KR20080002237A - 게이트 구동 회로, 그를 이용한 액정 표시 장치 및 그의구동 방법 - Google Patents

게이트 구동 회로, 그를 이용한 액정 표시 장치 및 그의구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 킥백 전압에 의해 발생하는 플리커나 크로스토크, 잔상 등의 불량을 개선하기 위한 것으로, 게이트 오프 전압(VGL)을 수신하여 게이트 변조 전압(VGL_M)으로 변조시키는 변조 회로부, 게이트 온 전압(VGH)과 게이트 변조 전압(VGL_M)을 결합하여 1 수평 기간마다 순차적으로 쉬프트되는 스캔 펄스들을 생성하는 스캔 펄스 공급부를 포함하는 게이트 구동 회로, 그를 이용한 액정 표시 장치 및 그의 구동 방법을 제공한다.
액정 표시 장치, 게이트 구동 회로, 스캔 펄스

Description

게이트 구동 회로, 그를 이용한 액정 표시 장치 및 그의 구동 방법{Gate driving circuit, liquid crystal display using the same and driving method thereof}
도 1은 종래의 스캔 펄스를 나타낸 파형도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성도이다.
도 3은 도 2에 나타난 게이트 구동 회로를 통해 출력되는 스캔 펄스의 파형도이다.
도 4는 도 2에 나타난 게이트 구동 회로 중 스캔 펄스 공급부의 세부 구성도이다.
도 5는 도 2에 나타난 액정 표시 장치의 화소 충전 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2에 나타난 박막 트랜지스터의 온도에 따른 전류-전압 특성 곡선이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 액정 패널 200: 구동부
210: 게이트 구동 회로 211: 변조 회로부
212: 스캔 펄스 공급부 212_1: 쉬프트 레지스터
212_2: 레벨 쉬프터 212_3: 출력 버퍼
220: 소스 구동 회로 230: 타이밍 컨트롤러
240: 전원 공급부 250: 감마 전압 공급부
SYS: 시스템
본 발명은 게이트 구동 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 게이트 구동 회로를 이용한 액정 표시 장치와 그 액정 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 투명 절연 기판인 상, 하부 기판 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정층을 형성한 후, 액정층에 형성되는 전계의 세기를 조정하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 표시면인 상부 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치로는 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)를 스위칭 소자로 이용하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT LCD)가 주로 사용되며, 이러한 액정 표시 장치는 화상이 표시되는 액정 패널과 액정 패널을 구동하는 구동부를 포함하게 된다.
액정 패널에는 행(row)을 이루는 게이트 라인들과, 열(column)을 이루며 게 이트 라인들과 교차되는 데이터 라인들이 매트릭스 타입으로 배열되며, 서로 교차되는 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해 영역이 구분되는 복수 개의 화소들이 하나의 프레임(화면)을 이루게 된다. 게이트 라인들에 순차적으로 스캔 펄스가 인가되면, 스캔 펄스에 응답하여 데이터 라인들에 계조 전압이 인가되면서, 액정 패널 상에 하나의 프레임이 디스플레이 된다.
각 화소에는 박막 트랜지스터, 화소 전극, 공통 전극 등이 구성되며, 박막 트랜지스터는 게이트 라인으로부터 공급되는 스캔 펄스에 응답하여 데이터 라인으로부터 공급되는 계조 전압을 화소 전극에 인가한다.
액정 패널의 구동부는 액정 패널의 게이트 라인과 데이터 라인을 각각 구동하는 게이트 드라이버 및 소스 드라이버, 이들의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러, 외부로부터 전원을 인가 받아 각 부에 필요한 전압을 인가하는 전원 공급부, 전원 공급부로부터 분기된 전압을 인가 받아 소스 드라이버의 디지털/아날로그 변환에 필요한 감마 전압(기준 전압)들을 생성하는 감마 전압 공급부, 전원 공급부로부터 수신되는 전압을 이용하여 게이트 온 전압(vgh), 게이트 오프 전압(vgl), 정전압(VDD) 등 각 부에서 사용되는 여러 레벨의 구동 전압들을 생성하는 직류/직류 전압 변환부 등을 포함한다.
도 1은 종래의 스캔 펄스를 나타낸 파형도이다.
액정 패널을 이루는 각 화소의 등가 회로는 서로 교차되는 게이트 라인 및 데이터 라인 사이에 접속된 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터의 드레인 전극(화소 전극)과 공통 전극 사이에 접속된 액정 커패시터(Clc), 박막 트랜지스터의 드레인 전극(화소 전극)과 이전 단의 게이트 라인에 접속된 스토리지 커패시터(Cst) 등으로 구성된다.
액정 커패시터(Clc)는 게이트 라인에 공급되는 게이트 온 전압(vgh)에 의해 박막 트랜지스터가 턴-온 되는 기간 동안 데이터 라인으로부터 공급되는 계조 전압과 공통 전압의 차전압에 해당하는 전압을 화소 전극에 충전하고, 게이트 오프 전압(vgl)에 의해 박막 트랜지스터가 턴-오프되는 기간 동안 화소 전극에 충전된 전압을 유지하게 된다.
도 1을 참조하면, 이러한 경우, 게이트 온 전압(vgh)이 게이트 오프 전압(vgl)으로 하강할 때 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극 사이에 발생하는 기생 커패시터(Cgd) 등에 의해 화소 전극에 충전된 전압이 킥백 전압(ΔVp: kick-back voltage) 만큼 감소하게 된다.
킥백 전압(ΔVp)은 액정 패널 상에 인가되는 계조 전압에 따라 그 크기가 변동되면서 플리커(fliker)를 유발하며, 근사적으로 수학식 1과 같이 정의된다.
Figure 112006047282542-PAT00001
여기서, Cgd는 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 형성되는 기생 커패시터이고, Clc는 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 공통 전극 사이에 접속된 액정 커패시터이며, Cst는 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 이전 단의 게이 트 라인에 접속된 스토리지 커패시터이다. △Vg는 스캔 펄스를 이루는 게이트 온 전압(vgh)과 게이트 오프 전압(vgl)의 차전압이다.
플리커는 킥백 전압(△Vp)이 커짐에 따라, 또한, 스캔 펄스가 하강하는 폴링 에지(falling edge)에서 더 많이 유발되므로, 플리커를 방지하기 위해서는 스캔 펄스가 하강할 때 킥백 전압(△Vp)을 줄여야 하고, 이는 게이트 온 전압(vgh)과 게이트 오프 전압(vgl)의 차전압(△Vg)을 줄임으로써 가능하다.
그러나, 종래의 액정 표시 장치에서 이용되는 스캔 펄스의 폴링 에지는 게이트 온 전압(vgh)에서 게이트 오프 전압(vgl)으로 곧바로 하강하게 되므로, 게이트 온 전압(vgh)과 게이트 오프 전압(vgl)의 차전압(△Vg)이 커지고, 그에 따라, 플리커나 크로스토크(Crosstalk), 잔상 등이 더 많이 유발되어 휘도나 화상 품질이 저하된다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 킥백 전압으로 인해 발생하는 플리커나 크로스토크, 잔상 등의 불량을 개선하여 휘도 및 화상 품질을 향상시킬 수 있는 게이트 구동 회로를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상술한 게이트 구동 회로를 이용한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상술한 게이트 구동 회로를 이용한 액정 표시 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 게이트 구동 회로는 게이트 오프 전압(VGL)을 수신하여 게이트 변조 전압(VGL_M)으로 변조시키는 변조 회로부, 게이트 온 전압(VGH)과 상기 게이트 변조 전압(VGL_M)을 결합하여 1 수평 기간마다 순차적으로 쉬프트되는 스캔 펄스들을 생성하는 스캔 펄스 공급부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 게이트 라인들과 데이터 라인들이 교차 배치되고, 교차 부위에 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 액정 패널, 화소 데이터를 공급하고, 구동 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어 신호(GDC), 데이터 제어 신호(DDC), 변조 제어 신호(FLK)를 생성하는 타이밍 컨트롤러, 상기 변조 제어 신호(FLK) 및 상기 게이트 제어 신호(GDC)에 응답하여 상기 게이트 라인들을 순차적으로 구동하기 위한 스캔 펄스들을 생성하는 게이트 구동 회로, 상기 데이터 제어 신호(DDC)에 응답하여 상기 화소 데이터에 상응하는 계조 전압을 상기 데이터 라인들로 공급하는 소스 구동 회로를 포함하며, 상기 스캔 펄스들 각각은 게이트 오프 전압(VGL)을 변조한 게이트 변조 전압(VGL_M)과 게이트 온 전압(VGH)이 결합된 신호로서, 1 수평 기간마다 쉬프트되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은 (a) 화소 데이터와 구 동 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어 신호(GDC), 데이터 제어 신호(DDC), 변조 제어 신호(FLK)를 생성하는 단계, (b) 상기 변조 제어 신호(FLK) 및 상기 게이트 제어 신호(GDC)에 응답하여 스캔 펄스들을 생성하는 단계, (c) 상기 데이터 제어 신호(DDC)에 응답하여 상기 화소 데이터에 상응하는 계조 전압을 공급하는 단계, (d) 상기 스캔 펄스들과 상기 계조 전압에 응답하여 화소 단위로 화상을 표시하는 단계를 포함하며, 상기 스캔 펄스들 각각은 게이트 온 전압(VGH)과 게이트 변조 전압(VGL_M)이 결합된 신호로서 1 수평 기간마다 쉬프트되며, 상기 게이트 변조 전압(VGL_M)은 제 1, 제 2 게이트 오프 전압(VGL1, VGL2)이 반복적으로 스윙되는 신호인 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 구동 회로, 그를 이용한 액정 표시 장치 및 그의 구동 방법에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 크게 액정 패널(100)과 액정 패널(100)을 구동하기 위한 구동부(200)로 구분된다.
액정 패널(100)에는 화소들을 구분하는 복수 개의 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)이 교차 배치되어 있어, 게이트 라인(GL)을 통하여 인가되는 스캔 펄스 와 데이터 라인(DL)을 통해 인가되는 계조 전압에 따라 화소들 각각에 화상을 표시하게 된다.
각 화소의 등가 회로는 도 2에 나타난 바와 같이 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)의 교차 부위에 화소 단위로 배치된 박막 트랜지스터(TFT), 액정 커패시터(Clc), 스토리지 커패시터(Cst) 등을 포함하도록 구성된다.
구동부(200)는 게이트 구동 회로(210), 소스 구동 회로(220), 타이밍 컨트롤러(230), 전원 공급부(240), 감마 전압 공급부(250) 등을 포함한다.
게이트 구동 회로(210)는 게이트 라인(GL) 단위로 박막 트랜지스터(TFT)들을 온/오프하기 위한 스캔 펄스들을 생성하여 게이트 라인(GL)들을 순차적으로 구동한다.
이러한 게이트 구동 회로(210)는 변조 회로부(211)와 스캔 펄스 공급부(212)로 구성된다.
변조 회로부(211)는 게이트 오프 전압(VGL)을 수신하고, 타이밍 컨트롤러(230)로부터 입력되는 변조 제어 신호(FLK)에 응답하여 게이트 오프 저압(VGL)을 게이트 변조 전압(VGL_M)으로 변조한다.
여기서, 게이트 오프 전압(VGL)은 서로 전위가 다른 제 1 게이트 오프 전압(VGL1)과 제 2 게이트 오프 전압(VGL2)이고, 게이트 변조 전압(VGL_M)은 제 1 게이트 오프 전압(VGL1) 및 제 2 게이트 오프 전압(VGL2)이 반복적으로 스윙되는 신호이다.
스캔 펄스 공급부(212)는 전원 공급부(240)와 변조 회로부(211)로부터 게이 트 온 전압(VGH)과 게이트 변조 전압(VGL_M)을 각각 수신하고, 게이트 온 전압(VGH)과 게이트 변조 전압(VGL_M)을 결합하여 1 수평 기간마다 순차적으로 쉬프트되는 스캔 펄스들을 생성하여 액정 패널(100)의 게이트 라인(GL)들로 공급한다.
스캔 펄스는 게이트 변조 전압(VGL_M)과 게이트 온 전압(VGH)이 결합된 신호로서, 1 수평 기간마다 쉬프트되어 각 게이트 라인(GL)을 구동한다.
소스 구동 회로(220)는 데이터 제어 신호(DDC)에 응답하여 타이밍 컨트롤러(230)로부터 입력된 화소 데이터(R, G, B)에 대응하는 계조 전압을 선택하고, 선택된 계조 전압을 액정 패널(100)의 데이터 라인(DL)들로 공급한다.
타이밍 컨트롤러(230)는 시스템(SYS)으로부터 화소 데이터(R, G, B)를 입력 받아 소스 구동 회로(220)로 전송하고, 수직 및 수평 동기 신호(H, V), 클럭(CLK), 데이터 인에이블(DE) 등을 이용하여 게이트 제어 신호(GDC), 데이터 제어 신호(DDC), 변조 제어 신호(FLK)를 발생한다.
게이트 제어 신호(GDC)로는 게이트 스타트 펄스(GSP; Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC; Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블(GOE; Gate Output Enable) 등이 포함된다.
그리고, 데이터 제어 신호(DDC)로는 소스 스타트 펄스(SSP; Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(SSC; Source Shift Clock), 소스 출력 인에이블(SOC; Source Output Enable), 극성 신호(POL; Polarity) 등이 포함된다.
전원 공급부(240)는 외부의 시스템(SYS)으로부터 전원을 인가 받아 게이트 온 전압(VGH), 게이트 오프 전압(VGL), 공통 전압(Vcom), 정전압(VDD) 등 각 부에 서 사용되는 여러 레벨의 구동 전압들을 생성한다.
감마 전압 공급부(250)는 전원 공급부(240)로부터 분기된 전압을 인가 받아 소스 구동 회로(220)의 디지털/아날로그 변환에 필요한 계조 전압들을 생성하여 소스 구동 회로(220)에 공급한다.
도 3은 도 2에 나타난 게이트 구동 회로를 통해 출력되는 스캔 펄스의 파형도로서, 임의의 N번째 프레임과 N+1번째 프레임을 가정하였을 때, 하나의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 온 전압(VGH), 게이트 변조 전압(VGL_M), 스캔 펄스(Gout)를 예시하고 있다.
게이트 온 전압(VGH)은 V1의 전위를 갖는 고전압 신호이다.
그리고, 게이트 변조 전압(VGL_M)은 제 1 게이트 오프 전압(VGL1)과 제 2 게이트 오프 전압(VGL2) 간의 스윙이 반복되는 신호이다. 여기서, 제 1 게이트 오프 전압(VGL1)은 V2의 전위를 갖는 저전압 신호(예를 들면, -5V)이고, 제 2 게이트 오프 전압(VGL2)은 V2보다 낮은 V3(예를 들면, -7.5V)의 전위를 갖는 저전압 신호이다.
각각의 게이트 라인(GL)에 인가되는 스캔 펄스(Gout)는 스캔 펄스(Gout)는 V1, V2, V3의 3가지 전위 상태를 가지며, 1 수평 기간에 상응하는 하이 구간에 V1의 전위를 갖는 게이트 온 전압(VGH)을 제공하고, 로우 구간에 V2 및 V3의 전위를 갖는 게이트 변조 전압(VGL_M)을 제공한다.
도 3을 참조하면, 스캔 펄스(Gout)는 임의의 N번째 프레임에서 하이 구간에 V3의 전위로부터 V1의 전위까지 상승하여 V1의 전위를 1 수평 기간 동안 유지하며, V2의 저전압 전위까지 하강한 후 V3의 전위로 복귀한다.
그 후, 다음 프레임인 N+1번째 프레임의 개시까지 V2 전위와 V3 전위 간의 스윙을 반복한다.
도 4는 도 2에 나타난 게이트 구동 회로 중 스캔 펄스 공급부의 세부 구성도이다.
도 4를 참조하면, 게이트 구동 회로(210)의 스캔 펄스 공급부(212)는 쉬프트 레지스터(212_1), 레벨 쉬프터(212_2), 출력 버퍼(212_3) 등을 포함한다.
쉬프트 레지스터(212_1)는 게이트 쉬프트 클럭(GSC)에 따라 게이트 쉬프트 클럭(GSC)을 순차적으로 쉬프트시킨다.
레벨 쉬프터(212_2)는 게이트 출력 인에이블(GOE)에 응답하여 쉬프트 펄스들 각각의 하이 레벨과 로우 레벨을 게이트 온 전압(VGH)과 게이트 변조 전압(VGL_M)으로 변환한 스캔 펄스들을 생성한다.
출력 버퍼(212_3)는 레벨 쉬프터(212_2)로부터 출력되는 스캔 펄스들 각각을 액정 패널(100)의 게이트 라인(GL)들에 순차적으로 공급한다.
도 5는 도 2에 나타난 액정 표시 장치의 화소 충전 특성을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 2에 나타난 박막 트랜지스터의 온도에 따른 전류-전압 특성 곡선이다.
도 5의 (a)는 스캔 펄스(Gout)가 게이트 라인(GL)으로 인가될 때의 화소 충전 특성을 도시한 것이다.
도 5의 (a)를 참조하면, 본 발명의 데이터 전압(Vdata), 화소 전압(Vpxl), 스캔 펄스(Gout)가 예시되어 있다.
데이터 전압(Vdata)은 화소 데이터(R, G, B)에 상응하여 선택된 계조 전압으로서 데이터 라인(DL)으로 인가되며, 화소 전압(Vpxl)은 각 화소의 액정 커패시터(Clc)에 충전되는 전압으로서, 데이터 전압과 도시되지 않은 공통 전압(Vcom) 간의 차전압이다.
도 5에서는, N번째 프레임에서 임의의 게이트 라인(GL)에 양(+)의 공통 전압(Vcom)이 인가되고, N+1번째 프레임에서 해당 게이트 라인(GL)에 음(-)의 공통 전압(Vcom)이 인가되는 도트 인버젼(dot inversion) 구동의 경우를 도시하고 있다.
도 5의 (b)는 종래의 스캔 펄스(g_out)가 사용될 때의 화소 충전 특성을 비교한 것으로, 종래의 데이터 전압(v_data), 화소 전압(v_pxl), 스캔 펄스(g_out)가 예시되어 있다.
박막 트랜지스터(TFT)의 구동 시 스캔 펄스(g_out)가 인가되면, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL) 간의 기생 커패시턴스에 의하여, (b)에서와 같이 이미 충전된 화소 전압(v_pxl)의 감소로 인한 킥백 전압(?Vp)이 발생하여 도트 인버젼 구동 시 전압의 불균형이 발생하게 된다.
또한, 고온의 환경에서는 박막 트랜지스터(TFT)의 누설 전류 증가로 인한 크로스토크 등의 문제가 심화된다.
도 6의 전류-전압 특성 곡선을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
g1은 상온에서 박막 트랜지스터(TFT)의 전류-전압 특성을 나타낸 것이고, g2는 고온에서 박막 트랜지스터(TFT)의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 상온의 특성 곡선인 g1을 기준으로 하여 게이트 오프 전압(VGL)을 누설 전류의 최소값 범위 내에 있는 V2로 고정한 경우, 온도가 증가함에 따라 전류-전압 특성 곡선이 g1에서 g2 방향으로 이동하게 된다.
그러면, V1의 전위에서, 박막 트랜지스터(TFT)의 특성 중 하나인 누설 전류가 증가하게 되며, 이러한 누설 전류는 크로스토크나 잔상 등의 원인으로 작용하게 된다.
또한, 고온의 g2를 기준으로 누설 전류의 최소값 범위를 찾고, 그에 대응하여 게이트 오프 전압(VGL)을 V3로 고정하면, 도 5의 (b)에서 스캔 펄스(g_out)가 V1의 고전압에서 V3로 바로 하강하면서 액정 커패시터(Clc)에 충전된 화소 전압(v_pxl)이 급격히 하강하게 되는 킥백 전압(?Vp)이 심화되고, 이는 도트 인버젼 구동 시 화소의 전압 불균형을 야기시켜 잔상이 심화된다.
본 발명의 일 실시예에서는, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 스캔 펄스(Gout)의 게이트 오프 전압(VGL)을 일정한 레벨이 아닌 두 단계의 전위를 갖는 게이트 변조 전압(VGL_M)으로 가변함으로써, 도 5의 (a)에서와 같이 킥백 전압(?Vp)을 최소화시키고, 고온에서 발생하는 크로스토크를 개선시킬 수 있다.
즉, 도 5의 (b)와 같은 파형을 갖는 스캔 펄스(g_out)가 인가되는 경우에는 고온에서의 누설 전류가 증가하여 잔상의 주요한 원인이 된다. 또한, 박막 트랜지스터의 온도 특성을 고려하여 도 5의 (b)에서 V2를 V3의 전위로 낮추면, 수학식 1에서, 게이트 온 전압(VGH)과 게이트 오프 전압(VGL)의 차전압에 해당하는 △Vg=V1-V3가 되어 킥백 전압(?Vp)이 증가한다.
반면, 도 5의 (a)와 같은 파형을 갖는 스캔 펄스(Gout)가 인가되는 경우, △Vg=V1-V2가 되어 킥백 전압이 감소되며, 이후 게이트 오프 전압(VGL)이 V2(예를 들어, -5V)에서 V3(예를 들어, -7.5V)의 전위로 변화되므로, 고온에서 발생하는 크로스토크도 개선시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, S100 단계에서는, 타이밍 컨트롤러(230)가 수직 및 수평 동기 신호(H, V), 클럭(CLK), 데이터 인에이블(DE) 등의 여러 클럭 신호들과 화소 데이터(R, G, B)를 수신한다. 그리고, 수신된 클럭 신호들을 이용해 구동 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어 신호(GDC), 데이터 제어 신호(DDC), 변조 제어 신호(FLK)를 생성한다.
다음으로, S110 단계에서, 게이트 구동 회로(210)가 타이밍 컨트롤러(230)로부터의 변조 제어 신호(FLK)와 게이트 제어 신호(GDC)에 응답하여 스캔 펄스들을 생성한다.
여기서, 스캔 펄스들은 게이트 온 전압(VGH)과 게이트 변조 전압(VGL_M)이 결합된 신호로서 1 수평 기간마다 순차적으로 쉬프트되는 신호이다. 그리고, 게이트 변조 전압(VGL_M)은 저전압 레벨(예를 들면, -5V 내지 -7.5V)의 제 1, 제 2 게이트 오프 전압(VGL1, VGL2)이 반복적으로 스윙되는 신호이다.
제 1, 제 2 게이트 오프 전압(VGL1, VGL2)은 액정 패널(100) 상에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)의 온도에 따른 전류-전압 특성 곡선 상에서 해당 박막 트랜지 스터(TFT)의 누설 전류를 일정한 값 이하로 제한하는 전압이다.
상술한 S110 단계는 S111 단계 및 S112 단계로 세분화될 수 있다.
S111 단계에서는, 변조 회로부(211)가 저전압 레벨의 제 1, 제 2 게이트 오프 전압(VGL1, VGL2)을 수신한다. 그리고, 타이밍 컨트롤러(230)로부터 입력되는 변조 제어 신호(FLK)의 제어에 의해 두 게이트 오프 전압(VGL1, VGL2)이 반복적으로 스윙되는 게이트 변조 전압(VGL_M)을 생성한다.
S112 단계에서는, 스캔 펄스 공급부(212)가 게이트 온 전압(VGH)과 상기 게이트 변조 전압(VGL_M)을 결합하여 1 수평 주기마다 순차적으로 쉬프트되는 스캔 펄스들을 생성한다.
이러한 S112 단계는 다음과 같이 보다 세분화될 수 있다.
먼저, 타이밍 컨트롤러(230)로부터의 게이트 쉬프트 클럭(GSC)에 따라 게이트 쉬프트 클럭(GSC)을 순차적으로 쉬프트시켜 쉬프트 펄스들을 발생한다.
그리고, 타이밍 컨트롤러(230)로부터의 게이트 출력 인에이블(GOE)에 응답하여 쉬프트 펄스들 각각을 레벨 쉬프트 시킨다. 그럼으로써, 게이트 온 전압(VGH)과 게이트 변조 전압(VGL_M)으로 구성되는 스캔 펄스들을 생성한 후, 스캔 펄스들 각각을 액정 패널(100)의 게이트 라인(GL)들에 순차적으로 출력한다.
다음으로, S120 단계에서, 소스 구동 회로(220)가 타이밍 컨트롤러(230)로부터의 데이터 제어 신호(DDC)에 응답하여 화소 데이터(R, G, B)에 상응하는 계조 전압을 1 수평 주기마다 액정 패널(100)의 데이터 라인(DL)들로 공급한다.
다음으로, S130 단계에서, 게이트 라인(GL)으로 공급되는 스캔 펄스와 데이 터 라인(DL)으로 공급되는 계조 전압에 의하여 액정 패널(100)의 각 화소에 형성되어 있는 액정 커패시터(Clc)가 충전되면서 화상이 표시된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 게이트 구동 회로, 그를 이용한 액정 표시 장치 및 그의 구동 방법은 킥백 전압의 원인이 되는 스캔 펄스를 효율적으로 변조하여 킥백 전압에 의해 발생하는 플리커나 크로스토크, 잔상 등의 불량을 개선하고, 휘도 및 화상 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. 게이트 오프 전압(VGL)을 수신하여 게이트 변조 전압(VGL_M)으로 변조시키는 변조 회로부; 및
    게이트 온 전압(VGH)과 상기 게이트 변조 전압(VGL_M)을 결합하여 1 수평 기간마다 순차적으로 쉬프트되는 스캔 펄스들을 생성하는 스캔 펄스 공급부를 포함하는 게이트 구동 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 오프 전압(VGL)은,
    서로 전위가 다른 제 1 게이트 오프 전압(VGL1)과 제 2 게이트 오프 전압(VGL2)인 것을 특징으로 하는 게이트 구동 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 게이트 변조 전압(VGL_M)은,
    상기 제 1 게이트 오프 전압(VGL1) 및 상기 제 2 게이트 오프 전압(VGL2)이 반복적으로 스윙되는 신호인 것을 특징으로 하는 게이트 구동 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스캔 펄스들 각각은,
    상기 1 수평 기간에 상응하는 하이 구간에 상기 게이트 온 전압(VGH)을 갖고, 로우 구간에 상기 게이트 변조 전압(VGL_M)을 갖는 신호인 것을 특징으로 하는 게이트 구동 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스캔 펄스들 각각은,
    3가지의 전위 상태를 갖고, 상기 3가지의 전위 상태는 고전압의 제 1 전위와 저전압의 제 2 전위, 상기 제 2 전위보다 저전압의 제 3 전위이며,
    소정의 프레임에서 하이 구간에 상기 제 3전위로부터 상기 제 1 전위까지 상승하여 상기 제 1 전위를 상기 제 1 수평 기간 동안 유지한 후, 상기 제 2 전위까지 하강하고 상기 제 3 전위로 다시 복귀하며,
    다음 프레임의 개시까지 상기 제 2 전위와 상기 3 전위 간의 스윙을 반복하는 신호인 것을 특징으로 하는 게이트 구동 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 변조 회로부는,
    입력된 변조 제어 신호(FLK)에 응답하여 상기 게이트 변조 전압(VGL_M)을 생성하는 것을 특징으로 하는 게이트 구동 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스캔 펄스 공급부는,
    게이트 쉬프트 클럭(GSC)에 따라 게이트 쉬프트 클럭(GSC)을 순차적으로 쉬프트시켜 쉬프트 펄스들을 발생하는 쉬프트 레지스터;
    게이트 출력 인에이블(GOE)에 응답하여 상기 쉬프트 펄스들 각각의 하이 레벨과 로우 레벨을 상기 게이트 온 전압(VGH)과 상기 게이트 변조 전압(VGL_M)으로 변환한 상기 스캔 펄스들을 생성하는 레벨 쉬프터; 및
    상기 스캔 펄스들 각각을 순차적으로 공급하기 위한 출력 버퍼를 포함하는 게이트 구동 회로.
  8. 제1항 내지 제7항에 있어서,
    상기 게이트 구동 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 게이트 라인들과 데이터 라인들이 교차 배치되고, 교차 부위에 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 액정 패널;
    화소 데이터를 공급하고, 구동 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어 신호(GDC), 데이터 제어 신호(DDC), 변조 제어 신호(FLK)를 생성하는 타이밍 컨트롤러;
    상기 변조 제어 신호(FLK) 및 상기 게이트 제어 신호(GDC)에 응답하여 상기 게이트 라인들을 순차적으로 구동하기 위한 스캔 펄스들을 생성하는 게이트 구동 회로; 및
    상기 데이터 제어 신호(DDC)에 응답하여 상기 화소 데이터에 상응하는 계조 전압을 상기 데이터 라인들로 공급하는 소스 구동 회로를 포함하며,
    상기 스캔 펄스들 각각은 게이트 오프 전압(VGL)을 변조한 게이트 변조 전압(VGL_M)과 게이트 온 전압(VGH)이 결합된 신호로서, 1 수평 기간마다 쉬프트되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 게이트 변조 전압(VGL_M)은 상기 제 1 게이트 오프 전압(VGL1) 및 상기 제 2 게이트 오프 전압(VGL2)이 반복적으로 스윙되는 신호인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 게이트 오프 전압(VGL1, VGL2)은,
    상기 박막 트랜지스터의 온도에 따른 전류-전압 특성 곡선 상에서 상기 박막 트랜지스터의 누설 전류를 소정 범위 이내로 제한하는 전압 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  12. (a) 화소 데이터와 구동 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어 신호(GDC), 데이터 제어 신호(DDC), 변조 제어 신호(FLK)를 생성하는 단계;
    (b) 상기 변조 제어 신호(FLK) 및 상기 게이트 제어 신호(GDC)에 응답하여 스캔 펄스들을 생성하는 단계;
    (c) 상기 데이터 제어 신호(DDC)에 응답하여 상기 화소 데이터에 상응하는 계조 전압을 공급하는 단계; 및
    (d) 상기 스캔 펄스들과 상기 계조 전압에 응답하여 화소 단위로 화상을 표시하는 단계를 포함하며,
    상기 스캔 펄스들 각각은 게이트 온 전압(VGH)과 게이트 변조 전압(VGL_M)이 결합된 신호로서 1 수평 기간마다 쉬프트되며, 상기 게이트 변조 전압(VGL_M)은 제 1, 제 2 게이트 오프 전압(VGL1, VGL2)이 반복적으로 스윙되는 신호인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 게이트 오프 전압(VGL1, VGL2)은,
    상기 박막 트랜지스터의 온도에 따른 전류-전압 특성 곡선 상에서 상기 박막 트랜지스터의 누설 전류를 소정 범위 이내로 제한하는 전압인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 제 1, 제 2 게이트 오프 전압(VGL1, VGL2)을 수신하여 상기 제 1, 제 2 게이트 오프 전압(VGL1, VGL2)이 반복적으로 스윙되는 상기 게이트 변조 전 압(VGL_M)을 생성하는 단계; 및
    (b2) 상기 게이트 온 전압(VGH)과 상기 게이트 변조 전압(VGL_M)을 결합하여 소정의 주기마다 순차적으로 쉬프트되는 스캔 펄스들을 생성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 (b1) 단계는,
    입력된 변조 제어 신호(FLK)에 응답하여 상기 게이트 변조 전압(VGL_M)을 생성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 (b2) 단계는,
    게이트 쉬프트 클럭(GSC)에 따라 게이트 쉬프트 클럭(GSC)을 순차적으로 쉬프트시켜 쉬프트 펄스들을 발생하는 단계;
    게이트 출력 인에이블(GOE)에 응답하여 상기 쉬프트 펄스들 각각의 하이 레벨과 로우 레벨을 상기 게이트 온 전압(VGH)과 상기 게이트 변조 전압(VGL_M)으로 변환한 스캔 펄스들을 생성하는 단계; 및
    상기 스캔 펄스들 각각을 순차적으로 공급하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
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