KR100995629B1 - 액정 표시 장치의 스티치 얼룩 보상 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인접한 분할 노광 영역간 중첩 영역인 레고(LEGO) 영역에 독립 데이터 신호를 인가함으로써 스티치 얼룩을 개선한 액정 표시 장치의 구동 방법에 관한 것으로, 하나의 패널 내에 복수개의 분할 노광 영역을 구비하고, 인접한 분할 노광 영역간 소정 부분 중첩된 LEGO 영역이 정의되는 액정 표시 장치의 스티치 얼룩 보상 방법에 있어서, 상기 LEGO 영역이 인접한 두 분할 노광 영역에 비해 갖는 휘도차를 보상하는 독립 데이터 신호를 인가함을 특징으로 한다.

스티치 얼룩, 패널, 유효 노광 영역, 분할 노광 영역, 데이터 신호, 레고 영역(LEGO)

Description

액정 표시 장치의 스티치 얼룩 보상 방법{Method for Compensation of Stitch Spot in Liquid Crystal Display Device}

도 1은 하나의 패널에 복수개의 분할 노광 영역이 발생하는 대형 액정 표시 장치를 나타낸 평면도

도 2는 종래의 액정 표시 장치의 단위 패널에 발생하는 샷간의 경계면을 나타낸 평면도

도 3은 종래의 액정 표시 장치의 스티치 얼룩을 보상한 노광 방법과 이러한 노광 방법으로 제조된 액정 표시 장치에 데이터 신호가 인가되는 방법을 나타낸 개략도

도 4는 본 발명의 액정 표시 장치의 스티치 얼룩 보상을 위한 데이터 신호 인가 방법을 나타낸 개략도

도 5는 본 발명의 스티치 얼룩 보상 방법이 구현 가능한 액정 표시 장치를 나타낸 블록도

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*

41a, 41b, 41c, 41d : 유효 노광 영역

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 인접한 분할 노광 영역간 중첩 영역인 레고(LEGO) 영역에 독립 데이터 신호를 인가함으로써 스티치 얼룩을 개선한 액정 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.

그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.

일반적인 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일 정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.

그리고, 제 2 유리 기판(칼라 필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 차광층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.

이와 같은 상기 제 1, 제 2 유리 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 실(seal)재에 의해 합착되어 상기 두 기판 사이에 액정이 주입된다.

여기서, 액정 주입 방법은 상기 실재에 의해 합착된 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 용기에 상기 액정 주입구가 잠기도록 하면 삼투압 현상에 의해 액정이 두 기판 사이에 주입된다. 이와 같이 액정이 주입되면 상기 액정 주입구를 밀봉재로 밀봉하게 된다.

상기 일반적인 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다. 따라서, 상기 액정의 분자 배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자 배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상 정보를 표현할 수 있다.

현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정 표시 장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.

이러한 액정 표시 장치에 있어서, 기판에 각종 패턴을 형성하기 위하여 사진 식각 공정을 진행하는데, 이 과정에서 노광 작업이 이루어진다. 노광 작업에는 스테퍼(stepper) 장비 또는 얼라이너(aligner) 장비 등의 노광 장비가 사용되고 있다.

스테퍼(Stepper) 장비를 사용하는 경우에는, 장비 특성상 소형 마스크를 이용하는데, 기판을 스테퍼용 마스크 아래에서 상하좌우로 이동하면서 노광하는 방식으로 하나의 기판에 여러 샷으로 구분하여 노광 작업을 진행한다.

얼라이너(Aligner) 장비를 사용하는 경우에는, 장비 특성상 대형 마스크 하나로 기판 전체를 한번의 샷으로 노광 작업을 진행한다. 이 때, 얼라이너용 마스크를 얼라이너 장비에 정렬한 후, 이렇게 정렬된 얼라이너용 마스크에 맞추어서 기판을 정렬한다.

일반적으로 액정 표시 장치의 제조에 있어서는, 하나의 패널에 대해 한 번의 샷으로 노광이 가능한 얼라이너 장비를 채택하고 있다.

그런데, 개발하고자 하는 액정 표시 장치가 점차 대면적화됨에 따라 액정 표시 장치를 이루는 단위 패널의 크기가 기존의 얼라이너 장비에 구비된 얼라이너용 마스크에 비하여 커지게 되어, 이러한 얼라이너 장비를 이용하여도 단위 패널에 대해 한 번의 샷으로 노광하지 못하고, 단위 패널을 다시 복수개의 영역으로 구분하여 각 영역에 해당 샷으로 노광하게 되었다.

이와 같이, 대면적용 액정 표시 장치에 대해, 스테퍼 장비나 얼라이너 장비 등의 노광 장비에 구비된 마스크를 통하여 이루어지는 노광은, 액정 표시 장치를 이루는 단위 패널을 복수개의 단위 영역(마스크의 1회 노광으로 정의되는 영역)으로 구분하여 각 영역에 대해 분할 노광을 진행하게 되었다.

이 때, 한 번의 노광 공정의 단위를 샷(shot)이라 한다.

실제의 샷은 전이(shift), 회전(rotation), 비틀림(distortion) 등의 왜곡이 발생하기 때문에 샷 사이가 정확히 정렬되지 않아 인접한 샷 간에는 배선과 화소전극 사이에 기생 용량의 차이가 발생한다. 이로 인하여 두 샷에 해당하는 화소들의 경계면에서는 밝기 차이가 생기는데, 이러한 인접한 두 샷 간의 불연속성으로 인하여 화면에 스티치 얼룩이 일어난다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치의 스티치 얼룩을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 하나의 패널에 복수개의 분할 노광 영역이 발생하는 대형 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이다.

도 1과 같이, 대형 액정 표시 장치를 제조하고자 하는 경우, 얼라이너 노광 장비를 사용하더라도 스티치 얼룩은 어쩔 수 없이 발생한다. 특히, 액정 표시 장치 제조에서의 노광 방법에서는 각각의 패턴을 형성할 때, 동일한 샷 크기를 가지는 마스크를 사용하여 노광 작업을 진행한다. 이러한 이유로, 각 패턴을 형성할 때의 샷의 경계가 층을 누적하여 패턴을 형성함에 따라 누적되고, 그 결과로 각 샷이 발생하는 노광 영역간의 개구율의 차이 및 기생 용량(Cgs, Cgd 등)의 차가 발생하며, 궁극적으로 이로 인해 화면에 강한 스티치 얼룩을 유발한다.

도 2는 종래의 액정 표시 장치의 단위 패널에 발생하는 샷간의 경계면을 나타낸 평면도이다.

도 2와 같이, 서로 인접한 노광 영역의 경계 부분에서, A샷과 B샷 간의 밝기 차이가 급변하기 때문에 사람의 눈에는 경계 부분이 띠처럼 나타나게 된다. 이를 스티치 얼룩(Stitch spot)이라 한다.

도 3은 종래의 액정 표시 장치의 스티치 얼룩을 보상한 노광 방법과 이러한 노광 방법으로 제조된 액정 표시 장치에 데이터 신호가 인가되는 방법을 나타낸 개략도이다.

도 3과 같이, 종래의 액정 표시 장치의 스티치 얼룩을 보상한 노광 방법은 인접한 분할 노광 영역의 경계에서 사용자가 느끼는 스티치 얼룩이 심하므로, 인접한 분할 노광 영역을 일부 중첩시켜 분할 노광 영역간 경계에서 느끼는 스티치 얼룩 현상을 저감시킨 것이다. 이 때, 인접한 분할 노광 영역들의 중첩 영역을 LEGO 영역이라 한다.

즉, 제 1 분할 노광 영역(21a)과 제 2 분할 노광 영역(21b)이 제 1 LEGO 영 역(LEGO1)만큼 중첩되고, 제 2 분할 노광 영역(21b)과 제 3 분할 노광 영역(21b)이 제 2 LEGO 영역(LEGO2)만큼 중첩되고, 제 3 분할 노광 영역(21c)과 제 4 분할 노광 영역(21d)이 제 3 LEGO 영역(LEGO3)만큼 중첩된다. 여기서는, 하나의 패널에 4개의 분할 노광 영역이 발생함을 고려하여 도시된 것이고, 분할 노광 영역 수에 하나를 뺀 값으로 LEGO 영역의 수가 결정된다.

그런데, 상술한 바와 같이, 스티치 얼룩 개선을 위해 인접한 분한 노광 영역 사이에 LEGO 영역을 두어 노광시에는 상기 LEGO 영역의 부위가 다른 부위에 비해 휘도가 낮아 수직 띠 형태로 관찰되는 새로운 문제점이 야기되고 있다.

한편, 종래의 액정 표시 장치는 하나의 패널의 복수개의 분할 노광 영역(21a, 21b, 21c, 21d)이 발생하였다 하더라도, 각 분할 노광 영역의 구분없이, R, G, B 해당 레벨의 데이터 신호를 인가하였다.

상기와 같은 종래의 액정 표시 장치의 스티치 얼룩 보상 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

종래에는 하나의 패널을 분할 노광하여 발생하는 스티치 얼룩을 개선하기 위해 인접한 분할 노광 영역이 일부 중첩되도록 LEGO 영역을 두고 있으나, LEGO 영역 자체가 다른 부위에 비해 휘도가 낮아 수직 띠 형태로 관찰되는 새로운 문제점이 제기되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 인접한 분할 노광 영역간 중첩 영역인 레고(LEGO) 영역에 독립 데이터 신호를 인가함으로써 스 티치 얼룩을 개선한 액정 표시 장치의 구동 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 스티치 얼룩 보상 방법은 하나의 패널 내에 복수개의 분할 노광 영역을 구비하고, 인접한 분할 노광 영역간 소정 부분 중첩된 LEGO 영역이 정의되는 액정 표시 장치의 스티치 얼룩 보상 방법에 있어서, 상기 LEGO 영역이 인접한 두 분할 노광 영역에 비해 갖는 휘도차를 보상하는 독립 데이터 신호를 인가함에 그 특징이 있다.

상기 독립 데이터 신호는 초기 각 분할 노광 영역에 보상하지 않은 레벨의 데이터 신호를 인가시 발생하는 LEGO 영역의 휘도차를 상쇄하는 신호이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치의 스티치 얼룩 보상 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 액정 표시 장치의 스티치 얼룩 보상을 위한 데이터 신호 인가 방법을 나타낸 개략도이다.

도 4와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치의 스티치 얼룩 보상 방법은, 하나의 패널 내에 복수개의 분할 노광 영역을 구비하고, 분할 노광 영역간 소정의 부분이 중첩시켜 LEGO 영역을 정의하며, 상기 LEGO 영역이 타 영역에 비해 갖는 휘도차를 보상하는 독립 데이터 신호를 인가하는 것이다.

여기서, 상기 LEGO영역에 인가되는 독립 데이터 신호는 상기 독립 데이터 신호는 초기 각 분할 노광 영역에 보상하지 않은 레벨의 데이터 신호를 인가시 발생하는 LEGO 영역의 휘도차를 상쇄하는 신호이다.

이는 데이터 라인에 인가된 데이터 신호의 전압 값과 공통 전압과의 차로 해당 화소의 색상 및 밝기가 결정되며, 결과적으로 소정의 영역간 휘도가 결정되는데, 본 발명의 액정 표시 장치의 스티치 얼룩 보상 방법은, 초기에 동일한 공통 전압을 공통 전극 또는 공통 라인에 인가하였을 때 상기 LEGO 영역(LEGO1, LEGO2, LEGO 3)이 타 부위에 갖는 휘도 차를 상쇄하는 수준으로 상기 LEGO 영역(LEGO1, LEGO2, LEGO 3)에 보상된 독립 데이터 신호를 인가하도록 한 것이다.

도 5는 본 발명의 스티치 얼룩 보상 방법이 구현 가능한 액정 표시 장치를 나타낸 블록도이다.

도 5와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 분할 노광 영역의 구분없이 정상적인 R, G, B 데이터 신호 인가시 발생하는 각 분할 노광 영역간 휘도차를 감지하는 타이밍 제어부(100)와, 데이터 드라이버(200), 게이트 드라이버(300) 및 액정 패널(400)을 포함하여 이루어진다.

상기 타이밍 제어부(100)는 외부의 그래픽 콘트롤러(미도시) 등으로부터 RGB 화상 신호와 함께 RGB 화상 신호의 디스플레이를 위한 동기 신호(Hsync, Vsync)와 클럭 신호(DE, MCLK) 등을 제공받아, RGB 보정 화상 신호를 데이터 드라이버(200)에 출력함과 동시에, 데이터 드라이버(200)와 게이트 드라이버(300)의 구동을 위한 디지털 신호, 즉 타이밍 신호를 생성하여 해당 드라이버(200, 300)에 출력한다.

보다 상세히는, 상기 타이밍 제어부(100)는 데이터 드라이버(200) 내 데이터 쉬프트(shift)를 위한 수평 클럭 신호(HCLK)와 데이터들이 데이터 드라이버(200)에서 아날로그로 변환되고, 변환된 아날로그 값을 액정 패널(400)에 인가할 것을 명 령하는 수평 동기 시작 신호(STH) 및 데이터 드라이버(200)로의 데이터 신호들의 로딩을 명령하는 로드 신호(LOAD 또는 TP)를 각각 상기 데이터 드라이버(200)에 출력한다.

또한, 타이밍 제어부(100)는 게이트 라인에 인가되는 게이트 온 신호의 주기 설정을 위한 게이트 클럭 신호(Gate clock)와 상기 게이트 온 신호의 시작을 명령하는 수직 동기 시작 신호(STV) 및 상기 게이트 드라이버(300)의 출력을 인에이블시키는 출력 인에이블 신호(OE; Out Enable)를 상기 게이트 드라이버(300)에 출력한다.

한편, 상기 타이밍 제어부(100)는 초기 상태에서 분할 노광 영역의 구분없이 정상적인 R, G, B 데이터 신호 인가시 발생하는 각 LEGO 영역(LEGO1, LEGO2, LEGO3) 영역이 타 영역에 비해 갖는 휘도 차에 대한 정보를 저장하고, 각 LEGO영역(LEGO1, LEGO2, LEGO3)에 휘도 차를 보상하는 수준의 독립 데이터 신호를 인가한다.

상기 데이터 드라이버(200)는 타이밍 제어부(100)로부터 R, G, B 디지털 데이터(R[0:N], G[0:N], B[0:N])를 제공받아 이를 저장했다가 액정 패널(400)에 내릴 것을 명령하는 로드 신호(LOAD)가 인가되면, 각각의 디지털 데이터에 해당되는 전압을 선택하여 액정 패널(400)에 데이터 신호(V1, V2, V3, ..., Vn)(미도시)를 전달한다.

또한, 상기 데이터 드라이버(200)는 액정 패널(400)상에 배열된 화소의 극성이 매 프레임 마다 서로 반전되도록 데이터 전압(V1, V2, V3, ..., Vn)을 출력한 다. 이때, 매 프레임마다 화소의 극성을 반전시켜야 하는 것은 이미 공지된 바와 같이, 액정이 특정의 극성이 계속 잔존하여, 동작의 열화를 방지하기 위함이다.

상기 게이트 드라이버(300)는 쉬프트 레지스터, 레벨 쉬프터 및 버퍼 등을 포함하여 타이밍 제어부(100)로부터 게이트 클럭 신호(Gate clk)와 수직 라인 시작 신호(STV)를 제공받고, 게이트 구동 전압 발생부(미도시) 또는 타이밍 제어부(100)로부터 전압(Von, Voff, 및 Vcom)(미도시)을 제공받아 액정 패널(400) 상의 각 박막 트랜지스터를 온 오프(On-Off)하여 화소에 화소 전압을 인가 또는 차단한다.

액정 패널(400)은 n개의 데이터 라인과 상기 데이터 라인과 직교하여 배열된 m개의 게이트 라인, 상기 데이터 라인과 상기 게이트 라인간에 격자 배열된 일정 영역에 형성되며, 일단이 상기 게이트 라인에 연결되고, 다른 일단이 상기 데이터 라인에 연결되며, 나머지 일단이 화소 전극에 연결되는 박막 트랜지스터 및 화소 전극으로 구성되며, 게이트 드라이버(300)로부터 제공되는 게이트 전압(G1, G2, ..., Gn)(미도시)이 해당 화소열에 인가됨에 따라 해당 화소열의 박막 트랜지스터가온되어 데이터 드라이버(200)로부터 제공되는 데이터 전압(D1, D2, ..., Dm)(미도시)이 해당 화소 전극에 인가된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상기와 같은 본 발명의 스티치 얼룩 보상 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

상기 인접한 분할 노광 영역의 중첩 영역인 LEGO 영역에 독립적으로 데이터 신호를 인가하여 상기 LEGO 영역의 휘도를 개선할 수 있다.

Claims (2)

1. 하나의 패널 내에 복수개의 분할 노광 영역을 구비하고, 인접한 분할 노광 영역간 소정 부분 중첩된 LEGO 영역이 정의되는 액정 표시 장치의 스티치 얼룩 보상 방법에 있어서,

   상기 LEGO 영역이 인접한 두 분할 노광 영역에 비해 갖는 휘도차를 보상하도록 상기 패널로부터 상기 LEGO 영역의 초기 휘도 정보를 받아, 상기 LEGO 영역에만 독립 데이터 신호를 인가하며,

   상기 LEGO 영역의 초기 휘도 정보는, 상기 LEGO 영역을 포함한 각 분할 노광 영역에 공통의 공통 전압을 인가하고, 보상하지 않은 레벨의 데이터 신호를 인가시 상기 LEGO 영역이 인접한 두 분할 영역간 갖는 상기 LEGO 영역의 휘도 차이며, 상기 독립 데이터 신호는 상기 휘도 차를 상쇄하는 수준으로 보상된 값인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 스티치 얼룩 보상 방법.
2. 삭제

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