AMLCD의 구동방법

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AMLCD의 구동방법

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오늘은 AMLCD의 구동방법에 대해서 알아보겠습니다.

AMLCD의 구동방법을 이해하기 위해서

AMLCD 화소 배열 및 동작, 화소 회로, 반전 구동, 레벨 시프트, 플리커,

반전 구동의 방법

위 단어들이 의미하는 바가 무엇인지 알아보겠습니다.

AMLCD의 화소 Array는

스위칭 소자가 a-Si:H TFT 입니다.

수평방향의 게이트 라인으로 선택신호를 입력하며

선택신호에 의해 TFT가 켜집니다.

또한, 각 데이터 라인의 전압이 화소에 인가 됩니다.

화소의 구조 중, 위 사진은 공통 전극 방식입니다.

보존용량을 크게 하면 누설전류에 의한 전압의 변화량을 줄여서 화면 밝기의 변화를 감소시킵니다.

그리고 충전 시간을 증가시키고 면적을 많이 차지하여 개구율이 감소합니다.

화소의 구조 중, 위 사진은 전단 게이트 방식입니다.

전단 게이트 방식은 공통 전극선이 불필요하여 개구율이 큰 장점이 있는 반면에 게이트 라인에 보존용량이 연결되어 있어서

즉, 게이트 라인과 ITO 전극이 겹치는 부분이 추가로 포함되어 기생용량이 증가하여 게이트 펄스의 왜곡이 커지게 됩니다.

다음은 반전구동에 대해서 알아보겠습니다.

액정 화면의 밝기를 일정하게 유지하기 위해서는 액정에 가해지는 전압의 극성이 주기적으로 바뀌는 반전 구동을 해야 합니다.

공통 전극 전압이 6V, 화소 전극 전압이 각각 2V, 10V일 때

액정에 가해지는 전압이 크므로 Black을 띄고

공통 전극 전압이 6V, 화소 전극 전압이 각각 5.5V, 6.6V일 때

액정에 가해지는 전압이 작으므로 White를 띄게 됩니다.

다음은 Level Shift (화소 전압의 변화)에 대해서 알아보겠습니다.

Level Shift는 충전 후 게이트 전압이 오프 전압으로 낮아질 때, 

화소 전압이 트랜지스터 게이트와 화소 전극 사이의 기생용량에 의해 일정 정도 감소하게 되는 현상을 말합니다.

 Kick-back(킥백) 전압 혹은 Level shift(레벨시프트) 전압이라고도 하는데

 구동 신호가 화소 전극에 기입이 될 때, 화소 전극의 기입 신호가 구동 신호 전압보다 일정 정도 낮아지는 전압을 말합니다.

전하를 보존하는 방법(?)은

VGH일 때, 픽셀의 총 전하 Q(VGH),

VGL일 때, 픽셀의 총 전하 Q(VGL),

Q(VGH) = Q(VGL)

입니다.

보존용량(Storage capacitor; Cst)은 

화소 전압의 보존을 위해 별도로 형성되는 전기용량으로, 누설전류가 있을 때 화소 전압의 변동을 억제하고, 레벨시프트 전압을 줄여줍니다.

다음은 플리커 현상에 대해서 알아보겠습니다.

데이터 라인으로 공급되는 대칭 전압으로 인해 Level shift에 의한 화소 전압의 변동이 생깁니다.

이 때, 화소 전압의 비대칭되고 화면 밝기의 변화가 생기는데 이 현상을 플리커라고 합니다.

즉, 화면의 밝기가 일정 주기로 변동하는 현상을 플리커라고 합니다.

단위는 db(데시벨)로 표시합니다.

패널의 위치 별로 막의 두께, 트랜지스터의 특성이나 기타 파라미터들의 변동이 생기면, 

패널의 위치별로 플리커를 최소화 시키는 최적 Vcom의 값이 위치 별로 달라집니다.

위에서 언급한 공통 전극 전압을 조절하면 플리커를 조절할 수 있습니다.

상판의 공통 전극 전압인 Vcom을 킥백 전압의 방향으로 킥백 전압만큼 낮추어 주면 각 극성별로 액정에 가해지는 전압이 동일해지고 플리커가 최소화 됩니다.

Level Shift를 측정하는 방법은

상판의 공통전압인 Vcom을 변화시키며 플리커를 최소화 시키고,

처음 상판의 전압(Vcom)에서 플리커가 최소가 되도록 조정한 상판의 전압(Vcom’)을 빼면 킥백전압을 측정할 수 있습니다.

다음은 반전 구동의 방법에 대해서 알아보겠습니다.

Frame(프레임) 반전은

프레임 단위로 화소에 가해지는 전압의 극성을 반전하는 방법으로,

상판 전압이 잘 조절되지 않으면, + 극성일 때의 전압과 – 극성일 때의 전압이 서로 달라져, 프레임마다 밝기가 달라지게 되어 30Hz 플리커가 많이 나타납니다.

Line(라인) 반전은

수평 라인 단위로 화소에 가해지는 전압의 극성을 반전하는 방법으로,

상판 전압이 잘 조절되지 않으면, 라인 단위로 밝기의 차이가 생기지만, 라인간의 간격이 좁기 때문에 사람 눈으로 구분되지 않고, 

프레임마다 평균 밝기는 동일하기 때문에 플리커가 감소합니다.

하지만, 패턴 의존성 플리커가 생길 수 있습니다.

Column(칼럼) 반전은

수직 칼럼 라인 단위로 화소에 가해지는 전압의 극성을 반전하는 방법으로,

플리커가 감소하고, 상판과의 Coupling에 기인하는 Crosstalk(크로스톡)이 감소합니다.

Dot(점) 반전은

화소 단위로 화소에 가해지는 전압의 극성을 반전하는 방법으로,

플리커와 Crosstalk(크로스톡)이 감소합니다.

하지만 반전 구동시 화소에 가해지는 전압의 직류 성분이 있으면 불순 이온물, 전하들의 이동과 흡착 및 고착에 의한 내부 전압이 발생하여

잔상이 발생합니다.

때문에 직류 성분 최소화 필요 및 PI/액정 재료 개선의 필요성이 있습니다.