KR20020017318A - 휘도 편차 보상 기능을 갖는 액정 표시 장치 - Google Patents

휘도 편차 보상 기능을 갖는 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휘도 편차 보상 기능을 갖는 액정 표시 장치이다.
본 발명에 따르면, 게이트 드라이버는 LCD 패널상에 배치되는 스위칭 소자의 온/오프 동작을 제어하기 위한 게이트 구동 전압을 LCD 패널상에 배치된 게이트 라인에 출력하고, 계조 전압 발생부는 LCD 패널의 휘도 편차 보상을 위한 계조 전압을 출력하며, 데이터 드라이버는 계조 전압을 제공받아 데이터 라인에 각 화소 전극의 구동을 위한 데이터 전압을 출력하며, 타이밍 제어부는 게이트 드라이버를 구동하기 위한 게이트 드라이버 제어 신호와 데이터 드라이버를 구동하기 위한 데이터 드라이버 제어 신호를 출력한다.
그 결과, 액정 표시 장치를 구동하는 PCB 부분에 감마를 조절해주는 계조 전압 발생부에서 계조 전압을 조절해주는 저항부분에 가변저항을 장착한 다음, LCD 패널별로 유의차를 계조에 인가되는 전압을 조정해주어 최적화시켜 준 후 제품을 출하하므로써 OCB 모드 적용시 휘도 편차를 보상할 수 있다.

Description

휘도 편차 보상 기능을 갖는 액정 표시 장치{Liquid crystal display device with a compensating function of brightness deviation}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 표시 장치를 OCB 모드에 적용시 휘도 편차를 보상하기 위한 휘도 편차 보상 기능을 갖는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 현재 화상표시소자의 주류를 이루고 있는 음극선관에 비해 훨씬 얇고, 훨씬 가벼우며, 전력 소비가 적어 이미 이동전화기나 노트북 컴퓨터 등 휴대형 정보 기기의 화면 표시소자로 널리 사용되고 있으며, 전자파 방출이 적어 향후에는 음극선관을 제치고 탁상용 화면 표시 소자에서도 주류가 될 것으로 예상된다.
이러한 액정 표시소자는 화면을 보는 방향에 따라서 명암과 색상이 바뀌는 시야각 특성이 큰 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하는 방법이 여러 가지 제안되었다.
예를 들어 LCD의 시야각 향상을 위해서는 도광판 표면에 프리즘판을 붙여 백라이트로부터 입사광의 직진성을 향상시켜, 수직 방향의 휘도를 30% 이상 향상시키는 방식이 실용화되고 있고, 네거티브 광보상판을 부착하여 시야각을 높이는 방법을 적용 중에 있다.
또한 인 플레인 스위칭(In Plane Switching) 모드가 개발되어 상하좌우 시야각이 140°로 거의 CRT 수준의 광시야각화가 이루어졌으나, 개구율이 상대적으로 낮아 이에 대한 개선이 필요하다.
이밖에도 OCB(Optical Compensated Birefringency)방식, PDLC(Polymer DispersedLiquid Crystal)방식, DHF(Deformed Helix Ferroelectric)방식 등을 TFT로 구동하여 시야각을 개선하는 노력 등 많은 시도가 이루어지고 있다.
특히, OSB 모드의 경우 액정의 응답 속도가 빠르고, 광시야각의 특성을 갖고 있다는 장점 때문에 현재 연구 개발이 활발하게 진행중에 있다.
도 1은 일반적인 OCB 모드와 TN 모드의 특성중 전압 대 휘도(투과율)를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, TN(Twisted Nematic) 모드와 비교할 때 화이트 레벨에서 전압에 따른 휘도 변화가 작은 영역이 없이 곧바로 급격한 기울기의 곡선을 이루면서 휘도가 감소한다. 이러한 특성은 화이트 레벨의 휘도가 패널별로 많은 차이가 나게 할 수 있는 요인으로 작용하는 문제점이 있다.
또한 OCB 모드는 기본적으로 광시야각을 위한 다른 모드에 비해 휘도가 높으므로 휘도 자체는 문제가 없지만 패널별로 큰 편차는 제품 출하시 문제가 될 가능성이 매우 크다는 문제점이 있다.
이러한 특성은 OCB 모드의 자체 문제로써 해결하기가 상당히 어렵다고 할 수 있다.
이에 본 발명의 기술과 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 OCB 모드를 채택한 액정 표시 장치에서 휘도 편차를 보상하기 위한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 OCB 모드와 TN 모드의 특성중 전압 대 휘도(투과율)를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휘도 편차 보상 기능을 갖는 액정 표시 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 상기한 도 2의 계조 전압 발생부를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4b는 각각 종래의 계조 전압 발생 방식과 본 발명에 따른 계조 전압 발생 방식에 따른 전압 대비 투과율을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 타이밍 제어부 20 : 계조 전압 발생부
30 : 게이트 구동 전압 발생부 40 : 게이트 드라이버
50 : 데이터 드라이버 60 : LCD 패널
210 : 부극성 전압 출력부 220 : 정극성 전압 출력부
230 : 전압선택부 240 : 증폭부
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 휘도 편차 보상 기능을 갖는 액정 표시 장치는,
주사 신호를 전송하는 다수의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 교차하여 화상 신호를 전송하는 다수의 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역에 형성되어 상기 각각의 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자에 연결되어 상기 스위칭 소자의 동작에 응답하는 화소 전극을 구비하여 매트릭스 타입으로 배열된 LCD 패널;
상기 게이트 라인에 상기 스위칭 소자의 온/오프 동작을 제어하기 위한 게이트 구동 전압을 출력하는 게이트 드라이버;
상기 LCD 패널의 휘도 편차 보상을 위한 계조 전압을 출력하는 계조 전압 발생부;
상기 계조 전압을 제공받아 상기 데이터 라인에 상기 각 화소 전극의 구동을 위한 데이터 전압을 출력하는 데이터 드라이버; 및
상기 게이트 드라이버를 구동하기 위한 게이트 드라이버 제어 신호와 상기 데이터 드라이버를 구동하기 위한 데이터 드라이버 제어 신호를 출력하는 타이밍 제어부를 포함한다.
여기서, 계조 전압 발생부는 하나 이상의 가변 저항을 포함하는 제1 저항열을 구비하고, 상기 제1 저항열에 의해 레벨 강하된 복수의 부극성 전압을 출력하는 부극성 전압 출력부;
하나 이상의 가변 저항을 포함하는 제2 저항열을 구비하고, 상기 제2 저항열에 의해 레벨 강하된 복수의 정극성 전압을 출력하는 정극성 전압 출력부;
상기 부극성 전압 출력부와 상기 정극성 전압 출력부로부터 각각 제공되는 부극성 전압과 정극성 전압중 어느 하나를 선택하여 출력하는 전압선택부; 및
상기 전압선택부에 의해 선택된 부극성 전압 또는 정극성 전압의 레벨을 각각 증폭하여 상기 계조 전압을 상기 데이터 드라이버에 출력하는 증폭부를 포함한다.
이러한 휘도 편차 보상 기능을 갖는 액정 표시 장치에 의하면, 액정 표시 장치의 계조 전압 발생부에서 계조 전압을 조절해주는 저항 부분에 가변저항을 장착하여 LCD 패널별로 유의차를 계조에 인가되는 전압을 조정해주어 최적화시켜 준 후 제품을 출하하므로써 OCB 모드 적용시 휘도 편차를 보상할 수 있다.
그러면, 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 실시예에 관해 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휘도 편차 보상 기능을 갖는 액정 표시 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휘도 편차 보상 기능을 갖는 액정 표시 장치는 타이밍 제어부(10), 계조 전압 발생부(20), 게이트 구동 전압 발생부(30), 게이트 드라이버(40), 데이터 드라이버(50) 및 LCD 패널(60)을 포함한다.
타이밍 제어부(10)는 LCD 모듈 외부의 그래픽 제어부(미도시)로부터 R, G, B 데이터 신호들(R(0:N), G(0:N), B(0:N)), 프레임 구별 신호인 수직 동기신호(Vsync), 라인 구별 신호인 수평 동기 신호(Hsync), 데이터가 들어오는 구역을 표시하기 위해 데이터가 출력되는 구간 동안만 하이 레벨인 신호(DE) 및 메인 클럭 신호(MCLK)를 각각 제공받아 데이터 드라이버(50) 및 게이트 드라이버(40)를 구동하기 위한 디지털 신호를 출력한다.
보다 상세히는, 타이밍 제어부(10)는 그래픽 제어부(미도시)로부터 넘어오는 디지털 데이터 신호들(R(0:N), G(0:N), B(0:N))을 데이터 드라이버(50)로 입력 시작을 명령하는 신호(Hstart), 데이터들을 LCD 패널(60)에 인가할 것을 명령하는 신호(LOAD), 데이터 드라이버(50) 내 데이터의 쉬프트를 하기 위한 클럭 신호(HCLK)를 데이터 드라이버(50)에 출력한다.
또한 타이밍 제어부(10)는 게이트 온 신호의 시작을 명령하는 수직 라인 시작 신호(STV), 게이트 온 신호를 각각의 게이트 라인에 순차적으로 수행하기 위한 게이트 클럭 신호(Gate clk)를 게이트 드라이버(40)에 출력한다.
즉, 데이터 드라이버와 게이트 드라이버를 구동하기 위한 디지털 신호를 만들어 해당 드라이버(40)(50)에 출력한다.
게이트 구동 전압 발생부(30)는 게이트 온 신호를 만들기 위한 전압(Von)과, 게이트 오프 신호를 만들기 위한 전압(Voff) 및 LCD 패널(60), 보다 상세히는 TFT-LCD 패널 내의 데이터 전압차의 기준이 되는 공통 전압(Vcom)을 게이트 드라이버(40)에 출력한다. 본 발명에서는 공통 전압의 인가를 게이트 구동 전압 발생부에서 설명하였으나, 이 공통 전압의 인가는 외부의 다른 구성 요소에서도 출력 가능하다.
게이트 드라이버(40)는 쉬프트 레지스터, 레벨 쉬프터, 버퍼 등을 포함하여, 타이밍 제어부(10)로부터 게이트 클럭 신호(Gate clk)와 수직 라인 시작 신호(Vstart)를 제공받고, 게이트 구동 전압 발생부(30)로부터 전압(Von, Voff, 및 Vcom)을 제공받아 LCD 패널(60) 상의 각 화소의 전압 값이 화소에 전달되도록 길을 열어준다.
계조 전압 발생부(20)는 그래픽 제어부(미도시)로부터 제공되는 RGB 데이터(R(0:N), G(0:N), B(0:N))의 비트 수에 따라 디지털 코드 값에 적합한 계조 전압(V0, V1, V2, ..., V3n)을 발생시켜 데이터 드라이버(50)에 각각 제공한다. 예를 들어, R 데이터가 6비트(R(0:5))로 인가되면, 26=64계조를 만들어내고, 64계조의 R을 표현할 수 있게 된다.
여기서, 계조 전압 발생부(20)는 OCB 모드 적용시 LCD 패널의 투과율 편차를 해결하기 위한 휘도 편차 보상을 위한 계조 전압을 생성하여 데이터 드라이버(50)에 출력한다.
데이터 드라이버(50)는 타이밍 제어부(10)로부터 R, G, B 디지털 데이터(R(0:N), G(0:N), B(0:N))를 제공받아 이를 저장했다가 LCD 패널(60)에 내릴 것을 명령하는 로드 신호(LOAD)가 인가되면, 각각의 데이터에 해당되는 전압을 선택하여 LCD 패널(60)에 데이터 전압(V1, V2, V3, ..., Vn)을 전달한다.
보다 상세히는, 데이터 드라이버(50)는 LCD 패널(60)상에 배열된 화소의 극성이 매 프레임 마다 서로 상이한 반전되도록 데이터 전압(V1, V2, V3, ..., Vn)을출력한다.
LCD 패널(60)은 m×n개의 매트릭스 타입으로 구성된 복수의 화소 전극으로 구성되며, 게이트 드라이버(40)로부터 제공되는 게이트 전압(G1, G2, ..., Gn)이 해당 화소에 인가됨에 따라 데이터 드라이버(50)로부터 제공되는 데이터 전압(D1, D2, ..., Dm)에 응답하여 내장된 해당 화소 전극을 구동한다.
도 3은 상기한 도 2의 계조 전압 발생부를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 계조 전압 발생부(20)는 부극성 전압 출력부(210), 정극성 전압 출력부(220), 전압선택부(230) 및 증폭부(240)를 포함하여 이루어진다.
부극성 전압 출력부(210)는 다수의 저항이 직렬 연결된 저항열의 일단이 접지되고, 저항열의 타단이 소정의 부극성 전압, 예를 들어 -5V에 연결되며, 저항열에 의해 레벨 강하된 복수의 부극성 전압(V0-, V1-, V2-, ..., V8-)을 전압 선택부(230)에 출력한다.
보다 상세히는, 접지단에는 가변 저항의 일측이 연결되어 가변 저항의 타측을 통해 가변적으로 레벨 강하된 제1 부극성 전압(V0-)을 전압 선택부(230)에 출력한다.
또한 가변 저항의 타측에는 제1 저항이 연결되어 제1 저항의 타측을 통해 레벨 강하된 제2 부극성 전압(V1-)을 전압 선택부(230)에 출력하는 방식을 통해 레벨 강하된 복수의 부극성 전압을 전압 선택부(230)에 출력한다.
정극성 전압 출력부(220)는 다수의 저항이 직렬 연결된 저항열의 일단이 접지되고, 저항열의 다단이 소정의 정극성 전압, 예를 들어 +5V에 연결되며, 저항열에 의해 레벨 강하된 복수의 정극성 전압(V0+, V1+, V2+, ..., V8+)을 전압 선택부(230)에 출력한다.
보다 상세히는, 접지단에는 가변 저항의 일측이 연결되어 가변 저항의 타측을 통해 가변적으로 레벨 강하된 제1 정극성 전압(V0+)을 전압 선택부(230)에 출력한다.
또한 가변 저항의 타측에는 제1 저항이 연결되어 제1 저항의 타측을 통해 레벨 강하된 제2 정극성 전압(V1+)을 전압 선택부(230)에 출력하는 방식을 통해 레벨 강하된 복수의 정극성 전압을 전압 선택부(230)에 출력한다.
전압선택부(230)는 부극성 전압 출력부(210)와 정극성 전압 출력부(220)로부터 각각 제공되는 부극성 전압(V0-, V1-, V2-, ..., V8-)과 정극성 전압(V0+, V1+, V2+, ..., V8+)중 어느 하나를 선택하여 증폭부(240)에 출력한다.
증폭부(240)는 전압선택부(230)에 의해 선택된 부극성 전압 또는 정극성 전압의 레벨을 각각 증폭하여 계조 전압을 데이터 드라이버(50)에 출력한다.
도 4a는 각각 종래의 계조 전압 발생 방식에 따른 인가 전압 대비 투과율을 설명하기 위한 도면이고, 도 4b는 본 발명에 따른 계조 전압 발생 방식에 따른 인가 전압 대비 투과율을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 종래의 계조 전압 발생 방식에 의하면 화이트 레벨에서 인가 전압에 따른 휘도 변화가 작은 영역없이 바로 급격한 곡선을 이루면서휘도가 감소하여 화이트 휘도가 패널별로 많은 차이를 나게되는 문제점이 발생하였다.
반면에 본 발명에 따르면 도 4b에 도시한 바와 같이, 화이트 레벨에서 인가 전압에 따른 휘도 변화가 완만한 곡선을 이루면서 휘도가 감소하여 패널별로 화이트 휘도의 편차가 작은 상태에서 디스플레이할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 액정 표시 장치의 구동 PCB 부분에 감마를 조절해주는 계조 전압 발생부에서 계조 전압을 조절해주는 저항열의 일부를 가변저항으로 대체하여 LCD 패널별로 휘도 편차를 계조에 인가되는 전압을 조정해주어 최적화시켜 준 후 제품을 출하하므로써 OCB 모드 적용시 휘도 편차를 보상할 수 있다.

Claims (6)

  1. 주사 신호를 전송하는 다수의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 교차하여 화상 신호를 전송하는 다수의 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역에 형성되어 상기 각각의 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자에 연결되어 상기 스위칭 소자의 동작에 응답하는 화소 전극을 구비하여 매트릭스 타입으로 배열된 LCD 패널;
    상기 게이트 라인에 상기 스위칭 소자의 온/오프 동작을 제어하기 위한 게이트 구동 전압을 출력하는 게이트 드라이버;
    상기 LCD 패널의 휘도 편차 보상을 위한 계조 전압을 출력하는 계조 전압 발생부;
    상기 계조 전압을 제공받아 상기 데이터 라인에 상기 각 화소 전극의 구동을 위한 데이터 전압을 출력하는 데이터 드라이버; 및
    상기 게이트 드라이버를 구동하기 위한 게이트 드라이버 제어 신호와 상기 데이터 드라이버를 구동하기 위한 데이터 드라이버 제어 신호를 출력하는 타이밍 제어부
    를 포함하는 휘도 편차 보상 기능을 갖는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 계조 전압 발생부는,
    하나 이상의 가변 저항을 포함하는 제1 저항열을 구비하고, 상기 제1 저항열에 의해 레벨 강하된 복수의 부극성 전압을 출력하는 부극성 전압 출력부;
    하나 이상의 가변 저항을 포함하는 제2 저항열을 구비하고, 상기 제2 저항열에 의해 레벨 강하된 복수의 정극성 전압을 출력하는 정극성 전압 출력부;
    상기 부극성 전압 출력부와 상기 정극성 전압 출력부로부터 각각 제공되는 부극성 전압과 정극성 전압중 어느 하나를 선택하여 출력하는 전압선택부; 및
    상기 전압선택부에 의해 선택된 부극성 전압 또는 정극성 전압의 레벨을 각각 증폭하여 상기 계조 전압을 상기 데이터 드라이버에 출력하는 증폭부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 편차 보상 기능을 갖는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 부극성 전압 출력부는,
    일단이 제1 전극에 연결되고 타단이 제2 전극에 연결되며 상기 제1 전극에 하나 이상의 가변 저항이 연결된 제1 저항열을 구비하고, 상기 제1 저항열에 의해 레벨 강하된 복수의 부극성 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 휘도 편차 보상 기능을 갖는 액정 표시 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 정극성 전압 출력부는,
    일단이 제1 전극에 연결되고 타단이 제3 전극에 연결되며 상기 제1 전극에 하나 이상의 가변 저항이 연결된 제2 저항열을 구비하고, 상기 제2 저항열에 의해 레벨 강하된 복수의 정극성 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 휘도 편차 보상기능을 갖는 액정 표시 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 전극은 접지단이고, 상기 제2 전극은 소정의 부극성 전압원인 것을 특징으로 하는 휘도 편차 보상 기능을 갖는 액정 표시 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 전극은 접지단이고, 상기 제3 전극은 소정의 정극성 전압원인 것을 특징으로 하는 휘도 편차 보상 기능을 갖는 액정 표시 장치.
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