KR101265087B1 - 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치에서 게이트라인을 통해 공급되는 게이트신호가 종단으로 갈수록 왜곡되는 현상을 개선하는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 각 게이트 라인을 복수개로 분기시켜 그 중에서 하나는 해당 행의 전반부에 존재하는 TFT들을 온/오프시키는데 사용하고, 다른 하나는 해당 행의 후반부에 존재하는 TFT들을 온/오프시키는데 사용하는 액정패널과; 상기 액정 패널의 각 게이트 라인에 게이트 온 신호를 공급하는 게이트 구동부와; 상기 액정 패널의 각 데이터 라인에 상기 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부에 의해 달성된다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1은 종래 기술에 의한 액정표시장치의 구동회로에 대한 블록도.

도 2는 종래 기술에서 게이트 구동부 및 데이터 구동부가 액정패널에 실장된 예를 보인 블록도.

도 3은 액정패널의 하나의 게이트 라인의 등가회로도.

도 4의 (a),(b)는 종래 기술에서 액정패널의 게이트 라인의 초중반에서의 게이트 신호의 파형도.

도 5는 본 발명에 의한 액정표시장치의 구동회로에 대한 블록도

도 6은 본 발명에서 게이트 구동부 및 데이터 구동부가 액정패널에 실장된 예를 보인 블록도.

도 7은 본 발명에 의해 게이트 라인이 분기되어 상하로 겹치게 배열된 것을 보인 종단면도.

도 8의 (a),(b)는 본 발명에서 액정패널의 게이트 라인의 초중반에서의 게이트 신호의 파형도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

51 : 시스템 52 : 타이밍 콘트롤러

53 : 게이트 구동부 54 : 데이터 구동부

55 : 액정패널 56 : 직류/직류변환기

본 발명은 액정표시장치에서 액정 패널을 구동하는 기술에 관한 것으로, 특히 대화면 엘씨디 모듈에서 게이트라인을 통해 공급되는 신호가 종단으로 갈수록 왜곡되는 현상을 줄이는데 적당하도록 한 액정표시장치의 구동회로에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치(LCD)는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인하여 그 응용범위가 사무자동화 기기, 오디오/비디오기기 등으로 점차 확대되고 있는 추세에 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 액정표시장치의 구동회로에 대한 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 데이터 신호와 게이트 온 신호에 의해 구동되어 화상을 표시하는 액정패널(15)과; 상기 액정 패널(15)의 각 게이트 라인에 게이트 온 신호를 공급하는 게이트 구동부(13)와; 상기 액정 패널(15)의 각 데이터 라인에 상기 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부(14)와; 상기 게이트 구동부(13) 및 데이터 구동부(14)의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 타이밍 콘트롤러(12)와; 상기 액정패널(15)에서 필요로 하는 각종 구동전압을 발생하기 위한 직류/직류 변환기(16)를 포함하여 구성된 것으로, 이와 같이 구성된 종래 액정표시장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

액정패널(15)은 데이터라인(D1∼Dm)과 게이트라인(G1∼Gn)의 교차부에 매트릭스 형태로 배치되는 다수의 액정셀(Clc)을 구비한다.

시스템(11)의 그래픽 처리회로는 아날로그 데이터를 디지털 비디오 데이터(RGB)로 변환함과 아울러 그 디지털 비디오 데이터(RGB)의 해상도와 색온도를 조정한다. 그리고, 이 시스템(11)으로부터 출력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)와 수직/수평 동기신호 및 클럭신호가 타이밍 콘트롤러(12)에 공급된다.

상기 타이밍 콘트롤러(12)는 상기 시스템(11)으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호와 클럭신호를 이용하여 게이트 구동부(13)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(14)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)를 발생한다. 또한, 상기 타이밍 콘트롤러(12)는 상기 시스템(11)으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 재정렬하여 데이터 구동부(14)에 공급한다.

상기 데이터 구동부(14)는 상기 타이밍 콘트롤러(12)로부터의 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 계조값에 대응하는 데이터전압(아날로그 감마보상전압)으로 변환하고, 이렇게 변환된 데이터전압이 액정패널(15)상의 데이터라인(D1∼Dm)에 공급된다.

상기 게이트 구동부(13)는 상기 타이밍 콘트롤러(12)로부터의 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔펄스(게이트펄스)를 게이트라인(G1∼Gn)에 순차적으로 공급하고, 이에 의해 데이터가 공급되는 액정패널(15)의 수평라인들이 선택된다.

직류/직류 변환기(16)는 상기 시스템(11)으로부터의 VCC 전압을 이용하여 고전위 공통전압인 VDD 전압, VCOM 전압, 게이트 온(또는 하이)전압 VGH, 게이트 오프(또는 로우)전압 VGL을 발생한다.

도 1에서는 데이터 구동부(14)와 게이트 구동부(13)가 액정패널(15)과 분리 설치된 것으로 설명하였으나, 근래 들어 COG(COG: Chip On Board)와 COF(COF: Chip On Film 또는 Chip On Flexible Printed Circuit) 실장 기술이 개발되었다. 상기 COG는 평판 디스플레이 제조시 TAB 방식으로 액정 패널 및 패키징된 LDI를 실장해 온 방식과 달리 웨어퍼에서 절단한 플립칩을 글래스 기판 위에 직접 실장하는 방식의 패키징 기술이다. 즉, COG는 LCD의 각 픽셀들을 제어하는 LDI를 글래스 패널 위에 직접 본딩하여 미세 피치 및 초박형, 경량화를 가능하게 하는 패키징 방식이다. 그리고, 상기 COF는 반도체 칩을 직접 부착할 수 있는 얇은 필름 형태의 회로 기판에 칩을 집적 실장하는 패키징 방식으로서, 기존의 TCP(TCP: Tape Carrier Package)보다 얇은 필름을 사용할 수 있고, 리드 간의 피치도 더욱 조밀하게 설계할 수 있는 패키징 방식이다.(도 2 참조)

상기 액정셀(Clc)에 각기 형성된 TFT는 게이트라인(G)으로부터 공급되는 스캔신호에 응답하여 데이터라인(D1∼Dm)으로부터 입력되는 데이터전압을 액정셀(Clc)에 전달한다. 또한 상기 액정셀(Clc) 각각에는 스토리지 캐패시터(Cst)가 형성되는데, 이는 그 액정셀(Clc)의 화소전극과 전단 게이트라인 사이에 형성되거나, 액정셀(Clc)의 화소전극과 공통전극 사이에 형성되어 상기 액정셀(Clc)에 전달되는 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 수행한다.

즉, 상기 스토리지 캐패시터(Cst)에 충전된 전압과 공통전압 Vcom 간에 전위차가 발생되고 이에 의해 액정이 트위스트(twist)되며, 이 트위스트된 액정을 투과하는 광량에 의해 그레이 레벨(Gray level)이 결정된다. 상기 각 게이트라인(G1∼Gn) 이 1 프레임 내에 순차적으로 온되어 충전된 픽셀들의 전압은 상기 스토리지 캐패시터(Cst)에 의해 다음 리플레쉬 타임(1 프레임 후/ 1Vsync 후)까지 홀딩되어 화상이 표시된다.

게이트 온/오프 전압이 출력되는 게이트 라인(G1∼Gn)은 각 행별로 하나씩 배선되어, 각 행에 존재하는 모든 TFT를 온/오프시키는 역할을 수행한다. 예를 들어, 해상도가 1680*1050인 엘씨디 모듈에서 1050개의 게이트라인이 존재하며, 이들에 순차적으로 게이트 신호가 인가되어 화상이 디스플레이된다.

그런데, 상기 액정패널(15)상에서 횡방향으로 배열된 각 게이트라인(G1∼Gn)은 저항과 콘덴서가 복합적으로 연결된 형태로 되어 있지만, 이를 단순화 하면, 도 3에서와 같이 저항(R)과 콘덴서(C)의 병렬적인 연결이라고 할 수 있다.

따라서, 상기 각 게이트라인(G1∼Gn)에 공급되는 게이트 신호가 해당 게이트 라인의 시작 부분에서는 도 4의 (a)와 같이 정상적인 구형파 형태이지만, 중반부에서는 상기 저항(R) 및 콘덴서(C) 등에 의해 도 4의 (b)와 같이 왜곡(지연)된 형태로 나타난다.

이와 같이, 종래의 액정표시장치의 구동회로에 있어서는 하나의 게이트 라인을 통해 공급되는 게이트 신호로 해당 게이트 라인에 접속된 모든 TFT를 구동하게 되어 있어, 게이트 라인의 시작 부분에서 멀리 떨어질수록 게이트 라인상에 존재하는 저항 및 콘덴서 등에 의해 그 게이트 신호가 점차 왜곡(지연 현상,다른 신호와의 커플링)되었다. 이로 인하여 크로스토크(crosstalk), 가로 2선, 좌우변 휘도 편차 등이 발생되고, 이에 의해 화질이 저하되는 문제점이 있었다. 이와 같은 게이트 신 호의 왜곡 현상은 LCD 모듈이 대형화되거나 와이드화면으로 구현되는 경우 더욱 심하게 나타난다.

따라서, 본 발명의 목적은 횡방향으로 배열되는 일련의 스위칭 소자들에 대해 하나의 게이트 라인을 사용하는 것이 아니라 복수개의 게이트 라인을 사용하여, 게이트 신호가 게이트 라인의 종단으로 갈수록 왜곡되는 현상을 저감하는 구동회로를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 데이터 신호와 게이트 온 신호에 의해 구동되어 화상을 표시함에 있어서, 각 게이트 라인을 복수개로 분기시켜 그 중에서 하나는 해당 행의 전반부에 존재하는 TFT들을 온/오프시키는데 사용하고, 다른 하나는 해당 행의 후반부에 존재하는 TFT들을 온/오프시키는데 사용하는 액정패널과; 상기 액정 패널의 각 게이트 라인에 게이트 온 신호를 공급하는 게이트 구동부와; 상기 액정 패널의 각 데이터 라인에 상기 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 의한 액정표시장치의 구동회로의 일실시 구현예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 데이터 신호와 게이트 온 신호에 의해 구동되어 화상을 표시함에 있어서, 각 게이트 라인을 두 개로 분기시켜 그 중에서 하나의 게이 트 라인은 해당 행의 전반부에 존재하는 TFT들을 온/오프시키는데 사용하고, 다른 게이트 라인은 해당 행의 후반부에 존재하는 TFT들을 온/오프시키는데 사용하는 액정패널(55)과; 상기 액정 패널(55)의 각 게이트 라인에 게이트 온 신호를 공급하는 게이트 구동부(53)와; 상기 액정 패널(55)의 각 데이터 라인에 상기 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부(54)와; 상기 게이트 구동부(53) 및 데이터 구동부(54)의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 타이밍 콘트롤러(52)와; 상기 액정패널(55)에서 필요로 하는 각종 구동전압을 발생하기 위한 직류/직류 변환기(56)를 포함하여 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 6 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5에서 액정 패널(55)을 제외한 각 부의 동작 원리는 통상의 액정표시장치에서와 동일한다.

즉, 시스템(51)의 그래픽 처리회로는 아날로그 데이터를 디지털 비디오 데이터(RGB)로 변환함과 아울러 그 디지털 비디오 데이터(RGB)의 해상도와 색온도를 조정한다. 그리고, 이 시스템(51)으로부터 출력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)와 수직/수평 동기신호 및 클럭신호가 타이밍 콘트롤러(52)에 공급된다.

상기 타이밍 콘트롤러(52)는 상기 시스템(51)으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호와 클럭신호를 이용하여 게이트 구동부(53)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(54)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)를 발생한다. 또한, 상기 타이밍 콘트롤러(52)는 상기 시스템(51)으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 재정렬하여 데이터 구동부(54)에 공급한다.

상기 데이터 구동부(54)는 상기 타이밍 콘트롤러(52)로부터의 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 계조값에 대응하는 데이터전압(아날로그 감마보상전압)으로 변환하고, 이렇게 변환된 데이터전압이 액정패널(55)상의 데이터라인(D1∼Dm)에 공급된다.

상기 게이트 구동부(53)는 상기 타이밍 콘트롤러(52)로부터의 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔펄스(게이트펄스)를 게이트라인(G1∼Gn)에 순차적으로 공급하고, 이에 의해 데이터가 공급되는 액정패널(55)의 수평라인들이 선택된다.

직류/직류 변환기(56)는 상기 시스템(51)으로부터의 VCC 전압을 이용하여 고전위 공통전압인 VDD 전압, VCOM 전압, 게이트 온(또는 하이)전압 VGH, 게이트 오프(또는 로우)전압 VGL을 발생한다.

도 5에서는 데이터 구동부(54)와 게이트 구동부(53)가 액정패널(55)과 분리 설치된 것으로 설명하였으나, 근래 들어 이들은 COG 또는 COF 방식으로 실장되는 추세에 있다.(도 6 참조)

액정패널(55)은 데이터라인(D1∼Dm)과 게이트라인(G1∼Gn)의 교차부에 매트릭스 형태로 배치되는 다수의 액정셀(Clc)을 구비한다.

상기 액정셀(Clc)에 각기 형성된 TFT는 게이트라인(G)으로부터 공급되는 스캔신호에 응답하여 데이터라인(D1∼Dm)으로부터 입력되는 데이터전압을 액정셀(Clc)에 전달한다. 또한 상기 액정셀(Clc) 각각에는 스토리지 캐패시터(Cst)가 형성되는데, 이는 그 액정셀(Clc)의 화소전극과 전단 게이트라인 사이에 형성되거나, 액정셀(Clc)의 화소전극과 공통전극 사이에 형성되어 상기 액정셀(Clc)에 전달되는 전 압을 일정하게 유지시키는 역할을 수행한다.

즉, 상기 스토리지 캐패시터(Cst)에 충전된 전압과 공통전압 Vcom 간에 전위차가 발생되고 이에 의해 액정이 트위스트(twist)되며, 이 트위스트된 액정을 투과하는 광량에 의해 그레이 레벨(Gray level)이 결정된다. 상기 각 게이트라인(G1∼Gn)이 1 프레임 내에 순차적으로 온되어 충전된 픽셀들의 전압은 상기 스토리지 캐패시터(Cst)에 의해 다음 리플레쉬 타임(1 프레임 후/ 1Vsync 후)까지 홀딩되어 화상이 표시된다.

한편, 본 발명에서는 게이트 온/오프 전압이 출력되는 상기 게이트 라인(G1∼Gn)을 TFT가 배열된 각 행별로 하나씩 배선하지 않고, 도 5 내지 도 7에서와 같이 하나의 게이트 라인을 두 개로 분기시켜 그 중에서 하나의 게이트 라인은 해당 행의 전반부에 존재하는 모든 TFT들을 온/오프시키기 위한 게이트 신호(스캔펄스)의 출력 라인으로 사용하고, 또 다른 게이트 라인은 해당 행의 후반부에 존재하는 모든 TFT들을 온/오프시키기 위한 게이트 신호의 출력 라인으로 사용하도록 하였다.

즉, 하나의 화면(액정패널)을 기준으로 할 때, 상기 분기된 각 게이트 라인 중 하나는 좌측 화면을 구동하기 위한 TFT에 게이트 신호를 공급하는데 사용하고, 다른 하나는 우측 화면을 구동하기 위한 TFT에 게이트 신호를 공급하는데 사용하도록 하였다.

예를 들어, 해상도가 1680*1050인 LCD에서 데이터 수는 5040(1680*3)(여기서 3은 RGB를 의미함)이다. 여기서, 좌측화면의 데이터는 1∼2519번의 데이터이고, 우측화면의 데이터는 2520∼5040번이 된다. 이와 같은 LCD에서 상기 분기된 각 게이 트 라인들 중 좌측의 게이트 라인들은 1∼2519번의 TFT를 콘트롤하는데 사용되고, 우측의 게이트 라인들은 나머지 2520∼5040번의 TFT를 콘트롤하는데 사용되도록 하였다.

이렇게 함으로써, 게이트 라인의 시작 부분에서 멀리 떨어질수록 게이트 라인상에 존재하는 저항 및 콘덴서 등에 의해 그 게이트 신호가 점차 왜곡(지연)되는 것을 개선할 수 있다.

상기 설명에서는 하나의 게이트 라인을 두 개로 분기시키는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니다. 즉, 설치 공간이 허용되는 경우 하나의 게이트 라인을 더 많은 수로 분기시키고, 이들을 통해 각각의 TFT에 게이트 신호를 공급하도록 함으로써 게이트 신호가 왜곡되는 현상을 그만큼 더 개선할 수 있게 된다.

상기 게이트 라인(G1∼Gn)을 상기와 같이 분기시켜 배열하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있으나, 본 실시예에서는 광투과율이 저하되는 것을 최소화하기 위해 분기된 게이트 라인을 도 7의 (a),(b)에서와 같이 상,하로 겹치게 배열하였다.

도 8의 (a),(b)는 본 발명이 적용된 액정패널(55) 상에서 게이트 신호의 왜곡 현상이 개선된 것을 나타낸 파형도이다. 즉, 상기 각 게이트라인(G1∼Gn)에 공급되는 게이트 신호가 해당 게이트 라인의 시작 부분에서 도 4의 (a)와 같이 정상적인 구형파로 공급되는 경우, 중반부에서 도 4의 (b)와 같이 별다른 왜곡(지연)이 발생되지 않는 것을 실험을 통해 확인할 수 있었다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 각 게이트 라인을 두 개로 분기시켜 그 중에서 하나의 게이트 라인은 해당 행의 전반부에 존재하는 모든 TFT들을 온/오프시키기 위한 게이트 신호의 출력 라인으로 사용하고, 또 다른 게이트 라인은 해당 행의 후반부에 존재하는 모든 TFT들을 온/오프시키기 위한 게이트 신호의 출력 라인으로 사용하도록 함으로써, 게이트 신호가 게이트 라인의 종단으로 갈수록 왜곡되는 현상이 개선되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 하나의 라인에서 분기되며, 제1 영역에 형성된 TFT들과 연결되는 제1 게이트 라인 및 제2 영역에 형성된 TFT들과 연결되는 제2 게이트 라인이 형성되고, 상기 제1 및 제2 게이트라인과 교차하도록 배치되는 데이터배선이 형성되는 액정패널;

   상기 제1 및 제2 영역 중, 어느 하나와 인접하여 구비되고, 상기 제1 및 제2 게이트 라인에 게이트 온 신호를 공급하는 게이트 구동부; 및

   상기 데이터 라인에 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부

   를 포함하는 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 게이트 라인은 상하로 겹치게 배열된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 게이트 라인은,

   각각 상기 제1 영역 및 제2 영역의 TFT의 게이트 전극에 접속되게 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

Images