KR100318384B1

KR100318384B1 - 액정표시장치 및 그 구동 방법

Info

Publication number: KR100318384B1
Application number: KR1019990003263A
Authority: KR
Inventors: 츄네오야마자끼; 유정일; 최상철
Original assignee: 김순택; 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2001-12-22
Anticipated expiration: 2019-02-01
Also published as: KR20000054912A

Abstract

낮은 클럭 속도로 구동되어 전자파 및 노이즈의 발생을 억제할 수 있으며, 표시화면의 해상도 및 컨트라스트가 향상되고 응답 속도가 빠른 액정표시장치 및 그 구동방법을 제공하기 위한 것으로서, R, G, B 데이터 신호, LOAD 신호 및 클럭 신호를 포함하는 소오스 드라이버의 구동에 필요한 신호와 게이트 클럭 신호, 프레임 스타트 신호를 포함하는 게이트 드라이버의 구동에 필요한 신호를 출력하는 타이밍 제어 회로와, 상기 타이밍 제어회로로부터 소오스 드라이버의 구동에 필요한 신호를 전송 받아, 이들을 다수개의 신호 세트로 분할하여 출력하는 라인 버퍼를 구비한 STN 액정표시장치를 제공한다.

Description

액정표시장치 및 그 구동 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF OPERATING THE SAME}

[산업상 이용 분야]

본 발명은 액정표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 낮은 클럭속도로 구동되면서도 표시화면의 해상도 및 컨트라스트가 향상되고 응답 속도가 빠른 액정표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.

[종래 기술]

일반적으로 STN(Super Twisted Nematic) 액정표시장치는 세그먼트(segment) 전극과 커먼(common) 전극사이에 액정층을 형성시킨 것으로서, 화소점은 두 개의 겹쳐지는 전극단자에 의해 형성된다. 이러한 STN 액정표시장치의 구동 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래의 STN 액정표시장치의 일 예를 도시한 회로도로서, STN 액정표시장치는 다수의 화소를 형성하는 커먼 전극과 세그먼트 전극으로 이루어진 패널(10)과 각 화소를 구성하는 세그먼트 전극에 신호전압을 인가하는 소오스 드라이버(20) 및 특정 전압 값이 화소에 인가될 수 있도록 커먼 전극을 순차적으로 주사하기 위한 게이트 드라이버(30) 및 타이밍 제어회로(40)를 포함한다. 상기 타이밍 제어회로(40)는 컴퓨터 본체의 그래픽 컨트롤러(미도시)로 부터 R, G, B 데이터 신호 및 라인을 구별하기 위한 Hsync(수평동기신호), 각 프레임을 구별하기 위한 Vsync(수직동기신호) 등의 신호를 입력받아 상기 소오스 드라이버(20) 및 게이트 드라이버(40)를 제어하기 위한 신호를 생성한다. 즉, 타이밍 제어회로(40)는 각 세그먼트 전극에 대한 R, G, B 데이터 신호를 정해진 클럭 속도에 따라 순차적으로 쉬프트(shift)시키면서 소오스 드라이버(20)에 입력하고, R, G, B 데이터 신호가 모두 입력되면 상기 데이터 신호에 해당하는 전압 값을 패널(10)의 세그먼트 전극에 인가할 것을 명령하는 LOAD 신호를 생성하여 출력한다. 또한 타이밍 제어회로(40)는 게이트 드라이버(30)가 소오스 드라이버(20)와 동기되면서 순차적으로 패널(10)의 커먼 전극을 스캔할 수 있도록 게이트 클럭(GATE CLOCK) 신호와 프레임 스타트(FRAME START) 신호를 게이트 드라이버(30)에 공급한다. 즉, 게이트 드라이버(30)는 소오스 드라이버(20)로 부터 인가된 아날로그 전압 값과 함께 패널(10)의 화소에 일정한 전위차를 형성하도록 커먼 전극을 주기적으로 스캔하는 기능을 가지는 것이다.

소오스 드라이버(20)는 데이터 드라이버라고도 하며, 타이밍 제어회로(40)로부터 넘어오는 디지털 데이터를 소오스 드라이버(20) 내의 쉬프트 레지스터에 저장했다가, 데이터를 패널(10)에 내릴 것을 명령하는 LOAD 신호가 오면 각각의 데이터에 해당하는 전압을 선택하여 패널(10)에 인가한다. 도 2에 도시한 바와 같이 소오스 드라이버(20)의 내부 구성은 대개 타이밍 제어회로(40)에서 출력된 R, G, B 데이터를 차례대로 쉬프트시키면서 저장하는 다수의 쉬프트 레지스터(22)와 계조전압(V₀-V_n)을 인가 받아 상기 R, G, B 데이터를 각각의 디지털 데이터에 대응하는 아날로그 값으로 변환하는 디지털/아날로그 컨버터(24) 및 변환된 전압 값을 저장하고 있다가 타이밍 제어회로(40)로 부터 LOAD신호가 인가되면 바로 패널(10)로 뿌려주는 래치(26)로 이루어져 있다. 상기 쉬프트 레지스터(22)는 R, G, B 데이터 3개를 동시에 받아서 쉬프트 시키는 동작을 한 클럭주기로 반복하면서 디지털 데이터를 하나씩 저장한다. 이와 같이 첫 번째 쉬프트 레지스터(22)에 데이터가 다 채워지면 캐리 아웃(CARRY OUT) 신호가 다음번 쉬프트 레지스터로 보내지며, 다음번 쉬프트 레지스터는 똑 같은 동작을 반복하여 데이터를 받아들인다. 이렇게 하여 모든 소오스 드라이버가 다 채워지면, 즉, 한 개의 수평 라인 데이터의 저장이 모두 끝나면 데이터들은 그 데이터 코드 값에 해당되는 아날로그 전압으로 바뀌며, LOAD 신호가 입력되면 패널(10)의 각 화소에 아날로그 전압 값이 인가된다.

이와 같은 STN 액정표시장치는 각각의 화소가 독립된 단자에 의해 동작하는 것이 아니라, 세그먼트 전극 및 커먼 전극에 신호를 순차적으로 공급하면서 상기 전극들이 겹쳐지는 부분을 구동하는 것이므로, 패널(10)의 컨트라스트와 응답속도등의 표시품질이 능동구동방식(Active Matrix) 액정표시장치보다 떨어질 뿐만 아니라 화면을 대형화하거나 해상도를 증가시키기 어렵다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여는 동작 신호들의 주파수(클럭 속도)를 높여야만 한다. 예를 들어 QVGA(320X240)급 LCD(12비트 인터페이스 사용)의 한 프레임을 100Hz(10ms)의 주파수로 구동하려면, 커먼 전극을 구동하기 위한 구동 주파수는 24KHz (즉, 하나의 커먼 전극을 구동하는 시간이 10ms/240 =41.7μs =24KHz)가 되고, 세그먼트 전극을 구동하기 위한 구동 주파수는 1.92MHz(즉, 하나의 세그먼트 전극을 구동하는 시간이 41.7μs/320X3/12 = 0.52μs =1.92MHz)가 되어야 한다. 그러나 해상도를 높이기 위하여 XGA(1024X768)급 LCD(12비트 인터페이스 사용)의 한 프레임을 듀얼 스캔 방식에 의하여 100Hz(10ms)로 구동하려면, 커먼 전극을 구동하기 위한 구동 주파수를 38.5KHz (즉, 하나의 커먼 전극을 구동하는 시간이 10ms/384 = 26μs = 38.5KHz)로 높여야 하며, 세그먼트 전극을 구동하기 위한 구동 주파수는 10MHz(즉, 하나의 세그먼트 전극을 구동하는 시간이 26μs/1024X3/12 = 0.1μs = 10MHz)로 높여야 한다.

이와 같이, 동작 주파수를 높이는 것은, 그 회로의 설계가 어려울 뿐만 아니라, 동작 주파수에 따라 EMI(Electro-Magnetic Interference) 방출량이 많아지고 노이즈가 다량 발생하는 단점이 있다. EMI는 전자파의 일종으로서 인체에 해롭기 때문에 최근 들어 그 규제가 강화되고 있으며, 이를 차단하기 위한 실드 대책도 강구되고 있으나, 동작 주파수가 65MHz이상이면 현재의 기술로는 EMI를 완전히 차단할 수 없다고 알려져 있다. 따라서, 동작 주파수를 낮추면서 화면을 대형화하기위하여, 소오스 드라이버(20)를 패널의 상하에 배치하여 신호선을 상측과 하측에서 서로 교차되게 구성하는 방법이 개발되었으나, 이와 같이 LCD모듈을 구성하면 세트의 크기가 커지는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 낮은 클럭 속도로 구동되어 전자파 및 노이즈의 발생을 억제할 수 있는 STN 액정표시장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 표시화면의 해상도 및 컨트라스트가 향상되고 응답 속도가 빠른 액정표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 대형 액정표시장치의 효율적인 구동방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 STN 액정표시장치의 구성 블록도.

도 2는 종래의 STN 액정표시장치에 사용되는 소오스 드라이버의 구성 블록도.

도 3 는 본 발명의 일 실시예에 따른 STN 액정표시장치의 구성 블록도.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 R, G, B 데이터 신호, LOAD 신호 및 클럭 신호를 포함하는 소오스 드라이버의 구동에 필요한 신호와 게이트 클럭 신호, 프레임 스타트 신호를 포함하는 게이트 드라이버의 구동에 필요한 신호를 출력하는 타이밍 제어 회로와, 상기 타이밍 제어회로로부터 소오스 드라이버의 구동에 필요한 신호를 전송 받아, 이들을 다수개의 신호 세트로 분할하여 출력하는 라인 버퍼를 구비한 STN 액정표시장치를 제공한다. 상기 액정표시장치는 상기 다수개의 신호 세트를 각각 입력받아, R, G, B 데이터 신호에 해당하는 전압을 상기 패널의 세그먼트 전극에 공급하기 위한 다수개의 소오스 드라이버 및 상기 타이밍 제어회로로부터 게이트 드라이버의 구동에 필요한 신호를 입력받아 상기 패널의 커먼 전극을 스캔하기 위한 게이트 드라이버를 더욱 포함한다.

본 발명은 또한 R, G, B 데이터 신호, LOAD 신호 및 클럭 신호를 포함하는 소오스 드라이버의 구동에 필요한 신호와 게이트 클럭 신호, 프레임 스타트 신호를 포함하는 게이트 드라이버의 구동에 필요한 신호를 입력받는 단계; 상기 소오스 드라이버의 구동에 필요한 신호를 전송 받아, 다수개의 신호 세트로 분할하여 출력하는 단계; 및 상기 다수개의 신호 세트를 각각 입력받아, 상기 R, G, B 데이터 신호에 해당하는 전압을 패널의 세그먼트 전극에 공급하고, 상기 게이트 드라이버의 구동에 필요한 신호를 입력받아 상기 패널의 커먼 전극을 스캔하여 화상을 표시하는 단계를 포함하는 STN 액정표시장치의 구동 방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 는 본 발명의 일 실시예에 따른 STN 액정표시장치의 구성 블록도로서, 본 발명의 STN 액정표시장치는 화상을 표시하며 다수의 세그먼트 전극과 커먼 전극이 교차되어 있는 패널(120)과, 타이밍 제어 회로(140), 라인 버퍼(112), 제1 내지 제4 소오스 드라이버(122,124,126,128) 및 게이트 드라이버(130)를 포함한다. 상기 타이밍 제어회로(140)는 각 세그먼트 전극에 대한 R, G, B 데이터 신호, LOAD 신호, 클럭 신호 등 제1 내지 제4 소오스 드라이버(122,124,126,128)의 구동에 필요한 신호를 라인 버퍼(112)에 제공하는 기능을 하는 것이며, 상기 LOAD 신호는 R, G, B 데이터 신호가 상기 제1 내지 제4 소오스 드라이버(122,124,126,128)에 모두 입력되면 상기 데이터 신호에 해당하는 상기 소오스 드라이버로부터 전압 값을 패널(120)에 인가시키기 위하여 제공되는 것이다. 또한 타이밍 제어회로(140)는 게이트 드라이버(130)가 상기 제1 내지 제4 소오스 드라이버(122, 124, 126, 128)와 동기되면서 순차적으로 패널(120)의 커먼 전극을 스캔할 수 있도록 게이트 클럭(GATE CLOCK) 신호, 프레임 스타트(FRAME START) 신호 등 게이트 드라이버의 구동에 필요한 신호를 게이트 드라이버(130)에 공급한다. 라인 버퍼(112)는 상기 타이밍 제어회로(140)로부터 R, G, B 데이터 신호 및 LOAD 신호를 고속 직렬(Serial) 버스 또는 병렬(Parallel) 버스를 통하여 전송 받아, 상기 R, G, B 데이터 신호를 4개로 분할(제1 내지 제4 R, G, B 데이터)하여 각각의 소오스 드라이버(122, 124, 126, 128)에 공급한다. 이와 같이 라인 버퍼(112)를 이용하여 제1 내지 제4 소오스 드라이버(122, 124, 126, 128)에 상기 R, G, B 데이터 신호를 동시에 공급하면, 데이터 신호를 공급하는 클럭 속도를 4분의 1로 낯출수 있다.

예를 들어, 1280X1024개의 화소를 가지는 SXGA 액정표시장치(12 비트 인터페이스 사용)를 100Hz의 프레임 주파수로 구동하는 경우에는, 커먼 전극을 듀얼 스캔 방식으로 구동하기 위한 구동 주파수는 52.6KHz (즉, 하나의 커먼 전극을 구동하는 시간이 10ms/512 =19μs =52.6KHz)가 되고, 소오스 드라이버를 분할하지 않고 세그먼트 전극을 구동하기 위한 구동 주파수는 16.7MHz(즉, 하나의 세그먼트 전극을 구동하는 시간이 19μs/1280X3/12 = 0.06μs =1.92MHz)되지만, 본 발명과 같이, 소오스 드라이버를 4개로 분할하여 세그먼트 전극을 구동하면 이때의 구동 주파수는 4.17MHz(즉, 하나의 세그먼트 전극을 구동하는 시간이 19μs/320X3/12 = 0.24μs =4.17MHz)가 되므로 구동 주파수를 4분의 1로 줄일 수 있다.

상기 라인 버퍼(112)는 타이밍 제어회로(140)로부터 직렬 또는 병렬로 상기R, G, B 데이터 신호를 전송 받아 임시로 저장하는 제1 라인 버퍼(114)와 상기 제1 라인 버퍼(114)로부터 병렬 버스를 통해 상기 R, G, B 데이터 신호를 입력받고, 이들을 분할하여 각각의 소오스 드라이버로 전송하는 제2 라인 버퍼(116)로 이루어지는 것이 바람직하며, 이때 제1 라인 버퍼(114)가 제2 라인 버퍼(116)로 한 라인의 데이터 신호를 전송하면, 제1 라인 버퍼(114)는 다음 라인의 데이터를 입력받도록 하여 시간을 분리 활용하여 데이터의 입출력이 가능하도록 한다. 즉, 상기 제1 라인 버터(114)는 데이터 입력용 버퍼의 기능을 하는 것이고, 상기 제2 라인 버퍼(116)는 데이터 출력용 버퍼의 기능을 하는 것이다.

이때, 상기 R, G, B 데이터 신호의 분할 개수는 액정표시장치의 해상도에 따라 달라지나, 짝수 개로 분할하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 2개 또는 4개의 데이터 세트로 분할하며, 분할된 상기 R, G, B 데이터 신호의 개수만큼의 소오스 드라이버가 액정표시장치의 패널(120)에 장치된다.

본 발명의 액정표시장치에 사용되는 게이트 드라이버(130)는 공지의 드라이버 회로를 모두 사용할 수 있으나, 듀얼 스캔(Dual Scan)방식의 드라이버 회로를 사용하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 STN 액정표시장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저 컴퓨터의 중앙처리장치로가 그래픽 컨트롤러(도시하지 않음)로 R, G, B 데이터 신호를 출력하면, 그래픽 컨트롤러는 R, G, B 데이터 신호, 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync) 및 클럭 신호를 생성하여 타이밍 컨트롤러(140)로 출력한다. 타이밍 컨트롤러(140)는 R, G, B 데이터 신호를 요구되는 타이밍에 맞도록 분주하고 LOAD 신호와 함께 제1 라인 버퍼(114)로 순차적으로 출력하며, 또한 게이트 드라이버(130)를 구동하기 위한 게이트 클럭 신호(GATE CLOCK)와 화면의 프레임을 구별하기 위한 프레임 스타트(FRAME START) 신호를 게이트 드라이버(130)로 출력한다.

제1 라인버퍼(114)에 하나의 커먼 전극에 해당하는 R, G, B 데이터 신호가 모두 입력되면, 제1 라인 버퍼는 병렬버스를 통해 상기 R, G, B 데이터 신호를 제2 라인 버퍼(116)에 전송하고, 다음 커먼 전극에 해당하는 R, G, B 데이터 신호를 받아들인다. 이때 제2 라인 버퍼(116)는 제1 라인 버퍼로부터 입력받은 R, G, B 데이터 신호를 4개로 분할하여 각각의 병렬 버스를 통하여 제1 내지 제4 소오스 드라이버(122, 124, 126, 128)로 각각 전송한다. 이와 같이 제1 내지 제4 소오스 드라이버(122, 124, 126, 128)가 한 라인에 대한 데이터를 모두 받으면 제2 라인 버퍼(116)에서 LOAD 신호가 출력되고 패널(120)의 세그먼트 전극에 R, G, B 데이터 신호가 인가되어 화상을 표시한다. 이와 같이 라인 버퍼(112)를 이용하여 제1 내지 제4 소오스 드라이버(122, 124, 126, 128)에 상기 R, G, B 데이터 신호를 동시에 공급하면, 데이터 신호를 공급하는 클럭 속도를 4분의 1로 낯출수 있다.

본 발명의 STN 액정표시장치의 구동방법은 주사전극을 순차적으로 선택하는 액정표시장치뿐만 아니라, 다수의 라인(세그먼트 전극)을 동시에 어드레싱하는 멀티 라인 어드레싱(MULTI LINE ADDRESSING) 액정표시장치에도 용이하게 적용될 수 있으며, 커먼 전극의 구동은 듀얼 스캔 방식등 기존의 구동방식을 모두 이용할 수 있다.

본 발명의 STN 액정표시장치의 구동 방법을 사용하면 SVGA, XGA, SXGA 등의 대형 컬러 액정표시장치를 QVGA 또는 VGA 구동 타이밍으로 분할 구동함으로서 30:1의 컨트라스트와 80ms 의 응답속도를 가지는 VGA급 액정표시장치와 같이 구동할 수 있다. 또한 2개의 라인 버퍼만을 추가로 장치하여 클럭속도를 증가시키지 않고 용이하게 액정표시장치의 화면을 대형화 할 수 있으며, 낮은 클럭 속도로 구동되므로 드라이버 회로를 단순화시킬 수 있다.

Claims

(정정)다수의 세그먼트 전극과 커먼 전극이 교차되어 있는 패널; R, G, B 데이터 신호, LOAD 신호 및 클럭 신호를 포함하는 소오스 드라이버의 구동에 필요한 신호와 게이트 클럭 신호, 프레임 스타트 신호를 포함하는 게이트 드라이버의 구동에 필요한 신호를 출력하는 타이밍 제어 회로; 및 상기 타이밍 제어회로로부터 소오스 드라이버의 구동에 필요한 신호를 입력 받아 상기 패널의 커먼 전극을 스캔하기 위한 게이트 드라이버를 포함하는 STN 액정표시장치에 있어서,

상기 타이밍 제어회로로부터 소오스 드라이버의 구동에 필요한 신호를 전송 받아 임시로 저장하는 제1 라인 버퍼와 상기 제1 라인 버퍼로부터 소오스 드라이버의 구동에 필요한 신호를 입력받고, 이들을 분할하여 상기 다수의 소오스 드라이버로 전송하는 제2 라인 버퍼로 이루어진 라인 버퍼;

상기 다수개의 신호 세트를 각각 입력받아, R, G, B 데이터 신호에 해당하는 전압을 상기 패널의 세그먼트 전극에 공급하기 위한 다수개의 소오스 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 STN 액정표시장치.
(삭제)
(정정)제1항에 있어서, 상기 제1 라인 버퍼는 한 라인의 커먼 전극에 해당하는 화소를 구동하기 위한 신호를 상기 제2 라인 버퍼로 전송한 후, 다음 라인의 커먼 전극에 해당하는 화소를 구동하기 위한 신호를 입력받는 것을 특징으로 하는 STN 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 다수개의 소오스 드라이버는 4개이며, 상기 소오스 드라이버의 구동에 필요한 신호는 4개로 분할되는 것을 특징으로 하는 STN 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 소오스 드라이버는 다수의 인접한 세그먼트 전극을 동시에 어드레싱하도록 되어있는 것을 특징으로 하는 STN 액정표시장치.
(정정)R, G, B 데이터 신호, LOAD 신호 및 클럭 신호를 포함하는 소오스 드라이버의 구동에 필요한 신호와 게이트 클럭 신호, 프레임 스타트 신호를 포함하는 게이트 드라이버의 구동에 필요한 신호를 입력받는 단계;

상기 소오스 드라이버의 구동에 필요한 신호를 제 1 라인 버퍼에서 전송 받아 임시로 저장한 후, 상기 제 1 라인 버퍼로부터 소오스 드라이버의 구동에 필요한 신호를 입력받고 이들을 제 2 라인 버터에 다수개의 신호 세트로 분할하여 다수개의 소오스 드라이버로 출력하는 단계; 및

상기 다수개의 신호 세트를 각각 입력받아, 상기 R, G, B 데이터 신호에 해당하는 전압을 패널의 세그먼트 전극에 공급하고, 상기 게이트 드라이버의 구동에 필요한 신호를 입력받아 상기 패널의 커먼 전극을 스캔하여 화상을 표시하는 단계를 포함하는 STN 액정표시장치의 구동 방법.