KR0172881B1 - 액정표시장치의 구조 및 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 각 화소를 구동하는 박막트랜지스터의 게이트 전극과 소오스 전극 간의 기생 커패시터 및 트래지스터의 누설전류에 의한 픽셀 전극의 전압변화(ΔVp)를 감소시켜 화질을 향상시키기에 적당한 액정표시장치의 구조 및 구동방법에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명의 액정표시장치의 구조는 복수개의 게이트 라인, 데이타 라인, 박막트랜지스터 그리고 화소전극이 배열되는 제1기판; 라인별로 구분되어 상기 게이트 라인에 상응하는 갯수로 복수개의 공통전극이 형성된 제2기판; 상기 제1, 제2기판 사이에 주입된 액정층; 상기 복수개의 공통전극에 인가되는 공통전압을 스위칭하기 위해 상기 공통전극에 각각 연결되는 복수개의 스위칭소자를 포함하여 구성된다.

Description

액정표시장치의 구조 및 구동방법
제1도는 종래의 액정표시장치의 등가회로도.
제2도는 종래의 액정표시장치의 픽셀 전극 전압 특성도.
제3도는 종래의 액정표시장치의 단위 화소영역의 등가회로도.
제4도는 본 발명의 제1실시예의 액정표시장치의 등가회로도.
제5도는 본 발명에 따른 플로팅 신호 드라이브와 스위칭수단의 구성도.
제6도는 본 발명 제1실시예에 따른 액정표시장치의 픽셀 전극 전압 특성도.
제7도는 본 발명 제2실시예의 액정표시장치의 등가회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
N1~Nn : 게이트 라인 D1~Dn : 데이타 라인
B1~Bn : 트리-스테이트 버퍼 1 : 공통전압 플로팅 신호 드라이버
C1~Cn : 공통전극
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 각 화소를 구동하는 박막트랜지스터의 게이트 전극과 소오스 전극 간의 기생 커패시턴스 및 트랜지스터의 누설전류에 의한 픽셀 전극의 전압변화(ΔVp)를 감소시켜 화질을 향상시키기에 적당한 액정표시장치의 구조 및 구동방법에 관한 것이다.
일반적인 액티브 매트릭스형(Active Matrix) 액정표시장치는 각 화소를 스위칭하는 박막트랜지스터의 화소전극이 배열되어 있는 하판, 색상을 나타내기 위한 칼라 필터 및 공통전극으로 구성되는 상판, 그리고 상기 두 상하판 사이에 채워져 있는 액정으로 구성되어 있으며, 상기 두 상하판의 외측에는 가시광선을 선평광 시켜주는 편광막이 각각 부착되어 있다.
종래의 액정표시장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1도는 종래의 액정표시장치의 등가회로도이고, 제2도는 종래의 액정표시 장치의 픽셀 전극 전압 특성도이며, 제3도는 종래 액정표시장치의 단위 화소영역의 등가회로도이다.
종래의 액정표시장치는 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인(N1~Nn)과, 일정 간격을 갖고 상기 게이트 라인(N1~Nn)과 수직 방향으로 배열되는 복수개의 데이타 라인(D1~Dn)과, 상기 게이트 라인(N1~Nn)과 데이타 라인(D1~Dn)이 교차되어 이루어진 공간영역에 형성되는 복수개의 단위화소 영역들로 구성된다.
이와같이 구성되는 단위화소 영역은 각 화소마다 화소전극(도면에는 도시되지 않음)이 형성되고, 상기 게이트 라인이 게이트 전극에 연결되고 상기 데이타 라인이 소오스 전극에 연결되고 상기 화소전극이 드레인 전극에 연결되어 각 화소전극에 데이타신호를 인가하기 위한 박막트랜지스터가 형성되어 있다.
또한 상기와 같은 단위화소 영역에는 인가된 데이타 신호의 누설을 보상하기 위하여 화소전극과 이웃한 게이트 라인에 의해 하나의 적층형 커패시터(Cst)가 형성되고 하판에 형성된 화소전극과 상판에 형성된 공통전극에 의해 또하나의 커패시터(CLC)가 형성된다.
여기서 상판에 형성된 공통전극은 하나의 전극으로 형성되고, 도면에는 도시되지 않았지만 각 게이트 라인(N1~Nn)과 데이타 라인(D1~Dn)은 각각 게이트 구동 IC와 데이타 구동 IC에 의해 구동되도록 연결되어 있다.
이와같이 구성된 종래의 액정표시장치의 동작은 다음과 같다.
게이트 구동 IC에 의해 각 게이트 라인(N1~Nn)에 순차적으로 게이트 구동 펄스가 인가되므로 게이트 구동 펄스(전압)이 인가된 각 박막트랜지스터는 턴-온 상태가 되며, 이 시간 동안에 화상에 관한 정보를 가진 데이타 전압이 데이타 구동 IC로 부터 각 박막트랜지스터를 통과하여 액정에 인가되어 화상신호가 디스플레이 된다.
이때 공통전극에 인가되는 공통전압(Vcom)은 제2도와 같이 교류전압(AC)으로 구동하거나 픽셀 전극 스윙(Swing)의 중앙값을 택하여 직류전압(DC)으로 구동하여 액정 양단에 + - 전압을 한 필드(1 field) 또는 한 프레임(1 frame)마다 교대로 바꾸어 인가한다.
이와같이 공통 전압, 및 게이트 구동전압이 인가되면, 게이트 구동 펄스가 상승할 때 박막트랜지스터가 온되어 화소 전극의 커패시터(Cst+CLC)에 데이타 전압이 충전(charge)되고, 게이트 구동 펄스가 하강할 때 박막트랜지스터가 오프되더라도 상기 커패시터에 충전된 전압을 다음 필드까지 유지하게 된다.
그러나 이와같은 종래의 액정표시장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 상기에서 설명한 박막트랜지스터는 게이트 전극과 소오스 및 드레인 전극이 중첩되므로 게이트 전극과 소오스 및 드레인 전극 간에 기생 커패시턴스가 형성되므로 상기 게이트 구동 펄스가 하강하여 박막트랜지스터가 오프될 때 커플링(capacitive Coupling)에 의해 화소전압이 떨어지게 된다(ΔVp).
즉, 제3도에서 n번째 게이트 라인의 구동펄스가 하강할 때(게이트 구동펄스가 15V에서 -10V로 바뀔 때) 공통전압은 0V이고 화소전극에는 5V의 데이타가 충전되어 있다면, 게이트 전극과 소오스 전극의 기생 커패시터(Cgs) 양단의 전압이 25V의 변화가 생기게된다.
이와같은 Cgs 양단의 전압 변화를 화상 정보 전압을 충전하고 있는 화소 영역의 커패시터(Cst+CLC)가 보상해 줌으로써 화소 전극의 전압이 떨어지게 된다.
또한 화면에 윈도우 패턴(Window Patten)을 띄울 때 윈도우 패턴이 시작되는 라인이 충전될 때 데이타 라인과 공통전극 사이의 기생 커패시터가 발생하고 이 기생 커패시터의 영향을 받아 화소에 정확한 데이타가 충전되지 않는다.
이와같이 화소 전극의 전압이 떨어지게 되므로 그에 따라 화면 떨림현상(flcker)이 발생하고, 윈도우 패턴을 화면에 띄울 때 공통전압 단자가 영향을 받아 공통전압 단자의 전압이 정상적으로 될 때까지 화면에서 그레이 스케일(gray scale)이 바뀌는 현상(수평 cross talk)가 일어나므로 해서 화질이 저하된다.
본 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 화소 전극의 전압 변화를 방지하여 우수한 화질을 갖는 액정표시장치 및 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치의 구조는 복수개의 게이트 라인 및 데이타 라인과 각 화소를 스위칭하는 박막트랜지스터와 화소전극이 배열되어 있는 제1기판, 공통전극이 구성되는 제2기판, 그리고 제1, 제2기판사이에 채워지는 액정으로 구성되는 액정표시장치에 있어서, 상기 공통전극은 각 라인 별로 구분하여 게이트 라인과 동일 갯수로 형성되고, 상기 각 공통전극에 각각 설치되어 공통전극에 인가되는 공통전압을 스위칭하는 복수개의 스위칭 소자와, 상기 각각 스위칭 소자에 플로팅 펄스를 인가하는 공통전압 플로팅 신호 드라이버를 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.
또한 본 발명의 액정표시장치의 구동 방법은 공통전극이 라인별로 구분되어 복수개 형성되는 액정표시장치의 구동방법에 있어서, 각 공통전극에 인가되는 공통전압을 해당 라인의 게이트신호 펄스의 상승에지시에 공급하고 상기 해당 게이트신호 펄스의 하강에지시 직전에 차단함에 그 특징이 있다.
상기와 같은 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제4도는 본 발명 제1실시예의 액정표시장치의 등가회로도이고, 제5도는 본 발명에 따른 프로팅(floating) 신호 드라이브와 스위칭수단의 구성도이다.
본 발명 제1실시예의 액정표시장치의 구성은 제4도와 같이 하판에 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인(N1~Nn)과, 일정 간격을 갖고 상기 게이트 라인(N1~Nn)과 수직방향으로 배열되는 복수개의 데이타 라인(D1~Dn)과, 상기 게이트 라인(N1~Nn)과 데이타 라인(D1~Dn)이 교차되어 이루어진 공간영역에 형성되는 복수개의 단위화소 영역을 구비하고, 상판에는 각 라인 별로 구분하여 형성되는 게이트 라인과 동일 갯수의 공통전극(C1~Cn)과 상기 각 공통전극(C1~Cn)에 각각 설치되어 공통전극에 인가되는 공통전압을 스위칭하는 복수개의 트리-스테이트 버퍼(Tri-state Buffer)(B1~Bn)와, 상기 각 트리-스테이트 버퍼(B1~Bn)에 플로팅 펄스를 인가하는 공통전압 플로팅 신호 드라이버(1)로 구성된다.
그리고 각 화소영역에 형성되는 화소전극과 이웃하는 게이트 라인 간의 오버랩에 의해 형성되는 커패시터(Cst)는 형성하지 않는다.
한편, 제7도는 본 발명 제2실시예의 액정표시장치의 등가회로도이다.
본 발명 제2실시예의 액정표시장치의 구성은 본 발명 제1실시예의 액정 표시장치의 구성에서 화소전극과 이웃하는 게이트 라인 간의 오버랩에 의해 커패시터(Cst)를 형성한 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명 일실시예의 액정표시장치의 구동방법은 다음과 같다.
제6도는 본 발명 제1실시예에 따른 액정표시장치의 픽셀 전극 전압 특성도이다.
즉, 본 발명의 액정표시장치의 구동방법은 판넬 행(row) 수 만큼 잘라서 얻은 각 라인의 화소군마다 공통전압 단자를 독립적으로 설치하여 플로팅 신호가 로우이면 공통전압(Vcom) 신호가 판넬 상판전극으로 연결되고 플로팅 신호가 하이이면 트리-스테이트 버퍼가 오프된다.
여기서 플로팅 신호는 해당 라인의 게이트 펄스가 하이 일때 로우가 되고, 게이트 펄스가 로우가 되기 직전에 하이가 되어서 게이트 펄스가 하강하기 직전에 공통전압 단자를 오픈 시켜서 게이트 전극과 소오스 전극 사이의 기생 커패시터(Cgs)에 의해 액정 커패시터(CLC또는 Cst + CLC)에 저장된 데이타 신호 전하가 빠져나가지 않도록 한다. 그러므로 픽셀전극의 전압변화(ΔVp)를 방지한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 액정표시장치 및 그 구동방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 게이트 펄스가 하강하기 직전에 공통전압을 차단함으로써, 게이트 전극과 소오스 전극 간의 기생 커패시터에 의해 발생하는 커패시터 커플링 효과에 의한 액정 표시양단의 전압 변화를 방지할 수 있고, 윈도우 패턴 디스플레이시 공통전압 단자 전압 변동으로 생기는 수평 크로스토크를 제거하므로 화질을 향상시킨다.
둘째, 상기와 같은 액정 양단 간의 전압변화를 방지하므로 화소전극과 이웃하는 게이트 라인간의 오버랩에 의한 커패시터를 형성할 필요가 없으므로 개구율이 향상된다.

Claims (4)

  1. 복수개의 게이트 라인, 데이타 라인, 박막트랜지스터 그리고 화소전극이 배열되는 제1기판; 라인별로 구분되어 상기 게이트 라인에 상응하는 갯수로 복수개의 공통전극이 형성된 제2기판; 상기 제1, 제2기판 사이에 주입된 액정층; 상기 복수개의 공통전극에 인가되는 공통전압을 스위칭하기 위해 상기 공통전극에 각각 연결되는 복수개의 스위칭소자를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 구조.
  2. 제1항에 있어서, 스위칭 소자는 트리-스테이트 버퍼로 형성됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 구조.
  3. 게이트 라인들에 의해 분류되고, 각 게이트 라인에 일치하는 복수개의 공통전극을 포함하는 액정표시장치의 구동방법에 있어서, 게이트 라인의 게이트 신호 펄스의 상승에지 직전에 각 공통전극에 공통전압을 공급하고 상기 게이트 신호 펄스의 하강에지 직전에 공통전압을 차단함을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 소자를 제어하기 위해 각각의 스위칭 소자에 플로우팅 펄스를 제공하는 공통 전압 플로팅 신호 드라이버를 더 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치의 구조.
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