KR100878235B1 - 액정 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 개시한다.

본 발명은, 다수의 게이트 라인, 상기 다수의 게이트 라인에 절연되어 교차하는 다수의 데이터 라인, 상기 다수의 데이터 라인과 상기 게이트 라인이 교차하는 영역에 형성되며 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 행렬 형태로 배열된 다수의 화소를 포함한다. 이를 구동시키기 위하여, 게이트 라인에 게이트 전압을 공급하는 단계; 둘 이상의 화소행으로 이루어지는 화소군 단위로 극성이 반전되도록 데이터 라인으로 계조 전압을 공급하는 단계; 상기 화소군에서 이전 화소행과 동일하지 않은 극성의 계조 전압이 인가되는 화소행에 대하여 충전율 저하 보상을 수행하는 단계를 포함한다. 특히, 상기 계조 전압을 인가하는 전압 소스로부터 상기 화소군이 위치되는 위치에 의하여 계조 전압 지연이 발생하는 정도에 따라, 상기 충전율 저하 보상을 선택적으로 수행한다.

이러한 본 발명에 따르면, 액정 패널 전반에 걸쳐서 데이터 전압 지연을 고려하여 동일한 극성의 화소행간에 발생되는 충전율 차이 보상이 선택적으로 수행됨에 따라, 액정 패널 전반에 걸쳐서 균일한 휘도 특성을 얻을 수 있다.

액정, 반전, 라인, 가로줄, 충전율, 펄스 폭

Description

액정 표시 장치 및 그 구동 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND DRIVING METHOD THE SAME}

도 1은 2개의 게이트 라인 단위로 극성이 가변되는 경우의 화소 전압 충전 상태를 나타낸 도이다.

도 2 및 도 3은 액정 패널의 데이터 전압 지연 특성에 상관없이 충전율 저하 보상 동작을 수행한 경우의 게이트 라인간의 전압차를 나타낸 그래프이다.

도 4는 액정 패널의 데이터 전압 지연 특성에 따라 충전율 저하 보상 동작을 수행한 경우의 게이트 라인간의 전압차를 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서의 각 신호의 파형도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 액정 패널 2 : 게이트 구동부 3: 데이터 구동부

4 : 구동 전압 발생부 5: 타이밍 제어부 6: 계조 전압 발생부

STV : 수직 동기 시작 신호 CPV : 게이트 선택 신호

OE : 출력 인에이블 신호 G1, G2, ..., Gn : 게이트 온/오프 신호

본 발명은 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD) 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 특히, 반전 구동 되는 액정 표시 장치와 이를 구동시키는 방법에 관한 것이다.

대표적인 평판 표시 장치로서 요즈음 널리 사용되는 액정 표시 장치는 일반적으로 서로 마주 보는 두 개의 기판과 그 사이의 액정층을 포함한다. 기판의 안쪽 면에 구비된 두 종류의 전극에 전압을 인가하면 두 전극의 전위차로 인하여 액정층에 전기장이 생성되고, 이 전기장의 세기에 따라 액정 분자들의 배열이 바뀐다. 액정 분자의 배열 변화는 액정층을 통과하는 빛의 편광을 변화시키고, 이는 기판의 바깥면에 구비된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다. 그러므로 두 전극의 전위차를 조절하여 전기장의 세기를 바꿈으로써 액정 표시 장치를 통과하는 빛의 투과율을 조절할 수 있다.

액정 표시 장치를 기능적으로 보면 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소와 이 화소에 신호를 전달하는 복수의 신호선(보기: 주사 신호를 전달하는 게이트 라인과 화상 신호를 전달하는 데이터 라인)을 포함하는데, 각 화소는 화소 전극과 공통 전극 및 둘 사이의 액정층으로 이루어진 액정 축전기와 화소 전극에 연결된 스위칭 소자[보기: 박막 트랜지스터(TFT)]를 포함한다. 스위칭 소자는 또한 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 게이트 신호가 게이트 온 전압일 때 도통되어 데이터 라인으로부터의 화상 신호를 액정 축전기에 전달하고, 게이트 신호가 게이트 오프 전압일 때에는 불통되어 화상 신호를 전달하지 않는다.

그런데 액정층에 한쪽 방향의 전기장을 계속해서 인가하면, 액정층의 전기적, 물리적인 특성이 나빠지므로, 전기장의 방향을 끊임없이 바꾸어 줄 필요가 있다. 전기장의 방향을 바꾸기 위해서는 한 전극(즉, 공통 전극)의 전압에 대한 다른 전극(즉, 화소 전극)의 전압의 극성을 반전시켜야 한다.

이러한 반전 구동 방식에는 프레임 단위로 극성을 반전시키는 프레임 반전, 라인 단위로 극성을 반전시키는 라인 반전, 화소 단위로 극성을 반전시키는 도트 반전 등이 있으며, 이 중 라인 반전이나 도트 반전이 주로 사용된다.

그런데, 도트 반전시에는 중간 계조 화면을 디스플레이할 때 화면 떨림 현상이 심하게 나타나는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 도트 반전 구동 방식은 큰 진폭을 가지는 전압으로 데이터 라인을 구동해야 하기 때문에 전력 소모가 큰 문제점이 있다.

이러한 문제점에 따라 라인 반전 구동법(LIM; Line Inversion Method)이 개발되어 사용되고 있으나, 라인 반전 구동시에도 가로줄 형태의 무늬가 발생하는 문제가 있다. 특히, 동일한 그레이 계조 레벨의 화상을 표시하는 경우에 가로줄 형태의 무늬가 발생하게 된다.

예를 들어, 2 라인 단위로 극성이 반전되는 경우에, 상하 화소 전극간에 충전량 변화가 발생되어 화면 전체에 걸쳐서 희미한 가로줄 형태의 휘도차가 발생한다.

보다 구체적으로 말하자면, 데이터 라인으로 공급되는 화상 신호(예를 들어, 데이터 전압)의 지연 때문에, 이전 게이트 라인에 비교하여 다른 극성의 화상 신호가 인가되는 게이트 라인 라인(첫번째 게이트 라인)의 화상 신호 충전량이, 이전 게이트 라인과 동일 극성의 화상 신호가 인가되는 게이트 라인(두번째 게이트 라인)의 화상 신호 충전량보다 떨어지게 된다.

따라서, 노멀리 블랙 모드인 경우에는 동일한 극성의 화상 신호가 인가되는 두 개의 게이트 라인에서 두 번째 게이트 라인에 비하여 첫 번째 게이트 라인의 휘도가 낮아지게 되어(노멀리 화이트 모드인 경우에는 휘도가 높아지게 됨), 가로줄 무늬가 발생하게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액정 표시 장치에서 라인별로 발생되는 휘도 차이를 방지하여 전 화면에 걸쳐 균일한 휘도 특성을 얻고자 하는데 있다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 액정 표시 장치는, 다수의 게이트 라인, 상기 다수의 게이트 라인에 절연되어 교차하는 다수의 데이터 라인, 상기 다수의 데이터 라인과 상기 게이트 라인이 교차하는 영역에 형성되며 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 행렬 형태로 배열된 다수의 화소를 포함하고, 둘 이상의 화소행으로 이루어지는 화소군 단위로 화소의 극성이 반전되는 액정 패널; 상기 화소군에서 적어도 하나의 화소행으로는 제1 시간 동안 게이트 전압을 공급하고, 나머지 화소행으로는 제2 시 간 동안 게이트 전압을 공급하는 게이트 구동부; 상기 화소군의 각 화소행으로 표시하고자 하는 계조에 해당하는 계조 전압을 공급하는 데이터 구동부를 포함하며, 상기 제1 시간은 제2 시간보다 길다.

특히, 액정 패널에서의 화소군의 위치에 따라 상기 제1 시간 및 제2 시간이 가변된다.

구체적으로, 상기 데이터 구동부에서부터 제1 화소군 내지 제n 화소군이 순차적으로 배열되며, 상기 데이터 구동부에서 제1 화소군에서 상기 제n 화소군으로 갈수록, 상기 제1 시간이 가변된다. 이 때, 상기 제1 화소군의 각 화소행으로 게이트 전압을 공급하는 제1 시간 및 제2 시간은 동일하고, 상기 제1 화소군에서 상기 제n 화소군으로 갈수록 상기 제1 시간은 증가되고, 상기 제2 시간은 감소되는 것이 바람직하다.

이러한 특징을 가지는 액정 표시 장치는, 외부의 그래픽 제어기로부터 인가되는 타이밍 신호에 따라 상기 게이트 구동부가 각 화소행으로 게이트 전압을 출력하도록 하는 게이트 온 인에이블 신호를 출력하는 타이밍 제어부를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 게이트 온 인 에이블 신호가 출력되는 시간에 반비례하여 상기 게이트 구동부가 게이트 전압을 공급하는 제1 시간 또는 제2 시간이 가변된다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은, 다수의 게이트 라인, 상기 다수의 게이트 라인에 절연되어 교차하는 다수의 데이터 라인, 상기 다수의 데이터 라인과 상기 게이트 라인이 교차하는 영역에 형성되며 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 행렬 형태 로 배열된 다수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서, a ) 상기 게이트 라인에 게이트 전압을 공급하는 단계; b) 둘 이상의 화소행으로 이루어지는 화소군 단위로 극성이 반전되도록 상기 데이터 라인으로 계조 전압을 공급하는 단계; 및 c) 상기 화소군에서 이전 화소행과 동일하지 않은 극성의 계조 전압이 인가되는 화소행에 대하여 충전율 저하 보상을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 계조 전압을 인가하는 전압 소스로부터 상기 화소군이 위치되는 위치에 의하여 계조 전압 지연이 발생하는 정도에 따라, 상기 충전율 저하 보상을 선택적으로 수행한다.

특히, 상기 c) 단계는 상기 전압 소스로부터 상기 화소군의 위치가 멀어질수록 상기 충전율 저하를 보상하는 정도를 증가시킨다.

구체적으로, 상기 c) 단계는 상기 화소군에서 이전 화소행과 동일하지 않은 극성의 계조 전압이 인가되는 화소행으로는 제1 시간 동안 계조 전압이 공급되도록 하고, 이전 화소행과 동일한 극성의 계조 전압이 인가되는 화소행으로는 제2 시간 동안 계조 전압이 공급되도록 하며, 상기 제1 시간은 제2 시간보다 길다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법에 대하여 설명한다.

도 1에 2개의 게이트 라인 단위로 극성이 가변되는 경우의 화소 전압 충전 상태가 도시되어 있다.

일반적으로 액정 패널로 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부가 액정 패널의 일측에 위치하기 때문에, 데이터 구동부에서 출력되는 데이터 전압은 데이터 라인의 저항 특성에 의하여 데이터 구동부에서 멀어질수록 지연된다.

따라서, 첨부한 도 1에 도시되어 있듯이, 2개의 게이트 라인 단위로 공급되는 데이터 전압의 극성이 가변되는 경우, 이전 게이트 라인으로 인가된 극성과는 다른 극성을 가지는 데이터 전압이 인가되는 홀수번째 게이트 라인(2n-1, 2n+1)에 데이터 전압의 지연이 발생되어, 홀수번째 게이트 라인의 데이터 전압의 충전율이 짝수번째 게이트 라인(2n, 2n+2)의 데이터 전압의 충전율보다 상대적으로 떨어지게 된다.

이를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에서는 동일한 극성의 전압이 인가되는 적어도 2개 이상의 게이트 라인에서, 데이터 충전율이 떨어지는 게이트 라인과 데이터 충전율이 떨어지지 않는 게이트 라인에 대하여, 게이트 온 신호가 출력되는 시간을 달리하여 데이터 전압의 지연에 의한 충전율 차이를 보상한다.

즉, 이전 게이트 라인의 극성과 비교하여 극성이 반전되는 게이트 라인(예를 들어, 도 1에서의 홀수 게이트 라인)으로 게이트 온 신호가 출력되는 시간을, 이전 게이트 라인의 극성과 비교하여 극성이 반전되지 않는 게이트 라인(예를 들어, 도 1에서의 짝수 게이트 라인)으로 게이트 온 신호가 출력되는 시간보다 길게 하여, 게이트 라인간의 데이터 전압 충전율 차이를 보상한다. 또는, 극성이 반전되는 게 이트 라인(예를 들어, 도 1에서의 홀수 게이트 라인)으로 게이트 온 신호가 출력되는 시간을 기준 시간 보다 길게 하고, 극성이 반전되지 않는 게이트 라인(예를 들어, 도 1에서의 짝수 게이트 라인)으로 게이트 온 신호가 출력되는 시간을 기준 시간보다 짧게 하여 게이트 라인간의 데이터 전압 충전율 차이를 보상할 수도 있다.

이 때, 본 발명의 실시예에서는 액정 패널 특성에 따른 충전율 보상이 이루어지도록, 데이터 전압 지연이 없는 위치에서는 동일한 극성이 인가되는 적어도 2개 이상의 게이트 라인에 대하여 위에 기술된 바와 같은 충전율 저하 보상 동작을 수행하지 않고, 데이터 전압 지연이 발생하는 위치에서는 동일한 극성이 인가되는 적어도 2개 이상의 게이트 라인에 대하여 위에 기술된 바와 같은 충전율 저하 보상 동작을 수행한다.

보다 상세하게 말하자면, 위의 충전율 저하 보상 동작을 액정 패널의 데이터 전압 지연 특성에 상관없이 액정 패널 전반에 걸쳐서 균일하게 수행할 경우에는, 데이터 전압의 지연이 심한 패널의 일부에서는 충전율 저하 보상이 이루어져 가로줄 무늬가 발생하는 문제점이 개선된다. 그러나, 데이터 전압이 지연이 발생하지 않는 패널의 일부에서는 게이트 라인간의 게이트 전압이 인가되는 시간 차이로 인하여, 오히려 충전율 저하가 발생한 게이트 라인(예를 들어 홀수 게이트 라인)의 데이터 전압 충전율이 더 높아지는 현상이 발생하게 된다. 이러한 현상을 실험을 통하여 확인하였다.

본 발명의 실험에서는 데이터 전압을 액정 패널로 공급하는 데이터 구동부가 액정 패널의 상측에 위치한 액정 표시 장치에서, 다음 표 1과 같이 게이트 온 인에 이블 신호(gate on enable signal :OE)의 폭을 조절하였다.

OE 가변폭	라인간 충전율 차이(60㎐)
	패널 좌상측	패널 우상측	패널 우하측	패널 좌하측
o ㎲	-0.004	-0.003	-0.087	-0.064
0.5 ㎲	0.001	0.023	-0.057	-0.027
1 ㎲	0.026	0.049	-0.030	0.008
1.5 ㎲	0.042	0.078	-0.030	0.046
2 ㎲	0.060	0.109	0.024	0.084

위의 표 1과 같이, 액정 패널에 전체에 결쳐서 게이트 온 인에이블 신호(OE)의 폭을 가변시켜 충전율 저하 보상을 수행한 결과, 도 2에 도시된 바와 같은 그래프를 얻을 수 있었다.

삭제

도 2는 본 발명의 실시예에서, 액정 패널의 데이터 전압 지연 특성에 상관없이 액정 패널 전체에 대하여 충전율 저하 보상 동작을 수행한 경우, 동일 극성의 전압이 인가되는 게이트 라인간의 전압차를 나타낸 그래프이다.

위의 표 1과 도 2를 참조하면, 60㎐로 구동하는 경우, 동일 극성의 데이터 전압이 인가되는 2개의 게이트 라인에서, 충전율 저하가 발생한 게이트 라인(이하에서는 설명의 편의를 위하여 "홀수 게이트 라인"이라고 명명하지만, 본 발명의 실시예에 따른 충전율 저하가 발생한 게이트 라인이 반드시 홀수 게이트 라인에 한정되는 것은 아니다) 과, 충전율 저하가 발생하지 않는 게이트 라인(이하에서는 설명의 편의를 위하여 "짝수 게이트 라인"이라고 명명하지만, 본 발명의 실시예에 따른 충전율 저하가 발생하지 않는 게이트 라인이 반드시 짝수 게이트 라인에 한정되는 것은 아니다)에 동일한 폭(기준폭)을 가지는 게이트 온 인에이블 신호(OE)를 제공하면, 패널 상측에서 하측으로 갈수록 두 게이트 라인간의 전압 차이가 크게 나타 나는 것을 알 수 있다.

또한, 두 게이트 라인간의 충전율 저하를 보상하기 위하여, 홀수 게이트 라인으로 인가되는 게이트 온 인에이블 신호(OE)의 폭을 기준폭보다 0.5㎲씩 감소시키고, 짝수 게이트 라인으로 인가되는 게이트 온 인에이블 신호(OE)의 폭을 기준폭보다 0.5㎲씩 증가시킬수록, 표 1에서 알 수 있듯이, 위의 경우에 비하여 패널 하측에서는 두 게이트 라인간에 발생되는 충전율 차이가 감소되지만, 패널 상측(특히, 패널 우상측)에서는 두 게이트 라인간에 발생되는 충전율 차이가 더 커지게 된다.

그 결과, 액정 패널의 데이터 전압 지연 특성을 고려하지 않고 충전율 저하 보상 동작을 수행하는 경우에는, 동일 극성의 데이터 전압이 인가되는 2개의 게이트 라인 상에서 홀수 게이트 라인으로 인가되는 게이트 온 인에이블 신호(OE)의 폭을 감소시키고, 짝수 게이트 라인으로 인가되는 게이트 온 인에이블 신호의 폭을 증가시킬수록, 패널 하측(데이터 전압 지연 발생이 가장 큰 곳)에서는 두 게이트 라인간의 충전율 차이가 감소하지만, 패널 상측(데이터 전압 지연이 없는 곳)에서는 오히려 두 게이트 라인간의 충전율 차이가 증가함을 알 수 있다. 이러한 현상은 75㎐ 구동시에는 더욱 더 증가하게 된다.

다음 표 2에 75㎐ 구동시의 게이트 온 인에이블 신호의 가변폭 및 그에 따른 게이트 라인간의 충전율 차이가 기재되어 있다.

OE 가변폭	라인간 충전율 차이(60㎐)
	패널 좌상측	패널 우상측	패널 우하측	패널 좌하측
o ㎲	-0.015	-0.009	-0.269	-0.193
0.5 ㎲	0.035	0.078	-0.175	-0.073
1 ㎲	0.087	0.170	-0.086	0.044
1.5 ㎲	0.144	0.269	0.001	0.166
2 ㎲	0.206	0.380	0.090	0.296

도 3에 위의 표 2에 따른 충전율 차이가 그래프로 도시되어 있다.

삭제

본 발명의 실시예에서는 동일 극성의 데이터 전압이 인가되는 적어도 2개 이상의 게이트 라인에서 충전율 저하 보상을 수행함에도 불구하고 패널 위치 상에서의 위치에 따라 게이트 라인간의 충전율 차이가 발생되는 것을 방지하기 위하여, 패널 위치 상의 위치에 따라 충전율 저하 보상 동작을 선택적으로 수행한다.

즉, 데이터 전압 지연이 발생하지 않는 곳에서는 충전율 저하 보상 동작을 수행하지 않고, 데이터 전압 지연이 발생하는 곳에서는 충전율 저하 보상 동작을 수행한다. 이 때, 데이터 전압의 지연율에 따라 충전율 저하 보상의 정도를 가변시킬 수 있다.

도 4에 이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 패널 위치에 따른 선택적 충전율 저하 보상 동작을 수행한 경우, 동일 극성의 전압이 인가되는 게이트 라인간의 충전율 차이가 그래프로 도시되어 있다.

본 발명의 실시예에서는 데이터 전압의 지연이 거의 발생하지 않는 패널 상측 부분에서는 동일한 극성을 가지는 데이터 전압이 인가되는 2개의 게이트 라인에 대하여 충전율 보상 동작을 수행하지 않고, 패널 상측에서 하측으로 갈수록 동일 극성의 2개의 게이트 라인에 대하여 게이트 온 인에이블 신호(OE)의 폭을 0㎲에서 1㎲까지 가변시켜서 충전율 저하 보상 동작을 수행하였다.

그 결과, 도 4에 도시된 바와 같이, 충전율 저하 보상을 수행하지 않은 경우(A)에 비하여 액정 패널 하측에서의 게이트 라인간의 충전율 차이가 감소되고, 액정 패널의 데이터 전압 지연 특성을 고려하지 않고 도 3에서와 같이 충전율 저하 보상을 수행한 경우(B)에 비하여, 액정 패널 상측에서의 게이트 라인간의 충전율 차이가 현저하게 감소됨을 알 수 있었다. 따라서, 액정 패널 특성을 고려하여 충전율 보상을 수행하면(C), 액정 패널 상하측간의 충전율 차이가 감소된다.

본 발명의 실시예에서는 동일 극성의 데이터 전압이 인가되는 적어도 2개 이상의 게이트 라인에서, 충전율 저하가 발생되는 게이트 라인에 대하여, 충전율 저하 보상을 데이터 전압 지연이 발생되는 정도에 따라 선택적으로 수행하고, 그 보상 정도 또한 데이터 전압 지연이 발생되는 정도에 따라 가변시킴으로써, 액정 패널 전체에 걸쳐서 동일한 극성의 데이터 전압이 인가되는 게이트 라인간에 발생되는 충전율 차이를 보다 효과적으로 보상한다.

이하에서는 충전율 저하를 보상하기 위한 방법으로서, 게이트 온 신호가 게이트 라인으로 인가되는 시간을 조절하기 위한 게이트 온 인에이블 신호의 폭을 가변시켜 동일 극성의 게이트 라인간에 발생되는 충전율 차이를 보상하지만, 본 발명의 실시예에 따른 충전율 저하 보상 방법은 이것에 한정되지 않는다.

다음에는 이러한 구동 방법을 토대로 하여 작동하는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조도이다.

첨부한 도 5에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 패널(1), 게이트 구동부(2), 데이터 구동부(3), 구동 전압 발생부(4), 타이밍 제어부(5), 및 계조 전압 발생부(6)로 이루어진다.

액정 패널(1)은 두 개의 기판(보기: TFT 기판, 컬러필터 기판)으로 이루어지며, 하나의 기판에 다수의 데이터 라인과 다수의 게이트 라인이 서로 교차되어 형성되며, 하나의 게이트 라인과 하나의 데이터 라인이 교차하는 각각의 영역에 화소가 형성되어 있다. 각 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극이 각각 게이트 라인, 데이터 라인, 화소 전극에 연결되는 스위칭 소자인 TFT를 포함한다.

타이밍 제어부(5)는 LCD 모듈 외부의 그래픽 제어부(도시하지 않음)로부터 R(red), G(green), B(blue) 데이터 신호, 프레임 구별 신호인 수직 동기 신호 (Vsync), 행 구별 신호인 수평 동기 신호(Hsync) 및 메인 클록 신호(CLK)를 제공받아 게이트 구동부(2) 및 데이터 구동부(3)를 구동하기 위한 디지털 신호를 출력한다.

타이밍 제어부(5)에서 게이트 구동부(2)로 출력하는 타이밍 신호에는, 게이트 라인에 게이트 온 전압이 인가되도록 하기 위해 게이트 온 전압의 인가 시작을 명령하는 수직 시작 신호(STV), 이 게이트 온 전압을 각각의 게이트 라인에 순차적으로 인가하기 위한 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 구동부(2)의 출력을 인에이블(enable)시키는 게이트 온 인에이블 신호(OE)가 있다.

특히, 본 발명의 실시예에서 타이밍 제어부(5)는 게이트 라인마다 동일한 게이트 온 인에이블 신호(OE)를 출력하지 않고, 라인 반전시에 발생되는 게이트 라인간의 휘도차를 보상하기 위하여, 게이트 라인으로 인가되는 게이트 온 인에이블 신 호(OE)의 폭을 가변시켜서 출력한다.

구체적으로, 동일한 극성이 인가되는 적어도 2개 이상의 게이트 라인에서, 충전 저하가 발생하지 않는 게이트 라인으로 인가되는 게이트 온 인에이블 신호의 폭보다, 충전 저하가 발생하는 게이트 라인으로 인가되는 게이트 온 인에이블 신호의 폭을 좁게 하여, 이후에 게이트 라인으로 인가되는 게이트 온 신호가 출력되는 시간이 가변되도록 한다.

이 때, 액정 패널(1) 전체에 걸쳐서 게이트 온 인에이블 신호의 폭을 동일하게 가변시키지 않고, 데이터 구동부(3)에서 가까운 게이트 라인에서 데이터 구동부(3)에서 먼 게이트 라인으로 갈수록 게이트 온 인에이블 신호의 폭을 서로 다르게 변화시킨다.

이러한 게이트 온 인에이블 신호(OE)의 변화는 1 메인 클록 신호(MCLK)별로 이루어질 수 있으며, 게이트 온 인에이블 신호(OE)의 가변량은 데이터 전압의 딜레이량에 따라 달라진다.

데이터 구동부(3)는 소스 구동부라고도 불리우며, 액정 패널(1)내의 각 화소에 전달되는 전압값을 한 라인씩 내려주는 역할을 한다. 좀더 자세히 말하면, 데이터 구동부(3)는 타이밍 제어부(5)로부터 넘어오는 디지털 데이터를 데이터 구동부내의 시프트 레지스터내에 저장하였다가 데이터를 액정 패널(1)에 내릴 것을 명령하는 신호(LOAD 신호)가 오면 각각의 데이터에 해당하는 전압을 선택하여 액정 패널(1)내로 이 전압을 전달하는 역할을 한다.

게이트 구동부(2)는 스캔 구동부라고도 불리우며, 데이터 구동부(3)로부터의 데이터가 화소에 전달될 수 있도록 길을 열어주는 역할을 한다. 액정 패널(1)의 각 화소는 스위치 역할을 하는 TFT에 의해 온이나 오프로 되는 데, 이 TFT의 온, 오프는 게이트에 일정 전압(Von, Voff)이 인가됨으로써 행해진다.

게이트 구동부(2)는 스캔 구동부라고도 불려지며, 타이밍 제어부(5)에서 출력하는 CPV 신호와 0E 신호를 입력받아 두 신호(CPV, OE)에 동기하는 게이트 온/오프 신호(G1, G2, ..., Gm)를 게이트 라인에 순차적으로 인가한다. 이 때 게이트 온/오프 신호의 폭이 타이밍 제어부(5)에서 출력되는 게이트 온 인에이블 신호(OE)에 따라 제어된다.

즉, 게이트 온 인에이블 신호(OE)가 출력되는 폭에 반비례하여 게이트 온/오프 신호의 폭이 가변된다. 특히, 이전 게이트 라인과 비교하여 극성이 달라지는 제1 게이트 라인으로 인가되는 게이트 온/오프 신호의 펄스 폭이, 이전 게이트 라인과 동일한 극성을 가지는 제2 게이트 라인으로 인가되는 게이트 온/오프 신호의 펄스 폭에 비하여 보다 넓은 폭을 가지며, 그 결과, 제1 게이트 라인으로 게이트 온 신호가 출력되는 시간이 제2 게이트 라인으로 게이트 온 신호가 출력되는 시간보다 길어지게 된다. 따라서, 제1 게이트 라인에 연결된 스위칭 소자에 데이터 전압이 충전되는 시간이 제2 게이트 라인에 연결된 스위칭 소자에 데이터 전압이 충전되는 시간보다 길어지게 되면서, 제1 게이트 라인과 제2 게이트 라인 사이에 발생되는 충전율 차이가 보상된다.

이 때, 데이터 구동부(3)에서 가까운 게이트 라인에서 데이터 구동부(3)에서 먼 게이트 라인으로 갈수록 게이트 온 인에이블 신호의 폭이 달라지기 때문에, 결 국, 데이터 구동부(3)에서 가까운 게이트 라인에서 데이터 구동부(3)에서 먼 게이트 라인으로 갈수록 게이트 온 신호의 폭 즉, 게이트 온 신호가 출력되는 시간이 달라진다.

한편, 계조 전압 발생부(6)는 그래픽 제어부로부터 제공되는 RGB 데이터의 비트 수에 따라 등분된 계조 전압을 발생시켜 데이터 구동부(3)에 제공한다. 데이터 구동부(3)는 타이밍 제어부(5)에서 출력하는 신호에 의해 구동되어 게이트 구동부(2)의 구동에 동기하여 데이터 전압(D1, D2, ..., Dm)을 모든 데이터 라인에 인가한다. 데이터 전압(D1, D2, ..., Dm)은 데이터 라인의 지연에 크게 영향을 받지 않는 상태라고 가정하면 게이트 온 전압(G1, G2, ..., Gn)의 하이 구간에 동기하는 구간 동안 해당 화소에 충전된다.

한편, TFT의 게이트를 온으로 하는 Von 전압과 게이트를 오프로 하는 Voff 전압은 구동 전압 발생부(4)에서 생성된다. 구동 전압 발생부(4)는 상기 Von, Voff 전압 뿐만 아니라 TFT내의 데이터 전압차의 기준이 되는 Vcom 전압도 생성하며, Vcom 전압은 각 화소의 공통 전극으로 제공된다.

이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작에 대하여 설명한다.

도 6은 2개의 게이트 라인 단위로 화소 극성이 반전되는 액정 표시 장치에서본 발명의 실시예에 따른 각 신호의 동작 파형도이다.

타이밍 제어부(5)는 외부로부터 제공되는 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync) 및 메인 클록 신호(CLK)에 따라 게이트 구동부(2) 및 데이터 구동부(3)를 구동하기 위한 디지털 신호를 생성한다. 특히, 게이트 온 전압의 인가 시작을 명령하는 수직 시작 신호(STV)와 게이트 클록 신호(CPV)에 동기하여 게이트 온 인에이블 신호(OE)를 출력하며, 동일한 극성이 인가되는 게이트 라인에 대해서는 데이터 구동부(3)에서 멀리 떨어진 m 번째 게이트 라인으로 갈수록 게이트 온 인에이블 신호(OE)의 폭을 조절하여 출력한다.

첨부한 도 6에 도시되어 있듯이, 동일 극성(예를 들어 + 극성)의 데이터 전압이 인가되는 제1 화소군인 첫 번째 게이트 라인(G1)과 두 번째 게이트 라인(G2)으로는 제1 출력폭을 가지는 게이트 온 인에이블 신호를 출력하여 동일한 시간 동안 데이터 전압이 해당 화소에 충전되도록 한다.

다음에 제1 화소군과는 다른 극성(예를 들어, -극성)을 가지는 데이터 전압이 인가되는 제2 화소군의 세번째 게이트 라인(G3)으로는 제1 출력폭보다는 좁은 제2 출력폭으로 게이트 온 인에이블 신호를 제공하고, 제2 화소군의 네번째 게이트 라인(G4)으로는 제1 출력폭을 가지는 게이트 온 인에이블 신호를 출력하여, 세 번째 게이트 라인(G3)으로 보다 긴 시간 동안 데이터 전압이 해당 화소에 충전되도록 한다.

그 다음에는, 제2 화소군과는 다른 극성(예를 들어, +극성)을 가지는 데이터 전압이 인가되는 제3 화소군의 다섯번째 게이트 라인(G5)으로는 제2 출력폭보다도 좁은 제3 출력폭으로 게이트 온 인에이블 신호를 제공하고, 제3 화소군의 여섯번째 게이트 라인(G6)으로는 제1 화소폭을 가지는 게이트 온 인에이블 신호를 출력하여, 다섯 번째 게이트 라인(G5)으로 보다 긴 시간 동안 데이터 전압이 해당 화소에 충 전되도록 하면서, 특히, 위치에 따른 데이터 전압 지연율을 고려하여 제2 화소군의 세 번째 게이트 라인(G3) 보다 긴 시간 동안 데이터 전압이 충전되도록 한다.

도 6에서는 m 번째 게이트 라인으로 갈수록 한 화소군에서 충전율 저하가 발생하는 홀수번째 게이트 라인으로 인가되는 게이트 온 인에이블 신호(OE)의 폭만을 감소시켜가면서 보다 긴 시간 동안 데이터 전압이 충전되도록 하는 것이 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 m 번째 게이트 라인으로 갈수록 한 화소군에서 충전율 저하가 발생하는 홀수번째 게이트 라인으로 인가되는 게이트 온 인에이블 신호(OE)의 폭은 감소시키고, 짝수번째 게이트 라인으로 인가되는 게이트 온 인에이블 신호(OE)의 폭은 증가시켜서, 한 화소군에서 상대적으로 충전율 저하가 발생하는 게이트 라인으로 다른 게이트 라인보다 긴 시간 동안 데이터 전압이 충전되도록 할 수도 있다.

이와 같이, 동일한 극성의 데이터 전압이 인가되는 2개의 게이트 라인으로 이루어지는 화소군에서 이전 게이트 라인과 다른 극성이 인가되는 게이트 라인과 이전 게이트 라인과 동일한 극성이 인가되는 게이트 라인간에 게이트 온 인에이블 신호가 출력되는 폭을 서로 다르게 하여 라인간의 충전율 차이를 보상하고, 또한, 데이터 구동부로부터의 화소군이 떨어진 위치에 따라 게이트 온 인에이블 신호의 폭을 점차적으로 증가시켜, 액정 패널 상의 위치에 따른 데이터 전압 지연을 보상한다.

한편, 위의 실시예에서는 2개의 게이트 라인을 하나의 화소군 단위로 하여 동일한 극성의 데이터 전압이 인가되는 것을 예로 들어서 본 발명의 실시예에 따른 게이트 라인간의 충전율 저하 보상을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 2개 이상의 게이트 라인 단위로 동일 극성의 데이터 전압이 인가되는 경우 예를 들어, 3라인 반전이나 4라인 반전으로 액정 표시 장치를 구동시키는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

구체적으로 3라인 반전 구동 즉, 3개의 게이트 라인 단위로 동일한 극성을 가지는 데이터 전압이 인가되는 경우에도, 이전 게이트 라인과는 다른 극성을 가지는 3n(n은 0을 포함하는 양의 정수)번째 게이트 라인으로는 나머지 3n+1과 3n+2번째 게이트 라인에 비하여 보다 넓은 폭을 가지는 게이트 온 인에이블 신호를 공급하여, 게이트 라인간에 발생되는 충전율 차이를 보상할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 게이트 온 인에이블 신호의 폭을 조절하여 게이트 라인으로 게이트 온 신호가 공급되는 기간을 변경시켜 게이트 라인간의 충전율 저하가 보상이 되도록 하였으나, 이에 한정되지 않고 게이트 선택 신호(CPV)의 주기와 출력 인에이블(OE) 신호의 주기를 동시에 조절하여 게이트 온 신호의 펄스폭을 조절할 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 동일 극성이 인가되는 적어도 2개 이상의 게이트 라인에 대한 충전율 차이를 보상하기 위한 방법으로, 위에 기술된 것에 한정되지 않고 다양한 방법이 사용될 수 있으며, 이 경우에도 충전율 보상 방법이 액정 패널상에서의 데이터 전압 지연 특성을 고려하여 선택적 또는(및) 비례적으로 수행된다.

예를 들어, 게이트 라인간이 충전율 차이를 보상하기 위하여 위에 기술된 실 시예와는 달리, 충전 저하가 발생하는 게이트 라인으로 충전 저하가 발생하지 않는 다른 게이트 라인보다 더 높은 데이터 전압을 공급하여 충전율 차이를 보상하는 방법등이 사용될 수 있으며, 이 경우에도, 본 발명의 실시예와 같이, 액정 패널상의 데이터 전압 지연 발생 특성에 따라 이러한 충전율 보상 동작을 선택적(또는/및 비례적)으로 수행한다.

또한, 위의 실시예는 데이터 구동부가 액정 패널의 일측에만 형성되어 있는 경우를 예로 들었으나, 본 발명은 데이터 구동부가 액정 패널의 양측에 형성되어 있는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

데이터 구동부가 예를 들어 액정 패널의 상/하측에 각각 형성되어 있는 듀얼 데이터 구동부 형태로 구현되고, 액정 패널에 제1 내지 제n 게이트 라인이 액정 패널 상측에서 하측 방향으로 순차적으로 배열되어 있는 경우, 액정 패널의 상하측은 거의 데이터 전압 지연이 발생하지 않고 액정 패널의 상하측에서 가운데로 갈수록 데이터 전압 지연이 증가된다. 이 경우에는 위에 기술된 다양한 충전율 차이 보상율을 액정 패널의 상하측에 각각 위치된 데이터 구동부에 가장 가까운 제1 게이트 라인 및 제n 게이트 라인에서 제n/2 게이트 라인으로 갈수록 증가시키거나, 제1 게이트 라인이나 제n 게이트 라인에 대해서는 충전율 보상 동작을 수행하지 않고 제n/2 게이트 라인이나 그 주변의 게이트 라인에 대해서만 충전율 보상 동작을 수행할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 적어도 2개 이상의 게이트 라인 단위로 화소간의 극성이 반전되는 액정 표시 장치에서, 동일한 극성의 신호가 인가되는 게이트 라인간에 발생되는 충전율 차이를 보상할 수 있으므로, 게이트 라인간의 휘도 차이에 의하여 가로줄 무늬가 발생하는 불량을 해결할 수 있다.

또한, 액정 패널 전반에 걸쳐서 데이터 전압 지연을 고려하여 충전율 저하 보상이 선택적으로 수행됨에 따라, 액정 패널 전반에 걸쳐서 균일한 휘도 특성을 얻을 수 있으며, 그 결과 액정 표시 장치의 표시 품질을 보다 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 다수의 게이트 라인, 상기 다수의 게이트 라인에 절연되어 교차하는 다수의 데이터 라인, 상기 다수의 데이터 라인과 상기 게이트 라인이 교차하는 영역에 형성되며 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 행렬 형태로 배열된 다수의 화소를 포함하고, 둘 이상의 화소행으로 이루어지는 화소군 단위로 화소의 극성이 반전되는 액정 패널;

   상기 화소군에서 적어도 하나의 화소행으로는 제1 시간 동안 게이트 전압을 공급하고, 나머지 화소행으로는 제2 시간 동안 게이트 전압을 공급하는 게이트 구동부;

   상기 화소군의 각 화소행으로 표시하고자 하는 계조에 해당하는 계조 전압을 공급하는 데이터 구동부

   를 포함하며,

   상기 데이터 구동부에서부터 제1 화소군 내지 제n 화소군이 순차적으로 배열되며, 화소군의 위치에 따라 상기 제1 시간이 가변되는 액정 표시 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 데이터 구동부에서 제1 화소군에서 상기 제n 화소군으로 갈수록 상기 제1 시간이 증가되는 액정 표시 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 화소군 내지 제n 화소군의 각각의 화소군에 있어서, 적어도 하나의 화소행에 대한 제1 시간은 모두 동일한 액정 표시 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 제1 화소군의 각 화소행으로 게이트 전압을 공급하는 제1 시간 및 제2 시간은 동일하고, 상기 제1 화소군에서 상기 제n 화소군으로 갈수록 상기 제1 시간은 증가되고, 상기 제2 시간은 감소되는 액정 표시 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   외부의 그래픽 제어기로부터 인가되는 타이밍 신호에 따라 상기 게이트 구동부가 각 화소행으로 게이트 전압을 출력하도록 하는 게이트 온 인에이블 신호를 출력하는 타이밍 제어부

   를 더 포함하며,

   상기 게이트 온 인 에이블 신호가 출력되는 시간에 반비례하여 상기 게이트 구동부가 게이트 전압을 공급하는 제1 시간 또는 제2 시간이 가변되는 액정 표시 장치.
6. 다수의 게이트 라인, 상기 다수의 게이트 라인에 절연되어 교차하는 다수의 데이터 라인, 상기 다수의 데이터 라인과 상기 게이트 라인이 교차하는 영역에 형 성되며 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 행렬 형태로 배열된 다수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서,

   a ) 상기 게이트 라인에 게이트 전압을 공급하는 단계;

   b) 둘 이상의 화소행으로 이루어지는 화소군 단위로 극성이 반전되도록 상기 데이터 라인으로 계조 전압을 공급하는 단계; 및

   c) 상기 화소군에서 이전 화소행과 동일하지 않은 극성의 계조 전압이 인가되는 화소행에 대하여 충전율 저하 보상을 수행하는 단계

   를 포함하며,

   상기 계조 전압을 인가하는 전압 소스로부터 상기 화소군이 위치되는 위치에 의하여 계조 전압 지연이 발생하는 정도에 따라, 상기 충전율 저하 보상을 선택적으로 수행하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
7. 제6항에 있어서

   상기 c) 단계는

   상기 전압 소스로부터 상기 화소군의 위치가 멀어질수록 상기 충전율 저하를 보상하는 정도를 증가시키는 액정 표시 장치의 구동 방법.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,

   상기 c) 단계는

   상기 화소군에서 이전 화소행과 동일하지 않은 극성의 계조 전압이 인가되는 화소행으로는 제1 시간 동안 계조 전압이 공급되도록 하고, 이전 화소행과 동일한 극성의 계조 전압이 인가되는 화소행으로는 제2 시간 동안 계조 전압이 공급되도록 하며, 상기 제1 시간은 제2 시간보다 긴 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.

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