KR20060100587A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20060100587A
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배재성
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 액정 표시 장치는, 복수의 화소와 이에 연결되어 있는 스위칭 소자를 구비하는 액정 표시판 조립체, 복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 상기 계조 전압 중 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 데이터 전압으로서 선택하여 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부, 그리고 공통 전압을 생성하여 상기 액정 표시판 조립체에 인가하는 공통 전압 생성부를 포함하고,
상기 공통 전압 생성부는, 반전 단자 및 비반전 단자와 출력 단자를 갖는 연산 증폭기, 그리고 상기 연산 증폭기의 비반전 단자와 소정 기준 전압 사이에 직렬로 연결되어 있는 제1 내지 제3 저항을 포함하고, 상기 제1 저항은 써미스터이고 제2 저항은 가변 저항이다.
이와 같이, 온도에 따라 저항값이 변하는 소자를 두어 공통 전압을 온도에 따라 보상함으로써 액정 표시 장치의 온도가 상승하더라도 플리커 및 잔상을 예방할 수 있다.
액정표시장치, 공통전압, 저항, 킥백전압, 플리커, 잔상

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 공통 전압 생성부의 회로도의 일례이다.
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 액정 표시 장치의 공통 전압 생성부에 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.
이러한 액정 표시 장치는 스위칭 소자를 포함하는 화소와 이에 연결되어 있는 표시 신호선이 구비된 액정 표시판 조립체, 화소에 스위칭 소자를 통하여 해당하는 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부, 계조 전압을 생성하여 데이터 구동부에 공급하는 계조 전압 생성부와 액정 표시판 조립체에 공통 전압을 제공하는 공통 전압 생성부를 포함한다.
이러한 액정 표시 장치는 조립체에 일정하게 저항이 존재하고 또한 스위칭 소자의 게이트 드레인간 기생 용량으로 인하여 킥 백 전압(kick-back voltage)이 반드시 발생하는데, 이로 인해 플리커(flicker) 또는 화면의 상이 남는 잔상 등이 생긴다.
이러한 저항이나 킥 백 전압으로 인한 플리커 또는 잔상의 문제를 해결하기 위하여 가변 저항을 두어 공통 전압을 조정한다.
하지만, 가변 저항은 액정 표시 장치의 제조가 끝난 뒤 화면을 보면서 설정 하는 것이다. 즉, 실제 동작 온도보다 낮은 온도에서 설정되는 것이어서 온도가 올라가면 설정된 공통 전압이 맞지 않아 플리커 및 잔상이 심해질 수 있다.
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 화소와 이에 연결되어 있는 스위칭 소자를 구비하는 액정 표시판 조립체, 복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 상기 계조 전압 중 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 데이터 전압으로서 선택하여 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부, 그리고 공통 전압을 생성하여 상기 액정 표시판 조립체에 인가하는 공통 전압 생성부를 포함하고, 상기 공통 전압 생성부는, 반전 단자 및 비반전 단자와 출력 단자를 갖는 연산 증폭기, 그리고 상기 연산 증폭기의 비반전 단자와 소정 기준 전압 사이에 직렬로 연결되어 있는 제1 내지 제3 저항을 포함하고, 상기 제1 저항은 온도에 따라 저항값이 변화하는 써미스터(thermister)이며, 상기 제2 저항은 가변 저항이다.,
상기 연산 증폭기의 반전 단자는 제4 및 제5 저항을 통하여 상기 공통 전압이 되먹임되는 것이 바람직하고, 상기 반전 단자는 상기 출력 단자에 연결되어 있을 수 있다.
상기 써미스터는 PTC형 또는 NTC형 써미스터일 수 있다.
상기 연산 증폭기는 차동 증폭기(differential amplifier)일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소와 이에 연결되어 있는 스위칭 소자를 구비하는 액정 표시판 조립체, 복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 상기 계조 전압 중 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 데이터 전압으로서 선택하여 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부, 그리고 공통 전압을 생성하여 상기 액정 표시판 조립체에 인가하는 공통 전압 생성부를 포함하고, 상기 공통 전압 생성부는, 반전 단자 및 비반전 단자와 출력 단자를 갖는 연산 증폭기, 그리고 상기 연산 증폭기의 비반전 단자와 소정 기준 전압 사이에 직렬로 연결되어 있는 제1 내지 제3 저항을 포함하고, 상기 제1 저항은 가변 저항이고 상기 제2 저항은 온도에 따라 저항값이 변화하는 써미스터이다.
상기 연산 증폭기의 반전 단자는 제4 및 제5 저항을 통하여 상기 공통 전압이 되먹임되는 것이 바람직하며, 상기 반전 단자는 상기 출력 단자에 연결되어 있을 수 있다.
상기 써미스터는 PTC형 또는 NTC형 써미스터일 수 있다.
상기 연산 증폭기는 차동 증폭기(differential amplifier)일 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.
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 회로도이다.
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 구동부(400) 및 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-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)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-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소는 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(CLC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(CST)를 포함한다. 유지 축전기(CST)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-Gn) 및 데이터선 (D1-Dm)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(CLC) 및 유지 축전기(CST)에 연결되어 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) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.
액정 축전기(CLC)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(CST)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(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 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 필 터(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 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 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)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 칩의 형태로 TCP(tape carrier package)(도시하지 않음)에 실장하여 TCP를 액정 표시판 조립체(300)에 부착할 수도 있고, 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 있 다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어한다.
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(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 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(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(DAT)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 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-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(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시키며, 이에 따라 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 전압이 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소에 인가된다.
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 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(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. 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").
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전압 생성부에 대하여 도 3을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전압 생성부이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 공통 전압 생성부(700)는 연산 증폭기(OP), 연산 증폭기(OP)의 비반전 단자에 병렬로 연결되어 있는 복수의 저항(R1-R4)과 축전기(C), 저항(R1)과 기준 전압(VREF) 사이에 연결되어 있는 써미스터(thermistor)(710), 비반전 단자와 반전 단자 사이에 연결되어 있는 저항(R5)을 포함한다.
여기서, 연산 증폭기(OP)는 차동 증폭기(differential amplifier)이며 증폭기(OP)의 반전 단자는 저항(R3)과 저항(R4)을 통하여 되먹임 전압(Vcomf)에 연결되어 있다.
여기서, 저항(R1)은 가변 저항이며 써미스터(710)는 온도에 따라 저항이 변화하는 소자로서 온도에 비례하는 PTC(positive thermal coefficient)형 또는 온도에 반비례하는 NTC(negative thermal coefficient)형 일 수 있다.
기준 전압(VREF)은 액정 표시판 조립체(300)에 최초로 입력되는 공통 전압(Vcom)과 크기가 실질적으로 동일하다.
한편, 공통 전압 생성부(700)는 액정 표시판 조립체(300)의 단락점(short point)(도시하지 않음)으로부터 되먹임 전압(Vcomf)을 입력받아 이를 보정한 후 데이터 구동부(500)를 이루는 데이터 구동 집적 회로에 제공한다.
공통 전압 생성부(700)는 기준 전압(VREF)과 되먹임 전압(Vcomf)의 차를 보상하여 다시 액정 표시판 조립체(300)로 인가하는 한편, 온도에 따른 저항까지 고려하여 공통 전압(Vcom)을 보상한다.
즉, 가변 저항(R1)의 앞 또는 뒤에 써미스터(710)를 두어 온도에 따라 공통 전압을 보상할 수 있다. 따라서, 플리커에 최적인 상태를 유지할 수 있어 액정 표시 장치의 온도가 상승하더라도 잔상을 예방할 수 있다.
이러한 방식으로, 써미스터(710)를 두어 공통 전압(Vcom)을 온도에 보상함으로써 액정 표시 장치의 온도가 상승하더라도 플리커 및 잔상을 예방할 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 (10)

  1. 복수의 화소와 이에 연결되어 있는 스위칭 소자를 구비하는 액정 표시판 조립체,
    복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부,
    상기 계조 전압 중 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 데이터 전압으로서 선택하여 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부, 그리고
    공통 전압을 생성하여 상기 액정 표시판 조립체에 인가하는 공통 전압 생성부
    를 포함하고,
    상기 공통 전압 생성부는
    반전 단자 및 비반전 단자와 출력 단자를 갖는 연산 증폭기, 그리고
    상기 연산 증폭기의 비반전 단자와 소정 기준 전압 사이에 직렬로 연결되어 있는 제1 내지 제3 저항
    을 포함하고,
    상기 제1 저항은 온도에 따라 저항값이 변화하는 써미스터(thermister)이며, 상기 제2 저항은 가변 저항인 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 연산 증폭기의 반전 단자는 제4 및 제5 저항을 통하여 상기 공통 전압 이 되먹임되는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 반전 단자는 상기 출력 단자에 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 써미스터는 PTC형 또는 NTC형 써미스터인 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 연산 증폭기는 차동 증폭기(differential amplifier)인 액정 표시 장치.
  6. 복수의 화소와 이에 연결되어 있는 스위칭 소자를 구비하는 액정 표시판 조립체,
    복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부,
    상기 계조 전압 중 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 데이터 전압으로서 선택하여 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부, 그리고
    공통 전압을 생성하여 상기 액정 표시판 조립체에 인가하는 공통 전압 생성부
    를 포함하고,
    상기 공통 전압 생성부는
    반전 단자 및 비반전 단자와 출력 단자를 갖는 연산 증폭기, 그리고
    상기 연산 증폭기의 비반전 단자와 소정 기준 전압 사이에 직렬로 연결되어 있는 제1 내지 제3 저항
    을 포함하고,
    상기 제1 저항은 가변 저항이고 상기 제2 저항은 온도에 따라 저항값이 변화하는 써미스터인 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 연산 증폭기의 반전 단자는 제4 및 제5 저항을 통하여 상기 공통 전압이 되먹임되는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 반전 단자는 상기 출력 단자에 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  9. 제6항에서,
    상기 써미스터는 PTC형 또는 NTC형 써미스터인 액정 표시 장치.
  10. 제6항에서,
    상기 연산 증폭기는 차동 증폭기(differential amplifier)인 액정 표시 장 치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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