KR20060018390A

KR20060018390A - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20060018390A
Application number: KR1020040066743A
Authority: KR
Inventors: 박우일; 이상학
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2004-08-24
Publication date: 2006-03-02

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.

복수의 화소 및 이에 연결되어 있는 표시 신호선을 포함하는 액정 표시판 조립체, 복수의 구동 회로를 포함하는 구동부, 상기 액정 표시판 조립체에 빛을 조사하는 광원부, 그리고 상기 광원부에 연결되어 있는 인버터부를 포함하고, 상기 구동부와 상기 인버터부는 하나의 인쇄 회로 기판에 실장되어 있으며 동일한 접지점을 갖는다.

이러한 방식으로, 공통 전압 파형을 안정적으로 유지하여 물결 현상을 없앨 수 있다.

액정표시장치, 물결현상, 노이즈, 인버터, 광원, 램프

Description

액정 표시 장치 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

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 액정 표시 장치의 개략도이다.

도 4는 본 발명은 한 실시예에 따른 공통 전압의 파형도이다.

도 5는 종래 기술에 따른 공통 전압의 파형도이다.

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.

일반적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가 받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극과 공통 전극 및 그 사이의 액정층은 회로적으로 볼 때 액 정 축전기를 이루며, 액정 축전기는 이에 연결된 스위칭 소자와 함께 화소를 이루는 기본 단위가 된다.

이러한 액정 표시 장치에서는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이때, 액정층에 한 방향의 전계가 오랫동안 인가됨으로써 발생하는 열화 현상을 방지하기 위하여 프레임별로, 행별로, 또는 화소별로 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.

이때의 빛은 별도로 구비된 인공 광원일 수도 있고 자연광일 수도 있다.

액정 표시 장치용 광원, 즉 백라이트(backlight) 장치는 광원으로서 CCFL(cold cathode fluorescent lamp)나 EEFL(external electrode fluorescent) 등과 같은 여러 개의 형광 램프(fluorescent lamp)를 사용하며 램프를 구동하는 인버터를 포함한다. 인버터는 외부로부터 입력되는 밝기 제어 전압에 따라 입력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환한 후 램프에 인가하여 점등시키고 램프의 밝기를 조절하며, 램프에 흐르는 전류를 감지하고 이 전류에 기초하여 램프에 인가되는 전압을 제어한다.

한편, 최근에 포터블 DVD 플레이어와 같이 소형 액정 표시 장치를 장착한 제품이 증가하고 있는데, 이들 소형 액정 표시 장치에서는 경박단소를 이루기 위해 신호 제어부를 포함한 여러 구동 장치와 인버터를 하나의 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)에 장착하고 있는 추세이다. 이 때, 인버터가 직류 전압을 교 류 전압으로 변환할 때 일정한 주파수를 갖는데, 예를 들어 프레임의 주파수의 3배 내지 4배의 주파수로 백라이트의 점등을 제어한다.

그런데, 이러한 인버터의 주파수는 백라이트를 덮고 있는 백라이트 덮개에 영향을 주게 되고, 이로 인해 표시판의 전면에 형성되어 있는 공통 전압에 영향을 미치게 되면 화면상에 물결 현상(water-fall)이라는 규칙적인 띠의 흐름을 유발한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 복수의 화소 및 이에 연결되어 있는 표시 신호선을 포함하는 액정 표시판 조립체, 복수의 구동 회로를 포함하는 구동부, 상기 액정 표시판 조립체에 빛을 조사하는 광원부, 그리고 상기 광원부에 연결되어 있는 인버터부를 포함하고, 상기 구동부와 상기 인버터부는 하나의 인쇄 회로 기판에 실장되어 있으며 동일한 접지점을 갖다.

이때, 상기 표시 신호선은 게이트선 및 데이터선을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 액정 표시 장치는 상기 게이트선에 게이트 신호를 인가하는 게이트 구동부, 복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 상기 계조 전압 중 영상 신호에 해당하는 데이터 전압을 선택하여 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부, 그리고 상기 게이트 구동부, 상기 계조 전압 생성부 및 상기 데이터 구동부 를 제어하는 복수의 제어 신호를 생성하는 신호 제어부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 구동부는 상기 계조 전압 생성부 및 상기 신호 제어부를 포함할 수 있다.

한편, 상기 구동부와 상기 인버터부의 기준 전위가 동일한 것이 바람직하다.

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 액정 표시 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 회로도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300)와 이에 연결된 게이트 구 동부(400) 및 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 액정 표시판 조립체(300)에 빛을 조사하는 광원부(940) 및 이에 연결되어 있는 인버터부(920) 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 전달하는 복수의 게이트선(G₁-G_n)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D₁-D_m)을 포함한다. 게이트선(G₁-G_n)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D ₁-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.

박막 트랜지스터 등 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) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.

액정 축전기(C_LC)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(C_ST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 절연체를 사이에 두고 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 삼원색 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소가 시간에 따라 번갈아 삼원색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 삼원색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소가 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

광원부(940)는 액정 표시판 조립체(300)의 하부에 장착되어 있으며 적어도 하나의 램프를 포함한다. 램프로는 CCFL(cold cathode fluorescent lamp) 또는 EEFL(external electrode fluorescent lamp)을 사용하지만, 발광 다이오드(LED) 등도 사용될 수 있다.

인버터부(920)는 별도로 장착된 인버터 PCB(도시하지 않음)에 구비될 수도 있고 도 3에 도시한 것처럼 데이터 PCB(550)에 구비될 수도 있다.

액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200)의 바깥 면에는 광원부(940)에서 나오는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.

계조 전압 생성부(800)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(V_com)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.

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 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.

데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.

복수의 게이트 구동 집적 회로 또는 데이터 구동 집적 회로는 도 3에 도시한 바와 같이 칩의 형태로 TCP(tape carrier package)(410, 510)에 실장하여 TCP(410, 510)를 액정 표시판 조립체(300)에 부착할 수도 있고, 이와는 달리 TCP를 사용하지 않고 유리 기판 위에 이들 집적 회로 칩을 직접 부착할 수도 있으며(chip on glass, COG 실장 방식), 이들 집적 회로 칩과 같은 기능을 수행하는 회로를 액정 표시판 조립체(300)에 직접 형성할 수도 있다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어한다.

이러한 신호 제어부(600)와 계조 전압 생성부(800) 및 DC/DC 컨버터(도시하지 않음)와 같은 LCD 구동 회로(LDU)(650)와 인버터부(920)는 하나의 PCB(550)에 장착되어 있으며, LCD 구동 회로(LDU)와 인버터(920)는 동일한 접지점을 가지고 있다.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 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(V_sync)와 수평 동기 신호(H_sync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호 (CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 전압(V_on)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 전압(V_on)의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 전압(V_on)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(DAT)의 입력 시작을 알리는 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.

데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대한 영상 데이터(DAT)를 차례로 입력받아 시프트시키고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 영상 데이터(DAT)를 해당 데이터 전압으로 변환한 후, 이를 해당 데이터선(D₁-D_m)에 인가한다.

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(G ₁-G_n)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시키며, 이에 따라 데이터선(D₁-D_m)에 인가된 데이터 전압 이 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소에 인가된다.

화소에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(V_com)의 차이는 액정 축전기(C_LC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리한다.

인버터부(920)는 외부로부터 인가되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환 및 변압하여 광원부(940)에 인가하고, 이 전압에 따라 광원부(940)의 램프가 점멸되고 광원부(940)의 밝기가 제어된다.

이와 같은 인버터부(920)의 동작에 따라서 광원부(940)에서 나온 빛은 액정층(3)을 통과하면서 액정 분자의 배열에 따라 그 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.

1 수평 주기(또는 "1H")[수평 동기 신호(H_sync), 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-G_n)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(V_on)을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 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(보기: "행 반전", "점 반전"), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: "열 반전", "점 반전").

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 공통 전압의 신호 파형도이며, 도 5는 종래 기술에 따른 공통 전압의 신호 파형도이다.

앞서 설명한 바와 같이, LDU(650)와 인버터부(920)는 하나의 PCB(550)에 실장되어 있고 또한 동일한 접지점을 갖는다. 이는 다르게 말하면, 기준 전위가 동일하다는 것을 의미한다.

도 4에 도시한 공통 전압 파형은 본 발명의 실시예에 따라 동일한 접지점을 가질 때의 파형이고, 도 5에 도시한 공통 전압 파형은 종래 기술에 따라 서로 다른 접지점을 가질 때의 파형이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전압의 신호 파형은 안정적으로 나타남을 알 수 있다. 이와는 달리, 종래 기술에 따른 공통 전압의 신호 파형은 노이즈(noise)가 매우 심하게 나타나며 파형이 불안정함하게 나타남을 알 수 있다. 이 경우, 화면에도 물결 현상이 심하게 나타남을 확인할 수 있었다.

이는 하나의 PCB에 실장되더라도 접지점이 다를 경우에 그 접지점이 나타내는 전위가 약간씩 다를 수 있는데, 예를 들어 접지점이 일반적으로 0V이지만, PCB 내의 위치에 따라서 이 보다 약간 높거나 낮을 수 있기 때문이다. 따라서, 기준 전위가 PCB 내의 위치에 따라 달라지더라도 동일한 접지점을 사용하면 동일한 기준 전위를 갖게 된다.

이러한 방식으로, LDU(650)와 인버터부(950)의 접지점을 동일하게 함으로써 물결 현상을 방지할 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.

Claims

복수의 화소 및 이에 연결되어 있는 표시 신호선을 포함하는 액정 표시판 조립체,

복수의 구동 회로를 포함하는 구동부,

상기 액정 표시판 조립체에 빛을 조사하는 광원부, 그리고

상기 광원부에 연결되어 있는 인버터부

를 포함하고,

상기 구동부와 상기 인버터부는 하나의 인쇄 회로 기판에 실장되어 있으며 동일한 접지점을 갖는

액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 표시 신호선은 게이트선 및 데이터선을 포함하는 액정 표시 장치.
제2항에서,

상기 게이트선에 게이트 신호를 인가하는 게이트 구동부,

복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부,

상기 계조 전압 중 영상 신호에 해당하는 데이터 전압을 선택하여 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부, 그리고

상기 게이트 구동부, 상기 계조 전압 생성부 및 상기 데이터 구동부를 제어하는 복수의 제어 신호를 생성하는 신호 제어부

를 포함하는 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 구동부는 상기 계조 전압 생성부 및 상기 신호 제어부를 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 구동부와 상기 인버터부의 기준 전위가 동일한 액정 표시 장치.