KR100825095B1 - 액정 표시 장치의 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다.

본 발명은, 다수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 각각 행과 열 방향으로 형성되어 있으며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차로 정의되는 영역에 각각 화소가 형성되어 있는 액정 패널상의 게이트선으로 게이트 전압을 공급하는 스캔 구동부; 인가되는 데이터 신호에 따라 해당하는 계조 전압을 상기 데이터선으로 공급하는 데이터 구동부; 다수의 계조 전압을 생성하여 상기 데이터 구동부로 공급하는 계조 전압 발생부를 포함하며, 상기 계조 전압 레벨은 주변 온도에 따라 가변된다.

이러한 본 발명에 따르면, 주변 온도 변화에 따라 계조 전압이 가변됨으로써, 온도가 변화되어도 동일한 계조 특성을 얻을 수 있다.

LCD, 계조전압보정, 감마보정, 온도보정

Description

액정 표시 장치의 구동 장치{device for driving liquid crystal device}

도 1은 종래 액정 표시 장치의 V-T 특성을 나타내는 그래프이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조도이다.

도 3은 도 1의 계조 전압 발생부를 상세하게 나타낸 도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 계조 전압 발생부의 출력 파형도이다.

본 발명은 액정 표시 장치(liquid crystal display; 이하 'LCD'라 함)에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면 액정 표시 장치로 공급되는 계조 전압을 제어하는 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다.

근래 퍼스널 컴퓨터나 텔레비젼 등의 경량, 박형화에 따라 디스플레이 장치도 경량화, 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 따라 음극선관 (cathode ray tube: CRT) 대신 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD)와 같은 플랫 패널형 디스플레이가 개발되고 있다.

LCD는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계(electric field)를 인가하고 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상 신호를 얻는 표시 장치이다. 이러한 LCD는 휴대가 간편한 플랫 패널형 디스플레이 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor: TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.

일반적으로 LCD는 주사 신호를 전달하는 다수의 게이트선과 이 게이트선에 교차하여 형성되며 화상 데이터를 전달하는 데이터선을 포함하며, 이들 게이트선과 데이터선에 의해 둘러싸인 영역에 형성되며 각각 게이트선 및 데이터선과 스위칭 소자를 통해 연결되는 행렬 형태의 다수의 화소를 포함한다.

이러한 LCD에서 각 화소에 화상 데이터를 인가하는 방법으로는, 먼저, 게이트선들에 순차적으로 주사 신호인 게이트 온 신호를 인가하여 이 게이트선에 연결된 스위칭 소자를 순차적으로 턴온시키고, 이와 동시에 상기 게이트선에 대응하는 화소 행에 인가할 화상 신호(보다 구체적으로 계조 전압)를 각 데이터선에 공급한다. 그러면, 상기 데이터선에 공급된 화상 신호는 턴온된 스위칭 소자를 통해 각 화소에 인가된다. 이때, 한 프레임 주기 동안 모든 게이트선들에 순차적으로 게이트 온 신호를 인가하여 모든 화소 행에 화상 신호를 인가함으로써, 결국 하나의 프레임의 화상을 표시한다.

이와 같이 LCD의 데이터선으로 인가되는 계조 전압은, 계조를 발생하기 위해 박막 트랜지스터의 소스 전극에 인가되는 전압을 의미한다. 계조는 인간의 시각이 느끼는 빛의 양을 단계적으로 나눈 것으로서, LCD에서는 액정이 빛을 통과시키는 정도를 인위적으로 조절하여 화상을 표시한다. 이러한 조절 수단으로 전압을 사용 하게 되는데, 일반적으로 액정의 빛에 대한 투과율(T)은 액정 양단에 인가된 전압(V)의 크기 즉, 액정을 통과하는 전계의 세기에 따라 일정한 관계를 가지고 변화된다. 따라서, 액정 양단의 전압과 액정이 빛을 통과시키는 투과율 사이에는 도 1에 도시된 바와 같은 관계가 존재하게 되며, 이러한 곡선을 V-T 곡선이라고 한다.

도 1에 종래 액정 표시 장치의 V-T 특성을 나타내는 그래프가 도시되어 있다.

노말 화이트 모드(normal white mode) 액정 표시 장치에서, 처음 전압을 인가하기 시작할 때(white)와 매우 큰 전압(black)을 인가할때는 전압이 변화해도 투과율의 변화가 거의 없는 반면에, 중간 부분에서는 인가되는 전압에 대해 거의 비례적으로 투과율이 변하는 것을 알 수 있다. 처음 전압을 인가하기 시작해서 투과율의 변화가 본격적으로 발생되기 시작하는 지점의 전압을 액정의 문턱(threshold) 전압이라고 하며, 이 문턱 전압의 크기가 커지면 액정에 인가해 주어야 하는 전압의 크기도 커지게 된다.

또한, 액정 문턱 전압은 온도 특성에 따라 감소하는 특성을 가지는데, 1℃ 증가할 때마다 액정 종류에 따라 2∼8㎷ 정도 감소된다. 이것은 액정이 액체 성질을 가지고 있어서 온도가 올라가면 액체의 점성이 떨어지고, 온도가 내려가면 액체의 점성이 증가하기 때문이다.

일반적으로 액정 문턱 전압의 온도 특성은 -2∼-4㎷/℃이다. 이러한 액정의 온도 네가티브(negative) 특성은 상온 25℃를 기준으로 만든 계조 전압이기 때문에, 50℃에서는 동일한 계조 특성을 얻을 수 없게 된다.

즉, 종래의 액정 표시 장치에서는 온도 변화에 따라 액정의 문턱 전압이 가변됨으로써, 동일한 계조 특성을 얻을 수 없는 문제점이 발생한다.

그러므로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 온도 변화에 상관없이 액정 표시 장치가 동일한 계조 특성을 가지도록 하는데 있다.

이러한 기술적 과제는 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치는, 다수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 각각 행과 열 방향으로 형성되어 있으며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차로 정의되는 영역에 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 다수의 화소가 형성되어 있는 액정 패널을 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치에 있어서, 상기 게이트선으로 게이트 전압을 공급하는 스캔 구동부; 인가되는 데이터 신호에 따라 해당하는 계조 전압을 상기 데이터선으로 공급하는 데이터 구동부; 다수의 계조 전압을 생성하여 상기 데이터 구동부로 공급하는 계조 전압 발생부를 포함하며, 상기 계조 전압 레벨은 주변 온도에 따라 가변된다.

상기 계조 전압 발생부는, 제1 전압과 중심 전압 사이에 직렬로 연결되는 다수의 저항을 포함하여, 다수의 정의 계조 전압을 생성하는 제1 저항열; 중심 전압과 제2 전압 사이에 직렬로 연결되는 다수의 저항을 포함하여 다수의 부의 계조 전압을 생성하는 제2 저항열; 및 상기 제1 저항열과 제2 저항열 사이에 위치되어 상기 제1 저항열과 제2 저항열 사이의 전위차인 공통 전위차를 주변 온도에 따라 가변시켜 상기 정의 계조 전압 및 부의 계조 전압을 보상하는 온도 보상부를 포함한다.

여기서, 온도 보상부는 적어도 하나 이상의 직렬 연결된 다이오드로 이루어진다.

구체적으로, 온도 보상부는 상기 제1 저항열과 중심 전압 사이에 위치되어, 온도 변화에 따라 전압이 변화되어 공통 전위차가 가변되도록 하는 제1 및 제2 다이오드; 및 상기 중심 전압과 제2 저항열 사이에 위치되어, 온도 변화에 따라 전압이 변화되어 공통 전위치가 가변되도록 하는 제3 및 제4 다이오드를 포함한다. 이러한 각 다이오드는 순방향 다이오드이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 2에 본 발명의 실시예를 나타내는 액정 표시 장치의 구조가 도시되어 있다.

첨부한 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는, LCD 패널(1), 게이트 구동부(2), 데이터 구동부(3), 구동 전압 발생부(4), 타이밍 제어부(5), 계조 전압 발생부(6)를 포함한다.

여기서는 노멀리 화이트 모드 액정 표시 장치를 예로 들어서 설명하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 않고 노멀리 블랙 모드 액정 표시 장치 등에 동일하게 적용될 수 있다.

데이터 구동부(3)는 소스 구동부라고도 불리우며, LCD 패널(1)내의 각 화소 에 전달되는 전압값을 한 라인씩 내려주는 역할을 한다. 좀더 자세히 말하면, 데이터 구동부(3)는 후술하는 타이밍 제어부(5)로부터 넘어오는 디지털 데이터를 데이터 구동부내의 시프트 레지스터내에 저장하였다가 데이터를 LCD 패널(1)에 내릴 것을 명령하는 신호(LOAD 신호)가 오면 각각의 데이터에 해당하는 전압을 선택하여 LCD 패널(1)내로 이 전압을 전달하는 역할을 한다.

게이트 구동부(2)는 스캔 구동부라고도 불리우며, 데이터 구동부(3)로부터의 데이터가 화소에 전달될 수 있도록 길을 열어주는 역할을 한다. LCD 패널(1)의 각 화소는 스위치 역할을 하는 TFT에 의해 온이나 오프로 되는 데, 이 TFT의 온, 오프는 게이트에 일정 전압(Von, Voff)이 인가됨으로써 행해진다.

이와 같이 게이트를 온으로 하는 Von 전압과 게이트 신호를 오프로 하는 Voff 전압은 구동 전압 발생부(4)에서 생성된다. 구동 전압 발생부(4)는 상기 Von, Voff 전압 뿐만 아니라 TFT내의 데이터 전압차의 기준이 되는 Vcom 전압도 생성한다.

타이밍 제어부(5)는 데이터 구동부(3) 및 게이트 구동부(2)를 구동시키기 위한 디지털 신호 등을 생성하며, 구체적으로 상기 구동부(2, 3)로 들어가는 신호의 생성, 데이터의 타이밍 조절, 클록 조절 등의 역할을 한다.

그리고, 계조 전압 발생부(6)는 데이터 구동부(3)로 들어가는 계조 전압을 생성하며, 특히 온도 변화에 따라 적응적으로 계조 전압을 생성하여 데이터 구동부(3)로 공급한다.

본 발명의 실시예에서는 특정 온도를 기준으로 설정된 계조 전압을 온도 변 화에 따라 시프트시켜 액정 표시 장치에서 표시하고자 하는 계조 특성이 정확하게 구현되도록 한다.

예를 들어, 액정 문턱 전압의 온도 특성이 -2∼-4㎷/℃이고, 이러한 액정의 온도 네가티브 특성이 상온 25℃를 기준으로 설정된 경우에, -2∼-4㎷/℃ × (50℃-25℃)=-25∼-100㎷/℃의 계조 전압 시프트가 이루어지도록 하고, 0℃에서는 25 ∼100㎷/℃의 계조 전압 시프트가 이루어지도록 한다.

도 3에 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 계조 전압 발생부의 구조가 보다 상세하게 도시되어 있다.

계조 전압 발생부(6)는 정(positive)의 계조 전압을 발생시키는 다수의 제1 저항열(R1∼R5)과, 제1 저항열(R1∼R5)과 직렬로 연결되어 있으며 부(negative)의 계조 전압을 발생시키는 다수의 제2 저항열(R6∼R10)과, 제1 저항열(R1∼R5)과 제2 저항열(R6∼R10) 사이에 위치되어 있으며 온도에 따른 계조 전압 보상을 수행하는 온도 보상부(61)를 포함한다.

제1 저항열(R1∼R5)은 액정의 정극성 충전을 위한 다수의 계조 전압을 생성하기 위하여, 외부로부터 인가되는 제1 전압과 중심 전압(제1 전압>중심 전압>제2 전압) 사이에 다수의 저항이 직렬로 연결된 것이며, 제1 전압(AVDD)과 각 저항 사이의 접점이 VREF1+∼VREF5+ 계조 전압이 된다.

제2 저항열(R6∼R10)은 액정의 부극성 충전을 위한 다수의 계조 전압을 생성하기 위하여, 중심 전압(Vcent)과 제2 전압 사이에 다수의 저항이 직렬로 연결된 것이며, 중심 전압(Vcent)과 각 저항 사이의 접점이 VREF6-∼ VREF10- 계조 전압이 된다.

온도 보상부(61)는 온도 변화에 따라 전압이 감소되는 특성을 가지는 다수의 다이오드(D1∼D4)로 이루어진다. 다이오드(D1∼D4)는 PN 다이오드로서 순방향 전압 특성은 1℃ 증가될 때마다 2㎷ 감소되는 -2㎷/℃ 이다.

여기서는, 액정 문턱 전압의 온도 특성이 -2∼-4㎷/℃ 임으로, 이러한 액정 문턱 전압의 온도 변화율의 2배가 되도록 다이오드 4개를 직렬로 연결한다. 이에 따라, 액정의 정극성의 계조 전압과 부극성의 계조 전압에 반반씩 다이오드 온도 변화율이 분배되어, 액정의 온도 특성과 계조 전압 특성이 일치하게 된다.

이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작에 대하여 설명한다.

설정 온도에서 액정 표시 장치의 문턱 전압이 설정되고, 그에 따라 표시하고자 하는 계조에 따른 전압이 설정된 상태에서, 주변 온도가 증가하게 되면 계조 전압 발생부(6)의 제1 저항열(R1∼R5)과 제2 저항열(R6∼R10) 사이에 위치되는 온도 보상부(61)에 의한 전압 강하가 발생하게 되어, 실질적으로 공통 전위차 (VREF5∼VREF6)가 가변된다.

즉, 다이오드(D1,D2)의 전압 강하에 의하여 제1 저항열(R1∼R5)에 가해지는 전압이 가변됨으로써, 제1 저항열(R1∼R5)의 전압 분압에 의하여 생성되는 정극성의 계조 전압(VVREF1+∼VREF5)의 레벨도 가변된다. 또한, 다이오드(D2,D4)의 전압 강하에 의하여 제2 저항열(R6∼R10)에 가해지는 전압도 가변됨으로써, 제2 저항열(R6∼R10)의 전압 분압에 의하여 생성되는 부극성의 계조 전압 (VREF6-∼VREF10-)도 가변된다.

그 결과, 제1 저항 내지 제5 저항(R1∼R5)의 접점 및 제5 저항(R5)과 다이오드(D1)의 접점에서 각각 발생되는 정극성의 계조 전압(VREF1+ ∼ VREF5+)은 감소되어 중심 전압(Vcent)으로 이동하게 되며, 제6 저항 내지 제10 저항(R6∼R10)의 접점 및 제6 저항(R6)과 제11 저항(R11)의 접점에서 각각 발생되는 부극성의 계조 전압 (VREF6- ∼ VREF10-)이 증가되어 중심 전압(Vcent)으로 이동하게 된다.

이 때, 주변의 온도 변화에 따라 전압이 변경되는 정도는 온도 보상부(61)의 다이오드 수에 의하여 결정되며, 위에 기술된 바와 같이, 중심 전압(Vcent)을 기준으로 다이오드가 동일하게 배치되어 있으므로, 다이오드에 의한 온도 변화율이 정극성의 계조 전압과 부극성의 계조 전압에 동일하게 분배된다.

도 4에 본 발명의 실시예에 따른 계조 전압 발생부의 온도 변화에 따른 출력 변화를 나타낸 그래프가 도시되어 있다.

도 4에서 알 수 있듯이, 상온(약 25℃)을 기준으로 온도가 올라가면 정극성의 계조 전압과 부극성의 계조 전압이 중심 전압(Vcent)에 가까워지고, 온도가 낮아지면 정극성의 계조 전압과 부극성의 계조 전압이 중심 전압(Vcent)으로부터 멀어지게 된다.

이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에만 한정되는 것은 아니면 그 외의 다양한 변형이나 변경이 가능하다.

위에 기술된 본 발명에 의하면, 주변 온도 변화에 따라 계조 전압이 가변됨으로써, 온도가 변화되어도 동일한 계조 특성을 얻을 수 있다. 따라서, 주변의 온 도 변화에 상관없이 동일한 계조로 표시되는 영상을 얻을 수 있다.

Claims (5)

1. 다수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 각각 행과 열 방향으로 형성되어 있으며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차로 정의되는 영역에 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 다수의 화소가 형성되어 있는 액정 패널을 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치에 있어서,

   상기 게이트 라인으로 게이트 전압을 공급하는 스캔 구동부;

   인가되는 데이터 신호에 따라 해당하는 계조 전압을 상기 데이터 라인으로 공급하는 데이터 구동부;

   다수의 계조 전압을 생성하여 상기 데이터 구동부로 공급하는 계조 전압 발생부를 포함하며,

   상기 계조 전압 발생부는,

   제1 전압과 중심 전압 사이에 직렬로 연결되는 다수의 저항을 포함하여, 다수의 정의 계조 전압을 생성하는 제1 저항열;

   중심 전압과 제2 전압 사이에 직렬로 연결되는 다수의 저항을 포함하여 다수의 부의 계조 전압을 생성하는 제2 저항열; 및

   상기 제1 저항열과 제2 저항열 사이에 위치되어 상기 제1 저항열과 제2 저항열 사이의 전위차인 공통 전위차를 주변 온도에 따라 가변시켜 상기 정의 계조 전압 및 부의 계조 전압을 보상하는 온도 보상부

   를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 온도 보상부는 적어도 하나 이상의 직렬 연결된 다이오드로 이루어지는 액정 표시 장치의 구동 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 온도 보상부는

   상기 제1 저항열과 중심 전압 사이에 위치되어, 온도 변화에 따라 전압이 변화되어 공통 전위치가 가변되도록 하는 제1 및 제2 다이오드; 및

   상기 중심 전압과 제2 저항열 사이에 위치되어, 온도 변화에 따라 전압이 변화되어 공통 전위차가 가변되도록 하는 제3 및 제4 다이오드

   를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 다이오드는 순방향 다이오드인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.

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