KR100923349B1 - Ferroelectric liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정상 구동시에 사용되는 구동회로를 장착한 상태에서 실시되는 전계배향 공정시 구동회로의 과도한 부하나 손상을 줄이도록 한 강유전성 액정의 전계배향방법과 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것으로, 데이터라인들에 데이터를 공급하기 위한 데이터 구동회로와, 전계배향 전압을 발생하기 위한 전원과, 상기 데이터 구동회로와 상기 데이터라인 사이에 접속된 스위치소자, 및 상기 스위치소자와 상기 전원 사이에 접속되어 상기 전원으로부터의 전압을 상기 스위치소자에 공급하기 위한 버스라인을 포함하여 전계배향시에 상기 버스라인 상의 전압에 응답하여 상기 버스라인 상의 전압을 상기 데이터라인들에 공급하는 반면에 정상 구동시에 상기 버스라인과 상기 데이터라인 사이의 전류패스를 차단하는 스위치 회로를 구비한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field alignment method for ferroelectric liquid crystals and a liquid crystal display device using the same to reduce an excessive load or damage of a driving circuit in a field alignment process performed in a state in which a driving circuit used in normal driving is mounted. A data driving circuit for supplying data to the field, a power supply for generating an electric field alignment voltage, a switch element connected between the data driving circuit and the data line, and a power supply connected between the switch element and the power supply. A voltage on the bus line in response to a voltage on the bus line in an electric field orientation, including a bus line for supplying a voltage from the switch element to the switch element, And a switch circuit for blocking current paths between the data lines.
Description
도 1은 브이 스위칭 모드의 강유전성 액정의 전압 대 투과율 특성을 나타낸 그래프이다. 1 is a graph showing voltage vs. transmittance characteristics of a ferroelectric liquid crystal in a V switching mode.
도 2는 하프 브이 스위칭 모드의 강유전성 액정의 상전이 과정을 나타내는 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating a phase transition process of ferroelectric liquid crystals in a half V switching mode.
도 3은 하프 브이 스위칭 모드의 강유전성 액정에 전계배향여부에 따른 분자배열의 변화를 나타내는 도면이다. FIG. 3 is a diagram illustrating a change in molecular arrangement according to field alignment in ferroelectric liquid crystals of a half V switching mode.
도 4a 및 도 4b는 하프 브이 스위칭 모드의 전압 대 투과율특성을 나타내는 그래프이다. 4A and 4B are graphs showing voltage vs. transmittance characteristics of a half V switching mode.
도 5는 전계 배향시의 전기장과 구동시 인가되는 전기장에 반응하는 하프 브이 스위칭 모드의 강유전성 액정을 나타내는 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating a ferroelectric liquid crystal in a half-v switching mode that responds to an electric field during electric field alignment and an electric field applied during driving.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치를 나태는 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention.
도 7은 도 6에 도시된 데이터 구동회로를 상세히 나타내는 회로도이다. FIG. 7 is a circuit diagram illustrating the data driver circuit shown in FIG. 6 in detail.
도 8은 도 6에 도시된 감마회로 칩의 감마회로를 나타내는 회로도이다. FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a gamma circuit of the gamma circuit chip illustrated in FIG. 6.
도 9는 도 6에 도시된 감마회로 칩으로부터 출력되는 감마전압을 나타내는 그래프이다. FIG. 9 is a graph illustrating a gamma voltage output from the gamma circuit chip illustrated in FIG. 6.
도 10은 도 7에 도시된 디지털-아날로그 변환기에 입력되는 전압을 나타내는 회로도이다. FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a voltage input to the digital-analog converter shown in FIG. 7.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블록도이다.11 is a block diagram illustrating a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 12는 도 11에 도시된 전계배향/정상구동 스위치회로의 제1 실시예를 나타내는 호로도이다. FIG. 12 is an arc diagram showing a first embodiment of the electric field orientation / normal drive switch circuit shown in FIG.
도 13은 도 11에 도시된 전계배향/정상구동 스위치회로의 제2 실시예를 나타내는 호로도이다. FIG. 13 is an arc diagram showing a second embodiment of the electric field orientation / normal drive switch circuit shown in FIG.
도 14는 도 11에 도시된 전계배향/정상구동 스위치회로의 제3 실시예를 나타내는 호로도이다.
FIG. 14 is an arc diagram showing a third embodiment of the electric field orientation / normal drive switch circuit shown in FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
60 : 타이밍 콘트롤러 칩 61 : 감마회로 칩60: timing controller chip 61: gamma circuit chip
62 : 액정패널 63 : 데이터 TCP62: liquid crystal panel 63: data TCP
64 : 데이터 드라이브 칩 65 : 소스 PCB64: Data Drive Chip 65: Source PCB
66 : 게이트 TCP 67 : 게이트 드라이브 칩66: gate TCP 67: gate drive chip
68 : 게이트 PCB 69 : 전원회로68: gate PCB 69: power circuit
65a,68a : Vcom 단자 65b,68b : GND 단자65a, 68a: Vcom
81 : 제1 래치 82 : 쉬프트 레지스터 81: first latch 82: shift register
83 : 제2 래치 84 : 디지털-아날로그 변환기83: second latch 84: digital-to-analog converter
85 : 버퍼 100 : 타이밍 콘트롤러85: buffer 100: timing controller
101 : 데이터 구동회로 103 : 게이트 구동회로101: data driving circuit 103: gate driving circuit
104 : 전계배향/정상구동 스위치회로 105 : 스위치104: electric field orientation / normal drive switch circuit 105: switch
NT : N 타입 MOS-FET PT : P 타입 MOS-FETNT: N type MOS-FET PT: P type MOS-FET
D : 다이오드
D: Diode
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 정상 구동시에 사용되는 구동회로를 장착한 상태에서 실시되는 전계배향 공정시 구동회로의 과도한 부하나 손상을 줄이도록 한 강유전성 액정표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
액정표시장치는 비디오 신호에 대응하여 액정에 전계를 인가하여 액정의 배열상태를 제어하여 광투과율을 비디오 신호에 따라 조절함으로써 화상을 표시한다. 이러한 액정표시장치는 두 장의 유리기판 사이에 액정이 주입된 액정패널과, 그 액정패널에 빛을 조사하기 위한 광원모듈(혹은, '백라이트유닛'이라 한다)과, 액정패널과 광원모듈을 일체로 고정하기 위한 프레임 및 샤시 등의 기구물과, 액정패널에 구동신호를 인가하기 위한 인쇄회로보드(Printed Circuit Board : 이하, "PCB"라 한다)을 포함한다. The liquid crystal display device displays an image by applying an electric field to the liquid crystal corresponding to the video signal to control the arrangement of the liquid crystal to adjust the light transmittance according to the video signal. Such a liquid crystal display includes a liquid crystal panel in which liquid crystal is injected between two glass substrates, a light source module (or 'backlight unit') for irradiating light to the liquid crystal panel, and a liquid crystal panel and the light source module integrally. Mechanisms such as a frame and a chassis for fixing, and a printed circuit board (hereinafter, referred to as "PCB") for applying a driving signal to the liquid crystal panel.
액정표시장치의 제조공정은 기판 세정, 기판 패터닝, 기판합착/액정주입, 구동회로 실장 공정으로 나뉘어진다. 기판세정 공정에서는 액정패널에 사용되는 기판의 표면에 오염된 이물질을 세정제를 이용하여 제거한다. 기판 패터닝 공정에서는 상부 유리기판의 패터닝과 하부 유리기판의 패터닝으로 나뉘어진다. 액정패널의 상부 유리기판에는 칼라필터, 공통전극, 블랙 매트릭스 등이 형성되고, 액정패널의 하부 유리기판에는 데이터라인과 게이트라인 등의 신호배선이 형성됨과 아울러 데이터라인과 게이트라인의 교차부에 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 한다)가 형성되며, 데이터라인과 게이트라인 사이의 화소영역에 화소전극이 형성된다. 기판합착/액정주입 공정은 액정패널의 기판들 상에 배향막을 도포하고 러빙하는 공정, 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에 광축이 직교하는 편광자를 부착하는 공정, 실런트(Sealant)를 이용하여 상부 유리기판과 하부 유리기판을 합착하는 공정, 액정을 주입하는 공정 및 액정 주입구를 봉지하는 공정을 포함한다. 구동회로 실장공정에서는 게이트 드라이브 집적회로 및 데이터 드라이브 집적회로 등의 집적회로가 실장된 테이프 케리어 패키지(Tape Carrier Package : 이하, "TCP"라 한다)를 하부 유리기판 상에 형성된 패드부에 접속시킨다. 이러한 드라이브 집적회로는 전술한 TCP를 이용한 테이프 오토메이티드 본딩(Tape Automated Bonding) 방식 이외에 칩 온 글라스(Chip On Glass ; COG) 방식으로 하부 유리기판 상에 직접 실장될 수 있다. The manufacturing process of the liquid crystal display device is divided into substrate cleaning, substrate patterning, substrate bonding / liquid crystal injection, driving circuit mounting process. In the substrate cleaning process, foreign substances contaminated on the surface of the substrate used for the liquid crystal panel are removed using a cleaning agent. In the substrate patterning process, the upper glass substrate is patterned and the lower glass substrate is patterned. A color filter, a common electrode, and a black matrix are formed on the upper glass substrate of the liquid crystal panel, and signal wiring such as data lines and gate lines are formed on the lower glass substrate of the liquid crystal panel, and a thin film is formed at the intersection of the data line and the gate line. A transistor (Thin Film Transistor, hereinafter referred to as "TFT") is formed, and a pixel electrode is formed in the pixel region between the data line and the gate line. The substrate bonding / liquid crystal injection process is a process of coating and rubbing an alignment layer on the substrates of a liquid crystal panel, attaching polarizers having an optical axis orthogonal to each of the upper glass substrate and the lower glass substrate, and using an upper glass by using a sealant. And bonding the substrate and the lower glass substrate, injecting the liquid crystal, and sealing the liquid crystal injection hole. In the driving circuit mounting step, a tape carrier package (hereinafter referred to as "TCP") on which integrated circuits such as a gate drive integrated circuit and a data drive integrated circuit are mounted is connected to a pad portion formed on a lower glass substrate. Such a drive integrated circuit may be directly mounted on the lower glass substrate by a chip on glass (COG) method in addition to the tape automated bonding method using the aforementioned TCP.
이러한 제조공정에 의해 액정패널이 제작되면, 그 액정패널과 광원모듈 및 PCB를 일체로 조립하는 모듈조립공정이 이어진다. When a liquid crystal panel is manufactured by such a manufacturing process, a module assembly process of integrally assembling the liquid crystal panel, the light source module, and the PCB is followed.
모듈조립공정에서는 메인 프레임 내의 공동부에 아래에서부터 PCB, 광원모듈, 액정패널이 적층되며, 그 메인 프레임의 측면과 액정패널의 가장자리를 에워싸도록 메인 프레임에 탑케이스가 조립된다. 그리고 경우에 따라 메인 프레임과 탑케이스의 사이에 위치하며 메인 프레임의 저면을 감싸는 보텀 케이스가 메인 프레임에 조립된다. TCP는 입력단이 PCB의 출력패드에 접속하며 출력단이 액정패널의 신호배선 패드에 접속된다. 광원모듈은 냉음극램프(CCFL)과 도광판을 포함함과 아울러, 도광판과 액정패널 사이에 적층되는 프리즘시트, 확산판 등의 광학시트들을 포함한다. In the module assembly process, the PCB, the light source module and the liquid crystal panel are stacked from the bottom of the cavity in the main frame, and the top case is assembled to the main frame so as to surround the side of the main frame and the edge of the liquid crystal panel. In some cases, a bottom case disposed between the main frame and the top case and surrounding the bottom of the main frame is assembled to the main frame. In TCP, the input terminal is connected to the output pad of the PCB and the output terminal is connected to the signal wiring pad of the liquid crystal panel. The light source module includes a cold cathode lamp (CCFL) and a light guide plate, and includes optical sheets such as a prism sheet and a diffusion plate stacked between the light guide plate and the liquid crystal panel.
액정표시장치 내에 주입되는 액정은 유동성과 탄성의 성질을 함께 가지는 액체와 고체의 중간상태이다. 현재까지 액정표시장치에서 가장 많이 적용되고 있는 액정은 트위스티드 네마틱 모드(Twisted Nematic Mode : 이하 "TN 모드"라 한다)이다. The liquid crystal injected into the liquid crystal display is an intermediate state between a liquid and a solid having both fluidity and elasticity. The liquid crystal most commonly used in liquid crystal displays until now is the twisted nematic mode (hereinafter referred to as "TN mode").
이러한 TN 모드는 응답속도가 늦고 시야각이 좁은 단점이 있다. 이에 비하여, 강유전성 액정(Ferroelectric Liquid Crystal ; FLC)은 응답속도가 빠르고 광시야각 특성을 가지므로 최근에 이에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이를 상세히 하면, 강유전성 액정은 전기적, 자기적 성질이 같은 영역이 층구조를 이루게 되며, 전계에 반응하여 가상의 콘(cone)을 따라 회전하면서 면내 구동한다. 이러한 강유전성 액정은 외부 전기장이 없어도 영구적인 분극 즉, 자발분극(Spontaneous Polarization)을 가지므로 마치 자석과 자석의 상호작용과 같이 외부 전기장이 인가되면 외부 전기장과 자발분극의 상호 작용에 의해 빠르게 회전하게 되므로 다른 모드의 액정에 비하여 응답속도가 수백배에서 수천배까지 빠르다. 또한, 강유전성 액정은 액정 자체가 면내 스위칭 특성(In Plane Swithching)을 가지므로 특별한 전극구조나 보상 필름이 필요없이 광시야각을 구현할 수 있다. 이러한 강유전성 액정에는 전기장의 극성에 응답하여 반응하는 특성에 따라 브이 스위칭 모드(V-Switching mode)와 하프 브이 스위칭 모드(Half V-switching mode)로 나뉘어진다.Such a TN mode has a disadvantage of slow response time and a narrow viewing angle. In contrast, ferroelectric liquid crystals (FLCs) have fast response speeds and have wide viewing angle characteristics, and thus, research on them has been actively conducted in recent years. In detail, the ferroelectric liquid crystal has a layer structure having regions of the same electrical and magnetic properties, and is driven in-plane while rotating along a virtual cone in response to an electric field. Since the ferroelectric liquid crystal has a permanent polarization, that is, spontaneous polarization even without an external electric field, when the external electric field is applied like a magnet-magnet interaction, the ferroelectric liquid crystal rapidly rotates due to the interaction of the external electric field and the spontaneous polarization. The response speed is several hundred times to several thousand times faster than the liquid crystal of other modes. In addition, the ferroelectric liquid crystal may implement a wide viewing angle without the need for a special electrode structure or a compensation film because the liquid crystal itself has an in-plane switching characteristic (In Plane Swithching). The ferroelectric liquid crystal is divided into a V-switching mode and a half V-switching mode according to a characteristic of reacting in response to the polarity of the electric field.
브이 스위칭 모드의 강유전성 액정셀은 온도가 낮아지면서 등방상(isotropic) → 스멕틱 A상(Smectic A Phase : SA) → 스멕틱 X상(Smectic X Phase : Sm X*) → 결정(Crystal)으로 열역학적인 상전이가 이루어진다. 여기서, 등방상은 액정분자들이 방향성과 위치질서가 없는 상태이며, 스멕틱 A 상은 액정분자들이 가상의 층으로 분리되며 그 가상의 층에 수직하게 정렬되고 위아래에서 대칭성을 가지게 된다. 그리고 스멕틱 X 상은 스멕틱 A 상과 결정상태의 중간상태이다. 스멕틱 X 상으로 액정분자가 상전이된 브이 스위칭 모드의 강유전성 액정셀은 도 1과 같이 정극성의 외부 전압(+V)과 부극성의 외부 전압(-V)에 반응하여 배열상태가 변화됨으로써 입사광의 광투과율(NT)을 높이게 된다. Ferroelectric liquid crystal cell of V switching mode isotropic → Smectic A Phase (S A ) → Smectic X Phase (Sm X *) → Crystal Thermodynamic phase transition is achieved. Here, in the isotropic phase, the liquid crystal molecules have no orientation and positional order, and the Smectic A phase has liquid crystal molecules separated into a virtual layer, is aligned perpendicular to the virtual layer, and has symmetry above and below. The Smectic X phase is intermediate between the Smectic A phase and the crystalline state. In the V-switching ferroelectric liquid crystal cell in which the liquid crystal molecules are phase-transferred into the Smectic X phase, as shown in FIG. The light transmittance NT is increased.
그런데 브이 스위칭 모드의 강유전성 액정셀은 고속응답특성과 광시야각특성이 있지만 자발분극값이 크기 때문에 액정셀을 구동하기 위한 유효전력이 높고 데이터전압을 유지하기 위한 스토리지 캐패시터(Storage Capaciter)의 정전용량값이 그 만큼 커지는 단점이 있다. 따라서, 브이 스위칭 모드의 액정은 액정표시장치에 적용되면 그 액정표시장치의 소비전력을 크게 하고 보조 캐패시터의 전극면적을 크게 하므로 개구율의 저하를 초래하게 된다. By the way, ferroelectric liquid crystal cell of V-switching mode has high speed response and wide viewing angle, but because of its high spontaneous polarization value, the capacitance of storage capacitor to maintain high data voltage and high effective power for driving liquid crystal cell This has the disadvantage of getting bigger. Therefore, when the liquid crystal of the V switching mode is applied to the liquid crystal display device, the power consumption of the liquid crystal display device is increased and the electrode area of the auxiliary capacitor is increased, resulting in a decrease in the aperture ratio.
이에 비하여, 하프 브이 스위칭 모드의 강유전성 액정셀은 고속응답특성과 광시야각특성을 가질뿐 아니라 정전 용량값이 비교적 작기 때문에 동화상을 표시하기에 유리하고 액정표시장치의 구현에 더 적합하다. 하프 브이 스위칭 모드의 강유전성 액정셀은 도 2와 같이 등방상에서 네마틱상(Nematic phase: N*)으로 상전이를 유발하는 전이온도(Tni) 이하의 온도, 네마틱상(N*)에서 스멕틱 C상(Smectic C Phase : Sm C*)으로 상전이를 유발하는 전이온도(Tsn), 스멕틱 C상(Sm C*)에서 결정으로 상전이를 유발하는 전이온도(Tcs)로 온도가 낮아지면서 등방상(isotropic) → 네마틱상(N*) → 스멕틱 C*상(Smectic C Phase : Sm C*) → 결정(Crystal)으로 열역학적인 상전이가 이루어진다. On the other hand, the ferroelectric liquid crystal cell of the half V switching mode not only has high-speed response characteristics and wide viewing angle characteristics, but also has a small capacitance value, which is advantageous for displaying moving images and is more suitable for implementing liquid crystal displays. The ferroelectric liquid crystal cell of the half V switching mode has a temperature below the transition temperature (Tni) that causes a phase transition from an isotropic phase to a nematic phase (N *) and a smectic C phase (N *) as shown in FIG. 2. Smectic C Phase: Sm C *) isotropic as the temperature is lowered to the transition temperature (Tsn) that causes the phase transition to Sm C *) and the transition temperature (Tcs) that causes the phase transition to crystals from the Smectic C phase (Sm C *). ¡Æ the nematic phase (N *) → the Smectic C Phase (Sm C *) → the crystal (Crystal) is a thermodynamic phase transition.
이러한 강유전성 액정의 상전이 과정과 관련하여 하프 브이 스위칭 모드의 액정셀을 제작하는 방법을 도 3과 결부하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 방향성과 위치질서가 없는 등방상의 초기온도에서 평행 배향된 셀 내에 강유전성 액정이 주입된다. 이 등방상의 온도에서 소정 온도까지 낮아지게 되면 강유전성 액정이 러빙방향에 대하여 평행하게 배향되는 네마틱상(N*)이 된다. 네마틱상(N*)에서 서서히 온도를 더 내리면서 액정셀 내부에 충분한 전기장을 인가하면 네마틱상(N*)의 강유전성 액정은 스멕틱 C상(Sm C*)으로 상전이하면서 강유전성 액정의 자발분극 방향이 셀 내부에 형성된 전기장 방향과 일치하게 배열된다. A method of manufacturing a liquid crystal cell of a half V switching mode in relation to the phase transition process of the ferroelectric liquid crystal will be described in detail with reference to FIG. 3. The ferroelectric liquid crystal is injected into the cells oriented in parallel at the initial temperature of the isotropic phase without orientation and position order. When the temperature is lowered from the isotropic phase to a predetermined temperature, the ferroelectric liquid crystal becomes a nematic phase (N *) oriented in parallel with the rubbing direction. When the temperature is gradually lowered in the nematic phase (N *) and a sufficient electric field is applied to the inside of the liquid crystal cell, the ferroelectric liquid crystal of the nematic phase (N *) is phase shifted to the Smectic C phase (Sm C *) and the spontaneous polarization direction of the ferroelectric liquid crystal It is arranged to coincide with the electric field direction formed inside the cell.
그 결과, 액정셀 내에서 강유전성 액정은 평행 배향 처리되었을 때의 가능한 두 가지 분자배열 방향 중에서 전계 배향시 인가한 전기장 방향과 자신의 자발분극 방향이 일치하게 되며 전체적으로 균일한 배향 상태를 가지게 된다. 한편, 전계 배향과정이 없으면 네마틱상(N*)에서 스멕틱 C상(Sm C*)으로 상전이하면서 층이 다른 두 가지 분자배열이 랜덤하게 나타나게 된다. 이렇게 강유전성 액정의 분자배열이 랜덤한 쌍안정 상태(Random Bistable State)로 되면, 강유전성 액정이 균일하게 제어되기 어렵다. 이 때문에 하프 브이 스위칭 모드의 강유전성 액정셀은 온도를 내리면서 수 [V] 정도의 직류전압(DC Voltage)을 인가하여 강유전성 액정을 네마틱상(N*)에서 스멕틱 C상(Sm C*)으로 상전이 시킴으로써 강유전성 액정을 단안정 상태(monostable state)로 배열되게 한다. 도 3에서 ""는 도면과 수직으로 들어가는 방향으로 일치하는 강유전성 액정의 자발분극 방향과 전기장 방향을 나타낸다. As a result, the ferroelectric liquid crystal in the liquid crystal cell has the same electric field direction and its spontaneous polarization direction applied during the electric field alignment among the two possible molecular alignment directions in the parallel alignment process, and has a uniform alignment state as a whole. On the other hand, if there is no electric field alignment process, two molecular arrangements with different layers appear randomly, with a phase transition from nematic phase (N *) to smectic C phase (Sm C *). When the molecular arrangement of the ferroelectric liquid crystal becomes a random bistable state as described above, the ferroelectric liquid crystal is difficult to be uniformly controlled. For this reason, the ferroelectric liquid crystal cell of the half V switching mode applies a DC voltage of several [V] while decreasing the temperature, thereby converting the ferroelectric liquid crystal from the nematic phase (N *) to the smectic C phase (Sm C *). The phase transition causes the ferroelectric liquid crystals to be arranged in a monostable state. In Figure 3 Indicates the spontaneous polarization direction and the electric field direction of the ferroelectric liquid crystal coinciding in the direction perpendicular to the drawing.
브이 스위칭 모드의 강유전성 액정셀의 전계배향은 전술한 제조공정에서 기판합착/액정주입 공정 후에 실시된다. 전계배향시, 액정패널의 데이터라인들에는 쇼팅바에 공통으로 접속되며 전압이 인가되며, 그와 다른 쇼팅바에 게이트라인들이 공통으로 접속된 상태에서 게이트라인들에 TFT의 문턱전압 이상으로 설정된 스캔전압이 인가된다. 그리고 상부 유리기판의 공통전극에는 공통전압(Vcom)이 인가된다. 이 때, 강유전성 액정에는 공통전극에 인가되는 공통전압과 데이터라인들을 통해 경유하여 화소전극에 인가되는 전압에 의해 수 [V] 정도의 직류전압이 인가된 다. The field alignment of the ferroelectric liquid crystal cell in the V switching mode is performed after the substrate bonding / liquid crystal injection process in the above-described manufacturing process. In the case of the field alignment, a data voltage of the liquid crystal panel is commonly connected to a shorting bar and a voltage is applied thereto. Is approved. The common voltage Vcom is applied to the common electrode of the upper glass substrate. At this time, a DC voltage of several [V] is applied to the ferroelectric liquid crystal by a common voltage applied to the common electrode and a voltage applied to the pixel electrode via the data lines.
도 4a 및 도 4b는 하프 브이 스위칭 모드의 강유전성 액정셀에서 전압에 따른 광투과율의 변화를 나타내는 그래프이다. 4A and 4B are graphs illustrating a change in light transmittance according to voltage in a ferroelectric liquid crystal cell of a half V switching mode.
도 4a를 참조하면, 하프 브이 스위칭 모드의 강유전성 액정셀은 부극성의 전압(-V) 또는 부극성의 전기장에 의해 전계 배향된 경우에 정극성의 전압(+V)이 인가된 경우에만 입사광의 편광방향을 90°변환함으로써 입사광을 투과시키고 부극성의 전압(-V)이 인가되면 입사광의 편광방향을 유지시켜 입사광을 거의 차단하게 된다. 광투과율은 정극성의 전기장(E(+))의 세기에 비례하여 증가되고 전기장(E(+))의 세기가 소정의 문턱치 이상으로 커지면 최대 값으로 유지된다. 이와 반대로, 하프 브이 스위칭 모드의 강유전성 액정셀이 정극성의 전압(+V) 또는 정극성의 전기장에 의해 전계 배향되면 도 4b와 같이 부극성의 전압(-V)이 인가된 경우에만 입사광을 투과시키고 정극성의 전압(+V)이 인가되면 입사광을 거의 차단하게 된다. Referring to FIG. 4A, the ferroelectric liquid crystal cell of the half V switching mode is polarized by incident light only when a positive voltage (+ V) is applied when an electric field is oriented by a negative voltage (−V) or a negative electric field. When the incident light is transmitted by changing the direction by 90 ° and a negative voltage (-V) is applied, the polarized light direction of the incident light is maintained to almost block incident light. The light transmittance is increased in proportion to the intensity of the positive electric field E (+) and is maintained at the maximum value when the intensity of the electric field E (+) becomes larger than a predetermined threshold. On the contrary, if the ferroelectric liquid crystal cell of the half V switching mode is oriented by the positive voltage (+ V) or the positive electric field, the incident light is transmitted only when the negative voltage (-V) is applied as shown in FIG. When a positive voltage (+ V) is applied, the incident light is almost blocked.
이를 도 5와 결부하여 상세히 설명하기로 한다. This will be described in detail with reference to FIG. 5.
도 5는 부극성 전기장을 하프 브이 스위칭 모드의 강유전성 액정셀에 인가하여 전계 배향할 때의 강유전성 액정 배열과 정극성 및 부극성의 외부 전기장이 인가될 때의 강유전성 액정 배열의 변화를 나타낸다. FIG. 5 shows a change in the ferroelectric liquid crystal array when the negative electric field is applied to the ferroelectric liquid crystal cell of the half-v switching mode and the electric field is aligned, and the ferroelectric liquid crystal array when the positive and negative external electric fields are applied.
도 5를 참조하면, 하프 브이 스위칭 모드의 강유전성 액정셀이 부극성의 외부 전기장(E(-))에 의해 전계 배향되면 강유전성 액정의 자발분극방향(Ps)은 부극성의 외부 전기장(E(-))과 일치하는 방향으로 균일하게 배향된다. 이렇게 전계 배향된 후에 하프 브이 스위칭 모드의 강유전성 액정셀에 정극성의 외부 전기장(E(+))이 인가되면 강유전성 액정의 배열이 바뀌어 그 자발분극방향(Ps)이 정극성의 외부 전기장(E(+))과 일치하게 된다. 이 때 액정표시장치의 하판으로부터 입사된 입사광의 편광방향은 배열이 바뀐 강유전성 액정에 의해 상판의 편광자의 편광방향으로 변환되고 입사광은 상판의 편광자를 통하여 투과된다. 이에 비하여 하프 브이 스위칭 모드의 강유전성 액정셀에 부극성의 외부 전기장(E(-))이 인가되거나 외부 전기장이 인가되지 않으면 강유전성 액정의 배열이 초기 배열 상태를 그대로 유지하여 입사광은 편광방향을 유지하여 상판의 편광자를 통과하지 못하게 된다. Referring to FIG. 5, when the ferroelectric liquid crystal cell of the half V switching mode is oriented by the negative external electric field E (−), the spontaneous polarization direction Ps of the ferroelectric liquid crystal is negative external electric field E (− Uniformly oriented in a direction consistent with)). When the positive external electric field (E (+)) is applied to the ferroelectric liquid crystal cell in the half-v switching mode after the electric field alignment, the alignment of the ferroelectric liquid crystal is changed so that the spontaneous polarization direction (Ps) is the positive external electric field (E (+)). ) Will match. At this time, the polarization direction of the incident light incident from the lower plate of the liquid crystal display device is converted into the polarization direction of the polarizer of the upper plate by the ferroelectric liquid crystal whose arrangement is changed, and the incident light is transmitted through the polarizer of the upper plate. On the other hand, when the negative external electric field (E (-)) is applied or the external electric field is not applied to the ferroelectric liquid crystal cell of the half-V switching mode, the array of the ferroelectric liquid crystals maintains the initial arrangement and the incident light maintains the polarization direction. It will not pass through the polarizer of the top plate.
그런데 종래의 강유전성 액정셀은 셀갭이 대략 1.2μm 정도로 낮기 때문에 물리적인 충격에 초기배향이 손상되기 쉬운 문제점이 있다. 이 때문에 강유전성 액정표시장치는 물리적인 충격이 빈번히 발생하는 모듈조립공정에서 초기 전계배향이 손상되기 쉽다. 이렇게 초기배향이 손상된 강유전성 액정패널에 대하여 전계배향을 복원하기 위해서는 TCP를 액정패널로부터 분리시키고 전계배향 전압원을 각 신호배선들에 다시 연결하여야 한다. 따라서, 현재까지 초기배향이 손상된 강유전성 액정패널에 대하여 초기배향을 복원시킬 수 있는 방법이 없는 실정이다.
However, the conventional ferroelectric liquid crystal cell has a problem that the initial alignment is easily damaged by physical shock because the cell gap is about 1.2 μm. For this reason, the ferroelectric liquid crystal display device is liable to be damaged in the initial field orientation in a module assembly process in which physical shock occurs frequently. In order to restore the field alignment of the ferroelectric liquid crystal panel in which the initial alignment is damaged, TCP must be separated from the liquid crystal panel, and the field alignment voltage source is reconnected to the signal lines. Therefore, there is no method for restoring the initial alignment of the ferroelectric liquid crystal panel in which the initial alignment is damaged.
따라서, 본 발명의 목적은 정상 구동시에 사용되는 구동회로를 장착한 상태에서 실시되는 전계배향 공정시 구동회로의 과도한 부하나 손상을 줄이도록 한 강유전성 액정표시장치를 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a ferroelectric liquid crystal display device which reduces excessive load or damage of a driving circuit during an electric field alignment process performed in a state in which a driving circuit used for normal driving is mounted.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 액정표시장치는 데이터라인들에 데이터를 공급하기 위한 데이터 구동회로와, 전계배향 전압을 발생하기 위한 전원과, 상기 데이터 구동회로와 상기 데이터라인 사이에 접속된 스위치소자, 및 상기 스위치소자와 상기 전원 사이에 접속되어 상기 전원으로부터의 전압을 상기 스위치소자에 공급하기 위한 버스라인을 포함하여 전계배향시에 상기 버스라인 상의 전압에 응답하여 상기 버스라인 상의 전압을 상기 데이터라인들에 공급하는 반면에 정상 구동시에 상기 버스라인과 상기 데이터라인 사이의 전류패스를 차단하는 스위치 회로를 구비한다. In order to achieve the above object, a ferroelectric liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, a data driving circuit for supplying data to the data lines, a power supply for generating an electric field alignment voltage, the data driving circuit and the data A switch element connected between the lines, and a bus line connected between the switch element and the power source for supplying a voltage from the power supply to the switch element, in response to the voltage on the bus line during electric field orientation. And a switch circuit for supplying a voltage on a bus line to the data lines while blocking a current path between the bus line and the data line during normal operation.
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본 발명의 실시예에 따른 강유전성 액정표시장치는 전계배향시에 전원과 데이터 구동회로 사이의 전류패스를 차단하는 제2 스위치회로를 더 구비한다. The ferroelectric liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention further includes a second switch circuit that cuts off a current path between the power supply and the data driving circuit at the time of electric field alignment.
상기 스위치회로는 데이터 구동회로와 데이터라인 사이에 접속된 스위치소자와, 스위치소자와 전원 사이에 접속되어 전원으로부터의 전압을 스위치소자에 공급하기 위한 버스라인을 구비한다. The switch circuit includes a switch element connected between the data driving circuit and the data line, and a bus line connected between the switch element and the power supply to supply a voltage from the power supply to the switch element.
상기 스위치소자는 N 타입 MOS-FET를 포함한다. The switch element includes an N-type MOS-FET.
상기 스위치소자는 다이오드를 포함한다. The switch element comprises a diode.
상기 제2 스위치회로는 데이터 구동회로와 데이터라인 사이에 접속된 스위치소자와, 스위치소자와 전원 사이에 접속되어 전원으로부터의 전압을 스위치소자에 공급하기 위한 버스라인을 구비한다.The second switch circuit includes a switch element connected between the data driving circuit and the data line, and a bus line connected between the switch element and the power supply to supply a voltage from the power supply to the switch element.
상기 제2 스위치회로의 스위치소자는 전계배향시에 버스라인 상의 전압에 응답하여 데이터 구동회로와 데이터라인 사이의 전류패스를 차단하는 반면에 정상 구동시에 데이터 구동회로와 데이터라인 사이에 전류패스를 형성하기 위한 P 타입 MOS-FET를 포함한다. The switch element of the second switch circuit cuts off the current path between the data driving circuit and the data line in response to the voltage on the bus line during the electric field alignment, while forming a current path between the data driving circuit and the data line during normal driving. P-type MOS-FET is included.
본 발명의 실시예에 따른 강유전성 액정표시장치는 전계배향시에 전원과 스위치회로 사이에 전류패스를 형성하는 반면에 정상 구동시에 전원과 스위치회로 사이의 전류패스를 차단하고 기저전압원과 스위치회로 사이에 전류패스를 형성하기 위한 스위치소자를 더 구비한다. The ferroelectric liquid crystal display according to the embodiment of the present invention forms a current path between the power supply and the switch circuit in the electric field orientation, while blocking the current path between the power supply and the switch circuit in the normal operation and between the base voltage source and the switch circuit. It further comprises a switch element for forming a current path.
상기 스위치소자는 데이터 구동회로가 실장된 인쇄회로보드 상에 설치된다. The switch element is mounted on a printed circuit board on which a data driving circuit is mounted.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 들어나게 될 것이다. Other objects and features of the present invention in addition to the above object will be apparent through the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
이하, 도 6 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 14.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 강유전성 액정표시장치는 강유전성 액정이 주입된 액정패널(62)과, 액정패널(62)의 데이터라인들(DL1 내지 DLm)과 소스 PCB(65) 사이에 접속된 데이터 TCP(63)와, 액정패널(62)의 게이트라인들(GL1 내지 GLn)과 게이트 PCB(68) 사이에 접속된 게이트 TCP(66)를 구비한다. Referring to FIG. 6, the ferroelectric liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention includes a
액정패널(62)은 두 장의 유리기판(71,72) 사이에 강유전성 액정이 주입된다. 하부 유리기판(71)의 광입사면과 상부 유리기판(72)의 광출사면 상에는 편광방향이 서로 직교하는 편광자들이 부착된다. 하부 유리기판(71) 상에 형성된 데이터라인들(DL1 내지 DLm)과 게이트라인들(GL1 내지 GLn)은 상호 직교된다. TFT의 게이트전극은 해당 게이트라인(GL1 내지 GLn)에 접속되며, 소스전극은 해당 데이터라인(DL1 내지 DLm)에 접속된다. 그리고 TFT의 드레인전극은 액정셀(Clc)의 화소전극에 접속된다. 또한, 액정패널(62)의 하부유리기판 상에는 액정셀(Clc)의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 캐패시터(Storage Capacitor : Cst)가 형성된다. 이 스토리지 캐패시터는 k(단, k는 1과 n 사이의 양의 정수) 번째 게이트라인에 접속된 액정셀(Clc)과 k-1 번째의 전단 게이트라인(G1 내지 Gn-1) 사이에 형성될 수도 있으며, k 번째 게이트라인에 접속된 액정셀(Clc)과 별도의 공통라인 사이에 형성될 수도 있다. 액정패널(62)의 상부 유리기판(72) 상에는 도시하지 않은 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극(73)이 형성된다. 공통전극(73)은 빛을 투과시키도록 투명도전성 물질 예르 들면, ITO, IZO 등으로 형성된다. 이 공통전극(73)에는 하부 유리기판(72) 상에 형성된 은 도트(Ag dot)(74)를 경유하여 공통전압(Vcom)이 공급된다. 또한, 액정패널(62)의 상부 유리기판(71)과 하부 유리기판(72) 각각에는 서로 평행 배향처리된 배향막(도시하지 않음)이 형성된다. In the
소스 PCB(65) 상에는 타이밍 콘틀롤러 칩(60)과 감마회로 칩(61)이 실장된 다. 타이밍 콘트롤러 칩(60)은 수직/수평 동기신호와 클럭신호를 입력받아 데이터 TCP(63)와 게이트 TCP(66)를 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생하고 그 타이밍 제어신호들을 데이터 TCP(63)와 게이트 TCP(66)에 공급한다. 또한, 타이밍 콘트롤러 칩(60)은 소스 PCB(65) 상에 형성된 다수의 데이터 버스를 경유하여 소스 TCP 상에 디지털 비디오 데이터를 공급한다. 감마회로 칩(61)은 고전위 공통전압(Vdd)과 저전위 공통전압(Vss)을 분압하여 각각 6 단계의 감마기준전압을 발생하고 각각의 감마기준전압을 분압하여 각 계조에 해당하는 세분화된 정극성/부극성의 아날로그 감마전압을 발생한다. 감마회로 칩(61)으로부터 발생된 아날로그 감마전압은 데이터 TCP(66)에 공급된다. 또한, 소소 TCP(65) 상에는 데이터 TCP(66)를 경유하여 액정패널(62)에 공통전압(Vcom)을 공급하기 위한 Vcom 단자(65a)가 형성됨과 아울러, 소스 PCB(65) 상에 형성된 타이밍 콘트롤러칩(60), 감마회로 칩(61) 및 데이터 TCP(63)에 기저전압(GND)을 공급하기 위한 GND 단자(65b)가 형성된다. Vcom 단자(65a)는 소스 PCB(65)와 소스 TCP(63) 상에 형성된 배선을 경유하여 하부 유리기판(72) 상에 형성된 은 도트(74)에 접속되어 공통전극(73)에 공통전압(Vcom)을 공급하게 된다. 또한, 소스 PCB(65)의 전원 입력단자에는 대략 3.3V의 Vcc 공통전원을 공급하기 위한 커넥터(도시하지 않음)가 접속되고 소스 PCB(65) 상에는 전원회로(69)가 실장된다. Vcc 공통전원은 타이밍 콘트롤러 칩(60)에 공급되어 타이밍 콘트롤러 칩(60)을 구동시킴과 아울러 전원회로(69)에 공급되어 전원회로(69)를 구동시킨다. 전원회로(69)는 직류/직류 변환기(DC/DC Converter), 펄스폭 제어기, 펄스 주파수 제어기 등을 포함하여 Vcc 공통전원으로부터 6V 이상의 Vdd 전압, 2.5∼3.3V 사이의 공통전압(Vcom), 부극성의 Vss 전원, 스캔펄스의 하이논리전압인 대략 15V 이상의 VGH 전압 및 스캔펄스의 로우논리전압인 대략 -4V 이하의 VGL 전압을 발생한다. The
소스 TCP(63)에는 데이터 드라이브 칩(64)이 실장된다. 소스 TCP(63)의 입력 배선은 소스 PCB(65)의 출력패드에 접속되고 소스 TCP(63)의 출력배선은 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film : ACF)에 의해 하부 유리기판(72) 상에 형성된 데이터 패드에 접속된다. 데이터 드라이브 칩(64)은 타이밍 콘트롤러 칩(60)으로부터 공급되는 디지털 비디오 데이터를 감마회로 칩(61)으로부터의 정극성 또는 부극성 아날로그 감마전압으로 변환하여 데이터라인들(DL1 내지 DLm)에 공급한다. The data drive
데이터 드라이브 칩(64) 각각은 도 7과 같이 입력라인(70)과 데이터라인(DL) 사이에 종속적으로 접속된 쉬프트 레지스터(82), 제1 래치(81), 제2 래치(83), 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog Convertor : 이하, "DAC"라 한다)(84) 및 버퍼(85)를 구비한다. 쉬프트 레지스터(82)는 타이밍 콘트롤러칩(60)으로부터의 소스 스타트 펄스(SSP)를 소스 쉬프트 클럭신호(SSC)에 따라 쉬프트시켜 샘플링신호를 발생한다. 또한, 쉬프트 레지스터(82)는 소스 스타트 펄스(SSP)를 쉬프트시켜 다음 단의 쉬프트 레지스터(82)에 캐리신호(CAR)를 전달한다. 제1 래치(81)는 쉬프트 레지스터(82)로부터 입력되는 샘플링신호에 따라 디지털 데이터를 샘플링한 다. 제2 래치(83)는 제1 래치(81)로부터 입력되는 디지털 데이터를 래치한 다음, 타이밍 콘트롤러칩(60)으로부터의 소스 출력 신호(SOE)에 응답하여 1 수평라인분의 데이터를 동시에 출력한다. DAC(84)는 강유전성 전계배향시 감마 회로칩(61)으로부터 입력되는 저전위 직류전압(VL)이나 고전위 직류전압(VH)으로 변환한다. 그리고 DAC(84)는 정상 구동시에 제2 래치(83)로부터의 디지털 데이터를 타이밍 콘트롤러칩(60)으로부터의 극성신호(POL)에 따라 정극성 아날로그 감마전압(VPG)이나 부극성 아날로그 감마전압(VNG)으로 변환한다. 버퍼(85)는 DAC(84)로부터 입력되는 아날로그 감마전압(VPG,VNG)을 신호감쇠없이 데이터라인(D1 내지 Dm)으로 출력하는 역할을 한다. 도 7에 있어서, 도면부호 'Rs'는 데이터 드라이브 칩(64)의 출력단자와 데이터라인들(D1 내지 Dm) 사이의 선저항을 의미한다. Each of the data drive
게이트 PCB(68)에는 소스 PCB(65)로부터 공통전압(Vcom), 기저전압(GND), VGH 전압, VGL 전압 및 게이트 TCP(66)를 제어하기 위한 제어신호들이 공급된다. 이 게이트 PCB(68)에는 소스 PCB(65)와 마찬가지로, Vcom 단자(68a)와 GND 단자(68b)가 형성된다. 이 게이트 PCB(68)의 출력배선과 하부 유리기판(72)의 게이트 패드들 사이에 게이트 TCP(66)가 접속된다. The
게이트 TCP(66)에는 게이트 드라이브 칩(67)이 실장된다. 게이트 TCP(66)의 입력 배선은 게이트 PCB(68)의 출력패드에 접속되고 게이트 TCP(66)의 출력배선은 이방전 도전 필름(Anisotropic Conductive Film : ACF)에 의해 하부 유리기판(72) 상에 형성된 게이트 패드에 접속된다. 게이트 드라이브 칩(67)은 타이밍 콘트롤러 칩(60)으로부터 공급되는 제어신호에 응답하여 스캔펄스를 게이트라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급한다. The
이러한 강유전성 액정표시장치의 전계배향방법을 설명하면 다음과 같다. 먼 저, 액정패널(62)에 주입된 강유전성 액정은 대략 100℃ 내외의 초기온도 하에서 상하판의 배향막이 평행하게 배향처리된 액정패널(12) 내에 주입된다. 이어서, 등방상에서 네마틱상(N*)으로 상전이되게 하는 대략 90℃∼100℃ 정도의 전이온도(Tni) 하에서 등방상의 강유전성 액정은 네마틱상(N*)으로 변하게 된다. 이어서, 네마틱상에서 스멕틱 C상(Sm C*)으로 상전이되게 하는 대략 60℃∼80℃ 정도의 전이온도(Tsn) 이하까지 온도가 더 낮추어지면, 강유전성 액정의 배열은 네마틱상(N*)에서 스멕틱 C상(Sm C*)으로 변하게 된다. 이 전이온도(Tsn) 하에서 강유전성 액정의 전계배향이 실시된다. The field alignment method of the ferroelectric liquid crystal display device is described as follows. First, the ferroelectric liquid crystal injected into the
강유전성 액정의 전계배향시 소스 PCB(65)에는 Vcc 전압이 공급되지 않고 소스 PCB(65)와 게이트 PCB(68) 각각에 형성된 Vcom 단자(65a,68a)와 GND 단자(65b,68b)에는 강유전성 액정을 전계배향하기 위한 대략 수 V 정도의 직류전압이 인가된다. 타이밍 콘트롤러 칩(60)과 전원회로(69)에는 Vcc 전압이 공급되지 않기 때문에 감마회로 칩(61)에는 분압을 위한 공통전압 즉, Vdd 전압과 Vss 전압이 공급되지 않는다. In the field orientation of the ferroelectric liquid crystal, the VCC voltage is not supplied to the
감마회로 칩(61)에 도 8과 같이 Vdd 전압과 Vss 전압이 공급되지 않으면 다수의 분압저항들(R1 내지 R5)을 포함하는 분압회로의 입력단은 플로팅(floating) 상태로 된다. 이 때, 분압저항들(R1 내지 R5)에는 전류가 흐르지 않으므로 분압저항들(R1 내지 R5)의 사이에 형성된 각 감마기준전압의 출력노드(GMA1 내지 GMA5)에는 GND 단자(65b,68b)로부터 입력되는 직류전압(VL,VH)과 등전위의 전압이 인가된다. 또한, 각각의 감마전압을 다시 분압하여 세분화된 감마전압을 생성하기 위한 분압회로 각각의 출력단에도 GND 단자(65b,68b)로부터 입력되는 직류전압(VL,VH)과 등전위의 전압이 인가된다. 따라서, 감마회로 칩(61)으로부터 데이터 드라이브 칩(64)에 공급되는 아날로그 감마전압은 도 8과 같이 데이터 드라이브 칩(64)에 공급되는 디지털 비디오 데이터의 계조값에 관계없이 일정하게 된다. When the Vdd voltage and the Vss voltage are not supplied to the
본 발명의 실시예에 따른 강유전성 액정의 전계 배향방법은 강유전성 액정의 전계배향시 Vcom 단자(65a,68a)에 고전위 직류전압(VH)을 인가하고 GND 단자(65b,68b)에 저전위 직류전압(VL)을 인가한다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 강유전성 액정의 전계 배향방법은 강유전성 액정의 전계배향시 Vcom 단자(65a,68a)에 저전위 직류전압(VL)을 인가하고 GND 단자(65b,68b)에 고전위 직류전압(VH)을 인가한다. 고전위 직류전압(VH)과 저전위 직류전압(VL)의 전압차는 강유전성 액정을 전계배향할 수 있는 수 V 정도로 설정된다. In the field alignment method of the ferroelectric liquid crystal according to the embodiment of the present invention, a high potential DC voltage (VH) is applied to the
Vcom 단자(65a,68a)에 고전위 직류전압(VH)이 인가되고 GND 단자(65b,68b)에 저전위 직류전압(VL)이 인가된다면 상부 유리기판(71)에 형성된 액정셀(Clc)의 공통전극(73)에는 Vcom 단자(65a,68a)와 은 도트(74)를 경유하여 고전위 직류전압(VH)이 인가된다. 이와 동시에, 강유전성 액정을 사이에 두고 공통전극(73)과 대향하는 액정셀(Clc)의 화소전극에는 저전위 직류전압(VL)이 인가된다. 이 때, 데이터 드라이브 칩(64)에는 타이밍 콘트롤러 칩(69)이 구동되지 않기 때문에 데이터가 인가되지 않거나 값이 랜덤하게 선택된 데이터가 인가된다. 이렇게 데이터 드라이브 칩(94)에 인가되는 데이터는 '000000'(혹은 '00000000')이거나 계조값이 랜덤하게 선택된 데이터가 인가되므로 도 10과 같이 디지털 데이터 를 아날로그 감마전압으로 변환하기 위한 데이터 드라이브 칩(64)의 디지털-아날로그 변환기(74)는 도 9와 같이 계조값에 관계없이 GND 단자(65b,68b)에 인가된 저전위 직류전압(VL)을 데이터라인들(DL1 내지 DLm)에 공급한다. If a high potential DC voltage VH is applied to the
이와 달리, Vcom 단자(65a,68a)에 저전위 직류전압(VL)이 인가되고 GND 단자(65b,68b)에 고전위 직류전압(VH)이 인가된다면 상부 유리기판(71)에 형성된 액정셀(Clc)의 공통전극(73)에는 Vcom 단자(65a,68a)와 은 도트(74)를 경유하여 저전위 직류전압(VL)이 인가된다. 이와 동시에, 강유전성 액정을 사이에 두고 공통전극(73)과 대향하는 액정셀(Clc)의 화소전극에는 고전위 직류전압(VH)이 인가된다. On the contrary, if the low potential DC voltage VL is applied to the
전원회로(69)로부터 게이트하이전압(VGH)이나 게이트로우전압(VGL)이 발생되지 않기 때문에 전계배향시 게이트라인들(GL1 내지 GLm)은 0V를 유지하거나 플로팅상태를 유지한다. 따라서, 전계배향시 데이터라인들(DL1 내지 DLm) 상의 전압은 TFT의 누설전류로써 액정셀(Clc)의 화소전극에 인가된다. Since the gate high voltage VGH or the gate low voltage VGL are not generated from the
그런데 액정표시장치의 구동회로는 기본적으로 정상 구동시를 기준으로 설계된다. 이 때문에 패널 전체에 전류가 인가되는 전계배향시에 데이터 드라이브 칩(64)은 과도한 부하에 의해 손상될 수 있다. However, the driving circuit of the liquid crystal display device is basically designed based on the normal driving time. For this reason, the data drive
본 발명의 제2 실시예에 따른 강유전성 액정의 전계배향방법과 이를 이용한 액정표시장치는 전계배향시 데이터 드라이브 칩(64)에 영향을 주는 과도한 부하를 줄이게 된다. 이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 강유전성 액정의 전계배향방법과 이를 이용한 액정표시장치에 대하여 도 11 내지 도 14를 결부하여 상세히 설명 하기로 한다. The field alignment method of the ferroelectric liquid crystal according to the second embodiment of the present invention and the liquid crystal display device using the same reduce the excessive load affecting the data drive
도 11을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 강유전성 액정표시장치는 m×n 개의 액정셀들(Clc)이 매트릭스 타입으로 배열되고 m 개의 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 n 개의 게이트라인들(G1 내지 Gn)이 교차되며 그 교차부에 TFT가 형성된 액정패널(102)과, 액정패널(102)의 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 데이터를 공급하기 위한 데이터 구동회로(101)와, 액정패널(102)의 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 스캔펄스를 공급하기 위한 게이트 구동회로(103)와, 데이터 구동회로(101)와 데이터라인들(D1 내지 Dm) 사이에 접속된 전계배향/정상구동 스위치회로(104)와, TFT의 문턱전압 미만의 전압을 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 공급하기 위한 배향 전압원(103)과, 데이터 구동회로(101)를 제어하기 위한 타이밍 콘트롤러(100)와, 전계배향전압과 기저전압(GND) 중 어느 하나를 선택하고 선택된 전압을 전계배향/정상구동 스위치회로(104)에 공급하기 위한 스위치소자(105)를 구비한다. Referring to FIG. 11, in the ferroelectric liquid crystal display according to the second exemplary embodiment of the present invention, m × n liquid crystal cells Clc are arranged in a matrix type, m data lines D1 to Dm and n gates. The
액정패널(102)은 도 6에 도시된 그 것과 실질적으로 동일하다. The
데이터 구동회로(101)는 도 6 및 도 7에 도시된 다수의 데이터 드라이브 칩(64)을 포함한다. 이 데이터 구동회로(101)는 정상 구동시에 타이밍 콘트롤러(100)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 감마전압으로 변환하고 그 아날로그 감마전압을 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급한다. The
강유전성 액정의 전계 배향시에는 감마회로 칩(61)과 타이밍 콘트롤러(60)로부터 데이터 구동회로(101)에 어떠한 전압도 공급되지 않는다. 따라서, 강유전성 액정의 전계배향시에 데이터 구동회로(101)는 아무런 전압도 발생하지 않는다.
In the electric field alignment of the ferroelectric liquid crystal, no voltage is supplied from the
게이트 구동회로(103)는 정상 구동시에 게이트 타이밍 콘트롤러(100)의 제어 하에 스캔펄스를 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 순차적으로 공급한다. 이 게이트 구동회로(103)는 도 6에 도시된 게이트 드라이브 칩(67)로 집적된다. The
강유전성 액정의 전계 배향시에는 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 0∼1V 사이의 전압이 인가된다. 또한, 전계 배향시 게이트라인들(G1 내지 Gn)은 강유전성 액정의 전계배향시에 배향전압원(103)으로부터 전압이 공급되지 않고 플로팅 상태를 유지할 수 있다. 이렇게 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 0∼1V 사이의 전압이 인가되거나 게이트라인들(G1 내지 GN)이 플로팅 상태를 유지하는 경우에 강유전성 액정의 전계배향시에 TFT는 오프 상태이지만 TFT의 소스단자와 드레인단자 사이에 누설전류가 발생한다. 이러한 누설전류에 의하여 데이터라인들(D1 내지 Dm) 상의 전압은 TFT의 소스단자와 드레인단자를 경유하여 화소전극에 공급된다. In the electric field alignment of the ferroelectric liquid crystal, a voltage between 0 and 1 V is applied to the gate lines G1 to Gn. In addition, the gate lines G1 to Gn during the electric field alignment may maintain a floating state without supplying a voltage from the
전계배향/정상구동 스위치회로(104)는 강유전성 액정의 전계 배향시에 데이터 구동회로(101)와 데이터라인들(D1 내지 Dm) 사이의 전류패스를 차단하고 전계배향 전압원과 데이터라인들(D1 내지 Dm) 사이의 전류패스를 도통시켜 전계배향에 필요한 직류전압 예를 들면, 5V를 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급한다. 반면에, 정상 구동시에 전계배향/정상구동 스위치회로(104)는 데이터 구동회로(101)와 데이터라인들(D1 내지 Dm) 사이의 전류패스를 도통하여 데이터 구동회로(101)로부터의 아날로그 전압을 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급하고 전계배향 전압원과 데이터라인들(D1 내지 Dm) 사이의 전류패스를 차단한다. The field alignment / normal
스위치(105)는 전계배향 전압원(5V)과 기저전압원(GND) 및 전계배향/정상구 동 스위치회로(104) 사이에 접속되어 강유전성 액정의 전계배향시에 전계배향 전압(5V)을 전계배향/정상구동 스위치회로(104)에 공급한다. 반면에, 스위치(105)는 정상구동시에 기저전압(GND)을 전계배향/정상구동 스위치회로(104)에 공급한다. 이 스위치(105)는 도 6에서 소스 PCB(65) 상에 형성되거나 타이밍 콘트롤러(100)에 내장될 수 있다. The
타이밍 콘트롤러(100)는 강유전성 액정의 전계배향시 동작하지 않고 정상 구동시에 디지털 비디오 데이터(RGG)를 데이터 구동회로(101)에 공급함과 아울러 수직/수평 동기신호(V,H)와 메인클럭(MCLK)을 이용하여 데이터 구동회로(101)와 게이트 구동회로(103)를 제어하기 위한 제어신호들(DDC,GDC)을 발생한다. 데이터 제어신호(DDC)는 소스스타트펄스(Source Start Pulse : SSP), 소스쉬프트클럭(Source Shift Clock : SSC), 소스출력신호(Source Output Enable : SOE), 극성신호(Polarity : POL) 등을 포함한다. 게이트 제어신호(GDC)는 게이트스타트펄스(Gate Start Pulse : GSP), 게이트쉬프트클럭(Gate Shift Clock : GSC), 게이트출력신호(Gate Output Enabe : GOE) 등을 포함한다. 이 타이밍 콘트롤러(100)는 도 6에 도시된 칩(60)으로 집적된다. The
한편, 스위치(105)가 타이밍 콘트롤러(100) 내에 내장되는 경우에 타이밍 콘트롤러(100) 내의 스위치(105)는 강유전성 액정의 전계배향시 사용자에 의해 동작하여 전계배향전압(105)을 전계배향/정상구동 스위치회로(104)에 공급한다. On the other hand, when the
도 12 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 전계배향/정상구동 스위치회로(104)를 상세히 나타낸다.
12 to 14 show in detail the field alignment / normal
도 12를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계배향/정상구동 스위치회로(104)는 데이터 구동회로(101)의 출력단자와 스위치(105) 사이에 접속된 N 타입 MOS-FET(NT)와, 스위치(105)와 다수의 N 타입 MOS-FET(NT) 사이에 접속된 버스라인(111)을 구비한다. 12, the field alignment / normal
MOS-FET(NT)의 소스단자와 게이트단자는 버스라인(111)에 접속되고 MOS-FET(NT)의 드레인단자는 데이터 구동회로(101)의 출력단자에 접속된다. 이 MOS-FET(NT)는 버스라인(111) 상의 전압이 자신의 문턱전압보다 높을 때 턴-온되어 버스라인(111) 상의 전압을 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급하며, 버스라인(111) 상의 전압이 자신의 문턱전압보다 낮을 때 턴-오프되어 버스라인(111)과 데이터라인들(D1 내지 Dm) 사이의 전류패스를 차단한다. 따라서, MOS-FET(NT)는 스위치(105)로부터 전계배향 전압(5V)이 공급되는 강유전성 액정의 전계배향시에 전계배향 전압(5V)을 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급하는 반면에, 스위치(105)로부터 기저전압(GND)이 공급되는 정상 구동시에 데이터 구동회로(101)로부터의 아날로그 감마전압을 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급한다. The source terminal and the gate terminal of the MOS-FET NT are connected to the
도 13을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계배향/정상구동 스위치회로(104)는 데이터 구동회로(101)의 출력단자와 스위치(105) 사이에 접속된 다이오드(D)와, 스위치(105)와 다수의 다이오드(D) 사이에 접속된 버스라인(121)을 구비한다. Referring to FIG. 13, the electric field orientation / normal
다이오드(D)의 애노드단자는 버스라인(121)에 접속되고 다이오드(D)의 캐소드단자는 데이터 구동회로(101)의 출력단자에 접속된다. 이 다이오드(D)는 버스라 인(121) 상의 전압이 자신의 문턱전압보다 높을 때 버스라인(121)과 데이터라인들(D1 내지 Dm) 사이의 전류패스를 형성하며, 버스라인(111) 상의 전압이 자신의 문턱전압보다 낮을 때 버스라인(121)과 데이터라인들(D1 내지 Dm) 사이의 전류패스를 차단한다. 따라서, 다이오드(D)는 스위치(105)로부터 전계배향 전압(5V)이 공급되는 강유전성 액정의 전계배향시에 전계배향 전압(5V)을 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급하는 반면에, 스위치(105)로부터 기저전압(GND)이 공급되는 정상 구동시에 데이터 구동회로(101)로부터의 아날로그 감마전압을 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급한다. The anode terminal of the diode D is connected to the
도 14를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계배향/정상구동 스위치회로(104)는 데이터 구동회로(101)의 출력단자와 스위치(105) 사이에 접속된 N 타입 MOS-FET(NT)와, 스위치(105)와 다수의 N 타입 MOS-FET(NT) 사이에 접속된 버스라인(131)과, 버스라인(131)과 데이터 구동회로(101)의 출력단 사이에 접속된 P 타입 MOS-FET(PT)를 구비한다. Referring to FIG. 14, the electric field orientation / normal
N 타입 MOS-FET(NT)는 스위치(105)로부터 전계배향 전압(5V)이 공급되는 강유전성 액정의 전계배향시에 전계배향 전압(5V)을 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급하는 반면에, 스위치(105)로부터 기저전압(GND)이 공급되는 정상 구동시에 데이터 구동회로(101)로부터의 아날로그 감마전압을 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급한다. 이 N 타입 MOS-FET(NT)는 도 13과 같이 애노드단자가 버스라인에 접속되고 캐소드단자가 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 접속된 다이오드(D)로 대신될 수 있다. The N-type MOS-FET NT supplies the
P 타입 MOS-FET(PT)의 게이트단자는 버스라인(111)에 접속되고 소스단자는 데이터 구동회로(101)의 출력단자에 접속된다. 그리고 P 타입 MOS-FET(PT)의 드레인단자는 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 접속된다. 이 P 타입 MOS-FET(PT)는 버스라인(131) 상의 전압이 자신의 문턱전압보다 높을 때 턴-오프되어 데이터 구동회로(101)와 데이터라인들(D1 내지 Dm) 사이의 전류패스를 차단하는 반면, 버스라인(111) 상의 전압이 자신의 문턱전압보다 낮을 때 턴-온되어 데이터 구동회로(101)와 데이터라인들(D1 내지 Dm) 사이의 전류패스를 형성한다. 이 P 타입 MOS-FET(PT)에 의해 강유전성 액정의 전계배향시에 버스라인(131)이나 데이터라인들(D1 내지 Dm) 상의 전류나 전압이 데이터 구동회로(101)에 영향을 줄 수 없게 된다.
The gate terminal of the P-type MOS-FET PT is connected to the
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 액정의 전계배향방법과 이를 이용한 액정표시장치는 데이터 구동회로의 출력단과 데이터라인들 사이에 전계배향/스위치회로를 설치하여 전계배향 모드에서 전계배향전압원과 데이터라인들 사이에 전류패스를 형성하는 반면, 정상구동 모드에서 전계배향전압원과 데이터라인들 사이의 전류패스를 차단하고 데이터 구동회로의 출력단과 데이터라인들 사이의 전류패스를 형성한다. 그 결과, 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 액정의 전계배향방법과 이를 이용한 액정표시장치는 정상 구동시에 사용되는 구동회로를 장착한 상태에서 실시되는 전계배향 공정시 구동회로의 과도한 부하나 손상을 줄일 수 있다. As described above, the field alignment method of the ferroelectric liquid crystal according to the embodiment of the present invention and the liquid crystal display device using the same are arranged in the field alignment mode by providing an electric field alignment / switch circuit between the output terminal and the data lines of the data driving circuit. While forming a current path between the voltage source and the data lines, the current path between the field-oriented voltage source and the data lines is interrupted in the normal driving mode and forms a current path between the output terminal and the data lines of the data driving circuit. As a result, the field alignment method of the ferroelectric liquid crystal according to the embodiment of the present invention and the liquid crystal display device using the same reduce the excessive load or damage of the driving circuit during the field alignment process performed with the driving circuit used in the normal driving. Can be.
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.
Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
Claims (11)
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2002-12-12 KR KR1020020079352A patent/KR100923349B1/en not_active IP Right Cessation
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