KR101549260B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층이 형성되고, m(m은 양의 정수)/2 개의 데이터라인들과 2n(n은 양의 정수) 개의 게이트라인들의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치되는 m×n 개의 액정셀들을 포함하는 액정표시패널; 상기 데이터라인의 좌측에 배치된 기수 액정셀에 충전될 데이터전압과 상기 데이터라인의 우측에 배치된 우수 액정셀에 충전될 데이터전압을 시분할하여 상기 데이터라인들에 공급하는 소스 드라이브 IC들이 실장된 COF(Chip On Film); 상기 COF들의 입력단자들에 접속된 PCB(printed circuit board); 및 상기 액정표시패널의 하부 기판 상에 직접 형성되어 상기 기수 액정셀에 충전될 데이터전압에 동기되는 기수 게이트펄스를 기수 게이트라인에 공급한 후, 상기 우수 액정셀에 충전될 데이터전압에 동기되는 우수 게이트펄스를 우수 게이트라인에 공급하는 게이트 구동회로를 구비한다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이다.
액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)를 이용하여 동영상을 표시하고 있다. 이 액정표시장치는 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)에 비하여 소형화가 가능하여 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터 등에서 표시기에 응용됨은 물론, 텔레비젼에도 응용되어 음극선관을 빠르게 대체하고 있다.
액정표시장치의 구동회로는 액정표시패널의 데이터라인들에 데이터전압을 공급하는 데이터 구동회로와, 액정표시패널의 게이트라인들에 게이트펄스를 공급하는 게이트 구동회로를 포함한다. 이러한 구동회로들의 IC(Integrated Circuit)는 TCP(Tape Carrier Package) 또는 COG(Chip on glass) 공정으로 액정표시패널의 데이터라인들 또는 게이트라인들에 연결된다. 액정표시장치의 PCB(printed circuit board)들은 TCP를 통해 액정표시패널에 연결되거나 FPC(flexible printed circuit) 를 통해 COG 형태로 액정표시패널의 유리기판에 접합된 IC에 연결될 수 있다. 모듈 조립 공정에서, PCB는 TCP나 FPC에 의해 액정표시패널의 유리기판들과 평행한 플랫(flat) 형태로 조립되거나 액정표시패널의 뒤로 접혀지는 벤트(bent) 형태로 조립될 수 있다.
그런데, 종래의 액정표시장치는 고가의 IC로 인하여 제조단가가 높다. 또한, 액정표시장치의 구동에 필요한 IC 개수가 많고 PCB 상에 형성되는 배선들이 많기 때문에 PCB가 커지는 문제점이 있다. 따라서, 액정표시장치를 슬림화하기 위해서는 PCB 사이즈를 줄여야 한다.
액정표시패널에 적용되는 유리기판과 그 위에 COG 공정으로 IC가 접합될 때 액정의 배향 불량이 발생할 수 있다. COG 공정은 고온의 라미네이팅 공정에서 ACF(Anisotropic Conductive Film)로 IC를 유리기판 상에 접합한다. 이어서, IC와 유리기판이 상온으로 냉각할 때 유리기판의 열팽창 계수와 IC의 열팽창 계수가 다르기 때문에 IC와 유리기판의 수축양이 달라지고 그 결과, IC의 접합 면 근방에서 부분적으로 액정의 배향 불량이 발생한다.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출된 발명으로써 IC 개수를 줄이고 PCB 사이즈를 줄일 수 있으며 액정의 배향 불량을 방지할 수 있는 액정표시장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액정표시장치는 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층이 형성되고, m(m은 양의 정수)/2 개의 데이터라인들과 2n(n은 양의 정수) 개의 게이트라인들의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치되는 m×n 개의 액정셀들을 포함하는 액정표시패널; 상기 데이터라인의 좌측에 배치된 기수 액정셀에 충전될 데이터전압과 상기 데이터라인의 우측에 배치된 우수 액정셀에 충전될 데이터전압을 시분할하여 상기 데이터라인들에 공급하는 소스 드라이브 IC들이 실장된 COF(Chip On Film); 상기 COF들의 입력단자들에 접속된 PCB(printed circuit board); 및 상기 액정표시패널의 하부 기판 상에 직접 형성되어 상기 기수 액정셀에 충전될 데이터전압에 동기되는 기수 게이트펄스를 기수 게이트라인에 공급한 후, 상기 우수 액정셀에 충전될 데이터전압에 동기되는 우수 게이트펄스를 우수 게이트라인에 공급하는 게이트 구동회로를 구비한다.
이웃한 제1 및 제2 데이터 라인에 공급되는 데이터 전압의 극성이 제1 극성, 제2 극성, 제2 극성 및 제1 극성의 순서로 반전된다. 상기 제1 및 제2 데이터 라인에 동시에 공급되는 데이터 전압의 극성이 동일하다.
본 발명은 액정표시패널의 수평 해상도보다 작은 개수의 출력 채널들을 가지는 소스 드라이브 IC를 사용하고 그 소스 드라이브 IC를 COF(Chip On Film)로 액정표시패널에 연결한다. 그리고 본 발명은 게이트 구동회로를 화소 어레이와 함께 액정표시패널의 유리기판에 직접 형성한다. 그 결과, 본 발명은 액정표시패널의 구동에 필요한 IC 개수를 줄이고 PCB 사이즈를 줄일 수 있으며 액정의 배향 불량을 방지할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명 하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널, 액정표시패널의 데이터라인들에 접속된 COF(Chip On Film)(12), 액정표시패널의 하부 유리기판(15) 상에 직접 형성된 게이트 구동회로(13), COF(12)에 연결된 PCB(14) 등을 구비한다.
액정표시패널은 액정층을 사이에 두고 대향하는 상부 유리기판(16)과 하부 유리기판(15)을 포함한다. 액정표시패널은 비디오 데이터를 표시하는 화소 어레이(20)를 포함한다. 화소 어레이(20)는 m(m은 양의 정수)/2 개의 데이터라인들과 2n(n은 양의 정수) 개의 게이트라인들의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치되는 m×n 개의 액정셀들을 포함한다. m×n 개의 액정셀들에는 데이터 라인 방향으로 액정셀들이 배열되는 m 개의 액정 컬럼들(또는 수직 라인)과, 게이트 라인 방향으로 액정셀들이 배열되는 n 개의 액정 라인들(또는 수평라인)을 포함한다.
액정표시패널의 하부 유리기판(15)에는 m/2 개의 데이터라인들, 2n 개의 게이트라인들, m×n 개의 화소전극들, 화소전극에 접속된 m×n 개의 TFT들, 및 화소전극에 접속된 m×n 개의 스토리지 커패시터들을 포함한 화소 어레이(20)가 형성된다. 데이터라인들 각각은 그 데이터라인을 사이에 두고 좌우 액정 컬럼의 TFT들에 접속된다. 하부 유리기판(15)에서 화소 어레이(20) 밖의 비표시면 상에는 게이트라인들에 연결되는 게이트 구동회로(13)가 직접 형성된다. 화소 어레이(20)와 게이트 구동회로(13)는 동일한 박막 공정으로 하부 유리기판(15) 상에 동시에 형성된다. 액정셀들은 TFT에 접속되어 화소전극들과 공통전극 사이의 전계에 의해 구동 된다. 하부 유리기판(15)에서 화소 어레이(20)와 COF(12) 사이의 폭(L1)은 COG 공정으로 소스 드라이브 IC가 유리기판 상에 직접 접합될 때보다 IC의 두께 이상 작아질 수 있다.
액정표시패널의 상부 유리기판(16) 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다.
액정표시패널의 상부 유리기판(16)과 하부 유리기판(15) 각각에는 편광판이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 이러한 액정표시패널은 COG 공정이 없기 때문에 COG 공정으로 인한 액정의 배향 불량을 방지할 수 있다.
본 발명에서 적용 가능한 액정표시패널의 액정모드는 전술한 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 액정표시장치는 투과형 액정표시장치, 반투과형 액정표시장치, 반사형 액정표시장치 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 투과형 액정표장치와 반투과형 액정표시장치에서는 백라이트 유닛이 필요하다. 백라이트 유닛은 에지형edge type) 백라이트 유닛이나 직하형(direct type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 에지형 백라이트 유닛은 도 2 및 도 3과 같이 도광판(32)의 측면에 대향되도록 광원(31)이 배치되고 액정표시패널과 도광판(32) 사이에 도시하지 않은 다수의 광학 시트들이 배치되는 구조를 갖는다. 직하형 백라이트 유닛은 액정표시패널의 아래에 도시하지 않은 다수의 광학시트들과 확산판이 적층되고 확산판 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 백라이트 유닛의 광원은 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode) 중 어느 하나 또는 두 종류 이상의 광원을 포함할 수 있다. 도 2 및 도 3에는 에지형 백라이트 유닛을 도시하였으나, 본 발명의 백라이트 유닛은 에지형 백라이트 유닛에 한정되는 것이 아니라 직하형 백라이트 유닛으로도 적용 가능하다.
COF(12) 각각은 가요성 필름(Flexible film) 상에 실장된 소스 드라이브 IC(Source drive IC)(11)를 포함한다. 소스 드라이브 IC(11) 각각은 액정표시패널의 데이터라인들에 데이터전압을 공급하기 위한 데이터 구동회로를 포함한다. 데이터 구동회로는 데이터 타이밍 제어신호에 응답하여 PCB(14)로부터 직렬로 입력되는 디지털 비디오 데이터를 샘플링하고 래치하여 병렬 데이터 체계의 데이터로 변환한다. 그리고 데이터 구동회로는 병렬 데이터 전송 체계로 변환된 디지털 비디오 데이터를 감마보상전압을 이용하여 정극성/부극성 아날로그 비디오 데이터 전압으로 변환한다. 또한, 데이터 구동회로는 화소 어레이(20)에서 동일한 액정 라인에 배치되고 좌우 액정 컬럼들로 분리된 액정셀들에 공급될 데이터 전압을 시분할한다. 따라서, 소스 드라이브 IC들(11)은 자신의 총 출력 채널 수보다 2 배 많은 액정셀들에 데이터 전압들을 공급할 수 있다.
게이트 구동회로(13)에는 액정표시패널의 하부 유리기판 상에 형성된 LOG(Line On Glass)와 COF(12)의 배선을 통해 게이트 타이밍 제어신호와 게이트 구동전압을 공급받는다. 게이트 구동회로(13)는 게이트 타이밍 제어신호에 응답하여 게이트 구동전압을 순차적으로 쉬프트하는 쉬프트 레지스터를 포함하여 게이트라인들에 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 순차적으로 공급한다.
PCB(14)는 COF들(12)의 입력 단자들에 접속된다. PCB(14) 상에는 DC-DC 변환기, 레벨 쉬프터, 타이밍 콘트롤러 등의 회로가 실장된다. DC-DC 변환기는 액정표시패널의 화소 어레이(20)에 공급되는 아날로그 전압들 예컨대, 아날로그 감마보상전압, 공통전극에 공급되는 공통전압 등을 발생한다. 레벨 쉬프터는 입력 전압 레벨을 게이트 구동 전압 레벨로 변환하여 게이트 구동회로(14)의 쉬프트 레지스터에 공급한다.
타이밍 콘트롤러는 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스, TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등의 인터페이스를 통해 RGB 디지털 비디오 데이터, 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍 신호를 입력받는다. 타이밍 콘트롤러는 RGB 디지털 비디오 데이터를 mini LVDS 인터페이스 방식으로 소스 드라이브 IC들(11)에 직렬 전송한다. 타이밍 콘트롤러는 타이밍 신호를 이용하여 소스 드라이브 IC들(11)를 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호와, 게이트 구동회로들(13)을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호를 발생한다. 타이밍 콘트롤러는 60Hz의 프레임 주파수로 입력되는 디지털 비디오 데이터가 60×i(i는 2 이상의 양의 정수) Hz의 프레임 주파수로 액정표시패널의 화소 어레이(20) 에서 재생될 수 있도록 게이트 타이밍 제어신호와 데이터 타이밍 제어신호의 주파수를 60×i Hz의 프레임 주파수 기준으로 체배할 수 있다.
데이터 타이밍 제어신호는 소스 스타트 펄스(Source, Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity : POL), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동회로의 데이터 샘플링 시작 시점을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터 구동회로 내에서 데이터의 샘플링 동작을 제어하는 클럭신호이다. 극성제어신호는 데이터 구동회로로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 제어한다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 데이터 구동회로의 출력 타이밍을 제어한다.
게이트 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 첫 번째 게이트 펄스의 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 구동회로(13)의 출력 타이밍을 제어한다.
본 발명은 m/2 개의 데이터라인들로 m 개의 액정 컬럼들을 구동하므로 소스 드라이브 IC들의 개수를 종래보다 1/2로 줄이고 그 만큼 PCB 크기를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 게이트 구동회로(13)를 하부 유리기판(15) 상에 직접 형성하므로 게이트 TCP, 게이트 PCB 등을 필요로 하지 않는다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 플랫 타입의 액정표시모듈로 조립한 예를 보여 주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 모듈 공정에서 액정표시패널의 하부 유리기판(15), COF(12), 및 PCB(14)는 평행한 상태로 조립된다. 따라서, 플랫 타입의 액정표시모듈의 두께는 도 3에 도시된 벤트 타입에 비하여 두께가 얇아질 수 있고 베젤 영역이 넓어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 벤트 타입의 액정표시모듈로 조립한 예를 보여 주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 모듈 공정에서 PCB(14)가 백라이트 유닛의 저면 근방에 배치될 수 있도록 COF(12)가 구부러진다. 백라이트 유닛은 액정표시패널의 하부 유리기판(15)과 PCB(14) 사이에 배치된다. 이 벤트 타입의 액정표시모듈의 두께는 도 2의 플랫 타입보다 두꺼워질 수 있지만 베젤 영역이 더 좁아질 수 있다.
본 발명은 다면취 공정에서 플랫 타입의 액정표시모듈 공정과 벤트 타입의 액정표시모듈 공정에서 동일한 모기판(mother glass)으로부터 취출된 화소 어레이 기판을 사용할 수 있다. 모기판에는 소정 크기를 갖는 다수의 화소 어레이(20)가 동시에 형성된다. COF(12)로 소스 드라이브 IC들을 액정표시패널에 연결하면, 전술한 바와 같이 하부 유리기판 상에서 L1을 줄일 수 있고, 그 만큼 한 매의 모기판 상에 형성되는 화소 어레이의 개수를 증가시킬 수 있다.
도 4는 하부 유리기판(15)에 형성되는 화소 어레이(20)의 일부를 보여 주는 등가 회로도이다. 도 5는 도 4와 같은 화소 어레이(20)에 공급되는 데이터 전압과 게이트 펄스의 예를 보여 주는 파형도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 이웃한 데이터라인들(D1~D6) 사이에는 2 열의 액정 컬럼들이 배치된다. 데이터라인들(D1~D6) 각각은 그 데이터라인을 사이에 두고 배치되는 좌우 액정 컬럼들의 TFT들에 접속된다. 게이트 라인들(G1~G8)은 기수 게이트 라인들(G1, G3, G5, G7)과, 우수 게이트 라인들(G2, G4, G6, G8)을 포함한다. 동일한 액정셀에서, 기수 게이트라인들(G1, G3, G5, G7)은 기수 액정셀들의 TFT들에 접속되고, 우수 게이트라인들(G2, G4, G6, G8)은 우수 액정셀들의 TFT들에 접속된다. TFT들은 데이터라인(D1~D6)에 접속된 소스전극, 게이트라인(G1~G8)에 접속된 게이트전극, 및 화소전극에 접속된 드레인전극을 포함한다. 데이터라인들(D1~D6)에는 도 5와 같이 소스 드라이브 IC(11)에 의해 시분할된 데이터전압들이 공급된다. 기수 게이트라인들(G1, G3, G5, G7)에는 기수 액정셀들에 충전된 데이터전압에 동기되는 기수 게이트 펄스가 게이트 구동회로(13)로부터 공급되고, 우수 게이트라인들(G1, G3, G5, G7)에는 우수 액정셀들에 충전된 데이터전압에 동기되는 우수 게이트 펄스가 게이트 구동회로(13)로부터 공급된다.
본 발명은 소스 드라이브 IC들이 개수를 줄이고 PCB에 형성되는 배선 수를 줄일 수 있으므로 PCB 사이즈를 작게 할 수 있다. 따라서, 본 발명은 액정표시장치를 노트북 컴퓨터의 모니터로 적용할 때 도 6과 같이 플랫 타입의 액정모듈로 조립하더라도 PCB(14)와 힌지(74)의 간섭을 방지할 수 있다. 도 6에서, 도면부호 '71'은 키패드와 메인회로보드를 포함한 노트북 본체 바디를 의미하며, 도면부호 '72'는 힌지(74)로 노트북 본체 바디(71)에 선회 가능하게 체결된 모니터 바디를 의미한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 액정표시장치를 플랫 타입의 액정표시모듈로 조립한 얘를 보여 주는 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 액정표시장치를 벤트 타입의 액정표시모듈로 조립한 얘를 보여 주는 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 화소 어레이의 일부를 보여 주는 등가 회로도이다.
도 5는 도 4와 같은 화소 어레이에 공급되는 데이터 전압과 게이트 펄스의 예를 보여 주는 파형도이다.
도 6은 도 2와 같은 플랫 타입의 액정표시모듈이 노트북 컴퓨터의 모니터에 적용된 예를 보여 주는 사시도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
11 : 소스 드라이브 IC 12 : COF
13 : 게이트 구동회로 14 : PCB

Claims (5)

  1. 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층이 형성되고, m(m은 양의 정수)/2 개의 데이터라인들과 2n(n은 양의 정수) 개의 게이트라인들의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치되는 m×n 개의 액정셀들을 포함하는 액정표시패널;
    상기 데이터라인의 좌측에 배치된 기수 액정셀에 충전될 데이터전압과 상기 데이터라인의 우측에 배치된 우수 액정셀에 충전될 데이터전압을 시분할하여 상기 데이터라인들에 공급하는 소스 드라이브 IC들이 실장된 COF(Chip On Film);
    상기 COF들의 입력단자들에 접속된 PCB(printed circuit board); 및
    상기 액정표시패널의 하부 기판 상에 직접 형성되어 상기 기수 액정셀에 충전될 데이터전압에 동기되는 기수 게이트펄스를 기수 게이트라인에 공급한 후, 상기 우수 액정셀에 충전될 데이터전압에 동기되는 우수 게이트펄스를 우수 게이트라인에 공급하는 게이트 구동회로를 구비하고,
    이웃한 제1 및 제2 데이터 라인에 공급되는 데이터 전압의 극성이 제1 극성, 제2 극성, 제2 극성 및 제1 극성의 순서로 반전되고,
    상기 제1 및 제2 데이터 라인에 동시에 공급되는 데이터 전압의 극성이 동일한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정표시패널의 하부 유리기판, 상기 COF, 및 상기 PCB는 평행하게 조립되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정표시패널의 뒤쪽으로 상기 PCB가 배치될 수 있도록 상기 COF는 구부러진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
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