KR101167698B1 - 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예는 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치를 제공한다. 이 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치는 도통 전압과 컷오프 전압을 각각 게이트 구동 회로에 출력하는 도통 전압 출력단과 컷오프 전압 출력단과, 상기 도통 전압 출력단에 결합되어 상기 도통 전압에 상기 컷오프 전압과 유사한 파형 수차가 생기도록 상기 도통 전압에 수차 영향을 인가하는 제어장치를 구비한다.

Description

액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치{DEVICE FOR CONTROLLING THE GATE DRIVE VOLTAGE IN LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치에 관한 것이다.

액정 디스플레이는 액정 패널과 백라이트 모듈로 이루어진다. 백라이트 모듈은 액정 패널에 평면광을 제공한다. 액정 패널은 어레이 기판, 컬러 필름 기판 및 액정층으로 구성된다. 서로 대향하는 어레이 기판과 컬러 필름 기판 사이에 액정을 주입함으로써 액정층이 얻어진다.

어레이 기판은 여러 개의 화소 유닛을 구비한다. 각 화소 유닛이 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터(이하, TFT로 약칭), 화소 전극 및 공통 전극 라인 등으로 형성된다. 게이트 라인, 데이터 라인, 공통 전극 라인을 총칭하여 신호 라인이라고 한다. 예를 들면, 게이트 라인과 공통 전극 라인은 기판에 횡방향으로 설치되고, 데이터 라인은 기판에 종방향으로 설치되고, 게이트 라인과 데이터 라인과의 교차점에 TFT가 설치된다. TFT는 액티브 소자인 스위치 소자가 되어 게이트 전극, 게이트 절연층, 액티브층, TFT채널, 소스 전극, 드레인 전극, 패시베이션층 등으로 구성된다. 게이트 전극은 게이트 라인에 접속 또는 일체화되고, 소스 전극은 데이터 라인에 접속 또는 일체화되고, 드레인 전극은 일반적으로 패시베이션층의 비아홀에 의해 화소 전극에 접속된다. 게이트 라인에 도통 전압을 입력할 때 액티브층은 도전되어 데이터 라인의 데이터 신호가 소스 전극에서 TFT채널을 통해 드레인 전극에 도달하고 최종적으로 화소 전극내로 입력된다. 신호를 얻은 화소 전극은 공통 전극(공통 전극 라인에 접속된)과 함께 액정을 회전 구동하는 전계를 형성한다.

액정 디스플레이의 구동에 사용하는 액정 디스플레이 구동 장치는 백라이트 모듈 구동 회로(BLU Controller), 타이밍 제어 회로(Timing Controller), 게이트 구동 회로(Gate Diver) 및 데이터 구동 회로(Data Driver)를 구비한다.

현재 액정 디스플레이의 박형화 및 비용 절감이 업계의 발전 추세가 되고 있다. 액정 디스플레이 기술의 발전에 따라 게이트 구동 인쇄 회로판이 없는 액정 디스플레이가 등장하였다(이하, GATE PCB-less LCD로 약칭한다). GATE PCB-less LCD에서 원래 게이트 구동 집적 회로판에서 전송하는 신호를 어레이 기판을 형성하는 유리 기판에 직접 형성된 회로 패턴으로 전송한다. 즉, 게이트 구동 회로를 어레이 기판에 설치하였다. 따라서 게이트 구동 집적 회로판을 단독으로 배치할 필요가 없어 박형화 및 비용 절감 목적을 달성하였다.

GATE PCB-less LC는 소스 구동 회로판에 의해 게이트 구동 회로에 게이트 라인을 구동하기 위한 컷오프 전압(이하, V_off로 약칭한다)과 도통 전압(이하, V_on으로 약칭한다) 및 공통 전극 라인을 구동하기 위한 공통 전압(이하, V_com으로 약칭한다)을 출력한다. 소스 구동 회로판과 게이트 구동 회로판을 접속하는 어레이 기판상의 배선 저항에 의해 각 게이트 구동 회로(각 게이트 구동 회로가 하나의 게이트 라인에 신호를 전송하는)에 전송하는 V_off 사이 및 각 공통 전극 라인에 전송하는 V_com 사이에 일정 편차가 있다. 또 어레이 기판의 데이터 라인과 공통 전극 사이에 축적 용량이 형성되고, 또한 게이트 라인과 데이터 라인 사이에 기생 용량이 형성되는 경우에 V_com과 V_off가 데이터 라인의 영향을 받아 일정 수차(ripple)가 생기고 또한 V_com과 V_off가 받는 수차의 정도나 파형이 유사하다. 이와 같은 V_com과 V_off의 편차 및 수차가 제1 게이트 구동 회로와 제2 게이트 구동 회로 사이에서 가장 분명하다. 왜냐하면 제1 게이트 구동 회로와 제2 게이트 구동 회로를 통과하는 전류의 양이 가장 많아 이에 의한 전압의 저하도 가장 크기 때문이다. 한편 게이트 라인의 V_on의 지속 시간이 짧기 때문에 편차 및 수차에 영향을 받지 않고 각 게이트 구동 회로가 출력한 V_on이 거의 같아 비교적 안정적이다.

도 1은 종래의 GATE PCB-less LCD에서의 V_off의 파형도이다.

도 1에서, 실선a와 a'는 제1 게이트 구동 회로의 V_off의 파형이고, 점선b와 b'는 제2 게이트 구동 회로의 V_off의 파형이다. 그래서 a와 b는 양극성 데이터 신호(Positive DATA)인 경우의 V_off파형을 나타내고, a'와 b'는 음극성 데이터 신호(Negative DATA)인 경우의 V_off파형을 나타낸다. 도 1에 도시한 것처럼 GATE PCB-less LCD의 게이트 구동 회로를 뒤로 하면 할수록 V_off의 편차 및 수차가 심해진다.

각 게이트 구동 회로의 V_on은 안정적이지만 V_off에 편차 및 수차가 생기기 때문에 각 게이트 구동 회로의 V_on과 V_off의 차도 다르다. V_on과 V_off의 차를 ΔV_g라고 한다. ΔV_g는 화소 전극의 충전 특성에 영향을 주는 요인이다.

도 2는, 제1 및 제2 게이트 구동 회로에서 ΔV_g의 차를 도시한 모식도이다. 도 2에서 a는 제1 게이트 구동 회로의 V_off파형이고, b는 제2 게이트 구동 회로의 V_off파형이고, d는 제1 및 제2 게이트 구동 회로의 V_on파형이고, ΔV_{g -1}은 제1 게이트 구동 회로의 ΔV_g이고, ΔV_{g -2}는 제2 게이트 구동 회로의 ΔV_g이다. 도 2에 도시한 것처럼 ΔV_{g -1}>ΔV_{g -2}, 즉 양자에 차가 있다. 이 ΔV_g의 차에 의해 화소 전극 충전량의 수차량(이하, ΔV_p로 약칭한다)에도 차가 생긴다. 화소 전극과 게이트 라인으로 형성된 기생 용량에 의해 ΔV_p가 생긴다. 게이트 라인이 V_on과 V_off 사이로 전환될 때 기생 용량에 의해 화소 충전량에 수차가 생긴다.

이하는 ΔV_p와 ΔV_g의 관계이다. 즉,

ΔV_p=C_gd*ΔV_g/C_tot (식1)

C_tot=C_gd+C_lc+C_s (식2)

여기에서 C_gd는 게이트 라인과 드레인 전극간의 기생 용량이고, C_lc는 액정 용량이고, C_s는 액정 용량에 병렬하는 축적 용량이다. C_gd,C_lc 및 C_s는 정수이므로 ΔV_p와 ΔV_g는 정비례를 이룬다.

각 게이트 구동 회로가 대응하는 화소 전극의 ΔV_p에 차가 있는 경우에 횡방향으로 블럭 형태의 이상 화상(Y-Block)이라는 현상이 일어난다. Y-Block 현상이란, 각 게이트 구동 회로의 구동 영역간에 그레이 레벨(gray level)에 차가 생기는 현상이다. 이 Y-Block 현상은 각 게이트 구동 회로간에 ΔV_g의 차가 있는 경우에 생기며, ΔV_g의 차가 없는 경우에는 생기지 않는다. Y-Block 현상은 액정 디스플레이의 질을 저하하는 요인이다. Y-Block 현상은 데이터 신호의 극성과는 관계 없이 ΔV_g의 차가 있으면 생긴다.

본 발명의 일실시예는 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치를 제공한다. 이 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치는 도통 전압과 컷오프 전압을 게이트 구동 회로에 각각 출력하는 도통 전압 출력단과 컷오프 전압 출력단과, 상기 도통 전압 출력단에 결합되어 상기 도통 전압에 상기 컷오프 전압과 유사한 파형 수차가 생기도록 상기 도통 전압에 수차 영향을 인가하는 제어장치를 구비한다.

본 발명의 다른 실시예는 액정 디스플레이를 제공한다. 이 액정 디스플레이는 상술한 액정 디스플레이 게이트 구동 전압 제어장치를 구비한다.

도 1은 종래의 GATE PCB-less LCD에서의 V_off의 파형도이다.
도 2는 제1 및 제2 게이트 구동 회로에서 ΔV_g의 차를 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 액정 디스플레이 게이트 구동 전압 제어장치의 제1 실시예의 구성을 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 액정 디스플레이 게이트 구동 전압 제어장치의 제2 실시예의 구성을 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 액정 디스플레이 게이트 구동 전압 제어장치의 제1 실시예와 제2 실시예를 채용할 때 생기는 전압의 파형도이다.

본 발명의 실시예의 액정 디스플레이 게이트 구동 전압 제어장치에 의하면, GATE PCB-less LCD에 적용하여 도통 전압 출력단, 컷오프 전압 출력단, 공통 전압 출력단 및 제어 회로를 구비한다. 제어 회로는 도통 전압 출력단이 출력하는 V_on을, 공통 전압 출력단이 출력한 V_com 또는 컷오프 전압 출력단이 출력하는 V_off의 수차에 의해 영향을 주는데 사용한다. 해당 제어 회로는 도통 전압 출력단과 컷오프 전압 출력단 사이에 설치되어 양자를 결합한다. 그로 인해 V_on이 V_off에 적당한 수차를 일으킨다. V_com과 V_off가 유사 파형 수차를 갖는 경우에 제어 회로가 도통 전압 출력단과 공통 전압 출력단 사이에 설치되어 양자를 결합한다. 그로 인해 V_com의 수차가 V_on에 영향을 주어 V_on도 V_off에 상당하는 수차를 일으킨다. 이러한 경우에 액정 디스플레이의 어레이 기판상의 각 구동 회로 사이에서 ΔV_g(V_on과 V_off의 차)가 V_off의 수차의 변화에 따라 변화되지 않고 상대적인 안정을 유지할 수 있고, 그로 인해 화소 전극 충전량의 수차량ΔV_g도 안정되어 각 게이트 구동 회로의 영역간에 생긴 Y-Block 현상을 개선하는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 도면을 통해 본 발명의 실시예에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치의 제1 실시예의 구성을 도시한 모식도이다. 도 3에 도시한 것처럼 본 발명의 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치는, 도통 전압 출력단(11), 공통 전압 출력단(12) 및 제어 회로(13)를 구비한다. 본 실시예의 제어 회로는, 예를 들면 전기 용량(13)이다. 도통 전압 출력단(11)과 공통 전압 출력단(12)이 전기 용량(13)에 의해 결합된다. 구체적으로는 전기 용량(13)의 일단이 도통 전압 출력단(11)과 게이트 구동 회로(100)에 접속되고, 전기 용량(13)의 타단이 공통 전압 출력단(12)과 게이트 구동 회로(100)에 접속된다. 본 실시예에서 어레이 기판의 데이터 라인과 공통 전극 사이에 축적 용량이 형성되고, 게이트 라인과 데이터 라인 사이에 기생 용량이 형성되기 때문에 V_com과 V_off가 받는 수차의 정도와 파형은 유사하다. 공통전압출력단 (12)는 액정 디스플레이 패널에 공통전압을 제공하기 위해 이용된다. 이 실시예에서는 공통전압출력단 (12)이 게이트 구동회로 (100)에 접속되어 액정 디스플레이 패널에 공통전압을 제공하지만, 다른 실시예에서는 공통전압출력단 (12)이 게이트 구동회로 (100)에 접속될 필요 없이, 직접 액정 디스플레이 패널에 공통 전압을 제공할 수도 있다.

그래서 공통 전압 출력단(12)이 출력한 V_com을 도통 전압 출력단(11)이 출력한 V_on의 기준 전압으로 하고, V_com과 V_on을 서로 연동시켜 V_com의 수차가 V_on에 영향을 준다. 그로 인해 V_on이 V_com과 유사한 파형 수차를 가진다. 또 이 때 V_com과 V_off가 유사 수차 현상을 갖기 때문에 V_on과 V_off 모두 서로 유사한 파형 수차를 가진다. 따라서 액정 디스플레이의 어레이 기판의 각 구동 회로간에 V_on과 V_off의 차ΔV_g가 상대적으로 안정된 값을 유지할 수 있기 때문에 Y-Block 현상을 개선할 수 있다.

도 4는 본 발명의 액정 디스플레이 게이트 구동 전압 제어장치의 제2 실시예의 구성을 도시한 모식도이다. 도 4에 도시한 것처럼 본 발명의 제2 실시예의 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치는 도통 전압 출력단(11), 컷오프 전압 출력단(14) 및 전기 용량(13)을 구비한다. 도통 전압 출력단(11)과 컷오프 전압 출력단(14)이 전기 용량(13)에 의해 결합된다. 구체적으로는 전기 용량(13)의 일단이 도통 전압 출력단(11)과 게이트 구동 회로(100)에 접속하고, 전기 용량(13)의 타단이 컷오프 전압 출력단(14)과 게이트 구동 회로(100)에 접속한다.

그래서 컷오프 전압 출력단(14)이 출력한 V_off를 도통 전압 출력단(11)이 출력한 V_on의 기준 전압으로 하고, V_off와 V_on을 서로 연동시켜 V_off의 수차가 V_on에 영향을 준다. 그로 인해 V_on이 V_off와 유사한 파형 수차를 가진다. 따라서 V_on과 V_off의 차ΔV_g가 상대적으로 안정된 값을 유지할 수 있기 때문에 상응하는 액정 디스플레이의 Y-Block 현상을 개선할 수 있다.

도 5는 본 발명의 액정 디스플레이 게이트 구동 전압 제어장치의 제1 실시예와 제2 실시예를 채용할 때 생기는 전압의 파형도이다. 도 5에서, a는 제1 게이트 구동 회로의 V_off의 파형이고, b는 제2 게이트 구동 회로의 V_off의 파형이고, d1은 제2의 제1 게이트 구동 회로의 V_on의 파형이고, d2는 제2의 제2 게이트 구동 회로의 V_on의 파형이다. ΔV_{g -1}'는 제1 게이트 구동 회로의 ΔV_g이고, ΔV_{g -2}'는 제2 게이트 구동 회로의 ΔV_g이다. 도 4에 도시한 것처럼 설치된 전기 용량 등과 같은 제어 회로가 준 영향에 의해 V_off 또는 V_com의 파형이 V_on에 영향을 주어 ΔV_{g -1}'와 ΔV_{g -2}'를 가깝게 하기 때문에 명백한 ΔV_p의 변화가 생기지 않고 액정 디스플레이의 Y-Block 현상도 상응하게 개선된다.

본 발명은 하나의 전기 용량을 가진 간단한 회로로 발명의 목적을 실현하였으나, 공통 전압 또는 컷오프 전압의 수차가 도통 전압에 영향을 주어 도통 전압을 공통 전압 또는 컷오프 전압과 유사한 파형 수차를 갖도록 하고, 각 게이트 구동 회로간의 ΔV_g의 차를 해제하는 각 회로 접속 방법, 예를 들면 RC회로는 모두 본 발명의 보호범위 내에 속한다.

본 발명의 또다른 일실시예는 액정 디스플레이를 제공한다. 해당 액정 디스플레이는 예를 들면, 도 3 또는 도 4의 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치를 구비한다.

이상의 실시예는 본 발명의 기술 사상을 설명한 것에 불과하며, 한정적인 것은 아니다. 바람직한 실시예를 참조하면서 본 발명을 상세하게 설명하였는데, 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 보정하거나 균등하게 변경할 수 있고, 이 보정 또는 균등한 변경에 의해 보정 후의 기술 사상이 본 발명의 기술 사상의 정신과 범위에서 벗어나지는 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

1. 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치로서,
   도통 전압과 컷오프 전압을 게이트 구동 회로에 각각 출력하는 도통 전압 출력단 및 컷오프 전압 출력단,
   상기 도통 전압 출력단에 결합되어 상기 도통 전압에 상기 컷오프 전압과 유사한 파형 수차가 생기도록, 상기 도통 전압에 수차 영향을 인가하는 제어 회로를 포함하고,
   상기 제어 회로는 전기 용량이며,
   상기 전기 용량의 일단이 상기 도통 전압 출력단과 상기 게이트 구동 회로에 접속하고 상기 전기 용량의 타단이 상기 컷오프 전압 출력단과 게이트 구동 회로에 접속하는, 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로가 상기 도통 전압 출력단과 상기 컷오프 전압 출력단 사이에 설치되어 양자를 결합하고, 상기 도통 전압에 상기 컷오프 전압의 수차 영향을 주도록 하는, 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제2항에 있어서, 상기 제어 회로가 RC 회로인, 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 컷오프 전압과 유사한 파형 수차를 가진 공통 전압을 출력하는 공통 전압 출력단을 더 포함하는, 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 제어 회로가 상기 도통 전압 출력단과 상기 공통 전압 출력단 사이에 설치되어 양자를 결합하고, 상기 도통 전압에 상기 공통 전압의 수차 영향을 주도록 하는, 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 제어 회로가 전기 용량인, 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 전기 용량의 일단이 상기 도통 전압 출력단과 상기 게이트 구동 회로에 접속하고, 상기 전기 용량의 타단이 상기 공통 전압 출력단과 게이트 구동 회로에 접속하는, 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치.
10. 제7항에 있어서, 상기 제어 회로가 RC 회로인, 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치.
11. 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치로서,
    도통 전압과 컷오프 전압을 게이트 구동 회로에 각각 출력하는 도통 전압 출력단 및 컷오프 전압 출력단,
    상기 도통 전압 출력단에 결합되어 상기 도통 전압에 상기 컷오프 전압과 유사한 파형 수차가 생기도록, 상기 도통 전압에 수차 영향을 인가하는 제어 회로, 및
    상기 컷오프 전압과 유사한 파형 수차를 가진 공통 전압을 출력하는 공통 전압 출력단을 포함하는 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 제어 회로가 상기 도통 전압 출력단과 상기 컷오프 전압 출력단 사이에 설치되어 양자를 결합하고, 상기 도통 전압에 상기 컷오프 전압의 수차 영향을 주도록 하는, 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 제어 회로가 전기 용량인, 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 전기 용량의 일단이 상기 도통 전압 출력단과 상기 게이트 구동 회로에 접속하고 상기 전기 용량의 타단이 상기 컷오프 전압 출력단과 게이트 구동 회로에 접속하는, 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치.
15. 제12항에 있어서, 상기 제어 회로가 RC 회로인, 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치.
16. 제1항 또는 제11항에 기재된 액정 디스플레이에서의 게이트 구동 전압 제어장치를 구비한 액정 디스플레이.
    

Images