KR100984812B1 - 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 잔상(예를 들면, image sticking)을 최소화할 수 있는 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 킥백(kickback) 전압으로 인한 이미지 스티킹(image sticking)을 최소화할 수 있는 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치를 구현할 수 있다.
이미지 스티킹(image sticking), 킥백(kickback) 전압, 공통 전압

Description

액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치{COMMON ELECTRONIC PLATE VOLTAGE GENERATOR DEVICE OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 액정 표시 장치의 패널을 구성하는 하나의 픽셀에 대한 일반적인 등가 회로도이다.
도 2는 액정 표시 장치의 패널을 구성하는 픽셀을 구동하기 위한 게이트 전압 데이터 전압 및 픽셀 전압에 대한 일반적인 파형도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치의 공통 전압의 타이밍 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110: 디 플립 플랍
111: 디 플립 플랍의 클럭 신호 단자
112: 디 플립 플랍의 데이터 입력 단자
113: 디 플립 플랍의 반전 출력 단자
114: 디 플립 플랍의 출력 단자
120: 멀티플렉서
121: 멀티플렉서의 제 1 입력 단자
122: 멀티플렉서의 제 2 입력 단자
123: 멀티플렉서의 출력 단자
본 발명은 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 잔상을 최소화할 수 있는 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display;LCD)는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor;TFT)를 스위칭 소자로 사용하여 아날로그 계조 전압을 픽셀(pixel)에 인가함으로써 화상을 구현하고 있다. 상기 계조 전압은 액정 표시 장치의 데이터 라인에 공급되어 데이터 전압(Vd)으로 표시된다.
상기 데이터 전압은 게이트 전압(Vg)이 하이(VgH) 상태로 되어 픽셀의 박막 트랜지스터가 턴온(turnon) 될 때, 픽셀을 이루는 액정 캐패시터(Clc)와 스토리지 캐패시터(Cst)에 충전됨으로써 픽셀 전압(Vp)으로 나타난다. 상기 픽셀에 충전된 전압의 크기에 따라 공통 전압사이의 액정 캐패시터(Clc)의 작용으로 빛의 투과 정도가 달라져 계조를 표시하게 된다.
상기 픽셀의 박막 트랜지스터의 게이트 전압(Vg)이 하이 상태(VgH)일 때, 픽셀에 충전되는 전압은 데이터 전압(Vd)까지 충전되게 된다. 그러나 상기 픽셀의 박 막 트랜지스터의 게이트 전압(Vg)이 로우 상태(VgL)로 변하는 순간에 픽셀 전압(Vp)은 충전된 데이터 전압(Vd)을 유지하는 것이 아니라, 상기 픽셀 박막 트랜지스터의 기생 커패시터(Cgs)에 의하여 킥백(kickback) 전압(Vk)만큼 왜곡되어 나타난다.
상기 킥백 전압은 픽셀 전압뿐만 아니라 픽셀 전압과 공통 전극 전압(Vcom)의 차이 즉 액정 캐패시터에 충전되는 전압에 따라 달라진다. 이는 액정의 유전율 이방성(dielectric anisotropic)에서 기인한다. 그러므로 화이트 계조 인가시와 블랙 계조 인가시에 액정 캐패시턴스가 달라지므로 각 그레이별로 킥백 전압이 달라지게 된다.
상기 그레이별 킥백 전압의 차이로 인해 액정 표시 장치의 특정 화면이 장시간 방치된 후 새로운 패턴의 화면으로 전환할 때 기존의 화면이 잔상의 형태로 남아있는 이미지 스티킹(image sticking)을 유발하게 된다.
종래에는 상기 이미지 스티킹을 개선하기 위하여 그레이별 킥백 전압을 계산하여 감마 보정을 함으로써 잔류 DC 바이어스를 줄이는 방법을 이용하거나 킥백 전압의 절대치를 줄여 그레이별 킥백 전압의 차이를 줄이는 방법을 이용하였다.
그러나 종래의 방법들은 액정 표시 장치가 대형화됨에 따라 패널 전면으로 픽셀 전압을 대칭적으로 인가하지 못하게 되고 그럼으로써 잔류 DC 바이어스가 존재하게 되어 이미지 스티킹 개선에 효과적이지 못하게 되었다.
따라서 본 발명은 킥백 전압으로 인한 이미지 스티킹(image sticking)을 최 소화할 수 있는 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치는 공통 전극 전압의 주기를 조절하는 주기 조절부; 및 상기 공통 전극 전압의 주기에 따라 제 1 전압과 제 2 전압을 발생시키는 전압 공급부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 액정 표시 장치의 특정 화면이 장시간 방치된 후 새로운 패턴의 화면으로 전환할 때 기존의 화면이 잔상의 형태로 남아있는 이미지 스티킹(image sticking)을 최소화할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치 상세히 설명한다.
도 1은 액정 표시 장치의 패널을 구성하는 하나의 픽셀에 대한 일반적인 등가 회로도이고, 도 2는 액정 표시 장치의 패널을 구성하는 픽셀을 구동하기 위한 게이트 전압 데이터 전압 및 픽셀 전압에 대한 일반적인 파형도이다. 도 1에 도시된 것처럼, 픽셀의 박막 트랜지스터의 기생 캐패시터(parasitic capacitor;Cgs)로 인해서 픽셀 전압이 킥백 전압만큼 왜곡되어 나타난다.
특히 하나의 화면을 장시간 고정하여 구동시켰을 경우 상기 픽셀 전압(Vp)은 더욱더 DC 바이어스(bias)의 언밸런스(unbalance)가 누적되어 액정 캐패시터(Clc) 특성을 변형시키게 된다. 그러므로 디램(Dynamic Random Access Memory;DRAM)에서 와 같이 일정한 주기(예를 들면 1 프레임 주기)로 데이터 전압(Vd)을 읽고 나서 원래의 데이터 전압대로 다시 데이터 전압을 인가해주는 리프레쉬(refresh)를 수행하면 상술한 문제를 용이하게 해결할 수 있다.
하지만 상기 리프레쉬는 상당히 많은 양의 전력 소모(power dissipation)를 동반하게 되어 도입하기가 쉽지 않으므로 액정 패널에 존재하는 DC 바이어스를 완전히 없애 주지 못하기 때문에, 상기 액정 캐패시터에 걸리는 DC 바이어스가 정극성 DC 바이어스와 부극성 DC 바이어스가 교대로 인가되도록 상기 액정 캐패시터(Clc)에 걸리는 기준 전압이 되는 상기 공통 전극의 전압(Vcom)을 일정한 주기로 스윙(swing)시켜 공급한다.
여기서, DC 바이어스는 도 2에서 도시된 바와 같이, 오프셋 전압(Voffset)을 말하는 것으로, 오프셋 전압은 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112003024870907-pat00001
상기 공통 전극의 전압(Vcom)을 스윙시킴으로써 DC 바이어스가 트랩되는 것을 방지할 수 있어 액정 캐패시터(Clc) 특성이 변형되는 것을 최소화시킴으로써 이미지 스티킹(Image Sticking)을 개선시킬 수 있다.
상기 공통 전극의 전압(Vcom)을 스윙시키는 주기를 증가시키면 액정 캐패시터(Clc) 특성의 변형을 감소시킬 수 있으나 고정된 공통 전극의 전압이 인가되는 경우에 비해서 전력 소모가 증가되므로 상기 공통 전극의 전압을 스윙시키는 주기를 각 액정 표시 장치에 따라서 트레이드 오프(trade off)하는 것이 바람직하다.
상기 공통 전극 전압의 주기에 따라 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압을 교대로 인가하여 상기 공통 전극의 전압을 스윙하게 된다. 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압의 수준 차이가 너무 크게 나면 액정 표시 장치의 화질에 좋지 않은 영향을 미치므로 데이터 전압(Vd)의 진폭에 따라서 결정하는 것이 일반적이다.
상기 데이터 전압(Vd)이 8V 아날로그(analog) 전압인 경우에, 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압의 수준 차이가 0.3 ∼ 0.5 V 정도인 것이 액정 표시 장치의 화질에 영향을 주지 않으므로 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치의 회로도이다. 상기 공통 전극 전압 발생 장치의 주기 조절부로서 디 플립 플랍(D Flip-Flop; 110)을, 상기 공통 전극 전압 발생 장치의 전압 공급부로서 멀티플렉서(Multiplexer; 120)를 이용하여 간단하고 용이하게 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치를 구현할 수 있다.
상기 디 플립 플랍(D Flip-Flop; 110)은 클럭 신호 단자(111)에 외부 클럭 신호가 입력되도록 하고, 데이터 입력 단자(112)와 반전 출력 단자(113)를 연결하며, 출력 단자(114)를 상기 멀티플렉서(Multiplexer; 120)의 구동 제어 신호 단자에 접속되도록 구성한다.
상기 멀티플렉서(120)는 상기 디 플립 플랍의 출력 단자(114)가 구동 제어 신호 단자에 입력되도록 하고, 제 1 입력 단자(121)에 상기 제 1 전압이 제 2 입력 단자(122)에 상기 제 2 전압이 입력되도록 구성한다.
상기 디 플립 플랍(110)의 클럭 신호 단자(111)에 외부 클럭 신호의 하나의 클럭이 입력되면 상기 출력 단자(114)에 접속되어 있는 상기 멀티플렉서(120)가 구동되어 상기 제 1 입력 단자(121)를 통하여 입력된 상기 제 1 전압을 출력 단자(123)를 통해서 출력하게 된다.
그리고 다음에 상기 디 플립 플랍(110)의 클럭 단자(111)에 외부 클럭 신호의 다음 클럭이 입력되면, 상기 디 플립 플랍(110)의 데이터 입력 단자(112)와 반전 출력 단자(113)가 연결되어 있으므로 반전 출력이 데이터로 입력되고 상기 반전 출력이 상기 멀티플렉서(120)의 구동 제어 신호로 입력되어, 상기 멀티플렉서(120)가 상기 제 2 입력 단자(122)를 통하여 입력된 상기 제 2 전압을 상기 출력 단자(123)를 통해서 출력하게 된다.
결국 상기 외부 클럭 신호의 한 주기 동안은 상기 제 1 전압이 상기 멀티플렉서를 통하여 출력되게 되고, 상기 외부 클럭 신호의 다른 한 주기 동안은 상기 제 2 전압이 상기 멀티플렉서를 통하여 교대로 출력되게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치의 공통 전압의 타이밍 구성도이다. 도 4에 도시된 것처럼, 상기 외부 클럭 신호로서 Start Vertical Signal을 이용함으로써 하나의 프레임(Frame) 동안은 상기 제 1 전압을 다른 하나의 프레임 동안은 상기 2 전압을 공급하게 된다.
종래에는 데이터 전압의 반정도 수준의 고정된 공통 전극 전압을 인가했지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 전극 전압 발생 장치는 상술한 것처럼 공통 전극 전압을 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압으로 스윙하면서 공급할 수 있게 된다.
한편, 공통 전극 전압을 스윙하게 되면 상술한 것처럼 전력 소모가 증가하므로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공통 전극 전압 발생 장치는 이미지 스티킹(Image Sticking)이 특히 문제가 되는 정지 화면일 경우에만, 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 전극 전압을 공급하고 정지 화면이 아닐 경우에는 종래의 고정된 공통 전극 전압을 공급함으로써 증가되는 전력 소모를 효율적으로 조절할 수 있다.
예를 들어, 하나의 프레임당 약 10 라인 정도를 선택하여 20 프레임 정도의 화상 데이터를 비교하여 상기 화상 데이터의 차이를 감지하면 화상 데이터가 정지 화면인지를 판단할 수 있다.
이를 위해 상기 정지 화면 여부를 판단할 수 있는 판단부, 고정된 제 3 전압을 발생시키는 고정 전압 공급부 및 상기 판단부의 판단 결과에 따라 정지 화면인 경우, 상기 전압 공급부에서 발생되는 제 1 전압 또는 제 2 전압을 공급하고, 정지 화면이 아닌 경우, 상기 고정 전압부에서 발생된 제 3 전압을 공급하는 제어부를 더 포함함으로써 상술한 것처럼 전력 소모를 줄일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자(통상의 지식을 가진 자)는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시 적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념(균등 개념; Equivalents)으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 킥백 전압으로 인한 이미지 스티킹(image sticking)을 최소화할 수 있는 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치를 구현할 수 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 공통 전극 전압의 주기를 조절하는 주기 조절부; 및
    상기 공통 전극 전압의 주기에 따라 제 1 전압과 제 2 전압을 교대로 발생시키는 전압 공급부를 포함하되,
    상기 주기 조절부는 외부 클럭 신호를 클럭 신호 단자에 입력하고, 데이터 입력 단자와 반전 출력 단자를 연결한 디 플립 플랍이고, 상기 전압 공급부는 상기 디 플립 플랍의 출력 단자와 접속되어 상기 디 플립 플랍의 출력 신호에 따라 상기 제 1 전압 또는 상기 제 2 전압 중 어느 하나를 선택하여 출력하는 멀티 플렉서인 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압은 0.3 ∼ 0.5 V의 전압 차이를 가지는 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치.
  4. 공통 전극 전압의 주기를 조절하는 주기 조절부;
    상기 공통 전극 전압의 주기에 따라 제 1 전압과 제 2 전압을 교대로 발생시키는 전압 공급부;
    액정 표시 장치의 화상 데이터가 정지 화면인가를 판단하는 판단부;
    고정된 제 3 전압을 발생시키는 고정 전압 공급부; 및
    상기 판단부의 판단 결과에 따라 정지 화면인 경우, 상기 전압 공급부에서 발생되는 제 1 전압 또는 제 2 전압을 공급하고, 정지 화면이 아닌 경우, 상기 고정 전압 공급부에서 발생된 제 3 전압을 공급하는 제어부를 포함하는 액정 표시 장치의 공통 전극 전압 발생 장치.
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