KR100274547B1

KR100274547B1 - 박막 트랜지스터 게이트 온 전압 출력회로 및그를 갖는 액정표시 장치의 구동장치

Info

Publication number: KR100274547B1
Application number: KR1019980035144A
Authority: KR
Inventors: 홍윤택
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1998-08-28
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 2000-12-15
Also published as: KR20000015314A

Abstract

이 발명은 박막 트랜지스터(thin film transistor) 게이트 온 전압 출력회로 및 그를 갖는 액정표시장치의 구동장치에 관한 것으로, 제1 펌핑부는 제1전압을 외부의 스위칭 펄스 신호를 직렬로 인가받는 제1 커패시터의 출력에 따라 펌핑한다. 제1직류 변환부는 제1 펌핑부의 출력전압을 직류로 변환한다. 제2 펌핑부는 제1 커패시터의 출력에 따라 제1 직류변환부의 출력 전압을 펌핑한다. 제2 직류 변환부는 제2 펌핑부의 출력전압을 직류로 변환한다. 제1전압 가변부는 제1전압을 가변한다. 이렇게 함으로써, 게이트 온 전압을 적절하게 조정하여 최적의 패널 상태를 유지하도록 한다.

Description

박막 트랜지스터 게이트 온 전압 출력회로 및 그를 갖는 액정 표시 장치의 구동장치

이 발명은 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display)에 관한 것으로, 게이트 드라이버에 게이트 온/오프 전압을 출력하는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor) 게이트 온 전압 출력회로 및 그를 갖는 액정 표시 장치의 구동장치에 관한 것이다.

박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 게이트선을 통하여 주사신호를 인가하여 각 화소의 트랜지스터를 동작시켜 각 행의 화소에 차례로 데이터 신호를 입력하고, 각 화소에 유지 축전기를 두어 박막 트랜지스터가 오프 상태일 때에도 데이터 전압을 오랫동안 유지한다.

능동 행렬(active matrix)형 액정표시장치에서 각 화소의 액정을 구동하기 위해서는 박막 트랜지스터를 주기적으로 온/오프시켜야 하는데, 박막 트랜지스터를 온/오프시키기 위해서는 통상적으로 +20V이상, -5V이하의 게이트 전압을 박막 트랜지스터의 게이트에 인가해 주어야 한다.

이러한 게이트 온 전압을 만드는 방법중의 하나로 충전 펌프(charge pump) 방식을 사용하였는데 이때 펌핑신호로서 타이밍 컨트롤러(timing controller)에서 출력되는 극성반전신호를 사용하였다. 극성반전신호는 데이터 전압을 스위칭하기 위한 신호이다.

또한, 게이트 온 전압을 만드는 다른 방법으로는 펌핑신호로서 직류/직류 변환기의 스위칭 펄스 신호를 이용하는 것이 있다.

위와 같은 방법에 의해 게이트 온 전압 신호를 만들어 게이트 드라이버로 입력하고, 이에 따라 출력되는 게이트 드라이버의 게이트 구동신호와 데이터 드라이버의 데이터 전압에 따라 액정표시장치 패널을 작동시켰다. 이때, 플리커 등의 잡음이 생기면, 게이트 온 전압신호를 조정하여 최적의 패널상태를 유지하도록 하였다.

그러나 종래에는 게이트 온 전압 신호를 변경하기가 어려운 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 단점을 해결하고자 하는 것으로, 게이트 온 전압 신호를 임의로 가변할 수 있도록 하는 박막 트랜지스터 게이트 온 전압 출력회로 및 그를 갖는 액정 표시 장치의 구동장치를 제공하고자 하는 것이다.

도1은 이 발명의 실시예에 따른 액정표시장치 구동장치의 블록 구성도.

도2는 도1의 게이트 드라이버의 출력 파형도.

도3은 이 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 게이트 온 전압 출력회로의 상세 회로도.

도4는 도3의 각부 파형도.

본 발명에서는 이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 제1 펌핑부는 제1전압을 외부의 스위칭 펄스 신호를 직렬로 인가받는 제1 커패시터의 출력에 따라 펌핑한다. 제1직류 변환부는 제1 펌핑부의 출력전압을 직류로 변환한다. 제2 펌핑부는 제1 커패시터의 출력에 따라 제1 직류변환부의 출력 전압을 펌핑한다. 제2 직류 변환부는 제2 펌핑부의 출력전압을 직류로 변환한다. 제1전압 가변부는 제1전압을 가변한다. 이렇게 함으로써, 게이트 온 전압을 적절하게 조정하여 최적의 패널 상태를 유지하도록 한다.

이 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

도1은 이 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 구동장치의 블록도이고,

도2는 게이트 구동 신호의 파형도이다.

도1에서 보는 바와 같이, 외부의 데이터 및 동기신호를 입력받아 데이터를 디스플레이하도록 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러(3)의 출력신호는 게이트 드라이버(2) 및 소스 드라이버(1)로 입력된다.

게이트 드라이버(2)는 타이밍 컨트롤러로부터 스타트 펄스 수직 신호(STV)를 받으면, 게이트 클럭 신호(CPV)에 따라 액정 표시 장치 패널(4)의 박막 트랜지스터를 라인별로 차례로 온 시키기 위해, 타이밍 컨트롤러(3)로부터 게이트 온/오프 전압 신호(Gate on, Gate off)를 입력받아 게이트 구동 신호(Gn-1, Gn,...)를 출력한다.

소스 드라이버(1)는 타이밍 컨트롤러(3)로부터 입력되는 데이터를 시프트 레지스터내에 저장했다가 데이터를 액정표시장치 패널(4)에 내릴 것을 명령하는 로드 신호(LP)의 제어에 따라 각각의 데이터에 해당하는 전압을 액정 표시 장치 패널(4)에 출력한다.

먼저, 사용자에 의해 전원이 인가되면, 컴퓨터 등의 그래픽 컨트롤러로부터 타이밍 컨트롤러(3)로 적녹청(RGB) 데이터, 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기신호(Vsync), 데이터 인에이블 신호(DE) 및 메인 클럭 신호(MCLK)가 입력된다.

그러면, 타이밍 컨트롤러(1)는 그래픽 컨트롤러로부터 입력받은 신호들을 이용하여, 게이트 클럭 신호(CPV: clock pulse vertical), 게이트 온/오프 전압 신호(Gate on, Gate off) 및 스타트 펄스 수직 신호(STV: start pulse vertical)를 생성하여 게이트 드라이버(4)로 출력한다.

또한, 소스 클럭 신호(HCLK: horizontal clock), 스타트 펄스 수평신호(STH: start horizontal signal), 로드 신호(LP: load signal)를 생성하여 적녹청(R, G, B) 데이터와 같이 소스 드라이버(2)로 출력한다.

그러면, 도2에 도시된 바와 같이, 게이트 드라이버(4)는 스타트 펄스 수직 신호(STV)를 받으면, 게이트 클럭 신호(CPV)에 따라 게이트 온/오프 전압 신호(Gate on, Gate off)를 이용하여 액정 표시 장치 패널(3)의 박막 트랜지스터(6)를 라인별로 차례로 온 시키기 위한 게이트 구동 신호(Gn-1, Gn,...)를 출력한다.

다음, 액정표시장치 패널(4)은 게이트 구동신호(Gn-1, Gn,...)에 따라 소스 드라이버(1)에서 출력되는 데이터에 해당하는 전압을 화면에 표시하게 된다.

이 과정에서 타이밍 컨트롤러(3)의 게이트 온 전압 신호(Gate on)를 생성하는 과정을 도3 및 도4를 참조로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3은 이 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 게이트 온 전압 출력회로의 상세 회로도이고,

도4는 도3의 각부 파형도이다.

도3에서 보는 바와 같이, 전압 가변부(35)의 제1저항(R1)은 일정전압(VDD)에 일측이 연결된다. 제2저항(R2)은 제1저항(R1)의 타측에 일측이 연결되고, 타측이 접지된다. 증폭기(30)은 제1저항(R1)과 제2저항(R2)의 접점의 전압을 출력하는 버퍼 역할을 한다. 점퍼 스위치(SW)는 일정전압(Vdd) 또는 증폭기(30)의 출력 전압을 점퍼선을 연결함에 의해 제1전압(AVdd)으로서 공급한다. 제1 펌핑부(31)의 제1 다이오드(D1)는 제1전압(AVdd)을 애노드로 입력받는다. 제1 커패시터(C1)는 스위칭 펄스(Vsw)를 일측으로 입력받고, 제1 다이오드(D1)의 캐소드에 타측이 연결된다. 제2 다이오드(D2)는 제1 다이오드(D1)의 캐소드에 제1 커패시터(C1)와 병렬로 애노드가 연결된다. 제1 직류 변환부(32)는 제1전압(AVdd)에 일측이 연결되고, 타측이 제2 다이오드(D2)의 캐소드에 연결되는 제2 커패시터(C2)이다. 제2 펌핑부(33)의 제3 커패시터(C3)는 제1커패시터(C1), 제1다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)가 연결되는 제1접점(Va)에 일측이 연결된다. 제3 다이오드(D3)는 제2 커패시터(C2)의 출력 전압(Vb)을 애노드로 입력받는다. 제4 다이오드(D4)는 제3 다이오드(D3)의 캐소드에 제3 커패시터(C3)와 병렬로 애노드가 연결된다. 제2 직류 변환부(34)는 제1 직류 변환부(32)의 출력에 일측이 연결되고, 타측이 제4 다이오드(34)의 캐소드에 연결되는 제4커패시터(C4)이다.

다음, 도3의 각부 파형도인 도4를 참조로 하여 게이트 온 전압 신호의 출력동작에 대하여 설명한다.

먼저, 도2에 도시된 바와 같은 파형을 가진 제1전압(AVdd)이 제1 다이오드(D1)에 점퍼 스위치(SW)를 통해 인가되고, 스위칭 펄스 신호(Vsw)가 제1 커패시터(C1)로 입력된다. 여기서 스위칭 펄스 신호(Vsw)의 진폭은 고전압 구동 방식의 경우에 +10V 정도가 된다. 이하, 고전압 구동 방식으로 설명하기로 한다.

그러면, 제1 다이오드(D1)는 제1전압(AVdd)을 애노드로 입력받아 캐소드로 출력하고, 스위칭 펄스 신호(Vsw)는 제1 커패시터(C1)를 통해 출력된다. 이때, 접점(Va)의 전압은 도4에 도시된 바와 같이, 스위칭 펄스 신호(Vsw)가 제1전압(AVdd) 만큼 레벨이 시프트 된 파형으로서 10V의 진폭을 갖는 신호((AVdd-Vf)∼(AVdd+Vsw-Vf))로 된다.

다음, 커패시터(C2)의 출력점의 전압(Vb)은 다이오드(D1)의 전압강하(Vf)를 0으로 가정하고, 스위칭 펄스의 진폭(Vsw)과 제1전압(AVdd)을 같다면 2*AVdd가 된다. 즉, AVdd가 10V라면, 전압(Vb)은 20V의 직류가 된다.

다음, 전압(Vc)은 도4에 도시된 바와 같이, 전압(Vb)이 다이오드(D3)를 통한 전압((2*AVdd)-Vf)을 기준레벨로 하고, 커패시터(C3)를 통해 2*AVdd-Vf 전압으로 펌핑된다.

이 전압(2*AVdd-Vf)은 다이오드(D4)와 커패시터(C4)를 통해 직류전압(Vd)으로 변환된다.

이때, 스위칭 펄스폭이 10V이면, 전압(Vd)은 약 +27V가 생성되며, 제1전압(AVdd)이 +8, +5로 변화시키면, 각각 +25V, +22V의 출력 전압(Vd)을 얻을 수 있다.

여기서 제1전압(AVdd)을 가변시키는 전압가변부(35)의 동작은 다음과 같다.

먼저, 전압 가변부(35)의 제1저항(R1)과 제2저항(R2)에 의해 일정전압(VDD)은 분압이 된다. 이때 제1저항(R1)과 제2저항(R2)의 저항비에 의해 분압된 전압은 달라진다. 이 분압된 전압을 증폭기(30)가 출력하는데, 사용자가 점퍼 스위치(SW)를 이용해 점퍼선을 증폭기 또는 전원전압(Vdd)에 연결함으로써 제1전압(AVdd)을 조정할 수가 있다.

따라서, 본 발명은 출력전압을 사용자가 조정할 수가 있기 때문에 액정표시장치 패널(4)이 가장 좋은 화질을 나타낼 때의 게이트 온 전압 신호값을 설정할 수가 있다. 이렇게 함으로써 패널의 화질을 향상할 수가 있다.

이상에서와 같이, 이 발명의 실시예에서, 게이트 온 전압 신호를 임의로 가변할 수 있도록 하여 최적의 화면을 표시하도록 하는 게이트 온 전압신호의 전압을 결정함으로써 액정표시장치 패널의 성능을 향상시키는 박막 트랜지스터 게이트 온 전압 출력회로 및 그를 갖는 액정 표시 장치의 구동장치를 제공할 수 있다.

Claims

제1전압을 외부의 스위칭 펄스 신호를 직렬로 인가받는 제1 커패시터의 출력에 따라 펌핑하기 위한 제1 펌핑부;

상기 제1 펌핑부의 출력전압을 직류로 변환하는 제1 직류 변환부;

상기 제1 커패시터의 출력에 따라 상기 제1 직류변환부의 출력 전압을 펌핑하기 위한 제2 펌핑부;

상기 제2 펌핑부의 출력전압을 직류로 변환하는 제2 직류 변환부

를 포함하는 박막 트랜지스터 게이트 온 전압 출력회로.
제1항에서,

상기 제1전압을 가변하여 공급하는 전압 가변부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 게이트 온 전압 출력회로.
제2항에서,

상기 전압 가변부는,

일정전압에 일측이 연결되는 제1저항과;

상기 제1저항의 타측에 일측이 연결되고, 타측이 접지되는 제2저항과;

상기 제1저항과 제2저항의 접점의 전압을 출력하는 버퍼인 증폭기와;

상기 일정전압 또는 상기 증폭기의 출력 전압을 점퍼선을 연결함에 의해 상기 제1전압으로서 공급하는 점퍼 스위치(SW)를 포함하는 박막 트랜지스터 게이트 온 전압 출력회로.
제1항에서,

상기한 제1 펌핑부는,

제1전압을 애노드로 입력받는 제1다이오드;

스위칭 펄스를 일측으로 입력받고, 상기 제1 다이오드의 캐소드에 타측이 연결되는 제1 커패시터;

상기 제1 다이오드의 캐소드에 상기 제1 커패시터와 병렬로 애노드가 연결되는 제2 다이오드를 포함하는 박막 트랜지스터 게이트 온 전압 출력회로.
제4항에서,

상기한 제1 직류 변환부는 상기 제1전압에 일측이 연결되고, 타측이 상기 제2 다이오드의 캐소드에 연결되는 제2커패시터인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 게이트 온 전압 출력회로.
제5항에서,

상기한 제2 펌핑부는,

상기 제1커패시터, 제1다이오드 및 제2 다이오드가 연결되는 제1접점에 일측이 연결되는 제3 커패시터;

상기 제2 커패시터의 출력 전압을 애노드로 입력받는 제3다이오드;

상기 제3 다이오드의 캐소드에 상기 제3 커패시터와 병렬로 애노드가 연결되는 제4 다이오드를 포함하는 박막 트랜지스터 게이트 온 전압 출력회로.
제6항에서,

상기한 제2 직류 변환부는 상기 제1 직류 변환부의 출력에 일측이 연결되고, 타측이 상기 제4 다이오드의 캐소드에 연결되는 제4커패시터인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 게이트 온 전압 출력회로.
외부의 데이터 및 동기신호를 입력받아 데이터를 디스플레이하도록 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러;

상기 타이밍 컨트롤러로부터 스타트 펄스 수직 신호를 받으면, 게이트 클럭 신호에 따라 액정 표시 장치 패널의 박막 트랜지스터를 라인별로 차례로 온 시키기 위해, 상기 타이밍 컨트롤러로부터 게이트 온/오프 전압 신호를 입력받아 게이트 구동 신호를 출력하는 게이트 드라이버;

상기 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 데이터를 시프트 레지스터내에 저장했다가 데이터를 액정표시장치 패널에 내릴 것을 명령하는 상기 로드 신호의 제어에 따라 각각의 데이터에 해당하는 전압을 액정 표시 장치 패널에 출력하는 소스 드라이버를 구비하는 액정 표시 장치 구동장치에 있어서,

상기 타이밍 컨트롤러는,

제1전압을 외부의 스위칭 펄스 신호를 직렬로 인가받는 제1 커패시터의 출력에 따라 펌핑하기 위한 제1 펌핑부;

상기 제1 펌핑부의 출력전압을 직류로 변환하는 제1 직류 변환부;

상기 제1 커패시터의 출력에 따라 상기 제1 직류변환부의 출력 전압을 펌핑하기 위한 제2 펌핑부;

상기 제2 펌핑부의 출력전압을 직류로 변환하는 제2 직류 변환부로 이루어지는 박막 트랜지스터 게이트 온 전압 출력회로를 포함하는 액정표시장치 구동장치.