KR100948377B1 - 액정 표시 장치, 액정 패널 및 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치, 액정 패널 및 구동 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 별도의 방전용 스위칭 소자를 포함함으로써 액정 표시 장치의 반응 속도를 증가시켜 화상의 끌림 현상을 개선하는 액정 표시 장치, 액정 패널 및 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 각 프레임 기간 마다 액정 캐패시터에 충전되어 있는 차지를 소정의 전압으로 방전시켜 블랙 화소 데이터를 삽입시킴으로써 액정 표시 장치의 반응 속도를 증가시키고 화상의 끌림 현상을 개선시킬 수 있으므로 동화상을 표시하는 경우에 적합하다.
화상 끌림, 반응 속도, 방전

Description

액정 표시 장치, 액정 패널 및 구동 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY, LIQUID CRYSTAL OF THE SAME AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
도 1은 종래의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 액정 패널의 단위 픽셀의 회로도이다.
도 2는 종래의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 타이밍 구성도 및 액정 표시 장치의 반응 속도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 액정 패널의 단위 픽셀의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 타이밍 구성도 및 액정 표시 장치의 반응 속도를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 타이밍 구성도 및 액정 표시 장치의 반응 속도를 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 충전용 박막 트랜지스터
120 : 액정 캐패시터
130 : 축적 캐패시터
340 : 방전용 박막 트랜지스터
411 : 제 1 게이트 드라이버
412 : 제 2 게이트 드라이버
420 : 데이터 드라이버
431 : 제 1 게이트 라인
432 : 제 2 게이트 라인
440 : 화소
본 발명은 액정 표시 장치, 액정 패널 및 구동 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 별도의 방전용 스위칭 소자를 포함함으로써 액정 표시 장치의 반응 속도를 증가시켜 화상의 끌림 현상을 개선하는 액정 표시 장치, 액정 패널 및 구동 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 액정 패널의 단위 픽셀의 회로도이다. 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT, 110)를 형성하여 액정 층(Clc;120)에 전계 를 인가하고, 이 전계에 의하여 액정 층에 충전되는 차지의 양을 조절하여 액정에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상 신호를 얻는 표시 장치이다.
일반적으로 액정 표시 장치의 반응 속도는 인가되는 전계에 대한 액정 물질의 리스판스 타임(response time; 수 ㎳)에 따라 결정될 수 있다. 그러나 60 Hz의 프레임 주파수를 갖는 액정 표시 장치의 경우에는 하나의 프레임 기간(1/60 ㎳; 16.7 ㎳) 내에 짧은 시간 동안(스캔 기입 펄스;PWRT, 20 ㎲ 내외)에만 액정 캐패시터(Clc;120)에 차지를 공급할 수 있으므로 스캔 기입 펄스의 폭에 따라서도 액정 표시 장치의 반응 속도가 결정될 수 있다.
즉 수 ㎳의 리스판스 타임을 갖는 액정 캐패시터에 수십 ㎲ 동안에 차지를 공급하므로 원하는 화소 데이터 전압(DATA)을 인가시키려면 다수의 프레임 기간이 필요하기 때문에 하나의 프레임 기간(60 Hz; 16.7 ㎳) 내에 안정된 반응 속도를 얻지 못하는 문제가 있었다.
도 2는 종래의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 타이밍 구성도 및 액정 표시 장치의 반응 속도를 나타내는 도면이다. 도 2에 도시된 것처럼, 상기 스캔 기입 펄스(PWRT; 20 ㎲ 내외)가 인가되는 동안에만 액정 캐패시터(Clc; 120)에 차지를 공급하므로 하나의 프레임 기간(60 Hz; 16.7 ㎳) 동안에 원하는 화소 데이터 전압을 인가하지 못하게 되고 다음 프레임 기간 동안에 화상 끌림 현상이 나타난다.
동영상을 표시하는 경우에 원하는 화상 신호를 얻으려면 각 프레임 기간 동안 다른 화소 데이터 전압을 인가해야 되므로 상기 화상 끌림 현상은 정지 영상을 표시하는 경우보다 더욱 심각하다.
상술한 화상 끌림 현상은 각 프레임 기간마다 블랙 화소 데이터를 삽입하여 각 화소에서 방출되는 빛을 차단함으로써 사람 눈의 망막에 맺혀 있던 잔상을 제거하여 억제할 수 있다.
따라서 본 발명은 별도의 방전용 스위칭 소자를 포함하고 각 프레임 기간 마다 액정 캐패시터에 충전되어 있는 차지를 소정의 전압으로 방전시켜 블랙 화소 데이터를 삽입시킴으로써 액정 표시 장치의 반응시간을 증가시키고 화상의 끌림 현상을 개선하는 액정 표시 장치, 액정 패널 및 구동 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 패널은 일측이 제 1 전압 전극에 연결되는 박막 트랜지스터; 일측이 상기 박막 트랜지스터의 타측에 연결되고 타측이 공통 전압의 전극에 연결되는 액정 캐패시터; 일측이 상기 박막 트랜지스터의 타측에 연결되고 타측이 제 2 전압의 전극에 연결되는 축적 캐패시터; 및 상기 축적 캐패시터의 양단에 연결되는 스위칭 소자를 포함한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 일측이 제 1 전압 전극에 연결되는 박막 트랜지스터, 일측이 상기 박막 트랜지스터의 타측에 연결되고 타측이 공통 전압의 전극에 연결되는 액정 캐패시터, 일 측이 상기 박막 트랜지스터의 타측에 연결되고 타측이 제 2 전압의 전극에 연결되는 축적 캐패시터 및 상기 축적 캐패시터의 양단에 연결되는 스위칭 소자를 포함하는 액정 패널; 상기 박막 트랜지스터에 구동 신호를 공급하는 제 1 게이트 드라이버; 상기 스위칭 소자에 구동 신호를 공급하는 제 2 게이트 드라이버; 및 상기 제 1 전압을 공급하기 위한 데이터 드라이버를 포함한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은 제 1 게이트 드라이버에서 박막 트랜지스터에 구동 신호를 인가하는 제 1 단계; 데이터 드라이버에서 박막 트랜지스터에 제 1 전압을 인가하는 제 2 단계; 및 제 2 게이트 드라이버에서 스위칭 소자에 구동 신호를 인가하는 제 3 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 별도의 방전용 스위칭 소자를 포함함으로써 액정 표시 장치의 반응 속도를 증가시키고 화상의 끌림 현상을 개선할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 구동 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 액정 패널의 단위 픽셀의 회로도이다. 도 3에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 패널은 액정 캐패시터(120), 축적 캐패시터(130), 박막 트랜지스터(110) 및 스위칭 소자(340)를 포함한다.
상기 액정 패널은 제 1 게이트 라인(431), 상기 제 1 게이트 라인에 평행한 제 2 게이트 라인(432) 및 상기 제 1 게이트 라인과 상기 제 2 게이트 라인에 절연 되어 교차하는 데이터 라인(도시하지 않음)에 의해 둘러싸인 영역(화소; 440)에 형성되며 상기 데이터 라인에 상기 박막 트랜지스터(110)의 드레인이 연결되고 상기 제 1 게이트 라인(431)에 상기 박막 트랜지스터(110)의 게이트가 연결되며 상기 제 2 게이트 라인(432)에 상기 스위칭 소자(340)가 연결되어 구성된다.
상기 박막 트랜지스터(110)는 제 1 게이트 라인(431)을 통해서 스캔 기입 펄스(PWRT)가 게이트에 인가되는 경우에 턴온되어 데이터 라인으로부터 드레인에 인가되는 상기 제 1 전압(화소 데이터 전압; DATA)을 소스에 전달한다.
상기 액정 캐패시터(120)는 상기 박막 트랜지스터(110)의 소스에 연결되어 있어 상기 박막 트랜지스터(110)가 턴온되는 경우에 데이터 라인으로부터 인가된 상기 제 1 전압(화소 데이터 전압; DATA)이 상기 박막 트랜지스터(110)를 통해서 전달되어 차지를 충전함으로써 상기 화소 데이터 전압을 저장한다.
상기 축적 캐패시터(130)도 상기 박막 트랜지스터(110)의 소스에 연결되어 있어 상기 박막 트랜지스터(110)가 턴온되는 경우에 데이터 라인으로부터 인가된 상기 제 1 전압(화소 데이터 전압; DATA)이 상기 박막 트랜지스터(110)를 통해서 전달되어 차지를 충전함으로써 상기 화소 데이터 전압을 저장한다.
그리고 상기 축적 캐패시터(130)는 상기 액정 캐패시터(120)에 저장된 차지들이 상기 박막 트랜지스터(110)를 통해서 빠져나가더라도 상기 액정 캐패시터(120)의 전압을 상기 화소 데이터 전압으로 계속해서 유지하게 해준다.
상기 스위칭 소자(340)는 제 2 게이트 라인(432)을 통해서 스캔 소거 펄스(PCLR)가 인가되면 턴온되어 상기 액정 캐패시터(120)와 상기 축적 캐패시터(130)를 제 2 전압으로 방전시키게 된다. 그럼으로써 각 화소에 블랙 화소 데이터가 표시되어 각 화소에서 방출되는 빛을 차단하게 된다.
상기 제 2 전압은 상기 축적 캐패시터(130; Cst)의 전극 전압(Vst)이고, 상기 축적 캐패시터의 전극 전압은 공통 전극 전압(Vcom)과 동일하거나 킥백(kickback) 전압(Vk)만큼 높은 전압일 경우에 플리커링(flickering)을 줄일 수 있어 바람직하다.
상기 스위칭 소자(340)는 박막 트랜지스터(TFT)가 사용되는 것이 바람직하다. 이 경우 박막 트랜지스터로 비정질 트랜지스터(amorphous transistor)나 다결정 트랜지스터(polycrystalline transistor)가 이용될 수 있으나 비정질 트랜지스터를 이용하는 경우에는 상기 충전용 박막 트랜지스터(110)와 동일 공정에서 제조할 수 있기 때문에 제조 공정이 간편해지는 이점이 있다.
다음은 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명한다. 도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 패널, 제 1 게이트 드라이버(411), 제 2 게이트 드라이버(412) 및 데이터 드라이버(420)를 포함한다.
상기 액정 패널은 상기 액정 캐패시터(120), 상기 축적 캐패시터(130), 상기 박막 트랜지스터(110) 및 상기 스위칭 소자(340)로 구성된 화소(440)를 포함하고, 상기 데이트 드라이버(420)는 상기 데이터 라인(도시하지 않음)을 통하여 상기 액정 캐피시터(120)와 상기 축적 캐패시터(130)에 화소 데이터 전압(DATA)을 공급한다.
상기 제 1 게이트 드라이버(411)는 상기 제 1 게이트 라인(431)을 통하여 상기 박막 트랜지스터(110)의 게이트에 스캔 기입 펄스(PWRT)를 공급한다. 상기 제 1 게이트 드라이버(411)는 상기 스캔 기입 신호(PWRT)를 스캔 방향으로 발생시키기 위하여 쉬프트 레지스터(shift register; 도시하지 않음)를 포함한다.
상기 제 2 게이트 드라이버(412)는 상기 제 2 게이트 라인(432)을 통하여 상기 스위칭 소자(340)에 스캔 소거 펄스(PCLR)를 공급한다. 상기 제 2 게이트 드라이버(412)는 상기 스캔 소거 펄스(PCLR)를 스캔 방향으로 발생시키기 위하여 쉬프트 레지스터(shift register; 도시하지 않음)를 포함한다.
상기 제 1 게이트 드라이버 및 상기 제 2 게이트 드라이버는 박막 트랜지스터(TFT)로 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우 박막 트랜지스터로 비정질 트랜지스터(amorphous transistor)나 다결정 트랜지스터(polycrystalline transistor)가 이용될 수 있으나 비정질 트랜지스터를 이용하는 경우에는 상기 충전용 박막 트랜지스터와 동일 공정에서 제조할 수 있기 때문에 제조 공정이 간편해지는 이점이 있다.
다음은 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은 상기 제 1 게이트 드라이버(411)에서 상기 제 1 게이트 라인(431)을 통해서 상기 박막 트랜지스터(110)에 구동 신호(스캔 기입 펄스; PWRT)를 인가하는 제 1 단계, 상기 데이터 드라이버(420)에서 상기 데이터 라인(도시하지 않음)을 통하여 상기 박막 트랜지스터(110)에 제 1 전압(화소 데이터 전압; DATA)을 인가하는 제 2 단계 및 상기 제 2 게이트 드라이버(412)에서 상기 제 2 게이트 라인(432)을 통해서 상기 스위칭 소자(340)에 구동 신호(스캔 소거 펄스; PCLR)를 인가하는 제 3 단계를 포함한다.
상기 제 1 단계에서, 상기 제 1 게이트 드라이버(411)에서 상기 제 1 게이트 라인(431)에 스캔 기입 펄스(PWRT)를 인가하면 상기 박막 트랜지스터(110)가 턴온되어 상기 액정 캐패시터(120)와 상기 축적 캐피시터(130)가 상기 데이터 라인과 연결된다.
상기 제 2 단계에서, 상기 데이터 드라이버(420)에서 상기 데이터 라인에 원하는 화소 데이터 전압(DATA)을 인가하면 상기 박막 트랜지스터(110)를 통하여 상기 액정 캐패시터(120)와 상기 축적 캐패시터(130)에 상기 화소 데이터 전압만큼 차지가 충전된다. 그럼으로써, 각 화소에 화소 데이터를 표시하게 된다.
상기 제 3 단계에서, 상기 제 2 게이트 드라이버(412)에서 상기 제 2 게이트 라인(432)에 스캔 소거 펄스(PCLR)를 인가하면 상기 스위칭 소자(340)가 턴온되어 상기 액정 캐패시터(120)와 상기 축적 캐패시터(130)가 상기 제 2 전압(축적 캐패시터 전극의 전압; Vst)으로 방전된다. 그럼으로써, 각 화소에 블랙 데이터를 표시하게 된다.
상기 제 1 단계의 제 1 게이트 드라이버(411)의 스캔 기입 펄스(PWRT)와 상기 제 3 단계의 제 2 게이트 드라이버(412)의 스캔 소거 펄스(PCLR)가 소정의 시간 간격을 유지하면서 인가되면 상기 액정 캐패시터(120)가 화소 데이터 전압(DATA)을 충전하고 있는 동안에는 영사기처럼 사람 눈의 망막에 화소 데이터의 상이 맺혔다 가 상기 액정 캐패시터(120)가 방전하고 있는 동안에는 블랙 화소 데이터가 표시되어 각 화소에서 방출되는 빛을 차단함으로써 사람 눈의 망막에 맺혀 있던 화소 데이터 상을 제거하여 사람 눈에 맺혔던 잔상이 제거된다.
상기 소정의 시간 간격은 하나의 프레임 기간(60Hz; 16.7 ㎳)의 1/2 정도인 것이 바람직하다. 그럼으로써 1/2 프레임 기간에는 화소 데이터가 화소에 표시되고, 나머지 1/2 프레임 기간에는 블랙이 화소에 표시된다.
상기 소정의 시간 간격이 하나의 프레임 기간의 1/2 미만이면 화소 데이터가 화소에 충분히 표시되지 않아 사람 눈의 망막에 빛이 조사되는 시간이 짧아지므로 선명한 상이 맺히지 않게 된다.
반대로 상기 소정의 시간 간격이 하나의 프레임 기간의 1/2 초과이면 화소 데이터는 화소에 충분히 표시되지만, 블랙이 화소에 충분히 표시되지 않아 사람 눈의 망막에 맺혔던 잔상을 삭제하는 시간이 짧아지므로 화상 끌림 현상이 유발될 수 있다.
다음은 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 설명한다. 도 6에 도시된 것처럼, 상기 제 3 단계의 제 2 게이트 드라이버의 스캔 소거 펄스를 다수 인가하여 방전 시간을 더욱 줄임으로써 액정 표시 장치의 반응 속도를 그만큼 증가시킬 수 있다.
하지만 상기 제 3 단계의 제 2 게이트 드라이버의 스캔 소거 펄스의 개수를 증가시키면 소비 전력이 증가되므로 트레이드 오프가 필요하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자(통상의 지식을 가진 자)는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념(Equivalents)으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 각 프레임 기간 마다 액정 캐패시터에 충전되어 있는 차지를 소정의 전압으로 방전시켜 블랙 화소 데이터를 삽입시킴으로써 액정 표시 장치의 반응 속도를 증가시키고 화상의 끌림 현상을 개선시킬 수 있으므로 동화상을 표시하는 경우에 적합하다.

Claims (10)

  1. 일측이 제 1 전압 전극에 연결되는 박막 트랜지스터;
    일측이 상기 박막 트랜지스터의 타측에 연결되고 타측이 공통 전압의 전극에 연결되는 액정 캐패시터;
    일측이 상기 박막 트랜지스터의 타측에 연결되고 타측이 제 2 전압의 전극에 연결되는 축적 캐패시터; 및
    상기 축적 캐패시터의 양단에 연결되는 스위칭 소자를 포함하는 액정 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    제 1 게이트 라인, 상기 제 1 게이트 라인에 평행한 제 2 게이트 라인 및 상기 제 1 게이트 라인과 상기 제 2 게이트 라인에 절연되어 교차하는 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역에 형성되며 상기 데이터 라인에 상기 박막 트랜지스터의 일측이 연결되고 상기 제 1 게이트 라인에 상기 박막 트랜지스터의 게이트가 연결되며 상기 제 2 게이트 라인에 상기 스위칭 소자가 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 박막 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 액정 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 전압은 축적 캐패시터의 전극 전압인 것을 특징으로 하는 액정 패널.
  5. 일측이 제 1 전압 전극에 연결되는 박막 트랜지스터, 일측이 상기 박막 트랜지스터의 타측에 연결되고 타측이 공통 전압의 전극에 연결되는 액정 캐패시터, 일측이 상기 박막 트랜지스터의 타측에 연결되고 타측이 제 2 전압의 전극에 연결되는 축적 캐패시터 및 상기 축적 캐패시터의 양단에 연결되는 스위칭 소자를 포함하는 액정 패널;
    상기 박막 트랜지스터에 구동 신호를 공급하는 제 1 게이트 드라이버;
    상기 스위칭 소자에 구동 신호를 공급하는 제 2 게이트 드라이버; 및
    상기 제 1 전압을 공급하기 위한 데이터 드라이버를 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제 1 게이트 드라이버 및 상기 제 2 게이트 드라이버는 박막 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 1 게이트 드라이버에서 박막 트랜지스터에 구동 신호를 인가하는 제 1 단계;
    데이터 드라이버에서 상기 박막 트랜지스터에 제 1 전압을 인가하여 상기 박막 트랜지스터에 연결된 제1 및 제2 캐패시터를 상기 제1 전압만큼 차징하는 제 2 단계; 및
    제 2 게이트 드라이버에서 스위칭 소자에 구동 신호를 인가하여 상기 제1 및 제2 캐패시터를 제2 전압으로 방전시키는 제 3 단계를 포함하되,
    상기 제2 전압은 공통 전극 전압과 동일하거나 상기 공통 전극 전압보다 킥백(kickback) 전압만큼 높은 전압인 액정 표시 장치의 구동 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제 1 단계의 제 1 게이트 드라이버의 구동 신호와 상기 제 3 단계의 제 2 게이트 드라이버의 구동 신호는 일정 시간 간격을 유지하면서 인가되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 일정 시간 간격은 하나의 프레임 기간의 1/2인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제 3 단계의 제 2 게이트 드라이버의 구동 신호를 다수 인가하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
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