KR20040014002A - 액정 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

본 발명은 다수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 각각 행과 열 방향으로 형성되어 있으며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차로 정의되는 영역에 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 다수의 화소가 형성되어 있는 액정 패널; 상기 게이트 라인으로 상기 스위칭 소자를 구동시키기 위한 게이트 구동 전압을 공급하는 게이트 구동부; 및 인가되는 데이터 신호에 따라 해당하는 계조 전압을 상기 데이터 라인으로 공급하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 게이트 구동부는 적어도 1 라인 간격을 두고 상기 게이트 라인으로 게이트 구동 전압을 공급한다.

이러한 본 발명에 따르면, 각 게이트 라인이 불연속적으로 구동됨으로써, 라인간의 영향에 의하여 공통 전압이나 각 화소 전압이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다. 그에 따라 액정 표시 장치의 화질이 보다 향상된다.

Description

액정 표시 장치 및 그 구동 방법{device for driving liquid crystal display and driving method thereof}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(thin film transistor liquid crystal display ; 이하, "TFT LCD" 라 명명함) 및 이를 구동시키는 구동 방법에 관한 것이다.

TFT-LCD는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써, 원하는 화상 신호를 얻는 표시장치이다.

일반적으로 TFT-LCD는 주사 신호를 전달하는 다수의 게이트 라인과 이 게이트 라인에 교차하여 형성되며 화상 데이터를 전달하는 데이터 라인을 포함하며, 이들 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역에 형성되며 각각 게이트 라인 및 데이터 라인과 스위칭 소자(TFT)를 통해 연결되는 행렬 형태의 다수의 화소를포함한다.

이러한 TFT-LCD에서 각 화소에 화상 데이터를 인가하는 방법으로는, 먼저, 타이밍 제어부가 화상 신호원(예를 들어, 컴퓨터, TV 등)으로부터 화상 데이터를 제공받은 다음에 일정한 타이밍에 맞추어 게이트 구동 IC로 구동 신호를 출력하면서 화상 데이터를 데이터 구동 IC로 출력한다. 게이트 구동 IC는 게이트 라인으로 주사 신호인 게이트 온 신호를 인가하여 이 게이트 라인에 연결된 스위칭 소자를 순차적으로 턴온시키고, 이와 동시에 데이터 구동 IC가 상기 게이트 라인에 대응하는 화소 행에 화상 데이터에 해당하는 아날로그 신호(보다 구체적으로 계조 전압)를 각 데이터 라인으로 공급한다. 그러면, 데이터 라인에 공급된 화상 신호는 턴온된 스위칭 소자를 통해 각 화소에 인가된다. 이 때, 한 프레임 주기 동안 모든 게이트 라인들에 순차적으로 게이트 온 신호를 인가하여 모든 화소 행에 화상 데이터를 인가함으로써, 결국 하나의 프레임의 화상을 표시한다.

이러한 종래의 액정 표시 장치 구동시에, 게이트 구동 IC는 수직 동기 신호(vertical synch signal)가 인가되는 동안 순차적으로 게이트 라인들로 게이트 온 전압을 인가한다. 이러한 게이트 라인의 순차적인 구동에 따라 특정 패턴의 화상을 표시할 때 화질이 저하는 경우가 발생한다.

특히, 특정 패턴에서는 액정 패널에 인가되는 공통 전압(Vcom)과 게이트 오프 전압(Voff)의 전압이 왜곡되어 원하는 화질이 저하된다. 이것은 데이터 전압에 따라 인접한 게이트 라인에 각각 연결된 캐패시터(액정 캐패시터 등)에 의하여 공통 전압(Vcom) 및 게이트 오프 전압이 동시에 영향을 받기 때문이다.

그러므로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 액정 표시 장치의 화질을 보다 향상시키고자 하는데 있다.

특히, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 각 게이트 라인 구동시에 라인간의 영향에 의하여 공통 전압이나 화소 전압이 왜곡되는 것을 방지하는데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 타이밍도이다.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 특징에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치는, 다수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 각각 행과 열 방향으로 형성되어 있으며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차로 정의되는 영역에 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 다수의 화소가 형성되어 있는 액정 패널; 상기 게이트 라인으로 상기 스위칭 소자를 구동시키기 위한 게이트 구동 전압을 공급하는 게이트 구동부; 및 인가되는 데이터 신호에 따라 해당하는 계조 전압을 상기 데이터 라인으로 공급하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 게이트 구동부는 적어도 1 라인 간격을 두고 상기 게이트 라인으로 게이트 구동 전압을 공급한다.

여기서, 상기 게이트 구동부는 한 프레임을 두 개의 서브 프레임으로 분할하고, 첫 번째 서브 프레임 동안에는 홀수번째 게이트 라인으로 게이트 구동 전압을 순차적으로 공급하고, 두 번째 서브 프레임 동안에는 짝수번째 게이트 라인으로 게이트 구동 전압을 순차적으로 공급한다.

이러한 특징을 가지는 액정 표시 장치는 상기 게이트 구동부 및 데이터 구동부를 구동시키는 제어 신호를 생성하는 타이밍 제어부를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 특징에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은, 다수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 각각 행과 열 방향으로 형성되어 있으며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차로 정의되는 영역에 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 다수의 화소가 형성되어 있는 액정 표시 장치의 구동 방법으로, a) 적어도 1 라인 간격을 두고 상기 게이트 라인으로 주사 신호를 인가하는 단계; 및 b) 상기 데이터 라인으로 화상 신호를 나타내는 계조 전압을 공급하여, 상기 주사 신호가 공급되는 게이트 라인에 연결되어 있는 화소에 상기 계조 전압이 인가되도록 하는 단계를 포함한다.

상기 a) 단계는 한 프레임이 두 개의 서브 프레임으로 분할되고, 첫 번째 서브 프레임 동안에 홀수번째 게이트 라인으로 주사 신호를 순차적으로 공급하는 단계; 및 두 번째 서브 프레임 동안에 짝수번째 게이트 라인으로 주사 신호를 순차적으로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치의 블록도이다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 액정 패널(1), 게이트 구동부(2), 데이터 구동부(3), 구동 전압 발생부(4), 타이밍제어부(5) 및 계조 전압 발생기(6)를 포함한다.

액정 패널(1)은 두 개의 기판(보기: TFT 기판, 컬러필터 기판)으로 이루어지며, 하나의 기판에 다수의 데이터 라인과 다수의 게이트 라인이 서로 교차되어 형성되며, 하나의 게이트 라인과 하나의 데이터 라인이 교차하는 각각의 영역에 화소가 형성되어 있다. 각 화소는 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극이 각각 게이트 라인, 데이터 라인, 화소 전극에 연결되는 스위칭 소자인 TFT를 포함한다.

타이밍 제어부(5)는 LCD 모듈 외부의 화상 공급원(도시하지 않음)으로부터 R(red), G(green), B(blue) 데이터 신호, 프레임 구별 신호인 수직 동기 신호 (Vsync), 행 구별 신호인 수평 동기 신호(Hsync) 및 메인 클락 신호(CLK)를 제공받아 게이트 구동부(2) 및 데이터 구동부(3)를 구동하기 위한 디지털 신호를 출력한다.

타이밍 제어부(5)에서 게이트 구동부(2)로 출력하는 타이밍 신호에는, 게이트 라인에 게이트 온 전압이 인가되도록 하기 위해 게이트 온 전압의 인가 시작을 명령하는 수직 시작 신호(STV), 이 게이트 온 전압을 각각의 게이트 라인에 순차적으로 인가하기 위한 게이트 클락 신호(CPV 신호) 및 게이트 구동부(2)의 출력을 인에이블(enable)시키는 게이트 온 인에이블 신호(OE) 등이 있다.

타이밍 제어부(5)에서 데이터 구동부(3)로 출력하는 타이밍 신호에는, 외부의 데이터 소스(예를 들어, 그래픽 제어기 등)로부터 넘어오는 디지털 데이터 신호[R(0:N), G(0:N), B(0:N)]를 데이터 구동부(3)로 입력하라고 명령하는 수평 시작 신호(Hstart), 데이터 구동부(3) 내에서 아날로그로 변환된 데이터 신호를 패널에 인가할 것을 명령하는 신호(이하, "LOAD 신호"라고 명명함) 및 데이터 구동부(3) 내 데이터 시프트를 하기 위한 수평 클록 신호(HCLK) 등의 있다.

데이터 구동부(3)는 소스 구동부라고도 불리우며, 액정 패널(1)내의 각 화소에 전달되는 전압값을 한 라인씩 내려주는 역할을 한다. 좀더 자세히 말하면, 데이터 구동부(3)는 타이밍 제어부(5)로부터 넘어오는 디지털 데이터를 데이터 구동부내의 시프트 레지스터내에 저장하였다가 LOAD 신호가 오면 각각의 데이터에 해당하는 전압을 선택하여 액정 패널(1)내로 이 전압을 전달하는 역할을 한다.

게이트 구동부(2)는 스캔 구동부라고도 불리우며, 데이터 구동부(3)로부터의 데이터가 화소에 전달될 수 있도록 길을 열어주는 역할을 한다. 액정 패널(1)의 각 화소는 스위치 역할을 하는 TFT에 의해 온이나 오프로 되는 데, 이 TFT의 온, 오프는 게이트에 일정 전압(Von, Voff)이 인가됨으로써 행해진다. 게이트 구동부(2)는 타이밍 제어부(5)에서 출력되는 STV 신호에 따라 CPV 신호와 0E 신호를 입력받아 두 신호(CPV, OE)에 동기하는 게이트 온 전압을 게이트 라인으로 공급한다. 특히, 본 발명의 실시예에서, 게이트 구동부(2)는 각 게이트 라인에 순차적으로 게이트 온 전압을 인가하지 않고, 적어도 1 라인 이상의 간격을 두고 불연속적으로 게이트 라인으로 게이트 온 전압을 인가한다.

구체적으로, 게이트 구동부(2)는 프레임 구별 신호인 수직 동기 신호 (Vsync)가 인가되는 한 프레임을 두 개의 프레임으로 분할하고, 각 분할된 프레임 동안 게이트 라인을 구동시킨다. 예를 들어 M 프레임을 m 프레임과 m+1 프레임으로 분할한 다음에, m 프레임 동안에는 홀수번째에 해당하는 게이트 라인으로만 순차적으로 게이트 온 전압을 공급하고, m+1 프레임 동안에는 짝수번째에 해당하는 게이트 라인으로만 순차적으로 게이트 온 전압(G1, G3, G5 ..., Gn-1)을 공급한다. 따라서, 각각의 프레임(m, m+1) 동안에 적어도 1라인 간격을 두고 게이트 라인으로 게이트 온 전압(G2, G4, G6..., Gn)이 인가됨으로써, 서로 인접한 게이트 라인간의 구동에 따라 공통 전압이나 각 화소의 화소 전압이 왜곡되는 것이 방지된다.

계조 전압 발생기(6)는 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 제공되는 RGB 데이터의 비트 수에 따라 등분된 계조 전압을 발생시켜 데이터 구동부(3)에 제공한다. 데이터 구동부(3)는 타이밍 제어부(5)에서 출력하는 신호에 의해 구동되어 게이트 구동부(2)의 구동에 동기하여 데이터 전압(D1, D2, ..., Dm)을 모든 데이터 라인에 인가한다. 데이터 전압(D1, D2, ..., Dm)은 데이터 라인의 지연에 크게 영향을 받지 않는 상태라고 가정하면 게이트 온 전압(G1, G2, ..., Gn)의 하이 구간에 동기하는 구간 동안 해당 화소에 충전된다.

한편, TFT의 게이트를 온으로 하는 Von 전압과 게이트를 오프로 하는 Voff 전압은 구동 전압 발생부(4)에서 생성된다. 구동 전압 발생부(4)는 상기 Von, Voff 전압 뿐만 아니라 TFT내의 데이터 전압차의 기준이 되는 Vcom 전압도 생성하며, Vcom 전압은 각 화소의 공통 전극으로 제공된다.

이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작을 도 2를 토대로 하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서, 게이트 라인 구동 상태를 나타낸 타이밍도이다.

먼저, 외부로부터 R, G, B 화상 데이터, 메인 클락(MCLK), 프레임 동기 신호인 수직 동기 신호(Vsync), 수평 라인(즉, 주사 라인)의 동기 신호인 수평 동기 신호(Hsync)가 타이밍 제어부(5)로 입력된다.

타이밍 제어부(5)는 R, G, B 화상 데이터를 데이터 구동부(3)로 제공하고, 액정 구동에 필요한 각종 타이밍 신호 예를 들어, 게이트 클락 신호 (CPV) 및 수직 시작 신호(STV), 수평 시작 신호(Hstart), 로드 신호 등을 생성하여 데이터 구동부(3) 및 게이트 구동부(2)로 출력하여, 화상 표시가 이루어지도록 한다.

예를 들어, 타이밍 제어부(5)는 외부로부터 인가되는 수직 동기 신호(Vsync)에 따라 한 프레임을 두 개의 프레임으로 분할한 다음에, 분할된 각 프레임에 동기하여 수직 시작 신호(STV)를 게이트 구동부(2)로 제공한다. 즉, M 프레임을 m 프레임과 m+1 프레임으로 나눈 다음에 m 또는 m+1 프레임 시작시에 수직 시작 신호(STV)를 게이트 구동부(2)로 제공한다.

게이트 구동부(2)는 타이밍 제어부(5)로부터 인가되는 수직 시작 신호(STV)에 따라 게이트 라인으로 게이트 온 전압을 공급하며, 이 때, 적어도 1 라인 간격을 두고 게이트 라인으로 불연속적으로 게이트 온 전압을 공급한다. 예를 들어, 도 2에 도시되어 있듯이, 첫 번째 수직 동기 신호(STV)에 따라 m 프레임 동안 인가되는 게이트 클락 신호(CPV)에 동기하여 홀수번째 게이트 라인(n, n+2, n+4, n+6,...예를 들어 n=1)으로만 게이트 온 전압(G1, G3, G5, ..., Gn-1)을 공급한다. 다음에, 인가되는 두 번째 수직 시작 신호(STV)에 따라 m+1 프레임 동안 인가되는 게이트 클락 신호(CPV)에 동기하여 짝수번째 게이트 라인(n+1, n+3, n+5,...예를 들어n=1)으로만 게이트 온 전압(G2, G4, G6 ..., Gn)을 공급한다

한편, 데이터 구동부(3)는 수평 시작 신호(Hstart)에 동기하여 화상 데이터를 각각 대응하는 계조 전압으로 변환시킨 다음에 인가되는 로드 신호에 따라 액정 패널(1)의 TFT의 소스 전극으로 인가한다.

그 결과, m 프레임 동안에는 홀수번째 게이트 라인에 연결된 TFT만이 턴온되어 해당 화소 전극으로 데이터 전압이 충전되고, m+1 프레임 동안에는 짝수번째 게이트 라인에 연결된 TFT만이 턴온되어 해당 화소 전극으로 데이터 전압이 충전된다. 이 때, 각 프레임 동안, 1 라인 간격을 두고 게이트 라인이 각각 구동되기 때문에, 구동되는 게이트 라인에 연결된 화소 전극의 데이터 전압 또는 공통 전압의 왜곡이 발생되지 않는다.

따라서, 각각의 화소 전극에 공급된 데이터 전압과 공통 전극의 전압의 전위차에 따라 액정의 배향 상태가 달라지고, 그에 따라 빛의 투과량이 달라져서 원하는 화상이 표시된다.

한편, 위에 기술된 실시예에서는 한 프레임을 2개의 서브 프레임으로 분할하고 각 프레임마다 서로 다른 게이트 라인을 구동시키도록 하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 예를 들어, 한 프레임을 2개 이상의 서브 프레임으로 분할하고 각 프레임마다 서로 다른 게이트 라인을 구동시키도록 할 수 있다.

또한, 위의 실시예에서는 홀수번째 게이트 라인을 먼저 구동시킨 다음에 짝수번째 게이트 라인을 구동시켰지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 구동 순서를 변경할 수 있다. 또한, 위의 실시예에서는 1 라인 간격을 두고 게이트 라인이 불연속적으로 구동되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 2 라인 이상의 간격을 두고 게이트 라인을 구동시킬 수 있다.

또한, 위의 실시예에서는 타이밍 제어부가 한 프레임을 두 개의 서브 프레임으로 나누어서 한 프레임 동안 두 개의 수직 동기 신호(STV)를 게이트 구동부로 제공하여, 게이트 구동부가 각 프레임 동안 서로 다른 게이트 라인을 구동시키도록 하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 게이트 구동부가 자체적으로 한 프레임을 두 개의 서브 프레임으로 나누어서 서로 다른 게이트 라인을 구동시킬 수 있다. 즉, 타이밍 제어부에서 게이트 구동부로 제공되는 신호들은 종래와 동일하게 공급되고, 게이트 구동부가 이러한 신호들을 토대로 위에 기술된 바와 같이 게이트 라인으로 게이트 온 전압을 공급할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

이상에 기술된 바와 같이, 본 발명은 각 게이트 라인이 불연속적으로 구동됨으로써, 라인간의 영향에 의하여 공통 전압이나 각 화소 전압이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.

그에 따라 액정 표시 장치의 화질이 보다 향상된다.

Claims (5)

1. 다수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 각각 행과 열 방향으로 형성되어 있으며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차로 정의되는 영역에 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 다수의 화소가 형성되어 있는 액정 패널;

   상기 게이트 라인으로 상기 스위칭 소자를 구동시키기 위한 게이트 구동 전압을 공급하는 게이트 구동부; 및

   인가되는 데이터 신호에 따라 해당하는 계조 전압을 상기 데이터 라인으로 공급하는 데이터 구동부

   를 포함하고,

   상기 게이트 구동부는 적어도 1 라인 간격을 두고 상기 게이트 라인으로 게이트 구동 전압을 공급하는 액정 표시 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 게이트 구동부는 한 프레임을 두 개의 서브 프레임으로 분할하고, 첫 번째 서브 프레임 동안에는 홀수번째 게이트 라인으로 게이트 구동 전압을 순차적으로 공급하고, 두 번째 서브 프레임 동안에는 짝수번째 게이트 라인으로 게이트 구동 전압을 순차적으로 공급하는 액정 표시 장치.
3. 제1항 내지 제3항에 있어서,

   상기 게이트 구동부 및 데이터 구동부를 구동시키는 제어 신호를 생성하는 타이밍 제어부를 더 포함하는 액정 표시 장치.
4. 다수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 각각 행과 열 방향으로 형성되어 있으며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차로 정의되는 영역에 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 다수의 화소가 형성되어 있는 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서,

   a) 적어도 1 라인 간격을 두고 상기 게이트 라인으로 주사 신호를 인가하는 단계; 및

   b) 상기 데이터 라인으로 화상 신호를 나타내는 계조 전압을 공급하여, 상기 주사 신호가 공급되는 게이트 라인에 연결되어 있는 화소에 상기 계조 전압이 인가되도록 하는 단계

   를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 a) 단계는

   한 프레임이 두 개의 서브 프레임으로 분할되고, 첫 번째 서브 프레임 동안에 홀수번째 게이트 라인으로 주사 신호를 순차적으로 공급하는 단계;

   두 번째 서브 프레임 동안에 짝수번째 게이트 라인으로 주사 신호를 순차적으로 공급하는 단계

   를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.