KR101013988B1 - 공통전압 보상회로 및 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 최초 입력된 공통전압과 패널 내에서 측정되는 공통전압의 차이를 보상하며 아울러 계조역전효과의 발생을 제거하여 안정된 화질의 표현을 수행할 수 있도록 하는 공통전압 보상회로와 그 액정표시장치에 관한 것이다.

보다 상세하게는 액정패널로 인가되는 공통전압의 보상을 수행하는 보상회로부와; 액정패널에서 출력된 공통전압을 상기 보상회로부로 한번만 입력시키기 위한 보상회로제어부를 포함하는 공통전압 보상회로와 이를 이용한 액정표시장치를 제안하여, 종래의 공통전압 보상회로의 문제점인 피드백을 통한 연산증폭의 보상에 따른 무한 발진 현상을 제거하여 계조역전 현상을 방지함으로써 안정된 공통전압 보상동작을 수행하는 효과를 제공한다.

Description

공통전압 보상회로 및 이를 이용한 액정표시장치{Gamma reference voltage compensation circuit and LCD device using it}

도 1은 종래의 액티브 매트릭스형 액정표시장치를 도시한 도면

도 2는 종래의 액정표시장치 패널의 구성을 분해 도시한 사시도

도 3은 종래 액정표시장치에서의 공통전압 보상회로를 설명하기 위한 도면

도 4는 본 발명에 따른 공통전압보상회로와 그 액정표시장치를 도시한 블록도면

도 5는 본 발명에 따른 공통전압보상회로와 이를 구비한 액정표시장치를 상세하게 도시한 도면

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

60 : 공통전압 보상회로 62 : 보상회로부

64 : 보상회로제어부 64a : 연산증폭기

72 : 액정패널 72a : 최초공통전압 입력단

72b : 패널공통전압 출력단

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 최초 입력된 공통전압과 패널 내에서 측정되는 공통전압의 차이를 보상하며 아울러 계조역전효과의 발생을 제거하여 안정된 화질의 표현을 수행할 수 있도록 하는 공통전압 보상회로와 그 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써, 원하는 화상 신호를 얻는 표시장치이다.

이러한 TFT-LCD의 기판 위에는 서로 평행한 복수의 게이트라인과 이 게이트라인에 절연되어 교차하는 복수의 데이터라인이 형성되며, 이들 게이트라인과 데이터라인에 의해 둘러싸인 영역이 하나의 화소를 규정한다. 각 화소의 게이트선과 데이터선이 교차하는 부분에는 TFT가 형성된다.

이러한 TFT-LCD를 구동시키기 위해서는 게이트라인을 순차적으로 구동시킴과 동시에 구동하는 게이트라인에 연결된 TFT의 소스 단에 인가될 데이터 전압을 데이터라인을 통해 인가한다. 이때, TFT에 형성된 화소에 방향의 전계가 계속해서 인가됨에 따라 발생하는 액정의 열화를 방지하기 위해, 데이터 전압을 매 프레임마다 공통전압에 대해 극성이 반전되도록 한다. 이러한 데이터 전압의 극성을 반전시키 는 TFT-LCD 구동 방식을 반전 구동 방식이라 한다.

도 1은 통상의 액티브 매트릭스형 액정표시장치를 예시한 도면으로서, 액정 셀들이 두장의 투명기판들 사이에 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널(2)과, 액정패널(2)의 게이트라인들(GL1 내지 GLm)에 접속되어진 게이트 드라이버(6)와, 액정패널(2)의 데이터라인들(DL1 내지 DLn)에 접속되어진 데이터 드라이버(4) 및 데이터 드라이버(4)에 접속되어진 감마전압발생부(8)를 구비한다. 상기 감마전압발생부(8)는 통상 상기 데이터드라이버(4)에 포함되어 구성되기도 한다.

이러한 액정표시장치에서 액정패널은 제1기판에 박막 트랜지스터(TFT) 어레이와 화소전극을 형성하고, 또한 별도의 제2기판에 컬러필터와 공통전극을 형성한 다음 두 개의 기판을 합착하여 구성되는데, 도 2는 이러한 액정표시장치 패널의 일반적인 구성을 분해 도시한 사시도이다.

도시한 바와 같이, 액정표시장치 패널(2)은 액정(13)을 사이에 둔 두개의 투명기판(15)(17)으로 구성되며, 이러한 액정패널(2)의 제1기판(15)에는 컬러필터(21)와 공통전극(19)이 적층되고, 상기 제1기판(15)과 소정의 간격을 두고 합착되는 제2기판(17)에는 복수개의 화소(P)와 각 화소에 대응하여 구성되는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 형성된다. 또한, 상기 박막트랜지스터를 구성하는 게이트전극(미도시)과 소스전극(미도시)에 각각 연결되는 게이트라인(29)과 데이터라인(31)이 서로 교차하여 형성된다.

상기 제1기판(15)과 제2기판(17)의 각 외면에는 상부 편광판(polarizer)(23)과 하부편광판(25)이 구성된다.

상기한 일반적인 구성을 가지는 액정표시장치는, 액정에 전압을 인가하면 액정의 배열이 변하게 되고 이러한 상태의 액정에 광을 투과시켜 회절을 발생시킨 후 편광시켜 원하는 영상을 얻는 원리이다.

상기와 같은 구성을 가지는 액정표시장치의 구동을 위해 상기 액정패널(2)의 공통전극(19)으로 공급되는 공통전압은 인쇄회로기판(PCB)으로 구성된 구동회로부(미도시)를 통해 그 전압을 인가 받는다.

그런데, 상기와 같이 인쇄회로기판(PCB)을 통해 액정패널(2)로 입력되는 최초 공통전압과 상기 액정패널(2)에 입력된 후 상기 인가된 공통전압이 가장 늦게 전달되는 공통전극 지점에서의 패널 공통전압을 비교해 보면 차이가 발생하게 된다.

이러한 공통전압의 차이는 상기 액정패널(2)을 통해 구현되는 화상에 따라 공통전압의 AC성분 및 DC성분의 변동과 공통전극 자체의 내부 저항 및 커페시턴스 성분에 의한 것으로서, 플리커 및 화면잔상 등의 문제점을 발생시킨다.

이의 개선을 위해 종래에는 도 3과 같이, 액정패널(2)로 입력된 공통전압을 피드백(feedback)시켜 연산증폭기(op-amp)를 이용하여 그 차이를 보상하고 있다.

동작을 보면, 액정표시장치의 전원을 온(on)시키게 되면 구동회로부에서 공통전극의 일 지점으로 공급되는 최초 공통전압(Vcom1)은 연산증폭기(50)의 1번 출력핀을 통해 액정패널(2)로 공급된다.

다음으로, 공통전압의 보상을 위해 상기 액정패널(2)의 공통전극 타 지점에서 출력되는 패널 공통전압(Vcom2)을 상기 연산증폭기(50)의 3번핀으로 피드백시켜 포지티브 피드백회로를 구성한다.

상기 연산증폭기(50)의 네거티브 피드백은 상기 최초 공통전압(Vcom1)과 공통전압 보상을 위해 별도로 입력되는 기준 전압(Vgl)을 받는 기준 저항(Rg)과 피드백 저항(Rf)의 이득비율에 의해 증폭률을 결정하며, 상기 포지티브 피드백과 네거티브 피드백에 의해 보상된 최종 공통전압(Vcom3)을 다시 액정패널(2)로 공급하게 되는 회로이다.

그런데, 상기와 같은 구조의 보상회로에서는 상기 피드백 저항(Rf)과 기준 저항(Rg)에 의해 결정되는 증폭률을 크게 설정할 경우, 상기 연산증폭기(50)를 통한 최종 공통전압(Vcom3)은 무한 발진하게 되고 최대 출력을 한정하는 VDD전압에 의해 계조가 역전되는 현상이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 공통전압의 보상을 위한 피드백 스텝을 액정표시장치가 최초로 전원이 인가될 때 한번만 수행하도록 하는 공통전압 보상회로를 제시하는데 목적이 있다.

또한 본 발명은 공통전압 보상회로의 무한 발진 보상현상을 개선하여 계조역전 현상을 방지할 수 있는 공통전압 보상회로를 제시하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 액정패널로 인가되는 공통전 압의 보상을 수행하는 보상회로부와; 액정패널에서 출력된 공통전압을 상기 보상회로부로 한번만 입력시키기 위한 보상회로제어부를 포함하는 공통전압 보상회로를 제안한다.

또한 본 발명은, 액정패널과; 상기 액정패널로 인가되는 공통전압의 보상을 수행하는 보상회로부와; 상기 액정패널에서 출력된 공통전압을 상기 보상회로부로 한번만 입력시키기 위한 보상회로제어부를 포함하는 액정표시장치를 제안한다.

여기서 상기 보상회로부는 연산증폭기로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 보상회로제어부는 타이밍 컨트롤러에 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 보상회로 제어부는, 전원이 인가되면 상기 액정패널에서 최초로 출력된 공통전압을 상기 보상회로부로 입력시키는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명은, 최초공통전압 입력단과 패널공통전압 출력단을 구비한 액정패널과; 구동전원이 입력되는 구동전원 입력채널과, 상기 최초 공통전압과 상기 액정패널에서 출력된 패널공통전압이 입력되는 비반전 입력채널과, 보상기준전압이 인가되는 제1저항과 상기 제1저항과 병렬연결되는 제2저항이 구성된 반전 입력채널과, 최초공통전압과 보상공통전압을 상기 최초공통전압 입력단으로 출력하는 출력채널을 구비한 연산증폭기를 포함하는 보상회로부와; 상기 액정패널에 전원이 인가될 때 상기 패널공통전압 출력단으로부터 최초의 패널공통전압을 입력받아 상기 보상회로부의 비반전 채널로 입력하고, 이후 상기 보상회로부로의 패널공통전압의 입력을 차단하는 보상회로제어부를 포함하는 액정표시장치를 제안한다.

여기서 상기 보상회로제어부는 타이밍 컨트롤러에 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 최초공통전압 입력단과 패널공통전압 출력단은 각각 상기 액정패널에 형성된 공통전극의 일 지점인 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공통전압 보상회로와 그 액정표시장치에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 공통전압보상회로(60)와 이를 구비한 액정표시장치(70)를 도시한 블록도면으로서, 액정패널(72)로 인가되는 공통전압(Vcom)의 보상을 수행하기 위한 보상회로부(64)와, 상기 액정패널(72)에서 출력된 공통전압을 전원이 인가된 후 상기 보상회로부(64)로 최초의 한번만 입력하기 위한 보상회로제어부(62)로 구성된다.

상기 보상회로부(64)는 연산증폭기(op-amp)를 이용한 증폭회로이며, 상기 보상회로제어부(62)는 별도의 구동회로일 수 있으나 바람직하게는 액정표시장치의 타이밍컨트롤러(timing controller) 내부에 구성된다.

도 5는 본 발명에 따른 공통전압보상회로(60)와 이를 구비한 액정표시장치(70)를 상세하게 도시한 도면이다.

도시된 액정패널(72)은 최초공통전압 입력단(72a)과 패널공통전압 출력단(72b)이 형성되어 있으며, 상기 최초공통전압 입력단(72a)과 패널공통전압 출력단(72b)은 이격 거리가 가장 먼 공통전극 상의 일 지점을 각각 선정한다.

여기서 상기 최초공통전압(Vcom1)은 액정표시장치에 전원이 인가될 때 최초로 상기 액정패널(72) 공통전극의 일 지점에 인가된 공통전압이고, 패널공통전압(Vcom2)은 상기 최초공통전압(Vcom1)이 인가된 공통전극 상의 지점과 이격된 공통전극의 타 지점에서 출력되는 공통전압이다.

보상회로부(64)는 연산증폭기(64a)를 이용한 증폭회로로써, 구동전원(VDD)(GND)이 입력되는 구동전원 입력채널(2,3번핀)과, 상기 최초공통전압(Vcom1)과 상기 액정패널(72)에서 출력된 패널공통전압(Vcom2)이 입력되는 비반전입력채널(4번핀)과, 공통전압 보상용 증폭전압의 생성을 위해 인가하는 보상기준전압(Vgl)이 인가되는 보상기준저항(Rg)과, 상기 보상기준저항(Rg)과 병렬 연결되어 상기 보상기준전압(Vgl)에 대한 이득률을 결정하는 보상저항(Rf)이 형성된 반전입력채널(5번핀)과, 상기 최초공통전압(Vcom1)과 보상된 보상공통전압(Vcom3)을 출력하는 출력채널(1번핀)을 구비한 연산증폭회로이다.

보상회로제어부(62)는 상기 전원이 인가된 후 패널공통전압 출력단(72b)에서 최초로 출력된 패널공통전압(Vcom2)을 입력받아 상기 보상회로부(64)의 비반전채널(4번핀)로 입력하고, 이후 상기 보상회로부(64)로의 패널공통전압(Vcom2) 입력을 차단하는 역할을 수행한다.

상기한 역할의 보상회로제어부(62)는 바람직하게는 타이밍컨트롤러(미도시)에 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성되는 보상회로제어부(62)는 상기 연산증폭기(64a)를 통해 출력된 최초공통전압(Vcom1) 신호가 액정패널(72)을 거친 후 최초 피드백에 의해 보상된 보상공통전압(Vcom3)을 출력하고 나면, 이후 상기 보상공통전압(Vcom3)의 입력에 따라 순차적으로 출력되는 패널공통전압(Vcom2)의 피드백을 차단하는 역할 을 수행하게 된다. 따라서, 상기 감마전압 보상회로의 무한 발진을 차단하여 패널의 계조역전 현상을 방지할 수 있게 된다.

상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 공통전압 발생회로와 그 액정표시장치는, 공통전극이 형성된 액정패널로 인가되는 공통전압의 액정패널 위치에 따른 격차를 감소시켜 플리커 및 잔상의 개선을 수행하는 장점이 있다.

또한 본 발명은 공통전압의 액정패널 위치에 따른 격차를 보상함에 있어서, 피드백을 통한 연산증폭의 보상에 따른 무한 발진 현상을 제거하여 계조역전 현상을 제거함으로써 안정된 공통전압 보상동작을 수행할 수 있는 장점이 있다.

Claims (11)

1. 액정패널로 인가되는 공통전압의 보상을 수행하는 보상회로부와;

   상기 액정패널에서 출력된 상기 공통전압을 상기 보상회로부로 한번만 입력시키기 위한 보상회로제어부를 포함하고,

   상기 보상회로제어부는,

   전원이 인가되면 상기 액정패널에서 최초로 출력된 상기 공통전압을 상기 보상회로부로 입력시키는 것을 특징으로 하는 공통전압 보상회로
2. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 보상회로부는 연산증폭기로 구성되는 것을 특징으로 하는 공통전압 보상회로
3. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 보상회로 제어부는 타이밍컨트롤러에 구성되는 것을 특징으로 하는 공통전압 보상회로
4. 삭제
5. 액정패널과;

   상기 액정패널로 인가되는 공통전압의 보상을 수행하는 보상회로부와;

   상기 액정패널에서 출력된 상기 공통전압을 상기 보상회로부로 한번만 입력시키기 위한 보상회로제어부를 포함하고,

   상기 보상회로 제어부는,

   전원이 인가되면 상기 액정패널에서 최초로 출력된 상기 공통전압을 상기 보상회로부로 입력시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치
6. 청구항 제 5 항에 있어서,

   상기 보상회로부는 연산증폭기로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치
7. 청구항 제 5 항에 있어서,

   상기 보상회로제어부는 타이밍 컨트롤러에 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치
8. 삭제
9. 최초공통전압 입력단과 패널공통전압 출력단을 구비한 액정패널과;

   구동전원이 입력되는 구동전원 입력채널과, 상기 최초 공통전압과 상기 액정패널에서 출력된 패널공통전압이 입력되는 비반전 입력채널과, 보상기준전압이 인가되는 제1저항과 상기 최초공통전압이 인가되는 제2저항이 병렬연결된 반전 입력채널과, 최초공통전압과 보상공통전압을 상기 최초공통전압 입력단으로 출력하는 출력채널을 구비한 연산증폭기를 포함하는 보상회로부와;

   상기 액정패널에 전원이 인가될 때 상기 패널공통전압 출력단으로부터 최초의 패널공통전압을 입력받아 상기 보상회로부의 비반전 채널로 입력하고, 이후 상기 보상회로부로의 패널공통전압의 입력을 차단하는 보상회로제어부

   를 포함하는 액정표시장치
10. 청구항 제 9 항에 있어서,

    상기 보상회로제어부는 타이밍 컨트롤러에 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치
11. 청구항 제 9 항에 있어서,

    상기 최초공통전압 입력단과 패널공통전압 출력단은 각각 상기 액정패널에 형성된 공통전극의 일 지점인 것을 특징으로 하는 액정표시장치

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