KR20060128447A - 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents

액정 표시 장치 및 이의 구동 방법 Download PDF

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KR20060128447A
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Abstract

잔상을 제거하기 위한 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법가 개시된다. 액정 표시 장치는 타이밍 제어부, 구동전압 발생부, 액정 표시 패널 및 신호 처리부를 포함한다. 타이밍 제어부는 제1 제어신호를 출력하고, 구동전압 발생부는 제1 전압과 제2 전압을 생성하여 출력한다. 액정 표시 패널은 게이트 배선과 소스 배선에 연결된 스위칭 소자와, 스위칭 소자에 연결된다. 신호 처리부는 제1 제어신호와 제1 및 제2 전압을 이용해 스윙 공통전압을 생성하여 액정 캐패시터의 공통전극에 인가한다. 이에 따라, 스윙 공통전압에 의해 DC 성분이 상쇄되어 잔상을 제거할 수 있다.
스윙 공통전압, 고주파 신호, 직류 성분

Description

액정 표시 장치 및 이의 구동 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
도 1은 화소 전압과 킥백 전압을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 대한 개략적인 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 신호 처리부에 대한 상세한 블록도이다.
도 4는 도 2에 도시된 액정 표시 장치의 구동방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 타이밍 제어부 120 : 구동전압 발생부
130 : 기준감마전압발생부 140 : 소스 구동부
150 : 게이트 구동부 160 : 신호 처리부
161 : 변환부 132 : 추출부
133 : 선택출력부 170 : 액정표시패널
본 발명은 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 는 잔상을 제거하기 위한 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 액정 표시 패널과 상기 액정 표시 패널을 구동하는 구동 장치를 포함한다. 상기 액정 표시 패널은 복수의 게이트 배선들과 복수의 소스 배선들에 의해 복수의 화소부들이 정의된다.
각각의 화소부는 박막트랜지스터(TFT)와, 액정 캐패시터와, 스토리지 캐패시터를 갖는다. 상기 소스 배선으로부터 전달된 데이터 전압을 상기 스위칭 소자를 통해 화소 전압으로 액정 캐패시터 및 스토리지 캐패시터에 충전된다.
이러한 충전 과정에서 상기 박막트랜지스터(TFT)의 턴-온/턴-오프시에 급격한 전압하강으로 인해 킥백(Kickback) 전압이 필연적으로 발생한다. 상기 킥백 전압은 누설 전류(Leakage Current) 변화와 상기 화소 전압에 따른 액정 캐패시터의 변화 및 박막트랜지스터의 턴-온/턴-오프 전압에 따라 변하게 된다. 또한, 상기 킥백 전압은 그레이 수준에 따라 각기 다른 크기를 갖는다.
하기 수학식 1은 킥백 전압(Vk)을 나타낸 식이다.
Figure 112005030814511-PAT00001
여기서, Vg는 TFT 게이트 전압, Vp는 화소부 충전전압, Clc는 액정 캐패시터, Cst는 스토리지 캐패시터, Cg는 TFT 채널과 게이트간 기생 캐패시터, Cgd는 TFT 드레인과 게이트간의 기생 캐패시터, Vk는 킥백 전압이다.
도 1은 화소 전압과 킥백 전압을 나타낸 그래프이다.
도 1을 참조하면, 상기 킥백 전압은 화소부에 충전되는 화소 전압의 그레이 레벨에 따라 변화되는 것을 볼 수 있다. 상기 킥백 전압(Vk)은 일반적으로 액정 캐패시터의 공통 전압(Vcom)을 이용하여 화소 전압의 중심에 공통 전압(Vcom)을 일치시켜 보상을 한다.
그러나, 이렇게 그레이 레벨에 따라 킥백 전압(Vk)이 차이가 생기면 그레이 레벨 별로 화소 전압의 중심이 다르게 되며, 이에 따라, 공통 전압(Vcom)을 그레이별로 조정하기 어렵기 때문에 공통 전압(Vcom)이 화소 전압의 중심에서 벗어나 잔류 DC 성분이 발생한다. 상기 잔류 DC 성분은 액정의 선경사각을 변화시키거나 액정내의 이온 불순물을 이동시키므로 액정 표시 패널의 잔상을 야기하는 문제점을 갖는다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 잔류 DC 성분을 상쇄시켜 잔상을 제거하기 위한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 액정 표시 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 타이밍 제어부, 구동전압 발생부, 액정 표시 패널 및 신호 처리부를 포함한다. 상기 타이밍 제어부는 제1 제어신호를 출력하고, 상기 구동전압 발생부는 제1 전압과 제 2 전압을 생성하여 출력한다. 상기 액정 표시 패널은 게이트 배선과 소스 배선에 연결된 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자에 연결된다. 상기 신호 처리부는 상기 제1 제어신호와 상기 제1 및 제2 전압을 이용해 스윙 공통전압을 생성하여 상기 액정 캐패시터의 공통전극에 인가한다.
상기 신호 처리부는 상기 제1 제어신호를 소정의 고주파수를 갖는 제2 제어신호로 변환하는 변환부와, 상기 제2 제어신호의 고주파 성분을 추출하는 추출부 및 추출된 고주파 성분에 기초하여 입력된 상기 제1 및 제2 전압을 선택적으로 출력하여 상기 스윙 공통전압을 생성하는 선택출력부를 포함한다. 바람직하게 상기 제2 제어신호는 수평 구간(1H)의 1/10 이하의 주기를 갖는 고주파 신호이고, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 간의 전위차는 0.3 V 미만이다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은
게이트 배선과 소스 배선에 연결된 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자에 연결된 액정 캐패시터를 포함하는 액정 표시 패널을 구비한 액정 표시 장치의 구동 방법는 입력된 제1 제어신호와 제1 전압 및 제2 전압을 이용하여 스윙 공통전압을 생성하는 단계와, 상기 스윙 공통전압을 액정 캐패시터의 공통 전극에 인가하는 단계와, 상기 게이트 배선에 게이트 신호를 출력하여 상기 스위칭 소자를 턴-온 시키는 단계와, 상기 소스 배선에 데이터 전압을 출력하여 상기 스위칭 소자에 데이터 전압을 인가하는 단계 및 상기 스위칭 소자를 경유한 데이터 전압을 상기 스윙 공통전압이 인가된 액정 캐패시터에 충전하는 단계를 포함한다.
상기 스윙 공통전압을 생성하는 단계는 입력된 제1 제어신호를 소정의 고주파수를 갖는 제2 제어신호로 변환하는 단계와, 상기 제2 제어신호의 고주파 성분을 추출하는 단계 및 상기 고주파 성분에 기초하여 입력된 제1 및 제2 전압을 선택적으로 출력하여 상기 스윙 공통전압을 출력하는 단계를 포함한다.
이러한 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법에 의하면, 스윙 공통 전압을 액정 캐패시터에 인가하여 액정 캐패시터에 잔류하는 DC 성분을 제거할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대한 개략적인 블록도이다.
도 2를 참조하면, 상기 액정 표시 장치는 타이밍 제어부(110), 구동전압 발생부(120), 기준감마전압 발생부(130), 소스 구동부(140), 게이트 구동부(150), 신호 처리부(160) 및 액정 표시 패널(170)을 포함한다.
상기 타이밍 제어부(110)는 외부 그래픽 기기(미도시)로부터 입력된 제어신호(101)에 기초하여 상기 액정 표시 장치를 제어하는 제어신호들을 생성한다. 구체적으로, 상기 구동전압 발생부(120)를 제어하는 제1 제어신호(111)와, 상기 데이터 구동부(140)를 제어하는 제2 제어신호(112)와, 상기 게이트 구동부(150)를 제어하는 제3 제어신호(113)와, 상기 신호 처리부(160)를 제어하는 제4 제어신호(114)를 각각 생성하여 출력한다.
상기 제어 신호(101)는 메인클럭신호(MCLK), 수평동기신호(HSYNC) 및 수직동기신호(VSYNC)를 포함한다. 상기 제1 제어신호(111)는 메인클럭신호(MCLK)를 포함 하며, 상기 제2 제어신호(112)는 수평시작신호(STH), 반전 신호(REV) 및 로드 신호(TP)를 포함한다. 상기 제3 제어신호(113)는 스캔개시신호(STV), 클럭신호(CK) 및 출력인에이블신호(OE)를 포함한다. 상기 제4 제어신호(114)는 상기 메인클럭신호(MCLK)를 포함한다.
상기 타이밍 제어부(110)는 외부로부터 입력되는 디지털 형태의 데이터 신호를 데이터 구동부(140)에 제공한다.
상기 구동전압 발생부(120)는 상기 제1 제어신호(111)에 기초하여 상기 데이터 구동부(140)를 구동하기 위한 디지털 구동전압(DVDD) 및 아날로그 구동전압(AVDD)(121)과, 게이트 전압들(VgH, VgL)(122)과, 공통전압(Vcom)(123)을 생성하여 출력한다. 상기 공통전압(Vcom)(123)은 제1 공통전압과 제2 공통전압을 포함한다. 상기 제1 공통전압과 제2 공통전압은 기준전압대비 반전된 레벨의 전압들이며, 제1 공통전압과 제2 공통전압간의 전위차는 대략 0.3V 미만으로 상기 액정 표시 패널(170)에 표시되는 영상의 계조를 변화시키지 않는 미약한 레벨의 전압이다.
상기 기준감마전압 발생부(130)는 상기 아날로그 구동전압(AVDD)(121)을 이용하여 10개 내지 20개 정도의 샘플링된 기준감마전압들(131)을 생성하여 상기 데이터 구동부(140)에 출력한다.
상기 소스 구동부(140)는 상기 타이밍 제어부(110)로부터 제공된 데이터신호를 상기 기준감마전압들(131)을 이용하여 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환하여 상기 액정 표시 패널(160)에 출력한다.
상기 게이트 구동부(150)는 제3 제어신호(113)에 기초하여 상기 구동전압 발 생부(122)로부터 제공된 게이트 전압들(VgH, VgL)(122)을 이용하여 게이트 신호들을 생성한다. 상기 게이트 구동부(150)는 상기 게이트 신호들을 상기 액정 표시 패널(160)에 출력한다.
상기 신호 처리부(160)는 상기 타이밍 제어부(110)로부터 제공된 제4 제어신호(114)에 기초하여 상기 구동전압 발생부(123)로부터 제공된 공통전압(Vcom)(123)을 스윙 공통전압(S-Vcom)(161)으로 출력한다.
구체적으로 상기 신호 처리부(160)는 상기 제4 제어신호(114)를 소정의 고주파 신호로 변환하고, 변환된 고주파 신호의 고주파 성분을 추출한다. 추출된 고주파 성분에 상기 제1 및 제2 공통전압을 가산하여 스윙 공통전압(S-Vcom)(161)을 출력한다.
바람직하게는 상기 스윙 공통전압(S-Vcom)은 상기 제1 및 제2 공통전압의 레벨차(0.3V 미만)에 대응하는 스윙 폭을 갖으며, 대략 1H 구간의 1/10 이하의 스윙 주기를 갖는 고주파 신호이다. 상기 스윙 공통전압(S-Vcom)은 상기 액정 표시 패널(170)에 표시되는 영상의 계조를 변화시키지 않는 미약한 전압이다.
상기 액정 표시 패널(170)은 복수의 게이트 배선(GL)들과, 복수의 소스 배선(DL)들과, 상기 게이트 배선들 및 소스 배선들에 의해 정의되는 복수의 화소부들을 포함한다. 각각의 화소부에는 스위칭 소자(TFT)와, 액정 캐패시터(CLC) 및 스토리지 캐패시터(CST)를 포함한다. 상기 액정 캐패시터(CLC)는 상기 스위칭 소자(TFT)에 연결된 화소 전극과, 상기 화소 전극에 대향하는 공통 전극과, 상기 화소 전극과 공통 전극 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함한다.
도 3은 도 2에 도시된 신호 처리부에 대한 상세한 블록도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 신호 처리부는 변환부(161), 추출부(D-FF)(162) 및 선택출력부(MUX)(163)를 포함한다.
상기 변환부(161)는 상기 제4 제어신호를 기설정된 고주파 신호로 변환하여 출력한다.
예를 들면, 메인 클럭신호(MCLK)인 65MHzXGA 급 액정 표시 장치에서는 상기 변환부(161)는 상기 메인 클럭신호(MCLK)를 분주하여 소정 주파수, 예컨대, 1H 구간의 1/10 이하의 주기를 갖는 고주파 신호로 변환한다. 만약, 상기 제4 제어신호가 저주파 신호인 경우에는 저주파 신호를 채배하여 상기 소정 주파수의 고주파 신호로 변환한다.
상기 추출부(162)는 상기 고주파 신호의 고주파 성분을 추출한다. 도시된 바와 같이, 상기 추출부(162)는 D-플립플롭으로 구현 가능하다. 상기 D-플립플롭은 하나의 입력단자(D)를 가지며, 입력된 데이터와 동일한 데이터를 출력한다. 클럭펄스(CLK)에 의하여 동기되어 동작하며, 클럭펄스(CLK)가 없는 경우에는 이전 상태의 데이터를 유지한다.
이에 따라서, '1' 과 '0'을 반복하는 클럭펄스(CLK)가 입력단자(D)에 입력에 따라서 출력단자(Q)는 '1'과 '0'을 반복하는 고주파 성분의 신호가 출력된다.
상기 선택출력부(163)는 선택제어신호에 따라서 입력신호들 중 선택된 입력신호를 출력하는 멀티플렉서(MUX)로 구현 가능하다. 여기서, 선택제어신호는 추출부(162)에서 출력되는 고주파 성분인 '1' 과 '0' 이며, 입력신호들은 상기 구동전 압 발생부(120)로부터 제공받은 제1 공통전압(Vcom_H) 및 제2 공통전압(Vcom_L)이다.
즉, 상기 선택출력부(163)는 상기 추출부(162)로부터 '1' 이 입력되는 경우 상기 제1 공통전압(Vcom_H)을 출력하고, 상기 추출부(162)로부터 '0'이 입력되는 경우 제2 공통전압(Vcom_L)을 출력한다.
이에 의해 상기 선택출력부(163)로부터 출력되는 출력신호는 상기 제1 공통전압(Vcom_H)에서 제2 공통전압(Vcom_L)으로 스윙하는 스윙 공통전압(S-Vcom)이 출력된다.
바람직하게 상기 제1 및 제2 공통전압(Vcom_H, Vcom_L)은 기준전압대비 반전된 전압이며, 전위차는 대략 0.3V 미만이다. 따라서, 상기 스윙 공통전압(S-Vcom)은 스윙 폭이 대략 0.3V 미만이 된다.
도 4는 도 2에 도시된 액정 표시 장치의 구동방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 타이밍 제어부(110)는 상기 신호 처리부(160)에 제4 제어신호(114)를 제공한다. 상기 신호 처리부(160)는 상기 제4 제어신호(114)에 기초하여 상기 구동전압 발생부(123)로부터 제공된 공통전압(Vcom)(123)을 스윙 공통전압(S-Vcom)(161)으로 출력한다.
구체적으로 상기 신호 처리부(160)는 상기 제4 제어신호(114)를 소정의 고주파 신호로 변환하고, 변환된 고주파 신호의 고주파 성분을 추출한다. 추출된 고주파 성분에 상기 제1 및 제2 공통전압을 가산하여 스윙 공통전압(S-Vcom)(161)을 출 력한다.
상기 타이밍 제어부(110)는 스캔클럭신호(CPV), 출력인에이블신호(OE)를 포함하는 제3 제어신호에 기초하여 게이트 구동부(150)를 제어한다. 상기 게이트 구동부(150)는 상기 출력인에이블신호(OE)의 로우구간 동안 하이(VgH)이고, 하이구간 동안 로우(VgL)인 게이트 신호(Gn-1, Gn, Gn+1)를 생성하여 게이트 배선(GL)들에 순차적으로 출력한다. 상기 게이트 신호가 상기 액정 표시 패널(170)에 인가됨에 따라 상기 스위칭 소자(TFT)가 턴-온된다.
상기 타이밍 제어부(110)는 데이터 인에이블 신호(DE)에 기초하여 입력되는 데이터신호를 데이터 구동부(140)에 제공한다. 상기 데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(110)의 수평시작신호(STH)와 로드신호(TP)를 포함하는 제2 제어신호에 기초하여 입력되는 데이터신호를 아날로그 데이터전압으로 변환하여 상기 액정 표시 패널(170)에 출력한다(DATA_O). 상기 데이터 전압은 상기 게이트 신호에 의해 턴-온된 스위칭 소자(TFT)를 경유하여 상기 스위칭 소자(TFT)와 연결된 액정 캐패시터(CLC)에 인가된다.
즉, 상기 액정 캐패시터(CLC)의 공통 전극에 스윙 공통전압(S-Vcom)을 인가된 상태에서 상기 데이터 전압이 충전됨에 따라, 상기 액정 캐패시터(CLC)에 잔류하는 직류 성분을 상쇄시킬 수 있다. 이에 의해 전체적으로 액정 표시 패널(170)에 상기 직류 성분에 의한 잔상을 제거할 수 있다.
상기와 같이, 액정 표시 패널(170)의 액정 캐패시터(CLC)에 스윙 공통전압(S-Vcom)이 인가시킴으로써 상기 액정 캐패시터(CLC)에 잔류하는 DC 성분을 상쇄시 켜 잔상을 제거한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 액정 표시 패널의 화소부에 형성된 액정캐패시터에 인가되는 공통전압을 고주파수를 갖는 스윙 공통전압을 인가함으로써 액정 캐패시터에 잔류하는 DC 성분을 상쇄시킨다.
고주파의 스윙 공통전압을 인가함에 따라 플리커 현상을 최소화 할 수 있으며, 상기 DC 성분을 제거함에 따라 액정층내의 불순물 이온들의 흡착이나 액정층의 선경사각의 변화를 방지할 수 있다. 결과적으로 액정 캐패시터 내의 DC 성분을 제거함으로써 액정 표시 패널의 잔상을 제거할 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 제1 제어신호를 출력하는 타이밍 제어부;
    제1 전압과 제2 전압을 생성하여 출력하는 구동전압 발생부;
    게이트 배선과 소스 배선에 연결된 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자에 연결된 액정 캐패시터를 포함하는 액정 표시 패널; 및
    상기 제1 제어신호와 상기 제1 및 제2 전압을 이용해 스윙 공통전압을 생성하여 상기 액정 캐패시터의 공통전극에 인가하는 신호 처리부를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 신호 처리부는
    상기 제1 제어신호를 소정의 고주파수를 갖는 제2 제어신호로 변환하는 변환부;
    상기 제2 제어신호의 고주파 성분을 추출하는 추출부; 및
    추출된 고주파 성분에 기초하여 입력된 상기 제1 및 제2 전압을 선택적으로 출력하여 상기 스윙 공통전압을 생성하는 선택출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 제어신호는 수평 구간(1H)의 1/10 이하의 주기를 갖는 고주파 신호인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제1에 있어서, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 간의 전위차는 0.3 V 미만인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제1에 있어서, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압은 기준전압대비 상호 반전된 신호인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 게이트 배선과 소스 배선에 연결된 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자에 연결된 액정 캐패시터를 포함하는 액정 표시 패널을 구비한 액정 표시 장치의 구동 방법에서,
    입력된 제1 제어신호와 제1 전압 및 제2 전압을 이용하여 스윙 공통전압을 생성하는 단계;
    상기 스윙 공통전압을 액정 캐패시터의 공통 전극에 인가하는 단계;
    상기 게이트 배선에 게이트 신호를 출력하여 상기 스위칭 소자를 턴-온 시키는 단계;
    상기 소스 배선에 데이터 전압을 출력하여 상기 스위칭 소자에 데이터 전압을 인가하는 단계; 및
    상기 스위칭 소자를 경유한 데이터 전압을 상기 스윙 공통전압이 인가된 액정 캐패시터에 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 스윙 공통전압을 생성하는 단계는,
    입력된 제1 제어신호를 소정의 고주파수를 갖는 제2 제어신호로 변환하는 단계;
    상기 제2 제어신호의 고주파 성분을 추출하는 단계; 및
    상기 고주파 성분에 기초하여 입력된 제1 및 제2 전압을 선택적으로 출력하여 상기 스윙 공통전압을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
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