KR20030055385A - 액정표시장치의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 픽셀 전압이 유지되는 동안에 저장 커패시턴스의 일 전극인 게이트 라인에 인가되는 전압을 변화시킴으로써 방전의 영향을 보정하고 전압 변동이 생기는 주파수도 2배로 증가시켜 개구율을 감소시키지 않으면서 플리커 현상을 방지할 수 있는 액정표시장치의 구동 방법에 관한 것이다.

Description

액정표시장치의 구동 방법{Method for driving Liquid Crystal Display Device}
본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display device)에 관한 것으로, 특히 게이트 라인상에 스토리지 커패시터가 형성되는 액정표시장치에서 플리커를 감소시키기 위한 액정표시장치의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는, 크게, 박막트랜지스터와 화소 전극이 배열되는 하판과, 색상을 나타내기 위한 칼라필터 및 공통전극이 구성되는 상판, 그리고 상기 상하판 사이에 채워져 전압인가 유무에 따라 액정의 광투과 상태가 변하여 화상이 표시되도록 하는 액정으로 구성된다.
즉, 상기 하판에는 일정 간격을 갖고 일 방향으로 복수개의 게이트 라인들이 배열되고, 매트릭스 형태의 화소 영역을 정의하기 위하여 상기 각 게이트 라인에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 데이터 라인들이 배열되며, 상기 각 화소 영역에는 복수개의 화소 전극들이 형성되고, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되는 부분의 각 화소 영역에 상기 게이트 라인의 신호에 따라 상기 데이터 라인의 데이터 신호를 해당 화소 전극에 인가하는 복수개의 박막트랜지터가 형성된다.
그리고, 상판에는 상기 하판에 형성된 게이트 라인들, 데이터 라인들 및 박막트랜지스터들에 상응하는 부분에서 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층이 형성되고, 각 화소 영역에 상응하는 부분에 R, G, B 칼라 필터층이 형성되며, 상기 칼라 필터층위에 공통 전극이 형성된다.
이와 같은 종래의 액정표시장치 및 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 회로적 구성도이다.
즉, 일방향으로 일정 간격을 갖고 배열되는 복수개의 게이트 라인들(G1, G2...Gn)과 상기 게이트 라인에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 배열되는 복수개의 데이터 라인들(D1, D2,...Dn)을 구비한 LCD 패널부(10)와, 타이밍 제어부(도면에는 도시되지 않음)로부터 입력되는 디스플레이 제어 신호에 따라 상기 LCD 패널부(10)의 각 게이트 라인에 순차적으로 구동 전압(펄스 신호)를 인가하여 상기 게이트 라인에 연결된 각 박막트랜지스터를 온/오프시키는 게이트 구동 IC(20)와, 상기 타이밍 제어부(도면에는 도시되지 않음)로부터 입력되는 디스플레이 데이터 관련 신호 전압을 상기 LCD 패널부(10)의 각 데이터 라인에 출력하여 상기 턴온된 박막트랜지스터를 통하여 화소 전극에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동 IC(30)를 구비하여 구성된다. 여기서, 상기 LCD 패널부(10)에서 박막트랜지스터 및 화소 전극은 생략하였다.
이와 같이 구성되는 액정표시장치의 구동 방법은 다음과 같다.
도 2는 일반적인 액정표시장치의 게이트 라인 구동 펄스 및 해당 화소 전극에 충전된 전압 파형을 나타낸 것이고, 도 3은 일반적인 액정표시장치의 단위 셀 등가 회로도이다.
상기 게이트 구동 IC(20)로부터 임의의 게이트 라인에 구동 전압(펄스 신호)가 인가되면 해당 게이트 라인에 연결된 박막트랜지스터가 턴 온되고, 그 동안에 각 데이터 라인에 인가된 데이터 전압이 화소 전극에 인가되어 데이터 전압이 충전된다. 이와 같이 1 프레임(frame) 주기로 각 화소 전극에 데이터 전압이 충전되고 다음 신호가 인가될 때까지 유지되어야 한다.
즉, 도 3에서와 같이, 상기 게이트 라인(G)에 박막트랜지스터의 게이트 전극이 연결되고 데이터 라인(D)에 박막트랜지스터의 소오스 전극이 연결되며, 화소 전극에 박막트랜지스터의 드레인 전극이 연결되어 상기 게이트 라인(G)에 구동 펄스 신호가 인가되면 상기 박막트랜지스터가 턴 온되어 턴 온된 시간 동안 상기 데이터 라인(D)의 화상에 관한 정보를 가진 데이터 전압이 상기 박막트랜지스터를 통과하여 화소 전극에 인가된다. 이와 같이 인가된 데이터 전압은 액정층을 유전체로한 화소 전극과 공통 전극 사이의 커패시턴스(CLC)와 화소 전극과 이웃한 게이트 라인 간의 저장 커패시턴스(storage capacitance, Cst)에 의해 다음 구동 신호가 인가될 때까지 유지된다. 따라서, 표시 방식(Normally White mode or Nomally Black mode)에 따라 액정분자가 배열되어 화상을 표시하게 된다.
그러나, 이와 같은 일반적인 액정표시장치의 구동 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
각 화소 전극에 충전된 데이터 전압은 상기 박막트랜지스터의 오프 전류(Off current)에 의해 방전이 된다. 즉, 상기 박막트랜지스터의 게이트 전극과 소오스 전극 사이 및 게이트 전극과 드레인 전극 사이에서 각각 기생 커패시턴스(Cgs, Cgd)가 생성되고, 박막트랜지스터의 활성층의 저항(Roff) 등으로 인하여 화소 전극에 충전된 데이터 전압이 방전되므로 화소 전극에 저장된 데이터 전압의 변동으로 인하여 플리커 현상이 발생되고, 구동 주파수가 낮을수록 플리커 현상은 커지고 눈에 더 잘 띄게 된다.
참고로, 화소 전극에 충전된 전압의 변동분(△Vpixel)은 박막트랜지스터의 오프 전류의 시간에 비례한다. △V = TFToffCurrent ×t(시간)
이와 같은 플리커(Flicker) 현상을 방지하기 위해서는 상기 저장 커패시턴스 값을 키워주어야 하는데 상기 저장 커패시턴스를 키워주게 되면 상대적으로 개구율이 감소하게 되므로 저장 커패시턴스를 증가시키는데 한계가 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 픽셀 전압이 유지되는 동안에 저장 커패시턴스의 일 전극인 게이트 라인에 인가되는 전압을 변화시킴으로써 방전의 영향을 보정하고 전압 변동이 생기는 주파수도 2배로 증가시켜 개구율을 감소시키지 않으면서 플리커 현상을 방지할 수 있는 액정표시장치의 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 회로적 구성도
도 2는 일반적인 액정표시장치의 게이트 라인 구동 펄스 및 해당 화소 전극에 충전된 전압을 나타낸 파형도
도 3은 일반적인 액정표시장치의 단위 셀 등가 회로도
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 스토리지 커패시터를 나타낸 평면도
도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치 구동 방법을 설명하기 위한 구동 펄스 타이밍도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 게이트 라인1a : 게이트 전극
2 : 데이터 라인2a : 소오스 전극
2b : 드레인 전극3 : 화소 전극
TFT : 박막트랜지스터Cst : 스토리지 커패시터
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치의 구동 방법은, 게이트 라인과 데이터 라인이 매트릭스 상으로 배열되고 각 교점 부분에 스위칭 소자를 사이에 두고 화소 전극이 접속된 액정표시장치의 구동 방법에 있어서, 상기 화소 전극의 스토리지 커패시터의 전압을 유지 기간에 변화시킴에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 화소 전극의 스토리지 커페시터의 전압을 1/2 프레임 위치에서 변화시킴이 바람직하다.
해당 프레임이 +극성 프레임일 경우, 상기 화소 전극의 스토리지 커페시터의전압을 유지 기간의 1/2 프레임 위치에서 더 높게 인가함이 바람직하다.
해당 프레임이 -극성 프레임일 경우, 상기 화소 전극의 스토리지 커페시터의 전압을 유지 기간의 1/2 프레임 위치에서 더 낮게 인가함이 바람직하다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치의 구동 방법은, 화소 영역을 정의하기 위하여 게이트 라인과 데이터 라인이 매트릭스 상으로 배열되고, 이웃한 상기 게이트 라인과 오버랩되어 스토리지 커패시터를 형성하도록 각 화소 영역에 화소 전극이 형성된 액정표시장치의 구동 방법에 있어서, 유지 기간에 상기 게이트 라인 구동 전압을 변화시킴에 또 다른 특징이 있다.
여기서, 상기 게이트 라인 구동 전압을 1/2 프레임 위치에서 변화시킴이 바람직하다.
해당 프레임이 +극성 프레임일 경우, 상기 게이트 라인 구동 전압을 유지 기간의 1/2 프레임 위치에서 더 높게 인가함이 바람직하다.
해당 프레임이 -극성 프레임일 경우, 상기 게이트 라인 구동 전압을 유지 기간의 1/2 프레임 위치에서 더 낮게 인가함이 바람직하다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 스토리지 커패시터를 나타낸 평면도이다.
먼저, 상술한 바와 같이, 화소 전극이 인접한 게이트 라인과 오버랩되어 스토리지 커패시터를 형성하게 된다.
즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 화소 영역을 정의하기 위해, 게이트 전극(1a)들을 구비하여 일정 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(1)이 배열되고, 소오스 전극(2a)들을 구비하여 일정 간격으로 상기 게이트 라인(1)에 수직한 방향으로 복수개의 데이터 라인(2)이 배열된다. 그리고, 상기 게이트 라인(1)과 데이터 라인(2)이 교차되는 부분의 화소 영역에 상기 게이트 전극(1a), 소오스 전극(2a) 및 드레인 전극(2b)를 구비한 복수개의 박막트랜지스터(TFT)가 형성되고, 상기 박막트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(2b)에 연결되고 인접한 게이트 라인(1)에 오버랩(Overlap)되도록 화소 영역에 화소 전극(3)이 형성된다. 여기서, 상기 화소 전극(3)과 인접한 게이트 라인(1)이 오버랩된 부분에서 스토리지 커패시터(Cst)가 형성된다.
이와 같이 형성된 액정표시장치에서 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치 구동 방법을 설명하기 위한 구동 펄스 타이밍도이다.
게이트 구동 IC로부터 임의의 게이트 라인(1)에 구동 전압(펄스 신호)이 인가되면 해당 게이트 라인(1)에 연결된 박막트랜지스터(TFT)가 턴 온되고, 그 동안에 각 데이터 라인(2)에 인가된 데이터 전압이 화소 전극(3)에 인가되어 데이터 전압이 충전된다. 이와 같이 1 프레임(frame) 주기로 각 화소 전극에 데이터 전압이 충전되고 다음 신호가 인가될 때까지 유지된다.
이 때, 게이트 라인(1)에 인가되는 구동 전압은 -5V에서 17 내지 25V의 전압이 인가되는데 구동 구간(17 내지 25V가 인가되는 구간)이외의 유지 구간(-5V 구간)에서 구동 전압을 -5V보다 더 높은 전압 또는 낮은 전압으로 변화시켜준다. 그러면, 다음 게이트 라인에 의해 구동되는 화소의 충전 전압이 그에 상응하여 증가하게 된다. 즉, 화소 전압의 방전 중간에 스토리지 커패시터의 전압인 게이트 라인 전압을 변화시킴으로써 박막트랜지스터의 오프 전류에 의한 방전의 영향을 보정하고 전압 변동이 생기는 주파수도 2배로 증가 시킨다.
여기서, + 극성 프레임일 경우에는 상기 유지 구간에 게이트 라인 구동 전압을 -5V보다 높게 변화시키고, - 극성 프레임일 경우에는 상기 유지 구간에 게이트 라인 구동 전압을 -5V보다 낮게 변화시킨다.
따라서, 화소 전압(△V)은 게이트 라인의 전압 변동분에 비례하여 증가하게 된다.
이를 수학식으로 표현하면 다음과 같다.
[수학식 1]
여기서, △Vpixel은 화소 전압의 변동분이고, △Vg1은 게이트 라인에 인가된 전압 변동분이며, Cst는 스토리지 커패시턴스이고 CLC는 화소 전극과 공통 전극간의 커패시턴스이다.
따라서, 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동 방법에 있어서는 유지 구간에서의 보정 전압에 의해 프레임 주파수 성분의 플리커가 감소하게되고, 프레임 주파수의 두배를 갖는 주파수의 플리커의 경우 그 절대량도 기존의 프레임 주파수의 양에 비하여 적고 또한 주파수가 높기 때문에 실질적으로 눈에 인식이 되지 않는다.
이와 같은 본 발명의 액정표시장치의 구동 방법은 화소 전극이 인접한 게이트 라인에 오버랩되어 스토리지 커패시터를 형성하는 구조 이외에 별도의 스토리지 커패시터를 위한 배선이 구비되는 액정표시장치에서도 스토리지 커패시터의 전압을 변화시켜주면 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 액정표시장치의 구동 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 유지 기간 동안에 스토리지 커패시턴스의 전압을 변화시켜줌으로써 박막트랜지스터의 누설 전류로 인한 프레임 주파수 성분의 플리커가 감소하게 되고, 전압 변동이 생기는 주파수도 2배로 증가 시키게 된다.
둘째, 프레임 주파수의 두배를 갖는 주파수의 플리커의 경우 그 절대량도 기존의 프레임 주파수의 양에 비하여 적고 또한, 주파수가 높기 때문에 실질적으로 눈에 인식이 되지 않는다.

Claims (8)

  1. 게이트 라인과 데이터 라인이 매트릭스 상으로 배열되고 각 교점 부분에 스위칭 소자를 사이에 두고 화소 전극이 접속된 액정표시장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 화소 전극의 스토리지 커패시터의 전압을 유지 기간에 변화시킴을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극의 스토리지 커페시터의 전압을 1/2 프레임 위치에서 변화시킴을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    해당 프레임이 +극성 프레임일 경우, 상기 화소 전극의 스토리지 커페시터의 전압을 유지 기간의 1/2 프레임 위치에서 더 높게 인가함을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    해당 프레임이 -극성 프레임일 경우, 상기 화소 전극의 스토리지 커페시터의 전압을 유지 기간의 1/2 프레임 위치에서 더 낮게 인가함을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
  5. 화소 영역을 정의하기 위하여 게이트 라인과 데이터 라인이 매트릭스 상으로 배열되고, 이웃한 상기 게이트 라인과 오버랩되어 스토리지 커패시터를 형성하도록 각 화소 영역에 화소 전극이 형성된 액정표시장치의 구동 방법에 있어서,
    유지 기간에 상기 게이트 라인 구동 전압을 변화시킴을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 게이트 라인 구동 전압을 1/2 프레임 위치에서 변화시킴을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    해당 프레임이 +극성 프레임일 경우, 상기 게이트 라인 구동 전압을 유지 기간의 1/2 프레임 위치에서 더 높게 인가함을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    해당 프레임이 -극성 프레임일 경우, 상기 게이트 라인 구동 전압을 유지 기간의 1/2 프레임 위치에서 더 낮게 인가함을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
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