KR100471786B1 - Driving method of low power consumption liquid crystal display - Google Patents

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Abstract

공통 전극 전압의 상위 레벨은 외부에서 입력된 전원 전압보다 킥백 전압의 두배만큼 작은 레벨을 가지며, 하위 레벨은 접지 레벨과 같게 하여 공통 전극 전압의 진폭을 감소시켰다. 액정 커패시터에 걸리는 최대 전압차는 공통 전극 전압의 상위 레벨을 입력 전원 전압과 동일하게 한 종래의 경우와 같게되어 대비비를 감소시키지 않으면서 공통 전극 전압의 극성 반전 구동에 따른 크로스토크를 줄일 수 있다.The upper level of the common electrode voltage has a level smaller by twice the kickback voltage than the externally input power supply voltage, and the lower level is equal to the ground level, thereby reducing the amplitude of the common electrode voltage. The maximum voltage difference across the liquid crystal capacitor is the same as the conventional case in which the upper level of the common electrode voltage is equal to the input power supply voltage, so that crosstalk due to the polarity inversion driving of the common electrode voltage can be reduced without reducing the contrast ratio.

Description

저소비 전력형 액정 표시 장치의 구동 방법Driving method of low power consumption type liquid crystal display device

이 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(thin film transistor-liquid crystal display : TFT-LCD)의 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a method of driving a thin film transistor-liquid crystal display (TFT-LCD).

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.A liquid crystal display device, which is a kind of flat panel display device, utilizes the characteristics of a liquid crystal whose light transmittance changes according to a voltage, and is widely used because it can be driven at a low voltage and power consumption is small.

저소비 전력형 액정 표시 장치의 구동 회로에서는 일반적으로 단일 입력 전원을 이용하여 공통 전극 전압과 계조(gray) 전압을 만들고, 공통 전극의 전압을 계조 전압과 함께 수평 라인 주기(Hsync)로 반전시켜 액정 패널 상의 화소를 구동시킨다. 이 때, 계조 전압은 공통 전극 전압의 진폭 범위 안에서 전압을 분배하여 발생시킨다. 이러한 구동 회로에서 사용되는 전형적인 공통 전극 전압 Vcom의 파형과 계조 전압 Vgma의 레벨(level) 범위를 도 1에 나타내었다. 여기서 Vgma(H)는 최대 계조 전압 레벨이고, Vgma(L)은 최소 계조 전압 레벨이다.In a driving circuit of a low power consumption type liquid crystal display device, a common input voltage and a gray voltage are generally generated using a single input power supply, and the common electrode voltage is inverted in a horizontal line period (Hsync) along with the gray voltage to form a liquid crystal panel. The pixel of the image is driven. In this case, the gray voltage is generated by dividing the voltage within the amplitude range of the common electrode voltage. A waveform of a typical common electrode voltage Vcom and a level range of a gray voltage Vgma used in such a driving circuit are shown in FIG. 1. Where Vgma (H) is the maximum gradation voltage level and Vgma (L) is the minimum gradation voltage level.

액정 표시 장치의 각 화소에 형성된 TFT의 게이트(gate) 전극과 드레인(drain) 전극 사이의 기생 용량에 기인한 킥백(kick back) 전압 Vk 때문에, 액정 커패시터(capacitor)를 형성하는 화소 전극과 공통 전극 사이에 최대로 걸릴 수 있는 전압차 DVmax는 다음 식과 같이 표현할 수 있다.The pixel electrode and the common electrode forming the liquid crystal capacitor due to the kickback voltage Vk due to the parasitic capacitance between the gate electrode and the drain electrode of the TFT formed in each pixel of the liquid crystal display device. The maximum voltage difference DVmax that can be taken between can be expressed by the following equation.

DVmax = Vcom(H) - (Vgma(L) - Vk)DVmax = Vcom (H)-(Vgma (L)-Vk)

DVmax = (Vgma(H) - Vk) - Vcom(L)DVmax = (Vgma (H)-Vk)-Vcom (L)

식 1은 공통 전극 전압이 상위 레벨 Vcom(H)일 경우이고, 식 2는 공통 전극 전압이 하위 레벨 Vxom(L)인 경우에 대한 경우이다. 액정 커패시터에 인가되는 전압은 공통 전극 전압의 레벨에 관계없이 항상 같은 레벨의 전압이 인가되어야 동일한 계조 표현이 가능하므로 식 1과 식2는 동일한 값을 가진다.Equation 1 is for the case where the common electrode voltage is the upper level Vcom (H), and Equation 2 is for the case where the common electrode voltage is the lower level Vxom (L). Equations 1 and 2 have the same value because the voltage applied to the liquid crystal capacitor is the same gray level expression when the same level voltage is always applied regardless of the level of the common electrode voltage.

구동 회로의 입력 전원 전압을 VDD라 하면, 도 1에서와 같이When the input power supply voltage of the driving circuit is VDD, as shown in FIG.

Vcom(H) = Vgma(H) = VDDVcom (H) = Vgma (H) = VDD

Vcom(L) = GNDVcom (L) = GND

로 표현된다. 식 3과 식 4를 식 1과 식 2에 대입해서 풀면It is expressed as Solving equations 3 and 4 into equations 1 and 2,

Vgma(L) = 2 * VkVgma (L) = 2 * Vk

를 구할 수 있고, 식 3과 식 5를 식 1에 대입하여 풀면Is solved, and by substituting equation 3 and equation 5 into equation 1,

DVmax = VDD - VkDVmax = VDD-Vk

로 나타낼 수 있다.It can be represented as.

이러한 구동 방법에서는 공통 전극 전압 Vcom은 VDD와 GND 레벨을 갖는 구형파로, 계조 전압은 VDD에서 2*Vk의 레벨 범위로 액정 커패시터에 인가된다. 계조 전압과 공통 전극 전압은 서로 반대 방향으로 스윙(swing)하면서 액정 커패시터에 인가되기 때문에 전압의 극성이 반전될 때, 데이터 라인과 공통 전극 사이의 결합 용량이나 공통 전극의 자체 저항 등에 의해 공통 전극 전압이 왜곡될 수 있다. 이러한 전압 왜곡은 액정 화면의 밝기를 변화시키는 크로스토크(crosstalk)를 증가시켜 액정 표시 장치의 표시 품질을 저하시킨다. In this driving method, the common electrode voltage Vcom is a square wave having VDD and GND levels, and the gray scale voltage is applied to the liquid crystal capacitor in the level range of 2 * Vk to VDD. Since the gray scale voltage and the common electrode voltage are applied to the liquid crystal capacitor while swinging in opposite directions, when the polarity of the voltage is inverted, the common electrode voltage is caused by the coupling capacitance between the data line and the common electrode or the self resistance of the common electrode. This can be distorted. Such voltage distortion increases crosstalk that changes the brightness of the liquid crystal display, thereby degrading display quality of the liquid crystal display.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 과제는 액정 표시 장치에서 대비비(contrast)는 그대로 유지하면서 크로스토크를 감소시켜 표시 품질을 향상시키는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve this problem, and an object of the present invention is to improve display quality by reducing crosstalk while maintaining a contrast ratio in a liquid crystal display.

이러한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는 외부로부터 입력 전원 전압입력 받아 이를 분압하여 다수의 전압 레벨을 갖는 계조 전압을 만들고, 입력 전원 전압 보다 낮은 전압 레벨을 갖는 공통 전극 전압을 만들어 액정 표시 장치를 구동한다. 계조 전압과 공통 전극 전압은 수평 라인 주기로 극성이 반전되어 화소 전극 및 공통 전극으로 형성되는 액정 커패시터에 인가된다.In order to achieve the above object, the present invention receives an input power supply voltage from an external source and divides the input power supply voltage to generate a gray voltage having a plurality of voltage levels, and generates a common electrode voltage having a voltage level lower than the input power supply voltage to drive the liquid crystal display. do. The gray voltage and the common electrode voltage are applied to a liquid crystal capacitor formed of a pixel electrode and a common electrode by inverting polarity in a horizontal line period.

이러한 경우에 공통 전극 전압의 상위 레벨은 입력 전원 전압에서 킥백 전압의 2 배수 값을 뺀 크기를 가지고, 하위 레벨은 접지 레벨과 같다. 계조 전압의 최대 레벨은 입력 전원 전압의 레벨과 같고, 하위 레벨은 접지 레벨과 같다. 따라서 액정 커패시터에 걸리는 최대 전압차는 공통 전극 전압의 상위 레벨을 입력 전원 전압과 동일하게 한 종래의 경우와 같이, 입력 전원 전압에서 킥백 전압을 뺀 값으로 된다.In this case, the upper level of the common electrode voltage is equal to the input supply voltage minus a multiple of the kickback voltage, and the lower level is equal to the ground level. The maximum level of the gradation voltage is equal to the level of the input power supply voltage, and the lower level is equal to the ground level. Therefore, the maximum voltage difference applied to the liquid crystal capacitor becomes a value obtained by subtracting the kickback voltage from the input power supply voltage as in the conventional case in which the upper level of the common electrode voltage is equal to the input power supply voltage.

이와 같이 공통 전압의 진폭을 줄임으로써 대비비를 감소시키지 않으면서 공통 전극 전압의 극성 반전 구동에 따른 크로스토크를 줄일 수 있다. As such, by reducing the amplitude of the common voltage, crosstalk due to the polarity inversion driving of the common electrode voltage can be reduced without reducing the contrast ratio.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 한 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the following examples are only preferred embodiments of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

먼저 외부로부터 입력 전원 전압 VDD를 받아서, 입력 전원 전압 VDD를 분압하여 공통 전극 전압 Vcom과 다수의 전압 레벨을 갖는 계조 전압 Vgma를 만든다. 이 때, 공통 전극 전압 Vcom은 다음의 식 7 및 식 8과 같이 상위 레벨 Vcom(H) 및 하위 레벨 Vcom(L)을 가진다.First, the input power supply voltage VDD is received from the outside, and the input power supply voltage VDD is divided to form a gray scale voltage Vgma having the common electrode voltage Vcom and a plurality of voltage levels. At this time, the common electrode voltage Vcom has an upper level Vcom (H) and a lower level Vcom (L) as shown in Equations 7 and 8 below.

Vcom(H) = VDD - 2*VkVcom (H) = VDD-2 * Vk

Vcom(L) = GNDVcom (L) = GND

또한 다음의 식 9와 같이 최대 계조 전압 Vgma(H)는 입력 전원 전압 VDD와 동일한 레벨로 하고, 식 7 및 식 8을 식 1 및 식 2에 대입하여 풀면 식 10과 같이 최소 계조 전압 Vgma(L)의 레벨을 구할 수 있다.In addition, as shown in Equation 9 below, the maximum gradation voltage Vgma (H) is set to the same level as the input power supply voltage VDD, and when Equations 7 and 8 are substituted into Equations 1 and 2 to solve, the minimum gradation voltage Vgma (L) is expressed as in Equation 10. ) Can be obtained.

Vgma(H) = VDDVgma (H) = VDD

Vgma(L) = Vcom(H) - Vgma(H) + 2VkVgma (L) = Vcom (H)-Vgma (H) + 2Vk

= Vcom(H) - VDD + 2*Vk= Vcom (H)-VDD + 2 * Vk

= (VDD - 2*Vk) - VDD + 2*Vk= (VDD-2 * Vk)-VDD + 2 * Vk

= GND= GND

도 2에 상기한 수식에 따른 본 발명의 공통 전극 전압 Vcom의 파형과 계조 전압 Vgma의 레벨 범위를 나타내었다. 도 2에서 공통 전극 전압 Vcom은 입력 전원 전압 VDD보다 낮은 전압 레벨을 가지고 있고, 계조 전압 Vgma는 입력 전원 전압 VDD와 동일한 전압 레벨 범위를 가짐을 알 수 있다.2 shows the waveform of the common electrode voltage Vcom and the level range of the gray scale voltage Vgma according to the above-described formula. In FIG. 2, the common electrode voltage Vcom has a lower voltage level than the input power supply voltage VDD, and the gray voltage Vgma has the same voltage level range as the input power supply voltage VDD.

화소 전극과 공통 전극이 형성하는 액정 커패시터에 걸리는 최대 전압차 DVmax는 식 1 및 식 2에 각각 식 8 및 식 9와 식 7 및 식 10을 대입하여 풀면 식 11 및 식 12와 같이 구할 수 있다.The maximum voltage difference DVmax applied to the liquid crystal capacitor formed by the pixel electrode and the common electrode can be obtained by substituting Equations 8, 9, 7 and 10 into Equations 1 and 2, respectively, as shown in Equations 11 and 12.

DVmax = Vcom(H) - (Vgma(L) - Vk)DVmax = Vcom (H)-(Vgma (L)-Vk)

= (VDD - 2*Vk) + Vk= (VDD-2 * Vk) + Vk

= VDD - Vk= VDD-Vk

DVmax = (Vgma(H) - Vk) - Vcom(L)DVmax = (Vgma (H)-Vk)-Vcom (L)

= VDD - Vk= VDD-Vk

식 11 및 식 12와 식 6으로부터 액정 커패시터에 걸리는 최대 전압차는 종래의 경우와 본 발명의 경우가 동일함을 알 수 있다. 이것은 본 발명에 따른 구동 방법에서의 대비비가 종래의 방식과 동일한 값을 가짐을 의미한다. 따라서, 본 발명에 따른 구동 방법에서는 대비비에 영향을 주지 않고 공통 전극 전압 Vcom의 레벨 범위만을 줄일 수 있다.It can be seen from Equations 11, 12, and 6 that the maximum voltage difference across the liquid crystal capacitor is the same as in the conventional case and the present invention. This means that the contrast ratio in the driving method according to the present invention has the same value as the conventional method. Therefore, the driving method according to the present invention can reduce only the level range of the common electrode voltage Vcom without affecting the contrast ratio.

다음으로 외부로부터 화상 신호를 입력받고 이에 따른 전압 레벨을 선택하여 계조 전압 Vgma과 공통 전극 전압 Vcom을 화소 전극과 공통 전극에 각각 인가한다. 이 때, 계조 전압 Vgma과 공통 전극 전압 Vcom은 수평 라인 주기로 반전시켜 인가된다. 도 3에 액정 커패시터에 인가된 공통 전극 전압을 종래의 방식과 비교하여 도시하였다.Next, an image signal is input from the outside, and a voltage level corresponding thereto is selected to apply the gray voltage Vgma and the common electrode voltage Vcom to the pixel electrode and the common electrode, respectively. At this time, the gray voltage Vgma and the common electrode voltage Vcom are inverted and applied at a horizontal line period. 3 shows the common electrode voltage applied to the liquid crystal capacitor in comparison with the conventional method.

이와 같이 화소 전극과 공통 전극에 화상 신호에 따른 계조 전압과 공통 전압을 인가함으로써 액정 패널 상에 화상이 표시된다.In this way, an image is displayed on the liquid crystal panel by applying the gray voltage and the common voltage according to the image signal to the pixel electrode and the common electrode.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법에서는 대비비를 그대로 유지하면서 공통 전극 전압의 진폭을 감소시켜 액정 표시 장치의 크로스토크를 감소시켰다. 따라서 액정 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.As described above, in the method of driving the liquid crystal display according to the present invention, the amplitude of the common electrode voltage is reduced while maintaining the contrast ratio, thereby reducing the crosstalk of the liquid crystal display. Therefore, the display quality of the liquid crystal display device can be improved.

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.Although this invention has been described with reference to the most practical and preferred embodiments, the invention is not limited to the embodiments disclosed above, but also includes various modifications and equivalents which fall within the scope of the following claims.

도 1은 종래의 공통 전극 전압의 파형과 계조 전압의 레벨 범위를 나타내는 파형도이고,1 is a waveform diagram showing a waveform of a conventional common electrode voltage and a level range of a gray scale voltage,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공통 전극 전압의 파형과 계조 전압의 레벨 범위를 나타내는 파형도이고,2 is a waveform diagram illustrating a waveform of a common electrode voltage and a level range of a gray voltage according to an embodiment of the present invention;

도 3은 액정 커패시터에 인가된 공통 전극 전압의 파형을 도시한 파형도이다.3 is a waveform diagram illustrating waveforms of a common electrode voltage applied to a liquid crystal capacitor.

Claims (4)

외부로부터 입력 전원 전압과 액정에 표시할 화상 신호를 받는 단계,Receiving an input power supply voltage and an image signal to be displayed on the liquid crystal from an external source, 상기 입력 전원 전압을 분압하여 상기 입력 전원 전압 이하의 복수의 전압 레벨을 갖는 계조 전압을 만드는 단계,Dividing the input power voltage to generate a gray voltage having a plurality of voltage levels equal to or less than the input power voltage; 상기 입력 전원 전압 보다 낮은 전압 레벨을 상위 레벨로 갖고 접지 레벨을 하위 레벨로 갖는 공통 전극 전압을 만드는 단계,Creating a common electrode voltage having a voltage level lower than the input power supply voltage as an upper level and having a ground level as a lower level, 상기 화상 신호에 따른 전압 레벨을 갖는 상기 계조 전압과 상기 공통 전극 전압을 수평 라인 주기로 반전시켜 화소 전극 및 공통 전극에 각각 인가하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.And inverting the gray voltage having the voltage level corresponding to the image signal and the common electrode voltage at horizontal line periods and applying the same to the pixel electrode and the common electrode, respectively. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공통 전극 전압은 상기 입력 전원 전압보다 킥백 전압의 두배만큼 작은 레벨을 갖는The common electrode voltage has a level that is less than twice the kickback voltage than the input power supply voltage. 액정 표시 장치의 구동 방법.Driving method of liquid crystal display device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 계조 전압의 최대 레벨은 입력 전원 전압의 레벨과 같은The maximum level of the gray voltage is equal to the level of the input power supply voltage. 액정 표시 장치의 구동 방법.Driving method of liquid crystal display device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 계조 전압의 최소 레벨은 접지 전압의 레벨과 같은The minimum level of the gray voltage is equal to the level of the ground voltage. 액정 표시 장치의 구동 방법.Driving method of liquid crystal display device.
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