KR100885015B1 - 액정 표시 장치의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 킥백 전압의 영향을 보상하기 위한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명의 액정 표시 장치의 구동 방법은, 다수의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 지점에 화소가 형성된 매트릭스 구조의 액정 패널과, 상기 액정 패널 상의 소정 수의 게이트 라인을 구동하기 위하여 상기 액정 패널에 배치된 다수의 게이트 드라이브 IC와, 상기 액정 패널 상의 소정 수의 데이터 라인을 구동하기 위한 다수의 소스 드라이브 IC와, 상기 각 게이트 드라이브 IC와 소스 드라이브 IC의 동작을 제어하는 회로를 갖는 인쇄 회로 기판으로 이루어진 액정 표시 장치에 적용되며, 상기 액정 패널의 화소가 형성된 기판과 대향하는 기판에 일정한 크기를 갖는 공통 전압을 인가하는 단계; 및, 상기 각 소스 드라이브 IC가 상기 액정 패널 상에서 수평 방향으로 위치하는 지점의 킥백 전압의 크기에 따라, 각 소스 드라이브 IC에서 출력되는 데이터 전압을 해당 소스 드라이브 IC별 킥백 전압의 크기에 따라 레벨 시프트시켜서 상기 액정 패널 상에 인가하는 단계를 포함한다.
킥백 전압, 데이터 전압 레벨 시프트, 드라이브 IC별 레벨 시프트, 오프셋 전압 보상

Description

액정 표시 장치의 구동 방법{A METHOD FOR DRIVING A LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 일반적인 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화소 구조를 등가적으로 표현한 도면.
도 2는 상기 도 1의 회로에 적용되는 게이트 신호의 액정 패널 인가 전후의 파형을 비교하여 나타낸 도면.
도 3a는 액정 표시 장치의 전체 구조를 나타낸 도면.
도 3b는 상기 도 3a에서 위치별 킥백 전압의 그래프를 나타낸 도면.
도 3c는 공통 전압의 파형을 이상적인 경우와 종래의 일반적인 경우에 대해 비교하여 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법에 대한 개념을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명을 적용하여 얻은 킥백 전압의 파형을 이상적인 경우와 비교하여 나타낸 도면.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1~10 : 소스 드라이브 IC 20 : 액정 패널
30 : 인쇄 회로 기판 41~44 : 게이트 드라이브 IC
본 발명은 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT-LCD : thin film transistor liquid crystal display)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 킥백 전압의 영향을 보상하기 위한 액정 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서 게이트 라인들은 수평 방향으로, 데이터 라인들은 수직 방향으로 배치되어 있다. 그리고, 상기 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 지점에 도 1에 도시된 바와 같은 화소가 위치한다. 상기 화소는 스위치 역할을 하는 박막 트랜지스터(TFT), 액정 캐패시터(Clc) 및 유지 캐패시터(Cst)로 구성되어 있다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트에는 게이트 전압(Vg(x,t))이 인가되고, 드레인에는 데이터 전압(Vdata)이 인가된다. 상기 유지 캐패시터(Cst)와 액정 캐패시터(Clc)는 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 소스에 연결되며, 상기 유지 캐패시터(Cst)의 다른 단자에는 유지 전압(Vcs)이 인가되고, 상기 액정 캐패시터(Clc)의 다른 단자에는 공통 전압(Vcom)이 인가된다. 상기 게이트 전압(Vg(x,t))이 턴온되면, 상기 박막 트랜지스터(TFT)가 턴온되어 데이터 전압(Vdata)이 화소 전극에 인가됨으로써 상기 액정 캐패시터(Clc)와 유지 캐패시터(Cst)가 충전된다. 화소 전극의 전압은 화소 전압(Vp)으로서 표현되었으며, 실제 액정 캐패시터(Clc)에 충전된 전압을 나타낸다. 상기 도 1에 도시되어 있듯이, 상기 데이터 전압(Vdata)은 공통 전압(Vcom)을 기준으로 주기적으로 그 극성이 반전 되며, 이상적인 경우, 상기 화소 전극에 충전되는 양극성과 음극성의 전하량(Q+와 Q-)는 서로 동일해야 한다. 그러나, 실제로 화소에 충전되는 과정에서 게이트 전압과 상기 박막 트랜지스터에서 나타나는 기생 캐패시턴스(Cgs) 성분의 커플링(coupling) 현상으로 인해 액정 캐패시터(Clc)에 실제로 충전되는 전압이 킥백 전압(Vk)만큼 떨어진다. 상기 킥백 전압에 의해 액정 캐패시터에 충전되는 양극성의 전하량과 음극성의 전하량은 정확하게 일치하지 않는다.
상기와 같은 충전 전하량의 차이는 양극성의 전하(Q+)와 음극성의 전하(Q-)가 공존하는 화면에서는 시인적으로 그 평균값에 의해 인지되지만, 양극성의 전하(Q+)와 음극성의 전하(Q-)가 불균일하게 나타나는 화면에서는 플리커링(flickering) 현상으로 인지된다. 종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 공통 전압(Vcom)을 킥백 전압의 크기에 해당하는 만큼 낮추어 인가함으로써 상기 충전 전하량의 차이를 최대한 보상하는 방법이 제안되었다.
그러나, 액정 표시 장치가 대화면화하면서 게이트 라인에서의 신호 지연이 무시할 수 없는 정도에 이르게 되었고, 게이트 전압의 파형이 패널의 위치에 따라 지수함수적으로 변화하고, 이에 대응하여 킥백 전압도 지수함수적으로 변화함으로써, 단순히 킥백 전압의 크기를 고려하여 공통 전압의 크기를 조정하는 방법은 한계에 도달하게 되었다. 도 2는 이것을 보여주기 위한 도면이다. 상기 도 2를 참조하면, 게이트 온 전압(Vg)은 액정 패널 상의 위치에 따라 지연되어 파형이 왜곡된다. 즉, x=0에서 x=X'으로 변화할 때, 게이트 라인 저항(Rgate)과 게이트 라인 캐패시턴스(Cgate)에 의해 Vg(x,t)는 도 2의 왼쪽에 도시된 파형과 같이 변화하며, 상기 Vg(x,t)는 아래의 수학식으로 표현될 수 있다.
Vg(x,t) = (Von-Voff) ×Exp[-t/τ(x)]
여기서, τ(x)=Rgate(x) ×Cgate(x)이다.
따라서, 상기 게이트 전압을 이용하여 킥백 전압을 수학식으로 표현하면 아래와 같다.
Vk(x,t) = {Cgs/(Clc+Cst+Cgs)} ×Vg(x,t)
위에서 설명한 바와 같이, 킥백 전압(Vk(x,t))도 액정 패널 상의 위치에 대해 지수함수적으로 표현되어 비선형적으로 변화함을 알 수 있다.
종래에는 이러한 비선형적인 킥백 전압을 보상하기 위하여, 액정 패널의 좌우에 인가하는 공통 전압에 차등을 주어 인가하는 방법이 제안된 바 있다. 도 3a는 이것을 표현하는 도면이다. 즉, 도 3b에 도시된 바와 같이, 킥백 전압의 분포가 패널의 좌우에서 비선형적으로 변화하므로, 도 3c에서와 같이 패널 좌우의 킥백 전압에 차등을 주어 인가하는 것이다. 이 방법은 패널의 크기가 크지 않을 때에는 도 3c에 도시된 이상적인 경우와의 차이가 상쇄될 수 있었으나, 최근, 패널의 크기가 대형화되고 고해상도가 요구되면서, 킥백 전압의 크기도 커지고 패널 위치별 상기 이상적인 공통 전압과 선형적인 공통 전압 곡선과의 차이도 커지게 되었다. 즉, 대화면의 고해상도 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서는 플리커링을 최소화하기 위한 공통 전압의 세팅이 매우 어렵다.
본 발명은 상기한 종래의 기술적 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 킥백 전압의 영향을 고려하여 소스 드라이브 IC에서 출력되는 데이터 전압의 레벨을 각 소스 드라이브 IC별로 다르게 조정함으로써 킥백 전압의 패널 위치별 선형적인 변화에 대응할 수 있는 액정 표시 장치의 구동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 구동 방법은,
다수의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 지점에 화소가 형성된 매트릭스 구조의 액정 패널과, 상기 액정 패널 상의 소정 수의 게이트 라인을 구동하기 위하여 상기 액정 패널에 배치된 다수의 게이트 드라이브 IC와, 상기 액정 패널 상의 소정 수의 데이터 라인을 구동하기 위한 다수의 소스 드라이브 IC와, 상기 각 게이트 드라이브 IC와 소스 드라이브 IC의 동작을 제어하는 회로를 갖는 인쇄 회로 기판으로 이루어진 액정 표시 장치에 적용되며,
상기 액정 패널의 화소가 형성된 기판과 대향하는 기판에 일정한 크기를 갖는 공통 전압을 인가하는 단계; 및,
상기 각 소스 드라이브 IC가 상기 액정 패널 상에서 수평 방향으로 위치하는 지점의 킥백 전압의 크기에 따라, 각 소스 드라이브 IC에서 출력되는 데이터 전압을 해당 소스 드라이브 IC별 킥백 전압의 크기에 따라 레벨 시프트시켜서 상기 액정 패널 상에 인가하는 단계를 포함한다.
상기한 본 발명의 액정 표시 장치의 구동 방법에서는, 액정 패널에 인가되는 공통 전압의 크기를 일정하게 하고, 각 소스 드라이브 IC의 액정 패널의 수평 방향 위치에 따른 킥백 전압을 고려하여 각 소스 드라이브 IC에서 출력되는 데이터 전압의 레벨을 일정량 시프트시키며, 소스 드라이브 IC별로 상기 레벨 시프트 크기가 다르게 조정함으로써 비선형적인 킥백 전압의 분포에 따른 영향을 보상할 수 있다. 따라서, 대화면을 갖는 고해상도의 액정 표시 장치에서 액정 패널 상의 위치에 따른 비선형적인 킥백 전압의 분포로 인한 영향을 최소화시킬 수 있고, 이로 인해, 액정 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
상기 설명된 본 발명의 목적, 기술적 구성 및 그 효과는 아래의 실시예에 대한 설명을 통해 보다 명백해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 4에는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법에 대한 개념을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명을 적용하여 얻은 킥백 전압의 파형을 이상적인 경우와 비교하여 나타낸 도면이 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 구동 방법이 적용되는 액정 표시 장치는, 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 지점에 화소가 형성되어 있고 이러한 화소는 매트릭스 형태로 배치되어 있는 액정 패널(20)과, 상기 액정 패널(20)의 측면에 배치되어 액정 패널(20) 상의 각 게이트 라인을 구동하기 위한 게이트 전압을 인가하는 다수의 게이트 드라이브 IC(41~44)와, 상기 액정 패널(20)의 상부에 배치되어 액정 패널(20) 상의 각 데이터 라인에 화상 정보를 포함하고 있는 데이터 전압을 인가하 는 다수의 소스 드라이브 IC(1~10)와, 상기 각 게이트 드라이브 IC(41~44)와 소스 드라이브 IC(1~10)의 동작에 필요한 신호를 생성하기 위한 회로를 포함하고 있는 인쇄 회로 기판(30)으로 이루어져 있다.
상기 액정 패널(20) 상의 점선으로 표시된 영역은 하나의 소스 드라이브 IC에 의해 구동되는 영역을 나타낸다. 본 발명에서는 상기 액정 패널(20)의 대향 기판(도시하지 않았으나 화소 패턴이 형성된 기판에 대향하는 기판을 의미함)에 패널 상의 위치에 관계없이 일정한 레벨을 갖는 공통 전압이 인가된다. 또한, 각 소스 드라이브 IC에서 출력되는 데이터 전압을 공통 전압을 기준으로 소정 레벨 시프트시켜서 출력한다. 이 때, 각 소스 드라이브 IC 별로 시프트시키는 데이터 전압의 크기는 다르게 적용되며, 그 크기는 각 소스 드라이브 IC의 패널 상의 위치에 대응하는 킥백 전압의 크기를 고려하여 결정된다. 일반적으로, 게이트 드라이브 IC에서 가까운 패널 상의 위치에서는 킥백 전압이 더 크므로, 패널의 수평 방향으로 게이트 드라이브 IC에 가까운 소스 드라이브 IC에서 출력되는 데이터 전압의 시프트 레벨이 더 커지도록 조정된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 액정 패널(20) 상의 게이트 드라이브 IC가 위치한 곳에서 가깝게 위치한 소스 드라이브 IC(1)의 시프트 레벨이 게이트 드라이브 IC가 위치한 곳에서 멀게 위치한 소스 드라이브 IC(10)의 시프트 레벨보다 더 크다. 도 4를 참조하면, 킥백 전압의 분포는 비선형적인 곡선을 가지며, 본 발명에서는 액정 패널의 일정 구간마다 상기 비선형적인 킥백 전압이 보상될 수 있도록 데이터 전압의 시프트 레벨을 조정함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 종래와는 반대로 공통 전압을 패널 상의 위치에 관계없이 일정하게 인가하고, 소스 드라이브 IC에서 출력되는 데이터 전압의 레벨을 상기 공통 전압을 기준으로 상기 소스 드라이브 IC의 액정 패널 상의 수평 방향 위치에 해당하는 킥백 전압만큼 시프트하여 출력하도록 구동한다. 따라서, 킥백 전압의 비선형적인 분포에 최대한 근접할 수 있도록 보상할 수 있다. 도 5는 이상적인 경우의 킥백 전압의 분포 곡선과 본 발명에 따라 보상된 킥백 전압의 분포 곡선을 비교하여 도시하고 있다.
한편, 소스 드라이브 IC별로 데이터 전압의 레벨을 시프트시키기 위한 방법으로서, 데이터 전압을 결정하는 기준 전압인 감마 전압을 소스 드라이브 IC별로 각각 독립적으로 제공하는 방법이 가능하다. 이 경우에는 각 소스 드라이브 IC에 제공되는 감마 전압을 결정함에 있어서, 각 소스 드라이브 IC의 액정 패널 상의 위치별 킥백 전압을 고려하여 결정된다. 다른 방법으로는 각 소스 드라이브 IC 내부에 데이터 전압의 레벨을 시프트시킬 수 있는 로직(logic)을 구비하고, 그 로직에 의해 해당 소스 드라이브 IC가 보상해야 할 킥백 전압의 크기를 고려하여 그 소스 드라이브 IC에서 출력되는 데이터 전압의 레벨 시프트 크기가 결정되도록 하는 방법이 가능하다.
이상으로 설명된 바와 같이, 본 발명에서는 액정 패널에 인가되는 공통 전압의 크기를 일정하게 하고, 각 소스 드라이브 IC의 액정 패널의 수평 방향 위치에 따른 킥백 전압을 고려하여 각 소스 드라이브 IC에서 출력되는 데이터 전압의 레벨 을 일정량 시프트시키며, 소스 드라이브 IC별로 상기 레벨 시프트 크기가 다르게 조정함으로써 비선형적인 킥백 전압의 분포에 따른 영향을 보상할 수 있다. 따라서, 대화면을 갖는 고해상도의 액정 표시 장치에서 액정 패널 상의 위치에 따른 비선형적인 킥백 전압의 분포로 인한 영향을 최소화시킬 수 있고, 이로 인해, 액정 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
위와 같이, 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.

Claims (4)

  1. 다수의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 지점에 화소가 형성된 매트릭스 구조의 액정 패널과, 상기 액정 패널 상의 다수의 게이트 라인을 구동하기 위하여 상기 액정 패널에 배치된 다수의 게이트 드라이브 IC와, 상기 액정 패널 상의 다수의 데이터 라인을 구동하기 위한 다수의 소스 드라이브 IC와, 상기 각 게이트 드라이브 IC와 소스 드라이브 IC의 동작을 제어하는 회로를 갖는 인쇄 회로 기판으로 이루어진 액정 표시 장치를 구동하는 방법에 있어서,
    상기 액정 패널의 화소가 형성된 기판과 대향하는 기판에 공통 전압을 인가하는 단계; 및,
    각 소스 드라이브 IC에서 출력되는 데이터 전압을 상기 액정 패널 상에서 수평 방향으로 위치하는 지점의 해당 킥백 전압의 크기에 따라 레벨 시프트시켜서 상기 액정 패널 상에 인가하는 단계를 포함하며,
    상기 각 소스 드라이브 IC가 상기 해당 킥백 전압의 크기에 따라 각 소스 드라이브 IC별로 상기 데이터 전압을 레벨 시프트시키는 크기가 결정되는 것을 특징으로 하는
    액정 표시 장치의 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 소스 드라이브 IC에서 데이터 전압의 레벨을 시프트시키는 크기는 액정 패널 상의 게이트 드라이브 IC에 가까운 쪽에 위치한 소스 드라이브 IC에서 더 커지도록 설정되는 것을 특징으로 하는
    액정 표시 장치의 구동 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 각 소스 드라이브 IC에는 해당 소스 드라이브 IC의 데이터 전압 레벨 시프트 크기를 조절하는 로직이 구비된 것을 특징으로 하는
    액정 표시 장치의 구동 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각 소스 드라이브 IC의 데이터 전압을 결정하는 기준 전압인 감마 전압을 상기 각 소스 드라이브 IC별로 각각 독립적으로 제공하며, 각 소스 드라이브 IC에 제공되는 감마 전압의 크기는 각 소스 드라이브 IC의 액정 패널 상 위치에 대응하는 킥백 전압의 크기에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는
    액정 표시 장치의 구동 방법.
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