KR20160023977A

KR20160023977A - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20160023977A
Application number: KR1020140109108A
Authority: KR
Inventors: 이형래; 김충화; 김문주; 김은숙; 윤석근; 이광열; 추종원
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2016-03-04
Also published as: US9747853B2; US20160055813A1

Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극이 형성되어 있는 박막 트랜지스터 표시판, 상기 박막 트랜지스터 표시판과 대향하고 있으며 공통 전극이 형성되어 있는 대향 표시판, 상기 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판 사이에 개재되어 있는 액정층, 상기 박막 트랜지스터 표시판과 연결되어 있으며 상기 박막 트랜지스터 표시판을 구동시키는 구동 장치를 포함하고, 상기 박막 트랜지스터 표시판은 화소가 발광하는 화소 영역, 상기 화소 영역과 상기 구동 장치 사이에 위치하고 있으며 상기 화소 영역에 인가되는 부하를 일정하게 유지시키는 부하 유지 영역을 포함할 수 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.

현재 알려져 있는 평판 표시 장치에는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 플라스마 표시 장치(plasma display panel, PDP), 유기 전계 발광 표시 장치(organic light emitting display, OLED), 전계 효과 표시 장치(field effect display, FED) 등이 있다.

특히, 액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.

액정 표시 장치는 해상도에 맞는 데이터선 및 게이트선으로 이루어진 액티브 매트릭스(Active Matrix) 구조를 가진다. 화소가 발광하는 발광 구간에서는 데이터 신호(Data Signal) 및 게이트 신호(Gate Signal)가 시간에 맞춰 출력하고, 화소가 발광하지 않는 공백 구간에서는 데이터 신호는 출력하지만 게이트 신호는 출력하지 않아 부하가 실리지 않는다.

데이터선은 드라이버 IC와 직접 연결되어 데이터 신호가 전달되며, 대향 표시판에는 오피 앰프(OP AMP)를 통해 공통 전압(Vcom)이 인가된다.

공백 구간에서는 드라이버 IC에서 블랙 데이터(Black Data)를 출력하나 게이트 신호가 출력하지 않으므로 화소의 커패시터가 충전되지 않는 부하 프리(Load free) 상태가 된다. 발광 구간으로 진입하면 게이트 신호가 출력되고 이에 따라 데이터 신호가 출력되어 순간적인 부하(Transient load)의 변화가 발생한다. 이 때, 갑작스런 전류로 인해 DC/DC 컨버터(Converter)의 출력 전압이 드랍(drop)되는 현상이 발생한다. 이 때, DC/DC 컨버터(Converter)의 출력 전압에서 파생된 전원 전압(AVDD)과 제1 감마 전압(Vgamma1)의 역전이 생기면 드라이버 IC의 내부 회로에 손상이 발생하기 때문에 전원 전압(AVDD)과 제1 감마 전압(Vgamma1)은 소정 전압 간격을 두고 있다. 따라서, 전원 전압(AVDD) 대비하여 제1 감마 전압을 낮게 사용하고 있으며, 이로 인해 휘도가 감소된다.

또한, 전류를 공급하는 DC/DC 컨버터 IC에서는 상기 발광 구간 진입에 따른 순간적 부하(Transient Load)에 맞게 순간적인 전류(Current)를 공급해야 한다. 순간적 부하의 성능에 맞게 앰프 용량을 증가시켜야 하나, 피크 전류 스트레스(peak current stress)에 내성을 갖춘 앰프를 제조하는 것은 어렵다.

한편, 액정 표시 장치의 대향 표시판에 인가되어 액정 표시 장치의 내부로 유입된 정전기(Electrostatic Discharge, ESD)는 별도의 방전 경로(discharging path)가 없기 때문에 공통 전극을 통해 오피 앰프에 전기적 충격을 주게 되고, 공통 전극에서 데이터 배선을 거쳐서 드라이버 IC에도 전기적 충격을 주게 된다.

본 발명은 전술한 배경 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 순간적 부화 변화를 최소화 시키고 정전기 방전 경로를 확보할 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 화소 전극이 형성되어 있는 박막 트랜지스터 표시판, 상기 박막 트랜지스터 표시판과 대향하고 있으며 공통 전극이 형성되어 있는 대향 표시판, 상기 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판 사이에 개재되어 있는 액정층, 상기 박막 트랜지스터 표시판과 연결되어 있으며 상기 박막 트랜지스터 표시판을 구동시키는 구동 장치를 포함하고, 상기 박막 트랜지스터 표시판은 화소가 발광하는 화소 영역, 상기 화소 영역과 상기 구동 장치 사이에 위치하고 있으며 상기 화소 영역에 인가되는 부하를 일정하게 유지시키는 부하 유지 영역을 포함할 수 있다.

상기 부하 유지 영역에는 상기 화소가 발광하는 발광 구간에 턴 오프되고 상기 화소가 발광하지 않은 공백 구간에 턴 온되는 적어도 하나 이상의 부하 스위칭 트랜지스터가 형성되어 있을 수 있다.

상기 부하 스위칭 트랜지스터는 부하 게이트 전극, 부하 소스 전극 및 부하 드레인 전극을 포함하고, 상기 부하 게이트 전극은 상기 공백 구간에 상기 부하 스위칭 트랜지스터를 턴 온시키는 공백 게이트 신호를 전달하는 공백 게이트 신호선의 일부일 수 있다.

그라운드 전압을 전달하는 상기 구동 장치의 구동 접지선은 상기 부하 유지 영역에 형성되어 있는 접지선과 연결되어 있을 수 있다.

상기 부하 유지 영역에는 상기 접지선의 일부인 제1 방전 축전판, 상기 제1 방전 축전판과 중첩하고 있는 제2 방전 축전판을 포함하는 방전 커패시터가 더 형성되어 있을 수 있다.

상기 공통 전극은 상기 접지선과 중첩하고 있고, 상기 제2 방전 축전판은 상기 부하 드레인 전극의 일부일 수 있다.

본 발명에 따르면, 공백 구간에서 턴 온된 부하 스위칭 트랜지스터에 의해 화소의 커패시터가 충전되어 부하를 일정하게 유지시킴으로써, 발광 구간 진입 시 발생하는 순간적인 부하를 줄여 전원 전압(AVDD)의 순간적인 드랍을 방지할 수 있고, 이를 통해 제1 감마 전압(Vgamma1)을 높여 사용할 수 있으므로 휘도를 향상시킬 수 있다.

또한, 접지선에 연결된 방전 커패시터를 공통 전극과 중첩시켜 별도의 방전 경로를 형성함으로써, 공통 전극으로 유입된 정전기가 오피 앰프 또는 드라이버 IC에 전기적 충격을 주는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부 화소의 등가 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 타이밍도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부 화소의 구체적인 배치도이다.
도 7은 도 6의 VII-VII선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.

그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 9를 참고로 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소의 등가 회로도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 표시판 조립체(display panel assembly)(300), 게이트 구동부(gate driver)(400), 데이터 구동부(data driver)(500), 계조 전압 생성부(gray voltage generator)(800), 그리고 신호 제어부(signal controller)(600)를 포함한다.

도 1을 참고하면, 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(signal line)(G_1-G_n, D_1-D_m)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel, PX)를 포함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다. 도시한 실시예에서, 액정 표시 장치를 예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 모든 실시예는 액정 표시 장치 외에, 플라즈마 표시 장치(PDP), 유기 전계 발광 표시 장치(OLED) 등의 모든 평판 표시 장치에 적용가능하다.

신호선(G_1-G_n, D_1-D_m)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G_1-G_n)과 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선(D_1-D_m)을 포함한다. 게이트선(G_1-G_n)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D_1-D_m)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.

각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, …, n) 게이트선(G_i)과 j번째(j=1, 2, …, m) 데이터선(D_j)에 연결된 화소(PX)는 신호선(G_i, D_j)에 연결된 스위칭 소자와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 유지 축전기는 필요에 따라 생략할 수 있다.

스위칭 소자는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(G_i)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(D_j)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기와 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 소자와 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 축전기는 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 축전기는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선(G_i-1)과 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 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등을 들 수 있다.

액정 표시판 조립체(300)에는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 구비되어 있다.

그러면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 전체 계조 전압 또는 한정된 수효의 계조 전압을 생성한다. 계조 전압은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지는 것과 음의 값을 가지는 것을 포함할 수 있다.

게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G_1-G_n)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G_1-G_n)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D_1-D_m)과 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 전압으로서 데이터선(D_1-D_m)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 계조 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 한정된 수효의 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 제공된 계조 전압을 분압하여 원하는 데이터 전압을 생성한다.

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

이러한 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 계조 전압 생성부(800), 그리고 신호 제어부(600)를 포함하는 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(G_1-G_n, D_1-D_m) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자 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 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 영상 신호(R, G, B)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들면 1024(=2¹⁰), 256(=2⁸) 또는 64(=2⁶) 개의 계조(gray)를 가지고 있다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록 신호(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.

신호 제어부(600)는 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(R', G', B')를 데이터 구동부(500)로 내보낸다.

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 디지털 영상 신호(DAT)의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D_1-D_m)에 아날로그 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 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)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 영상 신호(R', G', B')를 수신하고, 각 처리한 영상 신호(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 영상 신호(R', G', B')를 아날로그 데이터 전압으로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D_1-D_m)에 인가한다.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G_1-G_n)에 인가하여 이 게이트선(G_1-G_n)에 연결된 스위칭 소자를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D_1-D_m)에 인가된 데이터 전압이 턴온된 스위칭 소자를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.

화소(PX)에 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 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타나며, 이를 통해 화소(PX)는 영상 신호(DAT)의 계조가 나타내는 휘도를 표시한다.

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(G_1-G_n)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하고 모든 화소(PX)에 데이터 전압을 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.

한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 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 주기적으로 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).

이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구체적인 구조에 대해 도 3 내지 도 7을 참고로 하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부 화소의 등가 회로도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100), 박막 트랜지스터 표시판(100)과 대향하고 있으며 공통 전극(270)이 형성되어 있는 대향 표시판(200), 박막 트랜지스터 표시판(100)과 대향 표시판(200) 사이에 개재되어 있는 액정층(3, 도 2 참조), 박막 트랜지스터 표시판(100)과 연결되어 있으며 박막 트랜지스터 표시판(100)을 구동시키는 구동 장치(900)를 포함한다.

구동 장치(900)는 입력 영상 신호(R, G, B), 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록 신호(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 발생시키는 인쇄 회로 기판(PCB)(910), 집적 회로 칩이 가요성 인쇄 회로막 위에 장착되어 인쇄 회로 기판과 액정 표시판 조립체를 연결하는 TCP(920)를 포함한다. 이러한 TCP(920)는 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 계조 전압 생성부(800), 및 신호 제어부(600)를 포함할 수 있다.

박막 트랜지스터 표시판(100)은 화소가 발광하는 화소 영역(PA), 화소 영역(PA)과 구동 장치(900) 사이에 위치하고 있으며 화소 영역(PA)에 인가되는 부하를 일정하게 유지시키는 부하 유지 영역(PB)을 포함한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 화소 영역에는 복수개의 화소 스위칭 트랜지스터(Tp)가 형성되어 있으며, 부하 유지 영역(PB)에는 적어도 하나 이상의 부하 스위칭 트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다.

각 화소 스위칭 트랜지스터(Tp)에는 순차적으로 복수개의 게이트 신호(Vgate_1, Vgate_2, Vgate_3 등)가 인가되며, 부하 스위칭 트랜지스터(Tr)에는 공백 게이트 신호(Vblank)가 인가된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 타이밍도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 게이트 신호(Vgate_1 ~ Vgate_1080)는 발광 구간(PAT)에 화소 스위칭 트랜지스터(Tp)를 턴 온시켜 화소를 발광시키고, 공백 구간(PBT)에는 화소 스위칭 트랜지스터(Tp)를 턴 오프시켜 화소를 발광시키지 않는다.

또한, 공백 게이트 신호(Vblank)는 발광 구간(PAT)에는 부하 스위칭 트랜지스터(Tr)를 턴 오프시키고, 공백 구간(PBT)에는 부하 스위칭 트랜지스터(Tr)를 턴 온시킨다.

이와 같이, 부하 스위칭 트랜지스터(Tr)는 화소 스위칭 트랜지스터(Tp)와 달리 화소가 발광하는 발광 구간(PAT)에 턴 오프되고 화소가 발광하지 않은 공백 구간(PBT)에 턴 온된다. 따라서, 공백 구간(PBT)에서 턴 온된 부하 스위칭 트랜지스터(Tr)에 의해 화소의 커패시터가 충전되어 부하를 일정하게 유지시킴으로써, 발광 구간 진입 시 발생하는 순간적인 부하를 줄여 전원 전압(AVDD)의 순간적인 드랍을 방지할 수 있다.

또한, 전원 전압(AVDD)의 순간적인 드랍을 방지함으로써, 전원 전압(AVDD)과 0.5V 내지 1.0V 간격을 가지는 제1 감마 전압(Vgamma1)을 높여 사용할 수 있으므로 휘도를 향상시킬 수 있다.

한편, 화소 영역(PA)에는 공통 전압(Vcom)이 인가되는 공통 전극(270)과 화소 전극(190)을 중첩시켜 형성한 화소 커패시터(Clc)가 형성되어 있으나, 부하 유지 영역(PB)에는 화소 커패시터(Clc) 외에 정전기 방전 경로를 형성하는 방전 커패시터(Cg)가 형성되어 있다.

이하에서, 방전 커패시터에 대해 도 3 외에 도 6 및 도 7을 참고로 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부 화소의 구체적인 배치도이고, 도 7은 도 6의 VII-VII선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 그라운드 전압(GND)을 전달하는 구동 접지선(11)은 인쇄 회로 기판(910)에서 TCP(920)를 거쳐 박막 트랜지스터 표시판(100)까지 연장되어 있다. 이러한 구동 접지선(11)은 박막 트랜지스터 표시판(100)의 부하 유지 영역(PB)에 형성되어 있는 접지선(12)과 접촉 구멍(13)을 통해 연결되어 있다.

접지선(12)은 부하 유지 영역(PB)을 따라 길게 형성되어 있으므로, 모든 부하 스위칭 트랜지스터(Tr)와 중첩하고 있다.

도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 부하 유지 영역(PB)에는 절연 기판(110) 위에 공백 게이트 신호선(21) 및 접지선(12)이 형성되어 있다. 공백 게이트 신호선(21) 및 접지선(12)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 공백 게이트 신호선(21)은 공백 게이트 신호(Vblank)를 전달하고 접지선(12)은 그라운드 전압(GND)을 전달한다. 공백 게이트 신호선(Vblank)은 위로 돌출한 부하 게이트 전극(22)을 포함하며, 접지선(12)은 상하로 돌출하여 확장된 제1 방전 축전판(14)을 포함한다.

공백 게이트 신호선(21) 및 접지선(12) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.

게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소 또는 결정질 규소 등으로 만들어질 수 있는 부하 반도체(50)가 형성되어 있다. 부하 반도체(50) 위에는 한 쌍의 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(63, 65)가 형성되어 있으며, 저항성 접촉 부재(63, 65) 위에는 데이터선(171) 및 부하 드레인 전극(75)이 형성되어 있다.

데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 공백 게이트 신호선(21) 및 접지선(12)과 교차한다. 데이터선(171)은 부하 게이트 전극(22)을 향하여 뻗어 있는 부하 소스 전극(73)을 포함하며, 부하 드레인 전극(75)은 제1 방전 축전판(14)과 중첩하고 있는 제2 방전 축전판(78)을 포함한다.

부하 게이트 전극(22), 부하 소스 전극(73) 및 부하 드레인 전극(75)은 부하 반도체(50)와 함께 부하 스위칭 트랜지스터(Tr)를 이루며 부하 스위칭 트랜지스터(Tr)의 채널(channel)은 부하 소스 전극(73)과 부하 드레인 전극(75) 사이의 부하 반도체(50)에 형성된다.

데이터선(171), 부하 드레인 전극(75) 및 노출된 부하 반도체(50) 부분 위에는 질화규소 또는 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어질 수 있는 층간 절연막(160)이 형성되어 있다.

층간 절연막(160) 위에는 유기 절연물로 만들어질 수 있는 평탄화막(180)이 형성되어 있고, 층간 절연막(160) 및 평탄화막(180)에는 부하 드레인 전극(75)의 일부를 노출하는 접촉 구멍(182)이 형성되어 있다.

평탄화막(180) 위에는 화소 전극(190)이 형성되어 있으며, 화소 전극(190)은 접촉 구멍(182)을 통해 부하 드레인 전극(75)과 연결되어 있다.

화소 전극(190)과 공통 전극(270)은 그 사이의 액정층(3)과 함께 화소 커패시터(Clc)를 이루고, 제2 방전 축전판(78)과 제1 방전 축전판(14)은 그 사이의 게이트 절연막(140)과 함께 방전 커패시터(Cg)를 이룬다.

공통 전극(270)은 접지선(12)의 제1 방전 축전판(14)과 중첩하고 있으므로, 정전기가 공통 전극(270)에 유입된 경우, 정전기는 화소 커패시터(Clc)를 통해 제1 방전되고, 화소 전극(190)과 연결된 방전 커패시터(Cg)를 통해 제2 방전되는 방전 경로를 거치게 된다.

따라서, 공통 전극(270)으로 유입된 정전기가 별도의 방전 경로로 빠지게 되므로, 정전기가 오피 앰프 또는 드라이버 IC에 전기적 충격을 주는 것을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

11: 구동 접지선 12: 접지선
21: 공백 게이트 신호선 14: 제1 방전 축전판
78: 제2 방전 축전판 190: 화소 전극
270: 공통 전극 910: 인쇄 회로 기판
920: TCP

Claims

화소 전극이 형성되어 있는 박막 트랜지스터 표시판,
상기 박막 트랜지스터 표시판과 대향하고 있으며 공통 전극이 형성되어 있는 대향 표시판,
상기 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판 사이에 개재되어 있는 액정층,
상기 박막 트랜지스터 표시판과 연결되어 있으며 상기 박막 트랜지스터 표시판을 구동시키는 구동 장치
를 포함하고,
상기 박막 트랜지스터 표시판은 화소가 발광하는 화소 영역, 상기 화소 영역과 상기 구동 장치 사이에 위치하고 있으며 상기 화소 영역에 인가되는 부하를 일정하게 유지시키는 부하 유지 영역을 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 부하 유지 영역에는
상기 화소가 발광하는 발광 구간에 턴 오프되고 상기 화소가 발광하지 않은 공백 구간에 턴 온되는 적어도 하나 이상의 부하 스위칭 트랜지스터가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제2항에서,
상기 부하 스위칭 트랜지스터는 부하 게이트 전극, 부하 소스 전극 및 부하 드레인 전극을 포함하고,
상기 부하 게이트 전극은 상기 공백 구간에 상기 부하 스위칭 트랜지스터를 턴 온시키는 공백 게이트 신호를 전달하는 공백 게이트 신호선의 일부인 액정 표시 장치.
제3항에서,
그라운드 전압을 전달하는 상기 구동 장치의 구동 접지선은 상기 부하 유지 영역에 형성되어 있는 접지선과 연결되어 있는 액정 표시 장치.
제4항에서,
상기 부하 유지 영역에는 상기 접지선의 일부인 제1 방전 축전판, 상기 제1 방전 축전판과 중첩하고 있는 제2 방전 축전판을 포함하는 방전 커패시터가 더 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제4항에서,
상기 공통 전극은 상기 접지선과 중첩하고 있는 액정 표시 장치.
제4항에서,
상기 제2 방전 축전판은 상기 부하 드레인 전극의 일부인 액정 표시 장치.