KR101909675B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절연 기판; 상기 절연 기판 위에 제1방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선; 상기 복수의 게이트선과 절연되어 교차하는 복수의 데이터선; 상기 복수의 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부; 상기 복수의 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 게이트 구동부는 상기 복수의 게이트선 전부에 상기 게이트 온 전압을 인가하는 제1 모드와 상기 복수의 게이트선 중 일부에만 상기 게이트 온 전압을 인가하고, 나머지 게이트선은 오프 상태로 유지하는 제2 모드를 가지는 표시 장치를 제공하고, 이를 통하여 표시 장치의 소비 전력을 줄일 수 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소비 전력을 줄일 수 있는 표시 장치에 관한 것이다.
오늘날 널리 이용되는 컴퓨터 모니터, 텔레비전, 휴대폰 등에는 표시 장치가 필요하다. 표시 장치에는 음극선관 표시 장치, 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치 등이 있다.
이러한 표시 장치는 그래픽 처리 장치(GPU, Graphic Processing Unit), 표시 패널, 및 신호 제어부를 포함한다. 그래픽 처리 장치는 표시 패널에 표시할 화면의 영상 데이터를 신호 제어부로 전송하고, 신호 제어부는 표시 패널을 구동하기 위한 제어 신호를 생성하여 영상 데이터와 함께 표시 패널로 전송하여 표시 장치를 구동한다.
근래 들어, 휴대용 컴퓨터인 태블릿(Tablet) PC와 스마트 폰 등이 새로운 시장을 열고 있다. 태블릿 PC나 스마트폰은 휴대용 기기의 특성상 소비 전력을 낮추는 것이 요구되는 것에 반하여, 기기의 사양이 고급화되면서 표시 화면의 해상도가 높아짐으로 인하여 소비 전력이 오히려 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 소비 전력을 줄일 수 있는 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 절연 기판; 상기 절연 기판 위에 제1방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선; 상기 복수의 게이트선과 절연되어 교차하는 복수의 데이터선; 상기 복수의 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부; 상기 복수의 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 게이트 구동부는 상기 복수의 게이트선 전부에 상기 게이트 온 전압을 인가하는 제1 모드와 상기 복수의 게이트선 중 일부에만 상기 게이트 온 전압을 인가하고, 나머지 게이트선은 오프 상태로 유지하는 제2 모드를 가진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 절연 기판; 상기 절연 기판 위에 제1방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선; 상기 복수의 게이트선과 절연되어 교차하는 복수의 데이터선; 상기 복수의 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부; 상기 복수의 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 게이트 구동부는 상기 복수의 게이트선 전부에 상기 게이트 온 전압을 인가하는 제1 모드와 상기 복수의 게이트선을 홀수 번째 게이트선 그룹과 짝수 번째 게이트선 그룹으로 나누어 두 그룹에 번갈아 상기 게이트 온 전압을 인가하는 제2 모드를 가지며, 상기 제2 모드에서 상기 홀수 번째 게이트선 그룹과 짝수 번째 게이트선 그룹에 상기 게이트 온 전압을 인가하는 주기는 4 프레임 이상이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 절연 기판; 상기 절연 기판 위에 제1방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선; 상기 복수의 게이트선과 절연되어 교차하는 복수의 데이터선; 상기 복수의 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부; 상기 복수의 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 데이터 구동부는 상기 복수의 데이터선 전부에 상기 데이터 전압을 인가하는 제3 모드와 상기 복수의 데이터선 중 일부에만 상기 데이터 전압을 인가하고, 나머지 데이터선에는 상기 데이터 전압을 인가하지 않는 제4 모드를 가진다.
본 발명의 또 다른 실시예에 다른 표시 장치는 절연 기판; 상기 절연 기판 위에 제1방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선; 상기 복수의 게이트선과 절연되어 교차하는 복수의 데이터선; 상기 복수의 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부; 상기 복수의 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 데이터 구동부는 상기 복수의 데이터선 전부에 상기 데이터 전압을 인가하는 제1 모드와 상기 복수의 데이터선을 홀수 번째 데이터선 그룹과 짝수 번째 데이터선 그룹으로 나누어 두 그룹에 번갈아 데이터 전압을 인가하는 제2 모드를 가진다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 필요에 따라 게이트선 또는 데이터선을 일부만 구동할 수 있도록 하여 표시 장치의 소비 전력을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소에 대한 등이 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 좌측 게이트 구동부의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 우측 게이트 구동부의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 표시 장치를 구동할 때, 클록 신호의 파형도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 표시 장치를 구동할 때 게이트 신호가 인가되는 것을 보여주는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치를 일반 모드로 구동할 때의 각종 신호의 파형도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치를 절전 모드로 구동할 때의 각종 신호의 파형도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 표시 장치를 구동할 때, 클록 신호의 파형도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 개념도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
이하에서 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용 이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명한다. 본 발명은 액정 표시 장치, 유기 발과 표시 장치 등 다양한 표시 장치에 적용될 수 있으나, 이하에서는 액정 표시 장치를 예로 들어 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소에 대한 등이 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400L, 400R), 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800)그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등이 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G 1-G2n, D 1-D 2m)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(Px)를 포함한다.
표시 신호선(G 1-G2n, D 1-D 2m)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G 1-G2n)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D 1-D 2m)을 포함한다. 게이트선(G 1-G2n)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 대략 평행하고 데이터선(D 1-D 2m)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 대략 평행하다.
도 2를 참조하면, 각 화소는 표시 신호선(G 1-G2n, D 1-D 2m)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 유지 축전기(Cst)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G 1-G2n) 및 데이터선(D 1-D 2m)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)에 연결되어 있다. 또한, 스위칭 소자(Q)는 하나의 데이터선(D 1-D 2m)에 대하여 왼쪽과 오른쪽에 번갈아 연결되어 있다. 홀수 번째 게이트선(G1, G3, . G2n-1)에 연결되어 있는 스위칭 소자(Q)는 자신의 왼쪽에 위치한 데이터선(D1-D2m)에 연결되어 있고, 짝수 번째 게이트선(G2, G4, . G2n)에 연결되어 있는 스위칭 소자(Q)는 자신의 오른쪽에 위치한 데이터선(D1-D2m)에 연결되어 있다.
액정 축전기(Clc)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며, 두 전극(190, 270)사이의 액정층(3)은 유전체로서 포함한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형 또는 막대형으로 만들어진다.
유지 축전기(Cst)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom)따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(Cst)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함으로써 가능하다. 도 2에서 색 필터(230)는 상부 표시판(200)의 해당 영역에 형성되어 있지만 이와는 달리 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200)중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.
계조 전압 생성부(800)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
게이트 구동부(400L, 400R)는 액정 표시판 조립체(300)의 좌측과 우측에 배치되고 홀수 번째 게이트선(G1, G3, . G2n-1)과 짝수 번째 게이트선(G2, G4, . G2n)에 각각 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G 1-G2n)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D 1-Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400L, 400R) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여, 각 해당하는 제어 신호를 게이트 구동부(400L, 400R) 및 데이터 구동부(500)에 제공한다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 RGB 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400L, 400R)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 온 전압 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D 1-D 2m)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.
게이트 구동부(400L, 400R)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G 1-G2n)에 인가하여 이 게이트선(G 1-G2n)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다.
여기서, 두 게이트 구동부(400L, 400R)는 스위치 등을 이용한 사용자의 선택에 의하여 둘 중 하나만 동작하고 나머지는 동작하지 않도록 할 수 있고, 또는 1개 이상의 프레임 단위로 두 게이트 구동부(400L, 400R)가 교대로 구동하도록 할 수 있다. 이와 같이, 두 게이트 구동부(400L, 400R)중 하나만 동작하도록 하거나, 둘이 교대로 동작하도록 하면, 사용되는 클록 신호를 반으로 줄일 수 있고, 데이터 전압의 스윙 속도를 늦출 수 있어서 소비 전력을 절감할 수 있다. 따라서 이러한 구동 모드를 '절전 모드'라고 부르고, 두 게이트 구동부(400L, 400R)를 모두 구동하는 모드를 '일반 모드'라고 부르기로 한다. 표시 장치를 절전 모드로 구동하도록 만드는 방법은 사용자의 선택에 의한 방법 이외에, 영상 신호(R, G, B)가 미리 설정되어 있는 특정 조건을 만족시키는 경우 자동적으로 절전 모드로 전환되도록 할 수도 있다. 예를 들어, 백라이트가 어두워지는 대기 모드 또는 바탕 화면을 표시하는 아이콘 모드가 되면 신호 제어부(600)가 자동으로 게이트 구동부(400L, 400R)를 절전 모드로 구동하도록 할 수 있다. 또는, 영상 신호(R, G, B)가 JPEG 파일이나 TIFF 파일 등 정지 영상을 나타내는 파일 형식인 경우에도 신호 제어부(600)가 자동으로 게이트 구동부(400L, 400R)를 절전 모드로 구동하도록 할 수 있다. 또, 2개 이상의 화소 행의 데이터 전압이 동일한 값을 가지는 경우가 전제 화소 행의 50%가 넘는 등 거친 영상을 표시하는 경우라고 판단할 수 있는 경우에도 절전 모드로 구동하도록 할 수 있다.
데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B')를 해당 데이터 전압으로 변환한다.
여기서, 데이터 구동부(500)는 공통 전압(Vcom)에 대하여 서로 극성이 반대인 상태에서 양과 음으로 스윙하는 두 종류의 데이터 전압(Data 1, Data 2)을 생성한다. 이중, 데이터 전압(Data 1)은 홀수 번째 데이터선에 인가하고, 데이터 전압(Data 2)은 짝수 번째 데이터선에 인가한다. 즉, 홀수 번째 화소 열의 각 화소의 계조에 해당하는 계조 전압을 순차적으로 인가하되 그 극성이 양과 음이 번갈아 나타나도록 계조 전압을 선택하고, 짝수 번째 화소 열의 각 화소의 계조에 해당하는 계조 전압을 순차적으로 인가하되 그 극성은 홀수 번째 화소 열의 극성과는 반대가 되도록 계조 전압을 선택한다.
하나의 게이트선(G 1-G2n)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되어 이에 연결된 한 행의 스위칭 소자(Q)가 턴온되어 있는 동안 데이터 구동부(500)는 각 데이터 전압을 해당 데이터선(D 1-D 2m)에 공급한다. 데이터선(D 1-D 2m)에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통해 해당 화소에 인가된다. 여기서, 일반적으로 한 행의 스위칭 소자가 턴온되어 있는 기간을 "1H" 또는 "1 수평 주기(horizontal period)"라고 하는데, 본 발명의 한 실시예에서는 한 행에 게이트 온 전압(Von)이 인가되는 시간이 2H 이면서 인접하는 행에 인가되는 게이트 온 전압(Von)이 1H 만큼 중첩되게 한다.
일반 모드에서는 이러한 방식으로, 한 프레임(frame)동안 모든 게이트선(G 1-G2n)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 그러나, 절전 모드에서는 한 프레임 동안 홀수 번째 게이트선(G1, G3, . G2n-1) 또는 짝수 번째 게이트선(G2, G4, . G2n)중의 하나에만 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 홀수 화소행 또는 짝수 화소행의 화소에만 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전". 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나("라인 반전"), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다("도트 반전").
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 게이트 구동부의 구조와 동작에 대하여 도 3 내지 도 6을 참조하여 좀더 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 좌측 게이트 구동부(400L)의 블록도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 우측 게이트 구동부(400R)의 블록도이며, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 표시 장치를 구동할 때, 클록 신호의 파형도이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 표시 장치를 구동할 때 게이트 신호가 인가되는 것을 보여주는 개념도이다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 게이트 구동부(400L, 400R)는 일렬로 배열된 복수의 시프트 레지스터(410)를 포함한다.
여기서, 시프트 레지스터(410)는 화소의 스위칭 소자가 형성될 때 함께 형성되어 동일한 기판 위에 집적될 수 있다. 다시 말하면, 별도의 게이트 구동 IC를 구비하여 기판에 탑재하여 사용하는 것이 아니라 액정 표시판 조립체(300)를 형성하면서 같이 형성할 수 있다.
게이트 구동부(400L, 400R)는 신호 제어부(600)로부터의 수직 동기 시작 신호(STV)에 따라 게이트 온 전압(Von)의 출력을 시작하여 일렬로 배열된 게이트선(G 1-G2n)에 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가한다.
왼쪽 게이트 구동부(400L)의 첫 번째 시프트 레지스터(410L)는 수직 동기 시작 신호(STV1)와 클록 신호(CK1)에 동기되어 게이트 온 전압(Von)의 출력을 시작하고 두 번째 시프트 레지스터부터는 전단 시프트 레지스터의 출력 전압과 클록 신호(CKB1)에 동기되어 게이트 온 전압(Von)의 출력을 시작한다. 오른쪽 게이트 구동부(400R)의 첫 번째 시프트 레지스터(410R)는 수직 동기 시작 신호(STV2)와 클록 신호(CK2)에 동기되어 게이트 온 전압(Von)의 출력을 시작하고 두 번째 시프트 레지스터부터는 전단 시프트 레지스터의 출력 전압과 클록 신호(CKB2)에 동기되어 게이트 온 전압(Von)의 출력을 시작한다. 오른쪽 게이트 구동부(400R)의 수직 동기 시작 신호(STV2)는 왼쪽 게이트 구동부(400L)의 수직 동기 시작 신호(STV1)에 비하여 1H 만큼 지연된 위상을 가진다.
왼쪽 게이트 구동부(400L)의 각 시프트 레지스터(410L)는 전단 게이트 출력[Gout(N-1)]과 후단 게이트 출력[Gout(N+1)]에 기초하고 클록 신호(CK1, CKB1)에 동기하여 게이트 출력[Gout(N)]을 생성한다. 이웃한 시프트 레지스터(410L)는 서로 다른 클록 신호(CK1, CKB1)를 입력받는데, 두 클록 신호(CK1, CKB1)는 위상이 반대이며(4H)의 주기를 가진다. 각 클록 신호(CK1, CKB1)는 화소의 스위칭 소자를 구동할 수 있도록 하이(high)인 경우는 게이트 온 전압(Von)이고, 로우(low)인 경우는 게이트 오프 전압(Voff)이다.
오른쪽 게이트 구동부(400R)의 각 시프트 레지스터(410R)도 전단 게이트 출력[Gout(N-1)]과 후단 게이트 출력[Gout(N+1)]에 기초하고 클록 신호(CK2, CKB2)에 동기하여 게이트 출력[Gout(N)]을 생성한다. 이웃한 시프트 레지스터(410R)는 서로 다른 클록 신호(CK2, CKB2)를 입력받는데, 두 클록 신호(CK2, CKB2)는 위상이 반대이며(4H)의 주기를 가진다. 각 클록 신호(CK2, CKB2)도 화소의 스위칭 소자를 구동할 수 있도록 하이인 경우는 게이트 온 전압(Von)이고 로우인 경우는 게이트 오프 전압(Voff)이다.
일반 모드에서 액정 표시 장치가 구동될 경우, 두 게이트 구동부(400L, 400R)가 모두 동작한다. 따라서, 왼쪽 게이트 구동부(400L)는 클록 신호(CK1, CKB1)에 동기된 게이트 온 전압(Von)을 홀수 번째 게이트선(G1, G3, . G2n-1)에 차례로 인가하고, 오른쪽 게이트 구동부(400R)는 클록 신호(CK2, CKB2)에 동기된 게이트 온 전압(Von)을 짝수 번째 게이트선(G2, G4, . G2n)에 차례로 인가한다. 따라서, 모든 게이트선(G 1-G2n)에 H씩 지연된 게이트 온 전압(Von)이 차례로 인가된다.
그러나, 사용자의 선택에 의하거나, 영상 신호가 미리 설정되어 있는 조건을 만족시킴에 따라 절전 모드로 전환된 경우에는 두 게이트 구동부(400L, 400R)중 하나만 동작하고, 나머지 하나는 동작하지 않는다. 본 실시예에서는 왼쪽 게이트 구동부(400L)가 동작하고, 오른쪽 게이트 구동부(400R)는 동작하지 않는 경우를 예시한다. 이 경우 클록 신호(CK1, CKB1)는 왼쪽 게이트 구동부(400L)에 공급되어 홀수 번째 게이트선(G1, G3, . G2n-1)에는 게이트 온 전압(Von)이 차례로 공급되나, 클록 신호(CK2, CKB2)는 오프 상태를 유지하여 오른쪽 게이트 구동부(400R)는 게이트 온 전압(Von)을 출력하지 않는다. 따라서, 도 6에 도시한 바와 같이, 홀수 게이트선(G1, G3, . G2n-1)에만 게이트 온 전압(Von)이 인가되어 홀수 화소 행의 화소에만 데이터 전압이 충전된다.
이러한 액정 표시 장치의 구동에 대하여 도 7 및 도 8을 참고로 하여 좀 더 구체적으로 설명한다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치를 일반 모드로 구동할 때의 각종 신호의 파형도이고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치를 절전 모드로 구동할 때의 각종 신호의 파형도이다.
도 7 및 도 8에는 왼쪽 및 오른쪽 게이트 구동부(400L, 400R)에 인가되는 클록 신호(CK1, CKB1, CK2, CKB2)의 파형과 함께 게이트 신호와 데이터 전압 신호를 도시하였다.
일반 모드로 액정 표시 장치를 구동할 경우, 도 7에 도시한 바와 같이, 신호 제어부(600)는 먼저 왼쪽 게이트 구동부(400L)에 클록 신호(CK1, CKB1)를 입력하고, 다시 1H가 지난 다음 오른쪽 게이트 구동부(400R)에 클록 신호(CK2, CKB2)를 입력한다. 다시 말하면, 클록 신호(CK1, CK2, CKB1, CKB2)별로 1H 간격을 두고 인가하면 두 개의 게이트 구동부(400L, 400R)는 1H 간격으로 동작하게 된다. 그러면, 각 게이트 신호(Gout1, Gout2, Gout3, Gout4, …)의 하이 구간의 길이는 2H가 되고, 인접하는 게이트 신호(Gout1, Gout2, Gout3, Gout4, …)의 하이 구간은 1H 동안 중첩된다. 왼쪽 게이트 구동부(400L)에 연결된 홀수 번째 게이트선(G1, G3)을 보면, 신호의 하이 구간 발생 간격이 2H임을 알 수 있으며, 짝수 번째 게이트선(G2, G4)에 대하여도 마찬가지이다.
한편, 데이터 구동부(500)는 데이터선(D 1-D 2m)을 통해 그 좌우에 연결된 화소에 데이터 전압(Data1, Data2)을 인가하는데, 데이터 전압(Data1)은 홀수 번째 데이터선(D1, D3, … D 2m-1)에 인가되고, 데이터 전압(Data2)은 짝수 번째 데이터선(D2, D4, … D 2m)에 인가된다. 두 데이터 전압(Data1, Data2)은 각각 2H 를 주기로 하여 스윙(swing)하며, 서로 반대의 극성을 가진다. 여기서 하나의 화소에 전압을 인가하는 시간은 1H이다. 즉, 게이트 온 전압(Von)은 2H 동안 인가되고, 2H의 후반 1H 동안만 데이터 전압이 화소에 인가된다.
이 때, 게이트 온 전압(Von)이 중첩되게 인가됨으로써 턴온된 스위칭 소자를 통하여 화소 행(Pi)에 인가되는 데이터 전압이 바로 다음 화소 행(Pi+1)에도 인가되어 선 충전(pre-charge)되고, 이어서 인가되는 바로 다음 화소 행(Pi+1)데이터 전압에 의해 본 충전되도록 함으로써 데이터 전압의 충전율을 높일 수 있다.
절전 모드로 액정 표시 장치를 구동할 경우, 도 8에 도시한 바와 같이, 신호 제어부(600)는 왼쪽 게이트 구동부(400L)에만 클록 신호(CK1, CKB1)를 입력하고, 오른쪽 게이트 구동부(400R)에는 클록 신호(CK2, CKB2)를 입력하지 않는다. 그러면, 왼쪽 게이트 구동부(400L)에 연결된 홀수 번째 게이트선(G1, G3)에만 하이 구간을 가지는 게이트 신호(Gout1, Gout3)가 출력된다. 게이트 신호(Gout1, Gout3)의 하이 구간 발생 간격은 2H이다.
한편, 데이터 구동부(500)는 데이터선(D 1-D 2m)을 통해 그 좌우에 연결된 화소에 데이터 전압(Data1, Data2)을 인가하는데, 데이터 전압(Data1)은 홀수 번째 데이터선(D1, D3, … D 2m-1)에 인가되고, 데이터 전압(Data2)은 짝수 번째 데이터선(D2, D4, … D 2m)에 인가된다. 여기서, 두 데이터 전압(Data1, Data2)은 각각 4H를 주기로 하여 스윙하며, 서로 반대의 극성을 가진다. 여기서 하나의 화소에 전압을 인가하는 시간은 1H이다. 즉, 2H 동안 지속되는 게이트 신호(Gout1, Gout3)의 하이 구간과 역시 2H 동안 지속되는 데이터 전압(Data1, Data2)이 중첩하는 동안만 데이터 전압(Data1, Data2)이 화소에 충전된다. 이와 같이, 홀수 번째 게이트선(G1, G3)과 짝수 번째 게이트선(G2, G4)중의 어느 한쪽만을 구동하는 절전 모드의 경우, 데이터 전압(Data1, Data2)의 스윙 주기를 일반 모드에 비하여 2배로 할 수 있다.
이상과 같이, 절전 모드로 액정 표시 장치를 구동할 경우, 클록 신호 한 쌍(CK1와 CKB1 또는 CK2와 CKB2)을 인가하지 않음으로써 게이트 구동부(400L, 400R)의 소비 전력 중 많은 부분을 절감할 수 있다. 게이트 구동부(400L, 400R)의 소비 전력을 조사해 보면 클록 신호의 교류 구동에 의한 소비 전력이 게이트 구동부(400L, 400R)전체의 소비 전력 중 90% 가까이를 차지하기 때문이다. 또한, 절전 모드의 경우, 데이터 전압(Data1, Data2)의 스윙 주기를 일반 모드에 비하여 2배로 할 수 있는데, 이를 통해서도 소비 전력이 절감된다.
또한, 절전 모드에서는 2H 동안 지속되는 게이트 신호(Gout1, Gout3 또는 Gout2, Gout4)의 하이 구간과 역시 2H 동안 지속되는 데이터 전압(Data1, Data2)이 중첩하는 동안 데이터 전압(Data1, Data2)이 화소에 충전되므로, 2H 동안만 지속되는 데이터 전압(Data 1, Data2)이 2H 동안 지속되는 게이트 신호(Gout1, Gout3 또는 Gout2, Gout4)의 하이 구간과 중첩하는 동안만 데이터 전압(Data1, Data2)이 화소에 충전되는 일반 모드에 비하여 데이터 전압(Data1, Data2)의 충전 시간이 실질적으로 증가한다. 따라서 화소의 충전율도 향상된다.
한편, 이상과 같이, 게이트선을 격행으로 구동하더라도 표시 장치의 해상도가 충분히 높기 때문에 사용자가 큰 차이를 느끼지 못할 정도의 영상이 표시된다.
이상에서는 두 개의 게이트 구동부를 패널의 양쪽에 배치한 구조의 액정 표시 장치를 예시하였으나, 게이트 구동부를 패널의 한쪽에만 배치한 구조에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 데이터 구동부도 서로 반대 극성을 가지는 한 쌍의 데이터 전압(Data1, Data2)을 각각 홀수 데이터선과 짝수 데이터선으로 나눠서 출력하는 구성을 예시하였으나, 홀수 짝수 구분없이 하나의 데이터 전압을 계조에 맞춰 인가하는 일반적인 데이터 구동부를 사용하는 경우에도 본원 발명을 적용할 수 있다. 즉, 본원 발명은 다양한 구조의 표시 장치에 적용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법에 대하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 표시 장치를 구동할 때, 클록 신호의 파형도이다.
표시 장치의 구조는 도 1내지 도 4에 도시된 앞서의 실시예와 동일하다. 게이트 구동부를 패널의 한쪽에만 배치한 구조나, 일반적인 데이터 구동부를 사용하는 구조에도 적용할 수 있는 것 또한 앞서의 실시예와 동일하다.
앞서의 실시예에서는, 절전 모드일 경우, 두 게이트 구동부(400L, 400R)중 하나만 동작하고, 나머지 하나는 동작을 하지 않는 상태로 유지되나, 본 실시예에서는 두 게이트 구동부(400L, 400R)가 두 개 이상의 프레임을 주기로 하여 번갈아 동작한다. 즉, 도 9에 도시한 바와 같이, 제1프레임과 제2프레임에는 왼쪽 게이트 구동부(400L)가 클록 신호(CK1, CKB1)에 동기된 게이트 온 전압(Von)을 홀수 번째 게이트선(G1, G3, . G2n-1)에 차례로 인가하고, 오른쪽 게이트 구동부(400R)로 제공되는 클록 신호(CK2, CKB2)는 접지 전압으로 유지되어 오른쪽 게이트 구동부(400R)는 게이트 온 전압(Von)을 생성하지 않는다. 다음, 제3프레임과 제4프레임에는 오른쪽 게이트 구동부(400R)가 클록 신호(CK2, CKB2)에 동기된 게이트 온 전압(Von)을 짝수 번째 게이트선(G2, G4, . G2n)에 차례로 인가하고, 왼쪽 게이트 구동부(400L)로 제공되는 클록 신호(CK1, CKB1)는 접지 전압으로 유지되어 왼쪽 게이트 구동부(400L)는 게이트 온 전압(Von)을 생성하지 않는다. 제5프레임과 제6프레임에서는 다시 왼쪽 게이트 구동부(400L)가 동작하고 오른쪽 게이트 구동부(400R)는 동작을 멈추고, 제7프레임과 제8프레임에서는 반대로 오른쪽 게이트 구동부(400R)가 동작하고 왼쪽 게이트 구동부(400L)는 동작을 멈춘다. 이와 같이, 4개의 프레임을 주기로 하여 두 게이트 구동부(400L, 400R)가 번갈아 구동된다. 두 게이트 구동부(400L, 400R)가 번갈아 구동되는 주기는 2개의 프레임 또는 6개의 프레임 이상일 수도 있다.
두 게이트 구동부(400L, 400R)가 번갈아 구동되는 주기는 4개의 프레임 이상인 것이 바람직하다. 이는 두 게이트 구동부(400L, 400R)가 번갈아 구동되는 주기가 2개 프레임인 경우, 두 게이트 구동부(400L, 400R)의 온 오프 스위칭 주기가 너무 짧아서 소비 전력이 오히려 증가할 수 있기 때문이다.
도 9의 실시예에 의할 경우에도, 한 쌍의 클록 신호를 인가하지 않는 것과 데이터 전압의 스윙 주기를 증가시키는 것에 따른 소비 전력 저감 효과와 화소의 충전율 향상 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법에 대하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 개념도이다.
앞서의 두 실시예에서는 게이트선을 홀수와 짝수로 나누어 둘 중 하나만 구동하거나 번갈아 구동하는 경우에 대하여 기술하였으나, 본 실시예에서는 데이터선을 홀수와 짝수로 나누어 둘 중 하나만 구동하거나 번갈아 구동함으로써 소비 전력을 저감한다.
본 실시예에 따른 표시 장치의 데이터 구동부(500)는 공통 전압(Vcom)에 대하여 서로 극성이 반대인 상태에서 양과 음으로 스윙하는 두 종류의 데이터 전압(Data1, Data2)을 생성하고, 이중, 데이터 전압(Data1)은 홀수 번째 데이터선에 인가하고, 데이터 전압(Data2)은 짝수 번째 데이터선에 인가한다.
일반 모드에서는 두 데이터 전압(Data1, Data2)을 모두 인가하여 모든 데이터선에 데이터 전압(Data1, Data2)이 인가된다. 그러나 사용자의 선택에 의하거나, 영상 신호가 미리 설정되어 있는 조건을 만족시킴에 따라 절전 모드가 되면 데이터 구동부(500)는 두 데이터 전압(Data1, Data2)중 어느 하나만을 인가하고, 다른 하나는 생성하지 않거나 또는 생성하였더라도 데이터선에 인가하지 않는다. 따라서 홀수 번째 데이터선 또는 짝수 번째 데이터선 중의 어느 한쪽에만 데이터 전압(Data1 또는 Data2)이 인가되고, 다른 한쪽에는 데이터 전압이 인가되지 않는다. 즉, 홀수 화소 열 또는 짝수 화소 열 중 한쪽만 표시를 수행한다. 데이터 전압이 인가되지 않는 데이터선에는 공통 전압(Vcom)이나 접지 전압(VGND)이 인가될 수 있다.
2개 이상의 프레임을 단위로 하여 홀수 번째 데이터선과 짝수 번째 데이터선을 번갈아 구동할 수도 있다. 예를 들어, 첫 번째 프레임에는 홀수 번째 데이터선에만 데이터 전압을 인가하고, 두 번째 프레임에는 짝수 번째 데이터선에만 데이터 전압을 인가하며, 세 번째 프레임에는 다시 홀수 번째 데이터선에만 데이터 전압을 인가하고, 네 번째 프레임에는 다시 짝수 번째 데이터선에만 데이터 전압을 인가하는 방식으로 홀수 번째 데이터선과 짝수 번째 데이터선을 두 프레임을 주기로 번갈아 구동할 수 있다. 홀수 번째 데이터선과 짝수 번째 데이터선을 번갈아 구동하는 주기는 4개 이상의 프레임일 수 있다.
이와 같이, 데이터선을 격열로 구동함으로써 소비 전력을 저감할 수 있다.
한편, 데이터선을 격열로 구동하더라도 표시 장치의 해상도가 충분히 높기 때문에 사용자가 큰 차이를 느끼지 못할 정도의 영상이 표시된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
데이터선을 격열로 구동하기 위하여는 데이터 구동부(500)자체의 설계를 달리하거나, 도 11과 같이, 트랜스 미션 게이트(Tg1, Tg2)를 데이터 구동부(500)와 표시부 사이에 배치할 수도 있다.
트랜스 미션 게이트(Tg1)는 홀수 번째 데이터선(D1, D3, … D 2m-1)과 데이터 구동부(500)사이를 연결하고, 트랜스 미션 게이트(Tg1)는 짝수 번째 데이터선(D2, D4, … D 2m)과 데이터 구동부(500)사이를 연결한다. 트랜스 미션 게이트(Tg1, Tg2)의 온(on)오프(off)동작을 통해, 홀수 번째 데이터선에만 데이터 전압을 인가하거나, 짝수 번째 데이터선에만 데이터 전압을 인가할 수 있다. 또는 홀수 번째 데이터선과 짝수 번째 데이터선을 2개 이상의 프레임을 주기로 하여 번갈아 구동할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 게이트선의 격행 구동과 데이터선의 격열 구동을 동시에 적용할 수 있다. 즉, 게이트선도 홀수 또는 짝수 중 하나만을 구동하거나 번갈아 구동하고, 데이터선도 홀수 또는 짝수 중의 하나만을 구동하거나 번갈아 구동할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 정지 영상을 표시하거나, 거친 영상을 표시할 때, 도는 사용자의 선택에 의하여 게이트선 격행 구동하거나 데이터선을 격열 구동함으로써, 소비 전력을 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
300: 표시 패널 400L, 400R: 게이트 구동부
410L, 410R: 시프트 레지스터 500: 데이터 구동부
600: 신호 제어부 800: 계조 전압 생성부
310: 표시 영역

Claims (23)

  1. 절연 기판;
    상기 절연 기판 위에 제1 방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선;
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 뻗어 있는 복수의 데이터선;
    상기 복수의 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부; 및
    상기 복수의 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부
    를 포함하고,
    상기 게이트 구동부는 상기 복수의 게이트선 전부에 상기 게이트 온 전압을 인가하는 제1 모드, 그리고 상기 복수의 게이트선 중 제1 그룹의 게이트선과 제2 그룹의 게이트선에 번갈아 상기 게이트 온 전압을 인가하는 제2 모드를 가지며,
    상기 제2 모드에서 상기 제1 그룹의 게이트선과 상기 제2 그룹의 게이트선에 상기 게이트 온 전압을 인가하는 주기는 4 프레임 이상인 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 그룹은 홀수 번째 게이트선 그룹이고, 상기 제2 그룹은 짝수 번째 게이트선 그룹인 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 게이트 구동부는 상기 복수의 게이트선의 제1 종단에 위치하며 상기 홀수 번째 게이트선 그룹에 연결되어 있는 제1 게이트 구동부와 상기 복수의 게이트선의 제2 종단에 위치하며 상기 짝수 번째 게이트선 그룹에 연결되어 있는 제2 게이트 구동부를 포함하는 표시 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 제1 모드와 상기 제2 모드는 스위치를 이용한 사용자의 선택 동작에 의하여 설정되는 표시 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 게이트 구동부와 상기 데이터 구동부를 제어하는 신호 제어부를 더 포함하고,
    상기 신호 제어부는 입력되는 영상 신호를 분석하여 미리 설정되어 있는 조건의 만족 여부에 따라 상기 게이트 구동부를 제1 모드 또는 제2 모드로 설정하는 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 신호 제어부는 상기 입력되는 영상 신호가 정지 영상을 나타내는 파일 형식을 가지거나, 대기 모드 또는 아이콘 모드인 경우 상기 게이트 구동부를 제2 모드로 설정하는 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 데이터 구동부는 상기 복수의 데이터선 전부에 상기 데이터 전압을 인가하는 제3 모드와 상기 복수의 데이터선 중 일부에만 상기 데이터 전압을 인가하고, 나머지 데이터선에는 상기 데이터 전압을 인가하지 않는 제4 모드를 가지는 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 데이터 구동부는 상기 제4 모드에서 홀수 번째 데이터선 그룹 또는 짝수 번째 데이터선 그룹 중 어느 하나에만 상기 데이터 전압을 인가하고, 나머지 하나에는 공통 전압 또는 접지 전압을 인가하고,
    상기 게이트 구동부가 상기 제2 모드이면, 상기 데이터 구동부는 제4 모드인 표시 장치.
  9. 삭제
  10. 제1항에서,
    상기 데이터 구동부는 상기 복수의 데이터선 전부에 상기 데이터 전압을 인가하는 제3 모드와 상기 복수의 데이터선을 홀수 번째 데이터선 그룹과 짝수 번째 데이터선 그룹으로 나누어 두 그룹에 번갈아 데이터 전압을 인가하는 제4 모드를 가지는 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 제1 모드인 경우, 상기 복수의 게이트선 중 이웃하는 두 게이트선에 인가되는 상기 게이트 온 전압의 지속 시간이 부분적으로 중첩하는 표시 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 절연 기판;
    상기 절연 기판 위에 제1 방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선;
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 뻗어 있는 복수의 데이터선;
    상기 복수의 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부; 및
    상기 복수의 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부
    를 포함하고,
    상기 데이터 구동부는 상기 복수의 데이터선 전부에 상기 데이터 전압을 인가하는 제1 모드, 그리고 상기 복수의 데이터선 중 제1 그룹의 데이터선에만 상기 데이터 전압을 인가하고 제2 그룹의 데이터선에는 상기 데이터 전압을 인가하지 않는 제2 모드를 가지는 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 제1 그룹은 홀수 번째 데이터선 그룹이고 상기 제2 그룹은 짝수 번째 데이터선 그룹이며, 상기 홀수 번째 데이터선 그룹 및 상기 짝수 번째 데이터선 그룹 중 하나에는 공통 전압 또는 접지 전압을 인가하는 표시 장치.
  21. 제20항에서,
    상기 데이터 구동부와 상기 홀수 번째 데이터선 그룹 사이에 연결되어 있는 제1 트랜스미션 게이트와 상기 데이터 구동부와 상기 짝수 번째 데이터선 그룹 사이에 연결되어 있는 제2 트랜스미션 게이트를 더 포함하는 표시 장치.
  22. 삭제
  23. 삭제
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