KR100483383B1 - 계단파형의데이터구동전압을갖는액정표시장치및그구동방법 - Google Patents

Abstract

2 이상의 전압 레벨을 가질 수 있으며, 최종 시점의 계단 파형 전압이 실제 화소 전극에 충전되어야 할 전압 레벨이 되는 계단 파형 데이터 구동 전압을 액정 패널 상의 각 화소 전극에 인가한다. 두 개의 계단 파형으로 이루어진 2계단 데이터 구동 전압의 경우, 전단의 계단 파형 전압이 후단의 계단 파형 전압보다 높게 설정되어 화소 전극에 후단의 전압이 충전되는 시간을 감소시킨다.

Description

계단 파형의 데이터 구동 전압을 갖는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법

이 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(thin film transistor-liquid crystal display : TFT-LCD)의 구동 회로에 관한 것이다.

평판 표시 장치의 일종인 액정 표시 장치는 전압에 따라 빛의 투과도가 변하는 액정의 특성을 이용한 것으로써, 낮은 전압으로 구동이 가능하고 전력의 소모가 작아서 널리 이용되고 있다.

액정 패널의 각 화소 전극에 화상 정보를 가진 데이터(data) 신호가 인가되는 것을 제어하는 게이트 신호(gate pulse)는 액정 패널 상의 게이트 라인(gate line)을 통해 화소 전극에 연결된 TFT의 게이트 전극으로 인가되어 TFT를 온 또는 오프 시킨다. 게이트 신호가 인가되면 TFT는 온(on) 상태가 되고, 이 때 화소 전극에 인가된 데이터 신호 전압은 충전된다. 게이트 신호의 인가가 종료되어 TFT가 오프(off) 된 후에도 화소 전극에 충전된 데이터 신호 전압은 계속 유지된다. 그러나 TFT의 게이트 전극과 드레인(drain) 전극 사이의 기생 용량 때문에 화소 전극에 인가된 데이터 신호의 왜곡이 발생한다. 이 때 왜곡된 전압을 킥백(kick-back) 전압이라고 하며 Vk로 표시된다. 이러한 킥백 전압의 영향을 줄이기 위해 보통의 구동 회로에서는 화소 전극에 데이터 신호를 인가할 때 데이터 신호의 전압과 킥백 전압을 합하여 화소 전극에 인가한다.

최근에는 워크스테이션(workstation)과 같이 높은 해상도를 필요로 하는 시스템에 액정 표시 장치가 적용됨에 따라, 게이트 신호의 폭이 줄어들게 된다. 게이트 신호의 폭이 감소하면 데이터 신호를 화소 전극에 충전하는 시간이 감소되기 때문에, 화소 전극에 인가된 데이터 신호 전압 보다 낮은 전압이 화소 전극에 충전되어 있을 수 있다. 이와 같이 화소 전극에 데이터 신호가 제대로 충전되지 않으면 플리커(flicker)와 같은 화질 불량을 유발할 수 있다.

게이트 신호 폭의 감소에 따른 화소의 충전 특성 저하를 개선하기 위해서, 게이트 신호에 의해 제어되는 TFT의 이동도(mobility)를 향상시켜 짧은 시간 동안 화소 전극을 충전시키는 방법이 있다. 또한 구동 회로에서는 액정 패널을 상측과 하측으로 구분하여 데이터 신호를 별도로 인가하는 방법 등이 있다. 그러나 패널의 상측과 하층에 별도로 데이터 신호를 인가하는 경우, 게이트 구동 신호의 폭은 두 배로 확장되어 화소 전극에 데이터 신호가 충전되는 시간은 증가하지만 데이터 구동 소자가 상하 양쪽에 모두 있어야 하므로 구동 소자의 수가 증가되어 제조 비용이 늘어나는 단점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 과제는 구동 소자의 부담을 늘이지 않으면서 화소 전극의 충전 특성을 향상시켜, 킥백 전압을 감소시키고 플리커와 같은 화질 불량을 줄이는 것이다.

이러한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는 계단파 형태를 가지는 데이터 구동 전압을 액정 패널 상의 각 화소 전극에 인가한다. 이러한 계단 파형 데이터 구동 전압은 2 이상의 전압 레벨을 가질 수 있으며, 최종 시점의 계단 파형 전압이 실제 화소 전극에 충전되어야 할 전압 레벨이 된다.

두 개의 계단 파형으로 이루어진 2계단 데이터 구동 전압의 경우, 전단의 계단 파형 전압은 화소 전극이 빠른 시간 내에 후단의 전압으로 충전되도록 한다. 즉, 전단의 전압은 화소 전극에 데이터 구동 전압이 충전되는 시간을 줄이는 역할을 한다. 또한, 데이터 구동 전압은 공통 전극의 전압보다 높은 경우에만 계단 파형으로 인가되고 공통 전극의 전압보다 낮은 경우는 단일 파형으로 인가된다. 이는 계단 파형 데이터 구동 전압의 전단 전압에 의해서 화소 전극의 충전 시간이 감소하는 것은 데이터 구동 전압이 공통 전극의 전압보다 높은 경우에만 가능하기 때문이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 한 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 구동 회로를 도 1에 도시하였다. 도 1에서와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 구동 회로는 외부에서 화상 신호와 동기 신호를 입력받아, 다수의 타이밍 신호 및 액정 패널(10) 상의 각 화소 전극에 인가되는 데이터 신호를 발생시키는 타이밍 제어기(20), 외부 시스템에서 전원을 입력받아 다수의 아날로그 전압을 발생하는 전원 공급기(30), 타이밍 제어기(20)로부터 타이밍 신호 및 데이터 신호를 입력받고 전원 공급기(30)로부터 아날로그 전압을 입력받아 두 개 이상의 계단 파형으로 된 데이터 구동 전압을 액정 패널(10) 상의 각 화소 전극에 인가하는 데이터 구동 소자(40) 및 타이밍 제어기(20)로부터 타이밍 신호와 전원 공급기(30)로부터 아날로그 전압을 입력받아 게이트 구동 전압을 발생하여 각 화소 전극에 데이터 구동 신호가 인가되는 것을 제어하는 게이트 구동 소자(50)로 구성된다.

도 2에는 종래의 구동 회로에서 발생되는 데이터 구동 전압과 게이트 구동 전압의 관계를 도시하였고, 도 3에는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 구동 전압(Vd)과 게이트 구동 전압(Vg)의 관계를 도시하였다. 여기서 화소 전극에 대향하는 공통 전극의 전압은 Vcom으로 나타내었다.

도 2와 도 3에서와 같이, 종래의 데이터 구동 전압은 단일 레벨을 가지지만 본 발명에 따른 데이터 구동 전압은 계단파 형태를 가진다. 이러한 계단 파형은 2 이상의 전압 레벨을 가질 수 있으며, 제일 마지막 시점의 계단 전압의 레벨이 실제 화소 전극에 인가되어야 할 전압 레벨이 된다. 도 3에서는 2단의 전압 레벨 Vdh와 Vdl을 가진 데이터 구동 전압을 도시하였다. 두 개의 전압 레벨을 가지는 계단 파형 데이터 구동 전압에서 후단의 전압(Vdl)이 실제 화소 전극에 충전되어야 할 전압이다. 전단의 전압(Vdh)은 화소 전극이 빠른 시간 내에 후단의 전압으로 충전되도록 한다. 즉 전단의 전압은 화소 전극에 데이터 구동 전압이 충전되는 시간을 줄이는 역할을 한다. 이러한 계단 파형 데이터 구동 전압에서 후단의 전압은 최소한 5 ㎲ 이상의 폭을 가져야 화소 전극에 충전된 전압이 실제 데이터 신호 전압과 같을 수 있다.

또한, 계단 파형 데이터 구동 전압은 실제 인가될 데이터 구동 전압이 공통 전극의 전압보다 높은 경우에만 계단 파형으로 인가되고 공통 전극의 전압보다 낮은 경우는 단일 파형으로 인가된다. 이는 공통 전극 전압에 대한 데이터 구동 전압의 극성에 관계없이 킥백 전압은 화소 전극의 전위를 끌어내리는 방향으로 작용하기 때문에 데이터 구동 전압이 공통 전극의 전압보다 높은 경우에만 화소 전극의 충전 시간 감소의 효과가 있기 때문이다.

도 4는 도 2와 같은 파형을 갖는 데이터 구동 전압을 워크스테이션급 액정 패널에 적용하였을 경우에 화소 전극에 충전되는 화소 전압(Vp)의 시간에 따른 특성을 도시한 파형도이고, 도 5는 도 3과 같은 파형을 갖는 데이터 구동 전압을 적용하였을 경우의 화소 전압의 파형도이다. 이 때 게이트 구동 전압과 데이터 구동 전압의 폭은 모두 15 ㎲로 인가하였다.

도 4와 도 5에서와 같이, 데이터 구동 전압이 화소 전극에 완전하게 충전되어 화소 전압이 데이터 구동 전압과 같은 레벨을 가지는 시간은 계단 파형의 데이터 구동 전압의 경우가 단일 파형의 경우보다 짧다. 또한 킥백 전압도 단일 파형의 경우는 0.8 V이지만, 계단 파형의 경우는 0.6 V로 줄어들고, 액정 패널 상에서의 킥백 전압의 최대 편차도 단일 파형인 경우 0.5 V가 되지만 계단 파형인 경우는 0.14로 줄어든다. 이러한 편차의 감소는 화면상의 플리커를 줄이게 된다.

다음으로 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 설명한다. 먼저 외부로부터 입력되는 화상 신호를 처리하여 화상 정보를 가진 데이터 신호와 타이밍 신호를 만들고, 액정 패널에 인가될 계조 전압과 게이트 전압을 만든다. 데이터 신호, 계조 전압 및 타이밍 신호로 계단 파형의 데이터 구동 전압을 만들고, 타이밍 신호와 게이트 전압으로 구형파로 된 게이트 구동 신호를 만든다. 데이터 구동 신호를 액정 패널(10) 상의 각 화소 전극에 연결된 박막 트랜지스터의 소스 전극에 인가하고, 게이트 구동 신호를 박막 트랜지스터의 게이트 전극에 인가하여 데이터 구동 전압이 화소 전극에 충전되도록 하여 액정 패널에 화상이 표시되도록 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 데이터 구동 전압이 계단 파형으로 되어 화소 전극에 전압이 충전되는 시간을 줄일 수 있다. 따라서 데이터 구동 소자의 증가없이 플리커 불량 등을 제거할 수 있음으로 액정 패널의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

비록 이 발명은 가장 실제적이며 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이 발명은 상기 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 후술되는 청구의 범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 구동 회로를 도시한 블럭도이고,

도 2는 종래의 액정 표시 장치용 구동 회로의 데이터 구동 전압과 게이트 구동 전압의 관계를 도시한 파형도이고,

도 3은 본 발명의 실시에에 따른 액정 표시 장치용 구동 회로의 데이터 구동 전압과 게이트 구동 전압의 관계를 도시한 파형도이고,

도 4는 도 2와 같은 파형을 갖는 데이터 구동 전압이 화소 전극에 인가되었을 때 화소 전압과의 관계를 도시한 파형도이고,

도 5는 도 3과 같은 파형을 갖는 데이터 구동 전압이 화소 전극에 인가되었을 때 화소 전압과의 관계를 도시한 파형도이다.

Claims (12)

1. 외부로부터 입력되는 화상 신호를 처리하여 화상 정보를 가진 데이터 신호와 타이밍 신호를 만드는 단계,

   상기 액정 패널에 인가될 계조 전압과 게이트 전압을 만드는 단계,

   상기 데이터 신호, 계조 전압 및 타이밍 신호로 계단 파형의 데이터 구동 전압을 만드는 단계,

   상기 타이밍 신호와 게이트 전압으로 구형파로 된 게이트 구동 신호를 만드는 단계,

   상기 데이터 구동 전압을 상기 각 화소에 연결된 박막 트랜지스터의 소스 전극에 인가하는 단계 및

   상기 게이트 구동 신호를 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극에 인가하여 상기 데이터 구동 전압이 상기 화소 전극에 충전되도록 하는 단계를 포함하는

   액정 표시 장치의 구동 방법.
2. 제1항에서,

   상기 데이터 구동 전압은 상기 화소 전극에 대향하는 공통 전극 전압보다 높은 경우에만 계단 파형이 되도록 만드는

   액정 표시 장치의 구동 방법.
3. 제1항에서,

   상기 데이터 구동 전압을 형성하는 다수의 계단 파형 중에서 최종 시점의 계단 파형의 전압 레벨을 상기 화소가 표시해야 할 전압 레벨로 만드는

   액정 표시 장치의 구동 방법.
4. 제3항에서,

   상기 데이터 구동 전압을 형성하는 다수의 계단 파형은 2개의 전압 레벨을 가지는 2계단 파형으로 만드는

   액정 표시 장치의 구동 방법.
5. 제4항에서,

   상기 2계단 파형의 데이터 구동 전압은

   전단의 계단 파형 전압 레벨이 후단의 계단 파형 전압 레벨보다 높은 레벨을 가지도록 만드는

   액정 표시 장치의 구동 방법.
6. 제5항에서,

   상기 2계단 파형의 데이터 구동 전압은

   후단의 계단 파형의 폭이 5 ㎲ 이상이 되도록 만드는

   액정 표시 장치의 구동 방법.
7. 화상을 표시하는 액정 패널,

   외부에서 화상 신호와 동기 신호를 입력받아 다수의 타이밍 신호와 상기 액정 패널 상의 각 화소 전극에 인가되는 데이터 신호를 발생시키는 타이밍 제어기,

   외부에서 전원을 입력받아 다수의 아날로그 전압을 발생하는 전원 공급기,

   상기 타이밍 제어기로부터 타이밍 신호와 상기 전원 공급기로부터 아날로그 전압을 입력받아 상기 각 화소 전극에 상기 데이터 신호가 인가되는 것을 제어하는 게이트 구동 소자,

   상기 타이밍 제어기로부터 타이밍 신호 및 데이터 신호를 입력받고, 상기 전원 공급기로부터 아날로그 전압을 입력받아, 두 개 이상의 계단 파형으로 된 데이터 구동 전압을 상기 각 화소 전극에 인가하는 데이터 구동 소자를 포함하는

   액정 표시 장치.
8. 제7항에서,

   상기 데이터 구동 전압은 상기 화소 전극에 대향하는 공통 전극 전압보다 높은 경우에만 계단 파형으로 되는

   액정 표시 장치.
9. 제7항에서,

   상기 데이터 구동 전압을 형성하는 다수의 계단 파형 중에서 최종 시점의 계단 파형의 전압 레벨이 상기 화소가 표시해야 할 전압 레벨로 되는

   액정 표시 장치.
10. 제9항에서,

    상기 데이터 구동 전압을 형성하는 다수의 계단 파형은 2개의 전압 레벨을 가지는 2계단 파형인

    액정 표시 장치.
11. 제10항에서,

    상기 2계단 파형 데이터 구동 전압은

    전단의 계단 파형 전압 레벨이 후단의 계단 파형 전압 레벨보다 높은 레벨을 가지는

    액정 표시 장치.
12. 제11항에서,

    상기 2개의 계단 파형 데이터 구동 전압은

    후단의 계단 파형의 폭이 5 ㎲ 이상인

    액정 표시 장치.

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