KR100321924B1 - 액정표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 액정 표시 장치는 액정 표시 장치의 크로스토크현상을 감소시켜 표시 품질을 향상시키기 위한 것으로서, 다수의 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터의 게이트 전극에 연결된 다수의 게이트 라인, 박막 트랜지스터의 소스 전극에 연결된 다수의 데이터 라인을 가지는 액정패널, 게이트 구동부는 박막 트랜지스터를 온 또는 오프시키는 게이트 온/오프 전압을 상기 게이트 라인에 인가하는 게이트 구동부, 다수의 전압 준위를 갖는 계조 전압을 생성하는 계조 전압 발생부, 계조 전압을 상기 데이터 라인에 인가하는 소스 구동부, 액정 패널의 화소 전극에 대향하는 공통 전극에 인가되는 공통 전압을 발생하는 공통 전극 전압 발생부, 액정 패널과 계조 전압 발생부 사이에 연결되어 공통 전극 전압 발생부에서 출력되는 공통 전극 전압의 왜곡을 보상하는 공통 전극 전압 왜곡 보상부를 포함하며, 액정 표시 장치의 크로스토크 현상을 감소시킬 수 있다.
Description
본 발명은 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)에 관한 것으로서, 특히 LCD의 각 화소의 액정 커패시터에 인가되는 공통 전압의 왜곡을 보상하는 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT) 액정 표시 장치의 구동 회로에 관한 것이다.
평판 표시 장치의 일종인 액정 표시 장치는 전압에 따란 빛의 투과도가 변하는 액정의 특성을 이용한 것으로써, 낮은 전압으로 구동이 가능하고 전력의 소모가 작아서 널리 이용되고 있다.
이러한 액정 표시 장치는 화소간의 신호 간섭에 의해 표시 품질이 저하되는 현상이 발생한다.
이하에서는 종래의 TFT-LCD의 표시 품질 저하현상을 도면을 참조하여 설명한다.
도1은 종래의 액정 표시 장치의 화소에 대한 등가 회로이다.
도1에 도시된 바와 같이, 화소 전극(30)과 이에 대향하는 공통 전극(40)사이에 액정이 주입된 액정 커패시터(Clc)와 게이트 라인(20)의 제어에 따라 데이터 라인(10)을 통해 화소 전압을 액정 커패시터(Clc)에 인가하는 TFT로 형성된다. 액정 커패시터(Clc)의 전하 유지 능력을 높이기 위하여 액정 커패시터(Clc)와 병렬로 유지 커패시터(storage capacitor)가 형성될 수도 있다.
이러한 화소 전극(30)에 입력되는 공통 전극 전압(Vcom)은 액정 패널에 인가되는 화상의 형태에 따라 왜곡될 수 있다. 이러한 공통 전극 전압(Vcom)의 왜곡은 액정 기판중 하판의 데이터 라인(10)과 상판의 공통 전극(40) 사이에 형성된 기생 커패시터(Cdc)나 인가 전압의 크기에 따라 커패시턴스가 변하는 액정 커패시터 (Clc)의 특성 등에 기인하여 발생된다.
이러한 공통 전극 전압(Vcom)의 왜곡은 액정 커패시터의 양단에 실제로 인가되는 전압(데이터 전압과 공통전극 전압의 차)의 크기를 변동시켜 좌우 인접 셀의 표시 품질을 저하시키는 수평 크로스토크(crosstalk)현상을 발생시킨다.
한편, 일반적으로 수평 크로스토크(crosstalk)현상이 적게 나타나는 도트 (dot) 반전 구동 방식의 액정 표시 장치에도 이러한 공통 전극 전압의 왜곡에 의한 크로스토크현상이 발생한다.
이하에서는 도트 반전 구동 방식의 액정 표시 장치에서의 공통 전극 전압의 왜곡 현상에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도2는 도트 반전 구동 방식의 액정 표시 장치의 각 화소의 충전전압을 도시한 것이다.
도3은 종래의 TFT-LCD의 구동회로에의 저항열을 이용한 계조(data) 전압 발생 회로이다.
일반적으로 도트 반전 구동 방식은 액정 표시 장치의 인접하는 화소간에 서로 반대 극성의 액정 커패시터 충전 전압을 인가하고, 매 프레임마다 각 화소에 인가되는 액정 커패시터 충전 전압이 이전 프레임과 반대의 충전 전압이 인가되는 방식이다. 즉, 액정 커패시터(Clc)에 공통 전극 전압보다 높은 계조 전압을 인가할 때에는 정극성(+)의 액정 커패시터 충전 전압이 인가되고, 액정 커패시터(Clc)에 공통 전극 전압보다 낮은 계조 전압을 인가할 때에는 부극성(-)의 액정 커패시터 충전 전압이 인가되고, 전체 액정 패널에는 도2에 도시된 바와 같이 인접하는 화소의 액정 커패시터에는 극성이 반대인 충전 전압이 인가된다. 이를 구체적으로 설명하면, 저항열을 이용한 계조 전압 발생 회로는 도3에 도시되어 있는데, 계조 전압 발생 회로에서 공통 전극 전압(Vcom)이 Va/2라면, (-) 액정 커패시터 충전 전압이 인가되는 경우에는 Va/2보다 낮은 계조 전압(VG1, VG2)이 인가되고, (+) 액정 커패시터 충전 전압이 인가되는 경우에는 Va/2보다 높은 계조 전압(VG3, VG3)이 인가된다.
도4는 도트 반전 구동 방식에서 크로스토크 현상이 없는 경우의 액정 패널에 인가되는 공통 전극 전압과 계조 전압을 도시하고, 도5는 도트 반전 구동 방식에서 크로스 토크 현상이 있는 경우 액정 패널에 인가되는 공통 전극 전압과 계조 전압을 도시한다.
도4에 도시된 바와 같이, 도트 반전 구동 방식의 액정 표시 장치의 계조 전압 발생부는 동일 색깔을 디스플레이하더라도 액정의 열화를 방지하기 위해 공통전극 전압보다 낮은 계조 전압과 공통 전극 전압보다 높은 계조 전압이 교대로 인가한다. 이때, 도4에 도시된 1H의 시간은 게이트 라인이 온되는 동안의 시간을 나타낸다.
이러한 도트 반전 구동 방식의 액정 표시장치에서 액정 패널의 게이트 라인 방향의 액정 패널의 수평 방향으로 액정 충전 전압이 (+),(-),(+),(-),...이고, 색깔이 B(black),W(white),B, W,... 또는 W, B, W, B,...로 반복으로 디스플레이되는 경우 수평 방향으로 크로스토크 현상이 발생한다.
이를 구체적으로 설명하면, 일반적인 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서 공통 전극 전압(Vcom)과 박막 트랜지스터를 거쳐 인가되는 계조 전압간의 차이가 액정 커패시터(Clc)에 인가되며, 액정 커패시터(Clc)에 인가되는 전압의 크기에 따라 투과율이 결정됨으로써 액정 화소의 밝기가 결정된다.
노말리(normally) 화이트(white) 모드의 액정 표시 장치에서는, 액정 커패시터의 양단 전위차가 최소일 때 화이트가 표시되고, 액정 커패시터의 양단 전위차가 최대일 때 블랙이 디스플레이되므로, 화이트가 표시될 때에는 액정 커패시터에 충전되는 전하량이 최소이고 블랙이 표시될 때에는 액정 커패시터에 충전되는 전하량이 최대가 된다.
이러한 공통전극에 흐르는 전하량의 차이로 인해 공통 전극 저항에 의한 전압강하크기가 달라지게 되므로, 위에서 예로 든 경우에는 좌우로 인접하는 화소들의 액정 커패시터 양단간의 전압차가 상하 화소들의 액정 커패시터들과 달라지게 된다.
이로 인해, 도5에 도시된 바와 같이, 공통 전극 전압의 파형의 왜곡이 발생한다. 도5에 도시된 C영역의 면적과 D영역의 면적에 비례하는 전하가 액정 커패시터에 인가되어 계조표현이 되는데, 이 경우 C영역의 면적과 D영역의 면적의 차이가 큼으로 인해 액정 커패시터에 충전되는 전하량이 (-)극성의 액정 충전 전압이 인가될 때와 (+)극성의 액정 충전 전압이 인가될 때가 달라지고, 이로 인해 디스플레이 특성의 정확도가 떨어지게 된다.
즉, 이러한 공통 전극 전압의 파형의 왜곡으로 인해 액정 커패시터 양단의 전압차가 달라지게 되고, 이로 인해 액정의 투과율이 달라지게 되어 디스플레이되는 색깔이 변하게 되는 크로스토크현상이 발생한다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정 표시 장치의 크로스토크현상을 제거하는 것을 목적으로 한다.
도1은 종래의 액정 표시 장치의 화소에 대한 등가회로이고,
도2는 도트 반전 구동 방식의 액정 표시 장치의 각 화소의 충전전압을 도시한 것이고,
도3은 종래의 TFT-LCD의 구동회로의 저항열을 이용한 계조 전압 발생회로이고,
도4는 도트 반전 구동 방식에서 크로스토크 현상이 없는 경우의 액정 패널에 인가되는 공통 전극 전압과 계조 전압을 도시한 것이고,
도5는 도트 반전 구동 방식에서 크로스토크 현상이 있는 경우의 액정 패널에 인가되는 공통 전극 전압과 계조 전압을 도시한 것이고,
도6은 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 도시한 것이고,
도7은 본 발명의 제1실시예를 따른 액정 표시 장치의 계조 전압 발생부와 공통 전극 전압 왜곡 보상부의 상세도이고,
도8은 본 발명의 제1실시예를 따른 다른 형태의 액정 표시 장치의 계조 전압 발생부와 공통 전극 전압 왜곡 보상부의 상세도이고,
도9는 본 발명의 제1실시예를 따른 또 다른 형태의 액정 표시 장치의 계조 전압 발생부와 공통 전극 전압 왜곡 보상부의 상세도이고,
도10은 본 발명의 제1실시예를 따른 액정 표시 장치의 패널에 인가되는 공통 전극 전압과 계조 전압의 파형을 도시한 것이고,
도11은 본 발명의 제2실시예를 따른 액정 표시 장치의 계조 전압 발생부와 공통 전극 전압 왜곡 보상부를 도시한 것이다.
본 발명의 액정 표시 장치는, 액정 패널, 계조 전압 발생부, 소스 구동부, 공통 전극 전압 발생부, 공통 전극 전압 왜곡 보상부를 포함하며, 액정 패널에는 다수의 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터의 게이트 전극에 연결된 다수의 게이트 라인, 박막 트랜지스터의 소스 전극에 연결된 다수의 데이터 라인을 가지며, 액정 패널은 액정의 화소전극에 대향하여 위치한 다수의 공통 전극이 형성되어 있으며, 게이트 구동부는 박막 트랜지스터를 온 또는 오프시키는 게이트 온/오프 전압을 상기 게이트 라인에 인가하고, 계조 전압 발생부는 다수의 전압 준위를 갖는 계조 전압을 생성하고, 소스 구동부는 계조 전압을 상기 데이터 라인에 인가하고, 공통 전극 전압 발생부는 액정 패널의 화소 전극에 대향하는 공통 전극에 인가되는 공통 전압을 발생하고, 공통 전극 전압 왜곡 보상부는 액정 패널과 계조 전압 발생부 사이에 연결되어 공통 전극 전압 발생부에서 출력되는 공통 전극 전압의 왜곡을 보상한다.
여기서, 계조 전압 발생부는 전원전압과 그라운드 전압 사이에 직렬로 연결되어 전원전압을 분배하여 다수의 다른 전위의 계조 전압을 발생시키는 다수의 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 공통 전극 전압 왜곡 보상부는 액정 패널의 공통 전극단과 상기 계조 전압 발생부사이에 연결된 다수의 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 공통 전극 전압 왜곡 보상부는 커패시터의 공통 전극단에서 측정되는 왜곡된 공통 전극 전압을 보상하는데 적합한 크기로 증폭하는 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도6은 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 도시한 것이다.
도6을 참조하면, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 게이트 구동부(100), 액정 패널(200), 계조 전압 발생부(300), 소스 구동부(400), 공통 전극 전압 왜곡 보상부(500) 및 공통 전극 전압 발생부(600)를 포함하여 이루어진다.
액정 패널(200)에는 다수의 게이트 라인과 이에 수직 방향으로 놓인 다수의 데이터 라인과 다수의 박막 트랜지스터가 형성되어 있고, 게이트 구동부(100)는 액정 패널(200)의 게이트 라인에 연결되어 소스 구동부(400)에서 화소로 전달되는 데이터가 화소에 전달될 수 있도록 게이트를 열어주는 역할을 하고, 계조 전압 발생부(300)는 화소의 화소전극에 인가되어 화소에 디스플레이되는 계조(색의 밝고 어두움)를 나타내는 전압을 발생하고, 소스 구동부(400)는 계조 전압 발생부(300)의 계조 전압을 액정 패널(200)의 데이터선 라인에 인가하며, 공통 전극 전압 발생부 (600)는 액정 패널(200)의 화소 전극에 대향하는 공통 전극에 인가되는 공통 전극 전압을 생성하고, 공통 전극 전압 왜곡 보상부(500)는 액정 패널(200)과 계조 전압 발생부(300) 사이에 연결되어 왜곡된 공통 전극 전압을 보상한다.
도7은 본 발명의 계조 전압 발생부(300)와 공통 전극 전압 왜곡 보상부(500)의 상세도이다.
도8은 본 발명의 제1실시예를 따른 다른 형태의 액정 표시 장치의 계조 전압 발생부와 공통 전극 전압 왜곡 보상부의 상세도이고,
도9는 본 발명의 제1실시예를 따른 또 다른 형태의 액정 표시 장치의 계조 전압 발생부와 공통 전극 전압 왜곡 보상부의 상세도이다.
계조 전압 발생부(300)는 전원전압(Va)에 직렬로 연결된 다수의 저항열(R1 내지 R2)로 구성되어 있고, 저항에 의한 전원전압을 분배하여 저항사이의 단자를 통해 전위가 다른 다수의 계조 전압을 발생한다. 여기서, 저항열의 저항의 개수는 그 필요에 따라 다양하게 변화시킬 수 있다.
공통 전극 전압 왜곡 보상부(500)는 다수의 커패시터(C1, C2, C3, C4)로 구성되어 있고, 다수의 커패시터는 액정 패널의 공통 전극과 계조 전압의 출력단자사이에 연결되어 있다. 이때 커패시터는 모든 계조 전압의 출력단에 연결시킬 수 있고, 또한 공통 전극 전압(Vcom)과의 차가 큰 수 개의 계조 전압 출력단에 연결시킬 수 있다.
예를 들면, 도8과 도9에 도시된 바와 같이, 공통 전극 전압(Vcom)과의 차가 가장 큰 계조 전압의 출력단과 다음으로 큰 출력단에 커패시터를 연결할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예의 동작에 대해 상세히 설명한다.
도10은 본 실시예를 따른 액정 표시장치의 패널에 인가되는 공통 전극 전압과 계조 전압의 파형을 도시한 것이다.
본 실시예를 따른 액정 표시 장치는 도5에 도시된 공통 전극 전압의 왜곡에 따른 크로스토크현상을 계조 전압의 변형으로 해결하고자 한다. 즉, 계조 전압을 왜곡된 공통 전극 전압의 파형과 같은 형태의 파형으로 변형함으로써 액정 커패시터(Clc)의 양단의 충전전압의 오차가 없게 하고, 이를 이용해 크로스토크 현상을 방지한다.
구체적인 동작은 다음과 같다. 액정 패널(200)의 화소의 공통 전극(40)과 계조 전압 발생부(300)의 계조 전압 출력단 사이에 커패시터(C1, C2, C3, C4)가 연결시킨다. 커패시터는 커패시터의 전하량이 연속적으로 변화하는 특성이 있으므로, 계조 전압 발생부(300)의 각 출력단의 출력전압은, 도10에 도시된 바와 같이, 커패시터가 연결된 공통 전극의 전압의 파형이 반영되어 유사한 파형을 나타내게 된다. 이로 인해 (+)극성의 액정 충전 전압이 인가될 때의 영역 F의 면적과 (-)극성의 액정 충전 전압이 인가될 때의 영역 E의 면적이 같게 된다. 이로 인해 (+)극성의 액정 충전 전압이 인가될 때에나 (-)극성의 액정 충전 전압이 인가될 때에나 액정 커패시터에 충전되는 전하량은 커패시터의 값을 적절히 조절하면 거의 같게 되고, 크로스토크 현상을 방지할 수 있게 된다.
이때, 각 계조 전압 출력단에 연결되는 커패시터의 값은 보상된 계조 전압 파형이 왜곡된 공통 전극 전압의 파형을 잘 반영하기 위해서는 계조 전압 발생부 (300)의 저항(R)과 커패시터(C)에 의한 계조 전압 파형의 시정수(time constant)가 수평 동기 신호의 주기(1H)보다 충분히 커야 한다. 즉, R*C 》1H (C 》1H/R)와 같은 관계가 성립해야 한다. 즉, 각 계조 전압 출력단에 연결되는 커패시터의 값은 수평 동기 신호의 주기(1H)를 저항으로 나눈 값보다 커야 공통 전극 전압의 왜곡 보상을 충실히 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 제2실시예를 액정 표시 장치는 제1실시예와 하기하는 공통 전극 전압 왜곡 보상부을 제외하고는 동일한 구성이다.
도11은 본 발명의 제2실시예의 공통 전극 전압 왜곡 보상부를 도시한 것이다.
본 실시예의 공통 전극 전압 왜곡 보상부(500)는 다수의 증폭기(Amp1, Amp2, Amp3, Amp4)와 다수의 커패시터(C1, C2, C3, C4)로 구성되며, 액정 패널(200)의 공통 전극 전압 단자에 다수의 증폭기(Amp1, Amp2, Amp3, Amp4)가 연결되고, 다수의 증폭기(Amp1, Amp2, Amp3, Amp4) 각각에 다수의 커패시터(C1, C2, C3, C4)가 연결되고, 다수의 커패시터(C1, C2, C3, C4)는 각각 계조 전압 발생부(300)의 출력단에 연결된다. 커패시터와 증폭기는 제1실시예와 같이 공통 전극 전압의 왜곡을 보상하는 데 가장 적절한 수개의 단자에 연결할 수 있고, 또한 각 증폭기의 게인(gain)은 필요에 따라 공통 전극 전압의 왜곡에 적합하게 조절할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예를 따른 액정 표시 장치의 동작에 대해 설명한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1실시예와는 달리 액정 패널(200)의 공통 전극에 증폭기(Amp)를 연결하여 공통 전극의 왜곡 전압의 크기를 적절히 조절하고, 이 조절된 왜곡 전압을 커패시터를 통해 계조 전압 발생부의 출력단에 입력함으로써 계조 전압을 공통 전극 전압에 커플링시킨다.
또한, 본 발명의 제2실시예는 증폭기를 통해 공통 전극 전압의 왜곡 정도를 조정하여 크로스토크가 최저가 되도록 조정이 용이하고, 또한 공통 전극 전압과 계조 전압 발생부의 기준전압 사이의 불필요한 간섭을 분리시킬 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치에 따르면 액정 표시 장치의 크로스토크 현상을 감소시킬 수 있다.
Claims (9)
- 다수의 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극에 연결된 다수의 게이트 라인, 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극에 연결된 다수의 데이터 라인을 가지는 액정 패널;상기 박막 트랜지스터를 온 또는 오프시키는 게이트 온/오프 전압을 상기 게이트 라인에 인가하기 위한 게이트 구동부;상기 액정 패널의 화소 전극에 대향하는 공통 전극에 인가되는 공통 전압을 발생하는 공통 전극 전압 발생부;상기 액정 패널의 공통 전극단에 연결된 캐패시터를 포함하여, 상기 액정 패널에 인가되는 공통 전극 전압의 왜곡분을 보상하는 공통 전극 전압 왜곡 보상부;상기 공통 전극 전압 왜곡 보상부에 의해 보상된 왜곡분을 근거로 다수의 전압 준위를 갖는 계조 전압을 생성하는 계조 전압 발생부; 및상기 보상된 계조 전압을 상기 데이터 라인에 인가하는 소스 구동부를 포함하는 액정 표시 장치.
- 제1항에서,상기 계조 전압 발생부는,전원전압과 그라운드 전압 사이에 직렬로 연결되어 전원전압을 분배하여 다수의 다른 전위의 계조전압을 발생시키는 다수의 저항을 포함하는 액정 표시 장치.
- 제1항에서,상기 공통 전극 전압 왜곡 보상부는,상기 액정 패널의 공통 전극단과 상기 커패시터 사이에 연결되어 액정 커패시터의 공통 전극단에서 측정되는 왜곡된 공통 전극 전압을 보상하는데 적합한 크기로 증폭하는 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제1항에서,상기 커패시터는 상기 액정 패널의 공통 전극단과 상기 계조 전압 발생부의 저항 사이의 계조 전압 출력단에 연결되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제4항에서,상기 커패시터는 상기 액정 패널의 공통 전극단과 상기 계조 전압 발생부의 저항 사이의 다수의 계조 전압 출력단에 연결된 다수개의 커패시터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제4항에서,상기 커패시터는 상기 액정 패널의 공통 전극단과 상기 계조 전압 발생부의 계조 전압 출력단의 제1단자에 연결된 제1커패시터; 및상기 액정 패널의 공통 전극단과 상기 계조 전압 발생부의 계조 전압 출력단의 제2단자에 연결된 제2커패시터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제6항에서,상기 제1단자는 상기 계조 전압 발생부의 최대 정극성 전압의 출력단이고,상기 제2단자는 상기 계조 전압 발생부의 최대 부극성 전압의 출력단인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제6항에서,상기 제1단자는 상기 계조 전압 발생부의 두 번째로 큰 정극성 전압의 출력단이고,상기 제2단자는 상기 계조 전압 발생부의 두 번째로 큰 부극성 전압의 출력단인 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
- 제4항에서,상기 커패시터의 용량은,상기 액정 표시 장치의 수평 동기 신호의 주기를 상기 계조 전압 발생부의 저항중 저항값이 작은 저항으로 나눈 값보다 큰 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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