KR20010082963A - 데이터 충전 시간을 보상하는 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 데이터 충전 시간을 보상하는 액정표시장치에 관한 것으로, LCD 패널, 타이밍 제어부, 게이트 드라이버, 데이터 드라이버를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 타이밍 제어부는 데이터 전압의 지연을 고려한 출력 인에이블 신호를 발생시켜 상기 게이트 드라이버에서 출력하는 게이트 온 전압이 초기 게이트 선보다 최종 게이트 선에서 지연되어 출력하도록 한다.

이에 의해, 본 발명은 데이터 전압의 지연에 의해 해당 화소에서 데이터 전압의 충전 시간이 짧아지는 것을 방지하는 효과가 있다.

Description

데이터 충전 시간을 보상하는 액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY FOR COMPENSATION OF DATA CHARGING TIME}

본 발명은 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT) 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display)의 구동 장치에 관한 것으로서, 특히 데이터 선의 신호 지연에 의해 데이터 전압의 충전 시간이 짧아지는 것을 보상하기 위해 OE(Output Enabel) 신호의 발생 시간을 조절하는 액정표시장치에 관한 것이다.

LCD는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상 신호를 얻는 표시 장치이다. 이러한 LCD는 휴대가 간편한 플랫 패널형 디스플레이 장치 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.

TFT LCD는 주사 신호를 전달하는 다수의 게이트 선과 이 게이트 선에 교차하여 형성되며 화상 데이터를 전달하는 데이터 선을 포함하며, 이들 게이트 선과 데이터 선에 의해 둘러싸인 영역에 형성되며 각각 게이트 선과 데이터 선과 TFT를 통해 연결되는 행렬 형태의 다수의 화소를 포함한다.

이러한 LCD에서 각 화소에 화상 데이터를 인가하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 게이트 선들에 순차적으로 주사 신호인 게이트 온 신호를 인가하면 이 게이트 선에 연결된 스위칭 소자를 순차적으로 턴 온시키고, 이와 동시에 게이트 선에 대응하는 화소 행에 인가할 화상 신호, 보다 구체적으로는 계조 전압을 각각 데이터 선에 공급한다. 그러면, 데이터 선에 공급된 화상 신호는 턴 온된 스위칭 소자를 통해 각 화소에 인가된다. 이때 한 프레임 주기 동안 모든 게이트 선들에 순차적으로 게이트 온 신호를 인가하여 모든 화소 행에 화소 신호를 인가함으로써, 결국 하나의 프레임의 화상을 표시한다.

그런데, 데이터 선과 게이트 선은 라인(line) 저항 성분이 존재하고, 이 저항 성분에 의해 게이트 구동 신호와 데이터 신호의 지연이 발생하고, 이에 의해 도1에 도시된 바와 같이 게이트 선의 위치에 따라 화소의 충전량이 달라지게 된다.

도1은 일반적으로 해당 화소에 인가되는 게이트 전압과 데이터 전압의 파형을 도시한 도면이다. 도1에서, a는 게이트 클럭(gate clock: 이하 'CPV'라 칭함)이고, b는 현재 데이터가 이전 데이터 선에 인가되는 데이터와 충돌이 발생하지 않도록 하는 n-1 번째 출력 인에이블(output enable: OE) 신호이고, c는 n-1번째 게이트 선에 연결된 화소에 충전되는 데이터 전압(Dn-1)이고, d는 n-1번째 게이트 선에 인가되는 게이트 온 전압(Gn-1)이다. 그리고, e는 n번째 발생하는 OE 신호이고, f는 n번째 게이트 선에 연결된 화소에 충전되는 데이터 전압(Dn)이고, g는 n번째 게이트 선에 인가되는 게이트 온 전압(Gn)이다.

도1에 도시되어 있듯이, 게이트 온 신호는 CPV의 라이징 에지에 동기하여 발생하는 OE 신호의 폴링 에지(falling edge)에서 해당 게이트 선에 인가되고 다음 OE의 라이징(rising) 에지에서 해당 게이트 선에 인가되지 않는다. 즉, 이 OE 신호가 하이인 구간 동안, 게이트 온 신호는 게이트 선에 인가되지 않는다. 따라서, OE 신호가 하이인 구간 동안 계조 전압은 해당 화소에 인가되지 않고 OE 신호가 로우인 구간 동안 게이트 구동 전압과 데이터 전압이 발생된다.

그런데, f와 g를 통해 n-1번째 데이터 전압과 n번째 데이터 전압을 보면, n번째 데이터 전압은 데이터 선의 지연에 의해 n-1번째 데이터 전압의 발생 시점보다 A 시간만큼 지연되어 해당 화소에 인가되고 그에 따라 충전되는 시간(Tn)이 n-1번째 충전 시간(Tn-1)보다 짧아진다.

상기와 같이 게이트 선별로 데이터 전압의 충전 시간이 달라지면, 패널의 특성 즉, 대조비(contrast ratio)가 달라지게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 데이터 신호 지연에 따른 데이터 충전 시간을 보상하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 OE 신호를 이용하고, OE 신호의 폭을 가변시키지 않고서 데이터 충전 시간을 보상하는 것을 목적으로 한다.

도1은 일반적으로 해당 화소에 인가되는 게이트 전압과 데이터 전압의 파형을 도시한 도면이다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 충전 시간을 보상하는 액정표시장치의 블록 구성도이다.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 충전 시간을 보상하는 액정표시장치의 타이밍 제어부에서 출력하는 신호의 파형도이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 데이터 충전 시간을 보상하는 액정표시장치는,

다수의 데이터 선, 다수의 데이터 선에 절연되어 수직 교차된 다수의 게이트 선과, 화소 전극, 공통 전극 및 박막 트랜지스터로 이루어진 화소가 행렬 형태로 배열되어 있는 액정 패널;

외부로부터 수평 및 수직 동기 신호, 데이터 신호, 메인 클럭 신호를 입력받아 상기 수직 및 수평 동기 신호로부터 게이트 클럭 펄스와 상기 게이트 클럭 펄스에 대응하는 제1 규칙에 따라 발생되는 OE 신호를 출력하는 타이밍 제어부;

상기 타이밍 제어부에서 출력하는 타이밍 신호에 따라 구동하여 데이터 신호를 상기 데이터 선에 인가하는 소스(source) 구동부, 및

상기 타이밍 제어부에서 출력하는 타이밍 신호에 따라 구동하여 게이트 구동 신호를 게이트 선에 순차적으로 인가하는 게이트 구동부를 포함하며,

상기 제1 규칙은 상기 데이터 선의 지연을 고려하여 상기 게이트 클럭 펄스의 라이징 에지로부터 점차적으로 지연폭이 큰 OE 신호의 발생을 시키는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 타이밍 제어부는 한 프레임(frame) 내에 최초로 발생되는게이트 구동 신호를 위한 OE 신호에 비해 최종 발생되는 게이트 구동 신호를 위한 OE가 지연되어 발생되도록 한다. 즉, 본 발명의 게이트 드라이버는 한 프레임내에 최초로 발생하는 게이트 구동 신호에 비해 이후의 게이트 구동 신호가 점차적으로 지연되어 게이트 선에 인가되도록 한다.

이하, 상기 구성에 의한 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 충전 시간을 보상하는 액정표시장치의 블록 구성도이다. 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 충전 시간을 보상하는 액정표시장치는, 타이밍 제어부(10), 계조 전압 발생부(20), 게이트 구동전압 발생부(30), 게이트 드라이버(40), 데이터(소스) 드라이버(50) 및, 액정 패널(60)로 이루어진다.

타이밍 제어부(10)는 LCD 모듈 외부의 그래픽 제어부(도시하지 않음)로부터 R, G, B 데이터와 프레임 구별 신호인 수직 동기 신호(Vsync), 라인 구별 신호인 수평 동기 신호(Hsync), 데이터가 들어오는 구역을 표시하기 위해 데이터가 출력되는 구간 동안만 하이 레벨인 신호(DE) 및 메인 클럭 신호(MCLK)를 제공받아 데이터 드라이버(50) 및 게이트 드라이버(40)를 구동하기 위한 디지털 신호를 출력한다.

보다 상세히는, 타이밍 제어부(10)는 그래픽 제어부로부터 넘어오는 디지털 데이터 신호들(R(0:N), G(0:N), B(0:N))을 소스 드라이버로 입력 시작을 명령하는 신호(Hstart), 데이터들이 소스 드라이버(50)에서 아날로그로 변환되고 이 변환된 아날로그 값을 LCD 패널에 인가할 것을 명령하는 신호(LOAD), 소스 드라이버(50)내 데이터 쉬프트(shift)를 하기 위한 클럭 신호(HCLK)를 데이터 드라이버(50)에 출력한다.

또한, 타이밍 제어부(10)는 게이트 라인에 게이트 온 신호가 순차적으로 인가되도록 하기 위해, 게이트 온 신호의 인가 시작을 알리는 Vstart, 게이트 온 신호를 각각의 게이트 라인에 순차적으로 수행하기 위한 CPV, 게이트 드라이버(40)의 출력을 인에이블 시키며, 패널에 인가된 게이트 온 전압이 지연됨으로써 야기되는 다음 라인의 게이트 온 전압과 겹치는 부분을 컷(cut) 하는 OE 신호를 게이트 드라이버(40)에 출력한다.

이때 타이밍 제어부(10)에서 출력하는 OE 신호는 한 프레임을 기준으로 최초 신호에 비해 최종 신호가 지연되어 출력된다. 이러한 OE 신호의 지연은 실험 또는 시뮬레이션에 의해 얻어지는 데이터 선의 지연에 비례하도록 설계된다.

게이트 구동 전압 발생부(30)는 게이트 온 신호를 만들기 위한 전압(Von)과, 게이트 오프 신호를 만들기 위한 전압(Voff) 및 TFT내의 데이터 전압차의 기준이 되는 공통 전압(Vcom)을 게이트 드라이버(40)에 출력한다. 이때, 게이트 드라이버(40)는 쉬프트 레지스터, 레벨 쉬프터, 버퍼 등을 포함하여, 타이밍 제어부(10)로부터 게이트 클럭 신호와 수직 라인 시작 신호를 제공받고, 게이트 구동 전압 발생부로부터 전압(Von, Voff, 및 Vcom)을 제공받아 LCD 패널 상의 각 화소의 전압 값이 화소에 전달되도록 길을 열어준다.

계조 전압 발생부(20)는 그래픽 제어부로부터 제공되는 RGB 데이터의 비트 수에 따라 디지털 코드 값에 적합한 계조 전압을 발생시켜 데이터 드라이버(50)에제공한다. 예를 들어, R 데이터가 6비트(R(0:5))로 인가되면, 26=64계조를 만들어내고 64계조의 R을 표현할 수 있게 된다.

데이터 드라이버(50)는 타이밍 제어부(10)로부터 R, G, B 디지털 데이터(R(0:N), G(0:N), B(0:N))를 제공받아 클럭 신호(HCLK)에 따라 쉬프트시켜 저장했다가 LCD 패널(60)에 내릴 것을 명령하는 로드 신호(LOAD)가 인가되면, 각각의 데이터에 해당되는 계조 전압을 선택하여 LCD 패널(60)에 그 전압을 전달하기 위한 데이터 전압을 출력한다.

LCD 패널(60)은 게이트 드라이버(40)로부터 제공되는 주사 신호인 게이트 전압(G1, G2, ..., Gm)을 전송하는 다수의 게이트 라인과, 게이트 라인과 교차하여 화상 신호인 데이터 전압(D1, D2, ..., Dn)을 전송하는 다수의 소스 라인과, 게이트 라인 및 소스 라인에 의해 둘러싸인 영역에 형성되어 각각의 게이트 라인 및 소스 라인에 연결되어 있는 TFT와, TFT에 연결되어 TFT의 동작에 응답하는 화소 전극을 포함한다.

이하, 도3을 추가로 하여 상기 도2를 구성으로 한 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 충전 시간을 보상하는 액정표시장치를 설명한다.

타이밍 제어기(10)는 도시하지 않은 그래픽 콘트롤러로부터 수평 및 수직 동기 신호, 데이터 신호 등을 입력받아 게이트 구동부(20)와 소스 구동부(30)를 구동시키기 위한 신호를 출력한다.

이때, 타이밍 제어기(10)에서 게이트 구동부(20)로 출력하는 게이트 클럭(CPV)과 게이트 온 인에이블 신호(OE)는 도3과 같은 파형을 나타낸다. 도3은본 발명의 실시예에 따른 데이터 충전 시간을 보상하는 액정표시장치의 타이밍 제어부에서 출력하는 신호의 파형도로서, 한 프레임을 기준으로 나타낸 것이다.

도3에서 a는 게이트 클럭(CPV)이고, b는 n-1번째 발생하는 OE 신호이고, c는 n-1번째 게이트 선에 연결된 화소에 충전되는 데이터 전압(Dn-1)이고, d는 n-1번째 게이트 선에 인가되는 게이트 온 전압(Gn-1)이다. 그리고, e는 n번째 발생하는 OE 신호이고, f는 n번째 게이트 선에 연결된 화소에 충전되는 데이터 전압(Dn)이고, g는 n번째 게이트 선에 인가되는 게이트 온 전압(Gn)이다.

a의 CPV는 일정 주기를 가지고 시간축을 따라 진행하고 있으며, b의 OE 신호는 게이트 클럭(CPV)의 라이징(rising) 에지에 동기하여 라이징 에지가 발생하고 일정 시간 후에 폴링 에지가 발생한다.

d의 게이트 온 전압(Dn-1)은 OEn-1 신호의 폴링 에지에 동기하여 하이 레벨로 토글(toggle)한 후 다음 OEn 신호의 라이징 에지에 동기하여 로우 레벨로 토글한다. 따라서, n-1번째 게이트 선에는 게이트 온 신호(Gn-1)가 인가되어 TFT가 턴 온하고, 그에 따라 데이터 선을 통해 인가되는 데이터 전압(Dn-1)을 화소에 충전시킨다.

이때, 데이터 전압(Dn-1)은 데이터 선의 지연에 크게 영향을 받지 않은 상태라고 가정하면 d와 같이 게이트 온 전압(Gn-1)의 하이 구간에 동기하는 Tn-1' 동안 해당 화소에 충전된다.

그런데, 도1에서 설명한 바와 같이 n-1번째 게이트 선 이후의 게이트 선에 연결된 화소에 충전되는 데이터 전압은 데이터 선의 지연에 의해 게이트 온 전압의하이 레벨 구간과 동기하지 않게 되어 충전 시간이 짧아지게 된다.

그러나, 본 발명은 데이터 선의 지연에 비례하여 e와 같이 A 시간만큼 지연시킨 OE 신호, 예를 들어 n번째 OEn 신호를 발생시킴으로서 상기의 충전 시간이 짧아지는 것을 방지한다.

상세히 설명하면, OE 신호는 게이트 온 전압의 발생 시점을 결정하는 신호로서 데이터 전압과는 무관하다. 그러므로, d와 같이 OEn을 A 시간만큼 지연시키면 게이트 온 전압(Gn)은 A 시간만큼 지연되어 발생하게 되고, 그에 따라 도1의 g와 같이 A 시간만큼 지연된 데이터 전압(Dn)의 하이 레벨 구간과 일치하게 되어 목표로 하는 충전 시간 Tn-1이 되도록 한다. 즉, Tn'이 Tn-1'와 같아지게 한다.

여기서, 타이밍 제어부(10)에서 출력하는 OE 신호는 그 지연 시간이 일정하지 않다. 이는 각 게이트 선을 기준으로 각 게이트 선에 연결된 화소에 인가되는 데이터 전압의 지연 시간이 다르기 때문이며, 본 발명은 이러한 화소의 위치에 따라 달라지는 데이터 전압의 지연을 고려하여 OE의 발생 시점 즉, OE의 지연을 결정한다.

따라서, 본 발명의 타이밍 제어부(100)에서 출력하는 OE는 점차적으로 지연시켜 발생될 수 있으며, 일정 CPV를 기준으로 지연 정도를 달리할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명은 데이터 선의 저항 성분에 의해 지연되는 데이터 전압의 인가 시점에 고려하여 게이트 온 전압의 발생을 지연시킴으로써 데이터 충전 시간을 보상하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 다수의 데이터 선, 다수의 데이터 선에 절연되어 수직 교차된 다수의 게이트 선과, 화소 전극, 공통 전극 및 박막 트랜지스터로 이루어진 화소가 매트릭스 형태로 배열되어 있는 액정 패널;

   외부로부터 인가되는 수평 및 수직 동기 신호, 데이터 전압, 메인 클럭을 인가 받아 상기 액정 패널에 화상이 표시되도록 하는 게이트 클럭, 게이트 온 신호의 인가 시작을 알리는 Vstart, 데이터 선의 저항 성분을 고려한 출력 인에이블를 출력하는 타이밍 신호를 출력하는 타이밍 제어부;

   상기 타이밍 제어부에서 출력하는 타이밍 신호에 따라 구동하여 데이터 신호를 상기 데이터 선에 인가하는 소스 구동부; 및

   상기 타이밍 제어부에서 출력하는 상기 게이트 클럭, 상기 Vstart 및 상기 출력 인에이블 신호에 동기하여 발생하는 게이트 구동 신호를 게이트 선에 순차적으로 인가하는 게이트 구동부를 포함하며,

   게이트 구동 신호가 최초 인가되는 게이트 선에서부터 최종 인가되는 게이트 선으로 갈수록 지연되어 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는 게이트 온 신호의 폭을 조절하는 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 타이밍 제어부는,

   한 프레임을 기준으로 초기 신호보다 최종 신호가 소정치 만큼 지연된 출력 인에이블 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 데이터 충전 시간을 보상하는 액정표시장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 출력 인에이블 신호는,

   한 프레임을 기준으로 점차적으로 지연 시간이 증가되는 것을 특징으로 하는 데이터 충전 시간을 보상하는 액정표시장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 출력 인에이블 신호는,

   한 프레임을 기준으로 일정 상기 게이트 클럭을 한 단위로 하여 점차적으로 지연 시간이 증가되도록 하는 것을 특징으로 하는 데이터 충전 시간을 보상하는 액정표시장치.