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KR100206563B1 - 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법 - Google Patents

박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법 Download PDF

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Publication number
KR100206563B1
KR100206563B1 KR1019960027917A KR19960027917A KR100206563B1 KR 100206563 B1 KR100206563 B1 KR 100206563B1 KR 1019960027917 A KR1019960027917 A KR 1019960027917A KR 19960027917 A KR19960027917 A KR 19960027917A KR 100206563 B1 KR100206563 B1 KR 100206563B1
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KR
South Korea
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signal
liquid crystal
gray voltage
signal line
voltage signal
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KR1019960027917A
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Inventor
김석태
이형곤
차기석
박행원
Original Assignee
윤종용
삼성전자주식회사
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Publication date
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Abstract

이 발명은 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법에 관한 것으로서 액정 패널의 주사선을 구동하는 게이트 구동 수단, 액정 패널의 신호선을 구동하는 소스 구동 수단, 영상 신호 및 제어 신호를 입력받아서 게이트 구동 수단과 소스 구동 수단의 타이밍을 처리하는 구동 제어 수단을 포함하는 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에 있어서, 한 프레임이 홀수 주사선만을 구동하여 화면을 형성시키는 제1 필드와 짝수 주사선만을 구동하여 화면을 형성시키는 제2 필드로 구성되도록 비월 주사하는 것을 특징으로 하는데, 비월 주사를 통해 1 수평 주사 시간을 2배로 늘려 충전 시간을 충분히 길게 함으로써 대형 고해상도의 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서 발생되는 충전 특성 저하를 개선하고, 또한 R G B 각각에 대한 계조 전압의 반전 신호를 독립적으로 조절할 수 있는 화소 반전 구동을 함으로써 이 비월 주사에 의해 발생될 수 있는 화면 깜박임 특성을 보상하여 화질 저하를 방지한다.

Description

박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법
제1도는 종래 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 블록도로, (a)는 싱글 뱅크(single bank) 방식으로, (b)는 듀얼 뱅크(dual bank)방식을 나타내는 도면이고,
제2도는 종래 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 액정 패널의 화소 등가 회로도이고,
제3도는 종래 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 액정 패널의 표시 방법을 나타내는 도면으로, (a)는 제1필드의 표시 방법을 나타내는 도면이고, (b)는 제2필드의 표시 방법을 나타내는 도면이고,
제4도는 종래 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 패널에 인가되는 전압 파형도이고,
제5도는 종래 대형 액정 표시 장치의 패널에 인가되는 전압 파형도이고,
제6도는 이 발명의 제1실시예에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서의 화면 표시 방법을 나타내는 도면이고,
제7도는 이 발명의 제1실시예에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 패널에 인가되는 전압 파형도이고,
제8도는 이 발명의 제2실시예에 따른 싱글 뱅크 방식의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서의 화면 표시 방법을 나타내는 도면이고,
제9도는 이 발명의 제2실시예에 따른 싱글 뱅크 방식의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서 R, G, B에 인가되는 전압 파형도이고,
제10도는 이 발명의 제3실시예에 따른 싱글 뱅크 방식의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서의 화면 표시 방법을 나타내는 도면이고,
제11도는 이 발명의 제3실시예에 따른 싱글 뱅크 방식의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서 R, G, B에 인가되는 전압 파형도이고,
제12도는 이 발명의 제4실시예에 따른 듀얼 뱅크 방식의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서의 화면 표시 방법을 나타내는 도면이고,
제13도는 이 발명의 제4실시예에 따른 듀얼 뱅크 방식의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서 상위 및 하위 R, G, B에 인가되는 전압 파형도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 액정 패널 3, 9 : 게이트 구동부
5, 11, 13 : 소스 구동부 7, 15 : 구동 제어부
17 : 신호선 19 : 주사선
Cstg : 유지용량 Clc : 액정 용량
Vp : 화소 전압 Vcom : 공통 전압
TFT : 박막 트랜지스터
이 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 비월 주사(interlaced scanning)를 통해 1수평 주사 시간을 2배로 늘려 충전 시간을 충분히 길게하는 액티브 매트릭스(active matrix) 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)액정 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 종래의 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법에 대하여 설명한다.
제1a, b도는 일반적인 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 블록도로, (a)는 싱글 뱅크(single bank)방식이고 (b)는 듀얼 뱅크(dual bank)방식을 나타낸 블록도이다.
제1a도에 도시되어 있듯이, 일반적인 싱글 뱅크 방식의 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 기본 구조는 액정 패널(1)의 주사선을 구동하는 게이트 구동부(3), 액정 패널(1)의 신호선을 구동하는 소스 구동부(5), 영상 신호 및 제어 신호를 입력받아서 게이트 구동부(3)와 소스 구동부(5)의 타이밍을 처리하는 구동 제어부(7)를 포함한다.
또한, 제1b도에 도시되어 있듯이, 일반적인 듀얼 뱅크 방식의 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 기본 구조는 액정 패널(1)의 주사선을 구동하는 게이트 구동부(9), 액정 패널(1)의 양쪽에서 신호선을 구동하는 소스 구동부(11, 13), 영상 신호 및 제어 신호를 입력받아서 게이트 구동부(9)와 소스 구동부(11, 13)의 타이밍을 처리하는 구동 제어부(15)를 포함한다.
여기에서 액정 패널(1)의 화소 등가 회로가 첨부한 제2도에 도시되어 있다.
제2도에서 Vd는 신호선(17)에 인가되는 비디오 신호이고, Gn은 주사선(19)에 인가되는 선택 펄스이고, Vp는 화소 전압을 나타낸다.
제1도 및 제2도에서 구동 제어부(7, 15)는 영상 신호 및 제어 신호를 입력받아서 소스 구동부(5, 11, 13)를 통하여 해당 신호선(17)에 비디오 신호를 인가하고, 게이트 구동부(3, 9)를 통하여 해당 주사선(19)에 해당 박막 트랜지스터(TFT)가 온되도록 선택 펄스를 인가한다. 이와 같이 박막 트랜지스터(TFT)가 온되는 동안에 신호선(17)을 통하여 인가되는 비디오 신호 전압이 액정 용량(Clc) 및 유지 용량(Cstg)에 충전된다.
주사선(19)에 인가되고 있는 선택 펄스에 의해 박막 트랜지스터(TFT)가 오프되면 액정 용량(Clc) 및 유지 용량(Cstg)에 충전되어 있는 전압이 다음 비디오 신호 인가 전압을 위해 박막 트랜지스터(TFT)가 온될 때까지 유지된다.
이와 같이 박막 트랜지스터(TFT)가 온 오프를 반복하면서 해당 비디오 신호 전압을 액정 용량(Clc) 및 유지 용량(Cstg)에 전달하고, 이 전압에 의해 액정이 구동되어 액정 패널(1)에 영상이 나타나게 된다.
제3도는 일반적인 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 액정 패널(1)의 표시 방법을 나타내는 도면으로, (a)는 제1필드의 표시 방법을 나타내고, (b)는 제2필드의 표시 방법을 나타내는 도면이다.
여기에서 제3a도에 도시되어 있는 +는 공통 전압에 대해 상대적으로 정극성을 갖는 것을 나타내는 것이고, 제3b도에 도시되어 있는 -는 부극성을 갖는다는 것을 나타내는 것이다.
소스 구동부(5, 11, 13)에 의해 정극성의 비디오 신호가 액정 패널(1)에 인가되고 제3a도에 도시되어 있는 제1번 주사선에 게이트 구동부(3, 9)에 의해 박막 트랜지스터 온 전압이 안가되면 제1번 주사선에 화면이 표시된다. 다음에 새로운 비디오 신호가 액정 패널(1)에 인가되고, 제2번 주사선에 박막 트랜지스터 온 전압이 인가되면 제2번 주사선에 화면이 표시된다.
이와 같이 하여 제n번째 주사선에 화면이 표시되면 제1필드의 화면 표시가 끝나서 결국 제3a도와 같은 화면이 표시되게 된다.
마찬가지로 부극성의 비디오 신호가 액정 패널에 인가되어 제2필드의 화면이 표시되면 제3b도와 같은 화면이 표시된다.
여기에서 제1필드와 제2필드가 합쳐져 하나의 프레임(frame)을 형성하고, 하나의 프레임이 하나의 화면을 표시한다. 그러나 실제로 필드 하나로 하나의 화면을 표시할 수 있다.
이와 같이 종래에는 화면을 구성하기 위해 각 주사선이 순차적으로 하나 씩 증가하면서 구동되는데 이때 인가되는 전압에 관한 파형이 첨부한 제4도에 도시되어 있다.
제4도에 도시되어 있듯이, 주사선(19)에 Gn 선택 펄스가 인가되어 박막 트랜지스터(TFT)가 온되고, 이 때 신호선(17)에 인가되는 Vd전압이 유지 용량(Cstg) 및 액정 용량(Clc)에 인가되어 충전된다. 이 충전 전압이 화소 전압 Vp이고, 이 전압은 Gn 펄스가 내려갈 때 약간 떨어지게 된다.
여기에서 Gn 선택 펄스에 의해 박막 트랜지스터(TFT)가 온되는 시간이 1수평 주사 시간이고, 필드 한 개의 시간은 약 16.7msec(60Hz)에 해당하므로 하나의 프레임은 약 33.3msec(30 Hz)에 해당한다.
종래의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서는 저소비 전력 및 제조가 비교적 용이한 저전압 구동 IC(integrated circuit)가 사용되었고, 이 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 노트북 컴퓨터 등에 주로 적용되었다. 또한 액정 표시 장치의 크기가 12.X이하 급의 제품이 주종을 이루고 있었기 때문에 소비 전력이 적은 저전압 라인 반전 구동 방법이 일반적으로 채택되었다.
그러나, 박막 트랜지스터 액정 표시 장치가 20이상으로 점차 대형화되고, VGA(video graphics array), SVGA(super video graphics array) 등의 해상도에서 XGA(extended graphics array), EWS(engineering work station)등의 고 해상도를 갖는 제품이 필요하게 되므로서 배선 저항이 증가하게 되고, 또한 캐패시턴스(capacitance)성분도 증가하게 된다. 이러한 저항과 캐패시턴스 성분의 증가로 인해 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 패널의 위치에 따라 각각의 화소에 충전되는 전압이 일정하지 않아서 충전 전압의 차를 초래하고, 이것은 크로스 토크(cross talk) 증가 및 대비비 감소등 화질에 나쁜 영향을 미치게 된다.
또한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 온 신호 지연이 증가하게 되어 다음에 나타나는 온 신호와 겹치게 되고, 이렇게 겹치는 부분에서 화소에 충전된 전압은 순간적으로 방전되고, 화소의 유지 전위는 입력하고자 하는 전압보다 작아지게 되어 마찬가지로 크로스 토크 증가 및 대비비 감소 등의 결과를 초래한다.
이와 같이 대형 액정 표시 장치에서 패널에 인가되는 전압 파형이 첨부한 제5도에 도시되어 있다.
제5도에 도시되어 있듯이, 대형 액정 표시 장치에서 액정 용량(Clc) 및 유지 용량(Cstg)에 충전되는 화소 전압은 Vp'이다.
여기에서 Vp'은 종래의 소형 액정 표시 장치에서의 화소 전압인 Vp보다 작아서 화질이 떨어지는 원인이 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 종래의 액정 표시 장치에서는 박막 트랜지스터 온 신호의 오프되는 시점에서 겹치는 시간이 작아지도록 구동하고 있다.
따라서 이러한 방법을 이용하여 박막 트랜지스터 액정 표시 장치를 구동하면 실제 박막 트랜지스터 온 시간은 1수평 주사 시간보다 줄어들게 된다. 특히 대형 고해상도의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치일수록 더욱 줄어들게 되어 화소 전압 충전 문제가 야기되고, 또한 충분한 화소 전압을 얻기 위해서는 박막 트랜지스터의 크기 즉 폭(width)을 크게하여 전류량을 증가시켜야 하고, 신호선의 배선 저항을 줄이기 위해서는 배선을 두껍게 하거나 전도성이 매우 양호한 특성을 갖는 물질을 개발하여 적용해야 한다는 문제점이 있다.
따라서 이 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 비월 주사를 통해 1수평 주사 시간을 2배로 늘려 충전 시간을 충분히 길게 함으로써 대형 고해상도의 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서 발생되는 충전 특성 저하를 개선하고, 또한 R(red) G(green) B(blue) 각각에 대한 계조 전압의 반전 신호를 독립적으로 조절할 수 있는 화소 반전(dot inversion) 구동을 함으로써 이 비월 주사에 의해 발생될 수 있는 화면 깜박임(flicker)을 보상하여 화질 개선이 가능한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명은 액정 패널의 주사선을 구동하는 게이트 구동 수단, 액정 패널의 신호선을 구동하는 소스 구동 수단, 영상 신호 및 제어 신호를 입력받아서 게이트 구동 수단과 소스 구동 수단의 타이밍을 처리하는 구동 제어 수단을 포함하는 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에 있어서, 한 프레임이 홀수 주사선만을 구동하여 화면을 형성시키는 제1 필드와 짝수 주사선만을 구동하여 화면을 형성시키는 제2 필드로 구성되도록 비월 주사하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법을 포함한다.
여기에서 비월 주사에 의한 1 수평 주사 시간은 한 프레임에 해당하고, 한 프레임은 홀수 주사선 구동의 제1필드와 짝수 주사선구동의 제2필드로 이루어지기 때문에 순차 주사에 의한1수평 주사 시간보다 길어지고, 이로 인하여 화소 전압이 충분히 충전된다.
또한, 비월 주사에 의해 표시되는 한 화소의 액정 구동 신호 반전 주기는 순차 주사시보다 2배로 길어지므로 순차 주사에 의해 표시되는 화면보다 화면 깜박임 특성이 나빠질 가능성이 있다.
이 화면 깜박임 특성은 액정 패널에 인가되는 비디오 신호 전압이 정(positive), 부(negative)일 때 화이트의 불균형에서 기인하기 때문에 R, G, B 각각에 대한 반전 주기 및 위상을 임의로 조절할 수 있게 하여 다양한 화소 반전 구동의 조합을 구현함으로써 주변 화소와의 화이트 불균형을 보상할수 있다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
제6도는 이 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서의 화면표시 방법을 나타내는 도면이다.
제6도에 도시되어 있듯이, 제1필드에서는 홀수 주사선만을 구동하고 제2필드에서는 짝수 주사선만을 구동하여 제1 필드와 제2필드가 합쳐진 하나의 프레임이 한 화면이 된다. 여기에서 제6도에 도시되어 있는 화면을 표시하기 위해 액정 패널에 인가되는 전압에 관한 파형이 첨부한 제7도에 도시되어 있다.
제7도에 도시되어 있듯이, 비월 주사로 인해 박막 트랜지스터를 온시키는 시간이 순차 주사로 인해 온되는 시간 즉1수평 주사 시간의 2배가 되기 때문에 순차 주사시 화소 전압이 충분히 충전되지 못하는 문제점을 해결할수 있다.
여기에서 비월 주사에 의해 표시되는 화면은 한 프레임 구동에 의해 표시되므로 순차 주사에 의해 표시되는 화면보다 화면 깜박임 특성이 나빠질 가능성이 있다.
제8도는 이 발명의 제2실시예에 따른 싱글 뱅크 방식의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서의 화면 표시 방법을 나타내는 도면이고, 제9도는 그 액정 표시 장치에서 R G B에 인가되는 전압 파형도이다.
제8도 및 제9도에 도시되어 있듯이, R G B 각각의 액정 전압 반전 주기 제어 신호에 의해 제1필드 및 제2필드가 형성되고 그 결과로 하나의 프레임이 형성되어 하나의 화면이 표시된다.
여기에서 형성되는 하나의 프레임은 화소 반전 구동으로 구현되기 때문에 화이트 불균형을 보상하게 되고, 그러므로써 화면 깜박임 특성이 개선된다.
제10도는 이 발명의 제3실시예에 따른 싱글 뱅크 방식의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서의 화면 표시 방법을 나타내는 도면이고, 제11도는 그 액정 표시 장치에서 R, G, B에 인가되는 전압 파형도이다.
제10도 및 제11도에 도시되어 있듯이, R, G, B 각각의 액정 전압 반전주기 제어 신호에 의해 제1필드 및 제2필드가 형성되고 그 결과로 하나의 프레임이 형성되어 하나의 화면이 표시된다.
여기에서 형성되는 하나의 프레임은 화소 반전 구동으로 구현되기 때문에 화이트 불균형을 보상하게 되고, 그러므로써 화면 깜박임 특성이 개선된다.
제12도는 이 발명의 제4실시예에 따른 듀얼 뱅크 방식의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서의 화면 표시 방법을 나타내는 도면이고, 제13도는 그 액정 표시 장치에서 상위 및 하위 R, G, B에 인가되는 전압 파형도이다.
제12도 및 제13도에 도시되어 있듯이, 상위(up) R, G, B 및 하위(down)R, G, B 각각의 액정 전압 반전 주기 제어 신호에 의해 제1필드 및 제2필드가 형성되고 그 결과로 하나의 프레임이 형성되어 하나의 화면이 표시된다.
여기에서 형성되는 하나의 프레임은 화소 반전 구동으로 구현되기 때문에 화이트 불균형을 보상하게 되고, 그러므로써 화면 깜박임 특성이 개선된다.
이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 비월 주사를 통해 1 수평 주사 시간을 2배로 늘려 충전 시간을 충분히 길게함으로써 대형 고해상도의 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서 발생되는 충전 특성 저하를 개선하고, 또한 R, G, B 각각에 대한 계조 전압의 반전 신호를 독립적으로 조절할 수 있는 화소 반전 구동을 함으로써 이 비월 주사에 의해 발생될 수 있는 화면 깜박임 특성을 보상하여 화질 저하를 방지하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 액정 패널의 주사선을 구동하는 게이트 구동 수단, 액정 패널의 신호선을 구동하는 소스 구동 수단, 영상 신호 및 제어 신호를 입력받아서 게이트 구동 수단과 소스 구동 수단의 타이밍을 처리하는 구동 제어 수단을 포함하는 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에 있어서, 하나의 프레임이 홀수 주사선만을 구동하여 화면을 형성시키는 제1필드와 짝수 주사선만을 구동하여 화면을 형성시키는 제2필드로 구성되도록 비월 주사하고, 상기 구동 제어 수단은 수평 동기 신호의 홀수 번째의 클럭에 동기하는 제 1게이트 구동 신호와 짝수 번째의 클럭에 동기하는 제2게이트 구동 신호를 출력하고, 상기 소스 구동 수단은 상기 제1필드에서 R신호선에 정극성의 계조 전압 신호를 인가하고 G신호선에 부극성의 계조 전압 신호를 인가하고 B 신호선에 정극성의 계조 전압 신호를 인가하고, 상기 제2 필드에서 R 신호선에 부극성의 계조 전압 신호를 인가하고 G 신호선에 정극성의 계조 전압 신호를 인가하고 B신호선에 부극성의 계조 전압 신호를 인가함으로써, 상기 제1필드와 제2필드에 인가하는 화소 계조 전압을 반전 상태가 되도록 하여 한 프레인 동안 화소 반전 구동을 하는 것이 특징인 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 소스 구동 수단은, 상기 제1필드에서 R신호선에 정극성의 계조 전압 신호를 인가하고 G신호선에 정극성의 계조 전압 신호를 인가하고 B신호선에 부극성의 계조 전압 신호를 인가하고, 상기 제2필드에서 R신호선에 부극성의 계조 전압 신호를 인가하고 G신호선에 부극성의 계조 전압 신호를 인가하고 B신호선에 정극성의 계조 전압 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기한 소스 구동 수단은, 상기 액정 패널의 상측면과 하측면 양쪽에 위치하여 상기 액정 패널의 서로 다른 신호선을 구동하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기한 상측면에 위치하는 소스 구동 수단은, 상위 R, G, B 신호선 각각에 인가되는 계조 반전 신호의 주기 및 위상을 조절하고, 하측면에 위치하는 소스 구동 수단은,
    하위 R, G, B 신호선 각각에 인가되는 계조 반전 신호의 주기 및 위상을 조절하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상측면에 위치하는 소스 구동 수단은, 상기 제1필드에서 상위 R신호선에 정극성의 계조 전압 신호를 인가하고 상위 G신호선에 정극성의 계조 전압 신호를 인가하고 상위 B 신호선에 정극성의 계조 전압 신호를 인가하고, 상기 제2필드에서 상위 R 신호선에 부극성의 계조 전압 신호를 인가하고 상위 G 신호선에 부극성의 계조 전압 신호를 인가하고 상위 B 신호선에 부극성의 계조 전압 신호를 인가하고, 하측면에 위치하는 소스 구동 수단은, 상기 제1필드에서 하위 R 신호선에 부극성의 계조 전압 신호를 인가하고 하위 G신호선에 부극성의 계조 전압 신호를 인가하고 하위 B신호선에 부극성의 계조 전압 신호를 인가하고, 상기 제2필드에서 하위 R 신호선에 정극성의 계조 전압 신호를 인가하고 하위 G신호선에 정극성의 계조 전압 신호를 인가하고 하위 B신호선에 정극성의 계조 전압 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 방법.
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