KR102023949B1

KR102023949B1 - 액정 표시장치 및 그 구동방법

Info

Publication number: KR102023949B1
Application number: KR1020130058583A
Authority: KR
Inventors: 황정태; 공남용
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2019-09-23
Also published as: KR20140137729A

Abstract

본 발명은 액정패널에 영상이 표시되는 초기 기간 동안 각 화소별 TFT(Thin Film Transistor)의 문턱 전압을 제어함으로써 각 화소들이 균등한 휘도를 제공하도록 하여 표시 화질을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 액정 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 복수의 화소 영역 각각에 제 1 및 제 2 게이트 전극을 구비한 더블 게이트형 TFT(Thin Film Transistor)와 액정 커패시터가 구비된 액정패널; 상기 액정패널의 게이트 라인들을 구동하는 적어도 하나의 게이트 드라이버; 상기 액정패널의 데이터 라인들을 구동하는 복수의 데이터 드라이버; 미리 설정된 초기 영상 표시기간 동안 상기 각 화소 영역에 구비된 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압을 단계적으로 제어할 수 있도록 적어도 한 프레임 기간 단위로 보상 제어 신호를 변조시켜 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 적어도 한 프레임 기간 단위로 변조된 보상 제어 신호에 응답하여 게이트 보상 전압의 레벨을 가변시켜 생성하고, 상기 액정패널에 형성된 보상 게이트라인들을 통해 상기 각 더블 게이트형 TFT들의 제 2 게이트 전극으로 상기 전압 레벨이 가변된 게이트 보상 전압을 공급하는 전원 공급부를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시장치 및 그 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}

본 발명은 액정패널에 영상이 표시되는 초기 기간 동안 각 화소별 TFT(Thin Film Transistor)의 문턱 전압을 제어함으로써 각 화소들이 균등한 휘도를 제공하도록 하여 표시 화질을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 액정 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.

액정 표시장치는 액정의 전기적 및 광학적 특성을 이용하여 영상을 표시한다. 액정은 굴절율, 유전율 등이 분자 장축 방향과 단축 방향에 따라 서로 다른 이방성 성질을 갖고 분자 배열과 광학적 성질을 쉽게 조절할 수 있다. 이를 이용한 액정 표시장치는 전계의 크기에 따라 액정 분자들의 배열 방향을 가변시켜서 편광판을 투과하는 광 투과율을 조절함으로써 영상을 표시한다.

액정 표시장치는 복수의 화소들이 매트릭스 형태로 배열된 액정패널과, 액정패널의 게이트 라인을 구동하는 게이트 드라이버와, 액정 패널의 데이터 라인을 구동하는 데이터 드라이버 등을 구비한다.

액정패널에 배열된 각각의 화소들은 TFT(Thin Film Transistor) 및 TFT와 접속된 액정 커패시터를 구비한다. 액정 커패시터는 TFT와 접속된 화소전극, 화소전극과 액정을 사이에 두고 배치된 공통전극으로 구성된다. 이러한, 액정 커패시터는 TFT를 통해 화소 전극에 공급된 영상 표시전압에 따라 공통전압과의 차 전압을 충전하고, 그 차 전압에 따라 액정 분자들의 배열을 가변시켜 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현한다.

그러나, 종래의 액정 표시장치 특히, 액정패널들은 공정 편차 등의 이유로 각각의 화소별로 TFT의 문턱 전압(Vth) 및 이동도(mobility) 등과 같은 특성 차이가 발생하였고, 액정을 구동하는 전류량이 달라짐으로써 화소들 간에 휘도 편차가 발생하게 되었다. 일반적으로, 초기의 구동 TFT 특성 차이는 화면에 얼룩이나 무늬를 발생시키고, 액정들을 구동하면서 발생하는 TFT의 열화로 인한 특성 차이는 액정패널의 수명을 감소시키거나 잔상을 발생시키는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액정패널에 영상이 표시되는 초기 기간 동안에 각 화소별 TFT의 문턱 전압을 제어함으로써, 각 화소들이 TFT의 문턱 전압과 무관하게 균등한 휘도를 제공하도록 하여 표시 화질을 더욱 향상시킬 수 있는 액정 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 복수의 화소 영역 각각에 제 1 및 제 2 게이트 전극을 구비한 더블 게이트형 TFT(Thin Film Transistor)와 액정 커패시터가 구비된 액정패널; 상기 액정패널의 게이트 라인들을 구동하는 적어도 하나의 게이트 드라이버; 상기 액정패널의 데이터 라인들을 구동하는 복수의 데이터 드라이버; 미리 설정된 초기 영상 표시기간 동안 상기 각 화소 영역에 구비된 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압을 단계적으로 제어할 수 있도록 적어도 한 프레임 기간 단위로 보상 제어 신호를 변조시켜 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 적어도 한 프레임 기간 단위로 변조된 보상 제어 신호에 응답하여 게이트 보상 전압의 레벨을 가변시켜 생성하고, 상기 액정패널에 형성된 보상 게이트라인들을 통해 상기 각 더블 게이트형 TFT들의 제 2 게이트 전극으로 상기 전압 레벨이 가변된 게이트 보상 전압을 공급하는 전원 공급부를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 타이밍 컨트롤러는 외부로부터의 동기신호들 중 적어도 한 신호를 카운트함으로써 상기 액정패널의 영상 표시기간을 적어도 한 프레임 단위로 카운트하고, 미리 설정된 초기 프레임 기간들에 상기 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압이 제어될 수 있도록 적어도 한 프레임 기간 단위로 상기 보상 제어 신호를 단계적으로 변조시켜 생성 및 출력하는 게이트 전압 제어부, 상기 동기신호들 중 적어도 한 신호를 이용하여 데이터 제어신호를 생성 및 출력하는 데이터 제어신호 생성부, 및 상기 동기신호들 중 적어도 한 신호를 이용하여 게이트 제어신호를 생성 및 출력하는 게이트 제어신호 생성부를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 보상 제어 신호는 각 화소 영역에 구비된 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압을 미리 설정된 프레임 기간별로 단계적으로 제어하기 위해 상기 보상 게이트라인 및 더블 게이트형 TFT들의 제 2 게이트 전극으로 공급되는 게이트 보상 전압 레벨을 설정한 복수 비트의 디지털 제어신호인 것을 특징으로 한다.

상기 게이트 전압 제어부는 영상이 표시되기 시작하는 첫 프레임부터 미리 설정된 복수의 프레임 기간 동안에는 상기 게이트 보상 전압이 미리 설정된 어느 한 전압 레벨로 공급되도록 상기 보상 제어 신호를 생성 및 출력하고, 상기 보상 제어 신호가 미리 설정된 복수의 프레임 기간 동안 출력된 후에는 적어도 한 프레임 단위로 상기 게이트 보상 전압의 레벨이 단계적으로 가변하여 최종적으로는 0V 레벨로 플로팅되어 유지되도록 상기 보상 제어 신호를 변조시켜 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 전원 공급부는 외부로부터 공급되는 입력 전원의 전압 레벨을 미리 설정된 복수의 전압 레벨로 변조하여 공통전압과 게이트 하이 및 로우전압, 정극성 직류 구동전압, 전원전압 및 복수의 기준 감마전압을 생성 및 출력하는 패널 구동전압 생성부, 및 적어도 한 프레임 기간 단위로 가변되어 입력되는 상기의 보상 제어 신호에 응답하여 상기의 게이트 보상 전압 레벨을 적어도 한 프레임 기간 단위로 가변시킨 후 상기 액정패널의 보상 게이트라인들로 공급하는 탑 게이트 전압 생성부를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 복수의 화소 영역 각각에 제 1 및 제 2 게이트 전극을 구비한 더블 게이트형 TFT(Thin Film Transistor)와 액정 커패시터가 구비된 액정패널을 통해 영상을 표시하는 액정 표시장치의 구동방법에 있어서, 미리 설정된 초기 영상 표시기간 동안 상기 각 화소 영역에 구비된 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압을 단계적으로 제어할 수 있도록 적어도 한 프레임 기간 단위로 보상 제어 신호를 변조시켜 출력하는 단계; 및 상기 적어도 한 프레임 기간 단위로 변조된 보상 제어 신호에 응답하여 게이트 보상 전압의 레벨을 가변시켜 생성하고, 상기 액정패널에 형성된 보상 게이트라인들을 통해 상기 각 더블 게이트형 TFT들의 제 2 게이트 전극으로 상기 전압 레벨이 가변된 게이트 보상 전압을 공급하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 보상 제어 신호를 변조시켜 출력하는 단계는 외부로부터의 동기신호들 중 적어도 한 신호를 카운트함으로써 상기 액정패널의 영상 표시기간을 적어도 한 프레임 단위로 카운트하는 단계, 미리 설정된 초기 프레임 기간들에 상기 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압이 제어될 수 있도록 적어도 한 프레임 기간 단위로 상기 보상 제어 신호를 단계적으로 변조시켜 생성 및 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 보상 제어 신호를 단계적으로 변조시켜 생성 및 출력하는 단계는 영상이 표시되기 시작하는 첫 프레임부터 미리 설정된 복수의 프레임 기간 동안에는 상기 게이트 보상 전압이 미리 설정된 어느 한 전압 레벨로 공급되도록 상기 보상 제어 신호를 생성 및 출력하는 단계, 및 상기 보상 제어 신호가 미리 설정된 복수의 프레임 기간 동안 출력된 후에는 적어도 한 프레임 단위로 상기 게이트 보상 전압의 레벨이 단계적으로 가변하여 최종적으로는 0V 레벨로 플로팅되어 유지되도록 상기 보상 제어 신호를 변조시켜 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 보상 전압의 레벨을 가변시켜 생성 및 공급하는 단계는 적어도 한 프레임 기간 단위로 가변되어 입력되는 상기의 보상 제어 신호에 응답하여 상기의 게이트 보상 전압 레벨을 적어도 한 프레임 기간 단위로 가변시킨 후 상기 액정패널의 보상 게이트라인들로 공급하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 각 화소의 TFT를 제1 및 제2 게이트 전극을 구비하는 더블 게이트형 TFT로 구성하고, 액정패널에 영상이 표시되는 초기 기간 동안에 각 화소별 TFT의 문턱 전압을 제어한다. 이에 따라, 본 발명은 각각의 화소들이 TFT의 문턱 전압과 무관하게 균등한 휘도를 제공하도록 함으로써 표시 화질을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타낸 구성도.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 화소들의 구조를 각각 다르게 나타낸 화소 구성도.
도 3은 도 1과 도 2a 및 도 2b에 각각 도시된 더블 게이트형 TFT의 단면 구조를 나타낸 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 타이밍 컨트롤러를 구체적으로 나타낸 구성도.
도 5는 도 1에 도시된 전원 공급부를 구체적으로 나타낸 구성도.
도 6은 도 2a 및 도 2b에 도시된 더블 게이트형 TFT의 전류구동특성을 나타낸 그래프.

이하, 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치 및 그 구동방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타낸 구성도이다.

도 1에 도시된 액정 표시장치는 복수의 화소 영역 각각에 제 1 및 제 2 게이트 전극을 구비한 더블 게이트형 TFT(Thin Film Transistor)와 액정 커패시터가 구비된 액정패널(2); 액정패널(2)의 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)을 구동하는 적어도 하나의 게이트 드라이버(3); 액정패널(2)의 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)을 구동하는 복수의 데이터 드라이버(4); 미리 설정된 초기 영상 표시기간 동안 상기 각 화소 영역에 구비된 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압을 단계적으로 제어할 수 있도록 적어도 한 프레임 기간 단위로 보상 제어 신호를 변조시켜 출력함과 아울러 각 게이트 및 데이터 드라이버(3,4)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(18); 및 적어도 한 프레임 기간 단위로 변조된 보상 제어 신호에 응답하여 게이트 보상 전압의 레벨을 가변시켜 생성하고, 액정패널(2)에 형성된 보상 게이트라인(CL)들을 통해 각 더블 게이트형 TFT들의 제 2 게이트 전극으로 상기 전압 레벨이 가변된 게이트 보상 전압을 공급하는 전원 공급부(9)를 구비한다.

액정패널(2)은 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)과 복수의 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)에 의해 정의되는 각 화소 영역에 형성된 더블 게이트형 TFT 및 더블 게이트형 TFT와 각각 접속된 액정 커패시터(Clc)를 구비한다. 액정 커패시터(Clc)는 더블 게이트형 TFT와 접속된 화소전극, 화소전극과 액정을 사이에 두고 배치된 공통전극으로 구성된다. 액정 커패시터(Clc)는 화소 전극에 공급된 영상 표시 전압에 따라 공통전압(Vcom)과의 차 전압을 충전하고, 그 차 전압에 따라 액정 분자들의 배열을 가변시켜 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현한다. 이때, 스토리지 커패시터(Cst)는 화소 전극이 스토리지 라인과 절연막을 사이에 두고 중첩되어 형성될 수 있으며, 더블 게이트형 TFT의 소스 전극과 게이트 라인(GL) 간에는 기생 커패시터(Cgs)가 더 형성되기도 한다.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 화소들의 구조를 각각 다르게 나타낸 화소 구성도이다. 그리고, 도 3은 도 1과 도 2a 및 도 2b에 각각 도시된 더블 게이트형 TFT의 단면 구조를 나타낸 단면도이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 각각의 화소 영역에 구비된 더블 게이트형 TFT의 제 1 게이트 전극(g1)은 게이트 라인(GL1)에 각각 접속되고, 소스 전극(s1)은 데이터 라인(DL1)에 각각 접속된다. 그리고, 드레인 전극(s2)은 액정 커패시터(Clc)의 화소 전극에 접속된다. 더블 게이트형 TFT의 제 2 게이트 전극(g2)은 제 1 게이트 전극(g1)과 대향되도록 구성되는데, 제 2 게이트 전극(g2)은 보상 게이트라인(CL)들에 각각 접속되어 보상 게이트라인(CL)들로부터 게이트 보상 전압을 공급받는다. 한편, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제 2 게이트 전극(g2)과 보상 게이트라인(CL)간에는 보상 커패시터(C)가 더 형성되기도 한다. 보상 커패시터(C)는 자체 용량에 따라 보상 게이트라인(CL)을 통해 공급되는 게이트 보상 전압을 충전함으로써 소정 기간 동안 제 2 게이트 전극(g2)으로 공급한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 더블 게이트형 TFT는 기판(sb1) 상에 형성되고 각각의 게이트 라인(GL)과 접속된 제 1 게이트 전극(g1), 제 1 게이트 전극(g1) 상에 형성된 게이트 절연막(b1), 게이트 절연막(b1) 상에 형성되고 각각의 데이터 라인(DL)에 접속된 소스 전극(s1), 제 1 전극(s1)과 이격되어 형성되고 각각의 화소전극에 접속된 드레인 전극(s2), 소스 및 드레인 전극(s1,s2) 사이에 채널을 형성하는 반도체층(o1), 반도체층(o1)을 보호하기 위해 반도체층(o1) 상에 형성된 에치 스토퍼(c1), 소스 및 드레인 전극(s1,s2)과 에치 스토퍼(c1)를 포함한 기판(sb1) 전면을 덮는 층간 절연막(d1), 층간 절연막(d1) 상에서 제 1 게이트 전극(g1)에 대향하도록 형성되어 보상 게이트라인(CL)을 통해 인가되는 게이트 보상 전압 레벨에 따라 더블 게이트형 TFT의 문턱 전압(Vth)이 제어되도록 하는 제 2 게이트 전극(g2)으로 구성된다.

더블 게이트형 TFT는 제 2 게이트 전극(g2)에 인가된 게이트 보상 전압에 따라 문턱 전압(Vth)이 쉬프트되는 특징이 있다. 예를 들어, 제 2 게이트 전극(g2)에 인가된 게이트 보상 전압이 +1V라면, 더블 게이트형 TFT의 문턱 전압(Vth)은 -1V 쉬프트된다. 그리고 제 2 게이트 전극(g2)에 인가된 게이트 보상 전압이 -1V라면, 더블 게이트형 TFT의 문턱 전압(Vth)은 +1V 쉬프트된다.

본 발명은 상기와 같은 더블 게이트형 TFT의 특성을 이용하여 영상이 표시되는 초기 영상 표시기간에 더블 게이트형 TFT의 문턱 전압(Vth)을 보상하게 된다. 즉, 영상이 표시되는 초기 영상 표시기간에 더블 게이트형 TFT의 제 2 게이트 전극(g2)에 게이트 보상 전압을 적어도 한 프레임 기간 단위로 가변시켜 공급함으로써, 더블 게이트형 TFT의 문턱 전압(Vth)을 보상하게 된다. 여기서, 본 발명에 따른 더블 게이트형 TFT의 구조는 도 3과 같은 형태에 국한되지 않는다. 즉, 본 발명의 더블 게이트형 TFT는 문턱 전압(Vth)을 제어하기 위해 서로 대향하는 2개의 게이트 전극을 구비한다면 어떤 구조라도 상관없이 적용이 가능하다.

복수의 데이터 드라이버(4) 각각은 집적회로로 구성될 수 있으며, 타이밍 컨트롤러(18)로부터 정렬된 영상 데이터와 데이터 제어신호를 공급받는다. 특히, 각각의 데이터 드라이버(4)는 별도의 소스 인쇄회로기판(8) 사이에 각각 구비된 데이터 회로필름(6)에 실장되어, 자신의 위치와 대응되는 표시 영역의 해당 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)을 각각 구동한다. 여기서, 데이터 회로필름(6)은 TCP(Tape Carrier Package) 필름 또는 COF(Chip On Flexible Printed Circuit) 필름 등이 사용될 수 있다.

데이터 드라이버(4)는 모두 동일한 타이밍에 타이밍 컨트롤러(18)로부터 데이터 제어신호 예를 들어, 소스 스타트 신호(SSP; Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(SSC; Source Shift Clock), 소스 출력 인에이블(SOE; Source Output Enable) 신호 등을 공급받는다. 그리고, 동일 타이밍에 타이밍 컨트롤러(18)로부터 정렬된 데이터를 아날로그 전압 즉, 데이터 전압으로 변환한다. 이때, 각각의 데이터 드라이버(4)는 타이밍 컨트롤러(18)로부터 정렬된 데이터의 계조 값에 대응되는 감마전압을 선택하고 선택된 감마전압을 영상 표시전압으로 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다.

게이트 드라이버(3)는 집적회로로 구성될 수 있으며, 액정패널(2)의 일측에 구비되어 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)을 순차 구동한다. 게이트 드라이버(3)는 액정패널(2)의 비표시 영역이나 게이트 회로필름(5)에 각각 실장되어 액정패널(2)에 전기적으로 접속된다. 게이트 드라이버(3)는 타이밍 컨트롤러(18)로부터 게이트 제어신호에 따라 각 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 게이트 하이 전압 레벨의 스캔 펄스를 순차적으로 공급한다. 그리고 스캔 펄스가 공급되지 않는 나머지 기간에는 게이트 로우 전압 공급되도록 한다.

타이밍 컨트롤러(18)는 별도의 컨트롤 인쇄회로기판(12)에 구비되어 외부로부터의 영상 데이터 및 복수의 동기신호들에 따라 복수의 데이터 드라이버(4)와 게이트 드라이버(3)를 제어한다. 예를 들어, 타이밍 컨트롤러(18)가 컨트롤 인쇄회로기판(12)에 구비된 경우, 타이밍 컨트롤러(18)는 복수의 커넥터(14)와 각각 해당되는 케이블(16) 및 소스 인쇄회로기판 등을 통해 게이트 및 데이터 제어신호들을 공급하게 된다. 이러한, 타이밍 컨트롤러(18)는 외부 시스템 등으로부터 입력되는 영상 데이터를 액정패널(2)의 구동에 알맞도록 정렬한다. 그리고, 영상 데이터 및 복수의 동기신호들에 따라 각각의 데이터 드라이버(4)와 게이트 드라이버(3)를 제어한다. 구체적으로, 타이밍 컨트롤러(18)는 외부로부터 입력되는 영상 데이터를 액정패널(2)의 구동에 알맞도록 정렬하여 각 데이터 드라이버(4)에 공급한다. 그리고 외부로부터 입력되는 동기신호 즉, 도트클럭, 데이터 인에이블 신호, 수평 및 수직 동기신호 중 적어도 하나를 이용하여 게이트 제어신호와 데이터 제어신호를 생성하고, 이를 게이트 드라이버(3)와 각각의 데이터 드라이버(4)로 각각 공급한다.

이와 아울러, 타이밍 컨트롤러(18)는 액정패널(2)의 각 화소 영역에 구비된 더블 게이트형 TFT들의 문턱 전압(Vth)이 제어될 수 있도록 미리 설정된 적어도 한 프레임 기간 단위로 보상 제어 신호를 단계적으로 변조시켜 생성하고, 이를 전원 공급부(9)로 공급한다. 구체적으로, 타이밍 컨트롤러(18)는 액정패널(2)의 영상 표시기간을 적어도 한 프레임 단위로 카운트하고, 적어도 한 프레임 기간 단위로 보상 제어 신호를 변조시켜 생성한다. 그리고, 단계적으로 변조된 보상 제어 신호를 전원 공급부(9)로 공급하게 된다. 이러한 본 발명의 타이밍 컨트롤러(18)의 구성 및 구동방법에 대해서는 이 후 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.

전원 공급부(9)는 외부로부터 공급되는 입력 전원(Vin)의 전압 레벨을 미리 설정된 복수의 전압 레벨로 변조하여 공통전압, 정극성 직류 구동전압, 게이트 하이 및 로우전압, 복수 레벨의 기준 감마전압 등을 생성하고, 이를 액정패널(2)과 게이트 및 데이터 드라이버(3,4)로 각각 공급한다. 또한, 전원 공급부(9)는 적어도 한 프레임 기간 단위로 단계적으로 가변된 보상 제어 신호에 응답하여 게이트 보상 전압 레벨을 단계적으로 가변시켜 생성한다. 그리고, 이를 액정패널(2)의 보상 게이트라인(CL)들로 공급함으로써 각 더블 게이트형 TFT의 제 2 게이트 전극으로 전압 레벨이 가변된 게이트 보상 전압이 공급되도록 한다. 이러한 본 발명의 전원 공급부(9) 구성 및 구동방법 또한 이 후 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4는 도 1에 도시된 타이밍 컨트롤러를 구체적으로 나타낸 구성도이다.

도 4에 도시된 타이밍 컨트롤러(18)는 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)를 동기신호(DCLK,Hsync,Vsync,DE)들 중 적어도 한 신호를 이용하여 액정패널(2)의 구동에 알맞게 정렬하는 영상 처리부(22), 동기신호(DCLK,Hsync,Vsync,DE)들 중 적어도 한 신호를 카운트함으로써 액정패널(2)의 영상 표시기간을 적어도 한 프레임 단위로 카운트하고, 미리 설정된 초기 프레임 기간들에 상기 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압(Vth)이 제어될 수 있도록 적어도 한 프레임 기간 단위로 보상 제어 신호를 단계적으로 변조시켜 생성 및 출력하는 게이트 전압 제어부(21), 동기신호(DCLK,Hsync,Vsync,DE)들 중 적어도 한 신호를 이용하여 데이터 제어신호(DCS)를 생성 및 출력하는 데이터 제어신호 생성부(23), 및 동기신호(DCLK,Hsync,Vsync,DE)들 중 적어도 한 신호를 이용하여 게이트 제어신호(GCS)를 생성 및 출력하는 게이트 제어신호 생성부(24)를 구비한다.

영상 처리부(22)는 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)를 동기신호(DCLK,Hsync,Vsync,DE)들 중 적어도 한 신호를 이용하여 액정패널(2)의 구동에 알맞게 정렬하고 정렬된 영상 데이터(Data)를 데이터 드라이버(4)에 공급한다.

데이터 제어신호 생성부(23)는 입력되는 동기신호들(DCLK,DE,Hsync,Vsync) 중 적어도 하나의 신호 예를 들어, 데이터 인에이블 신호(DE) 및 수직 동기신호(Vsync)를 이용하여 데이터 드라이버(4)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호들을 생성 및 출력한다.

게이트 제어신호 생성부(24)는 입력되는 동기신호들(DCLK,DE,Hsync,Vsync) 중 적어도 하나의 신호 예를 들어, 데이터 인에이블 신호(DE) 및 수평 동기신호(Hsync)를 이용하여 게이트 드라이버(6)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호들을 생성 및 출력한다.

게이트 전압 제어부(21)는 동기신호(DCLK,Hsync,Vsync,DE)들 중 적어도 한 신호를 카운트함으로써 액정패널(2)의 영상 표시기간을 적어도 한 프레임 단위로 카운트한다. 그리고, 미리 설정된 초기 프레임 기간들에 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압(Vth)이 제어될 수 있도록 적어도 한 프레임 기간 단위로 보상 제어 신호를 단계적으로 변조시켜 생성한다. 이렇게 적어도 한 프레임 기간 단위로 단계적으로 변조된 보상 제어 신호(TCS)는 전원 공급부(9)로 공급된다. 여기서, 보상 제어 신호(TCS)는 각 화소 영역에 구비된 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압(Vth)을 미리 설정된 프레임 기간별로 단계적으로 제어하기 위해 보상 게이트라인(CL) 및 더블 게이트형 TFT들의 제 2 게이트 전극(g2)으로 공급되는 게이트 보상 전압 레벨을 설정한 복수 비트의 디지털 제어신호이다.

게이트 전압 제어부(21)는 영상이 표시되기 시작한 이 후의 초기 구동기간에 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압(Vth)을 안정적으로 제어하기 위해, 영상이 표시되기 시작하는 첫 프레임부터 미리 설정된 복수의 프레임 기간 동안에는 상기 게이트 보상 전압이 미리 설정된 어느 한 전압 레벨로 공급되도록 보상 제어 신호(TCS)를 생성 및 출력한다. 그리고, 보상 제어 신호(TCS)가 미리 설정된 복수의 프레임 기간동안 출력된 후에는 적어도 한 프레임 단위로 상기 게이트 보상 전압의 레벨이 단계적으로 가변하여 0V 레벨로 플로팅되어 유지되도록 보상 제어 신호(TCS)를 변조시켜 출력한다.

좀 더 구체적인 예를 들면, 게이트 전압 제어부(21)는 영상이 표시되기 시작하는 첫 프레임부터 미리 설정된 복수의 프레임 기간 동안에는 게이트 보상 전압이 -5V 내지 -20V 중 어느 한 레벨(예를 들어, - 10V)로 공급되도록 보상 제어 신호(TCS)를 생성 및 출력한다. 그리고, 보상 제어 신호(TCS)가 미리 설정된 복수의 프레임 기간동안 출력된 후에는 적어도 한 프레임 단위(예를 들어, 매 프레임 단위)로 상기 게이트 보상 전압의 레벨이 단계적으로 가변(-10V -> -9V -> -8V,... -1V)되도록 하여 최종적으로는 0V 레벨로 플로팅되어 유지되도록 상기 보상 제어 신호(TCS)를 변조시켜 출력한다.

도 5는 도 1에 도시된 전원 공급부를 구체적으로 나타낸 구성도이다.

도 5에 도시된 전원 공급부(9)는 외부로부터 공급되는 입력 전원(Vin)의 전압 레벨을 미리 설정된 복수의 전압 레벨로 변조하여 공통전압(Vcom)과 게이트 하이 및 로우전압(VGH,VGL), 정극성 직류 구동전압(VDD), 전원전압(VCC) 및 복수의 기준 감마전압을 생성 및 출력하는 패널 구동전압 생성부(31), 및 적어도 한 프레임 기간 단위로 가변되어 입력되는 상기의 보상 제어 신호에 응답하여 상기의 게이트 보상 전압 레벨을 적어도 한 프레임 기간 단위로 가변시킨 후 상기 액정패널(2)의 보상 게이트라인(CL)들로 공급함으로써, 상기 각 더블 게이트형 TFT의 제 2 게이트 전극으로 상기 전압 레벨이 가변된 게이트 보상 전압(VTG)이 공급되도록 하는 탑 게이트 전압 생성부(32)를 구비한다.

탑 게이트 전압 생성부(32)는 적어도 한 프레임 기간 단위로 가변된 보상 제어 신호(TCS) 예를 들어, 영상이 표시되기 시작하는 첫 프레임부터 미리 설정된 복수의 프레임 기간 동안 게이트 보상 전압이 -5V 내지 -20V 중 어느 한 레벨(예를 들어, - 10V)로 공급되도록 설정된 보상 제어 신호(TCS)가 입력되면, 보상 제어 신호(TCS)에 응답하여 복수의 프레임 기간 동안 -5V 내지 -20V 중 어느 한 레벨(예를 들어, - 10V)로 게이트 보상 전압(VTG)을 생성하여 보상 게이트라인(CL)들로 공급한다. 그리고, 적어도 한 프레임 단위(예를 들어, 매 프레임 단위)로 게이트 보상 전압의 레벨이 가변(-10V -> -9V -> -8V,... -1V)하여 최종적으로는 0V로 플로팅 될 수 있도록 보상 제어 신호(TCS)가 변조되어 입력되면, 변조되어 입력되는 보상 제어 신호(TCS)에 응답하여 적어도 한 프레임 단위(예를 들어, 매 프레임 단위)로 게이트 보상 전압(VTG)의 레벨을 가변(-10V -> -9V -> -8V,... -1V)시켜 출력함으로써 최종적으로는 0V로 게이트 보상 전압(VTG)을 출력 및 유지시킨다.

도 6은 도 2a 및 도 2b에 도시된 더블 게이트형 TFT의 전류구동특성을 나타낸 그래프이다.

도 6으로 도시된 바와 같이, 더블 게이트형 TFT는 제 2 게이트 전극(g2)에 인가된 게이트 보상 전압(VTG) 레벨에 따라 문턱 전압(Vth)이 쉬프트되는 특징이 있다. 이에, 제2 게이트 전극(g2)에 인가된 게이트 보상 전압(VTG)이 -10V라면, 더블 게이트형 TFT의 문턱 전압(Vth)은 +10V 쉬프트된다. 그리고 제 2 게이트 전극(g2)에 인가된 게이트 보상 전압(VTG)이 -2V라면, 더블 게이트형 TFT(DT)의 문턱 전압(Vth)은 +2V 쉬프트된다.

본 발명은 상기와 같은 더블 게이트형 TFT의 구동 특성을 이용하여 더블 게이트형 TFT의 제 2 게이트 전극(g2)에 문턱 전압(Vth)을 영상이 표시되는 초기에 제어할 수 있도록 게이트 보상 전압(VTG)을 가변시켜 인가한다.

특히, 게이트 전압 제어부(21)는 영상이 표시되기 시작하는 첫 프레임부터 미리 설정된 복수의 프레임 기간 동안에는 게이트 보상 전압이 -5V 내지 -20V 중 어느 한 레벨(예를 들어, - 10V)로 공급되도록 보상 제어 신호(TCS)를 생성 및 출력하고, 적어도 한 프레임 단위(예를 들어, 매 프레임 단위)로 상기 게이트 보상 전압의 레벨이 가변(-10V -> -9V -> -8V,... -1V)하여 최종적으로는 0V로 플로팅 될 수 있도록 보상 제어 신호(TCS)를 변조시켜 출력할 수 있다.

이 경우, 탑 게이트 전압 생성부(32)는 영상이 표시되기 시작하는 첫 프레임부터 미리 설정된 복수의 프레임 기간 동안 입력된 보상 제어 신호(TCS)에 응답하여 복수의 프레임 기간 동안 -5V 내지 -20V 중 어느 한 레벨(예를 들어, - 10V)로 게이트 보상 전압(VTG)을 생성하여 보상 게이트라인(CL)들로 공급한다. 그리고, 적어도 한 프레임 단위(예를 들어, 매 프레임 단위)로 게이트 보상 전압의 레벨이 가변(-10V -> -9V -> -8V,... -1V)하여 최종적으로는 0V로 플로팅 될 수 있도록 보상 제어 신호(TCS)가 변조되어 입력되면, 변조되어 입력되는 보상 제어 신호(TCS)에 응답하여 적어도 한 프레임 단위(예를 들어, 매 프레임 단위)로 게이트 보상 전압(VTG)의 레벨을 가변(-10V -> -9V -> -8V,... -1V)시켜 출력함으로써 최종적으로는 0V로 게이트 보상 전압(VTG)을 출력 및 유지시킨다. 이에 따라서, 본 발명의 액정 표시 장치는 각각의 화소들이 TFT의 문턱 전압과 무관하게 균등한 휘도를 제공하도록 함으로써 표시 화질을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

2: 액정패널 3: 게이트 드라이버
4: 데이터 드라이버 18: 타이밍 컨트롤러
21: 게이트 전압 제어부 22: 영상 처리부
23: 데이터 제어신호 생성부 24: 게이트 제어신호 생성부
31: 패널 구동전압 생성부 32: 탑 게이트 전압 생성부

Claims

복수의 화소 영역 각각에 제 1 및 제 2 게이트 전극을 구비한 더블 게이트형 TFT(Thin Film Transistor)와 액정 커패시터가 구비된 액정패널;
상기 액정패널의 게이트 라인들을 구동하는 적어도 하나의 게이트 드라이버;
상기 액정패널의 데이터 라인들을 구동하는 복수의 데이터 드라이버;
미리 설정된 초기 영상 표시기간 동안 각 상기 화소 영역에 구비된 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압을 단계적으로 제어할 수 있도록 적어도 한 프레임 기간 단위로 보상 제어 신호를 변조시켜 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및
상기 적어도 한 프레임 기간 단위로 변조된 보상 제어 신호에 응답하여 게이트 보상 전압의 레벨을 가변시켜 생성하고, 상기 액정패널에 형성된 보상 게이트라인들을 통해 각 상기 더블 게이트형 TFT들의 제 2 게이트 전극으로 전압 레벨이 가변된 상기 게이트 보상 전압을 공급하는 전원 공급부를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 타이밍 컨트롤러는
외부로부터의 동기신호들 중 적어도 한 신호를 카운트함으로써 상기 액정패널의 영상 표시기간을 적어도 한 프레임 단위로 카운트하고, 미리 설정된 초기 프레임 기간들에 상기 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압이 제어될 수 있도록 적어도 한 프레임 기간 단위로 상기 보상 제어 신호를 단계적으로 변조시켜 생성 및 출력하는 게이트 전압 제어부,
상기 동기신호들 중 적어도 한 신호를 이용하여 데이터 제어신호를 생성 및 출력하는 데이터 제어신호 생성부, 및
상기 동기신호들 중 적어도 한 신호를 이용하여 게이트 제어신호를 생성 및 출력하는 게이트 제어신호 생성부를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 보상 제어 신호는
각 화소 영역에 구비된 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압을 미리 설정된 프레임 기간별로 단계적으로 제어하기 위해 상기 보상 게이트라인 및 더블 게이트형 TFT들의 제 2 게이트 전극으로 공급되는 게이트 보상 전압 레벨을 설정한 복수 비트의 디지털 제어신호인 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 게이트 전압 제어부는
영상이 표시되기 시작하는 첫 프레임부터 미리 설정된 복수의 프레임 기간 동안에는 상기 게이트 보상 전압이 미리 설정된 어느 한 전압 레벨로 공급되도록 상기 보상 제어 신호를 생성 및 출력하고,
상기 보상 제어 신호가 미리 설정된 복수의 프레임 기간 동안 출력된 후에는 적어도 한 프레임 단위로 상기 게이트 보상 전압의 레벨이 단계적으로 가변하여 최종적으로는 플로팅되어 유지되도록 상기 보상 제어 신호를 변조시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제 4 항에 있어서,
상기 전원 공급부는
외부로부터 공급되는 입력 전원의 전압 레벨을 미리 설정된 복수의 전압 레벨로 변조하여 공통전압과 게이트 하이 및 로우전압, 정극성 직류 구동전압, 전원전압 및 복수의 기준 감마전압을 생성 및 출력하는 패널 구동전압 생성부, 및
적어도 한 프레임 기간 단위로 가변되어 입력되는 상기의 보상 제어 신호에 응답하여 상기의 게이트 보상 전압 레벨을 적어도 한 프레임 기간 단위로 가변시킨 후 상기 액정패널의 보상 게이트라인들로 공급하는 탑 게이트 전압 생성부를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
복수의 화소 영역 각각에 제 1 및 제 2 게이트 전극을 구비한 더블 게이트형 TFT(Thin Film Transistor)와 액정 커패시터가 구비된 액정패널을 통해 영상을 표시하는 액정 표시장치의 구동방법에 있어서,
미리 설정된 초기 영상 표시기간 동안 각 상기 화소 영역에 구비된 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압을 단계적으로 제어할 수 있도록 적어도 한 프레임 기간 단위로 보상 제어 신호를 변조시켜 출력하는 단계; 및
상기 적어도 한 프레임 기간 단위로 변조된 보상 제어 신호에 응답하여 게이트 보상 전압의 레벨을 가변시켜 생성하고, 상기 액정패널에 형성된 보상 게이트라인들을 통해 각 상기 더블 게이트형 TFT들의 제 2 게이트 전극으로 전압 레벨이 가변된 상기 게이트 보상 전압을 공급하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
제 6 항에 있어서,
상기 보상 제어 신호를 변조시켜 출력하는 단계는
외부로부터의 동기신호들 중 적어도 한 신호를 카운트함으로써 상기 액정패널의 영상 표시기간을 적어도 한 프레임 단위로 카운트하는 단계,
미리 설정된 초기 프레임 기간들에 상기 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압이 제어될 수 있도록 적어도 한 프레임 기간 단위로 상기 보상 제어 신호를 단계적으로 변조시켜 생성 및 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
제 7 항에 있어서,
상기 보상 제어 신호는
각 화소 영역에 구비된 더블 게이트형 TFT들의 문턱전압을 미리 설정된 프레임 기간별로 단계적으로 제어하기 위해 상기 보상 게이트라인 및 더블 게이트형 TFT들의 제 2 게이트 전극으로 공급되는 게이트 보상 전압 레벨을 설정한 복수 비트의 디지털 제어신호인 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
제 8 항에 있어서,
상기 보상 제어 신호를 단계적으로 변조시켜 생성 및 출력하는 단계는
영상이 표시되기 시작하는 첫 프레임부터 미리 설정된 복수의 프레임 기간 동안에는 상기 게이트 보상 전압이 미리 설정된 어느 한 전압 레벨로 공급되도록 상기 보상 제어 신호를 생성 및 출력하는 단계, 및
상기 보상 제어 신호가 미리 설정된 복수의 프레임 기간 동안 출력된 후에는 적어도 한 프레임 단위로 상기 게이트 보상 전압의 레벨이 단계적으로 가변하여 최종적으로는 플로팅되어 유지되도록 상기 보상 제어 신호를 변조시켜 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
제 9 항에 있어서,
상기 보상 전압의 레벨을 가변시켜 생성 및 공급하는 단계는
적어도 한 프레임 기간 단위로 가변되어 입력되는 상기의 보상 제어 신호에 응답하여 상기의 게이트 보상 전압 레벨을 적어도 한 프레임 기간 단위로 가변시킨 후 상기 액정패널의 보상 게이트라인들로 공급하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.