KR20070095643A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20070095643A
KR20070095643A KR1020060026102A KR20060026102A KR20070095643A KR 20070095643 A KR20070095643 A KR 20070095643A KR 1020060026102 A KR1020060026102 A KR 1020060026102A KR 20060026102 A KR20060026102 A KR 20060026102A KR 20070095643 A KR20070095643 A KR 20070095643A
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gate driver
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KR1020060026102A
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나병선
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 이 장치는 액정 축전기를 포함하는 복수의 화소를 가지는 표시판, 상기 복수의 화소에 게이트 신호를 공급하는 게이트 구동부, 입력 영상 신호의 계조에 따른 킥백 전압이 보상된 보정 영상 신호를 출력하는 신호 보정부, 그리고 상기 보정 영상 신호에 기초하여 데이터 전압을 생성하고, 상기 복수의 화소에 상기 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 게이트 구동부는 상기 복수의 화소와 함께 상기 표시판 위에 형성되어 있다. 따라서 유지 축전기를 제거하여 개구율을 향상시키면서, 게이트 구동부를 표시판에 집적하고, 계조 별로 킥백 전압을 보상하여 플리커 현상을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
액정 표시 장치, 게이트 구동부, 개구율, 킥백 전압, 플리커

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
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 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 잘라낸 단면도이다.
도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 잘라낸 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 게이트 신호를 나타내는 신호 파형도이다.
도 6b는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전압을 나타내는 신호 파형도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호 보정부의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작을 나타내는 신호 파형도이다.
<도면 부호의 설명>
300...액정 표시판 조립체 400...제1 게이트 구동부
450...제2 게이트 구동부 500...데이터 구동부
600...신호 제어부 650...신호 보정부
800...계조 전압 생성부 100...하부 표시판
200...상부 표시판 R, G, B ...입력 영상 신호
DE...데이터 인에이블 신호 Hsync... 수평 동기 신호
Vsync...수직 동기 신호 MCLK... 멀티 클록
CONT1, CONT2... 게이트 제어 신호
CONT3...데이터 제어 신호 DAT... 영상 데이터
Von...게이트 온 전압 Voff... 게이트 오프 전압
D1-Dm...데이터선 G1-Gn...게이트선
PX...화소 Vcom...공통 전압
Q... 스위칭 소자 Clc... 액정 축전기
110...절연 기판 121...게이트선
124...게이트 전극 129게이트선 끝부분
140...게이트 절연막 151...선형 반도체
154... 반도체 돌출부 161, 165...저항성 접촉 부재
163, 165...접촉 부재 돌출부 171...데이터선
175...드레인 전극 179...데이터선 끝 부분
173...소스 전극 180...보호막
181, 182, 185...접촉 구멍 81, 82...접촉 보조 부재
191...화소 전극 270...공통 전극
Vgref...비교예의 게이트 신호 Vg...실시예의 게이트 신호
Vcomin...입력 공통 전압 Vcomref...비교예의 공통 전압
R', G', B' ...보정 영상 신호
LUT1, LUT2, …, LUTk...룩업 테이블
Vpx...화소 전압 Vkb1...저 계조 킥백 전압
Vkb2...고 계조 킥백 전압 Vdat'...데이터 전압
Vdat... 아날로그 전압
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
최근 퍼스널 컴퓨터나 텔레비전 등의 경량화 및 박형화에 따라 표시 장치도 경량화 및 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 따라 음극선관(cathode ray tube, CRT)이 평판 표시 장치로 대체되고 있다.
이러한 평판 표시 장치에는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 전계 방출 표시 장치(field emission display, FED), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display), 플라스마 표시 장치(plasma display panel, PDP) 등이 있다.
일반적으로 액티브 매트릭스형 평판 표시 장치에서는 복수의 화소가 매트릭스 형태로 배열되며, 주어진 휘도 정보에 따라 각 화소의 광 강도를 제어함으로써 화상을 표시한다. 이 중 액정 표시 장치는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성을 갖는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 데이터 전압에 따라 액정층에 전기장을 인가하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다.
이러한 액정 표시 장치의 경우 인가된 데이터 전압을 유지하기 위한 유지 축전기를 더 포함하며, 유지 축전기의 면적이 넓어져 충전 용량이 커질수록 화소의 개구율은 작아진다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 화소의 개구율을 확보하면서 플리커 현상을 방지할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 액정 축전기를 포함하는 복수의 화소를 가지는 표시판, 상기 복수의 화소에 게이트 신호를 공급하는 게이트 구동부, 입력 영상 신호의 계조에 따른 킥백 전압이 보상된 보정 영상 신호를 출력하는 신호 보정부, 그리고 상기 보정 영상 신호에 기초하여 데이터 전압을 생성하고, 상기 복수의 화소에 상기 데이터 전압을 공급하는 데 이터 구동부를 포함하고, 상기 게이트 구동부는 상기 복수의 화소와 함께 상기 표시판 위에 형성되어 있다.
상기 게이트 구동부는 상기 표시판의 왼쪽 가장자리 영역에 형성되어, 홀수 행의 화소에 상기 게이트 신호를 공급하는 제1 게이트 구동부, 그리고 상기 표시판의 오른쪽 가장자리 영역에 형성되어 짝수 행의 화소에 상기 게이트 신호를 공급하는 제2 게이트 구동부를 포함할 수 있다.
상기 제1 게이트 구동부 및 상기 제2 게이트 구동부는 왜곡된 구형파의 상기 게이트 신호를 출력할 수 있다.
상기 제1 게이트 구동부 및 상기 제2 게이트 구동부는 비정질 반도체로 형성될 수 있다.
상기 신호 보정부는 상기 보상 영상 신호를 기억하는 룩업 테이블을 포함할 수 있다.
상기 신호 보정부는 상기 입력 영상 신호의 색에 따라 서로 다른 상기 룩업 테이블을 포함할 수 있다.
상기 액정 축전기는 TN 액정을 유전체로 포함할 수 있다.
상기 액정 축전기는 VA 액정을 유전체로 포함할 수 있다.
상기 화소는, 상기 게이트 신호를 전달하는 게이트선, 상기 게이트선 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트선과 교차하며 상기 데이터 전압을 전달하는 데이터선, 상기 데이터선 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트선 및 데이터선과 중첩하여 형성되어 있는 화소 전극을 포함할 수 있다.
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 또 다른 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 표시 장치에 대하여 첨부한 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 이와 연결된 게이트 구동부(400, 450) 및 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포 함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, …, n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2, …, m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi Dj)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc)를 포함한다.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc)와 연결되어 있다.
액정 축전기(Clc)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)와 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때 에는 두 전극(191, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.
이러한 액정 표시 장치는 액정 축전기(Clc)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기를 별도로 포함하지 않는다.
이하, 도 3내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대하여 보다 상세히 살펴본다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 잘라낸 단면도이며, 도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 잘라낸 단면도이다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 아래로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
게이트선(121)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 이 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 비저항(resistivity)이 낮은 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 만들어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 탄탈륨, 티타늄 등으로 만들어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막 및 알루미늄 (합금) 하부막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다. 그러나 게이트선(121)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트선(121)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 약 80° 인 것이 바람직하다.
게이트선(121) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 등으로 만들어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나온 복수의 돌출부(projection)(154)를 포함한다. 선형 반도체(151)는 게이트선(121) 부근에서 너비가 넓어져 이들을 폭넓게 덮고 있다.
반도체(151) 위에는 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165)는 인(P) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 배치되어 있다.
반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30° 내지 80° 정도이다.
저항성 접촉 부재(161, 165) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있고 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주 본다. 각 드레인 전극(175)은 면적이 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 가지고 있다. 넓은 끝 부분은 화소 전극(191)과 중첩하며, 막대형 끝 부분은 구부러진 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸여 있다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30°내지 80° 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 아래의 반도체(151)와 그 위의 데이터선 (171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다.
반도체(151)는 박막 트랜지스터가 위치하는 돌출부(154)를 제외하면 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 그 하부의 저항성 접촉층(161, 165)과 실질적으로 동일한 평면 형태를 가지고 있다. 즉, 선형 반도체층(151)은 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)과 그 하부의 저항성 접촉층(161, 163, 165)의 아래에 모두 형성되어 있으며, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이에는 노출되어 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다.
보호막(180)은 질화규소나 산화규소 따위의 무기 절연물, 유기 절연물, 저유전율 절연물 따위로 만들어진다. 유기 절연물과 저유전율 절연물의 유전 상수는 4.0 이하인 것이 바람직하며 저유전율 절연물의 예로는 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등을 들 수 있다. 유기 절연물 중 감광성(photosensitivity)을 가지는 것으로 보호막(180)을 만들 수도 있으며, 보호막(180)의 표면은 평탄할 수 있다. 그러나 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(151) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 드레인 전극(175)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185)이 형성되어 있으며, 보호막 (180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 화소(PX)의 개구 영역을 결정하며, 높은 개구율을 위해 데이터선(171) 및 게이트선(121)과 중첩하여 형성되어 있다. 화소 전극(191) 및 접촉 보조 부재(81, 82)는 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적·전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 다른 표시판(도시하지 않음)의 공통 전극(common electrode)(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극 사이의 액정층(도시하지 않음)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이때, 액정층(도시하지 않음)은 계조 간 전압 차이가 큰 TN(Twisted Nematic) 액정으로 형성될 수 있으며, VA(Vertical Array) 액정으로 형성될 수 있다. 화소 전극(191)과 공통 전극은 축전기[이하 "액정 축전기(liquid crystal capacitor)"라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프(turn-off)된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 각각 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 데이터선(171) 및 게이트선(121)의 끝 부분(179, 129)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 화소 전극(191)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 둘 수도 있다.
액정 표시판 조립체(300)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 두 벌의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
이러한 게이트 구동부(400, 450)는 액정 표시판 조립체(300)의 하부 표시판 (100)에 형성될 수 있으며, 이때 게이트 구동부(400, 450)를 이루는 복수의 트랜지스터(도시하지 않음)는 화소(PX)의 스위칭 소자(Q)와 같이 비정질 반도체, 즉, 비정질 규소를 이용하여 형성될 수 있다.
게이트 구동부(400, 450)는 제1 게이트 구동부(400) 및 제2 게이트 구동부(450)를 포함한다.
제1 게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 왼쪽 가장자리 영역에 형성되어 있으며, 액정 표시판 조립체(300)의 홀수번째 게이트선(Gi, i=2k+1, k는 양수)과 연결되어 홀수번째 게이트 신호를 공급한다.
제2 게이트 구동부(450)는 액정 표시판 조립체(300)의 오른쪽 가장자리 영역에 형성되어 있으며, 액정 표시판 조립체(300)의 짝수번째 게이트선(Gi, i=2k, k는 양수)과 연결되어 짝수번째 게이트 신호를 공급한다. 따라서 제1 게이트 구동부(400) 및 제2 게이트 구동부(450)는 번갈아가며 게이트 온 전압(Von)을 출력한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)과 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 전압으로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다. 또한 신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)를 보정하는 신호 보정부(650)를 포함한다.
이러한 신호 보정부(650)에 대하여는 뒤에 상세히 설명한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 800, 600) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 800, 600)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 800, 600)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
그러면 도 6a 및 도 6b를 참조하여, 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
도 6a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 게이트 신호를 나타내는 신호 파형도이고, 도 6b는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전압을 나타내는 신호 파형도이다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 영상 신호(R, G, B)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들면 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26) 개의 계조(gray)를 가지고 있다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1, CONT2) 및 데이터 제어 신호(CONT3) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1, CONT2)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT3)와 처리한 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1, CONT2)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1, CONT2)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT3)는 한 행의 화소(PX)에 대한 영상 데이터(DAT)의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 아날로그 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT3)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 아날로그 데이터 전압의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT3)에 따라, 데이터 구동부(500)는 한 행의 화소(PX)에 대한 영상 데이터(DAT)를 수신하고, 각 영상 데이터 (DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 영상 데이터(DAT)를 아날로그 데이터 전압으로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1, CONT2)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴 온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 전압이 턴 온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
화소(PX)에 인가된 데이터 전압의 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(Clc)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판 조립체(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타나며, 이를 통해 화소(PX)는 영상 데이터(DAT)의 계조가 나타내는 휘도를 표시한다.
1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하고 모든 화소(PX)에 데이터 전압을 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
도 6a 및 도 6b에서 비교예(reference)는 게이트 구동부가 칩의 형태로 액정 표시판 조립체에 부착되어 있는 것으로서, 게이트 구동부를 이루는 복수의 트랜지스터가 반도체 기판 위에 형성된다.
도 6a를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 게이트 구동부(400, 450)는 유리 기판(110) 위에 비정질 반도체를 적층하여 형성하므로 비교예에 비해 소자의 응답 속도가 상대적으로 느리다. 따라서 비교예의 게이트 신호(Vgref)가 정확한 구형파를 유지하는 반면, 본 발명의 게이트 신호(Vg)는 곡선을 그리며 게이트 온 전압(Von)까지 상승하고, 게이트 온 전압(Von)을 소정 기간 동안 유지한 후 곡선을 그리며 게이트 오프 전압(Voff)까지 하강한다.
액정 표시 장치는 게이트 신호(Vg)가 게이트 오프 전압(Voff)으로 하강할 때 액정 축전기(Clc)에 충전된 화소 전압이 킥백 전압(kick-back voltage)만큼 하강한다. 이러한 화소 전압의 변화에 따라 화소(PX)에 공급된 공통 전압(Vcom)이 변화한다.
도 6b는 비교예와 본 발명의 한 실시예의 위치 별 공통 전압을 도시한 그래프로서, 비교예의 경우, 입력된 공통 전압(Vcomin)에 대하여 게이트 구동부로부터 멀어질수록 측정된 공통 전압(Vcomref)이 상승한다. 이는 게이트 신호(Vgref)가 게이트선(G)을 따라 흐르면서 신호 지연 및 왜곡에 희해 킥백 전압의 영향을 더 받기 때문이다. 따라서 한 행의 화소(PX) 사이에 플리커 현상이 발행한다. 그러나 본 발명의 한 실시예의 경우, 입력된 게이트 신호(Vg)가 곡선을 그리며 하강하므로, 킥백 전압이 보상된 것과 같은 효과를 가진다. 따라서 측정된 공통 전압(Vcom)은 입력된 공통 전압(Vcomin)에 대하여 70mV내의 범위에서 변동된다. 이는 200mV 내에 서 변동하는 비교예의 공통 전압(Vcomref)보다 변동 폭이 1/3 이하로 줄어든 것으로서, 위치 별 플리커 현상을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 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(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여, 계조 별 플리커 현상을 감소시킬 수 있는 액정 표시 장치를 살펴본다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호 보정부의 블록도이고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작을 나타내는 신호 파형도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 제어부(600)는 신호 보정부(650)를 포함한다.
신호 보정부(650)는 복수의 룩업 테이블(LUT1, LUT2, …, LUTk)을 포함하며, 입력 영상 신호(R, G, B)의 계조를 판별하고, 룩업 테이블(LUT1, LUT2, …, LUTk)에 저장되어 있는 보정 영상 신호(R',G', B') 중 계조에 따른 킥백 전압을 보상할 수 있는 보정 영상 신호(R',G', B')를 선택하여 출력한다.
신호 보정부(650)는 화소(PX)가 나타내는 색에 따라 서로 다른 보정 영상 신호(R',G', B')를 기억하는 룩업 테이블(LUT1, LUT2, …, LUTk)을 포함할 수 있으며, 일 예로, 적색, 녹색 및 청색의 룩업 테이블(LUT1, LUT2, …, LUTk)을 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)는 신호 보정부(650)로부터 보정 영상 신호(R',G', B')를 공급받아 이를 신호 처리하여 영상 데이터(DAT)를 생성하고, 데이터 구동부(500)로 출력한다.
데이터 구동부(500)는 영상 데이터(DAT)를 아날로그 데이터 전압(Vdat')으로 변환하여 해당 화소(PX)에 공급한다.
도 8을 참조하면, 입력 영상 신호(R, G, B)를 신호 처리한 후 아날로그 전압(Vdat)으로 변환하여 해당 화소(PX)에 공급하면, 화소(PX)에 충전되는 화소 전압(Vpx)은 아날로그 전압(Vdat)보다 킥백 전압만큼 낮아진다. 이러한 킥백 전압의 크기는 계조가 높아질수록 큰 값을 가지므로 저 계조에서의 킥백 전압(Vkb1)은 고 계조에서의 킥백 전압(Vkb2)보다 현저히 작은 값을 가진다.
따라서 본 발명의 한 실시예와 같이 계조에 따라 킥백 전압이 보상된 보정 영상 신호(R', G', B')를 아날로그 데이터 전압(Vdat')으로 변환하는 경우, 킥백 전압만큼 낮아진 화소 전압(Vpx)을 보상할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면 유지 축전기를 제거하여 개구율을 향상시키면서, 게이트 구동부를 표시판에 집적하고, 계조 별로 킥백 전압을 보상하여 플리커 현상을 효과적으로 감소시킬 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.

Claims (9)

  1. 액정 축전기를 포함하는 복수의 화소를 가지는 표시판,
    상기 복수의 화소에 게이트 신호를 공급하는 게이트 구동부,
    입력 영상 신호의 계조에 따른 킥백 전압이 보상된 보정 영상 신호를 출력하는 신호 보정부, 그리고
    상기 보정 영상 신호에 기초하여 데이터 전압을 생성하고, 상기 복수의 화소에 상기 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부
    를 포함하고,
    상기 게이트 구동부는 상기 복수의 화소와 함께 상기 표시판 위에 형성되어 있는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 게이트 구동부는
    상기 표시판의 왼쪽 가장자리 영역에 형성되어, 홀수 행의 화소에 상기 게이트 신호를 공급하는 제1 게이트 구동부, 그리고
    상기 표시판의 오른쪽 가장자리 영역에 형성되어 짝수 행의 화소에 상기 게이트 신호를 공급하는 제2 게이트 구동부
    를 포함하는
    표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 게이트 구동부 및 상기 제2 게이트 구동부는 왜곡된 구형파의 상기 게이트 신호를 출력하는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 게이트 구동부 및 상기 제2 게이트 구동부는 비정질 반도체로 형성되어 있는 표시 장치.
  5. 제1항 또는 제3항에서,
    상기 신호 보정부는 상기 보상 영상 신호를 기억하는 룩업 테이블을 포함하는 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 신호 보정부는 상기 입력 영상 신호의 색에 따라 서로 다른 상기 룩업 테이블을 포함하는 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 액정 축전기는 TN 액정을 유전체로 포함하는 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 액정 축전기는 VA 액정을 유전체로 포함하는 표시 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에서,
    상기 화소는,
    상기 게이트 신호를 전달하는 게이트선,
    상기 게이트선 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트선과 교차하며 상기 데이터 전압을 전달하는 데이터선,
    상기 데이터선 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트선 및 데이터선과 중첩하여 형성되어 있는 화소 전극
    을 포함하는
    표시 장치.
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