KR20060044120A - 액정표시장치의 화소 충전량 보상 회로 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매트릭스 형태로 배열된 화소들의 충전량이 균일해지도록 하여 화면상의 국부적인 휘도차를 방지하는, 액정표시장치의 화소 충전량 보상을 위한 회로 및 방법에 관한 것으로서, 데이터 구동 전압을 공급하는 전원 공급부; 상기 공급된 데이터 구동 전압을 분압하는 분압부; 상기 분압된 전압들에 근거한 데이터 전압들을 해당 데이터 라인들로 각기 출력하는 복수개의 데이터 드라이브들로 구성된다.

액정 표시 장치, 화소, 충전량, 휘도차, 데이터 구동 전압

Description

액정표시장치의 화소 충전량 보상 회로 및 방법{Circuit and Method for compensating pixel capacitance of Liquid Crystal Display Device}

도 1은 종래의 액정표시장치에 대한 개략적인 회로 구성도.

도 2는 도 1의 평면도,

도 3은 도 2의 패널의 A 부분 및 B 부분에서 각기 측정된 게이트 드라이브의 출력전압신호와 데이터 드라이브의 출력전압신호 및 화소의 충전량을 나타내는 파형도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면 구조도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 충전량 보상 회로를 나타낸 도면,

도 6은 도 4의 패널의 A 부분 및 B 부분에서 각기 측정된 게이트 드라이브의 출력전압신호와 데이터 드라이브의 출력전압신호 및 화소의 충전량을 나타내는 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명

410: 액정 패널 420: 게이트 드라이브 IC

430: 데이터 드라이브 IC 510: 전원 공급부

520: 분압부

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 매트릭스 형태로 배열된 화소들의 충전량이 균일해지도록 하여 화면상의 국부적인 휘도차를 방지하는, 액정표시장치의 화소 충전량 보상을 위한 회로 및 방법에 관한 것이다.

통상의 액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여 액정표시장치는 화소영역들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널과 이 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다.

상기 액정패널에는 게이트 라인들과 데이터 라인들이 교차하게 배열되고, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들이 교차하여 정의되는 영역에 화소영역이 위치하게 된다. 그리고, 상기 화소영역들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 공통전극이 상기 액정패널에 형성된다.

상기 화소전극들 각각은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)의 소스 및 드레인 단자들을 경유하여 데이터 라인들 중 어느 하나에 접속된다. 상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 라인을 경유하여 게이트 단자에 인가되는 스캐닝 신호에 의해 턴-온되어, 상기 데이터 라인의 데이터 신호가 상기 화소전극에 전달되도록 한다.

상기 구동회로는 게이트 라인들을 구동하기 위한 게이트 드라이버와, 데이터 라인들을 구동하기 위한 데이터 드라이버와, 상기 게이트 드라이버와 데이터 드라 이버를 제어하기 위한 제어신호를 공급하는 타이밍 콘트롤러와, 액정표시장치에서 사용되는 각종 구동전압들을 공급하는 전원공급부를 구비한다.

상기 타이밍 콘트롤러는 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버의 구동 타이밍을 제어함과 아울러 데이터 드라이버에 화소데이터 신호를 공급한다. 상기 전원공급부는 입력 전원을 승압 또는 감압하여 액정표시장치에서 필요로 하는 공통전압(VCOM), 게이트 하이전압(VGH), 게이트 로우전압(VGL) 등과 같은 구동전압들을 생성한다. 상기 게이트 드라이버는 스캐닝 신호를 게이트 라인들에 순차적으로 공급하여 액정패널상의 액정셀들을 1라인분씩 순차적으로 구동한다. 상기 데이터 드라이버는 게이트 라인들 중 어느 하나에 스캐닝 신호가 공급될 때마다 데이터 라인들 각각에 화소 전압신호를 공급한다. 이에 따라, 액정표시장치는 액정셀별로 화소전압신호에 따라 화소전극과 공통전극 사이에 인가되는 전계에 의해 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다.

도 1은 종래의 액정표시장치에 대한 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래 액정표시장치는 상부유리기판과 하부유리기판이 액정을 사이에 두고 합착되며 다수개의 액정셀(20)들로 이루어진 액정패널(10)과, 상기 액정패널(10)의 데이터 라인(D1 내지 Dm)들에 데이터를 공급하기 위한 데이터 드라이버(25b)와, 상기 액정패널(10)의 게이트 라인(G1 내지 Gn)들에 스캔펄스를 공급하기 위한 게이트 드라이버(25a)를 구비한다.

상기 게이트 드라이버(25a)는 타이밍 콘트롤러(도시되지 않음)의 제어 하에 스캔펄스를 발생하고 그 스캔펄스를 게이트 라인(G1 내지 Gn)들에 순차적으로 공급 하게 된다. 상기 게이트 드라이버(25a)는 스캔펄스를 순차적으로 발생하는 쉬프트 레지스터와, 스캔펄스의 전압의 스윙폭을 액정셀(20)의 구동에 적합하게 쉬프트 시키기 위한 레벨 쉬프터를 포함한다.

그리고, 상기 데이터 드라이버(25b)는 타이밍 콘트롤러로부터 입력되는 비디오 데이터를 샘플링하고 래치한 후에, 래치된 데이터를 화소데이터전압으로 미리 설정된 감마보상전압으로 변환하여 상기 데이터 라인(D1 내지 Dm)들에 동시에 공급하게 된다.

여기서, 상기 데이터 드라이버(25b)에 의해 변환된 데이터는 매 스캔펄스가 발생할 때마다 각 스캔펄스에 동기되어 1 수평기간 동안에 1 수평라인분씩 데이터 라인(D1 내지 Dm)들에 공급된다.

한편, 상기 액정패널(10)의 상부유리기판과 하부유리기판 사이에는 액정이 주입된다.

상기 액정패널(10)에는 m×n 개의 액정셀(20)이 매트릭스 타입으로 배치된다. 또한, 상기 액정패널(10)에는 m 개의 데이터 라인(D1 내지 Dm)들과 n 개의 게이트 라인(G1 내지 Gn)들이 수직교차되며 그 교차부마다 상기 액정셀(20)을 구동하기 위한 박막트랜지스터(T)가 형성된다.

상기 박막트랜지스터(T)는 상기 게이트 드라이버(25a)로부터의 스캔펄스에 응답하여 턴-온되며, 상기 박막트랜지스터(T)의 턴-온시 데이터 라인(D1 내지 Dm) 상의 데이터 신호는 액정셀(20)의 화소전극에 공급된다.

즉, 상기 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극은 매 수평라인마다 동일한 게이 트 라인(G1 내지 Gn)에 접속되며, 상기 박막트랜지스터(T)의 소스 전극은 매 수직라인마다 동일한 데이터 라인(D1 내지 Dm)에 접속된다. 그리고, 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극은 각각의 액정셀(20)마다 각 액정셀(20)의 화소전극에 접속된다.

그리고, 각 수평라인의 액정셀(20)들의 화소전극들은 이전 수평라인의 액정셀(20)들을 구동하기 위한 이전 게이트 라인(G2 내지 Gn-1)과 소정부분 오버랩되어 스토리지 커패시터를 형성하게 되며, 첫 번째 수평라인의 액정셀(20)들의 화소전극들은 상기 첫 번째 게이트 라인(G1)의 상부에 위치한 더미 게이트 라인(G0)과 소정부분 오버랩되어 스토리지 커패시터를 형성하게 된다.

이와 같은 박막트랜지스터(T)는 각 게이트 라인(G1 내지 Gn)에 공급되는 스캔펄스의 게이트 하이전압(Vgh)에 응답하여 데이터 라인(D1 내지 Dm)에 공급되는 화소전압이 해당 화소전극에 충전되게 한다.

즉, 상기 액정셀(20)들은 상기 박막트랜지스터(T)가 게이트 라인(G1 내지 Gn)에 순차적으로 공급되는 게이트 하이전압(Vgh)에 의해 턴-온된 때에 데이터 라인(D1 내지 Dm)으로부터의 해당 화소전압을 충전하여 다시 박막트랜지스터(T)가 턴-온될 때까지 상기 충전전압을 유지하게 된다.

구체적으로, 임의의 n 번째 게이트 라인의 액정셀(20)에 충전된 화소전압은 해당 화소전극과 이전 수평라인을 따라 늘어선 게이트 라인과(G2 내지 Gn-1)의 중첩에 의해 형성되어진 스토리지 캐패시터에 의해 유지되게 된다.

그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 액정 표시 장치의 구동 시 상기 게이트 드라이브 IC(25a)에 인접한 상기 패널(10)의 A 부분의 휘도와 상대적으로 떨어진 B 부분의 휘도가 서로 차이나는 문제가 발생하는데, 그 원인은 상기 게이트 드라이브 IC(25a)로부터 출력된 출력전압신호의 지연(Delay) 때문이다.

도 3의 (a)는 상기 패널(10)의 A 부분에서 측정된 게이트 드라이브의 출력전압신호(31a)와 데이터 드라이브의 출력전압신호(32a) 및 액정셀(또는 화소라 칭함)의 충전량(33a)을 나타내는 파형도이고, 도 3의 (b)는 상기 패널의 B 부분에서 측정된 게이트 드라이브의 출력전압신호(31b)와 데이터 드라이브의 출력전압신호(32b) 및 액정셀의 충전량(33b)을 나타내는 파형도이다.

도 3을 보면, 상기 게이트 드라이브()에 인접한 상기 패널(10)의 A 부분의 게이트 출력전압신호(31a)의 지연은 거의 없는 반면, 그 게이트 드라이브()로부터 상대적으로 떨어질수록 게이트 출력전압신호의 지연차가 커지므로 상기 패널의 B 부분의 게이트 출력전압신호(31b)의 지연이 발생하고, 이로 인해 상기 A 부분의 액정셀들의 충전량(33a)이 상기 B 부분의 액정셀들의 충전량(33b)보다 상대적으로 크게된다. 결국, A 부분의 액정셀들과 B 부분의 액정셀들간 충전량의 차이로 인해 휘도의 차이가 발생하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 액정 표시 장치에서 매트릭스 형태로 배열된 화소들의 충전량이 균일해지도록 하여 화면상의 국부적인 휘도차를 방지하는, 액정표시장치의 화소 충전량 보상을 위한 회로 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 화소 충전량 보상 회로는, 데이터 구동 전압을 공급하는 전원 공급부; 상기 공급된 데이터 구동 전압을 분압하는 분압부; 및 상기 분압된 전압들에 근거한 데이터 전압들을 해당 데이터 라인들로 각기 출력하는 복수개의 데이터 드라이브들을 포함하여 구성된다. 상기 분압부는 상기 게이트 드라이브로부터 상기 각 데이터 드라이브까지의 상대적인 거리차에 따라, 가까울수록 낮은 전압이 멀수록 높은 전압이 상기 각 데이터 드라이브에 인가되도록 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 화소 충전량 보상 방법은, 데이터 구동 전압을 공급하는 단계; 상기 공급된 데이터 구동 전압을 분압하는 단계; 상기 분압된 전압들을 데이터 드라이브들에 각각 공급하는 단계; 및 상기 공급된 분압 전압을 근거로 생성된 데이터 전압들을 해당 데이터 라인에 인가하는 단계를 포함한다. 게이트 드라이브로부터 상기 각 데이터 드라이브들까지의 상대적인 거리차에 따라, 가까울수록 낮은 전압이 멀수록 높은 전압이 상기 데이터 드라이브들에 각기 공급되도록 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 충전량 보상을 위한 회로 및 방법에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면 구조도로서, 액정 패널(410)과, 상기 액정 패널(410)의 좌측 세로변을 따라 배치된 복수개의 게이트 드라이브 IC들(420)과, 상기 액정 패널의 상측 가로변을 따라 배치된 복수개의 데이터 드라이브 IC들(430)을 구비한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 충전량 보상 회로를 나타낸 도면이다.

도 5를 보면, 데이터 구동 전압(Vdd)을 제공하는 전원 공급부(510); 상기 데이터 구동전압(Vdd)을 하나 이상의 저항(R)을 이용하여 분압하고 그 분압된 전압들(Vdd1 - Vdd2)을 각기 출력하는 분압부(520); 및 상기 분압부(520)로부터 출력된 상기 분압 전압들(Vdd1 - Vdd2)을 각기 공급받고, 이를 근거로 데이터 전압을 생성하여 해당 데이터라인들(미도시)에 인가하는 상기 복수개의 데이터 드라이브 IC들(430)로 구성되어 있다.

상기 분압부(520)에서 상기 분압전압(Vdd1)은 상기 저항(R)에 의해 상기 분압전압(Vdd2)과 비교하여 상대적으로 낮은 전압으로 출력된다. 즉, 상기 게이트 드라이브 IC들(420)로부터 상대적으로 가까운 #1-#3번째의 데이터 드라이브 IC들(430)에 제공되는 전압(Vdd1)은 상대적으로 먼 #n-2번째부터 #n까지의 데이터 드라이브 IC들(430)에 제공되는 전압(Vdd2)보다 상대적으로 작아지게된다.

도 6의 (a)는 상기 패널(410)의 A 부분에서 측정된 게이트 드라이브의 출력전압신호(601a)와 데이터 드라이브 IC의 출력전압신호(602a) 및 액정셀(또는 화소라 칭함)의 충전량(603a)을 나타내는 파형도이고, 도 6의 (b)는 상기 패널(410)의 B 부분에서 측정된 게이트 드라이브 IC의 출력전압신호(601b)와 데이터 드라이브 IC의 출력전압신호(602b) 및 액정셀의 충전량(603b)을 나타내는 파형도이다.

도 6의 파형을 보면 알 수 있듯이, 상기 게이트 드라이브 IC(420)에 인접한 상기 패널(410)의 A 부분의 게이트 출력전압신호(601a)의 지연은 거의 없는 반면, 그 게이트 드라이브(420)로부터 상대적으로 떨어질수록 게이트 출력전압신호의 지연차가 커지므로 상기 패널(410)의 B 부분의 게이트 출력전압신호(601b)에는 지연이 발생한다. 하지만, 상기 게이트 드라이브 IC들(420)로부터 상대적으로 먼 #n-2번째부터 #n까지의 데이터 드라이브 IC들(430)로부터 출력되어 상기 B 부분의 해당 데이터 라인들에 제공되는 데이터 전압(Vdd2)은, 상대적으로 가까운 #1-#3번째의 데이터 드라이브 IC들(430)로부터 출력되어 상기 A 부분의 해당 데이터 라인들에 제공되는 데이터 전압(Vdd1) 보다, Vdd2에서 Vdd1을 뺀 Vdd2 - Vdd1 만큼 상대적으로 크기 때문에, 상기 A와 B 부분들의 액정셀의 충전량 파형(603a, 603b)을 보면 알 수 있듯이, 상기 게이트 출력전압신호(601a,601b)간의 지연에 의한 액정셀의 충전량의 차이를 보상해 준다. 따라서, 상기 A와 B 부분들의 액정셀의 충전량은 거의 동일해지므로, 액정 패널에서의 국부적인 밝기의 차이가 없어진다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 화소 충전량 보상을 위한 회로 및 방법에 의하면, 액정 패널상에 매트릭스 형태로 배열된 화소들의 충전량이 균일해지도록 하여 화면상의 국부적인 휘도차를 방지하는 효과가 창출된다.

Claims (7)

1. 데이터 구동 전압을 공급하는 전원 공급부;

   상기 공급된 데이터 구동 전압을 분압하는 분압부; 및

   상기 분압된 전압들에 근거한 데이터 전압들을 해당 데이터 라인들로 각기 출력하는 복수개의 데이터 드라이브들을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 화소 충전량 보상 회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 분압부는 게이트 드라이브로부터 상기 각 데이터 드라이브까지의 상대적인 거리차에 따라, 가까울수록 낮은 전압이 멀수록 높은 전압이 상기 각 데이터 드라이브에 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 화소 충전량 보상 회로.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 분압부는 상기 공급된 데이터 구동 전압을 분압하는 하나 이상의 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 화소 충전량 보상 회로.
4. 데이터 구동 전압을 공급하는 단계;

   상기 공급된 데이터 구동 전압을 분압하는 단계;

   상기 분압된 전압들을 데이터 드라이브들에 각각 공급하는 단계; 및

   상기 공급된 분압 전압을 근거로 생성된 데이터 전압을 해당 데이터 라인에 인가하는 단계를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 화소 충전량 보상 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   게이트 드라이브로부터 상기 각 데이터 드라이브들까지의 상대적인 거리차에 따라, 가까울수록 낮은 전압이 멀수록 높은 전압이 상기 데이터 드라이브들에 각기 공급되도록 함을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 화소 충전량 보상 방법.
6. 액정 패널;

   상기 액정 패널 상에 서로 교차하도록 형성된 복수개의 데이터 라인들과 게이트 라인들;

   상기 액정 패널의 일 측에 구비되어 상기 게이트 라인들에 게이트 신호를 인가하는 복수개의 게이트 드라이브들;

   상기 액정 패널의 다른 측에 구비되어 상기 데이터 라인들에 데이터 신호를 인가하는 복수개의 데이터 드라이브들;

   상기 게이트 드라이브들 및 상기 데이터 드라이브들의 구동전압을 제공하는 전원 공급부; 및

   상기 전원 공급부로부터 상기 데이터 드라이브들에 제공되는 해당 구동 전압 을 복수의 전압들로 분압하고, 그 분압된 복수의 전압들을 상기 데이터 드라이브들에 각각 제공하는 분압부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화소 충전량 보상 회로를 가진 액정 표시 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 분압부는 상기 게이트 드라이브로부터 상기 각 데이터 드라이브까지의 상대적인 거리차에 따라, 가까울수록 낮은 전압이 멀수록 높은 전압이 상기 각 데이터 드라이브에 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 화소 충전량 보상 회로를 가진 액정 표시 장치.

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