KR20000006515A - 액정표시소자의구동방법 - Google Patents

Abstract

LCD의 소비 전력이 절감된다.

게이트 라인마다 설치된 보조 용량 라인에, 게이트 전압 VG의 하강 후에, 반전하는 보조 용량 전압 VSC를 인가한다. 액정 용량에 유지된 화소 전압 Vp는 보조 용량을 통하여, 보조 용량 전압 VSC의 상승(하강)의 영향을 받아 상승(하강)한다. 드레인 전압 VD의 진폭이 작으며, 또한 쌍극 전압 Vcom을 직류 전압으로 함으로써, 전류가 작으며 소비 전력이 절감된다.

Description

액정 표시 소자의 구동 방법{METHOD FOR DRIVING A LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은, 액정 표시 소자의 구동 방법에 관한 것으로, 특히 저전압, 저소비 전력의 구동 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치(LCD : Liquid Crystal Display)는, 투명한 기판 상에 투명한 전극을 형성한 전극 기판 간에 액정을 봉입하여 구성된다. 액정은 전기 광학적으로 이방성을 갖고 있으므로, 전극 간에 원하는 전압을 인가하여 액정에 전계를 형성함으로써, 액정은 전계 강도에 따른 광학 특성을 나타낸다. 이 성질을 이용하여, 화소마다 다른 전압을 인가하게 하는 구성으로 함으로써, 원하는 휘도를 나타낸 화소의 집합체로서 표시 화상이 작성된다. 이와 같이 LCD는 전압 제어에 의해 표시 화상이 작성되며, 소형, 박형, 저소비 전력 등의 이점이 있어, OA 기기, AV 기기 등의 분야에서 실용화가 진행되고 있다.

도 3은 이러한 LCD의 등가 회로도이다. 게이트 라인(11)과 드레인 라인(12)이 교차하여 배치되며, 그 교차부에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(TFT ; 13)와, 용량 전극의 한쪽을 TFT(13)에 접속한 액정 용량(14) 및 보조 용량(15), 보조 용량(15)의 용량 전극의 다른쪽에 접속된 보조 용량 라인(16)을 갖는다. 보조 용량 라인(16)은 모든 보조 용량(15)에 공통으로 되어 있다. 또한, 액정 용량(14)의 용량 전극의 다른쪽은 TFT(13)가 설치된 기판과 액정을 끼운 반대측의 기판에서 일체로 설치되며 쌍극 라인(17)에 접속되어 있다.

도 4에, 도 3의 LCD를 구동하는 신호 전압 파형을 나타낸다. ON 기간에서 게이트 라인(11)에 인가되는 게이트 전압 VG가 고레벨이 된다. 이 기간 중, TFT(13)가 온하여 드레인·소스 간이 도통하고, 소스 전압 VS가 드레인 라인(12)에 인가되고 있는 드레인 전압 VD와 동일해지며, 액정 용량(14) 및 보조 용량(15)의한쪽에 인가된다. OFF 기간이 되면, 게이트 전압 VG가 저레벨이 되어 TFT(13)가 오프하고 소스 전압 VS가 고정된다.

소스 전압 VS는, 게이트 전압 VG가 고레벨에서 저레벨로 하강하는 순간, 용량 결합을 위해 ΔVS만큼 강하한 후, 화소 전압 Vp로서 유지된다. 한편, 액정 용량(14) 및 보조 용량(15) 중 다른쪽에는 보조 용량 라인(16) 및 쌍극 라인(17)보다 동일한 쌍극 전압 Vcom이 인가되며, 이 쌍극 전압 Vcom과 화소 전압 Vp와의 전압차가 액정 용량(14) 및 보조 용량(15)에 부여되는 액정의 구동 전압 Vsig가 된다. 화소 전압 Vp는, 다음 필드에서 TFT(13)가 다시 온하여 다른 전압으로 충전될 때까지의 사이에서 TFT(13)의 오프 저항으로 유지되지만, 누설 전류로 인해 ΔVk만큼 변화한다. 보조 용량(15)은 액정 용량(14)과 병렬로 접속되어 있으며, 완전히 동일한 전압이 인가되고, 합성 용량을 크게함으로써 ΔVS와 ΔVk를 작게 하는 기능을 갖는다.

통상적으로, 액정의 열화를 방지하기 위해서, 플레이트 기간마다, 필드 기간마다, 라인 기간마다 등으로, 액정 용량(14)으로 인가하는 전압의 극성을 반전한다. 여기에 예를 든 구동 방법은 쌍극 교류 구동이라고 불리고, 쌍극 전압 Vcom을 드레인 전압 VD와는 역의 타이밍으로 극성 반전하는 것이다. 이에 따라, 드레인 전압 VD의 진폭이 작아지며, 드레인측의 구동 회로의 전원 전압을 낮게 하고, 소비 전력을 절감하는 것이다.

그러나, 이러한 쌍극 반전 구동에서는 쌍극 전압 Vcom이 교류 신호이지만,쌍극 전압 Vcom은 모든 액정 용량(14) 및 보조 용량(15)에 공통으로 공급된다. 이 때문에, 보조 용량 라인(16) 및 쌍극 라인(17)의 배선 용량이 매우 크고 전압의 변화 시에 흐르는 전류가 크며, 쌍극측의 소비 전력도 포함시키면 장치 전체의 총소비 전력이 증대하고 있었다.

본 발명은, 이 과제를 해결하기 위한 것으로, 제1 기판 상에 형성된 화소 전극과 화소 전극에 접속된 스위치 소자와, 제2 기판 상에 형성된 공통 전극과, 상기 화소 전극과 공통 전극 간에 설치된 액정과, 상기 화소 전극을 한쪽 전극으로 하여 이루어지는 보조 용량을 갖는 액정 표시 소자의 구동 방법에 있어서, 상기 화소 전극의 전압보다 상기 공통 전극의 전압이 높은 기간에는, 상기 스위치 소자가 폐쇄한 직후에 저레벨에서 고레벨로 변동하고, 상기 화소 전극의 전압이 상기 공통 전극의 전압보다 낮은 기간에는 상기 스위치 소자가 폐쇄한 직후에 고레벨로부터 저레벨로 변동하는 보조 용량 전압이, 상기 보조 용량의 다른쪽 전극에 인가되는 구성이다.

특히, 상기 액정 용량의 다른쪽 전극에는 직류 전압이 인가되는 구성이다.

이에 따라, 보조 용량 전압의 변동에 따라 화소 전극의 전압도 변동하므로, 액정으로 인가되는 전압이 커진다. 따라서, 신호 전압의 진폭을 작게 할 수 있으므로, 전류가 작아지고 소비 전력이 절감된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LCD의 등가 회로도.

도 2는 도 1의 LCD의 구동 방법을 나타내는 신호 파형도.

도 3은 종래의 LCD의 등가 회로도.

도 4는 도 3의 등가 회로도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 게이트 라인

2 : 드레인 라인

3 : TFT

4 : 액정 용량

5 : 보조 용량

6 : 보조 용량 라인

7 : 쌍극 라인

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LCD의 등가 회로도이다. 게이트 라인(1)과 드레인 라인(2)이 교차하여 배치되며, 그 교차부에는 스위칭 소자인 TFT(3), 용량전극의 한쪽을 TFT(3)에 접속한 액정 용량(4) 및 보조 용량(5), 보조 용량(5)의 용량 전극의 다른쪽에 접속된 보조 용량 라인(6)을 갖는다. 보조 용량 라인(6)은, 게이트 라인(1)과 평행하게 설치되며 동일한 게이트 라인(1)에 접속된 보조 용량(5)에 공통으로 되어 있다. 또한, 액정 용량(4)의 용량 전극의 다른쪽은 TFT(3)가 설치된 기판과 액정을 끼운 반대측의 기판에 일체적으로 설치되며, 쌍극 라인(7)에 접속되고 있다.

도 2에, 도 1의 LCD를 구동하는 신호 파형을 나타낸다. ON 기간에서, 게이트 라인(1)에 인가되는 게이트 전압 VG가 고레벨이 된다. 이 기간 중, TFT(3)가 온하여 드레인·소스 간이 도통하고, 소스 전압 VS가 드레인 라인(2)에 인가되고 있는 드레인 전압 VD에 추종하여 동일한 레벨이 되며, 액정 용량(4) 및 보조 용량(5) 중 한쪽으로 인가된다. OFF 기간이 되면, 게이트 전압 VG가 저레벨이 되어 TFT(3)가 오프하고, 소스 전압 VS가 고정됨과 동시에 게이트 전압 VG의 하강에 따라 ΔVS만큼 강하한다. 이 소스 전압 VS는 OFF 기간 중, 화소 전압 Vp로서 유지된다. 쌍극 전압 Vcom은 직류 전압으로, 미리 소스 전압 VS의 강하분 ΔVS만큼, 드레인 전압 VD의 센터 레벨 Vc보다도 저하한 레벨에 있다.

각 보조 용량 라인(6)에는, 대응하는 게이트 라인(1)에 인가되는 게이트 전압 VG의 하강 후에 반전하는 보조 용량 전압 VSC가 인가된다. 보조 용량 전압 VSC는 2개의 레벨로 이루어지며, 예를 들어 소스 전압 VS가 쌍극 전압 Vcom보다 높은 플러스 극성 기간에서는, 게이트 전압 VG의 하강 후에 낮은 레벨 VSC1로부터 높은 레벨 VSC2로 상승한다. 따라서, 게이트 전압 VG가 하강하여 소스 전압 VS가 일단고정되어 얻어진 화소 전압 Vp는, 보조 용량(5)을 통하여 보조 용량 전압 VSC의 상승의 영향을 받으므로, 다음과 같이 상승한다.

우선, 게이트 전압 VG의 하강 직후, 액정 용량(4) 및 보조 용량(5)에 충전되는 전하 QLC1, QSC1은,

가 된다. 여기에서, Vsig는 드레인 전압 VD에서의 계조 전압이다. 이 후, 보조 용량 전압이 VSC1 내지 VSC2로 변화하면, 액정 용량(4) 및 보조 용량(5)에 충전되는 전하 QLC2, QSC2는,

가 된다. 여기에서, ΔVp는 화소 전압 Vp의 변화분이다. OFF 기간에서는, 액정 용량(4) 및 보조 용량(5)으로 유지된 전하의 총량이 불변이므로,

가 성립한다. 따라서,

가 얻어진다. 즉, 보조 용량 전압 VSC의 상승에 의해서 액정 용량(4)과 보조 용량(5) 간에 전하 재배분이 발생하며, 화소 전압 Vp는 [수학식 6]의 ΔVP만큼 상승한다. 마이너스 극성 기간에서는, 반대로 보조 용량 전압 VSC가 플러스 측에서 마이너스 측으로 하강하므로, 화소 전압 Vp는 [수학식 6]으로 나타내는 ΔVp만큼 강하한다. 그 결과, 화소 전압 Vp의 진폭이 커지며, 액정 용량(4)으로 인가되는 전압을 크게할 수 있다. 즉, 드레인 전압 VD와 쌍극 전압 Vcom의 진폭을 작게 할 수 있다.

통상적으로, 보조 용량 CSC는 액정 용량 CLC보다도 충분히 크며, 따라서 CSC/(CSC+CLC)값은 1보다도 크다. 이 때문에, 화소 전압의 변화분 ΔVp가, 그보다도 작은 (VSC2-VSC1)에 의해 제어되므로, 흐르는 전류가 작아도, 보다 큰 전압이 액정 용량(4)에 인가된다. 이 때문에, 드레인 전압 VD의 진폭을 작게 함으로써 신호의 지연이 억제됨과 동시에, 쌍극 전압 Vcom의 진폭이 작고 특히 직류 전압으로 함으로써, 배선 용량이 큰 쌍극 라인(7)에 전류가 흐르는 일 없이 소비 전력이 절감된다.

이상의 설명에서부터 밝힌 바와 같이, 본 발명에 의하면, 보조 용량에 부여한 신호에 의해 보조 용량을 통하여 화소 전압을 변동함으로써, 공급하는 화소 신호 전압의 진폭을 작게 하여도, 액정 표시 소자를 구동하기 위한 신호 전압의 진폭을 충분하게 크게 할 수 있다. 따라서, 공급하는 신호 전압의 진폭을 작게함으로써, 흐르는 전류가 작아지며 소비 전력이 절감된다.

Claims (2)

1. 제1 기판 상에 형성된 화소 전극, 상기 화소 전극에 접속된 스위치 소자, 제2 기판 상에 형성된 공통 전극, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 설치된 액정, 및 상기 화소 전극을 한쪽 전극으로 하여 이루어진 보조 용량을 갖는 액정 표시 소자의 구동 방법에 있어서,

   상기 화소 전극의 전압보다 상기 공통 전극의 전압이 높은 기간에서는 상기 스위치 소자가 폐쇄한 직후에 저레벨로부터 고레벨로 변동하고, 상기 화소 전극의 전압이 상기 공통 전극의 전압보다 낮은 기간에서는 상기 스위치 소자가 폐쇄한 직후에 고레벨로부터 저레벨로 변동하는 보조 용량 전압이 상기 보조 용량의 다른쪽 전극에 인가되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 구동 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 액정 용량의 다른쪽 전극에는 직류 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 구동 방법.