KR20070109165A - 액정 표시 장치 및 그 구동 방법. - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온도 변화에 따라 게이트 펄스의 신호 레벨을 조절하여 구동 불량 및 로직 에러 발생을 최소화 시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 데 있다.
온도, 게이트 펄스, 구동 불량

Description

액정 표시 장치 및 그 구동 방법. {Liquid Crystal Display And Driving Method Thereof}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 블럭도 이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트전압 디바이더를 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저온 및 고온 구동시 온도 보상된 게이트 펼스 전압을 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 전원 입력부 20 : 직류-직류 변환부
30 : 타이밍 제어부 40 : 게이트전압 디바이더
410 : 저항 420 : 써미스터
421: PTC 타입 소자 422 : NTC 타입 소자
50 : 게이트 구동부 60 : 감마전압 생성부
70 : 데이터 구동부 80 : 액정 표시 패널
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온도 변화에 따라 게이트 펄스의 신호 레벨을 조절하여 구동 불량 및 로직 에러 발생을 최소화 시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 데 있다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD)는 두 기판 사이에 주입된 이방성 유전율을 갖는 액정에 전계를 인가하고, 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표시하는 장치이다. 이러한, 액정 표시 장치는 구동 방식에 따라 능동 매트릭스 방식과 수동 매트릭스 방식으로 구분되며, 능동 매트릭스 방식으로 박막트랜지스터 LCD (Thin Film Transistor' 이하 TFT-LCD라 함.)가 널리 사용되고 있다.
TFT-LCD는 비정질 실리콘(a-Si) TFT-LCD와 폴리 실리콘(poly-Si) TFT-LCD로 구분되는데, 폴리 실리콘(poly-Si) TFT-LCD는 소비전력이 작고 저렴하지만 제조공정이 복잡하다는 문제점이 있어서, 대화면의 액정 표시 장치에는 비정질 실리콘(a-Si) TFT-LCD가 널리 사용되고 있다.
그러나, 비정질 실리콘(a-Si)은 온도에 따른 특성 변화가 심하게 발생한다. 저온 구동시에는 전자(electron)의 모빌리티(mobility) 저하로 구동 불량이 발생한다. 또한, 고온 구동 시에는 전자의 모빌리티 증가로 인한 리플(Ripple) 성분의 증가로 인해 불필요한 로직 에러가 발생하는 치명적인 문제가 있었다.
상기와 같은 온도 변화에 따른 문제를 해결하기 위해 종래에는 아날로그 VDD(이하' AVDD라고 함.)를 온도에 따라 가변시키는 온도보상회로를 사용하고 있으나, AVDD를 변경하여 온도 변화를 보상할 경우 온도 특성은 개선되나, 온도에 따른 AVDD 전압의 변화가 심하게 발생하고, 소비 전류가 증가되는 문제가 있었다.
또한,AVDD를 변경할 경우 소스로 구동하는 감마전압 생성부와 공통전압(Vcom) 발생회로부에 영향을 주게 되고, 이로 인해 감마전압생성부와 공통전압(Vcom) 발생회로부가 온도에 따라 특성이 변하는 치명적인 문제가 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 온도 변화에 따라 게이트 펄스의 신호 레벨을 조절하여 구동 불량 및 로직 에러 발생을 최소화 시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 직류-직류 변환부로부터 입력된 게이트 온/오프 전압을 저온 구동시 게이트 펄스 신호 레벨이 증가하고, 고온 구동시 게이트 펄스 신호 레벨이 감소하도록 가변된 게이트 온/오프 전압을 생성하여 게이트 구동부에 공급하는 게이트전압 디바이더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 게이트전압 디바이더는 저항과 써미스터가 상하단 직렬로 연결되어 구성되는 것을 특징한다.
그리고, 상기 써미스터는 정온도 계수 타입(PTC) 소자와 부온도 계수 타입(NTC) 소자가 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 써미스터는 저온 구동시 정온도 계수 타입(PTC) 소자의 저항이 감소하여 출력 게이트 온 전압(Von')이 증가하고 출력 게이트 오프 전압(Voff')이 감소하여 게이트 펄스의 신호 레벨이 증가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 써미스터는 고온 구동시 부온도 계수 타입(NTC) 소자의 저항이 증가하여 출력 게이트 온 전압(Von')이 감소하고 출력 게이트 오프 전압(Voff')이 증가하여 게이트 펄스의 신호 레벨이 감소하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 액정 표시 장치 구동 방법은 (a) 직류-직류 변환부에서 생성된 게이트 온/오프 전압이 게이트전압 디바이더에 입력되는 단계와; (b) 상기 게이트 전압 디바이더에 입력된 게이트 온/오프 전압이 온도 변화에 따라 가변된 게이트 온/오프 전압을 게이트 구동부에 공급하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 (b) 단계는 직류-직류 변환부로부터 생성된 게이트 온/오프 전압(Von/Voff)이 게이트전압 디바이더의 직렬로 연결된 저항과 써미스터의 저항비에 의해 분압된 게이트 온/오프 전압(Von'/Voff')을 게이트 구동부로 공급하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 써미스터는 정온도 계수 타입(PTC) 소자와 부온도 계수 타입 (NTC) 소자가 직렬로 연결되어 상단의 저항과의 저항비에 의해 게이트 온/오프 전압을 분압하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (b) 단계는 저온 구동시 정온도 계수 타입(PTC) 소자의 저항이 감소하여 출력 게이트 온 전압(Von')이 증가하고, 출력 게이트 오프 전압(Voff')이 감소하여 게이트 펄스의 신호 레벨이 증가하여 온도 변화를 보상하는 것을 특징으로 한다.
이와 함게, 상기 (b) 단계는 고온 구동시 부온도 계수 타입(NTC) 소자의 저항이 증가하여 출력 게이트 온 전압(Von')이 감소하고, 출력 게이트 오프 전압(Voff')이 증가하여 게이트 펄스의 신호 레벨이 감소하여 온도 변화를 보상하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 구체적인 구성 및 작용에 대하여 도면 및 실시예를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 1를 참조하면, 액정 표시 장치(1)는 매트릭스 형태로 배열된 액정셀들 각각이 화상신호에 따라 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 이러한 액정 표시 장치(1)는 화상을 표시하는 액정 표시 패널(80), 액정 표시 패널(80)을 구동하는 구동회로부를 포함한다.
액정 표시 패널(80)은 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 칼라필터 기판과 박막트랜지스터 기판을 포함한다. 유전율이방성 및 굴절률이방성을 갖는 물질로 이 루어진 액정은 자신에게 인가된 화소전압과 공통전압(Vcom)의 차이에 의해 회전하여 광투과율을 조절한다.
더욱 상세하게는, 액정 표시 패널(80)은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)의 교차로 구분된 서브 화소 영역마다 형성된 액정셀(Clc)과, 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 액정셀(Clc) 사이에 접속된 박막 트랜지스터(TFT)를 구비한다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL)의 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(DL)의 데이터 신호를 액정셀(Clc)에 공급한다. 액정셀(Clc)은 공급된 데이터 신호와 공통 전압(Vcom)과의 차전인 화소 전압을 충전하고 충전된 화소 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과율을 조절하게 된다. 이때, 액정셀(Clc)에 충전된 화소 전압이 안정적으로 유지되게 하기 위하여 액정셀(Clc)과 병렬 접속된 스토리지 캐패시터(Cst)를 더 구비한다.
구동회로부는 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동부(50), 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동부(70), 시스템의 전원출력부(미도시)로부터 구동전압(VDD)을 인가받는 전원입력부(10), 아날로그계조전압을 생성하여 데이터 구동부(70)에 공급하는 감마전압생성부(60)와 게이트온/오프전압(Von/Voff)을 공급하고 감마전압생성부(60)에 아날로그구동전압(AVDD)을 공급하는 직류-직류변환부(20)와 상기 직류-직류변환부(20)에서 공급된 게이트 온/오프 전압(Von/Voff)을 온도 변화에 따라 조절하여 가변된 게이트 온/오프 전압(Von＇/Voff')을 게이트 구동부(50)에 공급하는 게이트전압 디바이더(40), 상기 게이트 구동부(70)와 데이터 구동부(60)를 제어하는 타이밍제어부(10)를 포함하여 구성된다.
전원입력부(10)는 시스템의 전원출력부로부터 구동전압(VDD)을 인가받아 타이밍제어부(30)로 타이밍구동전압(TVDD)을 출력하고 직류-직류변환부(20)로 파워구동전압(PVDD)을 출력한다.
직류-직류변환부(20)는 전원입력부(10)로부터의 파워구동전압(PVDD)을 승압 또는 감압하여 게이트온/프전압(Von/Voff) 및 아날로그구동전압(AVDD)을 각각 생성하여 게이트전압 디바이더(40)와 감마전압 생성부(60)에 각각 공급한다. 또한, 직류-직류변환부(20)는 박막트랜지스터 내의 데이터 전압차의 기준이 되는 공통전압(Vcom)도 생성하고, 생성된 공통전압(Vcom)은 화소의 공통전극으로 공급된다.
타이밍제어부(30)는 외부시스템으로부터 디지털 데이터(R,G,B) 및 이의 표시를 제어하는 입력제어신호를 제공받는다. 여기서, 입력제어신호는 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync), 메인클록(MCLK), 데이타인에이블신호(DE)등을 포함한다. 이때, 인터페이스 방식으로서 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 및 TMDS(Transition Minimized Differential Signaling), CMOS/TTL중 어느 하나의 방식이 사용된다.
타이밍제어부(30)는 입력제어신호들을 이용하여 게이트구동부(50)의 동작을 제어하는 게이트제어신호(GCS)를 생성하여 게이트구동부(50)로 공급하고, 데이터구동부(70)의 동작을 제어하는 데이타제어신호(DCS)를 생성하여 데이터구동부(70)로 공급한다.
게이트전압 디바이더(40)는 온도 변화에 따라 직류-직류 변환부(20)에서 출력된 게이트온/오프 전압(Von/Voff)을 조절하여 가변된 게이트온/오프 전압 (Von'/Voff')를 생성하여 게이트 구동부(50)에 공급한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트전압 디바이더를 도시한 회로도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 게이트전압 디바이더(40)는 직류-직류 변환부(20)에서 생성된 게이트 온/오프 전압(Von/Voff)이 입력되어 저항(410)과 써미스터(Thermister)(420)가 직렬로 연결되어 그라운드(GND)와 접속되고, 상기 저항(410)과 써미스터(420) 사이의 전압이 온도 변화에 따라 가변된 게이트 온/오프 전압(Von'/Voff')이 되어 출력된다.
상기 써미스터(420)는 정온도 계수 타입(Positive Temperature Coefficients, PTC) 소자(421)와 부온도 계수 타입(Negative Temperature Coefficients, NTC) 소자(422)가 직렬로 연결되어 구성된다. 상기 PTC 타입 소자(421)는 온도가 내려가면 저항값이 커지는 소자이고, 상기 NTC 타입 소자(422)는 온도가 높아지면 저항값이 작아지는 소자이다.
여기서, 써미스터(420)(RP1+RN1, RP2+RN2)와 저항(410)(R1, R2)의 저항비(RP1+RN1 : R1 , RP2+RN2 : R2)에 따라 가변된 게이트온/오프 전압(Von'/Voff')전압이 생성된다.
온도 변화가 없거나 크지 않은 경우는 써미스터(420)의 저항 변화가 없으므로 저항비(RP1+RN1 : R1 , RP2+RN2 : R2)가 고정된 값이 되어 일정한 Von'/Voff' 전압이 출력된다.
그러나, 온도 변화가 큰 경우 써미스터(420)의 저항이 변하여 Von'/Voff'값이 가변되어 출력 된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저온 및 고온 구동시 온도 보상된 게이트 펼스 전압을 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 저온에서 구동하는 경우 써미스터(420)의 PTC 타입 소자의 저항(RP)이 감소하여 써미스터(420)의 전체 저항(RP1+RN1, RP2+RN2)이 감소하고, 이로 인해 저항비(RP1+RN1 : R1 , RP2+RN2 : R2)가 변하여 분압되어 출력되는 Von' 전압이 증가하고, Voff' 전압이 감소하여 게이트 펄스 신호 레벨을 증가시킨다. 이에 따라, 저온 구동시 전자(electron)의 모빌리티(Mobility) 저하로 인한 구동 불량을 방지하게 된다.
또한, 고온에서 구동하는 경우, 써미스터(420)의 NTC 타입 소자의 저항(RN)이 증가하여 써미스터(420)의 전체 저항(RP1+RN1, RP2+RN2)이 증가하고, 이로 인해 저항비(RP1+RN1 : R1 , RP2+RN2 : R2)가 변하여 분압되어 출력되는 Von' 전압이 감소하고, Voff' 전압이 증가하여 게이트 펄스 신호 레벨을 감소시킨다. 이에 따라, 고온 구동시 전자(electron)의 모빌리티(Mobility) 증가로 인한 로직 에러를 방지하게 된다.
여기서, 써미스터(420)의 저항이 증가하거나 감소하는 온도의 상한과 하한에 따른 시정수는 온도 변화에 따른 게이트 펄스의 신호 레벨의 증가, 감소 정도를 고려하여 실험값에 의해 결정할 수 있다.
상기와 같이 가변된 게이트 온/오프 전압(Von'/Voff')이 게이트 구동부(50)에 공급되면, 게이트 구동부(50)는 타이밍제어부(30)로부터의 게이트제어신호(GCS)에 응답하여 게이트전압 디바이더(40)에서 출력된 게이트온전압(Von')을 액정패널(80)의 게이트 라인들에 순차적으로 공급하고 나머지 기간에는 게이트오프전압(Voff')을 공급한다.
여기서, 게이트제어신호(GCS)는 게이트온펄스의 출력시기를 제어하는 게이트클록신호(CPV), 게이트스타트펄스(STV), 게이트온펄스의 폭을 한정하는 출력인에이블신호(OE)등을 포함한다.
한편, 감마전압생성부(60)는 액정표시장치의 투과율과 관련된 아날로그계조전압을 생성하고, 데이터 구동부(70)는 타이밍제어부(30)로부터의 데이터제어신호(DCS)에 응답하여 디지털 영상신호(R,G,B)를 타이밍제어부(30)로부터 입력받는다. 여기서, 데이터 구동부(70)는 감마전압생성부(60)로부터의 아날로그계조전압중 디지털 데이터(R,G,B)에 대응하는 아날로그 계조전압을 아날로그 테이터로 선택하여 액정패널(80)의 데이터라인으로 공급하여 액정 표시 패널에 화상이 표시된다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치 및 그 구동 방법은 온도 변화에 따라 게이트 펄스의 신호 레벨을 조절하여 구동 불량 및 로직 에러 발생을 최소화 시킬 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. 직류-직류 변환부로부터 입력된 게이트 온/오프 전압을 저온 구동시 게이트 펄스 신호 레벨이 증가하고, 고온 구동시 게이트 펄스 신호 레벨이 감소하도록 가변된 게이트 온/오프 전압을 생성하여 게이트 구동부에 공급하는 게이트전압 디바이더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 게이트전압 디바이더는 저항과 써미스터가 상하단 직렬로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 써미스터는
    정온도 계수 타입(PTC) 소자와 부온도 계수 타입(NTC) 소자가 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 써미스터는 저온 구동시 정온도 계수 타입(PTC) 소자의 저항이 감소하여 출력 게이트 온 전압(Von')이 증가하고 출력 게이트 오프 전압(Voff')이 감소하여 게이트 펄스의 신호 레벨이 증가하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 써미스터는 고온 구동시 부온도 계수 타입(NTC) 소자의 저항이 증가하여 출력 게이트 온 전압(Von')이 감소하고 출력 게이트 오프 전압(Voff')이 증가하여 게이트 펄스의 신호 레벨이 감소하여 온도 변화를 보상하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. (a) 직류-직류 변환부에서 생성된 게이트 온/오프 전압이 게이트전압 디바이더에 입력되는 단계와;
    (b) 상기 게이트 전압 디바이더에 입력된 게이트 온/오프 전압이 온도 변화에 따라 가변된 게이트 온/오프 전압을 게이트 구동부에 공급하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 구동 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    직류-직류 변환부로부터 생성된 게이트 온/오프 전압(Von/Voff)이 게이트전압 디바이더의 직렬로 연결된 저항과 써미스터의 저항비에 의해 분압된 게이트 온/오프 전압(Von'/Voff')을 게이트 구동부로 공급하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 구동 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 써미스터는
    정온도 계수 타입(PTC) 소자와 부온도 계수 타입(NTC) 소자가 직렬로 연결되어 상단의 저항과의 저항비에 의해 게이트 온/오프 전압을 분압하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 구동 방법.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    저온 구동시 정온도 계수 타입(PTC) 소자의 저항이 감소하여 출력 게이트 온 전압(Von')이 증가하고, 출력 게이트 오프 전압(Voff')이 감소하여 게이트 펄스의 신호 레벨이 증가하여 온도 변화를 보상하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 구동 방법.
  10. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    고온 구동시 부온도 계수 타입(NTC) 소자의 저항이 증가하여 출력 게이트 온 전압(Von')이 감소하고, 출력 게이트 오프 전압(Voff')이 증가하여 게이트 펄스의 신호 레벨이 감소하여 온도 변화를 보상하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 구동 방법.
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