KR19990013234A

KR19990013234A - 킥백 전압을 보상하는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법

Info

Publication number: KR19990013234A
Application number: KR1019970054454A
Authority: KR
Inventors: 이규수
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 1999-02-25
Also published as: KR100495801B1

Abstract

이 발명은 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 공통 전극 상에서 킥백 전압의 등전위선과 공통 전압의 등전위선이 일치되게 공통 전압을 인가하여 플리커를 제거할 수 있다.

Description

킥백 전압을 보상하는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법

이 발명은 액정 표시 장치(liquid crystal display)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 킥백 전압을 보상한 공통(common) 전압이 인가되는 박막 트랜지스터(thin film transistor : TFT) 액정 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 TFT 액정 표시 장치는 액정이 주입된 액정 패널과(panel) 이를 구동하는 구동 회로 등으로 이루어진다. 액정 패널은 TFT와 화소(pixel) 전극이 형성된 TFT 기판과 공통 전극이 형성된 대향 기판으로 형성되어 있다.

화소 전극은 각 화소별로 서로 분리되어 화소 전극에 따라 서로 독립적인 데이터 전압을 인가할 수 있으나 공통 전극은 모든 화소에 대해서 공통으로 동일한 전압이 인가된다. 이러한 동일 준위의 전압을 공통 전압(Vcom)이라고 한다.

이와 같이, 공통 전압은 모든 화소에 공통으로 작용하므로 액정 표시 장치의 화질에 큰 영향을 미친다. 따라서 화질 불량 현상인 크로스토크(crosstalk)나 플리커(flicker)에도 큰 영향을 줄 수 있다.

플리커가 발생하는 주된 원인은 TFT의 기생 커패시턴스(capacitance)에 의해 발생하는 킥백(kickback) 전압이 데이터 전압을 왜곡시켜 공통 전압을 기준으로 데이터 전압이 서로 비대칭이 되기 때문이다. 따라서, 플리커를 없애기 위해서는 킥백 전압만큼 공통 전압의 준위를 천이(shift)시켜 데이터 전압이 공통 전압을 기준으로 서로 대칭이 되도록 조정해 주어야 한다.

그러나, TFT를 구동하는 게이트 신호를 각 화소에 전달하는 게이트 선(gate line)이나 데이터 신호를 전달하는 데이터 선(data line)의 부하가 큰 대형, 고정세 액정 패널에서는 구동 신호의 저항 용량 지연(Resistance Capacitance delay)에 따라 각 화소의 위치 별로 킥백 전압의 크기가 달라진다. 따라서 킥백 전압을 일률적으로 보상한 하나의 준위를 갖는 공통 전압을 공통 전극에 인가할 경우 플리커의 균일성(uniformity)이 매우 나빠진다.

도 1은 종래 TFT 기판에서 구동 신호의 저항 용량 지연에 따른 킥백 전압의 등전위선을 도시한 도면이다. 도 1에서와 같이 킥백 전압은 TFT 기판(10) 전체에서 동일한 전압 준위를 가지지 않고 저항 용량 지연에 따라 TFT 기판(10)의 위치 별로 다른 준위를 가진다. 즉, 게이트 신호 입력단에서 멀어질수록 킥백 전압 준위가 낮아지는 등전위선을 형성한다.

예를 들어, 게이트 신호 입력단으로부터 멀어지는 순서의 킥백 전압을 Vk1, Vk2, Vk3, Vk4라고 하면 이러한 킥백 전압의 크기는 Vk1 Vk2 Vk3 Vk4 순서이다.

일반적으로 공통 전압은 공통 전극 상의 다수의 전압 인가점을 통해서 공통 전극에 인가된다. 이와 같이 공통 전극에 공통 전압을 인가되면 이상적으로는 공통 전극의 모든 부분이 등전위면을 이루어야 하나 실제로는 공통 전극이 수십의 저항을 가지므로 완전한 등전위면을 이루지 못한다.

도 2는 종래 액정 표시 장치에서 공통 전극에 공통 전압을 인가하는 방법에 따른 공통 전압의 등전위선을 도시한 도면이다.

도 2에서와 같이, 종래 액정 표시 장치에서 공통 전극(20)의 4곳의 모서리, 공통 전극(20)의 상하 방향, 또는 공통 전극(20)의 상하좌우 방향으로 동일한 공통 전압을 인가하여도 공통 전극(20)의 모든 부분이 등전위면을 이루지 못한다.

도 1에 도시되어 있는 킥백 전압의 등전위선과 도 2에 도시되어 있는 공통 전압의 등전위선을 비교해 보면 등전위선이 서로 일치하지 않는다. 즉, 도 2에서와 같이 공통 전극(20)에 동일한 공통 전압을 어느 방향으로 인가하더라도 킥백 전압의 등전위선과 공통 전압의 등전위선을 일치시킬 수가 없음을 알 수 있다.

이와 같이, 킥백 전압과 공통 전압의 등전위선이 서로 일치하지 않을 경우 킥백 전압이 동일한 화소에 서로 다른 공통 전압이 인가되므로 플리커가 발생하는 문제점이 있다.

이 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 킥백 전압의 등전위선과 공통 전압의 등전위선을 일치시켜 액정 표시 장치의 플리커를 제거하여 액정 표시 장치의 표시 품질을 향상시키는 것이다.

도 1은 종래 액정 표시 장치에서 구동 신호의 저항 용량 지연에 따른 킥백 전압의 등전위선을 도시한 도면이고,

도 2는 종래 액정 표시 장치에서 공통 전극에 공통 전압을 인가하는 방법에 따른 공통 전압의 등전위선을 도시한 도면이고,

도 3a는 이 발명의 실시예에 따른 4개의 공통 전압 인가점을 갖는 공통 전압 발생 회로를 도시한 도면이고,

도 3b는 도 3a의 공통 전압 발생 회로로부터 공통 전압을 인가받은 공통 전극에서의 등전위선을 도시한 도면이고,

도 4a는 이 발명의 실시예에 따른 2개의 공통 전압 인가점을 갖는 공통 전압 발생 회로를 도시한 도면이고,

도 4b는 도 4a의 공통 전압 발생 회로로부터 공통 전압을 인가받은 공통 전극에서의 등전위선을 도시한 도면이고,

도 5a는 공통 전압 반전 구동 방식을 사용할 경우에 도 3a의 공통 전압 발생 회로에서 발생된 공통 전압의 파형을 도시한 도면이고,

도 5b는 공통 전압이 반전하지 않는 구동 방식을 사용할 경우에 도 3a의 공통 전압 발생 회로에서 발생된 공통 전압의 파형을 도시한 도면이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 이 발명에서는 서로 다른 준위를 갖는 공통 전압을 공통 전극 상의 서로 다른 위치에 각각 인가한다. 이러한 공통 전압의 준위는 공통 전극에 대향하는 화소 전극의 위치에 따라 서로 다른 준위를 갖는 킥백 전압의 차이에 따라 결정된다.

즉, 공통 전압은 공통 전극 위의 서로 다른 위치에 있는 다수의 전압 인가점을 통해 공통 전극에 인가되고, 각 공통 전압 준위의 차는 전압 인가점에 대향하는 각 화소 전극 사이에서의 킥백 전압 차에 비례한다.

이러한 공통 전압을 발생하는 공통 전압 발생 회로는 외부 전압을 입력받아 분배하는 분압 회로와 분배된 전압을 각각 버퍼링하여 공통 전극에 인가하는 버퍼 회로를 포함한다. 분압 회로는 직렬 연결된 다수의 저항 회로로 이루어지며, 다수의 가변 저항을 사용하여 공통 전압 준위를 가변할 수도 있다.

이와 같이 킥백 전압의 등전위선과 공통 전압의 등전위선이 일치되게 공통 전압을 인가함으로써 킥백 전압의 차에 의해 발생되는 플리커를 감소시킬 수 있다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

이 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전압 발생 회로를 도 3a에 나타내었고, 이러한 공통 전압 발생 회로에 의해 공통 전극(20)에 인가된 공통 전압의 등전위선을 도 3b에 나타내었다.

도 3a에서와 같이 공통 전압 발생 회로는 공통 전극에 인가될 공통 전압의 최대치인 제1 공통 전압(Vch)과 최소치인 제2 공통 전압(Vcl)을 외부로부터 입력받아 분배하는 분압 회로와 분압 회로에서 분압된 전압을 각각 버퍼링하여 공통 전극(20)으로 출력하는 버퍼 회로로 이루어진다.

분압 회로는 다수의 직렬 연결된 저항(R1, R2, R3, R4, R5)으로 형성되어 제1 공통 전압(Vch)과 제2 공통 전압(Vcl)의 범위에 있는 다수의 전압 준위를 발생시킨다. 이러한 다수의 저항(R1, R2, R3, R4, R5) 중에서 제1 공통 전압(Vch) 및 제2 공통 전압(Vcl)의 입력단과 직접 연결된 두 개의 저항(R1, R5)은 가변 저항으로 형성되어 공통 전압의 준위를 변화시킬 수 있다.

이와 같이 분압 회로에서 분압된 전압은 버퍼 회로(B1, B2, B3, B4)에 각각 입력된다. 버퍼 회로(B1, B2, B3, B4)는 연산 증폭기를 사용한 전압 폴로우(voltage follower)로 형성된다. 버퍼 회로는 공통 전압(Vc1, Vc2, Vc3, Vc4)을 출력하여 도 3b에서와 같이 공통 전극(20)의 4 개의 모서리 부분으로 인가한다. 즉, 4 개의 모서리 부분이 공통 전극(20)의 전압 인가점이 된다. 이러한 전압 인가점은 그 위치와 개수를 달리 할 수 있으며, 도 4a와 도 4b에서는 전압 인가점이 2 개인 경우의 예를 도시하였다.

도 1에 도시한 것과 같이, 공통 전극(40)의 4 개의 전압 인가점에 대향하는 위치에 있는 화소 전극의 킥백 전압을 Vk1, Vk2, Vk3, Vk4라고 하면, 게이트 신호의 지연에 따라 킥백 전압(Vk1, Vk2, Vk3, Vk4)의 크기는 Vk1 Vk2 Vk3 Vk4의 관계를 갖는다. 따라서 공통 전극(20)에 인가될 공통 전압(Vc1, Vc2, Vc3, Vc4)의 크기는 Vc1 Vc2 Vc3 Vc4 의 관계를 가진다. 즉, 공통 전극(20) 상의 한 지점에서 킥백 전압(Vk1, Vk2, Vk3, Vk4)이 크면 공통 전압(Vc1, Vc2, Vc3, Vc4)은 작고, 각 공통 전압 준위의 차는 공통 전압(Vc1, Vc2, Vc3, Vc4)의 인가점에 대향하는 각 화소 전극에서의 킥백 전압 차에 비례한다.

그러므로, 임의의 공통 전압 인가점에서의 공통 전압과 그 공통 전압의 인가점에 대향하는 화소 전극에서의 킥백 전압은 다음의 수학식 1과 같은 관계를 갖는다.

Vk(n-1)-Vkn=L(Vcn-Vc(n-1))

여기에서, Vkn은 n 번째 전압 인가점에서의 킥백 전압이고, Vk(n-1)은 n-1 번째 전압 인가점에서의 킥백 전압이며, Vcn은 n 번째 전압 인가점에서의 공통 전압이고, Vc(n-1)은 n-1 번째 전압 인가점에서의 공통 전압이며, L은 비례 상수이다.

액정 패널의 킥백 전압 특성에 따라 비례 상수 L의 값을 정하면, 도 3b에 도시되어 있는 것과 같이 킥백 전압의 등전위선과 일치하는 공통 전압의 등전위선을 공통 전극(20) 상에 형성되게 할 수 있다. 따라서 킥백 전압의 차이로 인해 발생하는 플리커를 제거할 수가 있다.

도 5a와 도 5b에 도 3a의 공통 전압 발생 회로에서 발생된 공통 전압의 파형을 액정 패널의 구동 방식에 따라 구분하여 도시하였다. 즉 도 5a는 공통 전압 반전 구동의 경우에 대한 공통 전압 파형이고 도 5b는 공통 전압이 반전되지 않는 구동일 경우에 대한 공통 전압의 파형도이다. 도 5a와 5b에서 서로 다른 준위의 공통 전압이 공통 전극에 인가됨을 알 수 있다.

한편, 도 4a는 인가하는 공통 전압의 준위를 2 개(Vc5, Vc6)로 단순화한 경우의 공통 전압 발생 회로를 도시한 것이다. 이 경우에 공통 전압은 Vc6 Vc5의 관계를 가지며, 공통 전압 회로는 도 3a의 회로보다 간단하다. 이와 같은 공통 전압 회로에서 발생되어 인가된 공통 전압(Vc5, Vc6)의 등전위선은 도 1에 도시되어 있는 킥백 전압의 등전위선과 일치하지는 않지만 유사하게 형태로 형성되어 플리커의 균일성을 크게 향상시켜 줄 수는 있다.

다음으로 본 발명의 실시예에 따른 킥백 전압을 보상하는 액정 표시 장치의 구동 방법을 설명한다.

먼저 외부로부터 전압을 인가받고 분압하여 서로 다른 준위를 갖는 다수의 공통 전압을 만든다. 다음으로 화상 신호를 외부로부터 인가받아 데이터 구동 전압을 만들어 화소 전극에 인가하고, 동시에 공통 전극에는 공통 전압을 인가한다. 이 때 공통 전압은 공통 전극 위의 서로 다른 위치에 있는 다수의 전압 인가점을 통해 공통 전극에 인가한다. 또한, 전압 인가점 사이에서의 공통 전압 준위의 차가 전압 인가점에 대향하는 각 화소 전극 사이에서의 킥백 전압 차에 비례하게 인가한다. 즉, 공통 전극 상에서의 공통 전압의 등전위선이 킥백 전압의 등전위선과 일치되게 공통 전압을 인가한다.

이상에서와 같이 이 발명에서는 서로 다른 준위를 갖는 공통 전압을 서로 다른 위치에 있는 공통 전극 인가점에 인가하여, 킥백 전압의 등전위선과 공통 전압의 등전위선을 일치시킴으로서 플리커를 제거하고 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims

화상 신호가 인가되는 화소 전극과 상기 화소 전극에 대향하는 공통 전극을 포함하는 액정 패널과,

서로 다른 준위를 갖는 다수의 공통 전압을 발생하여 상기 공통 전극에 동시에 인가하는 공통 전압 발생부를 포함하는

액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 공통 전압은

상기 공통 전극 위의 다수의 전압 인가점을 통해 상기 공통 전극에 인가되는

액정 표시 장치.
제2항에서,

상기 전압 인가점은

상기 공통 전극의 테두리에 위치하는

액정 표시 장치.
제2항에서,

상기 전압 인가점에 대향하는 상기 각 화소 전극에서의 킥백 전압의 크기가 클수록 상기 전압 인가점에 인가되는 상기 공통 전압은 크기가 작은

액정 표시 장치.
제4항에서,

상기 킥백 전압과 상기 공통 전압은 다음의 수학식

Vk(n-1) - Vkn = L(Vcn - Vc(n-1))

을 따르며, 여기서, Vkn은 n 번째 전압 인가점에서의 킥백 전압이고, Vk(n-1)은 n-1 번째 전압 인가점에서의 킥백 전압이며, Vcn은 상기 n 번째 전압 인가점에서의 공통 전압이고, Vc(n-1)은 상기 n-1 번째 전압 인가점에서의 공통 전압이며, L은 비례 상수인

액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 공통 전압 발생부는

서로 다른 준위를 갖는 제1 공통 전압 및 제2 공통 전압을 외부로부터 입력받아 상기 제1 공통 전압과 제2 공통 전압 범위에서 전압을 분배하는 분압 회로,

상기 분압 회로서 분압된 전압을 각각 버퍼링하여 상기 공통 전극에 인가하는 버퍼 회로를 포함하는

액정 표시 장치.
제6항에서,

상기 분압 회로는

다수의 직렬 연결된 저항으로 형성된

액정 표시 장치.
제7항에서,

상기 다수의 저항 중에서

상기 제1 공통 전압 및 제2 공통 전압의 입력단과 직접 연결된 두 개의 저항은 가변 저항으로 형성된

액정 표시 장치.
외부로부터 전압 신호를 분압하여 서로 다른 준위를 갖는 다수의 공통 전압을 만드는 단계,

화소 전극에 대향하는 공통 전극에 상기 공통 전압을 인가하는 단계를 포함하는

액정 표시 장치의 구동 방법.
제9항에서,

상기 공통 전압은

상기 공통 전극 위의 다수의 전압 인가점에 인가되는

액정 표시 장치의 구동 방법.
제10항에서,

상기 전압 인가점은

상기 공통 전극의 테두리에 위치하는

액정 표시 장치의 구동 방법.
제10항에서,

상기 전압 인가점에 대향하는 상기 각 화소 전극에서의 킥백 전압의 크기가 클수록 상기 전압 인가점에 상기 공통 전압을 작게 인가하는

액정 표시 장치의 구동 방법.
제11항에서,

상기 킥백 전압과 상기 공통 전압은 다음의 수학식

Vk(n-1) - Vkn = L(Vcn - Vc(n-1))

을 따르며, 여기서, Vkn은 n 번째 전압 인가점에서의 킥백 전압이고, Vk(n-1)은 n-1 번째 전압 인가점에서의 킥백 전압이며, Vcn은 상기 n 번째 전압 인가점에서의 공통 전압이고, Vc(n-1)은 상기 n-1 번째 전압 인가점에서의 공통 전압이며, L은 비례 상수인

액정 표시 장치의 구동 방법.