KR101620048B1 - 액정표시장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents

액정표시장치 및 이의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

액정표시장치 및 이의 구동방법에서, 상기 액정표시장치는 다수의 출력채널로부터 데이터전압들이 공급되는 다수의 데이터라인; 제1 제어신호가 공급되는 제1 제어신호버스라인; 상기 제1 제어신호보다 늦은 제2 제어신호가 공급되는 제2 제어신호버스라인; 상기 제1 제어신호에 응답하여 상기 출력채널과 제1 데이터라인 사이의 전류패스를 절환하는 제1 스위칭소자, 상기 제2 제어신호에 응답하여 상기 출력채널과 제2 데이터라인 사이의 전류패스를 절환하는 제2 스위칭 소자를 포함하는 디멀티플렉스 회로, 화소부 및 각 화소에 대응하는 컬러 필터를 구비한다.

Description

액정표시장치 및 이의 구동 방법 {Liquid Crystal Display and Driving Method thereof}
본 발명은 액정표시장치 및 상기 액정표시장치의 구동방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 칩면적을 줄이고 표시품질을 향상시킨 액정표시장치 및 상기 액정표시장치의 구동방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 비디오신호에 따라 액정의 광 투과율을 조절함으로써 비디오신호에 해당하는 화상을 표시하게 된다. 이러한 액정표시장치에는 액정셀들이 액티브 매트릭스 형태로 배열된 액정표시패널과 이 액정표시패널을 구동하기 위한 구동회로들이 포함된다. 액티브 매트릭스 타입의 액정표시패널 상에는 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 교차되며 그 교차부에 화소 구동용 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하, "TFT"라 한다)가 형성된다. 액정표시장치의 구동회로에는 데이터를 액정표시패널의 데이터라인들에 공급하기 위한 데이터 구동회로, 스캔펄스를 액정표시패널에 공급하기 위한 게이트 구동회로가 포함된다.또한, 구동회로에는 데이터 구동회로와 데이터라인들 사이에 설치되어 데이터 구동회로의 한 출력을 여러 개의 데이터라인들에 분배하기 위한 디멀티플렉서(Demultiplexer)가 포함되기도 한다. 이 디멀티플렉서에 의해 데이터 구동회로의 출력 수가 작아지므로 데이터 구동회로의 간소화가 가능하고 액정표시패널의 데이터 입력단자 수가 작아지게 된다.
도 1은 종래의 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 m 개의 데이터라인들(DL1 내지 DLm)과 n 개의 게이트라인들(GL1 내지 GLn)이 교차되며 그 교차부에 화소 구동용 TFT(16)가 형성된 액정표시패널(13)과, 데이터 구동회로(11)와 액정표시패널(13)의 데이터라인들(DL1 내지 DLm) 사이에 형성된 디멀티플렉서(14)와, 액정표시패널(13)의 게이트라인들(GL1 내지 GLn)에 스캔펄스를 순차적으로 공급하기 위한 게이트 구동회로(12)를 구비한다.
화소 구동용 TFT는 게이트라인(GL1 내지 GLn)으로부터의 스캔신호에 응답하여 데이터라인들(D1 내지 Dn)로부터의 데이터를 액정셀의 화소전극(15)에 공급한다. 이를 위하여, 화소 구동용 TFT의 게이트전극은 해당 게이트라인(GL1 내지 GLn)에 접속되며, 소스전극은 해당 데이터라인(DL1 내지 DLm)에 접속된다. 그리고 화소 구동용 TFT의 드레인전극은 액정셀의 화소전극에 접속된다.
데이터 구동회로(11)는 디지털 비디오 데이터를 아날로그 감마보상전압으로 변환하고 1 라인분의 데이터를 m/2 개의 소스라인들(SL1 내지 SLm/2)에 시분할하여 공급한다.
디멀티플렉서(14)는 데이터 구동회로(11)와 데이터라인들(DL1 내지 DLm) 사이에서 m/2 개가 나란히 배치된다. 이 디멀티플렉서(14) 각각은 하나의 소스라인으로부터 공급되는 데이터전압을 2 개의 데이터라인들로 분배하기 위한 제1 및 제2 TFT(이하, "MUX TFT"라 한다)(MT1, MT2)를 포함한다. 제1 내지 제2 MUX TFT(MT1, MT2)는 서로 다른 제어신호(φ1, φ2)에 응답하여 하나의 소스라인을 통해 입력되는 데이터를 시분할하여 2 개의 데이터라인들에 공급한다.
게이트 구동회로(12)는 쉬프트 레지스터와 레벨쉬프터를 이용하여 스캔펄스를 순차적으로 게이트라인들(GL1 내지 GLn)에 공급한다.
도 2는 도 1의 디멀티플렉서에 공급되는 제어신호와 스캔펄스를 도시한 파형도들이다. 도 2는 디멀티플렉서의 제어신호(φ1, φ2)와 스캔펄스(SP)를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 스캔펄스(SP)는 대략 1 수평기간(H) 동안 게이트하이전압(Vgh)으로 발생되며 그 이외의 기간 동안 게이트로우전압(Vgl)을 유지한다. 이 스캔펄스(SP)의 듀티비는 1 프레임기간이 수백 개의 수평기간(H)을 포함한 시간이므로 대략 수백분의 1 정도이다.
디멀티플렉서(14)의 제어신호(φ1, φ2) 각각은 매 수평기간마다 대략 1/2 수평기간 동안 게이트하이전압(Vgh)으로 발생된다. 이 디멀티플렉서(14)의 제어신호(φ1, φ2) 각각의 듀티비는 매 수평기간 마다 발생하므로 대략 1/2 정도이다.
이러한 디멀트플렉서(14)의 MUX TFT(MT1, MT2)와 화소 구동용 TFT는 동시에 액정표시패널(13)의 유리기판 상에 직접 형성되고 스윙폭이 게이트하이전압(Vgh)과 게이트로우전압(Vgl) 사이로 동일하다.
그런데 디멀티플렉서(14)의 MUX TFT(MT1, MT2)는 동일한 극성의 게이트전압이 장시간 인가되면 즉, 포지티브 게이트-바이어스 스트레스(Positive gate-bias stress)나 네가티브 게이트-바이어스 스트레스(Negative gate-bias stress)를 받으면 화소 구동용 TFT(16)에 비하여 동작 특성의 변동이나 열화가 더 쉽게 나타나는 문제점이 있는데, 이는 도 2와 같이 화소 구동용 TFT(16)에 비하여 디멀티플렉서(14)의 MUX TFT(MT1, MT2)는 더 긴 게이트전압 인가시간(총 인가시간)을 필요로 하기 때문이다. 이를 해결하기 위해서는 MUX TFT(MT1, MT2)를 크게 형성해야 하는데, 만약 디멀티플렉서(14)의 MUX TFT(MT1, MT2)를 비정질 실리콘 TFT로 제조하는 경우에는 전자의 이동도가 낮은 비정질 실리콘 TFT(amorpous Si TFT)의 반도체층의 구조적인 특성상 MUX TFT(MT1, MT2)를 더욱 크게 형성할 수밖에 없게 된다. 화소전극(15)에 충전되는 데이터전압은 크게 형성된 MUX TFT의 구조상 이러한 증가된 기생용량(Cgs)으로 인해 결과적으로, 데이터 신호의 왜곡으로 이어지는 문제점이 있다. 이러한 데이터 신호의 왜곡은 휘도가 높은 녹색화소 및 적색화소에서는 청색화소보다 시인이 잘되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 비정질 실리콘으로 형성된, 데이터 구동회로의 출력 채널수를 줄이기 위한 디멀티플렉스 회로 사용시 발생할 수 있는 세로줄 얼룩을 최소화하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 액정표시장치를 구동방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 다수의 출력채널들로부터 데이터전압들이 공급되는 다수의 데이터라인들; 제1 제어신호가 공급되는 제1 제어신호버스라인; 상기 제1 제어신호보다 늦은 제2 제어신호가 공급되는 제2 제어신호버스라인; 상기 제1 제어신호에 응답하여 상기 출력채널과 제1 데이터라인 사이의 전류패스를 절환하는 제1 스위칭소자, 및 상기 제2 제어신호에 응답하여 상기 출력채널과 제2 데이터라인 사이의 전류패스를 절환하는 제2 스위칭소자를 포함하는 디멀티플렉스 회로; 및 상기 제 1 데이터라인에만 연결된 제1 컬러 필터에 대응하는 제1 화소, 상기 제 2 데이터라인에만 연결된 제2 컬러 필터에 대응하는 제2 화소, 및 상기 제 1 및 제 2 데이터라인에 교대로 연결된 제3 컬러 필터에 대응하는 제3 화소를 포함할 수 있다.
상기 디멀티플렉스 회로는 입력단자와 출력단자의 개수의 비가 1:2일 수 있다.
상기 디멀티플렉스 회로를 구성하는 제 1 및 제 2 스위칭소자들은 비정질 실리콘으로 형성된 채널부를 포함할 수 있다.
상기 제3 컬러 필터 및 상기 제3 화소는 각각 청색 컬러 필터 및 청색 화소일 수 있다. 이 경우, 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제1 화소는 각각 녹색 컬러 필터 및 녹색 화소이며, 상기 제2 컬러 필터 및 상기 제2 화소는 각각 적색 컬러 필터 및 적색 화소일 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제1 화소는 각각 적색 컬러 필터 및 적색 화소이며, 상기 제2 컬러 필터 및 상기 제2 화소는 각각 녹색 컬러 필터 및 녹색 화소일 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 다수의 출력채널들로부터 데이터 전압들을 다수의 데이터라인들과 연결된 디멀티플렉스 회로로 공급하는 단계를 포함한다. 1 제어신호버스라인에서는 제1 제어신호를 상기 디멀티플렉스 회로로 전달한다. 제2 제어신호버스라인에서는 상기 제1 제어신호보다 늦은 제2 제어신호를 상기 디멀티플렉스 회로로 전달한다. 상기 디멀티플렉스 회로의 제1 스위칭소자는 상기 제1 제어신호에 응답하여 상기 출력채널과 제1 데이터라인 사이의 전류패스를 절환한다. 상기 디멀티플렉스 회로의 제2 스위칭소자는 상기 제2 제어신호에 응답하여 상기 출력채널과 제2 데이터라인 사이의 전류패스를 절환한다. 상기 제1 스위칭소자에 의해 절환된 제1 데이터 신호는 상기 제1 데이터라인에만 연결된 제1 컬러 필터에 대응하는 화소부의 제1 화소, 상기 제2 스위칭소자에 의해 절환된 제2 데이터 신호는 상기 제2 데이터라인에만 연결된 제2 컬러 필터에 대응하는 상기 화소부의 제2 화소, 및 상기 제1 및 제2 데이터 신호들은 상기 제1 및 제2 데이터라인들에 교대로 연결된 제3 컬러 필터에 대응하는 상기 화소부의 제3 화소에 각각 전달된다.
다수의 게이트라인들과 연결된 상기 화소부에 다수의 게이트전압들이 전달될 수 있으며, 상기 각각의 게이트전압은 1 스캔주기(1H) 동안 하이전압을 유지할 수 있다.
상기 제1 데이터 신호는 상기 1 스캔주기의 전반부 동안 전달되며, 상기 제2 데이터 신호는 상기 제1 스캔주기의 후반부 동안 전달될 수 있다.
상기 제3 컬러 필터 및 상기 제3 화소는 각각 청색 컬러필터 및 청색 화소일 수 있다. 이 경우, 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제1 화소는 각각 녹색 컬러 필터 및 녹색 화소이며, 상기 제2 컬러 필터 및 상기 제2 화소는 각각 적색 컬러 필터 및 적색 화소일 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제1 화소는 각각 적색 컬러 필터 및 적색 화소이며, 상기 제2 컬러 필터 및 상기 제2 화소는 각각 녹색 컬러 필터 및 녹색 화소일 수 있다.
한편, 상기 디멀티플렉스 회로는 입력단자와과 출력단자의 개수비가 1:2일 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 스위칭소자들은 비정질 실리콘으로 형성된 채널부를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 구동방법은 데이터 구동회로와 데이터라인들 사이에 디멀티플렉서를 설치하여 신호배선수와 회로 구성을 간소화할 수 있음은 물론이거니와, MUX TFT를 제어하기 위한 제어신호에 의해 데이터라인에 인가하여 대응되는 컬러필터에 따른 ON/OFF 순서를 제어함으로써, 세로줄 얼룩의 시인을 최소화 한다.
도 1은 종래의 액정표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 디멀티플렉서에 공급되는 제어신호와 스캔펄스를 도시한 파형도들이다.
도 3은 본발명의 일실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 디멀티플렉서에 공급되는 제어신호와 스캔펄스를 도시한 파형도들이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다.
도 3은 본발명의 일실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 회로도이다. 도 3을 참조하면, 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 도 1에 표시한 디멀티플렉서(14)의 연결 방법을 제외하고는 동일하다. 도 1에 있어서는 MT1은 제 1 제어신호버스라인(TG1)에 연결되고, MT2는 제 2 제어신호버스라인(TG2)에 연결된다. 도 3을 MT1 인지 MT2 인지는 상관없이 연결되는 화소의 색에 따라 제 1 제어신호버스라인(TG1)과 제 2 제어신호버스라인(TG2)에 연결되는지가 결정된다. 도 3에 있어서는 1:2 디멀티플렉서를 포함하고, 녹색화소(G)는 제 1제어신호가 인가되는 제 1 제어신호버스라인에 연결되어 있으며, 적색화소(R)는 제 2 제어신호(φ2)가 인가되는 제 2 제어신호버스라인에 연결되어있다. 청색화소(B)는 제 1 제어신호 (φ1)와 제 2 제어신호(φ2)가 교대로 인가되도록 제 1 제어신호 버스라인(TG1)과 제 2 제어신호 버스라인(TG2)에 교대로 연결되어 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, MUX TFT(MT1, MT2)에 인가되는 제 1 및 제 2 제어신호(φ1, φ2) 각각의 듀티비는 매 수평기간 마다 발생하므로 대략 1/2 정도이다.
도 4는 도 3에 도시된 디멀티플렉서에 공급되는 제어신호와 스캔펄스를 도시한 파형도들이다.
도 4를 참조하면, 도 3의 같이 연결되어 있을 경우, 제 1 제어신호(φ1)이 1 수평기간(1H) 의 앞쪽 1/2H 동안 온전압이 인가되고, 제 2 제어신호(φ2) 이 1 수평기간(1H)의 뒤쪽 1/2H 동안 온전압이 인가될 경우, 녹색화소(G)는 앞쪽 1/2H 동안만 데이터전압이 인가되고, 적색화소(R)는 뒤쪽 1/2H 동안만 데이터전압이 인가된다. 청색화소(B)의 경우는 절반은 앞쪽 1/2H 동안 데이터전압이 인가되고, 나머지 절반은 뒤쪽 1/2H 동안 데이터전압이 인가된다. 따라서, 화소에 인가되는 데이터전압의 왜곡은 청색화소(B)에서만 나타나게 된다.
각 컬러를 나타내는 화소에 있어서 눈에 감지되는 휘도는 녹색, 적색, 청색의 순으로 높으므로, 휘도 차이는 청색에서 인지되는 것이 가장 낮다고 할 수 있다. 제 1 제어신호(φ1) 및 제 2 제어신호(φ2)의 차이에 의한 화소에 인가되는 데이터전압의 왜곡을 청색화소(B)에만 나타나게 함으로써, 1:2 디멀티플렉서를 사용함으로써 발생할 수 있는 화소간 색감차이, 즉 세로줄 얼룩의 시인성을 최소화 할 수 있다.
상기와 같이 차이를 최소화 하는 방법은 제 1 제어신호(φ1)와 제 2 제어신호(φ2)의 신호인가 순서를 바꾸면, 적색화소(R)와 녹색화소(G)의 켜지는 순서가 바뀔 뿐, 상기에 나타낸 것과 같이 청색화소(B)에서만 켜지는 순서가 달라지므로 세로줄 얼룩의 시인성을 최소화 할 수 있다. 즉, 녹색화소(G)는 뒤쪽 1/2H 동안만 데이터전압이 인가되고, 적색화소(R)는 앞쪽 1/2H 동안만 데이터전압이 인가되며, 청색화소(B)의 경우는 절반은 앞쪽 1/2H 동안 데이터전압이 인가되고, 나머지 절반은 뒤쪽 1/2H 동안 데이터전압이 인가된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정하여 져야만 한다.
13 : 액정표시패널 14 : 디멀티플렉서
15 : 화소전극 67 : 제어신호 발생부
16 : 화소 구동용 박막트랜지스터
MT1, MT2 : 디멀티플렉서의 n-타입 트랜지스터
φ1, φ2 : 디멀티플렉서의 제어신호

Claims (14)

  1. 다수의 출력채널들로부터 데이터전압들이 공급되는 다수의 데이터라인들;
    제1 제어신호가 공급되는 제1 제어신호버스라인;
    상기 제1 제어신호보다 늦은 제2 제어신호가 공급되는 제2 제어신호버스라인;
    상기 제1 제어신호 또는 상기 제2 제어신호에 응답하여 상기 출력채널과 홀수번째 데이터라인 사이의 전류패스를 절환하는 제1 스위칭소자, 및 상기 제1 제어신호 또는 상기 제2 제어신호에 응답하여 상기 출력채널과 짝수번째 데이터라인 사이의 전류패스를 절환하는 제2 스위칭소자를 포함하는 디멀티플렉스 회로; 및
    제1 컬러 필터에 대응하며 상기 제1 제어신호버스라인에만 연결되는 제1 화소, 제2 컬러 필터에 대응하며 상기 제2 제어신호버스라인에만 연결되는 제2 화소, 및 제3 컬러 필터에 대응하며 상기 제1 및 제2 제어신호버스라인들에 교대로 연결되는 제3 화소를 포함하는 화소부를 포함하는 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 디멀티플렉스 회로는 입력단자와 출력단자의 개수비가 1:2인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 스위칭소자들은 비정질 실리콘으로 형성된 채널부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제3 컬러 필터 및 상기 제3 화소는 각각 청색 컬러 필터 및 청색 화소인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제1 화소는 각각 녹색 컬러 필터 및 녹색 화소이며, 상기 제2 컬러 필터 및 상기 제2 화소는 각각 적색 컬러 필터 및 적색 화소인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제1 화소는 각각 적색 컬러 필터 및 적색 화소이며, 상기 제2 컬러 필터 및 상기 제2 화소는 각각 녹색 컬러 필터 및 녹색 화소인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 다수의 출력채널들로부터 데이터 전압들을 다수의 데이터라인들과 연결된 디멀티플렉스 회로로 공급하는 단계;
    제1 제어신호버스라인에서 제1 제어신호를 상기 디멀티플렉스 회로로 전달하는 단계;
    제2 제어신호버스라인에서 상기 제1 제어신호보다 늦은 제2 제어신호를 상기 디멀티플렉스 회로로 전달하는 단계;
    상기 디멀티플렉스 회로의 제1 스위칭소자가 상기 제1 제어신호 또는 상기 제2 제어신호에 응답하여 상기 출력채널과 홀수번째 데이터라인 사이의 전류패스를 절환하는 단계;
    상기 디멀티플렉스 회로의 제2 스위칭소자가 상기 제1 제어신호 또는 상기 제2 제어신호에 응답하여 상기 출력채널과 짝수번째 데이터라인 사이의 전류패스를 절환하는 단계; 및
    데이터 신호들이 제1 내지 제3 화소들에 각각 전달되는 단계를 포함하고,
    상기 제1 화소는 제1 컬러 필터에 대응하며 상기 제1 제어신호버스라인에만 연결되며, 상기 제2 화소는 제2 컬러 필터에 대응하며 상기 제2 제어신호버스라인에만 연결되고, 상기 제3 화소는 제3 컬러 필터에 대응하며 상기 제1 및 제2 제어신호버스라인들에 교대로 연결되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  8. 제7항에 있어서, 다수의 게이트라인들과 연결된 상기 화소부에 다수의 게이트전압들을 전달하는 단계를 더 포함하며, 상기 각각의 게이트전압은 1 스캔주기(1H) 동안 하이전압을 유지하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 화소는 상기 1 스캔주기의 전반부 동안 상기 데이터 신호들을 각각 전달받고, 상기 제2 화소는 상기 제1 스캔주기의 후반부 동안 상기 데이터 신호들을 각각 전달받는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제3 컬러 필터 및 상기 제3 화소는 각각 청색 컬러필터 및 청색 화소인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제1 화소는 각각 녹색 컬러 필터 및 녹색 화소이며, 상기 제2 컬러 필터 및 상기 제2 화소는 각각 적색 컬러 필터 및 적색 화소인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제1 화소는 각각 적색 컬러 필터 및 적색 화소이며, 상기 제2 컬러 필터 및 상기 제2 화소는 각각 녹색 컬러 필터 및 녹색 화소인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  13. 제 7항에 있어서, 상기 디멀티플렉스 회로는 입력단자와과 출력단자의 개수비가 1:2인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  14. 제 7항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 스위칭소자들은 비정질 실리콘으로 형성된 채널부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
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