KR20040058580A - 액정 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

액정 표시 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 게이트 커플링 현상을 이용하여 액정셀에 인가되는 전압을 높임으로써 고출력 데이터 드라이버를 사용하지 않고도 액정의 응답 속도를 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 액정 표시 장치는 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차로 정의된 영역마다 형성된 액정셀들과, 상기 액정셀들에 포함되는 화소 전극과 공통 전극의 중첩부에 형성된 제1 스토리지 캐패시터와, 상기 화소 전극과 전단 게이트 라인의 중첩부에 형성된 제2 스토리지 캐패시터를 포함하는 액정 표시 패널과; 상기 게이트 라인들에 듀얼 스캔 펄스를 공급하는 게이트 드라이버와; 상기 데이터 라인들에 화소 신호를 공급하는 데이터 드라이버와; 상기 공통 전극에 공통 전압을 공급하는 공통 전압 생성부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 구동 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DIRVING THE SAME}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 액정의 응답 속도를 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
통상의 액정 표시 장치는 전계를 이용하여 유전 이방성을 갖는 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이러한 액정 표시 장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직 방향 전계가 인가되는 TN(Twisted Nematic) 모드와 수평 전계가 인가되는 IPS(In Plane Switching) 모드로 대별된다.
TN 모드는 상하부 기판에 대향하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 간의 수직전계에 의해 액정을 구동하는 모드로 개구율이 큰 장점을 가지는 반면 시야각이 좁은 단점을 가진다.
IPS 모드는 하부 기판에 나란하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 간의 수평 전계에 의해 액정을 구동하는 모드로 시야각이 큰 장점을 가지는 반면 개구율이 작은 단점을 가진다.
도 1은 일반적인 IPS 모드의 액정 표시 패널을 등가적으로 도시한 평면도이다.
도 1에 도시된 IPS 모드의 액정 표시 패널은 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)과 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)의 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 박막 트랜지스터(TFT)와 공통 전압 라인(VCOML1 내지 VCOMLm) 사이에 접속된 액정셀(Clc)을 구비한다.
게이트 라인들(GL1 내지 GLn)은 게이트 하이 전압(VGH)의 스캔 신호를 공급하여 박막 트랜지스터(TFT)를 턴-온시키고, 그 게이트 하이 전압(VGH)이 공급되지 않은 나머지 기간에는 게이트 로우 전압(VGL)을 공급하여 박막 트랜지스터(TFT)를 턴-오프시키게 된다. 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)은 화소 신호를 공급한다. 공통 전압 라인들(VCOML1 내지 VCOMLn)은 액정셀(Clc) 구동시 기준이 되는 공통 전압을 공급한다.
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL)의 게이트 하이 전압(VGH)에 의해 턴-온되어 데이터 라인(DL)으로부터의 화소 신호를 액정셀(Clc)에 충전시키고, 게이트 로우 전압(VGL)에 의해 턴-오프되어 액정셀(Clc)에 충전된 화소 신호가 유지되게 한다.
액정셀(lc)은 하부 기판에 액정을 사이에 두고 나란하게 형성된 화소 전극과 공통 전극으로 구성된다. 화소 전극은 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극과 접속되고, 공통 전극은 공통 전압 라인(VCOML)과 접속된다. 이러한 액정셀(Clc)은 충전된 화소 신호에 따라 유전율 이방성을 가지는 액정의 배열 상태를 가변시켜 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현하게 된다. 그리고, 액정셀(Clc)은 절연막을 사이에 둔 화소 전극과 공통 전극의 중첩 부분에 형성된 스토리지 캐패시터를 추가로 구비한다. 스토리지 캐패시터(Cst)는 액정셀(Clc)에 충전된 화소 신호가 박막 트랜지스터(TFT)의 턴-오프 기간에서 안정적으로 유지되게 한다.
도 2는 도 1에 도시된 일부 액정셀들에서의 화소 신호의 충전 특성을 도시한 파형도이다.
도 2를 참조하면, i번째 게이트 라인(GLi)에 게이트 하이 전압(VGH)이 공급되는 수평 기간에서 i번째 수평 라인의 액정셀에 공통 전압(VCOM)을 기준으로 정극성을 갖는 화소 신호(Vpk)가 상승기간을 갖고 충전된다. 이어서, i+1번째 게이트 라인(GLi+1) 각각에 게이트 하이 전압(VGH)이 공급되는 수평 기간에서 i+1번째 수평 라인의 액정셀에 공통 전압(VCOM)을 기준으로 부극성을 갖는 화소 신호(Vpk+1)가 상승기간을 갖고 충전된다. 그리고, i+2번째 게이트 라인(GLi+2)에 게이트 하이 전압(VGH)이 공급되는 수평 기간에서 i+2번째 수평 라인의 액정셀에 공통 전압(VCOM)을 기준으로 정극성을 갖는 화소 신호(Vpk+2)가 상승기간을 갖고 충전된다. 이와 같이 게이트 하이 전압(VGH)에 의해 턴-온된 박막 트랜지스터를 통해 액정셀에 충전된 화소 신호(Vpk, Vpk+1, Vpk+2)는 게이트 로우 전압(VGL)에 의해 박막 트랜지스터가 턴-오프되는 기간 동안 그 충전 전압 레벨을 유지하게 된다.
이 경우, 게이트 하이 전압(VGH)이 게이트 로우 전압(VGL)으로 떨어지는 지점에서 액정셀에 충전된 화소 신호(Vpk, Vpk+1, Vpk+2)가 피드 트로우 전압(Feed Through Voltage ; ΔVp) 만큼 감소하게 된다. 다시 말하여, 액정셀에 충전된 화소 신호(Vpk, Vpk+1, Vpk+2)는 피드 트로우 전압(ΔVp)에 의해 게이트 하이 전압(VGH)이 게이트 로우 전압(VGL)으로 떨어지는 지점에서 왜곡된다. 이 피드 트로우 전압(ΔVp)은 박막 트랜지스터와 액정셀에 존재하는 기생 캐패시터에 의해 발생되는 것으로서 다음 수학식 1과 같은 변수들에 의해 결정된다.
여기서, Cgs는 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 형성되는 기생 캐패시터를 나타내고, ΔVgs는 게이트 전압과 액정셀에 공급되는 화소 신호와의 차전압을 나타낸다. 상기 수학식 1에 의해 피드 트로우 전압(ΔVp)은 Cgs와 ΔVgs에 비례하게 된다. 이러한 피드 트로우 전압(ΔVp)에 의해 액정셀에 충전된 화소 신호가 감소하게 되므로 액정셀에 순간적으로 최대 전압이 인가되는 시점은 화소 신호(Vpk, Vpk+1, Vpk+2)의 충전이 완료된 시점이다. 그리고, 액정에 걸리는 최대 전압(Vmax)은 다음 수학식 2와 같이 데이터 드라이버에서 데이터 라인에 공급하는 화소 신호의 최대전압(Vinput_max)과 공통 전압(VCOM)의 차전압이 된다.
Vmax = Vinput_max - VCOM
한편, 액정은 다음 수학식 3에서 알 수 있는 바와 같이 고유한 점성과 탄성 등의 특성으로 인하여 응답 속도가 느린 단점을 가지고 있다.
여기서, τ는 액정이 인가 전압에 반응하는 라이징 타임(Rising Time; RS)을,는 액정 분자의 회전점도(Rotational Viscosity)를, d는 액정셀의 셀갭을,은 액정의 유전율을, V는 인가 전압을, Vth는 액정 분자가 경사운동을 하는 프리드릭 천이 전압(Freederick Transition Voltage)을 의미한다.
이에 따라, 액정의 응답 속도는 액정 재료의 물성 및 전극간의 거리에 따라 달라지기도 하지만, 주로 액정에 인가되는 전압(V)에 의해 좌우된다. 통상, TN 모드 액정의 라이징 타임(RS)은 20-80ms이고, IPS 모드 액정의 라이징 타임은 TN 모드 보다 길다. 이러한 액정의 응답 속도는 동영상의 한 프레임 기간(NTSC: 16.67ms) 보다 길기 때문에 액정이 현재 프레임에서 인가된 전압에 따라 원하는 만큼 반응하기 이전에 다음 프레임의 전압이 인가되기 때문에 잔상과 같은 문제가 발생하고, 특히 동영상을 표시하는 경우 화면이 흐릿하게 되는 모션 블러링(Motion Blurring) 현상이 나타나게 된다.
액정의 응답 속도 문제를 해결하기 위하여, 데이터 드라이버로 오버 드라이빙 회로(Over Driving Circuit)를 이용하여 데이터 드라이버의 출력 전압을 높임으로써 액정에 인가되는 전압을 높이는 방법이 제안되고 있다. 그러나, 오버 드라이빙 회로(ODC)를 이용하는 경우 상대적으로 낮은 전압을 필요로 하는 중간 계조들간의 액정 응답 속도는 향상시킬 수 있는 반면에, 상대적으로 높은 전압을 필요로 하는 화이트 레벨과 블랙 레벨간의 액정 응답 속도는 개선할 수 없는 문제점을 가지고 있다. 또한, 화이트 레벨과 블랙 레벨간의 액정 응답 속도를 개선하기 위해서 블랙 레벨에 대한 데이터 드라이버의 출력 전압을 더욱 증가시키면 되지만, 이를 위해서는 데이터 드라이버로 고가의 고출력 드라이브 IC를 사용해야 하므로 제조 단가가 상승되고 소비 전력이 증가되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 게이트 커플링 현상을 이용하여 액정셀에 인가되는 전압을 높임으로써 고출력 데이터 드라이버를 사용하지 않고도 액정의 응답 속도를 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 통상적인 IPS 모드의 액정 표시 패널을 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 액정 표시 패널의 구동 파형도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 IPS 모드의 액정 표시 패널을 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시된 액정 표시 패널의 구동 파형도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
DL1 내지 DLm : 데이터 라인 GL0 내지 GLn : 게이트 라인
VCOML1 내지 VCOMLn : 공통 전압 라인 TFT : 박막 트랜지스터
Clc : 액정 캐패시터 Cst, Cst1, Cst2 : 스토리지 캐패시터
10, 20 : 액정 표시 패널 22 : 게이트 드라이버
24 : 데이터 드라이버 26 : 공통 전압 생성부
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차로 정의된 영역마다 형성된 액정셀들과, 상기 액정셀들에 포함되는 화소 전극과 공통 전극의 중첩부에 형성된 제1 스토리지 캐패시터와, 상기 화소 전극과 전단 게이트 라인의 중첩부에 형성된 제2 스토리지 캐패시터를 포함하는 액정 표시 패널과; 상기 게이트 라인들에 듀얼 스캔 펄스를 공급하는 게이트 드라이버와; 상기 데이터 라인들에 화소 신호를 공급하는 데이터 드라이버와; 상기 공통 전극에 공통 전압을 공급하는 공통 전압 생성부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 게이트 드라이버는 보조 스캔 펄스와 메인 스캔 펄스로 구성된 듀얼 스캔 펄스를 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 스캔 펄스와 메인 스캔 펄스가 적어도 한 수평기간의 간격을 가지도록 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기 게이트 드라이버는 i(여기서, i는 양의 정수)번째 게이트 라인에 공급되는 보조 스캔 펄스는 i-2번째 게이트 라인에 공급되는 메인 스캔 펄스와 중첩되고, 그 i번째 게이트 라인에 공급되는 메인 스캔 펄스는 i+2번째 게이트 라인에 공급되는 메인 스캔 펄스와 중첩되도록 발생하는 것을 특징으로 한다.
i번째 수평라인의 액정셀들은 i-2 수평기간에서 공급되는 보조 스캔 펄스에 의해 상기 데이터 라인들에 공급된 i-2번째 수평 라인분의 화소 신호를 프리-충전하고, i-1 수평기간에서에서 i-1번째 게이트 라인에 공급되는 메인 스캔 펄스가 상기 제2 스토리지 캐패시터를 통해 커플링 되어 상기 프리-충전된 전압이 증가하게 되고, i 수평기간에서 공급되는 게이트 하이 전압의 메인 스캔 펄스에 의해 상기 데이터 라인들에 공급된 i번째 수평 라인분의 화소 신호를 충전하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 드라이버는 상기 i-2번째 수평 기간과 상기 i번째 수평 기간에서 동일한 극성의 화소 신호들을 공급하고, 상기 i-1번째 수평 기간에서는 상반된 극성의 화소 신호들을 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 스토리지 캐패시터의 커플링으로 인한 상기 i번째 수평 라인 액정셀들에서의 프리-충전된 전압의 증가 폭은 그 제2 스토리지 캐패시터 용량에 따라 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 스캔 펄스 및 메인 스캔 펄스로는 게이트 하이 전압을 공급하고, 그 나머지 기간에는 게이트 로우 전압을 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 액정셀들은 상기 화소 전극 및 공통 전극간에 형성되는 수평 전계에 의해 구동되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은 i-2(여기서, i는 양의 정수) 수평 기간에서 i-2번째 게이트 라인에 메인 스캔 펄스를, i번째 게이트 라인에 보조 스캔 펄스를 공급하여 데이터 라인들에 공급된 i-2번째 수평 라인분의 화소 신호를 i번째 수평 라인의 액정셀들에 프리-충전하는 단계와; i-1 수평 기간에서 i-1번째 게이트 라인에 공급된 메인 스캔 펄스가 그 i-1번째 게이트 라인과 접속된 스토리지 캐패시터를 통해 커플링 되어 상기 i번째 수평 라인의 액정셀들에 프리-충전된 전압이 증가하는 단계와; i 수평기간에서 상기 i번째 게이트 라인에 메인 스캔 펄스가 공급되어 상기 데이터 라인들에 공급된 i번째 수평 라인분의 화소 신호를 상기 i번째 수평 라인의 액정셀들에 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 i-2 수평 기간과 상기 i 수평 기간에서는 동일한 극성의 화소 신호들을 상기 데이터 라인들에 공급하고, 상기 i-1 수평 기간에서는 상반된 극성의 화소 신호들을 상기 데이터 라인들에 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도 3 및 도 4를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 IPS 모드의 액정 표시 장치를 등가적으로 도시한 평면도이다.
도 3에 도시된 액정 표시 장치는 액정셀 매트릭스를 갖는 액정 표시패널(20)과, 액정 표시 패널(20)의 게이트 라인들(GL0 내지 GLn)을 구동하기 위한 게이트 드라이버(22)와, 액정 표시 패널(20)의 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)을 구동하기 위한 데이터 드라이버(24)와, 액정 표시 패널(20)의 공통 전압 라인들(VCOML1 내지 VCOMLn)에 공통 전압(VCOM)을 공급하기 위한 공통 전압 생성부(26)를 구비한다.
게이트 드라이버(22)는 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 도 4에 도시된 바와 같이 보조 스캔 펄스(Auxiliary Scan Pulse; ASP)와 메인 스캔 펄스(Main Scan Pulse; MSP)로 구성된 듀얼 스캔 펄스를 공급하게 된다. 구체적으로, 게이트 드라이버(22)는 타이밍 컨트롤러(미도시)로부터의 듀얼 게이트 스타트 펄스(Dual Gate Start Pulse; DGSP)를 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock; GSC)에 따라 쉬프트시켜 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 듀얼 스캔 펄스를 공급하게 된다. 이 경우, 듀얼 스캔 펄스를 구성하는 보조 스캔 펄스(ASP)와 메인 스캔 펄스(MSP)는 한 수평기간(1H)을 두고 이격되게 한다. 다시 말하여, i번째 게이트 라인(GLi)에 공급되는 보조 스캔 펄스(ASP)는 i-2번째 게이트 라인(GLi-2)에 공급되는 메인 스캔 펄스(MSP)와 중첩되고, 그 게이트 라인(GLi)에 공급되는 메인 스캔 펄스(MSP)는 i+2번째 게이트 라인(GLi+2)에 공급되는 보조 스캔 펄스(ASP)와 중첩되게 한다.
데이터 드라이버(24)는 타이밍 컨트롤러(미도시)로부터 입력되는 디지털 화소 데이터들을 아날로그 화소 신호로 변환하여 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)로 공급하게 된다. 이 경우, 데이터 드라이버(24)는 디지털 화소 데이터를 아날로그 화소 신호로 변환할 때 타이밍 컨트롤러(미도시)로부터의 극성 제어 신호에 응답하여화소 신호의 극성을 결정하게 된다. 예를 들면, 데이터 드라이버(24)는 도트 인버젼 방식으로 구동되게 하는 극성 제어 신호에 응답하여 상기 화소 신호의 극성이 인접한 화소 신호의 극성과는 상반되고, 수평기간 마다 반전되며, 또 프레임 단위로 반전되도록 화소 신호들의 극성을 결정하게 된다.
공통 전압 생성부(26)는 통상 액정 표시 장치의 구동시 필요한 전원 신호들을 생성하는 전원부에 포함되는 것으로 액정셀 구동시 기준이 되는 공통 전압(VCOM)을 생성하여 공통 전압 라인들(VCOML1 내지 VCOMLn)에 공통으로 공급하게 된다.
액정 표시 패널(20)은 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)과 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)의 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 박막 트랜지스터(TFT)와 공통 전압 라인(VCOML1 내지 VCOMLm) 사이에 접속된 액정셀(Clc)을 구비한다.
게이트 라인들(GL1 내지 GLn)은 게이트 드라이버(22)로부터의 게이트 하이 전압(VGH)의 듀얼 스캔 펄스를 공급하여 박막 트랜지스터(TFT)를 턴-온시킨다. 그리고, 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)은 게이트 드라이버(22)로부터의 게이트 로우 전압(VGL)을 공급하여 박막 트랜지스터(TFT)를 턴-오프시킨다. 특히, 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)은 보조 스캔 펄스(ASP)와 메인 스캔 펄스(MSP)로 구성된 듀얼 스캔 펄스에 응답하여 프리-충전(Pre-charging) 기간 및 메인-충전 기간 각각에서 박막 트랜지스터(TFT)를 턴-온시키게 된다.
데이터 라인들(DL1 내지 DLm)은 데이터 드라이버(24)로부터의 화소 신호를 공급한다.
공통 전압 라인들(VCOML1 내지 VCOMLn)은 액정셀(Clc) 구동시 기준이 되는 공통 전압을 공급한다.
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL)의 게이트 하이 전압(VGH)에 의해 턴-온되어 데이터 라인(DL)으로부터의 화소 신호를 액정셀(Clc)에 충전시키고, 게이트 로우 전압(VGL)에 의해 턴-오프되어 액정셀(Clc)에 충전된 화소 신호가 유지되게 한다. 특히, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL1 내지 GLn)으로부터의 듀얼 스캔 펄스, 즉 보조 스캔 펄스(ASP)에 의해 턴-온되어 데이터 라인(DL) 상의 다른 화소 신호가 액정셀(Clc)에 프리-충전되게 한 다음, 메인 스캔 펄스(MSP)에 의해 다시 턴-온되어 데이터 라인(DL)으로부터의 해당 화소 신호가 액정셀(Clc)에 상기 프리-충전된 전압에서부터 메인-충전되게 한다.
액정셀(Clc)은 하부 기판에 액정을 사이에 두고 나란하게 형성된 화소 전극과 공통 전극으로 구성된다. 화소 전극은 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극과 접속되고, 공통 전극은 공통 전압 라인(VCOML)과 접속된다. 이러한 액정셀(Clc)은 충전된 화소 신호에 따라 유전율 이방성을 가지는 액정의 배열 상태를 가변시켜 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현하게 된다. 그리고, 액정셀(Clc)은 절연막을 사이에 둔 화소 전극과 공통 전극의 중첩 부분에 형성된 제1 스토리지 캐패시터(Cst1)와, 절연막을 사이에 둔 화소 전극과 이전 게이트 라인의 중첩 부분에 형성된 제2 스토리 캐패시터(Cst2)를 추가로 구비한다. 제1 및 제2 스토리지 캐패시터(Cst1, Cst2)는 액정셀(Clc)에 충전된 화소 신호가 박막 트랜지스터(TFT)의 턴-오프 기간에서 안정적으로 유지되게 한다.
특히, 제2 스토리지 캐패시터(Cst2)는 전단 게이트 라인과 커플링되어 보조 스캔 펄스(ASP)에 의해 액정셀(Clc)에 프리-충전된 전압을 상승시키는 역할을 하게 된다. 다시 말하여, 제2 스토리지 캐패시터(Cst2)는 전단 게이트 라인에 공급된 게이트 하이 전압(VGH)이 커플링되어 프리-충전된 액정셀(Clc)에 공급되게 한다. 이에 따라, 액정셀(Clc)에 걸리는 전압이 증가하게 됨으로써 액정의 응답 속도를 향상시킬 수 있게 된다. 여기서, 액정셀(Clc)에 걸리는 최대 전압(Vmax)은 다음 수학식 4와 같이 종래대비 증가하게 된다.
Vmax = Vinput_max + ΔVp2 -VCOM
여기서, Vinput_max는 데이터 드라이버(24)로부터 공급되는 최대 전압을, ΔVp2는 제2 스토리지 캐패시터(Cst2)의 커플링으로 상승된 프리-차징 전압을 나타낸 것이다. 상기 수학식 4와 같이 액정셀(Clc)에 걸리는 최대 전압(Vmax)은 종래 대비 ΔVp2 만큼 상승하게 되므로 액정의 응답 속도를 향상시킬 수 있게 된다. 특히, 본 발명에서는 중간 계조에 해당하는 화소 신호의 전압뿐만 아니라 블랙 레벨에 해당하는 화소 신호의 전압도 상기 ΔVp2 만큼 상승된다. 이 결과, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 데이터 드라이버(24)의 출력 전압을 증가시킬 필요없이 중간 계조들간의 액정 응답 속도 뿐만 아니라, 화이트 레벨과 블랙 레벨간의 액정 응답 속도도 향상시킬 수 있게 된다.
한편, ΔVp2의 크기는 다음 수학식 5와 같은 변수들에 의해 결정된다.
여기서, Cgs는 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 형성되는 기생 캐패시터를 나타내고, ΔVgs는 게이트 전압과 액정셀에 공급되는 화소 신호와의 차전압을, Cst1은 액정셀에 포함되는 화소 전극과 공통 전극의 중첩부에 형성된 제1 스토리지 캐패시터를, Cst2는 상기 화소 전극과 전단 게이트 라인의 중첩부에 형성되는 제2 스토리지 캐패시터를 나타낸다. 상기 수학식 5에서 알 수 있는 바와 같이 제2 스토리지 캐패시터(Cst2)의 용량을 증대시키는 경우 ΔVp2가 커지게 되므로 액정의 응답 속도는 더욱 빠르게 할 수 있게 된다.
이러한 액정 표시 장치의 구동 방법을 상세히 살펴보면, 도 4에 도시된 바와 같이 i-2 수평 기간에서 i-2번째 게이트 라인(GLi-2)에 메인 스캔 펄스(MSP)가 공급됨과 동시에 i번째 게이트 라인(GLi)에 보조 스캔 펄스(ASP)가 공급된다. 이에 따라, i-2번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)은 프리-충전된 전압에서부터 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)에 공급된 i-2번째 수평 라인의 화소 신호(Vpk-2)를 충전하게 되고, i번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)은 상기 i-2번째 수평 라인의 화소 신호를 프리-충전하게 된다. 이 경우, 액정셀들(Clc)이 도트 인버젼 방식으로 구동되므로 i-2번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)과 i번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)은 동일한 극성의 화소 신호를 충전하게 된다. 그리고, i-1번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)에 포함되는 제2 스토리지 캐패시터(Cst2)에 의해 i-2번째 게이트 라인(GLi-2)에공급되는 메인 스캔 펄스(MSP)의 게이트 하이 전압(VGH)이 커플링됨으로써 그 i-1번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)에 프리-충전된 전압의 절대치가 ΔVp2(예를 들면, 3~4V) 만큼 증가하게 된다. 이에 따라, i-1번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)의 응답 속도가 빨라지게 된다.
그 다음, i-1 수평 기간에서 i-1번째 게이트 라인(GLi-1)에 메인 스캔 펄스(MSP)가 공급됨과 동시에 i+1번째 게이트 라인(GLi)에 보조 스캔 펄스(ASP)가 공급된다. 이에 따라, i-1번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)은 프리-충전된 전압에서부터 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)에 공급된 i-1번째 수평 라인분의 화소 신호(Vpk-1)를 충전하게 되고, i+1번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)은 상기 i-1번째 수평 라인의 화소 신호를 프리-충전하게 된다. 이 경우, 액정셀들(Clc)이 도트 인버젼 방식으로 구동되므로 i-1번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)과 i+1번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)은 동일한 극성의 화소 신호를 충전하게 된다. 그리고, i번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)에 포함되는 제2 스토리지 캐패시터(Cst2)에 의해 i-1번째 게이트 라인(GLi-1)에 공급되는 메인 스캔 펄스(MSP)의 게이트 하이 전압(VGH)이 커플링됨으로써 그 i번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)에 프리-충전된 전압의 절대치가 비교적 큰 폭(예를 들면, 3~4V)으로 증가하게 된다. 이에 따라, i번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)의 응답 속도가 빨라지게 된다.
그 다음, i 수평 기간에서 i번째 게이트 라인(GLi)에 메인 스캔 펄스(MSP)가 공급됨과 동시에 i+2번째 게이트 라인(GLi)에 보조 스캔 펄스(ASP)가 공급된다. 이에 따라, i번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)은 프리-충전된 전압에서부터 데이터라인들(DL1 내지 DLm)에 공급된 i번째 수평 라인분의 화소 신호(Vpk)를 충전하게 되고, i+2번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)은 상기 i번째 수평 라인의 화소 신호를 프리-충전하게 된다. 이 경우, 액정셀들(Clc)이 도트 인버젼 방식으로 구동되므로 i번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)과 i+2번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)은 동일한 극성의 화소 신호를 충전하게 된다. 그리고, i+1번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)에 포함되는 제2 스토리지 캐패시터(Cst2)에 의해 i번째 게이트 라인(GLi)에 공급되는 메인 스캔 펄스(MSP)의 게이트 하이 전압(VGH)이 커플링됨으로써 그 i+1번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)에 프리-충전된 전압의 절대치가 비교적 큰 폭(예를 들면, 3~4V)으로 증가하게 된다. 이에 따라, i+2번째 수평 라인의 액정셀들(Clc)의 응답 속도가 빨라지게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에서는 듀얼 스캔 펄스 중 보조 스캔 펄스에 의해 액정셀에 프리-충전된 전압이 제2 스토리지 캐패시터에 의해 이전단 게이트 하이 전압과 커플링된 전압 만큼 상승함으로써 액정셀에 걸리는 최대 전압이 증가하게 된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 액정 표시 장치 및 그 구동 방법은 데이터 드라이버의 출력 전압을 증가시킬 필요없이 액정 응답 속도를 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치 및 그 구동 방법은 모든 액정셀들에 걸리는 전압이 제2 스토리지 캐패시터의 커플링 전압만큼 상승됨으로써 중간 계조들간의 액정 응답 속도 뿐만 아니라, 화이트레벨과 블랙 레벨간의 액정 응답 속도도 향상시킬 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (11)

  1. 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차로 정의된 영역마다 형성된 액정셀들과, 상기 액정셀들에 포함되는 화소 전극과 공통 전극의 중첩부에 형성된 제1 스토리지 캐패시터와, 상기 화소 전극과 전단 게이트 라인의 중첩부에 형성된 제2 스토리지 캐패시터를 포함하는 액정 표시 패널과;
    상기 게이트 라인들에 듀얼 스캔 펄스를 공급하는 게이트 드라이버와;
    상기 데이터 라인들에 화소 신호를 공급하는 데이터 드라이버와;
    상기 공통 전극에 공통 전압을 공급하는 공통 전압 생성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는 보조 스캔 펄스와 메인 스캔 펄스로 구성된 듀얼 스캔 펄스를 공급하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보조 스캔 펄스와 메인 스캔 펄스가 적어도 한 수평기간의 간격을 가지도록 발생하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는 i(여기서, i는 양의 정수)번째 게이트 라인에 공급되는 보조 스캔 펄스는 i-2번째 게이트 라인에 공급되는 메인 스캔 펄스와 중첩되고, 그 i번째 게이트 라인에 공급되는 메인 스캔 펄스는 i+2번째 게이트 라인에 공급되는 메인 스캔 펄스와 중첩되도록 발생하는 것을 특징으로 액정 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    i번째 수평라인의 액정셀들은
    i-2 수평기간에서 공급되는 보조 스캔 펄스에 의해 상기 데이터 라인들에 공급된 i-2번째 수평 라인분의 화소 신호를 프리-충전하고,
    i-1 수평기간에서 i-1번째 게이트 라인에 공급되는 메인 스캔 펄스가 상기 제2 스토리지 캐패시터를 통해 커플링 되어 상기 프리-충전된 전압이 증가하게 되고,
    i 수평기간에서 공급되는 게이트 하이 전압의 메인 스캔 펄스에 의해 상기 데이터 라인들에 공급된 i번째 수평 라인분의 화소 신호를 충전하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 데이터 드라이버는
    상기 i-2 수평 기간과 상기 i 수평 기간에서 동일한 극성의 화소 신호들을 공급하고, 상기 i-1 수평 기간에서는 상반된 극성의 화소 신호들을 공급하는 것을특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 스토리지 캐패시터의 커플링으로 인한 상기 i번째 수평 라인 액정셀들에서의 프리-충전된 전압의 증가 폭은 그 제2 스토리지 캐패시터 용량에 따라 결정하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 보조 스캔 펄스 및 메인 스캔 펄스로는 게이트 하이 전압을 공급하고, 그 나머지 기간에는 게이트 로우 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정셀들은 상기 화소 전극 및 공통 전극간에 형성되는 수평 전계에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. i-2(여기서, i는 양의 정수) 수평 기간에서 i-2번째 게이트 라인에 메인 스캔 펄스를, i번째 게이트 라인에 보조 스캔 펄스를 공급하여 데이터 라인들에 공급된 i-2번째 수평 라인분의 화소 신호를 i번째 수평 라인의 액정셀들에 프리-충전하는 단계와;
    i-1 수평 기간에서 i-1번째 게이트 라인에 공급된 메인 스캔 펄스가 그 i-1번째 게이트 라인과 접속된 스토리지 캐패시터를 통해 커플링 되어 상기 i번째 수평 라인의 액정셀들에 프리-충전된 전압이 증가하는 단계와;
    i 수평기간에서 상기 i번째 게이트 라인에 메인 스캔 펄스가 공급되어 상기 데이터 라인들에 공급된 i번째 수평 라인분의 화소 신호를 상기 i번째 수평 라인의 액정셀들에 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 i-2 수평 기간과 상기 i 수평 기간에서는 동일한 극성의 화소 신호들을 상기 데이터 라인들에 공급하고, 상기 i-1 수평 기간에서는 상반된 극성의 화소 신호들을 상기 데이터 라인들에 공급하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
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KR101254991B1 (ko) * 2006-06-30 2013-04-17 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치의 오버드라이빙 회로
KR20190081075A (ko) * 2017-12-29 2019-07-09 엘지디스플레이 주식회사 스캔구동회로 및 이를 포함하는 표시장치
KR20200011777A (ko) * 2018-07-25 2020-02-04 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 및 그 영상 표시 방법

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