KR0147119B1 - 누설전류 보상을 위한 액정구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 TFT오프시 누설전류에 의한 플리커현상 발생 및 콘트라스트 저하를 방지할 수 있도록 한 누설전류 보상을 위한 액정구동장치에 관한 것으로서 홀수 및 짝수번째 게이트라인을 구동하는 복수개의 게이트 구동IC와, 데이터라인을 구동하기 위한 데이터 구동IC와, 상기 게이트 구동IC 및 데이터 구동IC의 구동을 제어하기 위한 제어부와, 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 게이트 구동IC의 로우전원을 가변공급하여 스토리지 커패시턴스의 픽셀전극과 대향되는 전극에 가변파형을 인가할 수 있도록 하는 게이트 로우전원 발생부로 구성되어 k번째 픽셀의 스토리지 커패시턴스가 연결되어 있는 k-1번째 게이트라인의 레벨값을 선형적으로 변화시켜 TFT의 오프시에 발생하는 디스차징을 보상하여 줌으로써 디스차징에 의한 플리커를 줄일 수 있도록 한 것이다.

Description

누설전류 보상을 위한 액정구동장치

제1도는 종래의 TFT-LCD구동 블록 구성도.

제2도는 (a)는 일반적인 TFT 1픽셀 회로도.

(b)는 TFT 1픽셀 회로의 각부 파형도.

제3도는 본 발명에 따른 누설전류 보상을 위한 액정구동장치의 블록 구성도.

제4도는 본 발명에 따른 TFT단자 파형도.

제5도는 제3도의 게이트 로우전원 발생부의 상세 구성도.

제6도는 (a),(b)는 본 발명에 따른 게이트 구동IC의 로우레벨 전원 및 로우레벨 전원발생을 위한 제어신호의 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 제어부 12a~12d : 게이트 구동IC

13 : 데이터 구동IC 14 : LCD패널

15 : 게이트 로우전원 발생부

본 발명은 액정구동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 TFT오프시 누설전류에 의한 플리커현상 발생 및 콘트라스트 저하를 방지할 수 있도록 한 누설전류 보상을 위한 액정구동장치에 관한 것이다.

제1도는 종래의 TFT-LCD구동블록을 도시한 것으로 n개의 게이트라인(g1, g2, . . . gn)과 m개의 데이터 라인(d1, d2, . . . dm)을 갖는 n×m LCD패널(4)을 구동할 경우 각 픽셀은 게이트라인(g1, g2, . . . gn) 및 데이터라인(d1, d2, . . . dm) 및 픽셀전극에 연결되어 있는 n×m개 TFT(TFT1~TFTn)와, 픽셀전극 대향전극, 스토리지 커패시턴스(Cs1~Csn) 등으로 구성되어 있으며, 게이트라인(g1, g2, . . . gn)을 구동하기 위한 게이트 구동IC(2), 데이터라인(d1, d2, . . . dm)을 구동하기 위한 데이터 구동IC(3), 상기 게이트 구동IC(2) 및 데이터 구동IC(3)을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 제어부(1)로 구성된다.

그리고 상기 스토리지 커패시턴스(Cs1~Csn)는 누설전류를 줄이기 위하여 부가된 것으로 일측단자는 픽셀전극과 연결되고 타측단자는 전단의 게이트라인과 연결되어 있는 경우와 대향전극과 연결되어 있는 경우가 있으나 통상 전단의 게이트라인에 연결되어 있는 형태가 많다.

상기와 같은 종래의 TFT-LCD구동장치는 입력되는 비디오 신호를 데이터 구동IC(3)에서 일 수평주기 기간동안 샘플링한 후 동시에 한 라인의 데이터가 출력되게 되며, 이때 해당되는 게이트라인을 온시키기 위하여 게이트 구동IC(2)가 동작하여 n개의 게이트라인중 한 라인에 TFT가 온될 수 있는 전압을 출력하게 된다.

이와 같이 데이터 구동IC(3)에서는 입력되는 비디오 신호의 샘플링과 LCD패널(4)로의 출력을 반복하게 되고 게이트 구동TIC(2)는 해당라인에 대하여 순차적으로 온전압을 인가함으로써 n×m개의 LCD패널(4)을 구동하게 되며, 이에 필요한 제어신호는 제어부(1)에서 발생하게 된다.

여기서, 제2도(a)와 같은 한 픽셀에서 살펴보면 TFT가 온상태가 되어 해당 데이터가 데이터 라인으로부터의 픽셀전극으로 차징되며 TFT가 오프상태가 되어 액정을 구동하게 되는데 TFT의 오프상태에서 픽셀전압의 디스차징에 의한 전압차(픽셀전극과 대향전극의 전압차)의 감소로 인한 플리커를 줄이기 위해 픽셀전극에 스토리지 커패시턴스(Cs)를 부가하여 디스차징되는 속도를 늦추어 플리커를 감소시킨다.

한편, 제2도(b)는 제2도(a)와 같은 픽셀회로의 파형을 도시한 것으로 a : 데이터 전압, b : k번째 게이트라인 파형, c : k라인의 픽셀전압, d : 공통전압(Vcom)의 파형도이며, ㄱ 부분은총 디스차징되는 전압으로 60㎐ 플리커의 원인이 된다.

상기와 같은 종래의 기술은 스토리지 커패시턴스를 부가하여 데이터의 디스차징에 의한 플리커(보통 60㎐)를 감소시키고 있으나 스토리지 커패시턴스를 크게 설계하면 화소에서 스토리지 커패시턴스가 차지하는 비율이 높아져 화소의 개구율이 낮아지게되므로 스토리지 커패시턴스의 용량은 임의로 크게 설계할 수 없으며 스토리지 커패시턴스를 부가하였다 하더라도 여전히 다스차징에 의한 플리커가 존재하여 화질의 저하를 초래하는 단점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 k번째 픽셀의 스토리지 커패시턴스가 연결되어 있는 k-1번째의 게이트라인의 레벨값을 선형적으로 변화시켜 TFT의 오프시에 발생하는 디스차징을 보상하여 줌으로써 디스차징에 의한 플리커를 줄일 수 있도록 한 누설전류보상을 위한 액정구동장치를 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 홀수 및 짝수번째 게이트라인을 구동하는 복수개의 게이트 구동IC와, 데이터라인을 구동하는 데이터 구동IC와, 상기 게이트 구동IC 및 데이터 구동IC의 구동을 제어하는 제어부와, 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 게이트 구동IC의 로우전원을 가변공급하여 스토리지 커패시턴스의 픽셀전극과 대향되는 전극에 가변파형을 인가할 수 있도록 하는 게이트 로우전원 발생부로 구성되는 누설전류 보상을 위한 액정표시장치에 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조로하여 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명을 구현하기 위한 하드웨어 블록 구성도를 도시한 것으로, 홀수 및 짝수번째 게이트라인을 구동하는 게이트 구동IC(12a~12d), 데이터라인을 구동하기 위한 데이터 구동IC(3), 상기 게이트 구동IC(12a~12d) 및 데이터 구동IC(3)의 구동을 제어하는 제어부(11)와, 상기 제어부(11)의 제어신호에 따라 게이트 구동IC(12a~12d)의 로우전원(TFT오프출력전원 : Vg1)을 가변공급하여 스토리지 커패시턴스의 픽셀전극과 대향되는 전극에 가변파형을 인가할 수 있도록 하는 게이트 로우전원 발생부(15)로 구성된다.

그리고 도시하지는 않았지만, k번째 게이트라인의 스토리지 커패시턴스는 k번째 픽셀전극과 k-1번째 게이트라인에 연결되어 있으며, 따라서 게이트 구동IC(12a)가 구동하는 라인의 스토리지 커패시턴스는 게이트 구동 IC(12b)가 구동하는 라인에, 상기 게이트 구동IC(12c)가 구동하는 라인의 스토리지 커패시턴스는 게이트 구동IC(12a)에 연결되어 있으며, 게이트 구동IC(12c)와 게이트 구동IC(12d)의 경우도 마찬가지의 형태로 스토리지 커패시턴스가 연결되어 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 k번째 게이트라인의 스토리지 커패시턴스가 연결되어 있는 k-1번째 게이트라인의 로우 레벨전위를 k번째 픽셀 데이터가 디스차징되는 반대방향으로 선형적으로 가변시켜 주어 디스차징을 보상하여 주는 것으로, 그 구현방법은 다음과 같다.

우선, 한 화소의 입장에서 보면, 제2도(a)와 같이 기존의 회로와 변화가 없으나 스토리지 커패시턴스의 대향전극에 일정전위의 값이 유지되지 않고 제4도에서와 같이 디스차징되는 값을 보상하기 위하여 선형적으로 증가하는 부분과 선형적으로 감소하는 부분으로 이루어져 있어서 픽셀 데이터가 (+)로 차징되었을 경우는 선형적으로 증가, (-)로 차징되었을 경우는 선형적으로 감소하여 TFT오프시의 디스차징되는 양만큼의 값이 보상되게 된다.

제4도의 c의 픽셀전위의 파형도에서 픽셀전위의 값이 일정하게 유지되지 못하는 부분(ㄱ)이 발생하게 되는데 이는 픽셀의 데이터값(제4도 a참조)이 (+)에서 (-)로 또는 (-)에서 (+)로 바뀌는 시간이 각 라인별로 순차적으로 이루어지는데 반하여 스토리지 라인에서의 보상은 한 게이트 구동IC에 대하여 일률적으로 보상할 수밖에 없기 때문에 반대방향의 보상값에 의한 영향으로 보상위치를 게이트 구동IC의 마지막 출력단자에 맞게 조정하였을 경우, 마지막 출력단과 연결된 라인의 픽셀에서는 그 값이 보상을 하지 않았을 경우의 디스차징되는 양과 비슷한 정도로 한다.

그리고 그 중간에 위치한 출력단의 경우는 중간정도의 보상이 이루어진다.

또한, 제5도는 디스차징 보상을 위한 게이트 로우전원 발생부(15)의 상세 구성도를 도시한 것으로, 제어부(11)로부터의 제어신호가 적분기(15a)와 레벨 시프터(15b)를 거쳐 게이트 구동IC(12a~12d)각각에 대하여 1개씩 있으며, 제어부(11)에서 공급되는 제어신호도 각 게이트 구동IC(12a~12d)마다 각기 다른 파형으로 각각 공급되게 된다.

제5도에 도시한 바와 같이, 적분기(15a)와 레벨 시프터(15b)는 OP앰프로 구성된다.

여기서, 제어부(11)로부터 입력되는 제어신호는 통상 5V 의 진폭을 갖는 구형파가 되며 적분기(15a)의 OP앰피의 출력파형은 2.5V를 중심으로 하는 삼각파가 되고 상기 삼각파의 진폭은 저항 R1과 커패시터 C1의 값을 조절하여 원하는 값을 얻을 수 있다.

레벨 시프터(15b)는 적분기(15a)의 삼각파 출력을 TFT 게이트 구동에 적합한 레벨로 내리기 위한 것으로 OP앰프로 반전 증폭회로로 사용하여 구성한다.

만일, 레벨의 변화가 픽셀전압의 디스차징되는 양보다 커질경우dp는 오히려 60㎐ 플리커가 증가할 수도 있으나 픽셀전압의 디스차징되는 양은 TFT의 오프특성과 데이터 qj스라인에 공급되는 데이터 전압에 관련되므로 TFT의 설계가 확정되고 구동전압에 대한 컨셉(concept)이 확정되면, 픽셀전압의 디스차징되는 양은 고정된다고 볼 수 있다.

따라서, TFTt설계의 시뮬레이션을 사용하던지 아니면 직접 측정을 하여 픽셀전압의 디스차징되는 양을 확인한 후 보상 파형의 레벨 변화 폭을 결정하면 된다.

즉, 제5도에 도시된 바와 같이, 보상 파형의 레벨은 R1, C1, R2, R3의 값을 변화시키면 되므로 원하는 보상 레벨값이 확정되면 그에 맞게 R1, C1, R2, R3값을 조절하면 된다.

한편, 제6도는 전체적인 게이트 구동IC(12a~12d)에 공급되는 제어신호 및 게이트 로우레벨값에 대한 파형도이며 제6도(a), (b)에서 A~D는 각각 게이트 구동IC(12a~12d)의 로우전위 파형도이다. 그리고 도면에서 점선의 구형파는 제어신호의 파형도이다.

본 발명에서는 보통 화면의 중앙부위의 화질이 충분하게 판단되기 때문에 화면의 중앙을 기준으로 즉, 게이트 구동IC(12a~12d)의 경우는 마지막 출력라인을 기준으로, 게이트 구동IC(12c, 12d)의 경우는 첫 번째 출력라인을 기준으로 보상될 수 있도록 제어신호의 위상이 조정되었으며(제6도 (b)), 필요에 따라서는 게이트 구동IC(12a~12d)의 중간라인을 기준으로 보상하는 방법도 있다(제6도 (a)).

한편, 본 발명의 예에서는 게이트 구동IC(12a~12d)를 홀수번째 게이트라인과 짝수번째 게이트라인으로 나누어 구동하는 방법을 예시하였으나, 이는 LCD패널(14)을 라인 및 필드 인버젼 방식을 사용할 경우, 한 게이트 구동IC에서 구동하는 라인의 데이터가 같은 위상의 데이터를 갖고 있어야 일률적으로 보상이 가능하기 때문이며, 만일 이 방법은 필드 인버젼방식에 적용할 경우는 게이트 라인을 한쪽 방향에서 구동하는 경우도 적용가능하다. 또한, 본 발명의 예에서는 게이트 구동IC(12a~12d)가 좌우로 4개인 경우로 설정되었으나 게이트 구동IC가 좌우 3개씩 6개, 또는 좌우 4개씩 8개, 그리고 그 이상의 확장에도 유효하며 게이트 구동IC가 여러개로 나뉘어 질수록 따로 제어할 수 있는 영역이 넓어지기 때문에 더 정확한 보상값을 얻을 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 k번재 픽셀의 스토리지 커패시턴스가 연결되어 있는 k-1번째의 게이트라이의 레벨값을 선형적으로 변화시켜 TFT의 오프시에 발생하는 디스차징을 보상하여 줌으로써 디스차징에 의한 플리커를 줄일 수 있게 된다.

또한, 스토리지 커패시턴스의 크기를 작게 할 수 있음에 따라 프레젝터용 TFT-LCD모듈, 대형 고정세 TFT-LCD모듈의 구성에 유효할 것이다.

Claims (6)

1. 홀수 및 짝수번째 게이트라인을 구동하는 복수개의 게이트 구동IC와, 데이터라인을 구동하는 데이터 구동IC와, 상기 게이트 구동IC 와 데이터 구동IC의 구동을 제어하는 제어부와, 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 게이트 구동IC의 로우전원을 가변공급하여 스토리지 커패시턴스의 픽셀전극과 대향되는 전극에 가변파형을 인가할 수 있도록 하는 게이트 로우전원 발생부로 구성됨을 특징으로 하는 누설전류 보상을 위한 액정구동장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 게이트 구동IC는 게이트라인을 홀수번째와 짝수번째로 분리하여 LCD패널의 좌우로 나누어 구동함을 특징으로 하는 누설전류 보상을 위한 액정구동장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 대향되는 홀수, 짝수번째 게이트 구동IC의 가변파형의 위상이 서로 반대임을 특징으로 하는 누설전류 보상을 위한 액정구동장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 게이트 로우전원 발생부는 상기 제어부로부터 입력되는 제어신호를 적분하는 적분기와, 상기 적분기의 출력을 시프트하는 레벨시트터로 구성됨을 특징으로 하는 누설전류 보상을 위한 액정구동장치.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 게이트 로우전원 발생부는 상기 게이트 구동IC의 각각에 대하여 구성됨을 특징으로 하는 누설전류 보상을 위한 액정구동장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 로우전원은 TFT 오프출력전원임을 특징으로 하는 누설전류 보상을 위한 액정구동장치.