KR100915239B1

KR100915239B1 - 액정 표시 장치의 구동 장치

Info

Publication number: KR100915239B1
Application number: KR1020030037607A
Authority: KR
Inventors: 김병석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2009-09-02
Also published as: KR20040106770A

Abstract

본 발명은 수평 크로스토크를 개선할 수 있는 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치는 복수의 화소를 포함하며, 두 벌의 복수 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부, 상기 기준 전압에 기초하여 복수의 계조 전압을 생성하며, 상기 계조 전압 중 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 상기 화소에 공급하는 데이터 구동부, 그리고 상기 화소로부터의 공통 전압을 증폭하여 상기 기준 전압 생성부에 공급하는 기준 전압 보상부를 포함한다. 상기 기준 전압 생성부는 제1 전원과 접지 사이에 복수의 저항을 직렬로 연결한 저항열을 포함하며, 상기 기준 전압 보상부는 상기 저항열의 중심에 연결된다. 상기 기준 전압 보상부는 비반전 증폭기, 제2 전원과 접지 사이에 연결되어 있는 제1 및 제2 저항, 그리고 상기 제1 및 제2 저항 사이에 연결되어 있는 축전기를 포함하고, 상기 비반전 증폭기의 비반전 단자는 상기 축전기를 통하여 상기 공통 전압에 연결되며, 상기 비반전 증폭기의 출력 단자는 상기 저항열의 중심에 연결된다. 이런 방식으로, 왜곡된 공통 전압을 입력받아 비반전 증폭기를 통하여 증폭한 후 기준 전압 생성부에 인가함으로써 화소 전압을 동일하게 유지하여 수평 크로스토크를 개선할 수 있다.

Description

액정 표시 장치의 구동 장치 {APPARATUS OF DRIVING LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것으로서, 특히 수평 크로스토크를 제거할 수 있는 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다.

일반적인 액정 표시 장치는 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 액정층에 전기장을 인가하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이러한 액정 표시 장치는 휴대가 간편한 평판 표시 장치(flat panel display, FPD) 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.

한편, LCD는 스위칭 소자를 포함하는 화소와 이에 연결되는 데이터선과 게이트선을 포함하고, 게이트선을 통하여 스위칭 소자를 턴온시키는 게이트 온 전압을 인가한 후, 턴온된 스위칭 소자를 통하여 화소에 데이터 전압을 인가한다.

이 때, 수평 크로스토크(horizontal crosstalk)가 문제되는데, 이는 동일한 시간에 충전되는 화소에 정극성 또는 부극성 중 한가지 극성만의 데이터 전압을 인가하는 경우, 공통 전압이 왜곡되어 원래의 전압보다 높게 또는 낮게 변함으로써 화소에 충전되는 전압의 차이가 생기게 되고, 이로 인해 화면에 띠 모양으로 나타나는 현상을 말한다.

이러한 수평 크로스토크를 제거하기 위하여 공통 전압의 왜곡을 피드백(feedback)하여 왜곡만큼을 보상하는 구동을 하게 되는데 통상 2가지 방법이 있다. 하나는 왜곡된 공통 전압을 반전시켜 공통 전압에 더하여 보상하는 방식과 다른 하나는 왜곡된 공통 전압만큼 데이터 전압에 더해 주어 보상하는 2 가지 방식이 있다.

이 때, 첫 번째 방식은 LCD의 크기가 커지면서 공통 전극의 부하가 커져 그 효과에 한계가 있다. 한편, 두 번째 방식은 축전기를 이용하는데 이는 왜곡량을 보상하는 정도를 조정하기가 어려우며 또한 1배 이상 보상하기가 힘들다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 왜곡량을 용이하게 보상하여 수평 크로스토크를 제거할 수 있는 액정 표시 장치의 구동 장치를 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치가 기준 전압 생성부, 데이터 구동부 및 기준 전압 보상부를 포함한다. 상기 기준 전압 생성부는 두 벌의 복수 기준 전압을 생성하고, 상기 데이터 구동부는 상기 기준 전압에 기초하여 복수의 계조 전압을 생성하며, 상기 계조 전압 중 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 상기 화소에 공급하고, 상기 기준 전압 보상부는 상기 화소로부터의 소정 전압을 증폭하여 상기 기준 전압 생성부에 공급한다. 상기 기준 전압 생성부는 제1 전원과 접지 사이에 복수의 저항을 직렬로 연결한 저항열을 포함하며, 상기 기준 전압 보상부는 상기 저항열의 중심에 연결된다.

여기서, 상기 기준 전압 보상부는 비반전 증폭기, 제2 전원과 접지 사이에 연결되어 있는 제1 및 제2 저항, 그리고 상기 제1 및 제2 저항 사이에 연결되어 있는 축전기를 포함할 수 있으며, 상기 비반전 증폭기의 비반전 단자는 상기 축전기를 통하여 상기 소정 전압에 연결되며, 상기 비반전 증폭기의 출력 단자는 상기 저항열의 중심에 연결되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 비반전 증폭기는 상기 출력 단자와 접지 사이에 연결되어 있는 제3 및 제4 저항, 그리고 상기 제3 및 제4 저항 사이에 연결되어 있는 반전 단자를 더 포함하며, 상기 비반전 증폭기의 출력 전압은 상기 제3 및 제4 저항의 비로 결정되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 소정 전압은 공통 전압인 것이 바람직하다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 기준 전압 생성부(800) 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.

액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.

표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G₁-G_n)과 데이터 신호를 전달하는 데이터 신호선 또는 데이터선(D₁-D_m)을 포함한다. 게이트선(G₁-G_n)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D₁-D_m)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

각 화소는 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(C_LC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(C_ST)를 포함한다. 유지 축전기(C_ST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G₁-G_n) 및 데이터선(D₁-D _m)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(C_LC) 및 유지 축전기(C_ST)에 연결되어 있다.

액정 축전기(C_LC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(V_com)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형 또는 막대형으로 만들어진다.

유지 축전기(C_ST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(V_com) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(C_ST)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함으로써 가능하다. 도 2에서 색 필터(230)는 상부 표시판(200)의 해당 영역에 형성되어 있지만 이와는 달리 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.

기준 전압 생성부(800)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 기준 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(V_com)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.

게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G₁-G_n)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(V_on)과 게이트 오프 전압(V_off)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G₁-G_n)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 있으며, 기준 전압 생성부(800)로부터의 기준 전압에 기초하여 복수의 계조 전압을 생성하고, 생성된 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여, 각 해당하는 제어 신호를 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500)에 제공한다.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 RGB 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(V_sync)와 수평 동기 신호(H_sync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 온 전압 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D₁-D_m)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(V_com)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.

데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받고, 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B')를 해당 데이터 전압으로 변환한다.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(V_on)을 게이트선(G₁-G_n)에 인가하여 이 게이트선(G ₁-G_n)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다.

하나의 게이트선(G₁-G_n)에 게이트 온 전압(V_on)이 인가되어 이에 연결된 한 행의 스위칭 소자(Q)가 턴 온되어 있는 동안[이 기간을 "1H" 또는 "1 수평 주기(horizontal period)"이라고 하며 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기와 동일함], 데이터 구동부(500)는 각 데이터 전압을 해당 데이터선(D₁-D_m)에 공급한다. 데이터선(D₁-D_m)에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통해 해당 화소에 인가된다.

액정 분자들은 화소 전극(190)과 공통 전극(270)이 생성하는 전기장의 변화에 따라 그 배열을 바꾸고 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판(100, 200)에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.

이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G₁-G_n)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(V_on)을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나("라인 반전"), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다("도트 반전").

한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 기준 전압 생성부(800)는 액정 표시판 조립체(300)에 인가된 공통 전압(V_com)을 받아 보상하여 출력하는데 이에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 기준 전압 생성부(800)의 일례이며, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 신호의 파형도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 기준 전압 생성부(800)는 비반전 증폭기(non-inverting amplifier)(OP), 전원(AVDD)과 접지 사이에 연결된 저항(R1, R2) 및 축전기를 포함한다.

비반전 증폭기(OP)의 비반전 단자는 축전기(C)를 통하여 공통 전압(V_com')에 연결되어 있으며, 출력 단자는 복수의 기준 전압을 생성하는 저항열의 중심에 연결되어 있다. 또한, 비반전 증폭기(OP)는 출력 단자와 접지 사이에 연결되어 있는 저항(R3, R4) 및 그 사이에 연결되어 있는 반전 단자를 포함한다.

여기서, 설명의 편의를 위하여 도면에는 저항열의 일부만 도시하였으며, 기준 전압도 그 일부만 도시하였다.

기준 전압 생성부(800)에 입력되는 공통 전압(V_com')은 도 4에 도시한 파형을 갖는다. 즉, 공통 전압(V_com')은 점선으로 도시한 정상적인 공통 전압(V_com)에 비하여 데이터 전압에 따라 위 또는 아래로 왜곡이 생긴 파형이다.

전원(AVDD)을 분할하는 저항(R1, R2)의 값은 전원(AVDD)의 중간값을 유도하기 위하여 동일한 값을 갖는다. 이 때, 공통 전압(V_com')이 인가되는 경우, 노드(N1)는 병렬로 연결되어 있으므로 노드(N1)의 전압(V_N1)은 공통 전압(V_com')의 값으로 변화한다. 여기서, 노드 전압(V_N1)의 실제 변화량은 공통 전압(V_com')의 왜곡량 만큼 변화한다. 즉, 전원(AVDD)의 중간값은 원래의 공통 전압(V_com)과 동일하고 여기에 왜곡량이 더해지는 것이다.

한편, 노드(N2)의 전압이 비반전 증폭기(OP)의 출력 전압으로서 곧 기준 전압(V_ref4)이 된다. 알려진 바와 같이 비반전 증폭기(OP)의 입력 전압(V_N1)과 출력 전압(V_N2)의 관계는 수학식 1과 같이 된다.

V_N2 = (1 + R4/R3)*V_N1

여기서, V_N2는 노드(N2)의 전압이다.

그러면, 왜곡된 공통 전압(V_com')이 입력되면 비반전 증폭기(OP)의 증폭 동작에 의하여 기준 전압(V_ref4)이 상승 또는 하강하게 되고, 나머지 기준 전압(V_ref1, V_ref2, V_ref3, V_ref5, V_ref6, V_ref7)도 상승 또는 하강한다.

전술한 바와 같이, 데이터 구동부(500)는 이렇게 보상된 기준 전압(V_ref1~V_ref7)에 기초하여 복수의 계조 전압을 생성하고, 이 계조 전압 중 영상 데이터에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 화소에 인가한다.

한편, 저항(R3, R4)의 값을 적절히 조정하여 공통 전압(V_com')의 왜곡량을 보상할 수 있음을 알 것이다. 또한, 종래에는 1배 이상 보상하기가 어려웠으나, 비반전 증폭기(OP)를 사용함으로써 1배 이상 보상할 수 있으며, 공통 전극의 부하가 커서 수평 크로스토크의 개선이 힘든 대형 LCD에 적용할 수 있을 것이다.

이런 방식으로, 기준 전압을 생성하는 저항열의 중심에 비반전 증폭기(OP)를 연결하고 그 입력단에 왜곡된 공통 전압(V_com')을 입력시킴으로써 공통 전압(V_com')의 왜곡만큼 데이터 전압을 상승 또는 하강시킴으로써 동일한 화소 전압을 유지할 수 있다. 따라서, 화소 전압의 차이로 인해 생기는 수평 크로스토크를 개선할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 기준 전압 생성부의 회로도이다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 신호의 파형도이다.

Claims

복수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치로서,

두 벌의 복수 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부,

상기 기준 전압에 기초하여 복수의 계조 전압을 생성하며, 상기 계조 전압 중 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 상기 화소에 공급하는 데이터 구동부, 그리고

상기 화소로부터의 소정 전압을 증폭하여 상기 기준 전압 생성부에 공급하는 기준 전압 보상부

를 포함하고,

상기 기준 전압 생성부는 제1 전원과 접지 사이에 복수의 저항을 직렬로 연결한 저항열을 포함하며,

상기 기준 전압 보상부는 상기 저항열의 중심에 연결되는

액정 표시 장치의 구동 장치.
제1항에서,

상기 기준 전압 보상부는

비반전 증폭기,

제2 전원과 접지 사이에 연결되어 있는 제1 및 제2 저항, 그리고

상기 제1 및 제2 저항 사이에 연결되어 있는 축전기

를 포함하고,

상기 비반전 증폭기의 비반전 단자는 상기 축전기를 통하여 상기 소정 전압에 연결되며, 상기 비반전 증폭기의 출력 단자는 상기 저항열의 중심에 연결되는

액정 표시 장치의 구동 장치.
제2항에서,

상기 비반전 증폭기는 상기 출력 단자와 접지 사이에 연결되어 있는 제3 및 제4 저항, 그리고 상기 제3 및 제4 저항 사이에 연결되어 있는 반전 단자를 더 포함하며,

상기 비반전 증폭기의 출력 전압은 상기 제3 및 제4 저항의 비로 결정되는

액정 표시 장치의 구동 장치.
제1항에서,

상기 소정 전압은 공통 전압인 액정 표시 장치의 구동 장치.