KR100448936B1 - 게이트 오프 전압을 보상하는 액정 표시 장치용 구동 회로 및구동 방법 - Google Patents

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Abstract

공통 전극 반전 및 전단 게이트 방식의 액정 표시 장치에서 공통 전극 전압을 궤환시켜 데이터 전압 및 박막 트랜지스터 오프 전압을 발생시킴으로써 유지 커패시터에 충전되는 데이터 전압의 왜곡과 게이트 선에서의 누설 전류를 감소시켜 액정 화면의 크로스토크를 감소시킨다.

Description

게이트 오프 전압을 보상하는 액정 표시 장치용 구동 회로 및 구동 방법
이 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(thin film transistor-liquid crystal display : TFT-LCD)의 구동 회로 및 구동 방법에 관한 것이다.
평판 표시 장치의 일종인 액정 표시 장치는 전압에 따라 빛의 투과도가 변하는 액정의 특성을 이용한 것으로써, 낮은 전압으로 구동이 가능하고 전력의 소모가 작아서 널리 이용되고 있다.
일반적인 액정 표시 장치는 화소 전극이 형성된 TFT 기판과 화소 전극에 대향하는 공통 전극이 형성된 컬러 필터(color filer) 기판으로 형성된다. 도 1에 종래의 TFT 기판에서 화소의 등가 회로를 도시하였다.
도 1에서와 같이, 액정 패널(panel)에 형성된 게이트 선(Gn-1, Gn)과 데이터 선(Dn, Dn+1)으로 구분되는 화소는 화소 전극과 공통 전극이 형성하는 액정 커패시터(liquid crystal capacitor)(Clc)와 화소 전극과 전단 게이트 선(Gn-1)이 형성하는 유지 커패시터(storage capacitor)(Cst)와 이들 커패시터(Clc, Cst)에 화상을 나타내는 데이터 전압이 충전되는 것을 제어하는 TFT로 이루어져 있다. 여기서, 공통 전극의 전압은 Vcom으로 표시하였다.
제조 공정의 단순화를 위해 공통 전극은 컬러 필터 기판의 전면에 연속적으로 균일하게 형성되어 있다. 이러한 공통 전극에 공통 전극 전압(Vcom)이 직접 인가되는 부분은 공통 전극의 한 종단부이다. 공통 전극은 자체 저항을 가지고 TFT 기판과 커패시턴스(capacitance)를 형성하므로, 공통 전극 전압(Vcom)의 인가부에서 멀리 떨어진 공통 전극 부분의 공통 전극 전압(Vcom)은 왜곡된다. 액정 패널에 표시되는 화상은 인가되는 데이터 전압과 공통 전극 전압의 차이에 의해 결정되므로 공통 전극 전압의 왜곡은 결국 화상이 왜곡되는 크로스토크를 일으킨다.
이러한 공통 전극 전압의 왜곡을 줄이기 위해 공통 전극 전압을 궤환(feedback)시켜 데이터 전압을 만드는 방법이 사용된다. 도 2에 공통 전극 전압이 인가되는 배선을 나타내는 블록도를 도시하였다. 도 2에서와 같이 공통 전극 전압 발생부(10)에서 공통 전극 전압(Vcom)이 만들어져 공통 전극(20)의 한 종단부에 인가된다. Vcomf 수신부(30)는 공통 전극 전압(Vcom)이 인가된 부분에서 멀리 떨어진 지점에서 왜곡된 공통 전극 전압을 궤환 전압(Vcomf)으로 받아 데이터 전압을 만드는 회로로 보낸다. 이와 같이 공통 전극 전압(Vcom)을 궤환시켜 데이터 전압을 만듦으로써 공통 전극 전압(Vcom)의 왜곡에 따른 크로스토크를 줄일 수 있다.
한편 화소에 형성된 TFT를 오프(off) 시키기 위해 게이트 선(Gn-1, Gn)에 인가되는 게이트 오프 전압(Voff)은 일반적으로 음전압이다. 공통 전극 전압(Vcom)이 반전하는 공통 전극 전압 반전 구동에서는 반전되는 공통 전극 전압(Vcom)을 이용해 게이트 오프 전압(Voff)을 만든다. 또한 TFT 오프 전압(Voff)의 파형을 안정시키기 위해 커패시터를 사용한다. 도 3에 게이트 오프 전압(Voff) 발생 회로의 종단부를 도시하였다. 도 3에서와 같이, 공통 전극 전압(Vcom)이 커패시터(C1)의 한 쪽 단자에 인가되고 커패시터(C1)의 다른쪽 단자에 게이트 오프 전압(Voff)이 인가되며, 커패시터(C1)를 지난 게이트 오프 전압(Voff)이 TFT 기판에 인가된다. 이러한 게이트 오프 전압(Voff)은 공통 전극 전압의 왜곡에 관계없이 항상 구형파로 게이트 선(Gn-1, Gn)에 인가된다.
도 4에 공통 전극에 인가되는 공통 전극 전압(Vcom)과 화소 전극에 인가되는 데이터 전압(Vd)과 게이트 선(Gn-1, Gn)에 인가되는 게이트 오프 전압(Voff)을 함께 도시하였다. 여기서 데이터 전압(Vd)은 공통 전극 전압(Vcom)을 궤환시켜 공통 전극 전압(Vcom)의 왜곡이 보상된 전압이며, 게이트 선(Gn-1, Gn) 별로 게이트 오프 전압이 인가되는 주기는 1H로 표시하였다.
도 4에서와 같이 데이터 전압(Vd)과 공통 전극 전압(Vcom)은 일정한 전압차를 가져 각각 화소 전극과 공통 전극에 인가되므로 액정 커패시터(Clc)에 충전되는 전압은 일정하게 유지된다. 그러나 화소 전극과 게이트 선(Gn-1, Gn)을 전극으로 하는 유지 커패시터(Cst)에도 공통 전극 전압(Vcom)의 왜곡을 보상한 데이터 전압(Vd)이 화소 전극에 인가되므로, 데이터 전압과 게이트 오프 전압(Voff)의 차이가 변화되어 유지 커패시터(Cst)에 충전되는 데이터 전압(Vd)은 왜곡된다. 도 4에서와 같이 한 프레임 주기 내의 임의의 시점에서의 데이터 전압(Vd)과 TFT 오프 전압(Voff)의 차이를 ΔV1 및 ΔV2로 표시하면 이들 전압의 크기는 서로 달라지게 된다. 또한, 게이트 선(Gn-1, Gn)과 공통 전극간의 전압차가 불균일하여 누설 전류가 발생되어 크로스토크와 플리커(flicker)가 발생된다.
이와 같은 데이터 전압의 왜곡과 크로스토크 및 플리커의 발생은 액정 표시 장치의 표시 품질을 저하시키는 문제점을 가진다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 과제는 공통 전극 전압을 궤환시켜 데이터 전압을 발생시키는 액정 표시 장치에서 유지 커패시터에 충전되는 데이터 전압의 왜곡과 게이트 선에서의 누설 전류를 감소시켜, 액정 표시 장치의 표시 품질을 향상시키는 것이다.
도 1은 종래의 전단 게이트 방식 액정 표시 장치의 화소를 나타내는 등가 회로도이고,
도 2는 종래의 액정 표시 장치용 구동 회로에서 공통 전극 전압의 궤환 회로를 나타내는 블록도이고,
도 3은 종래의 액정 표시 장치에서 게이트 오프 전압을 안정화시키는 회로를 나타내는 회로도이고,
도 4는 종래의 액정 표시 장치용 구동 회로에서 공통 전극 전압, 데이터 전압 및 게이트 오프 전압을 나타내는 파형도이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 회로를 나타내는 블록도이고,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 회로에서 게이트 오프 전압과 궤환된 공통 전극 전압을 결합하는 회로를 나타내는 블록도이고,
도 7은 전단 게이트 방식 액정 표시 장치에 데이터 전압과 게이트 오프 전압 및 공통 전극 전압이 인가되는 것을 나타내는 등가 회로도이고,
도 8은 도 5의 구동 회로에 의해 화소에 인가되는 공통 전극 전압, 데이터 전압 및 게이트 오프 전압을 나타내는 파형도이다.
이러한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는 공통 전극 반전 및 전단 게이트 방식의 액정 표시 장치에서 공통 전극 전압을 궤환시켜 만든 데이터 전압 및 게이트 오프 전압으로 액정 패널을 구동한다.
이와 같은 게이트 오프 전압을 만드는 구동 회로는 공통 전극 전압을 만드는 공통 전극 전압 발생부, 공통 전극 전압으로 게이트 오프 전압을 만드는 게이트 오프 전압 발생부, 공통 전극 전압이 인가된 공통 전극으로부터 왜곡된 공통 전극 전압을 감지하여 궤환 공통 전극 전압을 만드는 공통 전극 전압 수신부, 궤환 공통 전극 전압과 게이트 오프 전압을 결합하여 액정 패널의 게이트 선에 인가하는 신호 결합부로 이루어져 있다.
여기서, 신호 결합부는 궤환 공통 전극 전압을 버퍼링하는 버퍼와 결합 커패시터로 이루어져 있으며, 결합 커패시터는 버퍼의 출력단에 한쪽 단자가 연결되고 게이트 오프 전압 발생부의 출력단에 다른 쪽 단자가 연결되어 있다.
또한, 공통 전극 전압 발생부는 공통 전극의 한 종단부에 공통 전극 전압을 인가하고, 공통 전극 전압 수신부는 공통 전극 전압이 인가된 종단부에서 가장 먼 위치에 있는 공통 전극의 한 지점으로부터 왜곡된 공통 전극 전압을 감지한다.
상기한 TFT 오프 전압을 만들어 액정 패널을 구동하는 방법은, 먼저 극성이 반전되는 공통 전극 전압을 만들어 액정 패널의 공통 전극에 인가하고, 공통 전극 전압으로 게이트 오프 전압을 만든다. 다음으로, 공통 전극으로부터 왜곡된 공통 전극 전압을 감지하여 궤환 공통 전극 전압을 만들어 게이트 오프 전압에 결합시켜 액정 패널의 게이트 선에 인가한다. 여기서, 궤환 공통 전극 전압과 게이트 오프 전압의 결합은 궤환 공통 전극 전압을 버퍼링한 후, 커패시터를 사용하여 두 전압을 결합한다.
이와 같이 게이트 오프 전압에 공통 전극으로부터 궤환된 공통 전극 전압을 결합시켜 게이트 선에 인가함으로써, 데이터 신호와 마찬가지로 왜곡된 공통 전극 전압을 보상한 게이트 오프 전압이 게이트 선에 인가된다. 따라서 액정 커패시터에 걸리는 데이터 전압과 유지 커패시터에 걸리는 데이터 전압의 파형이 동일하다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 한 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 구동 회로를 도 5에 도시하였다. 도 5에서와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 구동 회로는 공통 전극 전압(Vcom)을 만들어 공통 전극(20)에 인가하는 Vcom 발생부(10), Vcom 발생부(10)로부터 공통 전극 전압(Vcom)을 인가받아 게이트 오프 전압(Voff)을 만드는 Voff 발생부(40), 공통 전극 전압(Vcom)이 인가된 공통 전극(20)으로부터 왜곡된 공통 전극 전압을 감지하여 궤환 공통 전극 전압(Vcomf)을 만드는 Vcomf 수신부(30), Vcomf 수신부(30)로부터 궤환 공통 전극 전압(Vcomf)을 입력받아 데이터 전압(Vd)을 만들어 액정 패널의 데이터 선에 인가하는 데이터 전압 발생부(50), 궤환 공통 전극 전압(Vcomf)과 게이트 오프 전압(Voff)을 결합하여 액정 패널의 게이트 선에 인가하는 Voff/Vcomf 결합부(60)로 이루어져 있다.
여기서, Voff/Vcomf 결합부(60)는 도 6에서와 같이, 궤환 공통 전극 전압(Vcomf)을 버퍼링하는 버퍼(61)와 결합 커패시터(C1)로 이루어져 있으며, 결합 커패시터(C1)는 버퍼(61)의 출력단에 한쪽 단자가 연결되고 Voff 발생부(40)의 출력단에 다른 쪽 단자가 연결되어 있다.
또한, Vcom 발생부(10)는 공통 전극(20)의 한 종단부에 공통 전극 전압(Vcom)을 인가하고, Vcomf 수신부(30)는 공통 전극 전압(Vcom)이 인가된 종단부에서 가장 먼 위치에 있는 공통 전극(20)의 한 지점으로부터 왜곡된 공통 전극 전압(Vcomf)을 감지한다.
다음으로 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 도 5와 도 6을 참조하여 설명한다. 먼저, 극성이 반전되는 공통 전극 전압(Vcom)을 만들어 액정 패널의 공통 전극(20)에 인가하고, 공통 전극 전압(Vcom)으로 액정 패널의 게이트 선에 인가되어 게이트 선에 연결된 TFT를 오프 시키는 게이트 오프 전압(Voff)을 만든다. 다음으로, 공통 전극(20)으로부터 왜곡된 공통 전극 전압을 감지하여 궤환 공통 전극 전압(Vcomf)을 만들고, 궤환 공통 전극 전압(Vcomf)으로 액정 패널의 각 화소에 인가될 데이터 전압(Vd)을 만든다. 그리고, 궤환 공통 전극 전압(Vcomf)을 게이트 오프 전압(Voff)에 결합하고, 결합된 전압을 액정 패널의 게이트 선에 인가하여 액정 패널의 각 화소에 형성된 TFT를 오프 시킨다. 여기서, 궤환 공통 전극 전압(Vcomf)과 게이트 오프 전압(Voff)의 결합은 궤환 공통 전극 전압을 버퍼링한 후에 결합 커패시터를 사용하여 게이트 오프 전압과 결합한다.
도 7에 본 발명에 따른 구동 회로 또는 구동 방법에 의해 발생된 데이터 전압(Vd) 및 게이트 오프 전압(Voff)이 인가되는 액정 표시 장치의 한 화소를 전기적 등가 회로로 도시하였고, 도 8에는 도 7의 데이터 전압(Vd)과 게이트 오프 전압(Voff)과 공통 전극 전압(Vcom)의 파형을 도시하였다. 여기서 화소는 화소 전극과 공통 전극으로 형성되는 액정 커패시터(Clc)와 화소 전극과 전단 게이트 선으로 형성되는 유지 커패시터(Cst)로 이루어진다.
도 7과 8에서와 같이, 데이터 전압(Vd)과 마찬가지로 게이트 오프 전압도 공통 전극 전압(Vcom)의 파형을 따른다. 따라서, 한 프레임 주기 내의 임의의 시점에서의 데이터 전압(Vd)과 게이트 오프 전압(Voff)의 차이를 ΔV1 및 ΔV2로 표시하면 이들 전압은 동일한 크기를 유지한다. 그러므로, 액정 커패시터(Clc)와 유지 커패시터(Cst)는 항상 동일한 크기의 전압으로 충전될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 구동 회로 및 구동 방법에서는 게이트 오프 전압에 공통 전극으로부터 궤환된 공통 전극 전압을 결합시켜 게이트 선에 인가함으로써, 데이터 신호와 마찬가지로 왜곡된 공통 전극 전압을 보상한 게이트 오프 전압이 게이트 선에 인가된다. 따라서 액정 커패시터에 충전되는 전압과 유지 커패시터에 충전되는 전압 레벨이 일정하게 유지되어 크로스토크와 누설 전류에 기인한 액정 화면의 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
비록 이 발명은 가장 실제적이며 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이 발명은 상기 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 후술되는 청구의 범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다.

Claims (6)

  1. 극성이 반전되는 공통 전극 전압을 만들어 액정 패널의 공통 전극에 인가하는 공통 전극 전압 발생부,
    상기 공통 전극 전압 발생부로부터 상기 공통 전극 전압을 인가받아 상기 액정 패널의 각 화소에 형성된 박막 트랜지스터를 오프 시키는 게이트 오프 전압을 만드는 게이트 오프 전압 발생부,
    상기 공통 전극으로부터 왜곡된 공통 전극 전압을 감지하여 궤환 공통 전극 전압을 만드는 공통 전극 전압 수신부,
    상기 공통 전극 전압 수신부로부터 상기 궤환 공통 전극 전압을 인가받아 상기 액정 패널의 각 화소에 인가되는 데이터 전압을 만드는 데이터 전압 발생부,
    상기 공통 전극 전압 수신부로부터 출력된 상기 궤환 공통 전극 전압과 상기 게이트 오프 전압 발생부로부터 출력된 상기 게이트 오프 전압을 결합하여 상기 액정 패널의 게이트 선에 인가하는 신호 결합부를 포함하는
    액정 표시 장치용 구동 회로.
  2. 제1항에서,
    상기 신호 결합부는
    상기 공통 전극 전압 수신부에서 상기 궤환 공통 전극 전압을 입력받아 버퍼링하는 버퍼,
    상기 버퍼의 출력단에 한쪽 단자가 연결되고 상기 게이트 오프 전압 발생부의 출력단에 다른 쪽 단자가 연결된 커패시터를 포함하는
    액정 표시 장치용 구동 회로.
  3. 제1항에서,
    상기 공통 전극 전압 발생부는 상기 공통 전극의 한 종단부에 상기 공통 전극 전압을 인가하고,
    상기 공통 전극 전압 수신부는 상기 공통 전극 전압이 인가된 상기 공통 전극의 종단부에서 가장 먼 위치에 있는 상기 공통 전극의 한 지점으로부터 상기 왜곡된 공통 전극 전압을 감지하는
    액정 표시 장치용 구동 회로.
  4. 극성이 반전되는 공통 전극 전압을 만들어 액정 패널의 공통 전극에 인가하는 단계,
    상기 공통 전극 전압으로 상기 액정 패널의 각 화소에 형성된 박막 트랜지스터를 오프 시키는 게이트 오프 전압을 만드는 단계,
    상기 공통 전극으로부터 왜곡된 공통 전극 전압을 감지하여 궤환 공통 전극 전압을 만드는 단계,
    상기 궤환 공통 전극 전압으로 상기 액정 패널의 각 화소에 인가될 데이터 전압을 만드는 단계,
    상기 궤환 공통 전극 전압을 상기 게이트 오프 전압에 결합하는 단계,
    상기 궤환 공통 전극 전압과 상기 게이트 오프 전압이 결합된 전압을 상기 액정 패널의 게이트 선에 인가하는 단계를 포함하는
    액정 표시 장치의 구동 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 궤환 공통 전극 전압과 상기 게이트 오프 전압의 결합은
    상기 궤환 공통 전극 전압을 버퍼링하는 단계와
    상기 버퍼링된 전압과 상기 게이트 오프 전압을 결합 커패시터의 양단자에 인가하여 결합하는 단계를 포함하는
    액정 표시 장치의 구동 방법.
  6. 제4항에서,
    상기 왜곡된 공통 전극 전압은
    상기 공통 전극 전압이 인가된 상기 공통 전극의 한 지점에서 가장 먼 지점으로부터 감지하는
    액정 표시 장치의 구동 방법.
KR1019970048781A 1997-09-25 1997-09-25 게이트 오프 전압을 보상하는 액정 표시 장치용 구동 회로 및구동 방법 KR100448936B1 (ko)

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