KR20050102704A - 수리 수단을 가지는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 표시 장치의 게이트선 수리부에 관한 것이다.
스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소, 소정 전압을 전달하는 전압선, 복수의 클록 신호를 각각 전달하는 복수의 클록 신호선, 서로 연결되어 있으며 차례대로 출력 신호를 생성하는 복수의 스테이지(stage)를 포함하는 게이트 구동부, 상기 게이트 신호를 상기 스위칭 소자에 전달하는 제1 내지 제3 게이트선, 상기 게이트선과 상기 게이트 구동부의 반대쪽에서 교차하는 제1 내지 제3 수리선, 그리고 상기 수리선, 상기 전압선 및 상기 클록 신호선과 연결될 수 있는 구조를 가지는 게이트선 수리단을 포함하는 게이트선 수리부를 포함한다.
이런 방식으로, 단선된 게이트선에 게이트 신호를 인가함으로써 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

수리 수단을 가지는 표시 장치 {DISPLAY DEVICE INCLUDING REPAIRING MECHANISM}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 수리 수단을 가지는 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 무겁고 큰 음극선관(cathode ray tube, CRT)을 대신하여 유기 전계 발광 표시 장치(organic electroluminescence display, OLED), 플라스마 표시 장치(plasma display panel, PDP), 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)와 같은 평판 표시 장치가 활발히 개발 중이다.
PDP는 기체 방전에 의하여 발생하는 플라스마를 이용하여 문자나 영상을 표시하는 장치이며, 유기 EL 표시 장치는 특정 유기물 또는 고분자들의 전계 발광을 이용하여 문자 또는 영상을 표시한다. 액정 표시 장치는 두 표시판의 사이에 들어 있는 액정층에 전기장을 인가하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다.
이러한 평판 표시 장치 중에서 예를 들어 액정 표시 장치와 유기 EL 표시 장치는 스위칭 소자를 포함하는 화소와 스위칭 소자에 신호를 전달하는 게이트선과 데이터선 등 표시 신호선을 포함한다.
이러한 신호선은 표시 장치를 제조하는 과정에서 단선될 수 있다. 특히 게이트선이 단선된 경우에는 화소의 스위칭 소자에 게이트 신호를 인가하지 못하여 표시 불량으로 나타나는 경우가 있다.
이러한 게이트선 단선에 대한 수리 구조로서, 게이트선을 화소 전극의 가장자리를 따라 고리(ring) 모양으로 형성하거나 게이트선과 교차하는 별도의 수리선을 둔다.
하지만, 전자의 경우 게이트선이 차지하는 면적이 커지므로 개구율이 감소하여 휘도가 저하된다. 또한, 후자의 경우 수리선의 경로가 길어지고 여러 신호선과 교차하여 기생 용량이 생기므로 게이트 신호가 지연된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 수리 수단을 가지는 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는, 스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소, 소정 전압을 전달하는 전압선, 복수의 클록 신호를 각각 전달하는 복수의 클록 신호선, 서로 연결되어 있으며 차례대로 출력 신호를 생성하는 복수의 스테이지(stage)를 포함하는 게이트 구동부, 상기 게이트 신호를 상기 스위칭 소자에 전달하는 제1 내지 제3 게이트선, 상기 게이트선과 상기 게이트 구동부의 반대쪽에서 교차하는 제1 내지 제3 수리선, 그리고 상기 수리선, 상기 전압선 및 상기 클록 신호선과 연결될 수 있는 구조를 가지는 게이트선 수리단을 포함하는 게이트선 수리부를 포함한다.
이 때, 상기 게이트선 수리단은 제1 내지 제5 단자를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 단자는 상기 제1 내지 제3 수리선과 교차하고, 상기 제4 단자는 상기 전압선과 교차하며, 상기 제5 단자는 복수의 클록 신호선 중 적어도 하나와 교차할 수 있다.
한편, 상기 게이트선 수리단이 상기 수리선, 상기 전압선 및 상기 클록 신호선과 연결되고 상기 제1 내지 제3 수리선이 상기 게이트선과 연결되는 경우, 상기 게이트선 수리단은 상기 제1 내지 제3 게이트선 중 두 개의 게이트 신호선으로부터의 게이트 신호, 상기 전압선으로부터의 소정 전압 및 상기 클록 신호선으로부터의 클록 신호에 기초하여 나머지 한 게이트선의 게이트 신호를 생성하여 상기 나머지 한 게이트선에 인가하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 게이트선 수리단은 상기 두 개의 게이트 신호 중 어느 하나에 응답하여 소정의 전압을 충전하고, 상기 복수의 클록 신호 중 어느 하나에 따라 출력 신호를 생성하는 구동부, 그리고 상기 두 개의 게이트 신호 중 나머지 게이트 신호에 응답하여 상기 충전된 전압을 방전하는 방전부를 포함할 수 있다.
상기 구동부는 출력 시작 신호 또는 상기 두 개의 게이트 신호 중 어느 하나에 응답하여 제1 전압을 출력하는 입력부, 그리고 상기 제1 전압을 충전하고 상기 복수의 클록 신호 중 어느 하나에 따라 상기 출력 신호를 생성하는 출력부를 포함할 수 있으며, 상기 방전부는 상기 두 개의 게이트 신호 중 나머지 신호에 응답하여 상기 출력부에 제2 전압을 출력하여 상기 충전된 제1 전압을 상기 제2 전압으로 방전시킬 수 있으며, 상기 출력부는 상기 제2 전압이 입력되면 이를 출력 신호로서 출력할 수 있다.
이 때, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압은 상기 클록 신호의 하이 및 로우 레벨과 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.
상기 제1 내지 제4 스위칭 소자는 비정질 규소로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 게이트 구동부는 집적 회로(integrated circuit)이거나 상기 화소의 스위칭 소자와 동일한 공정으로 형성될 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
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 표시 장치에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 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 표시 장치는 표시판부(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400)와 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800) 이들을 제어하는 신호 제어부(600), 그리고 게이트선의 수리를 위한 게이트선 수리부(700)를 포함한다.
표시판부(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G1-Gn, D1-D m)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(Px)를 포함한다.
표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D1-D m)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D 1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(Px)는 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 화소 회로(pixel circuit)를 포함한다.
스위칭 소자(Q)는 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G1-Gn) 및 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 화소 회로에 연결되어 있다. 또한, 스위칭 소자(Q)는 박막 트랜지스터인 것이 바람직하며, 특히 비정질 규소를 포함하는 것이 좋다.
평판 표시 장치의 대표 격인 액정 표시 장치의 경우, 도 2에 도시한 바와 같이 표시판부(300)는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 그 사이의 액정층(3)을 포함하며, 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있다. 액정 표시 장치의 화소 회로는 스위칭 소자(Q)에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(CLC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(CST)를 포함한다. 유지 축전기(CST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
액정 축전기(CLC)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(Vcom)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(CST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(CST)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 삼원색, 예를 들면 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함으로써 가능하다. 도 2에서 색 필터(230)는 상부 표시판(200)에 형성되어 있지만 이와는 달리 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 표시 장치의 표시판부(300)의 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.
다시 도 1을 참조하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
게이트 구동부(400)는 표시판부(300)의 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
게이트선 수리부(700)는 단선된 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 게이트 신호를 인가하며 화소의 스위칭 소자(Q)와 동일한 공정으로 형성되어 집적된다.
데이터 구동부(500)는 표시판부(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어한다.
그러면 이러한 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호 및 입력 영상 신호(R, G, B)를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1, CONT3) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고 영상 신호(R, G, B)를 표시판부(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. 또한, 신호 제어부(600)는 게이트 제어 신호(CONT3)를 게이트 수리부(700)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1, CONT3)는 게이트 온 전압(Von)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 전압(Von)의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(Vcom)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.
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 변환하고 이를 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G 1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다. 데이터선(D1-Dm)에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통해 해당 화소에 인가된다. 또한, 게이트선 수리부(700)도 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT3)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 단선된 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
도 2에 도시한 액정 표시 장치의 경우, 화소에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(CLC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리한다. 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.
1 수평 주기(또는 "1H")[수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기]가 지나면 데이터 구동부(500)와 게이트 구동부(400)는 다음 행의 화소에 대하여 동일한 동작을 반복한다. 이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von )을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 도 2에 도시한 액정 표시 장치의 경우, 특히 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나("컬럼 반전"), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다("도트 반전")
그러면 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 게이트선 수리부에 대하여 도 3a 내지 도 11을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략도이며, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 게이트 구동부와 게이트선 수리부의 블록도이다. 도 6은 도 5에 도시한 게이트선 수리단의 회로도의 한 예이며, 도 7은 도 6에 도시한 게이트선 수리부의 타이밍도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 도 3a에 도시한 바와 같이, 게이트선 수리부(700) 및 이와 교차하는 복수의 게이트선(Gj-1, Gj, Gj+1)과 수리선(720)을 포함하는 표시판부(300), 게이트 구동부(400), 데이터 FPC(510) 및 이에 장착되어 있는 데이터 구동 IC(540), 그리고 데이터 FPC(510)에 연결되어 있는 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)(550)을 포함한다.
PCB(550)에는 게이트 오프 전압 생성부(551)와 클록 신호 생성부(552)가 구비되어 있으며, 게이트 오프 전압 생성부(551)는 게이트 오프 전압(Voff)을 생성하며, 데이터 FPC(510) 및 표시판부(300)를 통하여 게이트 구동부(400)와 게이트선 수리부(700)에 연결되어 있다. 클록 신호 생성부(552)는 복수의 클록 신호(CK1, CK2)를 생성하며, 역시 데이터 FPC(510) 및 표시판부(300)를 통하여 게이트 구동부(400)와 게이트선 수리부(700)에 연결되어 있다. 여기서, 게이트 구동부(400)는 SOG(system on glass) 형태로 하부 표시판(100)에 집적되어 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 도 3a에 도시한 표시 장치와 실질적으로 동일하다. 즉, 게이트선 수리부(700) 및 이와 교차하는 복수의 게이트선(Gj-1, Gj, Gj+1)과 수리선(720)을 포함하는 표시판부(300), 게이트 가요성 회로 기판(flexible printed circuit film, FPC)(410) 및 이에 장착되어 있는 게이트 구동 집적 회로(integrated circuit, IC)(440), 데이터 FPC(510) 및 이에 장착되어 있는 데이터 구동 IC(540), 그리고 데이터 FPC(510)에 연결되어 있는 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)(550)을 포함한다.
PCB(550)에는 게이트 오프 전압 생성부(551)와 클록 신호 생성부(552)가 구비되어 있으며, 게이트 오프 전압 생성부(551)는 도 3a에 도시한 표시 장치와는 달리 게이트 오프 전압(Voff) 및 클록 신호(CK1', CK2')를 생성하며, 데이터 FPC(510) 및 표시판부(300)를 통하여 게이트 구동 IC(440)와 게이트선 수리부(700)에 연결되어 있다. 클록 신호 생성부(552)는 복수의 클록 신호(CK1, CK2)를 생성하며, 역시 데이터 FPC(510) 및 표시판부(300)를 통하여 게이트선 수리부(700)에 연결되어 있다. 이 때, 게이트 오프 전압 생성부(551)는 실질적으로 신호 제어부(600)일 수 있으며, 게이트 오프 전압 생성부(551)에서 생성되는 클록 신호(CK1', CK2')의 레벨과 클록 신호 생성부(552)에서 생성되는 클록 신호(CK1, CK2)의 레벨은 다를 수 있다. 즉, 게이트 구동부(400)를 표시판(100)에 집적하는 경우, 게이트 구동부(400)를 이루는 스위칭 소자의 특성을 고려하여 별도의 클록 신호(CK1, CK2)를 인가할 수 있다.
도 3b 및 4b에는 도 3a 및 4a와 달리 도면에서 점으로 나타낸 단락점(short point)이 표시되어 있다. 이러한 표시 장치에서 예를 들어 j번째 게이트선(Gj)이 끊어졌을 때, 도 3b 및 도 4b에 도시한 바와 같이 끊어진 게이트선(Gj), 그 위와 아래에 인접한 게이트선(Gj-1, Gj+1) 및 게이트선 수리선(720)의 교차 지점, 그리고 게이트선 수리선(720)과 게이트선 수리단(710)의 교차 지점에 단락점을 형성함으로써 단선된 게이트선(Gj)이 게이트선 수리단(710)과 연결될 수 있다. 여기서, 단락점은 제품 완성 후에 VI(visual inspection) 등의 검사를 거치고 난 후 레이저를 조사하여 형성한다.
도 5를 참조하면, 게이트 구동부(400)는 일렬로 배열되어 있으며 게이트선(G1-Gn)에 각각 연결되어 있는 복수의 스테이지(410)를 포함하고, 게이트선 수리부(700)는 게이트선 수리선(720)을 통하여 게이트선(G1-Gn)에 연결될 수 있는 적어도 하나의 게이트선 수리단(710)을 포함한다. 게이트선 수리부(700)는 게이트 구동 부(400)의 반대편에 위치하고, 화소의 스위칭 소자(Q)를 형성할 때 같이 형성되어 액정 표시판 조립체(300)에 집적된다.
게이트선 수리부(700)의 게이트선 수리단(710)은 세트 단자(S), 출력 단자(OUT), 리세트 단자(R), 클록 단자(CK) 및 게이트 오프 전압 단자(GV)를 가진다. 여기서, 도면 부호 S, OUT, R, CK 및 GV는 각각의 단자를 나타내는 동시에 또한 각 단자에 연결되어 있는 단자선을 가리키는 데도 사용하며, 또한 도면 부호 Voff, CK1 및 CK2도 신호 외에 해당 신호를 전달하는 신호선을 가리키는 데에 사용한다.
게이트선 수리부(710)의 왼쪽 3개의 단자선(S, OUT, R)(730)은 게이트선 수리선(720)과 교차하고 있으며 오른쪽 2개의 단자선(GV, CK)은 게이트 오프 전압선(Voff)과 클록 신호선(CK1, CK2)과 교차하고 있다. 이러한 단자선(S, OUT, R, GV, CK)은 게이트선(G1-Gn), 데이터선(D1-Dm) 및 화소 전극(190) 중 하나와 동일한 층으로 형성될 수 있다.
게이트 구동부(400)와 게이트선 수리부(700)는 게이트 오프 전압(Voff) 및 클록 신호(CK1, CK2)를 인가받는데, 이들 신호(Voff, CK1, CK2)는 데이터 FPC(510)를 통하여 인가받는다. 이러한 구조는 데이터 FPC(510)를 통하여 신호를 인가함으로써 배선이 차지하는 면적을 줄인다.
한편, 게이트 구동부(400)의 각 스테이지, 예를 들면 j 번째 스테이지는 전단 스테이지의 출력, 즉 전단 게이트 출력[Gout(j-1)]과 후단 스테이지의 출력, 즉 후단 게이트 출력[Gout(j+1)] 및 클록 신호(CK1)가 입력된다. 이 스테이지(410)는 게이트 출력[Gout(j)]을 내보내고, 게이트 출력[Gout(j)]은 이에 연결되어 있는 게이트선(G1-Gn)에 인가된다. 바꿔 말하면, 각 스테이지는 전단 게이트 출력과 후단 게이트 출력에 기초하고 클록 신호(CK1, CK2)에 동기하여 게이트 출력을 생성한다.
단, 게이트 구동부(400)의 첫 번째 스테이지에는 전단 게이트 출력 대신 수직 동기 시작 신호(STV)가 입력되며, 수직 동기 시작 신호(STV)의 하이 구간은 클록 신호(CK2)의 로우 구간에 위치한다.
게이트 구동부(400)에서 인접한 두 스테이지(410)에는 서로 다른 클록 신호(CK1, CK2)가 입력되며, 각 클록 신호(CK1, CK2)는 화소의 스위칭 소자(Q)를 구동할 수 있도록 하이인 경우는 게이트 온 전압(Von)이고 로우인 경우는 게이트 오프 전압(Voff)인 것이 바람직하다.
게이트선 수리부(700)는 단락점을 통하여 게이트선(Gj-1, Gj, Gj+1)과 연결되어 게이트 구동 IC(440)로부터의 (j-1)번째 게이트 출력[Gout(j-1)]과 (j+1)번째 게이트 출력[Gout(j+1)]을 게이트선(Gj-1, Gj+1)을 통하여 입력받으며, 수리 게이트 출력[Gout(j)]을 내보낸다.
한편, 게이트선 수리부(700)는 앞에서 설명한 게이트 구동부(400)와 거의 동일하다. 즉, 각 게이트선 수리단, 예를 들어 j 번째 게이트선(Gj)에 연결될 수 있는 게이트선 수리단은 전단 게이트 출력[Gout(j-1)]과 후단 게이트 출력[Gout(j+1)] 및 클록 신호(CK1)가 또한 입력된다. 이 게이트선 수리단(710)은 게이트 출력[Gout(j)]을 내보내고, 게이트 출력[Gout(j)]은 이에 연결되어 있는 게이트선(Gj)에 인가된다. 게이트선 수리단(710) 역시 전단 게이트 출력과 후단 게이트 출력에 기초하고 클록 신호(CK1, CK2)에 동기하여 게이트 출력을 생성한다.
단, 게이트선 수리부(700)의 첫 번째 게이트선(G1)에 연결되는 게이트선 수리단(710)에는 전단 게이트 출력 대신 수직 동기 시작 신호(STV)가 입력되며, 수직 동기 시작 신호(STV)의 하이 구간은 클록 신호(CK2)의 로우 구간에 위치한다.
예를 들면 게이트선 수리단(710)은 도 5에 도시한 바와 같이, 복수의 NMOS 트랜지스터(M1-M4)와 축전기(C)를 포함한다. 그러나 NMOS 트랜지스터 대신 PMOS 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 또한, 축전기(C)는 실제로 공정시에 형성되는 게이트와 드레인/소스간 기생 용량(parasitic capacitance)일 수 있다.
트랜지스터(M1)는 게이트와 드레인이 세트 단자(S)에 연결되어 있으며, 트랜지스터(M2)는 게이트가 트랜지스터(M1)의 소스와 축전기(C)의 일단에 연결되어 있다.
트랜지스터(M3)는 게이트가 리세트 단자(R)에 연결되어 있고 소스는 게이트 오프 전압 단자(GV)를 통하여 게이트 오프 전압(Voff)에 연결되어 있으며, 트랜지스터(M4)는 게이트와 트랜지스터(M3)의 게이트가 서로 연결되어 있으며 소스는 게이트 오프 전압(Voff)에 연결되어 있다. 또한, 트랜지스터(M2)와 트랜지스터(M4)의 접점은 출력단에 연결되어 있다. 축전기(C)는 접점(N)과 출력단 사이에 연결되어 있다.
그러면 예를 들어 j번째 게이트선이 끊어진 경우 게이트선 수리단(710)의 동작에 대하여 도 6을 참고로 하여 설명한다.
세트 단자(S)에 연결되어 있는 전단 게이트 출력[Gout(j-1)]이 하이가 되면, 트랜지스터(M1)가 턴온되어 접점(N)이 하이가 된다. 그러면 접점(N)의 전위는 전단 게이트 출력[Gout(j-1)]의 전위만큼 상승하여 트랜지스터(M2)를 턴온시킨다. 또한, 후단 게이트 출력[Gout(j+1)]이 로우이므로 트랜지스터(M3, M4)는 턴오프 상태이다. 이 때, 턴온된 트랜지스터(M2)를 통하여 클록 신호(CK1)와 출력단이 연결되므로 클록 신호(CK1)가 출력된다. 그러므로, 이 때의 클록 신호(CK1)는 로우이고 출력 전압[Gout(j)]은 로우가 된다. 이와 동시에, 축전기(C)는 접점(N)의 전압과 턴온된 트랜지스터(M2)를 통해 전달된 클록 신호(CK1)의 로우값에 해당하는 전압의 차를 축전기의 전압(Vc)으로서 충전한다.
이러한 상태에서 전단 게이트 출력[Gout(j-1)]이 다시 로우가 되면 트랜지스터(M1)는 턴오프되고, 후단 게이트 출력[Gout(j+1)]은 여전히 로우이므로 트랜지스터(M3)는 턴오프 상태가 되어 접점(N)이 부유 상태가 된다. 축전기(C)에 전압이 충전되어 있으므로 접점(N)의 전위는 이전 상태를 유지하고 이에 따라 나머지 트랜지스터(M2, M4) 또한 이전 상태를 유지한다. 이와 동시에, 클록 신호(CK1)가 하이가 되면 출력[Gout(j)]이 하이가 되면서 축전기(C)에 연결된 부유 접점(N)의 전압, 즉 트랜지스터(M2)의 게이트에 인가되는 전압이 출력 전압[Gout(j)]만큼 상승한다.
이어, 후단 게이트 출력[Gout(j+1)]이 하이가 되면, 트랜지스터(M3)가 턴온되어 게이트 오프 전압(Voff)을 접점(N)으로 출력한다. 그러면, 축전기(C)가 방전되면서 트랜지스터(M2)의 게이트 전위가 낮아져 트랜지스터(M1)가 턴오프되면서 클록 신호(CK1)를 차단하고, 트랜지스터(M4)가 턴온되어 게이트 오프 전압(Voff)을 출력단에 제공하므로 출력 전압[Gout(j)]은 로우가 된다.
정리하면, 게이트 수리단(410)은 단선된 게이트선에 연결되어 있는 스테이지(410)와 동기하여 동작을 하며, 전단 및 후단 스테이지의 게이트 출력[Gout(j-1), Gout(j+1)]에 기초하여 현재의 게이트 출력[Gout(j)]을 생성한다.
이런 방식으로, 끊어진 게이트선을 포함하여 그 위와 아래에 인접한 게이트선에 단락점을 형성함으로써, 게이트선(G1-Gn) 중 어느 하나가 끊어졌을 때 전단 및 후단 게이트 출력에 기초하여 끊어진 게이트선(G1-Gn)에 게이트 신호를 인가할 수 있다. 이 때, 앞에서 설명한 바와 같이 첫 번째 게이트선(G1)이 끊어진 경우에는 수직 동기 시작 신호(STV)와 후단 게이트 출력을 이용하여 게이트 신호를 인가할 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 한 실시예에 따른 게이트선 수리부(700)의 블록도로서, 도 8a는 단락점 형성 전, 도 8b 및 도 8c는 단락점 형성 후를 각각 나타내는 도면이다. 도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 게이트선 수리부(700)의 블록도로서 역시 단락점 형성 전과 후를 각각 나타내는 도면이다.
도 8a 내지 도 8c에는 게이트선 수리단(710A, 710B)이 게이트선(G1-Gn)을 2개의 그룹, 예를 들어 짝수 번째와 홀수 번째 게이트선으로 나누어 담당하도록 배치한 구조를 나타내었고, 도 9a 내지 도 9c에는 도 8a 내지 도 8c에서와는 달리 구분없이 담당할 수 있는 게이트선 수리단(710)을 나타내었다. 여기서, 담당의 의미는 해당 게이트선에 단락점을 통하여 연결될 수 있다는 의미이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 게이트 수리부(700)는 적어도 한 벌의 게이트선 수리단(710A, 710B)을 포함하고, 도 8a 내지 도 8c에는 설명의 편의를 위하여 그 중 일부를 나타내었다.
도 8a에 도시한 바와 같이, 게이트선 수리단(710A, 710B)의 오른쪽 2개의 단자선(GV, CK)은 게이트 오프 전압선(Voff)과 클록 신호선(CK1, CK2) 중 하나와 각각 교차하고 있으며, 왼쪽 3개의 단자선(S, OUT, R)은 세 개의 게이트선 수리선(720) 중 하나와 각각 교차하고 있다. 또한, 게이트선 수리선(720)은 게이트선(Gj-1, Gj , Gj+1)과 교차하고 있다.
이 때, 예를 들어 j 번째 게이트선이 끊어진 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 끊어진 게이트선을 포함하여 전단 및 후단 게이트선이 연결될 수 있도록 단락점을 형성한다. 도 8b를 보면, j가 짝수인 경우에는 예를 들어 게이트선 수리단(710A)이 연결되도록 단락점(P1-P8)을 형성할 수 있다. 즉, 게이트선 수리단(710A)의 왼쪽 3개 단자선(S, OUT, R)과 게이트선 수리선(720)의 교차 부분에 레이저를 조사하여 단락점(P1-P6)을 형성하고 오른쪽 2개의 단자선(GV, CK)과 게이트 오프 전압선(Voff)의 교차 지점 및 클록 신호선(CK1)의 교차 지점에 단락점(P7, P8)을 각각 형성할 수 있다.
j가 홀수인 경우에는 도 8c에 도시한 바와 같이, 게이트선 수리단(710B)이 연결되도록 단락점(P1-P8)을 형성할 수 있다. 역시 게이트선(710B)의 왼쪽 3개 단자선(S, OUT, R)과 게이트선 수리선(720)의 교차 지점에 단락점(P1-P6)을 형성하고 오른쪽 2개의 단자선(GV, CK)과 게이트 오프 전압선(Voff)과 클록 신호선(CK2)의 교차 지점에 단락점(P7, P8)을 형성할 수 있다.
물론, 클록 신호(CK1, CK2)는 단선된 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 있는 스테이지(410)와 동기하여 동작할 수 있도록 동일한 클록 신호(CK1, CK2)를 인가받는다. 따라서, 반드시 전단 및 후단 스테이지의 출력을 입력받을 필요가 없으며, 클록 신호(CK1, CK2)와 동기되어 동작할 수 있으면 예를 들어 전전단 또는 후후단의 스테이지의 출력을 입력받아도 된다.
도 9a 내지 도 9c에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 게이트선 수리부(700)가 도시되어 있다.
도 9a를 보면, 게이트선 수리부(700)는 적어도 하나의 게이트 수리단(710)을 포함하며, 게이트 수리단(710)의 왼쪽 세 개의 단자선(S, OUT, R)은 게이트선 수리선(720)과 교차한다. 그런데, 오른쪽 두 개의 단자선(GV, CK) 중 게이트 전압 단자선(GV)은 게이트 오프 전압선(Voff)과 교차하고 있지만, 클록 단자선(CK)은 게이트선 수리단(710)에서는 한 개로 뻗어 나가다가 클록 신호선(CK1, CK2) 부근에서 두 개로 갈라지면서 각각 교차한다.
이 때, 게이트선 수리단(710)에는 끊어진 게이트선의 위치에 따라 두 클록 신호(CK1, CK2) 중 하나가 입력되도록 단락점을 형성할 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 단선된 게이트선에 연결되어 있는 스테이지(410)의 동작과 동기될 수 있도록 클록 신호(CK1, CK2)가 입력되도록 단락점을 형성할 수 있다.
예를 들면, 도 9b에 도시한 바와 같이, j 번째 게이트선(Gj)이 끊어진 경우, 이 게이트선(Gj)에 연결되어 있는 스테이지(410)가 클록 신호(CK1)에 동기하여 동작하는 경우에는 클록 신호선(CK1)과 클록 단자선(CK)의 교차 지점에 단락점(P8)을 형성하고, 스테이지(410)가 클록 신호(CK2)가 클록 신호(CK2)에 동기하여 동작하는 경우에는 도 9c에 도시한 바와 같이 클록 신호선(CK)와 클록 단자선(CK2)의 교차 지점에 단락점(P8)을 형성한다.
한편, 게이트선 수리부(700)는 게이트 구동부(400)를 본 발명의 실시예에서처럼 COF(chip on film) 형태로 실장하는 것에 적용될 수 있음은 물론, COG(chip on glass) 형태로 실장하는 것에도 적용될 수 있다.
그러면 게이트 구동부(400)를 SOG 형태로 표시판부(300)의 양쪽에 집적한 경우에 대하여 도 10 내지 도 12를 참고로 하여 좀 더 상세히 설명한다.
도 10 및 도 11은 게이트 구동부(400)를 표시판부(300)의 양쪽에 집적한 경우의 게이트 수리단(710)의 배치를 나타내는 예들이고, 도 12는 도 11에 도시한 게이트 구동부 및 게이트선 수리부의 타이밍도이다. 여기서, 설명의 편의를 위하여 게이트선 수리선(720)은 나타내지 않았으며, j 번째 게이트선이 끊어진 경우를 예를 들어 설명한다.
도 10의 오른쪽에 도시한 j번째 스테이지(410)는 왼쪽에 위치한 전단 및 후단 스테이지의 출력에 기초하고 클록 신호(CK2)에 동기하여 게이트 출력[Gout(j)]을 생성한다. j번째 게이트선이 끊어진 경우, j번째 스테이지를 대신하여 게이트 출력을 인가할 수 있도록 단락점을 형성한다. 즉, j번째 스테이지와 동기하여 동작하도록 게이트선 수리단(710)과 수리선(720) 사이에 단락점을 형성하고, 또한 게이트 오프 전압(Voff) 및 클록 신호(CK2)가 입력되도록 단락점을 형성한다. 그러면 j번째 스테이지와 마찬가지로 전단 및 후단 스테이지의 출력에 기초하고 클록 신호(CK2)에 동기하여 게이트 출력[Gout(j)]을 생성할 수 있다.
도 11의 경우, 왼쪽에 위치한 게이트 구동부는 클록 신호(CK1, CK3)를, 오른쪽에 위치한 게이트 구동부는 클록 신호(CK2, CK4)를 입력받는다. 클록 신호(CK1-CK4)는 도 12에 도시한 바와 같이, 주기가 4H이며 차례로 90°의 위상차를 가진다. 다만, 클록 신호(CK1, CK3) 또는 클록 신호(CK2, CK4)는 180°의 위상차를 가진다.
동일한 게이트 구동부에 위치하는 이웃한 스테이지는 서로 다른 클록 신호를 입력받는다. 즉, 왼쪽 게이트 구동부의 이웃한 두 스테이지에는 클록 신호(CK1, CK3)가 각각 입력되고, 오른쪽 게이트 구동부의 이웃한 두 스테이지에는 클록 신호(CK2, CK4)가 각각 입력된다. 이 때, 끊어진 게이트선에 게이트 신호를 인가하기 위하여, j번째 스테이지(410)와 동기하여 동작하도록 단락점을 형성한다. 즉, 게이트 수리단(710)에 게이트 오프 전압(Voff) 및 클록 신호(CK2)가 입력되도록 단락점을 형성한다. 그러면 게이트선 수리단(710)은 j번째 게이트선(Gj)에 게이트 출력[Gout(j)]을 인가할 수 있다.
한편, 도 10 및 도 11에서 게이트선 수리단(710)이 왼쪽에 위치하는 것으로 나타내었으나 끊어진 게이트선에 따라 오른쪽에 위치할 수 있다.
또한, 게이트선 수리단(710)의 수효는 액정 표시 장치의 해상도 등을 고려하여 적절하게 설정할 수 있다. 예를 들면, 해상도 XGA(1024*768)의 액정 표시 장치에서 게이트선의 수효는 768개이고, 50개 또는 100개 단위로 게이트 수리단(710)을 1개씩 형성하여 모두 14개 또는 7개를 형성할 수 있다. 게이트선 수리단(710)은 게이트선(G1-Gn)이 끊어졌을 때 끊어진 게이트선에 신호를 인가하기 위한 것으로서, 반드시 게이트선마다 형성할 필요는 없다.
이러한 방식으로, COF 또는 COG 방식을 포함하는 집적 회로 방식은 물론 게이트 구동부를 스위칭 소자(Q)와 동일한 공정으로 형성하여 집적하는 경우에도 적용할 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 게이트선의 수리를 위한 별도의 게이트선 수리부를 구비함으로써 게이트선의 끊어짐으로 인한 불량을 해결하여 수율을 증대시킬 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.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 게이트 구동부의 스테이지와 게이트선 수리부의 블록도이다.
도 6은 도 5에 도시한 게이트선 수리단(gate line repair stage)의 회로도의 한 예이다.
도 7은 도 5에 도시한 게이트선 수리단의 타이밍도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 한 실시예에 따른 게이트선 수리부의 블록도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 게이트선 수리부의 블록도이다.
도 10 및 도 11은 게이트 구동부에 따른 게이트선 수리단의 응용예이다.
도 12는 도 11에 도시한 게이트 구동부의 타이밍도이다.

Claims (11)

  1. 스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소,
    소정 전압을 전달하는 전압선,
    복수의 클록 신호를 각각 전달하는 복수의 클록 신호선,
    서로 연결되어 있으며 차례대로 출력 신호를 생성하는 복수의 스테이지 (stage)를 포함하는 게이트 구동부,
    상기 게이트 신호를 상기 스위칭 소자에 전달하는 제1 내지 제3 게이트선,
    상기 게이트선과 상기 게이트 구동부의 반대쪽에서 교차하는 제1 내지 제3 수리선, 그리고
    상기 수리선, 상기 전압선 및 상기 클록 신호선과 연결될 수 있는 구조를 가지는 게이트선 수리단을 포함하는 게이트선 수리부
    를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 게이트선 수리단은 제1 내지 제5 단자를 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 단자는 상기 제1 내지 제3 수리선과 교차하고, 상기 제4 단자는 상기 전압선과 교차하며, 상기 제5 단자는 복수의 클록 신호선 중 적어도 하나와 교차하는
    표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 게이트선 수리단이 상기 수리선, 상기 전압선 및 상기 클록 신호선과 연결되고 상기 제1 내지 제3 수리선이 상기 게이트선과 연결되는 경우, 상기 게이트선 수리단은 상기 제1 내지 제3 게이트선 중 두 개의 게이트 신호선으로부터의 게이트 신호, 상기 전압선으로부터의 소정 전압 및 상기 클록 신호선으로부터의 클록 신호에 기초하여 나머지 한 게이트선의 게이트 신호를 생성하여 상기 나머지 한 게이트선에 인가하는
    표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 게이트선 수리단은 상기 두 개의 게이트 신호 중 어느 하나에 응답하여 소정의 전압을 충전하고, 상기 복수의 클록 신호 중 어느 하나에 따라 출력 신호를 생성하는 구동부, 그리고
    상기 두 개의 게이트 신호 중 나머지 게이트 신호에 응답하여 상기 충전된 전압을 방전하는 방전부
    를 포함하는 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 구동부는 출력 시작 신호 또는 상기 두 개의 게이트 신호 중 어느 하나에 응답하여 제1 전압을 출력하는 입력부, 그리고
    상기 제1 전압을 충전하고 상기 복수의 클록 신호 중 어느 하나에 따라 상기 출력 신호를 생성하는 출력부
    를 포함하는 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 방전부는 상기 두 개의 게이트 신호 중 나머지 신호에 응답하여 상기 출력부에 제2 전압을 출력하여 상기 충전된 제1 전압을 상기 제2 전압으로 방전시키는 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 출력부는 상기 제2 전압이 입력되면 이를 출력 신호로서 출력하는 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 전압 및 상기 제2 전압은 상기 클록 신호의 하이 및 로우 레벨과 실질적으로 동일한 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 내지 제4 스위칭 소자는 비정질 규소로 이루어지는 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 게이트 구동부는 상기 화소의 스위칭 소자와 동일한 공정으로 형성되는 표시 장치.
  11. 제9항에서,
    상기 게이트 구동부는 집적 회로(integrated circuit)인 표시 장치.
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