KR0121997B1 - 플리커(flicker) 보상형 액정 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

플리커(flicker) 보상형 액정 표시 장치 및 그 구동 방법

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Abstract

액정 표시 패널과 이를 고정시키는 전면 커버 사이에 포토 다이오드로 이루어진 빛 감지소자를 부착하여 액정 표시 패널의 빛의 세기를 검출하고 이를 전기적 신호로 전환한다. 이 전기적 신호에 포함되어 있는 플리커 성분을 추출하여 직류 신호로 변환하고, 변화된 플리커 신호가 최소가 되도록 공통 전극 전압을 조절한다.

Description

플리커(flicker) 보상형 액정 표시 장치 및 그 구동 방법
제1도는 종래 기술에 따른 박막 트랜지스터 방식 액정 표시 장치의 구동 신호를 도시한 파형도.
제2도는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 방식 액정 표시 장치의 구동 신호를 도시한 파형도.
제3a도는 내지 제3(b)도는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 및 감지 소자의 위치를 도시한 평면도 및 측면도.
제4도는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 빛 감지 소자의 다른 위치를 도시한 평면도.
제5도는 본 발명에 의한 박막 트랜지스터의 Vcom 조절 방법을 도시한 블럭도이다.
본 발명은 액정 표시 장치(liquid crystal display: 이하 LCD라 한다)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박막 트랜지스터(thin film transistor: 이하 TFT라 한다)를 스위칭 소자로 사용하는 액티브 매트릭스(active matrix) 액정 표시 장치의 잔상이나 플리커(flicker)를 제거할 수 있는 플리커 보상형 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
액티브 매트릭스 LCD의 구동 방식은 매트릭스 형태로 배열된 각 화소에 비선형 특성을 갖춘 액티브 소자를 부가하여 각 화소를 스위칭하는 것이며, 액티브 소자로는 통상 박막 트랜지스터가 이용된다.
이러한 TFT LCD의 광학적 표시 특성은 TFT 소자, 액정 재료, 배향막 재료, 셀 간격(cell gap), 칼라 필터(color filter)등의 영향을 받는데, 장시간 사용함에 따라 표시 특성을 저하시키는 플리커 또는 잔상이 나타날 수 있다.
이러한 플리커를 줄이기 위하여 여러 가지 방법이 제안되었는데, SSDM '91, pp. 647-649에서는 데이터선을 게이트선과 다른 쪽 패널에 형성함으로써 DC 레벨 시프트(level shift)를 감소시켜 잔상을 감소시키는 방법을 제안하고 있다. 또한, SID '91에 의하면 구동 방법을 적절히 선택함으로써 플리커를 줄일 수 있다고 하고 있다. 그밖에도 플리커를 감소시키고, 잔상을 줄이려는 많은 방법들이 제안되었으나, 액정 표시 장치에 형성되어 있는 소자들의 물리적 특성이 변할 경우에 이에 대한 대응능력이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.
종래의 TFT LCD는 화소 전극 및 TFT가 형성되어 있는 TFT 기판과 공통 전극 및 컬러 필터가 형성되어 있는 컬러 필터 기판, 그리고 그 사이에 주입되어 있는 액정 물질로 이루어진다.
이러한 액정 표시 장치에서는, 컬러 필터 기판에 형성되어 있는 공통 전극과 TFT 기판에 형성되어 있는 화소 전극에 전압을 인가하여 두 전극 사이에 전위차를 주어 액정 분자를 구동시킨다. 이때 두 전극 사이에 인가되는 전기장의 방향을 주기적으로 바꾸어 주는 것이 일반적인데, 그 예를 제1도에 도시하였다. 공통 전극에 가해지는 공통 전극 전압을 Vcom이라 할 때, TFT를 통하여 화소 전극에 인가되는 신호 전압은 Vcom 전압에 대하여 주기적으로 반전한다. 이때 Vcom에 대하여 양인 전압의 실효치와 음인 전압의 실효치가 같아야 플리커가 없고 잔상도 생기지 않는다. 이 양이 다르면 두 전극 사이에는 직류 성분을 가지는 전기장이 인가되고 이 직류 성분에 의하여 잔상이 생기게 된다. 제1도에서 도면 번호 10은 Vcom, 12는 게이트선을 통하여 인가되는 게이트 전압의 파형도를, 14는 TFT의 드레인에 인가되는 데이터 신호의 파형도를, 16은 화소 전극에 인가된 신호의 파형도를, 18은 화소 전극과 드레인 사이의 전압차(△Vp)를 나타낸다.
플리커가 발생하는 주된 이유를 제1도를 참조하여 설명하면, 데이터 전압이 공통 전극 전압에 대하여 동일한 계조에 대하여 양음간 전압이 대칭이 되지 않으면, 양인 경우와 음인 경우에 밝기가 달라지고 이러한 밝기 차이가 플리커로 나타난다. 또한 두 기판 사이에 직류 성분의 전압이 인가되어 보통 말하는 잔상 혹은 이미지 스티킹(image sticking)이 생기게 된다. 초기에 Vcom이 정확히 조절되어 직류 성분이 없다고 하더라도 액정 표시 장치를 사용함에 따라 패널의 박막 트랜지스터나 배향막, 보호막들에 물리적 변화가 생기므로 Vcom이 최적 조건에서 벗어나는 상태가 된다. 따라서 잔상이 증가하고 플리커도 커지게 된다.
이에 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정 표시 장치의 화면에 나타나는 플리커를 측정하여 공통 전극 전압이 최적 조건이 되도록 보상할 수 있는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치에는, 서로 마주보는 두 기판 및 그 사이에 주입되어 있는 액정 물질로 이루어진 액정 표시 패널과 이를 고정하는 전면 커버 사이에 빛 감지 소자가 부착되어 있다. 이 빛 감지 소자를 이용하여 패널을 투과한 빛을 감지하여 해당하는 전기 신호를 생성하고, 이 전기 신호 중에서 플리커 성분을 검출한 다음, 이 플리커 성분이 최소가 되도록 공통 전극 전압을 조절한다.
그러면, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
제3도(a),(b) 및 제4도에서 알 수 있듯이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에는, 서로 마주보는 두 기판 및 그 사이에 삽입되어 있는 액정 물질로 이루어진 액정 표시 패널(36)이 전면 커버(30)에 의하여 고정되어 있고, 전면 커버(30)와 패널(36) 사이에 포토 다이오드 등 빛의 세기를 감지할 수 있는 두 개의 빛 감지 소자(32)가 형성되어 있다.
이때 빛 감지소자(32)는, 제3도(A)에 도시된 바와 같이 패널(36)의 표시 영역(34)쪽으로 돌출되도록 배치될 수도 있고, 제4도에 도시된 바와 같이 전면 커버(30)상에 배치되어 표시 영역(34)쪽으로 돌출되지 않도록 할 수도 있다. 또한, 빛 감지 소자(32)는 1개일 수도 있고, 2개 이상일 수도 있다.
이러한 빛 감지 소자(32)는 화면의 빛의 세기를 감지하고 해당하는 전기적 신호를 출력하는 기능을 하는데, 화면에 플리커가 있으면 빛의 세기가 변화하고 이에 따라 빛 감지 소자(32)로부터 나오는 신호 전압이나 신호 전류 등 전기적 신호에 변화가 생기므로 플리커의 정도를 알 수 있다.
제5도는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 보정 장치를 도시한 구역도이다.
제5도는 도시한 바와 같이, 두 개의 빛 감지 소자(40)는 각각 필터부(42)에 연결되어 있고, 각 필터부(42)는 AD 컨버터 등 직류 전류로 변환하는 각 정류 회로(42)와 연결되어 있으며, 각 정류 회로(42)는 가산부(46)에 연결되어 있다. 마지막으로 가산부(46)는 공통 전극 전압(Vcom)을 조절하는 피드백 콘트롤부(48)와 연결되어 있다.
그러면, 이러한 액정 표시 장치의 플리커 보상 동작을 설명한다.
먼저, 빛 감지 소자(32,40)는 패널(36)의 화면 상의 빛의 세기를 감지하여 해당하는 전기 신호를 출력한다. 이때, 플리커가 발생하면 화면상의 빛의 세기가 변화하므로 전기 신호에는 플리커에 해당하는 성분이 포함된다. 제2도를 참고로 이를 상세히 설명한다.
제2도에서 굵은 실선 부분은 실제로 화소 전극에 인가된 전압을 나타내는 파형으로서 액정 셀에 충방전시 값이 달리 나타난다. Vsig는 실제로 화소 전극에 인가된 전압에서 액정 셀에 충전과 방전시 나타나는 전압차(V1,V2)를 고려하여 평균한 신호 전압을, Vcom은 공통 전극에 가해지는 공통 전극 전압을, Vcom(0)는 공통 전극 전압을 중심으로 Vsig가 반전될 때 두 반전 신호의 중값을, △Vcom은 공통 전극 전압과 Vcom(0)의 중간값의 전압차를 나타낸다.
여기에서, 공통 전극 전압(Vcom)이 Vcom(0)와 정확히 일치한다면, 빛 감지 소자(40)에서 검출되는 전압은 거의 DC 성분만을 나타낸다. 그러나 공통 전극 전압(Vcom)이 Vcom(0)와 달라지면, 즉, Vcom 전압이 Vcom(0) 전압보다 낮거나 높아지면, 빛 감지 소자에서 검출되는 전압(40)에 주기적인 성분이 발생한다. 액정 표시 장치에서 화면이 바뀌는 주기는 대개 60Hz이므로 그 주기적인 성분은 그 반인 30Hz의 교류 전압으로 나타나고 이것이 플리커 성분에 해당한다. 물론 데이터 신호 전압 자체도 계조(gray level)에 따라 크기가 다르기 때문에 시간 및 화상 정보의 밝기에 따라 변화하기 하나, 플리커 성분은 30Hz의 주파수를 갖는다는 점에서 다른 성분과는 구분된다.
이어 빛 감지 소자(40)로부터의 전기 신호 중에서 플리커 성분, 즉 30Hz의 성분이 필터부(42)에 의하여 추출된다. 추출 방법으로는 게이트(동기펄스 이용), 주파수 필터, PLL을 이용한 주파수 변별기 등이 가능하다.
다음, 추출된 30Hz 신호는 AD 컨버터 등을 이용한 정류회로(44)에서 직류 신호로 변환된다. 직류 신호의 크기는 플리커가 심할수록 증가하므로 이 직류 전압이 최소가 되도록 Vcom을 조절하는 것이 필요하다.
따라서, 피드 백 Vcom 콘트롤부(48)는 대소 비교 회로를 통하여 짝수 필드(even field)에서 검출되는 변환된 직류 신호와 Vcom(0)를 비교한다. 이때 직류 신호가 하이(H)이면 Vcom이 Vcom(0)보다 낮게 설정되어 있는 것으므로 Vcom 전압을 증가시키고, 직류 신호가 로우(L)이면 Vcom이 Vcom(0)보다 높게 설정되어 있으므로 Vcom을 낮춘다.
한편, 제5도에서와 같이 빛 감지 소자(40)를 2개 이상 설치한 경우는 각 빛 감지 소자(40)로부터 나오는 신호를 각각 추출하고 직류로 변환한 후 각 직류전압을 가산부(46)에서 가산(add)하여 기준 전압으로 삼는다. 이때, 플리커가 위치에 따라 달리 나타날 수 있으므로 이들을 위치별로 고려하여 전체적으로 플리커가 가장 작게 되도록 조절한다.
이와 같은 구조로 구성함으로써 플리커가 나타나더라도 이를 줄이는 방향으로 공통 전극 전압(Vcom)을 조절할 수 있다.

Claims (12)

  1. 액정 표시 패널의 빛을 감지하여 해당하는 전기 신호를 생성하는 단계, 상기 전기 신호 중 플리커 성분을 추출하는 단계, 그리고 상기 플리커 성분이 최소가 되도록 공통 전극 전압을 조절하는 단계를 포함하는 플리커 보상형 액정 표시 장치의 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 추출 단계는 동조 펄스를 이용한 게이트, 주파수 필터, PLL을 이용한 주파수 변별기 따위를 이용하는 플리커 보상형 액정 표시 장치의 구동 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조절 단계는 상기 추출된 플리커 성분을 직류로 변환하는 단계를 더 포함하는 플리커 보상형 액정 표시 장치의 구동 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 조절 단계에서는, 짝수 필드에서 검출되는 전압이 하이이면 공통 전극 전압을 증가시키고 로우이면 공통 전극 전압을 낮춤으로써 공통 전극 전압을 조절하는 플리커 보상형 액정 표시 장치의 구동 방법.
  5. 다수의 액티브 소자 및 상기 액티브 소자 각각에 연결되어 있는 다수의 화소 전극을 가지고 있는 제1기판, 상기 제1기판과 결합되어 있으며 공통 전극을 가지고 있는 제2기판, 그리고 상기 제1 및 제2기판의 사이에 봉입되어 있는 액정을 포함하는 액정 표시 패널, 상기 액정 표시 패널을 고정하는 전면 커버, 상기 전면 커버 및 상기 액정 표시 패널 사이에 부착되어 있으며, 상기 액정 표시 패널의 빛을 감지하여 플리커를 감지하는 빛 감지 소자를 포함하는 플리커 보상형 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서, 상기 빛 감지 소자는 하나 이상인 플리커 보상형 액정 표시 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 빛 감지 소자는 상기 액정 표시 패널의 표시 영역 쪽으로 돌출되도록 부착되어 있거나, 상기 표시 영역 쪽으로 돌출되지 않도록 상기 전면 커버에 부착되어 있는 플리커 보상형 액정 표시 장치.
  8. 액정 표시 패널의 빛을 감지하여 해당하는 전기 신호를 출력하는 빛 감지 소자, 상기 전기 신호 중 플리커 성분만을 추출하는 필터부, 상기 추출된 플리커 성분이 최소화되도록 공통 전극 전압을 조절하는 피드백 콘트롤부를 포함하는 액정 표시 장치의 플리커 보상 장치.
  9. 제8항에서, 상기 액정 표시 패널의 데이터 신호는 공통 전극 전압에 대하여 반전되는 액정 표시 장치의 플리커 보상 장치.
  10. 제9항에서, 상기 추출된 플리커 성분을 직류로 변환하는 수단을 더 포함하는 액정 표시 장치의 플리커 보상 장치.
  11. 제10항에서, 상기 빛 감지 소자는 둘 이상이며, 상기 필터부 및 상기 변환 수단은 상기 빛 감지 소자의 수와 동일한 수인 액정 표시 장치의 플리커 보상 장치.
  12. 제11항에서, 상기 각 변환 수단으로부터의 신호를 가산하는 수단을 더 포함하는 액정 표시 장치의 플리커 보상 장치.
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