는 단계를 포함한다.
상기 인버젼 모드 신호는 인버젼 방식 각각에 서로 다른 논리값으로 발생되고, 상기 인버젼 방식 변경시에 그 논리값이 변경된다.
상기 액정셀들의 화소전극에 상기 데이터전압이 공급되고 상기 액정셀들의 공통전극에 공통전압이 공급된다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치와 그 구동방법은 인버젼 방식이 변경될 때 감마보상전압들의 전압레벨을 조정하여 인버젼 방식이 변경될 때 초래되는 표시품질의 저하를 줄일 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(10), 타이밍 콘트롤러(11), 데이터 구동회로(12), 게이트 구동회로(13), 및 감 마보상전압 발생부(14)를 구비한다.
액정표시패널(10)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성된다. 이 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 m 개의 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 n 개의 게이트라인들(G1 내지 Gn)이 교차된다. 액정표시패널(10)의 액정셀들(Clc)은 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 n 개의 게이트라인들(G1 내지 Gn)의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된다. 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 데이터라인들(D1 내지 Dm), 게이트라인들(G1 내지 Gn), TFT, TFT에 접속된 액정셀(Clc)의 화소전극(1) 및 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등이 형성된다. 액정표시패널(10)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극(2)이 형성된다.
공통전극(2)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 액정표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 광축이 직교하는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.
타이밍 콘트롤러(11)는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 데이터 구동회로(12)에 공급한다. 그리고 타이밍 콘트롤러(11)는 데이터 인에이블신호(Data Enable, DE)와 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호와, 게이트 구동회로(13)의 동작 타이 밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호들을 발생한다. 특히, 타이밍 콘트롤러(11)는 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)를 실시간 분석하여 그 데이터 패턴이 잔상이나 얼룩 또는 녹색조 등을 초래할 수 있는 데이터 패턴으로 판단되면 인버젼 방식을 변경하여 극성제어신호(POL) 또는 별도의 극성 반전 주기 제어신호의 위상 및/또는 듀티비를 다르게 조정하여 액정셀들에 충전되는 데이터전압의 극성 반전주기를 공간적, 시간적으로 다르게 제어한다. 또한, 타이밍 콘트롤러(11)는 미리 설정된 시간 주기로 인버젼 방식을 변경할 수도 있다. 타이밍 콘트롤러(11)는 인버젼 방식이 변경함과 동시에 인버젼 모드 신호(CINV)의 논리를 변경한다. 인버젼 모드 신호(CINV)는 타이밍 콘트롤러(11)에 의해 인버젼 방식이 변경될 때 논리가 달라지고, 인버젼 방식 각각을 식별할 수 있도록 인버젼 방식 각각에 서로 다른 값으로 발생될 수 있다.
데이터 타이밍 제어신호들은 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse : SSP), 소스 샘플링 클럭신호(Source Sampling Clock : SSC), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable : SOE), 및 극성제어신호(Polarity : POL) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터가 표시될 1 수평라인에서 시작 화소를 지시한다. 타이밍 콘트롤러(11)와 데이터 구동회로(12) 사이에서 데이터 전송이 mini LVDS(low-voltage differential signaling) 방식으로 전송된다면 디지털 비디오 데이터(RGB)와 함께 mini LVDS 클럭이 데이터 구동회로(12)에 전송되나. 이렇게 mini LVDS 방식으로 데이터가 전송되는 경우에, mini LVDS 클럭의 리셋펄스에 이어지는 펄스가 소스 스타트 펄스 역할을 하므로 타이밍 콘트롤러(11)에서 별도의 소 스 스타트 펄스(SSP)가 발생되지 않는다. 소스 샘플링 클럭신호(SSC)는 라이징(Rising) 또는 폴링(Falling) 에지에 기준하여 데이터 구동회로(12) 내에서 데이터의 래치동작을 제어한다. 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable : SOE)는 데이터 구동회로(12)의 출력을 제어한다. 극성제어신호(POL)는 1 수평기간 또는 2 수평기간 주기로 논리가 반전되고 또한, N(N은 양의 정수) 프레임기간마다 위상이 반전된다.
게이트 타이밍 제어신호들은 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse : GSP), 게이트 시프트 클럭신호(Gate Shift Clock : GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable : GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 한 화면이 표시되는 1 수직기간 중에서 스캔이 시작되는 시작 라인(또는 액정셀 행)을 지시한다. 게이트 시프트 클럭신호(GSC)은 게이트 구동회로(13) 내의 시프트 레지스터에 입력되어 게이트 스타트 펄스(GSP)를 순차적으로 시프트시키기 위한 타이밍 제어신호로써 TFT의 온(ON) 기간에 대응하는 펄스폭으로 발생된다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 구동회로(13)의 출력을 제어한다.
데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치하고 디지털 비디오 데이터(RGB)를 감마보상전압 발생부(14)로부터의 감마보상전압들(Vout)로 변환하여 데이터전압을 발생한다. 데이터전압은 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급된다. 데이터 구동회로(12)는 극성제어신호(POL)에 응답하여 데이터전압의 극성을 반전시킨다.
게이트 구동회로(13)는 시프트 레지스터, 시프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 포함한다.
감마보상전압 발생부(14)는 인버젼 모드 신호(CINV)에 응답하여 감마보상전압들(Vout)의 전압을 다르게 발생한다. 즉, 감마보상전압 발생부(14)는 타이밍 콘트롤러(11)에 의해 액정셀들(Clc)에 공급되는 데이터전압의 극성 반전 주기가 변경될 때 감마보상전압을 높이거나 낮춘다.
도 3은 감마보상전압 발생부(14)를 상세히 나타낸다.
도 3을 참조하면, 감마보상전압 발생부(14)는 다수의 저항들(R1 내지 R11, Ra 내지 Rd)을 포함하는 분압회로와, 분압회로의 출력전압을 조정하기 위한 디코더(21) 및 스위치소자들(Q1 내지 Q4)를 구비한다.
분압회로는 전압원(VDD)에 직렬 접속된 다수의 직렬저항들(R1 내지 R11)과, 끝단의 직렬 저항(R11)과 기저전압원(GND) 사이에 병렬 접속된 다수의 추가 저항들(Ra 내지 Rd)을 구비한다. 이 분압회로에서 직렬 저항들(R1 내지 R11) 사이의 출력노드를 통해 감마보상전압들(Vout1 내지 Vout10)이 출력되고 또한, 끝단 직렬 저항(R11)과 추가 저항들(Ra 내지 Rd) 사이의 출력노드를 통해 감마보상전압(Vout11)이 출력된다. 직렬 저항들(R1 내지 R11) 각각은 동일한 저항값을 가지며, 추가 저항들(Ra 내지 Rd)의 저항값은 서로 다르다.
디코더(21)는 인버젼 모드 신호(CINV)를 해석하여 스위치소자들(Q1 내지 Q4) 중 어느 하나를 턴-온시켜 감마보상전압들(Vout1 내지 Vout11)을 조정한다.
스위치소자들(Q1 내지 Q4)은 트랜지스터로 구현된다. 이 스위치소자들(Q1 내지 Q4)은 끝단 직렬 저항(R11)과 추가 저항들(Ra 내지 Rd) 사이에 접속되고 그 사이의 전류패스를 디코더(21)로부터의 제어신호에 응답하여 절환한다. 추가 저항들(Ra 내지 Rd)의 저항값이 Ra < Rb < Rc < Rd라고 가정하면, 제4 스위치소자(Q4)가 턴-온되어 제4 추가 저항(Rd)이 끝단 직렬 저항(R11)과 직렬로 접속되면 감마보상전압들(Vout1 내지 Vout11)의 전압레벨이 가장 높아지는 반면, 제1 스위치소자(Q1)가 턴-온되어 제1 추가 저항(Ra)이 끝단 직렬 저항(R11)과 직렬로 접속되면 감마보상전압들(Vout1 내지 Vout11)의 전압레벨이 가장 낮아진다. 따라서, 타이밍 콘트롤러(11)는 인버젼 방식을 변경함과 동시에, 인버젼 모드 신호(CINV)를 발생하여 플리커나 물결 노이즈가 나타나지 않는 방향으로 액정셀들에 공급되는 정극성/부극성 데이터전압의 전압을 조정할 수 있다. 추가 저항들(Ra 내지 Rd)의 저항값은 인버젼 방식과 데이터전압을 조정하면서 플리커, 물결 노이즈를 측정하여 실험적으로 결정될 수 있다. 도 4는 감마보상전압들(Vout1 내지 Vout11)의 조정에 따라 변하는 정극성/부극성 데이터전압의 일예를 보여 준다.
한편, 감마보상전압들(Vout1 내지 Vout11)은 본원 출원인에 의해 기출원된 대한민국 특허출원 제10-2008-0032638호에서 상세히 설명된 바와 같이 데이터전압에 따라 시프트되는 공통전압의 시프트양에 따라 조정될 수도 있다. 예컨대, 1 라인의 액정셀들에 충전되는 데이터전압의 극성이 정극성으로 치우치면 공통전압(Vcom)이 정극성으로 치우친다. 이 경우에, 감마보상전압 발생부(14)는 스위치소자들(Q1 내지 Q4)과 추가 저항들(Ra 내지 Rd)을 이용하여 공통전압(Vcom)의 시프트양 만큼 감마보상전압들(Vout1 내지 Vout11)을 높인다. 반대로, 1 라인의 액정셀들에 충전되는 데이터전압의 극성이 부극성으로 치우치면 공통전압(Vcom)이 부극성으로 치우친다. 이 경우에, 감마보상전압 발생부(14)는 스위치소자들(Q1 내지 Q4)과 추가 저항들(Ra 내지 Rd)을 이용하여 공통전압(Vcom)의 시프트양 만큼 감마보상전압들(Vout1 내지 Vout11)을 낮춘다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아 니하는 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.
도 1은 액정표시장치의 구동신호를 보여 주는 파형도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 감마보상전압 발생부를 상세히 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 감마보상전압 발생부에 의해 조정되는 감마보상전압들로 인하여 달라지는 정극성/부극성 데이터전압의 일예를 보여 주는 파형도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 액정표시패널 11 : 타이밍 콘트롤러
12 : 데이터 구동회로 13 : 게이트 구동회로
14 : 감마보상전압 발생부 21 : 디코더

Claims (5)

  1. 다수의 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 다수의 게이트라인들, 및 다수의 액정셀들을 가지는 액정표시패널;
    상기 액정셀들에 충전되는 데이터전압의 극성을 제어하고 상기 데이터전압의 극성 반전주기를 변환하기 위한 극성 제어신호를 발생함과 동시에 인버젼 모드 신호를 발생하는 콘트롤러;
    상기 인버젼 모드 신호에 응답하여 상기 데이터 전압의 극성 반전 주기가 달라지는 인버젼 방식 변경시에 감마보상전압들의 전압을 높이거나 낮추는 감마보상전압 발생부;
    디지털 비디오 데이터를 상기 감마보상전압들로 변환하여 정극성/부극성 데이터전압을 발생하고 그 데이터전압을 상기 데이터라인들에 공급하는 데이터 구동회로; 및
    게이트펄스를 상기 게이트라인들에 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로를 구비하고,
    상기 인버젼 모드 신호는 인버젼 방식 각각에 서로 다른 논리값으로 발생되고, 상기 인버젼 방식 변경시에 그 논리값이 변경되고,
    상기 액정셀들의 화소전극에 상기 데이터전압이 공급되고 상기 액정셀들의 공통전극에 공통전압이 공급되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감마보상전압 발생부는,
    전압원과 끝단 직렬 저항 사이에 직렬 접속된 다수의 직렬저항들;
    상기 끝단 직렬 저항과 기저전압원 사이에 병렬 접속된 다수의 추가 저항들;
    상기 끝단 직렬 저항과 상기 추가 저항들 사이에 접속되고 각각 제어신호에 응답하여 상기 끝단 직렬 저항과 상기 추가 저항들 사이의 전류패스를 절환하는 다수의 스위치소자들; 및
    상기 인버젼 모드 신호를 해석하여 상기 제어신호를 발생하여 상기 스위치소자들의 턴-온/오프를 각각 제어하는 디코더를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 다수의 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 다수의 게이트라인들, 및 다수의 액정셀들을 가지는 액정표시패널를 구비하는 액정표시장치의 구동방법에 있어서,
    상기 액정셀들에 충전되는 데이터전압의 극성을 제어하고 상기 데이터전압의 극성 반전주기를 변환하기 위한 극성 제어신호를 발생함과 동시에 인버젼 모드 신호를 발생하는 단계;
    상기 인버젼 모드 신호에 응답하여 상기 데이터 전압의 극성 반전 주기가 달라지는 인버젼 방식 변경시에 감마보상전압들의 전압을 높이거나 낮추는 단계;
    디지털 비디오 데이터를 상기 감마보상전압들로 변환하여 정극성/부극성 데이터전압을 발생하고 그 데이터전압을 상기 데이터라인들에 공급하는 단계; 및
    게이트펄스를 상기 게이트라인들에 순차적으로 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 인버젼 모드 신호는 인버젼 방식 각각에 서로 다른 논리값으로 발생되고, 상기 인버젼 방식 변경시에 그 논리값이 변경되고,
    상기 액정셀들의 화소전극에 상기 데이터전압이 공급되고 상기 액정셀들의 공통전극에 공통전압이 공급되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 감마보상전압 발생부는,
    상기 액정셀들의 공통전극에 인가되는 공통전압의 시프트양 만큼 상기 감마보상전압들의 전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 액정셀들의 공통전극에 인가되는 공통전압의 시프트양 만큼 상기 감마보상전압들의 전압을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
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