KR100430098B1 - 액정패널 구동장치 - Google Patents

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KR100430098B1
KR100430098B1 KR10-1999-0000376A KR19990000376A KR100430098B1 KR 100430098 B1 KR100430098 B1 KR 100430098B1 KR 19990000376 A KR19990000376 A KR 19990000376A KR 100430098 B1 KR100430098 B1 KR 100430098B1
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Abstract

본 발명은 액정패널이 균일한 휘도레벨을 갖도록하는 액정패널 구동장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정패널 구동장치는 액정패널과; 상기 액정패널 상에 형성된 다수의 게이트라인들과; 상기 액정패널 상에 형성된 스토리지라인과; 게이트제어신호에 응답하여 상기 게이트라인들에 게이트신호를 공급하기 위한 게이트 구동부와; 상기 게이트제어신호를 상기 스토리지라인에 공급하기 위한 스토리지라인 구동부를 구비한다.

Description

액정패널 구동장치 {Apparatus of Driving Liquid Crystal Panel}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 액정패널이 균일한 휘도레벨을 갖도록하는 액정패널 구동장치에 관한 것이다.
통상적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display; 이하 "LCD"라 한다)는 액정패널과 이 액정패널을 구동하기 위한 구동회로부로 구성된다. 액정패널은 두장의 유리기판(즉, 상부유리 및 하부유리)의 사이에 매트릭스 형태로 배열되어진 다수개의 액정셀들과 이들 액정셀들에 공급되는 신호를 각각 절환하기 위한 스위치소자들, 즉 박막트랜지스터(Thin Film Transistor ; 이하 "TFT"라 한다) 어레이로 구성된다. 또한, 구동회로부는 액정패널에 구동신호를 인가하기 위하여 게이트 구동집적회로(Driving Integrated Circuit; 이하 "D-IC"라 한다)와 데이터 D-IC들이 각각 마련되어있다.
도 1을 참조하면, 종래의 액정패널의 구성이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 화소는 게이트라인(G)에 접속된 게이트 단자와 데이터 라인(D)에 접속된 소스 단자를 갖는 TFT와, 상기 TFT의 드레인과 공통전압원(VCOM) 사이에 병렬 접속된 액정셀(Clc) 및 보조 캐패시터(Cst)로 구성되어 있다. 또한, 데이터 D-IC(도시되지 않음)에서 인가되는 영상신호는 제1 내지 제m 데이터 라인으로 전송되며, 게이트 D-IC(도시되지 않음)에서 인가되는 게이트신호는 제1 내지 제n 게이트라인(G1 내지 Gn)으로 전송된다. 한편, TFT는 펄스형태의 게이트신호에 의해 선택적으로 턴-온(Turn On)되어 데이터 신호를 액정셀(Clc) 및 보조 캐패시터(Cst)에 인가 시킨다. 또한, TFT가 턴 -오프될 경우 액정셀(Clc) 및 보조 캐패시터(Cst)에 영상신호 전압이 축적되어 TFT가 다시 턴-온 될 때 까지 유지하게 된다.
한편, 종래의 액정패널은 전단게이트라인에 화소의 스토리지 캐패시터(Storage Capacitor)를 형성시킨 스토리지 온 게이트(Storage On Gate) 구조를 가지고 있다. 이 경우, 첫 번째 라인(즉, 스토리지 라인)은 화소들의 스토리지 캐피시터로 사용되도록 별도로 마련되어 있다. 그 다음 라인이 제1 게이트라인(G1)으로 사용된다. 이 경우, 첫 번째 라인(즉, 스토리지 라인)과 그 다음 라인(즉, 제1 게이트라인)에는 화소들이 연결되어 있다. 즉, 스토리지 온 게이트 구조에서는 제1 내지 제n 게이트라인(G1 내지 Gn)과 제1 게이트라인(G1)의 선단에 스토리지 라인이 별도로 형성된 구조를 가지게 된다. 한편, 제1 내지 제m 데이터 라인(D1 내지 Dm)에는 액정의 열화를 방지하도록 임의의 화소에 인접한 화소에 서로 반대의 극성을 갖는 비디오 신호를 인가하는 도트 인버젼(Dot Inversion) 구동방식을 사용하게 된다.
한편, 도 2를 결부하여 스토리지 온 게이트 구조를 갖는 액정패널의 구동에 대하여 살펴보기로 한다. 예를들어 설명하면, 게이트신호가 턴-온 전압(예를들면, 20V)에서 턴-오프 전압(예를들면, -5V)으로 하강할 때 게이트 구동IC의 내부 출력버퍼 및 라인 배선에 의한 RC 딜레이가 발생하므로 수 ㎳의 시간을 갖고 서서히 감소하게 된다. 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 도트 인버젼 구동방식에서는 스토리지 라인에는 일정한 전압레벨(예를들면, -5V)을 갖는 직류전압이 인가된다. 이 경우, 스토리지 라인에 인가되는 전압레벨을 게이트신호가 턴-오프되는 전압레벨과 동일하게 인가하는 것이 바람직하다. 또한, 펄스의 형태를 갖는 제1 내지 제n 게이트신호(G1 내지 Gn)가 도 2의 (b)에 도시되어 있다. 이때, 게이트신호는 게이트 구동IC의 내부 출력버퍼 및 라인배선에 의해 RC딜레이가 발생하게 된다. 이에 따라, 게이트신호는 턴-온 전압(예를들면, 20V)에서 턴-오프 전압(예를들면, -5V)으로 하강할 때 수 ㎳의 시간을 갖고 서서히 감소하게 된다. 예를들면, 게이트 턴-온 전압이 20V이고 게이트 턴-오프 전압이 -5V일 경우 수 ㎲동안에 20V에서 -4.96V로 하강하게 된다. 이어서, 수 ㎳ 동안에 -4.96V에서 -5.0V로 하강하게 된다. 이 경우, 스토리지 라인에 인가되는 전압레벨은 일정한 전압(-5V)을 유지하고 있으며 게이트라인에 인가되는 전압레벨은 일정하게 유지되지 못하고 RC딜레이가 발생하게 되어 첫 번째 라인 화소의 스토리지 전압과 나머지 라인의 스토리지 전압이 다른 것에 기인하여 첫 번째 라인에 인가되는 화소전압과 나머지 라인에 인가되는 화소전압이 서로 다르게 된다. 도 3을 결부하여 이에 대하여 살펴보기로 한다. 도 3의 (a)에는 첫 번째 라인에 인가되는 화소전압의 파형이 도시되어 있으며 도 3의 (b)에는 나머지 라인에 인가되는 화소전압의 파형이 도시되어 있다. 이 경우, 나머지 라인에 인가되는 화소전압과 첫 번째 라인에 인가되는 화소전압 사이에는 소정의 전압차(ΔV)가 생기게 된다. 예를들면, 첫 번째 라인의 화소전압을 -4.96V, 나머지 라인의 화소전압을 -5V, 공통전압(Vcom)이 3V라면 첫 번째라인의 화소에 걸리는 전압은 -2V가 되며 나머지 라인의 화소에 걸리는 전압은 -1.96V가 된다. 이때, ΔV는 수학식 1에 나타나 있다.
여기에서, Clc는 액정셀의 캐패시턴스, Cst보조캐패시터의 캐패시턴스, Cgs는 TFT의 게이트 단자와 소오스 단자간의 캐패시턴스를 의미한다. 즉, 첫 번째 라인의 화소와 나머지 라인의 화소 사이에는 소정의 전압차(상기 예에서는, 40㎷이하)가 발생하게 된다. 이에 따라, 첫 번째 라인에 인가되는 화소전압과 나머지 라인에 인가되는 화소전압의 레벨이 서로 다름에 의해 첫 번째 라인의 화소들의 휘도레벨이 달라지게 되는 문제점이 도출되고 있다. 이로 인해, 첫 번째 라인에 연결된 화소의 휘도레벨과 나머지 라인에 연결된 화소의 휘도레벨을 동일하게 할수 있는 방안이 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 균일한 휘도레벨을 갖도록 하는 액정패널 구동장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 액정패널의 구성을 도시한 회로도.
도 2는 도 1의 게이트라인에 인가되는 신호의 파형을 도시한 파형도.
도 3은 각 화소에 인가되는 전압 파형을 도시한 파형도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널 구동장치의 구성을 도시한 도면.
도 5는 도 4에 따른 신호들의 파형을 도시한 파형도.
도 6은 도 4의 각 화소에 인가되는 전압 파형을 도시한 파형도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정패널 구동장치의 구성을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정패널의 구성을 도시한 도면.
도 9는 도 8의 구동장치를 도시한 도면.
도 10은 도 8에 따른 신호들의 파형을 도시한 파형도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
A1,A2 : 연산증폭기 C1 : 캐패시터
R1 내지 R3 : 제1 내지 제3 저항 R4 : 가변저항
TFT11 내지 TFTnm : 박막 트랜지스터
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 액정패널 구동장치는 액정패널과; 상기 액정패널 상에 형성된 다수의 게이트라인들과; 상기 액정패널 상에 형성된 스토리지라인과; 게이트제어신호에 응답하여 상기 게이트라인들에 게이트신호를 공급하기 위한 게이트 구동부와; 상기 게이트제어신호를 상기 스토리지라인에 공급하기 위한 스토리지라인 구동부를 구비한다.상기 스토리지라인 구동부는 상기 스토리지라인에 공급되는 게이트제어신호의 진폭과 지연시간 중 적어도 어느 하나를 상기 게이트신호와 동일하게 하는 것을 특징으로 한다.본 발명의 다른 실시예에 따른 액정패널 구동장치는 액정패널과; 상기 액정패널 상에 형성된 다수의 게이트라인들과; 상기 액정패널 상에 형성된 스토리지라인과; 상기 게이트라인들에 게이트신호를 공급하기 위한 게이트 구동부를 구비한다. 상기 다수의 게이트라인들 중 적어도 어느 하나는 상기 스토리지라인에 연결되어 상기 게이트신호를 상기 스토리지라인에 공급한다.본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정패널 구동장치는 액정패널과; 상기 액정패널 상에 형성된 다수의 게이트라인들과; 상기 액정패널 상에 형성된 스토리지라인과; 제어신호에 응답하여 상기 게이트라인들과 상기 스토리지라인에 게이트신호를 공급하기 위한 게이트 구동 집적회로를 구비한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
도 4 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 액정패널 구동장치는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; 이하 "GSP"라 한다)의 전류를 증폭하는 제1 증폭부와, 상기 GSP를 증폭하는 제2 증폭부와, 상기 GSP의 시상수를 조절하는 시상수 조절부를 구비한다. GSP는 게이트 구동 집적회로(Gate Drive Integrated Circuit : 이하, "게이트 D-IC"라 한다)로 하여금 스캔펄스인 게이트신호의 발생을 지시하는 신호이다. 이 GSP가 게이트 D-IC에 인가되면 첫 번째 게이트 D-IC는 GSP를 순차적으로 쉬프트하면서 자신의 출력단자에 접속된 게이트라인들에 순차적으로 게이트신호들을 공급하여 스캔라인들을 순차적으로 선택한다. 제1 증폭부는 자신의 반전 단자(-)와 출력단자를 접속시킨 제1 연산증폭기(A1)로 구성된다. 제1 연산증폭기(A1)의 비반전단자(+)에는 GSP신호가 역상으로 인가된다. 도 5의 (a)에는 GSP신호의 파형이 도시되어 있다. 또한, 제1 연산증폭기(A1)의 반전단자(-)와 출력단자를 연결하여 GSP의 전류를 증폭하게 된다. 실제로, 콘트롤 IC(도시되지 않음)에서 출력되는 GSP신호의 전류가 작으므로 이를 증폭해야한다. 이러한 제1 증폭부는 설계자의 의도에 따라 트랜지스터를 사용하여 구현할 수도 있을 것이다. 한편, 제2 증폭부는 제2 연산증폭기(A2)의 반전단자(-)에 접속된 제1 저항(R1)과, 제2 연산증폭기(A2)의 반전단자(-)와 출력단자 사이에 접속된 제2 저항(R2)과, 공통전압원(Vdd)과 기저전압원(GND) 사이에 접속된 가변저항(R4)과, 제2 연산증폭기(A2)의 비반전단자(+)에 접속된 가변 저항(R4)과, 제2 연산증폭기(A2)의 출력단자에 접속된 제3 저항(R3)으로 구성된다. 제1 연산증폭기(A1)에서 출력된 GSP신호는 제2 연산증폭기(A2)에서 - R1/R2의 비율로 증폭되어진다. 이 경우, 제1 연산증폭기(A1)에 역상으로 입력된 GSP신호는 제2 연산증폭기(A2)에 의해 그 위상이 반전되어 출력되어 진다. 또한, GSP신호의 크기를 TFT의 턴-오프 전압(예를들면, -5V)과 동일하도록 가변저항(R4)의 값을 조절하게 된다. 한편, 시상수 조절부는 제3 저항(R3)과 기저전압원(GND)사이에 병렬로 접속된 제1 캐패시터(C1)로 구성된다. 이 경우, 게이트 D-IC의 출력단이 갖는 지연시간과 동일하게 신호를 지연시킬수 있도록 제3 저항(R3)과 제1 캐패시터의 값(C1)을 조절하게 된다. 이에 따라, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 소정시간 지연된 신호가 출력된다. 또한, 제1 내지 제n 게이트라인에는 도 5의 (c)에 도시된 바와같은 제1 내지 제n 게이트신호(G1 내지 Gn)가 인가된다. 상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널 구동장치는 GSP신호를 제2 증폭부에서 -(R1/R2)의 비율로 증폭함과 아울러, TFT의 턴-오프 전압레벨을 갖는 신호를 발생한 후, 시상수 조절부에서 상기 신호를 게이트신호들과 동일한 지연시간을 갖는 신호로 출력하게 된다. 결과적으로, 게이트신호와 동일한 파형을 갖는 신호를 스토리지 라인에 인가하여 첫 번째 라인과 다른 라인에 연결된 화소의 휘도레벨을 동일하게 한다. 도 6을 결부하여 이에 대하여 설명하기로 한다. 도 6의 (a)에 첫 번째 라인의 화소전압 파형이 도시되어 있고 도 6의 (b)에 다른 라인의 화소전압 파형이 도시되어 있다. 도 6의 (a) 및 (b)에서 각각의 화소전압을 동일하게 됨을 알수 있다. 즉, 첫 번째 라인과 다른 라인에는 동일한 파형을 갖는 신호가 인가되므로 화소의 휘도레벨이 균일하게 되어 화질을 향상시키게 된다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정패널 구동장치가 도시되어 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정패널 구동장치는 스토리지 라인과 마지막 게이트라인(즉, 제n 게이트라인)을 연결한 구조를 가지게 된다. 제1 게이트라인부터 순차적으로 마지막 게이트라인까지 구동한후, 다시 제1 게이트라인을 구동하게 된다. 이때, 마지막 게이트라인의 게이트신호는 오프 전위로 떨어지기 전에 스토리지 라인에 인가된다. 이에 따라, 스토리지 라인에도 게이트신호와 동일한 파형을 갖는 신호가 인가되므로 모든 라인의 화소이 동일한 조건으로 구동하게 된다. 이 경우, 스토리지라인과 마지막 게이트라인을 패널상에서 연결하였으나 설계자의 의도에 따라 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; 이하 "PCB"라 한다) 상에서 스토리지 라인의 단자와 마지막 게이트라인의 단자를 연결하여 동일한 결과를 얻을수 있을것이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정패널 구동장치는 스토리지 라인에 인가할 신호를 발생하기 위한 별도의 회로를 사용하지 않으므로 구성을 단순화할 수 있을뿐 아니라 모든 라인의 화소이 균일한 휘도를 가지게 된다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정패널 구동장치는 게이트 D-IC에 스토리지 라인을 구동하기 위한 스토리지 라인 출력단자(G0)가 별도로 형성된 구조를 가지게 된다. 이에 따라, 액정패널에서는 도 8과 같은 구조를 가지게 된다. 즉, 제0 내지 제n 게이트라인(G0 내지 Gn')이 형성된 구조를 가지게 된다. 이는 제0 게이트라인(G0)이 종래의 스토리지 라인의 기능을 수행하는 것을 의미한다. 이 경우, 게이트 D-IC에 인가되는 GSP신호는 도 10의 (a)에 도시되어 있으며, 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock; 이하 "GSC"라 한다)은 도 10의 (b)에 도시되어 있다. 본 발명에 따른 액정패널 구동장치의 동작을 살펴보기로 한다. 게이트 D-IC는 GSC신호에 따라 쉬프트된 GSP신호를 제0 게이트라인으로 인가하게 된다. 이어서, 게이트 D-IC는 GSC신호에 대응하는 쉬프트된 제1 게이트신호를 제1 게이트라인에 인가한다. 이와 동일한 방법으로 게이트 D-IC는 GSC신호에 대응하도록 쉬프트된 제2 내지 제n 게이트신호를 발생하여 액정패널에 인가하게 된다. 이 경우, 제0 게이트신호는 제1 게이트신호가 오프 전위로 가기 전에 오프 전위를 유지하도록 제0 및 제1 게이트신호를 발생하는 것이 바람직하다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정패널 구동장치는 모든 라인의 화소이 균일한 휘도를 가지게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정패널 구동장치는 스토리지 라인과 다른 라인들에 실질적으로 동일한 신호를 인가함으로써 모든 라인들의 화소들이 균일한 휘도를 가지게 되어 화질을 향상시킬 수 있다.이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (8)

  1. 액정패널과;
    상기 액정패널 상에 형성된 다수의 게이트라인들과;
    상기 액정패널 상에 형성된 스토리지라인과;
    게이트제어신호에 응답하여 상기 게이트라인들에 게이트신호를 공급하기 위한 게이트 구동부와;
    상기 게이트제어신호를 상기 스토리지라인에 공급하기 위한 스토리지라인 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정패널 구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토리지라인 구동부는,
    상기 스토리지라인에 공급되는 게이트제어신호의 진폭과 지연시간 중 적어도 어느 하나를 상기 게이트신호와 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 액정패널 구동장치.
  3. 액정패널과;
    상기 액정패널 상에 형성된 다수의 게이트라인들과;
    상기 액정패널 상에 형성된 스토리지라인과;
    상기 게이트라인들에 게이트신호를 공급하기 위한 게이트 구동부와;
    상기 다수의 게이트라인들 중 적어도 어느 하나는 상기 스토리지라인에 연결되어 상기 게이트신호를 상기 스토리지라인에 공급하는 것을 특징으로 하는 액정패널 구동장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스토리지 라인과 상기 게이트라인들 중 적어도 하나는 상기 액정패널 상에서 연결되는 것을 특징으로 하는 액정패널 구동장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    인쇄회로기판을 더 구비하고;
    상기 스토리지 라인과 상기 게이트라인들 중 적어도 하나는 상기 인쇄회로기판 상에서 연결되는 것을 특징으로하는 액정패널 구동장치.
  6. 액정패널과;
    상기 액정패널 상에 형성된 다수의 게이트라인들과;
    상기 액정패널 상에 형성된 스토리지라인과;
    제어신호에 응답하여 상기 게이트라인들과 상기 스토리지라인에 게이트신호를 공급하기 위한 게이트 구동 집적회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정패널 구동장치.
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