KR20050005903A

KR20050005903A - 액정 표시 장치의 구동 장치

Info

Publication number: KR20050005903A
Application number: KR1020030045806A
Authority: KR
Inventors: 하재민
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2005-01-15

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 패널, 게이트 구동부, 소스 구동부, 게이트 전압 발생부, 및 공통 전압 발생부를 포함한다. 공통 전압 발생부는 액정 패널 내에 형성된 게이트선의 양 끝 지점에 해당하는 공통전극에 서로 다른 공통 전압(Vcom1, Vcom2)을 인가한다. 이때, Vcom2는 Vcom1 보다 큰 값이 인가된다. 게이트 전압 발생부는 게이트 클럭과 게이트 온 인에이블 신호를 입력받아 이 두 신호에 동기하는 게이트 온 전압 및 게이트 오프 전압을 상기 게이트 구동부로 공급한다. 한편, 게이트 전압 발생부 회로내의 캐패시터와 방전 저항을 토대로 결정되는 방전 시정수에 따라 게이트 온 전압의 방전 파형이 조절되며, 이러한 방전 파형을 조절함으로써 게이트 온 전압의 변화량에 따라 가변되는 킥백 전압을 감소시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 게이트 온 전압 발생 단에, 방전 저항으로 가변 저항(VR)을 채용하였다. 이는, 액정 패널의 변이(panel to panel variation)에 따라 킥백 전압이 패널마다 다르기 때문에, 이에 대한 산포를 줄이기 위한 것이다. 즉, 패널마다 킥백 전압을 측정하여, 최적의 값으로 가변 저항을 조정하여, 패널마다 다른 킥백 전압의 산포를 줄일 수 있다.

Description

액정 표시 장치의 구동 장치{Driving Device for Liquid Crystal Display}

본 발명은 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정 산포에 따라 패널마다 다른 킥백 전압을 갖는 액정 표시 장치에 가변회로를 적용하여, 패널별 킥백 전압 산포를 줄이는 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 표시 장치는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써, 원하는 화상 신호를 얻는 표시 장치이다.

이러한 액정 표시 장치의 기판 위에는 서로 평행한 복수의 게이트선과 이 게이트선에 절연되어 교차하는 복수의 데이터선이 형성되며, 이들 게이트선과 데이터선에 의해 둘러싸인 영역이 하나의 화소를 규정한다. 각 화소의 게이트선과 데이터선이 교차하는 부분에는 TFT(Thin Film Transistor)가 형성된다.

도 1은 일반적인 액정 표시 장치에서 단위 화소에 대한 등가회로이다. 도 1에 도시된 바와 같이, TFT(10)의 게이트 전극(g), 소스 전극(s), 드레인 전극(d)은 각각 게이트선(Gn), 데이터선(Dm), 화소 전극(P)에 연결되고, 화소 전극(P)과 공통 전극(Com) 사이에는 액정 물질이 형성되는데 이를 등가적으로 액정 용량(Clc)으로 나타내었다. 그리고, 화소 전극(P)과 전단 게이트선(Gn-1) 사이에는 축적 용량(Cst)이 형성되며, 게이트 전극과 드레인 전극 사이에는 오정렬(misalignment) 등에 기인한 기생 용량(Cgd)이 생긴다. 액정 용량(Clc)과 축적 용량(Cst)은 액정 표시 장치가 구동해야 하는 부하로서 작용한다.

이와 같은 액정 표시 장치는 표시하고자 하는 게이트선(Gn)에 연결된 게이트 전극에 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 TFT(10)를 도통시킨 후에, 화상 신호를 나타내는 데이터 전압을 소스 전극(S)에 인가하여 이 데이터 전압을 드레인 전극(d)에 인가하도록 한다. 그러면, 상기 데이터 전압은 화소 전극(P)을 통해 각각 액정 용량(Clc)과 축적 용량(Cst)에 인가되고, 화소 전극(P)과 공통 전극(Com)의 전위차에 의해 전계가 형성된다.

한편, TFT가 온 상태로 된 경우에 액정 용량(Clc) 및 축적 용량(Cst)에 인가된 전압은 TFT가 오프 상태로 된 후에도 계속 지속되어야 하나, 게이트 전극과 드레인 전극 사이에 있는 기생 용량(Cgd) 때문에, 화소 전극에 인가된 전압은 왜곡이 생기게 된다. 이와 같이 왜곡된 전압을 킥백 전압(Kick-back)이라하는데, 이 킥백 전압(Vk)은 다음의 수학식 1으로 구해진다.

상기 킥백 전압(Vk)이 커지면, 프레임간 화질 변동이 커지게 되므로 플리커링(flickering)이 발생하게 된다. 구동 측면에서, 상기 킥백 전압(Vk)을 줄이는 방법으로 Von 전압을 낮추는 방법이 많이 사용되고 있는데, Von 전압 전체를 낮추면, TFT의 구동능력이 떨어지게 되어 Von에서, Voff로의 천이 시간 부근에서만 Von 전압을 낮추는 방법이 많이 사용되고 있다.

한편, 액정 패널은 공정 산포에 의해 패널마다 킥백 전압의 차가 발생하는데, 패널마다 킥백 전압 산포를 줄이면서, 최대한 플리커링이 발생되지 않도록 하는 구동 장치가 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은, 액정 표시 장치의 공정 산포에 따른 패널별 킥백 전압 산포를 줄일 수 있는 액정 표시 장치의 구동 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 액정 표시 장치에서 단위 화소에 대한 등가회로이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공통 전압 발생부를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 게이트 전압 발생부의 회로도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 게이트 전압 발생부의 출력 전압 파형을 나타내는 도이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 구동 장치는, 다수의 게이트선, 상기 다수의 게이트선에 절연되어 교차하는 다수의 데이터선, 상기게이트선에 연결되는 게이트 전극과 상기 데이터선에 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극을 가지는 다수의 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터의 상기 드레인 전극에 연결되는 화소 전극, 및 상기 화소 전극에 대향되어 형성된 공통 전극을 포함하는 액정 패널; 상기 게이트선에 상기 박막 트랜지스터를 온/오프 시키기 위한 게이트 신호를 인가하는 게이트 구동부; 상기 데이터선에 데이터 신호를 인가하는 소스 구동부; 외부의 타이밍 컨트롤러로부터의 게이트 클럭 신호와 출력 제어 신호를 인가받아 이들에 동기하는 게이트 신호를 상기 게이트 구동부로 공급하는 게이트 전압 발생부; 및 상기 게이트 구동부에 인접한 제1 지점의 상기 공통 전극과 상기 게이트 구동부의 먼 곳에 있는 제2 지점의 상기 공통 전극에 각각 제1 및 제2 공통 전압을 인가하는 공통 전압 발생부를 포함한다.

여기서, 상기 공통 전압 발생부의 상기 제2 공통 전압은 상기 제1 공통 전압보다 큰 값을 가지며, 상기 제1 및 제2 공통 전압은 패널마다 같은 값으로 고정된 전압인 것이 바람직하다.

또한, 상기 게이트 전압 발생부는, 캐패시터; 상기 게이트 클럭 신호 및 출력 제어 신호에 따라 동작하며, 상기 출력 제어 신호가 제1 레벨 상태로 출력되는 경우에는 클럭 신호에 상관없이 턴오프되는 제1 스위칭 소자; 상기 제1 스위치 소자에 연동하여 턴온 또는 턴오프되어 외부로부터 인가되는 전압을 상기 캐패시터에 충전시키는 제2 스위칭 소자; 및 상기 캐패시터에 충전된 전압의 방전 경로를 형성하는 제1 저항을 포함하고, 상기 제1 저항은 가변 저항인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제1 저항과 상기 캐패시터에 의하여 설정되는 방전 시정수에 따라 상기 방전되는 전압의 방전 파형이 패널마다 산포된 킥백 전압을 보상하도록 가변될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 패널(100), 게이트 구동부(200), 소스 구동부(300), 게이트 전압 발생부(400), 및 공통 전압 발생부(500)를 포함한다.

액정 패널(100)은 게이트 신호를 전달하기 위한 다수의 게이트선(G)과 이 게이트선(G)과 절연되어 교차하는 다수의 데이터선(D)이 형성되어 있다. 하나의 게이트선과 하나의 데이터선이 교차하여 이루어지는 행렬 형태의 각각 화소 영역에 는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어 있으며, 도 2에서는 설명의 편의상, 한 개의 화소에 대한 등가회로만을 도시하였다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극은 상기 게이트선(G)에 연결되고, 소스 전극은 상기 데이터선(D)에 연결되며, 드레인 전극은 액정 패널의 하부 기판에 형성된 화소 전극에 연결된다. 또한, 상기 하부 기판에 대향하여 형성된 상부 기판에는 공통 전극이 형성되어 있다.

게이트 구동부(200)는 상기 게이트선(G)에 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 온/오프 시키기 위한 게이트 신호를 인가한다.

소스 구동부(300)는 도시하지 않은 타이밍 컨트롤러로부터 출력되는 신호에 의해 구동하여 게이트 구동부(200)의 구동에 동기하는 데이터 신호를 모든 데이터선에 인가한다.

게이트 전압 발생부(400)는 도시하지 않은 타이밍 컨트롤러(timing controller)로부터 게이트 클럭(CPV)과 게이트 온 인에이블 신호(OE)를 입력받아 이 두 신호에 동기하는 게이트 온 전압(Von) 및 게이트 오프 전압(Voff)을 상기 게이트 구동부(200)로 공급한다.

공통 전압 발생부(500)는 액정 패널(100) 내에 형성된 게이트선(G)의 양 끝 지점(A, B)에 해당하는 공통전극에 서로 다른 공통 전압(Vcom1, Vcom2)을 인가한다. 이때, Vcom2는 Vcom1 보다 큰 값이 인가된다.

다음은, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 공통 전압 발생부(500)에 대하여 설명한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공통 전압 발생부(500)는 제1 공통 전압 발생부(510)와 제2 공통 전압 발생부(520)로 이루어진다.

제1 및 제2 공통 전압 발생부(510, 520)는 각각 독립적으로 공통 전압 Vcom1과 Vcom2를 생성하기 위한 것으로서, 전원 전압(AVDD), 저항(R1, R2, R3, R4), 연상 증폭기(OP1, OP2)로 이루어진다.

제1 공통 전압 발생부(510)는 전압(AVDD)을 저항(R1, R2)으로 분압한 후, 연산 증폭기(OP1)를 통해 이 분압된 전압을 증폭하여 공통 전압(Vcom1)을 생성한다. 이와 유사하게 제2 공통 전압 발생부(520)는 전압(AVDD)을 저항(R3, R4)으로 분압한 후, 연산 증폭기(OP2)를 통해 이 분압된 전압을 증폭하여 공통 전압(Vcom2)을생성한다.

이때, Vcom2는 Vcom1 보다 큰 값을 갖도록 설정하는데, 이는 액정 패널 제조시에 적절한 저항(R1, R2, R3, R4) 값을 선택하거나 적절한 연산 증폭기(OP1, OP2)의 이득값을 선택함으로써 달성되며, 각각 서로 다른 공통 전압(Vcom1, Vcom2)이 인가되어 게이트선의 신호 지연에 의한 플리커 현상을 방지한다.

또한, 상기 제1 및 제2 공통 전압(Vcom1, Vcom2) 레벨은 킥백 전압이 산포되어 있는 모든 패널마다 같은 값으로 고정시키고, 패널간 킥백 전압 산포는 후술하는 게이트 전압 발생부에서 조절할 수 있도록 한다.

다음은, 도 4를 참조하여, 게이트 온 신호(Von)를 출력하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 게이트 전압 발생부(400)의 구동 회로 및 동작을 상세히 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 게이트 전압 발생부는, 전원 전압(AVDD)에 에미터 단자가 연결된 트랜지스터(Q1), 전원 전압(AVDD)의 레벨을 분압하여 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자로 제공하는 저항들(R1, R2), 저항(R2)에 콜렉터 단자가 연결되고 에미터 단자가 출력 제어 신호(OE: output enable) 단자에 연결되어 있으며, 저항(R3)를 통하여 베이스 단자로 인가되는 게이트 클럭 신호(CPV)에 따라 동작하는 트랜지스터(Q2), 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 단자에 연결된 저항(R4)을 통하여 흐르는 전류가 충전되는 캐패시터(C), 및 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 단자에 연결되고 캐패시터(C)와 병렬 연결된 방전 저항(VR)을 포함한다. 여기서, 방전 저항(VR)은 가변 저항으로 구성되어, 패널마다 다른 값으로 설정할 수있다.

다음은, 본 발명의 실시예에 따른 게이트 전압 발생부의 동작을 설명한다.

상기 출력 제어 신호(OE)가 로우 레벨이 되고, 또한 게이트 클럭 신호(CPV)가 하이 레벨이 되면, 트랜지스터(Q2)가 턴온되어 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자로 로우 레벨의 신호가 인가되어, 트랜지스터(Q1)도 턴온된다. 따라서 전원 전압(AVDD)이 저항(R4)과 방전 저항(VR)에 의해 분압되어 캐패시터(C)에 충전되기 시작하며, 캐패시터(C)의 충전 전압이 게이트 온 전압(Von)으로서 게이트 구동부(200)로 제공된다.

한편, 출력 제어 신호(OE)가 로우 레벨인 상태에서 게이트 클럭 신호(CPV)가 로우 레벨이 되면, 트랜지스터(Q2)가 턴 오프되어 그 결과 트랜지스터(Q1)도 턴 오프 된다. 따라서, 캐패시터(C)에 충전된 전압이 방전 저항(VR)에 의해 방전하게 되어, 게이트 온 전압(Von)이 가변된다.

상기 출력 제어 신호(OE)와 게이트 클럭 신호(CPV) 및 본 발명의 실시예에 따른 게이트 전압 발생부를 통해 출력되는 게이트 온 전압(Von)의 출력 파형을 도 5에 도시하였다.

상기 캐패시터(C)와 방전 저항(VR)을 토대로 결정되는 방전 시정수에 따라 게이트 온 전압(Von)의 방전 파형이 조절되며, 이러한 게이트 온 전압(Von)의 방전 파형을 조절함으로써 게이트 온 전압(Von)의 변화량에 따라 가변되는 킥백 전압을 감소시킬 수 있다.

일반적으로, 액정 패널의 변이(panel to panel variation)에 따라 킥백 전압이 패널마다 다르기 때문에, 이에 대한 산포를 줄이기 위해, 본 발명의 실시예에서는 게이트 온 전압(Von) 발생 단에, 가변 저항(VR)을 채용하였다.

따라서, 패널마다 킥백 전압을 측정하여, 최적의 값으로 가변 저항을 조정하여, 패널마다 다른 킥백 전압의 산포를 줄일 수 있다.

예를 들어, 제1 패널의 A 및 B 지점에서의 킥백 전압이 각각 V(a), V(b)이고, 제2 패널의 A 및 B 지점에서의 킥백 전압은 각각 V(a)', V(b)'로 패널마다 산포가 존재할 경우, 모든 패널마다 A 및 B 지점에 인가되는 공통 전압(Vcom1, Vcom2)을 각각 고정된 값으로 인가해주면서, 게이트 온 전압(Von) 발생 회로 내의 상기 가변 저항(VR)을 각 패널마다 적절한 값으로 조절하여, 플리커가 최소가 되는 게이트 온 전압(Von)을 인가함으로써, 각각 패널마다 킥백 전압 차이가 발생하지 않도록 한다.

즉, 공통 전압은 모든 패널마다 고정값을 가지게 하면서, 게이트 온 전압(Von) 발생 회로 단에 가변저항을 달아주어, 각 패널마다 산포하는 킥백 전압을 최적의 값으로 조절할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형 실시될 수 있다.

본 발명은 공통 전압을 패널마다 고정시키고, 게이트 전압 발생부에 가변 저항을 채용하여, 패널마다 적절한 값으로 조정하여, 액정 표시 장치의 공정 산포에 따른 패널별 킥백 전압 산포를 줄일 수 있다.

Claims

다수의 게이트선, 상기 다수의 게이트선에 절연되어 교차하는 다수의 데이터선, 상기 게이트선에 연결되는 게이트 전극과 상기 데이터선에 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극을 가지는 다수의 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터의 상기 드레인 전극에 연결되는 화소 전극, 및 상기 화소 전극에 대향되어 형성된 공통 전극을 포함하는 액정 패널;

상기 게이트선에 상기 박막 트랜지스터를 온/오프 시키기 위한 게이트 신호를 인가하는 게이트 구동부;

상기 데이터선에 데이터 신호를 인가하는 소스 구동부;

외부의 타이밍 컨트롤러로부터의 게이트 클럭 신호와 출력 제어 신호를 인가받아 이들에 동기하는 게이트 신호를 상기 게이트 구동부로 공급하는 게이트 전압 발생부; 및

상기 게이트 구동부에 인접한 제1 지점의 상기 공통 전극과 상기 게이트 구동부의 먼 곳에 있는 제2 지점의 상기 공통 전극에 각각 제1 및 제2 공통 전압을 인가하는 공통 전압 발생부를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
제1항에서,

상기 공통 전압 발생부의 상기 제2 공통 전압은 상기 제1 공통 전압보다 큰 값을 가지며, 상기 제1 및 제2 공통 전압은 패널마다 같은 값으로 고정된 전압인것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
제1항에서,

상기 게이트 전압 발생부는,

캐패시터;

상기 게이트 클럭 신호 및 출력 제어 신호에 따라 동작하며, 상기 출력 제어 신호가 제1 레벨 상태로 출력되는 경우에는 클럭 신호에 상관없이 턴오프되는 제1 스위칭 소자;

상기 제1 스위치 소자에 연동하여 턴온 또는 턴오프되어 외부로부터 인가되는 전압을 상기 캐패시터에 충전시키는 제2 스위칭 소자; 및

상기 캐패시터에 충전된 전압의 방전 경로를 형성하는 제1 저항을 포함하고,

상기 제1 저항은 가변 저항인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
제3항에서,

상기 제1 저항과 상기 캐패시터에 의하여 설정되는 방전 시정수에 따라 상기 방전되는 전압의 방전 파형이 패널마다 산포된 킥백 전압을 보상하도록 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.