KR100670143B1 - 액정 표시 장치의 구동방법 - Google Patents

Abstract

액정 표시 장치의 구동 방법에 따르면, 한 프레임을 제1 광, 제2 광 및 제3 광을 각각 인가하는 제1 필드, 제2 필드 및 제3 필드로 순차 구동한다. 이때, 상기 제1 내지 제3 필드 중 적어도 하나의 필드에서는 동일한 극성의 동일한 데이터 전압을 두 번 이상 인가한다. 이렇게 하면, 보다 정확한 계조를 표현할 수 있다.

액정 표시 장치, 필드 순차 방식, 데이터 전압, 서브필드

Description

액정 표시 장치의 구동방법 {DRIVING METHOD OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 종래 액정 표시 장치의 구동 파형도이다.

도 2는 한 프레임 동안 i 번째 주사선과 j 번째 데이터선에 의해 정의되는 화소 영역에서 액정에 인가되는 전압을 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 화소 회로도이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 구동 타이밍도이다.

도 6은 한 프레임 동안 i 번째 주사선(Si)과 j 번째 데이터선(Dj)에 의해 정의되는 화소 영역에서 액정에 인가되는 전압을 나타낸 도면이다.

본 발명은 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD)의 그 구동 방법에 관한 것으로, 특히 필드 순차 구동 방식의 액정 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.

근래 퍼스널 컴퓨터나 텔레비전 등의 경량, 박형화에 따라 디스플레이 장치도 경량화, 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 따라 음극선관(cathode ray tube: CRT) 대신 LCD와 같은 플랫 패널형 디스플레이가 개발되고 있다.

액정 표시 장치는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계(electric field)를 인가하고 이 전계의 세기를 조절하여 외부의 광원(백 라이트)으로부터 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상 신호를 얻는 표시 장치이다.

이러한 LCD는 휴대가 간편한 평판 패널형 디스플레이 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor: TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.

TFT-LCD에서 각 화소는 액정을 유전체로 가지는 커패시터 즉, 액정 커패시터로 모델링할 수 있다. LCD는 복수의 데이터선과 복수의 주사선에 의해 정의되는 복수의 화소 영역에 화소 회로가 형성되어 있으며, 각 화소 회로는 각각 소스 전극과 게이트 전극이 연결되는 TFT들 및 TFT의 드레인 전극과 공통전압 사이에 연결되는 액정 커패시터를 포함한다.

이러한 LCD는 칼라 이미지를 표시하는 방식에 따라 컬러 필터(color filter) 방식과 필드 순차(field sequential) 구동 방식의 2가지 방식으로 나눌 수 있다.

컬러 필터 방식의 LCD는 두 기판 중 하나의 기판에 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 3원색으로 이루어진 컬러 필터 층을 형성하고, 이 컬러 필터 층에 투과되는 빛의 양을 조절하여 R, G, B 색을 합성함으로써 원하는 화상을 표시한다. 이와 같이 단일 광원과 3색 컬러 필터 층을 이용하여 화상을 표시하는 LCD는 R, G, B 각 영역마다 각각 대응하는 단위 화소가 필요하므로 흑백을 표시하는 경우보다 3배 많 은 화소가 필요하게 된다. 따라서, 고해상도의 화상을 얻기 위해서는 패널의 정교한 제조 기술이 요구된다. 또한 이러한 LCD는 기판에 별도의 컬러 필터 층을 형성해야 하는 제조상의 번거로움이 있으며, 컬러 필터 자체의 광 투과율이 낮으므로 휘도가 낮아진다.

반면, 필드 순차 구동 방식의 LCD는 R, G, B 각 색의 독립된 광원을 순차 주기적으로 점등하고, 그 점등 주기에 동기하여 각 화소에 대응하는 색 신호를 인가함으로써 풀(full) 컬러의 화상을 얻는다. 즉, 필드 순차 구동 방식의 LCD는 하나의 화소를 R, G, B 단위 화소로 분할하지 않고, 하나의 화소에 R, G, B 백라이트로부터 출력되는 R, G, B 3원색의 광을 시 분할적으로 순차 표시함으로써 눈의 잔상 효과를 이용하여 화상을 표시한다.

이러한 필드 순차 구동 방식의 LCD의 동작에 대해 도 1 및 도 2를 참고로 하여 설명한다. 도 1은 종래 필드 순차 구동 방식 LCD의 구동 파형도이고, 도 2는 한 프레임 동안 i 번째 주사선과 j 번째 데이터선에 의해 정의되는 화소 영역에서 액정에 인가되는 전압을 나타낸 도면이다. 여기서, 액정은 액정 커패시터에 대응된다.

먼저, 도 1에 나타낸 바와 같이, 종래 필드 순차 구동 방식의 LCD는 하나의 프레임이 R 필드, G 필드 및 B 필드로 분할되어 구동된다. 그리고 각 필드에서는 복수의 주사선(S1∼Sn)에 주사 신호가 순차적으로 인가되어 TFT가 턴온되면 해당 데이터선(D1∼Dm)에 공급된 데이터 전압이 TFT를 통해 각 화소 전극(도시 생략)에 인가된다. 그러면, 화소 전극에 인가되는 화소 전압과 공통 전압의 차이에 해당하 는 전계가 액정 커패시터에 인가되어 이 전계의 세기에 대응하는 투과율로 빛이 투과된다. 도 1에서는 복수의 데이터선(D1∼Dm) 중 j 번째 데이터선(Dj)에 데이터 전압을 인가하는 것으로 도시하였다.

이와 같이, 필드 순차 구동 방식의 LCD는 한 프레임을 R 필드, G 필드 및 B 필드로 나누어 구동하기 때문에 칼라 필터 방식의 LCD보다 액정이 높은 응답 속도를 가져야 한다. 일반적으로 액정은 고분자 물질로써 전기장의 변화에 빠르게 응답하지 못하고 어느 시간을 두고 액정 분자의 배열이 안정된 상태가 된다. 이러한 응답 시간의 지연은 화면에 잔상을 남기어 동화상을 구현할 경우 화질이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 필드 순차 구동 방식의 LCD에서는 빠른 응답 속도를 가지는 V자 모양(V-shape) 액정이 적합하다.

V-Shape형 액정은 카이랄 센터 부근에 에테르를 도입한 구조로, 동화상 구현이 가능한 수백 ㎳ 정도의 빠른 응답속도를 보이고 있다. 또한, 대비비가 300 이상이며, 연속적인 그레이 스케일(gray scale) 표현과 넓은 시야각(70도)이 가능하며 배향성도 매우 우수하다.

일반적으로 어느 하나의 화소 영역에서 정상적으로는 한 프레임 또는 한 필드 동안 액정이 일정한 전압을 유지해야 계조를 정확하게 구현할 수가 있다. 그런데, V-shape형 액정은 전압 반전에 의해 액정이 회전하며, 도 2에 도시한 것처럼, 액정에 인가된 전압 보전율(Voltage Holding Ratio)이 시간이 지남에 따라 떨어져 계조 표현에 있어서 정확성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 계조 표현의 정확성을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 화상을 나타내는 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선, 주사 신호를 전달하는 복수의 주사선, 상기 데이터선 및 상기 주사선에 의해 정의되는 복수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법이 제공된다. 이 구동 방법은, 한 프레임을 제1 광, 제2 광 및 제3 광을 각각 인가하는 제1 필드, 제2 필드 및 제3 필드로 순차 구동하며, 상기 제1 내지 제3 필드 중 적어도 하나의 필드는 제1 및 제2 서브필드(sub-filed)를 포함하는 복수의 서브필드로 나누어지며, 상기 제1 내지 제3 필드 중 적어도 하나의 필드는, 상기 제1 서브필드에서 상기 복수의 주사선에 순차적으로 제1 주사 신호를 인가하고 상기 제1 주사 신호에 응답하여 상기 데이터선에 제1 데이터 전압을 인가하는 단계, 그리고 제2 서브필드에서 상기 복수의 주사선에 순차적으로 제2 주사 신호를 인가하고 상기 제2 주사 신호에 응답하여 상기 데이터선에 제2 데이터 전압을 인가하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 제1 데이터 전압과 상기 제2 데이터 전압은 동일한 극성의 동일한 데이터 전압이다.

그리고 상기 제1 내지 제3 필드에서 상기 제1 및 제2 데이터 전압은 각 필드마다 반전될 수 있으며, 상기 제1, 제2 및 제3 광은 각각 레드, 그린 및 블루일 수 있다.

본 발명의 다른 한 특징에 따르면, 화상을 나타내는 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선, 주사 신호를 전달하는 복수의 주사선, 상기 데이터선 및 상기 주사선에 의해 정의되는 복수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법이 제공된다. 이 구동 방법은, 하나의 프레임을 복수의 필드로 나누고, 상기 복수의 필드 중 적어도 하나의 필드는 제1 및 제2 서브필드를 포함하는 복수의 서브필드(sub-filed)로 나누어 구동하며, 상기 적어도 하나의 필드는, 상기 제1 서브필드에서 상기 복수의 주사선에 순차적으로 제1 주사 신호를 인가하고 상기 제1 주사 신호에 응답하여 상기 데이터 선에 제1 데이터 전압을 인가하는 단계, 그리고 상기 제2 서브필드에서 상기 복수의 주사선에 순차적으로 제2 주사 신호를 인가하고 상기 제2 주사 신호에 응답하여 상기 데이터선에 제2 데이터 전압을 인가하는 단계를 포함한다.

그리고 상기 제1 및 제2 데이터 전압은 각 프레임마다 반전될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 구조에 대해서 도 3을 참조하여 자세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 도면이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(100), 주사 드라이버(200), 데이터 드라이버(300), 타이밍 제어기(400), 계조 전압 발생부(500), 광원 제어기(600) 및 발광 다이오드(700a, 700b, 700c)를 포함한다.

액정 표시 패널(100)에는 세로 방향으로 뻗어 있는 복수의 데이터선(D1∼Dm), 가로 방향으로 뻗어 있는 복수의 주사선(S1∼Sn) 및 복수의 화소 회로(110)를 포함한다. 주사선(S1∼Sn)은 화소 회로를 선택하기 위한 주사 신호를 화소 회로(110)로 전달한다. 데이터선(D1∼Dm)은 계조 데이터에 해당하는 데이터 전압을 화소 회로로 전달한다. 그리고 데이터선(D1∼Dm)과 주사선(S1∼Sn)에 의해 정의되는 화소 영역에 화소 회로(110)가 형성되어 있다.

주사 드라이버(200)는 복수의 주사선(S1∼Sn)에 주사 신호를 순차적으로 인가한다.

데이터 드라이버(300)는 복수의 데이터선(D1∼Dm)에 데이터 전압을 인가한다.

타이밍 제어기(400)는 외부 또는 그래픽 제어기(도시 생략)로부터 계조 데이터 신호(R, G, B DATA), 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync)를 입력받아 필요한 제어신호(Sg, Sd, Sb)를 각각 주사 드라이버(200), 데이터 드라이버(300) 및 광원 제어기(600)로 전달하고, 계조 데이터(R, G, B DATA)를 계조 전압 발생부(500)로 전달한다.

계조 전압 발생부(500)는 계조 데이터에 해당하는 크기를 갖는 데이터 전압을 생성하여 데이터 드라이버(400)로 전달한다.

광원 제어기(600)는 발광 다이오드(800a, 800b, 800c)의 점등 시기를 제어한다.

발광 다이오드(700a, 700b, 700c)는 각각 R, G, B에 해당하는 광을 액정 표시 패널(100)에 출력한다. 본 발명의 실시 예에서는 백 라이트로서 발광 다이오드(700a, 700b, 700c)를 사용하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 화소 회로도이다. 도 4에서는 설명의 편의상 j 번째 데이터선(Dj) 및 i 번째 주사선(Si)에 연결된 화소 회로만을 도시하였다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 화소 회로(110)는 TFT(10) 및 액정 커패시터(C1)를 포함한다.

TFT(10)의 소스 전극과 게이트 전극은 각각 데이터선(Dj)과 주사선(Si)에 각각 연결되며, 데이터선(Dj)에 공급된 데이터 전압(Vd)을 화소 전극(도시하지 않음)에 인가한다.

액정 커패시터(C1)는 TFT(10)의 드레인 전극과 공통전압(Vcom) 사이에 연결되어 액정 커패시터(C1)에 인가되는 화소 전압(Vp)과 공통 전압(Vcom)의 차이에 해당하는 전계의 세기에 대응하는 투과율로 빛을 투과시킨다.

다음, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 동작에 대해서 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 구동 타이밍도이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 하나의 프레임을 R 필드, G 필드 및 B 필드로 나누어 구동하며, R, G, B 각 필드는 다시 복수의 서브필드(sub-filed)로 나누어 구동한다. 도 4에서는 각 필드가 두 개의 서브필드로 나누어진 것으로 도시하였다.

먼저, R 필드의 R1 서브필드에서 복수의 주사선에 주사 신호가 순차적으로 인가되어 TFT(10)가 턴온된다. 그러면 해당 데이터 전압이 데이터선에 인가되어 TFT(10)를 통해 화소 전극에 인가된다. 그리고 R1 서브필드의 마지막 주사선까지 주사 신호가 인가되면, R 필드의 R2 서브필드에서 복수의 주사선에 주사 신호가 순차적으로 인가되어 TFT(10)가 턴온된다. 그러면 해당 데이터 전압이 데이터선에 인가되어 TFT(10)를 통해 화소 전극에 인가된다.

이어서, G 필드의 G1 서브필드에서 복수의 주사선에 주사 신호를 순차적으로 인가하여 해당 데이터 전압을 TFT(10)를 통해 화소 전극에 인가한다. 이어서, G2 서브필드에서 복수의 주사선에 주사 신호를 순차적으로 인가하여 해당 데이터 전압을 TFT(10)를 화소 전극에 인가한다. 이 때, G 필드에서는 R 필드와 반대 극성을 가지는 데이터 전압을 인가한다.

다음, G 필드가 끝나면 B 필드의 B1 서브필드에서 복수의 주사선에 주사 신호를 순차적으로 인가하여 해당 데이터 전압을 TFT(10)를 통해 화소 전극에 인가한다. 이어서, B2 서브필드에서 복수의 주사선에 주사 신호를 순차적으로 인가하여 해당 데이터 전압을 TFT(10)를 화소 전극에 인가한다. 이 때, B 필드에서는 G 필드와 반대 극성을 가지는 데이터 전압을 인가한다.

이와 같이 하여 R 필드, G 필드 및 B 필드에서 R, G, B의 각 색 성분에 대응하는 화상을 순차 표시함으로써, R, G, B 색 성분의 화상이 인간의 시각적인 잔상 현상에 의해 합성되어서 하나의 프레임에 대한 컬러 화상이 표시된다.

일반적으로 액정 표시 장치의 액정은 전압이 가해지면 전계의 방향을 따라 액정의 분자 배열이 바뀌는 특성을 가지고 있다. 따라서, 액정 표시 장치는 이 액정의 성질을 이용하여 화상을 표시하는데, 도 1과 같이, 동일한 극성의 데이터 전압을 계속 인가하게 되면, 한 방향으로 전계가 형성되어 액정이 열화되기 때문에 화질이 저하되고 액정의 수명이 단축된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 필드마다 극성을 반전시킨 데이터 전압을 인가함으로써 액정의 열화를 방지한다.

도 6은 한 프레임 동안 i 번째 주사선(Si)과 j 번째 데이터선(Dj)에 의해 정의되는 화소 영역에서 액정에 인가되는 전압을 나타낸 도면이다.

도 6에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 실시 예와 같이 한 필드에서 액정 커패시터(C1)에 계조를 표현하기 위한 데이터 전압을 인가한 후, 다시 동일한 데이터 전압을 인가하게 되면, 보다 정확한 계조를 표현할 수 있게 된다.

그리고 본 발명의 실시 예에서는 한 필드에서 동일한 극성의 동일한 데이터 전압을 두 번 인가하는 것으로 설명하였으나, 두 번 이상 인가할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 변경이나 변형이 가능하다. 예컨대, 필드 순차 방식의 액정 표시 장치 뿐만 아니라, 컬러 필터 방식의 액정 표시 장치에도 적용될 수 있다. 이 때, 컬러 필터 방식의 액정 표시 장치에서는 하나의 프레임을 복수의 서브필드로 나누고 상술한 바와 동일하게 하나의 프레임에서 복수의 동일한 데이터 전압을 인가하여 구동할 수 있다.

본 발명에 의하면, 한 필드에서 동일한 극성의 동일한 전압을 두 번 이상 인가함으로써 보다 정확한 계조가 표현된다.

Claims (7)

1. 화상을 나타내는 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선, 주사 신호를 전달하는 복수의 주사선, 상기 데이터선 및 상기 주사선에 의해 정의되는 복수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서,

   한 프레임을 제1 광, 제2 광 및 제3 광을 각각 인가하는 제1 필드, 제2 필드 및 제3 필드로 순차 구동하며, 상기 제1 내지 제3 필드 중 각 필드는 제1 및 제2 서브필드(sub-filed)를 포함하는 복수의 서브필드로 나누어지며,

   상기 제1 내지 제3 필드 각각에서,

   상기 제1 서브필드에서 상기 복수의 주사선에 제1 주사 신호를 인가하고, 상기 제1 주사 신호에 응답하여 상기 데이터선에 제1 데이터 전압을 인가하는 단계, 그리고

   상기 제2 서브필드에서 상기 복수의 주사선에 제2 주사 신호를 인가하고, 상기 제2 주사 신호에 응답하여 상기 데이터선에 상기 제1 데이터 전압과 동일한 극성의 제2 데이터 전압을 인가하는 단계

   를 포함하며,

   상기 제1 및 제2 데이터 전압의 극성이 상기 제1 내지 제3 필드의 각 필드마다 반전되는 액정 표시 장치의 구동 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 데이터 전압과 상기 제2 데이터 전압은 동일한 데이터 전압인 액정 표시 장치의 구동 방법.
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제1, 제2 및 제3 광은 각각 레드, 그린 및 블루인 액정 표시 장치의 구동 방법.
5. 화상을 나타내는 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선, 주사 신호를 전달하는 복수의 주사선, 상기 데이터선 및 주사선에 의해 정의되는 복수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서,

   하나의 프레임을 복수의 필드로 나누고, 상기 복수의 필드 중 적어도 하나의 필드는 제1 및 제2 서브필드(sub-filed)를 포함하는 복수의 서브필드로 나누어 구동하며,

   상기 적어도 하나의 필드는,

   상기 제1 서브필드에서 상기 복수의 주사선에 순차적으로 제1 주사 신호를 인가하고, 상기 제1 주사 신호에 응답하여 상기 데이터선에 제1 데이터 전압을 인가하는 단계, 그리고

   상기 제2 서브필드에서 상기 복수의 주사선에 순차적으로 제2 주사 신호를 인가하고, 상기 제2 주사 신호에 응답하여 상기 데이터선에 상기 제1 데이터 전압과 동일한 극성의 제2 데이터 전압을 인가하는 단계

   를 포함하며,

   상기 제1 및 제2 데이터 전압의 극성이 각 프레임마다 반전되는 액정 표시 장치의 구동 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1 데이터 전압과 상기 제2 데이터 전압은 동일한 데이터 전압인 액정 표시 장치의 구동 방법.
7. 삭제

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