KR20050037052A - 액정 표시 장치의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 구동 방법에 관한 것으로서, 특히 공통 전압의 왜곡을 방지할 수 있는 액정 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 행렬 형태로 배열된 복수의 화소, 제어 신호를 제공하는 신호 제어부, 상기 제어 신호에 따라 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부, 그리고 상기 데이터 전압을 상기 화소에 전달하는 복수의 데이터선을 포함하고, 상기 제어 신호는 소정 전압을 상기 화소에 미리 충전시키는 프리차지 신호(precharge signal)를 포함하며, 제1 화소에 제1 프리차지 전압을 인가하는 단계, 그리고 제2 화소에 제2 프리차지 전압을 인가하는 단계를 포함하며, 상기 제1 화소와 제2 화소는 행 방향으로 이웃하여 교대로 배치되어 있다. 이런 방식으로, 데이터 전압의 상승 또는 하강시의 커플링에 의한 공통 전압의 왜곡을 방지할 수 있다.

Description

액정 표시 장치의 구동 방법 {DRIVING METHOD OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가 받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극과 공통 전극 및 그 사이의 액정층은 회로적으로 볼 때 액정 축전기를 이루며, 액정 축전기는 이에 연결된 스위칭 소자와 함께 화소를 이루는 기본 단위가 된다.
이러한 액정 표시 장치에서는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 형성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이 때, 액정층에 한 방향의 전계가 오랫동안 인가됨으로써 발생하는 열화 현상을 방지하기 위하여 프레임별로, 행별로, 또는 도트별로 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.
한편, 액정의 충전 시간을 늘리기 위하여 데이터 전압을 화소에 인가하기 직전에 소정 전압을 미리 충전시키기 위한 프리차지 신호(precharge signal; TP)를 인가한다.
이 때, 특정 반전 구동시 커플링(coupling)에 의한 공통 전압의 왜곡 현상이 발생한다. 예를 들면, 1+2 도트 반전 구동시, 첫 번째 화소행은 1 도트 반전이 행해지며, 다음 화소행부터는 2×1 도트 반전이 행해진다. 따라서, 2개의 행 단위로 통상의 도트 반전이 이루어진다. 이 때, 프리차지 신호는 데이터 전압이 부극성의 블랙 계조 전압에서 부극성의 화이트 계조 전압으로 천이할 때 또는 정극성의 화이트 계조 전압에서 정극성의 블랙 계조 전압으로 천이할 때 인가되어, 커플링에 의한 공통 전압의 상승 또는 하강을 초래한다. 이는 결국 화면 전체의 불균일을 초래하여 크로스토크(crosstalk) 또는 플리커(flicker)를 유발시킨다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공통 전압의 왜곡을 방지할 수 있는 액정 표시 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따르면, 행렬 형태로 배열된 복수의 화소, 제어 신호를 제공하는 신호 제어부, 상기 제어 신호에 따라 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부, 상기 데이터 전압을 상기 화소에 전달하는 복수의 데이터선을 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법은 제1 화소에 제1 프리차지 전압을 인가하는 단계, 그리고 제2 화소에 제2 프리차지 전압을 인가하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 제1 화소와 제2 화소는 행 방향으로 이웃하여 교대로 배치수 있으며, 상기 제1 화소는 행 방향으로 이웃하는 2개의 화소를 포함하고, 상기 제2 화소는 상기 제1 화소에 행 방향으로 이웃하는 2개의 화소를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제2 프리차지 전압은 상기 제1 프리차지 전압과 소정 간격을 두고 인가되며, 상기 소정 간격은 150 내지 250ns인 것이 바람직하다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800) 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.
표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 데이터 신호선 또는 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소는 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(CLC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(CST)를 포함한다. 유지 축전기(CST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G1-Gn) 및 데이터선(D1-D m)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(CLC) 및 유지 축전기(CST)에 연결되어 있다.
액정 축전기(CLC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형 또는 막대형으로 만들어진다.
유지 축전기(CST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(CST)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함으로써 가능하다. 도 2에서 색 필터(230)는 상부 표시판(200)의 해당 영역에 형성되어 있지만 이와는 달리 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.
계조 전압 생성부(800)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여, 각 해당하는 제어 신호를 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500)에 제공한다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 RGB 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 온 전압 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.
데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B')를 해당 데이터 전압으로 변환한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G 1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다.
하나의 게이트선(G1-Gn)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되어 이에 연결된 한 행의 스위칭 소자(Q)가 턴 온되어 있는 동안[이 기간을 "1H" 또는 "1 수평 주기(horizontal period)"이라고 하며 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기와 동일함], 데이터 구동부(500)는 각 데이터 전압을 해당 데이터선(D1-Dm)에 공급한다. 데이터선(D1-Dm )에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통해 해당 화소에 인가된다.
액정 분자들은 화소 전극(190)과 공통 전극(270)이 생성하는 전기장의 변화에 따라 그 배열을 바꾸고 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판(100, 200)에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나("라인 반전"), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다("도트 반전").
한편, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 1+2 도트 반전을 행하며, 프리차지 신호를 소정 간격으로 나누어 구동하는데 이에 대하여 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 파형도이다.
도 3은 데이터선(D1-Dm)의 일부(D1-D4)와 이를 통하여 인가되는 데이터 전압 및 프리차지 신호(TP1, TP2)를 나타내며, 가로 방향의 점선은 공통 전압(Vcom)을 나타낸다.
도시한 바와 같이, 첫 번째 및 세 번째 데이터선(D1, D3)의 경우, +, -, -, +, +,.. 극성의 순서로 데이터 전압이 인가되며, 두 번째 및 네 번째 데이터선(D2, D4)의 경우, -, +, +, -, -, .. 극성의 순서로 데이터 전압이 인가된다. 물론, 데이터 구동부(500)에서 인가되는 데이터 전압은 데이터 구동부(500)를 이루는 데이터 구동 IC에 연결된 각 채널을 통하여 인가되지만, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 데이터선을 통하여 인가되는 것으로 한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은 프리차지 신호를 짝수선과 홀수선으로 구분하여 인가한다. 즉, 첫 번째 및 두 번째 데이터선(D1, D2)은 홀수선(Dodd)으로, 세 번째 및 네 번째 데이터선(D3, D4)은 짝수선(D even)으로 구분한다. 도시하지 않은 나머지 데이터선들 역시 2개씩 1조를 이루어 홀수선과 짝수선으로 교대로 배치된다.
홀수선(Dodd)에 인가되는 프리차지 신호(TP1)와 짝수선(Deven)에 인가되는 프리차지 신호(TP2)가 소정 시간 간격을 두고 인가되며, 이를 화살표로 나타내었다. 통상적으로 프리차지 신호가 인가되는 시간은 300 내지 500ns이므로, 이를 분할하여 인가하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 프리차지 신호가 인가된 후 150 내지 250ns 후에 인가될 수 있다.
또한, 이는 충전에 의한 커플링의 영향이 없을 정도의 시간 간격을 의미하는 것이다. 이렇게 하면, 각각의 화소행에서 데이터 전압의 하강 또는 상승시에 인가되는 프리차지 신호에 의한 커플링의 영향을 최소화하여 공통 전압의 왜곡을 방지할 수 있다.
프리차지 신호(TP1, TP2)의 인가 방식은 신호 제어부(600)를 통하여 이루어질 수 있으며, 또한 별도의 지연 회로(도시하지 않음)를 이용할 수도 있다. 신호 제어부(600)를 통하여 프리차지 신호를 인가하면 처음부터 소정 시간 간격을 갖는 2개의 신호로 나누어 구동할 수 있으며, 지연 회로를 이용하는 경우에는 하나의 프리차지 신호를 먼저 홀수선에 인가한 후, 지연 회로에서 출력되는 프리차지 신호를 짝수선에 인가할 수 있을 것이다.
이런 방식으로, 데이터선(D1-Dm)을 짝수선(Deven)과 홀수선(Dodd )으로 구분하여 프리차지 신호(TP1, TP2)를 인가함으로써 공통 전압(Vcom)의 왜곡을 방지할 수 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.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 파형도이다.

Claims (5)

  1. 행렬 형태로 배열된 복수의 화소, 제어 신호를 제공하는 신호 제어부, 상기 제어 신호에 따라 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부, 그리고 상기 데이터 전압을 상기 화소에 전달하는 복수의 데이터선을 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법으로서,
    상기 제어 신호는 소정 전압을 상기 화소에 미리 충전시키는 프리차지 신호(precharge signal)를 포함하며,
    제1 화소에 제1 프리차지 전압을 인가하는 단계, 그리고
    제2 화소에 제2 프리차지 전압을 인가하는 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 화소와 제2 화소는 행 방향으로 이웃하여 교대로 배치되어 있는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 화소는 행 방향으로 이웃하는 2개의 화소를 포함하고, 상기 제2 화소는 상기 제1 화소에 행 방향으로 이웃하는 2개의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 제2 프리차지 전압은 상기 제1 프리차지 전압과 소정 간격을 두고 인가되는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 소정 간격은 150 내지 250ns인 액정 표시 장치의 구동 방법.
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