KR101349345B1 - 횡전계형 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공통전압을 안정화시킴으로써 화질을 개선한 횡전계형 액정표시장치에 관한 것이다.
이에 본 발명은, 박막트랜지스터와 화소전극이 형성되고 그물 형상의 공통전극이 형성된 제1기판과; 상기 제1기판과 액정을 사이에 두고 서로 대향되며, 컬러필터가 형성된 제2기판을 포함하는 횡전계형 액정표시장치를 제공하며, 그물 형태로 공통전극을 형성함으로써 공통전압의 전달에 손실이 적고 또한 공통전압의 보상을 수행함에 있어서도 전류량을 증가시켜 줌으로써 역시 공통전극에 의한 전압 하강을 최소화할 수 있으므로 액정패널 전체에 걸쳐 그리니쉬와 같은 화질 불량이 개선되어 고품위의 액정표시장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

횡전계형 액정표시장치{IPS mode liquid crystal display}
도 1은 일반적인 액정표시장치의 기본 구성을 도시한 블록구성도
도 2는 도 1의 구성 중 액정패널의 구성을 간략히 도시한 도면
도 3은 횡전계형 액정표시장치의 일반적인 공통전극 구조와 상기 공통전극으로 인가되는 공통전압(Vcom)의 보상회로를 도시한 도면
도 4는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치를 평면 도시한 구성도면
도 5는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치의 응용예를 평면 도시한 구성도면
도 6은 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치 중 공통전압보상부의 상세 구성을 도시한 블록구성도
도 7은 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치 중 공통전압보상부의 일 실시회로를 도시한 회로도
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
102 : 액정패널 110 : 공통전극
130 : 공통전압보상부 140 : TCP
132 : 전압보상부 134 : 전류증폭부
본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공통전압을 안정화시킴으로써 화질을 개선한 횡전계형 액정표시장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치 중 특히 액정표시장치는 소형 및 박형화와 저전력 소모의 장점을 가지며, 노트북 컴퓨터, 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등으로 이용되고 있다. 특히, 스위치 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)가 이용되는 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 동적인 이미지를 표시하기에 적합하다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 기본 구성을 도시한 블록구성도로서, 크게 액정패널(2)과 LCM구동회로부(26)로 구분된다.
각 구성을 보면, 인터페이스(10)는 퍼스널 컴퓨터등과 같은 구동시스템으로부터 LCM구동회로부(26)로 입력되는 데이터(RGB Data) 및 제어신호(입력 클럭, 수평동기신호, 수직동기신호, 데이터 인에이블 신호 등)들을 입력받아 타이밍 컨트롤러(12)로 공급한다. 주로 구동 시스템으로부터 데이터 및 제어 신호전송을 위해서 LVDS(Low Voltage Differential Signal) 인터페이스와 TTL 인터페이스 등이 사용되고 있다. 또한, 이러한 인터페이스 기능을 모아서 타이밍컨트롤러(12)와 함께 단일 칩(Chip)으로 집적시켜 사용하기도 한다.
액정패널(2)은 도 2와 같이, 글라스를 이용한 기판 상에 다수의 데이터라인(DL1~DLm)과 다수의 게이트라인(GL1~GLn)이 교차되어 다수의 화소영역을 형성하며, 각각의 화소영역에는 박막트랜지스터(TFT)와 액정(LC)이 구성되어 화소전극과 공통전극간 전계에 의한 액정분자의 회전 각도에 따라 제어되는 광투과율에 의해 화상을 표시한다.
타이밍 컨트롤러(12)는 인터페이스(10)를 통해 입력되는 제어신호를 이용하여 복수개의 드라이브 집적회로들로 구성된 데이터 드라이버(18)와 복수개의 게이트 드라이버 집적회로들로 구성된 게이트 드라이버(20)를 구동하기 위한 제어신호를 생성한다. 또한, 인터페이스(10)를 통해 입력되는 데이터들을 데이터 드라이버(18)로 전송한다.
기준전압생성부(16)는 데이터 드라이버(18)에서 사용되는 DAC(Digital To Analog Converter)의 기준전압들을 생성한다. 기준전압들은 패널의 투과율-전압특성을 기준으로 생산자에 의해서 설정된다.
데이터드라이버(18)는 타이밍 컨트롤러(12)로부터 입력되는 제어신호들에 응답하여 입력 데이터의 기준전압들을 선택하고, 선택된 기준전압을 액정패널(2)에 공급하여 액정 분자의 회전 각도를 제어한다.
게이트드라이버(20)는 타이밍 컨트롤러(12)로부터 입력되는 제어신호들에 응답하여 액정패널(2)상에 배열된 박막트랜지스터(TFT)들의 온/오프 제어를 수행하는데, 액정패널(2) 상의 게이트 라인(GL1~GLn)을 1 수평동기 시간씩 순차적으로 인에 이블 시킴으로써 액정패널(2) 상의 박막 트랜지스터들(TFT)을 1 라인 분씩 순차적으로 구동시켜 데이터드라이버(18)로부터 공급되는 아날로그 영상신호들이 각 박막트랜지스터(TFT)들에 접속된 픽셀들로 인가되도록 한다.
전원전압생성부(14)는 각 구성부들의 동작전원을 공급하고 액정패널(2)의 공통전극으로 공통전압(Common voltage)을 생성하여 공급한다.
도 3은 횡전계형 액정표시장치의 일반적인 공통전극 구조와 상기 공통전극으로 인가되는 공통전압(Vcom)의 보상회로를 도시한 도면이다.
액정패널(2) 내 화상표시 영역에 구성되는 공통전극(40)은 횡전계형 액정표시장치의 경우에 통상 각각의 수평화소열 단위로 각 화소에 공통전압을 공급하기 위해 복수개의 가로 라인 형상으로 구성되며, 상기 각 가로 라인들은 단부가 서로 연결됨으로써 공통전압이 인가된다.
상기와 같이 형성된 공통전극(40)은 TCP(Tape carrier package)(50) 등을 통해 공통전압보상부(30)와 같은 외부회로부로부터 공통전압(Vcom)을 공급받으며, P1 내지 P2로 도시된 바와 같이 통상 상기 TCP(50)의 구성 위치와 가까운 지점으로 공통전압(Vcom)이 인가된다.
공통전압보상부(30)는 상기 공통전극(40)으로 공통전압(Vcom)을 공급하고 또한 공급된 공통전압(Vcom)을 피드백 받은 후 비교하여 전압 강하분에 대한 보상을 수행하는 회로부이다. 이는 공통전극(40)으로 공급된 공통전압(Vcom)은 액정패널(2) 내에서 전송되는 전송로가 길어질수록 전압 강하가 심하게 나타나며, 결국 액정패널(2) 하단부에서 액정의 불완전 응답에 의해 녹색 빛을 띄는 그리니쉬 (Greenish) 현상과 셧-다운 크로스 토크 등이 발생하게 되는데 이를 개선하기 위해 제안된 보상회로이다.
구성을 간단히 살펴보면, 비반전입력단자(+단자)로 기준공통전압(Vcom,ref)을 입력받고 반전입력단자(-단자)로 상기 공통전극(40)으로부터 피드백된 공통전압(Vcom,f)을 입력받아 반전증폭기(OP)를 이용하여 비교한 후 전압의 하강이 발생할 경우 기준공통전압(Vcom.ref)과 동일한 전압레벨의 공급전압(VDD)을 상기 공통전극(40)으로 출력한다. 이때, 상기 공통전압보상부(30)로 피드백되는 공통전압은 액정패널(2)의 최하단부의 일 지점(P3)으로부터 공급되는데, 이는 상기 액정패널(2)로 공급된 공통전압이 액정패널(2)의 하단부에 구성된 공통전극(40)으로 전달되는 과정에서 상기 공통전극(40) 소재 자체에 기생하는 RC 성분(저항 및 커패시턴스 성분) 및 형성된 화소 내부에서의 기생 커패시턴스에 의한 전압강하가 가장 크게 나타나기 때문이다.
그런데, 상기와 같은 회로구성을 통해 공통전압을 보상하는 방법은 제품에 적용하여 검증해보면, 실질적으로는 상기 공통전극(40)에 포함된 RC 성분에 의한 공통전압 강하 현상을 효율적으로 개선하지 못하는데, 그 주된 원인으로는 상기 공통전극(40)의 비효율적인 구조와 전압의 보상만을 수행하는 보상회로에 주된 원인이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 횡전계형 액정패널 전체 영역에 왜곡이 적은 공통전압을 공급하여 고품위의 화질을 구현하는데 목적이 있다. 아울러, 상기한 목적을 달성하기 위한 고효율의 새로운 공통전압 보상회로를 제공하는데 또다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 박막트랜지스터와 화소전극이 형성되고 그물 형상의 공통전극이 형성된 제1기판과; 상기 제1기판과 액정을 사이에 두고 서로 대향되며, 컬러필터가 형성된 제2기판을 포함하는 횡전계형 액정표시장치를 제공한다.
상기 제1 및 제2기판은 글라스인 것을 특징으로 한다.
상기 액정표시장치는, 상기 공통전극으로 공통전압을 제공하며 또한 상기 공통전극으로부터 공통전압을 피드백 받아 기준전압과 비교한 후 보상된 공통전압을 상기 공통전극으로 제공하는 공통전압보상부를 더욱 포함한다.
상기 공통전압보상부는, 상기 공통전극으로부터 공통전압을 피드백 받아 기준전압과 비교한 후 제1 또는 제2전압을 출력하는 전압보상부와; 상기 전압보상부에서 출력된 전압을 입력받아 전류를 증폭시켜 출력하는 전류증폭부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 전압보상부는, 상기 제1 및 제2전압이 각각 입력되는 제1 및 제2전압입력단과; 상기 기준전압이 입력되는 비반전단자와; 상기 공통전극으로부터 피드백된 공통전압이 입력되는 반전단자와; 상기 제1 또는 제2전압이 출력되는 출력단자를 구비한 연산증폭기인 것을 특징으로 한다.
상기 제1전압은 공통전압 레벨의 전압이고, 상기 제2전압은 접지 레벨의 전압인 것을 특징으로 한다.
상기 전류증폭부는, 상기 전압보상부의 출력전압에 의해 스위칭이 제어되는 제1 및 제2트랜지스터를 구비한 푸시-풀 출력회로인 것을 특징으로 한다.
상기 제1트랜지스터는 n 타입 트랜지스터이고, 상기 제2트랜지스터는 p 타입 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치를 평면 도시한 구성도면으로서, 특히 공통전극의 형상을 더욱 상세히 나타낸 도면이다.
액정패널(102) 내 화상표시영역에 구성되는 공통전극(110)은 각각의 수평화소열 단위로 각 화소에 공통전압을 공급하기 위한 복수개의 가로 라인과 상기 인접한 두 가로라인 사이를 연결하는 복수개의 세로 라인을 포함하여 그물(mesh) 형상으로 구성되는 것이 특징이며, 이러한 형상은 도체인 상기 공통전극(110)의 일 지점으로 인가된 공통전압이 확장된 전압 전달 경로에 의해 상기 공통전극(110) 전체로 용이하게 전달되어 전압 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.
상기한 공통전극(110) 구조에서 TCP(Tape carrier package)(140) 등을 통해 공통전압보상부(130)와 같은 외부회로부로부터 공통전압(Vcom,c)을 공급받는데, (P11) 내지 (P12)로 도시된 바와 같이 상기 TCP(140)의 구성 위치와 가까운 지점으로 공통전압(Vcom,c)이 인가된다. 이때 상기 공통전압(Vcom,c)은 (P11) 또는 (P12) 중 하나의 지점으로 인가될 수도 있으나, 상기 형성된 공통전극(110)의 좌우 단부간의 전압 편차를 줄이기 위해 상기 (P11) 및 (P12)의 두 지점으로 공통전압(Vcom,c)을 인가하는 것이 바람직하며, 도 5의 응용예시 도면과 같이, 지점 (P11)과 지점 (P12) 사이에 복수개의 공통전압 인가용 브랜치(branch)를 더욱 구성하여 상기 공통전극(110)의 좌우간 전압 편차를 완전히 상쇄시키도록 구성할 수도 있다.
아울러 본 발명은 그물 형상의 공통전극(110)을 형성함과 더불어 상기 공통전극(110)의 다수 지점(P11, P12)으로 인가되어 액정패널(102) 전체에 전달되는 공통전압(Vcom,c)의 전압 손실을 줄이기 위해, 공통전극(110)으로 공급된 공통전압(Vcom,c)의 전압 보상 및 전류 성분을 더욱 증폭시키는 공통전압보상부(130)를 제공한다.
공통전압보상부(130)는 상기 공통전극(110)의 다수 지점(P11, P12)으로 공통전압(Vcom,c)을 공급하고, 또한 공급된 공통전압(Vcom,f)을 다수 지점(P21, P22)으로부터 피드백 받은 후 비교하여 전압 강하분에 대한 보상 및 전류 증폭을 수행하는 회로부이다.
상기 공통전압보상부(130)의 구성과 동작을 도 6의 블록구성도를 참조하여 설명한다.
도 6의 블록구성도를 보면, 본 발명에 따른 공통전압보상부(130)는 전압보상부(132)와 전류증폭부(134)로 구성된다.
상기 전압보상부(132)는 제1전압(VDD) 및 제2전압(VGND)이 각각 입력되고, 상기 TCP(140)와 가장 먼 액정패널(102) 하단부의 (P21) 내지 (P22)로부터 입력되 는 피드백 전압(vcom,f)을 기준전압(vcom,ref)과 비교하며, 상기 비교결과에 따라 상기 제1전압(VDD) 또는 제2전압(VGND)을 출력하는 구성부로서, 바람직하게는 연산증폭기(OP-AMP)를 이용하여 구성된다. 이때 상기 제1전압(VDD)은 상기 기준전압(Vcom,ref)과 동일한 전압 레벨이며 이상적인 공통전압 레벨의 전압이고, 상기 제2전압(VGND)은 접지(ground) 레벨의 전압이다.
상기 전류증폭부(134)는 상기 전압보상부(132)의 출력 전압의 레벨에 따라 상기 제1전압(VDD) 또는 제2전압(VGND)을 선택하여 전류를 증폭시킨 후 상기 공통전극(110)으로 출력하는 구성부로서, 바람직하게는 푸시-풀(push-pull) 출력회로이다.
도 7은 상기와 같이 설명한 공통전압보상부(130)의 바람직한 실시 회로를 도시한 회로도이다.
먼저, 전압보상부(132)는 비반전입력단자(+단자)로 제1전압원(V1)으로부터 출력된 기준전압(Vcom,ref)을 입력받고, 반전입력단자(-단자)로 상기 공통전극(110)의 (P21) 및 (P22) 지점으로부터 피드백된 공통전압(Vcom,f)을 입력받아 비교한 후 제1전압(VDD) 또는 제2전압(VGND)을 출력하는 반전증폭기(OP)로서, 상기 반전증폭기(OP)를 이용하여 기준전압(Vcom,ref)과 피드백된 공통전압(Vcom,f)을 비교한 후 상기 피드백된 공통전압(Vcom,f)의 하강이 발생할 경우 기준공통전압(Vcom.ref)과 동일한 전압 레벨인 상기 제1전압(VDD)을 출력한다.
이때 제1저항(R1)은 피드백된 공통전압(Vcom,f)이 전달되는 배선에 기생하는 자체 저항값을 나타내며, 제2저항(R2)은 상기 제1저항(R1)값에 대해 상기 반전증폭 기(OP)의 증폭 이득(gain)을 결정하기 위한 저항값으로서 각각 다른 극성으로 가변되면서 입력되는 피드백 공통전압(Vcom,f)에 대해 반대 극성의 전압을 인가하여 피드백 공통전압(Vcom,f)을 보상하는 역할이다.
상기 전압보상부(132)로부터 출력된 전압은 상기 전류증폭부(134)로 입력되는데, 상기 전류증폭부(134)는 상기 전압보상부(132)의 출력에 따라 스위칭이 동시에 제어되는 n-타입의 제1트랜지스터(T1)와 p-타입의 제2트랜지스터(T2)로 구성된 푸시-풀(push-pull) 출력회로이다.
동작을 보면, 먼저 상기 제1전압(VDD)의 전압레벨이 VDD(V) 및 전류가 ic1(A)이고, 상기 제2전압(VGND)의 전압레벨이 VGND(V) 및 전류가 ic2(A)라고 할 때, 상기 전압보상부(132)로부터 출력전류가 i1(A) 이고 출력전압이 양극성 전압(즉, 하이 레벨전압)인 경우 상기 제1트랜지스터(T1)만 온(on) 상태가 되므로 출력되는 최종 공통전압(Vcom,c)은 VDD(V)이고 전류가 (i1+ic1)(A)가 되어 전류량이 증가된다. 또한, 상기 전압보상부(132)로부터 출력전류가 i1(A) 이고 출력전압이 음극성 전압(즉, 로우 레벨전압)인 경우 상기 제2트랜지스터(T2)만 온(on) 상태가 되므로 출력되는 최종 공통전압(Vcom,c)은 VGND(V)이고 전류가 (i1+ic2)(A)가 되어 역시 전류량이 증가되어 출력된다.
따라서 본 발명에 따른 공통전압보상부(130)는 공통전극(110)으로 인가된 공통전압의 보상과 더불어 전류량을 증가시켜 줌으로서 액정패널(102)의 하단에까지 공통전압이 전달됨에 있어 그 손실이 최소화되는 장점이 있다.
상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치는, 그물 형태로 공통전극을 형성함으로써 공통전압의 전달에 손실이 적고 또한 공통전압의 보상을 수행함에 있어서도 전류량을 증가시켜 줌으로써 역시 공통전극에 의한 전압 하강을 최소화할 수 있으므로 액정패널 전체에 걸쳐 그리니쉬와 같은 화질 불량이 개선되어 고품위의 액정표시장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.

Claims (9)

  1. 박막트랜지스터와 화소전극이 형성되고, 복수개의 가로라인과 상기 복수개의 가로라인 사이를 연결하는 복수개의 세로라인을 포함하는 그물 형상의 공통전극이 형성되고, 상기 복수개의 세로라인에 각각 연결되는 복수개의 공통전압 인가용 브랜치가 형성된 제1기판과;
    상기 제1기판과 액정을 사이에 두고 서로 대향되며, 컬러필터가 형성된 제2기판과;
    상기 공통전극으로 공통전압을 제공하는 공통전압보상부
    를 포함하고,
    상기 공통전압보상부는, 상기 복수개의 세로라인 중 양측 2개 각각의 일단으로부터 상기 공통전압을 피드백 받아 기준전압과 비교한 후, 보상된 상기 공통전압을 상기 복수개의 공통전압 인가용 브랜치 각각을 통하여 상기 복수개의 세로라인 각각의 타단에 인가하는 횡전계형 액정표시장치
  2. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2기판은 글라스인 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치
  3. 삭제
  4. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전압보상부는,
    상기 공통전극으로부터 상기 공통전압을 피드백 받아 상기 기준전압과 비교한 후 제1 또는 제2전압을 출력하는 전압보상부와;
    상기 전압보상부에서 출력된 전압을 입력받아 전류를 증폭시켜 출력하는 전류증폭부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치
  5. 청구항 제 4 항에 있어서,
    상기 전압보상부는,
    상기 제1 및 제2전압이 각각 입력되는 제1 및 제2전압입력단과; 상기 기준전압이 입력되는 비반전단자와; 상기 공통전극으로부터 피드백된 공통전압이 입력되는 반전단자와; 상기 제1 또는 제2전압이 출력되는 출력단자를 구비한 연산증폭기인 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치
  6. 청구항 제 5 항에 있어서,
    상기 제1전압은 상기 기준전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2전압은 접지 레벨의 전압인 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치
  7. 청구항 제 6 항에 있어서,
    상기 전류증폭부는,
    상기 전압보상부의 출력전압에 의해 스위칭이 제어되는 제1 및 제2트랜지스터를 구비한 푸시-풀 출력회로인 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치
  8. 청구항 제 7 항에 있어서,
    상기 제1트랜지스터는 n 타입 트랜지스터이고, 상기 제2트랜지스터는 p 타입 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치
  9. 청구항 제 8 항에 있어서,
    상기 제1트랜지스터에는 상기 제1전압이 인가되고, 상기 제2트랜지스터에는 상기 제2전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치
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