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KR20130057704A - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

표시 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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KR20130057704A
KR20130057704A KR1020110123578A KR20110123578A KR20130057704A KR 20130057704 A KR20130057704 A KR 20130057704A KR 1020110123578 A KR1020110123578 A KR 1020110123578A KR 20110123578 A KR20110123578 A KR 20110123578A KR 20130057704 A KR20130057704 A KR 20130057704A
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신승운
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 혼색 패턴에서 가로줄이 시인되는 것을 방지할 수 있는 표시 장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 표시 장치는 복수의 게이트선 및 복수의 데이터선; 및, 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되는 복수의 화소 전극을 포함하고, 상기 데이터선들 중 서로 이웃하는 두 개의 데이터선들 사이에 위치하는 화소 전극들 중 서로 이웃하는 화소 전극들은 서로 다른 데이터선에 연결되고, 상기 게이트선에 게이트 온 전압 및 게이트 오프 전압이 번갈아 인가되고, 상기 게이트 온 전압은 제1 수평 주기에서 제1 전압을 가지고, 제2 수평 주기에서 제2 전압을 가지고, 제3 수평 주기에서 제3 전압을 가진다.

Description

표시 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혼색 패턴에서 가로줄이 시인되는 것을 방지할 수 있는 표시 장치 및 그 구동방법에 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.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 또한 각 화소 전극에 연결되어 있는 스위칭 소자 및 스위칭 소자를 제어하여 화소 전극에 전압을 인가하기 위한 게이트선과 데이터선 등 다수의 신호선을 포함한다.
이러한 액정 표시 장치에서는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이때, 액정층에 한 방향의 전계가 오랫동안 인가됨으로써 발생하는 열화 현상을 방지하기 위하여 프레임별로, 행별로, 또는 화소별로 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.
근래에는 액정 표시 장치의 동화상 표시 특성을 향상시키기 위하여 고속구동 방법이 시도되고 있는데, 고속 구동에서는 프레임 속도가 빠른 만큼 전력이 많이 소비되므로, 반전 구동 방식들 중에 열 반전(column inversion)을 도입하여 소비 전력의 최소화를 시도하고 있다.
나아가, 열 반전 방식으로 구동하여 소비 전력의 감소 효과를 가지면서도, 점 반전(dot inversion)의 효과를 내도록 하기 위해 데이터선을 기준으로 박막 트랜지스터를 지그재그로 배치하는 방식이 시도되었다.
또한, 고속 구동에서는 한 화소의 충전 시간이 길지 않은 점을 고려하여 게이트 온 전압이 입력되는 시간을 기존의 1 수평 주기보다 더 길게 하여 프리 차징 구간(Pre-charging period)을 둘 수 있다.
열방향으로 동일한 색을 나타내는 화소가 배치되었을 때, 특정한 두 가지의 색을 나타내는 화소들은 높은 휘도로 구동하고, 나머지 색을 나타내는 화소들은 낮은 휘도로 구동하고자 하는 경우를 고려할 수 있다. 이때, 프리 차징 구간에서 높은 휘도를 나타내는 화소들 중 일부가 동일한 데이터선에 연결된 낮은 휘도를 나타내는 이웃 화소의 영향을 받아 해당 화소를 충분히 충전할 수 없게 되는 문제점이 있다. 또한, 이로 인해 높은 휘도를 나타내는 화소들 중 일부는 더 밝게 표시되고, 나머지 일부는 더 어둡게 표시됨으로써, 가로줄이 시인되는 문제점이 있다.
예를 들어, 적색, 녹색, 청색 화소들이 각 열마다 교대로 배치되고, 박막 트랜지스터는 데이터선을 기준으로 지그재그로 배치되는 액정 표시 장치를 열 반전으로 구동할 수 있다. 이때, 적색 화소들에는 낮은 데이터 전압을 인가하고, 녹색 및 청색 화소들에는 높은 데이터 전압을 인가하는 경우, 녹색 및 청색 화소들 중 프리 차징 구간에서 높은 데이터 전압이 계속하여 인가되는 화소는 높은 휘도를 나타낼 수 있으나 프리 차징 구간에서 낮은 데이터 전압이 인가되는 화소는 상대적으로 낮은 휘도를 나타내게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 서로 다른 색을 나타내는 화소에 인가되는 데이터 전압의 영향은 상대적으로 적게 받고, 동일한 색을 나타내는 화소에 인가되는 데이터 전압의 영향은 상대적으로 많이 받아 해당 화소의 충전률을 최대화할 수 있는 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
즉, 본 발명은 혼색을 나타내는 패턴에서 가로줄이 시인되는 것을 방지할 수 있는 표시 장치 및 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 복수의 게이트선 및 복수의 데이터선; 및, 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되는 복수의 화소 전극을 포함하고, 상기 데이터선들 중 서로 이웃하는 두 개의 데이터선들 사이에 위치하는 화소 전극들 중 서로 이웃하는 화소 전극들은 서로 다른 데이터선에 연결되고, 상기 게이트선에 게이트 온 전압 및 게이트 오프 전압이 번갈아 인가되고, 상기 게이트 온 전압은 제1 수평 주기에서 제1 전압을 가지고, 제2 수평 주기에서 제2 전압을 가지고, 제3 수평 주기에서 제3 전압을 가진다.
상기 게이트선, 상기 데이터선, 및 상기 화소 전극에 각각 연결되는 복수의 박막 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 화소 전극은 상기 스위칭 소자에 의해 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결될 수 있다.
상기 게이트 온 전압은 3 수평 주기 동안 인가되고, 상기 3 수평 주기는 순차적으로 이어지는 상기 제1 수평 주기, 상기 제2 수평 주기, 및 상기 제3 수평 주기로 이루어질 수 있다.
상기 제2 전압은 상기 제1 전압보다 낮을 수 있다.
상기 제2 전압과 상기 제1 전압의 차이는 5V보다 크고, 8V보다 작을 수 있다.
상기 제1 전압과 상기 제3 전압은 동일할 수 있다.
서로 이웃하는 상기 데이터선들에 인가되는 데이터 전압의 극성은 서로 상이할 수 있다.
상기 게이트선 및 상기 데이터선은 서로 교차하여 복수의 화소를 정의하고, 상기 화소 전극은 상기 화소 내에 형성되고, 상기 서로 이웃하는 두 개의 데이터선들 사이에 위치하는 화소들은 동일한 색을 나타낼 수 있다.
상기 데이터선을 사이에 두고 서로 인접한 화소들은 서로 다른 색을 나타낼 수 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 구동 방법은 복수의 게이트선, 복수의 데이터선, 및 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되는 복수의 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판을 구동하는 방법에 있어서, (a) 상기 게이트선에 게이트 온 전압을 입력하는 단계; 및, (b) 상기 게이트선에 게이트 오프 전압을 입력하는 단계를 포함하고, 상기 (a) 단계는 (a-1) 제1 수평 주기에서 상기 게이트선에 제1 전압을 입력하는 단계; (a-2) 제2 수평 주기에서 상기 게이트선에 제2 전압을 입력하는 단계; 및, (a-3) 제3 수평 주기에서 상기 게이트선에 제3 전압을 입력하는 단계를 포함하고, 상기 데이터선들 중 서로 이웃하는 두 개의 데이터선들 사이에 위치하는 화소 전극들 중 서로 이웃하는 화소 전극들은 서로 다른 데이터선에 연결된다.
상기 박막 트랜지스터 표시판은 상기 게이트선, 상기 데이터선, 및 상기 화소 전극에 각각 연결되는 복수의 박막 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 화소 전극은 상기 스위칭 소자에 의해 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결될 수 있다.
상기 게이트 온 전압은 3 수평 주기 동안 인가되고, 상기 3 수평 주기는 순차적으로 이어지는 상기 제1 수평 주기, 상기 제2 수평 주기, 및 상기 제3 수평 주기로 이루어질 수 있다.
상기 제2 전압은 상기 제1 전압보다 낮을 수 있다.
상기 제2 전압과 상기 제1 전압의 차이는 5V보다 크고, 8V보다 작을 수 있다.
상기 제1 전압과 상기 제3 전압은 동일할 수 있다.
서로 이웃하는 상기 데이터선들에 인가되는 데이터 전압의 극성은 서로 상이할 수 있다.
상기 게이트선 및 상기 데이터선은 서로 교차하여 복수의 화소를 정의하고, 상기 화소 전극은 상기 화소 내에 형성되고, 상기 서로 이웃하는 두 개의 데이터선들 사이에 위치하는 화소들은 동일한 색을 나타낼 수 있다.
상기 데이터선을 사이에 두고 서로 인접한 화소들은 서로 다른 색을 나타낼 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치 및 그 구동방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치 및 그 구동방법은 서로 다른 색을 나타내는 화소에 인가되는 데이터 전압의 영향은 상대적으로 적게 받고, 동일한 색을 나타내는 화소에 인가되는 데이터 전압의 영향은 상대적으로 많이 받아 해당 화소의 충전률을 최대화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치 및 그 구동방법은 혼색을 나타내는 패턴에서 가로줄이 시인되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서 한 화소의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 화소 전극 및 신호선의 공간적인 배열과 각 화소 전극의 극성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 화소 전극 및 신호선의 공간적인 배열과 각 화소가 나타내는 색을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 게이트선에 인가되는 게이트 신호를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소에서의 각 제어 신호들을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 게이트 신호를 생성하기 위한 각 제어 신호들을 나타낸 도면이다.
이하에서 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 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 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서 한 화소의 등가 회로도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 화소 전극 및 신호선의 공간적인 배열과 각 화소 전극의 극성을 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 화소 전극 및 신호선의 공간적인 배열과 각 화소가 나타내는 색을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300), 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 계조 전압 생성부(800), 및 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 또한, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, …, n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2, …, m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi Dj)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 있는 박막 트랜지스터 등과 같은 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)와 연결되어 있다.
액정 축전기(Clc)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)와 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에 도시된 바와 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있다.
액정 축전기(Clc)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Cst)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(Cst)는 화소 전극(191)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선(Gi -1)과 중첩되어 이루어질 수 있다.
도 3을 참고하면, 화소 전극(191)은 게이트선(G1-G6) 및 데이터선(D1-D7)에 연결되어 있다. 데이터선(D1-D7)들 중 서로 이웃하는 두 개의 데이터선(D1-D7)들 사이에 위치하는 화소 전극(191)들 중 서로 이웃하는 화소 전극(191)들은 서로 다른 데이터선(D1-D7)에 연결된다.
예를 들어, 첫 번째 데이터선(D1)과 두 번째 데이터선(D2) 사이에 위치한 하나의 열을 이루고 있는 화소 전극(191)들을 살펴보면, 첫 번째 행에 위치한 화소 전극(191)은 첫 번째 데이터선(D1)에 연결되고, 첫 번째 행에 위치한 화소 전극(191)과 이웃하고 있는 두 번째 행에 위치한 화소 전극(191)은 두 번째 데이터선(D2)에 연결되어 있으며, 세 번째 행에 위치한 화소 전극(191)은 첫 번째 데이터선(D1)에 연결되어 있습니다.
이를 데이터선을 기준으로 살펴보면, 두 번째 데이터선(D2)에 연결된 화소 전극(191)들 중 첫 번째, 세 번째, 다섯 번째 즉, 홀수 번째 행에 위치한 화소 전극(191)들은 두 번째 데이터선(D-2)의 우측에 위치하고, 두 번째, 네 번째, 여섯 번째 즉, 짝수 번째 행에 위치한 화소 전극(191)들은 두 번째 데이터선(D2)의 좌측에 위치한다. 즉, 두 번째 데이터선(D2)을 기준으로 화소 전극(191)들이 지그재그로 배치되어 있다.
도시는 생략하였으나, 데이터선(D1-D7)과 화소 전극(191)의 사이를 연결하고 있는 박막 트랜지스터도 데이터선(D1-D7)을 기준으로 지그재그로 배치되어 있다.
또한, 이웃하는 데이터선(D1-D7)에 인가되는 데이터 전압의 극성은 서로 반대이다. 즉, 홀수 번째 데이터선(D1, D3, D5, D7)에 인가되는 데이터 전압의 극성은 정극성(+)이며, 짝수 번째 데이터선(D2, D4, D6)에 인가되는 데이터 전압의 극성은 부극성(-)이다.
이때, 화소 전극(191)이 데이터선(D1-D7)을 기준으로 지그재그로 배치되어 있으므로, 상하 및 좌우로 인접한 각 화소 전극(191)에 인가되는 데이터 전압의 극성은 서로 상이하게 나타난다. 즉, 데이터선(D1-D7)에 인가되는 데이터 전압의 극성은 열마다 반전시키는 열 반전 방식으로 구동하면서도, 화소 전극(191)의 배열을 따라 표시되는 반전 형태를 살펴보면 점 반전(dot inversion)을 행하는 결과가 나타남을 알 수 있다.
도 4를 참조하면, 색 표시를 구현하기 위해서 각 화소(PX)가 기본 색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본 색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본 색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본 색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 3을 참조하면, 첫 번째, 네 번째 열에 위치하는 화소(PX)들은 적색을 나타내고, 두 번째, 다섯 번째 열에 위치하는 화소(PX)들은 녹색을 나타내며, 세 번째, 여섯 번째 열에 위치하는 화소(PX)들은 청색을 나타낸다. 이처럼 동일한 열에 위치하는 화소(PX)들은 동일한 색을 나타내고, 이웃하는 열에 위치하는 화소(PX)들은 서로 다른 색을 나타내며, 세 개의 열마다 동일한 색을 나타내는 화소(PX)들이 반복하도록 배치된다.
이러한 화소(PX)의 색은 도 2에 도시된 바와 같이 화소 전극(191)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함으로써 구현할 수 있다. 이와 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 둘 수도 있다.
액정 표시판 조립체(300)에는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 구비되어 있다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 전체 계조 전압 또는 한정된 수효의 계조 전압(앞으로 "기준 계조 전압"이라 한다)을 생성한다. 기준 계조 전압은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지는 것과 음의 값을 가지는 것을 포함할 수 있다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다. 게이트 신호에 대해서는 이하 구동 방법에 대한 설명에서 더욱 설명한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)과 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 전압으로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 계조 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 한정된 수효의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 원하는 데이터 전압을 선택한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 600, 800) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 600, 800)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 600, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 영상 신호(R, G, B)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들면 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26) 개의 계조(gray)를 가지고 있다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV)를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 아날로그 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 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)를 더 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 한 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 전압으로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴 온 시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 전압이 턴 온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
화소(PX)에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(Clc)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 액정 표시판 조립체(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타나며, 이를 통해 화소(PX)는 영상 신호(DAT)의 계조가 나타내는 휘도를 표시한다.
1 수평 주기(1H, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함)를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하고 모든 화소(PX)에 데이터 전압을 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다. 또한, 한 프레임 내에서도 이웃하는 데이터선에 인가되는 데이터 전압의 극성이 반대가 되도록 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다.
이하에서 게이트선에 인가되는 게이트 신호에 대해 더욱 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 게이트선에 인가되는 게이트 신호를 나타낸 도면이다.
게이트 신호는 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)이 게이트선(도 3의 G1-G6)에 번갈아 인가되도록 구성된다. 이때, 게이트 온 전압(Von)은 3 수평 주기(3H) 동안 인가되고, 3 수평 주기(3H)는 제1 수평 주기(H1), 제2 수평 주기(H2), 및 제3 수평 주기(H3)로 이루어진다.
게이트 온 전압(Von)이 3 수평 주기(3H) 동안 인가됨으로써, 1 수평 주기(1H) 동안 인가될 때보다 각 화소(PX)의 충전 시간이 길어지게 되고, 충전률도 높아지게 된다. 이때, 제3 수평 주기(H3)는 원래 해당 게이트선(G1-G6)이 턴 온 되는 시점에 대응하고, 해당 게이트선(G1-G6)에 연결된 화소 전극(191)에 해당 데이터 전압이 인가된다. 제1 수평 주기(H1) 및 제2 수평 주기(H2)는 제3 수평 주기(H3)에 앞선 2 수평 주기(2H)를 의미하고, 해당 게이트선(G1-G6)에 연결된 화소 전극(191)에 이전의 두 게이트선(G1-G6)에 연결된 화소 전극(191)에 해당하는 데이터 전압이 인가된다. 즉, 프리 차징 구간(Pre-charging period)을 두어 동일한 데이터선(D1-D7)에 연결되어 있는 이전의 두 화소 전극(191)에 인가되는 데이터 전압을 이용하여 미리 충전을 함으로써, 충전률을 높이는 것이다.
게이트 온 전압(Von)은 제1 수평 수기(H1)에서 제1 전압(V1)을 가지고, 제2 수평 주기(H2)에서 제2 전압(V2)을 가지며, 제3 수평 주기(H3)에서 제3 전압(V3)을 가진다. 이때, 제2 전압(V2)은 제1 전압(V1)보다 낮은 것이 바람직하다. 또한, 제1 전압(V1)과 제3 전압(V3)은 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 따라서, 제2 전압(V2)은 제3 전압(V3)보다 낮은 것이 바람직하다. 예를 들면, 제1 전압(V1) 및 제3 전압(V3)은 28V이고, 제2 전압(V2)은 23V일 수 있다. 이때, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)의 차이는 5V보다 크고, 8V보다 작게 설정할 수 있다. 따라서, 제2 전압(V2)과 제3 전압(V3)의 차이도 5V보다 크고, 8V보다 작게 설정할 수 있다.
제1 전압(V1)과 제3 전압(V3)을 실질적으로 동일하도록 설정함으로써, 동일한 데이터선(D1-D7)에 연결되어 있는 두 번째 전의 화소 전극(191)에 인가되는 데이터 전압의 영향은 많이 받게 된다. 또한, 제2 전압(V2)은 제1 전압(V1)보다 낮게 설정함으로써, 동일한 데이터선(D1-D7)에 연결되어 있는 바로 이전의 화소 전극(191)에 인가되는 데이터 전압의 영향은 적게 받게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 동일한 열에 배치된 화소(PX)가 나타내는 색은 동일하므로, 동일한 색을 나타내는 화소(PX)의 영향은 많이 받게 되고, 서로 다른 색을 나타내는 화소(PX)의 영향은 적게 받게 된다.
이하에서는 도 4와 같이 화소가 배치된 경우 특정 화소에서의 게이트 전압 및 데이터 전압을 살펴본다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소에서의 각 제어 신호들을 나타낸 도면이다.
첫 번째 데이터선(D1)과 두 번째 데이터선(D2)의 사이에 위치한 적색 화소(PX)는 모두 높은 휘도를 나타내고, 두 번째 데이터선(D2)과 세 번째 데이터선(D3)의 사이에 위치한 녹색 화소(PX)는 모두 높은 휘도를 나타내며, 세 번째 데이터선(D3)과 네 번째 데이터선(D4)의 사이에 위치한 청색 화소(PX)도 모두 낮은 휘도를 나타내는 경우에 대해 살펴본다.
먼저, 도 6을 참조하여 세 번째 게이트선(G3) 및 세 번째 데이터선(D3)에 연결된 청색 화소(PX)를 살펴본다.
제1 수평 주기(H1)에서 해당 청색 화소(PX)는 첫 번째 게이트선(G1)과 세 번째 데이터선(D3)에 연결된 청색 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압(Vd)을 이용하여 미리 충전된다. 이때, 첫 번째 게이트선(G1)과 세 번째 데이터선(D3)에 연결된 청색 화소(PX)는 높은 휘도를 나타내므로, 해당 청색 화소(PX)의 충전률을 높이는데 도움을 주게 된다.
제2 수평 주기(H2)에서 해당 청색 화소(PX)는 두 번째 게이트선(G2)과 세 번째 데이터선(D3)에 연결된 녹색 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압(Vd)을 이용하여 미리 충전된다. 이때, 두 번째 게이트선(G2)과 세 번째 데이터선(D3)에 연결된 녹색 화소(PX)도 높은 휘도를 나타내므로, 해당 청색 화소(PX)의 충전률을 높이는데 도움을 주게 된다.
제2 수평 주기(H2)에서 세 번째 게이트선(G3)에 인가되는 게이트 전압(Vg)은 제1 수평 주기(H1)에서의 게이트 전압(Vg)보다 낮다. 따라서, 두 번째 게이트선(G2)과 세 번째 데이터선(D3)에 연결된 녹색 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압(Vd)에 의한 영향은 첫 번째 게이트선(G1)과 세 번째 데이터선(D3)에 연결된 청색 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압(Vd)에 의한 영향보다 적다.
제3 수평 주기(H3)에서 해당 청색 화소(PX)에는 데이터 전압(Vd)이 인가되며, 앞서 미리 충전된 전압에 의해 해당 청색 화소(PX)가 나타내고자 하는 휘도를 충분히 나타낼 수 있다.
이어, 도 7을 참조하여 세 번째 게이트선(G3)과 두 번째 데이터선(D2)에 연결된 녹색 화소(PX)를 살펴본다.
제1 수평 주기(H1)에서 해당 녹색 화소(PX)는 첫 번째 게이트선(G1)과 두 번째 데이터선(D2)에 연결된 녹색 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압(Vd)을 이용하여 미리 충전된다. 이때, 첫 번째 게이트선(G1)과 두 번째 데이터선(D2)에 연결된 녹색 화소(PX)는 높은 휘도를 나타내므로, 해당 녹색 화소(PX)의 충전률을 높이는데 도움을 주게 된다.
제2 수평 주기(H2)에서 해당 녹색 화소(PX)는 두 번째 게이트선(G2)과 두 번째 데이터선(D2)에 연결된 적색 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압(Vd)을 이용하여 미리 충전된다. 이때, 두 번째 게이트선(G2)과 두 번째 데이터선(D2)에 연결된 적색 화소(PX)는 낮은 휘도를 나타내므로, 해당 녹색 화소(PX)의 충전률을 높이는데 도움을 주지 못한다.
제2 수평 주기(H2)에서 세 번째 게이트선(G3)에 인가되는 게이트 전압(Vg)은 제1 수평 주기(H1)에서의 게이트 전압(Vg)보다 낮다. 따라서, 두 번째 게이트선(G2)과 두 번째 데이터선(D2)에 연결된 적색 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압(Vd)에 의한 영향은 첫 번째 게이트선(G1)과 두 번째 데이터선(D2)에 연결된 녹색 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압(Vd)에 의한 영향보다 적다.
만약 제2 수평 주기(H2)에서 세 번째 게이트선(G3)에 인가되는 게이트 전압(Vg)이 제1 수평 주기(H1)에서의 게이트 전압(Vg)과 동일하다고 가정한다면, 제1 수평 주기(H1)에서 해당 녹색 화소(PX)에 미리 충전된 전압이 낮은 휘도를 나타내는 두 번째 게이트선(G2)과 두 번째 데이터선(D2)에 연결된 적색 화소(PX)의 영향을 받아 오히려 낮아지게 된다. 이에 따라, 세 번째 게이트선(G3)과 두 번째 데이터선(D2)에 연결된 녹색 화소(PX)의 실제 휘도는 세 번째 게이트선(G3)과 세 번째 데이터선(D3)에 연결된 청색 화소(PX)의 실제 휘도보다 낮게 나타난다.
본 발명의 일 실시예에서는 제2 수평 주기(H2)에서의 게이트 전압(Vg)을 제1 수평 주기(H1)에서의 게이트 전압(Vg)보다 낮춤으로써, 두 번째 게이트선(G2)과 두 번째 데이터선(D2)에 연결된 적색 화소(PX)에 의한 영향을 줄일 수 있다.
즉, 해당 화소(PX)와 동일한 데이터선(D1-D7)에 연결되는 전전 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압(Vd)을 최대한 이용하여 미리 충전하고, 해당 화소와 동일한 데이터선에 연결되는 바로 이전 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압(Vd)에 의한 영향은 최소화할 수 있다.
이로 인해 적색, 녹색, 청색 중 임의의 두 색에 해당하는 화소들은 높은 휘도로 구동하고, 나머지 화소들은 낮은 휘도로 구동할 때, 서로 다른 색을 나타내는 화소에 인가되는 데이터 전압(Vd)에 의한 영향은 적게 받고, 동일한 색을 나타내는 화소에 인가되는 데이터 전압(Vd)에 의한 영향은 많이 받아 해당 화소의 충전률을 높일 수 있다. 또한, 동일한 휘도를 나타내고자 하는 이웃한 화소들의 실제 휘도를 균일하게 유지할 수 있어 가로줄이 시인되는 것을 방지할 수 있다.
제3 수평 주기(H3)에서 해당 청색 화소(PX)에는 데이터 전압(Vd)이 인가되며, 앞서 미리 충전된 전압에 의해 해당 청색 화소(PX)가 나타내고자 하는 휘도를 충분히 나타낼 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 게이트선에 인가되는 게이트 신호를 생성하는 방법에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 게이트 신호를 생성하기 위한 각 제어 신호들을 나타낸 도면이다.
게이트 온 전압(Von)은 제1 전압(V1), 제2 전압(V2)이 반복되는 형태로 이루어진다. 게이트 클록 신호(CPV)는 게이트 온 전압(Von)의 일부 구간을 선택하여 게이트 전압의 출력 시기를 제어한다. 이때, 게이트 클록 신호(CPV)는 제1 게이트 클록 신호(CPV1), 제2 게이트 클록 신호(CPV2), 및 제3 게이트 클록 신호(CPV3)로 이루어질 수 있다. 게이트 클록 신호(CPV)가 세 개로 이루어지는 것은 예시에 불과하며, 이보다 적거나 혹은 더 많은 수로 이루어 질 수도 있다.
제1 게이트 클록 신호(CPV1)에 의해 선택된 첫 번째 게이트 신호는 제1 전압(V1), 제2 전압(V2), 및 제1 전압(V1)이 순서대로 이어진 후 게이트 오프 전압(Voff)이 나타난다. 제2 게이트 클록 신호(CPV2) 및 제3 게이트 클록 신호(CPV3)에 의해서도 동일한 형태의 게이트 전압을 생성할 수 있고, 생성된 게이트 전압은 각각 서로 다른 게이트선에 순차적으로 인가된다.
상기에서 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 액정 표시 장치로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 다양한 표시 장치들이 사용될 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.
3: 액정층 100: 하부 표시판
191: 화소 전극 200: 상부 표시판
230: 색 필터 270: 공통 전극
300: 액정 표시판 조립체 400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부 600: 신호 제어부
800: 계조 전압 생성부 G1-Gn: 게이트선
D1-Dm: 데이터선 PX: 화소

Claims (18)

  1. 복수의 게이트선 및 복수의 데이터선; 및,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되는 복수의 화소 전극을 포함하고,
    상기 데이터선들 중 서로 이웃하는 두 개의 데이터선들 사이에 위치하는 화소 전극들 중 서로 이웃하는 화소 전극들은 서로 다른 데이터선에 연결되고,
    상기 게이트선에 게이트 온 전압 및 게이트 오프 전압이 번갈아 인가되고,
    상기 게이트 온 전압은,
    제1 수평 주기에서 제1 전압을 가지고,
    제2 수평 주기에서 제2 전압을 가지고,
    제3 수평 주기에서 제3 전압을 가지는,
    표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 게이트선, 상기 데이터선, 및 상기 화소 전극에 각각 연결되는 복수의 박막 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 화소 전극은 상기 스위칭 소자에 의해 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되는,
    표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 게이트 온 전압은 3 수평 주기 동안 인가되고,
    상기 3 수평 주기는 순차적으로 이어지는 상기 제1 수평 주기, 상기 제2 수평 주기, 및 상기 제3 수평 주기로 이루어지는,
    표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 전압은 상기 제1 전압보다 낮은,
    표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 전압과 상기 제1 전압의 차이는 5V보다 크고, 8V보다 작은,
    표시 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 전압과 상기 제3 전압은 동일한,
    표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    서로 이웃하는 상기 데이터선들에 인가되는 데이터 전압의 극성은 서로 상이한,
    표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선은 서로 교차하여 복수의 화소를 정의하고,
    상기 화소 전극은 상기 화소 내에 형성되고,
    상기 서로 이웃하는 두 개의 데이터선들 사이에 위치하는 화소들은 동일한 색을 나타내는,
    표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 데이터선을 사이에 두고 서로 인접한 화소들은 서로 다른 색을 나타내는,
    표시 장치.
  10. 복수의 게이트선, 복수의 데이터선, 및 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되는 복수의 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판을 구동하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 게이트선에 게이트 온 전압을 입력하는 단계; 및,
    (b) 상기 게이트선에 게이트 오프 전압을 입력하는 단계를 포함하고,
    상기 (a) 단계는,
    (a-1) 제1 수평 주기에서 상기 게이트선에 제1 전압을 입력하는 단계;
    (a-2) 제2 수평 주기에서 상기 게이트선에 제2 전압을 입력하는 단계; 및,
    (a-3) 제3 수평 주기에서 상기 게이트선에 제3 전압을 입력하는 단계를 포함하고,
    상기 데이터선들 중 서로 이웃하는 두 개의 데이터선들 사이에 위치하는 화소 전극들 중 서로 이웃하는 화소 전극들은 서로 다른 데이터선에 연결되는,
    표시 장치의 구동 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터 표시판은 상기 게이트선, 상기 데이터선, 및 상기 화소 전극에 각각 연결되는 복수의 박막 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 화소 전극은 상기 스위칭 소자에 의해 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되는,
    표시 장치의 구동 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 게이트 온 전압은 3 수평 주기 동안 인가되고,
    상기 3 수평 주기는 순차적으로 이어지는 상기 제1 수평 주기, 상기 제2 수평 주기, 및 상기 제3 수평 주기로 이루어지는,
    표시 장치의 구동 방법.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 전압은 상기 제1 전압보다 낮은,
    표시 장치의 구동 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 전압과 상기 제1 전압의 차이는 5V보다 크고, 8V보다 작은,
    표시 장치의 구동 방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 전압과 상기 제3 전압은 동일한,
    표시 장치의 구동 방법.
  16. 제10 항에 있어서,
    서로 이웃하는 상기 데이터선들에 인가되는 데이터 전압의 극성은 서로 상이한,
    표시 장치의 구동 방법.
  17. 제10 항에 있어서,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선은 서로 교차하여 복수의 화소를 정의하고,
    상기 화소 전극은 상기 화소 내에 형성되고,
    상기 서로 이웃하는 두 개의 데이터선들 사이에 위치하는 화소들은 동일한 색을 나타내는,
    표시 장치의 구동 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 데이터선을 사이에 두고 서로 인접한 화소들은 서로 다른 색을 나타내는,
    표시 장치의 구동 방법.
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