액정표시장치와 그 구동방법 document_id A220517006676

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 온도센서를 적용하여 온도변화에 관계없이 액정의 응답속도와 구동환경을 최적화할 수 있도록 한 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다. 통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 비디오신호에 따라 액정셀들의 광투과율을 조절하여 화상을 표시하게 된다. 액정셀마다 스위칭소자가 형성된 액티브 매트릭스(Active Matrix) 타입의 액정표시장치는 동영상을 표시하기에 적합하다. 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치에 사용되는 스위칭소자로는 주로 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 "TFT"라 함)가 이용되고 있다. 도 1은 종래의 액정표시장치의 구동장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 종래의 액정표시장치의 구동장치는 m×n개의 액정셀들(CLc)이 매트릭스 타입으로 배열되고 m개의 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 n개의 게이트라인들(G1 내지 Gn)이 교차되며 그 교차부에 TFT가 형성된 액정표시패널(2)과, 액정표시패널(2)의 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 데이터신호를 공급하기 위한 게이트 드라이버(6)와, 데이터 드라이버(4)에 감마전압을 공급하기 위한 감마전압 공급부(8)와, 시스템(20)으로부터 공급되는 동기신호를 이용하여 데이터 드라이버(4)와 게이트 드라이버(6)를 제어하기 위한 타이밍 콘트롤러(10)와, 전원 공급부(12)로부터 공급되는 전압을 이용하여 액정표시패널(2)에 공급되는 전압들을 발생하기 위한 직류/직류 변환부(이하 "DC/DC 변환부"라 함)(14)와, 백라이트(18)를 구동하기 위한 인터버(16)를 구비한다. 시스템(20)은 수직/수평 동기신호(Vsync, Hsync), 클럭신호(DCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 및 데이터(R,G,B)를 타이밍 콘트롤러(10)로 공급한다. 액정표시패널(2)은 데이터라인들(D1 내지 Dm) 및 게이트라인들(G1 내지 Gn)의 교차부에 매트릭스 형태로 배치되는 다수의 액정셀(Clc)을 구비한다. 액정셀(Clc)에 각각 형성된 TFT는 게이트라인(G1 내지 Gn)으로부터 공급되는 스캔 신호에 응답하여 데이터라인들(D1 내지 Dm)로부터 공급되는 데이터신호를 액정셀(Clc)로 공급한다. 또한, 액정셀(Clc) 각각에는 스토리지 캐패시터(Cst)가 형성된다. 스토리지 캐패시터(Cst)는 액정셀(Clc)의 화소 전극과 전단 게이트라인 사이에 형성되거나, 액정셀(Clc)의 화소 전극과 공통 전극라인 사이에 형성되어 액정셀(Clc)의 전압을 일정하게 유지시킨다. 감마전압 공급부(8)은 감마전압을 데이터 드라이버(4)로 공급한다. 데이터 드라이버(4)는 타이밍 콘트롤러(10)로부터의 제어신호(DDC)에 응답하여 디지털 비디오 데이터(R,G,B)를 계조값에 대응하는 아날로그 감마전압(데이터신호)으로 변환하고, 이 아날로그 감마전압을 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급한다. 게이트 드라이버(6)는 타이밍 콘트롤러(10)로부터의 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔펄스를 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터신호가 공급되는 액정표시패널(2)의 수평라인을 선택한다. 타이밍 콘트롤러(10)는 시스템(20)으로부터 입력되는 수직/수평 동기신호(Vsync, Hsycn) 및 클럭신호(DCLK)를 이용하여 게이트 드라이버(6) 및 데이터 드라이버(4)를 제어하기 위한 제어신호(DDC)를 생성한다. 여기서 게이트 드라이버(6)를 제어하기 위한 제어신호(GDC)에는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse : GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock : GSC), 게이트 출력신호(Gate Output Enable : GOE) 등이 포함된다. 그리고, 데이터 드라이버(4)를 제어하기 위한 제어신호(DDC)에는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse : GSP), 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock : SSC), 소스 출력 신호(Source Output Enable : SOC) 및 극성신호(Polarity : POL) 등이 포함된다. 그리고 타이밍 콘트롤러(10)는 시스템(20)으로부터 공급되는 데이터(R,G,B)를 재정렬하여 데이터 드라이버(4)로 공급한다. DC/DC 변환부(14)는 전원 공급부(12)로부터 입력되는 3.3V의 전압을 승압 또는 강압하여 액정표시패널(2)로 공급되는 전압을 발생한다. 이와 같은 DC/DC 변환부(14)는 감마 기준전압, 게이트 하이전압(VGH), 게이트 로우전압(VGL) 및 공통전압(Vcom) 등을 생성한다. 인버터(16)는 백라이트(18)를 구동시키기 위한 구동전압(구동전류)을 백라이트(18)로 공급한다. 백라이트(18)는 인버터(16)로부터 공급되는 구동전압(또는 구동전류)에 대응되는 빛을 생성하여 액정패널(2)로 공급한다. 이와 같이 구동되는 액정표시패널(2)에서 생동감 있는 영상을 표시하기 위해서는 데이터에 대응하여 명암(밝음과 어두움)대비를 뚜렷이 해야한다. 하지만, 종래의 백라이트(18)는 밝기가 고정되어 있어 데이터와 무관하게 항상 일정한 밝기의 휘도를 생성하기 때문에 명암비 또는 대비비가 낮아 역동적이고 생생한 영상을 표시하기 곤란했다. 뿐만 아니라 백라이트의 발열이 온도 상승의 요인이 되기도 하면서 온도 변화에는 유동적으로 대응하지 못하는 문제점이 있다. 액정표시장치는 수학식 1 및 2에서 알 수 있는바, 액정의 고유한 점성과 탄성 등의 특성에 의해 응답속도가 느린 단점도 있다. 여기서, τr는 액정에 전압이 인가될 때의 라이징 타임(rising time)을, Va는 인가전압을, VF는 액정분자가 경사운동을 시작하는 프리드릭 천이 전압(Freederick Transition Voltage)을, d는 액정셀의 셀갭(cell gap)을, (gamma)는 액정분자의 회전점도(rotational viscosity)를 각각 의미한다. 여기서, τf는 액정에 인가된 전압이 오프된 후 액정이 탄성 복원력에 의해 원위치로 복원되는 폴링타임(falling time)을, K는 액정 고유의 탄성계수를 각각 의미한다. 현재까지 액정표시장치에서 가장 일반적으로 사용되어 왔던 액정 모드인 TN모드(Twisted Nematic mode)의 액정 응답속도는 액정 재료의 물성과 셀갭 등에 의해 달라질 수 있지만 통상, 라이징 타임이 20~80ms이고 폴링 타임이 20~30ms이다. 이러한 액정의 응답속도는 한 프레임기간(NTSC : 16.67ms)보다 길기 때문에 도 2와 같이 액정셀에 충전되는 전압이 원하는 전압에 도달하기 전에 다음 프레임으로 진행되기 때문에 동영상에서 화면이 흐릿하게 되는 모션 블러링(Motion Blurring) 현상이 나타나게 된다. 표 1은 0℃에서 통상의 해상도 1280×768, 30" 액정표시장치를 종래의 구동방식으로 구동시킨 경우에 계조0(G0), 63(G63), 127(G127), 191(G191), 255(G255) 각각에서의 라이징 타임과 폴링 타임에서의 응답속도[ms]를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 종래의 액정표시장치는 느린 응답속도로 인하여 한 레벨에서 다른 레벨로 데이터(VD)가 변할 때 그에 대응하는 표시 휘도(BL)가 원하는 휘도에 도달하지 못하게 되어 원하는 색과 휘도를 표현하지 못하게 된다. 그 결과, 액정표시장치는 동화상에서 모션 블러링 현상이 나타나게 되고, 명암비(Contrast ratio)의 저하로 인하여 화질이 떨어지게 된다. 이러한 액정표시장치의 응답특성은 온도에 민감하게 반응하는 액정의 특성 때문에 온도의 변화에 따라 더욱 민감하다. 액정의 구동 환경은 약 18℃에서 25℃ 정도의 상온 상태가 가장 적합하다. 온도가 그 이하의 저온 상태일 경우에는 액정의 응답속도가 느려지고, 약 80℃ 이상의 고온 상태일 경우에는 액정의 물성이 거의 액체상태가 되어 디스플레이 소자로서의 역할을 수행하지 못하게 되는 문제점이 있다.