KR20000007184A - 액정표시장치의 구동방법 및 그 구동회로 - Google Patents

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Abstract

목적: 본 발명은 쌍안정성을 갖는 액정조성물을 사용한 액정표시장치의 구동방법 및 그 구동회로를 제공하고자 한다.
구성: 본 발명의 구동방법은 액정셀로 인가하는 제 1 신호와 제 2 신호를 항상 포지티브 혹은 네가티브의 한쪽 전위로 유지시키되, 액정셀에 걸리는 실효전압치가 제로가 되게 하여서 디씨 프리(DC FREE)를 실현한다. 이를 구현하는 본 발명의 구동회로는 제 1 전압 및 제 2 전압을 인가하는 수단과, 스위칭제어신호 및 레벨반전 스위칭제어신호를 인가하는 수단과, 스위칭제어신호에 따라 상기 제 1 전압 및 제 2 전압을 선택적으로 스위칭하며, 레벨반전 스위칭제어신호에 따라 상기 제 1 전압 및 제 2 전압을 반전시켜 선택적으로 스위칭하여 액정셀과 연결된 구동소자로 출력하는 멀티플렉서를 포함하는 구성으로 이루어진다.
효과 : 전술한 바와같이 액정의 구동신호를 한쪽 레벨로만 인가함으로써, 액정 화면의 플리커 현상이 방지되고, 커먼구동소자로 인가하는 전압레벨이 두 개 레벨로 줄어 전압인가수단을 축소설계할 수 있으며, 구동소자의 스피드가 향상됨에 따라 응답속도가 빠른 쌍안정 액정표시장치에도 적용이 가능하여 표시품질을 향상시킬 수 있고, 기존에 사용되던 패시브 매트릭스 구동소자를 그대로 활용한 그레이드 업이 가능하므로 원가를 절감할 수 있다.

Description

액정표시장치의 구동방법 및 그 구동회로
본 발명은 액정표시장치의 구동방법 및 그 구동회로에 관한 것으로, 특히 쌍안정성을 갖는 액정조성물을 사용한 액정표시장치의 구동방법 및 그 구동회로에 관한 것이다.
통상적으로, 액정표시장치의 상부기판과 하부기판 사이에 개입되는 액정조성물은 물질 특성상 분자축에 대해 장축과 단축방향의 유전율이 다르기 때문에 외부에서 유기되는 전계에 의해서 배열방향이 변화한다.
특히, 쌍안정(BTN; Bistable Twisted Nematic) 액정은 네마틱 액정에 카이랄 물질을 첨가하여 0도와 360도의 두가지 준안정을 갖도록 하여 콜레스테릭 네마틱 상을 갖도록 한 액정조성물로서, 이러한 쌍안정 액정을 사용한 액정표시장치(이하, BTN LCD라 약칭)는 네마틱 액정을 사용한 액정표시장치에 비해 저전력 구동이 가능하면서도 스위칭속도를 빠르게 할 수 있어 고해상도 및 동화상의 구현에 유리하고, 넓은 시야각과 우수한 콘트라스비를 갖게 할 수 있다.
이와같이 전반적으로 우수한 특성을 갖는 BTN LCD의 효율적인 구동을 위한 방법들이 최근에 발표되고 있다.
BTN LCD의 구동방법에 대해서 US PAT 5,594,464에도 개시되어 있는데, 여기에서는 도 4a 에 도시된 바와같이 액정셀에 소정전압의 리셋펄스를 소정주기동안 인가한 다음 선택펄스를 인가하는 방법을 사용하고 있다.
이보다 액정이 응답하는 스위칭속도를 더욱 향상시킬 수 있도록 한 구동방법이 대한민국 특허출원 제 98 - 852호로 본 출원인에 의해서 출원된 바 있으며, 이것은 도 4b 에 도시된 바와같이 리셋펄스를 일정시간동안 인가한 후 소정의 휴지시간을 두었다가 선택펄스를 인가하는 방법이다.
이러한 두가지 구동방법은 모두 액정에 인가하는 리셋펄스와 선택펄스를 액정의 디씨프리(DC FREE)를 위해서 프레임 당 디씨전압의 누적값이(DC CHARGE)가 제로인 교류전압으로 인가하고 있다.
즉, 한 프레임 내에서 리셋펄스를 포지티브 전압(+Vreset)으로 걸어주기 직전에 이와 반대되는 네가티브 전압(-Vreset)으로 동일 주기동안 걸어주고, 선택펄스를 포지티브 전압(+Vselection)으로 걸어주기 직전에 이와 반대되는 네가티브 전압(-Vselection)을 동일 주기동안 걸어줌으로써, 한 프레임 내에서 액정에 인가되는 실효전압치가 제로로 되게 한 것이다.
이러한 네가지 레벨, 즉 +Vreset, +Vselection, -Vreset, -Vselection의 전압을 액정로 인가하기 위해, 종래에는 전압 인가수단인 커먼구동소자의 출력전압(주사신호)과 세그먼트구동소자의 출력전압(데이타신호)을 일정주기마다 반대전위로 가변하여 인가되게 하는 구동방법이 사용되고 있다.
이러한 종래의 액정표시장치의 구동방법을 구현하기 위해, 상기 커먼구동소자와 세그먼트구동소자의 입력단에 상기 네가지 레벨의 전압을 주기별로 스위칭하여 펄스로 출력하는 멀티플렉서를 연결한 구동회로가 사용된다.
상기 멀티플렉서는 반도체 장치의 특성상 네가티브 전압을 구동하는 것보다 포지티브 전압을 구동하도록 구성하는 것이 스위칭속도를 빠르게 할 수 있으나, 종래에는 네가티브 전압도 액정의 구동에 필요하게 되므로 그 구동속도를 어느 한계이상 향상시킬 수 없게 된다.
또한, 전술한 종래의 구동방법 및 구동회로에 의해서는 상기 멀티플렉서에서 스위칭되는 신호가 네가티브 레벨에서 포지티브 레벨로 흐르는 전압 마진폭이 큰 것이어서, 표시화면 상에서 시각적으로 플리커(flicker)를 발생시킬 우려가 있는 문제점이 있었다.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 BTN LCD의 구동에 있어서 필요한 스캔 신호와 세그먼트 신호를 한쪽 레벨의 전위로만 인가하면서도 일정 프레임 내에서 실제 액정셀의 양단 사이에 인가되는 전압의 실효값이 제로로 되게 하려는 것에 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제 1 구동소자와 제 2 구동소자로부터 출력된 제 1 신호와 제 2 신호의 전위차에 의해서 액정셀에 가해지는 리셋펄스 및 선택펄스를 형성하여 주는 액정표시장치의 구동방법에 있어서, 상기 제 1 신호와 제 2 신호는 항상 포지티브 혹은 네가티브의 한쪽 전위로 유지시켜 액정셀에 인가하되, 실제 액정셀에 걸리는 실효전압치가 제로가 되게 하여서 디씨 프리(DC FREE)를 실현하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법을 제안한다.
여기에서, 상기 제 1 신호와 제 2 신호는 각각 제 1 프레임 및 제 2 프레임의 두 개 프레임에 걸쳐서 인가하며, 상기 제 2 프레임에서 인가하는 신호는 상기 제 1 프레임에서 인가된 신호를 파형반전시켜서 형성하되, 상기 제 2 프레임에서 최고치로 형성된 파형부분이 상기 제 1 프레임에서 최저치로 형성된 파형부분과 대응하게 함으로써, 상기 리셋펄스 및 선택펄스로 이루어지는 제 1 프레임의 신호가, 제 2 프레임에서는 역극성으로 반전되게 하여 이들 두 프레임 동안의 실효전압치가 제로로 되게 한다.
그리고, 상기 액정셀은 두 가지 준안정 상태를 갖는 콜레스테릭-네마틱계의 쌍안정 액정셀을 채용한다.
이러한 구동방법을 구현하기 위한 본 발명의 액정표시장치의 구동회로는 제 1 신호와 제 2 신호를 액정셀에 인가함으로써 이들 두 신호의 전위차에 의해 유기된 전계로 액정분자의 배열각을 변화시켜 화소를 표시하도록 된 액정표시장치에 있어서, 상기 제 1 신호 및 제 2 신호를 출력하는 회로는 제 1 전압 및 제 2 전압의 전압인가수단과, 스위칭제어신호 및 레벨반전 스위칭제어신호의 제어신호인가수단과, 스위칭제어신호에 따라 상기 제 1 전압 및 제 2 전압을 선택적으로 스위칭하며, 레벨반전 스위칭제어신호에 따라 상기 제 1 전압 및 제 2 전압을 반전시켜 선택적으로 스위칭하여 액정셀과 연결된 구동소자로 출력하는 멀티플렉서를 포함하는 구성으로 이루어진다.
도 1 은 본 발명의 구동방법을 설명하기 위한 구동펄스 파형도
도 2 는 본 발명의 구동방법에 의해서 액정셀에 걸리는 전압 파형도
도 3 은 본 발명에 의한 구동회로를 보여주는 회로도
도 4a 및 도 4b는 통상적인 쌍안정 액정셀의 구동에 필요한 전압 파형도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
FRM1,FRM2-프레임 MUX1,MUX2-멀티플렉서
DRV1,DRV2-구동소자 10-액정패널
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 구동방법을 설명하기 위한 구동펄스 파형도로서, 제 1 신호로서 제 1 구동소자인 커먼구동소자에서 출력되는 주사신호와, 제 2 신호로서 제 2 구동소자인 세그먼트구동소자에서 출력전압되는 데이터신호는 포지티브 레벨에서 구현된다.
이러한 펄스파형에 의해서 액정셀에 인가되는 전압은 도 2 에 도시된 바와같이 제 1 프레임(FRM1)에서는 포지티브 레벨을, 그리고 제 2 프레임(FRM2)에서는 네가티브 레벨을 부여할 수 있게 된다. 이에 따라, 포지티브 레벨인 제 1 프레임(FRM1)과 네가티브 레벨인 제 2 프레임(FRM2)를 합한 두 프레임 주기동안의 액정셀의 양단 사이에 걸리는 실효전압값은 제로가 되므로 디씨프리가 가능하게 되는 것이다.
이와같이 주사신호와 데이터신호를 포지티브 레벨에 두면서 액정셀에 걸리는 전압이 제 2 프레임(FRM2)에서 네가티브 레벨로 되게 하는 것이 가능한 것은 액정셀에 걸리는 전압이 주사신호와 데이터신호의 조합에 의해서 만들어지는 것이기 때문이다.
이와같이 액정셀의 양단 사이에 걸리는 전압의 디씨프리를 실현하기 위해, 상기 주사신호와 데이터신호는 상기 제 1 프레임(FRM1)에서 인가된 신호를 파형반전시켜 상기 제 2 프레임(FRM2)에서 인가하는 신호를 만들어준다. 단, 제 2 프레임(FRM2)에서 최고치로 형성된 파형부분이 제 1 프레임(FRM1)에서 최저치로 형성된 파형부분과 대응하게 함으로써, 상기 액정셀에 걸리는 리셋펄스 및 선택펄스로 이루어지는 제 1 프레임(FRM1)의 신호가, 제 2 프레임(FRM2)에서는 역극성으로 반전되게 하여 액정셀에 걸리는 두 프레임 주기동안의 실효전압치가 제로로 되게 한다.
상기 제 1 프레임(FRM1)의 포지티브 레벨과 제 2 프레임(FRM2)의 네가티브 레벨은 스위칭제어신호(M)와 레벨반전 스위칭제어신호( )에 동기하여 전환된다.
상기 주사신호는 그 파형(波形) 상, 제 1 프레임(FRM) 내에서의 파고치(波高値)의 최고치(Vs1)로 형성된 파형부분이 제 2 프레임(FRM2) 내에서의 최저치(V0)로 형성된 파형부분과 대응하고, 제 1 프레임(FRM1) 내에서의 파고치의 최저치(V0)로 형성된 파형부분이 제 2 프레임(FRM2) 내에서의 최고치(Vs1)로 형성된 파형부분과 대응하며, 제 1 프레임(FRM1) 내에서의 최저치(V0)에 가산한 소정치(Vs2)로 형성된 파형부분이 제 2 프레임(FRM2) 내에서의 최고치(Vs1)에 감산한 소정치(Vs1-Vs2)로 형성된 파형부분과 대응한다.
상기 데이터 신호는 제 1 프레임(FRM1) 내에서의 파고치의 최저치(V0)가 상기 주사신호의 최저치와 동일한 값이고, 제 2 프레임(FRM2) 내에서의 파고치의 최고치(Vd1)가 상기 주사신호의 최고치와 동일한 값이며, 그 파형 상, 제 1 프레임(FRM1) 내에서의 파고치의 최고치(Vd2)로 형성된 파형부분이 상기 제 2 프레임 내에서의 최저치(Vd1-Vd2)로 형성된 파형부분에 대응한다.
이와같이 포지티브 레벨로만 출력되는 주사신호와 데이터신호의 조합에 의해 실제 액정셀의 양단 사이에 걸리는 전압의 파형을 다양하게 만들어 줄 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 의해서는 도 2 에 도시된 바와같이 프레임 단위로 레벨이 변화되는 전압이 액정셀에 걸리게 된다.
또, 상기 스위칭제어신호와 레벨반전 스위칭제어신호의 전환주기를 짧게 가져간다면 액정셀에 가해지는 전압을 도 4a와 도 4b와 같은 펄스파형으로 만들 수 있음은 쉽게 이해될 것이므로, 다른 실시예에 대한 더 이상의 설명 및 그에 대한 도면의 도시는 생략하기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명의 구동방법은 다음의 회로구성으로 이루어진 본 발명의 구동회로에 의해서 구현될 수 있다.
도 3 은 본 발명에 의한 구동회로를 보여주는 회로도로서, 액정패널(10)의 매트릭스구조로 형성된 전극에는 커먼구동소자(DRV1)와 세그먼트구동소자(DRV2)가 연결된다. 상기 커먼구동소자는 전술한 주사신호를 액정패널(10)의 행측 전극으로 스캔하고, 상기 세그먼트구동소자는 전술한 데이터신호를 액정패널(10)의 열측 전극으로 선택적으로 인가해준다.
상기 커먼구동소자(DRV1)는 스위칭제어신호(M)에 따라 상기 주사신호 전압의 최고치(Vs1) 및 소정치(Vs2)를 선택적으로 스위칭하며, 레벨반전 스위칭제어신호( )에 따라 상기 두 전압(Vs1)(Vs2)을 반전시켜 선택적으로 스위칭하여 출력하는 커먼용 멀티플렉서(MUX1)에 연결된다.
상기 세그먼트구동소자(DRV2)는 프레임동기신호(FRM)를 그대로 인가받는 스위칭제어신호(M)에 따라 상기 데이터신호 전압의 최고치(Vd1) 및 소정치(Vd2)를 선택적으로 스위칭하며, 상기 프레임동기신호(FRM)를 인버터(INV)로 반전한 레벨반전 스위칭제어신호( )에 따라 상기 두 전압(Vd1)(Vd2)을 반전시켜 선택적으로 스위칭하여 출력하는 세그먼트용 멀티플렉서(MUX2)에 연결된다.
이와같이 구성된 본 발명의 구동회로는 전술한 구동방법으로 형성된 포지티브 레벨의 주사신호와 데이터신호를 출력함으로써 이들 두 신호의 전위차에 의해 디씨전압의 누적값이(DC CHARGE)가 제로인 교류전압을 액정패널(10) 내에 매트릭스 상 배치된 미도시된 단위 주사전극과 데이터전극으로 인가하게 된다. 액정패널(10)은 이렇게 인가된 교류전압에 의해서 전극 상 교점에 위치한 액정셀로 전계를 인가하게 되고, 이 액정셀 내에 분포한 액정분자의 배열각이 변화하여 해당 화소를 표시하게 된다.
본 발명의 실시예에서는 전술한 바와같이 상기 멀티플렉서(MUX1,MUX2)가 신호를 포지티브 레벨로만 출력하는 것으로 설명하였으나, 상기 멀티플렉서로 인가하는 전압들을 네가티브 레벨로 고정시킴으로써 상기 멀티플렉서의 신호를 네가티브 레벨로만 출력하도록 구성할 수 있음은 물론이다.
그러나, 반도체 소자의 특성 상, 네가티브 레벨을 스위칭하는 P-MOS 구동소자보다는 포지티브 레벨을 스위칭하는 N-MOS 구동소자의 스위칭속도가 빠르므로, 상기 멀티플렉서는 포지티브 레벨을 스위칭하도록 구성하는 것이 액정의 구동속도를 향상시키는 데 유리하다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 액정셀에 걸리는 전압의 디씨프리를 해결하면서도 액정의 구동신호를 포지티브 혹은 네가티브 중 한쪽 레벨로만 인가할 수 있으므로 다음과 같은 여러 가지 효과를 제공하게 된다.
첫째, 구동소자에서 처리되는 신호의 전압의 마진폭이 줄게 되므로 종래의 구동방법과 같이 전압마진폭이 커서 발생하는 액정 화면의 플리커 현상을 방지할 수 있다.
둘째, 액정 구동에 필요한 주사신호를 만들어주기 위해 커먼구동소자로 인가하는 기준 전압레벨을 종래의 네 개 레벨에서 두 개 레벨로 줄일 수 있다. 즉, 본 발명에 의해 커먼구동소자로 인가되는 두개 레벨의 전압은 종래의 네 개 레벨로 인가되던 것이므로 이러한 전압값을 만들어 주는 전압인가수단을 축소설계할 수 있다.
셋째, 액정의 구동신호를 한쪽 레벨, 특히 포지티브 레벨로 인가하는 경우, 구동소자의 스피드를 종래보다 빠르게 할 수 있어 응답속도가 빠른 쌍안정 액정표시장치에도 적용이 가능하며, 이를 통해 고정세화 화면에서 표시품질이 우수한 동영상을 실현할 수 있다.
넷째, 전술한 하이스피드로의 그레이드 업이 가능하면서도 이를 구현하기 위해 구동회로부분을 전체적으로 대체하지 않고 본 발명의 구동방법을 구현하는 멀티플렉서만을 추가하는 구성이므로, 기존에 사용되던 패시브 매트릭스 구동소자인 커먼 구동소자와 세그먼트 구동소자에 그대로 활용할 수 있어 원가절감에 효과적이다.
한편, 본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 국한하지 않고 청구범위에 기재된 기술적 권리 내에서는 당업계의 통상적인 지식에 의하여 다양한 응용이 가능함은 물론이다.

Claims (7)

  1. 제 1 구동소자와 제 2 구동소자로부터 출력된 제 1 신호와 제 2 신호의 전위차에 의해서 액정셀에 가해지는 리셋펄스 및 선택펄스를 형성하여 주는 액정표시장치의 구동방법에 있어서,
    상기 제 1 신호와 제 2 신호는 항상 포지티브 혹은 네가티브의 한쪽 전위로 유지시켜 액정셀에 인가하되,
    실제 액정셀에 걸리는 실효전압치가 제로가 되게 하여서 디씨 프리(DC FREE)를 실현하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 신호와 제 2 신호는 각각 제 1 프레임 및 제 2 프레임의 두 개 프레임에 걸쳐서 인가하며, 상기 제 2 프레임에서 인가하는 신호는 상기 제 1 프레임에서 인가된 신호를 파형반전시켜서 형성하되, 상기 제 2 프레임에서 최고치로 형성된 파형부분이 상기 제 1 프레임에서 최저치로 형성된 파형부분과 대응하게 함으로써, 상기 리셋펄스 및 선택펄스로 이루어지는 제 1 프레임의 신호가, 제 2 프레임에서는 역극성으로 반전되게 하여 이들 두 프레임 동안의 실효전압치가 제로로 되게 한 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 신호 및 제 2 신호는 한 주기의 신호를 각각 제 1 프레임 및 제 2 프레임의 두 개 프레임에 걸쳐서 인가하되,
    상기 제 1 신호는 파형(波形) 상, 상기 제 1 프레임 내에서의 파고치(波高値)의 최고치로 형성된 파형부분이 제 2 프레임 내에서의 최저치로 형성된 파형부분과 대응하고, 상기 제 1 프레임 내에서의 파고치의 최저치로 형성된 파형부분이 제 2 프레임 내에서의 최고치로 형성된 파형부분과 대응하며, 상기 제 1 프레임 내에서의 최저치에 가산한 소정치로 형성된 파형부분이 상기 제 2 프레임 내에서의 최고치에 감산한 소정치로 형성된 파형부분과 대응하도록 형성된 것이고,
    상기 제 2 신호는 상기 제 1 프레임 내에서의 파고치의 최저치가 상기 제 1 신호의 최저치와 동일한 값이고, 상기 제 2 프레임 내에서의 파고치의 최고치가 상기 제 1 신호의 최고치와 동일한 값이며, 그 파형 상, 상기 제 1 프레임 내에서의 파고치의 최고치로 형성된 파형부분이 상기 제 2 프레임 내에서의 최저치로 형성된 파형부분과 대응하게 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 신호는 주사신호이고, 상기 제 2 신호는 데이터신호임을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 액정셀은 두 가지 준안정 상태를 갖는 콜레스테릭-네마틱계의 쌍안정 액정셀인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 프레임 내에서의 최저치는 상기 제 2 프레임 내에서의 최고치에서, 상기 제 1 프레임 내에서의 최고치와 최저치의 차감값을 감산한 값임을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  7. 제 1 신호와 제 2 신호를 액정셀에 인가함으로써 이들 두 신호의 전위차에 의해 유기된 전계로 액정분자의 배열각을 변화시켜 화소를 표시하도록 된 액정표시장치에 있어서,
    상기 제 1 신호 및 제 2 신호를 출력하는 회로는
    제 1 전압 및 제 2 전압의 전압인가수단과, 스위칭제어신호 및 레벨반전 스위칭제어신호의 제어신호인가수단과, 스위칭제어신호에 따라 상기 제 1 전압 및 제 2 전압을 선택적으로 스위칭하며, 레벨반전 스위칭제어신호에 따라 상기 제 1 전압 및 제 2 전압을 반전시켜 선택적으로 스위칭하여 액정셀과 연결된 구동소자로 출력하는 멀티플렉서를 포함하는 구성인 것을 특징으로 액정표시장치의 구동회로.
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