KR20060076591A

KR20060076591A - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20060076591A
Application number: KR1020040115065A
Authority: KR
Inventors: 강병수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-12-29
Filing date: 2004-12-29
Publication date: 2006-07-04

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.

스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 부화소와 이에 각각 연결되어 있는 게이트선 및 데이터선을 포함하는 액정 표시판 조립체, 상기 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부, 그리고 상기 게이트선에 게이트 신호를 인가하는 게이트 구동부를 포함하고, 상기 게이트 구동부는 상기 액정 표시판 조립체에 집적되어 있으며, 상기 각 부화소는 가로 방향이 긴 직사각형으로 형성되어 있다.

이러한 방식으로, 화소를 가로변이 긴 직사각형으로 형성하거나 데이터 구동 집적 회로를 액정 표시판 조립체의 짧은 변과 나란하게 배치함으로써 데이터 구동 집적 회로의 수효를 줄이는 것은 물론 데이터 PCB의 크기를 축소시킬 수 있어 원가를 줄일 수 있다.

액정표시장치, 부화소, 게이트구동부, 데이터구동부, PCB, FPC, 집적

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 부화소에 대한 등가 회로도이다.

도 3a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 배치도이다.

도 3b는 본 발명의 한 실시예에 따른 화소 배치를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 배치도이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 배치를 나타내는 도면이다.

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 액정 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.

이러한 액정 표시 장치는 표시 신호선과 화소가 구비되어 있는 액정 표시판 조립체, 데이터 전압을 생성하여 표시 신호선 중 데이터선에 인가하는 데이터 구동부, 게이트 신호를 생성하여 표시 신호선 중 게이트선에 인가하는 게이트 구동부와 이들을 제어하는 신호 제어부 등을 포함한다.

이때, 신호 제어부 등은 액정 표시판 조립체의 바깥에 위치한 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)에 실장되어 있다.

또한, 액정 표시판 조립체는 데이터 구동부를 이루는 데이터 구동 집적 회로가 실장되어 있는 TCP 또는 COF 등을 통하여 PCB와 연결되어 있고, 게이트 구동부는 액정 표시판 조립체의 한 쪽에 COG(chip on glass)의 방식으로 실장되거나 화소의 스위칭 소자와 동일한 공정을 형성되어 액정 표시판 조립체에 집적되는 추세이다.

이때, 예를 들어, 액정 표시 장치가 XGA(extended graphics array)급, 즉 1024×768의 해상도를 갖는다면, 가로축 채널은 각 1024개의 화소가 각각 세 개의 적색, 녹색 및 청색 부화소를 포함하므로 이의 세 배인 3072개의 채널이 필요하며, 세로축 채널은 768개의 채널이 필요하다.

이때 데이터 구동부와 게이트 구동부가 368 채널의 데이터 구동 집적 회로와 256 채널의 게이트 구동 집적 회로로 구성된다면, 이것은 8개의 데이터 구동 집적 회로와 3개의 게이트 구동 집적 회로가 필요하여 데이터 구동 집적 회로의 수효는 게이트 구동 집적 회로의 수효보다 적어도 2배 이상 더 많다. 이러한 데이터 구동 집적 회로는 게이트 구동 집적 회로에 비해 가격이 높아 액정 표시 장치의 가격을 상승시키는 요인으로 작용한다.

또한, 데이터 구동 집적 회로의 수가 많아짐으로써 이것이 실장되는 간격이 좁아지게 되고 이에 따라 세밀한 공정 작업이 요구됨으로써 공정시간이 길어진다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 제작비용이 저렴하고 공정 시간을 단축시킬 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 부화소와 이에 각각 연결되어 있는 게이트선 및 데이터선을 포함하는 액정 표시판 조립체, 상기 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부, 그리고 상기 게이트선에 게이트 신호를 인가하는 게이트 구동부를 포함하고, 상기 게이트 구동부는 상기 액정 표시판 조립체에 집적되 어 있으며, 상기 각 부화소는 가로 방향이 긴 직사각형으로 형성되어 있다.

이때, 상기 부화소는 열 방향으로 인접한 적색, 녹색 및 청색 부화소를 포함할 수 있으며, 상기 게이트선의 수효가 상기 데이터선의 수효보다 많을 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 부화소와 이에 각각 연결되어 있는 게이트선 및 데이터선을 포함하는 액정 표시판 조립체, 상기 액정 표시판 조립체의 한 변에 위치하는 인쇄 회로 기판, 상기 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부, 그리고 상기 게이트선에 게이트 신호를 인가하는 게이트 구동부를 포함하고, 상기 액정 표시판 조립체는 가로변과 세로변의 길이가 다르며, 상기 게이트 구동부는 상기 액정 표시판 조립체에 집적되어 있고,상기 인쇄 회로 기판은 상기 액정 표시판 조립체의 짧은 변에 위치한다.

이때, 상기 게이트 구동부는 상기 액정 표시판 조립체의 긴 변을 따라 집적되어 있을 수 있다.

또한, 상기 부화소는 세로변이 긴 직사각형 또는 가로변이 긴 직사각형으로 형성되어 있을 수 있는데, 이때, 상기 부화소는 행 방향 또는 열 방향으로 인접한 적색, 녹색 및 청색 부화소를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 게이트선의 수효는 상기 데이터선의 수효보다 많을 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 또 다른 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 부화소에 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 부화소(subpixel)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. 게 이트선(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 부화소는 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 사이 에 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 부화소가 삼원색 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 부화소가 시간에 따라 번갈아 삼원색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 삼원색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 부화소가 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.

계조 전압 생성부(800)는 부화소의 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 인가한다.

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 부화소에 인가한다.

게이트 구동부(400) 또는 데이터 구동부(500)는 복수의 구동 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착될 수도 있다. 이와는 달리, 게이트 구동부(400) 또는 데이터 구동부(500)가 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다.

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

그러면 이러한 액정 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(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 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(V_on)의 출력을 제어하는 적어도 하나의 클록 신호 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 한 부화소행의 데이터 전송을 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 부화소에 대한 영상 데이터(DAT)를 입력받고, 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-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G₁-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 부화소에 인가된다.

부화소에 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 달리하며, 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(H_sync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기]가 지나면 데이터 구동부(500)와 게이트 구동부(400)는 다음 행의 부화소에 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 부화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 부화소에 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: 행반전, 점반전), 한 부화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열반전, 점반전).

그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 배치에 대하여 도 3a 내지 도 5b를 참고로 상세히 설명한다.

도 3a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 배치도이고, 도 3b는 본 발명의 한 실시예에 따른 부화소 배치를 나타내는 도면이다.

도 3a에 도시한 것처럼, 데이터 PCB(printed circuit board)(550)와 액정 표시판 조립체(300)는 데이터 구동 집적 회로(520)가 실장되어 있는 데이터 FPC(510) 등을 통하여 연결되어 있고, 게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 왼쪽에 화소의 스위칭 소자(Q)와 동일한 공정으로 형성되어 집적되어 있다.

이때, 화소 전극(190)을 포함하며 인접한 두 게이트선과 두 데이터선이 만나서 이루어지는 각 부화소(R, G, B)는 가로 방향이 긴 직사각형으로 형성되어 있다. 세 개의 부화소(R, G, B)는 열 방향으로 인접하여 하나의 화소를 이룬다.

이렇게 하면 원가의 상당 부분을 차지하는 데이터 구동 집적 회로(520)의 수효를 줄여 원가를 절감할 수 있다. 즉, 데이터 구동 집적 회로(520)에 연결되는 데이터선(D1-Dm)이 기존에 비하여 1/3로 줄어들므로 그만큼 데이터 구동 집적(520)의 수효를 줄일 수 있다. 나아가, 본 발명의 한 실시예처럼 게이트 구동부(400)를 화소의 스위칭 소자와 함께 형성하여 집적하는 경우에는 원가를 더욱 줄일 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 배치도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소의 배치를 나타내는 도면이다.

도 4 내지 도 5b에 도시한 것처럼, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 데이터 PCB(550)와 데이터 FPC(510)가 액정 표시판 조립체(300)의 왼쪽, 즉 액정 표시판 조립체(300)의 짧은 변에 부착되어 있으며, 액정 표시판 조립체(300)의 위쪽, 즉 긴 변에는 게이트 구동부(400)가 위치한다.

이때, 도 5a의 경우에는 각 부화소(R, G, B)가 세로 방향으로 긴 직사각형 모양으로 형성되어 있고, 도 5b의 경우에는 가로 방향으로 긴 직사각형 모양으로 형성되어 있다. 도 5a에 나타낸 세 개의 부화소(R, G, B)는 행 방향으로 인접하여 하나의 화소를 이루며, 도 5b에 나타낸 세 개의 부화소(R, G, B)는 열 방향으로 인접하여 하나의 화소를 이룬다.

이렇게 하면, 데이터 구동 집적 회로(520)가 짧은 변에 위치하여 데이터 구동 집적(520)의 수효가 줄어드는 것은 물론 데이터 PCB(550)의 사이즈를 줄일 수 있다.

또한, 데이터 구동 집적 회로(520)가 실장되는 데이터 FPC(510)의 수효가 줄어들어 접합 부분의 본딩(bonding) 처리에서 발생할 수 있는 불량을 줄일 수 있다.

이러한 방식으로, 화소를 가로 방향이 긴 직사각형으로 형성하거나 데이터 구동 집적 회로를 액정 표시판 조립체의 짧은 변과 나란하게 배치함으로써 데이터 구동 집적 회로의 수효를 줄이는 것은 물론 데이터 PCB의 크기를 축소시킬 수 있어 원가를 줄일 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

스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 부화소와 이에 각각 연결되어 있는 게이트선 및 데이터선을 포함하는 액정 표시판 조립체,

상기 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부, 그리고

상기 게이트선에 게이트 신호를 인가하는 게이트 구동부

를 포함하고,

상기 게이트 구동부는 상기 액정 표시판 조립체에 집적되어 있으며,

상기 각 부화소는 가로변이 긴 직사각형으로 형성되어 있는

액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 부화소는 열 방향으로 인접한 적색, 녹색 및 청색 부화소를 포함하는 액정 표시 장치.
제2항에서,

상기 게이트선의 수효가 상기 데이터선의 수효보다 많은 액정 표시 장치.
스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 부화소와 이에 각각 연결되어 있는 게이트선 및 데이터선을 포함하는 액정 표시판 조립체,

상기 액정 표시판 조립체의 한 변에 위치하는 인쇄 회로 기판,

상기 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부, 그리고

상기 게이트선에 게이트 신호를 인가하는 게이트 구동부

를 포함하고,

상기 액정 표시판 조립체는 가로변과 세로변의 길이가 다르며,

상기 게이트 구동부는 상기 액정 표시판 조립체에 집적되어 있고,

상기 인쇄 회로 기판은 상기 액정 표시판 조립체의 짧은 변에 위치하는

액정 표시 장치.
제4항에서,

상기 게이트 구동부는 상기 액정 표시판 조립체의 긴 변을 따라 집적되어 있는 액정 표시 장치.
제5항에서,

상기 부화소는 세로변이 긴 직사각형 또는 가로변이 긴 직사각형으로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제6항에서,

상기 부화소는 행 방향 또는 열 방향으로 인접한 적색, 녹색 및 청색 부화소를 포함하는 액정 표시 장치.
제7항에서,

상기 게이트선의 수효는 상기 데이터선의 수효보다 많은 액정 표시 장치.