액정 표시 장치 및 이의 구동 방법 document_id A220623028900

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정 패널을 구동하기 위한 공통 전압과 감마 전압을 최적화하여 화질 저하를 방지하는 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다. 일반적으로, 액정 표시 장치는 영상 신호에 따라 액정의 광투과율을 조절하여 화상을 표시한다. 이러한 액정 표시 장치는 깜박임이나 잔상 등으로 인해 화상이 열화되는 현상을 억제하는 동시에, 액정 표시 장치의 구동 전압을 낮추기 위해 화상 정보를 일정한 전압 레벨에 대해 정(+) 및 부(-) 구성을 갖도록 제어한다. 이 경우, 액정 표시 장치에서는 화상의 계조가 영상 신호의 전압 레벨에 따라 선형적으로 변하지 않고 비선형적으로 변하는 감마 특성이 나타나게 된다. 이러한 감마 특성의 원인은 액정의 광투과율이 영상 신호의 전압 레벨에 따라 선형적으로 변하지 않음과 아울러, 액정의 광투과율에 따라 화상의 계조가 선형적으로 변하지 않는 데 있다. 따라서, 종래의 액정 표시 장치에서는 화상 정보의 전압 레벨에 따라 화상의 계조가 선형적으로 변할 수 있도록 미리 설정된 감마 전압을 화상 정보의 전압 레벨에 오프셋(offset) 전압으로 부가시킴으로써, 감마 특성으로 인해 화상이 열화되는 것을 방지하고 있다. 이하, 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 구성에 대하여 살펴보기로 한다. 도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 감마전압 발생부의 세부 구성도이며, 도 3은 종래 기술에 따른 액정 표시 장치에서 공통 전압의 리플(ripple) 특성을 설명하기 위한 도면이다. 먼저 도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 액정 표시 장치는 액정 셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정 패널(10)과, 액정 패널(10)의 게이트 라인들(G1 내지 Gn)을 구동하기 위한 게이트 드라이버(20), 액정 패널(10)의 데이터 라인들(D1 내지 Dm)을 구동하기 위한 데이터 드라이버(30), 게이트 드라이버(20)와 데이터 드라이버(30)를 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러(40), 감마 전압(Vgma)과 게이트 전압(Vg) 및 공통 전압(Vcom)을 공급하기 위한 전압 공급부(50)를 포함한다. 세부적으로, 액정 패널(10)은 매트릭스 형태로 배열되어진 액정 셀들과, 복수의 게이트 라인들(G1 내지 Gn)과 데이터 라인들(D1 내지 Dm)의 교차부에 각각 형성된 박막 트랜지스터(TFT)를 구비한다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인들(G1 내지 Gn)로부터의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인들(D1 내지 Dm)로부터의 비디오 데이터 신호를 액정 셀들에 공급한다. 액정 셀들은 액정을 사이에 두고 대면하는 공통 전극(Vcom)과 박막 트랜지스터(TFT)에 접속된 화소 전극을 포함하는 액정용량 캐패시터(Clc)로 등가적으로 표시될 수 있다. 그리고, 액정 셀들 내에는 액정용량 캐패시터(Clc)에 충전된 데이터 전압을 다음 데이터 전압이 충전될 때까지 유지시키기 위한 스토리지 캐패시터(Cst)가 형성된다. 스토리지 캐패시터(Cst)는 이전단 게이트 전극과 화소 전극 사이에 형성된다. 부가적으로, 박막 트랜지스터(TFT)와 액정 셀 내에는 화소 전극과 다음 단의 스토리지 캐패시터(Cst) 사이의 기생 용량 등과 같이 다수의 기생 캐패시터들이 형성될 수 있다. 이러한 기생 캐패시터들은 액정용량 캐패시터(Clc)에 충전된 데이터 전압을 소정량 변동시키게 된다. 도시된 전압 공급부(50)는 게이트 전압 발생부(51)와 감마 전압 발생부(52) 및 공통 전압 발생부(53)로 구성된다. 이 중, 게이트 전압 발생부(51)는 액정 패널(10)의 박막 트랜지스터(TFT)를 온/오프시키기 위한 게이트 전압(Vg)으로서, 게이트 하이 전압 및 게이트 로우 전압을 생성하여 게이트 구동부(20)로 공급하는 역할을 한다. 공통 전압 발생부(53)는 화소 구동의 중심 전위가 되는 공통 전압(Vcom)을 생성하여 액정 패널(10)로 공급한다. 감마 전압 발생부(52)는 액정 패널(10)의 감마 특성을 보상하기 위한 것으로, 계조 범위 내에서 데이터 구동부(30)의 디지털/아날로그 변환에 필요한 감마 전압(Vgma)을 계조별로 생성하여 데이터 구동부(30)로 공급한다. 이러한 감마 전압 발생부(52)는 도 2에 도시된 것처럼, 전원전압단(VDD)과 기저전압단(VSS) 사이에 병렬로 접속된 정극성 감마부(52a)와 부극성 감마부(52b), 버퍼부(53c)로 구성된다. 정극성 감마부(52a) 및 부극성 감마부(52b)는 전원전압단(VDD)과 기저전압단(VSS) 사이에 직렬로 접속된 복수의 정극성 저항군(RP1 내지 RPK) 또는 복수의 부극성 저항군(RN1 내지 RNK)을 포함한다. 이러한 구성으로, 정극성 감마부(52a)와 부극성 감마부(52b)에서는 정극성 저항군(RP1 내지 RPK) 또는 부극성 저항군(RN1 내지 RNK)의 저항들에 의해 전원전압(VDD)이 분압되어 K개의 정극성 감마 전압들(VP1 내지 VPK) 또는 K개의 부극성 감마 전압들(VN1 내지 VNK)을 각각 생성하게 된다. 따라서, 공통 전압(Vcom)을 기준으로 전위차가 낮은 감마 전압들은 화이트에 가까운 그레이(계조)에 해당되고, 공통 전압(Vcom)을 기준으로 전위가 높은 감마 전압들은 블랙에 가까운 그레이에 해당된다. 버퍼부(52c)는 정극성 감마부(52a)와 부극성 감마부(52b)에서 생성된 정극성 감마 전압들(VP1 내지 VPK)과 부극성 감마 전압들(VN1 내지 VNK)을 출력한다. 이와 같이 구성되는 종래의 액정 표시 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 타이밍 컨트롤러(40)나 전압 공급부(50)가 별도의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board: PCB)(60) 상에 실장될 수 있다. 더욱 상세하게는 데이터 구동부(30)를 통해 액정 패널(10)과 연결되는 소오스 인쇄 회로 기판(source PCB) 상에 구비될 수 있다. 따라서, 종래의 액정 표시 장치는 액정 셀별로 인가되는 비디오 데이터 신호에 따라 화소 전극과 공통 전극 사이에 인가되는 전계에 의해 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 즉, 각 화소에 인가되는 데이터 전압과 공통 전압의 차이에 의하여 발생하는 전계가 액정용량 커패시터(Clc)에 공급되어, 전계의 세기에 대응하는 투과율로 빛이 투과하게 된다. 이때, 스토리지 커패시터(Cst)는 화소에 인가된 데이터 전압을 일정 기간 동안 유지한다. 이때, 데이터 라인들을 통해 인가되는 데이터 전압(감마 전압)은 공통 전압(Vom)을 중심으로 양의 전압과 음의 전압이 스위칭(swithing)되면서 인가되는 것이 일반적이다. 그리고, 공통 전압(Vcom)은 화소 단위로 구동할 때 화소의 중심 전위가 되므로, 화질 향상을 위해서는 액정 패널(10)의 위치와 무관하게 모든 화소에 동일한 수준의 공통 전압이 인가되어야 한다. 그런데, 공통 전압(Vom)이 도 1에서 굵게 표시한 라인(70)과 같이 액정 패널(10)의 일측에서 입력되어 다른 측으로 출력되는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 각 화소내 박막 트랜지스터(TFT)의 전극 단자와 액정 셀 전극 사이에 존재하는 기생 용량들(Cgd, Cgs, Cg-p)에 의해 캐패시터 커플링 효과에 차이가 발생하게 됨으로써, 공통 전압(Vcom)이 흔들리는 리플(ripple) 현상이 나타난다. 이러한 리플 현상은 화면의 잔상, 플리커(flicker), 크로스토크(crosstalk), 화면의 녹색화(Greenish) 등의 불량을 발생시켜 화질을 떨어뜨리게 된다. 이에 따라, 종래의 액정 표시 장치는 상기한 공통 전압(Vcom)의 변동을 보상하고자 공통 전압 보상 회로를 별도로 구비하기도 했으나, 액정 패널(10) 전체적으로 세밀하게 이루어지지 않고 있으며, 데이터 전압에는 공통 전압(Vcom)의 리플 성분을 전혀 고려하지 않은 채 일정한 감마 전압이 입력됨으로써 화면의 잔상, 플리커, 크로스토크 등의 화질 불량이 발생되기는 마찬가지인 문제점이 있다.