KR20070001373A - 액정 표시 장치의 구동 장치 - Google Patents

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KR20070001373A
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    • H02H11/006—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of too high or too low voltage

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것으로서, 특히 물결 무늬를 방지할 수 있는 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다.
이 액정 표시 장치의 구동 장치는, 스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하고, 입력 제어 신호와 영상 신호를 입력받는 신호 제어부, 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압을 생성하는 게이트 전압 생성부, 그리고 상기 게이트 온 전압과 제1 전압 중 하나를 선택하여 상기 스위칭 소자에 인가하는 선택부를 포함하고, 상기 신호 제어부는 상기 입력 제어 신호의 이상 유무를 검사하고 그에 따른 선택 신호를 생성하여 상기 선택부에 인가하는 검사부를 포함한다.
이와 같이, 비정상 입력 제어 신호가 입력될 때 게이트 온 전압 대신 다른 전압을 인가하여 스위칭 소자를 턴오프시킴으로써 이상 데이터 전압이 인가되지 않도록 하여 물결 현상을 방지한다.
액정표시장치, 물결, 검사, 스위칭소자, 선택, 게이트전압

Description

액정 표시 장치의 구동 장치 {DRIVING APPARATUS FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명함으로써 본 발명을 분명하게 하고자 한다.
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 도 1에 도시한 선택부의 회로도의 한 예이다.
<도면 부호에 대한 설명>
3: 액정층 100: 하부 표시판
190: 화소 전극 200: 상부 표시판
230: 색 필터 270: 공통 전극
300: 액정 표시판 조립체 400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부 600: 신호 제어부
650: 검사부 700: 선택부
750: 게이트 전압 생성부 800: 계조 전압 생성부
R,G,B: 입력 영상 데이터 DE: 데이터 인에이블 신호
MCLK: 메인 클록 Hsync: 수평 동기 신호
Vsync: 수직 동기 신호 CONT1: 게이트 제어 신호
CONT2: 데이터 제어 신호 DAT2: 디지털 영상 신호
CLC: 액정 축전기 CST: 유지 축전기
Q: 스위칭 소자 PX: 화소
본 발명은 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것으로서, 특히 물결 무늬 불량을 해결할 수 있는 액정 표시 장치의 구동 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. 이때, 액정층에 한 방향의 전계가 오랫동안 인가됨으로써 발생하는 열화 현상을 방지하기 위하여 프레임별로, 행별로, 또는 화소별로 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.
한편, 이러한 액정 표시 장치는 제조 과정에서 여러 검사 단계를 거치는데, 예를 들어 에이징 테스트(aging test)와 최종 검사(final test)가 그것이다. 이러한 검사는 액정 표시 장치에 케이블을 연결하여 검사 신호를 인가하여 이루어진다.
한편, 수율 증대와 생산 시간 단축 등으로 인하여 케이블이 제대로 연결되지 못하는 경우에 화면의 위에서 아래로 가로줄이 흘러내리는 이른바 물결 현상이 나타나기도 한다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 물결 현상을 방지할 수 있는 액정 표시 장치의 구동 장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따라 스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치는, 입력 제어 신호와 영상 신호를 입력받는 신호 제어부, 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압을 생성하는 게이트 전압 생성부, 그리고 상기 게이트 온 전압과 제1 전압 중 하나를 선택하여 상기 스위칭 소자에 인가하는 선택부를 포함하고, 상기 신호 제어부는 상기 입력 제어 신호의 이상 유무를 검사하여 그에 따른 선택 신호를 생성하여 상 기 선택부에 인가하는 검사부를 포함할 수 있다.
상기 제1 전압은 상기 게이트 온 전압보다 낮은 전압으로서 상기 스위칭 소자를 턴온시키지 못하는 전압일 수 있다. 이 때, 상기 제1 전압은 15V 이하일 수 있고 나아가, 접지 전압일 수 있다.
상기 선택부는 다중화기를 포함할 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.
도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치에 대하여 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 도 1에 도시한 선택부의 회로도의 한 예이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액 정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이와 연결된 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500), 게이트 구동부(400)에 연결되어 있는 선택부(700)와 게이트 전압 생성부(7500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함하며, 신호 제어부(600)는 검사부(650)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, , n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2, , m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi Dj)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.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(CLC) 및 유지 축전기(CST)와 연결되어 있다.
액정 축전기(CLC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)와 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(191, 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(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(CST)는 화소 전극(191)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색 상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 화소 전극(191)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 표시판 조립체(300)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 두 벌의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
게이트 전압 생성부(750)는 게이트 온 전압(Von)을 선택부(700)에 제공하고, 게이트 오프 전압(Voff)을 게이트 구동부(400)에 제공한다.
선택부(700)는 도 3에 나타낸 것처럼 다중화기(710)를 포함하며, 신호 제어부(600)로부터의 제어 신호(CONT3)에 따라 게이트 온 전압(Von)과 접지 전압 중 하나를 선택하여 출력 신호(DV)로서 내보낸다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 출력 신호(DV)와 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되 어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 신호로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 600, 800) 각각은 적어도 하나의 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 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 600, 800)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 600, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 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 신호를 수신한다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 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)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다. 또한, 검사부(650)를 포함하여 입력 제어 신호(Vsync, Hsync, MCLK, DE)의 이상 유무를 검사하고 그 결과에 따른 선택 신호(CONT3)를 선택부(700)에 인가한다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소(PX)에 대한 영상 데이터의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 데이터 신호를 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 신호의 전압 극성"을 줄여 "데이터 신호의 극성"이라 함)을 반전시 키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 한 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 신호로 변환한 다음, 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 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 신호가 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다. 이와는 달리, 출력 신호(DV)로서 접지 전압이 인가되면 스위칭 소자(Q)는 턴온되지 않는다.
즉, 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호(Vsync, Hsync, MCLK, DE)의 이상 유무를 검사하고, 이상이 있는 경우에는 선택 신호(CONT3)를 내보내어 접지 전압을 선택하도록 하여 스위칭 소자(Q)가 턴온되지 못하게 한다. 이에 따라, 이상 신호(abnormal signal)로 인해 불필요한 데이터가 화소(PX)에 충전되는 것을 방지하여 물결 현상이 생기는 것을 방지할 수 있다.
이러한 물결 현상은 제조 과정 중 검사 과정에서 신호 케이블이 제대로 연결되지 못할 때, 예를 들어 케이블의 끝 단자에 복수의 핀이 있는데 그 중 하나 또는 두 개가 제대로 연결되지 못하면 검사 신호 자체가 정상적으로 인가되지 못하게 된다. 이로 인해, 화소(PX)에는 정극성과 부극성 어느 한쪽의 전압이 액정 축전기 (CLC)에 충전되면서 매 프레임마다 휘도 차이를 발생시켜 마치 세로줄 무늬가 아래로 흘러내리는 물결 현상을 일으킨다. 그런데, 본 발명의 실시예에서처럼, 아예 스위칭 소자(Q)를 턴오프시켜 이상 데이터 전압이 인가되지 않게 하면 물결 현상이 생기지 않거나 극히 미미하게 나타난다.
한편, 이러한 물결 현상은 어느 정도 시간이 지나면 사라지기도 하지만, 기다리는 시간으로 인해 공정 시간이 길어진다. 따라서, 검사 과정에서 물결 현상이 사라지기를 기다리는 경우를 배제하여 공정 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 물결 현상으로 인해 양품을 불량품으로 판정하는 오류를 바로잡을 수 있다.
한편, 스위칭 소자(Q)를 턴오프시키기 위한 전압으로 접지 전압을 한 예로 들었지만, 게이트 오프 전압(Von)보다 작은 전압으로서 스위칭 소자(Q)를 턴오프시킬 수 있는 정도의 전압, 예를 들어 15V 이하이면 충분하다.
화소(PX)에 인가된 데이터 신호의 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 조립체(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소(PX)에 데이터 신호를 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 신호의 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 신호의 극성이 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 신호의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).
앞서 설명한 것처럼, 비정상 입력 제어 신호가 입력될 때 게이트 온 전압(Von) 대신 다른 전압을 인가하여 스위칭 소자(Q)를 턴오프시킴으로써 이상 데이터 전압이 인가되지 않도록 하여 물결 현상을 방지한다.
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 (5)

  1. 스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치로서,
    입력 제어 신호와 영상 신호를 입력받는 신호 제어부,
    게이트 온 전압과 게이트 오프 전압을 생성하는 게이트 전압 생성부, 그리고
    상기 게이트 온 전압과 제1 전압 중 하나를 선택하여 상기 스위칭 소자에 인가하는 선택부
    를 포함하고,
    상기 신호 제어부는 상기 입력 제어 신호의 이상 유무를 검사하고 그에 따른 선택 신호를 생성하여 상기 선택부에 인가하는 검사부
    를 포함하는
    액정 표시 장치의 구동 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 전압은 상기 게이트 온 전압보다 낮은 전압으로서 상기 스위칭 소자를 턴온시키지 못하는 전압인 액정 표시 장치의 구동 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 전압은 15V 이하인 액정 표시 장치의 구동 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 전압은 접지 전압인 액정 표시 장치의 구동 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 선택부는 다중화기를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101226532B1 (ko) * 2008-10-09 2013-01-25 베이징 비오이 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 스위치 제어 유닛, 액정 셀 조립 후 검사 장치와 방법

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