KR101832172B1 - 액정표시장치 및 액정표시장치의 구동방법 - Google Patents

액정표시장치 및 액정표시장치의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 액정표시장치의 구동방법을 개시한다.
본 발명의 액정표시장치는 다수의 게이트 라인과 다수의 데이터 라인이 서로 교차하여 정의된 다수의 픽셀을 구비하고, 각 픽셀의 스토리지 커패시터가 전단 게이트 라인과 연결되는 표시패널과, 제1입력전압으로부터 다단 승압하여 생성된 상기 픽셀의 스위칭 소자를 턴-온시키는 게이트 온 전압과, 상기 스위칭 소자를 턴-오프시키는 게이트 오프 전압을 생성하여 상기 다수의 게이트 라인으로 순차 인가하는 게이트드라이버와, 상기 스위칭 소자가 턴-온된 픽셀에 연결된 데이터 라인으로 데이터 전압을 인가하는 소스드라이버를 포함할 수 있다.

Description

액정표시장치 및 액정표시장치의 구동방법{LCD and method for driving the LCD}
본 발명은 액정표시장치 및 액정표시장치의 구동방법에 관한 것으로, 상세하게는, 화이트 플래쉬 현상을 방지한 액정표시장치 및 액정표시장치의 구동방법에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display Device, LCD)는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 노트북 컴퓨터 또는 휴대용 텔레비젼 등의 표시장치로서 널리 사용되고 있다. 특히, 스위치 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)가 이용되는 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 동적인 이미지를 표시하기에 적합하다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 픽셀의 등가 회로도이다. 도 1을 참조하면, 액정표시장치는, 디지털 입력 데이터를 감마기준전압을 기준으로 아날로그 데이터 전압으로 변환하여 데이터 라인에 공급함과 동시에 게이트 전압을 게이트 라인에 공급하여 액정 커패시터(Clc)를 충전시킨다.
TFT의 게이트 전극은 게이트 라인에 접속되고, 소스 전극은 데이터 라인에 접속되며, 그리고 TFT의 드레인 전극은 액정 커패시터(Clc)의 픽셀 전극과 스토리지 커패시터(Cst)의 일측 전극에 접속된다.
스토리지 커패시터(Cst)는 픽셀 전극과 공통전극 사이의 전위차에 의해 TFT가 턴-온될 때 데이터 라인으로부터 인가되는 데이터 전압을 충전하여 액정셀(Clc)의 전압을 일정하게 유지하는 역할을 한다.
액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)의 공통전극에는 공통전압(Vcom)이 공급된다.
게이트 전압이 게이트 라인에 인가되면 TFT는 턴-온(Turn-on)되어 소스 전극과 드레인 전극 사이의 채널을 형성하여 데이터 라인 상의 전압을 액정 커패시터(Clc)의 픽셀 전극에 공급한다. 이때 액정 커패시터(Clc)의 액정분자들은 픽셀 전극과 공통전극 사이의 전위차에 의하여 배열이 바뀌면서 입사광을 변조하게 된다.
한편, 스토리지 커패시터(Cst)를 공통전압(VCOM)을 이용하여 충전하기 위해서는 비정질 실리콘(P-Si)에 도핑을 하여 금속(metal)의 전도성을 갖도록 하여야 한다. 그러나, 이러한 도핑 과정에 의해 마스크가 추가되어 가격 및 공정상의 단점을 갖는다.
본 발명은 도핑 과정을 요하지 않는 스토리지 커패시터의 구성 및 스토리지 커패시터 충전시 발생하는 화이트 플래쉬 현상을 방지할 수 있는 액정표시장치의 구동방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 다수의 게이트 라인과 다수의 데이터 라인이 서로 교차하여 정의된 다수의 픽셀을 구비하고, 각 픽셀의 스토리지 커패시터가 전단 또는 후단 게이트 라인과 연결되는 표시패널; 제1입력전압으로부터 다단 승압하여 생성된 상기 픽셀의 스위칭 소자를 턴-온시키는 게이트 온 전압과, 상기 스위칭 소자를 턴-오프시키는 게이트 오프 전압을 생성하여 상기 다수의 게이트 라인으로 순차 인가하는 게이트드라이버; 및 상기 스위칭 소자가 턴-온된 픽셀에 연결된 데이터 라인으로 데이터 전압을 인가하는 소스드라이버;를 포함할 수 있다.
상기 게이트드라이버는, 상기 게이트 온 전압을 생성하는 게이트온전압생성부; 및 상기 게이트 오프 전압을 생성하는 게이트오프전압생성부;를 포함할 수 있다.
상기 게이트온전압생성부는, 상기 제1입력전압을 펌핑하여 제1승압전압을 생성하는 제1승압부; 상기 제1승압전압을 펌핑하여 제2승압전압을 생성하는 제2승압부; 및 상기 제2승압전압을 펌핑하여 제3승압전압을 생성하는 제3승압부;를 포함할 수 있다.
상기 제1승압전압과 상기 제2승압전압의 차는 1V 이하이고, 상기 제2승압전압과 상기 제3승압전압의 차는 1V 이하인 것이 바람직하다.
상기 게이트 온 전압은 3단 이상의 승압에 의해 생성되는 것이 바람직하다.
상기 픽셀은, 게이트 라인에 게이트 전극이 연결되고, 데이터 라인에 소스 전극이 연결되고, 픽셀 전극에 드레인 전극이 연결된 스위칭 소자; 상기 픽셀 전극에 일단이 연결되고, 상기 픽셀 전극과 공통전극 간의 전위차가 충전되는 액정 커패시터; 및 상기 액정 커패시터에 일단이 연결되고, 전단 또는 후단 게이트 라인에 타단이 연결되어, 상기 전단 또는 후단 게이트 라인에 게이트 온 전압 인가시 충전되는 스토리지 커패시터;를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 제1입력전압을 다단 승압하여 픽셀의 스위칭 소자를 턴-온시키는 게이트 온 전압을 생성하는 게이트온전압생성부; 및 제2입력전압을 감압하여 게이트 오프 전압을 생성하고, 상기 게이트 오프 전압을 상기 게이트 라인으로 인가하는 게이트오프전압생성부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액정표시장치의 구동 방법은, 제1입력전압을 다단 승압하여 픽셀의 스위칭 소자를 턴-온시키는 게이트 온 전압을 생성하는 단계; 상기 다단 승압된 게이트 온 전압을 게이트 라인으로 인가하는 단계; 및 제2입력전압을 감압하여 게이트 오프 전압을 생성하고, 상기 게이트 오프 전압을 상기 게이트 라인으로 인가하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 게이트 온 전압 생성 단계는, 상기 제1입력전압을 펌핑하여 제1승압전압을 생성하는 단계; 상기 제1승압전압을 펌핑하여 제2승압전압을 생성하는 단계; 및 상기 제2승압전압을 펌핑하여 제3승압전압을 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1승압전압과 상기 제2승압전압의 차는 1V 이하이고, 상기 제2승압전압과 상기 제3승압전압의 차는 1V 이하인 것이 바람직하다.
상기 게이트 온 전압은 3단 이상의 승압에 의해 생성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 스토리지 커패시터가 공통전압 대신 전단 또는 후단 게이트 라인의 전압을 사용함으로써 도핑을 위한 마스크가 추가되지 않는다.
또한, 본 발명은 게이트 온 전압을 3단 이상의 다단 승압에 의해 생성함으로써 액정표시장치의 구동 개시시 발생하는 화이트 플래쉬 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 픽셀의 등가 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 픽셀(PX)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 드라이버의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 전압을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 패널의 구동방법에서 게이트 라인의 전압 파형 및 데이터 충전 전압 파형을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 전압 생성 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들이 이러한 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3은 도 2의 픽셀(PX)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)는 액정 패널(110), 게이트 드라이버(120), 소스 드라이버(130), 타이밍 컨트롤러(140) 및 감마 전압 생성부(150)를 포함할 수 있다.
액정 표시 장치(100)는 감마 전압 생성부(150)를 이용하여 복수의 감마 전압들(VG)을 소스 드라이버(130)에 제공하고, 소스 드라이버(130)를 이용하여 액정 패널(110)의 데이터 라인들(D1-Dm)에 데이터 전압을 인가하며, 게이트 드라이버(120)를 이용하여 액정 패널(110)의 게이트 라인들(G1-Gn)에 게이트 전압을 인가함으로써 액정 패널(110)을 구동시킨다. 또한, 액정 표시 장치(100)는 타이밍 컨트롤러(140)를 이용하여 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2)를 각각 게이트 드라이버(120) 및 소스 드라이버(130)에 제공함으로써 게이트 드라이버(120)와 소스 드라이버(130)를 제어한다.
액정 패널(110)은 다수의 게이트 라인(G1-Gn), 다수의 데이터 라인(D1-Dm)) 및 다수의 픽셀(PX)을 포함한다. 다수의 게이트 라인(G1-Gn)은 일정하게 이격되어 행으로 배열되며 각각 게이트 전압을 전달한다. 다수의 데이터 라인(D1-Dm)은 일정하게 이격되어 열로 배열되며 각각 데이터 전압을 전달한다. 다수의 게이트 라인(G1-Gn)과 다수의 데이터 라인(D1-Dm)은 매트릭스 형태로 배열되며, 이때 그 교차부에는 하나의 픽셀(PX)이 형성된다.
도 3을 참조하여, 도 2의 픽셀(PX)을 설명하겠다. 액정 패널(110)은 제1 기판(210)과 제2 기판(220) 사이에 액정층(미도시)을 구비함으로써 형성된다. 제1 기판(210)에는 다수의 게이트 라인들(G1 내지 Gn), 다수의 데이터 라인들(D1 내지 Dm), 픽셀 스위칭 소자(Qp) 및 픽셀 전극(PE)이 형성된다. 제2 기판(220)에는 컬러 필터(CF)와 공통 전극(CE)이 형성된다. 도 3과 달리, 컬러 필터(CF)는 제1 기판(210)의 픽셀 전극(PE)의 위 또는 아래에 구비될 수 있다.
예를 들어, i번째(i는 1 이상 n 이하의 자연수) 게이트 라인(Gi)과 j번째(j는 1 이상 m 이하의 자연수) 데이터 라인(Dj)에 연결된 픽셀(PX)은, 게이트 라인(Gi)에 연결된 게이트 전극, 데이터 라인(Dj)에 연결된 제1전극, 및 픽셀 전극(PE)에 연결된 제2전극을 구비하는 픽셀 스위칭 소자(Qp)와, 픽셀 스위칭 소자(Qp)의 제2전극에 픽셀 전극(PE)을 통해 커플링된 액정 커패시터(liquid crystal capacitor, Clc) 및 스토리지 커패시터(storage capacitor, Cst)를 포함한다.
액정 커패시터(Clc)는 제1 기판(210)의 픽셀 전극(PE)과, 제2 기판(220)의 공통 전극(CE)을 두 전극으로 하여 형성되고, 두 전극 사이에 유전체로 기능하는 액정층을 구비한다. 공통 전극(CE)에는 공통 전압이 인가된다. 픽셀 전극(PE)에 인가되는 전압에 따라 액정층의 광 투과율이 조절되어, 각 픽셀(PX)의 휘도가 조절된다.
픽셀 전극(PE)은 픽셀 스위칭 소자(Qp)를 통해 데이터 라인(Dj)과 커플링될 수 있다. 픽셀 스위칭 소자(Qp)는 게이트 전극에 게이트 라인(Gi)이 연결되고, 소스 전극에 데이터 라인(Dj)이 연결되고, 드레인 전극에 픽셀 전극(PE)이 연결된다. 픽셀 스위칭 소자(Qp)는 게이트 라인(Gi)에 게이트 온 전압이 인가되면 턴-온되어, 데이터 라인(Dj)을 통해 전달된 데이터 전압을 픽셀 전극(PE)에 인가한다. 픽셀 스위칭 소자(Qp)는 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 이루어진 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)일 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 일단이 픽셀 전극에 연결되고, 타단이 전단 게이트 라인에 연결된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 픽셀 전극(PE)과 전단 게이트 라인과의 사이에서 픽셀 스위칭 소자(Qp)가 턴-오프인 동안 액정 커패시터(Clc)의 충전 전압을 유지시킨다. 예를 들어, i 번째 게이트 라인(Gi)의 스토리지 캐패시터(Cst)는 i-1 번째 게이트 라인(Gi-1)에 접속된다. 즉, i-1번째 게이트 라인(Gi-1)에 연결된 스토리지 캐패시터(Cst)는 i 번째 게이트 라인(Gi)에 연결된 픽셀 스위칭 소자(Qp)의 스토리지 캐패시터 역할을 한다. 다른 예로서, i 번째 게이트 라인(Gi)의 스토리지 캐패시터(Cst)는 i+1 번째 게이트 라인(Gi+1)에 접속될 수 있다.
따라서, 공통전압(VCOM)을 이용하여 충전하기 위한 비정질 실리콘(P-Si)의 도핑 및 이로 인한 마스크 추가를 요하지 않기 때문에, 본 발명의 액정표시장치는 비용 감소 및 공정상의 장점을 갖는다.
게이트 드라이버(120)는 게이트 제어 신호(CONT1)에 응답하여 다수의 게이트 라인들(G1 내지 Gn, n은 자연수)을 순차적으로 구동한다. 게이트 드라이버(120)는 활성레벨의 게이트 온 전압(VGH)과 비활성레벨의 게이트 오프 전압(VGL)의 조합을 갖는 게이트 전압(VG)을 생성하여 다수의 게이트 라인(G1 내지 Gn)을 통하여 액정 패널(110)에 순차적으로 공급할 수 있다.
액정 패널(110)이 파워 오프(power off) 또는 슬립 인(sleep in) 또는 대기 모드(standby mode)에서 파워 인(power in) 또는 슬립 아웃(sleep out)하여, 정상 디스플레이(normal display) 모드로 전환할 때, 화면이 순간적으로 밝아지는 화이트 플래쉬(white flash) 현상이 시인된다. 이는 액정 패널(110)로 인가될 게이트 온 전압이 순간적으로 승압하면서 생성됨으로 인해 스토리지 캐패시터(Cst)에 의도하지 않은 순간적인 충전이 이루어지고, 이에 따라 액정 커패시터(Clc)에 전위차가 형성되기 때문에 발생한다. 정상 디스플레이(normal display) 모드는 액정 패널(110)로 게이트 온 전압과 데이터가 인가되어 액정 패널(110)이 정상적인 화면을 표시하는 모드이다.
본 발명의 실시예는 게이트 라인에 인가될 게이트 온 전압을 다단 승압으로 생성함으로써, 액정 패널(110)로 전원을 인가하여 액정 패널(110)을 구동시킬 때, 화면에 정상적인 영상이 표시되기 전에, 순간적으로 발생하는 화이트 플래쉬 현상을 방지하도록 한다. 게이트 라인에 인가될 게이트 온 전압을 다단 승압에 의해 생성하면, 스토리지 캐패시터(Cst)의 충전에 의한 액정 구동의 변화량과 이로 인한 액정 커패시터(Clc)의 전위차를 최소화할 수 있기 때문에 화이트 플래쉬 현상이 방지될 수 있다. 상기 게이트 온 전압은 3단 이상(예를 들어, 4단, 5단 승압 등)의 다단 승압에 의해 생성되는 것이 바람직하다.
다단 승압된 최종 게이트 온 전압은 게이트 라인(G1 내지 Gn)을 통하여 액정 패널(110)에 순차적으로 공급될 수 있다.
소스 드라이버(130)는 데이터 제어 신호(CONT2)에 응답하여, 감마 전압(VG)을 이용하여 입력 영상 데이터(DATA)의 계조에 대응하는 데이터 전압을 생성하고, 이를 다수의 데이터 라인들(D1 내지 Dm, m은 자연수)을 통해 액정 패널(110)로 출력한다. 소스 드라이버(130)는 게이트 온 전압이 게이트 라인(G1 내지 Gn)을 통하여 액정 패널(110)에 순차적으로 공급되면, 데이터 전압을 액정 패널(110)로 공급한다.
타이밍 컨트롤러(140)는 외부의 그래픽 제어기(미도시)로부터 입력 영상 데이터(DATA) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 제공받는다. 입력 제어 신호에는 예를 들어 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync) 및 메인 클럭(MCLK)이 있다. 타이밍 컨트롤러(140)는 입력 영상 데이터(DATA)를 소스 드라이버(130)로 전달하고, 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2)를 생성하여 각각 게이트 드라이버(120) 및 소스 드라이버(130)로 전달한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 스캔 시작을 지시하는 스캔 시작 신호와 다수의 클럭 신호를 포함하며, 데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 픽셀(PX)에 대한 입력 영상 데이터의 전달을 지시하는 수평 동기 시작 신호와 클럭 신호를 포함한다.
감마 전압 생성부(150)는 다수의 감마 전압들(GAM1 내지 GAMN)을 생성하고, 생성된 다수의 감마 전압들(GAM1 내지 GAMN)을 소스 드라이버(130)로 출력한다. 감마 전압들(GAM1 내지 GAMN)은 고전위 전원전압(VDD)과 저전위 전원전압(VSS) 사이에서 분배되는 정극성 감마 전압과 부극성 감마 전압을 포함한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 드라이버의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 게이트 드라이버(120A)는 게이트 온 전압 생성부(300) 및 게이트 오프 전압 생성부(400)을 포함한다.
게이트 온 전압 생성부(300)는 액정 패널(110)이 구동을 시작하면, 게이트 라인(G1 내지 Gn)으로 공급할 게이트 온 전압(VGH)을 생성한다. 게이트 온 전압 생성부(300)는 제 1 입력 전압(Vin1)을 입력받아 게이트 온 전압(VGH)을 출력할 수 있고, 게이트 오프 전압 생성부(400)는 제 2 입력 전압(Vin2)을 입력받아 게이트 오프 전압(VGL)을 출력할 수 있다. 여기서 제 1 입력 전압(Vin1)과 제 2 입력 전압(Vin2)은 동일한 전압(Vin)일 수 있다. 또한, 제 1 입력 전압(Vin1)과 제 2 입력 전압(Vin2)은 외부에서 공급되는 전원 전압(VDD)일 수 있다.
게이트 온 전압 생성부(300)는 3단 이상의 승압에 의해 게이트 온 전압(VGH)을 생성한다. 이때, 매 승압시의 승압량을 적게 하고, 3단 이상의 승압을 통해 게이트 온 전압(VGH)을 형성할수록 화이트 플래쉬 현상을 최소화할 수 있다. 바람직하게는 승압 전압을 1V 이하로 하여, 액정 커패시터(Clc)의 전위차를 최소화시키는 것이 바람직하다.
이하에서는 3단 승압에 의해 게이트 온 전압(VGH)을 형성하는 게이트 온 전압 생성부(300)를 예로서 설명하겠다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 전술한 바와 같이 3단 이상의 승압을 위한 3개 이상의 승압부를 갖는 게이트 온 전압 생성부일 수 있음은 물론이다.
게이트 온 전압 생성부(300)는 제 1 승압부(320), 제 2 승압부(340), 제 3 승압부(360) 및 출력부(380)를 포함한다.
제 1 승압부(320)는 제 1 입력 전압(Vin1)을 제 1 승압 전압(VGH1)으로 펌핑한다. 제 1 승압부(320)는 제 1 입력 전압(Vin1)을 제 1 승압 전압(VGH1)으로 펌핑할 수 있는 다양한 승압 회로로 구성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 승압부(320)는 펌핑 인에이블 신호에 의해 활성화되는 드라이버(미도시)와 제 1 입력 전압(Vin1)이 인가된 노드와의 사이에 구비되는 커패시터(미도시)를 이용하여 제 1 입력 전압(Vin1)을 제 1 승압 전압(VGH1)으로 증가시킬 수 있다. 제 1 승압부(320)의 승압량은 전체 승압량에 따라 결정될 수 있으며, 1V 이하인 것이 바람직하다.
제 1 승압부(320)는 제 1 승압 전압(VGH1)을 제 2 승압부(340)와 출력부(380)로 출력한다.
제 2 승압부(340)는 제 1 승압 전압(VGH1)을 입력받고, 제 1 승압 전압(VGH1)을 제 2 승압 전압(VGH2)으로 펌핑한다. 제 2 승압부(340)는 제 1 승압 전압(VGH1)을 제 2 승압 전압(VGH2)으로 펌핑할 수 있는 다양한 승압 회로로 구성할 수 있다. 예를 들어, 제 2 승압부(340)는 펌핑 인에이블 신호에 의해 활성화되는 드라이버(미도시)와 제 1 승압 전압(VGH1)이 인가된 노드와의 사이에 구비되는 커패시터(미도시)를 이용하여 제 1 승압 전압(VGH1)을 제 2 승압 전압(VGH2)으로 증가시킬 수 있다. 제 2 승압부(340)는 제 1 승압 전압(VGH1)의 펌핑으로부터 소정 시간 지연 후 제 1 승압 전압(VGH1)을 제 2 승압 전압(VGH2)으로 펌핑한다. 여기서, 지연 시간은 표시패널의 구동 조건 및 설계 마진 등을 고려하여 결정할 수 있으며, 바람직하게는 약 5 내지 10㎳의 범위로 결정할 수 있다. 제 2 승압부(340)의 승압량은 전체 승압량에 따라 결정될 수 있으며, 1V 이하인 것이 바람직하다.
제 2 승압부(340)는 제 2 승압 전압(VGH2)을 제 3 승압부(360)와 출력부(380)로 출력한다.
제 3 승압부(360)는 제 2 승압 전압(VGH2)을 입력받고, 제 2 승압 전압(VGH2)을 제 3 승압 전압(VGH3)으로 펌핑한다. 제 3 승압부(360)는 제 2 승압 전압(VGH2)을 제 3 승압 전압(VGH3)으로 펌핑할 수 있는 다양한 승압 회로로 구성할 수 있다. 예를 들어, 제 3 승압부(360)는 펌핑 인에이블 신호에 의해 활성화되는 드라이버(미도시)와 제 2 승압 전압(VGH2)이 인가된 노드와의 사이에 구비되는 커패시터(미도시)를 이용하여 제 2 승압 전압(VGH2)을 제 3 승압 전압(VGH3)으로 증가시킬 수 있다. 제 3 승압부(360)는 제 2 승압 전압(VGH2)의 펌핑으로부터 소정 시간 지연 후 제 2 승압 전압(VGH2)을 제 3 승압 전압(VGH3)으로 펌핑한다. 여기서, 지연 시간은 표시패널의 구동 조건 및 설계 마진 등을 고려하여 결정할 수 있으며, 바람직하게는 약 5 내지 10㎳의 범위로 결정할 수 있다. 제 3 승압부(360)의 승압량은 전체 승압량에 따라 결정될 수 있으며, 1V 이하인 것이 바람직하다. 제 3 승압 전압(VGH3)의 크기는 타겟 게이트 온 전압이다.
제 3 승압부(360)는 제 3 승압 전압(VGH3)을 출력부(380)로 출력한다.
출력부(380)는 제 1 승압 전압(VGH1), 제 2 승압 전압(VGH2), 제 3 승압 전압(VGH3)을 차례로 수신하고, 제 3 승압 전압(VGH3)을 게이트 온 전압으로서 게이트 라인으로 순차 인가한다.
게이트 오프 전압 생성부(390)는 제 2 입력 전압(Vin2)을 게이트 오프 전압(VGL)으로 감압할 수 있다. 게이트 오프 전압 생성부(390)는 예를 들어, 벅 컨버터 등을 포함하여 제 2 입력 전압(Vin2)을 게이트 오프 전압(VGL)으로 감압할 수 있다. 게이트 오프 전압 생성부(390)는 게이트 온 전압(VGH)이 게이트 라인으로 인가되고 일정 시간 경과 후 게이트 오프 전압(VGL)을 게이트 라인으로 인가한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 전압을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5를 참조하면, 제 1 입력 전압(Vin1)을 다단 승압하여 게이트 온 전압(VGH)이 생성되고, 제 2 입력 전압(Vin2)을 감압하여 게이트 오프 전압(VGL)이 생성된다.
여기서, 게이트 온 전압(VGH)은 제 1 승압 전압(VGH1), 제 2 승압 전압(VGH2), 제 3 승압 전압(VGH3)으로 다단계 승압되어 생성된다.
1차 승압에 의해 제 1 승압 전압(VGH1)이 생성되고 제 1 시간 지연(T1) 후, 2차 승압에 의해 제 2 승압 전압(VGH2)이 생성된다. 제 2 승압 전압(VGH2)이 생성되고 제 2 시간 지연(T2) 후, 3차 승압에 의해 제 3 승압 전압(VGH3)이 생성된다. 제 1 시간 지연(T1) 및 제 2 시간 지연(T2)은 각각 약 5 내지 10㎳의 범위로 설정될 수 있다.
상기 제 1 승압 전압(VGH1), 상기 제 2 승압 전압(VGH2), 상기 제 3 승압 전압(VGH3)의 값들은 0V의 그라운드 전압(VGND)을 기준으로 한 전압 값이다.
이후, 생성된 제 3 승압 전압(VGH3)은 게이트 온 전압으로서 게이트 라인으로 인가되고, 이에 따라 게이트 라인에 연결된 스위칭 소자가 턴-온되고, 데이터 전압이 픽셀로 인가된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도트 인버젼 방식의 액정 패널의 구동방법에서 게이트 라인의 전압 파형 및 데이터 전압 파형을 나타내는 도면이다.
도 6(a) 및 도 6(b)의 i 번째 게이트 라인(Gi) 및 i+1 번째 게이트 라인(Gi+1)에 인가되는 게이트 온 전압(VGH)은 도 5에 도시된 바와 같이 다단 승압에 의해 형성된 전압이다.
따라서, 게이트 온 전압(VGH)과 데이터 전압(VDATA)의 인가 전에 게이트 온 전압(VGH)의 승압으로 인한 액정 패널의 화이트 플래쉬 현상을 방지할 수 있다.
도 6(a)를 참조하면, i 번째 게이트 라인(Gi)에 다단 승압에 의해 형성된 게이트 온 전압(VGH)이 인가되는 1H 동안, i 번째 픽셀의 액정 캐패시터(Clc)는 정극성(+) 데이터 전압(VDATA)을 충전하게 된다. 이렇게 액정 캐패시터(Clc)에 충전된 데이터 전압(VDATA)은 게이트 오프 전압(VGL)이 인가된 후 1 프레임 동안 유지된다.
이후, 도 6(b)를 참조하면, i+1 번째 게이트라인(Gi+1)에 다단 승압에 의해 형성된 게이트 온 전압(VGH)이 인가되는 1H 동안, 액정 캐패시터(Clc)는 부극성(-) 데이터 전압(VDATA)을 충전하게 된다. 이렇게 액정 캐패시터(Clc)에 충전된 데이터 전압(VDATA)은 게이트 오프 전압(VGL)이 인가된 후 1 프레임 동안 유지된다. 이때, 스토리지 커패시터(Cst)는 i 번째 게이트 라인(Gi)에 연결되며, i 번째 게이트 라인(Gi)에 걸리는 게이트 온 전압(VGH)을 통하여 충전된 전압으로, 게이트 오프 전압(VGL)이 인가된 후 액정 캐패시터(Clc)에 충전된 전압을 유지하게 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 전압 생성 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 게이트 드라이버의 게이트 온 전압 생성부는 다단 승압, 일예로서 제1입력전압을 3단 승압하여 게이트 온 전압(VGH)을 생성한다. 게이트 온 전압(VGH)의 턴-온 구간에서 픽셀의 스위칭 소자가 턴-온된다.
게이트 온 전압 생성부는 제1입력전압을 펌핑하여 제 1 승압 전압을 생성한다(S701).
게이트 온 전압 생성부는 제 1 승압 전압을 펌핑하여 제 2 승압 전압을 생성한다(S703). 제 1 승압 전압과 제 2 승압 전압의 차이는 1V 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
게이트 온 전압 생성부는 제 2 승압 전압을 펌핑하여 제 3 승압 전압을 생성한다(S705). 제 2 승압 전압과 제 3 승압 전압의 차이는 1V 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 제 3 승압 전압은 게이트 온 전압이다.
다단 승압으로 생성된 게이트 온 전압은 제 3 승압 전압을 갖고 게이트 라인으로 순차적으로 인가되고, 게이트 온 전압에 의해 픽셀의 스위칭 소자가 턴-온된다. 턴-온된 스위칭 소자를 통해 데이터 전압이 픽셀로 인가된다.
게이트 온 전압은 다단 승압으로 생성된 후, 게이트 라인으로 인가됨으로써 액정 패널의 구동 개시시 순간적으로 발생하는 액정패널의 화이트 플래쉬 현상이 방지된다.
게이트 오프 전압 생성부는 제2입력전압을 감압하여 게이트 오프 전압을 생성한다(S707). 제 3 승압 전압을 갖는 게이트 온 전압이 게이트 라인으로 인가되고, 일정 시간 경과 후 게이트 오프 전압이 게이트 라인으로 인가된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100; 액정표시장치 110; 액정패널
120, 120A; 게이트 드라이버 130; 소스 드라이버
140; 타이밍 컨트롤러 150; 감마 전압 생성부
300; 게이트 온 전압 생성부 400; 게이트 오프 전압 생성부

Claims (17)

  1. 게이트 라인과 데이터 라인에 연결된 픽셀을 다수 구비하고, 상기 픽셀이 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인에 연결된 스위칭 소자, 일단이 픽셀 전극에 연결되고 타단이 공통전극에 연결된 액정 커패시터 및 일단이 상기 픽셀 전극에 연결되고 타단이 전단 또는 후단의 게이트 라인에 연결된 스토리지 커패시터를 포함하는, 표시패널;
    제1입력전압으로부터 다단 승압하여 생성된 상기 픽셀의 스위칭 소자를 턴-온시키는 게이트 온 전압과, 상기 스위칭 소자를 턴-오프시키는 게이트 오프 전압을 생성하여 상기 게이트 라인으로 인가하는 게이트드라이버; 및
    상기 스위칭 소자가 턴-온된 픽셀에 연결된 데이터 라인으로 데이터 전압을 인가하는 소스드라이버;를 포함하고,
    상기 게이트드라이버는,
    상기 제1입력전압을 펌핑하여 제1승압전압을 생성하는 제1승압부;
    상기 제1승압전압이 생성되고 5 내지 10㎳의 지연 시간 후 상기 제1승압전압을 펌핑하여 제2승압전압을 생성하는 제2승압부; 및
    상기 제2승압전압이 생성되고 5 내지 10㎳의 지연 시간 후 상기 제2승압전압을 펌핑하여 제3승압전압을 생성하는 제3승압부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 게이트드라이버는,
    상기 게이트 온 전압을 생성하는 게이트온전압생성부; 및
    상기 게이트 오프 전압을 생성하는 게이트오프전압생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1승압전압과 상기 제2승압전압의 차는 1V 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2승압전압과 상기 제3승압전압의 차는 1V 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 온 전압은 3단 이상의 승압에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 액정 커패시터는 상기 픽셀 전극과 상기 공통전극 간의 전위차가 충전되고,
    상기 스토리지 커패시터는 상기 전단 또는 후단의 게이트 라인에 게이트 온 전압 인가시 충전되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 게이트 라인과 데이터 라인에 연결된 픽셀을 다수 구비하고, 상기 픽셀이 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인에 연결된 스위칭 소자, 일단이 픽셀 전극에 연결되고 타단이 공통전극에 연결된 액정 커패시터 및 일단이 상기 픽셀 전극에 연결되고 타단이 전단 또는 후단의 게이트 라인에 연결된 스토리지 커패시터를 포함하는, 표시패널;
    제1입력전압을 다단 승압하여 상기 픽셀의 스위칭 소자를 턴-온시키는 게이트 온 전압을 생성하고, 상기 다단 승압된 게이트 온 전압을 상기 게이트 라인으로 인가하는 게이트온전압생성부; 및
    제2입력전압을 감압하여 게이트 오프 전압을 생성하고, 상기 게이트 오프 전압을 상기 게이트 라인으로 인가하는 게이트오프전압생성부;를 포함하고,
    상기 게이트온전압생성부는,
    상기 제1입력전압을 펌핑하여 제1승압전압을 생성하는 제1승압부;
    상기 제1승압전압이 생성되고 5 내지 10㎳의 지연 시간 후 상기 제1승압전압을 펌핑하여 제2승압전압을 생성하는 제2승압부; 및
    상기 제2승압전압이 생성되고 5 내지 10㎳의 지연 시간 후 상기 제2승압전압을 펌핑하여 제3승압전압을 생성하는 제3승압부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1승압전압과 상기 제2승압전압의 차는 1V 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2승압전압과 상기 제3승압전압의 차는 1V 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 게이트 온 전압은 3단 이상의 승압에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 게이트 라인과 데이터 라인에 연결된 픽셀을 다수 구비하는 액정표시장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 픽셀이 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인에 연결된 스위칭 소자, 일단이 픽셀 전극에 연결되고 타단이 공통 전극에 연결된 액정 커패시터 및 일단이 상기 픽셀 전극에 연결되고 타단이 전단 또는 후단의 게이트 라인에 연결된 스토리지 커패시터를 포함하고,
    상기 구동 방법은,
    제1입력전압을 다단 승압하여 상기 픽셀의 스위칭 소자를 턴-온시키는 게이트 온 전압을 생성하는 단계;
    상기 다단 승압된 게이트 온 전압을 상기 게이트 라인으로 인가하는 단계; 및
    제2입력전압을 감압하여 게이트 오프 전압을 생성하고, 상기 게이트 오프 전압을 상기 게이트 라인으로 인가하는 단계;를 포함하고,
    상기 게이트 온 전압 생성 단계는,
    상기 제1입력전압을 펌핑하여 제1승압전압을 생성하는 단계;
    상기 제1승압전압이 생성되고 5 내지 10㎳의 지연 시간 후 상기 제1승압전압을 펌핑하여 제2승압전압을 생성하는 단계; 및
    상기 제2승압전압이 생성되고 5 내지 10㎳의 지연 시간 후 상기 제2승압전압을 펌핑하여 제3승압전압을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1승압전압과 상기 제2승압전압의 차는 1V 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제2승압전압과 상기 제3승압전압의 차는 1V 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 게이트 온 전압은 3단 이상의 승압에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
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