KR20040080231A

KR20040080231A - 액정 표시 장치의 구동 장치

Info

Publication number: KR20040080231A
Application number: KR1020030015128A
Authority: KR
Inventors: 박진우
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2004-09-18

Abstract

본 발명은 제조 공정시 감광막의 두께를 조절하지 않고, 색 필터 특성을 제어할 수 있는 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다.

데이터 구동부의 출력 증폭기에 적색, 녹색 및 청색 필터가 구비된 화소에 각각 연결되는 차동 증폭기를 구비하고, 서로 다른 크기를 갖는 바이어스 전압을 적색, 녹색 및 청색 화소에 연결되는 차동 증폭기에 인가함으로써, 투과율과 같은 색 필터 특성을 제어할 수 있다.

Description

액정 표시 장치의 구동 장치 {DRIVING APPARATUS OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치(LCD)는 일반적으로 공통 전극과 색 필터(color filter) 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다.

한편, LCD에서, 색상 표현은 주로 색 필터를 구성하는 적색(R), 녹색(G) 및청색(B) 필터에 따라 결정된다. 이것은 R, G 및 B의 필터의 구성에 따라 색온도, 색재현성 및 화이트 밸런스(White Balance) 등과 같은 색 특성이 결정되기 때문이다. 특히, 전술한 요소들 즉, 색온도, 색재현 및 화이트 밸런스 등은 액정 표시 장치의 화질에 결정적인 영향을 미치므로, 이 요소들에 대한 제어는 액정 표시 장치의 화질 향상을 위해서 필수적으로 고려되어야 할 사항이다.

여기서, 이 요소들은 감광막의 두께나 백라이트(backlihgt)의 분광 특성에 의해서 큰 영향을 받는다. 따라서, LCD의 색 특성을 개선하기 위해, 종래에는 R, G 및 B 필터의 안료 두께를 조절하거나, 백라이트의 분광 특성을 조절하는 방법을 이용하고 있다.

그러나, LCD의 색특성 개선을 위한 종래의 방법은 감광막의 두께나 백라이트의 분광특성을 조절하는데 많은 비용과 시간이 들고, 또한 용이하지 못하다는 문제점이 있다. 특히, 감광막의 두께로 색특성을 조절하는 방법은 각 요소들이 트레이드 오프(trade-off) 관계가 있어서 용이하지 못하다.

따라서, 본 발명이 이루고자 기술적 과제는 적은 비용으로도 용이하게 색특성을 제어할 수 있는 액정 표시 장치의 구동 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 데이터 구동부의 블록도이다.

도 4는 도 3에 도시한 출력 증폭기 회로의 일례이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치는 신호 제어부, 계조 전압 생성부, 전압 생성부 및 데이터 구동부를 포함한다. 상기 신호 제어부는외부로부터의 영상 신호를 처리하여 출력하며, 상기 계조 전압 생성부는 복수의 계조 전압을 생성하고, 상기 전압 생성부는 서로 다른 크기를 갖는 복수의 바이어스 전압을 생성하며 상기 데이터 구동부는 상기 복수의 계조 전압 중 상기 영상 신호에 해당하는 전압을 데이터 전압으로 선택한다. 여기서, 상기 영상 신호는 적색, 녹색 및 청색 데이터를 포함하고, 상기 데이터 구동부는 상기 적색, 녹색 및 청색 데이터별로 상기 바이어스 전압을 각각 인가하여 해당 색상의 필터가 구비된 적색, 녹색 및 청색 화소에 공급하는 출력 증폭기를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 출력 증폭기는 한 행에 위치하는 상기 화소와 동일한 수의 차동 증폭기를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 차동 증폭기는 상기 적색, 녹색 및 청색 화소에 차례로 연결되며, 상기 차동 증폭기의 제1 입력단은 상기 바이어스 전압 중 하나를 입력받고 제2 입력단은 상기 색상의 데이터 전압 중 하나를 인가받으며 출력단은 상기 화소에 연결될 수 있다.

이 때, 상기 바이어스 전압은 제1 내지 제3의 바이어스 전압을 포함하되, 상기 제1 바이어스 전압은 상기 적색 화소에 연결되는 상기 차동 증폭기에 연결되고, 상기 제2 바이어스 전압은 상기 녹색 화소에 연결되는 상기 차동 증폭기에 연결되며, 상기 제3 바이어스 전압은 상기 청색 화소에 연결되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 바이어스 전압의 크기는 제2 바이어스 전압보다 크고, 상기 제2 바이어스 전압의 크기는 상기 제3 바이어스 전압보다 큰 것이 바람직하다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800) 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.

액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.

표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는복수의 게이트선(G₁-G_n)과 데이터 신호를 전달하는 데이터 신호선 또는 데이터선(D₁-D_m)을 포함한다. 게이트선(G₁-G_n)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D₁-D_m)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

각 화소는 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(C_LC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(C_ST)를 포함한다. 유지 축전기(C_ST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G₁-G_n) 및 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(C_LC) 및 유지 축전기(C_ST)에 연결되어 있다.

액정 축전기(C_LC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(V_com)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형 또는 막대형으로 만들어진다.

유지 축전기(C_ST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(V_com) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(C_ST)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함으로써 가능하다. 도 2에서 색 필터(230)는 상부 표시판(200)의 해당 영역에 형성되어 있지만 이와는 달리 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

액정 분자들은 화소 전극(190)과 공통 전극(270)이 생성하는 전기장의 변화에 따라 그 배열을 바꾸고 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판(100, 200)에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.

계조 전압 생성부(800)는 액정 표시 장치의 휘도와 관련된 복수의 정극성(+), 부극성(-)의 계조 전압(V+, V-)을 생성한다.

게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G₁-G_n)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(V_on)과 게이트 오프 전압(V_off)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G₁-G_n)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압(V+, V-)을선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가한다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여, 각 해당하는 제어 신호를 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500)에 제공한다.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 RGB 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(V_sync)와 수평 동기 신호(H_sync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 신호의 하이 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D₁-D_m)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(V_com)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.

계조 전압 생성부(800)는 액정 표시 장치의 휘도와 관련된 복수의 계조 전압을 생성하여 데이터 구동부(500)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B')를 해당 데이터 전압으로 변환한다.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(V_on)을 게이트선(G₁-G_n)에 인가하여 이 게이트선(G₁-G_n)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다.

하나의 게이트선(G₁-G_n)에 게이트 온 전압(V_on)이 인가되어 이에 연결된 한 행의 스위칭 소자(Q)가 턴 온되어 있는 동안[이 기간을 "1H" 또는 "1 수평 주기(horizontal period)"이라고 하며 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기와 동일함], 데이터 구동부(500)는 각 데이터전압을 해당 데이터선(D₁-D_m)에 공급한다. 데이터선(D₁-D_m)에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통해 해당 화소에 인가된다.

한편, 데이터 구동부(500)는 데이터 전압을 해당 화소에 공급할 때, R, G, B 화소에 대하여 서로 다른 레벨로 전압을 인가하는데 이에 대하여 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 데이터 구동부(500)의 한 데이터 구동 IC에 대한 블록도이고, 도 4는 도 3에 도시한 출력 증폭기(590) 회로 중 하나를 나타내는 도면이며, 도 5는 정규화된 감마 특성 곡선이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 데이터 구동 IC(500)는 시프트 레지스터(510), 데이터 레지스터(530), 데이터 래치(550), D/A 컨버터(570) 및 출력 증폭기(590)를 포함한다.

시프트 레지스터(510)는 데이터 클록 신호(HCLK)와 수직 동기 시작 신호(STH)를 입력받아 데이터 클록을 차례로 시프트시키고 데이터 레지스터(530)는 시프트된 클록에 따라 데이터를 차례로 입력받는다. 데이터 래치(550)는 데이터 레지스터(530)에 한 행에 해당하는 데이터가 모두 저장되면 제어 신호에 기초하여 일시에 데이터를 내려받는다. D/A 컨버터(570)는 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 영상 데이터에 해당하는 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 출력 증폭기로 내보낸다.

출력 증폭기(590)는 D/A 컨버터(570)로부터의 데이터 전압을 R, G 및 B 화소별로 서로 다른 크기를 갖는 바이어스 전압을 인가하여 증폭시킨 후 해당 화소에 인가한다. 예를 들면, R 화소에는 제1 바이어스 전압(BIAS 1)을, G 화소에는 제2 바이어스 전압(BIAS 2)을, 그리고 B 화소에는 제3 바이어스 전압(BIAS 3)을 인가한다. 이러한 바이어스 전압(BIAS 1, 2, 3)은 제조 공정에서 만들어지는 색 필터의 특성값과 감마 특성 곡선 등을 고려하여 결정된다. 예를 들면, 도 5에 도시한 바와 같이, 정규화된 감마 곡선에서 동일한 계조에서 R, G 및 B 색 필터별로 밝기가 다르게 나타난다. 이는 R, G, B 색 필터를 통과한 빛의 파장이 달라서 나타나는 현상이다. 따라서, 동일한 밝기 또는 투과율을 나타내려면 R, G, B 별로 다르게 데이터 전압을 인가하여야 한다. 따라서, 동일한 계조 전압에서 가장 낮은 밝기를 나타내는 R 필터에는 최대 전압을, G 필터에는 그 보다 낮은 전압을, 그리고 B 필터에는 가장 낮은 전압을 인가하는 것이다.

한편, 이러한 바이어스 전압은 제품을 출하하기 전에 화면의 상태를 보면서 결정하거나, 실제 구동시에 화면의 상태를 검출하는 별도의 회로를 두어 바이어스 전압을 인가할 수도 있을 것이다.

또한, 바이어스 전압(BIAS 1, 2, 3)은 통상의 전압 생성부(700)로부터 생성되어 출력 증폭기(590)에 인가된다.

도 4는 출력 증폭기(590)를 이루는 차동 증폭기 중 하나만을 도시하였으며, 출력 증폭기(590)는 이러한 차동 증폭기를 한 행의 화소 수에 해당하는 만큼 포함한다.

차동 증폭기의 입력단 중 하나는 전술한 바이어스 전압(BIAS 1, 2, 3) 중 하나가 인가되고 나머지 하나는 D/A 컨버터(570)로부터의 데이터 전압이 인가되며, 출력 증폭기(590) 회로의 출력은 인가된 데이터 전압에 대응하는 R, G 및 B 화소 각각에 연결된다.

이런 방식으로, 서로 다른 바이어스 전압을 이용하여 적색, 녹색 및 청색 필터가 구비된 화소에 인가함으로써, 종래에 제조 공정에서 각 색 필터의 단차를 조정하여 투과율 등의 색 필터 특성을 제어하는 것을 대신할 수 있다. 이로 인해, 액정 표시 장치의 제조 공정 시간을 단축시킬 수 있으며, 단지 인가되는 바이어스 전압만을 결정함으로써 색좌표 및 이에 따른 색온도를 용이하게 검토할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

전술한 바와 같이, 서로 다른 바이어스 전압(BIAS 1, 2, 3)을 출력 증폭기(590)에 인가하여 적색, 녹색 및 청색의 색 필터마다 인가되는 데이터 전압의 레벨을 달리함으로써, 종래의 감광막 두께 등을 조절하여 색 필터 특성을 맞추는 것을 대신할 수 있고, 이로 인해 제조 공정의 단순화와 제조 시간을 단축시킬 수 있다.

Claims

행렬의 형태로 배열된 복수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치로서,

외부로부터의 영상 신호를 처리하여 출력하는 신호 제어부,

복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부,

서로 다른 크기를 갖는 복수의 바이어스 전압을 생성하는 전압 생성부, 그리고

상기 복수의 계조 전압 중 상기 영상 신호에 해당하는 전압을 데이터 전압으로 선택하는 데이터 구동부

를 포함하며,

상기 영상 신호는 적색, 녹색 및 청색 데이터를 포함하고,

상기 데이터 구동부는

상기 적색, 녹색 및 청색 데이터별로 상기 바이어스 전압을 각각 인가하여 해당 색상의 필터가 구비된 적색, 녹색 및 청색 화소에 공급하는 출력 증폭기

를 포함하는

액정 표시 장치의 구동 장치.
제1항에서,

상기 출력 증폭기는 한 행에 위치하는 상기 화소와 동일한 수의 차동 증폭기를 포함하며,

상기 차동 증폭기는 상기 적색, 녹색 및 청색 화소에 차례로 연결되며, 상기 차동 증폭기의 제1 입력단은 상기 바이어스 전압 중 하나를 입력받고 제2 입력단은 상기 색상의 데이터 전압 중 하나를 인가받으며 출력단은 상기 화소에 연결되는

액정 표시 장치의 구동 장치.
제2항에서,

상기 바이어스 전압은 제1 내지 제3의 바이어스 전압을 포함하되,

상기 제1 바이어스 전압은 상기 적색 화소에 연결되는 상기 차동 증폭기에 연결되고, 상기 제2 바이어스 전압은 상기 녹색 화소에 연결되는 상기 차동 증폭기에 연결되며, 상기 제3 바이어스 전압은 상기 청색 화소에 연결되는

액정 표시 장치의 구동 장치.
제3항에서,

상기 제1 바이어스 전압의 크기는 제2 바이어스 전압보다 크고, 상기 제2 바이어스 전압의 크기는 상기 제3 바이어스 전압보다 큰 액정 표시 장치의 구동 장치.