KR101153740B1 - 양방향 게이트구동을 위한 액정패널과 이를 이용한액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스플레이장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 양방향 게이트 구동을 수행함에 있어서 비정질 실리콘 박막트랜지스터 자체의 용량성 부하에 기인하는 게이트구동용 신호의 왜곡 간섭을 배제할 수 있는 구조의 액정패널과 그 액정표시장치에 관한 것이다.

이는 기판과; 상기 기판 상에 형성되는 복수개의 데이터라인과; 상기 기판 상에 형성되며, 상기 복수개의 데이터라인과 교차되어 다수의 화소영역을 형성하되 각각의 라인은 임의의 위치에서 단선되어 형성되는 복수개의 게이트라인과; 상기 일 데이터라인과 일 게이트라인에 연결되어 구성되는 복수개의 박막트랜지스터와; 상기 각 화소영역 내부에 구성되며 상기 박막트랜지스터와 연결되는 복수개의 액정을 포함하는 양방향 게이트구동을 위한 액정표시장치용 액정패널을 통해 실현되고 있으며, 양방향 게이트 구동을 위한 신호 파형의 정상적 출력이 가능하여 화질의 개선에 커다란 효과가 있다.

Description

양방향 게이트구동을 위한 액정패널과 이를 이용한 액정표시장치{LCD for dual gate driving}

도 1은 일반적인 능동 매트릭스 액정표시장치의 구성을 도시한 도면

도 2는 도 1에 따른 액정표시장치의 구동을 위해 인가되는 게이트구동신호를 도시한 도면

도 3은 일반적인 양방향 게이트구동IC 배치형 액정표시장치를 도시한 도면

도 4는 일반적인 양방향 게이트 구동을 위한 비정질 실리콘 박막트랜지스터를 이용한 4상-쉬프트레지스터 회로도

도 5는 도 4에 도시된 4상-쉬프트레지스터 회로의 평면설계 레이아웃을 부분 도시한 도면

도 6은 도 4에 도시된 양방향 게이트구동을 위한 쉬프트레지스터로의 입력클럭과 게이트구동신호의 왜곡 현상을 보여주는 출력그래프

도 7은 본 발명에 따른 양방향 게이트구동용 액정패널을 설명하기 위한 도면

도 8은 본 발명에 따른 양방향 게이트구동용 액정패널의 응용을 도시한 도면

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

10 : 액정패널 11 : 기판

12L, 12R : 게이트구동회로부 13 : 액티브 영역

13L, 13R : 분할 구동을 위한 좌/우측 액티브 영역

DL : 데이터라인

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비정질 박막트랜지스터를 이용한 게이트 구동회로가 패널에 내장된 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치는 액정의 특정한 분자배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고, 이러한 분자 배열에 의해 발광하는 액정 셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광-산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로, 액정 셀에 의한 빛의 변조를 이용한 디스플레이 장치로서, 통상의 액정표시장치는 액정 패널 상의 액정 셀들의 광-투과율을 조절함으로써 비디오신호에 해당하는 화상을 표시하게 된다. 액정 패널 상의 액정 셀들을 구동하기 위하여, 액정표시장치는 액정 패널 구동장치를 구비한다.

도 1을 참조하면, 통상의 능동 매트릭스(Active matrix) 액정표시장치는 액정 셀들이 두장의 투명기판을 사이에 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널(3)과, 액정 패널(3)상의 데이터라인들(DL1 내지 DLn)에 데이터를 공급하기 위한 데이터 구동 IC(1)(Data Driving Integrated Circuit)와, 게이트라인들(GL1 내지 GLm)을 순차적으로 구동하기 위한 게이트 구동 IC(2)(Gate Driving Integrated Circuit)를 구비한다. 액정 패널(3)에는 다수의 액정 셀들과 이들 액정 셀들 각각에 공급될 데이터신호를 스위칭하는 박막트랜지스터들(Thin Film Transistor, 이하 "TFT"라 함)이 설치되게 된다.

다수의 액정 셀들은 데이터라인들과 게이트라인들이 교차하는 교차점에 각각 설치되고 이와 더불어 박막 트랜지스터들도 상기한 교차점들에 각각 위치하게 된다.

데이터 구동 IC(1)는 쉬프트레지스터와 래치를 포함하며, 데이터 쉬프트 클럭에 응답하여 데이터 비트를 쉬프트 시키며 데이터 출력 인에이블 신호에 응답하여 1라인분의 데이터를 데이터라인들에 동시에 공급한다.

게이트 구동 IC(2)는 각 게이트라인들을 구동하기 위해 쉬프트레지스터를 포함한 다수의 스테이지로 구성되어 게이트 스타트 펄스(GSP)에 응답하여 게이트라인들을 순차 구동한다.

게이트 스타트 펄스가 게이트 구동 IC들에 공급되면 게이트 구동IC들은 도 2와 같이, 액정패널 상의 m개의 게이트 라인들에 순차적으로 게이트 구동 펄스를 공급함으로써 m개의 게이트라인들이 순차적으로 구동되게 한다. 그러면 액정패널(3) 상의 TFT들은 1 게이트라인 분씩 순차적으로 구동되어 1 게이트라인 분씩의 액정 셀들에 데이터신호들이 순차적으로 공급되게 한다.

상기한 구성에서 게이트구동IC(2)는 다수의 쉬프트레지스터(Shift-Register)에 의해 게이트구동신호가 순차적으로 출력되는데, 비정질 실리콘(a-Si) 트랜지스터로 구성된 쉬프트레지스터가 내장된 게이트구동IC의 경우 중-대형 이상의 액정표시장치에서는 회로부의 면적, 게이트라인 자체의 부하(load) 등을 고려하여 도 3과 같이 액정패널(3)의 양측단에 각각 구성하게 된다.

그런데, 도시된 바와 같이 액정패널(3)의 양측단에 구성되는 게이트구동IC(2L, 2R)의 쉬프트레지스터 회로는 비정질 실리콘 박막트랜지스터(a-Si:H TFT)의 낮은 전자 이동도 특성에 의해 채널 폭(channel width)이 수만 ㎛ 이상을 차지하는 풀-업/풀-다운(pull-up/pull-down) 스위칭 박막트랜지스터가 쉬프트레지스터 회로 구성 면적의 대부분을 차지하게 된다.

그 일예를 보면, 도 4는 일반적으로 10인치 이상의 액정표시장치 모델에서 사용되는 4상-쉬프트레지스터 회로도이며, 여기서 풀-업/풀-다운 스위칭용 박막트랜지스터는 각각 (N6)과 (N7) 이다.

도 5는 도 4에 도시된 4상-쉬프트레지스터 회로의 평면 설계 레이아웃(lay-out)을 도시한 도면으로서, 쉬프트레지스터의 구성에 있어서 N6과 N7의 풀-업/풀-다운 스위칭 박막트랜지스터의 구성 면적 비율이 매우 높은 것을 알 수 있다.

이처럼 비정질 실리콘 박막트랜지스터(a-Si:H TFT)를 이용한 양방향 게이트구동IC 배치 구조는, 쉬프트레지스터 구성 면적의 큰 부분을 차지하는 풀-업/풀-다운 스위칭 박막트랜지스터의 대형화에 따라 일측 쉬프트레지스터의 비정질 실리콘 박막트랜지스터 자체 커패시턴스(capacitance)가 타측 쉬프트레지스터에 부하(load)로 작용하여 도 6의 출력 그래프에 도시된 바와 같이, 쉬프트레지스터 동작을 위한 입력 클럭(CLK) 신호의 왜곡 및 이에 따른 충전 불량에 의한 비정상적 게이트구동신호 출력 등의 현상을 초래하여 정상적인 액정표시장치의 동작을 방해하는 문제점으로 대두되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 비정질 실리콘 박막트랜지스터를 이용한 게이트 구동회로의 동작에 있어서 각각 독립적으로 구동되고, 아울러 비정상적 게이트구동신호 출력을 개선할 수 있는 액정표시장치를 제시하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판과; 상기 기판 상에 형성되는 복수개의 데이터라인과; 상기 기판 상에 형성되며, 상기 복수개의 데이터라인과 교차되어 다수의 화소영역을 형성하되 각각의 라인은 임의의 위치에서 단선되어 형성되는 복수개의 게이트라인과; 상기 일 데이터라인과 일 게이트라인에 연결되어 구성되는 복수개의 박막트랜지스터와; 상기 각 화소영역 내부에 구성되며 상기 박막트랜지스터와 연결되는 복수개의 액정을 포함하는 양방향 게이트구동을 위한 액정표시장치용 액정패널을 제시한다.

여기서 상기 각 게이트라인의 단선위치는 액정패널의 중앙부인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 단선된 각 게이트라인으로 게이트구동신호가 입력되는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명은, 기판 상에 형성되는 복수개의 데이터라인과, 상기 복수개의 데이터라인과 교차되어 다수의 화소영역을 형성하되 각각의 라인은 임의의 위치에서 단선되어 형성되는 복수개의 게이트라인과, 상기 일 데이터라인과 일 게이트라인에 연결되어 구성되는 복수개의 박막트랜지스터와, 상기 각 화소영역 내부에 구성되며 상기 박막트랜지스터와 연결되는 액정을 구비한 액정패널과; 상기 복수개의 게이트라인에 게이트구동신호를 출력하기 위한 제1 및 제2게이트구동회로부와; 상기 복수개의 데이터라인으로 비디오 데이터를 출력하기 위한 하나 이상의 데이터구동회로부와; 상기 각 구동회로부로 타이밍제어신호를 출력하고 상기 데이터구동회로부로 비디오 데이터를 출력하는 타이밍제어부를 포함하는 양방향 게이트구동을 위한 액정표시장치를 제시한다.

여기서 상기 제1 및 제2게이트구동회로부는 상기 기판 상의 마주보는 양 측단에 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 각 게이트라인의 단선위치는 액정패널의 중앙부인 것을 특징으로 한다.

상기 각 게이트라인은 상기 제1 또는 제2게이트구동회로부 중 하나와 연결되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 양방향 게이트구동을 위한 액정표시장치에 대해 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명에 따른 양방향 게이트구동을 위한 액정표시장치의 액정패널 구조와 그 동작을 설명하기 위한 도면이다.

전술한 바와 같이 비정질 실리콘 박막트랜지스터를 이용한 쉬프트레지스터를 양방향 게이트구동회로로 이용할 경우 반대측 쉬프트레지스터가 부하(load)로 작용하여 부정확한 게이트구동신호가 출력되는 문제점을 해결하기 위해 액정패널의 양측단에 위치한 제1 및 제2게이트구동회로(12L, 12R)가 서로에 부하(load)로서 종속되지 않고 독립적인 구동을 수행할 수 있도록 게이트라인을 양분하여 액정패널(10)을 구동하는 동작 개념이다.

즉, 기판(11) 상에 형성되어 화상이 디스플레이 되는 영역인 액티브 영역(13)을 게이트라인 분할을 통해 양분하여 각각 구동함으로써 게이트라인 신호입력 의 지연(delay)에 따른 파형왜곡이 개선되는 효과를 도출하는 것이다.

상기와 같은 효과의 실현을 위해, 본 발명은 기판(11) 상에 복수개의 데이터라인(DL)을 형성하고, 이에 교차되어 액정(liquid crystal) 과 박막트랜지스터(TFT)가 각각 구성된 다수의 화소영역을 형성하도록 게이트라인을 구성함에 있어서, 동일한 로우(row) 라인 화소들을 연결하는 게이트라인의 일 지점을 단선(open)시켜 좌측 게이트라인{GL(L)} 및 우측 게이트라인{GL(R)}으로 각각 독립되게 구성함으로써 각 게이트구동회로부(12L, 12R)에 의해 동작되는 액티브 영역(13L, 13R)으로 분할하게 된다.

이때 게이트라인의 단선 위치는 액정패널(10)의 중앙부, 즉 수평하게 연장되어 형성되는 게이트라인의 중앙부가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 동일 단선 위치에 의한 시각적 화면편차를 줄이기 위해 상/하간에 인접하는 게이트라인의 단선 위치는 서로 다르게 구성하는 바, 도 8과 같이 액티브 영역(13)의 중앙부에서 하측 방향으로 지그재그 형태를 이루는 단선 위치를 가지도록 각 게이트라인을 단선시킨다.

도 7 내지 도 8과 같이 액티브 영역(13)을 양분하여 구동될 수 있도록 단선된 각 게이트라인{GL(L), GL(R)}은 액티브 영역(13) 좌/우측 양단에 구성된 제1 및 제2게이트구동회로부(12L, 12R)와 각각 연결되어 게이트구동신호를 입력받아 화소를 구동하며, 각 게이트구동회로부(12L, 12R)의 쉬프트레지스터 회로 구성요소 중 부하(load) 발생 비율이 가장 큰 풀-업/풀-다운 스위칭용 비정질 실리콘 박막트랜지스터에 의한 영향을 받지 않기 때문에 정상적인 형태와 타이밍을 가지는 신호의 출력이 가능하게 된다.

상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 양방향 게이트구동을 위한 액정패널과 이를 이용한 액정표시장치에 따르면, 비정질 실리콘 박막트랜지스터를 이용한 쉬프트레지스터를 양방향 게이트구동회로로 이용하는 액정표시장치에 있어서 게이트 구동을 위한 신호 파형의 정상적 출력이 가능하여 화질의 개선에 커다란 효과가 있다. 아울러, 별도의 부가 회로 또는 장치가 필요 없어 구현이 매우 용이한 장점이 있다.

Claims (7)

1. 기판과;

   상기 기판 상에 형성되는 복수개의 데이터라인과;

   상기 기판 상에 형성되며, 상기 복수개의 데이터라인과 교차되어 다수의 화소영역을 형성하되 각각의 라인은 임의의 위치에서 단선되어 전기적으로 연결되지 않도록 형성되는 복수개의 게이트라인과;

   상기 복수개의 데이터라인과 상기 복수개의 게이트라인에 각각 연결되어 구성되는 복수개의 박막트랜지스터와;

   상기 각 화소영역 내부에 구성되며 상기 박막트랜지스터와 연결되는 복수개의 액정

   을 포함하고,

   상기 각 게이트라인의 단선위치는 상하간 서로 인접하는 게이트라인간에는 서로 다른 위치에 구비됨으로써 액정패널의 중앙부에서 하측 방향으로 지그재그 형태를 이루는 양방향 게이트구동을 위한 액정표시장치용 액정패널
2. 삭제
3. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 단선된 각 게이트라인으로 게이트구동신호가 입력되는 것을 특징으로 하는 양방향 게이트구동을 위한 액정표시장치용 액정패널
4. 기판 상에 형성되는 복수개의 데이터라인과, 상기 복수개의 데이터라인과 교차되어 다수의 화소영역을 형성하되 각각의 라인은 임의의 위치에서 단선되어 전기적으로 연결되지 않도록 형성되는 복수개의 게이트라인과, 상기 복수개의 데이터라인과 상기 복수개의 게이트라인에 각각 연결되어 구성되는 복수개의 박막트랜지스터와, 상기 각 화소영역 내부에 구성되며 상기 박막트랜지스터와 연결되는 액정을 구비한 액정패널과;

   상기 복수개의 게이트라인에 게이트구동신호를 출력하기 위한 제1 및 제2게이트구동회로부와;

   상기 복수개의 데이터라인으로 비디오 데이터를 출력하기 위한 하나 이상의 데이터구동회로부와;

   상기 각 구동회로부로 타이밍제어신호를 출력하고 상기 데이터구동회로부로 비디오 데이터를 출력하는 타이밍제어부

   를 포함하고,

   상기 각 게이트라인의 단선위치는 상하간 서로 인접하는 게이트라인간에는 서로 다른 위치에 구비됨으로써 액정패널의 중앙부에서 하측 방향으로 지그재그 형태를 이루는 양방향 게이트구동을 위한 액정표시장치
5. 청구항 제 4 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2게이트구동회로부는 상기 기판 상의 마주보는 양 측단에 구 성되는 것을 특징으로 하는 양방향 게이트구동을 위한 액정표시장치
6. 삭제
7. 청구항 제 4 항에 있어서,

   상기 각 게이트라인은 상기 제1 또는 제2게이트구동회로부 중 하나와 연결되는 것을 특징으로 하는 양방향 게이트구동을 위한 액정표시장치

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