KR20130108054A - 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 장치 - Google Patents

액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 장치 Download PDF

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Abstract

액정 표시 장치는 백라이트부의 휘도를 검출하는 검출부와, 화소에 의해 공유되는 대향 전극의 전압을, 검출부의 검출 결과에 기초하여 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS, METHOD OF DRIVING LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS, AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 개시물은 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치에서, 액정에 동일한 극성을 갖는 직류 전압을 계속해서 인가함으로써 야기되는 액정의 비저항(specific resistance)(물질의 저항값) 등의 열화를 방지하기 위해서, 화소의 공통 전극(대향 전극)과 화소 전극 사이에 인가되는 전압의 극성이 소정 주기로 반전, 즉, 소위, 교류 구동(AC drive)이 수행된다.
교류 구동에서, 소정 주기가 프레임 주기로 설정된 프레임 반전 구동이 수행되는 경우에, 화소 전극의 전압이 대향 전극의 전압보다 큰 프레임과 화소 전극의 전압이 대향 전극의 전압보다 작은 프레임에서 광의 투과율이 상이하다. 그 결과, 액정 패널(액정 표시 장치)의 표시 휘도(display intensity)가 프레임에 따라 변동되어서, 스크린 플리커(screen flickering)와 같은 화질의 저하를 야기시킨다.
교류 구동은 대향 전극(공통 전극)에 인가되는 공통 전압 Vcom에 기초하여 극성이 반전되는 구형파(square-wave)의 전압을 화소 전극에 인가함으로써 수행된다. 이 공통 전압 Vcom은 액정 패널(액정 표시 장치)의 제조 공정에서, 예를 들어 교류 구동에 의해 야기되는 플리커를 최소화하도록 최적의 전압값(최적값)으로 조정된다.
그러나, 액정 패널의 제조 공정에서, 즉, 액정 패널의 출하 전에 공통 전압 Vcom이 플리커를 최소화하도록 최적값으로 조정되는 경우에도, 액정 패널의 출하 후에 주위 환경의 변화 등으로 인해, 공통 전압 Vcom이 최적값으로부터 어긋날 수도 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 종래 기술에서는, 주위 온도 및/또는 외광의 세기를 센서를 이용해서 검출하고, 검출 결과에 기초하여 공통 전압 Vcom의 전압값을 조정하는 구성이 개시되어 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 공보 제2005-292493호).
백라이트부의 휘도가 필요에 따라 변경될 수도 있다. 백라이트부의 휘도가 변경됨으로써, 휘도에 기초하여 플리커를 최소화하도록 공통 전압 Vcom의 전압값이 변경된다. 그러나，센서를 이용해서 주위 온도 및/또는 외광의 세기를 검출하는 일본 특허 공개 공보 제2005-292493호에 개시된 구성에서는, 백라이트부의 휘도의 변경을 처리하는 것이 곤란하다.
변경된 백라이트부의 휘도가, 공통 전압 Vcom이 플리커를 최소화하도록 조정될 때 측정된 백라이트부의 휘도와 상이한 경우에, 공통 전압 Vcom의 전압값은 최적값으로부터 어긋난다. 그 결과, 액정 캐패시터의 화소 전극과 대향 전극 사이에, 영상 신호의 레벨에 대응하는 최적의 전압을 인가하는 것이 곤란해서, 플리커, 스크린 번인(screen burn-in) 및 다른 비균일한 표시에 대한 마진(margin)이 거의 없다.
따라서, 변경된 백라이트부의 휘도에 기초하여, 영상 신호의 레벨에 대응하는 최적의 전압이 액정 캐패시터의 화소 전극과 대향 전극 사이에 인가되는 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예는 백라이트부의 휘도를 검출하는 검출부와, 화소에 의해 공유되는 대향 전극의 전압을 검출부의 검출 결과에 기초하여 제어하는 제어부를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다. 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 다양한 전자 장치에 표시부로서 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예는 백라이트부의 휘도를 검출하는 단계와, 화소에 의해 공유되는 대향 전극의 전압을 백라이트부의 휘도의 검출 결과에 기초하여 제어하는 액정 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 대향 전극의 전압이 백라이트부의 휘도에 기초하여 제어되기 때문에, 변경된 백라이트부의 휘도에 기초하여, 영상 신호의 레벨에 대응하는 최적의 전압이 화소 전극과 대향 전극 사이에 인가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치의 시스템 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 화소의 기본적인 회로 구성을 도시하는 회로도.
도 3a 및 도 3b는 액정 패널의 화소(부화소)의 색 배열을 도시하는 도면.
도 4a 및 도 4b는 백라이트부의 휘도에 기초하여 공통 전압 Vcom의 전압값이 최적값으로부터 어긋나는 메커니즘을 설명하는 도면.
도 5는 Vsig>Vpix인 경우에도, 화소 전위 Vpix가 일시적으로 낮은 전압으로 리크(leak)하는 상태를 도시하는 도면.
도 6은 제어부의 제어 하에 수행되는 공통 전압 Vcom의 전압값을 제어하는 절차를 나타내는 흐름도.
이하, 본 발명의 실시 형태(이하, "실시예"로 지칭됨)를 도면을 참조하여 설명할 것이다. 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니며, 실시예에서 설명된 다양한 수치는 단지 일례일 뿐이다. 설명은 이하의 순서로 행해질 것이다.
1. 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 장치에 관한 전반적인 설명
2. 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치
2-1. 시스템 구성
2-2. 공통 전압 Vcom이 최적값으로부터 어긋나는 메커니즘
2-3. 실시예의 특징
2-4. 변형예
3. 변형예
4. 본 발명의 실시예에 따른 구성
<1. 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 장치에 관한 전반적인 설명>
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 모노크롬 액정 표시 장치 또는 컬러 액정 표시 장치일 수도 있다. 컬러 액정 표시 장치에서, 컬러 화상을 형성하는 단위인 1개의 화소(단위 화소)는 복수의 부화소(서브 픽셀)를 포함한다.
보다 구체적으로는，컬러 액정 표시 장치에서, 1개의 화소는 예를 들어 제1 원색(예를 들어, 적색)을 표시하는 제1 부화소, 제2 원색(예를 들어, 녹색)을 표시하는 제2 부화소 및 제3 원색(예를 들어, 청색)을 표시하는 제3 부화소의 3개의 부화소를 포함한다. 또한, 휘도를 향상시키기 위해서, 1개의 화소는 제1 부화소, 제2 부화소 및 제3 부화소에 더하여 제4 색(예를 들어, 백색)을 표시하는 제4 부화소를 포함하는 4개의 부화소를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소를 배치하여 형성되는 액정 패널에 후면측으로부터 광을 조사하는 조사부로서 백라이트부를 포함한다. 백라이트부의 구성은 특별히 한정되지 않고, 백라이트부는 발광 다이오드(LED) 또는 형광관과 같은 광원, 프리즘 시트, 확산 시트 및 도광판을 포함하는 공지된 부재를 이용해서 구성될 수 있다.
백라이트부의 휘도는 필요에 따라 동적으로 변경될 수도 있다. 예를 들어, 휘도의 향상을 도모하기 위해서, 제4 색(예를 들어, 백색)을 포함하는 4개의 부화소 구성을 갖는 액정 표시 장치에서, 제4 색을 포함하지 않는 3개의 부화소 구성의 휘도와 동일한 휘도만이 필요한 경우에, 향상된 휘도의 양만큼 백라이트부의 휘도가 감소될 수 있다. 백라이트부의 휘도를 감소시킴으로써 소비 전력이 저감될 수 있다. 따라서, 제4 색을 포함하는 4개의 부화소 구성을 갖는 액정 표시 장치에서, 소비 전력을 저감하기 위해서, 예를 들어 백라이트부의 휘도가 감소되도록 변경하는 방법이 채용될 수도 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 백라이트부의 휘도를 검출하는 검출부와, 검출부의 검출 결과에 기초하여 화소에 의해 공유되는 대향 전극의 전압을 제어하는 제어부를 포함한다. 대향 전극의 전압을 백라이트부의 휘도의 검출 결과에 기초하여 제어함으로써, 상술된 변경된 백라이트부의 휘도에 기초하여, 영상 신호의 레벨에 대응하는 최적의 전압이 화소 전극과 대향 전극 사이에 인가될 수 있다.
상술된 바람직한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 장치에서, 백색을 포함하는 4개의 부화소 구성이 채용되는 경우에, 백라이트부의 휘도는 화소 전극에 인가되는 영상 신호의 레벨에 따라서 변경될 수 있다. 이때, 백라이트부의 휘도를 검출하는 검출부는 영상 신호의 레벨로부터 백라이트부의 휘도를 검출할 수 있다.
상술된 바람직한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 장치에서, 화소 전극과 대향 전극 사이의 전압을 제어하는 제어부는 백라이트부의 휘도를 검출하는 검출부의 검출 결과에 기초하여 대향 전극에 인가되는 공통 전압을 제어한다.
변경된 백라이트부의 휘도가 최대값과 최소값을 갖는 경우에 화소 트랜지스터의 누설 전류값 간의 차이를 ΔIphoto[A]로 나타내고, 1 프레임 기간을 Tf[초]로 나타내고, 화소 용량을 Cpic[F]로 나타내고, 공통 전압의 직류값과 플리커율(flicker rate) 사이의 최대 기울기를 S[%/V]로 나타내고, 플리커를 최소화하도록 조정되는 공통 전압의 플리커율을 F[%]로 나타내고, 표준 플리커율을 L[%]로 나타내는 경우에, ΔIphoto×Tf/Cpic×S+F>L이 충족된다.
대신에, 상술된 바람직한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 장치에서, 화소 전극과 대향 전극 사이의 전압을 제어하는 제어부는 백라이트부의 휘도를 검출하는 검출부의 검출 결과에 기초하여, 영상 신호의 신호 레벨을 제어할 수 있다.
<2. 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치>
다음에, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치인 액티브 매트릭스 액정 표시 장치가 설명될 것이다.
[2-1. 시스템 구성]
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치의 시스템 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 본 실시예에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치는 컬러 액정 표시 장치이다. 그러나，본 발명은 컬러 액정 표시 장치 외에도 모노크롬 액정 표시 장치에 적용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(1)는 화소(10)를 2차원 매트릭스로 배치하여 얻어진 화소 어레이(화소부)(20)와, 신호선 구동부(30) 및 주사선 구동부(40)와 같은 주변 구동 회로를 포함한다. 본 실시예에서, 신호선 구동부(30) 및 주사선 구동부(40)는 화소 어레이(20)와 기판 상에 장착된다. 신호선 구동부(30) 및 주사선 구동부(40)는 액정 패널(50)의 외부에 제공될 수도 있다.
종래 기술에서 공지된 바와 같이, 액정 패널(50)은 2매의 기판(도시되지 않음; 적어도 하나가 투명함)이 미리 결정된 간격을 두고 서로 대향하여 배치되고, 2매의 기판 사이에 액정이 밀봉된 구조를 갖는다. 하나의 기판에는 화소마다 화소 전극이 제공되고, 다른 기판에는 화소에 의해 공유되는 대향 전극(공통 전극)이 제공된다.
ｎ행 m열의 화소 어레이(20)에서, 열 방향을 따라 신호선(211 내지 21m)(이하, 일부 경우에는 간단히 "신호선(21)"으로 지칭됨)이 화소열마다 배열된다. 또한，행 방향을 따라 주사선(221 내지 22n)(이하, 일부 경우에는 간단히 "주사선(22)"으로 지칭됨)이 화소행마다 배열된다.
본 발명의 상세한 설명에서, 열 방향은 화소가 열로 배열된 방향(즉, 수직 방향)을 나타내고, 행 방향은 화소가 행으로 배열된 방향(즉, 수평 방향)을 나타낸다.
신호선(211 내지 21m)의 각 단부는, 신호선 구동부(30)의 열에 대응하는 각각의 출력 단자에 접속된다. 신호선 구동부(30)는 소정의 계조를 갖는 영상 신호의 신호 전압을, 대응하는 신호선(21)에 출력한다.
상술된 바와 같이, 액정 표시 장치에서 액정에 동일한 극성을 갖는 직류 전압이 계속해서 인가됨으로써 야기되는 액정의 비저항 등의 열화를 방지하기 위해서, 대향 전극과 화소 전극 사이에 인가된 전압의 극성이 소정 주기로(예를 들어, 프레임 주기로) 반전되는 교류 구동이 수행된다.
이러한 교류 구동을 수행하기 위해서, 신호선 구동부(30)는, 대향 전극에 인가되고 후술되는 공통 전압 Vcom에 기초하여 극성이 반전되는 구형파 전압을 갖는 영상 신호를, 신호선(21)을 통해서 화소(10)에 출력한다.
주사선(221 내지 22n)의 각각의 단부는 주사선 구동부(40)의 행에 대응하는 각각의 출력 단자에 접속된다. 주사선 구동부(40)는 신호선 구동부(30)로부터 신호선(211 내지 21m)에 출력된, 계조를 갖는 영상 신호의 신호 전압을 화소(10)에 기입한다.
(화소의 기본적인 회로 구성)
도 2를 이용하여, 화소(10)의 기본적인 회로 구성이 설명될 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 신호선(21)(211, 212,…, 21m)과 복수의 주사선(22)(221, 222,…, 22n)이 서로 교차하도록 배선되고, 그 교차부에 화소(10)가 배치된다.
화소(10)는 예를 들어, 박막 트랜지스터(TFT)로 구성되는 화소 트랜지스터(11), 액정 캐패시터(액정 소자)(12) 및 축적 캐패시터(화소 캐패시터)(13)를 포함한다. 화소 트랜지스터(11)에서는, 게이트 전극이 주사선(22)(221, 222,…, 22n) 중 하나에 접속되고, 하나의 소스/드레인 전극이 신호선(21)(211, 212,…, 21m) 중 하나에 접속된다.
액정 캐패시터(12)는 화소 전극과, 화소 전극에 대향해서 형성되는 대향 전극 사이에서 발생되는 액정의 용량 성분이다. 화소 전극은 화소 트랜지스터(11)의 다른 소스/드레인 전극에 접속된다. 모든 화소에서는, 직류 전압인 공통 전압 Vcom이 액정 캐패시터(12)의 대향 전극에 인가된다. 축적 캐패시터(13)에서는, 하나의 전극이 액정 캐패시터(12)의 화소 전극에 접속되고, 다른 전극이 액정 캐패시터(12)의 대향 전극에 접속된다.
(액정 패널의 컬러 배열)
상술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(1)는 컬러 액정 표시 장치이다. 따라서, 도 1 및 도 2에 도시된 화소(10)는 컬러 화상을 형성하는 단위인 1개의 화소를 구성하는 복수의 부화소 각각에 대응한다. 모노크롬 액정 표시 장치의 경우에, 도 1 및 도 2에 도시된 각각의 화소(10)가 모노크롬 화상을 형성하는 단위인 1개의 화소에 대응한다.
본 실시예에 따른 액정 패널(50)에서, 컬러 화상을 형성하는 단위인 1개의 화소가 4개의 컬러에 대응하는 4개의 부화소를 포함한다. 구체적으로는， 도 3a, 도 3b에 도시된 바와 같이, 1개의 화소는 제1 원색(예를 들어, 적색)을 표시하는 제1 부화소("R"로 나타냄), 제2 원색(예를 들어, 녹색)을 표시하는 제2 부화소("G"로 나타냄), 제3 원색(예를 들어, 청색)을 표시하는 제3 부화소("B"로 나타냄) 및 제4 색(예를 들어, 백색)을 표시하는 제4 부화소("W"로 나타냄)를 포함한다.
도 3a에 도시된 예에서, 제1 부화소, 제2 부화소, 제3 부화소 및 제4 부화소는 대각선 배열(모자이크 배열)과 유사한 배열로 배열된다. 도 3b에 도시된 예에서, 제1 부화소, 제2 부화소, 제3 부화소 및 제4 부화소는 스트라이프 배열과 유사한 배열로 배열된다.
제4 부화소로서, 예를 들어 백색을 표시하는 부화소를 사용함으로써, 휘도가 향상될 수 있다. 대신에, 제4 부화소로서, 예를 들어 보색을 표시하는 부화소를 사용함으로써, 컬러 재현 범위가 확대될 수 있다.
본 실시예에서, 컬러 화상을 형성하는 단위인 1개의 화소가 4개의 컬러에 대응하는 4개의 부화소를 포함하는 액정 패널(50)이 설명된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 1개의 화소가 3원색 RGB를 표시하는 부화소를 포함하는 액정 패널에 적용될 수 있다.
도 1로 복귀하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(1)는 백라이트부(60), 공통 전압 생성부(70), 검출부(80) 및 제어부(90)가 액정 패널(50)의 외부에 제공되는 구성을 갖는다.
백라이트부(60)는 액정 패널(50)에 후면측으로부터 광을 조사하는 조사부이다. 백라이트부(60)의 구성은 특별히 한정되지 않고, 백라이트부는 발광 다이오드(LED) 또는 형광관과 같은 광원, 프리즘 시트, 확산 시트 및 도광판을 포함하는 공지된 부재를 이용해서 구성될 수 있다. 백라이트부(60)의 휘도는 제어부(90)의 제어 하에 변경될 수 있다.
제어부(90)의 제어 하에 백라이트부(60)의 휘도를 변경시키는 구체적인 예가 설명될 것이다.
예를 들어, 휘도를 향상시키기 위해서 제4 색(예를 들어, 백색)을 포함하는 4개의 부화소 구성을 갖는 액정 표시 장치에서, 제4 색을 포함하지 않는 3개의 부화소 구성의 휘도와 동일한 휘도만이 필요한 경우에, 백라이트부(60)의 휘도는 향상된 휘도의 양만큼 감소될 수 있다. 백라이트부(60)의 휘도를 감소시킴으로써, 소비 전력이 감소될 수 있다.
따라서, 예를 들어, 소비 전력을 감소시키기 위해서 백색을 포함하는 4개의 부화소 구성을 갖는 액정 표시 장치에서, 백라이트부(60)의 휘도가 감소될 수 있다. 백라이트부(60)의 휘도는 화소 전극에 주어진(기입된) 영상 신호의 레벨에 따라 변경되도록 제어될 수 있다. 종래 기술에서, 영상 신호의 레벨에 따라 백라이트부(60)의 휘도를 제어하는 기술이 개시된다(예를 들어, 일본 특허 공개 공보 제2010-33009호). 백라이트부(60)의 휘도에 대한 제어 시스템은 도면에 도시되지 않는다.
따라서, 백라이트부(60)의 휘도를 검출하는 검출부(80)는 영상 신호의 레벨로부터 백라이트부(60)의 휘도를 검출할 수 있다. 본 실시예에 따른 검출부(80)는 영상 신호의 레벨로부터 백라이트부(60)의 휘도를 전기적으로 검출한다. 그러나，검출부(80)는 백라이트부(60)의 휘도를 직접 검출하는 센서를 사용하는 구성도 가질 수도 있다.
본 실시예에서, 검출부(80)가 영상 신호의 레벨로부터 백라이트부(60)의 휘도를 검출하는 예가 설명되었지만, 단지 일례일 뿐이다. 이러한 예에 더하여, 이하의 구성을 갖는 방법이 고려될 수 있다.
백색을 포함하는 4개의 부화소 구성을 갖는 액정 표시 장치에서, 백색 부화소를 추가함으로써 전체 스크린의 휘도가 향상될 수 있다. 이러한 특징을 이용하여 액정 표시 장치를 표시부로써 이용하는 휴대 전화기와 같은 휴대 기기에서, 소비 전력이 감소되는 "저전력 소비 모드"와, 휘도가 예를 들어 야외 가시성에 대해 2배 향상되는 "야외 모드" 사이를 사용자가 임의로 선택할 수 있다. 이러한 경우에, 검출부(80)는 사용자에 의해 선택된 모드에 관한 조작 정보로부터, 백라이트부(60)의 휘도를 검출할 수 있다.
공통 전압 생성부(70)는 화소(10)에 의해 공유되는 대향 전극(공통 전극)에 인가되기 위한 공통 전압 Vcom을 생성하고, 생성된 전압을 액정 패널(50)에 인가한다. 공통 전압 생성부(70)의 구성은 특별히 한정되지 않고, 공지된 회로 구성이 이용될 수 있다.
공통 전압 Vcom은, 액정의 교류 구동에 대한 기준 전압, 예를 들어 직류 전압이다. 상술된 바와 같이, 프레임 반전 구동과 같은 교류 구동이 수행되는 경우에, 화소 전극의 전압이 대향 전극의 전압보다 큰 프레임과, 화소 전극의 전압이 대향 전극의 전압보다 작은 프레임에서 광의 투과율이 상이하다. 그 결과, 표시 휘도가 프레임에 따라 변동되어 스크린 플리커를 야기시킨다.
플리커를 최소화하기 위해, 공통 전압 Vcom은 액정 패널(50)(액정 표시 장치(1))의 제조 공정에서, 최적의 전압값(최적값)으로 조정된다. 즉, 액정 패널(50)(액정 표시 장치(1))의 출하 시에 공통 전압 Vcom의 최적값은 플리커를 최소화하도록 조정된 전압값이다. 이러한 공통 전압 Vcom의 조정은 공통 전압 생성부(70)에 의해 수행된다.
상술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(1)에서 백라이트부(60)의 휘도가 동적으로 변경될 수도 있다. 변경된 백라이트부(60)의 휘도가 플리커를 최소화하도록 공통 전압 Vcom이 조정될 때 측정된 백라이트부(60)의 휘도와 상이한 경우에, 공통 전압 Vcom의 전압값이 최적값으로부터 어긋난다. 보다 구체적으로는，백라이트부(60)의 휘도가 상대적으로 높을수록, 공통 전압 Vcom의 전압값이 감소된다.
[2-2. 공통 전압 Vcom이 최적값으로부터 어긋나는 메커니즘]
백라이트부(60)의 휘도에 기초하여 공통 전압 Vcom의 전압값이 최적값으로부터 어긋나는 메커니즘이 설명될 것이다.
공통 전압 Vcom의 전압값은, 백라이트부(60)의 휘도의 변화에 의해 야기되는 화소 트랜지스터(11)(도 2 참조)의 누설 전류에 응답하여 변경된다. 본 실시예에서, 화소 트랜지스터(11)로서 도 4a에 도시된 더블 게이트 트랜지스터를 이용하는 경우가 설명될 것이다.
더블 게이트 화소 트랜지스터(11)에 대해서, 화소 전하가 축적된 경우가 도 4b에 도시된 모델을 이용하여 설명될 것이다. 도 4a 및 도 4b에서, Vsig은 화소에 기입되는 영상 신호의 신호 전위를 나타내고, Vpix는 화소 전극의 전위(이하, "화소 전위"로 지칭됨)를 나타내고, Vg은 게이트 전극의 전위(이하, "게이트 전위"로 지칭됨)를 나타낸다. 또한, 도 4b에서, Vch는 채널 영역의 전위(이하, "채널 전위"로 지칭됨)를 나타낸다.
화소 트랜지스터(11)가 신호 전위 Vsig를 기입한 후, 그리고 게이트 전위 Vg가 사라진 직후에, 채널 전위 Vch의 값은 "Vgl-Vth"의 값과 동일하다. 이러한 수학식에서, Vgl은 화소 트랜지스터(11)가 오프셋될 경우에 게이트 전위 Vg의 저레벨을 나타내고, Vth는 화소 트랜지스터(11)의 임계 전압을 나타낸다.
채널 전위 Vch를 갖는 채널 영역에 대하여 축적 캐패시터(13)(도 ２ 참조)로부터 전하가 리크되기 때문에, 화소 전위 Vpix는 신호 전위 Vsig에 의존하지 않고 필연적으로 하강된다. 즉, 화소 전위 Vpix와 신호 전위 Vsig를 비교할 때 Vsig>Vpix인 경우에도, 채널 전위 Vch가 낮아서 화소 전위 Vpix가 일시적으로 낮은 전압으로 리크한다. 이러한 상태가 도 5에 도시된다.
채널 전위 Vch가 상승하고, 화소 전위 Vpix와 전위가 반전되는 경우에, 화소 전위 Vpix는 상승하기 시작한다. 그러나, 종래 기술의 일반적인 화소 구성에서 또는 구동 타이밍 시, 화소 전위 Vpix가 상승을 시작하기 전에 다음 프레임 기간으로 처리가 진행하는 경우가 많다.
[2-3. 실시예의 특징]
따라서, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(1)는 검출부(80)가 백라이트부(60)의 휘도를 검출하고, 제어부(90)가 검출 결과에 기초하여 공통 전압 생성부(70)를 제어하는, 구체적으로，공통 전압 Vcom의 전압값이 최적값에 매칭되도록 제어하는 구성을 갖는다.
"공통 전압 Vcom의 전압값이 최적값에 매칭한다"의 의미는 완전한 매칭 뿐만아니라 실질적인 매칭도 포함한다. 설계에 의해 또는 제조 동안 발생할 수도 있는 다양한 변동이 허용된다. 또한, 공통 전압 Vcom에 관한 "최적값"은 플리커를 최소화하도록 조정되는 전압값이다.
변경된 백라이트부(60)의 휘도가 최대값 및 최소값을 가질 때 화소 트랜지스터(11)의 누설 전류값들 간의 차를 ΔIphoto[A]로 나타내는 경우에, 1 프레임 기간을 Tf[초]로 나타내고, (축적 캐패시터(13)의) 화소 용량을 Cpic[F]로 나타내는 것으로 한다. 또한, 공통 전압 Vcom의 직류값과 플리커율 사이의 최대 기울기(maximum gradient)를 S[%/V]로 나타내고, 플리커를 최소화하도록 조정되는 공통 전압 Vcom에서의 플리커율을 F[%]로 나타내고, 표준 플리커율을 L[%]로 나타내는 것으로 한다. 이때, 이하의 수학식 1이 충족된다.
Figure pat00001
상술된 바와 같이, 백라이트부(60)의 휘도에 기초하여 플리커를 최소화하도록 공통 전압 Vcom의 전압값을 최적값으로 제어함으로써, 변경된 백라이트부(60)의 휘도에 기초하여, 영상 신호의 레벨에 대응하는 최적의 전압이 화소 전극과 대향 전극 사이에 인가될 수 있다. 그 결과, 플리커, 스크린 번인 및 다른 비균일한 표시에 대한 마진이 충분히 확보될 수 있어서, 양호한 화상 표시가 수행될 수 있다.
(실시예)
백라이트부(60)의 휘도에 기초하여 플리커를 최소화하도록 공통 전압 Vcom의 전압값을 최적값으로 제어하는 구체적인 실시예가 설명될 것이다.
액정 패널(50)의 제조 단계에서 검사 동안, 백라이트부(60)의 소정의 휘도에서 공통 전압 Vcom의 최적값이 측정되어 메모리(또는 레지스터)에 미리 등록된다. 또한，상술된 휘도와 상이한 백라이트부(60)의 휘도에서 공통 전압 Vcom의 최적값이 측정되고, 백라이트부(60)의 휘도에 대해 공통 전압 Vcom의 최적값의 기울기가 계산되어 메모리(또는 레지스터)에 등록된다. 상술된 바와 같이, 본 실시예에서 측정된 "공통 전압 Vcom의 최적값"은 플리커를 최소화하도록 조정되는 공통 전압Vcom의 전압값이다.
공통 전압 Vcom의 전압값은 제어부(90)(도 1 참조)에 의해 제어된다. 제어부(90)는 액정 패널(50)의 제조 단계에서 검사 동안 미리 등록되는 공통 전압 Vcom의 최적값 및 휘도에 대한 최적값의 기울기에 기초하여, 이하의 절차로 공통 전압 Vcom의 전압값을 제어한다.
이러한 실시예에서, 백라이트부(60)가 LED를 포함하는 경우가 설명될 것이다. LED를 포함하는 백라이트부(60)는 예를 들어, 휘도 조정 방식으로서 펄스 폭 변조(PWM)를 채용한다. 휘도 조정을 위한 PWM 듀티가 레지스터에 저장된다.
도 6은 제어부(90)의 제어 하에 실행되는 공통 전압 Vcom의 전압값을 제어하는 절차를 도시하는 흐름도이다. 본 흐름도에서 일련의 처리는 각각의 미리결정된 기간(예를 들어, 각각의 프레임 기간)에 반복된다.
우선, LED 백라이트부(60)의 휘도 조정을 위한 PWM 듀티가 저장된 레지스터가 확인되어 PWM 듀티를 취득한다(단계 S11). 다음에, 단계 S11에서 취득된 PWM 듀티와, 메모리(또는 레지스터)에 미리 등록된 공통 전압 Vcom의 최적값 및 휘도에 대한 최적값의 기울기에 기초하여, 공통 전압 생성부(70)(도 1 참조)에 의해 생성되어야 하는 공통 전압 Vcom의 직류값이 예를 들어 계산에 의해 취득된다(단계 S12). 다음에, 공통 전압 생성부(70)에 의해 생성되는 공통 전압 Vcom의 직류값이 단계 S12에서 취득된 직류값으로 변경된다(단계 S13).
상술된 일련의 처리가, 예를 들어 각각의 프레임 기간에 반복된다. 상술된 일련의 처리로 인해, 변경된 백라이트부(60)의 휘도에 기초하여 공통 전압 Vcom의 전압값이 플리커를 최소화하도록 최적값으로 제어될 수 있다.
액정 패널(50)의 제조 단계에서 검사 동안 설정되는 백라이트부(60)의 2개의 휘도로서, 예를 들어, 7000[cd/㎡], 13470[cd/㎡]이 설정된다. 공통 전압 Vcom의 최적값은 액정 패널(50)의 사양 등에 의해 변동되지만, 최적값은 예를 들어 7000[cd/㎡]의 휘도에서 약 -260[mV]이고, 13470[cd/㎡]의 휘도에서 약 -280[mV]인 것이 발명자에 의해 실측 결과로서 확인되었다.
[2-4. 변형예]
상술된 실시예에서, 공통 전압 Vcom의 최적값과 휘도에 대한 최적값의 기울기가 미리 등록되고，이러한 값에 기초하여 백라이트부(60)의 휘도에 대응하는 공통 전압 Vcom의 직류값이 계산된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 보다 간단히, 백라이트부(60)의 휘도의 이진값(binary values)을 갖는 공통 전압 Vcom의 2개의 최적값을 등록하고, 백라이트부(60)의 휘도에 기초하여 둘 중 하나를 선택하거나 선형 근사에 의해 내삽 및 외삽을 수행하는 방법이 채용될 수 있다.
또한，상술된 실시예에서 공통 전압 Vcom의 직류값을 제어함으로써, 화소 전극과 대향 전극 사이에 인가되는 전압이 백라이트부(60)의 휘도에 기초하여 제어된다. 그러나, 동일한 작용 및 효과가 영상 신호의 신호 레벨을 제어함으로써 얻어질 수 있다. 즉, 백라이트부(60)의 휘도에 기초하여 영상 신호의 신호 레벨을 제어함으로써, 화소 전극과 대향 전극 사이에 인가되는 전압이 제어될 수 있고, 변경된 백라이트부의 휘도에 기초하여, 영상 신호의 레벨에 대응하는 최적의 전압이 화소 전극과 대향 전극 사이에 인가될 수 있다.
백라이트부(60)의 휘도에 기초하여 영상 신호의 신호 레벨을 제어하는 방법의 예는 예를 들어 영상 신호를 액정 패널(50)에 공급하는 외부의 드라이버에서 영상 신호를 처리하는 회로 부분의 전원 전압을 백라이트부(60)의 휘도에 기초하여 제어하는 방법을 포함한다. 상술된 방법에 더하여, 영상 신호가 디지털 데이터인 경우에, 디지털 데이터 측의 계조를 백라이트부(60)의 휘도에 기초하여 시프트하는 방법이 고려된다.
(4. 전자 장치)
본 실시예에 따른 상술된 액정 표시 장치는 전자 장치에 입력된 영상 신호 또는 전자 장치에서 생성된 영상 신호를 정지 화상 또는 동화상으로서 표시하는 다양한 분야의 전자 장치의 표시부(표시 장치)로서 이용될 수 있다.
본 실시예의 상술된 설명으로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 백라이트부(60)의 휘도에 기초하여 영상 신호의 레벨에 대응하는 최적의 전압을 화소 전극과 대향 전극 사이에 인가할 수 있다. 따라서, 플리커, 스크린 번인, 다른 비균일한 표시에 대한 마진이 충분히 확보될 수 있다. 그 결과, 다양한 분야의 전자 장치의 표시부로서 본 실시예에 따른 액정 표시 장치를 이용함으로써, 양호한 화상 표시가 실현될 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치가 표시부로써 이용되는 전자 장치의 예는 디지털 카메라, 비디오 카메라, 게임 기기 및 랩탑 퍼스널 컴퓨터를 포함한다. 특히, 영상 신호의 레벨에 따라 백라이트부의 휘도를 제어하는 기술이 적용되는 경우에, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 휴대 정보 기기(예를 들면, 전자 서적 기기와 전자 손목 시계), 휴대 전화기 및 PDA(personal digital assistant)와 같은 전자 장치에 대한 표시부로서 바람직하게 이용될 수 있다.
<4. 본 발명의 실시예에 따른 구성>
본 발명은 이하의 구성으로서 실현될 수 있다.
(1) 백라이트부의 휘도를 검출하는 검출부와, 화소에 의해 공유되는 대향 전극의 전압을, 검출부의 검출 결과에 기초하여 제어하는 제어부를 포함하는, 액정 표시 장치.
(2) 각각의 화소는 제1 원색을 표시하는 제1 부화소, 제2 원색을 표시하는 제2 부화소, 제3 원색을 표시하는 제3 부화소 및 제4 색을 표시하는 제4 부화소를 포함하는, 상기 (1)에 따른 액정 표시 장치.
(3) 제4 부화소는 백색을 표시하는 백색 부화소인, 상기 (2)에 따른 액정 표시 장치.
(4) 백라이트부의 휘도는 화소 전극에 인가되는 영상 신호의 레벨에 따라 변경되는, 상기 (3)에 따른 액정 표시 장치.
(5) 검출부는 영상 신호의 레벨로부터 백라이트부의 휘도를 검출하는, 상기 (4)에 따른 액정 표시 장치.
(6) 제어부는 검출부의 검출 결과에 기초하여 대향 전극에 인가되는 공통 전압을 제어하는, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 따른 액정 표시 장치.
(7) 각각의 화소는, 화소 전극에 영상 신호를 인가하는 화소 트랜지스터를 포함하고, 변경된 백라이트부의 휘도가 최대값 및 최소값을 가질 때 화소 트랜지스터의 누설 전류값들 간의 차를 ΔIphoto[A]로 나타내고, 1 프레임 기간을 Tf[초]로 나타내고, 화소 용량을 Cpic[F]로 나타내고, 공통 전압의 직류값과 플리커율 사이의 최대 기울기를 S[%/V], 플리커를 최소화하도록 조정되는 공통 전압의 플리커율을 F[%]로 나타내고, 표준 플리커율을 L[%]로 나타내는 경우에, 수학식 ΔIphoto×Tf/Cpic×S+F>L이 충족되는, 상기 (6)에 따른 액정 표시 장치.
(8) 제어부는 검출부의 검출 결과에 기초하여 영상 신호의 신호 레벨을 제어하는, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 따른 액정 표시 장치.
(9) 백라이트부의 휘도를 검출하는 단계와, 화소에 의해 공유되는 대향 전극의 전압을, 백라이트부의 휘도의 검출 결과에 기초하여 제어하는 단계를 포함하는, 액정 표시 장치의 구동 방법.
(10) 백라이트부의 휘도를 검출하는 검출부와, 화소에 의해 공유되는 대향 전극의 전압을, 검출부의 검출 결과에 기초하여 제어하는 제어부를 포함하는 액정 표시 장치를 포함하는, 전자 장치.
본 발명은 2012년 3월 22일자로 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2012-064752호에 개시된 것과 관련된 요지를 포함하고, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 원용된다.
첨부된 청구 범위 또는 그 동등물의 범위 내에 있는 한, 설계요구 및 다른 요인에 따라 다양한 수정, 조합, 부조합 및 변경이 발생할 수도 있다는 점을 당업자는 이해해야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 액정 표시 장치로서,
    백라이트부의 휘도를 검출하는 검출부와,
    화소에 의해 공유되는 대향 전극의 전압을, 상기 검출부의 검출 결과에 기초하여 제어하는 제어부를 포함하는, 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 화소는 제1 원색을 표시하는 제1 부화소, 제2 원색을 표시하는 제2 부화소, 제3 원색을 표시하는 제3 부화소 및 제4 색을 표시하는 제4 부화소를 포함하는, 액정 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제4 부화소는 백색을 표시하는 백색 부화소인, 액정 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 백라이트부의 휘도는 화소 전극에 인가되는 영상 신호의 레벨에 따라 변경되는, 액정 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 영상 신호의 레벨로부터 상기 백라이트부의 휘도를 검출하는, 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 검출부의 검출 결과에 기초하여 상기 대향 전극에 인가되는 공통 전압을 제어하는, 액정 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    각각의 상기 화소는, 화소 전극에 영상 신호를 인가하는 화소 트랜지스터를 포함하고,
    변경된 상기 백라이트부의 휘도가 최대값 및 최소값을 가질 때 상기 화소 트랜지스터의 누설 전류값들 간의 차를 ΔIphoto[A]로 나타내고, 1 프레임 기간을 Tf[초]로 나타내고, 화소 용량을 Cpic[F]로 나타내고, 상기 공통 전압의 직류값과 플리커율(flicker rate) 사이의 최대 기울기(maximum gradient)를 S[%/V], 플리커를 최소화하도록 조정되는 상기 공통 전압의 플리커율을 F[%]로 나타내고, 표준 플리커율을 L[%]로 나타내는 경우에, 수학식 ΔIphoto×Tf/Cpic×S+F>L이 충족되는, 액정 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 검출부의 검출 결과에 기초하여 영상 신호의 신호 레벨을 제어하는, 액정 표시 장치.
  9. 액정 표시 장치의 구동 방법으로서,
    백라이트부의 휘도를 검출하는 단계와,
    화소에 의해 공유되는 대향 전극의 전압을, 상기 백라이트부의 휘도의 검출 결과에 기초하여 제어하는 단계를 포함하는, 액정 표시 장치의 구동 방법.
  10. 전자 장치로서,
    백라이트부의 휘도를 검출하는 검출부와, 화소에 의해 공유되는 대향 전극의 전압을, 상기 검출부의 검출 결과에 기초하여 제어하는 제어부를 포함하는 액정 표시 장치를 포함하는, 전자 장치.
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