액정 표시장치의 구동장치 및 방법 document_id A220517003834

본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로, 특히 오씨비(Optically Compensated Bend) 모드 액정을 필드순차 구동방식으로 구동하여 화질을 향상시킬 수 있도록 한 액정 표시장치의 구동장치 및 방법에 관한 것이다. 액정 표시장치(Liquid Crystal Display)는 비디오 데이터에 따라 액정셀들의 광투과율을 조절하여 화상을 표시하게 된다. 액정 표시장치 중 액정셀 별로 스위칭 소자가 마련된 액티브 매트릭스(Active Matrix) 타입은 동영상을 표시하기에 적합하다. 액티브 매트릭스 타입의 액정 표시장치에서 스위칭 소자로는 주로 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 "TFT"라 함)가 이용되고 있다. 이러한 액정 표시장치는 브라운관에 비하여 소형화가 가능하여 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer)와 노트북 컴퓨터(Note Book Computer)는 물론, 복사기 등의 사무자동화기기, 휴대전화기나 호출기 등의 휴대기기까지 광범위하게 이용되고 있다. 도 1을 참조하면, 일반적인 액정 표시장치의 구동장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널(2)과, 액정패널(2)의 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)을 구동하기 위한 데이터 드라이버(4)와, 액정패널(2)의 게이트 라인들(GL0 내지 GLn)을 구동하기 위한 게이트 드라이버(6)와, 데이터 드라이버(4)와 게이트 드라이버(6)를 제어하기 위한 타이밍 제어부(8)를 구비한다. 액정패널(2)은 두 장의 기판 사이에 액정이 주입되며, 그 하부기판 상에 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)과 게이트 라인들(GL0 내지 GLn)이 상호 직교되도록 형성되고, 그 교차 영역에 TFT가 형성된다. 이 TFT는 게이트 라인들(GL0 내지 GLn)에 공급되는 게이트 펄스에 응답하여 데이터 라인들(DL1 내지 DLm) 상의 비디오 데이터를 액정셀(Clc)에 공급하게 된다. 이를 위하여, TFT의 게이트 전극은 게이트 라인(GL)에 접속되며, 소스 전극은 데이터 라인(DL)에 접속된다. 그리고 TFT의 드레인 전극은 액정셀(Clc)의 화소전극에 접속된다. 또한, 액정패널(2)의 액정셀(Clc)에는 스토리지 커패시터(Cst)가 형성된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정셀(Clc)의 화소전극과 전단 게이트 라인 사이에 형성되거나, 액정셀(Clc)의 화소전극과 공통전극 사이에 형성되어 액정셀(Clc)의 전압을 일정하게 유지시킨다. 타이밍 제어부(8)는 외부로부터 입력되는 소스 데이터(RGB)를 액정패널(2)의 구동에 알맞도록 정렬하여 데이터 드라이버(4)에 공급한다. 그리고, 타이밍 제어부(8)는 외부로부터 입력되는 수평/수직 동기신호(Vsync, Hsync)와 메인클럭(MCLK)을 이용하여 데이터 제어신호(DCS), 게이트 제어신호(GCS)를 발생한다. 여기서, 데이터 제어신호(DCS)에는 도트클럭(Dclk), 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP), 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock; SSC), 소스 출력 이네이블(Source Output Enable; SOE) 및 극성 제어신호(POL) 등을 포함한다. 게이트 제어신호(GCS)에는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock; GSC) 및 게이트 출력 이네이블(Gate Output Enable; GOE) 등을 포함한다. 데이터 드라이버(4)는 타이밍 제어부(8)로부터의 데이터 제어신호(DCS)에 따라 타이밍 제어부(8)로부터의 데이터(Data)를 샘플링한 후에, 샘플링된 데이터(Data)를 1 라인분씩 래치하고 래치된 데이터(Data)를 감마전압에 대응되는 아날로그 비디오 데이터로 변환하여 데이터 라인들(DL)에 공급한다. 게이트 드라이버(6)는 타이밍 제어부(8)로부터의 게이트 제어신호(GCS) 중 게이트 스타트 펄스(GSP)에 응답하여 순차적으로 게이트 펄스를 발생하는 쉬프트 레지스터와, 게이트 펄스의 전압을 액정셀의 구동에 적합한 레벨로 쉬프트 시키기 위한 레벨 쉬프터 등으로 구성된다. 이러한, 게이트 드라이버(6)는 타이밍 제어부(8)로부터 게이트 스타트 펄스(GSP)가 공급되면 게이트 쉬프트 클럭(GSC)에 응답하여 쉬프트 동작을 수행함으로써 게이트 라인들(GL)에 게이트 펄스를 순차적으로 공급한다. 이 게이트 펄스에 응답하여 TFT가 턴-온되어 아날로그 비디오 데이터가 데이터 라인(DL)을 경유하여 액정셀의 화소전극에 공급된다. 이와 같은, 일반적인 액정 표시장치의 구동장치에서 액정패널(2)의 두 기판 사이에 주입되는 액정은 일반적으로, 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic : 이하 "TN"이라 함) 모드의 액정이 주로 이용되고 있다. 이 TN 모드의 액정은 트위스트된 각이 90°로 전기장의 인가에 따라 액정배열 상태를 바꾸어 광을 투과시키게 된다. 이러한 TN 모드의 액정은 액정분자의 장축방향으로 진동하는 광과 장축방향에 수직하는 방향으로 진동하는 광의 진동 방향이 서로 달라진다. 이러한, 광의 굴절율이 달라지는 것을 굴절율 이방성이라 하는데, 이 굴절율 이방성에 의해 TN 모드의 액정은 시야각이 좁으며 액정의 응답속도가 느리다는 문제점을 가지고 있다. 이와 같은, TN 모드 액정의 단점을 해결하기 위하여, 인-플레인 스위치(In-plane Switch : 이하, "IPS"라 한다) 모드, 오씨비(Optically Compensated Bend : 이하, "OCB"라 한다) 모드 등의 액정이 개발된 바 있다. IPS 모드의 액정은 수평전계에 의해 광시야각에 유리하지만 응답시간이 10～60(ms) 정도로 느리다. 이에 비하여, OCB 모드의 액정은 TN 모드의 액정에 비해 구조적으로 광시야각에 유리하고 응답시간이 3～11(ms) 정도로 빠르다. 도 2 및 도 3을 참조하면, OCB 모드의 액정을 채용한 액정패널(2)은 도시되지 않은 컬러필터 어레이(Color filter array) 및 배향막이 순차적으로 형성된 상부기판(10)과, 도시되지 않은 TFT 어레이 및 배향막이 형성된 하부기판(12)과, 상부기판(10)과 하부기판(12)은 도시되지 않은 스페이서에 의해 소정의 갭을 가지며 그 소정 공간에 주입된 OCB 모드의 액정(18)과, 상/하부기판(10, 12) 바깥으로 배치된 상/하부 편광판들(14, 22)과, 상부기판(10)과 상부 편광판(14) 사이에 배치된 상부 보상필름(16)과, 하부기판(12)과 하부 편광판(22) 사이에 배치되어 입사되는 광의 위상을 지연시켜 시야각을 보상하는 보상필름(20)으로 구성된다. 상부기판(10)과 하부기판(12)의 배향막들은 동일한 방향으로 배향 처리된다. 상부기판(10)과 하부기판(12) 사이에 주입되는 OCB 모드의 액정은 배향막의 배향 처리방향에 따라 특정전압(Vth) 이하에서 초기 배향상태인 스플레이(splay) 상태를 유지하게 된다. 즉, 액정분자들은 상/하부 배향막의 표면에서 각각 θ와 -θ°의 틸트각(tilt angle)으로 배열되며 액정셀의 중심으로 가면서 틸트각이 감소하여 액정셀의 중심에서 액정분자의 틸트각이 0°가 된다. 이러한 스플레이 상태로 배열된 액정분자들의 광학적 특성을 도 4와 결부하여 설명하면 다음과 같다. 스플레이 상태를 가지는 액정분자들은 특정전압(Vth) 이상의 전압에서 밴드(Bend) 상태로 전이한다. 여기서, 스플레이 상태의 액정분자들이 밴드 상태로 전이되는데 걸리는 시간을 전이시간(Transition time)이라고 한다. 이러한, 스플레이 상태에서 밴드 상태로의 전이시간은 특정전압(Vth)에서 심하게 변하여 증가하는 전압(V)에 대하여 불규칙적으로 광을 투과시킨다. 이에 따라, 스플레이 상태를 가지는 액정들에 의해 짧은 시간 동안 화상에 얼룩이나 깜박거림이 나타나게 된다. 또한, 일반적인 OCB 모드의 구동방식에서 화이트 전압(White)은 특정전압(Vth) 이상의 전압, 에서 형성되기 때문에 화이트 전압에 대응되는 화이트(White) 휘도가 불안정하여 화질이 저하된다. 나아가, 일반적인 OCB 모드의 구동방식에서는 스플레이 상태의 액정분자들의 전이시간이 특정전압(Vth)에서 심하게 변할 경우에 밴드 상태에서 스플레이 상태로 다시 전이되어 원하는 화상을 표시할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 종래의 액정 표시장치의 구동장치에서 액정패널(2)은 컬러필터 어레이로 인하여 백 라이트 유닛으로부터의 광이 대략 1/3 이하로 손실되므로 휘도가 낮은 단점이 있다.