KR100949499B1 - 액정표시장치의 구동방법 및 그의 구동회로 - Google Patents

액정표시장치의 구동방법 및 그의 구동회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 구동방법 및 그의 구동회로에 관한 것으로서, 본 발명의 액정표시장치는 영상 제어신호를 입력받아 제어부에서 반전신호, 데이터 신호 및 게이트 신호를 데이터 드라이버 및 게이트 드라이버에 출력하는 단계와, 상기 게이트 드라이버에서 게이트 구동펄스를 출력하는 단계와, 상기 게이트 구동펄스에 동기되어 상기 데이터 드라이버에서 복수개의 데이터 전압을 출력하는 단계와, 상기 각 데이터 전압의 인가 시 초기 전압값이 상기 데이터 전압에 반대되는 극성을 갖도록 가변하는 공통전압을 출력하는 단계를 포함하고, 상기 데이터 전압이 상기 공통전압 대비 n + 10(여기서, n은 자연수) 그레이 레벨 더 높게 되도록 상기 공통전압을 가변하기 때문에 화소전압을 높여 액정 응답속도를 높일 수 있다.
데이터 전압, 공통전압, 인버젼(Inversion),

Description

액정표시장치의 구동방법 및 그의 구동회로{Driving Methode for Liquid Crystal Display device and Driving Circuit at the same}
도 1은 TN모드 액정표시장치의 개략적 사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 액정표시장치의 블록 구성도.
도 3a 내지 도 3d는 각각 상기 각 인버젼 방식의 극성반전을 도시한 평면도.
도 4 내지 도 5는 종래기술에 따른 데이터 드라이버의 데이터 전압 및 화소전극을 도시한 파형도.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 데이터 전압 파형 및 공통전압 파형도.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법을 이용하여 인가되는 화소전압을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 데이터 전압 파형 및 공통전압 파형도.
도 9는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동회로를 도시한 블록도.
도 10은 본 발명에 따른 액정패널의 개략적인 평면도.
도 11은 본 발명에 따른 공통전압 가변부를 개략적으로 도시한 회로도.
도 12는 본 발명에 다른 공통전압 가변부에 입출력되는 각종 파형을 도시한 도면.
*도면의 주요부분에 대한 설명*
51 : 액정패널 51a : 게이트 드라이버
51b : 데이터 드라이버 52 : 구동부
53 : 타이밍 컨트롤러 54 : 전원 공급부
55 : 감마 기준전압부 56 : 직류/직류 변환부
57 : LCM 구동 시스템 58 : 공통전압 가변부
59 : 공통 라인 60 : 연산증폭기
61 : 멀티플렉서 62 : 공통전압 가변신호
63 : DAC 64 : 컨트롤 신호
D : 데이터 라인 G : 게이트 라인
Vcom : 공통전압 Vp : 화소전압
Vd : 데이터 전압
본 발명은 액정표시장치의 구동방법 및 그의 구동회로에 관한 것으로, 상세하게는 반전되어 출력되는 데이터 신호와 극성이 서로 다른 공통전압을 출력하여 액정 응답속도를 높일 수 있는 액정표시장치의 구동방법 및 그의 구동회로에 관한 것이다.
최근, 정보통신 분야의 급속한 발전으로 말미암아, 원하는 정보를 표시해 주는 디스플레이 산업의 중요성이 날로 증가하고 있으며, 현재까지 정보 디스플레이 장치 중 CRT(cathod ray tube)는 다양한 색을 표시할 수 있고, 화면의 밝기도 우수하다는 장점 때문에 지금까지 꾸준한 인기를 누려왔다.
하지만, 대형, 휴대용, 고해상도 디스플레이에 대한 욕구 때문에 무게와 부피가 큰 CRT 대신에 평판 디스플레이(flat panel display) 개발이 절실히 요구되고 있다. 이러한 평판 디스플레이는 컴퓨터 모니터에서 항공기 및 우주선 등에 사용되는 디스플레이에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.
현재 생산 혹은 개발된 평판 디스플레이는 액정 디스플레이(liquid crystal display device: LCD), 전계 발광 디스플레이(electro luminescent display : ELD), 전계 방출 디스플레이(field emission display : FED), 플라즈마 디스플레이(plasma display panel : PDP) 등이 있으며, 이상적인 평판 디스플레이가 되기 위해서는 경중량, 고휘도, 고효율, 고해상도, 고속응답특성, 저구동전압, 저소비전력, 저코스트(cost) 및 천연색 디스플레이 특성 등이 요구된다. 이와 같은 평판 디스플레이 중 상기 액정표시장치는 상기 욕구뿐만 아니라 내구성 및 휴대가 간편하기 때문에 각광을 받고 있다.
또한, 색 재현성이 우수하고 박형인 박막트랜지스터형 액정표시소자(Thin film transistor-liquid crystal display; 이하 TFT-LCD라 한다)가 개발되었고, 특히 현재에는 전술한 바 있는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD : AM- LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이와 같은 액정표시장치는 액정의 광학적 이방특성을 이용한 화상표시 장치로서, 전압의 인가상태에 따라 분극특성을 보이는 액정에 빛을 조사하게 되면 상기 전압인가에 따른 액정의 배향 상태에 따라 통과되는 빛의 양을 조절하여 이미지를 표현할 수 있는 장치이다.
상기 액정표시장치를 구성하기 위해서는, 상기 액정층을 포함하는 액정패널과, 상기 액정패널의 주변에 구비되어 상기 액정패널에 신호를 인가하고 이러한 신호를 제어하는 회로를 더 필요로 한다.
이하, 도면을 참조하여 TN모드 액정표시장치에 대하여 개략적으로 설명한다.
도 1은 TN모드 액정표시장치의 개략적 사시도로서, TN모드 액정표시장치는 색상을 표현하기 위한 상부 기판(11)과 하부 기판(12) 및 상기 두 기판사이에 형성된 액정층(13)으로 이루어지는 액정패널(10)과, 상기 액정패널(10) 상하에 각각의 편광자(19)가 서로 교차하도록 배치된 제 1, 제 2 편광판(14,15)을 포함하여 구성된다.
도시하지는 않았지만, 상기 액정패널(10)의 배면에서 투과광을 조사하기 위한 백라이트가 형성되어 있고, 상기 액정층(13)의 배향을 위해 상기 두 기판 상에 교차하도록 러빙된 복수개의 배향막이 더 형성되어 있다.
여기서, 상기 제 1, 제 2 편광판(14,15)은 편광방향이 수직인 특성을 갖고 있다.
또한, 상기 하부기판(12)은 어레이기판이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트 랜지스터(도시하지 않음)와 화상을 표시하기 위한 화소 전극(도시하지 않음)이 매트릭스형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터를 동작시키기 위해 게이트배선(16)과 데이터배선(17)이 직교하도록 형성되어 있다. 그리고, 상부기판(11)에는 공통전극(도시되지 않음)이 형성되어 있다.
상기 하부 기판(12) 및 상부 기판(11)에 각각 형성된 화소전극(도시하지 않음) 및 공통전극(도시하지 않음)은 상기 백라이트로부터 조사된 빛을 투과하기 위해 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같은 투명 도전금속으로 이루어져 있다.
상기 상부 기판(11) 및 하부 기판(12)사이에 형성된 액정층(13)의 액정분자(18)들은 대향하는 상기 두 기판의 표면상에 각각 형성된 배향막(도시하지 않음)에 의해 상기 하부 기판(12)으로부터 상기 상부 기판(11)에 이르기까지 방위각이 90도 꼬여 배향되어 있다.
즉, 상기 백라이트로부터 조사된 백색의 빛은 상기 제 2 편광판(15)에 의해 일방향으로 편광되고, 상기 제 2 편광판(15)에 편광된 광은 하부 기판(12) 및 액정층(13)에 굴절된다.
이때, 도시된 바와 같이, 상기 액정층(13)에 입사된 광은 상기 액정분자(18)의 꼬임에 의해 방위각이 90도 회전하여 제 2 편광판(15)에 의해 편광된 방향에 직교하도록 굴절된다. 이와 같이, 상기 액정층(13)에서 액정분자(18)의 방위각 또는 극각을 조절하여 투과광의 세기를 조절할 수 있다.
또한, 액정층(13)에 의해 굴절된 백색의 광은 R.G.B 색상을 나타낼 수 있는 칼라필터(도시하지 않음)가 형성된 상부 기판(11)을 투과하고, 상기 상부 기판(11)에 의해 색상을 갖는 빛은 제 1 편광판(14)을 통과하여 화상으로 표현된다.
한편, 도 2는 종래 기술에 따른 액정표시장치의 블록 구성도이다.
즉, 상술한 바와 같이, 액정표시장치는, 서로 수직하는 복수개의 게이트 라인(16)과 데이터 라인(17)에 의해 정의되는 복수개의 화소영역이 매트릭스 형태로 배열되는 액정패널(10)과, 상기 액정패널(10)에 구동 신호와 데이터 신호를 공급하는 구동회로부(22) 및 LCM(Liquid Crystal Module) 구동 시스템(27)으로 구분된다.
여기서, LCM 구동 시스템(27)은 상기 구동회로부(22)에 전원을 공급하고, 수직동기 신호(Vsync : 프레임 구별 신호), 수평동기 신호(Hsync : 라인 구별 신호), 데이터 인에이블 신호(DE : 데이터 전압이 출력되는 구간 동안만 인에이블 되는 신호), 클럭 신호등을 출력한다.
또한, 상기 구동회로부(22)는, 상기 액정패널(10)의 각 데이터 라인(17)에 데이터 신호를 입력하는 데이터 드라이버(21b)와, 상기 액정패널(10)의 각 게이트 라인(16)에 게이트 구동 펄스를 인가하는 게이트 드라이버(21a)와, 상기 게이트 드라이버(21a)를 구동하기 위한 구동펄스를 발생함과 동시에 데이터 드라이버(21b)를 구동하기 위한 로드 신호 및 데이터 신호를 발생하는 타이밍 컨트롤러(23)와, 상기 액정패널(10) 및 각부에 필요한 전압을 공급하는 전원 공급부(24)와, 상기 전원 공급부(24)로부터 전원을 인가 받아 상기 데이터 드라이버(21b)에서 입력되는 디지털 데이터를 아날로그 데이터로 변환할 때 필요한 기준전압을 공급하는 감마 기준전압부(25)와, 상기 전원 공급부(24)로부터 출력된 전압을 이용하여 액정패널(10)에 사 용되는 정전압(VDD), 게이트 고전압(VGH), 게이트 저전압(VGL), 기준전압(V ref) 및 공통전압(Vcom) 등을 출력하는 직류/직류 변환부(26)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 데이터 드라이버(21b)는 상기 타이밍 컨트롤부(23)로부터 출력되는 데이터 신호를 이용하여 데이터 전압을 데이터 라인(17)에 인가하고, 상기 DC/DC 변환부는 상기 액정패널(10)에 상기 데이터 전압으로부터 전기장을 유도하기 위한 공통전압(Vcom)을 출력한다.
상술한 바와 같이, 상기 액정패널(10)은 수평방향으로 배열된 복수개의 게이트 라인(16)과 수직방향으로 배열된 복수개의 데이터 라인(17)이 교차하여 매트릭스구조를 이루고, 이러한 게이트 라인(16) 및 데이터라인(17)의 교차점에 박막트랜지스터(K)가 위치하며, 상기 박막트랜지스터(K)와 전기적으로 연결되는, 데이터 전압(Vd)이 인가되는 화소전극이 매트릭스구조 내에 위치한다.
또한, 상기 박막트랜지스터(K)는 도전성 금속으로 이루어진 게이트전극(G)과 소스전극(S) 및 드레인 전극(D) 및 반도체 층이 적층되어 구성되며 게이트전극(G)은 게이트라인(32)과, 소스전극(S)은 데이터라인(17)과, 드레인 전극(D)은 데이터 전압(Vd)이 인가되는 화소전극과 각각 전기적으로 연결된다.
이때, 상기 데이터 전압(Vd)이 인가되는 화소전극과 이와 전기적으로 대응되는 공통전압(Vcom)이 인가되는 공통전극 사이에는 캐패시터로 표현되는 액정셀(Clc)과 바람직하게는 액정셀(Clc)에 병렬 연결된 저장캐패시터(Cst)가 형성된다.
그리고, 상기 데이터 라인(17) 및 게이트 라인(16)에 데이터 전압 및 게이트 구동펄스를 인가하기 위해 상기 액정패널(10)의 가장자리에 데이터 드라이버(21b)와 게이터 드라이버(21a)가 위치한다.
따라서, 종래의 액정표시장치는 게이트라인(16)에 선택적으로 게이트 구동 펄스(Vg)가 인가됨으로써 일방향의 게이트 라인(16)을 따라 복수개의 박막트랜지스터가 구동되는데, 화질의 개선을 위하여 이러한 게이트 구동펄스(Vg)의 인가 방식은 게이트 드라이버(30)에 의해서 한번에 한 라인씩 전압을 인가하고 연속적으로 다음 인접한 게이트 라인(16)으로 이동하여 인가하는 선 순차 구동방식을 사용하고, 모든 게이트라인에 게이트 구동펄스(Vg)가 인가되면 한 프레임(frame)을 완성한다.
즉, 게이트 구동펄스(Vg)이 i 번째 게이트 라인(Gi)에 인가되면 게이트 구동펄스(Vg)가 인가된 상기 i 번째 게이트 라인(Gi)에 연결된 모든 박막트랜지스터(K)가 동시에 턴-온(turn-on)되고, 이러한 턴-온 된 박막트랜지스터(K)가 복수개의 데이터 라인(17)을 따라 인가된 각 데이터 전압(Vd)이 해당 화소전극에 인가되고, i번째의 게이트라인(Gi)에 의해 제어된 복수개의 화소전극에는 상기 데이터 전압(Vd)에 따른 화소전압(Vp)에 의해 액정셀 및 저장 캐패시터가 축적된다.
따라서, 이러한 액정셀에 축적된 화소 전압에 따라 액정셀 내의 액정분자는 재배열되고 광학적 이방성에 의하여 원하는 영상을 디스플레이 하게 된다.
이후 게이트 구동펄스가 다음의 i+1번째 게이트 라인(Gi+1)으로 이동하여 인가되면 i 번째의 게이트 라인(Gi)에 연결된 박막트랜지스터(K)들은 모두 오프(off) 상태로 되고 이때 i 번째 게이트 라인(Gi)과 전기적으로 연결된 저장캐패시터(Cst)와 액정셀 캐패시터(Clc) 에 축적된 전압은 다음 프레임에서 다시 박막트랜지스터(K)가 턴-온 될 때까지 유지된다.
따라서, 종래의 액정표시장치는 복수개의 데이터 라인(17)을 통해 출력되는 데이터 전압(Vd)이 게이트전극(G)에 인가되는 게이트 구동펄스(Vg)에 의해 각 화소전극에 전달되며, 이와 같은 가변적인 데이터 전압(Vd)은 액정의 분극상태를 단계적으로 바꿈으로써, 투과광을 제어하여 액정표시장치에서의 그레이레벨(gray level)을 다양하게 표현할 수 있다.
이때, 스위칭 소자로 박막트랜지스터(K)를 채용한 대면적 액정표시장치는 액정의 양단에 직류바이어스가 인가되면 액정분자는 직류전압에 의해 쉽게 열화되고 액정분자의 배열방향에 따라 액정셀의 유전율이 달라지는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖기 때문에 일반적으로 교류전압을 사용하여 프레임(frame)마다 액정에 인가되는 전압의 극성을 바꾸어준다.
이처럼 액정에 인가되는 화상신호를 바꾸어 주는 인버젼(inversion)방식에는 프레임(frame), 컬럼(column), 라인(line)과 도트인버젼(dot inversion)의 4가지 방법이 있다.
도 3a 내지 도 3d는 각각 상기 각 인버젼 방식의 극성반전을 도시한 평면도이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 상기 프레임 인버젼방식은 전체 화소가 동일한 화상신호를 인가받고, 프레임이 바뀔 때마다 화소전체의 극성을 바꾸는 방식이고, 상기 컬럼 인버젼방식은 도 3b에 도시한 바와 같이, 한 프레임에서 이웃한 컬럼라인(세로선)의 극성이 바뀌는 방식이다.
또한, 상기 라인 인버젼방식은 도 3c에 도시한 바와 같이, 한 프레임에서 이웃한 로우라인(가로선)의 극성이 바뀌는 방식이다.
그리고, 상기 도트 인버젼 방식은 도 3d에 도시한 바와 같이, 한 화소의 주변화소의 극성이 서로 다른 형태로 매 프레임마다 극성이 바뀌게 된다.
이러한 인버젼 방식을 사용하게 되는 이유는 크로스토크(cross-talk) 및 화면이 깜박거리는 플리커(flicker)를 감소시키기 위한 것이다.
따라서, 종래 기술의 액정표시장치는 프레임, 컬럼, 라인 및 도트 인버젼 방법을 이용하여 유전성 이방성을 갖는 액정 특성의 저하를 방지하고, 각각의 장점을 살려 크로스 토크 및 플리커 현상을 방지할 수 있다.
도 4 내지 도 5는 종래기술에 따른 데이터 드라이버의 출력 전압을 도시한 파형이다.
액정표시장치의 구동방식으로 선 순차 구동방식을 사용할 경우 상술한 바와 같이 임의의 프레임에서 박막트랜지스터(도 2의 K)의 소스전극(S)으로 입력된 데이터 전압(Vd)은 박막트랜지스터(K)를 턴-온(turn-on) 하기 위한 게이트 구동펄스(Vg)가 인가된 때부터 액정셀(Clc)와 저장캐패시터(Cst)에 축적되고, 이 축적된 전압은 반드시 다음 프레임까지 유지하고 있어야 한다.
하지만, 박막트랜지스터(K)의 게이트전극(G)과 소스전극(S)의 겹침에 의하여 발생하는 기생캐패시터(도 2의 Cgs)에 의하여 일정량만큼 방전되기 때문에 레벨 쉬 프트 현상이 발생한다.
여기서, 액정표시장치의 액정패널(도1의 10)의 구동방법은 도트 또는 라인 인버젼이다.
또한, 상기 게이트 구동펄스(Vg)가 인가된 동안의 화소전압(Vp)은 액정의 유전율 이방성 때문에 비선형의 특성을 갖도록 나타난다.
이때, 상기 박막트랜지스터(K)를 통해 상기 화소전극에 인가되는 화소전압(Vp)이 낮을수록 액정 분자의 정렬을 무너뜨리기가 어려워진다.
즉, 상기 공통전극에 인가되는 공통전압(Vcom)은 일정하게 유지되고, 상기 화소전극에 인가된 데이터 전압에 의해 액정셀의 전기용량(Clc)이 축전되고 화소전압(Vp)이 증가한다.
이때, 상기 액정에 인가되는 데이터 전압(Vd)이 낮을수록 상기 화소전압(Vp)이 낮아져 곡선의 기울기가 작아진다.
따라서, 종래 기술의 액정표시장치는 일정하게 고정된 공통전압(Vcom)을 기준으로 극성이 반전되는 데이터 전압(Vd)을 인가하여 액정의 특성 저하를 방지할 수 있고, 상기 데이터 전압(Vd)의 인가에 따라 액정셀에서 유도되는 화소전압(Vp)을 이용하여 액정의 분자 정렬을 무너뜨릴 수 있다.
하지만, 종래의 액정표시장치 구동방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.
종래기술의 액정표시장치의 구동방법은 액정패널에 인가되는 데이터 전압을 높게 인가할 수 없고 공통전압이 일정하게 고정되어 있었기 때문에 액정의 응답속도를 요하는 동화상을 구현하기에는 적합하지 못한 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 정상적으로 출력되는 데이터 전압과 상대적으로 높은 전위를 만들기 위해 상기 데이터 전압에 반대 극성을 갖는 공통전압을 출력하여 액정의 응답속도를 높일 수 있는 액정표시장치의 구동방법 및 그의 구동회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치의 구동방법은, 영상 제어신호를 입력받아 제어부에서 반전신호, 데이터 신호 및 게이트 신호를 데이터 드라이버 및 게이트 드라이버에 출력하는 단계와, 상기 제어부의 게이트 신호를 받아 게이트 드라이버에서 액정패널에 게이트 구동펄스를 출력하는 단계와, 상기 게이트 드라이버의 게이트 구동펄스에 동기되어 상기 데이터 드라이버에서 상기 액정패널에 복수개의 데이터 전압을 출력하는 단계와, 상기 각 데이터 전압의 출력 시 초기 전압값이 상기 데이터 전압에 반대되는 극성을 갖도록 가변하는 공통전압을 상기 액정패널에 출력하는 단계를 포함하고, 상기 데이터 전압이 상기 공통전압 대비 n + 10(여기서, n은 자연수) 그레이 레벨 더 높게 되도록 상기 공통전압을 가변하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 데이터 전압이 도트 인버젼 또는 라인 인버젼하여 순차적으로 극성이 바뀌어 출력될 경우, 상기 공통전압은 상기 데이터 전압과 반대의 극성을 갖도록 출력됨이 바람직하다.
삭제
상기 공통전압이 가변되는 시간은 상기 화소전압이 목표값에 도달하기 전임 이 바람직하다.
상기 데이터 전압이 컬럼 인버젼 또는 프레임 인버젼하여 한 프레임동안 동일한 극성으로 출력될 경우, 상기 공통전압은 상기 데이터 전압과 반대의 동일한 극성으로 출력됨이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 특징은, 액정패널의 각 데이터 라인 및 게이트 라인에 데이터 전압 및 게이트 구동펄스를 출력하는 데이터 드라이버 및 게이트 드라이버와, 상기 데이터 드라이버 및 게이트 드라이버를 구동하기 위해 각 구동신호 및 반전신호를 발생하는 타이밍 컨트롤러와, 상기 액정패널 및 각부에 필요한 전압을 공급하는 전원 공급부와, 상기 전원 공급부로부터 전원을 인가 받아 상기 데이터 드라이버에 기준전압을 공급하는 감마 기준전압부와, 상기 전원 공급부로부터 출력된 전압을 이용하여 액정패널에 정전압, 게이트 고전압, 게이트 저전압, 기준전압 및 공통전압 등을 출력하는 직류/직류 변환부와, 상기 데이터 전압에 따른 상기 공통전압이 상기 데이터 전압과 반대 극성을 갖도록 가변하여 출력하는 공통전압 가변부를 포함하고, 상기 공통전압 가변부는 상기 직류/직류 변환부로부터 일정한 전압값으로 출력되는 공통전압을 가변하는 연산증폭기 및 멀티플렉서를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동회로이다.
여기서, 상기 공통전압이 각각 별도의 화소에 인가되도록 공통전극이 각 데이터 라인에 대응하게 연결되도록 형성됨이 바람직하다.
상기 데이터 전압이 도트 인버젼일 경우 액정패널에 인가되는 공통전압을 서로 다른 극성의 데이터 전압과 반대되도록 공통라인을 각각 N번째(여기서, N은 자연수)와 N-1번째로 나누어 각각 양 또는 음의 공통전압을 교번하여 출력하고, 라인 및 프레임 인버젼일 경우 N번째와 N-1번째에 인가되는 공통전압을 동일한 극성의 데이터 전압과 반대되는 극성을 갖도록 출력함이 바람직하다.
삭제
상기 공통전압 가변부에서 출력되는 공통전압을 아날로그 전압으로 만들기 위해 에이직(ASIC)으로 구성되는 디지털 아날로그 컨버터를 더 구비함이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 액정표시장치의 구동방법에 대한 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 데이터 전압 파형 및 공통전압 파형도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 데이터 드라이버에서 도트 인버젼 또는 라인 인버젼하여 순차적으로 극성이 바뀌어 출력되는 데이터 전압(Vd)에 따라 초기의 공통전압(Vcom)이 상기 데이터 전압(Vd)과 극성이 반대가 되도록 가변시켜 화소전압(도시하지 않음)이 커지도록 한다.
여기서, 상기 공통전압(Vcom)은 상기 데이터 전압(Vd)의 그레이 레벨 이상이 되도록 상기 데이터 전압(Vd)이 출력됨과 동시에 반대 극성을 갖도록 가변되어 출력된다.
예컨대, 128 풀 그레이 패턴(Full Gray Pattern)을 표시하고자 할 경우, 종래의 공통전압(Vcom) 대비 n + 10 그레이 전압이 가변된 공통전압(Vcom)을 소정시간 출력하여 액정의 응답속도를 높일 수 있다.
이때, 상기 공통전압(Vcom)이 가변되는 시간은 상기 화소전압(Vp)이 목표값에 도달하기 전으로 한다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 일정한 그레이 레벨을 갖는 데이터 전압(Vd)에 상대적으로 높은 전위를 만들기 위해 상기 데이터 전압(Vd)에 반대 극성을 갖는 공통전압(Vcom)을 출력하여 응답속도를 높일 수 있다.
즉, 이와 같은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 먼저, 영상 제어신호를 입력받아 타이밍 컨트롤러에서 반전신호, 데이터 신호 및 게이트 신호를 데이터 드라이버 및 게이트 드라이버에 출력하고, 상기 게이트 드라이버에서 게이트 구동펄스를 출력한다.
또한, 상기 게이트 구동펄스에 동기되어 데이터 드라이버에서 반전된 복수개의 데이터 전압(Vd)을 출력하고, 상기 각 데이터 전압(Vd)의 인가 시 초기 전압값이 상기 데이터 전압(Vd)에 반대되는 극성을 갖도록 가변하는 공통전압(Vcom)을 출력하여 액정의 응답속도를 높일 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법을 이용하여 인가되는 화소전압을 도시한 도면으로서, 데이터 전압(도 6의 Vd)이 액정패널에 인가되면 액정의 유전율 이방성에 의해 화소전압(Vp)이 수직상승하지 않고, 지연시간을 갖고 증가한다.
이때, 상기 데이터 전압(Vd)이 인가됨과 동시에 상기 전압과 극성이 반대인 상기 공통전압(Vcom)을 인가함으로써 화소전압(Vp)이 순간 상대적으로 높아져서 동 작전압(Operating voltage)이 높아진다.
일반적으로, 동작전압이 높아질수록 액정 분자의 정렬이 쉽게 무너진다는 사실은 널리 알려져 있다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 동작 전압이 높아지기 때문에 화소전압(Vp)을 빠른 시간내에 목표값에 도달시킴으로 액정 응답속도가 빨라진다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 데이터 전압 파형 및 공통전압 파형도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 컬럼 인버젼 또는 프레임 인버젼하여 양의 데이터 전압(Vd) 출력되면, 상기 데이터 전압(Vd)과 극성이 반대인 음의 공통전압(Vcom)으로 가변시켜 화소전압(도 7의 Vp)이 커지도록 한다.
반면에 도시하지는 않았지만, 상기 데이터 전압이 음의 극성을 갖고 출력될 경우 상기 공통전압(Vcom)은 양의 극성으로 가변되어 출력된다.
이때, 상기 공통전압(Vcom)은 상기 데이터 전압(Vd)의 그레이 레벨 이상(10 그레이 레벨)이 되도록 상기 데이터 전압(Vd)이 출력됨과 동시에 반대 극성을 갖도록 가변되어 화소전압(Vp)이 상대적으로 높아짐으로써 동작전압을 높여 액정 응답속도를 높인다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 한 프레임동안 동일한 극성을 갖고 일정한 그레이 레벨을 갖는 데이터 전압(Vd)에 상대적 으로 높은 전위를 만들기 위해 상기 데이터 전압(Vd)에 반대 극성을 갖는 공통전압(Vcom)을 출력하여 응답속도를 높일 수 있다.
이와 같은 방법으로 구동되는 본 발명의 액정표시장치의 구동회로에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
도 9는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동회로를 도시한 블록도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 액정패널의 각 데이터 라인(D) 및 게이트 라인(G)에 데이터 전압(Vd) 및 게이트 구동펄스(Vg)를 출력하는 데이터 드라이버(51b) 및 게이트 드라이버(51a)와, 상기 데이터 드라이버(51b) 및 게이트 드라이버(51a)를 구동하기 위해 각 구동신호 및 반전신호를 발생하는 타이밍 컨트롤러(53)와, 상기 액정패널 및 각부에 필요한 전압을 공급하는 전원 공급부(54)와, 상기 전원 공급부(54)로부터 전원을 인가 받아 상기 데이터 드라이버(51b)에 기준전압을 공급하는 감마 기준전압부(55)와, 상기 전원 공급부(54)로부터 출력된 전압을 이용하여 액정패널(51)에 정전압, 게이트 고전압, 게이트 저전압, 기준전압 및 공통전압(Vcom) 등을 출력하는 직류/직류 변환부(56)와, 상기 데이터 전압(Vd)에 따른 상기 공통전압(Vcom)이 상기 데이터 전압(Vd)과 반대 극성을 갖도록 가변하여 출력하는 공통전압 가변부(58)를 포함하여 구성된다.
미설명부호 '52, 57'은 각각 구동부와 LCM 구동 시스템이다.
도시하지는 않았지만, 공통전압(Vcom)을 각각 별도의 화소에 인가할 수 있도록 공통전극이 각 데이터 라인(D)에 대응하게 연결되도록 형성되어야 한다.
여기서, 상기 공통전압 가변부(58)는 상기 데이터 드라이브(51b)에서 출력되 는 데이터 전압(Vd)으로부터 극성이 서로 반대되는 초기 공통전압(Vcom)을 출력할 수 있다.
이때, 도 10은 본 발명에 따른 액정패널의 개략적인 평면도로서, 본 발명에 따른 액정패널(51)에 데이터 라인(도 9의 D)과 나란하도록 공통라인(59)이 형성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동회로는 도트 및 컬럼 인버젼할 경우 액정패널(51)에 인가되는 공통라인(59)을 각각 N번째와 N-1번째로 나누어 데이터 전압(Vd)과 반대되도록 각각 양 또는 음의 공통전압(Vcom)을 교번하여 출력하고, 라인 및 프레임 인버젼일 경우 N번째와 N-1번째 공통라인(59)에 인가되는 공통전압(Vcom)을 동일한 극성을 갖도록 출력한다.
도시하지는 않았지만, 상기 공통전압(Vcom)이 출력되는 공통라인(59)에 수직하도록 게이트 라인(도 9의 G)이 형성되어 있다.
도 11은 본 발명에 따른 공통전압 가변부를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치의 공통전압 가변부(58)는 직류/직류변환부(도 9의 56)로부터 일정한 전압값으로 출력되는 공통전압(Vcom)에 연산증폭기(OPAMP,60) 및 멀티플렉서(MUX,61)를 사용하여 공통전압 가변신호(62)와 조합하여 데이터 전압(Vd)과 극성이 서로 반대되는 공통전압(Vcom)을 출력할 수 있다.
이때, 데이터 전압(Vd)이 아날로그 전압이기 때문에 구형파인 상기 공통전압 가변 신호(60)에 DAC(Digital Analogue Converter)(63)를 사용하여 아날로그 전압 을 출력할 수 있다.
또한, 상기 DAC(63)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)등을 사용하여 구성할 수 있다.
도 12는 본 발명에 다른 공통전압 가변부에 입출력되는 각종 파형을 도시한 도면으로, 데이터 드라이버(도 9의 51b)의 반전된 데이터 전압(Vd)에 의해 만들어진 공통전압 가변신호(62)와 고정된 공통전압(Vcom)으로부터 연산증폭기(60)를 이용하여 반전된 공통전압(V'com)을 만들어 내고, 컨트롤 신호(64)에 의해 제어되는 멀티플렉서(61)를 이용하여 가변된 공통전압(Vcom)을 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치 구동회로는 데이터 전압(Vd)에 따른 초기 전압값이 상기 데이터 전압(Vd)과 반대되는 극성을 갖도록 출력함으로써 초기 화소전압(Vp)을 높일 수 있고, 상기 초기 화소전압(Vp)이 높아짐에 따라 액정의 응답속도를 높일 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치의 구동방법 및 그의 구동회로는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 액정표시장치의 구동방법 및 그의 구동회로는 일정한 그레이 레벨을 갖는 데이터 전압에 반대 극성을 갖고 가변되는 공통전압을 출력하여 화소전압을 높일 수 있기 때문에 액정 응답속도를 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 영상 제어신호를 입력받아 제어부에서 반전신호, 데이터 신호 및 게이트 신호를 데이터 드라이버 및 게이트 드라이버에 출력하는 단계와,
    상기 제어부의 게이트 신호를 받아 게이트 드라이버에서 액정패널에 게이트 구동펄스를 출력하는 단계와,
    상기 게이트 드라이버의 게이트 구동펄스에 동기되어 상기 데이터 드라이버에서 상기 액정패널에 복수개의 데이터 전압을 출력하는 단계와,
    상기 각 데이터 전압의 출력 시 초기 전압값이 상기 데이터 전압에 반대되는 극성을 갖도록 가변하는 공통전압을 상기 액정패널에 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 데이터 전압이 상기 공통전압 대비 n + 10(여기서, n은 자연수) 그레이 레벨 더 높게 되도록 상기 공통전압을 가변하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 전압이 도트 인버젼 또는 라인 인버젼하여 순차적으로 극성이 바뀌어 출력될 경우, 상기 공통전압은 상기 데이터 전압과 반대의 극성을 갖도록 출력됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전압이 가변되는 시간은 상기 화소전압이 목표값에 도달하기 전임을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 전압이 컬럼 인버젼 또는 프레임 인버젼하여 한 프레임동안 동일한 극성으로 출력될 경우, 상기 공통전압은 상기 데이터 전압과 반대의 동일한 극성으로 출력됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  6. 액정패널의 각 데이터 라인 및 게이트 라인에 데이터 전압 및 게이트 구동펄스를 출력하는 데이터 드라이버 및 게이트 드라이버와,
    상기 데이터 드라이버 및 게이트 드라이버를 구동하기 위해 각 구동신호 및 반전신호를 발생하는 타이밍 컨트롤러와,
    상기 액정패널 및 각부에 필요한 전압을 공급하는 전원 공급부와,
    상기 전원 공급부로부터 전원을 인가 받아 상기 데이터 드라이버에 기준전압을 공급하는 감마 기준전압부와,
    상기 전원 공급부로부터 출력된 전압을 이용하여 액정패널에 정전압, 게이트 고전압, 게이트 저전압, 기준전압 및 공통전압 등을 출력하는 직류/직류 변환부와,
    상기 데이터 전압에 따른 상기 공통전압이 상기 데이터 전압과 반대 극성을 갖도록 가변하여 출력하는 공통전압 가변부를 포함하고,
    상기 공통전압 가변부는 상기 직류/직류 변환부로부터 일정한 전압값으로 출력되는 공통전압을 가변하는 연산증폭기 및 멀티플렉서를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 공통전압이 각각 별도의 화소에 인가되도록 공통전극이 각 데이터 라인에 대응하게 연결되도록 형성됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동회로.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 데이터 전압이 도트 버젼일 경우 액정패널에 인가되는 공통전압을 서로 다른 극성의 데이터 전압과 반대되도록 공통라인을 각각 N번째(여기서, N은 자연수)와 N-1번째로 나누어 각각 양 또는 음의 공통전압을 교번하여 출력하고, 라인 및 프레임 인버젼일 경우 N번째와 N-1번째에 인가되는 공통전압을 동일한 극성의 데이터 전압과 반대되는 극성을 갖도록 출력함을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동회로.
  9. 삭제
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 공통전압 가변부에서 출력되는 공통전압을 아날로그 전압으로 만들기 위해 에이직(ASIC)으로 구성되는 디지털 아날로그 컨버터를 더 구비함을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동회로.
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