KR20070083006A - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

시인성을 개선할 수 있는 액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치는, 다수 개의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차된 영역에 정의된 다수 개의 단위 화소를 포함하는 액정 패널, 상기 액정 패널을 구동하기 위한 게이트 및 데이터 제어 신호를 생성하는 신호 제어부, 상기 제어 신호를 입력 받아 다수 개의 구동 전압을 생성하는 구동전압 발생부, 상기 구동 전압을 입력 받아 상기 게이트 라인에 인가하는 게이트 구동부, 상기 데이터 라인에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부 및 상기 데이터 구동부와 상기 적어도 하나의 데이터 라인 사이에 배치되며 상기 데이터 구동부로부터 제공되는 데이터 전압을 소정 전압으로 감소시켜 상기 단위 화소에 인가되는 전압을 조정하는 캐패시터를 포함한다.

커플링, 캐패시터, 데이터 구동부, 액정 표시 장치

Description

액정 표시 장치{Liquid crystal device}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 2는 도 1의 A부분을 확대한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 구동부와 액정 패널 사이에 배치된 결합 캐패시터를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 배치도이다.

도 5는 도 4의 Ⅱa-Ⅱa'선에 대한 단면도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

300: 액정 패널 400: 게이트 구동부

500: 데이터 구동부 600: 신호 제어부

800: 계조 전압 발생부

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시인성을 개선할 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 액정(Liquid Crystal) 을 이용하여 영상을 디스플레이 하는 평판표시장치의 하나로써, 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력 및 낮은 구동전압을 갖는 장점이 있다.

액정표시장치는 기준전극과 컬러필터 등이 형성되어 있는 색필터 표시판과 박막 트랜지스터와 화소전극 등이 형성되어 있는 박막트랜지스터 기판 사이에 액정층이 개재되며, 화소전극과 기준전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현한다.

한편, 액정표시장치는 화상을 디스플레이할 때에 계조 레벨에 따라 색감이 달라지는 시인성을 갖는다. 이러한 시인성이 나타나는 이유는 R, G, B 별 감마 곡선 값이 동일하지 않고 편차를 가지고 있어 화면에서 색조 왜곡이 나타난다. 또한, 계조 표현시 계조의 증감과는 무관하게 색 온도 특성을 갖는 것이 이상적이나, 실제로 블랙 레벨로 갈수록 색 온도가 급격히 상승하게 된다. 그리고, PVA 또는 SPVA 모드를 갖는 액정표시장치는 블랙 레벨로 갈수록 R 또는 G 성분은 제로에 가깝고, B 성분만 큰 휘도 레벨을 나타내므로, 관찰자의 눈에는 매우 푸르게(Bluish) 나타나게 된다.

이를 해결하기 위해 색 보정 기술인 ACC(Accurate Color Capture : 이하, ACC라 함)를 사용하여 계조 레벨에 따라 색감이 달라지는 시인성을 개선하였다. 또 다른 방법으로는 R, G, B 컬러필터의 두께를 다르게 형성하여 R, G, B 컬러필터의 투과율을 다르게 하거나 또는 하나의 화소 전극을 두 개로 분할하여 하나의 화소 전극에는 일정 전압을 인가하고, 다른 하나의 화소 전극에는 커플링 캐패시터 (Coupling Capacitor)를 형성하여 전압을 분압하여 일정 전압보다 낮게 인가하는 방법을 사용하고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 시인성을 개선할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 다수 개의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차된 영역에 정의된 다수 개의 단위 화소를 포함하는 액정 패널, 상기 액정 패널을 구동하기 위한 게이트 및 데이터 제어 신호를 생성하는 신호 제어부, 상기 제어 신호를 입력 받아 다수 개의 구동 전압을 생성하는 구동전압 발생부, 상기 구동 전압을 입력 받아 상기 게이트 라인에 인가하는 게이트 구동부, 상기 데이터 라인에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부 및 상기 데이터 구동부와 상기 적어도 하나의 데이터 라인 사이에 배치되며 상기 데이터 구동부로부터 제공되는 데이터 전압을 소정 전압으로 감소시켜 상기 단위 화소에 인가되는 전압을 조정하는 캐패시터를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 도 1의 A부분을 확대한 도면이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 패널(liquid crystal panel)(300), 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 패널(300)는 등가 회로로 볼 때 다수의 표시 신호선과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 다수의 화소(PX)를 포함한다. 여기에서, 액정 패널(300)는 서로 마주 보는 박막 트랜지스터 기판(미도시), 컬러필터 기판(미도시) 및 둘 사이에 개재되어 있는 액정층(미도시)을 포함한다.

표시 신호선은 박막 트랜지스터 기판에 구비되어 있으며, 게이트 신호를 전달하는 다수의 게이트 라인(G1a-Gnb)과 데이터 신호를 전달하는 데이터 라인(D1- Dm)을 포함한다. 게이트 라인(G1a-Gnb)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터 라인(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

도 2는 표시 신호선과 화소의 등가 회로를 나타내며, 표시 신호선은 도면 부호 GLa, GLb로 나타낸 게이트 라인, 도면 부호 D1, D2, D3로 나타낸 데이터 라인, 그리고 게이트 라인(GLa, GLb)과 거의 나란하게 뻗은 유지 전극선(SL) 등을 포함한다.

도 2를 참조하면, 각 화소(PX)는 해당 게이트 라인(GLa, GLb) 및 데이터 라인(D1, D2, D3)에 연결되어 있는 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc)와, 이에 연결된 액정 커패시터(liquid crystal capacitor)(Clca, Clcb, Clcc)와, 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc) 및 유지 전극선(SL)에 연결된 유지 커패시터(storage capacitor)(Csta, Cstb, Cstc)를 포함한다. 이때, 데이터 라인(D2, D3)에는 데이터 구동부(500)에서 출력되는 데이터 전압을 소정 레벨로 감소시키는 결합 캐패시터(Ccpg, Ccpb)가 배치되어 있다. 여기에서, 데이터 라인(D1)에는 결합 캐패시터가 배치되어 있지 않으나, R, G, B 감마 값에 따라 데이터 라인(D1)에 결합 캐패시터를 배치하는 것도 가능하다.

각 화소(PX)의 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc)는 박막 트랜지스터 기판에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등으로 이루어지며, 각각 게이트 라인(GL)에 연결되어 있는 제어 단자, 데이터 라인(D1, D2, D3)에 연결되어 있는 입력 단자, 그리고 액정 커패시터(Clca, Clcb, Clcc) 및 유지 커패시터(Csta, Cstb, Cstc)에 연결되어 있는 출력 단자를 가지는 삼단자 소자이다.

액정 커패시터(Clca, Clcb, Clcc)는 박막 트랜지스터 기판의 화소 전극과 컬러필터 기판의 공통 전극을 두 단자로 하며, 화소 전극과 공통 전극 사이의 액정층은 유전체로서 기능한다. 화소 전극은 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc)에 연결되며 공통 전극은 컬러필터 기판의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다. 여기서, 공통 전극이 박막 트랜지스터 기판에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 화소 전극과 공통 전극 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.

액정 커패시터(Clca, Clcb, Clcc)의 보조적인 역할을 하는 유지 커패시터(Csta, Cstb, Cstc)는 박막 트랜지스터 기판에 구비된 유지 전극선(SL)과 화소 전극이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 유지 전극선(SL)에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다.

도 1을 참조하면, 게이트 구동부(400)는 게이트 라인(G1a-Gnb)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트 라인(G1a-Gnb)에 인가한다. 게이트 구동부(400)는 액정 패널(300)의 한 쪽에 위치하며 모든 게이트 라인(G1a-Gnb)에 연결되어 있다.

계조 전압 생성부(gray voltage generator)(800)는 화소의 투과율과 관련된 두 개의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다. 두 개의 계조 전압 집합은 하나의 화소를 이루는 한쌍의 부화소에 독립적으로 제공될 것으로서, 각 계조 전압 집합은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지는 것과 음의 값을 가지는 것을 포함한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 두 개의 계조 전압 집합 대신 하나의 계조 전압 집합만을 생성할 수도 있다.

데이터 구동부(500)는 액정 패널(300)의 데이터 라인(D1-Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 두 개의 계조 전압 집합 중 하나를 선택하고 선택된 계조 전압 집합에 속하는 하나의 계조 전압을 데이터 전압으로서 화소에 인가한다. 여기서, 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 기본 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기본 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 전압을 선택한다.

게이트 구동부(400) 또는 데이터 구동부(500)는 다수의 구동 집적 회로 칩의 형태로 액정 패널(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(미도시) 위에 장착되어 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package)의 형태로 액정 패널(300)에 부착될 수도 있다. 이와는 달리, 게이트 구동부(400) 또는 데이터 구동부(500)는 표시 신호선(G1a-Gnb, D1-Dm)과 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc) 따위와 함께 액정 패널(300)에 집적될 수도 있다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하는 게이트 및 데이터 제어 신호(CONT1, CONT2)를 생성한다. 여기에서, 게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 온 전압 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클럭 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터의 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1 - Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클럭 신호(HCLK) 등을 포함한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 구동부와 액정 패널 사이에 배치된 결합 캐패시터를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 데이터 구동부(500)의 출력 단자는 액정 패널(300)의 데이터 라인(D1~D6)과 각각 연결되어 있어 데이터 전압이 해당 데이터 라인(D1~D6)에 인가된다. 이때에 데이터 라인(D1, D4)에는 결합 캐피시터가 배치되어 있지 않기 때문에 데이터 구동부로 출력되는 데이터 전압이 R 화소 전극에 그대로 인가된다. 그러나, 데이터 라인(D2, D3, D5, D6)에는 결합 캐패시터(Ccpg, Ccpb)가 배치되어 있으므로, 일정 전압 레벨로 감소된 데이터 전압이 G 및 B 화소 전극에 각각 인가된다. 이때, 결합 캐패시터(Ccpg, Ccpb)의 용량은 원하는 전압의 크기에 따라 결정된다. 예를 들면, G 화소 전극에 연결된 데이터 라인에 대해 결합 캐패시터(Ccpg)의 전압(Vcpg)와 G 화소 전극의 전압(Vcd)와의 관계는 다음과 같은 수학식으로 나타낼 수 있다.

Vcpg/Vcd=Cd/Ccpg

Ccpg= Vcd/ Vcpg×Cd

여기에서, R 화소 전극에 인가되는 데이터 전압을 기준으로 G 화소 전극에 R 화소 전극에 인가되는 데이터 전압의 90%를 인가해야 한다면, 17인치 SXGA PVA 액정 표시 장치에서 Cd는 80pF 정도의 값을 갖게 된다. 그러므로, Ccpg ≒ 1.11 ×80pF=88.9pF이 된다. 이때, Vcd/ Vcpg는 1.11의 값을 갖게 되는데 이는 R, G, B 감마 값에 따라 R, G, B 화소 전극에 인가되는 전압의 비율을 나타낸다.

도 3에서와 같이, 본 발명에서는 데이터 구동부와 데이터 라인 사이에 결합 캐패시터를 배치하여 R, G, B 화소 전극에 인가되는 데이터 전압을 조절함으로써 계조 레벨에 따라 색감이 달라지는 시인성을 개선할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 배치도이며, 도 5는 도 4의 Ⅱa-Ⅱa'선에 대한 단면도이다. 여기에서, 설명의 편의를 위하여 박막 트랜지스터의 구조에 대한 설명은 생략한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 절연 기판(10) 상에 가로 방향으로 게이트 라인(22)이 형성되어 있고, 데이터 라인(62) 하부에는 게이트 전극(23)이 형성되어 있다. 그리고, 게이트 라인(22)의 끝단에는 다른 층 또는 외부로부터 게이트 신호를 인가받아 게이트 라인(22)에 전달하는 게이트 라인 끝단(24)이 형성되어 있으며, 게이트 라인 끝단(24)은 외부 회로와의 연결을 위하여 폭이 확장되어 있다. 여기에서, 게이트 라인(22), 게이트 전극(23) 및 게이트 라인 끝단(24)은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 따위로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 라인(22), 게이트 전극(23) 및 게이트 라인 끝단(24)은 물리적 성질 이 다른 두 개의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있으며, 이 중 한 도전막은 게이트 라인(22), 게이트 전극(23) 및 게이트 라인 끝단(24)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 이루어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 및 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 게이트 라인(22), 게이트 전극(23) 및 게이트 라인 끝단(24)은 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 만들어질 수 있다.

게이트 라인(22), 게이트 전극(23) 및 게이트 라인 끝단(24) 위에는 게이트 절연막(30)이 형성되어 있다.

게이트 절연막(30) 위에는 데이터 라인(62)이 및 드레인 전극(62a, 62b)이 형성되어 있다. 데이터 라인(62)은 세로 방향으로 길게 뻗어 있으며, 게이트 라인(22)과 교차하여 화소 영역(82)을 정의한다. 그리고, 데이터 라인(62)의 끝에는 다른 층 또는 외부로부터 데이터 신호를 인가받아 데이터 라인(62)에 전달하는 데이터 라인 끝단(68)이 형성되어 있고, 데이터 라인 끝단(68)은 외부 회로와의 연결을 위하여 폭이 확장되어 있다. 이때, 데이터 라인(62) 및 드레인 전극(62a, 62b)는 크롬, 몰리브덴 계열의 금속, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속으로 이루어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속 따위의 하부막(미도시)과 그 위에 위치한 저저항 물질 상부막(미도시)으로 이루어진 다층막 구조를 가질 수 있다. 다층막 구조의 예로는 앞서 설명한 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 또는 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막의 이중막 외에도 몰리브덴막-알루미늄막-몰리브덴막의 삼중막을 들 수 있다.

상기 데이터 라인(62) 및 드레인 전극(62a, 62b) 위에는 절연막으로 이루어진 보호막(70)이 형성되어 있다. 이때, 보호막(70)은 질화규소 또는 산화규소로 이루어진 무기물, 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기물 또는 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 등으로 이루어진다. 또한, 보호막(70)은 무기물로 이루어진 하부 보호막(미도시)과 유기물로 이루어진 상부 보호막(미도시)으로 형성되는 이중막 구조를 가질 수 있다.

여기에서, 결합 캐패시터는 제1 및 제2 캐패시터 영역(A, B)에 형성된 제1 및 제2 캐패시터(50a, 50b)로 이루어진다. 제1 캐패시터(50a)는 게이트 전극(23)과 드레인 전극(62a) 사이에 개재된 게이트 절연막(30)으로 이루어지며, 제2 캐패시터(50b)는 게이트 전극(23)과 드레인 전극(62b) 사이에 개재된 게이트 절연막(30)으로 이루어진다. 이때, 결합 캐패시터의 조절은 드레인 전극(62a, 62b)과 게이트 전극(23)의 중첩 면적 또는 거리를 조정함으로써 가능하다.　

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이 며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 의하면, 데이터 구동부와 데이터 라인 사이에 캐패시터를 배치함으로써 액정 표시 장치의 시인성을 개선할 수 있다.

Claims (3)

1. 다수 개의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차된 영역에 정의된 다수 개의 단위 화소를 포함하는 액정 패널;

   상기 액정 패널을 구동하기 위한 게이트 및 데이터 제어 신호를 생성하는 신호 제어부;

   상기 제어 신호를 입력 받아 다수 개의 구동 전압을 생성하는 구동전압 발생부;

   상기 구동 전압을 입력 받아 상기 게이트 라인에 인가하는 게이트 구동부;

   상기 데이터 라인에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부; 및

   상기 데이터 구동부와 상기 적어도 하나의 데이터 라인 사이에 배치되며 상기 데이터 구동부로부터 제공되는 데이터 전압을 소정 전압으로 감소시켜 상기 단위 화소에 인가되는 전압을 조정하는 캐패시터를 포함하는 액정 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 캐패시터의 일측은 상기 데이터 구동부의 출력 단자와 연결되며, 타측은 상기 데이터 라인과 연결되어 있는 액정 표시 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 캐패시터의 용량은 상기 소정 전압에 따라 결정되는 액정 표시 장치.

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