KR20110043889A - 액정표시장치와 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 액정표시패널의 온도를 감지하기 위한 온도 센서; 디지털 비디오 데이터를 정극성/부극성 데이터 전압으로 변환하여 데이터 라인들에 공급하고, 상기 온도 센서의 출력에 응답하여 저온에서 상기 데이터 전압들의 극성을 컬럼 인버젼 형태로 반전시키고, 저온 이상의 온도에서 상기 데이터 전압들의 극성을 도트 인버젼 형태로 반전시키는 데이터 구동회로; 및 게이트 라인들에 적어도 일부가 중첩되는 게이트펄스들을 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로를 구비한다.

Description

액정표시장치와 그 구동 방법{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 음극선관을 빠르게 대체하고 있다.
액정표시장치는 액정표시패널, 액정표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛, 액정표시패널의 데이터라인들에 데이터전압을 공급하기 위한 데이터 구동회로, 액정표시패널의 게이트라인들(또는 스캔라인들)에 스캔펄스를 공급하기 위한 게이트 구동회로, 및 그 구동회로들을 제어하는 제어회로, 백라이트 유닛의 광원 구동회로, 액정표시패널의 아날로그 구동전압들과 상기 회로들의 구동에 필요한 전압을 발생하는 전원 회로 등을 구비한다.
액정표시장치는 화소전극에 공급되는 데이터전압과 공통전극에 공급되는 공통전압의 전위차에 따라 투과율을 변화시킴으로써 화상을 표시한다. 액정표시장치는 일반적으로 액정의 열화를 방지하기 위하여 액정에 인가되는 데이터전압의 극성을 주기적으로 반전시키는 인버젼 방식으로 구동되고 있다.
이러한 액정표시장치는 해상도 증가나 화소 어레이 구조에 따라서 데이터 충전 시간이 부족할 수 있다. 또한, 액정표시장치는 저온에서 액정의 응답시간이 늦어서 데이터 충전양이 부족해진다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출된 발명으로써 데이터 충전 불량을 줄이도록 한 액정표시장치와 그 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 액정표시장치는 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 교차되고 액정셀들이 매트릭스 형태로 배치되는 액정표시패널; 상기 액정표시패널의 온도를 감지하기 위한 온도 센서; 디지털 비디오 데이터를 정극성/부극성 데이터 전압으로 변환하여 상기 데이터 라인들에 공급하고, 상기 온도 센서의 출력에 응답하여 저온에서 상기 데이터 전압들의 극성을 컬럼 인버젼 형태로 반전시키고, 저온 이상의 온도에서 상기 데이터 전압들의 극성을 도트 인버젼 형태로 반전시키는 데이터 구동회로; 상기 게이트 라인들에 적어도 일부가 중첩되는 게이트펄스들을 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로; 및 상기 디지털 비디오 데이터를 상기 데이터 구동회로에 공급하고, 상기 데이터 구동회로와 상기 게이트 구동회로를 제어하는 타이밍 콘트롤러를 구비한다.
상기 액정표시장치의 구동 방법은 온도 센서를 이용하여 상기 액정표시패널의 온도를 감지하는 단계; 디지털 비디오 데이터를 정극성/부극성 데이터 전압으로 변환하여 상기 데이터 라인들에 공급하는 단계; 상기 액정표시패널의 온도가 저온일 때 상기 데이터 전압들의 극성을 컬럼 인버젼 형태로 반전시키는 단계; 상기 액정표시패널의 온도가 저온 이상의 온도에서 상기 데이터 전압들의 극성을 도트 인버젼 형태로 반전시키는 단계; 및 상기 게이트 라인들에 적어도 일부가 중첩되는 게이트펄스들을 순차적으로 공급하는 단계를 포함한다.
상기 액정표시패널의 해상도가 m×n(m 및 n 각각은 양의 정수)이면, 상기 데이터 라인들의 개수는 {m × 3(여기서, 3은 RGB)}/2 개이고, 상기 게이트 라인들의 개수는 2n 개이다.
상기 액정표시패널의 해상도가 m×n(m 및 n 각각은 양의 정수)이면, 상기 데이터 라인들의 개수는 m 개이고, 상기 게이트 라인들의 개수는 3n 개이다.
본 발명은 온도 센서를 이용하여 액정표시장치의 온도를 실시간으로 감지하 고, 저온에서 게이트 펄스 중첩 구동과 컬럼 인버젼 구동으로 액정셀들의 데이터 충전양을 충분히 높이고 저온 이상의 온도에서 게이트 펄스 중첩 구동과 도트 인버젼 구동으로 데이터 충전양을 높이고 플리커를 최소화할 수 있다. 따라서, 본 발명은 주변 온도에 따라 액정표시장치의 구동 방식을 적응적으로 가변하여 어떠한 환경에서도 액정표시장치의 표시 품질을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있고 특히, 충전 시간이 부족한 액정표시장치를 저온에서 사용할 때 데이터 충전양을 충분히 높일 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 액정표시장치는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(notebook computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 단말기 등의 휴대 가능한 이동 단말기의 표시소자, 사무용 기기의 표시소자, 컴퓨터 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 액정표시장치는 액정표시패널(10), 액정표시패널(10)의 데이터라인들(D1~Dm)에 접속된 데이터 구동회로(12), 액정표시패널(10)의 게이트라인들(G1~Gn)에 접속된 게이트 구동회로(13), 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)를 제어하기 위한 타이밍 콘트롤러(11), 액정표시패널(10)의 아날로그 구동 전압들을 발생하는 모듈 전원회로(15), 및 온도 센서(16)를 구비한다.
액정표시패널(10)은 액정층을 사이에 두고 대향하는 상부 유리기판과 하부 유리기판을 포함한다. 액정표시패널(10)은 비디오 데이터를 표시하는 화소 어레이를 포함한다. 화소 어레이는 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부마다 형성되는 TFT들, TFT에 접속된 화소전극, 화소전극에 접속된 스토리지 커패시터 등을 포함한다. 화소 어레이의 액정셀들은 TFT를 통해 데이터전압을 충전하는 화소전극(1)과 공통전압(Vcom)이 인가되는 공통전극(2)의 전압차에 의해 구동되어 백라이트 유닛(16)으로부터 입사되는 빛의 투과양을 조정하여 비디오 데이터의 화상을 표시한다.
액정표시패널(10)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 액정표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 공통전극(2)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되고, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 본 발명에서 적용 가능한 액정표시패널(10)의 액정모드는 전술한 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다.
본 발명의 액정표시장치는 투과형 액정표시장치, 반투과형 액정표시장치, 반사형 액정표시장치 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 투과형 액정표장치와 반투과형 액정표시장치에서는 백라이트 유닛이 필요하다. 백라이트 유닛은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다.
데이터 구동회로(12)는 다수의 소스 드라이브 IC들을 포함한다. 소스 드라이브 IC들 각각은 타이밍 콘트롤러(11)로부터의 데이터 타이밍 제어신호(SSP, SSC, SOE)와 극성제어신호(POL)에 응답하여 타이밍 콘트롤러(11)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링하고 래치하여 병렬 데이터 체계의 데이터로 변환한다. 소스 드라이브 IC들 각각은 병렬 데이터 전송 체계로 변환된 디지털 비디오 데이터를 모듈 전원회로(15)로부터의 정극성/부극성 감마기준전압들(VGMAO1~VGMAO10)을 이용하여 아날로그 감마보상전압으로 변환하여 액정셀들에 충전될 정극성/부극성 아날로그 비디오 데이터전압을 발생한다. 그리고 소스 드라이브 IC 각각은 극성제어신호(POL)에 따라 정극성/부극성 아날로그 비디오 데이터전압의 극성을 반전시키면서 그 데이터전압을 데이터라인들(D1~Dm)에 공급한다. 데이터 구동회로(12)의 소스 드라이브 IC들 각각은 COG(Chip On Glass) 공정이나 TAB(Tape Automated Bonding) 공정으로 액정표시패널의 데이터라인들에 접속되며 또한, 소스 PCB(Printed Circuit Board)에 연결될 수 있다.
게이트 구동회로(13)는 다수의 게이트 드라이브 IC를 포함한다. 게이트 구동회로(13)는 타이밍 콘트롤러(11)로부터의 게이트 타이밍 제어신호(GSP, GSC, GOE)에 응답하여 게이트 구동전압을 순차적으로 쉬프트하는 쉬프트 레지스터를 포함하여 게이트라인들에 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 순차적으로 공급한다. 게이트 드라이브 IC들은 GIP(Gate In Panel) 공정으로 화소 어레이와 동시에 액정표시패널의 하부 유리기판 상에 직접 형성되어 게이트 라인들에 연결될 수 있고, 또한 TAB 공정으로 하부 유리기판 상에 부착되어 게이트 라인들에 연결될 수도 있다.
게이트 드라이브 IC들은 도 10과 같이 게이트 라인들에 순차적으로 공급되는 게이트 펄스들(CLK1~CLK8)을 중첩시킨다. 게이트 펄스들(CLK1~CLK8)의 중첩으로 인하여, 액정셀들은 이전 라인의 데이터 전압을 프리차징한 후에 자신의 데이터를 충전한다. 따라서, 본 발명은 게이트 펄스들을 중첩시켜 액정셀들의 데이터 충전양을 높일 수 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스, TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등의 인터페이스 수신회로를 통해 시스템 보드(14)로부터 RGB 디지털 비디오 데이터, 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍 신호를 입력받는다. 타이밍 콘트롤러(11)는 RGB 디지털 비디오 데이터를 mini LVDS 인터페이스 방식으로 데이터 구동회로(12)의 소스 드라이브 IC들에 전송한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 타이밍 신호(Vsync, Hsync, DE, CLK)를 이용하여 소스 드라이브 IC들의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(SSP, SSC, SOE) 및 극성제어신호(POL)와, 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GSP, GSC, GOE)를 발생한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 60Hz의 프레임 주파수로 입력되는 디지털 비디오 데이터가 60×i(i는 양의 정수) Hz의 프레임 주파수로 액정표시패널(10)의 화소 어레이에서 재생될 수 있도록 게이트 타이밍 제어신호와 데이터 타이밍 제어신호의 주파수를 60×i Hz의 프레임 주파수 기준으로 체배할 수 있다.
데이터 타이밍 제어신호는 소스 스타트 펄스(Source, Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동회로(12)의 데이터 샘플링 시작 시점을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터 구동회로(12) 내에서 데이터의 샘플링 동작을 제어하는 클럭신호이다. 타이밍 콘트롤러(11)와 데이터 구동회로(12) 사이의 신호 전송체계가 mini LVDS 인터페이스라면 소스 샘프링 클럭(SSC)과 소스 스타트 펄스(SSP)는 생략될 수 있다. 극성제어신호(POL)는 데이터 구동회로(12)로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 N(N은 양의 정수) 수평기간의 주기로 반전시킨다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 데이터 구동회로의 출력 타이밍을 제어한다. 소스 드라이브 IC들 각각은 데이터라인들(D1~Dm)에 공급되는 데이터전압의 극성이 바뀔 때 소스 출력 인에이블신호(SOE)의 펄스에 응답하여 차지쉐어전압(Charge share voltage)이나 공통전압(Vcom)을 데이터라인들(D1~Dm)에 공급하고, 소스 출력 인에 이블신호(SOE)의 로우논리기간 동안 데이터전압을 데이터라인들에 공급한다. 차지쉐어전압은 서로 상반된 극성의 데이터전압들이 공급되는 이웃한 데이터라인들의 평균전압이이다.
게이트 타이밍 제어신호(GSP, GSC, SOE)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 첫 번째 게이트 펄스의 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 구동회로(13)의 출력 타이밍을 제어한다.
시스템 보드(14)는 방송 수신회로나 외부 비디오 소스로부터 입력된 RGB 비디오 데이터와 함께, 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍 신호를 LVDS 인터페이스 또는 TMDS 인터페이스 송신회로를 통해 타이밍 콘트롤러(11)에 전송한다. 시스템 보드(14)에는 방송 수신회로나 외부 비디오 소스로부터 입력된 RGB 비디오 데이터의 해상도를 액정표시패널의 해상도에 맞게 보간하고 신호 보간 처리하는 스케일러 등의 그래픽 처리회로와, 모듈 전원회로(15)에 입력될 전압(Vin)을 생성하는 전원회로를 포함한다.
모듈 전원회로(15)는 시스템 보드(14)으로부터 전원 전압(Vin)이 입력되면, 액정표시패널(10)의 아날로그 구동 전압들을 발생한다. 모듈 전원회로(15)로부터 출력되는 액정표시패널(10)의 아날로그 구동 전압들은 15V~20V 사이의 고전위 전원 전압(Vdd), 3.3V의 로직 전원전압(Vcc), 15V 이상의 게이트 하이전압(VGH), -3V 이하의 게이트 로우전압(VGL), 7V~8V 사이의 공통전압(Vcom), 정극성/부극성 감마기준전압들(VGMA1∼VGMA10) 등을 포함한다. 고전위 전원전압(Vdd)은 액정표시패널(10)의 액정셀들에 충전될 최대 데이터 전압이다. 로직 전원전압(Vcc)은 타이밍 콘트롤러(11), 데이터 구동회로(12)의 소스 드라이브 IC들, 게이트 구동회로(13)의 게이트 드라이브 IC들, 및 온도 센서(16)의 구동 전압이다. 게이트 하이전압(VGH)은 화소 어레이에 형성된 TFT들의 문턱전압 이상으로 설정된 게이트 펄스의 하이논리전압이고, 게이트 로우전압(VGL)은 화소 어레이에 형성된 TFT들의 문턱전압 미만의 전압으로 설정된 게이트 펄스의 로우논리전압이다. 게이트 하이전압(VGH)과 게이트 로우전압(VGL)은 게이트 구동회로(13)의 게이트 드라이브 IC들에 입력된다. 공통전압(Vcom)은 액정셀들(Clc)의 공통전극(2)에 입력된다. 정극성/부극성 감마기준전압들(VGMA1∼VGMA10)은 고전위 전원전압(Vdd)의 분압으로 생성되어 데이터 구동회로(12)의 소스 드라이브 IC들에 입력된다.
온도 센서(16)는 도 1과 같이 데이터 구동회로(12)의 소스 드라이브 IC들에 접속되거나 도 2와 같이 소스 드라이브 IC들 중 적어도 어느 하나 이상에 내장될 수 있다. 소스 드라이브 IC들은 온도 센서(16)의 출력에 응답하여 저온에서 도 11과 같이 컬럼 인버젼 형태로 반전되는 데이터전압들을 출력하여 액정셀들의 데이터 충전양을 더 높인다. 그리고 소스 드라이브 IC들은 온도 센서(16)의 출력에 응답 하여 저온 이상의 온도에서 도 12와 같은 도트 인버젼 형태로 반전되는 데이터전압들을 출력하여 플리커를 줄일 수 있다. 온도 센서(16)가 도 1 및 도 2와 같이 소스 드라이브 IC에 접속되거나 그 IC에 내장되는 경우에, 소스 드라이브 IC들은 액정표시패널의 온도에 따라 다른 형태의 인버젼 패턴으로 데이터라인들(D1~Dm)을 구동하기 위하여 타이밍 콘트롤러(11)로부터 입력되는 극성제어신호(POL)의 반전 주기를 선택적으로 변환할 수 있다. 저온은 -20℃ 이하의 온도이고, 저온 이상의 온도는 -20℃ 보다 높은 온도이다.
온도 센서(16)는 도 3과 같이 타이밍 콘트롤러(11)에 접속될 수 있다. 이 경우에, 타이밍 콘트롤러(11)는 온도 센서(16)의 출력에 응답하여 저온에서 소스 드라이브 IC들의 출력이 도 11과 같이 컬럼 인버젼 형태로 반전될 수 있도록 극성제어신호(POL)를 1 프레임기간 주기로 반전시키는 반면, 저온 이상의 온도에서 소스 드라이브 IC들의 출력이 도 12와 같은 도트 인버젼 형태로 반전될 수 있도록 2 ~ 8 수평 기간 단위로 반전시킨다.
도 4 내지 도 6은 화소 어레이의 다양한 예들을 보여 주는 등가 회로들이다.
도 4의 화소 어레이에서, 적색 서브픽셀(R), 녹색 서브픽셀(G) 및 청색 서브픽셀(B) 각각은 컬럼 방향을 따라 배치된다. TFT 각각은 게이트라인(G1~G4)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 데이터라인(D1~D6)으로부터의 데이터전압을 데이터라인(D1~D6)의 좌측(또는 우측)에 배치된 액정셀의 화소전극에 공급한다. 도 4에 도시된 화소 어레이에서 1 픽셀은 컬럼 방향과 직교하는 로우 방향(또는 라인 방향)을 따라 이웃하는 적색 서브픽셀(R), 녹색 서브픽셀(G) 및 청색 서브픽셀(B)을 포 함한다. 도 4에 도시된 화소 어레이의 해상도가 m × n 일 때, m × 3(여기서, 3은 RGB) 개의 데이터라인들과 n 개의 게이트라인들이 필요하다. 이 화소 어레이의 게이트라인들 각각에는 데이터전압과 동기되는 1 수평기간의 게이트펄스가 순차적으로 공급된다.
도 5에 도시된 화소 어레이는 도 4에 도시된 화소 어레이에 비하여 동일 해상도에서 필요한 데이터라인들의 개수를 1/2로 줄일 수 있고, 필요한 소스 드라이브 IC들의 개수도 1/2로 줄일 수 있다. 이 화소 어레이에서 적색 서브픽셀(R), 녹색 서브픽셀(G) 및 청색 서브픽셀(B) 각각은 컬럼 방향을 따라 배치된다. 도 5에 도시된 화소 어레이에서 1 픽셀은 컬럼 방향과 직교하는 라인방향을 따라 이웃하는 적색 서브픽셀(R), 녹색 서브픽셀(G) 및 청색 서브픽셀(B)을 포함한다. 도 5에 도시된 화소 어레이에서 좌우로 이웃하는 액정셀들은 동일한 데이터라인을 공유하여 그 데이터라인을 통해 시분할 방식으로 공급되는 데이터전압을 연속으로 충전한다. 데이터라인(D1~D4)의 좌측에 배치된 액정셀과 TFT를 각각 제1 액정셀과 제1 TFT(T1)로 정의하고, 데이터라인(D1~D4)의 우측에 배치된 액정셀과 TFT를 각각 제2 액정셀과 제2 TFT(T2)로 정의하여 TFT들의 접속관계를 설명하면 다음과 같다. 제1 TFT(T1)는 기수 게이트라인(G1, G3, G5, G7)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 데이터라인(D1~D4)으로부터의 데이터전압을 제1 액정셀의 화소전극에 공급한다. 제1 TFT(T1)의 게이트전극은 기수 게이트라인(G1, G3, G5, G7)에 접속되고, 드레인전극은 데이터라인(D1~D4)에 접속된다. 제1 TFT(T1)의 소스전극은 제1 액정셀의 화소전극에 접속된다. 제2 TFT(T2)는 우수 게이트라인(G2, G4, G6, G8)로부터의 게 이트펄스에 응답하여 데이터라인(D1~D4)으로부터의 데이터전압을 제2 액정셀의 화소전극에 공급한다. 제2 TFT(T2)의 게이트전극은 우수 게이트라인(G2, G4, G6, G8)에 접속되고, 드레인전극은 데이터라인(D1~D4)에 접속된다. 제2 TFT(T2)의 소스전극은 제2 액정셀의 화소전극에 접속된다. 도 6에 도시된 화소 어레이의 해상도가 m×n 일 때, {m × 3(여기서, 3은 RGB)}/2 개의 데이터라인들과 2n 개의 게이트라인들이 필요하다. 이 화소 어레이(PA)의 게이트라인들 각각에는 데이터전압과 동기되는 1/2 수평기간의 게이트펄스가 순차적으로 공급된다.
도 6에 도시된 화소 어레이는 도 4에 도시된 화소 어레이에 비하여 동일 해상도에서 필요한 데이터라인들의 개수를 1/3로 줄일 수 있고, 필요한 소스 드라이브 IC들의 개수도 1/3로 줄일 수 있다. 이 화소 어레이에서 적색 서브픽셀(R), 녹색 서브픽셀(G) 및 청색 서브픽셀(B) 각각은 라인 방향을 따라 배치된다. 도 6에 도시된 화소 어레이에서 1 픽셀은 컬럼 방향을 따라 이웃하는 적색 서브픽셀(R), 녹색 서브픽셀(G) 및 청색 서브픽셀(G)을 포함한다. TFT 각각은 게이트라인(G1~G6)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 데이터라인(D1~D6)으로부터의 데이터전압을 데이터라인(D1~D6)의 좌측(또는 우측)에 배치된 액정셀의 화소전극에 공급한다. 도 6에 도시된 화소 어레이(PA)의 해상도가 m×n 일 때, m 개의 데이터라인들과 3n 개의 게이트라인들이 필요하다. 이 화소 어레이(PA)의 게이트라인들 각각에는 데이터전압과 동기되는 1/3 수평기간의 게이트펄스가 순차적으로 공급된다.
도 7 및 도 8은 도 1 내지 도 3에 도시된 액정표시장치의 구체적인 회로 접속 형태의 예들을 보여 주는 도면들이다.
도 7을 참조하면, 소스 드라이브 IC들(12a)은 액정표시패널의 하부 유리기판 상에 COG 또는 TAB으로 연결될 수 있다. 게이트 드라이브 IC들(13a)은 액정표시패널의 하부 유리기판 상에 GIP로 직접 형성되거나 COG 또는 TAB으로 연결될 수 있다. 타이밍 콘트롤러(11)와 모듈 전원회로(15)는 콘트롤 PCB(73) 상에 실장되고 그 콘트롤 PCB(73)는 연성회로기판(71)과 커넥터를 통해 액정표시패널의 하부 유리기판에 연결될 수 있다. 시스템 보드(14)는 연성회로기판(72)과 커넥터를 통해 콘트롤 PCB(73)에 연결될 수 있다. 연성회로기판들(71, 72)은 FFC(Flexible Flat Cable), FPCB(Flexible Printed Circuit Board), 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
온도 센서(16)는 액정표시패널의 하부 유리기판, 연성 회로기판(71, 72), 콘트롤 PCB(73), 및 시스템 보드(14) 중 어느 하나에 형성되어 타이밍 콘트롤러(11) 혹은 소스 드라이브 IC들(12a)에 연결될 수 있다. 또한, 온도 센서(16)는 소스 드라이브 IC들(12a)에 내장될 수 있다.
도 8을 참조하면, 통합 원 칩(80)은 액정표시패널의 하부 유리기판에 COG로 연결될 수 있다. 통합 원 칩(80)는 타이밍 콘트롤러(11), 데이터 구동회로(12) 및 게이트 구동회로(13)를 내장한다.
통합 원 칩(80)은 연성 회로기판(81)과 커넥터를 통해 시스템 보드(14)에 연결될 수 있다. 연성 회로기판(81) 상에는 RLC 소자를 포함한 바이어스 소자들(Biasing components)이 실장될 수 있다.
온도 센서(16)는 액정표시패널의 하부 유리기판, 연성 회로기판(81), 및 시스템 보드(14) 중 어느 하나에 형성되어 타이밍 콘트롤러(11) 혹은 소스 드라이브 IC들(12a)에 연결될 수 있다. 또한, 온도 센서(16)는 통합 원 칩(80)에 내장될 수 있다.
도 9는 도 1 내지 도 3에 도시된 온도 센서(16)를 상세히 보여 주는 회로도이다.
도 9를 참조하면, 온도 센서(16)는 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 접속된 써미스터(thermistor, Rth), 제2 노드(N2)와 기저 전압원(GND) 사이에 접속된 제1 저항(R1), 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 접속된 가변 저항(Rc), 제3 노드(N3)와 기저 전압원(GND) 사이에 접속된 제2 저항(R2), 제3 및 제4 저항들(R3, R4)을 경유하여 자신의 반전 및 비반전 입력단자들이 접속된 연산 증폭기(Operational Amplifier, Op. Amp), 제1 노드(N1)와 연산 증폭기의 출력단자 사이에 접속된 제5 저항(R5), 및 제4 노드(N4)를 경유하여 제3 저항(R3)에 접속되고 연산 증폭기의 출력단자에 접속된 제6 저항(R5)을 구비한다. 제1 노드(N1)와 연산 증폭기의 전원 입력 단자에는 전원 전압(V2)이 입력된다. 연산 증폭기의 출력단자는 온도 센서(16)의 출력 단자에 접속된다.
써미스터(Rth)는 온도에 따라 저항값이 변하는 소자이다. 제1 저항(R1)은 써미스터(Rth)와 함께 분압 회로를 형성하여 제2 노드(N2)의 전압을 설정한다. 온도 센서(16)의 온도에 따라 써미스터(Rth)의 저항값이 변하므로 제2 노드(N2)의 전압이 변하고, 그 전압은 제3 저항(R3)을 경유하여 연산 증폭기의 비반전 입력단자(+)에 입력된다.
가변 저항(Rc)과 제2 저항(R2)은 제3 노드(N3)의 전압을 설정하고, 그 전압 은 기준 전압으로써 연산 증폭기의 반전 입력단자(-)에 입력된다. 연산 증폭기는 기준 전압과 써미스터에 의해 온도에 따라 가변되는 전압을 비교하여 저온에서 하이 논리(또는 로우 논리)의 출력을 발생하는 반면, 저온 이상의 온도에서 로우 논리(또는 하이 논리)의 출력을 발생한다.
도 10은 게이트 펄스들의 중첩 예를 보여 주는 파형도이다.
도 10을 참조하면, 게이트 구동회로(13)는 게이트 라인들에 서로 중첩되는 게이트 펄스들(CLK1~CLK8)을 순차적으로 공급한다. 도 10에서, DE는 데이터 인에이블 신호, VST1~VST4는 게이트 스타트 펄스이다.
N 번째 게이트라인에 인가되는 N 번째 게이트 펄스에 이어서 N+1 번째 게이트라인에 인가되는 N+1 번째 게이트 펄스는 N 번째 게이트 펄스와 대략 1 수평 기간 이상 중첩된다. 도 10의 예는 게이트 펄스의 펄스폭이 대략 4 수평기간으로 설정되고, N 번째 게이트 펄스와 N+1 번째 게이트 펄스가 대략 3 수평기간만큼 중첩된 예이지만 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 4 내지 도 6의 화소 어레이와 도트 인버젼의 극성 반전 주기에 따라 게이트 펄스들의 중첩폭은 2 내지 4 수평기간 내에서 조정될 수 있다.
액정셀들은 게이트 펄스들의 중첩에 의해 N 번째 라인의 데이터 전압을 충전한 후에 N+1 번째 데이터 전압을 충전하여 프리 차징 효과를 얻을 수 있어 데이터 충전양을 높일 수 있다. 이러한 게이트 펄스의 중첩 구동은 도 4 내지 도 6의 화소 어레이들 중에서 상대적으로 데이터 충전 타임이 부족한 도 5 및 도 6의 화소 어레이의 액정셀들의 충전 타임을 높이기에 적합하다. 물론, 게이트 펄스의 중첩 구동은 도 4의 화소 어레이의 액정셀들에 적용되어 데이터 충전양을 더 높일 수 있다.
도 11은 컬럼 인버젼시에 데이터 전압 극성 예를 보여 주는 도면이다. 도 12는 도트 인버젼시에 데이터 전압 극성 예를 보여 주는 도면이다.
데이터 구동회로(12)는 온도 센서(16)의 출력에 응답하여 저온에서 도 11과 같은 컬럼 인버젼 형태로 데이터전압들의 극성을 반전시킨다. 컬럼 인버젼에서, 특정 컬럼 라인을 따라 수직으로 배열되는 액정셀들의 데이터 전압들은 1 프레임 기간 동안 그 극성이 유지되고 1 프레임 기간 단위로 그 극성이 반전된다. 그리고 컬럼 인버젼에서 이웃한 컬럼 라인들의 액정셀들에 충전되는 데이터 전압들의 극성은 상반된다. 컬럼 인버젼에서 데이터라인들에 연속으로 동일한 극성의 데이터 전압이 인가되고 게이트 펄스를 중첩하면 액정셀들은 동일 극성의 데이터 전압을 연속 충전하므로 프리차징 효과를 높일 수 있다. 저온에서 액정셀들의 데이터 충전양이 급격히 작아지므로 플리커보다는 데이터 충전양을 높이는 것이 표시 품질 개선에 더 유리한다. 따라서, 본 발명은 저온에서 컬럼 인버젼과 게이트 중첩을 함께 적용하여 액정셀들의 데이터 충전양을 극대화한다.
데이터 구동회로(12)는 온도 센서(16)의 출력에 응답하여 저온 이상의 온도에서 도 12와 같은 도트 인버젼 형태로 데이터전압들의 극성을 반전시킨다. 도 12의 예는 수직 3 도트 및 수평 1 도트 인버젼의 예를 도시하였지만 본 발명의 도트 인버젼은 이에 한정되는 것이 아니라 도트 인버젼의 극성 반전 주기를 화소 어레이에 따라 다양하게 변형할 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 도트 인버젼에서, 적 어도 일부 액정셀들에 인가되는 데이터 수평(라인 방향) 및 수직(컬럼 방향)으로 이웃하는 액정셀들은 서로 상반된 극성의 데이터전압들을 충전한다. 그리고 도트 인버젼에서 액정셀들에 충전되는 데이터 전압들의 극성은 1 프레임기간 주기로 반전된다. 저온 이상의 온도에서 액정셀들의 데이터 충전양은 충분히 높다. 따라서, 저온 이상의 온도에서는 플리커가 작은 도트 인버젼으로 액정셀들을 구동하는 것이 바람직하다.
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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 회로 구성과 백라이트 유닛을 보여 주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 회로 구성과 백라이트 유닛을 보여 주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치의 회로 구성과 백라이트 유닛을 보여 주는 블록도이다.
도 4 내지 도 6은 도 1 내지 도 3에 도시된 화소 어레이의 다양한 예들을 보여 주는 등가 회로도들이다.
도 7 및 도 8은 도 1 내지 도 3에 도시된 액정표시장치의 구체적인 회로 접속 형태의 예들을 보여 주는 도면들이다.
도 9는 도 1 내지 도 3에 도시된 온도 센서를 상세히 보여 주는 회로도이다.
도 10은 게이트 펄스들의 중첩 예를 보여 주는 파형도이다.
도 11은 컬럼 인버젼시에 데이터 전압 극성 예를 보여 주는 도면이다.
도 12는 도트 인버젼시에 데이터 전압 극성 예를 보여 주는 도면이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 액정표시패널 11 : 타이밍 콘트롤러
12 : 데이터 구동회로 13 : 게이트 구동회로
15 : 모듈 전원회로 16 : 온도 센서

Claims (9)

  1. 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 교차되고 액정셀들이 매트릭스 형태로 배치되는 액정표시패널;
    상기 액정표시패널의 온도를 감지하기 위한 온도 센서;
    디지털 비디오 데이터를 정극성/부극성 데이터 전압으로 변환하여 상기 데이터 라인들에 공급하고, 상기 온도 센서의 출력에 응답하여 저온에서 상기 데이터 전압들의 극성을 컬럼 인버젼 형태로 반전시키고, 저온 이상의 온도에서 상기 데이터 전압들의 극성을 도트 인버젼 형태로 반전시키는 데이터 구동회로;
    상기 게이트 라인들에 적어도 일부가 중첩되는 게이트펄스들을 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로; 및
    상기 디지털 비디오 데이터를 상기 데이터 구동회로에 공급하고, 상기 데이터 구동회로와 상기 게이트 구동회로를 제어하는 타이밍 콘트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 센서는 상기 데이터 구동회로에 내장되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 센서는 상기 데이터 구동회로에 접속되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 센서는 상기 타이밍 콘트롤러에 접속되고,
    상기 타이밍 콘트롤러는 상기 온도 센서의 출력에 응답하여 상기 데이터 전압들의 극성 반전을 제어하기 위한 극성제어신호의 논리 반전 주기를 변경하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정표시패널의 해상도가 m×n(m 및 n 각각은 양의 정수)이면, 상기 데이터 라인들의 개수는 {m × 3(여기서, 3은 RGB)}/2 개이고, 상기 게이트 라인들의 개수는 2n 개인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정표시패널의 해상도가 m×n(m 및 n 각각은 양의 정수)이면, 상기 데이터 라인들의 개수는 m 개이고, 상기 게이트 라인들의 개수는 3n 개인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 교차되고 액정셀들이 매트릭 스 형태로 배치되는 액정표시패널을 포함한 액정표시장치의 구동 방법에 있어서,
    온도 센서를 이용하여 상기 액정표시패널의 온도를 감지하는 단계;
    디지털 비디오 데이터를 정극성/부극성 데이터 전압으로 변환하여 상기 데이터 라인들에 공급하는 단계;
    상기 액정표시패널의 온도가 저온일 때 상기 데이터 전압들의 극성을 컬럼 인버젼 형태로 반전시키는 단계;
    상기 액정표시패널의 온도가 저온 이상의 온도에서 상기 데이터 전압들의 극성을 도트 인버젼 형태로 반전시키는 단계; 및
    상기 게이트 라인들에 적어도 일부가 중첩되는 게이트펄스들을 순차적으로 공급하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 구동 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 액정표시패널의 해상도가 m×n(m 및 n 각각은 양의 정수)이면, 상기 데이터 라인들의 개수는 {m × 3(여기서, 3은 RGB)}/2 개이고, 상기 게이트 라인들의 개수는 2n 개인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 액정표시패널의 해상도가 m×n(m 및 n 각각은 양의 정수)이면, 상기 데이터 라인들의 개수는 m 개이고, 상기 게이트 라인들의 개수는 3n 개인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
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