KR960003590B1 - 액티브매트릭스형 액정표시장치의 구동장치 및 방법 - Google Patents

액티브매트릭스형 액정표시장치의 구동장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

액티브매트릭스형 액정표시장치의 구동장치 및 방법
제1도는 본 발명에 의한 액티브매트릭스형 액정표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 신호파형도.
제2도는 본 발명에 의한 방법에 있어서의 액정패널의 투과도 곡선과 종래 방법에 의한 투과도 곡선을 예시적으로 나타낸 그래프.
제3도는 액티브매트릭스형 액정표시장치의 개략도.
제4도는 행 전극 구동회로의 개략도.
제5도는 종래의 구동방법을 나타내는 신호파형도.
제6도는 게이트 온 기간이 짧은 종래의 구동방법을 나타내는 신호파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1~5 : 행전극 5 : 열전극
10 : 스위칭 트랜지스터 20 : 화소 전극
30 : 행전극 구동회로 31 : 시프트 레지스터
32 : AND 게이트 40 : 열전극 구동회로
본 발명은 격자상으로 배치된 행 및 열전극들, 매트릭스상태로 행 및 열전극에 의해 한정되는 영역들에 위치된 디스플레이용의 화소전극들, 및 상기 화소전극들과 열 및 행전극들에 연결된 스위칭 트랜지스터들을 갖는 액티브매트릭스형 액정표시장치(LCD)의 구동장치 및 방법에 관한 것이다.
제3도는 4×4 매트릭스의 액티브매트릭스형 액정표시장치의 예시도를 나타낸다. 행전극들(게이트 전극배선)(1~4)와 열전극들(소오스 전극배선)(5)이 행 및 열방향으로 격자상으로 배치되어 있다. 행 및 열전극들에 의해 한정되는 영역들에는 화소 전극(20)이 매트릭스상태로 배치되어 있다. 행 및 열전극들의 각 교점에는 스위칭 트랜지스터가 제공된다. 상기 스위칭 트랜지스터(10)용으로는 예컨대 박막 트랜지스터(TFT)가 사용된다. 행전극들(1~4)에는 스위칭 트랜지스터(10)의 게이트단자들(11)이 각각 연결되어 있다. 상기 스위칭 트랜지스터들(10)이 소오스 단자들(12)은 열전극(5)에 연결되고, 그의 드레인 단자들(13)은 대응 화소 전극들(20)에 연결된다.
상기 열전극들(5)은 열전극 구동회로(40)에 연결된다. 상기 열전극 구동회로(40)는 한 라인에 대한 데이타를 열전극들(5)에 주기적으로 또한 순차적으로 인가한다. 스위칭 트랜지스터(10)가 행전극 구동회로(30)로부터 행전극들(1~4)에 인가되는 펄스에 의해 턴온되었을 때, 상기행전극들(5)의 각각에 인가되는 신호 VS가 상기 화소전극(20)의 각각에 인가된다. 상기 행전극 구동회로(30)로부터 행전극들(1~4)에 인가되는 펄스를 순차적으로 스캐닝하고, 타이밍에 맞추어 동시적으로 열전극 데이타를 변화시킴으로써 액티브매트릭스형 LCD 장치에 화상이 표시된다.
제4도는 행전극 구동회로(30)의 구성을 개략적으로 나타낸다. 상기 행전극 구동회로(30)는 시프트레지스터(31), 및 상기 시프트레지스터(31)의 출력단자들 Q1, Q2, Q3 및 Q4에 각각 연결된 4개의 AND 게이트들(32)을 포함한다. 상기시프트레지스터(31)는 데이타단자(단자 D)에서 데이타 SP를 입력하고 클록단자(단자 CK)에서 클록펄스 CL 을 입력하며, 상기 클록펄스 CL에 따라 데이타 SP를 시프트 시킨다. 그 결과, 상기 시프트레지스터(31)는 각각의 출력단자들 Q1, Q2, Q3 및 Q4에서 상기 시프트된 데이타 SP를 AND 게이트(32)에 출력한다. 상기 클록펄스 CL과 LOW 신호도 AND 게이트(32)에 입력된다. 상기 AND 게이트들(32)은 이들 입력신호들의 논리합을 수행하며, 게이트 온 펄스 VG1-VG4를 행전극(1~4)에 각각 출력한다.
제5도는 신호들의 파형을 나타낸다. 이후, 도면에서 (N)으로 표시된 파형은 N번째 파형으로 언급한다. 예를 들어, 제5도에서 제1 내지 제4파형은 게이트 온 펄스 VG1-VG4의 그것들을 나타내며, 제5파형은 클록펄스 CL의 그것을 나타내고, 제6파형은 데이타 SP의 그것을 나타내며, 제7파형은 LOW 신호의 그것을 나타낸다.
종래, 행전극(1~4)에 인가되는 게이트-온 펄스 VG1-VG4의 각각은 제5도에서 제1 내지 제4 파형으로 도시된 바와 같이 원-셧(one-shot)펄스이다. 상기 게이트-온 펄스는 HI(하이 레벨) 주기와 LOW(로우 레벨) 주기를 포함하는 파형을 갖는다. HI 주기 동안, 대응 스위칭 트랜지스터(10)가 ON 상태로 되고, LOW 주기 동안 대응 스위칭 트랜지스터(10)가 OFF 상태로 된다. 그 결과, 게이트-온 펄스 VG1-VG4 각각의 HI 주기시에만 제5도에서 제7파형으로 나타낸 신호 VS가 대응 스위칭 트랜지스터(10)를 통해 각각의 행전극들(1~4)에 연결된 화소전극들(20)에 인가된다. 따라서, 화소들의 표시매체로서의 액정층에 전하가 충전된다. 상기 전하는 게이트-온 펄스 VG1-VG4들의 LOW 주기시에 액정층에 유지되며, 각각의 화소는 이 화소에 인가되는 전압에 따라 투과도를 나타낸다.
제5도에 도시된 종래의 구동방법에 따르면, LCD 장치에 인가되는 DC 전압에 따른 액정층의 영화를 방지하기 위해, 인가되는 전압의 극성이(행전극들 1~4의 각각에 대해) 라인마다 반전된다. 즉, 1H 반전(극성이 하나의 수평주기마다 반전됨)이 채용된다. 상기 1H 주기(1 수평주기)는 National Television System Committee(NTSC) 텔레비젼 신호(1H=63,5㎲)의 한 주기와 일치한다.
제5도에서 제1파형의 게이트-온 펄스 VGI이 제3도에서 행전극(1)에 인가될 때, 제5도에서 제7파형의 신호 VS가 제3도의 열전극(5)에 인가되며, 상기 구동 방법에 따라 행 및 열전극(1 및 5)의 교점에서 화소전극(20)의 전위가 변화한다. 게이트-온 기간이 충분히 긴 경우, 액정층은 충분히 충전된다. 상기 교점에서 화소(20)의 전위 변화 VLC는 제5도에서 제9파형으로 도시된 바와 같이 포화된다.
LCD 장치의 기능 개선을 위한 주사속도를 향상시키기 위해, 게이트-온 기간을 짧게 한 필요가 있다. 반면에, 게이트-온 기간이 짧아졌을 경우 액정층은 불충분하게 충전된다. 이는 액정층에 전압이 불충분하게 인가되도록 하여 화상을 표시할때 다음과 같은 문제를 야기한다.
예컨대, 통상적인 화이트 시스템(전압이 인가되지 않을때 백색(광이 투과되고), 전압의 인가시 흑색(광이 실드됨))의 투사형 LCD 장치에 있어서는, 주사 속도가 증가함에 따라 게이트-온 시간주기가 불충분하게 된다. 이는 액정층에 충분한 전압이 인가되지 않는 충전부족 현상을 일으킨다. 그 결과, 열전극에 동일 레벨의 전압을 인가함으로써 충분히 충전되는 경우와 비교하여, 그로 인한 디스플레이가 백색화되고 충분한 표시 콘트라스트가 얻어질 수 없다.
상기 문제점들은 제6도에서 제9파형으로 상세히 도시되었다. 제6도는 주사속도를 향상시킨 구동방법에 있어서의 신호파형을 나타낸다. 이 구동방법에 있어서, 1수평 주사기간이 NTSC 텔레비젼 신호 주기의 1/2로 되도록 설정된다. 제6도에서 제1 내지 제4파형으로 각각 도시된 게이트 온-펄스 VG1-VG4가 행전극(1~4)에 인가된다. 상기 게이트-온 펄스 VG1-VG4는 제6도에 있어서의 제5파형의 클록펄스 CL, 제6파형의 데이타 SP, 및 제7파형의 LOW 신호를 행전극구동회로(30)의 각각의 입력단자들에 입력함으로써 발생된다. 제6도에서 제8파형으로 나타낸 신호 VS는 제3도에 도시된 열전극(5)에 인가될 신호를 나타낸다.
제6도에서의 제9파형 VLC는, 제6도에서 제8파형으로 나타낸 신호 VS가 열전극(5)에 인가될때, 행전극(3)과 열전극(5)의 교점에서 화소전극(20)에 인가되는 전위의 변동을 나타낸다. 제1파형의 게이트-온 펄스의 게이트-온 기간이 제5도에 도시된 제1파형의 그것보다 짧기 때문에, 액정층에 대한 충전이 불충분하다. 그 결과, VLC의 전위가 충분한 레벨에 도달될 수 없게 된다.
VLC의 전위는 제6도에서 제9파형의 점선으로 표시된 레벨에 도달되어야 한다. 그러나, 실제로 VLC의 전위는 단지 실선으로 표시된 레벨에 달할 뿐이다.
상기 이유로, LCD 장치의 화질을 위한 충분히 표시 콘트라스트가 제6도에 도시한 구동방법에 따라 얻어질 수 없다는 문제가 있다.
행 및 열전극을 갖는 액티브매트릭스형 액정표시장치를 위한 본 발명의 구동장치 및 방법은 열전극에 대한 1라인용 데이타를 기록하기 위한 게이트-온 펄스를 행전극의 각각에 인가하는 수단 및 단계로 포함한다. 상기 게이트-온 펄스는 한 수평주기시 적어도 하나의 오목부를 포함하는 펄스파형을 갖는다.
또한, 행 및 열전극을 갖는 액티브매트릭스형 액정표시장치를 위한 본 발명의 구동장치 및 방법은 열전극에 대한 1라인용의 데이타를 기록하기 위한 게이트-온 펄스를 행전극의 각각에 인가하는 수단 및 단계로 포함한다. 상기 게이트-온 펄스는 한 수평주기시 제1레벨과 제2레벨 사이에서 적어도 2번 변한다.
바람직한 실시예에서, 수평주기는 그 순서대로 제1주기, 제2주기 및 제3주기의 3주기를 포함할 수 있다. 상기 게이트-온 펄스는 제1주기동안 제1레벨에, 제2주기 동안 제2레벨에, 제3주기 동안 제1레벨에 있게 된다.
상기 본 발명의 구동장치 및 방법에 따르면, 단위 시간주기당 액정층에 대한 충전효율이 향상된다. 따라서, 본 발명의 구동방법은 게이트-온 주기가 짧아지고 주사특성이 향상된 LCD 장치용으로 적합하며, 액정층이 항상 충분히 충전되기 때문에 표시 콘트라스트가 향상될 수 있다.
따라서, 상기 본 발명은 단위 시간주기당 액정층에 대한 충전효율이 향상된 액티브매트릭스형 LCD 장치용의 구동장치 및 방법을 제공하는 이점이 있으며, 이에 따라 주사 특성과 화질이 향상된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 의한 액티브매트릭스형 LCD 장치를 나타낸다. 본 발명의 방법이 적용되는 액티브매트릭스형 LCD 장치의 구성은 제3도에 도시한 액티브매트릭스형 LCD 장치와 같다. 행전극 구동회로는 제4도에 도시한 행전극 구동회로와 동일한 구성으로 되어 있다. 상기 구성의 상세한 설명은 생략하며 비슷한 구성부분들은 유사한 부호들을 갖는다.
제1도에서, 제1 내지 제4파형들은 행전극 구동회로(30)에서 행전극(1~4)으로 출력되는 게이트-온 펄스 VG1-VG4를 각각 표시한다. 상기 게이트-온 펄스들 VG1-VG4에 있어서, 1수평주사기간(1H)은 NTSC 텔리비젼 신호(1H=31.8㎲)와 일치한다. 즉, 1수평주사기간의 길이는 제6도의 종래 방법에 사용되는 것과 동일하다.
이들 게이트-온 펄스 VG1-VG는 종래와 같이, 제6도에 있어서의 제5파형의 클록 펄스 CL, 제6파형의 데이타 SP, 및 제7파형의 LOW 신호를 행전극 구동회로(30)의 각각의 입력단자들에 입력함으로써 발생된다. 각 게이트-온 펄스 VG1-VG4의 게이트-온 주기는 종래 방법과 동일한 24㎲이다. 그러나, 게이트-온 펄스 VG1-VG4의 각각은 게이트-온 주기 동안 오목부를 포함하는 펄스 파형을 갖는다. 특히, 각각의 펄스들은 제1도에 도시된 바와 같이 게이트-온 주기에서 1/3 동안(즉, 중간의 8㎲) LOW 레벨로 되도록 설정된다. 따라서, 게이트-온 펄스 VG1-VG4의 각각은 2개의 H1 주기와 그 사이에 하나의 LOW 주기(8㎲)를 포함하는 펄스파형을 갖는다. HI 주기들 중 하나의 길이는 게이트-온 주기에서 중간 주기를 빼고, 그 뺀 결과치를 2동일 주기로 나눔으로써 얻어질 수 있는데, 즉 (24-8)/2=8㎲이다.
이러한 펄스 파형들을 갖는 게이트-온 펄스 VG1-VG4는 종래 방법의 사용에 의해 발생되는 게이트-온 펄스 VG1-VG4상에 제7파형의 LOW 신호들을 중첩시킴으로써 발생될 수도 있다. 제7파형으로 도시된 바와 같이, LOW 신호의 극성은 게이트-온 주기의 중간주기에서 반전된다.
제1도에서 제8파형으로 도시된 바와 같이, 제3도에 도시된 열전극들(5)의 각각에 인가될 신호 VS의 파형은 제6도에 도시된 종래 방법의 파형과 동일하다.
동일 레벨의 신호 VS를 본 발명의 방법과 제6도의 종래의 방법을 이용해 동일한 열 전극(5)에 인가하면, 본 발명의 방법에 의한 액정층의 충전 효율은 제2도에 도시된 그래프를 참조하여 다음과 같은 이유로 종래의 방법에 비해 향상된다. 제2도에서 수직축은, 액정 패널의 투과도(%)를 나타내고 수평축은 열 전극(임의 유닛)에 인가되는 신호 VS의 진폭(V)을 나타낸다. 제2도에서, 본 발명의 방법에 의한 투과도는 곡선 ①로 도시되고, 이에 비교하기 위해 종래의 방법에 의한 투과도는 곡선 ②로 도시되어 있다. 이들 투과도는 통상적인 화이트 시스템의 투사형 LCD 장치를 이용해 측정되었다.
전술한 바와 같이 통상적인 화이트 시스템의 LCD 장치를 이용해 투과도를 측정하기 때문에, 신호(VS)의 레벨이 증가함에 따라 투과도는 감소한다. 곡선 ①과 ②로부터 알 수 있듯이, 제2도의 A 지점에서 본 발명의 방법의 투과도는 종래의 방법의 투과도보다 낮다.
통상적인 화이트 시스템의 LCD의 경우, 열 전극에 인가되는 동일 레벨의 전압에서 투과도가 더 낮다는 것은 액정층에 인가된 전압의 레벨이 증가된다는 것을 의미한다. 즉, 액정층에 대한 충전 효율이 우수하다. 보다 상세히 말하면, 제2도에 도시된 바와 같이, 종래의 방법과 비교해서 본 발명의 방법으로는 액정층에 대한 충전 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 짧은 게이트-온 기간에 주사를 실행하는 LCD 장치에 본 발명을 적용할 때는 불충분한 충전이 일어나지 않는다는 것이 제6도의 제9파형과 제1도의 제9파형을 비교하면 분명해진다.
상기 실시예에서, 게이트-온 펄스는 수평 주기내에 오목한 부분이 포함된 펄스 파형을 갖고, 또는 여러부분으로 분할되고 수평 주기 동안 하나의 오목한 부분을 포함하는 펄스 파형을 가질 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 액티브 매트릭스형 LCD 장치의 구동 방법에 따르면, 단위시간 주기당 액정층에 대한 충전 효율을 종래의 방법에 비해 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 구동 방법은 게이트-온 주기가 짧고 주사 성능을 향상시키고자 하는 LCD 장치에 적당한데, 이는 액정층이 항상 충분히 충전되어 있어 표시 콘트라스트를 향상시킬 수 있기 때문이다.
당해 분야의 전문가라면 본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고도 여러가지 다른 변경이 자명할 것이고 또한 쉽게 변경할 수 있을 것이다. 따라서, 첨부한 특허청구범위는 설명된 그대로에 한정되지 않고 오히려 넓게 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 행 및 열전극을 갖는 액티브매트릭스형 액정표시장치의 구동방법에 있어서, 상기 구동 방법은, 열전극에 대한 한 라인용 데이타를 기입하기 위한 게이트-온 펄스를 행전극의 각각에 인가하는 단계를 포함하며, 상기 게이트-온 펄스는 1수평주기 동안 적어도 하나의 오목부를 포함하는 펄스파형을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 행 및 열전극을 갖는 액티브매트릭스형 액정표시장치의 구동방법에 있어서, 상기 구동 방법은, 열전극에 대한 1라인용 데이타를 기입하기 위한 게이트-온 펄스를 행전극의 각각에 인가하는 단계를 포함하며, 상기 게이트-온 펄스는 한 수평주기시 제1레벨과 제2레벨 사이에서 적어도 2번 변하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수평주기는 그 순서대로 제1주기, 제2주기 및 제3주기의 3주기를 포함하며, 상기 게이트-온 펄스는 제1주기동안 제1레벨에, 제2주기동안 제2레벨에, 제3주기동안 제1레벨에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 행 및 열전극을 갖는 액티브매트릭스형 액정표시장치의 구동장치에 있어서, 상기 구동장치는, 열전극에 대한 1라인용 데이타를 기입하기 위한 게이트-온 펄스를 행전극의 각각에 인가하기 위한 수단을 포함하며, 상기 게이트-온 펄스는 1수평주기 동안 적어도 하나의 오목부를 포함하는 펄스파형을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 행 및 열전극을 갖는 액티브매트릭스형 액정표시장치의 구동장치에 있어서, 상기 장치는, 열전극에 대한 1라인용의 데이타를 기록하기 위한 게이트-온 펄스를 행전극의 각각에 인가하기 위한 수단을 포함하며, 상기 게이트-온 펄스는 1수평주기 동안 제1레벨과 제2레벨 사이에서 적어도 2번 변하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 수평주기는 그 순서대로 제1주기, 제2주기 및 제3주기의 3주기를 포함하며, 상기 게이트-온 펄스는 제1주기 동안 제1레벨에, 제2주기동안 제2레벨에, 제3주기 동안 제1레벨이 있는 것을 특징으로 하는 장치.
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