KR100670045B1 - 교류형 공통 전극 전압을 이용한 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교류형 공통 전극 전압을 이용한 액정 표시 장치이다.

본 발명에 따르면, 데이터 전압을 출력하는 데이터 드라이브와, 게이트 전압을 출력하는 게이트 드라이브와, 데이터 드라이브와 게이트 드라이브를 구동하기 위한 디지털 신호를 출력하는 타이밍 제어부와, 데이터 드라이브에 계조 전압을 출력하는 계조 전압 발생부와, 다수의 화소 전극을 포함하여, 상기 데이터 전압과 게이트 전압을 제공받아 구동되는 LCD 패널을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서,

전압 발생부는 LCD 패널상에 매트릭스 타입으로 배치된 화소 전극의 게이트 단자를 온시키는 Von 전압을 게이트 드라이브에 출력하고, 게이트 단자를 오프시키는 Voff 전압을 데이터 드라이브에 출력하며, TFT 내의 데이터 전압차의 기준이 되는 교류형 공통 전극 전압을 데이터 드라이브에 출력한다.

그 결과, 액정 표시 장치에 인가되는 공통 전극 전압을 교류형 전압으로 변환하고, 다시 주파수를 인위적으로 증가시켜 플리커를 빠른 속도로 하여 시각적으로 인식하지 못하도록 할 수 있다.

LCD, 플리커, 교류, 공통 전극 전압, Vcom

Description

교류형 공통 전극 전압을 이용한 액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING AN ALTERNATIVE COMMON VOLTAGE}

도 1은 일반적인 TFT-LCD의 화소 등가 회로도이다.

도 2a 내지 도 2b는 상기한 도 1의 화소 전극 전압 파형의 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교류형 공통 전극 전압을 이용한 액정 표시 장치의 구성도이다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따라 전압 발생부에서 출력되는 교류형 공통 전압의 파형을 설명하기 위한 파형도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 타이밍 제어부 200 : 계조 전압 발생부

300 : 전압 발생부 400 : 게이트 드라이브

500 : 데이터 드라이브 600 : LCD 패널

Cgd, Cds : 기생 캐패시터

본 발명은 교류형 공통 전극 전압을 이용한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화소 전극에 불규칙적으로 연동하는 공통 전압을 출력하여 플리커 현상을 줄일 수 있는 교류형 공통 전극 전압을 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

근래 퍼스널 컴퓨터나 텔레비젼 등의 경량, 박형화에 따라 디스플레이 장치도 경량화, 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 따라 음극선관(Cathod Ray Tube) 대신 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)와 같은 플랫 패널형 디스플레이가 개발되고 있다.

LCD는 구 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계를 인가하고 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함을HTj 원하는 화상 신호를 얻는 표시 장치이다. 이러한 LCD는 휴대가 간편한 플랫 패널형 디스플레이 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(Thin Film transistor)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.

일반적으로 LCD는 주사 신호를 전달하는 다수의 게이트 라인과 이 게이트 라인에 교차하여 형성되며 화상 데이터를 전달하는 데이터 라인을 포함하며, 이들 게이트 라인과 스위칭 소자를 통해 연결되는 매트릭스 형태의 다수의 화소를 포함한다.

이러한 LCD에서 각 화소에 화상 데이터를 인가하는 방법은 다음과 같다.

먼저 게이트 라인들에 순차적으로 주사 신호인 게이트 온 신호를 인가하여 이 게이트 라인에 연결된 스위칭 소자를 순차적으로 턴온시키고, 이와 동시에 상기 게이트 라인에 대응하는 화소 행에 인가할 화상 신호(보다 구체적으로는 계조 전압)를 각 데이터 라인에 공급한다. 그러면, 상기 데이터 라인에 공급된 화상 신호는 턴온된 스위칭 소자를 통해 각 화소에 인가된다. 이때, 한 프레임 주기 동안 모든 게이트 라인들에 순차적으로 게이트 온 신호를 인가하여 모든 화소 행에 화상 신호를 인가함으로써, 결국 하나의 프레임의 화상을 표시한다.

도 1은 일반적인 TFT-LCD의 화소 등가 회로도이고, 도 2a 내지 도 2b는 상기한 도 1의 화소 전극 전압 파형의 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 게이트와 드레인 사이의 기생 캐패시터(Cgd)와 드레인과 소스 사이의 기생 캐패시터(Cds), 데이터 라인과 화소 전극 사이의 오버랩 캐패시터(Cov) 등이 점선으로 나타나 있다. 이때 액정 캐패시터(Ct)와 스토리지 캐패시터(Cs)는 TFT가 구동해야 하는 부하로서 작용한다.

액정에 실제로 인가되는 전압의 실효치는 화소 전극 전압과 공통 전압 사이의 면적으로 정해지며, 또 액정의 실제 동작은 이 전압의 실효치에 의해 결정되므로 공통 전압(Vcom)을 중심으로 한 면적이 대칭이 되도록 공통 전압 레벨을 조정할 필요가 있다.

그러나 액정의 유전율은 인가 전압에 따라서 2 내지 3배 정도 변화하므로 ΔV의 크기도 화상 신호에 따라 변화한다. 이 때문에 공통 전극의 전위인 Vcom의 조정만으로는 액정에 인가되는 전압의 실효치가 정확하게 대칭이 되게 할 수 없고 광학적인 30㎐의 비대칭 성분이 생겨 우리의 눈에 화면이 떨리는 현상이 나타나게 된다. 이를 플리커(flicker)라고 한다.

일반적으로 공통 전극 전압(또는 대향 전압, 이하 Vcom이라 칭함.)은 직류 전압 인가 방식과 구형파 전압 인가 방식이 있는데, 이 두 방식 모두 Vcom이 고정되어 있어 신뢰성 테스트 후 패널 특성 변화로 플리커가 발생하는 문제점이 있다.

또 상/하 패널의 소트 방식에 따른 상판 전압 구배에 따라 국부적으로 플리커가 발생하는 문제점이 있다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액정 표시 장치에 인가되는 공통 전압의 레벨을 변화시킴으로써 액정 표시 장치의 설계 및 양산시 특성 변화나 마진 부족으로 인한 플리커를 줄이는데 있다.

상기한 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 교류형 공통 전극 전압을 이용한 액정 표시 장치는, 다수의 데이터 드라이브 IC로 이루어져 데이터 전압을 출력하는 데이터 드라이브와, 다수의 게이트 드라이브 IC로 이루어져 게이트 전압을 출력하는 게이트 드라이브와, 상기 각각의 데이터 및 게이트 드라이브 IC를 구동하기 위한 디지털 신호를 출력하는 타이밍 제어부와, 상기 각각의 데이터 드라이브 IC에 계조 전압을 출력하는 계조 전압 발생부와, 다수의 화소 전극을 포함하여, 상기 데이터 전압과 게이트 전압을 제공받아 구동되는 LCD 패널을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서,

상기 화소 전극의 게이트 단자를 온시키는 Von 전압, 상기 게이트 단자를 오프시키는 Voff 전압, 그리고 TFT 내의 데이터 전압차의 기준이 되는 교류형 공통 전극 전압을 상기 게이트 드라이브에 출력하는 전압 발생부를 포함한다.

이러한 교류형 공통 전극 전압을 이용한 액정 표시 장치에 의하면, 액정 표시 장치에 인가되는 공통 전극 전압을 교류형 공통 전압으로 변환하고, 다시 주파수를 증가시켜 인위적으로 플리커를 빠른 속도로 하여 시각적으로 인식하지 못하도록 할 수 있다.

그러면, 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 실시예에 관해 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교류형 공통 전극 전압을 이용한 액정 표시 장치의 구성도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 교류형 공통 전극 전압을 이용한 액정 표시 장치는 타이밍 제어부(100), 계조 전압 발생부(200), 전압 발생부(300), 게이트 드라이브(400), 데이터 드라이브(500) 및 LCD 패널(600)을 포함한다.

타이밍 제어부(100)는 그래픽 제어부(도시하지 않음)로부터 제공되는 프레임 구별 신호인 수직 동기 신호(Vsync), 라인 구별 신호인 수평 동기 신호(Hsync), 데이터가 출력되는 구간 동안만 하이 레벨을 유지하는 데이터 인에이블 신호(DE), 메인 클럭(MCLK)을 제공받아 게이트 드라이브(400)와 데이터 드라이브(500) 내에 형성된 각각의 데이터 IC 및 게이트 드라이브 IC를 구동하기 위한 디지털 신호를 출력한다. 이때 데이터 드라이브(500)에 제공되는 디지털 신호는 R, G, B 신호, 수평 시작 신호, 로드 신호를 포함하고, 게이트 드라이브(400)에 제공되는 디지털 신호는 게이트 클럭, 수직 시작 신호를 포함한다.

계조 전압 발생부(200)는 각각의 데이터 드라이브 IC에 입력되는 계조 전압을 출력한다.

전압 발생부(300)는 화소 전극의 게이트 단자를 온시키는 Von 전압을 게이트 드라이브에 출력하고, 게이트 단자를 오프시키는 Voff 전압을 데이터 드라이브에 출력하며, TFT 내의 데이터 전압차의 기준이 되는 교류형 공통 전압을 데이터 드라이브(500)에 출력한다.

게이트 드라이브(400)는 다수의 게이트 드라이브 IC(G1, G2, G3, ...)로 이루어져, 타이밍 제어부(100)로부터 게이트 클럭과 수직 시작 신호를 제공받고, 전압 발생부(300)로부터 게이트 구동 온 전압(Von), 게이트 구동 오프(Voff), 공통 전압(Vcom)을 제공받아 게이트 전압을 LCD 패널(600)의 게이트 라인에 출력한다.

데이터 드라이브(500)는 다수의 데이터 드라이브 IC(S1, S2, S3, ...)로 이루어져, 타이밍 제어부(100)로부터 R, G, B 신호와 수평 시작 신호, 로드 신호를 ,제공받고, 계조 전압 발생부(200)로부터 계조 전압을 제공받아 데이터 전압을 LCD 패널(600)의 데이터 라인에 출력한다.
LCD 패널(600)은 다수의 화소 전극을 포함하여, 데이터 드라이브(500)로부터 제공되는 복수의 데이터 전압과 게이트 드라이브(400)로부터 제공되는 복수의 게이트 전압을 제공받아 구동되어 해당 R, G, B 데이터에 대한 영상을 디스플레이 한다.

삭제

그러면 본 발명의 전압 발생부(300)에서 출력되는 공통 전극 전압의 파형의 실시예를 설명한다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따라 전압 발생부에서 출력되는 교류형 공통 전압의 파형을 설명하기 위한 파형도이다.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 화소 전극 전압(Vds)의 1/2주기를 1주기로 하여 입력되는 공통 전극 전압의 파형을 설명하기 위한 도면이다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 공통 전극 전압은 직류 전압이 아닌 정현파가 인가되어, 화소 전극 전압과 공통 전극 전압 사이의 면적을 보다 정확하게 대칭시킬 수 있다.

도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 화소 전극 전압(Vds)의 1/2주기를 2주기로 하여 입력되는 공통 전극 전압의 파형을 설명하기 위한 도면이다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 공통 전극 전압은 직류 전압이 아닌 구형파가 인가되어, 화소 전극 전압과 공통 전극 전압 사이의 면적을 보다 정확하게 대칭시킬 수 있다.

도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 화소 전극 전압(Vds)의 1/2주기를 n주기로 하여 입력되는 공통 전극 전압의 파형을 설명하기 위한 도면이다.

도 4c에 도시한 바와 같이, 공통 전극 전압은 직류 전압이 아닌 랜덤파가 인가되어, 화소 전극 전압과 공통 전극 전압 사이의 면적을 보다 정확하게 대칭시킬 수 있다.

상기한 도 4a 내지 도 4c에 도시한 각각의 정현파, 구형파, 랜덤파의 주파수 는 하기 하는 수학식을 만족하여야 한다.

여기서,

은 공통 전극 전압(Vcom)의 반전 주파수이고,

은 화소 전극 전압(Vds)의 반전 주파수이다.

이상에서는 정현파, 구형파, 랜덤파를 그 예로 설명하였으나, 톱니파, 램프파 등을 공통 전극 전압의 파형으로 이용할 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 액정 표시 장치의 LCD 패널에 인가되는 공통 전극 전압을 교류 전압으로 변환하고, 교류 전압으로 변환된 공통 전극 전압의 주파수를 인위적으로 증가시키므로써 플리커를 빠른 속도로 하여 시각적으로 인식하지 못하도록 할 수 있다.

Claims (3)

1. 다수의 데이터 드라이브 IC로 이루어져 데이터 전압을 출력하는 데이터 드라이브와, 다수의 게이트 드라이브 IC로 이루어져 게이트 전압을 출력하는 게이트 드라이브와, 상기 각각의 데이터 및 게이트 드라이브 IC를 구동하기 위한 디지털 신호를 출력하는 타이밍 제어부와, 상기 각각의 데이터 드라이브 IC에 계조 전압을 출력하는 계조 전압 발생부와, 다수의 화소 전극을 포함하여, 상기 데이터 전압과 게이트 전압을 제공받아 구동되는 LCD 패널을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서,

   상기 화소 전극의 게이트 단자를 온시키는 Von 전압, 상기 게이트 단자를 오프시키는 Voff 전압, 그리고 TFT 내의 데이터 전압차의 기준이 되는 교류형 공통 전극 전압을 상기 게이트 드라이브에 출력하는 전압 발생부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류형 공통 전극 전압을 이용한 액정 표시 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 교류형 공통 전극 전압은,

   구형파, 정현파, 톱니파, 램프 파형을 포함하는 교류 파형중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 교류형 공통 전극 전압을 이용한 액정 표시 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 교류형 공통 전극 전압의 주파수는,

   

   (여기서,

   

   은 공통 전극 전압의 반전 주파수이고,

   

   은 화소 전극의 반전 주파수)를 만족하는 것을 특징으로 하는 교류형 공통 전극 전압을 이용한 액정 표시 장치.

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