KR101083135B1

KR101083135B1 - 보상회로를 구비한 액정표시소자

Info

Publication number: KR101083135B1
Application number: KR1020040118476A
Authority: KR
Inventors: 김경석; 조남욱; 김연선
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2004-12-31
Filing date: 2004-12-31
Publication date: 2011-11-11
Also published as: KR20060078510A

Abstract

본 발명에 따른 액정표시소자는 복수의 화소를 포함하며, 화소 내부에 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 인가하는 적어도 한쌍의 공통전극 및 화소전극을 포함하는 액정패널과, 상기 공통전극에 인가되는 공통전압을 생성하며, 액정패널로부터 출력되는 전압을 보상하여 액정패널에서 발생하는 리플을 제거하는 공통전압 공급회로로 구성된다.

액정,공통전압,보상회로,리플,스윙구조

Description

보상회로를 구비한 액정표시소자{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING COMPENSATING CIRCUIT OF APPLYING COMMON VOLTAGE TO A COMMON ELECTRODE}

도 1은 종래 액정표시소자의 공통전압 발생회로를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 액정패널의 구조를 나타내는 간략도.

도 3은 본 발명에 따른 공통전압 공급회로를 나타내는 도면.

본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 공통전압을 보상하여 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있는 보상회로를 구비한 액정표시소자 및 공통전압 보상방법에 관한 것이다.

근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.

이러한 액정표시소자는 액정분자의 배열에 따라 다양한 표시모드가 존재하지만, 현재에는 흑백표시가 용이하고 응답속도가 빠르며 구동전압이 낮다는 장점 때문에 주로 TN모드의 액정표시소자가 사용되고 있다. 이러한 TN모드 액정표시소자에서는 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직으로 배향된다. 따라서, 액정분자의 굴절율 이방성(refractive anisotropy)에 의해 전압의 인가시 시야각이 좁아진다는 문제가 있었다.

이러한 시야각문제를 해결하기 위해, 근래 광시야각특성(wide viewing angle characteristic)을 갖는 각종 모드의 액정표시소자가 제안되고 있지만, 그중에서도 횡전계모드(In Plane Switching Mode)의 액정표시소자가 실제 양산에 적용되어 생산되고 있다. 상기 IPS모드 액정표시소자는 화소내에 평행으로 배열된 적어도 한쌍의 전극(즉, 화소전극 및 공통전극)을 형성하여 기판과 실질적으로 평행한 횡전계를 형성함으로써 액정분자를 평면상으로 배향시키는 것이다.

이러한 구조의 IPS모드 액정표시소자에서는 각각의 화소에 배치된 박막트랜지스터가 동작함에 따라 화소전극에 화상신호가 인가되어 공통전극에 인가된 공통전압과의 전위차에 횡전계가 형성됨으로써 액정분자가 구동하는 것이다.

이러한 IPS모드 액정표시소자에서는 액정패널과 별도로 형성되거나 일체로 형성된 게이트구동부로부터 주사신호가 인가되어 박막트랜지스터가 턴온됨과 동시에 데이터구동부로부터 화상신호가 상기 박막트랜지스터를 통해 화소전극에 인가됨 으로써 공통전극과 화소전극 사이에 횡전계가 발생하는 것이다. 이때, 화상신호는 박막트랜지스터의 턴온과 동시에 인가되지만, 공통전극에 인가되는 공통전압은 공통전압 발생회로를 통해 공통전극에 인가된다.

이러한 공통전압 보상회로가 구비된 공통전압 공급회로가 도 1에 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 공통전압 발생회로는 전원전압(Vdd)과 접지전위(Vss) 사이에 직렬 접속된 제1,제2저항(R1,R2)과, 상기 제1,제2저항(R1,R2)들 사이에 접속되어 상기 전원전압(Vdd)을 원하는 레벨로 분배하여 공통전압(Vcom)으로 출력하는 가변저항(VR1)으로 구성된다.

상기 공통전압 발생회로로부터 발생된 공통전압(Vcom)은 액정패널(10)의 공통전극에 인가되어 공통전극과 평행하게 배치된 화소전극에 인가되는 화상정보에 따른 데이터신호와 횡전계를 액정층에 인가함으로써, 액정층의 액정분자들이 유전이방성에 의해 회전되도록 하여 화소별로 빛의 투과율을 제어하게 되는 것이다.

그런데, 상기와 같은 공통전압 발생회로에서 발생하는 공통전압은 액정패널 내부의 공통전극에 인가될 때, 액정패널 내부의 저항이나 캐패시터 등에 의해 파형에 변형이 생기며 이러한 파형의 변형은 액정표시소자에 크로스토크가 발생하는 중요한 원인이 되었다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 공통전압 공급회로에 보상회로를 구비하여 액정패널에서 생성되는 리플을 제거함으로써 수평 크로스토크를 제거할 수 있는 액정표시소자 및 공통전압 인가방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정표시소자는 복수의 화소를 포함하며, 화소 내부에 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 인가하는 적어도 한쌍의 공통전극 및 화소전극을 포함하는 액정패널과, 상기 공통전극에 인가되는 공통전압을 생성하며, 액정패널로부터 출력되는 전압을 보상하여 액정패널에서 발생하는 리플을 제거하는 공통전압 공급회로로 구성된다.

상기 액정패널은 종횡으로 배열되어 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인과, 게이트라인을 따라 배열되어 해당 열의 공통전극에 공통전압을 인가하는 공통라인과, 상기 공통라인이 연결되어 외부로부터 입력되는 공통전압을 공통라인에 인가하는 공통전압 공급라인을 포함하며, 이때 상기 공통전압 공급라인은 홀수번째 공통라인이 접속되는 제1공통전압 공급라인과 짝수번째 공통라인이 접속되는 제2공통전압 공급라인으로 이루어진다.

공통전압 공급회로는 공통전압을 생성하는 공통전압 발생회로와 발생된 공통전압과 액정패널로부터 출력된 공통전압을 기초로 액정패널로부터 출력되는 공통전압의 리플을 반전하여 출력하는 공통전압 보상회로로 이루어진다.

이때, 상기 공통전압 발생회로는 전원전압과 접지전위 사이에 직렬 접속된 저항과, 상기 저항과 접속되어 상기 전원전압을 원하는 레벨로 분배하는 가변저항과, 반전단자에는 제어신호가 입력되고 비반전단자에는 원하는 레벨로 분배된 전원전압이 입력되어 입력된 전압을 반전증폭하여 출력하는 제1반전증폭기를 포함한다.

또한, 공통전압 보상회로는 액정패널로부터 출력되는 리플을 반전증폭하는 제1반전증폭기와, 상기 반전된 리플이 포함된 전압을 증폭하는 푸쉬플증폭기를 포함한다.또한, 본 발명에 따른 공통전압 공급방법은 공통전압을 생성하는 단계와, 복수의 화소를 포함하고 화소 내부에 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 인가하는 적어도 한쌍의 공통전극 및 화소전극을 포함하는 액정패널에서 출력된 공통전압의 리플을 반전증폭하는 단계와, 반전된 리플이 포함된 공통전압을 액정패널의 공통전극에 인가하는 단계로 구성된다.

본 발명에서는 공통전압 공급회로를 제공한다. 본 발명에서는 공통전압 공급회로에 공통전압 보상회로를 구비함으로써 공통전압의 변동을 보상하여 액정패널에 항상 설정된 공통전압이 인가되도록 한다.

일반적으로 액정패널의 공통전극에 인가된 공통전압은 액정패널 내부의 저항과 캐패시터 등에 의해 리플이 발생하는데, 본 발명에서는 이러한 리플을 효과적으로 제거함으로써 액정패널의 공통전극에 항상 설정된 전압이 인가되도록 한다. 특히, 본 발명은 홀수번째 열 화소의 공통전극과 짝수번째 열 화소의 공통전극에 교대로 공통전압을 인가하는 스윙(swing)구조의 IPS모드 액정표시소자에 적용되는 공통전압 공급회로를 제공한다.

스윙구조의 IPS모드 액정표시소자에서는 종래 사용되던 도트인버젼방식과는 달리 공통전압을 수평라인별로 분리하여 수직신호를 교류구동하여 인가한다(즉, 홀수번째 및 짝수번째로 분리하여 공통전압을 인가한다). 따라서, 종래의 구조에 비해 화상신호의 출력전압의 변화를 작게 해도 원하는 세기의 횡전계를 얻을 수 있게 되므로, 소비전력을 감소할 수 있게 된다. 본 발명에서는 이러한 스윙구조의 IPS모드 액정표시소자의 공통전압 공급회로를 제공함으로써 소비전력을 감소할 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시소자를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 액정표시소자의 구조를 간략하게 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 액정표시소자는 복수의 화소가 형성되어 실제 화상을 구현하는 액정패널(101)과, 상기 액정패널(101)에 외곽부에 부착된 게이트TCP(Taped Carrier Package;131) 및 데이터TCP(133)와, 상기 TCP(131,133)를 통해 액정패널(101)에 연결되는 PCB(Printed Circuit Board;142,144)로 구성된다.

액정패널(101)에는 복수의 게이트라인(103) 및 데이터라인(105)이 종횡으로 배치되어 복수의 화소를 정의하며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터(110)가 배치되어 있다. 화소내에는 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 형성하는 화소전극(115) 및 공통전극(116)이 배치되어 있다. 이때, 액정패널(101)의 스윙구조로서, 한 화소의 박막트랜지스터(110)와 인접하는 화소의 박막트랜지스터(110)은 서로 다른 게이트라인(103)에 연결된다. 즉 한 화소의 박막트랜지스터(110)는 해당 화소의 게이트라인에 접속되는 반면에, 인접하는 화소의 박막트랜지스터(110)는 전단의 게이트라인에 접속된다.

상기 화소열을 따라 공통전극(116)과 접속되는 공통라인(117)이 배치되어 상기 공통전극(116)에 공통전압을 인가한다. 또한, 액정패널(101)의 외곽영역에는 제 1공통전압 공급라인(120)과 제2공통전극 공급라인(122)이 배치되어 있다. 상기 제1 및 제2공통전압 공급라인(120,122)은 각각 액정패널(101)의 양측면에 배치되어 각각 홀수번째의 공통라인(117)과 짝수번째 공통라인(117)과 연결되어 홀수번째 열 화소의 공통전극과 짝수번째 열 화소의 공통전극에 교대로 공통전압을 인가한다.

한편, 게이트라인(103) 및 데이터라인(105)의 단부에는 각각 게이트패드(104) 및 데이터패드(106)가 형성되어 있다. 상기 게이트패드(104) 및 데이터패드(106)는 각각 상기 게이트TCP(131) 및 데이터TCP(133)에 실장된 게이트구동소자(132) 및 데이터구동소자(134)의 단자와 연결되어, 주사신호 및 화상신호가 입력된다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 PCB(142,144)에는 게이트구동소자(132)나 데이터구동소자(134)에 제어신호를 인가하는 제어부와 공통전압을 공급하는 공통전압 공급부 등이 구비되어 있다.

상기와 같이 구성된 액정표시소자에서는 게이트구동소자(132)로부터 주사신호가 인가됨에 따라 박막트랜지스터(110)가 턴온되고 데이터구동소자(134)로부터 인가되는 화상신호가 상기 박막트랜지스터(110)를 통해 화소전극(115)에 인가된다. 이와 동시에, 공통전압 공급라인(120)을 통해 공통전압이 상기 공통전극(116)으로 인가되어 화소전극(115)과 공통전극(116) 사이에 횡전계가 형성된다.

상기 제1 및 제2공통전압 공급라인(120,122)의 양단부에는 공통전압이 입력되는 입력단(120a,122a)과 공통전압이 출력되는 출력단(122a,122b)이 구비되어 있다. 상기 입력단(120a,120b)은 공통전압을 인가하는 공통전압 공급회로의 출력단에 연결되어 액정패널에 공통전압을 인가하고 출력단(122a,122b)은 공통전압 보상회로 에 연결되어 출력되는 공통전압을 보상한다.

도 3은 본 발명에 따른 공통전압 보상기능을 구비한 공통전압 공급회로를 나타내는 도면이다. 스윙구조의 IPS모드 액정표시소자에서는 홀수번째 공통라인과 짝수번째 공통라인에 각각 별개로 신호가 인가되므로, 홀수번째 공통라인에 공통전압을 공급하기 위한 공통전압 공급회로와 짝수번째 공통라인에 공통전압을 공급하기 위한 공통전압 공급회로가 각각 구비되어야만 할 것이다. 그러나, 실질적으로 홀수번째 공통라인용 공통전압 공급회로와 짝수번째 공통라인용 공통전압 공급회로는 그 구조가 실질적으로 동일하며, 단지 제어신호가 반전되어 입력된다는데에만 차이가 있다. 따라서, 이하의 설명에서는 하나의 공통전압 공급회로에 대해서만 설명하였다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 공통전압 공급회로는 공통전압 발생회로(110)와 공통전압 보상회로(120)로 이루어진다.

공통전압 발생회로(110)는 전원전압(Vdd)과 접지전위(Vss) 사이에 직렬 접속된 저항(R1)과, 상기 저항(R1)과 접속되어 상기 전원전압(Vdd)을 원하는 레벨로 분배하는 가변저항(VR1)과, 반전단자에는 제어신호가 입력되고 비반전단자에는 원하는 레벨로 분배된 전원전압(Vdd)이 입력되고 저항(R2) 및 캐패시터(C1)를 통해 반전증폭하여 출력하는 제1반전증폭기(113)로 구성된다.

제어신호는 로우와 하이(예를 들면, 0V 및 3.3V)가 교대로 교번하는 신호로서, 이 제어신호가 입력됨에 따라 상기 제1반전증폭기(113)에서는 제어신호 마다 신호를 교대로 R3/R2로 반전증폭하여 공통라인(117)에 출력할 수 있게 된다.

또한, 공통전압 보상회로(120)는 상기 공통전압 발생회로(110)로부터 출력되는 공통전압(Vcom)을 저항(R4)을 통해 비반전단자로 입력받고 액정패널(101)의 공통전압 공급라인(120,122)의 출력패드(120b,120b)를 통해 출력되는 출력전압이 반전단자를 통해 입력되는 제2반전증폭기(123)와, 2개의 트랜지스터(Q1,Q2)로 구성되어, 상기 제2반전증폭기를 통해 출력되는 전압이 공통게이트에 입력되며 제1트랜지스터의 소스가 전원전압(Vdd)에 연결되고 드레인은 제2트랜지스터(Q2)의 소스에 연결되며, 상기 제2트랜지스터(Q2)의 드레인은 접지전위(Vss)에 연결되어 입력되는 전압을 증폭하여 저항(R7)을 통해 공통전압 공급라인(120,122)의 입력패드(120a,122a)를 통해 입력시키는 푸쉬플증폭기로 구성된다.

상기 공통전압 공급라인(120,122)의 출력패드(120b,122b)를 통해 출력되는 전압은 액정패널(101)의 저항과 캐패시터 성분에 의해 교류성분인 리플이 발생하게 된다. 제2반전증폭기(123)의 반전단자에는 리플이 포함된 공통전압이 입력되는 것이다.

또한, 제2반전증폭기(123)의 비반전단자에는 상기 공통전압 발생회로(110)로부터 생성된 신호가 입력된다. 따라서, 상기 제2반전증폭기(123)는 입력되는 공통전압(Vcom)의 리플성분만을 R6/R5의 이득으로 반전증폭한 후 출력한다. 리플이 반전증폭되었다는 것은 교류성분인 리플이 반대로 된다는 것을 의미한다. 따라서, 보상회로(120)에 의해 보상되어 액정패널(101)에 입력되는 공통전압(Vcom)에는 액정패널(101)로부터 출력되는 공통전압과는 반전된 리플을 포함하고 있게 된다. 그러므로, 보상된 공통전압(Vcom)이 액정패널(101)로 입력되는 경우 액정패널(101)의 저항 및 캐패시터 성분에 의해 발생하는 리플이 입력되는 공통전압(Vcom)의 반전된 리플과 그 위상이 상쇄됨으로서 순수한 직류성분의 공통전압이 액정패널(101)의 공통전극에 인가된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 홀수번째 열의 공통전극과 짝수번째 열의 공통전극에 각각 교대로 공통전압을 인가하는 스윙구조의 IPS모드 액정표시소자에 적용되어 홀수번째 열의 공통전극과 짝수번째 열의 공통전극에 리플이 제거된(즉, 보상된) 공통전압을 교대로 인가함으로써 화상을 표시한다. 그러나, 본 발명이 이러한 스윙구조에만 한정되는 것이 아니라 일반적인 구조의 IPS모드 액정표시소자에도 적용될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 공통전압 공급회로에 액정패널내에서 발생하는 리플을 제거하는 보상회로를 구비함으로써 액정패널내에 항상 보상된 공통전압을 인가함으로써 화질이 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

Claims

복수의 화소를 포함하며, 화소 내부에 서로 평행하게 배치되어 횡전계를 인가하는 적어도 한쌍의 공통전극 및 화소전극을 포함하는 액정패널; 및,

상기 공통전극에 인가되는 공통전압을 생성하며, 액정패널로부터 출력되는 전압을 보상하여 액정패널에서 발생하는 리플을 제거하는 공통전압 공급회로로 구성되고,

상기 공통전압 공급회로는,

공통전압을 생성하는 공통전압 발생회로와, 생성된 공통전압과 상기 액정패널로부터 출력된 공통전압을 기초로 상기 액정패널로부터 출력되는 공통전압의 리플을 반전하여 출력함으로서, 리플을 제거하는 공통전압 보상회로로 이루어지고,

상기 공통전압 발생회로는,

전원전압과 접지전원 사이에 직렬 접속된 저항;

상기 저항과 접속되어 상기 전원전압을 원하는 레벨로 분배하는 가변저항; 및,

반전단자에는 제어신호가 입력되고 비반전단자에는 원하는 레벨로 분배된 전원전압이 입력되어 입력된 전압을 반전증폭하여 출력하는 제1반전 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 액정패널은,

종횡으로 배열되어 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인;

게이트라인을 따라 배열되어 해당 열의 공통전극에 공통전압을 인가하는 공통라인; 및

상기 공통라인이 연결되어 외부로부터 입력되는 공통전압을 공통라인에 인가하는 공통전압 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제2항에 있어서, 상기 공통전압 공급라인은,

홀수번째 공통라인이 접속되는 제1공통전압 공급라인; 및

짝수번째 공통라인이 접속되는 제2공통전압 공급라인으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제3항에 있어서, 상기 제1공통전압 공급라인 및 제2공통전압 공급라인을 통해 홀수번째 공통라인에 접속된 공통전극과 짝수번째 공통라인에 접속된 공통전극에 교대로 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제3항에 있어서, 상기 공통전압 공급회로는,

제1공통전압 공급라인을 통해 홀수번째 공통라인에 접속된 공통전극에 제1공통전압을 인가하는 제1공통전압 공급회로; 및

제2공통전압 공급라인을 통해 짝수번째 공통라인에 접속된 공통전극에 제2공통전압을 인가하는 제2공통전압 공급회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제5항에 있어서, 제1공통전압 및 제2공통전압은 위상이 반전된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
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제1항에 있어서, 상기 제1반전증폭기는 수직신호 마다 신호를 교대로 반전 증폭하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 공통전압 보상회로는,

액정패널로부터 출력되는 리플을 반전증폭하는 제2반전증폭기; 및

상기 제2반전증폭기에 의해 반전된 리플이 포함된 전압을 증폭하는 푸쉬플증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제10항에 있어서, 상기 반전된 리플은 액정패널에서 발생하는 리플과 위상차가 반대인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제11항에 있어서, 상기 반전된 리플이 액정패널에 입력되어 액정패널에서 생성된 리플과 상쇄되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
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