KR101853022B1 - 액정표시장치와 그 공통전압 조정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치와 그 공통전압 조정 방법에 관한 것으로, 그 액정표시장치는 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들, 및 픽셀 어레이를 포함하는 액정표시패널; 상기 데이터라인들에 데이터전압을 공급하는 데이터 구동회로; 상기 게이트라인들에 게이트펄스를 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로; 및 상기 픽셀 어레이의 공통전극에 입력 공통전압을 공급하고 상기 픽셀 어레이에 공급된 공통전압의 변화를 감지하여 상기 공통전극에 공급될 입력 공통전압이 상기 공통전압의 변화를 추종하도록 상기 입력 공통전압을 제어하는 공통전압 트레이서 회로를 포함한다. 상기 픽셀 어레이는 상기 공통전압이 공급되는 더미 커패시터를 포함한다.

Description

액정표시장치와 그 공통전압 조정 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD FOR ADJUSTING COMMON VOLTAGE THEREOF}
본 발명은 액정표시장치와 그 공통전압 조정 방법에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 액체와 고체의 중간 상태인 액정 분자들이 두 장의 기판들 사이에 협지된 액정표시패널을 포함한다. 액정표시장치는 액정 분자들의 배열을 입력 영상의 비디오 데이터에 따라 변화시킴으로써 표시패널을 통과하는 광량을 비디오 데이터의 계조값에 따라 조절하여 입력 영상의 이미지를 재현한다.
액티브 TFT LCD 타입(Active Thin Film Transistor type)의 액정표시패널은 데이터라인들, 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들(또는 스캔라인들), 데이터라인들과 게이트라인들에 의해 정의된 매트릭스 형태의 픽 영역들에 형성된 픽셀들을 포함한다.
도 1은 액정표시패널의 1 픽셀을 보여 주는 회로도이다. 도 2는 게이트펄스와 데이터전압을 보여 주는 파형도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 액정표시패널의 픽셀은 데이터라인(11)과 게이트라인(12)의 교차부에 형성된 TFT(13), TFT(13)에 접속된 액정셀(Clc), 및 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst)를 포함한다.
도시하지 않은 소스 드라이브 IC(Source drive IC)는 데이터라인(11)에 정극성 데이터 전압(VdataH)과 부극성 데이터전압(VdataL)을 데이터라인(11)에 공급한다. 도시하지 않은 게이트 드라이브 IC(Gate drive IC)는 게이트펄스를 게이트라인(12)에 공급한다. 게이트펄스는 게이트 하이 전압(Vgh)과 게이트 로우 전압(Vgl) 사이에서 스윙한다. 게이트라인(12)의 전압이 게이트 로우 전압(Vgl)으로부터 게이트 하이 전압(Vgh)으로 상승하면, TFT(13)는 턴-온(turn-on)되어 데이터라인(11)을 통해 공급되는 데이터전압(VdataH, VdataL)을 액정셀(Clc)의 화소전극(PE)에 공급한다. 액정셀(Clc)의 액정 분자들 화소전극(PE)과 공통전극(CE) 간의 전압차에 의해 회동하여 데이터전압에 따라 액정표시패널을 통과하는 광의 광양을 조정한다. 도 2에서 "Vpix"는 액정셀(Clc)과 스토리지 커패시터(Cst)의 전압이다.
게이트라인(12)의 전압이 게이트 하이 전압(Vgl)으로부터 게이트 로우 전압(Vgh)으로 떨어지면, TFT(13)는 턴-오프(turn-off)되고 액정셀(Clc)과 스토리지 커패시터(Cst)의 전압(Vpix)은 TFT(13)의 게이트-소스 간 기생 용량의 영향으로 인하여 낮아지게 된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 화소전극(PE)과 스토리지 전압(Vstg)의 차 전압을 충전하여 화소전극(PE)의 전압을 1 프레임기간 동안 일정하게 유지한다. 공통전압(Vcom)은 액정표시패널에 공급되는 데이터전압(VdataH, VdataL)의 극성이 컬럼 인버젼 또는 도트 인버젼과 같은 형태로 반전될 때, 특정 전압 레벨의 직류 전압으로 설정된다. 정극성 데이터 전압(VdataH)은 공통전압(Vcom) 보다 높은 데이터전압이고, 부극성 데이터 전압(VdataL)은 공통전압(Vcom) 보다 낮은 데이터전압이다.
도 3은 픽셀의 ΔVp와 누설 전압을 보여 주는 파형도이다.
도 3을 참조하면, ΔVp는 게이트라인의 전압 변화에 따라 소스 드라이브 IC로부터 출력된 데이터전압과 픽셀의 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전압(Vpix)의 차 전압을 의미한다. 누설 전압(Leakage voltage, Vleak)은 스토리지 커패시터(Cst)에 데이터전압이 충전된 이후 1 프레임기간 동안 누설되는 스토리지 커패시터의 전압을 의미한다. 액정셀(Clc)이 정극성 데이터 전압을 충전할 때의 ΔVp와 누설 전압(Vleak)은 액정셀(Clc)이 부극성 데이터 전압을 충전할 때의 그것들과 다르다. 또한, ΔVp와 누설 전압(Vleak)은 데이터 전압의 계조에 따라 달라진다. Vdata_255는 계조값 '255'에 해당하는 화이트 계조의 데이터 전압이고, Vdata_0는 계조값 '0'에 해당하는 블랙 계조의 데이터 전압이다.
도 4는 공통전압이 인가되는 공통전극과 커플링된 액정표시패널의 기생 용량을 등가적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 공통전압 발생회로(20)는 도 2 및 도 3과 같이 정극성 데이터 전압과 부극성 데이터 전압 사이의 특정 전압 레벨을 갖는 직류 전압의 공통전압(Vcom)을 액정표시패널의 공통전극(CE)에 공급한다. 공통전압 발생회로(20)의 출력 단자에는 비교적 큰 용량(capacitance)의 커패시터(Cvcom)이 접속된다.
공통전압(Vcom)은 액정표시패널의 공통전극(CE)에 공급된다. 액정표시패널에는 공통전극(CE)과 커플링(Coupling)된 기생용량들(Cgc, Cdc), 액정셀(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. Cgc는 게이트라인(12)과 공통전극(CE) 간의 기생용량이며, Cdc는 데이터라인(11)과 공통전극(CE) 간의 기생용량이다. 따라서, 액정표시패널의 게이트라인(12)의 전압, 데이터라인(11)의 전압, 픽셀 내의 액정셀(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)의 전압에 따라 액정표시패널의 공통전압(Vcom)은 미세한 차이로 변동될 수 있다. 이에 비하여, 집적회로(Drive IC)로부터 출력되는 고정된 공통전압(Vcom)은 변동되지 않는다.
액정표시패널의 용량 차이와 액정표시패널의 수명 차이로 인하여 액정표시패널 내에서 공통전압(Vcom)은 미세한 차이로 변동될 수 있다. 액정표시패널 내에서 공통전압이 변동되면 동일 계조의 정극성 데이터전압과 부극성 데이터전압을 액정셀에 충전되더라도 정극성 데이터전압이 충전될 때의 액정셀 투과율과 부극성 데이터전압이 충전될 때의 액정셀 투과율이 달라진다. 한편, 집적회로 내의 공통전압 발생회로는 고정된 직류전압의 공통전압(Vcom)을 출력한다.
액정표시패널 내에서 공통전압이 변동되지만 집적회로로부터 출력된 고정된 공통전압(Vcom)으로 인하여, 액정표시패널에 비디오 데이터를 표시할 때 플리커(flicer)와 잔상이 보일 수 있다. 플리커와 잔상을 줄이기 위하여, 액정표시패널 내에서의 공통전압 변동분만큼 정극성 데이터 전압과 부극성 데이터 전압을 조정하는 방법을 고려할 수 있으나, 그 구현 방법이 어려워 적용되지 않고 있다. 또한, 플리커와 잔상을 줄이기 위한 다른 방법으로서, 집적회로로부터 출력되는 공통전압을 액정표시패널 내에서의 공통전압 변동만큼 조정하는 방법이 있으나, 그 구현 방법이 어려워 적용되지 않고 있다.
본 발명은 외부 집적회로로부터 출력되어 액정표시패널에 공급되는 고정된 공통전압으로 인한 액정표시패널의 화질 저하를 방지할 수 있는 액정표시장치와 그 공통전압 조정 방법을 제공한다.
본 발명의 액정표시장치는 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들, 및 픽셀 어레이를 포함하는 액정표시패널; 상기 데이터라인들에 데이터전압을 공급하는 데이터 구동회로; 상기 게이트라인들에 게이트펄스를 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로; 및 상기 픽셀 어레이의 공통전극에 입력 공통전압을 공급하고 상기 픽셀 어레이에 공급된 공통전압의 변화를 감지하여 상기 공통전극에 공급될 입력 공통전압이 상기 공통전압의 변화를 추종하도록 상기 입력 공통전압을 제어하는 공통전압 트레이서 회로를 포함한다.
상기 픽셀 어레이는 상기 공통전압이 공급되는 더미 커패시터를 포함한다.
상기 액정표시장치의 공통전압 조정 방법은 상기 픽셀 어레이의 공통전극에 입력 공통전압을 공급하는 단계; 상기 픽셀 어레이에 공급된 공통전압의 변화를 감지하는 단계; 상기 공통전극에 공급될 입력 공통전압이 상기 공통전압의 변화를 추종하도록 상기 입력 공통전압을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명은 액정표시패널의 픽셀 어레이로부터 공통전압을 피드백 검출하여 그 공통전압의 미세한 변화를 추종하도록 공통전압 발생회로로부터 출력되는 공통전압을 조정함으로써 액정표시패널의 화질 저하를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 픽셀 어레이에 별도로 형성된 더미 커패시터를 이용하여 공통전압의 픽드백 검출을 위한 외부 커패시터의 용량을 줄일 수 있다.
도 1은 액정표시패널의 1 픽셀을 보여 주는 회로도이다.
도 2는 게이트펄스와 데이터전압을 보여 주는 파형도이다.
도 3은 픽셀의 ΔVp와 누설 전압을 보여 주는 파형도이다.
도 4는 공통전압이 인가되는 공통전극과 커플링된 액정표시패널의 기생 용량을 등가적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여 주는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공통전압 트레이서 회로를 보여 주는 회로도이다.
도 7은 도 5에 도시된 더미 커패시터 영역의 제1 실시예를 보여 주는 단면도이다.
도 8은 도 5에 도시된 더미 커패시터 영역의 제2 실시예를 보여 주는 단면도이다.
도 9 내지 도 11은 도 6에 도시된 제1 및 제2 스위치들의 동작 타이밍을 보여 주는 파형도들이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 액정표시패널은 픽셀 어레이(100), 통합 IC(102), 게이트 드라이브 IC(104) 등을 포함한다.
액정표시패널은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식이나, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식으로 구현될 수 있다. 또한, 액정표시패널은 투과형 액정표시패널, 반투과형 액정표시패널, 반사형 액정표시패널 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 투과형 액정표시패널과 반투과형 액정표시패널의 아래에는 도시하지 않은 백라이트 유닛(Back Light Uni)이 배치된다. 백라이트 유닛은 액정표시패널에 빛을 조사한다.
액정표시패널은 두 장의 유리기판들 사이에 액정층이 형성된다. 픽셀 어레이(100)는 데이터라인들과 게이트라인들의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함한다. 액정표시패널의 TFT 어레이 기판은 데이터라인들, 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들, 데이터라인들과 게이트라인들의 교차부마다 형성된 TFT들, 액정셀의 화소 전극, 스토리지 커패시터 등을 포함한다. 액정표시패널의 컬러필터 어레이 기판은 블랙 매트릭스, 컬러필터 등을 포함한다. 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광필름이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 공통전극(CE)은 TFT 어레이 기판 또는, 컬러필터 어레이 기판에 형성될 수 있다. 또한, 공통전극은 TFT 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판에 형성될 수 있다.
픽셀 어레이(100)는 더미 커패시터 영역(110)을 포함한다. 더미 커패시터 영역(110)은 도 7 또는 도 8과 같이 구현될 수 있다. 더미 커패시터 영역(110)은 도 6에 도시된 더미 커패시터(Cdum)를 포함한다.
액정표시패널 내부의 용량 총합과 비례하는 용량을 가진 커패시터를 외부에 설치하여야 액정표시패널의 공통 전압 변화를 외부 커패시터로부터 읽을 수 있다. 하지만, 액정표시패널 내의 용량 총합과 외부 커패시터의 비가 너무 크거나 너무 작으면, 외부 커패시터로부터 액정표시패널에 인가된 전압의 변화를 읽어내기가 어려워질 수 있다. 액정표시패널의 용량 총합을 기준으로 외부 커패시터의 용량크기를 결정하는 방법은 수식으로 표현할 때 ((Cgc + Cdc + Cst + Clc) × 픽셀 어레이의 가로 해상도 × 세로 해상도) 만큼의 용량으로 외부 커패시터의 용량을 설정한다.
본 발명은 픽셀 어레이에 별도로 더미 커패시터(Cdum)를 형성하여 외부 커패시터들(Ccom, Cload)의 용량을 줄인다. 더미 커패시터(Cdum)는 ((Cgc + Cdc + Cst +Clc) × 픽셀 어레이의 가로 해상도) 만큼의 용량을 가지며, 이 더미 커패시터(Cdum)의 용량으로 인하여, 외부 커패시터들(Ccom, Cload)의 용량이 작게 되더라도 액정표시패널의 용량 총합을 기준으로 외부 커패시터의 용량을 크게 설정한 경우와 동등 수준으로 액정표시패널에 인가된 공통전압의 변화가 쉽게 읽어질 수 있다. 따라서, 더미 커패시터(Cdum)는 도 6에 도시된 외부 커패시터들(Ccom, Cload)의 용량을 줄이고, 데이터전압의 영향으로 변하는 공통전압의 변화량을 쉽게 검출할 수 있게 한다.
통합 IC(102)에는 소스 드라이브 회로, 타이밍 콘트롤 회로, 및 도 6과 같은 공통전압 트레이서 회로(Tracer circuit) 등이 집적된다. 통합 IC(102)는 액정표시패널의 TFT 어레이 기판 상에 접합된다. 통합 IC(102)는 FFC(Flexible Flat Cable), FPC(Flexible Printed Circuit) 등과 같은 연성회로기판을 경유하여 도시하지 않은 외부의 호스트 시스템(Host system)과 접속된다. 또한, 통합 IC(102)는 데이터라인들과 게이트 드라이브 IC(104)에 접속된다. 통합 IC(102)는 호스트 시스템으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터를 정극성/부극성 데이터전압으로 변환하여 액정표시패널의 데이터라인들로 출력한다. 모바일 정보 단말기에서 호스트 시스템은 폰 시스템(Phone system)의 메인 보드일 수 있다. 통합 IC(102)는 게이트 드라이브 IC(104)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호, 게이트 드라이브 IC(104)의 구동 전압을 발생한다. 게이트 드라이브 IC(104)의 구동 전압은 게이트 하이 전압(Vgh)과 게이트 로우 전압(Vgl) 등을 포함한다.
통합 IC(102)에 내장된 공통전압 트레이서 회로는 픽셀 어레이(100)에 공급될 입력 공통전압(Vcom)을 출력한다. 통합 IC(102)는 픽셀 어레이(100) 내에서 공통전압(Vcom)의 미세한 변화를 피드백 감지하여 그 변화분 만큼 픽셀 어레이(100)에 공급될 입력 공통전압(Vcom)을 조정한다. 공통전압 트레이서 회로에 대하여는 도 6을 결부하여 상세히 설명하기로 한다.
게이트 드라이브 IC(104)는 GIP(Gate In Panel) 공정으로 액정표시패널(100)의 기판 상에 직접 형성될 수 있다. 게이트 드라이브 IC(104)는 통합 IC(102)로부터의 게이트 타이밍 제어신호에 응답하여 데이터라인들에 공급되는 정극성/부극성 데이터전압에 동기되는 게이트펄스를 게이트라인들에 순차적으로 공급한다.
액정표시패널의 TFF 어레이 기판은 공통전압(Vcom)이 공급되는 Vcom 공급 단자(106), 더미 커패시터(110)와 외부의 외부 커패시터들(Ccom, Cload)에 접속된 Vcom 피드백 검출 단자(108)를 포함한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공통전압 트레이서 회로를 보여 주는 회로도이다.
도 6을 참조하면, 공통전압 트레이서 회로는 Vcom 공급 단자(106)에 접속된 커패시터(Cvcom), Vcom 피드백 검출 단자(108)와 기저전압원(GND) 사이에 직렬 접속된 외부 커패시터(Ccom, Cload), Vcom 피드백 검출 단자(108)에 접속된 더미 커패시터(Cdum) 등의 커패시터들을 포함한다.
통합 IC(102)의 Vcom 출력단자를 통해 출력되는 공통전압(Vcom)은 Vcom 공급단자(106)를 통해 픽셀 어레이(100)의 공통전극(CE)에 공급된다. 커패시터(Cvcom)는 Vcom 공급 단자(106)에 접속되어 공통전압(Vcom)을 안정화한다.
외부 커패시터(Ccom, Cload)는 Vcom 피드백 검출 단자(108)와 기저전압원(GND) 사이에 직렬 접속된 2 개 이상의 커패시터들을 포함한다. 외부 커패시터(Ccom, Cload)는 Vcom 피드백 검출 단자(108)와 노드(n1) 사이에 접속된 커패시터(Ccom)과, 노드(n1)와 기저전압원(GND) 사이에 접속된 커패시터(Cload)를 포함한다. 커패시터(Ccom)의 용량은 커패시터(Cload)의 용량 보다 작은 값을 설정될 수 있다. 커패시터(Cload)의 용량이 작으면, 노드(n1)의 전압이 지나치게 민감하게 변할 수 있으므로 비교적 큰 값으로 설정된다. 예를 들어, 커패시터(Cload)의 용량은 커패시터(Cvcom)의 용량과 동일한 값으로 설정될 수 있다. 외부 커패시터(Ccom, Cload)는 도 6에서 2 개로 예시되었지만, 이에 한정되지 않고 2 개 이상의 커패시터들로 구성될 수 있다.
더미 커패시터(Cdum)는 픽셀 어레이(100)의 데이터라인들에 공급되는 데이터 전압에 따라 변동되는 공통전압(Vcom)을 Vcom 피드백 검출 단자(108)에 공급한다. 외부 커패시터들(Ccom, Cload)은 픽셀 어레이(100)의 더미 커패시터(Cdum)로부터 공급된 공통전압(Vcom)을 분배한다.
더미 커패시터(Cdum)가 없다면 외부 커패시터들(Ccom, Cload)의 용량을 크게 하여야 한다. 외부 커패시터들(Ccom, Cload)의 용량이 지나치게 커지면 Vcom 피드백 검출 단자(108)의 전압 변화가 거의 없기 때문에 공통전압(Vcom)의 변화를 감지하기가 어렵다. 따라서, 더미 커패시터(Cdum)는 데이터 전압의 영향으로 변하는 공통전압(Vcom)을 Vcom 피드백 검출 단자(108)에 공급하고, 외부 커패시터들(Ccom, Cload)의 용량을 줄인다.
Vcom 공급 단자(106)에 접속된 커패시터(Cvcom)와, Vcom 피드백 검출 단자(108)와 기저전압원(GND) 사이에 직렬 접속된 외부 커패시터들(Ccom, Cload)은 연성회로기판이나 호스트 시스템의 PCB(Printed Circuit Board) 상에 실장될 수 있다. 더미 커패시터(Cdum)는 픽셀 어레이(100)의 더미 커패시터 영역(110)에 형성된다.
커패시터(Ccom)의 양단에는 큰 전압이 인가되고, 커패시터(Cload)의 양단에는 작은 전압이 인가되도록 그 커패시터들(Ccom, Cload)의 용량을 설정할 수 있다. 커패시터(Cvcom)의 용량이 100nF의 크기라고 가정을 하고, 공통전압(Vcom)의 동작 주파수가 100KHz라고 가정한다면, 커패시터(Cvcom)의 임피던스는 대략 159ohm으로 계산된다. 커패시터(Cload)의 용량은 커패시터(Cvcom)와 같은 용량으로 설정될 수 있다. 커패시터(Ccom)의 임피던스를 커패시터(Cload)의 10배 정도로 설정한다면, 커패시터(Ccom)의 용량은 대략 10nF 정도로 설정될 수 있다. 이 경우, 외부 커패시터들(Ccom, Cload)은 픽셀 어레이(100)의 더미 커패시터 전압을 10:1 정도로 분배한다. 따라서, 픽셀 어레이(100)에 공급된 공통전압(Vcom)이 0.1V 변경된다면, 외부 커패시터들(Ccom, Cload)의 용량 비에 의해 노드(n1)의 전압은 0.09V 변경된다.
공통전압 트레이서 회로는 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital convertor, ADC)(122), 트레이서 콘트롤러(tracer controller)(124), 기준전압 발생기(126), 버퍼(128), 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2) 등을 더 포함한다.
제2 스위치(S2)가 턴-온될 때 외부 커패시터들(Ccom, Cload)에 의해 분배된 전압이 노드(n1)를 통해 아날로그 디지털 컨버터(122)에 공급된다. 아날로그 디지털 컨버터(122)는 외부 커패시터들(Ccom, Cload) 사이의 노드(n1)와 트레이서 콘트롤러(124) 사이에 접속된 제2 스위치(S2)를 통해 전압을 입력받는다. 아날로그 디지털 컨버터(122)는 외부 커패시터들(Ccom, Cload) 사이의 노드 전압을 디지털 데이터로 변환함으로써 외부 커패시터들(Ccom, Cload)에 의해 소정의 전압 분배비만큼 분배된 공통전압(Vcom)을 검출하여 디지털 값으로 변환한다.
트레이서 콘트롤러(124)는 아날로그 디지털 컨버터(122)와 기준전압 발생기(126) 사이에 접속된다. 트레이서 콘트롤러(124)는 아날로그 디지털 컨버터(122)로부터의 디지털 값의 변화를 분석하여 픽셀 어레이(100)의 더미 커패시터 전압 변화를 검출한다. 트레이서 콘트롤러(124)는 도시하지 않은 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog convertor, DAC)를 통해 기준전압 발생기(126)에 입력 전압을 공급한다. 트레이서 콘트롤러(124)는 디지털-아날로그 변환기(DAC)의 출력 전압을 조정하여 픽셀 어레이(100)의 공통전극에 공급된 공통전압(Vcom)의 변화분 만큼 기준전압 발생기(126)의 입력 전압을 조정한다. 트레이서 콘트롤러(124)는 마이크로 프로세서(micro processor)로 구현될 수 있다.
기준전압 발생기(126)는 연산 증폭기(operation amplifier operational amplifier, OP. amp)를 이용하여 트레이서 콘트롤러(124)로부터의 입력 전압에 따라 변하는 기준전압(Vref)을 발생한다. 연산 증폭기의 비반전 입력단자에는 트레이서 콘트롤러(124)로부터의 입력 전압이 공급된다. 연산 증폭기의 반전 입력단자와 출력단자는 서로 연결된다. 기준전압(Vref)은 픽셀 어레이(100)의 공통전압(Vcom)이 낮아지면 그 공통전압(Vcom)의 변화분만큼 낮아지고, 픽셀 어레이(100)의 공통전압(Vcom)이 높아지면 그 공통전압(Vcom)의 변화분만큼 높아진다. 따라서, 기준전압(Vref)은 트레이서 콘트롤러(124)의 제어 하에 픽셀 어레이(100)에 공급된 공통전압(Vcom)의 변화를 추종한다. 기준전압(Vref)은 버퍼(128)를 통해 증폭되어 입력 공통전압(Vcom)으로서 Vcom 공급 단자(106)를 통해 픽셀 어레이(100)의 공통전극(CE)에 공급된다.
기준전압(Vref)은 Vcom 피드백 검출 단자(108)를 통해 액정표시패널의 공통 전극에 인가된 공통전압(Vcom)의 피드백 입력이 없을 때, 기존의 기준 전압 레벨로 발생되어 그 전압 레벨을 유지한다. 반면에, 기준전압(Vref)은 액정표시패널로부터 피드백 검출된 공통전압의 변동분 만큼 변동된다.
제1 스위치(S1)는 버퍼(128)와 Vcom 피드백 검출 단자(108) 사이에 접속된다. 제1 스위치(S1)가 턴-온될 때, 공통전압(Vcom)은 픽셀 어레이(100)의 더미 커패시터(Cdum)에 공급된다.
제1 및 제2 스위치(S1, S2)의 온 타임 주기에 따라 공통전압(Vcom)의 조정 시간이 결정된다. 제1 및 제2 스위치(S1, S2)의 온 타임 주기(도 9 내지 도 11의 T1)는 1 프레임 기간으로 설정될 수 있다.
트레이서 콘트롤러(124)는 1 프레임기간 단위로 픽셀 어레이(100)에 공급된 공통전압 변화를 분석하거나, 다수의 프레임기간에 걸쳐서 감지된 픽셀 어레이(100)에 공급된 공통전압 변화의 평균값을 분석한다. 트레이서 콘트롤러(124)는 픽셀 어레이(100)에 공급된 공통전압(Vcom)의 변화를 추종하도록 픽셀 어레이(100)의 공통전극(CE)에 공급될 입력 공통전압(Vcom)을 조정한다.
도 7은 도 5에 도시된 더미 커패시터 영역(110)의 제1 실시예를 보여 주는 단면도이다. 도 8은 도 5에 도시된 더미 커패시터 영역(110)의 제2 실시예를 보여 주는 단면도이다.
더미 커패시터 영역(110)의 제1 실시예는 도 7과 같이 TFT 어레이 기판(SUBS) 상에 형성된 게이트 절연막(GI), 게이트 절연막(GI) 상에 형성된 소스/드레인 금속 패턴(SDM), 보호막(PASSI)을 사이에 두고 소스/드레인 금속 패턴(SDM)과 대향하는 투명 전극 패턴(ITO)을 포함한다.
소스/드레인 금속 패턴(SDM)은 정극성/부극성 데이터전압이 공급되는 데이터라인들의 일부이거나, 그 데이터라인들과 연결된 금속 패턴일 수 있다. 소스 드레인 금속 패턴(SDM)은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo) 중 어느 한 금속 또는 그 합금으로 형성될 수 있다. 소스 드레인 금속 패턴(SDM) 아래에는 게이트 절연막(GI)이 형성될 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 TFT 어레이 기판(SUBS) 상에 형성된 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 절연물질이다. 보호막(PASSI)은 게이트 절연막(GI)과 같은 무기 절연 물질이나, 아크릴(acryl)계 유기 화합물, BCB(benzo cyclo butene) 또는 PFCB(perfluorocyclobutane) 등의 유기 절연 물질로 형성될 수 있다.
투명 전극 패턴(ITO)은 Vcom 감지 패드(108)에 접속되어 공통전압(Vcom)을 공급받는다. 투명 전극 패턴(ITO)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO), 틴 옥사이드(Tin Oxide : TO), 인듐 틴 징크 옥사이드(Indium Tin Zinc Oxide : IZO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide : IZO) 중 어느 하나의 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다.
더미 커패시터(Cdum)는 보호막(PASSI)을 사이에 두고 대향하는 투명 전극 패턴(ITO)과 소스/드레인 금속 패턴(SDM) 간에 형성된 커패시터를 포함한다. 더미 커패시터(Cdum)는 데이터전압에 영향을 받아 변화되는 공통전압(Vcom)을 충전한다.
더미 커패시터 영역(110)의 제2 실시예는 도 8과 같이 TFT 어레이 기판(SUBS) 상에 형성된 게이트 금속 패턴(GM), 게이트 금속 패턴(GM)을 덮도록 TFT 어레이 기판(SUBS) 상에 형성된 게이트 절연막(GI), 게이트 절연막(GI) 상에 형성된 소스/드레인 금속 패턴(SDM), 보호막(PASSI)을 사이에 두고 소스/드레인 금속 패턴(SDM)과 대향하는 투명 전극 패턴(ITO)을 포함한다.
게이트 금속 패턴(GM)은 알루미늄계 금속, 구리 등의 금속으로 형성될 수 있다.
더미 커패시터(Cdum)는 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 대향하는 투명 전극 패턴(ITO)과 게이트 금속 패턴(GM) 간에 형성된 커패시터와, 보호막(PASSI)을 사이에 두고 대향하는 투명 전극 패턴(ITO)과 소스/드레인 금속 패턴(SDM) 간에 형성된 커패시터를 포함한다. 더미 커패시터(Cdum)는 데이터전압에 영향을 받아 변화되는 공통전압(Vcom)을 충전한다.
도 9 내지 도 11은 제1 및 제2 스위치들(S1, S2)의 동작 타이밍을 보여 주는 파형도들이다.
제1 및 제2 스위치들(S1, S2)은 통합 IC(102) 내에서 생성되는 스위치 제어신호에 응답하여 온/오프된다. 스위치 제어신호는 도 9 내지 제11과 같이 제1 스위치(S1)를 제어하는 제1 스위치 제어신호와, 제2 스위치(S2)를 제어하는 제2 스위치 제어신호를 포함한다. 제1 및 제2 스위치 제어신호는 도 9와 같이 동기될 수 있다. 다른 실시예로서, 제2 스위치 제어신호는 도 10 또는 도 11과 같이 제1 스위치 제어신호 이후에 발생될 수 있다. 제1 및 제2 스위치 제어신호들은 도 10과 같이 비중첩되거나 도 11과 같이 소정 시간만큼 중첩될 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100 : 픽셀 어레이 110 : 더미 커패시터 영역
102 : 통합 IC 104 : 게이트 드라이브 IC
122 : 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 124 : 트레이서 콘트롤러
126 : 기준전압 발생기 128 : 버퍼
S1, S2 : 스위치 Cvcom, Ccom, Cload, Cdum : 커패시터

Claims (5)

  1. 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들, 및 픽셀 어레이를 포함하는 액정표시패널;
    상기 데이터라인들에 데이터전압을 공급하는 데이터 구동회로;
    상기 게이트라인들에 게이트펄스를 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로; 및
    상기 픽셀 어레이의 공통전극에 입력 공통전압을 공급하고 상기 픽셀 어레이에 공급된 공통전압의 변화를 감지하여 상기 공통전극에 공급될 입력 공통전압이 상기 공통전압의 변화를 추종하도록 상기 입력 공통전압을 제어하는 공통전압 트레이서 회로를 포함하고,
    상기 픽셀 어레이는 상기 공통전압이 공급되는 더미 커패시터를 포함하며, 상기 더미 커패시터는 상기 데이터라인들에 공급되는 데이터 전압에 따라 변동되는 공통전압(Vcom)을 Vcom 피드백 검출 단자에 공급하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정표시패널은,
    상기 공통전극에 접속되어 상기 공통전압을 상기 공통전극에 공급하는 상기 Vcom 공급 단자; 및
    상기 더미 커패시터의 전압이 공급되는 Vcom 피드백 검출 단자를 포함하고,
    상기 더미 커패시터는,
    상기 데이터전압이 공급되는 제1 전극;
    유전체를 사이에 두고 상기 제1 전극과 대향하고 상기 공통전압이 공급되는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공통전압 트레이서 회로는,
    상기 Vcom 공급 단자에 접속된 제1 커패시터;
    상기 Vcom 피드백 검출 단자와 기저전압원 사이에 직렬 접속된 제2 및 제3 커패시터;
    상기 제2 및 제3 커패시터 사이의 노드 전압을 디지털 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터;
    상기 아날로그 디지털 컨버터로부터 입력된 디지털 데이터를 분석하여 상기 공통전압의 변화를 검출하여 상기 공통전압의 변화를 추종하는 전압을 출력하는 트레이서 콘트롤러;
    상기 트레이서 콘트롤러로부터 입력되는 전압을 기준으로 기준전압을 출력하는 기준전압 발생기;
    상기 기준전압 발생기의 출력을 상기 입력 공통전압으로서 상기 Vcom 공급 단자에 공급하는 버퍼;
    상기 버퍼의 출력 단자와 상기 제2 커패시터 사이에 접속된 제1 스위치; 및
    상기 아날로그 디지털 컨버터의 입력 단자와, 상기 제2 및 제3 커패시터 사이의 노드에 접속된 제2 스위치를 포함하고,
    상기 더미 커패시터의 제2 전극은 상기 Vcom 피드백 검출 단자에 접속되며,
    상기 제1 스위치가 턴-온될 때 상기 입력 공통전압이 상기 Vcom 피드백 검출 단자에 공급되고,
    상기 제2 스위치가 턴-온될 때 상기 제2 및 제3 커패시터 사이의 노드 전압이 상기 아날로그 디지털 컨버터에 입력되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스위치들은 1 프레임기간 단위로 턴-온되고,
    상기 트레이서 콘트롤러는 상기 1 프레임기간 단위로 상기 공통전압의 변화를 분석하거나, 다수의 프레임기간에 걸쳐서 감지된 상기 공통전압의 변화에 대한 평균값을 분석하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들, 및 픽셀 어레이를 포함하는 액정표시패널을 포함하는 액정표시장치의 공통전압 조정 방법에 있어서,
    상기 픽셀 어레이의 공통전극에 입력 공통전압을 공급하는 단계;
    상기 픽셀 어레이에 공급된 공통전압의 변화를 감지하는 단계;
    상기 공통전극에 공급될 입력 공통전압이 상기 공통전압의 변화를 추종하도록 상기 입력 공통전압을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 픽셀 어레이는 상기 공통전압이 공급되는 더미 커패시터를 포함하며, 상기 더미 커패시터는 상기 데이터라인들에 공급되는 데이터 전압에 따라 변동되는 공통전압(Vcom)을 Vcom 피드백 검출 단자에 공급하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 공통전압 조정 방법.
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