KR20110070171A - Liquid crystal display device and method of driving the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 프레임 별로 상이한 게이트로우 전압을 게이트 배선에 공급함으로써 상하부 휘도편차 및 수직 크로스토크가 개선된 프레임 반전 및 공통전압 스윙 방식의 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
일반적으로 액정표시장치(liquid crystal display: LCD)는, 서로 마주보며 이격된 두 기판 사이에 액정층을 형성하고, 두 기판의 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정층의 액정 분자를 재배열함으로써, 달라지는 빛의 투과율에 의해 영상을 표현하는 장치이다.In general, a liquid crystal display (LCD) forms a liquid crystal layer between two substrates facing each other and is spaced apart from each other, and reconstructs the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by an electric field generated by applying a voltage to the electrodes of the two substrates. By arranging, it is an apparatus which expresses an image by the transmittance | permeability of the light which changes.
특히, 이러한 액정표시장치 중에서, 서로 교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의하여 정의되는 화소가 매트릭스 형태로 배치되고, 각 화소에 스위칭 소자 및 화소전극이 형성되는 액티브 매트릭스 방식의 액정표시장치가 널리 사용되고 있 다. In particular, among the liquid crystal display devices, an active matrix liquid crystal display device in which pixels defined by gate lines and data lines that cross each other are arranged in a matrix form, and switching elements and pixel electrodes are formed in each pixel are widely used. All.
도 1은 종래의 액티브 매트릭스 방식의 액정표시장치의 일 화소영역을 도시한 도면이다. FIG. 1 is a diagram illustrating one pixel area of a conventional active matrix liquid crystal display device.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 액정표시장치의 일 화소영역(P)은 서로 교차하는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)에 의하여 정의된다. As illustrated in FIG. 1, one pixel area P of a conventional liquid crystal display device is defined by a gate line GL and a data line DL that cross each other.
그리고, 화소영역(P)에는, 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)에 연결되는 박막트랜지스터(T)와, 박막트랜지스터(T)에 연결되는 스토리지 커패시터(Cst) 및 액정 커패시터(Clc)가 형성된다. In the pixel region P, a thin film transistor T connected to the gate line GL and a data line DL, a storage capacitor Cst and a liquid crystal capacitor Clc connected to the thin film transistor T are formed. Is formed.
구체적으로, 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극(g)은 게이트 배선(GL)에 연결되고, 박막트랜지스터(T)의 소스 전극(s)은 데이터 배선(DL)에 연결되고, 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(d)은 액정 커패시터(Clc)의 일 전극인 화소전극(미도시)에 연결된다. Specifically, the gate electrode g of the thin film transistor T is connected to the gate line GL, the source electrode s of the thin film transistor T is connected to the data line DL, and the thin film transistor T The drain electrode of is connected to a pixel electrode (not shown) which is one electrode of the liquid crystal capacitor Clc.
이러한 액정표시장치의 화소영역(P)의 동작을 살펴보면, 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)에 게이트 신호 및 데이터 신호가 인가되고, 게이트 신호에 따라 박막트랜지스터(T)가 턴-온(turn-on) 되면, 데이터 신호가 박막트랜지스터(T)를 통하여 스토리지 커패시터(Cst) 및 액정 커패시터(Clc)의 일 전극에 화소전압(Vp)으로 인가된다. Referring to the operation of the pixel area P of the liquid crystal display, a gate signal and a data signal are applied to the gate line GL and the data line DL, and the thin film transistor T is turned on according to the gate signal. When turned on, the data signal is applied as a pixel voltage Vp to one electrode of the storage capacitor Cst and the liquid crystal capacitor Clc through the thin film transistor T.
이때, 커패시터(Cst) 및 액정 커패시터(Clc)의 타 전극에는 공통전압(Vcom)이 인가되고, 화소전압(Vp) 및 공통전압(Vcom)에 의하여 생성된 전기장이 액정층(미도시)을 재배열하여 영상을 표시한다. At this time, the common voltage Vcom is applied to the other electrodes of the capacitor Cst and the liquid crystal capacitor Clc, and the electric field generated by the pixel voltage Vp and the common voltage Vcom re-assembles the liquid crystal layer (not shown). Display the images by arranging.
그리고, 전기장을 생성하여 액정층을 실질적으로 제어하는 화소전압(Vp) 및 공통전압(Vcom)의 차이를 실효전압(Vrms)으로 부르기도 한다. The difference between the pixel voltage Vp and the common voltage Vcom for generating an electric field to substantially control the liquid crystal layer may be referred to as the effective voltage Vrms.
그런데, 이러한 액정표시장치를 장시간 구동할 경우, 장시간 인가된 동일한 전기장에 의하여 액정층의 광 특성이 저하되거나, 화소전극 및 공통전극에 인접한 액정층에 양의 전하 또는 음의 전하가 축적되어 액정커패시터(Clc)가 열화 되고 잔상과 같은 화질 저하를 유발하기도 한다.However, when the liquid crystal display is driven for a long time, the optical characteristics of the liquid crystal layer are degraded by the same electric field applied for a long time, or positive or negative charges are accumulated in the liquid crystal layer adjacent to the pixel electrode and the common electrode, thereby causing the liquid crystal capacitor. (Clc) deteriorates and may cause deterioration of image quality such as afterimages.
따라서, 이러한 액정커패시터(Clc)의 열화 및 화질 저하를 방지하기 위하여, 화소전극에 인가되는 데이터 신호의 극성(polarity)을 일정주기마다 반전시켜줌으로써, 액정층에 축적되는 전하가 중화되도록 하는 반전(inversion)구동 방식이 제안되었다. Accordingly, in order to prevent degradation of the liquid crystal capacitor Clc and deterioration of image quality, the polarity of the data signal applied to the pixel electrode is inverted at regular intervals, thereby inverting the charge accumulated in the liquid crystal layer. inversion) is proposed.
반전구동 방식에는 도트(dot) 반전, 수평라인(horizontal line) 반전, 수직라인(vertical line) 반전 및 프레임(frame) 반전 등이 있는데, 도트 반전, 수평라인 반전 및 수직라인 반전은 프레임 반전과 조합하여 적용할 수 있다. Invert driving methods include dot inversion, horizontal line inversion, vertical line inversion, and frame inversion. Dot inversion, horizontal line inversion, and vertical line inversion are combined with frame inversion. Can be applied.
여기서, 프레임 반전 방식은, 화소전극에 인가되는 데이터 신호의 극성, 즉, 화소전압의 극성을 영상신호의 일 프레임 마다 반전시키는 것인데, 프레임 반전 방식의 경우 화소전압의 변동폭을 감소시켜 구동부의 부담을 경감하고 소비전력을 저감하기 위하여, 공통전압을 화소전압과 반대로 변동하는 공통전압 스윙 방식을 병행할 수도 있다. Here, the frame inversion method inverts the polarity of the data signal applied to the pixel electrode, that is, the polarity of the pixel voltage for each frame of the video signal. In order to reduce the power consumption and reduce the power consumption, a common voltage swing method in which the common voltage is changed inversely to the pixel voltage may be used.
그런데, 이러한 프레임 반전 및 공통전압 스윙 방식의 액정표시장치에서는, 누설전류 증가, 상하부 휘도차 및 수직 크로스토크(crosstalk) 등의 불량이 발생하는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다. However, in the liquid crystal display of the frame inversion and the common voltage swing type, defects such as an increase in leakage current, an upper and lower luminance difference, and a vertical crosstalk occur, which will be described with reference to the drawings.
도 2는 종래의 프레임 반전 및 공통전압 스윙 방식의 액정표시장치가 표시하는 테스트 화면을 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 액정표시장치의 상부, 중앙부, 하부에서의 게이트 신호, 화소전압, 공통전압 및 실효전압을 도시한 도면이고, 도 4는 도 2의 액정표시장치의 박막트랜지스터의 전류-전압(IV) 특성 곡선을 도시한 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating a test screen displayed by a liquid crystal display of a conventional frame inversion and common voltage swing method, and FIG. 3 is a gate signal, a pixel voltage, 4 is a diagram illustrating a common voltage and an effective voltage, and FIG. 4 is a diagram illustrating a current-voltage (IV) characteristic curve of a thin film transistor of the liquid crystal display of FIG. 2.
도 2의 왼쪽에 도시한 바와 같이, 프레임 반전 및 공통전압 스윙 방식으로 구동되는 액정표시장치의 액정패널(20)에 단일 그레이(grey) 계조의 데이터 신호를 인가할 경우, 균일한 휘도의 영상이 표시되지 않고 액정패널(20)의 상부(A)에서 중앙부(B)를 거쳐 하부(C)로 갈수록 휘도가 높아지는 영상이 표시되어, 상하부 휘도편차가 발생한다. As shown on the left side of FIG. 2, when a single gray scale data signal is applied to the
또한, 도 2의 오른쪽에 도시한 바와 같이, 프레임 반전 및 공통전압 스윙 방식으로 구동되는 액정표시장치의 액정패널(20)에, 가장자리부와 휘도가 상이한 중앙부의 윈도우가 배치된 크로스토크(crosstalk) 테스트 패턴을 표시할 경우, 윈도우 상단 및 윈도우 하단의 가장자리부는 그 외의 가장자리부와 상이한 휘도를 나타내는 수직 크로스토크 현상이 발생한다. In addition, as shown in the right side of FIG. 2, a crosstalk is provided in the
이러한 불량은, 액정패널(20)의 화소영역(도 1의 P)의 박막트랜지스터(도 1의 T)가 턴-오프 되어 있는 구간 동안, 박막트랜지스터(T)의 소스 전극(s)과 드레 인 전극(d) 사이의 누설전류 및 데이터 배선(DL)과 화소전극 사이의 커플링(coupling) 커패시턴스에 기인한다.This defect is caused by the source electrode s and the drain of the thin film transistor T during the period where the thin film transistor (T in FIG. 1) of the pixel region (P in FIG. 1) of the
즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 액정패널(20)의 상부(A)의 화소영역(P)에서는, 제n 및 제(n+1)프레임(frame) 각각의 초기에 게이트 신호(Vg)가 게이트하이 전압(Vgh)이 되어 박막트랜지스터(T)가 턴-온 된 후, 제n 및 제(n+1)프레임의 나머지 구간 동안은 게이트 신호(Vg)가 제1게이트로우(gate low) 전압(Vgl1)이 되어 박막트랜지스터(T)가 턴-오프 된다.That is, as shown in FIG. 3, in the pixel area P of the upper portion A of the
그리고, 제n프레임 동안은 공통전압(Vcom)은 정극성(+)의 제1전압(V1)이 되고 화소전압(Vp)은 부극성(-)의 제2전압(V2)이 되며, 제(n+1)프레임 동안은 공통전압(Vcom)은 부극성(-)의 제2전압(V2)이 되고 화소전압(Vp)은 정극성(+)의 제1전압(V1)이 된다. During the nth frame, the common voltage Vcom becomes the first voltage V1 of positive polarity (+) and the pixel voltage Vp becomes the second voltage V2 of negative polarity (−). During the n + 1 frame, the common voltage Vcom becomes the second voltage V2 of negative polarity (-) and the pixel voltage Vp becomes the first voltage V1 of positive polarity (+).
즉, 화소전압(Vp)이 프레임 별로 반전될 뿐만 아니라, 공통전압(Vcom)도 프레임 별로 반전되는데, 이러한 공통전압(Vcom)의 전압 변화를 공통전압(Vcom) 스윙(swing)이라고도 한다. That is, not only the pixel voltage Vp is inverted for each frame, but the common voltage Vcom is also inverted for each frame. Such a voltage change of the common voltage Vcom is also referred to as a common voltage Vcom swing.
이와 같이, 액정패널(20)의 상부(A)의 화소영역(P)에서는, 제n 및 제(n+1)프레임 동안 공통전압(Vcom) 및 화소전압(Vp)이 각각 반전되어 일정하게 유지되며, 그 결과 제n 및 제(n+1)프레임 각각에서의 공통전압(Vcom) 및 화소전압(Vp)의 차이는 제1실효전압(Vrms1)으로 동일하다. As described above, in the pixel area P of the upper portion A of the
한편, 액정패널(20)의 중앙부(B)의 화소영역(P)에서는, 제n 및 제(n+1)프레임(frame) 각각의 중기에 게이트 신호(Vg)가 게이트하이 전압(Vgh)이 되어 박막트 랜지스터(T)가 턴-온 된 후, 다음 게이트하이 전압(Vgh)이 될 때까지 제n 및 제(n+1)프레임의 나머지 구간 동안은 게이트 신호(Vg)가 제1게이트로우 전압(Vgl1)이 되어 박막트랜지스터(T)가 턴-오프 된다.On the other hand, in the pixel area P of the central portion B of the
즉, 액정패널(20) 중앙부(B)의 화소영역(P)에서는, 제n프레임의 중기까지 이전 프레임의 화소전압(Vp)이 유지되다가, 제n프레임의 중기에 박막트랜지스터(T)가 턴-온 된 이후에 비로소 제n프레임에 대응되도록 공통전압(Vcom)이 제1전압(V1)이 되고 화소전압(Vp)이 제2전압(V2)이 된다. That is, in the pixel area P of the central portion B of the
그런데, 제(n+1)프레임이 되어 공통전압(Vcom)이 제1전압(V1)으로부터 제2전압(V2)으로 변동되면, 화소전압(Vp)은 커플링(coupling)에 의하여 제2전압(V2)으로부터 제3전압(V3)으로 변동된다. However, when the common voltage Vcom is changed from the first voltage V1 to the second voltage V2 as the (n + 1) th frame, the pixel voltage Vp is coupled to the second voltage by coupling. The voltage is changed from V2 to the third voltage V3.
화소전압(Vp)의 변동은 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(도 1의 d)의 변동을 의미하는데, 이에 따라 게이트 전극(도 1의 g)과 드레인 전극(d)의 전압차이도 제1게이트드레인 전압(Vgd1)에서 제2게이트드레인 전압(Vgd2)으로 변동된다. The variation of the pixel voltage Vp refers to the variation of the drain electrode (d of FIG. 1) of the thin film transistor T, and accordingly, the voltage difference between the gate electrode (g of FIG. 1) and the drain electrode d is first. The gate drain voltage Vgd1 is changed from the second gate drain voltage Vgd2.
이러한 게이트드레인 전압의 변동은 박막트랜지스터(T)의 누설전류의 차이를 야기하는데, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1게이트드레인 전압(Vgd1)이 인가된 박막트랜지스터(T)에는 제1전류(I1)가 흐르는데 반해, 제2게이트드레인 전압이 인가된 박막트랜지스터(T)에는 제1전류(I1)보다 큰 제2전류(I2)가 흐르게 된다. The variation of the gate drain voltage causes a difference in leakage current of the thin film transistor T. As shown in FIG. 4, the first current (A) is applied to the thin film transistor T to which the first gate drain voltage Vgd1 is applied. While I1) flows, the second current I2 larger than the first current I1 flows through the thin film transistor T to which the second gate drain voltage is applied.
따라서, 커플링에 의한 화소전압(Vp)의 변동량은 공통전압(Vcom)의 변동량과 상이하며, 그 결과 공통전압(Vcom)이 변동되기 전의 공통전압(Vcom) 및 화소전압(Vp)의 차이는 제1실효전압(Vrms1)이지만, 공통전압(Vcom)이 변동된 이후의 공통 전압(Vcom) 및 화소전압(Vp)의 차이는 제1실효전압(Vrms1)과 상이한 제2실효전압(Vrms2)이 된다. Therefore, the amount of change in the pixel voltage Vp due to the coupling is different from the amount of change in the common voltage Vcom. As a result, the difference between the common voltage Vcom and the pixel voltage Vp before the common voltage Vcom is changed. Although the first effective voltage Vrms1 is different, the difference between the common voltage Vcom and the pixel voltage Vp after the common voltage Vcom is changed is that the second effective voltage Vrms2 different from the first effective voltage Vrms1 is different. do.
즉, 액정패널(20) 중앙부(B)의 화소영역(P)은 제1 및 제2실효전압(Vrms1, Vrms2)의 조합에 의하여 영상을 표시하므로, 제1실효전압(Vrms1)에 의하여 영상을 표시하는 상부(A)의 화소영역과 상이한 휘도의 영상을 표시하게 된다. That is, since the pixel area P of the central portion B of the
이러한 상황은 액정패널(20)의 하부(C)에도 동일하게 적용되는데, 제n 및 제(n+1)프레임(frame) 각각의 말기에 게이트 신호(Vg)가 게이트하이 전압(Vgh)이 되어 박막트랜지스터(T)를 턴-온 하므로, 제1실효전압(Vrms1)에 대한 제2실효전압(Vrms2)의 인가시간 비율이 상부(A) 및 중앙부(B)에 비해 더 길어지고 그에 따라 상부(A) 및 중앙부(B)와 상이한 휘도의 영상을 표시하게 된다. This situation is similarly applied to the lower portion C of the
그러므로, 프레임 반전 및 공통전압 스윙 방식으로 구동되는 액정표시장치의 액정패널(20)에서는, 박막트랜지스터(T)의 누설전류에 의한 커플링 차이에 의하여 수직위치 별로 상이한 휘도의 영상이 표시되는 상하부 휘도차가 발생한다. Therefore, in the
한편, 액정패널의 상부, 중앙부, 하부(A, B, C)는 모두 하나의 데이터 배선을 통하여 데이터 신호를 공급 받는데, 중앙부(B)에 높은 휘도에 대응되는 데이터 신호가 공급되는 동안, 상부 및 하부(A, C)의 화소전압(Vp)은 박막트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 사이의 누설전류 및 데이터 배선과 화소전극 사이의 커플링에 의하여 변동된다. On the other hand, the upper portion, the central portion, and the lower portion (A, B, C) of the liquid crystal panel are all supplied with a data signal through one data wire, while the upper portion and the data signal corresponding to the high luminance are supplied to the central portion (B). The pixel voltages Vp of the lower portions A and C are changed by the leakage current between the source electrode and the drain electrode of the thin film transistor and the coupling between the data line and the pixel electrode.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 중앙부(B)에 데이터 신호가 인가되는 동안 상부 및 하부(A, C)의 화소전압(Vp)은 대부분의 프레임 동안 서로 상이한 극성을 가지므로, 상부 및 하부(A, C)의 화소전압(Vp)은 반대방향으로 변동되며, 이것이 반대방향의 휘도 변동을 갖는 수직 크로스토크를 발생시킨다. In addition, as shown in FIG. 3, the pixel voltages Vp of the upper and lower portions A and C have different polarities for most of the frames while the data signal is applied to the central portion B. The pixel voltages Vp of (A, C) fluctuate in opposite directions, which generates vertical crosstalk with fluctuations in brightness in opposite directions.
이러한 상하부 휘도편차 및 수직 크로스토크를 방지하기 위한 방법으로서, 박막트랜지스터(T)의 턴-오프 전압인 제1게이트로우 전압(Vg1)을 더 낮춰서 제2게이트로우 전압(Vg2)을 인가하여 박막트랜지스터(T)의 누설전류를 감소시키는 방법을 고려할 수 있다.As a method for preventing the upper and lower luminance deviations and the vertical crosstalk, the thin film transistor is applied by applying a second gate voltage Vg2 by lowering the first gate voltage Vg1 which is the turn-off voltage of the thin film transistor T. A method of reducing the leakage current of (T) may be considered.
그러나, 박막트랜지스터(T)의 턴-오프 전압을 더 낮추는 것은 또 다시 누설전류의 증가를 야기할 수 있다. However, lowering the turn-off voltage of the thin film transistor T again may cause an increase in leakage current.
즉, 도 3 및 4에 도시한 바와 같이, 박막트랜지스터(T)의 턴-오프 전압을 제2게이트로우 전압(Vgl2)으로 변경했을 경우, 액정패널(20) 중앙부(B)의 화소영역(P)의 화소전압(Vp)이 제3전압(V3)으로 변동된 이후에는 누설전류를 감소시킬 수 있지만, 화소전압(Vp)이 제3전압(V3)으로 변동되기 전 제2전압(V2)을 유지하고 있는 동안에는 박막트랜지스터(T)에 제3게이트드레인 전압(Vgd3)이 인가되어 제1전류(I1)보다 큰 제3전류(I3)가 흐르게 되어 누설전류가 증가하게 된다. 3 and 4, when the turn-off voltage of the thin film transistor T is changed to the second gate voltage Vgl2, the pixel region P of the central portion B of the
이와 같이, 프레임 반전 및 공통전압 스윙 방식의 액정표시장치에서는, 박막트랜지스터의 누설전류 및 데이터 배선과 화소전극 사이의 커플링에 의하여 상하부 휘도편차 및 수직 크로스토크 등의 화질 불량이 발생하는 문제가 있다. As described above, in a liquid crystal display device having a frame inversion and a common voltage swing type, there is a problem that image quality defects such as upper and lower luminance deviation and vertical crosstalk occur due to leakage current of the thin film transistor and coupling between the data line and the pixel electrode. .
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 프레임 반전 및 공통전압 스윙 방식의 액정표시장치에 있어서, 프레임 별로 상이한 게이트로우 전압을 게이트 배선에 공급함으로써, 화소영역의 박막트랜지스터의 누설전류 및 데이터 배선과 화소전극 사이의 커플링을 일정하게 유지하고, 상하부 휘도편차 및 수직 크로스토크 등의 화질 불량이 개선된 액정표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems. In the liquid crystal display device of the frame inversion and the common voltage swing type, the leakage current and the data of the thin film transistor in the pixel region are supplied by supplying different gate-low voltages to the gate wirings for each frame. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a method of driving the same, which maintain a constant coupling between a wiring and a pixel electrode, and improve image quality defects such as upper and lower luminance deviations and vertical crosstalk.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 서로 교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결되는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터에 연결되는 스토리지 커패시터 및 액정 커패시터를 포함하는 액정패널과; 프레임 별로 상이한 게이트로우 전압을 출력하는 게이트로우 전압 공급부를 포함하고, 상기 게이트 배선에 게이트하이 전압 및 상기 게이트로우 전압을 갖는 게이트 신호를 공급하는 게이트 구동부와; 상기 데이터배선에 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부와; 상기 게이트 구동부로 게이트 제어신호를 공급하고, 상기 데이터 구동부로 RGB신호 및 데이터 제어신호를 공급하는 타이밍 제어부를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a gate wiring and data wiring crossing each other, a thin film transistor connected to the gate wiring and data wiring, a storage capacitor and a liquid crystal capacitor connected to the thin film transistor. A liquid crystal panel; A gate driver configured to output a gate low voltage for each frame, the gate driver supplying a gate signal having a gate high voltage and the gate low voltage to the gate line; A data driver supplying a data signal to the data line; It provides a liquid crystal display device including a timing controller for supplying a gate control signal to the gate driver, and supplying an RGB signal and a data control signal to the data driver.
여기서, 상기 게이트로우 전압 공급부는, 제n프레임 동안은 제1게이트로우 전압을 출력하고, 상기 제n프레임과 연속되는 제(n+1)프레임 동안은 제1게이트로우 전압보다 낮은 제2게이트로우 전압을 출력할 수 있다. Here, the gate low voltage supply unit outputs a first gate voltage during an nth frame, and a second gate low lower than a first gate voltage during a (n + 1) th frame continuous with the nth frame. The voltage can be output.
그리고, 상기 게이트 구동부는, 쉬프트레지스터 유닛과, 상기 쉬프트레지스터 유닛의 출력에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되고 서로 직렬로 연결되는 풀-업 및 풀-다운 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 게이트로우 전압 공급부는, 상기 제1 및 제2게이트로우 전압 사이에 직렬로 연결되는 제n 및 제(n+1)프레임용 트랜지스터를 포함할 수 있다. The gate driver may further include a shift register unit and pull-up and pull-down transistors turned on or off according to an output of the shift register unit and connected in series with each other. The supply unit may include an n-th and (n + 1) th frame transistor connected in series between the first and second gate voltages.
또한, 상기 제n 및 제(n+1)프레임용 트랜지스터의 연결노드는 상기 풀-다운 트랜지스터에 연결되고, 상기 제n프레임용 트랜지스터는 제n제어신호에 따라 상기 제n프레임 동안 턴-온 되고, 상기 제(n+1)프레임용 트랜지스터는 제(n+1)제어신호에 따라 상기 제(n+1)프레임 동안 턴-온 될 수 있다. In addition, a connection node of the n-th and n-th frame transistors is connected to the pull-down transistor, and the n-th frame transistor is turned on during the nth frame according to an nth control signal. The transistor for the (n + 1) th frame may be turned on during the (n + 1) th frame according to the (n + 1) th control signal.
그리고, 상기 제n 및 제(n+1)프레임용 트랜지스터는 상기 액정패널에 형성될 수 있다. The n-th and n-th frame transistors may be formed in the liquid crystal panel.
또한, 상기 게이트 구동부는, 쉬프트레지스터 유닛과, 상기 쉬프트레지스터 유닛의 출력에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되는 풀-업 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 게이트로우 전압 공급부는, 상기 풀-업 트랜지스터에 병렬로 연결되고, 각각 상기 제1 및 제2게이트로우 전압에 연결되는 제1 및 제2풀-다운 트랜지스터를 포함할 수 있다. The gate driver may further include a shift register unit and a pull-up transistor that is turned on or off according to an output of the shift register unit, and the gate-low voltage supply unit is further configured to the pull-up transistor. The first and second pull-down transistors may be connected in parallel and connected to the first and second gate voltages, respectively.
그리고, 상기 제1풀-다운 트랜지스터는 제n제어신호에 따라 상기 제n프레임 동안 턴-온 되고, 상기 제2풀-다운 트랜지스터는 제(n+1)제어신호에 따라 상기 제(n+1)프레임 동안 턴-온 될 수 있다. The first pull-down transistor is turned on for the n-th frame according to the n-th control signal, and the second pull-down transistor is the (n + 1) -th according to the (n + 1) th control signal. Can be turned on during the frame.
또한, 상기 제1 및 제2풀-다운 트랜지스터는 상기 액정패널에 형성될 수 있다. In addition, the first and second pull-down transistors may be formed in the liquid crystal panel.
한편, 본 발명은, 서로 교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결되는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터에 연결되는 스토리지 커패시터 및 액정 커패시터를 포함하는 액정패널을 포함하는 액정표시장치의 구동방법에 있어서, 상기 게이트 배선에 게이트하이 전압의 게이트 신호를 공급하여 상기 박막트랜지스터를 턴-온 시키는 단계와; 상기 데이터 배선에 데이터 신호를 공급하여 턴-온 된 상기 박막트랜지스터를 통하여 상기 스토리지 커패시터 및 상기 액정 커패시터의 일 전극에 화소전압을 인가하는 단계와; 제n프레임 동안, 상기 스토리지 커패시터 및 상기 액정 커패시터의 타 전극에 공통전압을 인가하고, 상기 게이트 배선에 제1게이트로우 전압의 상기 게이트 신호를 공급하여 상기 박막트랜지스터를 턴-오프 시키는 단계와; 상기 제n프레임과 연속되는 제(n+1)프레임 동안, 상기 스토리지 커패시터 및 상기 액정 커패시터의 상기 타 전극에 상기 공통전압과 반전된 전압을 인가하고, 상기 게이트 배선에 상기 제1게이트로우 전압보다 낮은 제2게이트로우 전압의 상기 게이트 신호를 공급하여 상기 박막트랜지스터를 턴-오프 시키는 단계를 포함하는 액정표시장치의 구동방법을 제공한다. On the other hand, the present invention, a liquid crystal display including a liquid crystal panel including a gate wiring and a data wiring crossing each other, a thin film transistor connected to the gate wiring and a data wiring, a storage capacitor and a liquid crystal capacitor connected to the thin film transistor.
여기서, 상기 제n 및 제(n+1)프레임 동안의 상기 데이터 신호는 서로 반전될 수 있다. Here, the data signals during the nth and (n + 1) th frames may be inverted with each other.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치에서는, 프레임 별로 상이한 게이트로우 전압을 게이트 배선으로 공급함으로써, 공통전압 변동에 의한 박막트랜지스터의 누설전류를 최소화 할 수 있으며, 이에 따라 액정표시장치의 상하부 휘도편차 및 수직 크로스토크 등의 화질 저하를 개선할 수 있다. As described above, in the liquid crystal display device according to the present invention, by supplying a different gate low voltage for each frame to the gate wiring, it is possible to minimize the leakage current of the thin film transistor due to the variation of the common voltage, thereby Image degradation such as upper and lower luminance deviations and vertical crosstalk can be improved.
즉, 박막트랜지스터가 턴-오프 되어 화소전압이 유지되는 동안 공통전압이 변동되면 그에 따라 게이트 신호의 게이트로우 전압을 변동함으로써, 화소전압과 게이트 전압의 차이가 일정하게 유지하여 박막트랜지스터의 누설전류를 최소화 할 수 있다. That is, when the common voltage is changed while the thin film transistor is turned off and the pixel voltage is maintained, the gate low voltage of the gate signal is changed accordingly, so that the difference between the pixel voltage and the gate voltage is kept constant, thereby reducing the leakage current of the thin film transistor. It can be minimized.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 프레임 반전 및 공통전압 스윙 방식의 액정표시장치를 도시한 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating a liquid crystal display device of frame inversion and common voltage swing type according to a first embodiment of the present invention.
도 5에 도시한 바와 같이, 액정표시장치(110)는, 영상을 표시하는 액정패널(120)과, 액정패널(120)에 게이트 신호를 공급하는 게이트 구동부(130)와, 액정패널(120)에 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부(140)와, 외부 시스템(미도시)으로부터 영상신호, 데이터 인에이블(DE) 신호, 수평동기(HSY)신호, 수직동기(VSY) 신호 및 클럭(CLK)신호를 공급받아 게이트 제어신호, 데이터 제어신호 및 RGB신호를 생성하고, 게이트 구동부(130)에 게이트 제어신호를 공급하고 데이터 구동부(140)에 데이터 제어신호 및 RGB신호를 공급하는 타이밍 제어부(150)를 포함한다. As shown in FIG. 5, the
액정패널(120)에는, 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)과, 각 화소영역(P)에는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)에 연결되는 박막트랜지스터(T)와, 박막트랜지스터(T)에 연결되는 스토리지 커패시터(Cst) 및 액정 커패시터(Clc)가 형성된다. The
구체적으로, 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극(g)은 게이트 배선(GL)에 연결되고, 박막트랜지스터(T)의 소스 전극(s)은 데이터 배선(DL)에 연결되고, 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(d)은 액정 커패시터(Clc)의 일 전극인 화소전극(미도시)에 연결된다. Specifically, the gate electrode g of the thin film transistor T is connected to the gate line GL, the source electrode s of the thin film transistor T is connected to the data line DL, and the thin film transistor T The drain electrode of is connected to a pixel electrode (not shown) which is one electrode of the liquid crystal capacitor Clc.
도시하지는 않았지만, 액정패널(120)은 서로 마주보는 제1 및 제2기판과, 제1 및 제2기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어지며, 게이트 배선(GL), 데이터 배선(DL), 박막트랜지스터(T) 및 스토리지 커패시터(Cst)는 제1기판 상부에 형성되고, 액정 커패시터(Clc)는 제1기판 상부에 형성되는 화소전극과, 제2기판 하부에 형성되는 공통전극과, 화소전극 및 공통전극 사이의 액정층으로 구성될 수 있다. 물론, 횡전계 방식(in-plane switching: IPS)의 액정표시장치와 같은 경우에는 공통전극이 제1기판 상부에 형성될 수도 있다. Although not shown, the
게이트 구동부(130)는 게이트 제어신호를 이용하여 게이트 신호를 생성하고, 생성된 게이트 신호를 액정패널(120)의 게이트 배선(GL)에 공급하고, 데이터 구동부는 데이터 제어신호 및 RGB신호를 이용하여 데이터 신호를 생성하고, 생성된 데이터 신호를 액정패널(120)의 데이터 배선(DL)에 공급한다. The
한편, 게이트 구동부(130) 및 데이터 구동부(140)는 각각 다수의 구동집적회로(driving integrated circuit: D-IC) 및 다수의 구동집적회로가 장착된 인쇄회로기판(printed circuit board: PCB)을 포함할 수 있다. The
다른 실시예에서는, 게이트 구동부(130)가 인쇄회로기판 없이 다수의 구동집적회로로 구성될 수 있는데, 이 경우 다수의 구동집적회로가 액정패널(120)에 형성된 다수의 링크배선(line on glass: LOG)을 통하여 데이터 구동부(140)로부터 게이트 제어신호를 공급받아 게이트 신호를 생성한다.In another embodiment, the
또 다른 실시예에서는, 게이트 구동부(130) 및 데이터 구동부(140)를 하나로 통합하되, 레벨 쉬프터(level shifter)와 같은 게이트 구동부(130)의 일부는 통합된 하나의 구동부에 형성하고, 쉬프트 레지스터(shift register)와 같은 게이트 구동부(130)의 나머지 일부는 액정패널(120)에 형성하여 게이트 신호를 생성하게 할 수도 있으며, 또 다른 실시예에서는, 게이트 구동부(130) 및 데이터 구동부(140)를 통합하고, 통합된 하나의 구동부에서 게이트 신호 및 데이터 신호를 생성하여 액정패널(120)에 공급할 수도 있다. In another embodiment, the
그리고, 타이밍 제어부(150)는 TV 세트나 컴퓨터의 그래픽 카드와 같은 외부 시스템으로부터 영상신호, 데이터인에이블신호, 수평동기신호, 수직동기신호 및 클럭신호 등을 공급받아 게이트 제어신호 데이터 제어신호 및 RGB신호를 생성하여 게 이트 구동부(130) 및 데이터 구동부(140)에 공급한다. The
이러한 액정표시장치(110)의 동작을 살펴보면, 게이트 구동부(130)로부터 게이트 배선(GL)으로 공급되는 게이트 신호에 따라 박막트랜지스터(T)가 순차적으로 턴-온(turn-on) 되면, 데이터 구동부(140)로부터 데이터 배선(DL)으로 공급되는 데이터 신호가 스토리지 커패시터(Cst) 및 액정 커패시터(Clc)의 일 전극인 화소전극(미도시)에 화소전압(Vp)으로 인가된다. Referring to the operation of the
이때, 스토리지 커패시터(Cst) 및 액정 커패시터(Clc)의 타 전극인 공통전극에는 공통전압(Vcom)이 인가됨으로써, 화소전압(Vp) 및 공통전압(Vcom)의 차이로 정의되는 실효전압(Vrms = |Vp - Vcom|)에 의하여 전기장이 생성되는데, 화소전극 및 공통전극 사이의 액정층의 액정분자는 실효전압(Vrms)에 의한 전기장에 의하여 재배열되어 영상을 표시한다. In this case, the common voltage Vcom is applied to the common electrode, which is the other electrode of the storage capacitor Cst and the liquid crystal capacitor Clc, so that the effective voltage Vrms = defined as the difference between the pixel voltage Vp and the common voltage Vcom. The electric field is generated by | Vp-Vcom |), and the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer between the pixel electrode and the common electrode are rearranged by the electric field due to the effective voltage Vrms to display an image.
여기서, 게이트 구동부(130)는 게이트로우 전압 공급부(132)를 포함하는데, 게이트로우 전압 공급부(132)는 액정패널(120)의 각 게이트 배선(GL)에 서로 상이한 제1 및 제2게이트 로우 전압을 공급하는 역할을 하는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다. Here, the
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 게이트 구동부를 도시한 도면이다. 6 is a diagram illustrating a gate driver of a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 6에 도시한 바와 같이, 액정표시장치(도 5의 110)의 게이트 구동부(130) 는, 다수의 스테이지(stage)(SRS)로 구성된 쉬프트레지스터(shift register)와, 각 스테이지에 연결된 제n프레임용 트랜지스터(Tfn) 및 제(n+1)프레임용 트랜지스터(Tfn+1)로 구성된 게이트로우 전압 공급부(132)를 포함한다. As shown in FIG. 6, the
쉬프트레지스터의 다수의 스테이지(SRS)는 제1 및 제2클럭신호(CLK1, CLK2) 및 이전 스테이지의 출력신호를 이용하여 게이트 신호(Vg)를 순차적으로 생성하여 게이트 배선(GL)에 공급하는데, 다수의 스테이지(SRS) 각각은 제1 및 제2앤드게이트(AG1, AG2)와, 제1 및 제2앤드게이트(AG1, AG2)의 출력을 입력 받는 쉬프트레지스터 유닛(SRU)과, 쉬프트레지스터 유닛(SRU)의 출력노드에 연결되는 풀-업(pull-up) 및 풀-다운(pull-down) 트랜지스터(Tu, Td)를 포함한다. The plurality of stages SRS of the shift register sequentially generate the gate signal Vg using the first and second clock signals CLK1 and CLK2 and the output signal of the previous stage, and supply the gate signal Vg to the gate line GL. Each of the plurality of stages SRS includes a shift register unit SRU that receives outputs of the first and second end gates AG1 and AG2, outputs of the first and second end gates AG1 and AG2, and a shift register unit. It includes pull-up and pull-down transistors Tu and Td connected to the output node of the (SRU).
쉬프트레지스터 유닛(SRU)의 Q 및 Qb 노드는, 제1 및 제2클럭신호(CLK1, CLK2)와 이전 스테이지의 출력신호에 따라 하이(high) 및 로우(low)를 교대로 갖는데, Q 및 Qb 노드가 각각 하이 및 로우 일 경우 풀-업 및 풀-다운 트랜지스터(Tu, Td)가 각각 턴-온 및 턴-오프 되어 제1클럭신호(CLK1)의 게이트하이 전압(Vgh)을 게이트 신호(Vg)로 출력하고, Q 및 Qb 노드가 각각 로우 및 하이 일 경우 풀-업 및 풀-다운 트랜지스터(Tu, Td)가 각각 턴-오프 및 턴-온 되어 게이트로우 전압 공급부(132)의 출력을 게이트 신호(Vg)로 출력한다. The Q and Qb nodes of the shift register unit SRU alternately have a high and a low in accordance with the first and second clock signals CLK1 and CLK2 and the output signal of the previous stage. When the nodes are high and low, respectively, the pull-up and pull-down transistors Tu and Td are turned on and turned off, respectively, to convert the gate high voltage Vgh of the first clock signal CLK1 to the gate signal Vg. If the Q and Qb nodes are low and high, respectively, the pull-up and pull-down transistors Tu and Td are turned off and turned on to gate the output of the gate-low
게이트로우 전압 공급부(132)는, 제1 및 제2게이트로우 전압(Vgl1, Vgl2) 사이에 직렬로 연결된 제n프레임용 트랜지스터(Tfn) 및 제(n+1)프레임용 트랜지스터(Tfn+1)를 포함하는데, 제n프레임용 트랜지스터(Tfn)는 게이트 전극으로 인가되는 제n제어신호(Vfn)에 따라 제n프레임 동안 턴-온 되고, 제(n+1)프레임용 트랜지 스터(Tfn+1)는 게이트 전극으로 인가되는 제(n+1)제어신호(Vfn+1)에 따라 제(n+1)프레임 동안 턴-온 된다.The gate-low
따라서, 게이트로우 전압 공급부(132)는, 제n프레임 동안은 턴-온 된 제n프레임용 트랜지스터(Tfn)를 통하여 제1게이트로우 전압(Vgl1)을 출력하고, 제(n+1)프레임 동안은 턴-온 된 제(n+1)프레임용 트랜지스터(Tfn+1)를 통하여 제2게이트로우 전압(Vgl2)을 출력한다. Accordingly, the gate low
여기서, 제2게이트로우 전압(Vgl2)는 제1게이트로우 전압(Vgl1)보다 공통전압 변동량만큼 낮은 전압일 수 있으며, 각 게이트 배선(GL)에 대응되는 게이트로우 전압 공급부(132)의 스타트(start) 신호는 해당 게이트 배선(GL)에 연결된 쉬프트레지스터 스테이지(SRS)의 출력인 게이트하이 전압(Vgh)을 이용할 수 있다. Here, the second gate voltage Vgl2 may be a voltage lower than the first gate voltage Vgl1 by a common voltage variation, and the start of the gate low
결론적으로, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치(110)의 게이트 구동부(130)는, 일 프레임의 일부 구간에서 게이트하이 전압(Vgh)을 순차적으로 게이트 배선(GL)에 공급하고, 일 프레임의 나머지 구간에서 게이트로우 전압을 게이트 배선(GL)에 공급하되, 제n프레임 동안은 제1게이트로우 전압(Vgl1)을 공급하고 제(n+1)프레임 동안은 제2게이트로우 전압(Vgl2)을 공급한다. In conclusion, the
따라서, 액정패널(120)의 화소영역(P)에 인가되는 공통전압(Vcom)이 변동(swing)되고 화소전압(Vp)이 공통전압(Vcom)과의 커플링에 의하여 변동된 경우에도, 그에 대응되는 전압만큼 게이트로우 전압을 변동시킴으로써, 화소영역(P)의 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극 및 드레인 전극 사이의 전압차이 및 그에 따른 누설전류를 일정하게 유지할 수 있다. Therefore, even when the common voltage Vcom applied to the pixel region P of the
다른 실시예에서는, 게이트 구동부(130)의 쉬프트레지스터 및 게이트로우 전압 공급부(132)를 화소영역(P)의 박막트랜지스터(T)와 마찬가지로 액정패널(120)의 제1기판 상부에 동일 공정을 통하여 형성할 수도 있다. In another exemplary embodiment, the shift register and the gate low
게이트로우 전압 공급부(132)에 의한 게이트로우 전압의 변동을 도면을 참조하여 설명한다.The variation of the gate low voltage by the gate low
도 7은 도 5의 액정표시장치의 상부, 중앙부, 하부에서의 게이트 신호, 화소전압, 공통전압 및 실효전압과, 중앙부의 게이트 배선에 게이트로우 전압을 공급하는 도 6의 게이트로우 전압 공급부의 제n 및 제(n+1)제어신호를 도시한 도면으로, 도 5 및 도 6을 함께 참조하여 설명한다. FIG. 7 is a view illustrating a gate signal voltage supply unit of FIG. 6 supplying a gate signal, a pixel voltage, a common voltage and an effective voltage at upper, center, and lower portions of the liquid crystal display of FIG. n and (n + 1) th control signals are shown, which will be described with reference to FIGS. 5 and 6 together.
도 7에 도시한 바와 같이, 액정패널(120)의 상부(A)의 화소영역(P)에서는, 제n 및 제(n+1)프레임(frame) 각각의 초기에 게이트 신호(Vg)가 게이트하이 전압(Vgh)이 되어 박막트랜지스터(T)가 턴-온 된 후, 제n 및 제(n+1)프레임의 나머지 구간 동안은 게이트 신호(Vg)가 제1게이트로우(gate low) 전압(Vgl1)이 되어 박막트랜지스터(T)가 턴-오프 된다.As shown in FIG. 7, in the pixel area P of the upper portion A of the
그리고, 제n프레임 동안은 공통전압(Vcom)은 정극성(+)의 제1전압(V1)이 되고 화소전압(Vp)은 부극성(-)의 제2전압(V2)이 되며, 제(n+1)프레임 동안은 공통전압(Vcom)은 부극성(-)의 제2전압(V2)이 되고 화소전압(Vp)은 정극성(+)의 제1전압(V1)이 된다. During the nth frame, the common voltage Vcom becomes the first voltage V1 of positive polarity (+) and the pixel voltage Vp becomes the second voltage V2 of negative polarity (−). During the n + 1 frame, the common voltage Vcom becomes the second voltage V2 of negative polarity (-) and the pixel voltage Vp becomes the first voltage V1 of positive polarity (+).
즉, 화소전압(Vp)이 프레임 별로 반전되고, 공통전압(Vcom)도 프레임 별로 반전되어, 액정표시장치(110)는 프레임 반전 및 공통전압 스윙 방식으로 구동된다. That is, the pixel voltage Vp is inverted frame by frame, the common voltage Vcom is also inverted frame by frame, and the
이와 같이, 액정패널(120)의 상부(A)의 화소영역(P)에서는, 제n 및 제(n+1)프레임 동안 공통전압(Vcom) 및 화소전압(Vp)이 각각 반전되어 일정하게 유지되며, 그 결과 제n 및 제(n+1)프레임 각각에서의 공통전압(Vcom) 및 화소전압(Vp)의 차이는 제1실효전압(Vrms1)으로 동일하다. As described above, in the pixel area P of the upper portion A of the
그리고, 액정패널(120)의 중앙부(B)의 화소영역(P)에서는, 제n프레임의 중기에 게이트 신호(Vg)가 게이트하이 전압(Vgh)이 되어 박막트랜지스터(T)가 턴-온 된 후, 제(n+1)프레임의 중기에 다시 게이트 신호(Vg)가 게이트하이 전압(Vgh)이 되는데, 나머지 구간 중 제n프레임의 말기 구간 동안은 게이트 신호(Vg)가 제1게이트로우 전압(Vgl1)이 되어 박막트랜지스터(T)가 턴-오프 되고, 제(n+1)프레임의 초기 구간 동안은 게이트 신호(Vg)가 제2게이트로우 전압(Vgl2)이 되어 박막트랜지스터(T)가 턴-오프 된다.In the pixel area P of the central portion B of the
즉, 액정패널(120) 중앙부(B)의 화소영역(P)에서는, 제n프레임의 중기까지 이전 프레임의 화소전압(Vp)이 유지되다가, 제n프레임의 중기에 박막트랜지스터(T)가 턴-온 된 이후에 비로소 제n프레임에 대응되도록 공통전압(Vcom)이 제1전압(V1)이 되고 화소전압(Vp)이 제2전압(V2)이 된다. That is, in the pixel area P of the central portion B of the
이후, 제n프레임의 말기 구간 동안은, 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극(g)에 제1게이트로우 전압(Vgl1)이 인가되고, 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(d) 및 화소 전극에는 화소전압(Vp)인 제2전압(V2)이 인가된 상태이며, 따라서, 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극(g)과 드레인 전극(d) 사이에는 제2전압(V2) 및 제1게이트로우 전압(Vgl1)의 차이(V2 - Vgl1)에 해당하는 게이트드레인 전압이 유지되고, 박막트랜지스터(T)는 그에 해당하는 누설전류를 갖게 된다. Subsequently, during the last period of the n-th frame, the first gate voltage Vgl1 is applied to the gate electrode g of the thin film transistor T, and the drain electrode d and the pixel electrode of the thin film transistor T are applied to the gate electrode g. The second voltage V2, which is the pixel voltage Vp, is applied. Therefore, the second voltage V2 and the first gate row are disposed between the gate electrode g and the drain electrode d of the thin film transistor T. The gate drain voltage corresponding to the difference V2-Vgl1 of the voltage Vgl1 is maintained, and the thin film transistor T has a leakage current corresponding thereto.
그리고, 제(n+1)프레임이 되어 공통전압(Vcom)이 제1전압(V1)으로부터 제2전압(V2)으로 변동되면, 화소전압(Vp)은 커플링(coupling)에 의하여 제2전압(V2)으로부터 제3전압(V3)으로 변동된다. When the common voltage Vcom is changed from the first voltage V1 to the second voltage V2 as the (n + 1) th frame, the pixel voltage Vp is coupled to the second voltage by coupling. The voltage is changed from V2 to the third voltage V3.
이때, 종래와는 달리, 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극(g)에는 제1게이트로우 전압(Vgl1)보다 낮은 제2게이트로우 전압(Vgl2)이 인가되는데, 제2게이트로우 전압(Vgl2)은 제1게이트로우 전압(Vgl1)보다 공통전압 변동량(V2-V3)만큼 낮은 전압일 수 있다. (Vgl2 = Vgl1 - (V2 - V3))At this time, unlike the prior art, the second gate voltage Vgl2 lower than the first gate voltage Vgl1 is applied to the gate electrode g of the thin film transistor T, and the second gate voltage Vgl2 is The voltage may be lower than the first gate voltage Vgl1 by the common voltage variation amount V2-V3. (Vgl2 = Vgl1-(V2-V3))
즉, 제(n+1)프레임의 초기 구간 동안은, 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극(g)에 제2게이트로우 전압(Vgl2)이 인가되고, 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(d) 및 화소 전극에는 화소전압(Vp)인 제3전압(V3)이 인가된 상태이며, 따라서, 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극(g)과 드레인 전극(d) 사이에는 제3전압(V3) 및 제2게이트로우 전압(Vgl2)의 차이(V3 - Vgl2)에 해당하는 게이트드레인 전압이 유지되고, 박막트랜지스터(T)는 그에 해당하는 누설전류를 갖게 된다. That is, during the initial period of the (n + 1) frame, the second gate voltage Vgl2 is applied to the gate electrode g of the thin film transistor T, and the drain electrode d of the thin film transistor T is applied. And a third voltage V3, which is a pixel voltage Vp, is applied to the pixel electrode. Therefore, the third voltage V3 and the drain electrode d are disposed between the gate electrode g and the drain electrode d of the thin film transistor T. The gate drain voltage corresponding to the difference V3-Vgl2 of the second gate voltage Vgl2 is maintained, and the thin film transistor T has a leakage current corresponding thereto.
이때, 제2게이트로우 전압(Vgl2)은 제1게이트로우 전압(Vgl1)보다 공통전압 변동량(V2-V3)만큼 작으므로, 제3전압(V3) 및 제2게이트로우 전압(Vgl2)의 차이(V3 - Vgl2)는 제2전압(V2) 및 제1게이트로우 전압(Vgl1)의 차이(V2 - Vgl1)와 동일하 게 된다. (V3 - Vgl2 = V3 - (Vgl1 - (V2 - V3)) = V3 - Vgl1 + V2 - V3 = V2 - Vgl1) In this case, since the second gate voltage Vgl2 is smaller than the first gate voltage Vgl1 by the common voltage variation amount V2-V3, the difference between the third voltage V3 and the second gate voltage Vgl2 ( V3-Vgl2 are equal to the difference (V2-Vgl1) between the second voltage V2 and the first gate voltage Vgl1. (V3-Vgl2 = V3-(Vgl1-(V2-V3)) = V3-Vgl1 + V2-V3 = V2-Vgl1)
즉, 액정패널(120)의 중앙부(B)의 박막트랜지스터(T)에는, 제n프레임의 말기 구간 및 제(n+1)프레임의 초기 구간 동안 동일한 게이트드레인 전압이 인가되고, 그 결과 박막트랜지스터(T)는 프레임에 무관하게 항상 일정한 누설전류 특성을 유지한다. That is, the same gate drain voltage is applied to the thin film transistor T of the center portion B of the
따라서, 커플링에 의한 화소전압(Vp)의 변동량이 공통전압(Vcom)의 변동량과 동일하게 유지되어, 공통전압(Vcom)이 변동되기 전후의 공통전압(Vcom) 및 화소전압(Vp)의 차이가 제1실효전압(Vrms1)으로 동일하게 유지된다.Therefore, the amount of change in the pixel voltage Vp due to the coupling is kept the same as the amount of change in the common voltage Vcom, so that the difference between the common voltage Vcom and the pixel voltage Vp before and after the common voltage Vcom is changed. Is kept the same as the first effective voltage Vrms1.
즉, 액정패널(120) 중앙부(B)의 화소영역(P) 역시 제1전압(Vrms1)에 의하여 영상을 표시하므로, 제1실효전압(Vrms1)에 의하여 영상을 표시하는 상부(A)의 화소영역과 동일한 휘도의 영상을 표시하게 되어 액정표시장치(110)의 상하부 휘도편차가 발생하지 않게 된다. That is, since the pixel region P of the central portion B of the
이러한 상황은 액정패널(120)의 하부(C)에도 동일하게 적용되는데, 제n프레임의 말기에 게이트 신호(Vg)가 게이트하이 전압(Vgh)이 되어 박막트랜지스터(T)가 턴-온 된 후, 제n프레임의 나머지 구간 동안은 게이트 신호(Vg)가 제1게이트로우 전압(Vgl1)이 되어 박막트랜지스터(T)가 턴-오프 되고, 제(n+1)프레임의 초기 및 중기 구간 동안은 게이트 신호(Vg)가 제2게이트로우 전압(Vgl2)이 되어 박막트랜지스터(T)가 턴-오프 된다. This situation is similarly applied to the lower part C of the
이때, 제n프레임의 나머지 구간 동안은 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극(g)에 제1게이트로우 전압(Vgl1)이 인가되고, 제(n+1)프레임의 초기 및 중기 구간 동안은 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극(g)에 제2게이트로우 전압(Vgl2)이 인가되므로, 액정패널(120)의 하부(C)의 박막트랜지스터(T)에는, 제n프레임의 나머지 구간과 제(n+1)프레임의 초기 및 중기 구간 동안 동일한 게이트드레인 전압이 인가되고, 박막트랜지스터(T)는 프레임에 무관하게 항상 일정한 누설전류 특성을 유지한다. In this case, the first gate voltage Vgl1 is applied to the gate electrode g of the thin film transistor T during the remaining period of the nth frame, and the thin film transistor is applied during the initial and middle periods of the (n + 1) th frame. Since the second gate voltage Vgl2 is applied to the gate electrode g of (T), the thin film transistor T of the lower portion C of the
따라서, 커플링에 의한 화소전압(Vp)의 변동량이 공통전압(Vcom)의 변동량과 동일하게 유지되어, 공통전압(Vcom)이 변동되기 전후의 공통전압(Vcom) 및 화소전압(Vp)의 차이가 제1실효전압(Vrms1)으로 동일하게 유지된다.Therefore, the amount of change in the pixel voltage Vp due to the coupling is kept the same as the amount of change in the common voltage Vcom, so that the difference between the common voltage Vcom and the pixel voltage Vp before and after the common voltage Vcom is changed. Is kept the same as the first effective voltage Vrms1.
즉, 액정패널(120) 하부(C)의 화소영역(P) 역시 제1전압(Vrms1)에 의하여 영상을 표시하므로, 제1실효전압(Vrms1)에 의하여 영상을 표시하는 상부(A) 및 중앙부(B)의 화소영역과 동일한 휘도의 영상을 표시하게 되어 액정표시장치(110)의 상하부 휘도편차가 발생하지 않게 된다. That is, since the pixel area P of the lower portion C of the
또한, 프레임 별로 공통전압(Vcom)의 변동에 따라 상이한 제1 및 제2게이트로우 전압(Vgl1, Vgl2)을 인가하여 박막트랜지스터(T)의 누설전류가 최소화 되어 일정하게 유지되므로, 박막트랜지스터(T)의 소스 전극 및 드레인 전극 누설전류 및 데이터 배선과 화소전극 사이의 커플링에 의한 수직 크로스토크 역시 발생하지 않는다. In addition, since the leakage current of the thin film transistor T is minimized and kept constant by applying different first and second gate voltages Vgl1 and Vgl2 according to the variation of the common voltage Vcom for each frame, the thin film transistor T Also, vertical crosstalk due to the source and drain electrode leakage currents and the coupling between the data line and the pixel electrode does not occur.
이상과 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치에서는, 프레임 별로 상이한 게이트로우 전압을 박막트랜지스터에 인가함으로써, 박막트랜지스터가 공통전압 변동에 무관하게 일정한 게이트드레인 전압 및 누설전류를 갖도록 하고, 그 결과 상하부 휘도편차 및 수직 크로스토크가 방지되어 액정표시장치의 화질이 개선된다. As described above, in the liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention, the thin film transistor is applied with a different gate low voltage for each frame so that the thin film transistor has a constant gate drain voltage and leakage current regardless of the common voltage variation. As a result, upper and lower luminance deviations and vertical crosstalk are prevented, thereby improving image quality of the liquid crystal display.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치의 게이트 구동부를 도시한 도면으로서, 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치의 구성과 액정패널의 상부, 중앙부, 하부에 인가된 신호 및 전압의 파형은 도 5 및 도 7에 도시한 제1실시예의 그것과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다. FIG. 8 is a view illustrating a gate driver of a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention. The configuration of the liquid crystal display according to the second exemplary embodiment of the present invention is applied to upper, middle, and lower portions of the liquid crystal panel. Since the waveforms of the signal and the voltage are the same as those of the first embodiment shown in Figs. 5 and 7, the description thereof will be omitted.
도 8에 도시한 바와 같이, 액정표시장치의 게이트 구동부는, 다수의 스테이지(stage)(SRS)로 구성된 쉬프트레지스터(shift register)와, 각 스테이지에 연결된 제1 및 제2풀-다운 트랜지스터(Td1, Td2)로 구성된 게이트로우 전압 공급부(232)를 포함한다. As shown in FIG. 8, the gate driver of the liquid crystal display includes a shift register including a plurality of stages SRS, and first and second pull-down transistors Td1 connected to each stage. And a gate low
쉬프트레지스터의 다수의 스테이지(SRS)는 제1 및 제2클럭신호(CLK1, CLK2) 및 이전 스테이지의 출력신호를 이용하여 게이트 신호(Vg)를 순차적으로 생성하여 게이트 배선(GL)에 공급하는데, 다수의 스테이지(SRS) 각각은 제1 및 제2앤드게이트(AG1, AG2)와, 제1 및 제2앤드게이트(AG1, AG2)의 출력을 입력 받는 쉬프트레지스터 유닛(SRU)과, 쉬프트레지스터 유닛(SRU)의 출력노드에 연결되는 풀-업(pull- up) 트랜지스터(Tu)를 포함한다. The plurality of stages SRS of the shift register sequentially generate the gate signal Vg using the first and second clock signals CLK1 and CLK2 and the output signal of the previous stage, and supply the gate signal Vg to the gate line GL. Each of the plurality of stages SRS includes a shift register unit SRU that receives outputs of the first and second end gates AG1 and AG2, outputs of the first and second end gates AG1 and AG2, and a shift register unit. And a pull-up transistor Tu connected to the output node of the SRU.
쉬프트레지스터 유닛(SRU)의 Q 노드는, 제1 및 제2클럭신호(CLK1, CLK2)와 이전 스테이지의 출력신호에 따라 하이(high) 및 로우(low)를 교대로 갖는데, Q 노드가 하이 일 경우 풀-업 트랜지스터(Tu)가 턴-온 되어 제1클럭신호(CLK1)의 게이트하이 전압(Vgh)을 게이트 신호(Vg)로 출력한다. The Q node of the shift register unit SRU alternates high and low according to the first and second clock signals CLK1 and CLK2 and the output signal of the previous stage. In this case, the pull-up transistor Tu is turned on and outputs the gate high voltage Vgh of the first clock signal CLK1 as the gate signal Vg.
게이트로우 전압 공급부(232)는, 풀-업 트랜지스터(Tu)에 병렬로 연결되는 제1 및 제2풀-다운 트랜지스터(Td1, Td2)를 포함하는데, 제1 및 제2풀-다운 트랜지스터(Td1, Td2)는 각각 제1 및 제2게이트로우 전압(Vgl1, Vgl2)에 연결된다. The gate-low
그리고, 제1풀-다운 트랜지스터(Td1)는 게이트 전극으로 인가되는 제n제어신호(Vfn)에 따라 제n프레임 동안 턴-온 되고, 제2풀-다운 트랜지스터(Td2)는 게이트 전극으로 인가되는 제(n+1)제어신호(Vfn+1)에 따라 제(n+1)프레임 동안 턴-온 되므로, 쉬프트레지스터 스테이지(SRS)는, 제n프레임 동안은 턴-온 된 제1풀-다운 트랜지스터(Td1)를 통하여 제1게이트로우 전압(Vgl1)을 출력하고, 제(n+1)프레임 동안은 턴-온 된 제2풀-다운 트랜지스터(Td2)를 통하여 제2게이트로우 전압(Vgl2)을 출력한다. The first pull-down transistor Td1 is turned on for the nth frame according to the nth control signal Vfn applied to the gate electrode, and the second pull-down transistor Td2 is applied to the gate electrode. The shift register stage SRS is turned on during the n-th frame according to the (n + 1) th control signal Vfn + 1, so that the shift register stage SRS is turned on during the n-th frame. The first gate voltage Vgl1 is output through the transistor Td1, and the second gate voltage Vgl2 is turned on through the second pull-down transistor Td2 turned on during the (n + 1) th frame. Outputs
여기서, 제2게이트로우 전압(Vgl2)는 제1게이트로우 전압(Vgl1)보다 공통전압 변동량만큼 낮은 전압일 수 있다. Here, the second gate voltage Vgl2 may be lower than the first gate voltage Vgl1 by a common voltage variation.
결론적으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치의 게이트 구동부는, 일 프레임의 일부 구간에서 게이트하이 전압(Vgh)을 순차적으로 게이트 배선(GL)에 공급하고, 일 프레임의 나머지 구간에서 게이트로우 전압을 게이트 배선(GL)에 공 급하되, 제n프레임 동안은 제1게이트로우 전압(Vgl1)을 공급하고 제(n+1)프레임 동안은 제2게이트로우 전압(Vgl2)을 공급한다. In conclusion, the gate driver of the liquid crystal display according to the second exemplary embodiment of the present invention sequentially supplies the gate high voltage Vgh to the gate line GL in a portion of one frame, and in the remaining portion of one frame. The gate low voltage is supplied to the gate line GL, and the first gate voltage Vgl1 is supplied during the nth frame, and the second gate voltage Vgl2 is supplied during the (n + 1) th frame. .
따라서, 액정패널의 화소영역에 인가되는 공통전압이 변동(swing)되고 화소전압이 공통전압과의 커플링에 의하여 변동된 경우에도, 그에 대응되는 전압만큼 게이트로우 전압을 변동시킴으로써, 화소영역의 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극 및 드레인 전극 사이의 전압차이 및 그에 따른 누설전류를 일정하게 유지할 수 있다. Therefore, even when the common voltage applied to the pixel region of the liquid crystal panel is changed and the pixel voltage is changed by the coupling with the common voltage, the gate low voltage is varied by the corresponding voltage, thereby making the thin film of the pixel region thin. The voltage difference between the gate electrode and the drain electrode of the transistor T and the resulting leakage current can be kept constant.
그리고, 다른 실시예에서는, 게이트 구동부의 쉬프트레지스터 및 게이트로우 전압 공급부(232)를 화소영역(P)의 박막트랜지스터(T)와 마찬가지로 액정패널의 제1기판 상부에 동일 공정을 통하여 형성할 수도 있다.In another exemplary embodiment, the shift register and the gate low
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
도 1은 종래의 액티브 매트릭스 방식의 액정표시장치의 일 화소영역을 도시한 도면.1 is a view showing one pixel area of a conventional active matrix liquid crystal display device;
도 2는 종래의 프레임 반전 및 공통전압 스윙 방식의 액정표시장치가 표시하는 테스트 화면을 도시한 도면.FIG. 2 is a diagram illustrating a test screen displayed by a liquid crystal display of a conventional frame inversion and common voltage swing method. FIG.
도 3은 도 2의 액정표시장치의 상부, 중앙부, 하부에서의 게이트 신호, 화소전압, 공통전압 및 실효전압을 도시한 도면.FIG. 3 is a diagram illustrating gate signals, pixel voltages, common voltages, and effective voltages at the top, center, and bottom of the liquid crystal display of FIG.
도 4는 도 2의 액정표시장치의 박막트랜지스터의 전류-전압(IV) 특성 곡선을 도시한 도면.FIG. 4 is a diagram illustrating a current-voltage (IV) characteristic curve of a thin film transistor of the liquid crystal display of FIG. 2.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 프레임 반전 및 공통전압 스윙 방식의 액정표시장치를 도시한 도면.FIG. 5 is a diagram illustrating a liquid crystal display device of frame inversion and common voltage swing type according to a first embodiment of the present invention. FIG.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 게이트 구동부를 도시한 도면.6 is a view illustrating a gate driver of a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention.
도 7은 도 5의 액정표시장치의 상부, 중앙부, 하부에서의 게이트 신호, 화소전압, 공통전압 및 실효전압과, 중앙부의 게이트 배선에 게이트로우 전압을 공급하는 게이트로우 전압 공급부의 제n 및 제(n+1)제어신호를 도시한 도면.FIG. 7 illustrates gate signals, pixel voltages, common voltages and effective voltages at the top, the center, and the bottom of the liquid crystal display of FIG. 5; Figure (n + 1) shows a control signal.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치의 게이트 구동부를 도시한 도면.8 is a view illustrating a gate driver of a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
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