액정표시장치와 그 구동방법 document_id A220623070992

액정표시장치는 비디오 신호에 대응하여 액정층에 인가되는 전계를 통해 액정층의 광투과율을 제어함으로써 화상을 표시한다. 이러한 액정표시장치는 소형 및 박형화와 저 소비전력의 장점을 가지는 평판 표시장치로서, 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등으로 이용되고 있다. 특히, 액정셀마다 스위칭소자가 형성된 액티브 매트릭스(Active Matrix) 타입의 액정표시장치는 스위칭소자의 능동적인 제어가 가능하기 때문에 동영상 구현에 유리하다. 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치에 사용되는 스위칭소자로는 도 1과 같이 주로 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 "TFT"라 한다)가 이용되고 있다. 도 1을 참조하면, 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는, 디지털 비디오 데이터를 감마기준전압을 기준으로 아날로그 데이터전압으로 변환하여 데이터라인(DL)에 공급함과 동시에 스캔펄스를 게이트라인(GL)에 공급하여, 데이터전압을 액정셀(Clc)에 충전시킨다. 이를 위해, TFT의 게이트전극은 게이트라인(GL)에 접속되고, 소스전극은 데이터라인(DL)에 접속되며, 그리고 TFT의 드레인전극은 액정셀(Clc)의 화소전극과 스토리지 캐패시터(Cst1)의 일측 전극에 접속된다. 액정셀(Clc)의 공통전극에는 공통전압(Vcom)이 공급된다. 스토리지 캐패시터(Cst1)는 TFT가 턴-온될 때 데이터라인(DL)으로부터 인가되는 데이터전압을 충전하여 액정셀(Clc)의 전압을 일정하게 유지하는 역할을 한다. 스캔펄스가 게이트라인(GL)에 인가되면 TFT는 턴-온(Turn-on)되어 소스전극과 드레인전극 사이의 채널을 형성하여 데이터라인(DL) 상의 전압을 액정셀(Clc)의 화소전극에 공급한다. 이때 액정셀(Clc)의 액정분자들은 화소전극과 공통전극 사이의 전계에 의하여 배열이 바뀌면서 입사광을 변조하게 된다. 액정표시장치의 데이터 드라이브 IC(Integrated Circuit)는 도 2와 같이 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable, SOE)의 로우논리구간 동안 정극성 또는 부극성 데이터전압을 데이터라인들에 공급하며, 게이트 드라이브 IC는 데이터전압에 동기되는 스캔펄스를 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable)의 로우 논리구간 동안 게이트라인들(G1 내지 G3)에 공급하여 데이터 전압이 충전되는 1 수평라인의 액정셀을 선택한다. 그런데, 이러한 액정표시장치의 액정층에 직류전압을 장시간 인가하면, 액정에 인가되는 전계의 극성을 따라 음전하를 띈 이온들이 동일한 움직임 백터 방향으로 이동하고 양전하를 띈 이온들이 그 반대 방향의 움직임 백터 방향으로 이동하면서 분극화되고, 시간이 지날수록 음전하를 띤 이온들의 축적양과 양전하를 띤 이온들의 축적양이 증가된다. 이온들의 축적양이 증가하면서 배향막이 열화되며, 그 결과 액정의 배향특성이 열화된다. 이로 인하여, 액정표시장치에 직류전압이 장시간 인가되면 표시화상에서 얼룩이 나타나고 그 얼룩이 시간이 지날수록 커진다. 이러한 얼룩을 개선하기 위하여, 유전율이 낮은 액정물질을 개발하거나 배향물질이나 배향방법을 개선하는 방법이 시도된 바 있다. 그러나 이러한 방법은 재료 개발에 많은 시간과 비용이 필요하며, 액정의 유전율을 낮게 하면 액정의 구동특성이 나빠지는 또 다른 문제점을 초래할 수 있다. 실험적으로 밝혀진 바에 의하면, 이온의 분극 및 축적으로 인한 얼룩의 발현시점은 액정층 내에서 이온화되는 불순물이 많을수록, 그리고 가속 팩터가 클수록 빨라진다. 가속팩터는 온도, 시간, 액정의 직류 구동화 등이다. 따라서, 얼룩은 온도가 높거나 동일 극성의 직류전압이 액정층에 인가되는 시간이 길수록 빨리 나타나고 그 정도도 심해진다. 더욱이, 얼룩은 같은 제조라인을 통해 제작된 동일 모델의 패널들에서도 그 형태나 정도가 다르므로 새로운 재료 개발이나 공정의 개선 방법만으로 해결할 수 없다.